磨料制品可以应用在多种从工件表面研磨材料的场合。例如，可以将一研磨 盘可释放地装在一支承垫板上，通过任意轨道旋转的磨光机来带动旋转。当研磨 盘旋转时，其暴露的磨料表面被推抵向工件表面，因而就可对工件加以研磨。这 一操作可以用于工件表面的精加工，也可以用于去除多余的材料。
通常，研磨盘可释放地连接在一支承垫板上，在研磨过程中，该支承垫板支 承着研磨盘。支承垫板包括一通常为平面的主表面，该主表面可连接磨料制品， 例如一研磨盘或片。尽管支承垫板可以是用手操持的，但更通常的是，支承垫板 是结合在例如一电动的或气动的磨光机之类的动力研磨设备中一起使用的。
若干类型的研磨盘中有一些不同的连接系统，以使研磨盘能可释放地连接 于支承垫板。下面将分别依次描述这样三种与本发明有关的研磨盘，它们分别是 用压敏粘合剂的、用纺织材料的、以及用芯杆(stalk)的研磨盘。
通常，在研磨盘的背面(相对于研磨面的另一面)施加一层压敏粘合剂 (“PSA”)即可获得一背面具有压敏粘合剂的研磨盘。美国专利3,849,949 (Steinhauser et al.)中描述了生产这些PSA研磨盘的一种方法，其是在一研磨 片上涂覆诸如乙烯基醚、丙烯酸酯、橡胶树脂、丙烯酸共聚物(例如异辛基丙烯酸 酯：丙烯酸的比例为95.5∶4.5的共聚物)之类的粘合剂。接着，所述的PSA再被 干化或冷却而处在一种胶粘但不流动的状态。PSA将研磨盘粘附到支承垫板 上，并足够能防止磨料制品在使用过程中相对支承垫板移动。支承垫板的主表面 可以是具有，例如，光滑的泡沫、乙烯基或者是布之类的表面，以便于研磨盘的连 接。这样的支承垫板可以是例如St.Paul，Minnesota的美国3M公司生产的牌 号为StikitTM的支承垫板。此外，PSA还使得磨料制品能相对较容易地从支承垫 板上剥离，这样就可以用最短的时间和劳力将一个新的研磨盘装于支承垫板。
虽然有一定的好处，但PSA研磨盘还是有着一些限制之处。例如，PSA层 的厚度(加工领域称作“涂覆重量”)对PSA研磨盘的性能而言通常是非常重要 的，而用传统的涂覆方法则难于对涂覆的重量加以精确地控制。而且，PSA涂层 的均匀度对粘接而言也是很重要的，它同样也是很难获得。PSA涂层不均匀会 导致研磨盘的表面缺乏粘性(在PSA涂层重量减少的地方)，或者是隆起(在 PSA涂层重量增加的地方)。另一种潜在的缺点是，PSA对支承垫板的粘附力可 能会太强烈，因而操作者可能无法将所有的磨料制品都从支承垫板上去除掉。如 果支承垫板上留有研磨盘背衬的残片或是具PSA的区域，或者是两者兼而有 之，就可导致支承垫板上有高出的点，因而在接收一新的研磨盘时呈现一不平 整、不平衡的操作面。这种凹凸不平会在研磨面上留下不希望产生的条纹或印 记。PSA支承垫板的另一种潜在的缺陷是，当磨料制品上的PSA保留在支承垫 板上时，这些PSA可能受到灰尘和碎屑的沾染，因而形成一个新的研磨盘无法 粘接的“死”点，或者可能在工件表面留下杂乱的划痕。于是，这样一种适于接收 背面涂有压敏粘合剂的研磨盘的支承垫板便变得不怎么理想了。PSA研磨盘的 另一潜在的缺陷是，由于PSA层在从支承垫板上剥离时很容易被灰尘和碎屑所 沾染，因而这种研磨盘基本上只能用一次。当PSA层受到沾染后，再想将研磨盘 粘连到支承垫板上是非常困难的或者是不可能的，这时必须提供一个新的研磨 盘。由于一个研磨盘在研磨面损坏之前就只能被丢弃，因而这种一次性使用的特 性是非常浪费的。
第二种型式的研磨盘(这里称作“纺织物”研磨盘)，在相对于磨料制品之研 磨面的背面上有一纺织物毛圈材料。该纺织物材料可以是例如织造的或非织造 布的纤维网、起绒的尼龙、起绒的聚酯、针织物、缝编织物等。美国专利4,437, 269(Shaw)和4,609,581(Ott)中描述了这些纺织物研磨盘，St.Paul，Min- nesota的美国3M公司生产的牌号为HookitTM的研磨盘正是这样一种纺织物 研磨盘的例子。纺织物研磨盘一般是和一具有多个接合元件的支承垫板一起使 用的，这些接合元件粘接在支承垫板的连接表面上。所述支承垫板上的接合元件 被设计成能接合纺织物研磨盘的织物材料，以使研磨盘固定到支承垫板上。
制造一纺织物研磨盘的方法大致包括如下步骤，即，提供一毛圈材料(诸如 北卡罗来纳州的Guilford Mills，Inc.出品的型号为33295的起绒尼龙材料)，用 一合适的(可用于纺织物或磨料片材)水基、溶剂基、或者是100％固体的热熔性 粘合剂来将毛圈材料层压到一磨料片材上。该层压的粘合剂通常是用滚动涂覆、 喷射或挤压等方法施加到磨料片材的背衬上的，接着再将毛圈材料施加到粘接 表面。
纺织物研磨盘克服了PSA研磨盘中的一些缺点。例如，尽管织物材料也暴 露在灰尘或不洁物中，但纺织物研磨盘任可以从支承垫板上去除和重新连接多 次。因而，纺织物研磨盘在被丢弃之前可以使用数次。还有，纺织材料在支承垫 板上不会留下任何粘接残留物。
然而，纺织物研磨盘也存在着一些缺陷。例如，纺织物研磨盘在使用过程中 可能会相对于支承垫板移动，当纺织物是一重量较轻的材料时尤其如此。还有， 如果纺织物材料在从支承垫板上脱离时被损坏，研磨盘也就只能使用一次。而 且，织物材料上的纤维很可能从研磨盘上松脱下来，这些纤维阻碍了支承垫板上 接合元件的作用，因而降低了支承垫板的使用寿命。松脱的纤维还可以在空气中 传播，这在某些毛圈境下也是不利的，例如，对那些行将涂覆或刚刚涂覆的表面 而言。还有，当纺织物研磨盘堆积起来(例如在包装时的操作)时，一个研磨盘上 的磨粒可能阻碍相邻研磨盘上织物材料的作用，给研磨盘的分离带来困难。纺织 物研磨盘的制造成本一般也要比PSA研磨盘来得高。
制造纺织物研磨盘的方法也存在着一定的缺陷。例如，合适的纺织物通常较 贵，特别是和压敏粘合剂相比时尤其如此。还有，织物材料通常需要一个附加的 起绒步骤，以在垂直位置上获得足够数量的绒环，从而能充分地粘连。而且，将衬 有纺织物的研磨件转换成研磨盘的型式还需要特殊的设备，例如高压的压制机 以及将切割好的研磨盘正确地排列以用于包装的特殊处理设备。将织物材料安 置到研磨片的粘接表面时也存在着问题，这是因为纺织物必须对准施加了粘合 剂的研磨片，以防止纺织物或研磨片有褶皱现象。
美国专利4,437,269(Shaw)主要涉及上述型式的纺织物研磨盘，但也很简 明地论及了被称作“芯杆”式的研磨盘。特别是，’269号专利中揭示了一支承垫 板和一研磨盘，这两个元件其中之一的一个表面上具有一织物材料，而“其余的 垫板和研磨盘的背面则有一层以无钩端的单丝形式延伸出来的绒环接合或卷曲 接合元件。”(参见’269号专利第二栏，第55行到58行)。所述的芯杆从背衬上 突伸，与一起圈类的织物材料在相对的表面上可滑动地啮合，但并不钩牢，从而 使这两个表面互相接合起来。
′269号专利的研磨盘的一侧设有无钩端的诸芯杆，它在一些条件下仍不能 体现较佳的性能。例如，对研磨盘而言，最好是具有某最小的剥离粘合的力，而这 对于′269号专利的结构而言是非常困难的。
制造芯杆式研磨盘的方法也存在着一定的缺陷。制造芯杆式研磨盘的方法 通常涉及一个针织工艺(诸如经编针织)，该针织工艺可产生一个复丝纱线构成 的编织基底层。互相隔开的芯杆被编织在针织的基底层内，并且相对基底层倾 斜地突伸。接着，编织的芯杆材料再被层压到一研磨片而制得一磨料制品。用来 制备芯杆式研磨盘的原材料比压敏粘合剂材料更贵。在转换过程中还会产生其 它的困难，例如，由于要处理芯杆织物而带来的芯杆损坏和层压上的问题等。
转让给加拿大，安大略的Dualflex Company，Ltd.的德国专利DE4 241 908中揭示了一种其上具有天鹅绒状材料的支承垫板。该材料中包括了单根的 纤维，其中一些纤维只在一端和支承垫板相连，而另一些则两端都和支承垫板相 连以形成绒毛圈。该支承垫板是用一粘稠的、非硬化的粘合剂来将磨料制品保持 于其上的。这种支承垫板的缺点类似于上述的和PSA研磨盘一起使用的支承 板，因而也不怎么理想。
鉴于上述已有技术中的种种研磨盘和支承垫板存在着这样那样的缺陷，因 而希望提供这样一种研磨盘，它相对较便宜，可重复使用，可简单而且牢固地连 接于一支承垫板，并且可很容易的从支承垫板上移开。还希望提供一种制造该种 能克服上述缺陷的研磨盘的方法。还希望提供一种能和克服了已有技术中缺陷 的磨料制品一起使用的支承垫板。
发明概要
本发明包括一种能可释放地粘附于一具接合结构的配合表面的磨料制品。 该磨料制品包括一具第一和第二主表面的基片、设置在第一表面上的研磨装置、 以及粘连在第二表面上并自第二表面突伸的多个扣接柱(hooking stem)。每个 扣接柱包括用来和配合表面的接合结构扣合的装置，以将磨料制品可释放地粘 附于所述相配表面上。在一变化型式中，研磨装置是一种直接粘附到基片之第一 主表面上的结构比磨料。
在一实施例中，磨料制品的每个扣接柱都具有一个连接在柱体上的头部，这 些头部至少在一个方向上径向延伸得超过所述柱体的周边。这些头部适于用来 扣合所述接合结构，以可释放地将磨料制品粘附在相配表面上。
在另一实施例中，磨料制品的每个扣接柱的末端都有一定的角度(如下所 述，不超过大约90度)。这样设置的扣接柱也是为了用来扣合所述接合结构，以 可释放地将磨料制品粘附在相配表面上。
本发明还包括一种制造磨料制品的方法，该方法包括如下步骤：提供一具第 一和第二主表面的研磨片，所述第一主表面包括用来研磨一表面的装置；在所述 第二表面上设置多个突起的柱体；为每个柱体设置一扣合部分，以使这些扣接柱 能可释放地扣合相对的接合结构。
在另一实施例中，该方法包括如下步骤：提供一具第一和第二主表面的研磨 片，所述第一主表面包括用来研磨一表面的装置；藉助可流动材料，用一印刷滚 筒在第二主表面上提供从其突出的多个柱体；为每个柱体设置一扣合部分，以使 这些扣接柱能可释放地扣合相对的接合结构。
在另一实施例中，该方法包括如下步骤：提供一具第一和第二主表面的研磨 片，所述第一主表面包括用来研磨一表面的装置；藉助可流动材料，用一涂刷辊 在第二主表面上提供从其突出的多个柱体；为每个柱体设置一扣合部分，以使这 些扣接柱能可释放地扣合相对的接合结构。
在还有一实施例中，该方法包括如下步骤：提供一具第一和第二主表面的研 磨片，所述第一主表面包括用来研磨一表面的装置；将一流动性材料通过一模具 开口挤压出来，所述模具开口适于提供一具有多个平行轨道件从其上突伸的基 底片；在横贯诸轨道件纵轴线的方向上切断诸轨道件；拉伸所述基底片，使各轨 道件的被切断部分分隔开，以形成诸扣接柱；以及将所述基底片粘接到研磨片 上，以形成磨料制品。
在又一实施例中，该方法包括如下步骤：提供一具第一和第二主表面的基 片，其中所述第二主表面包括多个扣接柱；提供一个具有一接触表面的生产工 具，所述接触表面包括多个模腔；将包含粘合剂和多个磨粒的磨料涂层前体施加 到所述生产工具的所述接触表面和所述基片的所述第一主表面的其中之一上； 使所述基片的所述第一主表面和所述生产工具的所述接触表面相接触；将所述 磨料涂层前体暴露在一定条件下，使所述磨料涂层前体至少部分地得以固化，以 形成粘附在所述第一主表面上的磨料涂层，所述磨料涂层包括多个磨料复合体， 这些磨料复合体具有藉所述模腔所赋予的精确形状；以及将所述涂覆式磨料制 品和所述生产工具分离。
本发明还提供了一种具一支承垫板的研磨设备，该支承垫板包括一具有一 主表面的支承件，以及一连接于所述主表面的接合表面，该接合表面包括用来接 合诸突伸扣接柱的装置；以及一磨料制品，它包括一具第一和第二主表面的基 片，所述第一主表面包括用来研磨一工件表面的装置，而所述第二主表面包括能 可释放地与所述支承垫板的毛圈元件相接合的诸扣接柱；
本发明还提供了这样一种研磨设备，它和一具有多个自一表面突伸的扣接 柱的磨料制品一起使用，该研磨设备包括：一支承垫板，该支承垫板包括一具有 一主表面的支承部分，以及粘合于该主表面并自主表面突伸的多个扣接柱；以及 一可释放地连接于所述主表面的转换垫板，它包括相对的两个第一和第二垫板 表面，第一垫板表面包括一能与从支承垫板的主表面突伸的诸扣接柱可释放地 相接合的接合表面，而第二垫板表面包括一能与从所述磨料制品突伸的诸扣接 柱可释放地相接合的接合表面。
下面将结合附图来详细描述本发明，附图中相同的标号表示相同的结构。
附图简要说明
图1是本发明的磨料制品的剖面图；
图2(a)到2(n)是本发明的扣接柱的几个实施例的剖面图；
图3(a)到3(d)本发明的扣接柱的另几个实施例的剖面图；
图4是具有安排成多簇的扣接柱之磨料制品的剖面图；
图5是实施本发明方法的设备和工艺过程的示意图；
图6是实施本发明方法的第二设备和工艺过程的示意图；
图6A到图6B是如图6所示过程的两个阶段中一基底片的立体图；
图7是实施本发明方法的第三设备和工艺过程的示意图；
图8和8(a)是示出例子4-27之结果的一览表；
图9是本发明的研磨设备的侧视图；
图10是示出本发明的支承板和磨料制品之间接触表面的剖面图；
图11是示出本发明的支承垫板、转换垫板以及磨料制品的剖面图；
图12A和12B是本发明的变化实施例的磨料制品的剖面图；
图13是实施本发明方法的第四设备和工艺过程的示意图；
图14是实施本发明方法的第五设备和工艺过程的示意图；
图15是图12A的磨料制品之变化实施例的剖面图；
图16是图12A的磨料制品的另一变化实施例的剖面图；
图17是图15的磨料制品的平面图；
图18是用来形成图12A的磨料制品的生产工具的剖面图；
对发明的详细描述
本发明提供了一种在一主表面上具有诸扣接柱的磨料制品以及制造这样一 种磨料制品的方法。
下面参照图1到4来说明本发明的磨料制品。尽管所描述的是圆形和扁平 的型式，但本发明的磨料制品也可以是其它任何形状，包括，但不局限于圆形、椭 圆形、多边形(例如矩形、正方形或星形)，或者是多叶形(例如雏菊形)磨料制品 10包括基片12、研磨表面14和诸扣接柱16，它们都将在下文中详细描述。基片 12具有第一和第二主表面18和20。第一主表面18包括用来研磨一表面的研磨 装置14，该研磨装置在所述实施例中被表示为分散在粘接层24中的磨粒22。第 二主表面20包括多个扣接柱16，每个扣接柱都具有与一相对的表面相扣合的 扣合装置。
下文将要更详细描述的制造本发明的磨料制品的方法一般包括如下步骤： 提供一具第一和第二主表面的研磨片，所述第一主表面包括用来研磨一表面的 装置；在所述第二表面上提供多个邻接的自该表面突起的柱体；为每个柱体设置 一扣合部分，以使这些扣接柱能可释放地扣合相对的接合结构。
下文还将要更详细描述本发明的支承垫板，它包括一主表面(也被称作前表 面)，该表面可与从研磨盘或研磨片之类的磨料制品上突伸出来的诸扣接柱可释 放地相接合。所述磨料制品在磨削一工件的表面时由该支承垫板所支承。
本发明的基片12可以由一种或多种材料制成，它包括(但不限制于)布、纸、 聚合薄膜、硫化纤维、机织的或非织造布的纤维网、以及它们经处理的变型或组 合。特别构思的是，如下文所述，本发明的磨料制品的基片可以包括一层压在一 基底片上的磨料片材。较佳的基片首选聚酯薄膜，该薄膜可以是Wilmington， Delaware的Imperial Chemical Industries Americas Inc.出品的牌号为ICI- 475的薄膜。
基片12的第一主表面18包括用来研磨一表面的装置。在所述实施例中，该 研磨装置是用一粘合材料24粘接到第一主表面18上的磨粒22。该磨粒可以包 括(但不限制于)石榴石、金刚砂(emery)、氧化铝、立方晶体的氮化硼、碳化硅、 氧化铝-氧化锆、金刚石、陶瓷氧化铝及它们的组合。典型的粘合剂包括动物胶 和人造树脂。该研磨材料中还可以加入例如助磨剂、填料、染料、颜料、纤维、润滑 剂、表面活化剂、抗静电剂、偶合剂、增塑剂、以及悬浮剂等材料。
