CN109844054A - 可磁化团聚物磨料颗粒、磨料制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒能够包括保留在粘结剂材料中的组分磨料颗粒。可磁化颗粒和组分磨料颗粒是不缔合的，并且其中可磁化颗粒具有6或更小的莫氏硬度。可磁化团聚物磨料颗粒还能够包括保留在粘结剂材料中的可磁化磨料颗粒，其中每个可磁化磨料颗粒包括相应的陶瓷主体和设置在陶瓷主体的至少一部分上的可磁化层。还公开了多个磨料颗粒。还公开了制备可磁化团聚物颗粒的方法和包括可磁化团聚物颗粒的磨料制品。

Description

可磁化团聚物磨料颗粒、磨料制品及其制备方法
技术领域
本发明广义上涉及磨料颗粒、磨料制品及其制备方法。
背景技术
各种类型的磨料制品在本领域中是已知的。例如，带涂层的磨料制品通常具有通过树脂粘结剂材料粘附到背衬的磨料颗粒。示例包括砂纸和具有粘附到背衬的精确成形的磨料复合物的结构化磨料。磨料复合物通常包括磨料颗粒和树脂粘结剂。
粘结的磨料颗粒包括保留在粘结剂基质中的磨料颗粒，该粘结剂基质可以是树脂的或玻璃质的。示例包括磨石、切断磨轮、细磨刀石和磨刀石。
磨料制品诸如例如带涂层的磨料制品和粘结磨料制品中的磨料颗粒的精确位置和取向多年来一直是人们兴趣的来源。
例如，已使用诸如静电涂覆磨料颗粒的技术制备带涂层的磨料制品，以将粉碎的磨料颗粒与垂直于背衬的纵向轴线对齐。同样，成形的磨料颗粒已通过如在美国专利申请公布2013/0344786 A1(Keipert)中所公开的机械方法对齐。
粘结磨料制品中的磨料颗粒的精确位置和取向已描述于专利文献中。例如，美国专利1,930,788(Buckner)描述了在粘结磨料制品中使用磁通量对具有薄铁粉涂层的磨料粒进行定向。同样，英国(G.B.)专利396,231(Buckner)描述了在粘结磨料制品中使用磁场对具有薄铁粉或钢粉涂层的磨料粒进行定向以将磨料粒定向在粘结磨料制品中。使用此技术，磨料颗粒径向地定向在粘结磨轮中。
美国专利申请公布2008/0289262 A1(Gao)公开了用于制备均匀分布、阵列图案和优选取向的磨料颗粒的设备。使用电流以形成磁场，从而致使针状软磁金属棒吸收或释放镀敷有软磁材料的磨料颗粒。
团聚物磨料颗粒在磨料领域中是已知的，并且已包括在各种磨料制品中。如对于磨料颗粒所应用的术语“团聚物”和“聚集体”或多或少地可互换使用，并且通常所有此类团聚物或聚集体磨料颗粒均包括通过粘结剂材料彼此粘结的磨料颗粒。粘结剂材料可以是玻璃质无机粘结剂(例如，玻璃质粘结)或基于有机树脂的粘结剂。
已在本领域中报道了玻璃质粘结团聚物磨料颗粒。例如，参见美国专利6,551,366(D'Souza等人)；6,521,004(Culler等人)；6,790,126(Wood等人)；6,913,824(Culler等人)；以及7,887,608(Schwabel等人)。
类似地，已报道了玻璃质粘结聚集体磨料颗粒。例如，参见美国专利2,216,728(Benner等人)；7,399,330(Schwabel等人)；6,620,214(McArdle等人)；以及6,881,483(McArdle等人)。
基于有机树脂的团聚物磨料颗粒描述于美国专利4,799,939(Bloecher等人)中。一般来讲，这些团聚物磨料颗粒(也称为“团聚物磨料颗粒”)由保留在粘结剂材料中的较小磨料颗粒(下文称为“组分磨料颗粒”)形成。组分磨料颗粒通常无规定向在团聚物磨料颗粒内。
发明内容
在一个方面，本公开提供了一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒包括保留在粘结剂基质中的可磁化颗粒和组分磨料颗粒，其中可磁化颗粒和组分磨料颗粒是不缔合的，并且其中可磁化颗粒具有6或更小的莫氏硬度。
在另一方面，本公开提供了一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒包括保留在粘结剂基质中的可磁化磨料颗粒，其中每个可磁化磨料颗粒包括相应的陶瓷主体和设置在陶瓷主体的至少一部分上的可磁化层。
在另一方面，本公开提供了根据本公开的多个团聚物磨料颗粒。
在另一方面，本公开提供了一种磨料制品，所述磨料制品包括保留在第二粘结剂材料中的根据本公开的多个团聚物磨料颗粒。
在另一方面，本公开提供了一种制备团聚物磨料颗粒的方法，方法包括以下步骤：
a)用包括粘结剂前体和可磁化磨料颗粒的浆液填充模具的腔室；
b)施加磁场以使可磁化磨料颗粒定向；以及
c)采用干燥或固化粘结剂前体中的至少一者，从而足以固定可磁化磨料颗粒的相应取向。
有利地，根据本公开，可能将磨料颗粒定向在可磁化团聚物磨料颗粒内，使得它们在存在外部磁场和任选地平行磨料颗粒取向的情况下具有基本上平行的磁轴。另外，所得的团聚物磨料颗粒可使用外部磁场放置和/或定向在磨料制品中。
如本文所用：
术语“陶瓷”是指由至少一种与氧、碳、氮或硫组合的金属元素(其可包括硅)制成的各种硬质、易碎、耐热和耐腐蚀材料中的任一种。陶瓷可以是例如结晶的或多晶的。
术语“亚铁磁的”是指表现出亚铁磁性的材料(散装)。亚铁磁性是发生在固体中的一种类型的永磁性，在该固体中与单个原子相关联的磁场自发地自我对齐，一些是平行的，或在相同方向上(如在铁磁性中)，而其它通常是反平行的或在相反方向上配对(如在反铁磁性中)。亚铁磁材料单晶的磁性行为可归因于平行对齐；以反平行布置的那些原子的稀释效应保持了这些材料的磁强度通常小于纯铁磁体固体诸如金属铁的磁强度。亚铁磁性主要发生在称为铁氧体的磁性氧化物中。产生亚铁磁性的自发对齐在称为居里点的温度之上被完全破坏，该居里点是每种亚铁磁材料的特征。当材料的温度降至居里点以下时，亚铁磁性恢复。
术语“铁磁的”是指表现出铁磁性的材料(散装)。铁磁性是一种物理现象，其中某些不带电材料会强烈吸引其它材料。与其它物质对比，铁磁材料容易被磁化，并且在强磁场中，磁化接近称为饱和的确定极限。当施加场然后将其移除时，磁化不会恢复到其原始值。此现象被称为磁滞。当加热到称为居里点的某个温度时，该温度针对每种物质通常是不同的，铁磁材料失去其特征性质并且停止成为磁性的；然而，它们在冷却时变为铁磁的。
除非另外指明，否则术语“磁性”和“磁化”意指在20℃下成为铁磁的或亚铁磁的，或能够这样做的。优选地，根据本公开的可磁化层具有或可通过暴露于所施加的磁场而具有至少0.001个电磁单元(emu)、更优选至少0.005emu、更优选0.01emu、多至包括0.1emu的磁矩，，虽然这不是必需的。
术语“磁场”是指并非由任何一个或多个天体(例如，地球或太阳)生成的磁场。一般来讲，用于本公开的实践所施加的磁场在定向的可磁化磨料颗粒区域中具有至少约10高斯(1mT)、优选至少约100高斯(10mT)的磁场强度。
术语“可磁化的”意指能够被磁化或已经处于磁化状态。
