CN1473095A - 柔性磨具及其制造和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性磨具，包括开孔泡沫材料背衬(12)、有孔屏障涂层(13)和有一定表面形貌的有孔磨料涂层(33)。此制品(31)的制法是在开孔泡沫材料背衬上施加可固化屏障涂层，将其固化形成有孔屏障涂层(32)，其中有对应于开孔泡沫材料的孔的孔，再在有孔屏障涂层(32)上施中包含可固化粘合剂和磨粒的涂布组合物，用模具(11)使其具有有结构的表面，在第一主表面的孔上涂布的任何涂布组合物会附着于模具上，然后至少部分地固化该粘合剂，最后将模具(11)与所述有结构的表面分离，获得有一定表面形貌的有孔磨料涂层。
Description
发明领域
本发明一般涉及柔性磨具如海绵状磨具。具体地说，本发明涉及由开孔泡沫材料背衬、有孔屏障涂层和在有孔屏障涂层上的有一定表面形貌的有孔磨料涂层构成的柔性磨具。
发明背景
使用磨具精整汽车修理部分的油漆表面，这是人们熟知的。汽车原来油漆的外表面具有独特的“桔皮”状表面，这是进行修理时是需要复原的。虽然现有的涂敷磨具和磨料浆液，在有液体介质如水存在条件下，各自独用或联合使用，已经被用来精整这种表面，但使用这些磨具的精整技术所得的效果欠佳。
有许多专利揭示了一些磨具和/或方法，据称可用来精整汽车的油漆表面。例如发表于2000年4月5日的EP0771613B1；基于美国专利申请09/116,038(提交于1998年7月15日)于2001年1月27日公开的WO00/03840，以及美国专利6,024,634。
使用已知的精整用磨具和/或方法时，遇到一些问题，包括无法精整形成原来表面一样的桔皮状表面。而且，有些磨具例如在“双重作用”磨光机上转动或者对于被精整表面以其它形式运动时，会在被精整的潮湿油漆表面和该磨具的表面之间发生附着现象，而这是不好的。其他有些磨具使用又不方便。有些磨具是带压敏胶粘剂作为连接手段的很薄磨具，难以与剥离衬里分离，而固定于支撑垫时，又不容易无皱褶地使用。
因此，就需要一种柔性磨具品，它能对汽车的油漆外表面精整达到所要求的表面光洁度，而在以后的打光步骤后，基本上与原来的桔皮状油漆表面一样。还需要一种柔性磨具，它在潮湿条件下用于双重作用磨光机时，不会附着于正被精整的表面。
发明简述
本发明提供柔性磨具及其制造和使用方法。这种新的磨具，在潮湿条件下精整汽车油漆外表面时，在以后的打光步骤后，其表面光洁度基本上与原来油漆表面一样，基本上没有破坏桔皮状的表面。在常规潮湿条件下用于双重作用磨光机上时，此新的柔性磨具品不会附着于被精整的表面。
此柔性磨具包括：
a.开孔泡沫材料背衬，它有第一主表面和相背的第二主表面；
b.在所述第一主表面上的有孔屏障涂层；
c.在所述有孔屏障涂层上由在粘合剂中的磨粒形成的，有一定表面形貌的有孔磨料涂层。
该开孔泡沫材料较好是具有平面形主表面的片材，但其他形状的表面也可以。例如，第二主表面可以是平面形便于连接，而第一主表面，即磨料涂层将施加上去的表面可以是非平面形状，例如波浪形或弯曲形表面。美国专利5,007,128揭示了这样的弯曲表面的泡沫材料。
虽然本发明柔性磨具可以用手使用，因此无需连接装置，但一般在其第二主表面上有个连接装置将磨具连接在一支撑垫上。这种连接装置，包括例如钩圈式连接件的一个部件与另一在用来移动磨光机或其他柔性磨具的支撑垫子上的部件。其他类型的连接装置可以是压敏粘合剂组合物的压敏粘合剂层，它可用来连接到磨具支撑垫的光滑表面上。
本发明柔性磨具的制造方法包括下列步骤：
a.在开孔泡沫材料背衬的第一主表面上施加一层可固化屏障涂层，该背衬还有个相背的第二主表面；
b.固化所述可固化屏障涂层，在所述第一主表面层形成有孔屏障涂层，该涂层有孔透过其中，且这些孔对应于所述开孔泡沫材料背衬中的孔；
c.在所述有孔屏障涂层上施加包括可固化粘合剂和磨粒的涂布组合物；
d.用模具使步骤C中施加的涂布组合物具有有结构的表面，该结构的表面是磨料涂层有结构表面的反相，并且在所述第一主表面中的开孔上涂布的任何涂布组合物附着于模具的有结构表面；
e.至少部分地固化所述粘合剂；
f.使模具与所述涂布组合物的有结构表面分离，形成所述有一定表面形貌的有孔磨料涂层，其特征为具有透过其中的孔，这些孔对应于所述开孔泡沫材料中的至少某些孔。
此柔性磨具的制造方法也可包括下列步骤：
a.在开孔泡沫材料第一主表面上涂布一种会固化形成无孔涂层的可固化屏障布组合物。
b.固化所述可固化屏障涂布组合物，形成无孔屏障涂层；
c.在所述固化的无孔屏障涂层上施加，可固化形成磨料涂层的包含磨粒和可固化粘合剂的涂布组合物；
d.使步骤C中的未固化涂布组合物具有有结构的表面；
e.固化所述涂布组合物，在所述无孔屏障涂层上形成有一定表面形貌的磨料涂层；
f.对无孔屏障涂层和有一定表面形貌的磨料涂层穿孔，形成具有有孔屏障涂层和孔有一定表面形貌的磨料涂层的柔性磨料制品。
本发明还提供了精整基材表面的方法，包括以下步骤：
a.将基材表面与一柔性磨具接触，该磨具包括具有第一主表面和相背的第二主表面的开孔泡沫材料背衬；在所述第一主表面上的有孔屏障涂层；在所述有孔屏障涂层上由粘合剂中的磨粒构成的有一定表面形貌的有孔磨料涂层；
b.在液体介质如水存在条件下，相对移动所述柔性磨具对所述基材的所述表面精整。
本发明还提供一种柔性磨具，它包括：
a.最小厚度至少2mm，具有第一主表面和相背的第二主表面的泡沫材料背衬；
b.在所述泡沫材料背衬的所述第一主表面上，由粘合剂中的磨粒构成的有一定表面形貌的磨料涂层。
本发明还提供制造磨具的方法，包括如下步骤：
a.提供厚度最小为2mm，具有第一主表面和相背第二主表面的泡沫材料背衬；
b.将两部件连接装置的一个部件附着于所述第二主表面，为泡沫材料背衬提供尺寸稳定性；
c.在泡沫材料背衬的所述第一主表面上施加包含可固化粘合剂和磨粒的有一定表面形貌的涂布组合物，所述涂布组合物可以固化形成有一定表面形貌的磨料涂层；
d.固化所述可固化粘合剂。
在本发明申请全文中，采用下列定义：
“柔性”磨料具是指充分柔软的磨具，它能在其自身上折叠，而放松时会展开，对其原来的结构不产生永先性损坏。
“有孔的”屏障涂层是这样一种屏障涂层，其特点是具有让液体穿透经过的足够孔隙度。
“有一定表面形貌的”磨料涂层是指由在粘合剂中散布的颗粒构成的磨料涂层，它具有不同于常规涂敷磨料制品所见的一般表面形貌，而是其表面形貌是在表面上具有或有序或无序分布的凹凸部分。
有一定表面形貌的“有孔”磨料涂层，其特点是具有让液体穿透经过的足够孔隙度。
“无孔的”涂层是指该涂层的性能与有孔涂层相反，即基本上没有让液体通过的孔隙度。
由下面对附图和本发明较好实施方式的描述，将可更好地理解本发明的各个方面。
附图简述
图1是制造本发明柔性磨具的方法示意图。
图2是本发明柔性磨具一部分的放大剖面图。
图3是按本发明制造的柔性涂布磨具上表面的放大倍数29X的显微镜照片。
图4是按本发明制造的柔性涂布磨具上表面的放大倍数97X的显微镜照片。
图5是用来制造本发明的柔性涂布磨具的开孔泡沫材料的上表面放大倍数97X的显微镜照片。
图6是图5中所示的开孔泡沫材料背衬放大倍数29X的显微镜照片。
图7是本发明柔性涂布磨具在针刺穿孔之前其前体的上表面放大倍数97X的显微镜照片。
图8是图7中所示本发明柔性涂布磨具在对其前体针刺穿孔之后的上表面放大倍数97X的显微镜照片。
图9是图7所示的前体，但放大倍数是29X而非97X。
图10是图8所示的前体，但放大倍数是29X而非97X。