在所述的该种磨料制品及其制造方法中，研磨装置(通常以磨粒型式存在) 设置在一磨料片材的一个表面上。在本技术领域中，将磨粒施加到一表面上的技 术是众所周知的，下面仅将简要说明。一种为一片材提供磨粒料以形成研磨片 100的方法，它要将包括含有分散在树脂中的磨粒的磨粒浆料涂覆到片材上。该 磨粒浆料可以用例如辊子涂覆、模具涂覆、喷射、刮刀涂覆等任何传统的技术来 施加。当涂覆磨粒浆料之后，产生的制品暴露在特定条件下(例如加热、辐射或经 过一定的时间)以使树脂充分固化，而形成一固化的粘接层。磨粒浆料最终转换 成粘接在研磨片100上的磨料复合体。
在将磨料施加到磨料片材上以形成一研磨片100的第二种方法中，可以用 任何传统的技术来将一初始接合涂层树脂涂覆到一片材上。接着再将多个磨粒 加入该涂层树脂，并使所述涂层树脂至少部分地固化。再接着，在磨粒上施加上 胶涂层树脂并形成涂层。最后，使初始接合树脂和上胶树脂硬化以形成初始的和 上胶涂层的粘合层。在本方法的一变化型式中，初始接合涂层可以在施加磨粒之 前便被部分地固化。
本发明中也可以使用结合了磨粒的非织造布研磨制品来当作研磨装置。非 织造物一般包括一开放式多孔高聚合纤维结构(基片)，该基片的纤维结构上遍 布磨粒，这些磨粒用有机的粘合剂粘接在基片上。较适合这种构造的典型的纤维 长丝结构典型地包括聚酰胺、聚酯和聚丙烯。非织造物的磨料制品在已有技术中 是众所周知的，例如，美国专利2,958,593(Hoover etal.)中就描述了这样一种 磨料制品，因而下文就不再赘述。
如图1所示，第二主表面20上设置有诸扣接柱16。如这里所使用的，一个 扣接柱意指一个柱体具有：1)与连接柱体的表面分开的一自由端，以及2)使扣 接柱能可释放地与一相对表面上的接合结构相接合的结构。扣接柱16可以有多 种不同的设计，下文中示出并描述了其中一些。应理解的是，尽管下文中没有特 别地介绍，但也可以用其它一些型式的扣接柱。
每个扣接柱都设置在第二表面20上，并自该表面起突伸。扣接柱可以是和 第二表面20整体地形成而设置在第二表面20上，也可以是设置在一粘附于第 二表面的中间片或层上。状态不同的是，单个的扣接柱可以直接粘接在第二表面 20上，也可以不直接粘接于第二表面。本发明的扣接柱可以用几种不同的方法 来设置到第二主表面上。例如，诸扣接柱可以用和基片相同的材料来形成，以使 诸扣接柱和基片12为一整体。或者，诸扣接柱可以以诸如一热熔性的粘合剂来 粘附于所述第二主表面。在另一实施例中，诸扣接柱可以藉另外的片材形成(例 如一塑料片材)，并将该片材粘附到基片的第二主表面上。该另外的片材可以直 接粘连(例如通过超声波粘连)到基片上，也可以用粘合剂来粘连。诸扣接柱和基 片之间也可以有其它的层，包括，但不限于，粘接层或基层。
柱体28在平行于基片的方向上可以是任何合适的剖面形状，包括(但不限 制于)圆形、椭圆形、多边形(例如星形、十字形、矩形或平行四边形)，或者是多叶 形(例如雏菊或三叶草形)。诸扣接柱可根据需要制成实心或空心，扣接柱在平行 于第二表面20的方向上剖开的截面积较好的是在0.002到25mm2(0.000004 到0.04in2)之间，在0.01到1.0mm2(0.000016到0.0016in2)之间则更佳，而在 0.05到0.45mm2(0.00008到0.0007in2)之间为最佳。这些尺寸范围是对那些能 和耐用的毛圈材料互相结合的扣接柱而言的。
当柱体是圆柱形时，其最大直径较好是在约0.05到5.0mm(0.002到0. 20in)之间，在约0.13到1.0mm(0.005到0.04in)之间则更佳，而在约0.25到 0.76mm(0.01到0.03in)之间为最佳。扣接柱的总长度较好的是在约0.01到 10mm(0.0004到0.40in)之间，在约0.05到2.6mm(0.002到0.102in)之间则 更佳，而在0.13到1.0mm(0.005到0.04in)之间为最佳。应该注意的是，扣接柱 的形状、尺寸和长度在某一磨料制品中是可以混合的，因而该磨料制品的就可以 有一个以上的形状、尺寸和/或长度的扣接柱。还有，诸扣接柱的形状、尺寸和取 向对于某一应用场合可以根据所提供的合适的剪切强度和剥离强度来加以选 择。
扣接柱28可以是直的或者是弧形的，它们可以设置在一规则的矩阵列中， 也可以随机地遍布第二主表面。例如，有时希望设置螺旋状的扣接柱，或希望将 诸扣接柱安排在一平行的正弦列中。扣接柱的密度可以根据需要加以选择，虽然 可以设置其它密度的扣接柱，较好的是在约8.0到310个扣接柱/cm2(50到 2000个扣接柱/in2)之间。
如图4上标号17所示，扣接柱16也可以安排成多簇形。也就是说，两个或 更多的相邻柱体可以彼此靠近地设置成一簇，相邻的簇之间隔开的距离大于同 一簇内柱体之间的距离。虽然每簇扣接柱内的柱体最好是有不同的取向，但是每 簇扣接柱内的柱体也可以是以任何合适的取向倾斜。而且，为适合具体的应用， 这些簇可以随机地或均匀地遍布诸柱体所连接的表面上。所述的簇可以设置成 多排或条，这些排可以是平行的(不管是直的排还是曲线排列的排)。
上述的扣接柱还包括用来扣合一相对表面上的接合结构(例如一毛圈材料) 的装置，以使磨料制品能可释放地粘附于该相对表面。在一实施例中，如图2(a) 到2(n)从侧面所示，每个扣柱上至少设置了一个头部30来作为扣合装置(如所 述实施例中的头部30a到30n)。头部30也可以沿柱体28设置在其它的位置 上，例如图2(k)到2(l)所示。这里所用的头部意味着任何至少在一个方向上超 出柱体的周边径向延伸的结构。
头部30可以是任何适合的三维的形状，例如半球形、球形、立方形、蘑菇形、 圆柱形、圆锥形、棱锥形、圆盘形或是倒钩形。图2中示出了一些已被利用于本发 明的头部的模样。尽管不是必须的，但最好是在头部有至少一个自柱体以约90 度的角度延伸出去的切割部分，以用来扣合一相对配合表面的接合元件，例如图 2(a)、2(b)、2(e)、2(f)、2(g)、2(i)、2(j)和2(k)中所示的头部。还可能设置这样 的头部，它具有向柱体之底部延伸的部分，由此形成了一个头部的“下挂(under- hang)”部分。在另一些实施例中，每个柱体都设置了两个或更多个头部，它们的 形状可以根据需要加以选择。
从头部离开柱体第一点起到其最远端，头部的长度较好是在约0.05到2. 0mm(0.002到0.079in)之间，在约0.1到1.1mm(0.004到0.045in)之间则更 佳。这些尺寸范围使得扣接柱适于和一耐用的毛圈材料相咬合。
超出柱体径向延伸的头部尺寸对保证磨料制品和相对表面之间正确的接合 和脱开是非常重要的。如果头部超出柱体径向延伸的距离太小，磨料制品和其相 对表面之间的脱开的力就可能太小。反之，如果头部超出柱体径向延伸的距离太 大，头部就可能无法和其相对表面扣合，或者，如果有足够数量的头部扣合，其脱 开的力就可能大于所需的值。因而，较佳的是，头部的最大直径超过柱体的直径 至少约0.05mm(0.002in)，但是不能超过约1.5mm(0.06in)。
诸扣接柱最好是一般垂直于第二表面，虽然诸扣接柱也可根据需要相对第 二表面倾斜。还有，希望能提供相对于每个相邻的头部有一预定的或随意的取向 的头部，以增加相关于研磨盘的脱开力。此外，对一个在使用过程中牢固地连接 于一相配表面的研磨盘之类的磨料制品而言，较佳的是，如果扣接柱上的头部只 设置在柱体的一侧(称为“方向性”的扣接柱)，那么扣接柱上的头部也不应该全 部采取相同的取向。
在另一实施例中，如图3(a)到3(d)所示，本发明的扣合装置还可以是这样 的扣接柱，这些扣接柱的末端有一个不超过90度的角度。图3中用符号表示了 该末端倾斜角度，它是定义为由扣接柱在连接端处垂直于第二主表面的一直线 (图3中的线L1)和延伸过扣接柱末端并且与之同中心的一直线(图3中的L2) 之间的倾斜角。当角度小于约90度时，每个扣接柱的末端适合于扣合一相对表 面的接合结构，而且还能通过一合适的拉力加以释放。根据该实施例所构造的扣 接柱也可以有如上关于图2所述的头部，但由于扣接柱的特定的末端角度，因而 头部并不是必须的。
根据本发明的磨料制品可以连接于具有任何合适之接合结构的表面(例如 一支承垫板)，这些接合结构可以是例如纤维、长丝(例如起绒的尼龙和起绒的聚 酯)、机织物或非织造布产品、针织物和缝编织物。还可以有其它一些应用，例如 可连接于一泡沫(特别是开室(open-cell)泡沫)或者是连接于合适的结合扣接 元件。
当磨料制品连接于一相对表面时，例如一具有多个毛圈元件的表面时，并不 是所有的扣接柱都必须和其相对表面的结构(例如一结环件)相接合。通常，扣接 柱的大部分会钩住接合表面的结构，而其脱开的力则通常直接与所扣合的扣接 柱的数量有关。诸扣接柱与特定相对表面接合的百分率取决于很多因素，例如扣 接柱的尺寸和密度，以及相对表面的构形。
在刚才所述的变化型式的磨料制品以及下面将要描述的这种磨料制品的制 造方法中，诸扣接柱一般是由流动性的材料模制而成的。该流动性的材料可以是 任何合适的材料，例如聚合物、金属、或者是陶瓷前体。在本发明的范围内还可以 使用两种或更多种的流动性材料来制造扣接柱。例如，可以用一种流动性材料来 形成头部，而用第二种流动性材料来形成柱体。
较佳的流动性材料是聚合材料，例如热塑性材料或热固性材料。合适的材料 包括热塑性的聚氨酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙 烯)，聚酯(例如聚对苯二甲酸乙酯)、聚苯乙烯、尼龙、乙缩醛、嵌断聚合物(例如 得克萨斯州，休斯敦的Shell Chemical Company出品的牌号为KratonTM的具有 弹性断片的聚苯乙烯材料)、聚碳酸酯、热塑性弹性体、以及它们的共聚物和混合 物。本发明中特定例子所使用的材料包括：得克萨斯州，休斯敦的Shell Chemi- cal Company出品的牌号为SRD6-321的聚丙烯无规共聚物；得克萨斯州，休 斯敦的Shell Chemical Company出品的牌号为SRD7-463的聚丙烯无规共聚 物；马萨诸塞州、Middleton的Bostik Company出品的牌号为7199的聚酯热熔 粘合剂；Kankakee，Illinois的Henkel Company出品的牌号为(Macromelt) 6300为聚酰胺热熔粘合剂。该流动性材料也可以有添加剂，它们包括(但不限制 于)填料、纤维、抗静电剂、润滑剂、润湿剂、表面活化剂、颜料、染料、偶合剂、增塑 剂、悬浮剂等。
本发明的方法可以通过多种方式来实施，本文中特别描述了其中一些以利 于完整地理解本发明。应该注意的是，对每个所述实施例而言，虽然突伸的柱体 16被表示成分开的型式，而且相对于基片的厚度为高，这些柱体的长度一般是 在0.01到10.0mm(0.0004到0.4in)，扣接柱的密度通常为8到310个/平方厘 米(50到2000个/in2)。
本发明方法的扣接柱较佳的是通过这样一种工艺来成形，即，需要对成型用 的热塑性树脂或热固性树脂施加一能量(例如用加热或辐射的形式)。这种工艺 既可以用于成形具有头部的扣接柱，也可以用来成形末端倾角不超过约90度扣 接柱，它与已有技术的纺织物的制造方法大为不同。
图5示出了一种实施本发明方法的一设备和工艺过程的实施例。本发明的 该实施例一般包括如下步骤：模制诸扣接柱以及一诸扣接柱自其上突伸的基底 片；将该基底片层压到一磨料片材上，以形成本发明的磨料制品。
最好在一辊子102上设置磨料片材100，该片材具有第一和第二主表面104 和106。第一主表面104包括用来研磨一表面的装置，它可以包括(但不限制于) 一涂覆式磨制品、一结构化的涂覆式磨制品、一精研的涂覆式磨制品、或者是非 织造布产品的磨制品。
还设置了一基底片112，它包括多个突伸的柱体116。扣合装置可以在模制 过程(例如在每个柱体上模制一个或更多个头部，或者是模制具有不超过约90 度的端部倾斜角的扣接柱)中设置，或者是在一后成型过程中(例如，加热没有头 部的柱体以设置头部，或者是加热一直的柱体以设置一不超过约90度的末端倾 斜角)。该模制步骤可以包括任何模制技术中合适的模制设备。例如，诸扣接柱 和基底片材可以通过注射成型来模制、通过将一加热的片材元件压抵一模制表 面来模制、或者通过将流动性材料流覆并进入一模具的模腔来模制，所述模具可 以是固定的也可以是移动的(例如一带、条、或是一滚筒)。
在图5所示实施例中，基底片材112是通过向WIPO申请的PCT No.94/ 23610，题为“用于一机械紧固件的蘑菇形扣合条”中所教导的工艺来设置的。
如图5所示，该工艺中包括一将热塑性树脂之类的流动性材料挤压到一模 具132上的挤压器130。该模具表面设置了多个模腔134，它们适于用流动性材 料来形成多个相同的柱体。诸模腔134可以根据需要安排成各种尺寸和形状，以 使流动性材料形成合适的柱体结构。通常，挤压器向模具挤压足够附加数量的流 动性材料，以一并形成基底片材112。模具132是旋转的，它和相对的辊子136 形成一轧点。模具132和相对的辊子136的轧点有助于使流动性材料进入模具 的模腔，并形成均匀的基底片材112。上述工艺过程的实施温度取决于所使用的 材料。例如对得克萨斯州，休斯敦的Shell Oil Chemical Company出品的牌号为 WRS6-165的聚丙烯无规共聚物而言，温度范围是在230℃到290℃(446°F到 554°F)。
模具可以是连续加工的型式(例如条、圆柱形滚筒、或者是带型的)，也可以 是批量加工的型式(例如一注射模)，虽然前者更为可取。模具的诸模腔可以用任 何合适的方法加以成形，例如钻削、车削、激光钻削、喷水切削、铸造、蚀刻、冲模 冲制、钻石切割等。模腔的设置取决于基底片上进而是磨料制品上扣接柱的间隔 和取向。模具模腔在相对于供给流动性材料的表面的那一端是开放的，有利于流 动性材料进入诸模腔。如果模腔被封闭，它就有了一个真空，因而整个模腔基本 上都被流动性材料所充满。或者，封闭的模腔的长度可以大于成型柱体的长度， 以使注射的材料能压缩模腔内的空气。模腔应该设计成便利于柱体从中脱出，故 而模腔可以包括有一定角度的侧壁，或者是在模腔壁上有脱模涂层(例如聚四氟 乙烯TM)。模具表面也可以包括脱模涂层以便于基底片从模具中脱出。
模具可以用任何刚性的或柔性的材料制成。模具的元件可以由金属、钢、陶 瓷、聚合材料(包括热固性和热塑性的聚合物)或是它们的组合来制造。制造模具 的材料必须具有完整性和耐久性，以承受用来形成基底片和诸扣接柱的特殊的 熔融金属或热塑性材料所产生的热能。此外，制造模具的材料最好是能用多种方 法来形成模腔，而且该材料最好是便宜的、具有较长的使用寿命、始终如一地加 工合格质量的材料，并能使用不同的工艺参数。
流动性材料流入模腔，并且覆盖在模具的表面以形成基底片。为了便于材料 的流动，所述的材料通常必须加热到一适当的温度，接着涂覆到模腔内。这种涂 覆技术可以是任何传统的技术，例如轮压式涂覆、铸式涂覆、幕帘式涂覆、金属模 涂覆、挤压、凹板式涂覆、刮刀式涂覆、喷涂式涂覆等。
当热塑性材料涂覆到模腔内并覆盖在模具表面之后，该材料冷却并固化而 形成扣接柱。流动性材料在模具内和模具表面凝固，以形成诸扣接柱和基底片， 这些扣接柱和基底片随即再与模具分离。流动性材料在凝固时经常是收缩的，这 有利于诸扣接柱和基底片从模具中脱出。模具的一部分或是全部可以被冷却，以 帮助凝固诸扣接柱和基底片。可以用水、强制流动的空气、液氮、或其它冷却工艺 来有效地进行冷却。
