專利名稱：含有磨粒和聚合反應(yīng)產(chǎn)物的磨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有磨粒和聚合材料的磨具，所述聚合材料例如是飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)這些組分的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
含有涂敷在有機(jī)蜂窩狀或泡沫狀基底(例如聚氨酯)上或分散于其中的磨粒的磨具是廣為人知的。這種磨具的例子包括墊、片、盤和輪的形式[例如，見美國專利2780533(Hurst)、2885276(Upton，Jr.)、2972527(Upton，Jr.)、和3252775(Tocci-Guilbert)]。這些磨具已經(jīng)用來研磨許多工件，包括金屬和木材。它們也適用于從粗尺寸加工(如“打磨”)到精加工(如拋光和磨光)的研磨加工。
包含分散和/或粘附著于聚氨酯蜂窩或泡沫基底上的磨粒的磨具，已經(jīng)用于，例如，給金屬(例如鋼、不銹鋼、鋁、鈦或鈦合金)基底提供最終的優(yōu)良表面光潔度，這些基底用于各種用途。在對這些基底精加工時(shí)，人們希望能夠反復(fù)地、一點(diǎn)一點(diǎn)地給金屬表面提供光潔度，能夠適應(yīng)金屬表面的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并且在成品金屬表面上不留下殘余的磨具材料(“沾污”)。現(xiàn)在的泡沫材料磨具不能同時(shí)滿足這些要求。
發(fā)明概述本發(fā)明提供包含磨粒和聚合材料的磨具(例如磨輪)。本發(fā)明的優(yōu)選磨具包括含有磨粒與飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)(例如過氧化物)的聚合反應(yīng)產(chǎn)物的磨具。
本發(fā)明的磨具還包括含有磨粒和聚合材料的磨具，所述聚合材料包含由飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)(例如過氧化物)所制備的飽和聚氨酯。
雖然不想拘泥于理論解釋，但可認(rèn)為，異氰酸酯官能團(tuán)(官能度大于等于2)(例如多異氰酸酯)與可跟異氰酸酯官能團(tuán)反應(yīng)且官能度大于等于2(例如多元醇)的材料(例如羥基官能團(tuán)材料)之間的反應(yīng)產(chǎn)物是聚氨酯。作為一個(gè)通類，這里所說的“聚氨酯”包括真聚氨酯、真聚脲、聚脲氨酯和聚氨酯脲。異氰酸酯官能材料與可跟異氰酸酯官能團(tuán)反應(yīng)的材料在當(dāng)量上變化相當(dāng)寬。這樣，所述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量是基于異氰酸酯指數(shù)(異氰酸酯官能團(tuán)的當(dāng)量數(shù)除以可跟異氰酸酯反應(yīng)的官能團(tuán)的當(dāng)量數(shù)，乘以100)的，所以異氰酸酯指數(shù)為100意味著化學(xué)計(jì)量是平衡的(即一個(gè)異氰酸酯官能團(tuán)有一個(gè)可與異氰酸酯官能團(tuán)反應(yīng)的官能團(tuán))。對于本發(fā)明的優(yōu)選磨具，每100份飽和多元醇和飽和異氰酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物有2份自由基源物質(zhì)和20份磨粒(所述份以重量計(jì))。
本發(fā)明的磨具較好包含一個(gè)基底，其中有空隙遍布率。所述空隙可以是彼此分隔(即“封閉空隙”)和/或相互貫通的(即“開放空隙”)。聚合物基底可以是殼性或剛性的。此外，本發(fā)明的磨具較好具有至少25％的空隙體積，更好具有至少50％的空隙體積，其中空隙體積百分?jǐn)?shù)是個(gè)計(jì)算值，等于磨具制品體積減去各組分材料的固體體積之和，除以磨具體積，再乘以100％。
另一方面，本發(fā)明的磨具較好還包含潤滑劑[例如脂肪酸的金屬鹽、固體潤滑劑、脂肪酸酯、礦物油和石蠟、以及聚(二甲基硅氧烷)樹脂]。
另一方面，本發(fā)明提供一種制造磨具的方法，它包括由飽和多元醇、飽和多異氰酸酯、自由基源物質(zhì)和磨粒混合形成一可固化組合物；固化上述可固化組合物，形成磨具。
另一方面，本發(fā)明提供一種對表面研磨的方法，它包括提供本發(fā)明的磨具，所述磨具具有外表面；使磨具的至少一部分外表面與工件表面摩擦接觸；移動磨具的至少一部分外表面或工件表面，使其彼此相對運(yùn)動，從而對工件表面的至少一部分表面進(jìn)行研磨。該方法可以包括使用一種拋光化合物的使用，所述拋光化合物在磨具的至少一部分外表面上。
本發(fā)明實(shí)施方案的磨具具有彈性，貼合性強(qiáng)，重量輕。本發(fā)明的優(yōu)選磨輪可平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，比常規(guī)磨輪在研磨時(shí)振動。而且，本發(fā)明的優(yōu)選磨輪比常規(guī)磨輪使用的磨粒材料少。本發(fā)明的優(yōu)選磨具在使用中也不易“沾污”。當(dāng)工件與磨具因接觸而變得足夠熱時(shí)，磨具的一部分會變軟，然后轉(zhuǎn)移到工件上，這樣就出現(xiàn)了沾污，這通常是不利的。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)磨輪的透視圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)磨塊的透視圖。
圖3是本發(fā)明一個(gè)磨盤的透視圖。
圖4是實(shí)施例2和比較例D的正切6曲線圖。
本發(fā)明詳述磨具可以是本領(lǐng)域已知各種形狀和構(gòu)形中的任何一種，包括輪、塊、盤和帶。試看圖1，本發(fā)明的磨輪10包括內(nèi)環(huán)芯子12、聚氨酯(例如由飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)這幾種組分發(fā)生聚合反應(yīng)形成的產(chǎn)物)14和磨粒16。在圖2和2A中，本發(fā)明的磨塊20包含聚氨酯24、磨粒26和空隙28。此外，例如，圖3示出了本發(fā)明的磨盤30，它包括可粘附著的底板31、聚氨酯34和磨粒36。
