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CN107000169A - 带有水分阻挡层的非织造磨轮 - Google Patents

带有水分阻挡层的非织造磨轮 Download PDF

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CN107000169A
CN107000169A CN201580065409.4A CN201580065409A CN107000169A CN 107000169 A CN107000169 A CN 107000169A CN 201580065409 A CN201580065409 A CN 201580065409A CN 107000169 A CN107000169 A CN 107000169A
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CN
China
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abrasive
abrasive wheel
nonwoven abrasive
main surface
nonwoven
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580065409.4A
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English (en)
Inventor
劳里·L·波卢哈
雅各布·S·贝弗里奇
迪安·S·霍姆斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
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Abstract

本发明公开了非织造磨轮，其包括非织造磨料主体和水分阻挡层，该非织造磨料主体具有对置的第一主表面和第二主表面，该水分阻挡层布置在第一主表面和第二主表面中的至少一者上。另外描述了制作的方法。

Description

带有水分阻挡层的非织造磨轮
背景技术
本公开涉及非织造磨料制品，诸如一体磨轮和回旋磨轮。更特别地，其涉及具有水分阻挡层的非织造磨料制品和制作具有水分阻挡层的非织造磨料制品的方法。
可以用于研磨操作的非织造磨料制品大体具有非织造纤维幅材(例如，膨松有弹性的开放纤维幅材)、磨料颗粒和粘结剂材料(通常称为“粘结剂”)，该粘结剂材料将纤维彼此粘结并将磨料颗粒固定到纤维幅材。非织造磨料制品的示例包括非织造磨料手工研磨垫，诸如由明尼苏达州圣保罗的3M公司以商品名“SCOTCH-BRITE”出售的那些。磨料制品的其它示例包括回旋磨轮和一体磨轮。非织造磨轮通常具有遍布于利用粘结剂材料粘结在一起的非织造纤维幅材层的磨料颗粒，该粘结剂材料将非织造纤维幅材层粘结在一起，并且同样将磨料颗粒粘结到非织造纤维幅材。一体磨轮具有以平行方式布置的单独的非织造纤维幅材盘，以形成具有中空轴向芯的圆柱体。另选地，回旋磨轮具有螺旋设置的并附连到芯构件的非织造纤维幅材。
例如，以湿气形式的水分可能对此类非织造磨料制品的性能具有负面影响。更具体地，湿气可能减少非织造磨料制品的寿命和/或切割速率。为了解决该问题，非织造磨料制品可以储存在低湿气环境中，或者例如放置在干燥器中。
发明内容
存在对克服以上指出的缺点的非织造磨料制品的需要。即，希望提供非织造磨料制品，诸如一体轮或回旋轮，该非织造磨料制品耐受湿气和水分的效应，从而在高湿气环境中维持长寿命和高水平的研磨性能，而不需要特殊处理并且不需要在低湿气条件下储存非织造磨料制品。
在一个方面，本发明提供非织造磨轮，该非织造磨轮包括具有对置的第一主表面和第二主表面的非织造磨料主体，以及布置在第一主表面和第二主表面中的至少一者上的水分阻挡层，该非织造磨料主体包含非织造纤维幅材、磨料颗粒和粘结剂材料。
在另一方面，本发明提供一种制作非织造磨轮的方法，所述方法包括提供非织造磨轮、提供水分阻挡层以及将水分阻挡层附连到非织造磨轮的至少一个主表面。在磨轮的形成期间或在已经形成磨轮之后，水分阻挡层可以附连到非织造磨轮。
在另一方面，本发明提供一种制作回旋磨轮的方法，所述方法包括利用可固化粘结剂组合物浸渍纤维幅材，围绕芯构件螺旋地卷绕已浸渍的纤维幅材以形成可固化的预成型件，将可固化的预成型件固化以提供回旋磨轮，以及将多层复合材料阻挡层的至少一层附连到回旋磨轮的至少一个主表面。
在另一方面，本发明提供一体磨轮，该一体磨轮包括形成具有中空轴向芯的圆柱体的非织造纤维幅材盘、磨料颗粒和粘结剂以及附连到所述一体非织造磨轮的至少一个主表面的多层复合材料阻挡层的至少一层，该粘结剂将磨料颗粒粘结到非织造纤维幅材层的纤维，并且将非织造纤维幅材层彼此粘结。
在另一方面，本发明提供一种制作具有中空轴向芯的一体磨轮的方法，所述方法包括提供利用可固化粘结剂组合物浸渍的非织造纤维幅材层；磨料颗粒压缩利用可固化组合物浸渍的非织造纤维幅材层以提供可固化的预成型件，将可固化的预成型件固化以提供固化的预成型件，将固化的预成型件成型为一体磨轮，以及将多层复合材料阻挡层的至少一层附连到所述一体非织造磨轮的至少一个主表面。
