根据本发明的结构化磨料制品包括固定于背衬的第一主表面上的结构化磨料层。图1A-1C示出了示例性的结构化磨料制品。现在参见图1A，示例性的结构化研磨盘100具有背衬110，背衬110分别具有第一主表面115和第二主表面117。可任选的粘合剂层120接触并且固定于第一主表面115上，并且与其共延伸。结构化磨料层130具有外边界150，并且该结构化磨料层130接触并固定于背衬110的第一主表面115上、并与其共延伸(如果不存在可任选的粘合剂层120的话)，或者接触并固定于可任选的粘合剂层120上、并与其共延伸(如果存在可任选的粘合剂层120的话)。如图1B所示，结构化磨料层130包括多个凸起的研磨区域160和网状结构166。每个凸起的研磨区域160基本上由具有第一高度164的密集的多个锥形研磨复合物162组成。网状结构166基本上由具有第二高度170的密集的截锥形研磨复合物168组成。网状结构166既与凸起的研磨区域160连续地邻接，又将所述凸起的区域分离，并且该网状结构166与外边界150共延伸。锥形研磨复合物162的高度164大于截锥形研磨复合物168的高度170。可任选的机械附连界面层140附连到第二主表面117上。现在参见图1C，锥形研磨复合物162和截锥形研磨复合物168各自包含磨粒137和粘结剂138。
据发现，根据本发明的锥形研磨复合物与截锥形研磨复合物网状结构的组合通常有利于去除废料(例如，碎屑)和有效地收集尘屑(dustnibs)，增大研磨过程中分布在锥形复合物上的摩擦压力的比例(这一点尤其有助于手动研磨过程)，减小粘滞，并且通过避免外部的固化的研磨浆料碎片而有利于进行制造，其中这类碎片可能会在研磨过程中在工件上形成杂乱的划痕。
合适的背衬包括(例如)聚合物薄膜(包括涂底漆的聚合物薄膜)、布、纸张、多孔和非多孔的聚合物泡沫、硫化纤维、纤维增强的热塑性背衬、熔纺或熔喷而成的非织物、它们的经处理的形式(例如，经过防水处理的形式)，以及它们的组合。用于聚合物薄膜的合适的热塑性聚合物包括(例如)聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(例如，尼龙-6和尼龙-6，6)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、这些聚合物的共混物、以及它们的组合。
通常，背衬的至少一个主表面是光滑的(例如，该表面可用作第一主表面)。
背衬的第二主表面可以包括防滑涂层或摩擦涂层。这类涂层的实例包括分散在粘合剂内的无机颗粒，例如，碳酸钙或石英。
背衬可以包含各种添加剂。合适的添加剂的实例包括着色剂、加工助剂、增强纤维、热稳定剂、UV稳定剂、和抗氧化剂。可用的填料的实例包括粘土、碳酸钙、玻璃珠、滑石粉、黏土、云母、木粉、和炭黑。在一些实施例中，背衬可以是复合膜，如(例如)具有两个或更多个分立层的共挤薄膜。
结构化磨料层具有以密集的布置方式排列的锥形研磨复合物，以形成凸起的研磨区域。凸起的研磨区域通常都具有相同的形状，并且按照重复的图案布置在背衬上，不过这两点均不是必须的。
术语“锥形研磨复合物”是指具有棱锥形状(也就是说，具有多边形底面和相交于同一点(顶点)的三角形侧面的立体图形)的研磨复合物。合适的棱锥形状类型的实例包括三棱锥、四棱锥、五棱锥、六棱锥、以及它们的组合。棱锥可以是规则的(也就是说，所有侧面都相同)或不规则的。棱锥的高度为顶点到底面的最小距离。
术语“截锥形研磨复合物”是指具有截棱锥形状(也就是说，具有多边形底面和相交于同一点(顶点)的三角形侧面的立体图形，其中顶端被切除，并且由平行于底面的平面所代替)的研磨复合物。合适的截锥形状类型的实例包括三棱截锥、四棱截锥、五棱截锥、六棱截锥、以及它们的组合。截锥可以是规则的(也就是说，所有侧面都相同)或不规则的。截棱锥的高度为顶端到底面的最小距离。
对于精修整应用，锥形研磨复合物(也就是说，非截锥形的研磨复合物)的高度通常大于或等于1密耳(25.4微米)并且小于或等于20密耳(510微米)；例如，其小于15密耳(380微米)、10密耳(250微米)、5密耳(130微米)、2密耳(50微米)，但也可以采用更高或更低的高度。
基本上由密集的截锥形研磨复合物组成的连续网状结构既与凸起的研磨区域连续地邻接，又将凸起的研磨区域彼此分离。本文所用的术语“连续地邻接”的意思是网状结构邻近每个凸起的研磨部分，例如，截锥形研磨复合物和锥形研磨复合物以紧密的方式排列。网状结构可以沿直线、曲线、或其片段形成，或可以沿它们的组合形成。网状结构通常延伸贯穿整个结构化磨料层；更通常的是，网状结构具有规则的布置方式(例如，由交叉的平行线或六边形图案组成的网状结构)。在一些实施例中，网状结构的最小宽度至少为锥形研磨复合物的高度的两倍。