較好的是，多異氰酸酯和多元醇這兩種組分提供的異氰酸酯指數(shù)在80-120之間，自由基源物質(zhì)對于飽和多元醇和飽和多異氰酸酯聚合反應(yīng)產(chǎn)物的重量比在1∶1000-1∶10之間(較好在1∶100-1∶20之間)。
-飽和多元醇這里所用的“飽和多元醇”(或者“非烯式多元醇”)是指羥基官能度至少為2的羥基官能材料，它在經(jīng)典的不飽和性溴試驗(yàn)中呈陰性反應(yīng)，即在溴的水溶液中滴加所述多元醇時(shí)不能引起快速脫色。合適的飽和多元醇包括聚酯多元醇和聚醚多元醇。適用的聚酯二元醇包括那些基于二酸如己二酸、戊二酸、鄰苯二甲酸與二元醇如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、二乙二醇、新戊二醇、1，6-己二醇和二丙二醇發(fā)生縮合反應(yīng)形成的醇。適用的聚酯三醇包括那些基于上述兩種酸與三元醇如三羥甲基丙烷或甘油進(jìn)行縮合反應(yīng)形成的醇。其他適用的聚酯多元醇包括聚己內(nèi)酰胺多元醇，它基于γ-己內(nèi)酰胺與二和三官能引發(fā)劑的聚合反應(yīng)；聚醚二元醇如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇及其共聚物和混合物；含有三官能引發(fā)劑如丙三醇或三羥甲基丙烷的聚丙二醇三醇。合適的飽和多元醇還包括這樣的多元醇，其鏈上延伸有少于化學(xué)計(jì)量的雙官能異氰酸酯，從而得到羥基官能低聚物。
飽和多元醇的其他例子，包括短鏈二元醇和三元醇，如乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1，4-丁二醇、1，4-二環(huán)己烷二甲醇；新戊二醇、1，6-己二醇、氫醌二(2-羥乙基)醚、間苯二酚二(2-羥乙基)醚、三羥乙胺。這些短鏈二元醇和三元醇可與，例如，長鏈多元醇組合使用，用以改善機(jī)械性質(zhì)。此外，可在多元醇中加入胺進(jìn)行改性。這種胺的例子包括那些以商品名“ETHACURE 100”和“ETHACURE 300”從Albenarle Corp.，Baton Rouge，LA購得和以商品名“VERSALINK 1000”從Air Products，Allentown，PA購得的胺。
適合用來制備本發(fā)明磨具的飽和多元醇來源在本領(lǐng)域是已知的，例如，以商品名“MILLOXANE 7209A”從Polyurethane Corporation of America(Polyurethane Specialties Company)，Inc.，Lyndhurst，NJ購得、作為預(yù)配泡沫體系一部分的醇。這里所說的“預(yù)配”是指不僅包含主反應(yīng)性組分，還包含優(yōu)選用來產(chǎn)生所需聚合反應(yīng)產(chǎn)物的輔料如穩(wěn)定劑、催化劑和發(fā)泡劑的組合物。
-飽和多異氰酸酯這里所用的“飽和多異氰酸酯”(或“非烯式多異氰酸酯”)是指異氰酸酯官能度至少為2的異氰酸酯官能材料，當(dāng)異氰酸酯官能團(tuán)與三甲胺和乙醇反應(yīng)，進(jìn)一步使異氰酸酯失活后，該材料在經(jīng)典的不飽和性溴試驗(yàn)中呈陰性反應(yīng)，即在溴的水溶液中滴加所述多元醇時(shí)不能引起快速脫色。就本發(fā)明目的而言，不把芳族異氰酸酯看作不飽和的。合適的多異氰酸酯包括這樣一些，它們基于二苯基甲烷4，4’-二異氰酸酯(4，4MDI)、二苯基甲烷2，4’-二異氰酸酯(2，4MDI)、二苯基甲烷2，2’-二異氰酸酯(2，2MDI)和它們的混合物，以及其低聚物和改性形式如碳二亞胺、脲基甲酸酯，以及它們與多元醇完全或部分反應(yīng)形成的預(yù)聚物和假預(yù)聚物，單獨(dú)得到含異氰酸酯官能團(tuán)的氨酯低聚物或同時(shí)得到自由異氰酸酯，還有基于甲苯2，4-二異氰酸酯(2，4TDI)、甲苯2，6-二異氰酸酯(2，6TDI)及二者混合物的異氰酸酯；它們與多元醇完全或部分反應(yīng)形成的預(yù)聚物和假預(yù)聚物，單獨(dú)得到含異氰酸酯官能團(tuán)的氨酯低聚物或同時(shí)得到自由異氰酸酯。
用來制備本發(fā)明的磨具的飽和多異氰酸酯來源在本領(lǐng)域是已知的，例如，名為“MILLOXANE 7209B”購自Polyurethane Corporation of America(Polyurethane Specialties Company)，Inc.的商品，作為預(yù)配泡沫體系的一部分。此體系還包含商品名為“MILLOXANE 7209A”的飽和多元醇。
-自由基源物質(zhì)合適的自由基源物質(zhì)包括有機(jī)過氧化物、偶氮化合物和過硫酸鹽。由光化學(xué)或致電離輻射產(chǎn)生的自由基也可用來制備尺寸適當(dāng)小或具有效透明性的磨具。用來制備本發(fā)明磨具的優(yōu)選自由基源物質(zhì)包括過氧化物、偶氮化合物、過硫酸鹽和它們的組合。這種自由基源物質(zhì)以及它們的商業(yè)來源在本領(lǐng)域是已知的。其他合適的自由基來源對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員，在過本說明書后將是顯而易見的。自由基源物質(zhì)物質(zhì)的優(yōu)選量在約0.1％-10％(更宜在約1％-5％之間)，所述量以飽和多元醇和飽和多異氰酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物重量為基準(zhǔn)。
合適的有機(jī)過氧化物，包括過氧化異丁酸叔丁酯；過氧化乙酰；過氧化月桂酰；過氧化苯酰；過氧化對氯苯酰；過氧化羥庚基；過氧化環(huán)己酮；二過氧鄰苯二甲酸二叔丁酯；過氧乙酸叔丁酯；過氧化苯甲酸叔丁酯；過氧化二枯基；氫過氧化叔丁基；過氧化甲乙酮；過氧化二-叔丁基；氫過氧化蒎烷；過氧化枯烯；叔丁基過氧-2-乙基己酸酯；1，1’-二(叔丁基過氧)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷；2，5-二甲基-2，5-二(叔丁過氧)己烷；2，5-二氫過氧化2，5-二甲基己烷；聯(lián)十六烷基過氧二碳酸酯；二(4-叔丁基環(huán)己基)過氧二碳酸酯；過氧化新戊酸叔丁酯。
合適的偶氮化合物，包括2，2’-偶氮二(4-甲氧基-2，4-二甲基戊腈)；二氫氯化2，2’-偶氮(2-脒丙烷)；2，2’-偶氮二(2，4-二甲基戊腈)；2，2’-偶氮二(異丁腈)；2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)；1，1’-偶氮二(1-環(huán)己烷腈)；2，2’-偶氮二(甲基異丁腈)。