在某些应用场合，分子取向的柱体是较佳的。和没有分子取向的相比，分子 取向的柱体具有很大的硬度和耐久性，以及很大的抗拉和抗弯强度。与非取向的 柱体相比，这些强度加强的取向柱体在脱开扣合的过程中不容易被破坏。为了进 行分子取向，模腔的壁应该被冷却一定的温度，这样，注射的流动性材料在连续 充填每个模腔的中心部分时就可以沿着模腔的壁凝固。在模腔的中心部分被充 填之后，必须连续地保持冷却，以维持分子取向，并使柱体能从模腔中拉出。之 后，在模腔重新被注入流动性材料以形成诸扣接柱之前，最好是加热模腔的壁。
当流动性材料是热固性树脂时，该树脂是在一非固化或非聚合的状态下以 流体形式加入模具的。在树脂涂覆到模具上之后，它开始聚合或固化，直至树脂 凝固。通常聚合过程需要一定的时间，或暴露在一能源之下，或者是两者兼而有 之，以帮助进行聚合作用。如果提供能源的话，它可以是加热或辐射的能源，例如 电子射线、紫外线光或可见光等。树脂凝固之后从模具中起出。有时，在扣接柱 从模具中取出后，最好还能进一步的聚合或固化热固性树脂。合适的热固性树脂 包括蜜胺甲醛树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、尿脘树脂等。
如上所述，扣合装置可以是后成型的、从基底片上突伸的直柱体。后成型对 于热塑性材料而言特别有用。一种有用的后成型技术包括如下步骤：加热(包括 (但并不限制于)用一热空气流或类似物进行对流加热；用加热灯、加热丝等进行 辐射加热；闪光光解；或是藉诸扣接柱与一加热辊或板之间的接触而进行热传 导)，以在柱体上做出头部，或是制出一个具有一小于约90度之末端倾斜角的扣 接柱。所述实施例中的扣合装置也就是结合在每个柱体上头部，它是通过用一加 热板138加热柱体而制成的，也可以通过将柱体的末端和一加热的轧压辊子接 触来形成这些头部。还有另一些加热装置，例如，使一具有多个直的突伸柱体的 基底片经过一轧点，利用与柱体的末端相接触的加热轧辊以及相对的冷却轧辊 来产生定位加热，并压缩末端。当使用SRD7-463牌号的聚丙烯树脂时，加热轧 辊的温度在143℃到154℃(290。F到310。F)之间，而轧辊的压力大于0.552MPa (80psi)。该加热用轧辊一般形成如图2(b)所示的“钉头”型扣接柱。
接着，磨料片材100和基底片112再通过使用例如在140和140’处施加到 一片或两片上的粘合剂而被粘合在一起，形成本发明的磨料制品。在该实施例和 其它的实施例中，磨料片材和基底片一起形成了一层压片，该层压片是本发明磨 料制品的基片。层压的粘合剂可以是如上所述的热塑性材料或热固性材料，或者 是压敏粘合剂。该粘合剂可以包括例如丙烯酸压敏粘合剂、橡胶基的PSA、水媒 晶格(waterborne lattices)、溶剂基的粘合剂、辐射固化的粘合剂、以及两部树脂 (例如环氧的、聚酯的、或者是聚氨酯的树脂)。也可以用另外一些粘接方法，包括 (但不限制于)加热基底片112以利于基底片和磨料片材100之间的粘合，或者 是电晕处理磨料片材100和基底片材112(或是两者择其一)，以利于互相粘合。 基底片和磨料片材可以用压力层压在一起(例如用一轧辊)，以形成磨料制品。
层压之后，磨料片材料144被传送到转换工位146。在所述实施例中，转换 工位146包括转模切割设备150，该设备包括模具部分152以从片状材料144中 切割磨料制品154。在切割过程中，切割面156支承着片状材料144，而磨料制品 例如可以收集在料箱158内。在本发明的范围内还可以有其它的转换工位结构， 例如可以包括一批量模切设备等。单独的磨料制品可以用美国专利3,849,949 (Steinhauser et al.)中描述的方式聚集在一起并收集在一辊子上，也可以如所 显示的那样切割成不连续的磨料制品。碎片材可以收集在一辊子160上，以便进 行处理或进一步的加工。
图6示出了实施本发明方法的设备和工艺过程的第二实施例。最好在一辊 子202上提供磨料片材200，该片材具有第一和第二主表面204和206。第一主 表面204包括用来研磨一表面的装置，例如它可以包括(但不限制于)一涂覆式 磨料、一结构化的涂覆式磨料、一精研的涂覆式磨料、或者是非织造布的磨料品。
基底片材212可以是用诸如美国专利4,894,060(Nestegard)中所教导的 工艺来提供。如图6所示，基底片212藉一挤压设备230挤压一流动性材料而制 成，其上包括多个从中突伸的轨道件232。图6A中示出了挤压而成的基底片材 212的例子。诸轨道件232在垂直于基底片材的方向上可以是任何合适的横截 面形状，较好是具有与图2所示的侧视图之一相似的形状。当扣接柱需要扣合一 耐用的毛圈材料时，相邻轨道件之中心线至少应间隔0.50mm(0.02in)，较好是 间隔1.1到2.8mm(0.045到0.11in之间)。挤压器的模制口通常决定了诸轨道 件的外形，而该挤压器的模制口可以用诸如放电加工之类任何合适的工艺加以 成型。形成基底片材和诸轨道件的材料可以是任何合适的材料，例如热塑性的树 脂。
基底片212经过一充满了水之类冷却介质的急冷槽236之后，包绕辊子 234，接着，诸轨道件在分隔位置上沿其长度方向受到切割设备238的横向切割。 切割设备238可以是例如往复式的或旋转式的刀具、热金属线、准直的喷水射 流、激光或者是其它合适的切割装置。图6B示出了经切割设备238切割之后的 基底片212和诸轨道件232。较佳的是，该切割设备是相对于轨道件232的长度 方向成约60度到70度的往复式刀片，这是因为与90度的切割角相比，在这样 的切割角下轨道件232不太可能横向偏移。较佳的是，轨道件沿其长度方向切割 的间隔约为0.1到3.0mm(0.004到0.118in)。
诸轨道件的切割部分形成了不连续的、接近地分开的、从基底片材212突伸 的诸扣接柱216。为了使这些扣接柱分开，基底片材212在其纵向上至少被拉长 2对1的比率，较好的是拉长比率为约4对1，以为相邻的扣接柱之间提供间隔。 为了扣合一耐用的毛圈材料，较好的是拉长工艺使相邻的扣接柱至少分开0. 50mm(0.02in)，更好的是至少分开1.1到2.8mm(0.45到0.11in)。所述基底片 材在第一对轧辊233和235以及第二对轧辊237和239之间被拉伸，这两对轧 辊以不同的表面速度被驱动。辊子233被可加热以在基底片材212被拉伸之前 对其进行加热，辊子237被冷却，以在拉伸之后对基底片材212进行冷却而使之 稳定。
在上述工艺过程的一种变化形式中，挤压成型的基底片材包括了没有顶帽 部分的轨道件。当诸轨道件被切割而且基底片材被拉伸后，单个的柱体再被加热 以形成图5所示实施例的每个柱体的头部。在这种方式下，诸扣接柱的头部是后 成型的，而不是和诸轨道件一体挤压成型。
接着，磨料片材200和基底片112再通过使用例如在240和240’处施加到 一片上或两片上的粘合剂而被粘合在一起，形成本发明的磨料制品。该粘合剂可 以包括例如丙烯酸压敏粘合剂、橡胶基的PSA、水媒晶格、溶剂基的粘合剂、以 及两部树脂(例如环氧的、聚酯的、或者是聚氨酯的树脂)。也可以用另外一些粘 接方法，包括(但不限制于)加热基底片212以利于基底片和磨料片材200之间 的粘合，或者是电晕处理磨料片材200和基底片材212(或是两者择其一)，使能 互相粘合。基底片和磨料片材可以通过压力层压在一起(例如用一轧辊)，以形成 磨料制品。应该注意的是，在拉伸过程之后，诸扣接柱还可以直接涂覆到诸如一 聚合薄膜或纸之类的基片上，该基片再接着用为上所述相同的方式层压到磨料 片材上。层压之后，研磨片被材传送到结合图5所描述的一转换工位，进行进一 步的加工。
图7所示的设备和工艺过程也适用于本发明的方法。除了以下所述的内容， 该工艺过程的总的操作情况和图5及图6所示的实施例相类似。基底片312可 用如美国专利5,058,247(Thomas et al.)所教导的工艺来设置。如图7所示，扣 接柱316是使用一改型的凹板涂刷工艺直接涂覆到磨料片材300上的。应该注 意的是，诸扣接柱还可以直接涂覆到诸如一聚合薄膜或纸之类的基片上，而该基 片则预先或是后继地用与上述相同的方式层压到磨料片材上。如用以上所述的 方法，诸扣接可以直接形成在磨料片材上时，可以有也可以没有扣合装置，在后 一种情况下，扣合装置可以通过一后成型工艺来提供。
磨料片材较好的是通过辊子302的型式来提供，它经过一涂刷辊333(它充 当了一模具)和一相对辊子335之间的轧点。涂刷辊333包括诸模腔331。涂刷 辊333被加热到一足够的温度，以防止涂刷辊333的诸模腔内的流动性材料凝 固。例如，对许多热熔性的热塑性材料而言，涂刷辊的温度在150℃到200℃ (300°F到390°F)之间是较为合适的。和涂刷辊333相比，相对辊335最好是具 有更佳的顺从性和弹性，以在流动性材料沉积到要涂覆的研磨件300上时起到 缓冲该流动材料的作用。辊子333和335的中心轴线互相平行，这两条中心轴线 也平行于磨料片材300的平面。辊子333和335可围绕各自的中心轴线旋转，在 轧点处，它们通常具有数量和方向都相同的表面速度。如果需要，这两个辊子的 速度也可以不一样。
流动性材料通过挤压器330挤压或者其它方法施加到涂刷辊333上。该流 动性材料最好是热塑性材料，但也可以用其它材料，包括结合图5和图6所进行 描述的方法中所用的材料。可以设置一个与涂刷辊333相接触的刮浆片341，以 保证涂刷辊333中所有的模腔都能平整地涂覆，并使涂刷辊上诸模腔之间的流 动性材料减至最小量。通过将诸如热熔的热塑性材料之类的流动性材料涂覆到 辊子333和335上，再使该辊子如图所示的那样旋转，流动性材料就可以从涂刷 辊333沉积到磨料片材300上。涂刷辊333的诸模腔331将流动性材料沉积到 磨料片材上，以使诸扣接柱成形为一个所希望的图案。涂刷辊333内诸模腔的形 状可以是任何适于形成一柱体的合适形状。例如，诸模腔可以是圆柱形的，其深 度约等于模腔直径的50％到70％。
涂刷辊333的温度并不是非常关键的，但是较佳的是该涂刷辊需被加热，以 在流动性材料从挤压器330传递到涂刷辊，进而传递到背衬上时，防止其凝固。 一般说来，涂刷辊的表面温度接近流动性材料的温度是较佳的。如果磨料片材 300之类的背衬反过来受到沉积的流动性材料的热量影响，就必须设置一冷却 辊。该冷却辊可以结合在相对辊335中。
在流动性材料施加到涂刷辊333上之前，其温度应该保持为略高于其融点。 所述的融点也就是该流动性材料完全变为液态时的温度。如果材料保持过热，它 就可能不具备生产一所需形状的扣合装置所必须的足够粘度。如果材料过冷，它 就可能无法正确地传递到涂刷辊333上的诸模腔内，或者无法从涂刷辊传递到 磨料片材300的背衬上。
当涂刷辊333和磨料背衬在轧点的下游分开时，流动性材料通常以线状形 式在涂刷辊333和磨料背衬300之间延伸，而用一切断设备345(例如热金属 线、激光或是刀具)来切断该流动性材料。一合适的切断设备可以是一直径约为 0.51mm(0.02in)，被加热到343℃到416℃(650°F到781°F)的镍-铬金属线。 连接到磨料片材300上的线状流动性材料的熔融部分在合适的条件下凝固，因 而形成了如图3(a)、3(b)、3(c)和3(d)所示的、具有小于约90度之末端角的扣 接柱。该切断设备应该设置在一定的位置，以使流动性材料在被切断前能进行拉 伸。如果切断设备离背衬太远，沉积的材料就可能从切断设备的下方通过，并且 不被该切断设备切断，因而形成了一个形状不正确的长的扣合装置。如果切断设 备离背衬太近，柱体就可能成为一截头体，而没有形成一扣合部分。
可以用一喷气流351来改变诸扣接柱的结构特征，并使诸扣接柱取向于一 个或多个预定的方向，或者是随机的方向。随机的取向对于增加磨料制品和一相 对表面的脱开力而言是较佳的。在与其它物体接触以前，然后，诸扣接柱应该凝 固。在诸扣接柱的取向工作完成之后，磨料片材可以被传送到一转换工位(例如 图5中所示的实施例)，以进行进一步的加工。
在上述方法的另一方面，可以在背衬的背面或是模具的外表面，或者是两者 上都施加一另外的粘合材料。该粘合材料可以是如上所述的热塑性或热固性的 材料，它将诸扣接柱粘连到磨料制品的背衬上。
还有另一些设置诸柱体和扣合部分的方法，包括美国专利4,454,183 (Wollman)和5,100,400(Mody et al.)中所描述的方法。这些专利基本上都揭 示了在一织物背衬上的带有头部的柱体，本发明文本中所述的背衬可以用其中 所揭示的方式来施加到一磨料片材上。
可以用上述任何的技术来制造出一整体结构的磨料制品。一个整体结构意 味着一磨料制品的基底片材上有突伸的诸扣接柱，而在其相对表面上则有研磨 装置。或者说，一单个片材的一个表面上有突伸的诸扣接柱，而另一个相对的表 面上则有研磨装置。片材件应该是由具有足够强度、整体性和抗热性的材料制 成，以承受磨料制品在制造和应用时种种相关联的条件。这种构造的关键是要在 相对于诸扣接柱的表面上有一个较平的面。该平面使得诸如矿物颗粒之类的磨 料介质可以被植入或是粘连在该平面上，以生产出磨料制品。
在本发明的范围内还可以同时模制基片和诸扣接柱。制造基片和诸扣接柱 的材料可以是相同的，也可以是不同的，在一实施例中，制造基片的材料比制造 诸扣接柱的材料更硬。
在本发明的另一方面，磨料制品的一表面上可以设置印刷标记，该印刷标记 可以透过诸扣接柱或磨粒材料，或者透过这两者都可以看得见。
上述构造的磨料片材元件可以连接于具有纤维、长丝(例如起绒尼龙、起绒 聚酯、机织的或非织造布的产品、针织物、缝编织物)的表面(例如一支承垫板)。 还可以有另一些应用，例如可以连接于泡沫(尤其是开室泡沫)或者连接于一配 套的诸扣接柱。
下面将结合以下例子来进一步说明本发明，这些例子仅起到说明作用，而不 是有所限制。 例子1
一种磨料制品用如下的方式制得，它基本上是根据美国专利5,077,870 (Melbye et al)的教导来制造的，使用了如图5所示的设备和工艺过程。所用的 模具是具有圆柱形周面的钢模，该模具内钻有多个截头锥体模腔。这些模腔是以 Melbye et al所描述的方式，用一个尖端宽度为0.15mm(0.006in)的钻头钻成 的，这种模腔便利于在其中模制的材料脱模而出。每个截头锥体型模腔在模具表 面的基底直径约为0.61mm(0.024in)，模腔在模具表面以下0.07mm(0. 00275in)处倾斜成0.36mm(0.014in)的直径，而在模腔的最深点，也就是模具表 面以下0.76mm(0.03in)的地方则倾斜成0.23mm(0.009in)的直径。
在一个50mm×60mm(1.97in×2.36in)的模腔阵列区域内测量，诸模腔的 成型密度约为50个/cm2到90个/cm2。该模腔区域在直径为25.4cm(10in)的外 圆柱面上重复出现，这样，模具表面基本上就由相邻的各个50mm×60mm的模 腔阵列所覆盖。
对诸模腔施加一个大小约为45mm(1.77in)汞柱的真空吸力，以将材料吸 入诸模腔。模具的内部用35℃(95°F)的水冷却。通过使其加热至约235℃(455° F)来制备例如得克萨斯州、休斯敦的Shell Oil Company出品的牌号为WRS6 -165型式的无规聚丙烯/聚乙烯共聚物(4％的聚乙烯)。将该共聚物挤压至模 具表面并进入模腔。模具表面上覆有一层共聚物树脂以生成一基底片材，该基底 片材的厚度约在0.14到0.18mm(0.0055到0.007in)之间。该基底片材包覆了 模具之圆柱形周面的约75％，其线速度约为7.5m/min(25ft/min)。凝固后的树 脂从模具上剥离，而形成了一个具有从基底片材上突伸的诸柱体的带材。