术语“长度”是指物体的最长尺寸。
术语“宽度”是指物体的垂直于其长度的最长尺寸。
术语“厚度”是指物体的垂直于其长度和宽度的最长尺寸。
术语“长径比”是指物体的长度/厚度的比率。
术语“基本上”意指所涉及的属性的35％内(优选30％内、更优选25％内、更优选20％内，更优选10％内，并且更优选5％内)。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
图1为根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化团聚物磨料颗粒100的示意透视图。
图2为根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化团聚物磨料颗粒200的示意透视图。
图3A为包括在图2的可磁化团聚物磨料颗粒200中的示例性可磁化磨料颗粒210的示意性透视图。
图3B为图3A中所示的可磁化磨料颗粒210的沿线3B-3B截取的示意性剖视图。
图4为根据本公开的示例性粘结磨轮400的透视图。
图5为根据本公开的示例性带涂层的磨料制品500的侧视图。
图6为根据本公开的示例性带涂层的磨料制品600的侧视图。
图7A为根据本公开的示例性非织造磨料制品700的透视图。
图7B为图7A中的区域7B的放大视图。
图8为根据实施例1制备的可磁化团聚物磨料前体颗粒的数字显微照片。
图9为根据实施例1制备的可磁化团聚物磨料颗粒的数字显微照片。
图10为根据实施例2制备的可磁化团聚物磨料前体颗粒的数字显微照片。
图11为根据实施例2制备的可磁化团聚物磨料颗粒的数字显微照片。
图12为根据实施例5制备的可磁化团聚物磨料前体颗粒的数字显微照片。
图13为根据实施例6制备的可磁化团聚物磨料前体颗粒的数字显微照片。
图14为根据实施例8的带涂层的磨料制品的数字显微照片。
图15为根据实施例9的带涂层的磨料制品的数字显微照片。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。图可不按比例绘制。
具体实施方式
根据本公开的可磁性团聚物磨料颗粒可具有至少两种不同的基本配置。在图1中示出第一配置。
现在参见图1，可磁化团聚物磨料颗粒100包括保留在粘结剂基质130(也简称为“粘结剂”)中的可磁化颗粒110和组分磨料颗粒120。可磁化颗粒和组分磨料颗粒是不缔合的。即，可磁化颗粒不作为涂层局部粘结到组分磨料颗粒的表面，而是通常分布在整个粘结剂基质中。在此配置中，应当选择具有6或更小(即，小于或等于正长石)的莫氏硬度的可磁化颗粒。
在图2中所示的第二配置中，可磁化团聚物磨料颗粒200包括保留在粘结剂基质230中的可磁化磨料颗粒210。现在参见图3B，每个可磁化磨料颗粒210包括相应的陶瓷主体220和设置在陶瓷主体220的至少一部分上的可磁化层215。现在参见图3A，可磁化磨料颗粒210(示为截短的三角锥)各自具有通过多个侧小面216彼此连接的两个相对的主小面210、212。大部分可磁化磨料颗粒210基本上垂直于共同平面240。虽然图2示出了具有几何形状(即截短的三角锥)的可磁化团聚物磨料颗粒，但这种类型的可磁化团聚物磨料颗粒可以是球形的或以其它方式无规成形的。
针对涉及可磁化磨料颗粒的实施方案，可磁化层可以是一体的可磁化材料，或其可以包括在二次粘结剂材料中的可磁化颗粒。二次粘合剂材料可以是玻璃质的或有机的，例如，如下文针对粘合剂基质(130，230)所述。此任选的二次玻璃质或有机树脂粘合剂可例如选自上文列出的那些玻璃质和有机粘结剂。
陶瓷主体可以是任何陶瓷颗粒(优选陶瓷磨料颗粒)；例如，选自下文列出的磨料颗粒的陶瓷磨料颗粒(即，不包括金刚石)。可通过任何合适的方法诸如例如浸涂、喷涂、涂漆和粉末涂覆将可磁化层设置在陶瓷主体上。可磁化层可涂覆在陶瓷主体的整个表面上，或仅涂覆其一部分。同样，各个可磁化磨料颗粒可具有不同的覆盖程度和/或位置。可磁化层优选基本上不含(即，包含小于5重量％、优选包含小于1重量％的)用于成形的陶瓷主体中的陶瓷磨料材料。
可磁化层可基本上由可磁化材料(例如，>99重量％至100重量％的蒸汽涂覆金属及其合金)组成，或其可包含保留在粘结剂基质中的磁性颗粒。可磁化层的粘结剂基质(如果存在的话)可以是无机的(例如玻璃质的)或基于有机树脂的，并且通常由相应的粘结剂前体形成。
可磁化团聚物磨料颗粒的粘结剂基质可以是无机的(例如玻璃质的)或基于有机树脂的，并且通常由相应的粘结剂前体形成。优选地，粘结剂比组分磨料颗粒或可磁化磨料颗粒更易碎以使得在这些磨料颗粒变得平滑或光滑之前粘结剂断裂而从粘结剂基质中释放出对应的磨料颗粒，从而向被研磨的工件暴露出新的磨料颗粒。
玻璃质粘结剂可由包含一种或多种原料的混合物或组合的前体组合物制备，该一种或多种原料在加热至高温时熔化和/或熔融以形成一体的玻璃质粘结剂基质。玻璃质粘结剂可例如由玻璃料形成。玻璃料是在其用作玻璃质粘结前体组合物之前已被预焙烧的组合物，用于形成可磁化团聚物磨料颗粒的玻璃质粘结剂。
如本文所用，术语“玻璃料”是材料的通用术语，该材料通过充分共混包含一种或多种玻璃料形成组分的混合物，然后将混合物加热(也称为预焙烧)到至少足以将其熔化的高温；冷却所得的玻璃并且将其粉碎而形成。然后可将粉碎的材料筛分至非常细的粉末。
用于玻璃质粘结剂的合适玻璃和用于制作玻璃质粘结剂的玻璃料的示例包括二氧化硅玻璃、硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃以及它们的组合。二氧化硅玻璃通常由100重量％的二氧化硅构成。在一些实施方案中，玻璃质粘结剂为包含金属氧化物或准金属氧化物的玻璃，例如氧化铝、氧化硅、氧化硼、氧化镁、氧化钠、氧化锰、氧化锌、氧化钙、氧化钡、氧化锂、氧化钾、氧化钛、可以表征为颜料的金属氧化物(例如，氧化钴、氧化铬和氧化铁)、以及它们的混合物。
合适的玻璃质粘结剂和/或玻璃质粘结剂前体的范围的示例包括基于玻璃质粘结剂和/或玻璃质粘结剂前体的总重量计：25重量％至90重量％，优选35重量％至85重量％的SiO2；0至40重量％，优选0至30重量％的B2O3；0至40重量％，优选5至30重量％的Al2O3；0至5重量％，优选0至3重量％的Fe2O3；0至5重量％，优选0至3重量％的TiO2；0至20重量％，优选0至10重量％的CaO；0至20重量％，优选1至10重量％的MgO；0至20重量％，优选0至10重量％的K2O；0至25重量％，优选0至15重量％的Na2O；0至20重量％，优选0至12重量％的Li2O；0至10重量％，优选0至3重量％的ZnO；0至10重量％，优选0至3重量％的BaO；以及0至5重量％，优选0至3重量％的金属氧化物(例如，CoO、Cr2O3或其它颜料)。