在前述磨料制品以及用于它们制作的方法中，非织造纤维幅材可以具有在非织造纤维幅材上的预粘结的树脂。
令人惊讶地发现，如根据本文所提出的测试方法所评估的，如果与对应的现有技术非织造磨料制品相比，根据本发明的非织造磨料制品在切割性能方面表现出显著改善。
附图说明
图1A是根据现有技术的示例性非织造磨料制品的透视图。
图1B是图1A的非织造磨料制品的区域的放大视图。
图2是根据现有技术的示例性回旋磨轮的透视图。
图3是根据一种现有技术的示例性一体磨轮的透视示意图。
图4A是根据本发明的一个实施方案的回旋磨轮的透视图。
图4B是沿图4A的线条4B-4B截取的剖视图。
图5A是根据本发明的一个实施方案的一体磨轮的透视图。
图5B是沿图5A的线条5B-5B截取的剖视图。
具体实施方式
现在参见附图，贯穿若干视图，其中类似的附图标号是指类似或对应部件，图1A和图1B示出包括开放低密度纤维幅材4的膨松有弹性的非织造磨料制品2，开放低密度纤维幅材4由通过粘结剂材料8保持在一起的缠结的细丝或纤维6形成。磨料颗粒10分散在整个纤维幅材4中，并且通过粘结剂材料8固定到纤维幅材4。粘结剂材料8涂覆细丝6的部分并且形成附着到细丝6的表面并且/或者在接触的细丝6的交汇处聚集的小珠12，从而在整个非织造磨料制品2上提供研磨位点。
使用图1A和图1B中描述的膨松有弹性的非织造磨料制品2可以生产根据本发明的各种示例性非织造磨料制品，包括图2中示出的回旋磨轮和图3中示出的一体磨轮。如以下更充分描述的，在回旋磨轮或一体磨轮的形成中，分别以螺旋排列或堆叠排列布置膨松有弹性的非织造磨料制品2，并且然后进行压缩(即，致密化)。
使用已知技术可以制造回旋磨轮和一体磨轮，该已知技术大体包括以下步骤：利用粘结剂前体和磨料颗粒涂覆非织造纤维幅材4，将经过涂覆的非织造纤维幅材4缠绕成螺旋构造(用于回旋轮)或者将多个盘布置成堆叠构造(用于一体轮)，压缩幅材4，以及固化粘结剂前体以提供用于将磨料颗粒10粘结到分层的非织造磨料的经固化的粘结剂8。可以使用包括滴涂的已知涂覆技术涂覆非织造纤维幅材4，其中首先将粘结剂前体施加到纤维幅材4，并且然后将磨料颗粒10施加到前体上，或者可以浆料涂覆非织造纤维幅材4，其中磨料颗粒10首先与粘结剂前体混合，并且然后将浆料混合物施加到纤维幅材4。
图2示出示例性回旋磨轮16。可以通过以下来生产回旋磨轮：围绕芯构件14(例如，管状或杆形芯构件，例如，该管状或杆形芯构件由纸材、酚醛树脂或合成塑性材料形成)卷绕处于张力下的非织造磨料幅材4，由此使得非织造磨料幅材4的层变得被压缩，并且然后(例如使用热量)固化粘结剂前体，以提供用于将磨料颗粒10粘结到分层的非织造磨料的固化的粘结剂。这样，涂覆有粘结剂材料8的分层的非织造纤维幅材18围绕芯构件14螺旋地设置并且附连到芯构件14，该粘结剂材料8将磨料颗粒10粘结到分层的非织造纤维幅材并且将分层的非织造纤维幅材的层彼此粘结。然后，将磨轮切割至期望的厚度。如果需要，在使用之前可以例如使用磨料领域已知的方法打磨回旋磨轮，以去除表面不平整的地方。
图3示出示例性一体磨轮20。例如，可以通过以下方式提供一体磨轮：将上述的未固化已浸渍的非织造纤维幅材4分层为例如连续幅材或分层为片材或盘21的叠堆，压缩非织造纤维层，固化粘结剂前体(例如，使用热量)，并且模切所得到的磨料制品以提供具有中空轴向通孔或开口的一体磨轮。这样形成的一体磨轮20不需要独立的芯构件。
在压缩已浸渍的非织造纤维幅材的层中，通常将层(即，由螺旋带匝形成的层18或由盘形成的层21)压缩以形成块，所述块具有处于其非压缩状态下的层的密度的1至20倍的密度。然后，通常根据粘结剂前体和块尺寸，通常使块在升高的温度下(例如，在135℃下)经受加热模塑(例如，2至20小时)。
现在参见图4A和图4B，其示出根据本发明的一个实施方案的回旋轮22。回旋轮22包括芯23和以螺旋卷绕的磨料非织造幅材形式的非织造磨料主体24，所述磨料非织造幅材围绕芯23缠绕，从而形成多个径向布置的磨料层25。磨料主体24具有对置的第一主表面和第二主表面26,28，以及分别布置在第一主表面和第二主表面26,28上的一对水分阻挡层30,32。在例示的实施方案中，回旋轮22包括可以暴露于环境条件的外周围边缘46。非织造磨料主体24通常包括非织造纤维幅材，所述非织造纤维幅材具有如以上参考图1A和图1B所描述的磨料颗粒和粘结剂材料。
现在参见图5A和图5B，其示出根据本发明的另一个实施方案的一体轮34。一体轮34包括由多个轴向布置的非织造盘37形成的非织造磨料主体36。磨料主体36具有对置的第一主表面和第二主表面38,40，以及分别布置在第一主表面和第二主表面38,40上的一对水分阻挡层42,44。如参考图4A和图4B描述的回旋轮22一样，一体轮34包括可以暴露于环境条件的外周围边缘46，并且非织造磨料主体36包括非织造纤维幅材，所述非织造纤维幅材具有如以上参考图1A和图1B所描述的磨料颗粒和粘结剂材料。