带有诸柱体的基底片材以大约3.0m/min(10ft/min)的线速度两次经过两 个轧辊的轧点，其中上辊的温度保持在约140℃(284°F)。第一次通过时轧辊之 间的间隙是0.71mm(0.028in)，第二次通过的间隙是0.55mm(0.022in)。以这 样的方式制造的具有头部的诸扣接柱在基底片材上的高度为0.5mm，而覆盖扣 接柱之头部的高度为0.15到0.2mm(0.006到0.008in)。这些扣接柱通常和图 2(b)所示的扣接柱相似。
具有带头部之扣接柱的带材被层压到直径为15.24cm(6.0in)的研磨盘上， 例如St.Paul，Minnesota的3M Company出品的、使用了聚丙烯酸酯压敏粘 合剂(PSA)的牌号为3M 255L StikitTM薄膜型磨料制品。当带柱体的带材与研 磨盘的PSA表面接触后，可以用一个小型橡胶辊来帮助粘合。接着，该磨料制品 再经过一对轧点压力约为60N/cm2的辊子。最终制得的研磨盘再结合一支承垫 板来进行测试，该支承垫板具有耐用的织物毛圈材料，可使用北卡罗来纳州 Greensbore，North Carolina的Guilford Mills，Inc出品的牌号为19037的织 物毛圈材料，发现其性能是较为理想的。 例子2
一种磨料制品用如下的方式制得，它基本上是根据美国专利4,894,060 (Nestegard)的教导来制造的，使用了如图6所示的设备和工艺过程。其中设置 了一个挤压模具，它具有一模制口，该模制口适于形成具有一基底片材和多个从 基底片材上突伸的轨道件的一个轨道紧固元件。所述诸轨道的高度为1.27mm (0.05in)，其头部的宽度为0.76mm(0.03in)，而其中心隔开的距离为2.0mm (0.08in)。轨道元件的横截面形状基本类似于图2(f)中的柱体设计。基底片材的 厚度约为0.2mm(0.008in)。
在得克萨斯州、休斯敦的Shell Oil Company出品的牌号为SRD6-321型 式的无规聚丙烯共聚物被加热至约230℃(446°F)的情形下，用新泽西州Para- mus的Haake Incorporated出品的一30mm(1.2in)的挤压器来对其进行挤压。 所述挤压器的螺旋速度约为50r/min，以使材料经过模具的模制口来成型轨道 紧固元件的输出速度达到约3.0m/min。这样成型的轨道紧固元件在室温下于 水中急冷约60秒，以促使轨道件和基底片材凝固。
用一高速旋转的刀片来横向切割诸轨道件，诸轨道件在一辊子上牵拉，并被 加热到约149℃(300°F)，并受到一比率约为2∶1的拉伸，从而形成多个形状如 图2(f)所示的不连续的扣合件。最终形成的带有头部的诸柱体的高度为0.7mm (0.028in)(相对于基底片材)，从一轨道件所形成的扣接柱的间隔为0.5mm(0. 02in)，离合相邻轨道成形的扣接柱的间隔为0.76mm(0.03in)。每个扣接柱上顶 帽的宽度为0.76mm(0.03in)，而基底片材的厚度为0.08mm(0.003in)。
带扣接柱的片材被层压到直径为15.24cm(6.0in)的研磨盘的背面上，该研 磨盘可是明尼苏达州St.Paul的3M Company出品的、使用了聚丙烯酸酯压敏 粘合剂(PSA)的牌号为3M 255L StikitTM薄膜型磨料制品(P-180)。当基底片 材与研磨盘的PSA表面接触后，可以用一个小型橡胶辊来帮助将此带材粘合到 研磨盘上。接着，再使该磨料制品经过一对轧点压力约为60N/cm2(80psi)的辊 子。
最终制得的研磨盘再结合一支承垫板来进行测试，该支承垫板具有耐用的 织物毛圈材料，该织物材料可以是北卡罗来纳州Greensbore的Guilford Mills， Inc出品的牌号为19037的织物毛圈材料。将磨料制品从支承垫板上脱开需要 很大的力，因而当从支承垫板上去除磨料制品时，研磨盘和诸扣接柱都受到了严 重的损坏。由此据信，将可以用另外不同的扣接柱设计或者是不同的材料来生产 出具有合适释放特性的磨料制品。 例子3
一种磨料制品用如下的方式制得，它基本上是根据美国专利5,058,247 (Thomas et al.)的教导来制造的，使用了如图7所示的设备和工艺过程。用来 形成诸扣接柱的模子是一个凹模辊。该凹模辊的表面包括多个截头圆锥体形的 模腔，模腔在辊子周面上的直径为1.0mm(0.04in)，其深度约为0.5mm(0. 20in)。模腔的分布密度约为50个/cm2(325个/in2)。
将马萨诸塞州Middleton的Bostik Company出品的牌号为7199的聚酯热 熔性粘合剂在约220℃(428°F)的融化温度下挤压到凹模辊上。在涂覆过程中， 该凹模辊的温度保持在约180℃(356°F)。将一种由3M公司制造的、类似于 Wilmington，Delaware的Imperial Chemical Industries Americas，Inc出品的 牌号为S型的、0.02mm(0.0009in)厚的聚酯带材传送到凹模辊附近，使得该凹 模辊将热熔性粘合剂涂刷到聚酯带材上。凹模辊在涂刷表面的表面速度约为3 到4m/sec(10到14ft/min)。
当聚酯带材和凹模辊分离时，熔融的聚酯粘合剂悬浮在各个模腔和带材之 间，并且由一根镍、铁和铬合金制得的热金属线加以切断。该热金属线的位置应 该能允许形成所需的扣接柱形状。热金属线的实际位置取决于操作时的工艺参 数和毛圈境条件。通常，该热金属线是这样设置的：在加工方向上离开轧点约14 到22mm(0.56到0.88in)，从支承辊径向向外约4.8到7.9mm(0.19到0. 31in)，从涂刷辊径向向外约1.5到4.8mm(0.06到0.19in)。
被切断的诸柱体萎凝而形成扣接柱，它们在横过带材方向对着柱体的空气 流来加以取向。这样形成的扣接柱类似于图3(a)中所示。这些柱体从基底片材 量起，高度约为0.6mm(0.024in)。
接着，涂刷有扣接柱的聚酯薄膜再被涂覆上一层热熔性压敏粘合剂，并被切 成宽度为约19mm(0.75in)的带扣接柱的长条。带扣接柱的长条被层压到直径 为15.24cm(6.0in)的研磨盘的背面，该研磨盘可以是例如明尼苏达州St. Paul，的3M Company出品的牌号为3M 255L StikitTM薄膜型磨料制品(P- 180)，其使用了聚丙烯酸酯压敏粘合剂(PSA)。由于诸扣接柱有一定的方向性 (也就是取向于同一个总的方向)，故而每个长条上的扣接柱的取向都和与其相 邻的每个长条上的扣接柱的方向相反。换言之，每个长条上诸扣接柱的取向相对 于每个相邻长条上诸扣接柱的取向约成180度。这种交替的取向是为了减少或 防止研磨盘相对于支承垫板的移动。
当带扣接柱的基底片材与研磨盘的PSA表面接触后，可以用一个小型橡胶 辊来帮助将此带材粘合到研磨盘上。接着，再使该磨料制品经过一对轧点压力约 为60N/cm2(80psi)的辊子。最终制得的研磨盘再结合一支承垫板来进行测试， 该支承垫板具有耐用的织物毛圈材料，该织物材料是北卡罗来纳州Greensbore 的Guilford Mills，Inc出品的牌号为19037的织物毛圈材料时，发现测试结果 较为理想。 例子4-27
研磨盘可以结合下述特定例子中的每一个来进行制备。再用下述的测试步 骤来测试这些研磨盘，以比较不同研磨盘的特性。提供这些例子仅仅是为了说明 的目的。
测试步骤：本发明的各种研磨盘使用三种方式的磨料制品连接法来进行测 试。该测试方法使得每个研磨盘都处在一个模拟真实研磨过程的某种状态下，然 后再对研磨盘的状态作出每种测试方式下的结论。该测试步骤如下所述：
步骤1)操作者用手操持两个固定小块而将研磨盘连接到由伊利诺斯州 Rockford的National-Detroit Inc.出品的一双作用空气磨光机的支承垫板上。 接着，操作者还是用手操持两个固定小块而将磨料制品从支承垫板上去除并且 加以替换。所述的设置、去除、替换步骤旨在模拟磨料制品的重复使用，并且模拟 使一定位不当的研磨盘重新定位的操作。
步骤2)所述研磨盘由气动的双作用磨光机带动旋转，其中工具的气动压力 (使支承垫板自由旋转的空气压力)约为42N/cm2(60psi)。旋转研磨盘的研磨面 与一平面(14规格的钢板)相接触，该平面和研磨盘平面的夹角约为5度。这就 是方式1，所述的研磨过程以大约110N(25lbs)的力持续约15秒。该研磨过程从 边到边持续7.5秒(每扫过一次约1秒)，并且在向着和离开操作者方向上来回 持续7.5秒(每扫过一次约1秒)。
步骤3)紧随着步骤2)，检查磨料制品的研磨面，以确定研磨盘是否有浮凸、 皱纹或是褶皱，其中基于下述标准来制定研磨盘的一个等级。
5级：高级的，没有明显的浮凸(研磨盘和支承垫板分离)或是褶皱(研磨盘 上的皱纹)。研磨盘在测试过程中稳定地连接于支承垫板。
4级：研磨盘上有轻微的褶皱，可以看到研磨盘的中心或是边缘与支承垫板 分离。
3级：有显见的浮凸(有大约25％的研磨盘和支承垫板分离)或者是褶皱(有 长度大约小于研磨盘直径25％的一或两个皱纹)。
2级：研磨盘严重地起皱和浮凸；只有不到50％的研磨盘和支承垫板接触。
1级：不可接收的；研磨盘在测试过程中与支承垫板脱离。
步骤4)将研磨盘和双作用气动磨光机的支承垫板脱开，再重复步骤1)。
步骤5)重复步骤2)，但是钢板和研磨盘的夹角为10度。
步骤6)重复步骤3)。
步骤7)重复步骤4)。
步骤8)重复步骤2)，但是钢板和研磨盘的夹角为45度。
步骤9)重复步骤3)。
在三种测试方式下任何一种均只能得到1或2级的磨料制品不能投入正常 的使用，这是因为其连接系统不能足够地承受模拟真实研磨情况的种种测试条 件。用三种方式内的一种可达到3或4级的磨料制品可以应用于某些场合，但对 其它一些磨料制品一旦起皱即无法适用的场合同样不能被接受。因而，一个可接 受的磨料制品一般应该在三种测试方式的至少两个中能达到5级。
例子4-27中的每一个都是与用上述三种测试方法来进行测试的特定型式 的磨料制品有关。这些用来举例的磨料制品都具有下述的共同特征。其中提供 了一种研磨盘，它是由明尼苏达州St.Paul，的3M公司出品的牌号为 3M255L的、等级为P180的StikitTM的金薄膜型。该种研磨盘的背面有一层聚丙 烯酸压敏粘合剂，它将一具有诸扣接柱的背衬层粘合在研磨盘的背面。诸扣接柱 的模样大致是如图2(b)所示的“钉子头”型，诸扣接柱的各种尺寸则如图8和8 (a)列表所示。
用上述的测试步骤将带有诸扣接柱的磨料片材连接到一个附有毛圈材料的 支承垫板上。每个例子中所用毛圈材料的类型都列在了图8和8a中。图8和8 (a)中的缩写“GM”表示的毛圈材料是北卡罗来纳州Greensbore的Guilford Mills出品的牌号为19073的针织尼龙纤维(尼龙6；200旦尼尔/10丝)。缩写 “GNN”表示的毛圈材料是北卡罗来纳州Greensbore的Guilford Mills出品的 牌号为18904的起毛尼龙纤维(40旦尼尔；12丝)。缩写“KA”表示的毛圈材料是 日本、大阪的Kanebo Belltouch Ltd.出品的牌号为2A3的针织尼龙纤维(210 旦尼尔；12丝)。缩写“KK”表示的毛圈材料是日本、大阪的Kanebo Belltouch Ltd.出品的牌号为2K3的针织尼龙纤维(210旦尼尔；12丝)。缩写“W”表示的 毛圈材料是英国、兰开斯特的Woodeaves，Ltd.出品的牌号为1909的尼龙纤维 (48旦尼尔；12丝)。
例子4-27对比了不同特性的磨料制品，诸如图8和8(a)中所列出的头部 直径、柱体直径、头部悬伸尺寸、扣接柱密度、扣接柱高度以及毛圈材料等。对磨 料制品之总的性能的评价是基于每种测试方式所获得的等级而作出的，这一评 价被列在图8和8(a)的最右边的一列内。这些例子说明了根据本发明的磨料制 品及其方法所的某些实施例展现的性能在平均水平之上，因而可能更适合用来 研磨。
如图9所示，本发明的支承垫板410通常包括一支承件412和一接合面 420。支承件412包括一主表面414，最好还包括一次表面416。图中示出的主表 面414是平面的，但它也可以是任何适合的形状。例如，支承垫板的主表面可以 包含一些凸起的部分，它们使得单位面积的磨料制品对其研磨表面施加的力增 大，可以产生更快的材料磨去速率。支承垫板的形状通常和该支承垫板所载放的 磨料制品的形状一样，但是这种对称的一致也不是必须的。支承垫板的普通形状 包括方形、三角形、矩形、椭圆形、圆形、五边形、六边形、八边形等。
一圆形支承垫板的直径可以是在约1.25到125cm(0.5到50英寸)之间， 一般是在2.5到75cm(1到30英寸)之间。非圆形支承垫板的长度和/或宽度通 常也在此范围内，也就是在约1.25到125cm(0.5到50英寸)之间，一般是在2. 5到75cm(1到30英寸)之间。
支承垫板的直径还可以略小于磨料制品的直径。例如，磨料制品可以突超出 支承垫板一个非常小的尺寸，通常是小于0.25cm(0.1英寸)，较佳的是小于0. 13cm(0.05英寸)。支承垫板之支承件的厚度一般是在0.6到12.5cm(0.25到 5.0英寸)之间，但也构思有了较大或较小的厚度。支承垫板的厚度在其不同位 置上也可以有所变化。
支承件可视不同的研磨场合来进行设计。例如，在对木材和一些金属进行研 磨的场合下，支承垫板的支承件通常由可压缩的、弹性的材料，诸如开室和闭室 的聚合泡沫材料(例如柔软的闭室氯丁橡胶泡沫、开室聚酯泡沫、聚氨酯泡沫、网 状或非网状的板型(slabstock)泡沫、橡胶、多孔的热塑性聚合物等。而对另一 些场合，例如对需要大量切削或是压力相对较高的研磨的场合，则希望用较硬的 材料来构造支承件，以便在一局部区域内传送研磨力。较合适的硬材料包括：钢 材(包括不锈钢和低碳钢)、硬质橡胶、脱硫橡胶、热固性聚合物(例如交联的酚醛 树脂)、陶瓷、层压或压制的纤维等。
支承件还可以包括优选的前面层418，该前面层保护了支承件，并且将接合 面420固定在支承垫板上。所述前面层的材料可包括布、非织造布的基片、经处 理的布、经处理的非织造布基片、聚合薄膜等。较佳的前面层材料包括涂覆尼龙 的布、涂覆乙烯树脂的非织造布材料、涂覆乙烯树脂的织物材料、以及经处理的 织物等。
如果要将支承垫板装到一机器上以由其机器带动，那么支承垫板的主表面 414上通常具有一些型式的机械连接装置。例如，在任意轨道旋转的情形下，支 承件可以包括一毗连于次表面并且从该表面垂直突伸的螺纹轴422。该螺纹轴 可以和机器的输出轴连接，因而使支承垫板固定在机器上。还构思了另一些连接 装置，包括(但不限制于)一非螺纹轴、一螺母、一螺合垫圈、粘合剂和磁铁。
如果支承垫板要用手来操作，那就可以在支承垫板上设置一个把手，以便于 此设备的操作。该把手一般设置在上一段文中所述的连接装置所在部位，但也可 以固定在所述连接装置上。如果需要，也可以设置其它一些合适的把手形状。
还可以设置一背衬板424，如图9所示，它可以覆盖在次表面上，为支承垫 板添加了刚性。或者，背衬板可以结合在支承部分上，提供附加刚性。在图9所 示的实施例中，螺纹轴连接装置毗连于背衬板，也可以使用其它的变化型式。
支承垫板还可以包括一个或多个孔、洞或通道，通过这些孔洞、通道从研磨 表面上去除灰尘、碎屑或研磨流体(例如水或油)。如图9所示，通道426通常连 接于一真空源，该真空源从研磨表面上去除任何已产生的灰尘和碎屑。磨料制品 通常包括与本发明支承垫板上的诸通道之尺寸和形状相配的诸孔428。这些孔 和通道已经由美国专利4,184,291和4,287,685所列举。还可以为提供或去除 水、其它润滑剂或是助磨剂的目的而设置通道。