截锥形研磨复合物的高度与锥形研磨复合物的高度的比值小于1，其通常在以下范围内：从至少0.05、0.1、0.15、或甚至0.20到多至(并且包括)0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.5甚至0.8，不过也可以采用其它比值。更通常的是，该比值在从至少0.20到多至(并且包括)0.35的范围内。
对于精修整应用而言，结构化磨料层中的锥形和/或截锥形研磨复合物的面密度通常在这样的范围内：从每平方英寸至少1,000、10,000、或甚至至少20,000个研磨复合物(例如，每平方厘米至少150、1,500、或甚至7,800个研磨复合物)到多至(并且包括)每平方英寸50,000、70,000、或甚至多达100,000个研磨复合物(例如，多至(并且包括)每平方厘米7,800、11,000、或甚至多达15,000个研磨复合物)，不过也可以采用密度更大或更小的研磨复合物。
锥形与截锥形的底面积比值(也就是说，锥形研磨复合物的总底面面积与截锥形研磨复合物的总底面面积的比值)，会影响本发明的结构化磨料制品的切削和/或修整性能。对于精修整应用而言，锥形与截锥形的底面积比值通常在从0.8至9的范围内，例如，在从1至8、从1.2至7、或从1.2至2的范围内，不过也可以采用超出这些范围的比值。
各个研磨复合物(无论是锥形研磨复合物还是截锥形研磨复合物)均包含分散在聚合物粘结剂内的磨粒。
研磨领域内已知的任何磨粒都可以包含在研磨复合物内。可用的磨粒的实例包括氧化铝、熔融氧化铝、热处理氧化铝(其中包括棕色氧化铝、热处理氧化铝、和白色氧化铝)、陶瓷氧化铝、碳化硅、绿色碳化硅、氧化铝-氧化锆、氧化铬、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。对于修理和修整应用而言，可用的磨粒尺寸通常在这样的范围内：其平均粒度从至少0.01、0.1、1、3或甚至5微米到多至(并且包括)35、50、100、250、500或甚至多达1,500微米，不过也可以采用超出此范围的粒度。
磨粒可以(通过粘结剂以外的方式)结合在一起，以形成团聚物，如(例如)在美国专利No.4,311,489(Kressner)和美国专利No.4,652,275、4,799,939(皆为Bloecher等人)中所描述的那样。
磨粒上可以具有表面处理物。在某些情况下，表面处理物会增强磨粒与粘结剂的粘合力，改变磨粒的研磨特性等。表面处理物的实例包括偶联剂、卤化物盐、金属氧化物(包括二氧化硅)、难熔金属氮化物、和难熔金属碳化物。
研磨复合物(无论是锥形研磨复合物还是截锥形研磨复合物)还可以包含稀释剂颗粒，其大小通常与磨粒为同一数量级。这类稀释剂颗粒的实例包括石膏、大理石、石灰石、燧石、硅石、玻璃泡、玻璃珠、和硅酸铝。
磨粒被分散在粘结剂内以形成研磨复合物。粘结剂可以为热塑性粘结剂，但其通常为热固性粘结剂。粘结剂是由粘结剂前体形成的。在制备结构化磨料制品的过程中，热固性粘结剂前体被暴露在能量源下，该能量源有助于引发聚合反应或固化过程。能量源的实例包括热能和辐射能，其中辐射能包括电子束、紫外光、和可见光。
经过此聚合反应过程之后，粘结剂前体被转化为硬化的粘结剂。对于作为另外一种选择的热塑性粘结剂前体，在制备磨料制品的过程中可将热塑性粘结剂前体冷却到使粘结剂前体硬化的程度。在粘结剂前体硬化之后，即会形成研磨复合物。
热固性树脂主要有两类：可缩合固化的树脂和可加成聚合的树脂。由于可加成聚合的树脂容易通过暴露在辐射能下进行固化，因而其较为有利。加成聚合树脂可通过阳离子机理或自由基机理进行聚合。根据所采用的能量源和粘结剂前体化学性质的不同，有时优选采用固化剂、引发剂、或催化剂来帮助引发聚合反应。
典型的粘结剂前体的实例包括酚醛树脂、脲醛树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯树脂(例如，丙烯酸酯化聚氨酯、环氧丙烯酸树脂、烯键式不饱和化合物、具有α，β-不饱和羰基侧基的氨基塑料衍生物、具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰脲酸酯衍生物、以及具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物)、乙烯基醚、环氧树脂，以及它们的混合物和组合。术语丙烯酸酯涵盖丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。在一些实施例中，粘结剂选自由下列物质组成的群组：丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、氨基塑料、以及它们的组合。