合適的過硫酸鹽引發(fā)劑包括過硫酸鉀、鈉或銨，可單獨(dú)使用，也可與還原劑如重亞硫酸鹽組合使用。
適合于制備本發(fā)明磨具的磨粒，包括熔凝氧化鋁(包括白熔凝氧化鋁、熱處理氧化鋁和棕色氧化鋁)、碳化硅(包括綠色碳化硅)、碳化硼、碳化鈦、金剛石、立方氮化硼、石榴石、硅藻土(微晶SiO2)、氧化鉻、氧化鈰、熔凝氧化鋁-氧化鋯和溶膠-凝膠衍生的磨粒等。所述溶膠-凝膠衍生的磨?？梢允羌泳ХN的，也可以是不加晶種的。類似地，溶膠-凝膠衍生的磨?？梢允侨我庑螤畹?，也可以具有一定形狀，如棒狀或三角形。溶膠-凝膠衍生的磨粒的例子包括下列美國專利所述的顆粒4314827(Leitheiser等人)、4518397(Leitheiser等人)、4623364(Cottrigner等人)、4744802(Schwabel)、4770671(Monroe等人)、4881951(Wood等人)、5011508(Wald等人)、5090968(Pellow)、5139978(Wood)、5201916(Berg等人)、5227104(Bauer)、5366523(Rowenhorst等人)、5429647(Larmie)、5498269(Larmie)和5551963(Larmie)。通過使用氧化鋁粉末作原料制備的燒結(jié)氧化鋁磨粒，其進(jìn)一步詳情也可見美國專利，例如5259147(Falz)、5593467(Monroe)和5665127(Moltgen)。其他合適的磨粒在本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員看過本發(fā)明后將顯而易見。
本發(fā)明的磨具可包含100％的一種特定類型和/或級別的磨粒，或者它們的混合物。如果磨粒是混合的，則組成該混合物的不同類型的磨?？梢允窍嗤６鹊?，也可以具有不同的粒度。
磨粒也可以以團(tuán)粒的形式存在。磨粒的團(tuán)粒中通常包含許多磨粒、一種粘合劑和可用的添加劑。所述粘合劑可以是有機(jī)物和/或無機(jī)物。磨粒的團(tuán)?？捎腥我庑螤睿蛘呔哂幸欢ㄐ螤?，可以是塊、圓柱、棱錐、硬幣狀、立方形等。磨粒團(tuán)粒的尺寸通常在約4-15000微米之間，通常在約600-1200微米之間。有關(guān)磨粒團(tuán)粒的其他細(xì)節(jié)可見美國專利，如4311489(Kressner)、46522785(Bloecher等人)、4799939(Bloecher等人)、5549962(Holmes等)和5975988(Christianson)，以及待審美國專利申請09/688486，09/688484、09/688444(提交于2000年10月16日)和09/862357(提交于2001年5月22日)。
一種優(yōu)選類型的有機(jī)粘合磨粒的團(tuán)粒是由磨粒和可輻射固化的可聚合粘合劑前體形成的，它基本上具有恒定的截面積，破碎強(qiáng)度大于1磅(例如，見提交于2000年10月16日的待審美國專利申請09/688486、09/688484和09/688444)。
本發(fā)明的磨具還可包含稀釋顆粒，如大理石、石膏、燧石、氧化硅、氧化鐵、硅酸鋁和玻璃(包括玻璃泡和玻璃珠)。例如，磨具中稀釋顆粒與磨粒的比例在2％-50％(重量)之間。
用來制備本發(fā)明磨具的潤滑劑的例子，包括脂肪酸金屬鹽(例如硬脂酸鋰、硬脂酸鋅)、固體潤滑劑[例如，(聚)四氟乙烯(PTFE)、石墨和二硫化鉬]、礦物油和石蠟、羧酸酯(例如硬脂酸丁酯)、聚(二甲基硅氧烷)樹脂，以及它們的組合。這些潤滑劑以及它們的商業(yè)來源在本領(lǐng)域是已知的。其他合適的潤滑劑在本領(lǐng)域技術(shù)人員看過本發(fā)明之后將顯而易見。
成泡劑，亦稱“發(fā)泡劑”，也可用來幫助形成本發(fā)明的磨具。通常，預(yù)配飽和多元醇除包含其他成分外，還包含足夠的發(fā)泡劑，使組合物中生成泡沫。如果需要高空隙體積的泡沫材料，可以加入額外或其他發(fā)泡劑，如水、低沸點(diǎn)液體(如環(huán)戊烷)和分解后能生成氣體的化學(xué)試劑(例如，偶氮化合物如偶氮二腈)。也可以采用替代方法或附加方法，例如，通過紊流混合或發(fā)泡加入空氣(或其他環(huán)境氣體)。
可用來制備本發(fā)明磨具的其他可用的添加劑包括顏料(如二氧化鈦或氧化鐵)、聚合反應(yīng)催化劑(如二月桂酸二丁基錫，叔胺等)、泡沫穩(wěn)定劑(例如表面活性劑如硅氧烷嵌段共聚物)、熱穩(wěn)定劑或UV穩(wěn)定劑或抗氧化劑、和/或研磨助劑。
用來制備本發(fā)明磨具的研磨助劑的例子，包括石蠟、有機(jī)鹵化物、鹵鹽和金屬。這些研磨助劑及其商業(yè)來源在本領(lǐng)域是已知的。其他合適的研磨助劑在本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員看過本發(fā)明后將顯而易見。所述有機(jī)鹵化物通常在研磨過程中會分解，放出鹵酸或氣體鹵化物。這些材料的例子包括氯化石蠟，如四氯萘、五氯萘和聚氯丙烯。鹵鹽的例子包括氯化鈉、冰晶石鉀、冰晶石鈉、冰晶石銨、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化硅、氯化鉀和氯化鎂。金屬的例子包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵和鈦。其他研磨助劑包括硫、有機(jī)含硫化合物、石墨和金屬硫化物。組合使用不同研磨助劑也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。優(yōu)選的研磨助劑是冰晶石，最優(yōu)選的研磨助劑是四氟硼酸鉀(KBF4)。
通常，飽和多元醇與自由基源物質(zhì)和可用的添加劑如潤滑劑混合，接著加入磨粒和可用的添加劑如顏料并混合。最后加入并混合的成分通常是飽和多異氰酸酯。不過，其他混合順序也可以用。磨粒和可用的添加劑如潤滑劑可分散在飽和多元醇中，例如，使用混合器，如以商品名“DISCPERSER MIXER”從Morehouse-COWLES，F(xiàn)ullerton，CA購得的混合器。
