CN108349173A - 切割垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在各种实施方案中，制造切割垫背衬的方法包括通过在张力下将纤维材料缠绕在旋转圆柱周围以形成多个层来产生粗纱。所述多个层中的每一层相对于所述旋转圆柱的中心轴线成角度，并且所述粗纱具有在1英寸梁宽度上的从2lbf.in2至30lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度，以及1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率。该方法进一步包括用聚合物树脂浸渍所述粗纱以及经由电磁辐射固化所述树脂以形成切割垫背衬。还描述了包括所述切割垫背衬的切割垫。

Description

切割垫及其制造方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2015年9月23日提交且标题为“Rigid Cutting Mats andMethods of Making Same”的美国临时专利申请序列号62/222,487的优先权，通过引用将其整体并入本文。
技术领域
本文所述的主题涉及切割垫，并且更具体地涉及适合于安装到旋转砧(anvil)上并且包括树脂浸渍的粗纱(roving)背衬的切割垫。
背景技术
旋转模切机被用于在许多行业进行切割和刻划操作，包括在波纹产品(如箱盒)和集装箱的制造中。通常，旋转模切机将连续移动的工件传送通过切割模具和旋转砧的辊隙(nip)。切割模具包括从其表面突出的刀片以便向工件提供期望的切割和刻划动作。旋转砧支承工件并在其上包括一个或多个围绕砧周边对齐的弹性切割垫。切割垫通常由弹性聚合物材料形成。切割垫充当后档(backstop)，从而允许使切割模具刀片抵靠工件而不损坏刀片本身或砧表面。然而，经受与模切刀片的反复接触引起垫上的表面磨损和撕裂，并且需要频繁地更换或替换所述垫。
切割垫典型被制备成在弹性聚合物下方包括背衬或支承层以提供刚性(stiffness)并且帮助将垫安装到旋转砧圆柱(cylinder)上。通常，使用这种背衬材料已导致诸如增加重量、缺乏柔性(这使安装复杂化)以及背衬材料不能跨整个切割垫宽度保持并维持均匀且平坦表面的问题。所述不能保持和维持均匀且平坦的表面通常被称为“翘弯”(cupping)。翘弯可以被定义为在安装切割垫时在切割垫的背衬材料和旋转砧圆柱的表面之间形成的间隙的宽度。这些间隙导致所述垫的上部工作表面具有高点，使得表面不平坦。使用钢背衬层具有这种翘弯问题。
随着波纹(corrugate)制造中的可用新技术的发展，切割垫的功能正在发生变化。过去，切割垫可被旋转或移动到砧圆柱上的不同位置以延长它们的使用寿命。虽然翘弯是有害的，但其在很大程度上被忽视。然而，目前的旋转模切设备具有研磨或修琢切割垫工作表面的能力。在操作期间对切割垫重修表面的能力增加了垫的使用寿命，同时使得旋转或移动垫的需要变得过时。设备的这种改进使得减少或消除切割垫翘弯的需要更为重要。
通过在旋转模切设备中使用磨蚀或研磨圆柱，由于翘弯而跨垫宽度升高的那些垫表面部分被去除。但是，砧圆柱和切割垫背衬之间存在的间隙仍然存在。在旋转模切设备的操作期间，在切割或刻划时由旋转切割模具和波纹两者施加的压力向下按压垫表面并减小间隙。间隙的这种“关闭”或减小进而导致切割垫表面上的所谓的低点。由于切割或刻划过程是不完整的，因此这些低点导致最终波纹产品中的瑕疵或空隙。这些瑕疵导致废波纹增加，并且可能导致最终用户因缺陷而拒绝切割垫。
因此，本领域仍然需要减少或消除用于旋转模切设备的切割垫的翘弯。
发明概述
本公开的实施方案通过纳入由纤维材料和固化树脂形成的复合切割垫背衬来解决翘弯问题，该背衬轻于常规钢背衬，但是提供更大的刚度(rigidity)以使切割垫适应于旋转砧圆柱的表面。利用本公开实施方案的刚性复合材料的切割垫跨切割垫的宽度维持平坦、均匀的表面。翘弯和所产生的低点被大大减少或消除。
根据一个实施方案，提供了一种制造与旋转砧一起使用的切割垫背衬的方法。该方法包括通过在张力下将纤维材料缠绕在旋转圆柱周围以形成多个层来产生粗纱。多个层中的每一层相对于旋转圆柱的中心轴线成角度。所述粗纱具有在1英寸梁宽度上的从2至30lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度，以及1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率。该方法还包括用聚合物树脂浸渍粗纱并经由电磁辐射固化树脂以形成切割垫背衬。