酚醛树脂适用于本发明，并且具有良好的热性能、可得性，且其成本相对较低而且易于处理。酚醛树脂有两类：可熔可溶酚醛树脂和线型酚醛树脂。可熔可溶性酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比为大于或等于1:1，通常在1.5:1.0至3.0:1.0之间。线型酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比为小于1:1。可商购获得的酚醛树脂的实例包括：以商品名“DUREZ”和“VARCUM”得自Occidental Chemicals Corp.(Dallas，Texas)的酚醛树脂；以商品名“RESINOX”得自Monsanto Co.(Saint Louis，Missouri)的酚醛树脂；以及以商品名“AEROFENE”和“AROTAP”得自AshlandSpecialty Chemical Co.(Dublin，Ohio)的酚醛树脂。
丙烯酸酯化聚氨酯是羟基封端、NCO基扩链(NCO extended)的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯化聚氨酯的实例包括：以商品“UVITHANE782”得自Morton Thiokol Chemical的丙烯酸酯化聚氨酯，以及以商品名“CMD6600”、“CMD8400”和“CMD8805”得自UCBRadcure(Smyrna，Georgia)的丙烯酸酯化聚氨酯。
环氧丙烯酸树脂是环氧树脂的二丙烯酸酯，如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。可商购获得的环氧丙烯酸树脂的实例包括：以商品名“CMD3500”、“CMD3600”和“CMD3700”得自UCB Radcure的环氧丙烯酸树脂。
烯键式不饱和树脂包括单体化合物和聚合物化合物，所述化合物含有碳原子、氢原子、和氧原子，并且可任选地含有氮原子和卤素原子。氧原子或氮原子或这两者通常存在于醚、酯、氨基甲酸乙酯、酰胺、和脲基团中。烯键式不饱和化合物优选地具有小于4,000克/摩尔的分子量，并且优选地为由包含脂肪族单羟基基团或脂肪族多羟基基团的化合物与不饱和羧酸(如，丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)发生反应所制成的酯。丙烯酸酯树脂的代表性实例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、二丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三乙二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇甲基丙烯酸酯、四丙烯酸季戊四醇酯和四丙烯酸季戊四醇酯。其它烯键式不饱和树脂包括单烯丙基酯、多烯丙基酯、和多甲基烯丙基酯以及羧酸的酰胺，如，邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、和N，N-己二烯己二酰二胺。而其它含氮化合物包括三(2-丙烯酰基-氧乙基)异氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-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、和N-乙烯基哌啶酮。
氨基塑料树脂的每个分子或每个低聚物具有至少一个α，β-不饱和羰基侧基基团。这些不饱和的羰基基团可以是丙烯酸酯型基团、甲基丙烯酸酯型基团、或丙烯酰胺型基团。这类材料的实例包括N-羟甲基丙烯酰胺、N，N’-氧基二亚甲基双丙烯酰胺、邻位丙烯酰胺甲基化苯酚及对位丙烯酰胺甲基化苯酚、丙烯酰胺甲基化线型酚醛树脂、以及它们的组合。这些材料在美国专利No.4,903,440和5,236,472(皆归属于Kirk等人)中被进一步描述。
具有至少一个丙烯酸酯侧基基团的异氰脲酸酯衍生物和具有至少一个丙烯酸酯侧基基团的异氰酸酯衍生物在美国专利No.4,652,274(Boettcher等人)中被进一步描述。异氰脲酸酯材料的一个实例是三(羟乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
环氧树脂具有环氧乙烷，并且通过开环反应进行聚合。这类环氧树脂包括环氧树脂单体和环氧树脂低聚物。可用的环氧树脂的实例包括2，2-双[4-(2，3-环氧丙氧基)-苯丙烷](双酚的二缩水甘油醚)和以商品名“EPON828”、“EPON 1004”、“EPON 1001F”得自Shell Chemi calCo.(Houston，Texas)的材料；以及以商品名“DER-331”、“DER-332”和“DER-334”得自Dow Chemical Co.(Midland，Michigan)的材料。其它合适的环氧树脂包括以商品名“DEN-431”和“DEN-428”商购得自DowChemical Co.的线型酚醛树脂的缩水甘油醚。
本发明的环氧树脂可以通过添加合适的阳离子固化剂、利用阳离子机理进行聚合。阳离子固化剂会产生酸源，以引发环氧树脂的聚合反应。这些阳离子固化剂可以包括具有鎓阳离子和含卤素的金属或准金属络合物阴离子的盐。
