CN101080305B

CN101080305B - 弹性构造的砂磨物品

Info

Publication number: CN101080305B
Application number: CN2005800434781A
Authority: CN
Inventors: 约翰·G·彼得森; 克里斯·A·米尼克; 乔纳森·M·利瑟; 詹姆斯·F·皮岑
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: CN101080305A; WO2006065411A1; KR20070086274A; US20060135050A1; EP1827763A1; JP2008524000A; US7169029B2

Abstract

一种例如适合于木材加工的弹性手持研磨物品，其包括多个分离的凸出研磨面以允许物品更加有效地符合仿形表面。还公开了一种制造这种研磨物品的方法。

Description

弹性构造的砂磨物品

技术领域

本发明总体涉及研磨物品，更具体地涉及手持的弹性砂磨物品，通常称为砂磨海绵。

背景技术

弹性研磨物品已为大众所知。例如，美国专利No.6,059,850(Lise等人)公开一种弹性研磨物品，其包括弹性可伸长的基底、利用柔软构成涂层(make coat)胶粘性地粘合至基底的磨料粒子、和施加在磨料粒子和柔软构成涂层上的重施胶涂层。

美国专利No.4,887,396(Lukianoff)公开一种一次性砂磨装置，其由在施加砂磨压力下能够基本上保持其形状的轻质弹性材料块制成，并具有设置在块的表面上的相对永久的研磨面。优选地，块表面上的研磨面由研磨涂层构成，该研磨涂层在块的角部区域具有组合以延长角部砂磨表面的寿命。块可设有研磨涂层表面，该研磨涂层表面特别成形为与待砂磨的具体表面形状相匹配。

然而，工业界始终寻找改进的研磨物品。因此，希望提供一种便宜的弹性研磨物品，其具有改进的研磨特征、改进的耐用性、和研磨诸如木制模具的仿形表面或成型表面的改进性能。更具体地说，希望提供一种便宜的、一次性的、弹性的、手持研磨物品，该研磨物品比现有砂磨海绵更加通用以及能够砂磨各种成型表面，诸如不同尺寸和不同类型的木材模制和修整。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种例如适合于木材加工的手持砂磨块。砂磨块包括单个的分离部分上的分离凸出研磨面，每个单个分离部分都可被相对独立地压缩，因而使得砂磨块特别适合于砂磨成型木制表面，诸如木材修整模制。然而，砂磨块可用于多种最终用途的应用，包括砂磨平坦表面和砂磨涂漆表面。

在一个方面中，本发明提供一种砂磨块，该砂磨块包括弹性体，该弹性体包括多个分离部分。分离部分具有限定研磨工作面的凸出端面。粘合剂构成涂层涂覆在分离部分端面上，硬度为至少1200Knoop的磨料粒子至少部分嵌入粘合剂构成涂层中。在特定的方面中，凸出端面由凹陷区域分离，该凹陷区域基本上没有粘合剂构成涂层和/或磨料粒子。

在另一方面中，本发明提供一种用于研磨表面的手持研磨物品，该物品包括密度为至少4磅/立方英尺的弹性泡沫体，该弹性泡沫体还包括多个分离部分，该分离部分具有限定研磨工作面的凸出端面。粘合剂构成涂层涂覆在分离部分端面上，磨料粒子至少部分嵌入构成涂层中。

在又一个方面中，本发明提供一种用于研磨表面的手持研磨物品，该物品包括整体弹性体，该整体弹性体具有连续块部分和不连续的作用部分，该不连续的作用部分具有由多个离散的凸出研磨区域限定的不连续的研磨面，该多个离散的凸出研磨区域由基本上没有粘合剂构成涂层和/或磨料粒子的凹陷区域所分离。