各組分也可以用例如連續(xù)攪拌器混合在一起，各組分流可通過計(jì)量裝置定量加入(例如用齒輪泵打入攪拌器)。攪拌器中較好有高剪切攪拌槳。連續(xù)攪拌器，例如，可以商品名“FFH MIXER”購自Edge Sweets Company，GrandRapids，MI。飽和多元醇和可用的非磨料添加劑可用例如泵連續(xù)計(jì)量加入連續(xù)攪拌器，該泵可以商品名“ZENITH GEAR PUMP”購自Zenith Products Division，Sanford，NC。飽和多元醇和可用的添加劑如潤滑劑或研磨添加劑也可用例如泵連續(xù)地計(jì)量加入連續(xù)攪拌器，該泵可以商品名“MOYNO PROGRESSIVE CAVITYPUMP”(Model FC2C SSE3 DAA)購自Moyno，Inc.，Springfield，OH。也可以在加入磨粒時(shí)磨料與泵的部件的接觸最小。例如，磨?？梢杂脝温菪螂p螺旋體積進(jìn)料器連續(xù)地直接計(jì)量加入連續(xù)攪拌器，而不是將其預(yù)混合在飽和多元醇中，所述進(jìn)料器可以商品名“K-TRON TWIN SCREW VOLUMETRIC FEEDER”(ModelT 35)購自K-Tron International，Inc.，Pitman NJ。多異氰酸酯可用例如泵連續(xù)地計(jì)量加入連續(xù)攪拌器，所述泵可以商品名“ZENITH GEAR PUMP”購自ZenithProducts Division，Sanford，NC。
磨具一般可利用本領(lǐng)域已知技術(shù)形成，包括使用模子。例如，用來制備磨輪的合適模子包括具有合適直徑和高度的環(huán)，它具有頂部和低部密封表面(模板)，通過頂板和底板中心的塑孔栓。合適的模子，包括制造模子的材料(例如，金屬、硬紙板、玻璃纖維、酚醛樹脂和塑料)，在本領(lǐng)域中是已知的。隔離襯墊(例如硅酮涂層紙)可用來幫助從模子中取出磨具。
飽和多元醇/飽和多異氰酸酯/自由基源物質(zhì)等的混合物在固化過程中通常會膨脹。在選擇和填充模子時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮這種膨脹，以及磨具的所需空隙體積或密度。
雖然不想拘泥于理論解釋，但可以認(rèn)為，磨具的肖氏硬度受到磨粒與聚合物比例(AG/P)的顯著影響，這里所用的聚合物是指多異氰酸酯和多元醇的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。肖氏硬度等級從軟材料的肖氏硬度A到硬材料的肖氏硬度D。對于本發(fā)明的優(yōu)選制品，肖氏硬度A指示的是蜂窩狀聚合材料的貼合性和硬度。本發(fā)明磨具的柔性和研磨性能可以調(diào)節(jié)，例如調(diào)節(jié)磨粒與聚合物比例。例如，AG/P比例達(dá)到約0.33通常得到的是柔性蜂窩聚合物材料，但磨削速度相對較低。AG/P比例達(dá)到約0.5或更大通常得到的是較硬的聚合物材料，磨具表現(xiàn)出相對較低的貼合性和相對較高的磨削流量。
本發(fā)明的磨具的密度宜為至少0.1g/cm3，更宜在0.1-0.6g/cm3之間，肖氏硬度A至少為10，更宜在10-50之間。
對于包含細(xì)等級磨粒(通常為ANSI 400和更細(xì))的磨具，磨粒通常位于聚合物材料的空隙壁中。此外，可以認(rèn)為位于空隙壁中的磨粒起填充劑的作用，并使所得泡沫材料剛性提高。
若是封閉模子(即加入泡沫前體，然后將模子密封)形成磨具，對模子加料太多會減小空隙體積，會導(dǎo)致磨具密度增加，并整體降低泡沫材料的貼合性。
飽和多元醇/飽和多異氰酸酯/自由基源物質(zhì)等的混合物通常經(jīng)加熱固化。一般地，固化發(fā)生在兩個(gè)獨(dú)立階段，分別稱為“固化”和“后固化”。首先，將該混合物在模子中維持在第一溫度時(shí)進(jìn)行固化(即基本上通過飽和多元醇與飽和多異氰酸酯的反應(yīng)形成)。隨后，在高于第一溫度的第二溫度下加熱磨具，完成第二階段的固化(即后固化)。在第二溫度下，自由基源物質(zhì)提供了進(jìn)一步的固化作用，使磨具更適合可使用。第二溫度要足夠高，并維持足夠時(shí)間，使自由基源物質(zhì)分解，使第二階段的固化基本完成。例如，該混合物通常加熱到約25°-100℃范圍內(nèi)(或比自由基源物質(zhì)的分解溫度低50℃的溫度)，并在該溫度維持?jǐn)?shù)分鐘至數(shù)小時(shí)(更常見的是約45-60分鐘)。
在金屬頂模板和底模板上使用一次性模子環(huán)和隔離內(nèi)襯屬于本發(fā)明范圍的內(nèi)容。例如，螺旋纏繞的硬紙板管可用作一次性模子環(huán)?？蓪⒋斯茏又糜诘啄０逯醒?，讓反應(yīng)性組合物沉積在管子內(nèi)部，頂模板放在管子的頂部，夾好，使得到的模子裝置牢牢地固定住。這種模子裝置可在相對較短的拆模時(shí)間前完成部分固化，然后將位于硬紙板管內(nèi)部的部分固化制品從模子裝置中取出，再進(jìn)一步固化。
本發(fā)明的磨具在使用前進(jìn)行修整(即除去制品的外皮層)。
本發(fā)明磨具宜具有在約-60-50℃范圍內(nèi)(更宜在約0-40℃范圍內(nèi))的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg(如后面實(shí)施例2和比較例D中對于磨輪所描述的那樣進(jìn)行測定)。Tg在優(yōu)選范圍之外的磨輪雖然可以用，但往往具有更多的不利性質(zhì)，如研磨時(shí)會振動。此外，例如Tg低于約-20℃的磨輪相對更具彈性，而Tg高于約50℃的磨輪相對更具剛性。Tg在優(yōu)選范圍之內(nèi)的磨輪具有較好貼合性，顯示出有利的振動阻尼特性(即它們在使用中不會振動)。本發(fā)明的優(yōu)選磨具在使用中還不易“沾污”。雖然不想拘泥于理論解釋，但可認(rèn)為，自由基源物質(zhì)的存在可促進(jìn)聚合物鏈之間的交聯(lián)，從而改善聚合物材料的熱性質(zhì)(例如，更好的高溫性能，降低沾污)。此外發(fā)現(xiàn)，加入自由基源物質(zhì)如過氧化物，可擴(kuò)大Tg范圍，使磨具的性能特征在更寬的溫度范圍內(nèi)得到改善。例如，本發(fā)明的優(yōu)選磨具比常規(guī)磨輪運(yùn)行起來更平穩(wěn)，振動更少。進(jìn)一步加入潤滑劑可進(jìn)一步改善其性能。例如，加入潤滑劑可進(jìn)一步減少或消除沾污現(xiàn)象。
本發(fā)明磨具可干磨，也可濕磨。濕磨時(shí)，所加液體的提供形式可以從輕灑到完全浸沒。常用液體的例子有水、水溶油、有機(jī)潤滑劑和乳濁液。液體可以減少研磨時(shí)產(chǎn)生的熱量并/或起潤滑劑的作用。液體中可包含少量添加劑，如殺菌劑、消泡劑等。本發(fā)明的磨具可以與外加的磨料化合物一起使用，如拋光化合物或磨光化合物。