其它阳离子固化剂包括具有有机金属络合物阳离子和含卤素的金属或准金属络合阴离子的盐，所述固化剂在美国专利No.4,751,138(Tumey等人)中被进一步描述。另一个实例是有机金属盐和鎓盐，所述有机金属盐和鎓盐在美国专利No.4,985,340(Palazzotto等人)、5,086,086(Brown-Wensley等人)和5,376,428(Palazzotto等人)中有所描述。而其它阳离子固化剂包括有机金属络合物的离子型盐，其中金属选自在美国专利No.5,385,954(Palazzotto等人)中描述的元素周期表的第IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB族元素。
对于可自由基固化的树脂，在某些情况下优选的是，研磨浆料还包含自由基固化剂。然而，在采用电子束能量源的情况下，由于电子束本身可以产生自由基，因此并不总是需要固化剂。
自由基热引发剂的实例包括过氧化物，例如，过氧化苯甲酰、偶氮化合物、二苯甲酮、和醌。对于使用紫外光或可见光能量源的情况而言，该固化剂有时是指光引发剂。暴露在紫外光下时可产生自由基源的引发剂的实例包括(但不限于)选自由下列物质组成的群组：有机过氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、亚硝基化合物、酰卤、腙、巯基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯酰基咪唑、双咪唑、氯烷基三嗪、安息香醚、联苯酰缩酮、噻吨酮和苯乙酮衍生物，以及它们的混合物。暴露在可见辐射下时可产生自由基源的引发剂的实例可见于美国专利No.4,735,632(Oxman等人)。一种用于可见光的适用引发剂是以商品名“IRGACURE369”得自Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown，New York)的引发剂。
结构化磨料制品通常通过以下方式制备：形成由磨粒和上述粘结剂树脂的可硬化或可聚合的前体(也就是说，粘合剂前体)组成的浆料，将浆料与背衬接触，并通过某种方式(例如，暴露在能量源中)将粘结剂前体硬化和/或聚合，使得所得结构化磨料制品具有多个固定于背衬上的成形的研磨复合物。能量源的实例包括热能和辐射能(包括电子束、紫外光、和可见光)。
利用任何合适的混合技术将粘结剂前体、磨粒和可任选的添加剂混合在一起，来制备研磨浆料。混合技术的实例包括低剪切和高剪切混合，优选采用高剪切混合。也可以将超声能与混合步骤结合使用，以降低研磨浆料的粘度。通常，将磨粒逐步添加到粘结剂前体中。通过在混合过程中或混合步骤之后抽真空，可以将研磨浆料中的气泡量降到最低。在某些情况下，通过加热(通常在30至70℃范围内加热)研磨浆料可以有效降低粘度。
例如，在一个实施例中，可以将浆料直接涂布到在其中具有成形腔体(对应于所需的结构化磨料层)的制造工具上，并且使其与背衬接触，或将浆料涂布到背衬上并且使其与制造工具接触。例如，工具的表面可以基本上由密集的腔体阵列组成，该腔体阵列包括：锥形腔体(例如，选自由下列腔体组成的组：三棱锥腔体、四棱锥腔体、五棱锥腔体、六棱锥腔体、以及它们的组合)和截锥形腔体(例如，选自由下列腔体组成的组：三棱截锥形腔体、四棱截锥形腔体、五棱截锥形腔体、六棱截锥形腔体、以及它们的组合)。在一些实施例中，截锥形腔体的深度与锥形腔体的深度的比值在0.2至0.35的范围内。
在一些实施例中，锥形腔体的深度在1至10微米的范围内。在一些实施例中，锥形腔体与截锥形腔体各自具有大于或等于每平方厘米150个腔体的面密度。
在该实例中，通常随后在浆料处于制造工具的腔体内的同时，将其硬化(例如，至少部分固化)或固化，然后将背衬与工具分离，从而形成结构化磨料制品。
制造工具可以是带状物、片状物、连续的薄片或料片、涂布辊(如轮转凹版辊(rotogravure roll))、安装在涂布辊上的套管、或模具。制造工具可以由金属(例如镍)、金属合金、或塑料构成。金属制造工具可以采用任何传统的技术进行制成，所述技术例如为雕刻、抛光、电铸、或金刚石车削。
热塑性工具可以由金属母版工具复制而成。母版工具应具有制造工具所需的反相图案。母版工具可以按照与制造工具相同的方式制作。母版工具优选地由金属(例如镍)经金刚石车削而成。热塑性薄片材料可以被加热，并且可任选地与母版工具一起加热，使得通过将二者压在一起，而在热塑性材料上压印出母版工具的图案。也可以将热塑性材料挤出或浇注到母版工具上，然后再挤压。冷却热塑性材料使其硬化，从而制备出制造工具。优选的热塑性制造工具材料的实例包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯以及它们的组合。如果使用热塑性制造工具，则必须小心地不要产生可以导致热塑性制造工具变形的过度热量。