令人惊讶地，已发现通过在非织造磨轮的第一主表面和第二主表面中的至少一者上提供水分阻挡层，可以显著地减小湿气和水分对磨轮的性能的有害效应。因为非织造磨轮包括非织造磨料主体，所以预期湿气和水分将快速渗透磨料主体，并且产品结果类似于利用不具有水分阻挡层的非织造磨轮产生的那些结果。因此，改善的性能是令人惊讶的和意料不到的。
在本发明的具体方面，回旋轮22的非织造磨料主体24和一体轮34的非织造磨料主体36可以具有至少约1克/立方英寸、至少约2克/立方英寸或至少约4克/立方英寸的密度，并且可以具有不大于约35克/立方英寸、不大于约50克/立方英寸或不大于约75克/立方英寸的密度。
在一个实施方案中，水分阻挡层30,32,42,44可以包括金属化膜。例如，当生产磨轮时，通过贴靠磨料主体24,36挤压金属化膜可以将金属化膜直接附连到非织造磨轮的磨料主体，而不需要粘合剂。另选地，金属化膜可以在生产磨料主体24,36之后以粘接方式粘结到磨料主体24,36。
在一个实施方案中，金属化膜可以包括聚合物层和金属层。在例示的实施方案中，水分阻挡层30,32,42,44包括金属层32a,44a、聚合物层32b,44b和粘合剂层32c。这样，以金属化膜带的形式提供可以分别以粘接方式粘结到回旋轮22和一体轮34的相应的对置的主表面26,28,38,40的水分阻挡层20,32,42,44。
在具体的实施方案中，例如，金属层32a,44a可以包括铝、镍、铬、铜、金、铂、银以及它们的混合物，聚合物层32b,44b可以包括聚酯膜层(即聚对苯二甲酸乙二醇酯)，并且粘合剂层可以包括丙烯酸系粘合剂。
在一个方面，金属化膜可以具有至少约0.5密耳、至少约1.0密耳或至少约1.5密耳的厚度，并且可以具有不大于约6密耳、不大于约4密耳、不大于约3密耳的厚度。
在另一方面，如根据ASTM F1249-01(使用调制红外传感器的的水蒸汽透过塑料膜和薄板的透过速率的标准测试方法)测量的，金属化膜可以具有小于约0.05克/100平方英寸/24小时、小于约0.04克/100平方英寸/24小时或小于约0.03克/100平方英寸/24小时的水蒸汽传输速率。
在具体方面，水分阻挡层30,32,42,44包括以粘接方式粘结到第一主表面26,38和第二主表面28,40中的至少一者的整体上的金属化聚酯膜带。然而，应当理解，根据期望的防潮水平，水分阻挡层30,32,42,44可以设置在少于第一主表面26,38和第二主表面28,40的整体的主表面上。在例示的实施方案中，水分阻挡层30,32,42,44设置在第一主表面26,38和第二主表面42,44中的每一者上。然而，应当理解，根据期望的防潮水平，水分阻挡层可以仅设置在第一主表面26,38,42,44和第二主表面中的一者上。
用于水分阻挡层30,32,42,44的合适的材料包括购自田纳西州那什维尔的技术型带和解决方案(Technical Tapes and Solutions,Nashville,Tennessee)的金属化聚酯膜(包括MMYP-1)、购自安大略省多伦多的Celplast金属化产品有限公司(CelplastMetallized Products Ltd,Toronto,Ontario)的金属化聚酯膜(包括48ga FOILMET PLUSPOLYESTER金属化聚酯膜)以及购自伊利诺伊州布法罗格罗夫的佐罗公司(Zoro,BuffaloGrove,Illinois)的Value Brand金属化膜带。
例如，可用的粘结剂前体包括聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物包括可固化的聚氨酯预聚体、有效量的胺固化剂和酚醛树脂。粘结剂前体还可以包括可选的添加剂。
在前述磨料制品中适用的非织造纤维幅材4是磨料领域中已知的。通常，非织造纤维幅材4包括细丝或纤维6的缠结的幅材。纤维6可以包括连续纤维、短纤维或它们的组合。例如，纤维幅材4可以包括长度为至少约20毫米(mm)、至少约30mm或至少约40mm，并且小于约110mm、小于约85mm或小于约65mm的短纤维，但也可以使用更短和更长的纤维(例如，连续细丝)。纤维可以具有至少约1.7分特(dtex，即，克/10000米)、至少约6dtex或至少约17dtex，并且小于约560dtext、小于约280dtex或小于约120dtex的细度或线密度，但也可以使用具有更小和/或更大线密度的纤维。具有不同线密度的纤维的混合物可以用于例如提供磨料制品，所述磨料制品在使用时将会产生尤其优选的表面光洁度。如果使用的是纺粘非织造物，那么细丝可以具有大得多的直径，例如，直径高达2mm或更大。
例如，可以通过常规的气纺、梳理成网、缝编、纺粘、湿法成网和/或熔喷工序制作纤维幅材4。可以使用例如从纽约马其顿的兰多机械公司(Rando Machine Company ofMacedon,New York)商购获得的商品名为“兰多成网机(RANDO WEBBER)”的设备制备气纺纤维幅材。