基于玻璃料的总重量计，合适的硅酸盐玻璃组合物的示例包含约70重量％至约80重量％的二氧化硅、约10重量％至约20重量％的氧化钠、约5重量％至约10重量％的氧化钙、约0.5重量％至约1重量％的氧化铝、约2重量％至约5重量％的氧化镁以及约0.5重量％至约1重量％的氧化钾。基于玻璃料的总重量计，合适的硅酸盐玻璃组合物的另一示例包含约73重量％的二氧化硅、约16重量％的氧化钠、约5重量％的氧化钙、约1重量％的氧化铝、约4重量％的氧化镁、以及约1重量％的氧化钾。在一些实施方案中，玻璃基质包括含有SiO2、B2O3和Al2O3的氧化铝-硼硅酸盐玻璃。基于玻璃料的总重量计，合适的硼硅酸盐玻璃组合物的示例包含约50重量％至约80重量％的二氧化硅、约10重量％至约30重量％的氧化硼、约1重量％至约2重量％的氧化铝、约0重量％至约10重量％的氧化镁、约0重量％至约3重量％的氧化锌、约0重量％至约2重量％的氧化钙、约1重量％至约5重量％的氧化钠、约0重量％至约2重量％的氧化钾、以及约0重量％至约2重量％的氧化锂。基于玻璃料的总重量计，合适的硼硅酸盐玻璃组合物的另一示例包含约52重量％的二氧化硅、约27重量％的氧化硼、约9重量％的氧化铝、约8重量％的氧化镁、约2重量％的氧化锌、约1重量％的氧化钙、约1重量％的氧化钠、约1重量％的氧化钾、以及约1重量％的氧化锂。其它示例性合适硼硅酸盐玻璃组合物包含基于重量计47.61％的SiO2、16.65％的Al2O3、0.38％的Fe2O3、0.35％的TiO2、1.58％的CaO、0.10％的MgO、9.63％的Na2O、2.86％的K2O、1.77％的Li2O、19.03％的B2O3、0.02％的MnO2和0.22％的P2O5；以及63％的SiO2、12％的Al2O3、1.2％的CaO、6.3％的Na2O、7.5％的K2O和10％的B2O3。在一些实施方案中，可用的氧化铝-硼硅酸盐玻璃组合物包含约18重量％的B2O3、8.5重量％的Al2O3、2.8重量％的BaO、1.1重量％的CaO、2.1重量％的Na2O、1.0重量％的Li2O，剩余为Si2O。具有小于约45mm粒度的这种氧化铝-硼硅酸盐玻璃可从佛罗里达州奥德马尔的专业玻璃公司(Specialty Glass Incorporated,Oldsmar,Florida)商购获得。
用于制造玻璃-陶瓷的玻璃粉可选自铝硅酸镁、铝硅酸锂、铝硅酸锌、铝硅酸钙、以及它们的组合。可在上文列出的***内形成玻璃的已知晶体陶瓷相包括：堇青石(2MgO.2Al2O3.5SiO2)、钙铝黄长石(2CaO.Al2O3.SiO2)、钙长石(2CaO.Al2O3.2SiO2)、锌黄长石(2CaO.ZnO.2SiO2)、镁黄长石(2CaO.MgO.2SiO2)、锂辉石(2Li2O.Al2O3.4SiO2)、硅锌矿(2ZnO.SiO2)和锌尖晶石(ZnO.Al2O3).用于制造玻璃-陶瓷的玻璃粉可包含成核剂。已知成核剂促进玻璃-陶瓷中晶体陶瓷相的形成。作为具体加工技术的结果，玻璃材料不具有结晶陶瓷所具有的长程有序。玻璃陶瓷是受控热处理的结果，在一些情况下产生超过90％的一个或多个结晶相，其余的非结晶相填充晶界。玻璃陶瓷组合了陶瓷和玻璃两者的优点，并且提供持久的机械和物理性能。
可用于形成玻璃质粘结剂的玻璃料还可包含玻璃料粘结剂(例如，长石、硼砂、石英、苏打灰、氧化锌、白垩、三氧化锑、二氧化钛、氟硅酸钠、燧石、冰晶石、硼酸以及它们的组合)和其它矿物(例如，粘土、高岭土、硅灰石、石灰石、白云石、白垩以及它们的组合)。
可磁化团聚物磨料颗粒中的玻璃质粘合剂可例如基于所期望的热膨胀系数(CTE)来选择。一般来讲，玻璃质粘合剂和磨料颗粒具有类似CTE，例如彼此为±100％、50％、40％、25％或20％是可用的。熔融的氧化铝的CTE通常为约8×10-6/开尔文(K)。玻璃质粘结剂可被选择成具有4×10-6/K至16×10-6/K范围内的CTE。用于制备合适的玻璃质粘结剂的玻璃料的示例可以例如作为F245从俄亥俄州卡罗顿的熔合陶瓷公司(Fusion Ceramics,Carrollton,Ohio)商购获得。
在制造过程中，可将粉末形式的玻璃质粘结剂前体与临时粘结剂(通常为有机粘结剂(例如，淀粉、蔗糖、甘露糖醇))混合，该临时粘结剂在玻璃质粘结剂前体焙烧过程中烧尽。
有机粘结剂(例如，交联的有机聚合物)一般通过至少部分地干燥和/或固化(即交联)树脂有机粘结剂前体来制备。合适的有机粘合剂前体的示例包括热固化树脂和辐射固化树脂，这些树脂可例如通过热和/或暴露于辐射而被固化。示例性有机粘结剂前体包括胶水、酚醛树脂、氨基塑料树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂(例如，具有侧基α,β-不饱和基团的氨基塑料树脂、丙烯酸化聚氨酯树脂、丙烯酸化环氧树脂、丙烯酸化异氰脲酸酯)、丙烯酸单体/低聚物树脂、环氧树脂(包括双马来酰亚胺和芴改性的环氧树脂)、异氰脲酸酯树脂以及它们的组合。可将诸如热引发剂、催化剂、光引发剂、硬化剂等的固化剂加入到有机粘结剂前体中，这些固化剂通常根据所选树脂体系而选择并且以有效量存在。
关于合适的有机粘结剂前体及其在制备团聚物磨料颗粒中的用途的进一步细节可见于美国专利4,652,275(Bloecher等人)中。
玻璃质粘结剂的焙烧/烧结可例如在窑或管式炉中使用本领域已知的技术进行。用于固化有机粘结剂前体的条件可包括使用本领域已知的技术在烘箱中加热或利用红外辐射和/或光化辐射(例如，在光引发的固化的情况下)。
在形成可磁化团聚物磨料颗粒，优选松散颗粒之前，通常将组分磨料颗粒和可磁化颗粒、或可磁化磨料颗粒与粘结剂材料前体混合。该混合物可在此时成形以提供前体成形的磨料团聚物，该磨料团聚物在焙烧(无机)或固化(有机)之后将粘结剂前体转化成成品可磁化团聚物磨料颗粒的粘结剂基质；如上文所讨论。
可用的组分磨料颗粒包括例如以下的粉碎颗粒：熔融的氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如作为3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN从美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)商购获得的那些)、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方晶型氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆(例如，掺杂有氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅和/或氧化锡的氧化铝陶瓷)、硅酸盐、氧化锡、二氧化硅(诸如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(例如，滑石、粘土(例如，蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸钠)、燧石或金刚砂。溶胶-凝胶法得到的粉碎的陶瓷颗粒的示例可见于美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)；4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)；和4,881,951(Monroe等人)中。