制造工具也可以包含剥离涂层，以允许更容易地将磨料制品从制造工具上剥离。用于金属工具的这类剥离涂层的实例包括硬质碳化物、氮化物或硼化物涂层。用于热塑性工具的剥离涂层的实例包括有机硅和含氟化合物涂层。
有关具有精确成形的研磨复合物的结构化磨料制品及其制备方法的更多细节可见于(例如)美国专利No.5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman)、5,681,217(Hoopman等人)、5,454,844(Hibbard等人)、5,851,247(Stoetzel等人)和6,139,594(Kincaid等人)。
在另一个实施例中，可以以形成一定图案的方式(例如，通过丝网印刷或凹版印刷实现)将包含可聚合的粘结剂前体、磨粒和硅烷偶联剂的浆料沉积在背衬上，使其部分地聚合，以使得被涂布的浆料的至少表面呈塑性但不流动，接着在部分聚合的浆料配制物上压印出图案，并且随后进行进一步的聚合(例如，通过暴露在能量源中实现)，以形成多个固定于背衬上的成形的研磨复合物。采用该方法制备的这种压印的结构化磨料制品以及相关方法在(例如)美国专利No.5,833,724(Wei等人)、5,863,306(Wei等人)、5,908,476(Nishio等人)、6,048,375(Yang等人)、6,293,980(Wei等人)和美国专利申请公开No.2001/0041511(Lack等人)中有所描述。
可按照常规做法在磨料制品的背面打印相关信息，以显示诸如(例如)产品识别号、等级号、和/或制造商之类的信息。作为另外一种选择，也可以将这类信息打印在背衬的正面。如果研磨复合物对于打印来说足够半透明，使得透过该研磨复合物可以识别打印的信息，则可以在正面打印。
根据本发明的结构化磨料制品可以任选地具有固定于背衬第二主表面上的附连界面层，以有利于将该结构化磨料制品固定到支载垫或支撑垫上，该支载垫或支撑垫被固定到诸如(例如)偏心轨道式砂光机上。可任选的附连界面层可以是粘合剂(例如，压敏粘合剂)层或双面粘合胶带。可任选的附连界面层适于同一个或多个固定于支载垫或支撑垫上的互补元件配合使用，以提供适当的功能。例如，可任选的附连界面层可以包括用于钩环附件的套环织物(例如，用于与其上固定有钩状结构的支载垫或支撑垫配合使用)、用于钩环附件的钩状结构(例如，用于与其上固定有套环织物的支载垫或支撑垫配合使用)或互相啮合的附连界面层(例如，蘑菇状互锁扣件，其被设计用于与支载垫或支撑垫上的蘑菇状互锁扣件相啮合)。有关这类附连界面层的更多细节可见于(例如)美国专利No.4,609,581(Ott)、5,152,917(Pieper等人)、5,254,194(Ott)、5,454,844(Hibbard等人)、5,672,097(Hoopman)、5,681,217(Hoopman等人)以及美国专利申请公开No.2003/0143938(Braunschweig等人)和2003/0022604(Annen等人)。
同样，背衬的第二主表面可具有多个从其上凸起的、整体地形成的吊钩，例如，在美国专利No.5,672,186(Chesley等人)中有所描述的那些。这些吊钩将会使结构化磨料制品和其上固定有套环织物的支撑垫之间形成接合。
依据可以与本发明的结构化磨料制品结合使用的任何支承垫的具体形状，结构化磨料制品可以是任何形状，例如，圆形(例如圆盘)、椭圆形、扇边形或矩形(例如薄片)，或者其也可以是环形带的形状。结构化磨料制品中可以具有狭槽或狭缝，并且可以具有穿孔(例如，多孔圆盘)。
根据本发明的结构化磨料制品通常可用于研磨工件，尤其是那些其上具有硬化聚合物层的工件。
工件可以包含任何材料并且可以具有任何形状。所述材料的实例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、涂漆的表面、塑料、聚合物涂层、石头、多晶硅、木材、大理石，以及它们的组合。工件的实例包括模制的和/或成形的制品(例如，光学透镜、汽车车身板件、船体、柜台和水池)、晶片、薄片、和块状物。
根据本发明的结构化磨料制品通常可用于修理和/或打磨聚合物涂层，例如，机动车辆油漆层和透明涂层(例如，汽车透明涂层)，其中聚合物涂层的实例包括：聚丙烯酸-多元醇-多异氰酸酯组合物(例如，在美国专利No.5,286,782(Lamb等人)中有所描述的那些)、羟基官能化丙烯酸-多元醇-多异氰酸酯组合物(例如，在美国专利No.5,354,797(Anderson等人)中有所描述的那些)、多异氰酸酯-碳酸酯-三聚氰胺组合物(例如，在美国专利No.6,544,593(Nagata等人)中有所描述的那些)以及高固含量聚硅氧烷组合物(例如，在美国专利No.6,428,898(Barsotti等人)中有所描述的那些)。