非织造纤维幅材通常被选择为与粘附粘合剂和磨料颗粒适当地相容，同时还可以与制品的其它部件组合地处理，并且通常可以耐受处理条件(例如，温度)，诸如在粘结剂前体的施涂和固化期间采用的那些条件。可以选择纤维，以影响磨料制品的特性，诸如例如柔韧性、弹性、耐久性或保质期、研磨性以及光洁度特性。合适的纤维的示例包括天然纤维、合成纤维以及天然纤维和/或合成纤维的混合物。合成纤维的示例包括由聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、尼龙(例如，六亚甲基己二酰胺、聚己内酰胺)、聚丙烯、丙烯腈(即，丙烯酸类纤维)、人造丝、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、以及氯乙烯-丙烯腈共聚物制成的那些。合适的天然纤维的示例包括龙舌兰、棉花、羊毛、黄麻和大麻。纤维可以是天然的材料或例如从服装碎料、地毯制造、纤维制造或纺织物处理中回收的再循环材料或废料。纤维可以是均一化的或可以是复合材料，诸如，双组分纤维(例如，共纺皮-芯纤维)。纤维可以是拉伸的和卷曲的，但是也可以是连续细丝，诸如通过挤出工艺形成的那些细丝。也可以使用纤维的组合。
在利用粘结剂前体浸渍之前，如在任何涂覆(例如，用可固化组合物或任选的预粘结树脂)之前所测量的，非织造纤维幅材的每单位面积重量(即，基重)通常为至少约50克每平方米(gsm)、至少约100gsm、或至少约200gsm；和/或小于约400gsm、小于约350gsm、或小于约300gsm，但也可以使用更大和更小的基重。此外，在用可固化组合物浸渍之前，纤维幅材的厚度通常为至少约5mm、至少约6mm、或至少约10mm；和/或小于约200mm、小于约75mm、或小于约30mm，但更大和更小的厚度也是可用的。
与非织造磨料制品、磨轮以及它们的制造方法相关的另外细节可见于例如美国专利号2,958,593(Hoover等人)；5,591,239(Larson等人)；6,017,831(Beardsley等人)以及7,189,784(Barber,Jr.)，这些专利的全部内容在此以引用的方式并入本文。
很多情况下，如磨料领域已知的，在利用粘结剂前体涂覆之前向非织造纤维幅材施涂预粘结树脂是可用的。例如，预粘结树脂用于在处理期间帮助维持非织造纤维幅材的完整性，并且还可以便于将粘结剂前体粘结至非织造纤维幅材。预粘结树脂的示例包括酚醛树脂、氨基甲酸乙酯树脂、皮胶、丙烯酸类树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂以及它们的组合。通常将以此方式使用的预粘结树脂的量调节为符合在纤维的交叉接触点处将纤维粘结在一起的最小量。在其中非织造纤维幅材包括可热粘结纤维的那些情况下，非织造纤维幅材的热粘结也可在处理期间有助于维持幅材的完整性。
可用的磨料颗粒的示例包括磨料领域中已知的任何磨料颗粒。示例性可用的磨料颗粒包括基于熔融氧化铝的材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可以包括一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)和经热处理的氧化铝、碳化硅、共熔融的氧化铝-氧化锆、金刚石、二氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、由溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒以及它们的混合物。例如，磨料颗粒可以为单个颗粒、凝聚物、复合颗粒、成形的磨料颗粒以及它们的混合物的形式。
例如，磨料颗粒可以具有至少约0.1微米、至少约1微米或至少约10微米并且小于约2000微米、小于约1300微米或小于约1000微米的平均直径，但也可以使用更大和更小的磨料颗粒。例如，磨料颗粒可具有磨料行业指定标称等级。此类磨料行业认可的分级标准包括那些称为美国国家标准协会公司(ANSI)(American National Standards Institute,Inc.)标准、欧洲研磨产品制造商联合会(FEPA)(Federation of European Producers ofAbrasive Products)标准以及日本行业标准(JIS)(Japanese Industrial Standard)标准的标准。示例性ANSI等级名称(即，指定的标称等级)包括：ANSI4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600。示例性FEPA等级名称包括P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、600、P800、P1000和P1200。示例性JIS等级名称包括HS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS 150、JIS 180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10000。
通常，磨料颗粒的涂层重量(独立于粘结剂前体中的其它成分)可取决于，例如，所使用的特定粘结剂前体、施涂磨料颗粒的工艺以及磨料颗粒的尺寸。例如，非织造纤维幅材上磨料颗粒的涂层重量(在任何压缩之前)可为至少200克每平方米(g/m2)、至少600g/m2或至少800g/m2；和/或小于2000g/m2、小于约1600g/m2或小于约1200g/m2，但也可使用更大或更小的涂层重量。