本發(fā)明的磨具可用來研磨工件，如鋁或鋁合金、碳鋼、低碳鋼、工具鋼、不銹鋼、硬鋼、黃銅、鈦、玻璃、陶瓷、木材、木質(zhì)材料、塑料、油漆、涂漆表面、有機(jī)涂層表面等。
下面的一些實(shí)施例將進(jìn)一步闡明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方式，但是這些實(shí)施例中所述的具體材料及其用量，以及其他條件和細(xì)節(jié)，不應(yīng)誤解為對本發(fā)明的不當(dāng)限制。所有份和百分?jǐn)?shù)都是指重量份和重量百分?jǐn)?shù)，除非另行指出。
實(shí)施例實(shí)施例1一個(gè)磨輪如下制造。將150克預(yù)配飽和多元醇(以商品名“MILLOXANE7209A”購自Polyurethane Specialties Company Inc.，Lyndhurst，NJ)、15克硬脂酸鋰潤滑劑粉末和6克過氧化辛酸叔丁酯(熱活化自由基源物質(zhì)，以商品名“TRIGONOX 21-OP050”購自AKZO Chemicals，Inc.，Pasedena，TX)制成混合物。用常規(guī)實(shí)驗(yàn)室用三葉式空氣馬達(dá)攪拌器高速劇烈攪拌該混合物。
當(dāng)硬脂酸鋰充分分散后，將150克預(yù)配飽和多異氰酸酯(以商品名“MILLOXANE 7209B”購自Polyurethane Specialties Company Inc.，Lyndhurst，NJ)在不攪拌的情況下加入混合物，然后加入60克平均粒徑為14.7微米的綠色碳化硅(這里平均粒徑是指Dv50％，用Multisizer測定)(以商品名“GC800”購自Fujimi Corporation，Elmhurst，IL)。然后用空氣馬達(dá)攪拌器高速攪拌20秒鐘，使這些后進(jìn)入組分與原來的混合物均勻混合。此泡沫體系的膏化時(shí)間約為21秒，使它有足夠時(shí)間混合而不會立即發(fā)生反應(yīng)。
將得到的混合材料迅即盡可能完全地轉(zhuǎn)移到鋼模中，所述鋼模具有直徑為20.6cm(8.125英寸)、深5.1cm(2英寸)的模腔，在底部有隔離襯墊。在模子中心放置一個(gè)直徑為7.6cm(3英寸)、重約100克的玻璃纖維芯子。將模子預(yù)加熱到54℃(130°F)?！盎旌系摹辈牧暇鶆蚍植荚谀Ｗ又?，加上另一個(gè)隔離襯墊，將模子蓋緊，使之在組分反應(yīng)期間保持密閉。將裝了材料的模子置于加熱到54℃(130°F)的爐子中。1小時(shí)后，將得到的磨輪從模子中取出，置于加熱到110℃(230°F)的爐子中3小時(shí)。得到的磨輪厚5.1cm(2英寸)，內(nèi)徑7.6cm(3英寸)，外徑20.6cm(8.125英寸)。磨輪重467克，AG/P比為0.2，密度為0.25g/cm3(4.2g/in3)，肖氏A硬度值為29-31，空隙體積為80.5％。
用一磨具修整此磨輪的工作表面，除去磨輪上的表皮。
將一個(gè)實(shí)施例1制備的磨輪安裝在變速機(jī)床(以商品名“HAMMONDPOLISHING AND BUFFING LATHE”購自Hammond Roto-Finish，Kalamazoo，MI)上。在旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例1磨輪的周面上局部涂敷一薄層的鋼磨光化合物(以商品名“HIGH COLORING GRADE”購自Foraamx，Detroit，MI；產(chǎn)品#515106-DR)。用手的壓力(約等于1.4-2.3千克(約3-5磅)的荷載)使一鈦工件(高爾夫球棒的頭)與旋轉(zhuǎn)磨輪(1800RPM(約3770SFPM))在工件的不同部分接觸約3-5秒。得到了非常好的、像鏡子一樣光潔度。
實(shí)施例2實(shí)施例2磨輪如實(shí)施例1所述進(jìn)行制備，不同的是在混合物中加入水，為的是產(chǎn)生低密度泡沫材料，并且混合物含有102克預(yù)配飽和多元醇(“MILLOXANE 7209A”)、122.2克預(yù)配多異氰酸酯(“MILLOXANE 7209B”)、45克平均粒徑為14.7微米的綠色碳化硅(Dv50％，“GC800”)、11.2克硬脂酸鋰潤滑劑粉末和4.5克過氧化辛酸叔丁酯(“TRIGONOX 21-OP050”)和0.77克去離子水。
得到的磨輪厚5.1cm(2英寸)，內(nèi)徑7.6cm(3英寸)，外徑20.6cm(8.125英寸)。磨輪重373克，AG/P比為0.2，密度為0.19g/cm3(3.2g/in3)，肖氏A硬度值為18-20，空隙體積為85.5％。
用磨具修整此磨輪的工作表面，除去其上面的表皮。
實(shí)施例3實(shí)施例3磨輪如下制備。將11495克預(yù)配飽和多元醇(“MILLOXANE7209A”)、1266克硬脂酸鋰潤滑劑粉末、508克過氧化辛酸叔丁酯(“TRIGONOX21-OP050”)、86.2克去離子水和267.8克氧化鐵粉末(作為顏料)制成混合物。用一工業(yè)攪拌器(以商品名“COWLES DISCPERSER”購自Morehouse-COWLES，F(xiàn)ullerton，CA)高速劇烈攪拌該混合物。
當(dāng)硬脂酸鋰充分分散后，將5448克平均粒徑(Dv50％)為14.7微米的綠色碳化硅(“GC800”)加入該混合物，攪拌直至充分分散。用泵(以商品名“MOYNOPROGRESSIVE CAVITY PUMP”購自Moyno，Inc.，Springfield，OH)以930g/min的流量將混合物泵入一攪拌器(以商品名“FFH MIXER”購自Edge SweetsCompany，Grand Rapids，MI)攪拌頭的一個(gè)進(jìn)口。預(yù)配多異氰酸酯(“MILLOXANE7209B”)以676g/min的流量用齒輪泵(以商品名“ZENITH GEAR PUMP”購自Zenith Products Division，Sanford，NC)泵入攪拌器攪拌頭的另一個(gè)進(jìn)口。攪拌頭將兩股進(jìn)入的液流合并并劇烈攪拌。