图11是用来制造本发明磨具的有一定表面形貌的磨料层的模具用的辊子的顶视图。
图12是图11所示辊子沿线12-12的一部分表面的放大截面图。
图13是用来制造本发明磨具的有一定表面形貌的磨料层的模具用的另一辊子的顶视图。
图14是图13所示辊子沿线14-14的一部分有图案表面的放大截面图。
图15是图13所示辊子沿线15-15一部分有图案表面的放大截面图。
图16是包括表面弯曲形的开孔泡沫材料背衬的本发明柔性磨具一部分的放大截面图。
本发明详细说明
本发明柔性磨具的制法，可以是在开孔泡沫材料背衬上面例如用辊涂法，喷涂法或幕涂法涂布屏障涂布组合物，然后例如在一强制通风烘箱中加热屏障涂布组合物至固化温度对其固化，形成带有有孔屏障涂层的背衬。
此带有屏障涂层的背衬可以按美国专利5,435,816或5,667,541所述的方法涂布以磨料涂层。图1所示是将有一定表面形貌的有孔磨料涂层施加到带屏障涂层的背衬上提供本发明磨料制品的设备10。模具11的形式是一条具有两个主表面和两端的带子。从辊子15上将在第一主表面13上带有有孔屏障涂层以及具有第二主表面14的开孔泡沫材料背衬12展开。开孔泡沫材料12较好以其置于薄膜上的第二主表面14的前缘连接在塑料膜载体(图中未示上)上，为的是向开孔泡沫材料背衬12在被涂布时承受张力的条件下提供尺寸稳定性，也可以将开孔泡沫材料背衬12的第二主表面14附着于两部件连接装置片的一个部件上，对开孔泡沫材料背衬12提供尺寸稳定性。较好是将它附着于带啮合部件的薄膜背衬的部分上。在开孔泡沫材料背衬12从辊子15上展开的同时，模具11从辊子16上展开。模具11的接触表面17由涂布装置18用磨粒和粘合剂前体的混合物涂布之。在涂布以前，对该混合物可以加热降低其粘度。涂布装置18可以是任何常规的，例如刮涂机、落模式涂布器(drop diecoater)、幕式淋涂机、真空模涂布机或挤压模涂布机。模具11的接触表面17经涂布后，将背衬12和模具11会聚到一起，使得混合物润湿背衬12的第一主表面13。图1中，采用接触压送辊20使混合物与开孔泡沫材料12接触，该压送辊20也将模具/混合物/背衬这种结构压在支撑轮22上。然后由辐射能源24通过模具11的背面25传送足够剂量的辐射能到混合物中，使粘合剂前体至少部分固化，从而形成有一定表面形貌的自持结构26。然后将模具11与自持结构26分离，模具11在辊27上与有一定表面形貌的自持结构26分离。有一定表面形貌的结构26和模具11之间在立即绕过辊子27后的角度应该较陡，例如超过30°，以便有一定表面形貌的自持结构26从模具11中清晰地分离出来，除了在开孔泡沫材料背衬12上的有孔屏障涂层的孔上涂布的区域上。该处涂层会因附着于这些区域的模具表面而在磨料涂层中产生小的开孔，从而使磨料涂层有孔。模具11重绕在辊子28上可以再用。有一定表面形貌的自持结构26绕在辊子30上。若其中的粘合剂前体未充分固化，可以通过另一个能量源如热量源或另一个辐射能量源的照射将其完全固化，形成涂敷磨具。或者不使用另一个能量源，也可最终完全固化形成涂敷磨具。这里所述的“完全固化”等词是指粘合剂前体充分地固化，使得所得制品能起磨具，例如涂敷磨具的作用。
磨具形成后，可将其先行弯曲和/或加湿，然后变形成为任何所需形状，例如圆锥形、环带形、片形、圆盘形等以供使用。
现在试看图2，图中的柔性磨具31包括具有一个主表面13和与其相背的主表面14的开孔泡沫材料背衬12。主表面13上涂布以有孔屏障涂层32，后者上面又涂布以有一定表面形貌的有孔磨料涂层33，其特点是有一些凸起部分34、凹下部分35和开口36，虽然图2中的屏障涂层32是个是有平直表面的整体单层，但其底表面穿透到它涂布所在的开孔泡沫材料的表面中，涂覆着开孔泡沫材料结构中的各个部分。有一定表面形貌的有孔磨料涂层33中的开口36的特点，是这些开口36位于屏障涂层32的孔37上面，而孔37又位于开孔泡沫材料背衬12主表面13的孔38上面。开口的形状一般不规则，因为开孔泡沫材料背衬12的孔形状不规则，只有少数的孔形状相同。这一点从图3和图4也可以看到。
图7和图9分别表示可以针刺穿孔形成本发明涂敷磨具前体产品的上表面。图8和图10分别表示穿孔后的磨具。从图8和图10可以注意到针刺形成的孔会使磨料涂层破裂形成并不与针的形状对应的孔，事实上这些孔不规则，仅有很少数的孔形状上一样。针应该只穿透有孔层和有一定表面形貌层，但不穿透背衬层，因为它已经是多孔的。
泡沫材料背衬
一般地说，任何可以在其至少一个表面上涂布的开孔泡沫材料弹性背衬可以用于本发明磨具。这种泡沫材料最好是具有两个平面形状主表面的片材，但其一个或两个主表面不是平面的也可用。这种表面上可以具有分别在深度、高度、间距、直径和形状差异很大的许多凹下部分或凸起部分。适用的泡沫材料基材的伸长率约为85～150％，即该泡沫材料伸长后长度减去其伸长前长度并除以后者，再乘以100％等于85～150％。本发明所用的有些泡沫材料基材的伸长率约为100～150％。其厚度只由磨具的所需用途决定，较好约为1～50mm，但厚度较大也可使用。
开孔泡沫材料弹性背衬的两个主表面可以是平面形，也可以是有序非平面形，即可以是图16所示的凸出部分和凹下部分的规则阵列。这种有序非平面形泡沫材料的制造方法，例如有美国专利5,396,737(Englund and Schwartz)在其图8所示的方法。用该方法形成的有序非平面形表面的泡沫材料有时称为“弯曲的泡沫材料”，也可以用铸塑、模塑、切割、热成形等法制造之。第一和第二表面都可以是平面，或都是有序非平面。若使用有序非平面开孔泡沫材料背衬，较好是第一主表面为有序非平面形状，而第二主表面通常是平面。有序非平面形表面可以具有排列成规则的矩形或正方形阵列的众多凸出部分，和/或可包括延伸在凸出部分之间的脊形部分。凹下部分形成长方形的阵列，每个凹下部分以相邻凸出部分之间的脊为界。凸出部分与相背的主表面的距离以约为1～65mm，凹下部分与相背的主表面的距离以约0.5～25mm。这两个距离之差约为0.5～64mm。
图16所示的有开口泡沫材料背衬61的柔性模具的部分60，有一平面背面62，连接件63(钩圈连接件的钩部件)通过粘合剂层64粘合到背面62。背衬61的前表面上有凸出部分65和凹下部分66的阵列。该表面覆有有孔涂层67，其上涂布了有一定表面形貌的有孔磨料涂层68。
凸出和凹下部分的规则阵列的尺寸在一定程度上取决于阵列形成的方法。较佳的是，相邻凸出部分和凹下部分之间的距离为0.03～40mm，较佳1～25mm，最佳2～12mm。相邻凸出部分之间的距离为1.5～50mm，较佳3～25mm，最佳5～15mm。
本发明柔性磨具的开孔泡沫材料背衬一般是片材，其最佳最小厚度至少约2mm，按ASTM D-3574测出的表观密度大于约0.03g/cm3(2lb/ft3)。适用的表观密度约为0.03～0.10g/cm3(1.8-6lb/ft3)。虽然较薄和/或较轻的开孔泡沫材料可以使用，但使用时需要特别仔细，因为在常规涂布设备上不大容易操作，开孔泡沫材料背衬应具有充分的孔隙度，让液体水能够进入。参见图5和图6可以了解开孔泡沫材料背衬的孔的情况。空气孔隙度的简单测试可以确定该开孔泡沫材料是否具有足够的水渗透率。测试空气孔隙度是用ASTM D-3574的方法，它使用一种空气流动仪器，例如Frazier Instrument Co.制造的FrazierTM压力差空气渗透率测量仪(低压型)。其结果报告为在0.5英寸水柱压力差作用下，每平方英尺样品每分钟通过空气立方英尺数，或者在12.7mm水柱压力差作用下，每平方米样品每分钟通过的空气立方米数。适用的开孔泡沫材料已测出具有的空气渗透率在0.5英寸水柱压力差下至少为1(0.305m3/min/m2)，较佳为2～50(0.61～15.3m3/min/m2)，最佳为10～60ft3/min/ft2(在12.7mm水柱压力差下3.05～18.3m3/min/m2)。应注意的是这些空气渗透率的值适用于在施加了屏障涂层后的开孔泡沫材料，且其厚度为90～188密尔(2.30～4.75mm)时，没有屏蔽涂层的开孔泡沫材料的渗透率可能较高，而较厚的泡沫材料则可能较低。