根据应用情况，施加在研磨界面的力的范围可以从0.1kg至超过1000kg。一般来讲，施加在研磨界面的力的范围在1kg至500kg之间。同样，根据应用情况，研磨过程中可能存在液体。该液体可以是水和/或有机化合物。典型的有机化合物的实例包括润滑剂、油、乳化有机化合物、切削液、表面活性剂(例如，皂、有机硫酸盐、磺酸盐、有机膦酸酯、有机磷酸酯)、以及它们的组合。这些液体也可以包含其它添加剂，例如，消泡剂、脱脂剂、缓蚀剂、以及它们的组合。
根据本发明的结构化磨料制品可以与(例如)旋转工具配合使用，该旋转工具围绕大致垂直于结构化磨料层的中心轴旋转，或者该结构化磨料制品可以与具有无规轨道的工具(例如，偏心轨道式砂光机)配合使用，并且其在使用过程中可以在研磨界面处摆动。在某些情况下，这种摆动会在被研磨的工件上形成更精细的表面。
通过以下的非限制性实例进一步说明本发明的目的以及优点，但在这些实例中所列举的具体材料及其量以及其它的条件和细节不应被解释为是对本发明的不当限制。
实例
除非另外注明，否则在这些实例和说明书其余部分中的所有份数、百分比、比值等均按重量计，并且实例中使用的所有试剂均得自(或可得自)普通化学品供应商，如(例如)Sigma-Aldrich Company(SaintLouis，Missouri)，或者可以通过常规方法合成得到。
在下面的实例中将使用下列缩写：
ACR1：    2-苯氧基丙烯酸酯，其可以商品名“SR339”购自Sartomer Company，
          Inc.(Exton，Pennsylvania)；
ACR2：    三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，其可以商品名“SR351”购自Sartomer
          Company，Inc.；
ACR3：    聚氨酯-丙烯酸酯树脂，其可以商品名“CN973J75”购自Sartomer
          Company，Inc.；
BUP1：    乙烯基树脂表面支撑垫，其直径为1.25英寸(31.8毫米)，硬度为40
          60(邵氏硬度00)，可以商品名“3M FINESSE-ITSTIKIT BACKUP PAD，
          PART No.02345”(3M FINESSE-IT STIKIT支撑垫，部件号02345)购自
          3M公司；
BUP2：    BUP1，其中支撑垫表面被切割至直径为7/8英寸(22.2毫米)，然后用
          压敏粘合剂(PSA)将HK1层合到乙烯基树脂表面上；
BUP3：    根据BUP2中所述方法制备的支撑垫，所不同的是支撑垫直径为3/4英寸
          (19.1毫米)；
BUP4：    根据BUP2中所述方法制备的支撑垫，所不同的是硬度降低至20-40(邵
          氏硬度00)；
BUP5：    根据BUP2中所述方法制备的支撑垫，所不同的是硬度增加至50(邵氏硬
          度A)；
CPA1：    γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，其可以商品名“A-174”商购自
          Crompton Corporation(Middlebury，Connecticut)；
DSP1：    阴离子聚酯分散剂，其可以商品名“HYPERMER KD-10”得自Uniqema
          (New Castle，Delaware)；
EPM1：    可膨胀的高分子微球，其可以商品名“MICROPEARL F80-SD1”商购自
          Pierce-Stevens Corp.(Buffalo，New York)；
HK1：    用于钩环扣件的尼龙吊钩材料，其可以商品名“MOLDEDJ-HOOK
         (CFM22)”(模制J型吊钩(CFM22))商购自Velcro USA，
         Inc.(Manchester，New Hampshire)；
LP1：    70g/m2(gsm)的套环织物材料，其可以商品名“100％POLYAMIDE DAYTONA
         BRUSHED NYLON LOOP”(100％聚酰胺DAYTONA磨毛尼龙套环)商购自
         Sitip SpA Industrie(Cene，Italy)；
MIN1：   绿色碳化硅矿物，其可以商品名“GC4000 GREEN SILICON CARBIDE”
         (GC4000绿色碳化硅)商购自Fujimi Corporation(Elmhurst，
         Illinois)；
SF1：    0.25％的表面活性剂水溶液，其化学名为1，4-二(2乙基己基)磺基琥珀
         酸钠，可以商品名“TRITON GR-5M”得自Dow Chemical Company；
TP1：    汽车透明涂层测试板件，其可以商品名“PPG 5002U DIAMOND COAT”