在另一方面中，本发明提供一种研磨物品，该研磨物品包括：包括多个分离部分的非研磨的弹性体；和邻近分离部分布置的分离的研磨构件。

在另一方面中，本发明提供一种制造手持研磨物品的方法，该方法包括以下步骤：提供具有研磨面的弹性体；和从研磨面和基础弹性体去除材料，以在分离部分之间形成非研磨的凹陷区域，从而形成具有研磨端面的离散的分离部分。

在又一个方面中，本发明提供一种制造手持研磨物品的方法，该方法包括以下步骤：提供弹性体；成形所述弹性体以包括多个凸出区域和凹陷区域；利用粘合剂构成涂层选择性地涂覆弹性体的凸出区域，而不利用粘合剂构成涂层涂覆凹陷区域；和在构成涂层上沉积磨料粒子。

附图说明

参考附图将进一步描述本发明，其中：

图1是根据本发明的研磨物品的透视图；

图2是沿图1的线2-2截取的剖视图；

图3是本发明第二实施例的剖视图；

图4是本发明第三实施例的剖视图；

图5是本发明第四实施例的剖视图；

图6是本发明第五实施例的剖视图；

图7是本发明第六实施例的剖视图；

图8是本发明第七实施例的剖视图；和

图9是图解利用图1的物品的使用的透视图。

具体实施方式

现在参考附图，图1和2示出根据本发明第一实施例的手持弹性研磨物品2。研磨物品2通常包括弹性体4，该弹性体4具有多个不连续的分离部分4a，每个不连续的分离部分4a都具有研磨端面6。

研磨物品2设有多个离散的分离部分4a，每个离散的分离部分4a都具有研磨端面6，这具有高于具有单个平坦表面的传统砂磨海绵的许多优点。一个优点是由于分离部分4a允许物品2更容易符合仿形表面，故研磨物品2在砂磨诸如木材修整模具的仿形工作面或成型工作面时更加有效。亦即，由于分离部分4a形成不与邻近部分相连的离散分离部分，故能够大体独立地压缩每个分离部分4a，从而改善物品2的性能以符合仿形表面。继而，这提高物品2的性能以与仿形表面的轮廓相匹配。物品2设有多个单个的分离部分4a的另一优点是，分离部分4a在砂磨操作期间产生摇摆动作或搅动移动，从而提高物品的总体砂磨性能。又一优点是物品2可弯曲或成曲线以形成大体平滑的半径(即没有束捆或弯折)，从而大大地便于弯曲表面的砂磨，诸如例如通常用于木质楼梯的边缘上的弯曲表面或“外圆角”表面。

在所示实施例中，弹性体4由诸如泡沫的单片弹性材料构成。为了更容易地理解物品2的结构，可认为整体弹性体或单片弹性体4包括连续块部分4b和由分离部分4a形成的不连续的作用部分4c。连续块部分4b允许使用者手动地抓紧研磨物品2，以及用于使单个的分离部分4a互连。每个分离部分4a从块部分4b向外伸出，并包括相对于块部分4b暴露的研磨端面6。在所示实施例中，分离部分4a的研磨端面6为大体的平面。然而，端面6的外形可采用各种形式，诸如波浪形、拱形、金字塔形、或拱顶形表面。

粘合剂构成涂层10(图2)涂覆在每个分离部分4a的端面6上。在示例性实施例中，构成涂层10涂覆在分离部分4a的端面6上，同时通常不涂覆在分离部分4a之间的凹陷区域上。通过以下步骤可实现上述状态，例如，在形成分离部分4a之前涂覆弹性体4的连续表面，然后切削或者利用其它方法形成弹性体4，以形成分离部分(即通过在分离部分4a之间的区域中，去除表面、相关构成涂层和弹性基础弹性体的一部分)；或者首先形成具有分离部分4a的弹性体4，然后在不涂覆分离部分4a之间的凹陷区域的情况下，涂覆分离部分4a的端面6。

