[发明专利]涂敷的磨料底材、涂敷磨料制品及其制作方法

说明书

本发明涉及涂敷的磨料制品。更具体地说，本发明涉及其基底材料中含有热塑性树脂和纤维增强物质的涂敷磨料制品。

涂敷磨料制品一般包含用一层或多层粘合剂粘着在底材上的磨料(通常磨料为颗粒形式)。这类制品一般采取片状、圆盘、带、条等形式。

许多磨料制品以圆盘形式用于研磨装置中。典型的这类磨料砂磨或研磨装置包括：用橡胶或塑料之类的弹性材料或增强材料做成的垫板或支承板；磨料圆盘(通常是靠摩擦力装到垫板上)；以及把磨料圆盘和垫板装配在一起的转轴和盖帽，装配时将盖帽拧入轴上的螺纹，从而加压力于圆盘，使圆盘挤压在垫板上。使用时上述示例装置的轴转动起来，磨料涂敷的圆盘表面以较大的力量顶压在工件上。因此圆盘受到很重的应力。对于其它形状(如带状)的磨料制品情况亦是如此。

涂敷磨料制品中常用的底材是用纸、聚合物、布、非织物、硬化纸板，或这些材料的结合所制成的。这些材料中有不少不适合于某些应用，因为它们的强度、挠性或耐冲击性不够高，有些这类材的老化过快而不能采用。在有些场合下，该材料对用作冷却剂和切削液的液体很敏感。因之在某些应用中会出现过早的失效或性能很差。

涂敷磨料底材常用的一种材料是硬化纸板。硬化纸板底材一般耐热而且有较高强度，当涂敷磨料用于涉及高发热和高压的严峻条件的研磨操作中时，这两条是很有利的特性。例如，硬化纸板用于诸如熔焊研磨，外形打磨及边缘打磨等研磨操作中。其中涂敷磨料会接触到140℃以上的温度。但是硬化纸板底材比较贵，容易吸湿，因而对湿度较敏感。

在极端的湿度条件(即很高和很低的湿度条件)下，硬化纸板会由于吸水或失水而分别受到膨胀或收缩的影响。其结果是用硬化纸板做成的研磨制品会趋于卷成杯状，这就导致涂敷的磨料圆盘发生凹形或凸形卷曲。一旦发生这种杯卷或卷曲，受其影响的涂敷磨料圆盘就不会平整地贴合在垫板或支承板上。这就使涂敷磨料圆盘基本上不能工作。

本发明中的涂敷磨料制品可用于较严峻的研磨工况而不会出现明显的底材变形或损坏。这里的“严峻的研磨工况”一词是指研磨过程中摩擦界面处的温度至少为200℃左右(一般至少为300℃左右)，摩擦界面处的压力至少为7kg／cm²左右(一般至少为13.4kg／cm²左右)。被研磨表面在摩擦界面处的温度与压力是指底材上磨料颗粒与工件之间的接触位置处涂敷磨料制品所经受的瞬时或局部值，不带有喷水之类的外部冷却源。虽然在研磨过程中瞬时的或局部的温度可能高于200℃，甚至往往高于300℃，但是由于散热作用，底材上一般所受到的是低于这些值的总体温度或平衡温度。当然，如果需要的话这类制品也可以用于不那么条件苛刻的研磨操作中。

本发明的涂敷磨料底材包括热塑性粘合剂物质(宜为韧性耐热的热塑性粘合材料)；以及有效数量的纤维质增强物料。所述的纤维质增强物料宜分布在整个热塑性粘合材料中。该纤维质增强物料一般由纤维构成，即长阔比至少为100∶1左右的细线状物料。粘合剂与纤维质增强物料一起形成在使用中基本上不变形或裂解的硬化组合物。这种“韧性耐热”的热塑性粘合材料应使硬化组合物具有所要求的特性，使之在各种磨损(即研磨)条件下基本上不变形或裂解。更理想的是，纤维质增强物料与韧性耐热的热塑性粘合材料的硬化组合物在以上定义的严峻研磨工况下基本上不会变形或裂解。

所述的底材宜包含约60％至99％的热塑性粘合材料(以底材重量为基准)，其熔点宜为至少约200℃；同时包含有效数量的纤维质增强物料。所述的硬化组合物宜含有足够数量的热塑性粘合材料以使本发明的底材所具有的孔隙体积小于约0．10％。热塑性材料可选自以下一组物质：聚碳酸酯、聚醚亚胺、聚酯、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、缩醛聚合物、聚酰胺，以及它们的结合形式。最适用的热塑性粘合材料为聚酰胺材料。纤维质增强物料宜为单股纤维或纤维多股线的形式，如玻璃纤维。纤维质增强物料的熔点宜比热塑性粘合材料的熔点高出至少25℃左右。

本发明的涂敷磨料底材宜包含1％至30％的增韧性剂(以底材总重量为基准)。该增韧性剂宜为橡胶增韧剂或增塑剂。增韧性剂更适宜于选自以下一组物质：甲苯磺酰胺衍生物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚醚骨架聚酰胺、橡胶-聚酰胺接枝共聚物、苯乙烯-(亚乙基亚丁基)-苯乙烯三嵌段共聚物，以及它们的混合物。在这些增韧剂中，橡胶-聚酰胺共聚物和苯乙烯-(亚乙基亚丁基)-苯乙烯三嵌段共聚物更为适用，尤以橡胶-聚酰胺共聚物最佳。