根据另一实施方案，一种制造切割垫背衬的方法包括：通过在张力下将多个玻璃纤维线股(strand)缠绕在旋转圆柱周围以形成多个层来产生粗纱。所述多个层中的每一层相对于旋转圆柱的中心轴线成角度。所述粗纱具有在1英寸梁宽度上的从2至30lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度，以及1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率。该方法还包括用聚氨酯树脂浸渍粗纱并使用紫外光固化树脂以形成切割垫背衬。
根据又一实施方案，切割垫包括切割垫背衬，所述切割垫背衬包括浸渍有聚合物树脂的多个层的粗纱。所述多个层中的每一层包括缠绕的纤维材料。在用聚合物树脂浸渍之前，所述粗纱具有在1英寸梁宽度上的从2至30lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度，以及1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率。所述切割垫还包括接合至切割垫背衬的切割表面。
从下面的详细描述、附图和所附权利要求，将清楚本公开的其它特征和优点。
附图简述
当结合以下附图阅读时，能够最好地理解本公开的具体实施方案的以下详细描述，其中用同样的附图标记表示同样的结构，并且其中：
图1是根据一个或多个实施方案的旋转砧的示意图；
图2是根据一个或多个实施方案的替代性旋转砧的示意图；
图3是根据一个或多个实施方案的切割垫的横截面的示意图；
图4A示意性地描绘了根据一个或多个实施方案的形成无角度层的多个张力卷绕纤丝(filament)的排列；
图4B示意性地描绘了根据一个或多个实施方案的形成带角度层的多个张力卷绕纤丝的排列；和
图4C示意性地描绘了根据一个或多个实施方案的形成另一带角度层的多个张力卷绕纤丝的替代性排列。
详细描述
实施方案涉及用于旋转砧的切割垫，其由具有比钢更大的刚性和刚度的复合材料制成。首先参考图1和图2，描绘了旋转砧1。旋转砧1可用于波纹切割***或其它工业应用中。如图1和图2中所示，旋转砧1包括同轴设置在轴部件20上的圆柱体10。旋转砧1还包括同轴缠绕在圆柱体10的至少一部分周围的切割垫30。如图1和图2中所描绘的，切割垫30可以充当圆柱体10的一部分上的套筒。圆柱体10可以由金属组合物形成，例如钢。
通常，如图3中所描绘，切割垫30包括切割垫背衬(本文中有时称为“背衬”)50和切割表面60。在各种实施方案中，切割垫背衬50是包括纤维材料和固化的聚合物树脂的复合物结构。
纤维材料可以包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或其组合。在一个特定实施方案中，纤维材料是玻璃纤维。根据具体的玻璃纤维，玻璃纤维可以由各种类型的玻璃制成，但是通常含有氧化硅或硅酸盐，具有不同数量的钙、镁、以及有时硼的氧化物。在一些实施方案中，纤维由11μm至13μm的线股制成。纤维材料可以按2400克/平方米的密度卷绕在圆柱周围。
纤维材料可以具有多种合适结构中的任何一种。例如且不限制，纤维材料可以是如下形式：随机垫、稀松布(scrim)、短切纤维、针织物、层片、纤丝、三维编织物和预制件、无纺布或纺织织物或其组合。在一个实施方案中，纤维材料可以包括在张力下卷绕的纤丝、纤维或线股，在本文中称为“张力卷绕纤丝”。例如，纤丝可以在张力下卷绕或缠绕在圆柱体10周围。纤丝可卷绕在被纳入波纹模切***中的旋转砧1中使用的圆柱体10周围，或者可在张力下缠绕在具有旋转砧的相同尺寸的任何圆柱体上，其中切割垫30将被随后纳入。在实施方案中，通过在张力下将24线股670重量的玻璃纤维卷绕在圆柱体10周围的约4.0英寸宽度上而形成一个或多个层70。
在各种实施方案中，张力卷绕纤丝的一个或多个层70可以按各种模式或排列施加在圆柱体10上。例如，可以按一定角度施加张力卷绕纤丝的至少一个层70。如本文所用，“层”是指在圆柱体上以相同角度并排缠绕的多个纤丝。例如，考虑缠绕没有角度的第一层(即，与由圆柱体的末端限定的平面平行或者与圆柱体10的中心轴线CA垂直的无角度层)。图4A示意性地描绘了垂直于中心轴线CA缠绕的多个张力卷绕纤丝80，从而形成无角度层。作为替代，可以按一定角度施加第一层。在实施方案中，纤维材料的一个或多个层相对于圆柱体10的中心轴线CA以80°至89°、或84°至86°的角度成角度。图4B示意性地描绘了相对于中心轴线CA以80°至89°的角度缠绕的多个张力卷绕纤丝80，从而形成具有80°至89°的角度的层。在实施方案中，纤维材料的一个或多个层可相对于圆柱体10的中心轴线CA以45°至54°的角度成角度。图4C示意性地描绘了相对于中心轴线CA以45°至54°的角度缠绕的多个张力卷绕纤丝80，从而形成具有45°至54°的角度的层。考虑具有角度的层可以包括至少一些与由圆柱体的末端限定的平面平行(即垂直于中心轴线CA)或者略微偏离该层的角度取向的张力卷绕纤丝80。