采用这种方式(即在分离部分4a的端面6上，而不在分离部分4a之间的凹陷区域上)在弹性体4上涂覆构成涂层10的一个优点是，构成涂层10不会明显地妨碍物品2的弹性。亦即，由于构成涂层10倾向于使弹性体4硬化并因此降低弹性体4符合仿形表面的性能，故在分离部分4a端面6上设置构成涂层10，以使该硬化效果最小。然而，将认识到的是包括分离部分4a和分离部分4a之间的凹陷区域的弹性体4的整个表面可涂覆有构成涂层10，即使这样可能稍微降低弹性体4的总体弹性。合适的粘合剂构成涂层材料在下文中单独描述。

磨料粒子12(图2)嵌入粘合剂构成涂层10。分离部分4a的研磨涂覆端面6一起限定研磨工作面。根据本发明的一个方面，选择磨料粒子12以允许研磨物品2用于砂磨、研磨或者其它的从工作面去除材料。亦即，磨料粒子足够坚硬以从表面本身去除材料，其不是只去除粘合至被砂磨表面的杂质。用另一种方式表示，选择磨料粒子以刮擦或“损坏”表面。例如，上述操作与不希望或者避免损坏或擦伤表面的厨房或浴室清洁、擦洗、或抛光加工相反。合适磨料粒子的典型的硬度为至少大约1200Knoop，更加典型地为至少大约2000Knoop，以及进一步更加典型地为至少大约2400Knoop。适合于本发明研磨物品的特定磨料粒子在下文中单独描述。

在所示实施例中，分离部分4a由间隙或敞开空间分离，其所采用的形式为将第一组平行细长槽14和第二组平行细长槽16布置为形成直线栅格，从而限定多个单个的离散分离部分4a。在所示实施例中，每组槽14、16与弹性体4的侧面成对角线布置。通过采取这种形式布置，当研磨物品2沿偏离于槽14、16方向的任何方向，诸如沿物品2的端部方向或侧面方向前后移动时，研磨料将接触被砂磨的整个表面，从而确保完整的砂磨覆盖。另一方面，如果任何一组槽14、16布置成平行于研磨物品2的端部或者侧面，以及研磨物品沿平行于槽的方向前后移动时，根据槽的宽度和被砂磨表面的轮廓，被砂磨的表面与槽对齐的区域可能不会被砂磨。用另一种方式表示，如果研磨端面6与砂磨方向对齐时，槽14或16(通常没有研磨料)也与砂磨方向对齐，故只在与研磨端面6对齐的区域上对被砂磨的表面进行砂磨，而不在没有研磨料的槽14、16的区域上对被砂磨的表面进行砂磨。

为了允许单个的分离部分4a在砂磨操作期间具有足够的空间进行变形、压缩、或其它方式移动，从而符合表面，槽14、16的典型的宽度W(图2)为至少大约1mm，更加典型地为至少2mm，以及进一步更加典型地为至少3mm。此外，槽14、16的典型的深度“D”为至少大约2mm，更加典型地为至少大约5mm，以及进一步更加典型地为至少大约7mm。

在所示实施例中，槽14、16具有垂直于端面6的大体平行的侧表面18，和垂直于侧表面18的大体平面的下表面20。采用这种方式，槽14、16具有大体的正方形或矩形截面，从而以柱的形式形成分离部分4a。槽14、16可具有其它的截面形状，诸如V形或者U形截面。此外凸出部分4a本身可采取各种形式，包括平行管状的柱、圆柱、拱顶、金字塔、截头金字塔，圆锥形、或者截头圆锥形状。