发现通常可用来制成开孔泡沫材料的材料是有机聚合物，它发泡或吹制成为多孔的有机结构体，通常为泡沫材料。这种泡沫材料可由天然或合成橡胶或者其他如塑性弹性体材料如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯以及它们的共聚物制成。合适的合成热塑性弹体材料包括但不限于氯丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶、丁基橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙烯、氯丁橡胶、或苯乙烯/丁二烯共聚物。适用的开孔泡沫材料的具体例子是可购自illbruck，inc.Minneapolis，Minnesota under the illbruck，Inc.商标名R 200U，R400U，R600U和EF 3-700C的聚酯聚氨酯泡沫材料。弯曲的开孔泡沫材料的具体例子是可购自illbruck Inc.商标名为MINI-STANDARD CONVOLUTES的聚酯聚氨酯泡沫材料。
屏障涂层
较佳的屏障涂层组合物包含一种合适的可涂布材料如聚合物，溶解或分散在适当的液态载体材料如溶剂中成为乳液形式。此组合物应容易涂布在开孔泡沫材料背衬的一个主表面上，而涂布并固化后，可形成有孔涂层，或者形成以后将要穿孔的无孔屏障涂层。形成有孔屏障涂层的合适材料是丙烯酸胶乳乳状液，它能涂布在开孔泡沫材料背衬的表面而不封闭其孔，因而固化后仍保留其孔隙性。形成有孔屏障涂层的较好组合物是得自BF Goodrich，Cleveland，Ohio，商标名HyCarTM 2679乳液的丙烯酸乳状液。其施加在开孔泡沫材料上的干涂层重较好至少为50g/m2(gsm)，一般为65～180g/m2。
可固化形成以后再穿孔的无孔涂层的适用屏障涂布组合物，包括一种丙烯酸胶乳(如HyCarTM 2679)，它增稠以后形成的涂布组合物不容易穿透开孔泡沫材料背衬，而只是保留作为表面层，以后固化形成无孔的屏障涂层。该丙烯酸乳液通过加入增稠剂，如得自BF Goodrich的商标名CarbopolTM EZ-1的聚丙烯酸溶液(它己通过加入氢氧化铵水溶液作为对其的活化剂而增稠)来增稠。能固化形成无孔涂层的屏障涂层的干涂层重量较好至少150g/m2，一般160～190g/m2。固化以后，该无孔屏障涂层上面再涂布上包含可固化粘合剂和磨粒的有一定表面形貌的涂层，然后固化之。这两层固化的涂层进行穿孔，较好是从磨料层穿孔固化层，采用散布在一标准针板上的有间隔的20×20针的阵列(FosterTM 15×18×25×3.5RB)，其行与别的距离均为0.5英寸(1em)，以每10英寸(25cm)长度上37个冲程操作，在每平方英寸(约6.5cm2)上形成约148个穿孔，这种针和针板可得自Foster，Needcle Co.，Inc.Mamitowoc，WI。
有一定表面形貌的涂层
有一定表面形貌的有孔涂层是提供磨粒在固化粘合剂物系中的浆料而形成的。
如前所述，有一定表面形貌的有孔磨料涂层较好采用一般转让的美国专利5,435,816(Spurgeon等人)中所述的方法制备。各种形成有一定表面形貌的磨料涂层的方法的任何一种都可用来施加在无孔屏障涂层上。这些方法包括例如下述专利中所披露的方法：美国专利5,435,816(Spurgeon等人)，5,910,471(Chrostianson等人)；5,958,794(Piper)；5,152,917(Preprer等人)；5,014,468(Ravipato等人)。
若用的是有序非平面形开孔泡沫材料背衬在其第一主表面(正表面)上具有凸出和凹下的部分，涂布条件要保持得当模具施加到这些凸出和凹下部分的区域时，这些部分暂时被压缩成为平面形状。当随后压缩力解除后，这些凸出和凹下部分又恢复。这种暂时的压缩使得涂层均匀，并且有一定表面形貌的磨料涂层就获得形状特征，它们的取向垂直于各个凸出和凹下区域的表面。
然后将可固化形成有一定表面形貌的磨料涂层的可涂布组合物施加到无孔屏障涂层上，施加的技术应对磨料涂层给予一定表面形貌，从而在固化后获得有一定表面形貌的磨料涂层。然后使用适合的针板对在开孔泡沫材料背衬上的有一定表面形貌的磨料涂层和无孔屏障涂层进行穿孔，提供必需的孔隙度。穿孔要从正面(磨料涂层的面)向背面方向进行，以避免磨料涂层中的不连续性。在穿了孔的有一定表面形貌磨料涂层中开口的特征，是呈规则的图案，即对应于针板的的分布图案和用来形成这些开口的带材往复行程，但是这些开口本身的形状多少有些不规则，这是由于磨料涂层在被针穿透时有一定破裂的缘故。
用来施加在开孔泡沫材料上的有孔屏障涂层或无孔屏障涂层上，形成有一定表面形貌的磨料涂层的混合物是由许多分散在粘合剂(有时称为可固化粘合剂)前体的磨粒构成的。本文中，术语“混合物”指包含分散在粘合剂前体的许多磨粒的任一组合物。此混合物较好是可流动的。而若此混合物不能流动，可以将其挤压或以其它方式，例如热或加压，或同时加热与加压，施加到模具的接触表面上或背衬的正面上。此混合物的特征是可贴合性，即它可以受力而呈与模具的接触表面开孔泡材料背衬正面相同的形状和轮廓。
磨粒的平均粒径通常约为0.1～1500μm，常为1～400μm。较好的是磨粒具有至少约8，更好大于9的莫氏硬度，但也可小于8，视用途而异。适用于本发明的磨粒包括，例如熔凝氧化铝，绿色碳化硅、碳化硅、氧化铝氧化锆、金刚石、氧化铈、立方氮化硼、石榴石以及它们的混合物。“磨粒”此词既包括单个磨料粒子，也包括许多单个磨料粒子的粘合聚集物。磨料聚集物在美国专利4,3l1,489；4,652,275；4,799,939中有进一步叙述。
粘合剂前体能够通过能量，较好是辐射能，更好是紫外光，可见光的辐射能或电子射线来固化。其他能量有红外线、热量和微波。所用的能量不应对本发明方法所用的模具有不利影响，使得模具可以反复使用。粘合剂前体可通过自由基或阳离子的机理而聚合，能通过辐射能量的照射而聚合的粘合剂前体，例如有丙烯酸化氨基甲酸酯、丙烯酸化环氧、烯键不饱和化合物、是有侧位不饱和羰基的氨基塑料衍生物、具有至少一个侧位丙烯酸基的异氰尿酸酯衍生物、具有至少一个侧位丙烯酸基的异氰酸酯衍生物、乙烯醚、环氧树脂以及它们的混合物。“丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
丙烯酸化氨基甲酸酯是末端羟基的NCO延伸的聚酯或聚醚的二丙烯酸聚酯，其例子包括得自Morton Thiokol Chemical商标名“UVITHANE 782”，得自Radcure Specialities的商标名“CMD6600”“CMD8400”和“CMD8805”的丙烯酸化氨基甲酸酯。
丙烯酸化环氧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。其例子包括得自Radcure Specialities的“CMD3500”，“CMD3600”和“CMD3700”。