此外，考虑第二层和任何后续层可以按一定角度缠绕，使得其与第一层和/或任何中间层重叠或交叉。不受理论限制，可以通过增加或减少纤维材料层的数量来调节复合材料的厚度和/或刚性。
例如，在一个实施方案中，第一层和第二层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以45°至54°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围，第三层和第四层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以80°至89°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围，并且第五层和第六层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以45°至54°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围。作为另一个例子，第一层和第二层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以80°至89°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围，并且第三层和第四层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以45°至54°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围。作为又一个例子，第一层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以45°至54°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围，第二层纤维材料相对于圆柱体10的中心轴线CA以80°至89°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围，并且第三层纤维材料可以相对于圆柱体10的中心轴线CA以45°至54°的角度在张力下缠绕在旋转圆柱周围。因此，考虑这些层可以按各种取向缠绕在圆柱体10周围，一些具有至少两个以相同角度缠绕的相邻层，而一些在相邻层之间具有变化的角度。
在各种实施方案中，当在张力下在圆柱体10周围卷绕时，纤维材料的层70形成刚度大于传统切割垫背衬层的粗纱。如本文所用，“刚度”对应于梁的抗弯刚性。不受理论限制，由于梁的抗弯刚性(由EI定义)与在其分子(numerator)中具有梁宽度(b)的面积惯性矩(I)成比例，因此抗弯刚性与梁宽度成正比。抗弯刚性(EI)在本文中也可被称为抗弯刚性或抗弯刚度。在各种实施方案中，调节(或“标准化”)EI值以补偿变化的梁宽度。如本文所用，“标准化的抗弯刚度”是指标准化到对应于1.0英寸梁宽度的值的EI值。标准化的抗弯刚度在本文中也可被称为每英寸宽度的抗弯刚度。
在实施方案中，粗纱的刚度可以由在圆周方向(例如，在圆柱体10周围)每英寸宽度的抗弯刚度来限定，其为约2lbf.in2至约50lbf.in2。在另外的实施方案中，粗纱在圆周方向每英寸宽度的抗弯刚度为约10lbf.in2至约40lbf.in2，或约20lbf.in2至约30lbf.in2。不受理论限制，在圆周方向上每英寸宽度的抗弯刚度限定的刚度有助于确保复合切割垫保持平坦。由于切割过程，偏离期望平坦结构的表面不规则(即“高点”或“低点”)使得难以将切割垫附接到圆柱体。本切割垫实施方案的刚度大大降低了这些表面不规则的可能性。
此外，在各种实施方案中，粗纱具有大于1lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度。在实施方案中，粗纱具有约2lbf.in2至约30lbf.in2、约2.5lbf.in2至约15lbf.in2、或约2.5lbf.in2至约5.5lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度。不受理论限制，轴向方向上的刚度确保切割垫30的轴向边缘保持笔直，从而确保轴向边缘适当地互锁从而形成如图1和2分别所示的接缝32或132。