图3示出本发明的第二实施例，其与图1和2所示的实施例相似，除了在邻接分离部分4a的端面6和槽14、16的侧表面18的区域上的相对尖锐的外角部边缘22、和在邻接槽14、16的侧表面18和槽的下表面20的区域上的相对尖锐的内角部24为弯曲的或者圆形的。然而，端面6本身以及槽14、16的下表面20仍然包括大体平面的中心区域。已经发现相对尖锐的外角部边缘22具有在粗糙表面上被抓住或绊住的倾向，以及相对尖锐的内角部24作为应力集中点。因此，当分离部分4a的端部在粗糙表面上被绊住时，分离部分4a可能沿内角部24被撕裂。通过使外角部边缘22变圆，分离部分4a被抓住或绊住的可能性减小，从而减少被撕裂的可能性。同时通过使内角部24变圆而使应力集中点最小，从而加强分离部分4a与块部分4b相连的区域，以及进一步减小由于绊柱而撕裂弹性体4的可能性。采用这种方式，将显著地提高弹性体4的总体耐用性。

在整个剩余的说明书和附图中，功能性相似的特征部分参考以100递增的相似附图标记。图4示出一种弹性研磨物品102，该弹性研磨物品102具有作用部分104c，该作用部分104c包括多个分离部分104a，该多个分离部分104a包括圆形拱顶、旋钮、或圆形凸起124。凸起124以非随机样式布置，其中，分离邻近凸起的纵向延伸凹陷区域或谷部126成对角线布置。由于物品102的作用部分104c的几何形状，用于生产作用部分104c的构造外形的特别合适的方法是，利用热压模形成热塑泡沫材料。利用热塑泡沫材料和热模的一个优点是，在模制工序期间，泡沫材料熔化并在物品上形成耐用的外层或外皮。

图5示出具有作用部分204c的弹性研磨物品202，该作用部分204c包括多个分离部分204a，该多个分离部分204a采取以下形式，即平行纵向延伸的隆起226由大体平行纵向延伸的槽214所分离。将认识到的是，虽然隆起226表示为具有大体平面的顶面206，但是顶面206可具有各种表面纹理和形状，包括波浪形、凹形、拱形、和倒V形。此外，将认识到的是，作用部分204c还可包括横向槽(未示出)，该横向槽成对角线布置或者相对于纵向延伸槽214成90度布置。

在所示实施例中，槽214具有大体正方形或矩形截面，从而以柱的形式形成分离部分204a；然而，槽可具有其它截面形状，诸如关于前述实施例所述的V形或U形截面。槽214的典型的宽度W为至少大约1mm，更加典型地为至少2mm，以及进一步更加典型地为至少3mm。槽214的典型的深度“D”为至少大约2mm，更加典型地为至少大约5mm，以及进一步更加典型地为至少大约7mm。

图6示出一种弹性研磨物品302，其与图1和2的研磨物品相似，除了分离区域304a由大体平行对角线布置的窄的切口或狭缝334的栅格所限定，该切口或狭缝334从弹性体304的一侧延伸至另一侧。当采用这种方式形成时，分离区域304以邻接关系布置，但是允许分离区域304相对于邻近的分离区域大体独立地压缩或移动。狭缝334的典型的深度为至少大约2mm，更加典型地为至少大约5mm，以及进一步更加典型地为至少大约7mm。

图7示出一种弹性研磨物品402，其中，凸出区域是连续互连的研磨面460，凹陷区域包括由研磨面460围绕的多个无研磨料的离散孔462。虽然连续互连的研磨面460不提供与图1至5的离散分离部分4a、104a、或者图5的纵向延伸隆起226相同的对于仿形表面的符合度，但是利用孔462而在一定程度提高研磨面460符合仿形表面的性能。虽然孔462示出为圆形，但是孔可采取各种尺寸和形状，以及各种样式，以进一步改善物品的符合度。

图8示出一种包括构造弹性构件530的弹性研磨物品502，该构造弹性构件530本身不包括研磨面。在所示实施例中，物品502具有包括多个平行细长隆起526的作用部分504c，和邻近研磨物品的作用部分504c布置的分离的符合的研磨构件532，其中该平行细长脊526具有圆形端面506。弹性构件530也可具有与图1、3、和4至7所示的弹性体相似的结构。

