[发明专利]涂覆的磨料聚集体和包含其的产品

说明书

技术领域

本公开内容大体上涉及磨料粒状材料、用于制造磨料粒状材料的方法、引入磨料粒状材料的磨料产品、和用磨料粒状材料对工件进行机械加工的方法。

背景技术

磨料产品通常包含磨料粒状材料或由磨料粒状材料形成。这样的磨料粒状材料可以用作自由磨料，例如浆料形式的，或固定磨料，典型地为涂覆的磨料或粘结的磨料制品。磨料产品用在多种工业中以对工件进行机械加工，例如通过磨光(1ap)、研磨或抛光进行。利用磨料制品的机械加工跨越宽的工业范围，包括金属制造工业。机械加工，例如用手的或使用商购得到的工具例如轨道式抛光机(随机和固定轴两者)、以及带式和振动式砂磨机的，也通常由消费者在家庭应用中完成。在这些实例的每一个中，使用磨料移除大块材料和/或影响产品的表面特性(例如，平坦度、表面粗糙度)。

表面特性包括光泽、纹理和均匀性。例如，金属部件的制造商使用磨料制品以精细抛光表面，并时常地期望均匀地光滑的表面。类似地，光学器件制造商期望产生无缺陷的表面以防止光衍射和散射的磨料制品。因此，磨料制品的磨料表面通常影响表面品质。

制造商还期望对于一些应用具有高的原料移除速率的磨料制品。然而，通常存在移除速率与表面品质之间的折衷。较细的颗粒(grain)磨料制品典型地产生较光滑的表面，但具有较低的原料移除速率。较低的原料移除速率导致较低的生产率和增加的成本。

表面特性和材料移除速率还可以受磨料制品的耐久性影响。容易地磨损或损失颗粒的磨料制品可以呈现低的材料移除速率且可以引起表面缺陷。磨料制品上的快的磨损可以导致材料移除速率的降低，导致磨料制品的频繁调换。此外，不想要的表面缺陷可以导致另外的抛光步骤。磨料制品的频繁调换和另外的抛光步骤两者都导致较低的生产率和与丢弃的磨料制品有关的增加的废物。

磨料粒子形成，例如通过化学合成路线或通过大块材料加工路线(例如，熔化和粉碎)，被认为是相当好的开发的且成熟的技术领域。因此，显著的开发资源已被致力于宏观结构的开发，例如在涂覆的磨料和特别的三维结构的情况中的工程磨料产品以及在粘结的磨料的情况中的配方的开发。尽管有持续的开发，但是在本领域中仍然存在对于改善的粒状材料的需要。

磨料粒状材料包括基本上单相的无机材料例如氧化铝、碳化硅、二氧化硅、二氧化钸，以及更硬的高性能超级磨料颗粒例如立方氮化硼和金刚石。通过复合粒状材料的开发已实现了提升的且甚至更复杂的磨料性质。这样的材料包括聚集体(aggregate)的形成，其可以通过浆料加工途径形成，所述浆料加工途径包括通过挥发或蒸发除去液体载体，留下未处理的(green)附聚物(agglomerate)，随后高温处理(即，烧结)以形成有用的烧结的附聚物。

另外，已采用一些依赖于酚醛树脂体系的聚集体，但典型的交联剂释放甲醛，这对工人造成危险且受制于较大的环境规章。

这样的复合附聚物已在多种磨料产品运用中找到商业应用。然而，工业仍然要求甚至进一步改善的粒状材料，且特别是可提供提升的机械加工性能的复合聚集体。

发明内容

根据一个实施方案，聚集体形成混合物包含约80.0-约99.0重量％的多个微粒磨料颗粒；和约20.0-约1.0重量％的不含甲醛的聚合物树脂分散体。所述不含甲醛的聚合物树脂分散体可以包括水性聚合物树脂分散体，其中所述水性聚合物树脂分散体具有至少约20重量％至不大于约65％重量％的固体物含量。所述水性聚合物树脂分散体可以具有在约2.0-约11范围内的pH。

根据另一实施方案，聚集体形成混合物包含：多个微粒磨料颗粒；和不含甲醛的聚合物树脂分散体，其中所述多个微粒磨料颗粒和所述不含甲醛的聚合物树脂分散体按照在不小于约4：1至不大于约99：1范围内的比例存在。

根据另一实施方案，聚集体形成混合物包含水基(基于水的)聚合物树脂分散体，所述水基聚合物树脂分散体包括淀粉接枝的树脂。所述淀粉接枝的树脂可以包括淀粉接枝的聚苯乙烯树脂。所述混合物可以进一步包含选自如下的第一(primary)交联剂：聚酰氨基酰胺表氯醇(polyamidoamide epichlorohydrin)、TACT三嗪交联剂、环氧硅烷、碳酸锆铵、乙二醛、封端乙二醛、水分散的封端异氰酸酯、水分散性环氧树脂、和水分散性异氰酸酯。

在另一实施方案中，具有水性聚合物树脂分散体的聚集体形成混合物包含改性聚羧酸树脂。所述混合物进一步包含第一交联剂，所述第一交联剂为醇，其中所述醇为多元醇。