在各种实施方案中，粗纱具有1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率。在一些实施方案中，粗纱具有1:1至20:1、1:1至10:1、1:1至8:1、或甚至1:1至7.5:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率。根据各种实施方案，粗纱的标准化圆周抗弯刚度大于标准化轴向抗弯刚度。例如，在一些实施方案中，粗纱在标准化圆周抗弯刚度和标准化轴向抗弯刚度之间具有约1lbf.in2至约21lbf.in2的差值。
在各种实施方案中，用于生产切割垫30的纤维材料可以被涂覆、灌注和/或浸渍以聚合物树脂，然后随后固化。聚合物树脂可以是任何合适类型的热固性塑料或热塑性塑料。在各种实施方案中，作为示例而非限制，聚合物树脂材料可包括：环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、苯乙烯树脂或其组合。在一个实施方案中，聚合物树脂包含聚氨酯。在其它实施方案中，聚合物树脂可以包括不饱和聚酯和苯乙烯树脂的共混物。聚合物树脂可以是可从Ashland Chemical，BASF，Bayer，BUFA和Lyondell Basil商购的那些。
在一些实施方案中，可以与聚合物树脂一起包括添加剂，例如固化剂和交联剂。作为示例而非限制，固化剂可以包括过氧化甲乙酮(MEKP)、乙酰丙酮过氧化物。交联剂可以包括例如辛酸钴，其可以用作干燥剂和交联剂。可以进一步向具有透明染料或不透明颜料的树脂中添加着色剂。作为补充或者作为替代，苯乙烯可被添加到稀薄树脂中并且增强操纵性能。
在实施方案中，在缠绕之前或者在将纤维缠绕在圆柱体10周围期间可以用聚合物树脂涂覆纤维，或者甚至可以在缠绕后用聚合物树脂涂覆。在一个实施方案中，可以通过手工叠加(lamination)在缠绕后将聚合物树脂施加在纤维材料上。作为替代，可以在缠绕之前通过将纤维材料浸渍在树脂浴中将聚合物树脂施加在纤维材料上，然后在张力下将浸渍的纤维材料缠绕在圆柱体10周围。用于施加聚合物树脂的其它方法被认为是合适的，例如将聚合物树脂喷射在纤维材料上。
在张力下缠绕在圆柱体周围的同时通过使涂覆有聚合物树脂的纤维材料固化而形成切割垫背衬50。考虑各种固化机制。在各种实施方案中，通过电磁辐射固化聚合物树脂。例如，聚合物树脂可以被紫外线固化、微波固化或使用热源(例如烘箱、高压釜等)固化。
不限于过程，在一些实施方案中，固化过程涉及在约100℃至约150℃的温度下固化圆柱体10上的复合材料持续至多2小时。在一些实施方案中，复合材料可经历额外的固化步骤(也称为后固化)，其中在约200℃至约250℃的温度下将复合材料加热约6至约10小时，其中第一个30-60分钟可以代表温度上升时间。
在固化之后，形成切割垫背衬50的复合材料的最终组成可以包括约10重量％至约50重量％的聚合物树脂，和约50重量％至约90重量％的纤维材料。在一些实施方案中，复合材料可以包括约20重量％至约40重量％的聚合物树脂，和约60重量％至约80重量％的纤维材料。
在各种实施方案中，复合材料具有约0.02英寸至约0.12英寸的厚度。在另外的实施方案中，复合材料可以具有约0.03英寸至约0.10英寸的厚度，或者约0.05英寸至约0.09英寸的厚度。此外，复合材料可具有约70至约100、约70至约95、约90至约97、或约80至约90的肖氏A硬度，这取决于具体的实施方案。
在各种实施方案中，切割垫背衬50可由圆周方向上(例如，在圆柱10周围)每英寸宽度的抗弯刚度来定限定，其为约30lbf.in2至约150lbf.in2。在另外的实施方案中，在圆周方向上每英寸宽度的抗弯刚度约为约35lbf.in2至约100lbf.in2，或约37lbf.in2至约65lbf.in2。在各种实施方案中，切割垫背衬50可进一步由轴向方向上(例如，横跨圆柱体10)的每英寸宽度的抗弯刚度来限定，其为约30lbf.in2至约150lbf.in2。在另外的实施方案中，在轴向方向上每英寸宽度的抗弯刚度约为约40lbf.in2至约100lbf.in2，或约45lbf.in2至约80lbf.in2。
尽管本文中对切割垫30的讨论集中于形成切割垫背衬50的复合材料，但切割垫30的其它部件和砧圆柱也可以包括在本公开的实施方案内。例如，考虑各种切割表面60，其可以接合到切割垫背衬50以形成切割垫30。通常，切割表面60可以面向被切割物体(例如纸板)的方向，并且与该物体和刀片接触以吸收由刀片施加的力。切割表面60可以由任何合适的材料制成，包括但不限于聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯乙烯树脂(不饱和聚酯苯乙烯树脂)或其组合。在各种实施方案中，最终切割垫具有约80至约95、约82至约92、约82至约87、或约89至约92的肖氏A硬度，这取决于具体的实施方案。