合适的研磨构件532在美国专利No.6,613，113中描述。该专利中描述的研磨构件包括柔性片状基底，该柔性片状基底包括在大体平面的阵列中采用如下样式彼此连接的多个分离弹性体，即在邻近连接的弹性体之间提供敞开空间，每个连接体具有第一表面和相对的第二表面。然而，也可使用其它符合的研磨片。

通过提供弹性构件530，该弹性构件530具有未涂覆研磨料的作用部分504c和分离的研磨构件532，当研磨构件532失效时，通过利用新的研磨构件简单地更换研磨构件532，而不是抛弃整个研磨物品502，即可再使用弹性构件530，从而减少浪费。

通过使用者简单地将弹性构件530和研磨构件532抓紧和保持在一起，可手动地使研磨构件532相靠弹性构件530的作用部分504c保持。可选地，利用合适的机械连接系统，诸如钩状和环状连接装置，或者通过粘合剂连接，能够使构件530，532以可拆卸的方式连接。

通常，本发明的各个实施例中的弹性体具有舒适地配合在使用者手中的尺寸。因此，弹性体的典型的宽度为至少2英寸(50mm)，长度为至少3英寸(76mm)。此外，本发明的典型的总厚度为至少大约5mm，更加典型地为至少大约10mm，以及进一步更加典型地为至少大约20mm。

弹性体的厚度因为至少两个原因而重要。第一，足够的厚度允许使用者容易地抓紧研磨物品。此外，厚度至少部分地用于将使用者施加的砂磨力更加均匀地分配至物品的研磨面，从而提供更加均匀的砂磨压力。亦即，如果力被施加至较薄的弹性体的特定区域，该力将通过弹性体传递至研磨面的特定区域。这可能产生集中砂磨和不均匀砂磨。施加的力的分配还依赖于弹性体本身的密度。因此，对于由泡沫形成的弹性体来说，泡沫的典型的密度为至少大约2磅/立方英尺(pcf)，更加典型地为至少大约4pcf，以及进一步更加典型地为至少大约6pcf。用于弹性体的合适的材料将在下文中单独描述。

此外，任何实施例中的分离部分的通常高度为至少大约4mm，更通常的高度为至少大约6mm，以及在一些实施例中，分离部分的高度为至少大约9mm。

图9大体示范使用根据上述本发明各个实施例的研磨物品砂磨诸如木材修整模具的仿形工作面44的方法。首先，使用者手动地抓紧和牢固地保持研磨物品2，以便研磨端面6面对待砂磨的工作面44。然后，将研磨物品2压在工作面44上，直到分离部分4a大致符合仿形表面44。由于分离部分4a可相对于邻近的分离部分4a变形，故研磨端面6可更容易地与工作面的不平坦的或者不规则的轮廓相匹配，从而为表面44提供更加全面的表面覆盖。为了完成砂磨操作，沿工作面44前后移动研磨物品2，同时保持压在工作面44上的足够压力，直到已经从工作面44上去除所要求的材料的量。将认识到的是，为了从工作面44去除材料，磨料粒子的硬度大于被砂磨的工作面的硬度。

适用于上述各个实施例的本发明的其它方面将在下文中更详细地描述。

弹性体的材料

通常，具有至少一个可涂覆表面的弹性材料或符合材料可用作砂磨物品的弹性体。这些材料包括开孔泡沫、闭孔泡沫、和网状泡沫，上述每种材料还可包括耐用的外皮层。合适的泡沫材料可从合成聚合物材料制成，诸如，聚氨酯、泡沫橡胶、和硅树脂、和天然海绵材料。泡沫体的厚度仅由研磨物品的所要求的最终用途所限制。优选弹性体的厚度在大约1mm至大约50mm的范围内，但是还可使用具有更大厚度的弹性体。