合适的可交联的粘结剂前体可以包括冷凝可固化材料或者加成可聚合材料。加成可聚合材料可以是烯键式不饱和单体和/或低聚物。可交联的材料的示例包括酚醛树脂、双马来酰亚胺粘结剂、乙烯基醚、具有α、β不饱和羰基侧基的氨基塑料、氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸酯、丙烯酸酯改性异氰脲酸酯、脲醛、丙烯酸酯改性氨基甲酸酯、丙烯酸酯改性环氧树脂或任何前述的混合物。
酚醛树脂材料由于它们的热特性、可用性、成本和处理简易性而可以是优选的粘结剂前体。甲阶酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比大于或等于1，通常在1.5:1.0至3.0:1.0之间。酚醛清漆酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比小于1.0:1.0。可商购获得的酚醛树脂的示例包括以商品名DUREZ和VARCUM(购自西方化学品公司(Occidental Chemicals Corp.))；RESINOX(购自孟山都(Monsanto))；AROFENE(购自亚什兰化学品公司(Ashland ChemicalCo.))和AROTAP(购自亚什兰化学品公司(Ashland Chemical Co.))标识的那些酚醛树脂。
一些粘结剂前体包括与胶乳混合的酚醛树脂。此类胶乳的示例包括包含丙烯腈丁二烯、丙烯酸类树脂、丁二烯、丁二烯-苯乙烯和它们的组合的材料。这些胶乳可从各种不同的来源商购获得，并且包括以以下商品名可获得的那些胶乳：RHOPLEX和ACRYLSOL(可从罗恩哈斯公司(Rohm and Haas Company)商购获得)、FLEXCRYL和VALTAC(可从空气产品和化学品有限公司(Air Products&Chemicals Inc.)商购获得)、SYNTHEMUL、TYCRYL和TYLAC(可从雷可德化学公司(Reichold Chemical Co.)商购获得)、HYCAR和GOODRITE(可从B.F.古德里奇(B.F.Goodrich)商购获得)、CHEMIGUM(可从固特异轮胎和橡胶公司(Goodyear Tireand Rubber Co.)商购获得)、NEOCRYL(可从英国化学工业公司(ICI)商购获得)、BUTAFON(可从巴斯夫公司(BASF)商购获得)以及RES(可从联合碳化合物公司(Union Carbide)商购获得)。
环氧树脂，即具有可以通过开环被聚合的环氧乙烷基团的材料可以在粘结剂前体内用作单体化合物或用作中等或高分子量二聚物、三聚物、低聚物、预聚物、聚合物等。环氧化合物在它们的主链和取代基的性质上可以有很大差异。例如，主链可以是通常与环氧官能化的聚合物相关联的任何类型，并且在主链上的取代基可以是在室温下与环氧乙烷基反应的不含活性氢原子的任何基团。可接受的取代基的代表性示例包括：卤素、酯基、醚基、磺酸基、硅氧烷基、硝基和磷酸基。一些优选的环氧树脂材料的示例包括包含双酚A的二缩水甘油醚的组合物以及以以下商品名可商购获得的材料：EPON 828、EPON 1004和EPON 1001F(购自壳牌化学公司(Shell Chemical Co.))、DER-331、DER-332和DER-334(购自陶氏化学公司(Dow Chemical Co.))。其它合适的环氧树脂包括线型酚醛树脂的缩水甘油醚(例如，购自陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)的DEN-431和DEN-428)。
烯键式不饱和粘结剂前体的示例包括具有α、β不饱和羰基侧基的氨基塑料单体或低聚物、烯键式不饱和单体或低聚物、丙烯酸酯改性异氰脲酸酯单体、丙烯酸酯改性氨基甲酸酯低聚物、丙烯酸酯改性环氧树脂单体或低聚物、烯键式不饱和单体或稀释剂、丙烯酸酯分散体或它们的混合物。
氨基塑料粘结剂前体具有每分子或低聚物至少一个α、β不饱和羰基侧基。这些材料进一步描述于美国专利号4,903,440和5,236,472，这些专利的全部公开内容以引用方式并入本文。
烯键式不饱和单体或低聚物可以是单官能的、双官能的、三官能或四官能的或甚至更高官能度。本文所用术语“丙烯酸酯”旨在包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。烯键式不饱和粘结剂前体包括含有碳原子、氢原子和氧原子以及任选的氮原子和卤素原子的单体化合物、低聚化合物和聚合物化合物。氧原子或氮原子或两者通常存在于醚、酯、氨基甲酸酯、酰胺或脲基团中。烯键式不饱和化合物优选地具有小于约4,000的分子量，并且优选地是由包含脂族单羟基基团或脂族多羟基基团的化合物与不饱和羧酸(诸如丙烯酸、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。