关于制备溶胶-凝胶法得到的陶瓷颗粒的方法的进一步细节可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser)、5,152,917(Pieper等人)、5,213,591(Celikkaya等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)以及见于美国公布专利申请2009/0165394 Al(Culler等人)和2009/0169816 A1(Erickson等人)中。
组分磨料颗粒可被成形(即，具有由其制造方法赋予的非随机形状)。例如，成形的磨料颗粒可以通过使用溶胶-凝胶技术的模制方法来制备，如美国专利5,201,916(Berg)；5,366,523(Rowenhorst(Re 35,570))；和5,984,988(Berg)中所述。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝磨料颗粒，然后将其粉碎以形成碎片，这些碎片保留其初始形状特征的一部分。在一些实施方案中，成形的α氧化铝颗粒为精确成形颗粒(即，颗粒具有的形状至少部分地由用于制备它们的生产工具中的腔室的形状决定)。
关于此类磨料颗粒及其制备方法的细节可见于例如美国专利8,142,531(Adefris等人)；8,142,891(Culler等人)；和8,142,532(Erickson等人)；以及见于美国专利申请公布2012/0227333(Adefris等人)；2013/0040537(Schwabel等人)；和2013/0125477(Adefris)中。
示例性可用的可磁化材料可包括：铁；钴；镍；各种等级的以坡莫合金(Permalloy)销售的镍和铁的各种合金；以Fernico、Kovar、FerNiCo I或FerNiCo II销售的铁、镍和钴的各种合金；各种等级的以Alnico销售的铁、铝、镍、钴，有时还有铜和/或钛的各种合金；以Sendust合金销售的铁、硅和铝(通常为约85:9:6重量份)的合金；赫斯勒合金(例如，Cu2MnSn)；铋化锰(也称为华斯曼诺尔(Bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕，钕、铁和硼的合金(例如Nd2Fe14B)以及钐和钴的合金(例如SmCo5)；MnSb；MnOFe2O3；Y3Fe5O12；CrO2；MnAs；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些优选的实施方案中，可磁化材料包含选自以下的至少一种金属：铁、镍以及钴、两种或更多种此类金属的合金、或至少一种此类金属与至少一种选自磷和锰的元素的合金。在一些优选的实施方案中，可磁化材料为包含8重量％至12重量％(重量％)铝、15重量％至26重量％镍、5重量％至24重量％钴、多至6重量％铜、多至11重量％钛的合金，其中所添加多至100重量％的材料的剩余部分为铁。
可磁化颗粒可具有能够物理装配在可磁化团聚物磨料颗粒内的任何尺寸，但优选比磁化团聚物磨料颗粒小得多(例如，如图1中所示)，如通过平均粒径所判断，优选小4至2000倍、更优选小100至2000倍、并且甚至更优选小500至2000倍，虽然也可使用其它尺寸。在该实施方案中，可磁化颗粒可具有6或更小(例如，5或更小、或4或更小)的莫氏硬度，虽然这不是必需的。
在一些实施方案中，可使用气相沉积技术诸如例如物理气相沉积(PVD)(包括磁控管溅射)来沉积可磁化层。各种颗粒的PVD金属化公开于例如美国专利4,612,242(Vesley)和7,727,931(Brey等人)中。金属可磁化层通常可以这种一般方式制备。
可蒸汽涂覆的金属材料的示例包括不锈钢、镍、钴，示例性的可用的可磁化颗粒/材料可包括：铁；钴；镍；各种等级的以坡莫合金销售的镍和铁的各种合金；以Fernico、Kovar、FerNiCo I或FerNiCo II销售的铁、镍和钴的各种合金；各种等级的以Alnico销售的铁、铝、镍、钴，有时还有铜和/或钛的各种合金；以Sendust合金销售的铁、硅和铝(通常为约85:9:6重量份)的合金；赫斯勒合金(例如，Cu2MnSn)；铋化锰(也称为华斯曼诺尔)；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕、以及钐和钴的合金(例如SmCo5)；MnSb；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体以及锶铁氧体；以及前述的组合。在一些优选的实施方案中，可磁化材料包含选自以下的至少一种金属：铁、镍以及钴、两种或更多种此类金属的合金、或至少一种此类金属与至少一种选自磷和锰的元素的合金。在一些优选的实施方案中，可磁化材料是包含8重量％至12重量％(重量％)铝、15重量％至26重量％镍、5重量％至24重量％钴、多至6重量％铜、多至11重量％钛的合金，其中所添加多至100重量％的材料的剩余部分是铁。
在图2中所示类型的一些实施方案中，可磁化层优选包括单一层，该单一层包括保留在粘结剂中并且设置在陶瓷主体上的可磁化材料(例如，描述用作上述可磁化颗粒的那些可磁化材料)，虽然这不是必需的。可磁化层可包括以上讨论的可磁化颗粒，不同的是更小的粒度通常为更理想的。
根据本公开的可磁化团聚物磨料颗粒可根据磨料行业认可并规定的标称等级来单独地设定大小。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ANSI(美国国家标准学会)、FEPA(欧洲磨料制造者联盟)和JIS(日本工业标准)颁布的那些标准。ANSI等级标号(即规定的标称等级)包括例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI 80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和ANSI 600。FEPA等级标号包括F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F18、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500和F2000。JIS等级标号包括：JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。