构成涂层

通常，任何构成涂层粘合剂材料可用于将磨料粒子粘合至弹性体。典型地，构成涂层通过将构成涂层前体涂覆至弹性体而形成。“构成涂层前体”表示涂覆至研磨物品弹性体的可涂覆的树脂质的粘合剂材料，从而用于将磨料粒子固定至弹性体。“构成涂层”表示通过硬化构成涂层前体而在研磨物品的弹性体上形成的硬化树脂层。

在某些实施例中，调节构成涂层粘合剂的厚度，以便单个的颗粒长度的至少大约10％、20％、或30％，但不大于大约35％、40％或45％地在固化的构成粘合剂层上突出。通常，较大的砂砾矿石(较小的筛目数)比较小的砂砾矿石(大的筛目数)需要较多的构成粘合剂。

构成涂层前体通常按照涂覆量涂覆至物品的弹性体，当构成涂层前体固化时提供必要的粘合以将磨料粒子可靠地粘合至弹性体的可涂覆表面。对于典型的构成涂层，构成涂层的干燥附加重量的范围为大约1颗粒/24平方英寸至20颗粒/24平方英寸(4.2-84g/m²)。在某些实施例中，构成涂层干燥附加重量具有的下限如下，2颗粒/24平方英寸(8.4g/m²)，4颗粒/24平方英寸(16.8g/m²)，或6颗粒/24平方英寸(25.2g/m²)，以及具有的上限如下，8颗粒/24平方英寸(33.6g/m²)，10颗粒/24平方英寸(42g/m²)，或12颗粒/24平方英寸(50.4g/m²)。

构成涂层优选地包括有机前体聚合物亚单元。该前体聚合物亚单元优选能够充分地流动，以便能够涂覆表面。前体聚合物亚单元的固结可通过固化(例如，聚合和/或交联)、通过干燥(例如驱散液体)和/或简单地通过冷却实现。前体聚合物亚单元可以是含有有机溶剂、含有水、或者100％固态(即，基本上无溶剂)的组合物。热塑性聚合物和/或热固性聚合物，或者热塑性材料和/或热固性材料，以及其组合可用作前体聚合物亚单元。在前体聚合物亚单元固化、干燥或冷却之后，该组合物形成构成涂层。优选的前体聚合物亚单元可以是可缩合固化的树脂或者可加成聚合的树脂。可加成聚合的树脂可以是烯键式不饱和单体和/或低聚物。可用的可交联材料的示例包括酚醛树脂、双马来酰亚胺粘合剂、乙烯基醚树脂、具有侧α、β不饱和羰基的氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯化异氰脲酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯化聚氨酯树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、或者其混合物。

前体聚合物亚单元优选为可固化的有机材料(即，在暴露于热量和/或其它能源如电子束、紫外线、可见光等等后能够聚合和/或交联，或者在添加化学催化剂、水分、或使聚合物固化或聚合的其它试剂后能够随时间聚合和/或交联的聚合物亚单元或材料)。前体聚合物亚单元的示例包括氨基聚合物或氨基塑料聚合物如烷基化脲醛聚合物、三聚氰胺甲醛聚合物、和烷基化苯并三聚氰二胺甲醛聚合物，丙烯酸酯聚合物，包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，丙烯酸烷基酯，丙烯酸酯化环氧树脂，丙烯酸酯化聚氨酯，丙烯酸酯化聚酯，丙烯酸酯化聚醚，乙烯基醚，丙烯酸酯化油，和丙烯酸酯化硅树脂，醇酸树脂聚合物如聚氨酯醇酸树脂聚合物，聚酯聚合物，活性聚氨酯聚合物，酚类聚合物如甲阶酚醛树脂和酚醛清漆聚合物、苯酚/胶乳聚合物，环氧聚合物如双酚环氧聚合物、多元醇改性环氧聚合物，异氰酸酯，异氰脲酸酯，聚硅氧烷聚合物包括烷基烷氧基硅烷聚合物，或活性的乙烯基聚合物。所得的粘合剂能够采取的形式如单体、低聚物、聚合物或者其组合。