         (PPG5002U金刚石涂层)商购自ACT Laboratories(Hillsdale，
         Michigan)；
TP2：    汽车透明涂层测试板件，其可以商品名“PPG CERAMIC CLEAR”(PPG陶
         瓷透明涂层)商购自PPG Industries(Alison Park，Pennsylvania)；
TP3：    汽车透明涂层测试板件，其可以商品名“DUPONT GEN IV”(杜邦第4
         代)商购自ACT Laboratories；以及
UVI1：   酰基膦氧化物，其可以商品名“LUCERIN TPO-L”商购自BASF
         Corporation(Florham Park，NewJersey)。
实例1
按照下列方式制备以重量份数限定的研磨浆料：使用实验室气动搅拌器将13.2份ACR1、20.0份ACR2、0.5份DSP1、2.0份CPAl、1.1份UVI1和63.2份MIN1在20℃下搅拌大约15分钟，使其均匀分散。通过刮刀涂布方式将浆料施加到12英寸(30.5厘米)宽的微复制型聚丙烯模具上，该模具上具有均匀分布的、密集的、交替布置的34度螺旋切割的锥形阵列，阵列具有11×11行，其底宽为3.3密耳×3.3密耳(83.8×83.8微米)，深度为2.5密耳(63.5微米)，并且这些阵列被3×3行、同样的深度被截短至0.83密耳(21微米)的锥形阵列隔开，如图2所示。工具是大致根据美国专利No.5,975,987(Hoopman等人)所述的方法，通过相应的母辊制备而成的。然后将填充浆料的聚丙烯模具放置在12英寸(30.5厘米)宽的料片上，将该料片穿过压料辊(对于10英寸(25.4厘米)宽的料片而言，其压区压力为90磅/平方英寸(psi)(620.5千帕(kPa)))，然后在以30英尺/分钟(fpm)(9.14米/分钟)的速度移动料片的同时，用紫外光(UV)灯(“D”型灯)在600瓦特/英寸(236瓦特/厘米)的条件下对其照射，其中所述料片为涂有乙烯-丙烯酸作为底漆的聚酯薄膜，厚度为3.71密耳(94.2微米)，并且可以商品名“MA370M”得自3M公司，所述紫外光灯得自Fusion Systems Inc.(Gaithersburg，Maryland)。将聚丙烯模具与涂有乙烯-丙烯酸作为底漆的聚酯薄膜分离，从而形成完全固化的精确成形的磨料层，该磨料层粘附在涂有乙烯-丙烯酸作为底漆的聚酯薄膜上，如图3所示。将压敏粘合剂层合到薄膜背面(与磨料层相对的一面)，然后将一片LP1层合到压敏粘合剂上。然后由磨料冲切成各种尺寸的圆盘，该圆盘的直径在0.75英寸(1.91厘米)至1.25英寸(3.18厘米)的范围内。
比较例A
以商品名“3M TRIZACT FILM 466LA，A3DISC”得自3M公司的1.25英寸(3.18厘米)的结构化磨盘，其具有由密集的四面体形研磨复合物的交错阵列组成的磨料层，每个四面体形研磨复合物的底宽为92微米，高为63微米，并且该四面体形研磨复合物由分散在聚合物粘合剂内的绿色碳化硅磨粒(其平均粒度为3.0微米)构成。图4示出了所得结构化磨料制品的数字显微图。
比较例B
比较例A中所描述的结构化磨盘，其中圆盘被冲切为直径为1英寸(2.54厘米)，然后使用压敏粘合剂将套环材料LP1层合到该圆盘上。
比较例C
在20℃下，通过将36.4份ACR1、60.8份ACR3和2.8份UVI1放在“DISPERSATOR”搅拌器(分散式搅拌器)内混合搅拌直至气泡消失，来制备出树脂预混物，所述搅拌器得自Premier MillCorp.(Reading，Pennsylvania)。然后将3.4份EPM1添加到树脂预混物内，并且将其混合成均匀的浆料，然后将浆料在160℃下加热60分钟。之后用刮刀涂布法将浆料施加到微复制型聚丙烯模具上，该模具具有深度为0.36毫米的1.58毫米×1.58毫米的正方形柱，并且具有45％(也就是说，所有正方形柱的顶部面积占突起总表面积的百分比)的承载面积。然后将填充浆料的模具面朝下层合到3密耳(80微米)的涂有乙烯-丙烯酸作为底漆的聚酯薄膜的光滑面上，并使层合物以26厘米/分钟的速度、在压区压力为40psi(280kPa)的条件下穿过一组橡胶压料辊。然后在使用两个依次在400瓦特/英寸(157.5瓦特/厘米)下工作的V型灯、料片行进速度为3英尺/分钟(fpm)(9米/分钟)的条件下，将层合物通过UV处理机两次，以使浆料固化，其中该UV处理机可得自American Ultraviolet Company(MurrayHill，N.J.)。然后将聚丙烯模具与涂有乙烯-丙烯酸作为底漆的聚酯薄膜分离，从而形成具有模具镜像的宏观结构化聚合物背衬。