另选地，可使用符合ASTM E-11“Standard Specification for Wire Cloth andSieves for Testing Purposes”(用于测试目的的筛布和筛的标准规格)的美国标准试验筛将可磁化团聚物磨料颗粒分级成标称筛分等级。ASTME-11规定了测试筛的设计和构造需求，该测试筛使用安装在框架中的织造筛布的介质根据指定的粒度对材料进行分类。典型名称可以表示为-18+20，其意指粉碎磨料颗粒可通过符合18目筛的ASTM E-11规范的试验筛，并且保留在符合20目筛的ASTM E-11规范的试验筛上。在一个实施方案中，粉碎磨料颗粒具有这样的颗粒尺寸：使得大部分颗粒通过18目试验筛并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目试验筛上。在各种实施方案中，粉碎磨料颗粒可具有以下的标称筛分等级：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70/+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500或500+635。另选地，可使用诸如-90+100的定制目尺寸。
可磁化团聚物磨料颗粒可通常根据用于制备团聚物磨料颗粒的已知工序制备，其中对可磁化组分进行调节。例如，该方法可包括以下步骤：
a)用包括粘结剂前体和可磁化磨料颗粒的浆液填充模具的腔室；
b)任选地施加磁场以使可磁化磨料颗粒定向；以及
c)固化粘结剂前体以使可磁化磨料颗粒的相应取向固定。
在一些实施方案中，步骤b)和c)是按顺序的(并且任选地连续的)。在一些实施方案中，步骤b)和c)是同时的。
浆液包括液体载体并且可例如通过简单混合浆液组分制备。示例性液体载体包括水、醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇单甲醚)、醚(例如，甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚)以及它们的组合。浆液可包含附加的组分，诸如例如分散剂、表面活性剂、脱模剂、着色剂、消泡剂和流变改性剂。
如果在步骤b)中未施加磁场，则所得的可磁化团聚物磨料颗粒可不具有磁矩，并且组分磨料颗粒或可磁化磨料颗粒可为无规定向的。然而，如果存在任选的磁场，则可磁化团聚物磨料颗粒的可磁化组分的取向将趋于与磁场对齐。优选地，大部分或甚至全部的可磁化团聚物磨料颗粒将具有基本上彼此平行对齐的磁矩。
任选地施加的磁场可由任何外部磁体(例如，永久磁体或电磁体)提供。优选地，磁场在各个可磁化团聚物磨料颗粒的标度上基本上均匀。
针对磨料制品的生产，在固化粘结剂(例如玻璃质或有机的)前体以生产磨料制品之前，可任选地使用磁场来放置和/或定向可磁化团聚物磨料颗粒。磁场可在可磁化团聚物磨料颗粒在粘结剂中固定就位或在整体中连续之前，在这些可磁化团聚物磨料颗粒上基本上均匀，或该磁场可以是不均匀的，或甚至有效地分离成离散的区段。通常，磁场的取向被配置成根据预定取向实现可磁化团聚物磨料颗粒的对齐。
磁场配置和用于产生磁场的装置的示例描述于美国专利申请公布2008/0289262A1(Gao)和美国专利2,370,636(Carlton)、2,857,879(Johnson)、3,625,666(James)、4,008,055(Phaal)、5,181,939(Neff)以及英国(G.B.)专利1 477 767(EdenvilleEngineering Works公司)中。
在一些实施方案中，可使用磁场将可磁化团聚物磨料颗粒推到带涂层磨料制品的底胶层前体(即，底胶层的粘结剂前体)上，同时保持相对于水平背衬的垂直或倾斜取向。在至少部分地固化底胶层前体之后，可磁化团聚物磨料颗粒固定在它们的位置和取向上。另选地或除此之外，强磁场的存在或不存在可用于选择性地将可磁化团聚物磨料颗粒放置到底胶层前体上。类似的方法可用于制造带浆液涂层的磨料制品，不同的是磁场作用于浆液内的可磁化颗粒上。也可在非织造背衬上进行上述方法以制备非织造磨料制品。
同样，就粘结磨料制品而言，可磁化团聚物磨料颗粒可定位和/或定向在对应的粘结剂前体内，然后将其压制和固化。
可磁化团聚物磨料颗粒可以松散的形式(例如，自由流动或在浆液中)使用或它们可并入到各种磨料制品(例如，带涂层的磨料制品、粘结磨料制品、非织造磨料制品、和/或磨料刷)中。
可磁化团聚物磨料颗粒可用于例如构造磨料制品，包括例如带涂层的磨料制品(例如，常规的带底胶和复胶涂层磨料制品、带浆液涂层磨料制品和结构化磨料制品)、磨料刷、非织造磨料制品、以及粘结磨料制品诸如砂轮、细磨刀石和磨刀石。
例如，图4示出了根据本公开的一个实施方案的类型为27的中央凹陷砂轮400的示例性实施方案(即粘结磨料制品的实施方案)。中心孔412用于将类型为27的中央凹陷砂轮400附着到例如动力驱动工具。类型为27的中央凹陷砂轮400包含保留在粘结剂425中的根据本公开的可磁化团聚物磨料颗粒420。合适的粘结剂425的示例包括：有机粘结剂，诸如环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、氨基塑料粘结剂和丙烯酸类树脂粘结剂；以及无机粘结剂，诸如玻璃质粘结剂。
关于根据本公开的粘结磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利4,800,685(Haynes等人)；美国专利4,898,597(Hay等人)；美国专利4,933,373(Moren)；和美国专利5,282,875(Wood等人)中。
在带涂层的磨料制品的一个示例性实施方案中，磨料涂层可以包含底胶层、复胶层和可磁化团聚物磨料颗粒。参见图5，示例性带涂层的磨料制品500具有背衬520和磨料层530。磨料层530包含根据本公开的可磁化团聚物磨料颗粒540，可磁化团聚物磨料颗粒540通过底胶层550和复胶层560固定于背衬520的表面570，底胶层550和复胶层560各自包含相应的可以相同或不同的粘结剂(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂或丙烯酸类树脂)。
在带涂层的磨料制品的另一个示例性实施方案中，磨料涂层可以包含固化的浆液，该固化的浆液包括根据本公开的可固化粘结剂前体和可磁化团聚物磨料颗粒。参见图6，示例性的带涂层的磨料制品600具有背衬620和磨料层630。磨料层630包含可磁化团聚物磨料颗粒640和粘结剂645(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂)。