烯键不饱和化合物包括单体化合物和聚合化合物，它们含有碳、氢和氧，或还含有氮和卤素原子。氧或氮或者这两者的原子一般存在于醚、酯、氨基甲酸酯、酰胺和脲的基团中。烯键不饱和化合物的分子量较好小于约4,000。较好的烯键不饱和化合物是由含有脂族单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、马来酸等进行反应生成的酯。烯键不饱和化合物的代表性例子有：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、二丙烯酸已二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸季戊四醇酯、甲基丙烯酸季戊四醇酯、四丙烯酸季戊四醇酯。其他烯键不饱和化合物包括单烯丙酯、聚烯丙基酯、聚甲基烯丙酯和羧酸酰胺，例如邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、N，N-二烯丙基已二酰二胺。还有其他含氮烯键不饱和化合物，包括三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、1，3，5-三(2-甲基丙烯氧乙基)-S-三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酸胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮。
适用于本发明的氨基塑料树脂，其每个分子或低聚物具有至少一个侧位α，β-不饱和羰基。这些材料在美国专利4,903,440和5,236,472中有进一步叙述。
具有至少一个侧位丙烯酸基的异氰脲酸酯衍生物和具有至少一个侧位丙烯酸基的异氰酸酯衍生物在美国专利4,652,275中有进一步叙述。较好的异氰脲酸酯衍生物是三(羟基乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
环氧树脂具有一个环氧乙烷环，通过该环的打开而聚合。适合于本发明的环氧树脂包括单体环氧树脂和低聚物环氧树脂。用于本发明较好的环氧树脂代表性例子包括：2，2-双[4-(2，3-环氧丙氧基)苯基丙烷](双酚三缩水甘油醚)(2，2-bis[4-(2，3-epoxypropoxy)phenylpropane](diglycidyl ether of bisphenol))和Shell Chemical Co.的商标各为“EponTM 828”、“EponTM 1004”、“EponTM loolF”以及Dow Chemical Co的商标名为“DERTM-331”、“DERTM-332”和“DERTM-334”的可商购材料。适合于本发明的其它环氧树脂包括酚醛清漆的缩水甘油醚(glycidyl ethers of phenol formaldehyde novolac)(如商标名DENTM-431和DENTM-428，Dow Chemical Co.)。用于本发明的环氧树脂可在一种或多种合适的光引发剂存在条件下通过阳离子机理发生聚合。这些树脂在美国专利4,318,766中有进一步叙述，其内容参考结合于此。
如果要使用紫外辐射或可见光辐射，粘合剂前体较好还含有光引发剂。能产生自由基源的光引发剂的例子包括但不限于：有机过氧化物、偶氮化合物、苯醌、二苯甲酮、亚硝基化合物、酰基卤、腙、巯基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯咪唑、联咪唑、磷杂环戊二烯氧化物、氯烷基三嗪、苯偶姻醚、偶苯酰缩酮(benzil ketals)、噻吨酮、乙酰苯衍生物以及它们的混合物。
阳离子光引发剂产生酸源，从而引发环氧树脂的聚合。阳离子光引发剂可包括含有鎓阳离子和含金属或类金属配阳离子的卤素的盐。其他阳离子光引发剂包括具有有机金属配阳离子和含金属或类金属配阳离子的卤素的盐。这些在美国专利4,75l,138中进一步有叙述。阳离子光引发剂另一例子是描述于美国专利4,985,340以及欧洲专利申请306,161和306,162中的有机金属盐和鎓盐。别的阳离子光引发剂包括有机金属络合物的离子盐，其中的金属选自周期表IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB的元素。
除可辐射固化的树脂外，粘合剂前体还包括可用辐射能以外的能量固化的树脂，如可缩合固化的树脂，其例子有酚树脂、密胺甲醛树脂和脲甲醛树脂。
粘合剂前体中还可包含添加剂，如填料(包括研磨助剂)、纤维、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶合剂、增塑剂、悬浮剂。促进流动性能的一种添加剂是DeGussa公司商标为OX-50的产品。调节这些添加剂材料的用量用来提供所需的性质。填料例如有碳酸钙、二氧化硅、石英、硫酸铝、粘土、白云石、偏硅酸钙、以及它们的混合物。研磨助剂例如有四氟硼酸钾、冰晶石、硫、硫铁矿、石墨、氯化钠以及它们的混合物。混合物中可含有多达70重量％、一般40重量％、较好1-10重量％、最好1-5重量％的填料或研磨助剂。
为了制造本发明磨具用的磨料涂层，所用的较佳混合物包含19.47重量份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(商标名SR 351，Sartomer Co.，Exton，PA)、12.94重量份丙烯酸2-苯氧基乙酯(商标名SR 339，Sartomer，Co.，Exton，PA)、3.08重量份分散剂(商标名ZephrymTM PD9000)、1.08重量份2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸乙酯(前商标名Lucirin LR889，现商标名LucirinTM TPO-L，BASF公司)作为光引发剂、1.93重量份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(商标名SilquestTM A-174 Silane，Witco Corp.，Greenwich，CT)作为树脂改性剂和61.50重量份GC3000级别平均粒径4.0μm的绿色碳化硅磨粒(Fujimi Abrasive Co.)。混合物中各组分的上述重量份数以总重量份数100为基准。
该混合物的制备是将各组分较好用低剪机混合机混合，也可以用高剪切混合机。一般是将磨粒逐步加入粘合剂前体。此外，可以尽量减少带入混合物中的空气泡，这是在混合步骤中抽真空达到的。
在制造有一定表面形礼貌的自持结构体时，将辐射能量通过模具输入混合物，使其中的粘合剂前体至少部分固化。“部分固化”是指粘合剂前体聚合到所得的混合物能脱离模具的状态。粘合剂前体一旦脱离模具后，即用任何能量，例如热能或辐射能使其完全固化。也可以在有一定表面形貌的自持结构体脱离模具以前予以完全固化。
用于本发明较好的辐射能包括电子束、紫化光和可见光。其他辐射能源还有红外线和微波。也可使用热能。电子束辐射又称电离辐射，其使用剂量可为约0.1-10Mrad，较好约1-10Mrad。紫外辐射是波长约为200-400nm，较好250-400nm的非粒子辐射。较好是由在100-300w/cm范围工作的紫外灯来提供紫外辐射。可见辐射是波长400-800nm，较好400-550nm的非粒子辐射。