本发明的支承垫板还包括一毗连于主表面414的接合面420。接合面420 有利于可释放地连接下文中将要进一步加以描述的磨料制品444。如图9和10 所示，接合面420可以直接与主表面4l4毗连或者是形成一体，也可以是粘接在 前面层418或者是其它粘接于主表面414的中间层上。虽然接合面420可以是 许不同型式中的一种，但每个实施例都具有这样一个共同的特征，即接合面适于 可释放地接合多个扣接柱。使用时，一个扣接柱意味着一个柱体具有1)一与柱 体连接的表面隔开的自由端，以及2)一能使扣接柱可释放地扣合具一定特征之 接合面的结构。所述的两个能使扣接柱可释放地扣合接合面的特殊结构是一附 加在每个柱体上的头部，或者是具有一个小于约90度之末端倾角的柱体。应该 注意的是，并不是所有的扣接柱都必须和接合面相接合，但应该有足够数量的扣 接柱与之相接合以使磨料制品能很方便地和支承垫板连接或脱开，同时也防止 了磨料制品在使用过程中相对支承垫板有较大的移动。磨料制品将在下文中加 以更详细描述。
图10中示出了一个适于可释放地接合多个扣接柱的接合面的具体实施例。 在图中，接合面包括了有固定于其上的毛圈织物440。毛圈织物可以是针织毛圈 织物、经编结环织物、缝编的毛圈织物、或是机织的毛圈织物，这些织物包括诸毛 圈442，它们可释放地与磨料制品444背面的诸扣接柱相接合，使得磨料制品连 接于支承垫板。该毛圈织物材料包括在每个端部固定在毛圈织物上的多个毛圈 442，这些毛圈由细丝构成(可以是单根的或成组的(例如一纱线))。诸扣接柱扣 合毛圈的开口，使磨料制品连接到支承垫板上。
该毛圈织物最好是耐用的，能展现良好的保持能力，不起绒、起毛或脱落，并 且使得磨料制品的连接和脱开较为简单。由于支承垫板在其使用时要和磨料制 品成百上千次地连接或脱开，因而耐久性是一个很重要的参数。因为磨料制品是 可弃置的，也就是通常在一次或几次使用后加以抛弃，因而支承垫板的耐久性较 磨料制品的耐久性而言更为重要。因而较佳的是，支承垫板，特别是其接合面的 耐久性能达到可和磨料制品接合l00次或更多次。
支承垫板，尤其是其接合面应该能使磨料制品在一较小的力的作用下即可 去除，但同时又应该能防止磨料制品在使用过程中的相对移动。例如，在一些场 合下，小于约0.36Kg/cm(约2lb/in)，较好的是约50g/cm(约0.3lb/in)的成90 度的剥离力是较为适合的。在710到1430g/cm(大约4到8lb/in)之间的剪切力 (施加到支承垫板之主表面平面内的研磨盘上的力)被认为能足够防止磨料制品 在使用过程中相对支承垫板的移动。
该实施例中诸毛圈的高度(也就是从毛圈织物的基底到毛圈顶部的距离的 平均近似值)可在约0.025cm(0.010in)到0.625cm(0.25in)之间，较好的是在 0.063cm(0.025in)到0.45cm(0.175in)之间，更好的是在0.125cm(0.05in)到 0.325cm(0.15in之间。如果毛圈的高度过高，磨料制品便会在使用过程中移动， 这就降低了研磨的性能，招致不利。如果毛圈的高度太小，便会使诸扣接柱和毛 圈织物之间不能充分的连接。通常，毛圈织物的高度应该和诸扣接柱的高度处在 同一数量级。此外，毛圈的尺寸取决于所设置的诸扣接柱的形状和型式。
对毛圈的密度也可加以选择，以提供合适的性能。例如，诸毛圈的密度可以 和诸扣接柱的密度相同或不同。毛圈的密度通常在30到4000圈/cm2(大约200 到25,000圈/in2)之间，较好的是在l00到3000圈/cm2(大约650到19,000圈/ in2)之间，更好的是在50到150圈/cm2(大约325到970圈/in2)之间。如果毛圈 的密度过高，通常会提高毛圈织物的成本，而且在将磨料制品从支承垫板上去除 时很难做到不损坏其中的一个构件。如果毛圈的密度过低，剥离和剪切力就可能 不够大，由于连接力不够就可能导致性能下降。
所述毛圈织物包括多个由纤维丝构成的毛圈。这些纤维丝可以是单根的，但 最好是由一组加捻在一起的纤维丝而构成的纱线，纱线的旦尼尔数较佳的是在 15到600旦尼尔之间，更好的是在100到300旦尼尔之间。旦尼尔是表示纤维 细度的单位，其标准是每450米的纱线重量50毫克为1旦尼尔。因为当把磨料 制品从支承垫板上去除时，可能会使一根或多根丝或纱线断裂，所以较好的是一 根纱线中有足够多数量的纤维丝，以提供一个使用寿命较长的支承垫板。一根纱 线中较好的是有2到25根纤维丝，更好的是有7到15根。每根纤维丝的支数通 常是在2到100旦尼尔之间，更好的是在l0到30旦尼尔之间。还可能在同一毛 圈织物上设置几种不同的纱线和丝的旦尼尔组合。应该注意的是，当磨料制品包 括具头部的诸扣接柱时，纤维丝或纱线的直径最好是大约为该头部从柱体上悬 伸距离的一半。
如果需要，可以对制造纤维丝的材料加以选择，诸如热塑性或热固性的有机 材料，像聚酰胺(如尼龙)、聚烯烃、聚氨酯、芳香族聚酰胺、纤维素等材料，或者是 金属(包括铝或钢)或陶瓷(包括玻璃和纤维玻璃)的无机材料。纤维丝还可以是 几种不同材料的组合。纤维丝可以是直的、弯曲的、或是加捻的，也可以包含一些 型式的表面处理，例如一抗静电涂覆层或是有机硅。
单根纤维丝的断裂强度至少应该是10克(0.35英两)，较好的应该是至少 为60克(2.1英两)。较为理想的是，当把磨料制品从支承垫板上去除时，纤维丝 或是纤维丝的部分不会从毛圈织物上断裂或脱落。纤维的残留物会生成不希望 有的“拉毛”，这会玷染所研磨的工件，或是其它易玷染的表面(例如刚涂刷过的 表面)。因而毛圈材料应该有足够的强度，以使拉毛效应减到最小。同样，纤维丝 也应该有足够的强度，以有效地保持扣接柱，并且不会过早地释放扣接柱(例如 在研磨过程中)。该毛圈织物可以通过已知的针织工艺(例如传统的针织、经编针 织和缝编的毛圈)来制造。
出于以下几个原因，针织的毛圈织物(例如北卡罗来纳州Greensboro的 Guilford Mills Company出品的Guilford 19073型)要优于机织的毛圈织物。通 常，前者处理过的宽度大约10cm(4in)，而且能以较高的线速度进行生产，故而 成本较低。由于生产方法上的原因，毛圈织物的并不总是具有突伸的毛圈以用于 接合，所以必须用单独的制造步骤来使诸毛圈取向。与机织毛圈织物相比，针织 毛圈织物的毛圈的均匀性更好，毛圈的高度更低。由于使磨料制品减少了移动的 趋向，因而更均匀而且更低的毛圈是较为理想的。此外，与机织材料相比，用针织 材料通常能达到较高的毛圈密度。诸毛圈可以针织成均匀的或多向同性的结构， 或者是针织成所需的图案，例如一正弦的或随机的图案。
通常用一粘合剂来将毛圈织物固定于支承件的前面层。例如，可以用一种层 压粘合剂来将毛圈织物固定于支承件。较合适的层压粘合剂的例子包括聚烯烃、 聚酯、聚氨酯、聚酰胺、酚醛粘合剂、脲醛粘合剂、环氧粘合剂、丙烯酸粘合剂等。 或者，诸毛圈也可以直接粘接到支承件上，例如，热塑性的毛圈可以熔化而粘接 于支承件。在另一实施例中，支承件可以在毛圈织物附近成型，并且粘接于毛圈 织物。例如，可以在毛圈织物的背面直接发泡一聚氨酯材料，因而就可以使其附 着在毛圈织物上。
如图11所示，在本发明的支承垫板的另一个实施例中，接合面上设置了一 个转换垫板460。转换垫板460包括两个相对的表面462和464，这两个表面上 都有毛圈织物，这样就可以把该转换垫板施加到一具有诸扣接柱466的支承垫 板上，而其另一面则接合在一具有诸扣接柱466’的磨料制品上。较佳的是，转换 垫板如上所述地在两个面上都有毛圈材料，但是这两个面上的毛圈材料可以是 不同的，以更好地接合支承垫板和磨料制品的诸扣接柱。如前所述，并不是所有 的诸扣接柱都必须和毛圈材料相扣合，以将磨料制品固定于支承垫板。
较佳的是，本发明的支承垫板和下述模样的磨料制品一起使用。尽管磨料制 品在这里被描述成圆形的和平的形状，但它也可以是其它任何合适的形状，包括 (但不限制于)圆形、椭圆形、多边形(如矩形、正方形、或星形)、或是多叶形(如雏 菊形)。磨料制品444包括一个具有诸扣接柱446的基片和一个将要详细描述的 研磨面448。研磨面448可以一包括传统的涂覆式磨料、一结构化的磨料、一非 织造布的磨料、或者是其它任何合适的研磨装置。诸扣接柱最好是包括如上所述 的任何一种型式。
下面将结合以下的例子及其所用的测试步骤来更详细的描述本发明的支承 垫板。 例子28-29 支承垫板的测试步骤
为对使用在支承垫板的表面上的种种不同的毛圈织物的样品进行检查，进 行一种加速的寿命测试。该测试是使为试验而制备的支承垫板(连接面上具有毛 圈织物)处在一模拟研磨的条件下，以对支承垫板和磨料制品之间的磨料制品连 接系统进行一个加速的寿命测试。该测试一直要做到研磨过程中支承垫板上的 毛圈织物无法再使磨料制品保持在位为止。
在下述每个例子中，毛圈织物都连接在一个由明尼苏达州St.Paul的3M 公司出品的牌号为StikitTM、零件号为5527、使用了聚丙烯压敏粘合剂的支承垫 板上。这种方法提供了一个直接粘接到毛圈织物上的聚氨酯支承部分。
测试步骤如下所述：
步骤1)把一个由伊利诺斯州Rockford的National-Detroit Inc.出品的牌 号为DAQ的双作用空气磨光机连接到一个程控的机械手上。接着，将支承垫板 连接到DAQ空气磨光机上。
步骤2)操作者用手操持两个固定小块把一个具有诸扣接柱的研磨盘连接 到支承垫板的带毛圈织物的面上。所有的测试中都用了同样类型的磨料制品，该 磨料制品包括具有一扣接柱背衬层层压于其上的研磨盘。
研磨盘可以是明尼苏达州St.Paul的3M Company出品的牌号为3M 255L，80等级的StikitTM金薄膜型磨料制品。该研磨盘的背面包括一层聚丙烯酸 酯压敏粘合剂，其上粘接了具有多个扣接柱的一背衬层。诸扣接柱具有一蘑菇形 的顶帽，扣接柱的密度为47个/cm2(300个/in2)，柱体的直径为0.43mm(0. 017in)，高度为0.53mm(0.021in)，而头部从柱体悬伸0.033到0.41mm(0.013 到0.016in)。
步骤3)所述研磨盘由气动的磨光机带动旋转，其中工具的气动压力(使支 承垫板自由旋转的空气压力)约为42N/cm2(60psi)。机械手将旋转研磨盘的研 磨面与一平面(14规格的钢板)相接触，该平面和研磨盘平面的夹角约为30度， 并且施加一个110N(25lb)的向下的力。该研磨过程以每扫过一次约1秒的速度 从边到边持续30秒，并且在指向和离开机械手方向上来回持续30秒。因而总的 研磨时间是1分钟。
步骤4)将研磨盘从支承垫板上去除，并且让操作者用手操持两个固定小块 重新把一个研磨盘连接到支承垫板上。在每三个研磨周期之后用一个新的研磨 盘来代替原来的研磨盘。
步骤5)重复步骤3)和步骤4)，直到毛圈织物和扣接柱之间的连接系统失 效。所谓失效就是指在测试过程中，研磨盘只剩不到50％和支承垫板相接触，或 者是完全与支承垫板脱离。
对下述的每个举例用的支承垫板都进行上述加速的寿命测试。下面将描述 这些不同的例子，它们的相对寿命(表示为一直到损坏的周期)都列在表1中。 比较例子A
对比较例子A而言，粘接在支承垫板上的毛圈材料是根据美国专利4,609, 581(Ott)所揭示的内容来制造的。该材料由150旦尼尔的聚酯纱线构成，每根纱 线有34根单丝，它们以30毛圈/cm2的密度被缝制在一定的图案内。每根单丝 的强度或断裂强度约为30克(1.05英两)。材料的基础重量约为77.36g/m2(2. 31英两/平方码)。 比较例子B
对比较例子B而言，粘接在支承垫板上的毛圈材料是北卡罗来纳州 Greensbore的Guilford Mills出品的牌号为18904的起毛尼龙纤维材料。该材 料由40旦尼尔的尼龙纱线构成，每根纱线有12根单丝，它们以2900毛圈/cm2 的密度被缝制在一定的图案内。每根纤维丝的强度或断裂强度约为12克(0.42 英两)。材料的基础重量约为97.5g/m2(2.92英两/平方码)。 比较例子C
对比较例子C而言，粘接在支承垫板上的毛圈材料是北卡罗来纳州Char- lotte的APLIX Inc.出品的牌号为APLIX200的针织尼龙纤维材料。该材料由 缝制在一定图案内的尼龙纱线构成。每根单丝的强度或断裂强度约为25克(0. 875英两)。材料的基础重量约为334g/m2(10英两/平方码)。 比较例子D
对比较例子D而言，粘接在支承垫板上的毛圈材料是曼彻斯特New Hampshire的USA Inc.出品的牌号为3610的针织尼龙纤维材料。该材料由缝 制在一定图案内的140旦尼尔的尼龙纱线构成。每根纤维丝的强度或断裂强度 约为20克(0.7英两)。材料的基础重量约为30g/m2(9英两/平方码)。 例子28
对例子28而言，粘接在支承垫板上的毛圈材料是北卡罗来纳州Greens- bore，的Guilford Mills出品的牌号为19073的针织尼龙6纤维材料。该材料由 200旦尼尔的尼龙纱线构成，每根尼龙纱线有10根单丝，它们以900毛圈/cm2 的密度被缝制在一定的图案内。每根单丝的强度或断裂强度约为80克(2.8英 两)。材料的基础重量约为334.9g/m2(9.9英两/平方码)。 例子29
对例子29而言，粘接在支承垫板上的毛圈材料是日本、大阪的Kanebo Belltouch Ltd.出品的牌号为2A3的针织尼龙纤维材料。该材料由210旦尼尔 的尼龙纱线构成，每根纱线有12根单丝，它们以1765毛圈/cm2的密度被缝制 在一定的图案内。每根单丝的强度或断裂强度约为75克(2.625英两)。材料的 基础重量约为461.2g/m2(13.7英两/平方码)。 表1     毛圈织物     损坏周期     比较例子A     12-15     比较例子B     ＜1     比较例子C     40     比较例子D     60     例子28     666     例子29     ＞700
因而，如例子28-29所示，本发明的支承垫板在上述的反复连接的测试中 显示了优良的耐久性。
本发明的支承垫板可以用于任何需要的打磨场合，诸如眼镜的磨光、木材或 塑料的打磨、金属部件的大量磨削等。这种研磨运动可以是直线型的运动、随机 的运动、旋转运动、振荡、随机的轨道运动、或者是它们的组合，也可以使用研磨 领域已知的工具和机器。
本发明的磨料制品的好处众多。例如，本发明的研磨盘减少了由于纤维松脱 而造成的玷污现象。还有，因为在将研磨盘连接于支承垫板时没有使用压敏粘合 剂，所以也显著减少了工件表面被玷污之虞。此外，本发明的研磨盘还适于和支 承垫板反复地接合和脱开，这样，相对于已有技术的轻质纺织品研磨盘而言便延 长了使用寿命。本发明的研磨盘在使用过程中不太可能相对于其相对的表面(如 一支承垫板)移动，而且，和传统的PSA研磨盘或纺织品研磨盘相比，该磨料制 品更容易被去除。
本发明方法的好处很多。例如，其工艺和设备都能在相对较高的速度下相对 简单地加以操作，生产了一种成本相对较低的磨料制品连接系统，为形成还连续 的研磨盘提供了一简单的转换，减少了溶剂的散发。
本发明还进一步涉及了这样一种磨料制品，其中一结构化的磨料被直接提 供到一个具有诸扣接柱的基片上，并涉及这种磨料制品的制造方法。磨料涂层包 括精确成形的磨粒和粘合剂，三维形状的磨料复合体直接模制在带有扣接柱的 基片的与扣接柱相对的主表面上。本发明的研磨设备可以有利地使用这样一种 结构化的磨料制品。
在这样一种结构化的磨料制品中，基片的主表面上设置了由弥散在粘合剂 中多个磨粒构成的磨料复合体。所述粘合剂充当了分散磨粒的介质，它也可以将 磨料复合体粘接到基片上。磨料复合体具有一预定的三维形状，例如一棱锥体。 某一形状的尺寸可以是基本均匀的。而且，磨料复合体通常是设置在一个预定的 阵列内。该预定的阵列可以是线型的或者是矩阵型的。