关于根据本公开的带涂层磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,652,275(Bloecher等人)、4,734,104(Broberg)、4,751,137(Tumey等人)、5,137,542(Buchanan等人)、5,152,917(Pieper等人)、5,417,726(Stout等人)、5,573,619(Benedict等人)、5,942,015(Culler等人)和6,261,682(Law)中。
非织造磨料制品通常包括多孔的(例如膨松有弹性的开放多孔的)聚合物长丝结构，该结构具有通过粘结剂粘结到其上的可磁化团聚物磨料颗粒。图7A和图7B示出了根据本发明的非织造磨料制品700的示例性实施方案。非织造磨料制品700包括膨松有弹性的开放低密度纤维网，该纤维网由用粘结剂720(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂)浸渍过的缠结的长丝710形成。根据本公开的可磁化团聚物磨料颗粒740在整个纤维网700中分散在长丝710的暴露表面上。粘结剂720涂覆长丝710的多个部分并且形成小珠750，小珠750可以环绕单根长丝或成束长丝，附着到长丝的表面和/或聚集在接触长丝的交叉处，从而在整个非织造磨料制品上提供研磨点。
关于根据本公开的非织造磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利2,958,593(Hoover等人)、4,018,575(Davis等人)、4,227,350(Fitzer)、4,331,453(Dau等人)、4,609,380(Barnett等人)、4,991,362(Heyer等人)、5,554,068(Carr等人)、5,712,210(Windisch等人)、5,591,239(Edblom等人)、5,681,361(Sanders)、5,858,140(Berger等人)、5,928,070(Lux)、6,017,831(Beardsley等人)、6,207,246(Moren等人)和6,302,930(Lux)中。
根据本公开的磨料制品可用于研磨工件。研磨的方法涵盖了荒磨(即高压高切削量)到打磨(例如，用砂布带打磨医用植入物)，其中后者通常用更细粒级的磨料颗粒制成。一种此类方法包括以下步骤：使磨料制品(例如，涂覆磨料制品、非织造磨料制品或粘结磨料制品)与工件的表面摩擦接触，并使磨料制品或工件中的至少一者相对于另一者移动，以研磨表面的至少一部分。
工件材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、涂漆表面、塑料、增强塑料、石材和/或它们的组合。工件可以是平坦的或具有与之关联的形状或轮廓。示例性工件包括金属部件、塑料部件、颗粒板、凸轮轴、曲柄轴、家具和涡轮叶片。研磨过程中所施加的力通常在约1千克至约100千克的范围内。
根据本发明的磨料制品可以手工使用和/或与机器联合使用。进行研磨时，使磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动。可在湿润或干燥条件下进行研磨。用于湿润研磨的示例性液体包括水、含有常规防锈化合物的水、润滑剂、油、肥皂和切削液。液体还可包含例如消泡剂、脱脂剂。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒包括保留在粘结剂材料中的可磁化颗粒和组分磨料颗粒，其中可磁化颗粒和组分磨料颗粒是不缔合的，并且其中可磁化颗粒具有6或更小的莫氏硬度。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案的可磁化团聚物磨料颗粒，其中粘结剂基质包括玻璃质粘结剂材料。
在第三实施方案中，本公开提供了一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒包括保留在粘结剂材料中的可磁化磨料颗粒，其中每个可磁化磨料颗粒包括相应的陶瓷主体和设置在陶瓷主体的至少一部分上的可磁化层。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第三实施方案的可磁化团聚物磨料颗粒，其中可磁化磨料颗粒各自具有通过多个侧小面彼此连接的两个相对的主小面，并且其中大部分可磁化磨料颗粒具有基本上垂直于共同平面对齐的主小面中的至少一个。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第三实施方案的可磁化团聚物磨料颗粒，其中可磁化磨料颗粒各自包括具有相应纵向轴线的杆，并且其中大部分纵向轴线基本上彼此平行。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第五实施方案中任一项的可磁化团聚物磨料颗粒，其中磨料颗粒包括成形磨料颗粒。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项的可磁化团聚物磨料颗粒，其中粘结剂基质是玻璃质的。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项的可磁化团聚物磨料颗粒，其中粘结剂基质包含交联的有机聚合物。
在第九实施方案中，本公开提供了多个根据第一实施方案至第八实施方案中任一项的团聚物磨料颗粒。
在第十实施方案中，本公开提供了一种磨料制品，所述磨料制品包含保留在第二粘结剂材料中的多个根据第一实施方案至第八实施方案中任一项的团聚物磨料颗粒。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第十实施方案的磨料制品，其中磨料制品包括粘结磨轮。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第十实施方案的磨料制品，其中磨料制品包括带涂层的磨料制品，其中带涂层的磨料制品包括设置在背衬上的磨料层，并且其中磨料层包括第二粘结剂基质和多个团聚物磨料颗粒。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第十二实施方案的磨料制品，其中磨料层包括底胶层和复胶层。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第十实施方案的磨料制品，其中磨料制品包括非织造磨料制品，其中非织造磨料包含具有磨料层的非织造纤维网，该磨料层设置在该非织造纤维网的至少一部分上，并且其中磨料层包括第二粘结剂基质和多个团聚物磨料颗粒。