按照实例1所述的方式制备研磨浆料，并将浆料通过刮刀涂布法施加到12英寸(30厘米)宽的微复制型聚丙烯模具上，该模具具有均匀分布的、密集的锥形阵列，每个阵列的正方形底面的宽为92×92微米，并且阵列的深度为63微米，如图5所示。然后将填充研磨浆料的聚丙烯模具放置在宏观结构化聚合物背衬的纹理表面上，并使其穿过压料辊(对于10英寸(25厘米)宽的料片而言，其压区压力为90psi(620kPa))，然后在以30fpm(9.14米/分钟)的速度移动料片的同时，用紫外光(UV)灯(“D”型灯泡)在600瓦特/英寸(236瓦特/厘米)的条件下对其照射，其中所述紫外光灯得自Fusion Systems Inc.(Gaithersburg，Maryland)。去除聚丙烯模具，从而形成固化的精确成形的磨料涂层，该磨料涂层粘附到宏观结构化聚合物背衬的纹理表面上，如图6所示。将压敏粘合剂层合到结构化聚合物背衬的平坦背面上，然后将磨料冲切成直径为1.25英寸(3.18厘米)的圆盘。
手动除屑评价
采用汽车透明涂层测试板件TP1，对实例1和比较例A的在不伴随使周围桔皮变平的条件下的去除尘屑(除屑)能力进行评价。用肉眼识别已固化的透明涂层上的尘屑，并用水或SF1轻轻喷洒。将待评价的1.25英寸(3.18厘米)的结构化磨料制品的样品附接到表1所述的支撑垫上，然后将支撑垫附接到气动偏心轨道式砂光机上，该砂光机型号为“57502”，得自Dynabrade，Inc.(Clarence，New York)。用磨料制品的中心研磨测试板件上给定的尘屑处(外径<1mm)，研磨间隔为3秒，气管压力为90磅/平方英寸(620kPa)，并且所述磨料制品利用工具的重量来产生下压力。每次研磨间隔之后，用异丙醇将测试板件擦洗干净。对被研磨测试板件的尘屑处进行目视检查，并记录检查结果。结果记录在下面的表1中。
表1
 样品支撑垫硬度润湿介质透明涂层测试板件除屑效力比较例BBUP4水TP1部分去除实例1BUP4水TP1完全去除比较例BBUP2SF1TP2部分去除实例1BUP2SF1TP2完全去除比较例BBUP5SF1TP2部分去除实例1BUP5SF1TP2完全去除
实例2-3
按照实例1所述方法制备实例2，所不同的是没有在薄膜支承体的背面施加套环附连材料LP1。按照实例2所述方法制备实例3，所不同的是使用10点扇形边刃模具(10-point scalloped edgedie)来切割成品材料，该模具的内径为1.25英寸(3.18厘米)，顶点直径为1.44英寸(3.65厘米)。
平均总切削深度和粗糙度
将实例2和3以及比较例A的样品附接到支撑垫BUP1上，并且按照上述实例1所用的条件在测试板件TP3的2英寸×18英寸(5厘米×46厘米)的部分上进行评价。砂光机的下压力为5磅(2.3千克)。平均总切削深度(微米)为研磨3秒钟之后(在同一测试板件的不同的未研磨部分上重复10次)的厚度的减小值。在每次重复的间歇期间，向测试圆盘的表面上自动喷洒SF1，喷洒时间大约为1-2秒钟。使用型号为“ELCOMETER256F”的涂层厚度计测量测试板件上的涂层厚度，该厚度计可得自Elcometer Inc.(Rochester Hills，Michigan)。使用“PERTHOMETER”(便携式粗糙度测量仪)测量测试板件上涂层的表面粗糙度，并且将其记录为Rz(即划痕深度的算术平均值)，所述粗糙度测量仪可得自FeinprufGmbH(Gottingen，Germany)。将结果记录在下面的表2中。
表2
 样品平均总切削深度(微米)Rz(微米)
 实例20.7518.0实例30.8517.8比较例A0.6618.0
如上述手动除屑评价中所述的那样，对实例1和比较例B实施相同的研磨过程，不同的是所测量的不是除屑量，而是切削寿命和光洁度。切削寿命被定义为能被均匀地圆形打磨的测试区域的数目。将TP2用作测试板件使用，将SF1用作砂光介质使用。测试结果记录在下面的表3中。
表3
 样品支撑垫圆盘尺寸英寸(厘米)切削寿命(砂光部位的数目)Rz(微米)比较例BBUP41.0(2.54)115实例1BUP41.0(2.54)115
 样品支撑垫圆盘尺寸英寸(厘米)切削寿命(砂光部位的数目)Rz(微米)比较例BBUP21.0(2.54)112实例1BUP21.0(2.54)910比较例BBUP30.75(1.91)512实例1BUP30.75(1.91)811比较例BBUP51.0(2.54)512实例1BUP51.0(2.54)912
对实例1以及比较例B和C的样品实施手动切削寿命测量并进行上述评价，不同的是用水代替SF1作为砂光介质，并且圆盘尺寸为1.25英寸(3.18厘米)。将结果记录在下面的表4中。
表4
 样品支撑垫透明涂层测试板件切削寿命(砂光部位的数目)Rz(微米)比较例ABUP1TP3515比较例CBUP1TP3414实例2BUP1TP3414
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，本领域的技术人员可以对本发明作出各种修改和更改，并且应当理解的是，不应该将本发明不当地限制于本文中给出的示例性实施例。