这样一种结构化的磨料制品通常可以用如下所述的方法来制备。将一种包 含粘合剂前体和多个磨粒的一混合物的浆料施加到到一具有多个模腔的生产工 具上，这些模腔的形状是磨料复合体最终形状的阴模。该基片包括第一和第二主 表面，其第二主表面上有诸扣接柱，该基片和生产工的暴露表面相接触，使得浆 料润湿基片的第一主表面以形成一中间制品。接着，在该中间制品脱离生产工具 的暴露表面，以形成一结构化的磨料制品之前，该粘合剂至少部分地固化、硬化 或是胶凝。再接着，将磨料制品从生产工具上移开，如果它在先前步骤中没有完 全固化，那么再使其完全地固化。或者，可以向基片的第一主表面上施加浆料，然 后再使生产工具和基片的第一主表面相接触。
形状精确的研磨料复合体能提供一个高度一致的磨料制品。这种高度的一 致性又导致了优异的性能。将结构化的磨料直接模制到设置有诸扣接柱的基片 上可以节约时间、降低成本、和节省原材料。也就是说，并不必将结构化的磨料先 模制到一个基片上，而后再将该基片粘接到一个设置有扣接柱的第二基片上。然 而，本发明也有这样的构思，即，将具有一结构化磨料涂层的基片层压到一个设 置有扣接柱的第二基片上。
1992年10月6日授权的美国专利5,152,917(Pieper et al.)中教导了一种 结构化磨料制品以及生产这种磨料制品的方法和设备。Pieper et al.所提出的这 种磨料制品中，诸形状精确的磨料复合体粘接在一传统背衬上。该复合体由磨粒 和粘合剂组成。
1993年8月11日出版的欧洲专利EP 0 554 668A1(Clhoun)中教导了另 一些结构化磨料制品及其制造方法和设备。Calhoun所提出的这种磨料制品中， 诸精确地间隔和取向的磨料复合体也是粘接在一传统的背衬上。该复合体包括 了分散在粘合剂中的磨粒。每个复合体中可以散布几种不同等级的磨粒，尤其是 当一个等级在另一个等级之上时。
WIPO的PCT国际申请公开号No.WO 94/15752(Spurgeon et al.)中也 教导了另一些结构化磨料制品以及生产这种磨料制品的方法和设备的例子。 Spurgeon所提出的这种结构化磨料制品是通过一个可透过辐射能量的生产工 具加以生产的，所述辐射能量透过该生产工具而使粘合剂固化。
国际申请PCT NO.US94/00754中也揭示了一些结构化磨料制品及其生 产方法和设备。Hoopman提出了一种散布在一片状结构上的结构化磨料制品， 其中并不是所有的磨料复合体都是一样的。 基片
该实施例中的基片包括一第一主表面和一第二主表面。第一主表面上包括 直接粘接在基片上的结构化的磨料复合体。第二主表面上包括多个根据上述实 施例中任何一个来设置的扣接柱。一个较佳的基片包括多个通常如图2b或2c 所示的扣接柱。较佳的是，这样的一种基片是由图5来示出的实施例来成型的。 在粘合结构化磨料复合体之前，可以对基片的第一主表面加以处理以加强磨料 复合体和基片之间的粘合。在本技术领域中，这样的处理是已知的，它可以包括 例如基片的电晕处理，或是施加化学涂料。 磨料涂层
本发明的磨料涂层中包括多个形状精确的磨料复合体，其中诸磨料复合体 中包括了多个分散在一粘合剂中的磨粒。该粘合剂可以将磨料复合体粘合到基 片的第一主表面上。较佳的是，磨料复合体具有一可辩别的精确形状。较为理想 的是，在使用该涂覆式磨料制品之前，磨粒最好不突出于其形状表面。当用该涂 覆式磨料制品来研磨一表面时，该复合体被破坏，而露出尚未使用的磨粒。
文中所用的术语“形状精确的磨料复合体”是指这样一种磨料复合体，它是 通过固化一种磨粒和可固化的粘合剂所组成的一流动性混合物所形成的，该混 合物既在一基片上，也充填了生产工具表面的一模腔。故而该形状精确的磨料复 合体就精确地拥有了和模腔形状相同的形状。多个这样的复合体就形成了以一 非随意的图案从基片表面向外突伸的三维形状，也就是说形成了一个和生产工 具相反的图案。每个复合体都由一边界来限定，该边界的底部与粘合着形状精确 的复合体的基片交界。该边界的其余部分则由生产工具表面上的模腔来限定，复 合体在该生产工具中固化。在形成过程中，复合体的整个外表面都是由基片或模 腔来限定的。所述磨料复合体可以由多个分散在一非固化或非胶凝的粘合剂中 的磨粒所组成的浆料来形成的。经过固化或胶凝就可将磨料复合体设置(固定) 成一定的形状和阵列。
磨粒和粘合剂的重量比大致在约1∶1到4∶1，较好的是约2∶1到3∶1。这一 比例取决于磨粒的尺寸和所用粘合剂的类型。 磨粒
磨料涂层的磨粒的尺寸通常是在从约0.1到1500微米的范围内，较好的是 在约0.1到400微米之间，更好的是在约0.1到100微米之间。磨粒尺寸分布较 窄的磨料制品通常能在所研磨的工件表面产生较光洁的表面。这种磨粒可以是 例如熔融法氧化铝(包括棕色氧化铝、热处理氧化铝、白色氧化铝)、陶瓷氧化铝、 碳化硅(包括绿的、白的和黑的)、氧化铬、氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铁、二氧 化铈、立方氮化硼、碳化硼、石榴石以及它们的组合。
术语“磨粒”还可以包含许多单个的磨粒粘合在一起形成一磨粒团聚物。已 有技术中这种磨粒团聚物是已知的，例如美国专利4,311,489(Kressner)、4, 652,275(Bloecher et al.)和4,799,939(Bloecher et al.)中所例举的那样。
在磨料制品上有表面涂层同样属于本发明的范畴。该表面涂层可以具有很 多不同的功能。在某些情况下，该表面涂层可增强与粘合剂的粘合作用，改变磨 粒的研磨性能等。表面涂层的例子包括偶合剂、卤化物盐、金属氧化物(包括氧化 硅)、难熔的金属氮化物、难熔的金属碳化物等。
磨料复合体中还可有稀释剂颗粒。这些稀释剂颗粒的大小可以是和磨粒同 一数量级。这类稀释剂的例子包括石膏、大理石、石灰石、燧石、硅石、玻璃小泡、 玻璃珠、硅酸铝等。 粘合剂
磨料复合体涂层是通过将磨粒分散在一种有机粘合剂中而形成的。该粘合 剂必须是一种能使磨粒散布其中的介质。粘合剂最好是能相对迅速地固化或胶 凝，以使得磨料制品可以较为迅速地生产。一些粘合剂的胶凝相对较快，但完全 固化却需要较长的时间。胶凝使得复合体保持形状，直到完全固化。快速固化或 快速胶凝的粘合剂使得涂覆式的磨料制品具有高度一致的磨料复合体。该有机 粘合剂可以是热塑性粘合剂，但最好是热固性粘合剂。粘合剂是由粘合剂前体形 成的。在制造磨料涂层的过程中，使热固性粘合剂前体暴露在一个能源下，该能 源有助于引发聚合或固化的过程。能源的例子有热能、辐射能(包括电子束、紫外 线光、可见光)。聚合过程之后，粘合剂前体即转变为固化的粘合剂。对于热塑性 粘合剂前体则采用另一种方法，即，在磨料制品的制造过程中，让热塑性粘合剂 前体冷却至一定程度，使得粘合剂前体固化。靠粘合剂前体的固化即形成了磨料 复合体。
磨料复合体中的粘合剂通常还起着将磨料复合体附着在基片之第一主表面 上的作用。但在有些情况下，有时基片表面和磨料复合体之间可有一附加粘结 层。该附加粘结层可以从所述的种种粘合剂加以选择，或者也可以是其它任何合 适的粘合剂。
热固性树脂有两大类，即凝结固化和加成聚合树脂。较好的粘合剂前体是加 成聚合的树脂，因为它们经辐射能照射即可固化。加成聚合的树脂可通过阳离子 机理或自由基机理进行聚合。根据所用的能源和粘合剂前体的化学组成和性质， 有时还可加入一种固化剂、引发剂或催化剂来帮助引发聚合反应。
有代表性的粘合剂前体的实例有酚醛树脂、脲甲醛树脂、密胺甲醛树脂、丙 烯酸化聚氨脂、丙烯酸化环氧化物、含烯键的不饱和化合物、具有侧链α-β-不饱 和羰基的氨基塑料衍生物，具有至少一个侧链丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物， 具有至少一个侧链丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物、乙烯基醚、环氧树脂，以及它 们的混合物和组合物。丙烯酸酯这个词包括丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯。
酚醛树脂被广泛用作磨料制品粘合剂，这是因为其具有适宜的热性质、易 得、成本较低、而且易于处理。有两类酚醛树脂，即酚醛树脂A和酚醛清漆。前者 的甲醛对苯酚的摩尔比至少为1∶1，一般为1.5∶1.0至3.0∶1.0。后者的甲醛对 苯酚的摩尔比小于1∶1。酚醛树脂商品例如有Occidental Chemicals Corp.出品 的商标为“Durez″和“Varcum″的产品；Monsanto公司出品的“Resinox”；Ash- land Chemical Co.的“Aerofene”和“Aerotap”。
丙烯酸化聚氨酯是末端带有羟基的，NCO扩展的聚酯或聚醚的二丙烯酸 酯，其商品的例子有Morton Thiokol Chemical出品的“UVITHANE 782”， Radcure Specialties出品的“CMD6600”，“CMD8400”，“CMD8805”。
丙烯酸化环氧化物是环氧树脂的二丙烯酸酯，例如双酚A环氧树脂的二丙 烯酸酯。其商品的例子有Radure Specialities出品的“CMD3500”，“CMD3600” 和“CMD3700”。
含有烯键的不饱和树脂包括含碳、氢、氧，有时还含氮、卤素的单体化合物和 聚合物。氧原子或氮原子或这两种原子通常存在于醚、酯、尿烷、酰胺和脲基团 中。含烯键的不饱和化合物宜用分子量小于4,000的，它们宜为由含有脂族-羟 基或脂族多羟基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)反应生成的酯。丙烯酸树脂的代表性例子有甲基丙烯酸 甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、乙 二醇甲基烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三丙烯酸三羟甲基丙 酯、三丙烯酸甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇甲基烯酸酯、季戊四醇四丙 烯酸酯。其它含烯键的不饱和树脂包括单烯丙酯类、多烯丙酯和多甲基烯丙基的 羧酸酯酰胺类，例如邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯和N，N-二烯丙基 己二酰二胺。含氮的其它化合物还有：三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、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-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基哌啶酮。
氨基塑料树脂每个分子或低聚物具有至少一个侧链(，(-不饱和羰基。这类 材料的例子有N-(羟甲基)丙烯酰胺、N，N′-(氧联二甲基)二丙烯酰胺、邻和 对丙烯酰氨甲基化酚、丙烯酰氨基甲基化酚醛清漆以及它们的组合。这些树脂材 料在其领域内是已知的，其例子可参见美国专利4,903,440(Larson et al)和5, 236,472(Kirk)。
具有至少一个侧链丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物和具有至少一个侧链丙 烯酸酯基的异氰酸酯衍生物在美国专利4,652,274(Beottcher et al.)中有叙 述。较佳的的异氰脲酸酯材料是三(羟乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
环氧树脂具有一个环氧乙烷，藉开环作用而聚合。这种环氧化物树脂包括单 体环氧树脂和低聚物环氧树脂。某些宜采用的环氧树脂的例子有2，2-双〔4- (2，3-环氧丙氧基)苯基丙烷〕(双酚A的二缩水甘油酯)和Shell Chemical Co. 出品的牌号为“Epon 828”、“Epon1004”和“Epon1001F”的产品，Dow Chemical Co.出品的“DER-331”、“DER-332”和“DER-334”。其它适用的环氧树脂还 有酚醛清漆的缩水甘油醚(如Dow Chemical Co.出品的“DEN-431”和“DEN -428”)。
本发明的环氧树脂可通过加入一种合适的阳离子固化剂的阳离子机理进行 聚合。阳离子固化剂产生一种酸源物质引发环氧树脂的聚合。这些阳离子固化 剂可包括一种具有鎓阳离子和含卤素的金属或准金属配合阴离子的盐。其它阳 离子固化剂包括一种具有有机金属配合阳离子和含卤素的金属或准金属配合阴 离子的盐。这种固化剂在该领域内是已知的，在美国专利4,751,138(Tumey et al)(特别是在第6栏第65行至第9栏第45行)中有所例证。在本技术中已知的 另外的例子是有机金属盐和鎓盐，在美国专利4,985,340(Palazzotto)(特别是 在第4栏第65行至第14栏第50行)和欧洲专利申请306,161(Brown-Wens- ley et al.)及306,162(Palazzotto et al.)中均有例证。在本技术中已知的其它阳 离子固化剂包括有机金属配合物的离子盐，其中的金属选自周期族类IV B、V B、 VI B、VII B和VIII B族，在欧洲专利申请109,851(Palazzotto)中有叙述。
就自由基固化的树脂而言，在有些情况下，磨粒浆料还最好含有一种自由基 固化剂。但若采用电子束能源，则固化剂并不总是需要的，这是因为电子束本身 会产生自由基。
自由基热引发剂的例子包括过氧化物，例如过氧化苯甲酰、偶氮化合物、二 苯酮类和醌类。对紫外或可见光能源，这种固化剂有时称为光引发剂。在受紫外 线光作用时能产生自由基源的引发剂包括(但不限于)有机过氧化物、偶氮化合 物、醌类、二苯酮类、亚硝基化合物、丙烯基卤、腙类、巯基化合物、吡喃化合物、三 丙烯基咪唑、联咪唑类、氯化烷基三嗪、苯偶姻醚类、苯偶酰缩酮类、噻吨酮类、乙 酰苯衍生物以及它们的混合物。用于紫外线光辐射的较好的光引发剂是2，2- 二甲氧基-1，2-二苯基-1-乙烯酮。关于受可见光作用能产生自由基源的引 发剂例子可参见美国专利4,735,632(Oxman et al)。用于可见光的较好光引发 剂是Ciba Geigy Corp.出品的“Irgacure 369”。 添加剂
用来制造磨料涂层的磨料浆料还可含有一些任选的添加剂，例如填料(包括 助磨剂)、纤维、润滑剂、润湿剂、触变性物质、表面活性剂、颜料、染料、抗静电剂、 偶合剂、释放剂、增塑剂、悬浮剂以及它们的混合物。这些物质的用量以达到所需 性质为宜。采用这些物质可能影响磨料复合体的耐腐蚀性。有时是有意地加入 某种添加剂使磨料复合体更易受磨蚀，以除去已变钝的磨粒，从而将新的磨粒露 出。
填料这个术语还包括那些在研磨工业中称为助磨剂的物质。助磨剂定义为 一种颗粒物质，其加入对于研磨的化学与物理过程有显著的影响而改善研磨性 能。助磨剂化学类别的例子包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属及其合金。有机 卤化物在研磨过程中一般会分解，释放出一种卤酸或气态卤化物。这类物质的例 子有氯化蜡，如四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯。卤化物盐的例子包括氯化钠、钾冰晶 石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、四氟化硅、氯化钾、氯化镁。金 属的例子如锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁、钛。其它的杂类助磨剂有硫、有机硫化物、石 墨和金属硫化物。