在本发明方法中，辐射能是通过模具直接输入混合物中，因此模具材料较好应不会吸收较多量的辐射能，也不会因辐射能而降解。例如，若用电子束，模具就不宜用纤维素材料制造，因为电子会使纤维素降解。若使用紫外光或可见光，则模具材料应能分别透过足够紫外光或可见光，以便产生所需程度的固化。
模具的操作运行速度应足够快，用以避免辐射引起的降解。如果它有较高的抗辐射降解性能，则运行速度可以较慢，反之则应较快。总之，模具运行的适合速度取决于模具材料。
模具的形式可以是带例如环形带、板例如连续的板或卷材、涂布辊、装在涂布辊上的套筒、模子等。模具中将与混合物接触的表面上具有一定形貌即图案。此表面在此称为“接触表面”。若模具的形式是带、板或套筒，它就有接触表面和非接触表面。若模具的形式是涂布辊，则只有接触表面。用本发明方法形成的磨具的表面形貌是模具接触表面图案的反相。磨具接触表面图案的一般特征是有许多凹穴。这些凹穴的开口可以是任何形状，规则或不规则，例如长方形、半圆形、圆形、三角形、正方形、六角形、八角形等等。凹穴的壁可以垂直，也可以倾斜。凹穴形成的图案可以按一特定的计划设置，也可以是随机的。凹穴可以互相对接。
可以用来制造模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、聚苯乙烯或它们的混合物。热塑性材料中可包含如增塑剂、自由基清除剂或稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、紫外辐射吸收剂等添加剂。这些材料应基本上对于紫外和可见光透明。一种类型的模具描述在美国专利5,435,816中。制造该模具材料的例子包括聚碳酸酯和聚酯。制造模具的材料应具有低的表面能，这样就使制成的磨具容易与其分离。合适材料的例子有聚丙烯和聚乙烯。在某些用热塑性材料制造的模具中，其制备磨具的操作条件应设定使得避免产生过多的热量。若产生过多热量，会使热塑性材料的模具变形乃至熔化。在有些情况下，紫外光也会产生热量。还应该指出，单层的模具也可接受，在许多情况下是选用的，热塑性模具可按照美国专利5,435,816所述的方法制造。
图11显示为辊子40，它曾用来制造图1所示的模具11。下述实施方案的辊子40曾用来制造本发明实施例1～6磨具用的模具11。辊子40有个心轴41，旋轴42和在辊子圆周表面主要部分上的图案表面43。图案表面43的长度d可随用户需要而不同。图案表面43有相同两套等间距重复的槽子44和45。套44的槽子与套45的槽子走向垂直，即角度c为90°。在这实施方施中，相对于旋转轴42转过的角度a是50°，而相对于旋转轴的角度b是40°。
图12是沿图11中垂直于一套槽子的直线12-12的图案表面43一部分的放大截面图，在此情况下，峰峰间距l为0.0042英寸(0.107mm)，峰谷间距n为0.025英寸(0.064mm)。相邻倾斜峰壁之间的夹角m是80°。
辊子40曾用来制造上述类型的模具，该模具用来产生图3、4和7-10所示磨具的有一定表面形貌的表面。
图13显示另一种辊子50，它包括心轴51和旋转轴52。此情况下，图案表面有一套在圆周方向上重复的槽子53，还有另一套与旋转轴呈30°散布的等距离槽子54。
图14显示沿图13中垂直于槽子53的直线14-14的辊子50图案表面一部分的放大截面图。其中相邻峰之间的距离x是50μm，峰的高度即谷与峰之间的距离y是50μm，相邻倾斜峰壁之间的夹角z是53°。
图15显示沿图13中垂直于槽子54的直线15-15的辊子50图案表面一总值发的放大截面。其中槽子55相邻两个倾斜峰壁的夹角w是90°，谷的间距t是250μm，谷深s是55μm。
辊子50也适用于制造图1所示过程中所用的模具。
本发明柔性磨具通常用来使用如双重作用磨光机之类磨光设备进行表面精整的用途。一种可用的双重作用磨光机是Dynabrade Inc，Clarence，NY所售的，商标名DynorbitalTM磨光机型号56964。这种磨光机通常需用一个磨光垫子，在其表面上安装上本发明的柔性磨具。较好的垫子表面上通常具有两部件连接装置的一个部件如一个圈形织物，在磨具背面有个带钩子背衬或者在磨具背面上扁平的杆可以扣在该圈形织物上。一种用于此目的较好背衬是商标名HookitTM II叠置背衬，用于由3M公司所售的商标名3MTM HookitTM IIFimishing Film Discs的磨具上。
实施例
本发明将用下面一些实施例进一步说明，其中的份数和百分数都是重量的，除非另外指出。
各组分说明
“HyCarTM 2679”是得自BF Goodrich Speciality Chemical，Inc，Cleveland，OH的丙烯酸胶乳，含有固含量50％重量的丙烯酸系聚合物，其水介质中会有痕量甲醛。
“CarbopolTM EZ-1”是得自B F Goodrich Speciality Chemical，Inc，Cleveland，OH由交联丙烯酸聚合物组成的丙烯酸树脂粉末，用作增稠剂。
“氢氧化铵溶液”是含29.5％重量NH3的氢氧化铵水溶液。
“3M FluoradTM”含氟表面活性剂FC-129”是得自3M公司的阴离子表面活性剂，它是50％重量氟代烷基羧酸钾(potassium fluoralkyl carboxylates)溶解在14％重量2-丁氧基乙醇、4％重量乙醇和32％重量水中的溶液。
“HookitTM II”叠置背衬是两部件连接系统的一个部件，它是个片材，在其一面上有许多具有扁平末端的直杆，由3M公司按美国专利5,667,540制造。作为两部件连接系统的另一个部件是美国专利5,962，102所述的织物，这些扁平杆可以扣在此织物上。HookitTM II叠置背衬由研磨垫背面上的胶粘剂涂层装在研磨垫子的背面上，背衬与研磨垫的背面接触。
“SR 351”是得自Sartomer Co.，Exton，PA，商标名SR-351的分子量为296和官能度3的三甲基丙烷三丙烯酸酯。
“SR 339”是得自Sartomer Co.，Exton，PA，商标名SR-339的分子为192和官能度1的丙烯酸2-苯氧基乙酯芳香单体。
“PD 9000”是得自(Imperial Industries PLC的一个国际商业公司，商标名ZephrymTM PD9000(以前为Hypermer PS-4)的聚合物分散剂。
“A-174TM”是得自Witco Corp.，Greenwich，CT商标名SILQUESTTM A-174硅烷的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
“TPO-L”是得自BASF Corp，Charlotte，NC的商标名LUCIRIN TPO-L(uetqi LUCIRIN LR8893)的2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基次膦酸乙酯的光引发剂。
“绿色SiC”是得自Fujimi Abrasives Co.，Elmhurst IL商标名FUJIMIGC3000的绿色碳化硅磨粒，其级别尺寸为GC3000，用ConblterTM计数器测定的平均粒径为4.0μm。
表1列出得自illbruck Inc，Minneapolis，MN的开孔聚酯聚氨酯泡沫材料的商标名。
表1
| 商标名 | 表观密度 | 拉伸强度 | 伸长率％ | ||
| (lb/ft3) | (kg/m3) | (psi) | (kg/cm2) | ||