烯键式不饱和单体的代表性示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、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、己二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、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、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯，以及季戊四醇四甲基丙烯酸酯。其它烯键式不饱和树脂包括单烯丙基、聚烯丙基和聚甲基烯丙基酯和羧酸酰胺，诸如邻苯二甲酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯和N,N-二烯丙基己二酰二胺。其它烯键式不饱和树脂包括含氮化合物，诸如三(2-丙烯酰氧基乙基)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。
具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰脲酸酯衍生物和具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物进一步描述于美国专利号4,652,274，该专利的全部内容在此以引用方式并入。优选的异氰脲酸酯材料是三(羟基乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
丙烯酸酯改性氨基甲酸酯的示例包括羟基封端的异氰酸酯延伸的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯改性氨基甲酸酯的示例包括以商品名UVITHANE 782(购自莫顿化学公司(Morton Chemical))以及CMD 6600、CMD 8400和CMD 8805(购自优时比Radcure Specialties(UCB Radcure Specialties))可获得的那些丙烯酸酯改性氨基甲酸酯。丙烯酸酯改性环氧树脂的示例包括环氧树脂的二丙烯酸酯，诸如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯改性环氧树脂的示例包括以商品名CMD 3500、CMD 3600和CMD 3700(购自优时比Radcure Specialties(UCB Radcure Specialties))可获得的那些丙烯酸酯改性环氧树脂。
丙烯酸酯改性氨基甲酸酯的示例包括羟基封端的NCO延伸的聚酯或聚醚的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯改性氨基甲酸酯的示例包括UVITHANE 782(购自莫顿聚硫橡胶化学公司(Morton Thiokol Chemical))以及CMD 6600、CMD 8400和CMD 8805(购自Radcure Specialties)。
丙烯酸酯改性环氧树脂的示例包括环氧树脂的二丙烯酸酯，诸如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯改性环氧树脂的示例包括购自RadcureSpecialties的CMD 3500、CMD 3600和CMD 3700。
烯键式不饱和稀释剂或单体的示例可见于美国专利号5,236,472(Kirk等人)和5,667,842，这些专利的全部内容在此以引用方式并入。在一些情况下，因为这些烯键式不饱和稀释剂趋向于与水相容，所以它们是可用的。
关于丙烯酸酯分散体的附加细节可见于美国专利号5,378,252(Follensbee)，该专利的全部内容在此以引用方式并入。
可用的氨基甲酸酯预聚物的示例包括多异氰酸酯以及多异氰酸酯的封端型式。通常，在环境条件下(例如，约20℃至约25℃的范围内的温度)，封端多异氰酸酯与异氰酸酯活性化合物(例如，胺、醇、硫醇等)基本上不反应，但在施加充足热能时封端剂被释放，从而生成与胺固化剂反应以形成共价键的异氰酸酯官能团。
例如，可用的多异氰酸酯包括：脂族多异氰酸酯(例如，六亚甲基二异氰酸酯或三甲基六亚甲基二异氰酸酯)；脂环族多异氰酸酯(例如，氢化苯二甲基二异氰酸酯或异佛乐酮二异氰酸酯)；芳香族多异氰酸酯(例如，甲苯二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯)；前述多异氰酸酯中的任何多异氰酸酯与多元醇(例如，二元醇、低分子量含羟基的聚酯树脂、水等)的加合物；前述多异氰酸酯(例如，异氰脲酸酯、缩二脲)的加合物；以及它们的混合物。