在实施方案中，可以通过将构成切割表面60的聚氨酯或其它材料的层作为树脂施加到切割垫背衬50并固化树脂使切割表面60接合至切割垫背衬50。在一些实施方案中，可以将切割垫背衬50放置在模具中，并且可将形成切割表面60的聚氨酯或其它树脂倒入模具中并然后固化。或者，切割表面60可以按其它方式结合到切割垫背衬50，例如通过使用粘合剂。
作为另一个例子，考虑用于切割垫30的各种锁定机构。这些锁定机构可以包括但不限于在由Flint Group(Arden，N.C.)生产的dayCorr切割垫中使用的Diamond Loc或ClamLocTM锁定机构。图1和图2中提供了Diamond Loc锁定机构40的示意图。美国专利US5,720,212、US5,758,560、US5,916,346、US6,629,482、US6,698,326、US6,722,246、US7,007,581和US8,590,436以及美国专利申请公开号2006/0191390中提供了关于这些锁定机构的其它细节，通过引用将它们各自作为整体并入本文。
此外，图1和2中描绘的切割垫30是缠绕在圆柱体10周围的单片，其中相对的轴向边缘会合从而形成接缝32。图1的接缝32是直缝；然而，图2中描绘的替代性接缝132是由蛇形轴向边缘形成的蛇形(serpentine)接缝，该蛇形接缝已显示出改善切割垫寿命。美国专利US8,590,436中提供了关于切割垫轴向边缘和接缝的其它细节,通过引用将其整体并入本文。
除了减少上文讨论的“高点”或“低点”之外，本切割垫的刚度还可以降低“卷曲”(curling)效应。在将切割垫安装在圆柱体上时，希望它们具有与圆柱体一致或轮廓相符的曲率。然而，传统的切割垫具有“卷曲”或张开的趋势，使得切割垫的曲率不与圆柱体很好地轮廓相符。相反，根据本文所述的各种实施方案的切割垫已证实了对这种卷曲效应的抵抗性并保持其曲率，从而确保了与圆柱体的良好一致性并且易于安装切割垫。
测试方法
根据ASTM D790，可以使用Instron单元(例如Instron 5568单元)来计算抗弯刚度值。该测试是梁挠曲测试，其中末端被简单地支承(无约束)并且在样品的跨距中点处逐渐施加载荷。Instron记录载荷相对于挠度。挠度的方程如下：
其中P是施加的挠曲载荷，L是支承物之间的长度，以及EI是每英寸宽度的抗弯刚度(也称为抗弯刚度系数或弯曲模量)。
实施例
将通过以下实施例进一步阐述上述的各种实施方案。
从许多不同切割垫背衬结构中的每一种制备三个样品。样品是从20.337英寸直径的心轴上制备的套筒上切下。样品的长度为1英尺。比较例1是具有0.125英寸孔直径和40％开口面积的0.024英寸厚的穿孔钢背衬坯料。比较例2是由低碳冷轧钢制成的0.019英寸厚的实心钢背衬坯料。比较例3是具有0.030英寸×0.070英寸矩形开口和每平方英寸材料144个开口的纤维网状背衬坯料。
实施例1是通过在张力下将纺织碳纤维(CF)材料卷绕到圆柱上制备的粗纱，以一定角度施加每个层，使得在先的缠绕和随后的缠绕的边缘彼此邻接。粗纱包括两层84克每平方米的CF，两层290克每平方米的CF和另外两层84克每平方米的CF。将这些层手工叠加并在卧式和立式烘箱中固化。所得粗纱为0.077英寸厚。
实施例2是通过纤丝卷绕工艺制备的粗纱，使用一系列24根玻璃纤维线股，在张力下卷绕在圆柱上在4英寸的宽度上间隔。该粗纱包括相对于圆柱中心轴线成54度的两个层，随后是相对于圆柱中心轴线以85度卷绕的另外四层。使这些层紫外线固化。所得粗纱为0.056英寸厚。
实施例3是通过在张力下将纺织玻璃纤维(GF)材料卷绕到圆柱上而制备的粗纱。以一定角度施加每个层，使得在先和随后的缠绕的边缘彼此邻接。该粗纱包括两层84克每平方米的GF，两层290克每平方米的GF和另外两层84克每平方米的GF。将这些层手工叠加并在卧式烘箱中固化。所得粗纱为0.056英寸厚。
实施例4是通过在张力下将纺织玻璃纤维(GF)材料卷绕到圆柱上而制备的粗纱。以一定角度施加每个层，使得在先和随后的缠绕的边缘彼此邻接。该粗纱包括两层84克每平方米的GF，两层290克每平方米的GF和另外两层84克每平方米的GF。将这些层手工叠加并在卧式和立式烘箱中固化。所得粗纱为0.050英寸厚。
实施例5是通过纤丝卷绕工艺制备的粗纱，使用一系列24根玻璃纤维线股，在张力下卷绕在圆柱上在4英寸的宽度上间隔。粗纱包括相对于圆柱的中心轴线成85度的两个层，随后是相对于圆柱的中心轴线以54度卷绕的另外四层。使这些层紫外线固化。所得粗纱为0.052英寸厚。