在第十五实施方案中，本公开提供了一种制备团聚物磨料颗粒的方法，方法包括以下步骤：
a)用包括粘结剂前体和可磁化磨料颗粒的浆液填充模具的腔室；
b)施加磁场以使可磁化磨料颗粒定向；以及
c)采用干燥或固化粘结剂前体中的至少一者，从而足以固定可磁化磨料颗粒的相应取向。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案的制备可磁化团聚物磨料颗粒的方法，其中步骤b)和c)是按顺序的。
在第十七实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案的制备可磁化团聚物磨料颗粒的方法，其中步骤b)和c)是同时的。
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。
实施例
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等均以重量计。除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自精细化学品供应商诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)，或者可通过已知的方法合成。
实施例中使用的材料描述于下表1中。
表1
可磁化磨料颗粒的制备
使用物理气相沉积和磁控管溅射，用304不锈钢涂覆SAP。304不锈钢溅射靶材(描述于Barbee等人的薄固体薄膜(Thin Solid Films)，1979，第63卷，第143-150页)以磁性铁素体为中心的立方形式沉积。用于制备带304不锈钢膜涂层的磨料颗粒(即，可磁化磨料颗粒)的装置公开于美国专利8,698,394(McCutcheon等人)中。在10毫托(1.33帕斯卡)的氩溅射气体压力下，在7千瓦下对4500克SAP进行物理气相沉积持续7小时。涂覆的SAP的密度为3.944克/立方厘米(未涂覆的SAP的密度为3.914克/立方厘米)。带涂层的磨料颗粒中的金属涂层的重量百分比为0.75％并且涂层厚度为85纳米。
实施例1
通过使用高剪切搅拌器混合表2中列出的组分来制备500克的浆液。将所得浆液涂覆到具有腔室的聚丙烯模具中，其中这些腔室具有长和宽约0.87mm的正方形开口与长和宽约0.65mm的正方形基部；这些腔室的深度为0.77mm。将浆液填充到工具中，同时坐置在平均磁场为0.6特斯拉的6英寸(15.2cm)直径乘以2英寸(5.1cm)厚的永久钕磁体的面上。让样品在23℃下干燥30分钟。干燥的样品具有95％-100％的如图8中所示直立的可磁化团聚物磨料前体颗粒。
表2
组成 重量％
AER 1.54
AF 0.51
DEX 2.06
MCL 0.51
SIL 1.61
V601 13.21
涂覆的SAP 51.41
水 29.15
使用超声变幅杆将干燥成形团聚物从工具中剥离，并且随后与细级氧化铝粉末(作为P172获自法国加尔达讷的Alteo Alumina公司(Alteo Alumina,Gardanne,France))混合，然后在箱式窑中的耐火段中在更高温度下烧结(条件如表3中所计划)。
表3
区段 加热坡度，℃/分钟 温度，℃ 停留，小时
1 2.0 420 2
2 2.0 700 0.5
3 3.0 880 4
烧结后，让耐火段自然冷却至接近23℃。烧结后的可磁化团聚物磨料颗粒的图片在图9中示出。然后使用美国标准测试筛-18+25筛分团聚物。
当定位在永久钕磁体的磁场中时，所得的可磁化团聚物磨料颗粒具有响应性。
实施例2
重复上述实施例1中所述的工序，不同的是将浆液填充到工具中而不经历磁场。干燥的样品中的前体磨料颗粒具有如图10光学显微照片中所示的无规取向分布。从工具移除和烧结后的可磁化团聚物磨料颗粒的图片在图11中示出。当定位在永久钕磁体的磁场中时，所得的可磁化团聚物磨料颗粒具有响应性。
比较例A
重复上述实施例1中所述的工序，不同的是将未涂覆的SAP用于浆液组合物，代替涂覆的SAP，并且将浆液填充到工具中而不经历磁场。
当定位在永久钕磁体的磁场中时，所得的团聚物磨料颗粒不具有响应性。
实施例3
将直径为7英寸(17.8cm)、具有7/8英寸(2.2cm)直径的中心孔和0.83mm(33密耳)厚度的预切硫化纤维盘坯料涂覆有269.9g/m2的酚醛底胶树脂，该预切硫化纤维盘坯料作为DYNOS VULCANIZED FIBRE获自德国特罗斯多夫的DYNOS GmbH公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany)，该酚醛底胶树脂由49.2份的PR、40.6份的偏硅酸钙(作为WOLLASTOCOAT获自纽约威尔斯鲍罗NYCO公司(NYCO Company,Willsboro,New York))和10.2份的水组成。使用刷子来施加树脂。通过静电涂覆将实施例1中制备的团聚物施加到底胶树脂涂覆的背衬。在整个样品上，实施例1中制备的团聚物的涂层重量为622.6g/m2。将磨料涂覆的背衬置于65.5℃下的烘箱中15分钟，然后置于98.9℃下65分钟以使底胶树脂部分固化。将由29.4份的PR、18.1份的水、50.7份的冰晶石(德克萨斯州休斯顿的苏威氟化盐公司(Solvay Fluorides,LLC,Houston,Texas))和1.8份的红氧化铁组成的复胶树脂以622.6g/m2的基重施加到背衬材料的每个条带，并且将涂覆的条带置于87.8℃下的烘箱中100分钟，然后在102.8℃下12小时。固化之后，将涂覆的磨料条带转变成本领域已知的带。
实施例4
重复实施例3中总体描述的工序，不同的是使用实施例2中制备的团聚物磨料颗粒代替实施例1中制备的团聚物。
比较例B
重复实施例3中总体描述的工序，不同的是使用比较例A中制备的团聚物磨料颗粒代替实施例1中制备的团聚物。
性能测试
通过模切最终的固化带，由每个样品制成直径为2英寸(5.08cm)的涂覆磨盘。使用粘合剂(作为LOCTITE 406获自俄亥俄州西湖的亨克尔股份公司(Henkel Corporation,Westlake,Ohio))将来自3M公司并且总体描述于美国专利6,817,935(Bates等人)的公开内容中的ROLOC(TR型)快速更换附接件附连到盘的中心背面。将待测试的盘安装在电动旋转工具上，该电动旋转工具设置在X-Y台上，该台具有固定到X-Y台的尺寸为2英寸×18英寸×0.5英寸(50.8mm×457.2mm×12.7mm)的1018钢条。将工具设定为沿着条的长度在X方向上以6英寸/秒(152.4mm/sec)的速度移动。该旋转工具然后被激活从而在无负载下以7500rpm旋转。将自来水流引导到盘下的待研磨表面上的杆上。然后以9磅(4.08千克)的载荷将磨料制品以5度的角度推向杆。然后激活工具以沿着杆的长度移动。然后将该工具提起，并返回到杆的相对端。在每个循环中完成十次此种沿着杆长度的磨削和返回过程。在每个循环之前和之后测量面板的质量，以确定每个循环后的总质量损失，以克为单位。当盘的切割量在任何给定循环中下降到3克以下时，认为测试完成。总切削量被确定为测试结束时的累积质量损失。在测试完成之前和之后对盘称重以确定磨耗。将G比率计算为以克计的总切削量除以以克计的盘重量损失。结果记录在下面的表4中。