| “R200U” | 1.8-2.0 | 29-32 | 19.0 | 1.3 | 100 |
| “R400U” | 4.0±0.4 | 64±6 | 20.0 | 1.4 | 100 |
| “R600U” | 6.0±0.6 | 96±10 | 16.0 | 1.1 | 150 |
| “PPF8” | 2.2-2.7 | 34-38 | 66.1 | 4.6 | 173 |
“EF3-700C”是illbruck Inc，Minneapolis，MN一种毡制的聚醚泡沫材料的商标名，其对厚度的毡制比为3∶1。其表观密度为1.65-1.9lb/ft3(26-30kg/m3)，拉伸强度为12psi(0.8kg/cm2)，伸长率为8.5％。
各种未涂布和涂布有屏障涂层的开孔泡沫材料样品，用FrazierTM空气渗透率测定仪测出的空气渗透率结果列于表2中。
表2
| 制造厂家产品标号 | 涂布重量 | 涂布方法 | 渗透率 | ||
| 干HycarTM2679格令4×61 | 干HycarTM2679gsm | Ft3空气/min/Ft2样品@0.5＂水柱 | Ft3空气/min/Ft2样品@12.7＂水柱 | ||
| EF3-700C-188 | 13.9 | 58.2 | 辊 | 17 | 5.92 |
| EF3-700C-188 | 14.5 | 60.7 | 辊 | 14.6 | 5.08 |
| EF3-700C-188 | 15.9 | 66.5 | 辊 | 10 | 3.48 |
| EF3-700C-188 | 16.3 | 68.2 | 辊 | 11.8 | 4.11 |
| EF3-700C-188 | 20.0 | 83.7 | 辊 | 8 | 2.78 |
| EF3-700C-188 | 22.1 | 92.5 | 辊 | 11.8 | 4.11 |
| EF3-700C-188 | 22.5 | 94.2 | 辊 | 8.1 | 2.82 |
| EF3-700C-188 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 15.7 | 5.46 |
| EF3-700C-188 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 16.8 | 5.85 |
| EF3-700C-188 | 24.0 | 100.4 | 辊 | 6.7 | 2.33 |
| EF3-700C-188 | 24.0 | 100.4 | 辊 | 6.6 | 2.30 |
| EF3-700C-188 | 24.4 | 102.1 | 辊 | 6.7 | 2.33 |
| EF3-700C-188 | 25.0 | 104.6 | 辊 | 8.9 | 3.10 |
| EF3-700C-1882 | 42.0 | 175.8 | 刀 | 0.143 | 0.05 |
| EF3-700C-188 | 无 | 无 | 14.9 | 5.19 | |
| EF3-700C-188 | 无 | 无 | 14.9 | 5.19 | |
| EF3-700C-188 | 无 | 无 | 16.8 | 5.85 | |
| R200U-188 | 37.6 | 157.4 | 辊 | 111 | 38.63 |
| R200U-188 | 39.2 | 164.1 | 辊 | 113 | 39.32 |
| R200U-188 | 41.8 | 174.9 | 辊 | 98 | 34.10 |
| R200U-188 | 无 | 无 | 434 | 151.03 | |
| R400U-188 | 15.9 | 66.5 | 喷 | 13.8 | 4.80 |
| R400U-188 | 15.9 | 66.5 | 喷 | 22.2 | 7.73 |
| R400U-188 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 28.1 | 9.78 |
| R400U-188 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 18.1 | 6.30 |
| R400U-188 | 23.9 | 100.0 | 辊 | 17.2 | 5.99 |
| R400U-188 | 27.5 | 115.1 | 辊 | 18.9 | 6.58 |
| R400U-188 | 29.4 | 123.0 | 辊 | 18.4 | 6.40 |
| R400U-188 | 无 | 无 | 22.5 | 7.83 | |
| R600U-090 | 15.9 | 66.5 | 喷 | 20.2 | 7.03 |
| R600U-090 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 39.8 | 13.85 |
| R600U-090 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 31.5 | 10.96 |
| R600U-090 | 41.5 | 173.7 | 辊 | 81 | 28.19 |
| R600U-090 | 45.1 | 188.7 | 辊 | 90 | 31.32 |
| R600U-090 | 51.1 | 213.9 | 辊 | 90 | 31.32 |
| R600U-090 | 无 | 无 | 214 | 74.47 | |
| R600U-125 | 15.9 | 66.5 | 喷 | 13.3 | 4.63 |
| R600U-125 | 15.9 | 66.5 | 喷 | 16.6 | 5.78 |
| R600U-125 | 23.4 | 97.9 | 喷 | 12.6 | 4.38 |
| R600U-125 | 34.1 | 142.7 | 辊 | 44.7 | 15.56 |
| R600U-125 | 34.5 | 144.4 | 辊 | 55.1 | 19.17 |
| R600U-125 | 37.3 | 156.1 | 辊 | 54.4 | 18.93 |
| R600U-125 | 无 | 无 | 114 | 39.67 | |
| R600U-188 | 40.9 | 171.2 | 辊 | 12.7 | 4.42 |
| R600U-188 | 41.8 | 174.9 | 辊 | 41.4 | 14.41 |
| R600U-188 | 42.6 | 178.3 | 辊 | 55.7 | 19.38 |
| R600U-188 | 43.1 | 180.4 | 辊 | 41.5 | 14.44 |
| R600U-188 | 45.6 | 190.8 | 辊 | 35 | 12.18 |
| R600U-188 | 无 | 无 | 189 | 65.77 |
1试样为4×6英寸(约5×7.5cm)
2开孔泡沫材料上涂有无孔屏障涂层
实施例1-6和比较例A-C
实施例1-6和比较例A-C显示本发明磨具用来精整汽车油漆板表面时的优点。实施例1-6和比较例A-C的组成见表3。
使用100％HYCARTM 2679的屏障涂布组合物，用辊涂法和喷涂法来制备有孔屏障涂层。使用刀涂法时，使用包含91.120％HYCARTM2679，5.304％水，0.152％FLUORADTM FC129，3.152％CARBOPOLTM EZ-1(4％，在水中)和0.273％氢氧化铵溶液的增稠屏障涂布组合物，来施加无孔屏障涂层。选用的屏障涂布组合物采用辊涂、喷涂或刮涂法分别施加在泡沫材料涂层上，如表3所示。