在圆周方向上取得每个样品的抗弯刚度并且对于每个比较例和实例取平均值。此外，在轴向方向上取得每个样品的抗弯刚度并且对于每个实施例和比较例3取平均值。将数值标准化以产生每英寸宽度的抗弯刚度。结果报告在表1中。
对于比较例1和2没有进行轴向测量，因为认定穿孔和实心的钢背衬在圆周方向和轴向方向上都导致几乎相同的值。因此，对于比较例1和2，假定圆周方向刚度与轴向刚度的比率为1.00。
*假定值
正如所示，根据各种实施方案制备的粗纱样品产生介于20lbf.in2和30lbf.in2之间的平均圆周抗弯刚度值，以及介于2lbf.in2和30lbf.in2之间的平均轴向抗弯刚度值。在实施例1-5的每一个中，圆周方向的抗弯刚度大于轴向方向的抗弯刚度，并且圆周方向的抗弯刚度与轴向方向的抗弯刚度的比率大于1:1。
相比之下，比较例3(纤维网背衬坯料)产生0.62lbf.in2的轴向抗弯刚度，该值仅为实施例中观察到的最低平均轴向抗弯刚度的约25％。另外，对于比较例3，圆周方向的抗弯刚度小于轴向方向的抗弯刚度，从而产生小于1的圆周方向的抗弯刚度与轴向方向的抗弯刚度的比率。
根据本文的各种实施方案，实施例1-5粗纱的每一种都用聚氨酯树脂浸渍以便产生切割垫背衬。比较例1-3的网和钢背衬坯料没有用聚氨酯浸渍。然后将每种背衬接合到由聚氨酯制成的切割表面以产生切割垫。将包括比较例1-3和实施例1-5的背衬的每个完成切割垫安装在固定的20.330英寸直径的圆柱上，并且在圆柱的边缘上测量间隙或卷曲。结果报告在表2中。
如表2所示，实施例1-5中的每一个均表现出比钢网背衬(比较例3)更少的卷曲，并且许多实施例显示出比实心钢背衬(比较例2)更少或相等量的卷曲。实施例1和2表现出比所有比较例都更少的卷曲。
因此，各种实施方案提供了在控制圆周抗弯刚度的同时具有增加的轴向抗弯刚度的切割垫背衬。不受理论限制，认为增加轴向抗弯刚度减少或消除了翘弯问题，同时控制圆周抗弯刚度会减少或甚至防止当从圆柱上移除以旋转到另一个位置时由切割垫背衬形成的切割垫的卷曲。
应注意，例如“优选地”、“常规地”、“通常地”和“典型地”的术语在本文中并未用于限制所要求保护的公开的范围，或者暗示某些特征对于所要求保护的发明的结构或功能而言是关键的、必要的或甚至重要的。更确切地，这些术语仅意图强调在本发明的具体实施方案中可能使用或可能不使用的可选或附加的特征。
本文阐述的所有范围都被认为包括所述范围内的所有值以及端点，除非含义明显相反。
已详细并且通过参考具体实施方案描述了本公开，将清楚的是，在不脱离所附权利要求限定的本公开范围的情况下，可以进行修改和变化。更具体地，虽然本公开的一些方面在本文中被认为是优选的或特别有利的，但考虑本公开不一定限于本公开的这些优选方面。

Claims (20)

1.一种制造切割垫背衬的方法，包括：
通过在张力下将纤维材料缠绕在旋转圆柱周围以形成多个层来产生粗纱，其中所述多个层中的每一层相对于所述旋转圆柱的中心轴线成角度，并且其中所述粗纱具有在1英寸梁宽度上从2至30lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度，以及1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率；
用聚合物树脂浸渍所述粗纱；以及
通过电磁辐射固化所述树脂以形成切割垫背衬。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物树脂包括环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚酯、苯乙烯树脂或其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中通过手工叠加在缠绕后将所述聚合物树脂施加到纤维材料上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中经由紫外光(UV)固化使所述聚合物树脂固化。