例如，可用的可商购获得的多异氰酸酯包括以商品名“ADIPRENE”购自康涅狄格州米德尔伯里的科聚亚公司(Chemtura Corporation)的那些多异氰酸酯(例如，“ADIPRENE L0311”、“ADIPRENE L 100”、“ADIPRENE L 167”、“ADIPRENE L 213”、“ADIPRENE L 315”、“ADIPRENE L 680”、“ADIPRENE LF 1800A”、“ADIPRENE LF 600D”、“ADIPRENE LFP 1950A”、“ADIPRENE LFP 2950A”、“ADIPRENE LFP 590D”、“ADIPRENE LW 520”和“ADIPRENE PP1095”)；以商品名“MONDUR”购自宾夕法尼亚州匹兹堡的拜耳公司(Bayer Corporation,Pittsburgh,Pennsylvania)的多异氰酸酯(例如，“MONDUR 1437”、“MONDUR MP-095”或“MONDUR 448”)；以及以商品名“AIRTHANE”和“VERSATHANE”购自宾夕法尼亚州阿灵顿的空气产品和化学品公司(Air Products and Chemicals,Allentown,Pennsylvania)的多异氰酸酯(例如，“AIRTHANE APC-504”、“AIRTHANE PST-95A”、“AIRTHANE PST-85A”、“AIRTHANEPET-91A”、“AIRTHANE PET-75D”、“VERSATHANE STE-95A”、“VERSATHANE STE-P95”、“VERSATHANE STS-55”、“VERSATHANE SME-90A”和“VERSATHANE MS-90A”)。
为延长适用寿命，多异氰酸酯诸如例如上面提及的那些多异氰酸酯可根据本领域已知的各种技术利用封端剂封端。示例性封端剂包括：酮肟(例如，2-丁酮肟)；内酰胺(例如，ε-己内酰胺)；丙二酸酯(例如，丙二酸二甲酯和丙二酸二乙酯)；吡唑(例如，3,5-二甲基吡唑)；包括叔醇的醇类(例如，叔丁醇或2,2-二甲基戊醇)、酚类(例如，烷基化苯酚)，以及如前述醇类的混合物。
示例性可商购获得可用的封端多异氰酸酯包括由科聚亚公司(ChemturaCorporation)以商品名“ADIPRENE BL 11”、“ADIPRENE BL 16”、“ADIPRENE BL 31”出售的那些封端多异氰酸酯，以及由英格兰阿克林顿的Baxenden化学品有限公司(BaxendenChemicals,Ltd.,Accrington,England)以商品名“TRIXENE”出售的封端多异氰酸酯(例如，“TRIXENE BL 7641”、“TRIXENE BL 7642”、“TRIXENE BL 7772”和“TRIXENE BL 7774”)。
通常，在可固化组合物中存在的氨基甲酸酯预聚物的量占可固化组合物总重量的10重量％至40重量％，更典型地15重量％至30重量％，并且甚至更典型地20重量％至25重量％，但也可以使用这些范围之外的量。
合适的胺固化剂包括芳香族、烷基-芳香族或烷基多官能胺，优选地为伯胺。可用的胺固化剂的示例包括：4,4'-亚甲基二苯胺；具有2.1至4.0的官能度的聚合亚甲基二苯胺，其包括以商品名“CURITHANE 103”可从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)商购获得的和以商品名“MDA-85”可从宾夕法尼亚州匹兹堡的拜耳公司(Bayer Corporation,Pittsburgh,Pennsylvania)商购获得的已知的那些聚合亚甲基二苯胺；1,5-二胺-2-甲基戊烷；三(2-胺乙基)胺；3-氨甲基-3,5,5-三甲基环己胺(即，异佛乐酮二胺)、三亚甲基二醇二-对氨基苯甲酸酯、双(邻氨基苯硫基)乙烷、4,4'-亚甲基双(二甲基邻氨基苯甲酸盐)、双(4-氨基-3-乙基苯基)甲烷(例如，如以商品名“KAYAHARD AA”由日本东京的日本化药株式会社(Nippon Kayaku Company,Ltd.,Tokyo,Japan)出售的)，以及双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)甲烷(例如，如以商品名“LONZACURE M-DEA”由瑞士巴塞尔的龙沙有限公司(Lonza,Ltd.,Basel,Switzerland)出售的)；以及它们的混合物。如果需要，例如可将一种或多种多元醇添加至可固化组合物以如预期用途所要求改变(例如，延迟)固化速率。
胺固化剂应以有效固化封端多异氰酸酯至预期应用需要的程度的量存在；例如，胺固化剂可以以固化剂与异氰酸酯(或封端异氰酸酯)的化学计量比在0.8至1.35的范围内存在；例如，在0.85至1.20的范围内，或者在0.90至0.95的范围内，但也可以使用这些范围以外的化学计量比。
通常，可固化组合物将包括至少一种有机溶剂(例如，异丙醇或甲基乙基酮)，以便于在非织造纤维幅材上涂覆可固化组合物，但这不是必须的。
任选地，可固化组合物可以与一种或多种添加剂混合，和/或可以包括一种或多种添加剂。示例性的添加剂包括填料、增塑剂、表面活性剂、润滑剂、着色剂(例如，颜料)、杀细菌剂、杀真菌剂、助磨剂和抗静电剂。
在制作根据本发明的非织造磨料制品的一种示例性方法中，存在以下顺序的步骤：将预粘结涂层施涂到非织造纤维幅材(例如通过辊涂或喷涂)，固化预粘结涂层，利用粘结剂前体浸渍非织造纤维幅材(例如，通过辊涂或喷涂)，以及将可固化组合物固化。