將得到的混合材料轉(zhuǎn)移到一廢料容器中保持25秒，讓攪拌器穩(wěn)定下來。25秒之后，將混合材料轉(zhuǎn)入一硬紙板板和鋼的模子中，放置210秒，所述模子具有直徑為30.5cm(12英寸)、深30.5cm(12英寸)、帶隔離襯墊的模腔。在模子中心放置一個(gè)直徑為12.7cm(5英寸)、重約1006克的玻璃纖維芯子。模子置于室溫下?！盎旌系摹辈牧暇鶆蚍植荚谀Ｗ又?，加上一個(gè)隔離襯墊，將模子蓋緊，使之在體系反應(yīng)期間保持密閉。將裝了材料的模子置于加熱到54℃(130°F)的爐子中。1小時(shí)后，除去模子頂部和底部的鋼板，將仍然在硬紙板模管中的磨具在加熱到110℃(230°F)的爐子中再置6小時(shí)。
得到的磨具厚30.5cm(12英寸)，內(nèi)徑12.7cm(5英寸)，外徑30.5cm(12英寸)，重8764克(不含硬紙板模管時(shí)重6173克)。將此磨具切成厚5.1cm(2英寸)的輪子。除去硬紙板并修整到外徑約為27.9cm(11英寸)、重824克之后，磨輪的AG/P比為0.2，密度為0.29g/cm3(4.8g/in3)，肖氏A硬度值為30，空隙體積為78.5％。
實(shí)施例4實(shí)施例4磨輪如下制備。將11495克預(yù)配飽和多元醇(“MILLOXANE7209A”)、1266克硬脂酸鋰潤滑劑粉末、508克過氧化辛酸叔丁酯(“TRIGONOX21-OP050”)、86.2克去離子水和267.8克藍(lán)色顏料(以商品名“bluepaste 16S895”購自Penn Color Inc.，Doylestown，PA)制成混合物。用工業(yè)攪拌器(“COWLESDISCPERSER”)高速劇烈攪拌該混合物。
當(dāng)硬脂酸鋰充分分散后，將5448克平均粒徑(Dv50％)為14.7微米的綠色碳化硅(“GC800”)加入該混合物，攪拌直至充分分散。用泵(“MOYNOPROGRESSIVE CAVITY PUMP”)以1489g/min的流量將混合物泵入攪拌器(“FFH MIXER”)攪拌頭的一個(gè)進(jìn)口。將預(yù)配多異氰酸酯(“MILLOXANE 7209B”)以1098g/min的流量用齒輪泵(“ZENITH GEAR PUMP”)泵入攪拌器攪拌頭的另一個(gè)進(jìn)口。攪拌頭將兩股進(jìn)入的液流合并并劇烈攪拌。
將得到的混合材料轉(zhuǎn)移到一個(gè)廢料容器中保持25秒，讓攪拌器穩(wěn)定下來。25秒之后，將混合材料轉(zhuǎn)入一硬紙板板和鋼的模子中，放置100秒，所述鋼的模子具有直徑為30.5cm(12英寸)、深30.5cm(12英寸)、帶隔離襯墊的模腔。在模子中心放置一個(gè)直徑為12.7cm(5英寸)、重約1006克的玻璃纖維芯子。模子置于室溫下?！盎旌系摹辈牧暇鶆蚍植荚谀Ｗ又校由弦粋€(gè)隔離襯墊，將模子蓋緊，使之在體系反應(yīng)期間保持密閉。將裝了材料的模子置于加熱到54℃(130°F)的爐子中。1小時(shí)后，除去模子頂部和底部的鋼板，將仍然在硬紙板模管中的磨具在加熱到110℃(230°F)的爐子中再置6小時(shí)。
得到的磨具厚30.5cm(12英寸)，內(nèi)徑12.7cm(5英寸)，外徑30.5cm(12英寸)，重7841克(不含硬紙板模管時(shí)重5250克)。將此磨具切成厚5.1cm(2英寸)的輪子。除去硬紙板并修整到外徑約為27.9cm(11英寸)、重711克之后，磨輪的AG/P比為0.2，密度為0.29g/cm3(4.8g/in3)，肖氏A硬度值為20，空隙體積為82.0％。
實(shí)施例5實(shí)施例5磨輪可如下制備。將200克聚丙三醇(以商品名“ARCOL 11-27”購自Bayer，Pittsbury，PA)、15克硬脂酸鋰潤滑劑粉末、4.5克去離子水、4克二羥乙胺(購自Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI的多異氰酸酯反應(yīng)交聯(lián)劑)、2克胺催化劑(以商品名“NIAXA-300”購自Witco，Greenwich，CN)、2克穩(wěn)定劑(以商品名“NIAX A-3001”購自Witco，Greenwich，CN)和6克過氧化辛酸叔丁酯(“TRIGONOX 21-OP050”)制成混合物。用常規(guī)實(shí)驗(yàn)室用的三葉式空氣馬達(dá)攪拌器高速劇烈攪拌混合物。
當(dāng)硬脂酸鋰充分分散后，將100克多異氰酸酯(以商品名“ISONATE2143L”購自Dow Chemical Co.，Midland，MI)在不攪拌的情況下加入混合物，然后加入60克平均粒徑(Dv50％(為14.7微米的綠色碳化硅(“GC800”)。然后用空氣馬達(dá)攪拌器高速攪拌10秒鐘，使這些后加入組分與原來的混合物均勻混合。
將到的混合材料迅即盡可能完全地轉(zhuǎn)移到鋼模中，所述鋼模具有直徑為20.6cm(8.125英寸)、深5.1cm(2英寸)的模腔，在底部有隔離襯墊。在模子中心放置一個(gè)直徑為3.2cm(1.25英寸)、重約45克的玻璃纖維芯子。將模子預(yù)加熱到54℃(130°F)?！盎旌系摹辈牧暇鶆蚍植荚谀Ｗ又?，加上另一個(gè)隔離襯墊，將模子蓋緊，使之在組分反應(yīng)期間保持密閉。將裝了材料的模子置于加熱到54℃(130°F)的爐子中。30分鐘后，將得到的磨輪從模子中取出，置于加熱到110℃(230°F)的爐子中6小時(shí)。得到的磨輪厚5.1cm(2英寸)，內(nèi)徑3.2cm(1.25英寸)，外徑20.6cm(8.125英寸)。磨輪重382克，AG/P比為0.2，密度為0.21g/cm3(3.4g/in3)，肖氏A硬度值為17，空隙體積為82.5％。
用一磨具修整磨輪的工作表面，除去磨輪上的表皮。
比較例A、B、C、D和E比較例A磨輪如實(shí)施例1所述制備，不同之處在于不用磨粒、自由基源物質(zhì)或潤滑劑；用3.2cm(1.25英寸)玻璃纖維芯子；初始固化在54℃(130°F)下進(jìn)行1小時(shí)，后固化在100℃(212°F)下進(jìn)行6小時(shí)。所得磨輪子密度為0.40g/cm3(6.51g/in3)，肖氏A硬度值為15-16。
比較例B磨輪如實(shí)施例1所述制備，不同之處在于不用磨?；驖櫥瑒挥?.2cm(1.25英寸)玻璃纖維芯子；初始固化在54℃(130°F)下進(jìn)行1小時(shí)，后固化在100℃(212°F)下進(jìn)行6小時(shí)。所得磨輪密度為0.41g/cm3(6.72g/in3)，肖氏A硬度值為18-20。
比較例C磨輪如實(shí)施例1所述制備，不同之處在于不用自由基源物質(zhì)或潤滑劑；用3.2cm(1.25英寸)玻璃纖維芯子；初始固化在54℃(130°F)下進(jìn)行1小時(shí)，后固化在100℃(212°F)下進(jìn)行6小時(shí)。所述得磨輪密度為0.48/cm3(7.85g/in3)，肖氏A硬度值為20-21。