辊涂法用来产生有孔屏障涂层，使用直径7.6cm的辊子(一个为橡皮表面，一个是钢表面)，辊间隔隙比要将屏障涂层涂布上去的泡沫材料片的厚度小0.38mm。涂布盘中装有屏障涂布组合物，涂布设定行程速度为3-4.5m/min。将不同泡沫材料背衬(1m×0.3m)引入辊隙中。已涂布的背衬离开辊隙区后，用空气流喷除去涂布机带上去的气泡。将其置于设定于120-150℃的烘箱中大约6分钟。
喷涂法用来产生有孔屏障涂层，使用一传送带在一往返式喷嘴和随后辐射加热器下面移动，使背衬表面达到约120℃。控制传送带速度。以便获得表3所示的所需涂布重量。
刀涂法用来在选定的一些背衬上产生无孔屏障涂层。将1m×0.3m泡沫材料背衬样品在一刀涂机中以10m/min速度用手牵动，该刀涂机的涂布刮刀调节到几乎不接触背衬表面。将大约50ml增稠屏障涂布组合物置于刀的前刃前面。刮刀位置调节到获得所需的涂布重量。已涂布的背衬然后在设定于150℃的烘箱中大约6分钟。
在涂布上适当的屏障涂层后，混合19.47份SR351、12.94份SR339、3.08份PD9000、1.93份A-174TM、108份TPO-L和61.50份绿色SiC来形成磨料浆液，施加上去。具体是先将浆液通过刀涂法加到具有图案表面的聚丙烯模具中，该图案表面具有要形成的有一定表面形貌磨料涂层所需的反相图案，具有图案表面的模具是用图11和图12的图案辊子制成的。已涂有浆液的模具然后覆在已涂布的泡沫材料背衬上，使背衬上涂层与磨具磨料面接触。将此模具与背衬构成的层叠带的模具背面置于高功率(600W/in即236W/cm)的D-灯泡发出的紫外辐射下，同时将此层叠带在辊隙压力50psi(3.25kg/cm2)下，按带宽10英寸(25cm)，以30ft/min(9.14m/min)的速度移动。然后将模具与所得在涂有屏障层的背衬上的部分固化的有一定表面形貌的磨料涂层分离。如果屏障涂层是有孔的，这个与模具脱离的过程会使有一定表面形貌的磨料涂层的至少一部分遗留在至少一些聚丙烯模具的穴中，结果使有一定表面形貌的磨料涂层的开口不规则。或若屏障涂层是无孔的，则有一定表面形貌的磨料涂层的至少大部分能从模具空穴中转移到屏障涂层上，结果有一定表面形貌的磨料涂层较为均匀。
实施例6的磨具进一步进行针刺穿孔，否则为无孔屏障涂层的制品。具体是将其以磨料涂层的面用散布在一标准针板上的有间隔的20×20针阵列(Foster 15×18×25×3.5RB)，其行与列的距离均为0.5英寸(1cm)，以每10英寸(25cm)长度上37个冲程进行针刺穿孔，在每平方英寸上穿成148个穿孔(每平方厘米上23个穿孔)。这种针和针板可得自Foster Needle Co.，Inc.，Manitowoc，WI.针刺穿孔为磨具提供了有效使用所需的孔隙度，否则其使用很不成功，如与实施例6相同但不进行针刺穿孔步骤的比较例A所示。
所得的磨具就备用来成形转变为6英寸(15cm)直径的的磨盘作比较试验之用。
实施例7-9
实施例7-9显示本发明磨具当使用弯曲表面的开孔泡沫材料背衬制成时，其制备和有效的性能。
实施例7-9中，如同实施法例1-6采用辊涂形成屏障涂层来制造磨具，不同的是使用的模具几何形式不同，实施例7使用得自illbruck，Inc.商标名“R600U-090”的主表面平面形的聚酯聚氨酯开孔泡沫材料背衬。实施例8和9分别使用弯曲的聚酯氨酯开孔泡沫材料“PPF8”和“R400U”，其第一主表面上有排成阵列的许多20mm基底直径(base diameter)，高2mm的凸出部分(相隔25mm)，测定凸出部分由其在第一主表面上的顶端至第二主表面的厚度为5mm。而第二主表面基本是平面的。实施例8和9的泡沫材料均得自illbruck，商标示名为“Mini-Standard”。实施例7-9的进一步说明见表3，比较试验结果列于表4。
表3
| 实施例 | 泡沫材料背衬 | 屏障涂层 | 屏障涂层重量(干) | 有一定表面形貌的磨料涂层重量g/m2 | 针刺 |
| 1 | EF3700C-188 | 辊涂 | 100-121 | 66 | 不 |
| 2 | R600U-125 | 喷涂 | 98 | 60-67 | 不 |
| 3 | R600U-90 | 喷涂 | 67 | 60-67 | 不 |
| 4 | R400U-188 | 喷涂 | 98 | 60-67 | 不 |
| 5 | R200U-188 | 辊涂 | 167 | 65 | 不 |
| 6 | EF3-700C-188 | 刮涂 | 176 | 90 | 是 |
| 7 | R600U-90 | 辊涂 | 92 | 60-67 | 不 |
| 8 | Mini-standard | 辊涂 | 65 | 36 | 不 |
| 9 | Mini-standard | 辊涂 | 90 | 55 | 不 |
| 比较例A | EF3-700C-188 | 刮涂 | 176 | 90 | 不 |
比较例B
比较例B的磨具是得自Mirka Abrasives Inc.，Twinsburg，Ohio商标名AbralonTM 2000的直径6英寸(15cm)磨盘。
比较例C
比较例C的磨具是得自Eagle Abrasives Inv.，Norcross，Georgia商标名BUFLEXTM PN 192-1501的6英寸(15cm)磨盘。
磨具试验
材料
AOEM透明涂黑漆的冷轧钢试验板，尺寸为18×24英寸(45.7×61cm)，得自Advanced Coating Technologies Laboratories，Inc.Hillsdale，MI。
精整轨道式磨光机，得自Dynabrade，Inc.，of elarence，NY商标名DynorbitalModel No.56964装备有一个3M HookitTM II直径6英寸(15.2cm)的支撑垫。
喷水瓶
停表
表面光洁度测试仪，得自Federal Products corp.(em Esterline Co.，ofProvidence，RI)商标示名Pocket surfprofilometer。
试验板的准备
将上了漆的试验板以其长尺寸水平放置，利用精整磨光机和得自3M公司的商标名为3M HookitTM II Fimishing Film Discs，Grade P1500的磨光盘磨光来进行准备。此轨道磨光机使用中等但恒定的朝下压力，以50psi(3.5kg/cm2)的线压力(line pressure)进行操作。磨光机的每次扫描有50％重迭，在第一次和最后一次扫描时磨光盘有一半与试验板错开。磨光由试全板的左上角开始，磨光盘在板上前后往返运动，由上朝下运动，经过共7次扫描后在右下角终止。然后令磨光板反向运动，7次扫描朝板上面返回，终止于起始部位。这同一个磨光盘然后沿垂直途径由左上角运动，垂直扫描，从左向右运动，在9次扫描后终止于板的右下角。磨光机然后反向运动，在板上往返9次扫描，终止于起始部位。再用一个新的P1500磨盘，由右下角开始，7次水平扫描后终止于左上角。磨光机由左上角朝板下面水平运动返回，7次扫描后终止于右下角。然后继续由右下角在板上垂直地进行磨光，9次扫描后终止于左上角。最后继续垂直地磨光，从左上角开始，由左向右，经9次扫描终止于右下角。
已准备试验板的起始光洁度