抗静电剂的例子包括石墨、炭黑、氧化钒、湿润剂等。这些抗静电剂在该技术 内是已知的，在美国专利5,061,294(Harmer et al)、5,137,542(Buchanan et al.)和5,203,884(Buchanan et al.)中有例证。
偶合剂可在粘合剂前体与填料颗粒或磨料颗粒之间提供偶合桥梁的作用。 加入偶合剂后能显著减少用来形成磨料复合体的浆料的涂覆粘度。其例子有硅 烷、钛酸盐和锆铝酸盐。磨粒浆料中偶合剂的较佳含量为0.01到3％(重量)。
作为悬浮剂的一个例子是一种比表面积小于150平方米/克的非晶体的硅 石颗粒，它可以是DeGussa Corp.出品的牌号为“OX-50”的产品。 磨料复合体形状
每个磨料复合体具有相关的形状。该形状具有使一个磨料复合体与另一相 邻磨料复合体在一定程度上分开的表面或边界。为了形成单个磨料复合体，形成 磨料复合体形状的一部分平面或边界必需与另一个分开。该部分一般在上部。磨 料复合体的下部或底部彼此毗邻。如图12A所示，相邻的磨料复合体512在其 顶部相互分开，在其底表面毗邻。或者，如图12B所示，相邻的磨料复合体512 也可在复合体的顶部和底表面处都完全分开，使得相邻的磨料复合体512之间 的留有间隔，在此，基片511之第一主表面516暴露出来。
磨料复合体形状可为任何形状，但最好是一个三维的几何形状，例如圆顶 体、棱锥体、截断的棱锥体、棱柱体、可具有任何横截面形状(即圆形、正方形、矩 形、三角形、八角形等)的柱体。最终所得的磨料制品可以具有不同的磨料复合体 形状。较佳的形状是具有三个或四个侧面的棱锥体，其中棱锥体粘接于基片的底 面不计算在内。该复合体的高度最好是横过整个磨料制品上都是一致的，但也可 以高度不同的复合体。
较好的是磨料复合体的形状是精确的或预定的。这类精确的形状如图12A 和12B所示。该磨料制品510包括有第一主表面516和第二主表面517的一基 片511。第一主表面516上粘接着多个结构化的磨料复合体512。该磨料制品512 包括多个分散在粘合剂514中的磨粒513。在图12A所示的实施例中，磨料复合 体为棱锥形。限定棱锥形的平面或边界515是尖的、轮廓分明的。这些限定清晰、 尖平面或尖边界515为磨料复合体512赋予了一个文中所述的“精确的形状”。 磨料复合体的形状也可相对不精确、不规则或不完整。
该磨料复合体具有至少一个预定的形状，并被设置在一个预定的阵列内。通 常预定的形状是以一定的周期加以重复的。这种重复的形状可以是在一个方向 上的，或者较佳的是在两个方向上。
为图示目的，参见图15，对这样一种磨料复合体的构造而言，磨料复合体 612具有一边界615。参见图16，磨料复合体620包括一个具有多个磨料复合体 622粘接其背面的背衬621。该磨料复合体包括多个分散在粘合剂624中的磨粒 623。在本发明的这一方面，相邻的复合体之间有开放的间隔625。在本发明的范 围内也可以有这样的磨料复合体的组合，即，粘接于一背衬的磨料复合体中有一 些是相毗连的，而另一些则是互相之间有间隔的。
在有些场合，例如对棱锥形的非圆柱形复合体而言，形成其形状之侧面的边 界是一些平面。对于具有多个平面的这些形状而言，它至少有四个平面(包括三 个侧面和底面)。某形体的平面数目随其所需的几何形状而异，例如其数量可为 4至20个以上。一般为4到10个平面，最好为4到6个平面。这些平面相交，形 成了所需的形体，这些平面的交角如何决定了其形状尺寸。参见图15，磨料复合 体612的界面是平面的。侧面615a和615b以角度γ相交，而横截面615c则面 对观察者，与页面共平面。
图15-17所示的实施例的一个方面在于，在同一阵列的磨料复合体中，至 少有一个磨料复合体具有与另一个磨料复合体不同的尺寸。这不同的尺寸较好 的是在至少一对相邻的复合体之间，更好的是，在磨料制品表面上的每一对相邻 的复合体之间。所谓“每一对”相邻复合体这一词意指磨料制品表面上的任一复 合体相对于其相邻复合体都是成对的。一般说来，相邻的成对复合体中至少有 10％的相互之间有不同的尺寸，较好的至少有30％，更好的至少有50％。最好的 则是基本上100％磨料复合体都与其各自成对相邻的磨料复合体在尺寸上有所 不同。在磨料复合体之间尺寸不同，即是成对的相邻磨料复合体之间尺寸不同， 这造成的结果就是该磨料制品在被研磨或精细加工的工件表面上可产生相对较 好的表面光洁程度。由于相邻磨料复合体在尺寸上不同，由形状精确的磨料复合 体在工件表面上产生划纹的可能性即减小。一般说来，若有不同尺寸相邻复合体 的成对磨料复合体少于10％，则本发明意图在提高磨削速率和表面光洁程度的 同时也要降低划纹这一目标就不能满意地实现。一般，具有不同尺寸的相邻磨料 复合体的成对数量的选择，应务使划纹现象降至最小。这种成对数量占总磨料复 合体的百分比视许多因素而定，如工件类型、研磨时的界面压力、磨料制品的转 速以及其它类型的研磨条件。
更一般地说，本发明的磨料复合体可为任何方便的形状，但最好是三维的规 则几何体形状，如立方形、棱柱形(如三角，四角，六角等)、圆锥形、截头圆锥形 (平顶)、圆柱形、棱锥形、截头棱锥形(平顶)等。相邻磨料复合体的几何形状可以 不同，例如，可以是棱锥体与棱柱体相邻，以形成所需的之间的尺寸上的差异。在 本发明的一个实施例中，磨料复合体的形状例如为棱锥体的形状，均具有相同的 高度(由背衬表面量起)，其范围为50到1020微米。
一较佳的几何形状是棱锥形，此棱锥可以是四或五个侧面(包括底面)的棱 锥。在一个实施方案中，所有磨料复合体均为棱锥形。更好的是，相邻棱锥形复 合体之间的尺寸差异是通过改变其一个侧面与相邻棱锥中的基片之间的角度而 达成的。例如，如图15所示的相邻棱锥形复合体的侧面所形成的角度α和β是 互相不同的，并各自在0°和90°之间(不包括0°和90°)取不同的值。较好的是，在 棱锥形复合体的侧面和垂直通过相应侧面与背衬的交点的假想平面617(图1) 之间的夹角α或β应大于或等于8°，但小于或等于45°。从实际观点看，若该角小 于8°，会使固化的复合体从生产工具上脱开有较大的困难。另一方面，若该角大 于45°，会不恰当地增大相邻磨料复合体之间的空隙，以致在背衬面积上所提供 的研磨表面积不充分。
较为理想的是，角度α和β应各在0°至90°的范围内，并且其差别至少为约 1°，最好差至少约5°。
还有较为理想的是，所形成的棱锥形磨料复合体中，每个棱锥体的两个侧面 在其截面图上每个棱锥体顶点相交形成的材料内角γ(见图15)宜大于或等于 25°，且小于或等于90℃。下限25°可以是个实际下限，因为用所述的浆料和模具 成型的方法，要形成顶角很尖锐(小于25°)的磨料复合体是很困难的。为了充分 实现本发明的好处，关于材料内角γ的这个限制条件应与前述的限制条件结合 起来采用，该前述的限制条件是指相邻复合体之间的夹角α和β应该是不同的， 而且是在0°和90°之间选取。
而且，在任何单个的磨料复合体中，其本身的不同表面与背衬表面所成的角 度无需相同。例如，在一具有四个面(一个底面和三个侧面)的棱锥体中，其第一、 第二和第三侧面与背衬表面之间的角度可以彼此不同。自然，侧面相互之间相交 所形成的角度也可以随着侧面和背衬之间夹角的变化而变化。
在有些场合，需要使所有的复合体都具有相同的几何形状和高度。这个高度 系指该磨料制品使用之前磨料复合体由背衬表面量至其最外端点的距离。若高 度和形状相同，则侧面之间的夹角宜不同。已经发现，较为有利的是设置等高的 棱锥形复合体(四个侧面加一个底面)，其高度可以是例如355mm(0.014in)。这 样的棱锥形复合体阵列可以具有8°到45°的侧面角(图15中的α和β)，以及至少 为25°的材料内角，其底面的宽度可以是从157到711微米0.0062到0.028in)。 还发现，除了上述以外，侧面角(图15中的α或β)为15°到45°，材料内角至少为 60°，底面宽度为411到711mm(0.0162到0.028in)也是较为有利的。 制造该结构化磨料制品的方法
制造磨料涂层的第一步是制备磨粒浆料。磨粒浆料的制法是用任何适当的 混合方法将粘合剂前体、磨粒与任选的添加剂加以混和。混和技术的实例包括有 低剪切和高剪切混合，以用后者为宜。也可在混和步骤中结合使用超声波，以降 低磨粒浆料的粘度。磨粒一般是逐步加入粘合剂前体中。混合过程中若采用抽 真空，则可使磨粒浆料中产生的气泡量减至最小。在某些情况下，最好将浆料加 热至一定的温度以降低其粘度。例如，浆料可以被加热到约30到70℃。然而，浆 料的温度也应当适当的加以选择，以不对其所施加的基片产生不良影响。磨粒浆 料应具有涂覆良好的流变性能，使磨粒与其它填料在浆料中不致产生沉积，这一 点是很重要的。
有两种主要的方法可以用来制造本发明的磨料涂层。第一种方法通常能产 生具有精确形状的磨料复合体。为了获得精确的形状，当磨粒浆料处在生产工具 的模腔中时，粘合剂前体应至少部分地固化或胶凝。第二种方法通常形成具有不 规则形状的磨料复合体。在第二中方法中，磨粒浆料被涂覆到生产工具的模腔 内，以产生磨料复合体。但是，磨粒浆料在粘合剂前体固化或凝固之前便从生产 工具上移开。此后，粘合剂前体固化或凝固。由于粘合剂前体在生产工具的模腔 内并未固化，所以导致磨粒浆料流动，并且破坏了磨料复合体的形状。
对这两种方法而言，若采用热固性粘合剂前体，可采用热能或辐射能作为能 源，这取决于粘合剂前体的化学组成。对于这两种方法，若采用热塑性粘合剂前 体，应将其冷却直至固化，以形成磨料复合体。
图13中示意性地示出了一种制造磨料制品的设备。生产工具511是一带状 型式，它具有两个主表面和两个端部。具有一第一主表面512和第二主表面513 的一基片512离开一退绕工位515。同时，生产工具511也离开退绕工位516。基 片的第二主表面514上具有如上所述的诸扣接柱。为了清楚起见，图13-14中 省略了这些扣接柱。在涂覆工位518处，生产工具511之接触表面517被涂覆上 磨粒和粘合剂前体的混合物。在涂覆步骤之前，该混合物可以被加热以降低粘 度。涂覆工位518可以包括任何传统的涂覆装置，如刮刀式涂覆器、落模式涂覆 器、幕帘式涂覆器、真空模涂覆器、挤压模涂覆器等。在生产工具511之接触表面 517被涂覆之后，基片512和生产工具511被拉到一起，使得所述混合物润湿基 片512的第一主表面513。在图13中，该混合物通过一轧辊520而被强制地和基 片512相接触，该轧辊还使得生产工具/混合物/背衬之构造抵住一支承滚筒 522。已经发现对轧辊施加45磅的力是适用的，但实际上这个力的大小要视本技 术领域中习知的几种因素而定。接着，再由一辐射源524将足够的能量透过生产 工具511的背面525传递给所述混合物，以便至少部分地固化粘合剂前体，从而 形成一个具有一定形状的、可处理的结构526。接着，生产工具511和该成形的 且可处理的结构526在辊子527处分开。在刚刚经过辊子527的地方，该成形的 且可处理的结构526和生产工具511之间的夹角(最好是较陡的(例如超过 30°)，以使成形的且可处理的结构526和生产工具511清楚地分开。生产工具 511再包绕到一心轴528上，以使它能重新使用。成形且可处理的结构526包绕 到心轴530上。如果粘合剂前体没有完全固化，可以再使其暴露在一附加的能源 下，例如一热能源或是一附加的辐射源，使它完全固化，以形成涂覆式的磨料制 品。或者，也可以不使用附加的能源，最终完全固化形成涂覆式磨料制品。文中 所述的“完全固化”等等短语意味着粘合剂前体充分地固化，其最终产品可以充 当一磨料制品，例如一涂覆式磨料制品。
磨料制品形成之后，它可在转换之前被挠曲和/或湿化。磨料制品在使用以 前可以被转换成任何所需的形式，如锥形、环形带、片材、圆盘等。
图14示出了制备磨料制品另一种方法的设备540。在该设备中，混合物是 涂覆到基片上，而不是涂覆到生产工具上。在该设备中，生产工具541是一个具 有一前表面和一后表面的环形带。具有第一主表面544和第二主表面543的一 基片542离开退绕工位545。基片的第一主表面544在一涂覆工位546处被涂上 磨粒和粘合剂前体的混合物。该混合物由一个轧辊548而被强制地抵住生产工 具541的接触表面547，该轧辊还使得模具/混合物/背衬构造抵住一支承滚筒 550，以使混合物润湿生产工具541的接触表面547。生产工具541是由包覆在 三个旋转的滚轴552、554和556上的传动件加以驱动的。接着，再将能量，最好 是辐射能量透过生产工具541的背面557而传递给所述混合物，以至少部分地 固化粘合剂前体。那里可以设置一个辐射能源558。还可以设置一第二辐射能源 560。这些能源可以是相同的型式，也可以不同。粘合剂前体至少部分地固化以 后，成形的、可处理的结构562和生产工具541分开，并且卷绕在一个滚轴564 上。生产工具511成形的且可处理的结构526是在辊子565处分开的。在刚刚 经过辊子565的地方，成形的、且可处理的结构562和生产工具541之间的夹角 (最好是较陡的(例如超过30°)，以使成形的且可处理的结构562和生产工具 541清楚地分开。如果粘合剂前体没有完全固化，可以再使其暴露在另一附加的 能源下，例如一热能源或是一附加的辐射源，使其完全固化，以形成涂覆式的磨 料制品。或者，也可以不使用附加的能源，最终完全固化，形成涂覆式磨料制品。
磨料制品形成之后，它可在转换之前被挠曲和/或湿化。磨料制品在使用以 前可以被转换成任何所需的形式，如锥形、环形带、片材、圆盘等。
在这两个实施例中，最好是在生产工具的接触表面和背衬的前表面之间经 常是完全充满磨粒和粘合剂前体的混合物。
在上述实施例中，在向基片涂覆结构化的磨料复合体之前，该基片已经是一 种其表面上有诸扣接柱的完成了的元件。本发明还构思出，涂覆工艺可以和以上 所述的在基片上设置诸扣接柱的工序同时，或接近同时地完成。例如，如图19所 示，一个具有多个扣接柱116的基片112基本上是按照对应于图5的方法来设 置的。挤压器130将一流动性材料挤压到模具132上。模具132的表面布置了 多个用来形成诸扣接柱116的模腔134。将足够量的流动性材料挤压到模具132 上，以同时形成基片112和扣接柱116。模具132是旋转的，而且和轧辊520形成 一轧点。同时，如相应图13所描述的方法那样，生产工具511离开退绕工位 516。生产工具511的接触表面517在涂覆工位518处被涂上磨粒和粘合剂前体 的混合物。生产工具511和模具132上的流动性材料相接触，以使磨粒和粘合剂 前体的混合物在基片112形成时对基片的第一主表面加以润湿。接着，从能源 524来的能量透过生产工具511，至少部分地固化粘合剂前体。模具132上的流 动性材料也同时冷却和凝固。带有扣接柱116的基片112随即和模具132分离， 而磨料涂层已经粘接在基片的第二主表面上。基片112接着再通过加热板138 加热，以形成扣接柱116上的头部。生产工具511从基片上分开并且再卷绕到卷 取辊528上，而涂覆后的磨料制品则卷绕到卷取辊530上。或者，当带有扣接柱 的基片离开模具132之后，再使其和一产生工具相接触，以如文中所述的那样沉 积结构化的磨料复合体。