比較例D磨輪如實(shí)施例1所述制備，不同之處在于不用自由基源物質(zhì)，且后固化在54℃(130°F)下進(jìn)行3小時(shí)。得到的磨輪厚5.1cm(2英寸)，內(nèi)徑7.6cm(3英寸)，外徑20.6cm(8.125英寸)。磨輪重459克，AG/P比為0.2，密度為0.25g/cm3(4.1g/in3)，肖氏A硬度值為22-24，空隙體積為81.8％。
比較例E磨輪如實(shí)施例1所述制備，不同之處在于用更高用量的粒狀硬脂酸鋅潤滑劑代替硬脂酸鋰粉末，不存在自由基源物質(zhì)，后固化在54℃(130°F)下進(jìn)行3小時(shí)。此外，磨輪用112克硬脂酸鋅(粒度小于325目，以商品名“BE”購自Struktol Company of America，Stow，OH)、375克預(yù)配飽和多元醇(“MILLOXANE 7209A”)、375克預(yù)配多異氰酸酯(“MILLOXANE 7209B”)、225克平均粒徑(Dv50％)為17.9微米的綠色碳化硅(以商品名“GC700”購自Fujimi Corporation)的混合物制備。
得到的混合材料迅即盡可能完全地轉(zhuǎn)移到鋼模中，所述鋼模底部具有直徑為31.8cm(12.5英寸)、深5.1cm(2英寸)的模腔，底部有隔離襯墊。在模子中心放置一個(gè)直徑為12.7cm(5英寸)、重約163克的玻璃纖維芯子，并在封閉模子之前加上一個(gè)隔離襯墊。將模子預(yù)加熱到54℃(130°F)。得到的磨輪厚5.1cm(2英寸)，內(nèi)徑12.7cm(5英寸)，外徑31.8cm(12.5英寸)。磨輪重1167克，AG/P比為0.3，密度為0.34g/cm3(5.5g/in3)，肖氏A硬度值為30-32。
用一磨具修整對比磨輪(即比較例A-E)的工作表面，除去這些對比磨輪上的表皮。
磨輪的評價(jià)比較例A-E磨輪以及實(shí)施例3磨輪各自在變速機(jī)床上，用一鈦工件如實(shí)施例1所述進(jìn)行試驗(yàn)，不同之處是不用磨光化合物。比較例A-E磨輪都觀察到沾污現(xiàn)象。比較例A-E磨輪還留下殘留物。實(shí)施例3磨輪子不沾污，也不留殘留物。
實(shí)施例2和比較例D磨輪的聚合物基底的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg用常規(guī)熱分析儀(以商品名“RHEOMETRICS SOLIDS ANALYZER II”和“DYNAMICTEMPERATURE RAMP DEFAULT TEST”(一種計(jì)算機(jī)軟件測試協(xié)議，隨儀器提供)購自Rheometric Scientific，Inc.，Piscataway，NJ)測定。將40mm×8mm×2.5mm測試樣品安裝在膜纖維固定裝置(隨儀器提供)上，在拉伸狀態(tài)下，以10℃/分鐘的升溫流量于-30-200℃下進(jìn)行測定，頻率為6.28Hz。兩個(gè)樣品的Tg均為22℃，如tanδ曲線的峰值所測定(見圖4，其中曲線42是實(shí)施例2的tanδ曲線，曲線44是比較例D的tanδ曲線)。不過，對于實(shí)施例2，tanδ曲線增寬。雖然不想拘泥于理論解釋，但可認(rèn)為，此增寬是由于自由基源物質(zhì)在混合物的后固化過程中發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)。
實(shí)施例2磨輪在變速機(jī)床上用一鈦工件如實(shí)施例1所述進(jìn)行試驗(yàn)，不同之處在于不用磨光化合物。觀察到此磨輪運(yùn)行平穩(wěn)。
對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明范圍和主旨的前提下，本發(fā)明的各種變化形式和替代形式是顯而易見的；應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受這里所述示例性實(shí)施方式的不當(dāng)限制。
權(quán)利要求
1.一種磨具，它包含磨粒和聚合反應(yīng)產(chǎn)物，所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)組分包括飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于它是一種磨輪。
3.權(quán)利要求2所述的磨輪，其特征在于它有至少25％的空隙體積。
4.權(quán)利要求2所述的磨輪，其特征在于它有至少50％的空隙體積。
5.權(quán)利要求2所述的磨輪，其特征在于它有75％-90％的空隙體積。
6.權(quán)利要求5所述的磨輪，其特征在于所述自由基源物質(zhì)包括過氧化物。
7.權(quán)利要求5所述的磨輪，其特征在于所述自由基源物質(zhì)選自過氧化物、偶氮化合物、過硫酸鹽及其組合。
8.權(quán)利要求5所述的磨輪，其特征在于它還包含潤滑劑。
9.權(quán)利要求8所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自脂肪酸金屬鹽、固體潤滑劑、脂肪酸酯、礦物油和石蠟，以及它們的組合。
10.權(quán)利要求8所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自硬脂酸鋰、硬脂酸鋅、聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬、硬脂酸丁酯、聚二甲基硅氧烷樹脂，以及它們的組合。
11.權(quán)利要求8所述的磨輪，其特征在于所述磨粒包括碳化硅。
12.權(quán)利要求5所述的磨輪，其特征在于所述自由基源物質(zhì)選自過氧化物、偶氮化合物、過硫酸鹽及其組合，且所述磨輪材料還包含潤滑劑。
13.權(quán)利要求12所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自硬脂酸鋰、硬脂酸鋅、聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬、硬脂酸丁酯、聚二甲基硅氧烷樹脂，以及它們的組合。
14.權(quán)利要求12所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自硬脂酸鋰、硬脂酸鋅，以及它們的組合。