氨基塑料前体聚合物亚单位的每个分子或低聚物具有至少一个侧α、β不饱和羰基。这些聚合物材料还描述在美国专利No.4,903,440(Larson等人)和美国专利No.5,236,472(Kirk等人)中。

优选的固化研磨涂层从自由基可固化前体聚合物亚单元中产生。这些前体聚合物亚单元能够在暴露于热能和/或辐射能时迅速聚合。自由基可固化前体聚合物亚单元的一个优选子集包括烯键式不饱和前体聚合物亚单元。这种烯键式不饱和前体聚合物亚单元的示例包括具有侧α、β不饱和羰基的氨基塑料单体或低聚物，烯键式不饱和单体或低聚物，丙烯酸酯化异氰脲酸酯单体，丙烯酸酯化聚氨酯低聚物，丙烯酸酯化环氧单体或低聚物，烯键式不饱和单体或稀释剂，丙烯酸酯分散体，和其混合物。术语丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。

烯键式不饱和前体聚合物亚单元包括含有碳、氢和氧及任选的氮和卤素原子的单体和聚合化合物。氧或氮原子或者这两种原子通常以醚、酯、氨基甲酸乙酯、酰胺和脲基团的形式存在。烯键式不饱和单体可以是单官能度、双官能度、三官能度、四官能度或者甚至更高的官能度，其包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯基单体。合适的烯键式不饱和化合物优选为酯，该酯由包含脂族单羟基或者脂族多羟基的化合物与不饱和羧酸的反应而生成，该不饱和羧酸诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、或马来酸。烯键式不饱和单体的代表示例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸辛酯，丙烯酸己内酯、甲基丙烯酸己内酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸硬脂酰酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异癸酯、单丙烯酸聚乙二醇酯、单丙烯酸聚丙二醇酯、乙烯基甲苯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸三甘醇酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯。其它的烯键式不饱和材料包括单烯丙酯、多烯丙酯、或多甲代烯丙酯和羧酸的酰胺，诸如邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯或者N，N-二烯丙基己二酰胺。此外，其它的含氮烯键式不饱和单体包括三(2-丙烯酰氧乙基)异氰尿酸酯，1，3，5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)均三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡硌烷酮、或者N-乙烯基哌啶酮。

优选的前体聚合物亚单元包含两种或多种丙烯酸酯单体的共混物。例如，前体聚合物亚单元可以是三官能丙烯酸酯单体和单官能丙烯酸酯单体的共混物。一种前体聚合物亚单元的示例是丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯。

从丙烯酸酯和环氧聚合物的混合物中配制前体聚合物亚单元也是可行的，例如，如美国专利No.4,751,138(Tumey等人)所述。

其它的前体聚合物亚单元包括具有至少一个侧丙烯酸酯基的异氰脲酸酯衍生物和具有至少一个侧丙烯酸酯基的异氰酸酯衍生物，其还描述在美国专利No.4,652,274(Boettcher等人)。优选的异氰脲酸酯材料是三(羟乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。

此外，其它的前体聚合物亚单元包括二丙烯酸酯聚氨酯，以及羟基封端、异氰酸酯延伸的聚酯或聚醚的聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯聚氨酯。市场上可买到的丙烯酸酯化聚氨酯的示例包括可从MortonChemical，Moss Point，Miss获得的“UVITHANE 782”；可从UCB RadcureSpecialties，Smyrna，Ga获得的“CMD”、“CMD 8400”、和“CMD8805”；Henkel Corp.，Hoboken，N.J.的“PHOTOMER”树脂(例如，PHOTOMER 601O)；UCB Radcure Specialties的“EBECRYL 220”(六官能芳族聚氨酯丙烯酸酯)，“EBECRYL 284”(由1，6已二醇二丙烯酸酯稀释的1200的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，“EBECRYL 4827”(芳族聚氨酯二丙烯酸酯)，“EBECRYL 4830”(由四甘醇二丙烯酸酯稀释的脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，“EBECRYL 6602”(由三羟甲基丙烷乙氧基三丙烯酸酯稀释的三官能芳族聚氨酯丙烯酸酯)，“EBECRYL 840”(脂族聚氨酯二丙烯酸酯)，和“EBECRYL 8402”(脂族聚氨酯二丙烯酸酯)；Sartomer Co.，Exton，Pa的“SARTOMER”树脂(例如，“SARTOMER”9635，9645，9655，963-B80，966-A80，CN980M50等等)。