通常，被涂覆在非织造纤维幅材上的可固化组合物(包括可以存在的任何溶剂)的量为1120gsm至2080gsm，更典型地1280gsm至1920gsm，甚至更典型地1440gsm至1760gsm，但也可以使用这些范围之外的值。

Claims (20)

1.一种非织造磨轮，所述非织造磨轮包括：
非织造磨料主体，所述非织造磨料主体具有对置的第一主表面和第二主表面，所述非织造磨料主体包含非织造纤维幅材、磨料颗粒和粘结剂材料；和
水分阻挡层，所述水分阻挡层布置在所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者上。
2.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中磨料制品为一体轮。
3.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述磨料制品为回旋轮。
4.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述非织造磨料主体具有至少约1克/立方英寸、2克/立方英寸、4克/立方英寸且不大于约35克/立方英寸、50克/立方英寸、75克/立方英寸的密度。
5.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述水分阻挡层包括金属化膜。
6.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述金属化膜包括聚合物层和金属层。
7.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述金属化膜进一步包括粘合剂层。
8.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述聚合物膜层包含聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
9.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述粘合剂层包含丙烯酸系粘合剂。
10.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述金属化膜包含选自由铝、镍、铬、铜、金、铂、银以及它们的混合物构成的组中的金属。
11.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述金属化膜具有至少约0.5密耳、1.0密耳、1.5密耳且不大于约6密耳、4密耳、3密耳的厚度。
12.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中当根据ASTM F1249-01(使用调制红外传感器的水蒸汽透过塑料膜和薄板的透过速率的标准测试方法)测量时，所述金属化膜具有小于约0.05克/100平方英寸/24小时、小于约0.04克/100平方英寸/24小时或小于约0.03克/100平方英寸/24小时的水蒸汽透过速率。
13.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述水分阻挡层包括以粘接方式粘结到所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者的整体上的金属化聚酯膜带。
14.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中水分阻挡层设置在所述第一主表面和所述第二主表面中的每一者上。
15.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述水分阻挡层以粘接方式粘结到所述磨料主体。
16.根据权利要求1所述的非织造磨轮，其中所述水分阻挡层在不使用粘合剂的情况下附连到所述磨料主体。
17.一种制作非织造磨轮的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有对置的第一主表面和第二主表面的非织造磨料主体，其中所述非织造磨料主体包含非织造纤维幅材、磨料颗粒和粘结剂材料；以及
将水分阻挡层附连在所述磨料主体的所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者上。
18.根据权利要求17所述的制作非织造磨轮的方法，其中所述非织造磨轮是回旋磨轮和一体磨轮中的至少一种，并且另外，其中所述磨料主体具有至少约1克/立方英寸的密度并具有不大于约75克/立方英寸的密度。
19.根据权利要求18所述的制作非织造磨轮的方法，其中所述水分阻挡层包括组合物金属化膜，所述组合物金属化膜包括金属层和聚酯层，所述金属层选自由铝、镍、铬、铜、金、铂、银以及它们的混合物构成的组。
20.根据权利要求19所述的制作非织造磨轮的方法，其中所述水分阻挡膜通过粘合剂附连到所述磨料主体。
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