表4
实施例5
通过使用高剪切搅拌器混合表5中列出的组分来制备500克的浆液。将所得浆液涂覆到具有腔室的聚丙烯模具中，其中这些腔室具有长和宽约0.87mm的正方形开口与长和宽约0.65mm的正方形基部；这些腔室的深度为0.77mm。将浆液填充到工具中，同时坐置在平均磁场为0.6特斯拉的6英寸(15.2cm)直径乘以2英寸(5.1cm)厚的永久钕磁体的面上。干燥的样品具有95％-100％的如图12中所示直立的可磁化团聚物磨料前体颗粒。使样品在76.7℃下固化24小时。使用超声变幅杆将固化的成形团聚物从工具中剥离。
表5
组成 重量％
PR 17.5％
异丙醇 5.5％
涂覆的SAP 77.0％
实施例6
重复上述实施例5中所述的工序，不同的是将浆液填充到工具中而不经历磁场。干燥的样品中的可磁化团聚物磨料前体颗粒具有如图13中所示的无规取向分布。
实施例7
通过使用高剪切搅拌器混合表6中列出的组分来制备500克的浆液。将所得浆液涂覆到2.67mm边长×0.90mm厚的等边三角形聚丙烯模具腔室中，其中拔模角度为大约98度。使样品在76.7℃下固化24小时。固化之后，使用超声变幅杆将颗粒从工具中移除。
表6
实施例8
将直径为7英寸(17.8cm)、具有7/8英寸(2.2cm)直径的中心孔和0.83mm(33密耳)厚度的预切硫化纤维盘坯料涂覆有269.9g/m2的酚醛底胶树脂，该预切硫化纤维盘坯料作为DYNOS VULCANIZED FIBRE获自德国特罗斯多夫的DYNOS GmbH公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany)，该酚醛底胶树脂由49.2份的PR、40.6份的偏硅酸钙(作为WOLLASTOCOAT获自纽约威尔斯鲍罗NYCO公司(NYCO Company,Willsboro,New York))和10.2份的水组成。使用刷子来施加树脂。将实施例7中制备的可磁化团聚物磨料颗粒滴涂到底胶树脂涂覆的背衬上，同时坐置在平均磁场为0.6特斯拉的6英寸(15.2cm)直径乘以2英寸(5.1cm)厚的永久钕磁体的面上。可磁化团聚物磨料颗粒定向为直立的并且附连到树脂涂覆的背衬。然后将背衬置于87.8℃下的烘箱中100分钟，然后置于102.8℃下12小时。如图14中所示，可磁化团聚物磨料颗粒在固化循环之后保持直立。
实施例9
将直径为7英寸(17.8cm)、具有7/8英寸(2.2cm)直径的中心孔和0.83mm(33密耳)厚度的预切硫化纤维盘坯料涂覆有269.9g/m2的酚醛底胶树脂，该预切硫化纤维盘坯料作为DYNOS VULCANIZED FIBRE获自德国特罗斯多夫的DYNOS GmbH公司，该酚醛底胶树脂由49.2份的PR、40.6份的偏硅酸钙(作为WOLLASTOCOAT获自NYCO公司)和10.2份的水组成。使用刷子来施加树脂。在不经受磁场的情况下，将实施例7中制备的团聚物滴涂到底胶树脂涂覆的背衬上。颗粒在其侧面上平展落下并且附连到树脂涂覆的背衬。然后将背衬置于87.8℃下的烘箱中100分钟，然后置于102.8℃下12小时。如图15中所示，在固化循环之后颗粒保持平坦铺放。
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (16)

1.一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒包括保留在粘结剂材料中的可磁化颗粒和组分磨料颗粒，其中所述可磁化颗粒和所述组分磨料颗粒是不缔合的，并且其中所述可磁化颗粒具有6或更小的莫氏硬度。
2.根据权利要求1所述的可磁化团聚物磨料颗粒，其中所述粘结剂基质包括玻璃质粘结剂材料。
3.一种可磁化团聚物磨料颗粒，所述可磁化团聚物磨料颗粒包括保留在粘结剂材料中的可磁化磨料颗粒，其中每个可磁化磨料颗粒包括相应的陶瓷主体和设置在所述陶瓷主体的至少一部分上的可磁化层。
4.根据权利要求3所述的可磁化团聚物磨料颗粒，其中所述可磁化磨料颗粒各自具有通过多个侧小面彼此连接的两个相对的主小面，并且其中大部分所述可磁化磨料颗粒具有基本上垂直于共同平面对齐的所述主小面中的至少一个。
5.根据权利要求1或3所述的可磁化团聚物磨料颗粒，其中所述磨料颗粒包括成形磨料颗粒。
6.根据权利要求1或3所述的可磁化团聚物磨料颗粒，其中所述粘结剂基质是玻璃质的。
7.根据权利要求1或3所述的可磁化团聚物磨料颗粒，其中所述粘结剂基质包含交联的有机聚合物。
8.多个根据权利要求1或3所述的可磁化团聚物磨料颗粒。
9.一种磨料制品，所述磨料制品包括保留在第二粘结剂材料中的根据权利要求8所述的多个可磁化团聚物磨料颗粒。
10.根据权利要求9所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括粘结磨轮。
11.根据权利要求9所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括带涂层的磨料制品，其中所述带涂层的磨料制品包括设置在背衬上的磨料层，并且其中所述磨料层包括所述第二粘结剂基质和所述多个可磁化团聚物磨料颗粒。
12.根据权利要求11所述的磨料制品，其中所述磨料层包括底胶层和复胶层。
13.根据权利要求9所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括非织造磨料，其中所述非织造磨料包括具有磨料层的非织造纤维网，所述磨料层设置在所述非织造纤维网的至少一部分上，并且其中所述磨料层包括所述第二粘结剂基质和所述多个可磁化团聚物磨料颗粒。
14.一种制备团聚物磨料颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
a)用包括粘结剂前体和可磁化磨料颗粒的浆液填充模具的腔室；
b)施加磁场以使所述可磁化磨料颗粒定向；以及
c)采用干燥或固化所述粘结剂前体中的至少一者，从而足以固定所述可磁化磨料颗粒的所述相应取向。
15.根据权利要求14所述的方法，其中步骤b)和c)是按顺序的。
16.根据权利要求14所述的方法，其中步骤b)和c)是同时的。
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