用外形仪，在板的各垂直的三分之一部分的垂直中心读取Rz。具体是在板的各三分之一部分，在该垂直中心以上3英寸(7.6em)和以下3英寸(7.6vm)的位置以及在该垂直中心读取5个值。这些读数的平均值是准备的试验板的起始Rz。
磨具测试
将试验用的磨具成形转变为6英寸(15.2cm)直径的磨盘，在其上面施加3MHookotTM III连接装置的一个部件，该部件可扣在精整磨光机的支撑垫上的相配部件上。将试验磨盘装在精整磨光机的支撑垫上，用来对上述准备的试验板进行磨光精整试验。试验板可认为有3个相等大小的垂直部分。将水以足够量喷在板上，用以避免磨盘与试验板的粘着。在每个板上用一个试验磨盘。在用手施加一恒定压力条件下，对各个三分之一试验板部分按垂直方向进行磨光。左面的三分之一部分磨光10分钟，中间的三分之一部分磨光20秒种，右面的三分之一部分磨光30分钟，每种磨具共磨光3个试验板。各个磨光部分的Rz进行测量，各个垂直部分测5个点，即在垂直中心，在垂直中心以上和以下1.5英寸(3.8cm)的位置，在垂直中心以上和以下3.0英寸(7.6cm)的位置。得出各个磨光时间的平均Rz连同前述的起始Rz，均列在表4中。
表4
| 不同时间磨光以后的Rz | |||||
| 实施例 | 0秒 | 10秒 | 20秒 | 30秒 | 是否粘着于板 |
| 1 | 37.9 | 15.7 | 13.6 | 14.4 | 不 |
| 2 | -37.3 | 16.8 | 12.3 | 13.6 | 不 |
| 3 | 37.6 | 16.3 | 14.9 | 14.9 | 不 |
| 4 | 37.2 | 16.8 | 13.3 | 15.5 | 不 |
| 5 | 37.7 | 19.5 | 16.8 | 15.7 | 不 |
| 6 | 37.5 | 16.5 | 13.1 | 13.6 | 不 |
| 7 | 34.3 | 10.9 | 8.8 | 8.8 | 不 |
| 8 | 33.5 | 13.3 | 10.9 | 10.9 | 不 |
| 9 | 33.6 | 12.0 | 10.1 | 11.2 | 不 |
| 比较例A | 37.8 | 18.9 | 12.8 | 14.4 | 是 |
| 比较例B | 37.8 | 42.5 | 34.0 | 31.2 | 不 |
| 比较例C | 37.5 | 21.6 | 17.3 | 14.1 | 是 |
可以得知，本发明的磨具，用其磨光的Rz小于比较例B和C的磨具。本发明的磨具，而且在使用的容易处理。
已经参照几个实施方式对本发明进行了描述。本领域的技术人员不难知道，可以在不偏离本发明的范围条件下，对这些实施方式进行改变。本发明的范围不应局限于说明书中所述的内容，而是为权利要求以及其相当的内容所限定。
Claims (20)
1.柔性磨具，包括：
a.开孔泡沫材料背衬，它有第一主表面和相背的第二主表面；
b.在所述第一主表面上的有孔屏障涂层；
c.在所述有孔屏障涂层上由在粘合剂中的磨粒形成的，有一定表面形貌的有孔磨料涂层。
2.如权利要求1所述的柔性磨具，其特征在于所述柔性磨具还包括在所述第二主表面上的连接装置。
3.如权利要求1或2所述的柔性磨具，其特征在于所述的开孔泡沫材料背衬的表观密度至少为0.03g/cm3(2lb/ft3)。
4.如权利要求1、2或3所述的柔性磨具，其特征在于所述的开孔泡沫材料背衬的厚度至少为2mm。
5.制造磨具的方法，包括下列步骤：
a.在开孔泡沫材料背衬的第一主表面上施加一层可固化屏障涂层，该背衬还有个相背的第二主表面；
b.固化所述可固化屏障涂层，在所述第一主表面层形成有孔屏障涂层，该涂层有孔透过其中，且这些孔对应于所述开孔泡沫材料背衬中的孔；
c.在所述有孔屏障涂层上施加包括可固化粘合剂和磨粒的涂布组合物；
d.用模具使步骤C中施加的涂布组合物具有有结构的表面，该结构的表面是磨料涂层有结构表面的反相，并且在所述第一主表面中的开孔上涂布的任何涂布组合物附着于模具的有结构表面；
e.至少部分地固化所述粘合剂；
f.使模具与所述涂布组合物的有结构表面分离，形成所述有一定表面形貌的有孔磨料涂层，其特征为具有透过其中的孔，这些孔对应于所述开孔泡沫材料中的至少某些孔。
6.权利要求5所述的方法，其特征在于所述第一主表面上涂布的有孔屏障涂层的干涂层重量至少为50g/m2。
7.权利要求5或6所述的方法，其特征在于所述干涂层重量约为65-180g/m2。
8.权利要求5、6或7所述的方法，其特征在于所述被屏障涂层涂布的开孔背衬具有至少1m3/min/m2的空气渗透率。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于所述被屏障涂层涂布的开孔背衬具有至少2-50m3/min/m2的空气渗透率。
10.权利要求5、6、7、8或9所述的方法，其特征在于所述方法还包括在所述第二主表面上加上连接装置。
11.制造柔性磨具的方法，其特征在于所述柔性磨具包括具有第一主表面的开孔泡沫材料背衬，所述第一主表面上涂布以有孔屏障涂层，在所述孔屏障涂层上涂布以有一定表面形貌的有孔磨料涂层，所述方法包括下列步骤：
a.在开孔泡沫材料第一主表面上涂布一种会固化形成无孔涂层的可固化屏障涂布组合物；
b.固化所述可固化屏障涂布组合物，形成无孔屏障；
c.在所述固化的无孔屏障涂层上施加可固化形成磨料涂层的包含磨粒和可固化粘合剂的涂布组合物；
d.使步骤C冲的未固化涂布组合物具有有结构的表面；
e.固化所述涂布组合物，在所述无孔屏障涂层上形成有一定表面形貌的磨料涂层；
f.对无孔屏障涂层和有一定表面形貌的磨料涂层穿孔，形成具有有孔屏障涂层和有孔的有一定表面形貌的磨料涂层的柔性磨料制品。
12.权利要求11所述的方法，其特征在于所述第一主表面涂布以干涂层重量至少约150g/m2的无孔屏障涂层。
13.权利要求11或12所述的方法，其特征在于所述干涂层重量至少约160-190g/m2的无孔屏障涂层。
14.权利要求11、12或13所述的方法，其特征在于所述开孔泡沫材料有个相背的第二主表面，所述方法还包括在第二主表面上施加连接装置。
15.精整基材表面的方法，包括下列步骤：
a.将基材表面与一柔性磨具接触，该磨具包括具有第一主表面和相背的第二主表面的开孔泡沫材料背衬；在所述第一主表面上的有孔屏障涂层；在所述有孔屏障涂层上由粘合剂中的磨粒构成的有一定表面形貌的有孔磨料涂层；
b.在液体介质存在条件下，相对移动所述柔性磨具对所述介质的所述表面精整。
16.权利要求15所述的方法，其特征在于所述液体介质是水。
17.权利要求15或16所述的方法，其特征在于所述基材是经油漆的表面。
18.柔性磨具，包括：
a.最小厚度至少2mm，具有第一主表面和相背的第二主表面的泡沫材料背衬；
b.在所述泡沫材料背衬的所述第一主表面上由粘合剂中的磨粒构成的有一定表面形貌的磨料涂层。
19.权利要求18所述的柔性磨具，其特征在于所述泡沫材料背衬是开孔泡沫材料背衬。
20.制造磨具的方法，包括下列步骤：
a.提供最小厚度至少为2mm，具有第一主表面和相背第二主表面的泡沫材料背衬；
b.将两部件连接装置的一个部件附着于所述第二主表面，为泡沫材料背衬提供尺寸稳定性；
c.在泡沫材料背衬的所述第一主表面上施加包含可固化粘合剂和磨粒的有一定表面形貌的涂布组合物，所述涂布组合物可以固化形成有一定表面形貌的磨料涂层；
d.固化所述可固化粘合剂。
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