类似地，相应图7所描述的在一基片上形成诸扣接柱的方法也可以和在基 片上形成结构化磨料涂层的方法同时的，或接近同时的使用。如图20所示，其中 设置了一个具有第一主表面513和第二主表面514的基片512。挤压器330将流 动性材料涂覆到一涂刷辊333上。可以对涂刷辊333设置一刮浆片341，以确保 涂刷辊333内诸模腔331有一个均匀的涂覆面，并且使涂刷辊表面上的材料量 减至最小。基片512通过涂刷辊333和轧辊520之间形成的一个轧点。诸模腔 将流动材料沉积在基片512的第二主表面514上。同时生产工具511离开退绕 辊516，其接触表面517在涂覆工位518处被涂上磨粒和粘合剂前体混合物。生 产工具511还经过了涂刷辊333和轧辊520之间的轧点，从而使得磨粒和粘合 剂混合物与基片512的第一主表面513相接触，而同时基片512的第二主表面 514则和涂刷辊333的表面相接触。能源524提供了能量，以至少部分地固化粘 合剂。基片从涂刷辊333上分开，流动性材料通常是在基片和涂刷辊之间以一线 状的形式延伸，以使其能被一切断设备345切断。可以用一空气流351来改变诸 扣接柱的结构特征，并且使扣接柱按一定的方向来取向。与上述不同的是，磨料 涂层也可以是在基片离开涂刷辊333后才施加到基片上。
在一较佳的实施方法中，辐射的能量是透过生产工具直接引入混合物的。因 而制造生产工具的材料最好是不吸收很多的能量，或者是不受辐射能源的不良 影响。例如，若使用电子束能量，生产工具就不能由纤维素材料制成，因为电子会 降低纤维素的品质。若使用紫外线光辐射或可见光辐射，则生产工具材料应该分 别能够透过足够的紫外线光和可见光，以达到让人满意的固化水平。
生产工具应该以一定的速度来加以操作，这一速度应该能足够避免辐射源 对生产工具的分解衰变的不利影响。对辐射源相对有较高抵抗分解能力的生产 工具能在一相对较低的速度下加以操作；对辐射源相对抵抗分解能力较弱的生 产工具可以在一相对较高的速度下加以操作。简言之，较合适的生产工具的生产 工具速度取决于其制造材料。粘接有复合磨料的基片应该是以和生产工具相同 的速度加以操作的。应该对速度以及温度和张力之类其它的参数加以选择，以避 免对基片和生产工具产生不良影响。已经发现基片速度为9.1到18.3m/min (30到60ft/min)时是较为有利的，但也可以考虑其它的速度，包括至少30m/ min(100ft/min)的速度。
根据上述方法生产磨料制品的一较佳实施例可参见图12A所示。磨料制品 510包括一具第一主表面516和第二主表面517的基片511。第二主表面517上 具有多个突伸的扣接柱518。诸扣接柱518可以是已述实施例中任何一种型式， 更好的是大致如图2b和2c所示的模样。基片511的第一主表面上粘附着结构 化的磨料复合体512。复合体512包括分散在粘合剂514中的诸磨粒。表面515 限定了如上提及的复合体512的精确形状。如图12A所示，复合体512在其底 面上是彼此邻接的。如图12B所示，复合体512在其底面上是分开的。一个磨料 制品可以具有全部在底面上邻接的复合体或是全部不在底面上邻接的复合体， 或者也可以是既有邻接也有分开的复合体512的混合型式。该实施例的磨料复 合体被示意成彼此相同的形式。这些复合体也可以如图15和16中所示的那样 具有不同的高度和形状。或者，磨料复合体也可以如上所述的具有相同的高度和 不同的形状。 生产工具
生产工具包括多个模腔。这些模腔的形状基本上和磨料复合体的形状相反， 故而能形成磨料复合体。这些模腔可以是任何几何形状、例如一圆顶形、棱锥形、 截头棱锥形、棱柱形、具有任何截面形状的柱形(即圆形、正方形、矩形、三角形、 八角形等)的相反形状。可以对模腔的尺寸加以选择，以达到所需的每平方英寸 上的磨料复合体的数量。这些模腔可以是以相邻模腔间有间隔的点状形式出现， 或者是可以是一个接一个相互邻接的。模腔宜为相互邻接的形式。此外，可以对 模腔的形状加以选择，以使磨料复合体远离基片处的表面积较小。生产工具可以 是由金属(例如镍)、合金或塑料制成的。生产工具还可以有脱模涂层，以助于磨 料制品从生产工具上脱开。该种脱模涂层的例子有硅酮和含氟化合物。
还希望能对生产工具加以选择，以使用来固化粘合剂的辐射能量能透过生 产工具传递。或者，粘附着磨料复合体的基片可以使辐射能量透过。当辐射的能 量透过生产工具而传递时，由于不需要辐射能穿过基片，故可使用吸收辐射能的 基片。
Spurgeon et al.提出了一种较佳的生产工具。该生产工具可以是带(如环形 带)、片材、连续片材或辐材、涂覆辊、装在一涂覆辊上的套筒、金属模等型式。与 该混合物相接触的生产工具表面在文中被称为“接触表面”。如果生产工具是带、 片材、辐板或套筒的型式，它就有一个接触表面和一个非接触表面。如果生产工 具是一辊子的型式，它就只具有一个接触表面。用本发明的方法形成的磨料制品 的外形具有一个和生产工具之接触表面的构造相反的形状。
用来构成生产工具的热塑性材料包括聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙 烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯或是它们的组合。热塑性的材料 可以包括诸如增塑剂、自由基净化剂或稳定剂、热稳定剂、抗氧剂和紫外线光辐 射吸收剂之类的添加剂。这些材料对紫外线光和可见光而言都是透明的。图18 中示出了一种类型的生产工具。该生产工具570包括两个层571和572。层571 的表面是相对平而且光滑的。层572的表面具有一定的模样。层571具有很高 的抗热性和强度。适于制造层571的材料包括聚碳酸酯和聚酯。层572的表面 能较低。低表面能的材料便于磨料制品从生产工具中脱出。适宜于制造层572的 材料例如有聚丙烯和聚乙烯。在一些用热塑性材料制成的生产工具中，应设定一 个生产磨料制品的操作条件，以避免产生多余的热量。如果产生了多余的热量， 就会使热塑性生产工具变形或融化。有时，紫外线光会产生热量。也应该注意的 是，一种仅由一个单层构成的生产工具也是可行的，它也是在许多情况下所选用 的工具。
可根据下述步骤来生产一热塑性的生产工具。首选设置一个母模。该母模 最好是由金属(例如镍)制成的。母模可以通过任何普通的技术来制造，如蚀刻、 滚铣、滚花、电成型、金刚石车削、激光加工等。如果生产工具的表面上需要有一 定的模样，母模表面上就应该有与之相反形状的母模。热塑性的材料可以通过母 模压制而形成一定的模样。可以在热塑性材料处在流动状态时对其进行模压。模 压之后，让热塑性材料冷却，以使其凝固。
生产工具也可以由固化的热固性树脂来制造。可以根据下述步骤来制造由 热固性材料制成的生产工具。先对上述型式的母模施加一非固化的热固性树脂。 当非固化的热固性树脂在母模表面上时，可以固化或加热使其聚合，从而使材料 具有和母模表面模样相反的形状。接着，再将固化的热固性树脂从母模的表面移 开。生产工具可以由一种可辐射固化的树脂制成，如丙烯酸酯化氨基甲酸乙酯齐 聚物。用辐射固化的树脂制造的生产工具是和用热塑性树脂制造的生产工具采 用同样的方式制造的，只是其中的固化是藉辐射(例如紫外线光辐射)完成的。
可以用下述方法来制备一种特别有用的生产工具。将一个镍制母模前面朝 上地置于一平面上，该母模具有一个平的背面和一个与生产工具上所需表面外 形相反的前面。围绕母模的边缘设置了一个宜由长度为1/4英寸的方钢形成的 防护物，该防护物将母模的前表面圈绕起来。所述防护物是用“3M Express”的 乙烯基聚硅氧烷(3M公司出品)之类的压粘材料粘接到母模上的。可根据生产 者的建议，对一种高弹体(Dow Corning Corporation出品的“Sylgard#184″)进 行催化，接着再将其注入母模的前表面，注入的量要能足够产生一个厚度为1/ 16英寸到1/8英寸的层。将该组合体在室温下置放8小时，以使气泡散失并形 成一胶凝体。再将该组合体移到一个炉子中，在49℃的温度下保持24小时，从 而使高弹体的形状固定下来。在204℃的温度下对高弹体进行4小时的固化，可 以赋予高弹体最高的机械强度。冷却之后，弹性体的生产工具与母模分开，再修 饰生产工具的边缘。接着，就可以根据本发明的方法，用该制得的弹性体的生产 工具来制造磨料制品。
生产工具的接触表面上也可以含有脱模涂层，以便于磨料制品从生产工具 上脱开。脱模涂层可以包括硅酮和含氟化合物。 能源
当磨粒浆料含有热固性粘合剂前体时，该粘合剂前体被固化或聚合。一般暴 露于能源来引发聚合过程。能源的例子包括热能和辐射能。所需的能量数量取 决于几个因素，诸如粘合剂前体的化学组成，磨粒浆料的尺寸，磨粒的类型和数 量以及可任选加入的添加剂的类型和数量。对热能，温度可为约30到150℃，一 般40°到120℃。时间可在从5分钟至超过24小时范围内。辐射能包括电子束、 紫外线光或可见光。电子束辐射又称电离辐射，其使用能量水平可在约0.1到 10兆拉德，最好约1到10兆拉德。紫外辐射是指波长在约200到约400纳米，最 好在约250到400纳米的非粒子辐射。宜用300到600瓦/英寸的紫外线光。可 见光辐射是指波长在约400到约800纳米，最好在约400-约550纳米的非粒子 辐射。其它型式的能源包括红外线的和微波的能源。 例子30-33
将通过下述的非限制性的例子来进一步的描述本发明。这些例子中所有的 部分、百分比、比例等除非另有所指，否则都是指重量而言。其中所用的缩写含义 如下：
ASF：无定形硅石填料，如DeGussa公司出品的牌号为“OX-50”的产品；
PH2：2-苄基-2-N，N-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮，如 Ciba Geigy Corp.出品的牌号为“Irgacure 369”的产品；
SCA：硅烷偶合剂，3-异丁烯氧丙基-三甲氧基硅烷，如Union Carbide公 司出品的牌号为“A-174”的产品；
TATHEIC：三(羟乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯；
TMPTA：三丙烯酸三羟甲基丙酯；
HAO：热处理的氧化铝，如德国Gusler的H.C.Starck GmbH & Co.出品 的P-240等级的产品；
KBF4：四氟硼酸甲酯，它是作为一种助磨剂使用的。
通常根据结合图5所描述的实施例来形成一个基片，该基片的第二主表面 上有整体成型的诸扣接柱。该基片包含一聚丙烯共聚树脂，该种材料可以是德克 萨斯州，休斯敦的Shell Chemical Company出品的SRD7-463型的产品。从基 片表面量至扣接柱的顶端所得到的扣接柱的高度约为0.64mm(0.025in)。诸扣 接柱最好是包括一个通常如图2C所示的扣合部分，该部分从柱体上径向延伸 约0.13-0.18mm(0.005-0.007in)。基片的厚度约为0.13mm(0.005in)。据认 为，较厚的基片能使得磨料制品更为耐用。
在施加磨料涂层之前，用已知的电晕放电的技术来处理背衬的第一主表面。 进行电晕处理时要使用两个电极，并且在25℃下进行工作。基片和电极彼此间 以6m/min的速度相对移动，并且将1.7焦耳的能量传递给基片。在电晕处理之 后约20小时，将磨料涂层施加到基片上。 制造和施加磨料涂层的步骤
下文利用Pieper et al.和Spurgeon et al.所教导的下列通用的的步骤来制 造结构化的磨料涂层。首先，通过将列在表2中的原材料完全地混和而制备磨粒 浆料。其中所用的比例都是基于重量而言的。 表2 成分 重量比 粘合剂：TMPTA/TATHEIC/PH2(70/30/1)  24.23 偶合剂：SCA  0.84 填料：ASF  0.84 助磨剂：KBF4  16.71 磨粒：HAO  57.38
用一个刮刀式涂覆器，以76微米的间隙(0.003in)将磨粒浆料涂覆到一具 有棱锥形模样的一生产工具上，以使生产工具的凹穴内充满了磨粒浆料。该生产 工具是一个大致如图13所示的、具有一第一端和一第二端的带子。虽然对本发 明而言并不是必须的，但是这里所述例子中还是如Hoopman et al.所教导的那 样，提供了一个棱锥形的模样，其中没有任何两个相邻的复合体具有同样的形 状。这些355微米(0.014in)高的棱锥体具有四个侧面(除了底面以外)，而且它 们的底面各自紧挨地相邻接。
接着，通过一轧辊和支承滚筒而使背面设置有扣接柱的基片压抵生产工具， 从而使磨粒浆料润湿基片的前表面。轧辊的温度维持在55℃。支承滚筒和轧辊 之间的压力是45磅。设置有扣合装置的基片受到了一个10磅的拉力，而生产工 具则受到了一个15磅的拉力。
用Fusion Systems出品的2“D”灯泡产生辐射量为236W/cm(600W/in)的 可见光和紫外线光，并使它们穿透生产工具而照射到磨粒浆料。因而，如Spur- geon所教导，应该选用那些能透过足够量的辐射能以固化粘合剂的生产工具。 辐射能引发树脂粘合剂的聚合作用，并导致磨粒浆料转变成磨料复合体，并使磨 料复合体粘附到基片上。表3中示了进行涂覆和固化的各种例子。接着，再将磨 料复合体结构从生产工具上分离下来，以形成磨料制品。 表3     例子   涂覆和固化的速度m/min(ft/min)     30     9.14(30)     31     12.19(40)     32     15.24(50)     33     18.29(60) 测试步骤
用上述的方法将结构化的磨料涂覆到在其一侧具有诸扣接柱的基片上。用 上文所述的关于例子4-27的三种测试和评价的方法来对该结构化的磨料制品 进行测试和评估，只是对其中的第3级又进行了细分，将其分成了有明显轻微浮 凸的3a级以及边缘处明显有脱离的3b级。如例子4-27所述的那样，使用了 Guilford Mills出品的牌号为19073的针织尼龙纤维的毛圈材料，将结构化的磨 料制品连接于一支承垫板。其结果如下：用方式1，能达到5级；用方式2，能达到 5级；用方式3，能达到3a级。这一测试结果说明磨料复合体和基片之间的粘接 强度是足够的，这样一种磨料制品能够适用于研磨的场合。
对这种结构化的磨料制品的样品还进行了如下测试。用一种在刷有涂料的 面板上工作的National Detroit DA磨光机来进行自动的打磨。该结构化的磨料 制品在一分钟内平均去除0.69克的涂料，在三分钟内平均去除1.9克的涂料。 在测试过程中，基片上的磨料复合体几乎没有脱落或胶层的迹象。这些结果也说 明磨料复合体和基片之间的粘接强度是足够的，这样一种磨料制品能够适用于 研磨的场合。
如下所述，还对样品进行所谓的Scheifer的测试。Scheifer测试是用一 10cm(4in)的研磨盘在一个纤维素乙酸-丁酸酯(CAB)毛圈形工件上运行。研 磨盘的旋转速度以及方向均和工件相同，但是它被置于偏离工件中心的地方。在 打磨过程中，用10磅的力使研磨盘保持在工件上方。当研磨盘转过500回转之 后，确定工件被磨削的量及其表面光洁程度。在对三个样品进行了这样的测试之 后，发现在每次试验中工件被平均磨削掉0.243克。而且，几乎没有或完全没有 观察到磨料复合体与基片的脱落。这些测试结果再次说明磨料复合体和基片之 间的粘接强度是足够的，这样一种磨料制品能够适用于研磨的场合。
以上已经结合几个实施例对本发明进行了描述。但是本技术领域的熟练人 员在不偏离本发明实质的前提下仍可以作出种种变化。例如，可以在柱体底部周 围的区域内施加一层粘合剂，以进一步地加强磨料制品和一相对表面的接合。因 而，本发明的范围并不限于所描述的结构，其保护范围应该由所附权利要求中的 结构及其等价的结构来限定。