5.根据权利要求1所述的方法，其中经由微波固化使所述聚合物树脂固化。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述标准化圆周抗弯刚度为在1英寸的梁宽度上的20至30lbf.in2。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述粗纱在1英寸的梁宽度上的标准化圆周抗弯刚度和标准化轴向抗弯刚度之间的差值为1至21lbf.in2。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个层中的至少两层相对于所述旋转圆柱的中心轴线以80度至89度的角度成角度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述角度为相对于所述旋转圆柱的中心轴线的84度至86度。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述多个层中的至少两个另外层相对于所述旋转圆柱的中心轴线以45度至54度的角度成角度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述纤维材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或其组合。
12.根据权利要求1所述的方法，其中产生粗纱包括：
在张力下将纤维材料缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第一层和第二层，其中所述第一层和第二层相对于旋转圆柱的中心轴线以45到54度的角度成角度；
在张力下将纤维材料缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第三层和第四层，其中所述第三层和第四层相对于旋转圆柱的中心轴线以80到89度的角度成角度；
在张力下将纤维材料缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第五层和第六层，其中所述第五层和第六层相对于旋转圆柱的中心轴线以45到54度的角度成角度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中产生粗纱包括：
在张力下将纤维材料缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第一层和第二层，其中所述第一层和第二层相对于旋转圆柱的中心轴线以80到89度的角度成角度；
在张力下将纤维材料缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的至少第三层和第四层，其中所述第三层和第四层相对于旋转圆柱的中心轴线以45至54度的角度成角度。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗纱在1英寸的梁宽度上具有2.5至15lbf.in2的轴向抗弯刚度。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗纱在1英寸的梁宽度上具有2.5至5.5lbf.in2的轴向抗弯刚度。
16.一种制造切割垫背衬的方法，包括：
通过在张力下将多个玻璃纤维线股缠绕在旋转圆柱周围以形成多个层来产生粗纱，其中所述多个层中的每一层相对于所述旋转圆柱的中心轴线成角度，并且其中所述粗纱具有在1英寸的梁宽度上的从2至30lbf.in2的标准化轴向抗弯刚度，以及1:1至30:1的标准化圆周抗弯刚度与标准化轴向抗弯刚度的比率；
用聚氨酯树脂浸渍所述粗纱；以及
使用紫外光固化所述树脂以形成切割垫背衬。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述标准化圆周抗弯刚度为在1英寸的梁宽度上的20至30lbf.in2。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述粗纱的圆周抗弯刚度大于所述粗纱的轴向抗弯刚度。
19.根据权利要求16所述的方法，其中产生粗纱包括：
在张力下将所述多个玻璃纤维线股缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第一层和第二层，其中所述第一层和所述第二层相对于所述旋转圆柱的中心轴线以45至54度的角度成角度；
在张力下将所述多个玻璃纤维线股缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第三层和第四层，其中所述第三层和所述第四层相对于所述旋转圆柱的中心轴线以80至89度的角度成角度；
在张力下将所述多个玻璃纤维线股缠绕在所述旋转圆柱周围以形成所述多个层中的第五层和第六层，其中所述第五层和所述第六层相对于所述旋转圆柱的中心轴线以45至54度的角度成角度。
20.一种切割垫，其包含：
根据任一前述权利要求制造的切割垫背衬；和
接合至切割垫背衬的切割表面。
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