15.權(quán)利要求5所述的磨輪，其特征在于所述磨輪的密度在0.1g/cm3-1.2g/cm3之間，肖氏硬度值在10-50之間。
16.權(quán)利要求5所述的磨具，其特征在于所述聚合反應(yīng)產(chǎn)物的Tg在約-60°到50℃之間。
17.權(quán)利要求2所述的磨具，其特征在于所述聚合反應(yīng)產(chǎn)物的Tg在約-60°到50℃之間。
18.權(quán)利要求17所述的磨具，其特征在于多異氰酸酯和多元醇組分提供的異氰酸酯指數(shù)在80-120之間，且自由基源物質(zhì)對飽和多元醇和飽和多異氰酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物之重量比在1∶1000-1∶10之間。
19.權(quán)利要求2所述的磨具，其特征在于多異氰酸酯和多元醇組分提供的異氰酸酯指數(shù)在80-120之間，且自由基源物質(zhì)對飽和多元醇和飽和多異氰酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物之重量比在1∶1000-1∶10之間。
20.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于所述聚合反應(yīng)產(chǎn)物的Tg在約-60°到50℃之間。
21.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于多異氰酸酯和多元醇組分提供的異氰酸酯指數(shù)在80-120之間，且自由基源物質(zhì)對飽和多元醇和飽和多異氰酸酯的聚合反應(yīng)產(chǎn)物之重量比在1∶1000-1∶10之間。
22.包含磨粒和聚合物材料的磨具，所述聚合物材料包含飽和聚氨酯，所述飽和聚氨酯可由飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)這些組分制備。
23.權(quán)利要求22所述的磨具，其特征在于它是一種磨輪。
24.權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于它有至少25％的空隙體積。
25.權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于它有至少50％的空隙體積。
26.權(quán)利要求23所述的磨輪，其特征在于它有75％-90％的空隙體積。
27.權(quán)利要求26所述的磨輪，其特征在于所述自由基源物質(zhì)包括過氧化物。
28.權(quán)利要求26所述的磨輪，其特征在于所述自由基源物質(zhì)選自過氧化物、偶氮化合物、過硫酸鹽及其組合。
29.權(quán)利要求26所述的磨輪，其特征在于它還包含潤滑劑。
30.權(quán)利要求29所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自脂肪酸金屬鹽、固體潤滑劑、脂肪酸酯、礦物油和石蠟，以及它們的組合。
31.權(quán)利要求29所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自硬脂酸鋰、硬脂酸鋅、聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬、硬脂酸丁酯、聚二甲基硅氧烷樹脂，以及它們的組合。
32.權(quán)利要求29所述的磨輪，其特征在于所述磨粒包括碳化硅。
33.權(quán)利要求25所述的磨輪，其特征在于所述自由基源物質(zhì)選自過氧化物、偶氮化合物、過硫酸鹽及其組合，且所述磨輪材料還包含潤滑劑。
34.權(quán)利要求12所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自硬脂酸鋰、硬脂酸鋅、聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬、硬脂酸丁酯、聚二甲基硅氧烷樹脂，以及它們的組合。
35.權(quán)利要求33所述的磨輪，其特征在于所述潤滑劑選自硬脂酸鋰、硬脂酸鋅，以及它們的組合。
36.權(quán)利要求25所述的磨輪，其特征在于所述磨輪的密度在0.1g/cm3-1.2g/cm3之間，肖氏硬度值在10-50之間。
37.權(quán)利要求22所述的磨具，其特征在于所述聚合反應(yīng)產(chǎn)物的Tg在約-60°-50℃之間。
38.制造磨具的方法，它包括混合飽和多元醇、多異氰酸酯、自由基源物質(zhì)和磨粒這些組分，得到可固化組合物；固化所述可固化組合物，得到磨具。
39.權(quán)利要求38所述方法，其特征在于所述組分還包含潤滑劑。
40.研磨表面的方法，所述方法包括提供包含磨粒和聚合反應(yīng)產(chǎn)物的磨具，所述聚合反應(yīng)由飽和多元醇、多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)這些組分進(jìn)行，所述磨具具有一個(gè)外表面；使磨具的至少一部分外表面與工件表面磨擦接觸；使磨具的至少一部分外表面與工件表面彼此相對移動，對工件表面的至少一部分進(jìn)行研磨。
41.權(quán)利要求40所述方法，其特征在于所述磨具的至少一部分外表面上有磨光化合物。
42.權(quán)利要求40所述方法，其特征在于所述組分還包含潤滑劑。
43.對表面研磨的方法，所述方法包括提供包含磨粒和聚合材料的磨具，所述聚合材料包含飽和聚氨酯，所述聚氨酯由飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)這些組分的混合物制備，所述磨具具有一外表面；使磨具的至少一部分外表面與工件表面磨擦接觸；使磨具的至少一部分外表面與工件表面彼此相對移動，對工件表面的至少一部分進(jìn)行研磨。
44.權(quán)利要求43所述方法，其特征在于所述組分還包含潤滑劑。
全文摘要
包含磨粒(26)和聚合物材料(24)的磨具，以及制備和使用此磨具的方法，所述聚合物材料例如是飽和多元醇、飽和多異氰酸酯和自由基源物質(zhì)等組分的聚合反應(yīng)產(chǎn)物。
文檔編號B24D3/00GK1511076SQ02810526
公開日2004年7月7日 申請日期2002年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月22日
發(fā)明者S·J·海普特, L·S·莫倫, D·G·維利甘, S J 海普特, 維利甘, 莫倫 申請人:3M創(chuàng)新有限公司