其它的前体聚合物亚单元包括二丙烯酸酯环氧酯以及聚丙烯酸酯环氧酯或聚甲基丙烯酸酯环氧酯，诸如双酚A环氧聚合物的二丙烯酸酯。市场上可买到的丙烯酸环氧树脂的示例包括可从UCB RadcureSpecialties获得的商标“CMD 3500”、“CMD 3600”、“CMD 3700”。

其它的前体聚合物亚单元还可以是丙烯酸酯化聚酯聚合物。丙烯酸酯化聚酯为丙烯酸与二元酸/脂族二醇基聚酯的反应产物。市场上可买到的丙烯酸酯化聚酯的示例包括所熟知的Henkel Corp.的商品名称“PHOTOMER 5007”(六官能丙烯酸酯)、和“PHOTOMER 5018”(四官能四丙烯酸酯)；和UCB Radcure Specialties的“EBECRYL 80”(四官能改性的聚酯丙烯酸酯)、“EBECRYL 450”(脂肪酸改性的聚酯六丙烯酸酯)、和“EBECRYL 830”(六官能聚酯丙烯酸酯)。

另一优选的前体聚合物亚单元是烯键式不饱和低聚物和单体的共混物。例如，前体聚合物亚单元可以包括丙烯酸酯官能的聚氨酯低聚物和一个或多个单官能丙烯酸酯单体的共混物。该丙烯酸酯单体可以是五官能丙烯酸酯、四官能丙烯酸酯、三官能丙烯酸酯、双官能丙烯酸酯、单官能丙烯酸酯、或者其组合。

前体聚合物亚单元还可以是与美国专利No.5,378,252(Follensbee)所述相似的丙烯酸酯分散体。

除热固性聚合物以外，还可使用热塑性粘合剂。合适的热塑性聚合物的示例包括聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、缩醛聚合物、聚氯乙烯和其组合。

可使用任选地与热固性树脂共混的水溶性前体聚合物亚单元。水溶性前体聚合物亚单元的示例包括聚乙烯醇、皮胶、或者水溶性纤维素醚，如羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素或羟乙基甲基纤维素。这些粘合剂发表在美国专利No.4,255,164(Butkze等人)中。

在前体聚合物亚单元包含烯键式不饱和单体和低聚物的情况下，可使用聚合引发剂。示例包括有机过氧化物、偶氮化合物、醌、亚硝基化合物、酰基卤、腙、巯基化合物、吡喃

化合物、咪唑、氯三嗪、安息香、安息香烷基醚、双酮、苯基酮、或者其混合物。合适的市场上可买到的紫外线激活的光引发剂的示例如在市场上可从CibaSpecialty Chemicals，Tarrytown，N.Y获得的商标“IRGACURE 651”、“IRGACURE 184”、和“DAROCUR 1173”。另一可见光激活的光引发剂为在市场上可从Ciba Geigy Company获得的“IRGACURE 369”。合适的可见光激活引发剂的示例发表在美国专利No.4,735,632(Oxman等人)和美国专利No.5,674,122(Krech等人)。

合适的引发剂体系可包括光敏剂。代表性的光敏剂可具有羰基或叔氨基或者其混合物。具有羰基的优选光敏剂为二苯甲酮、苯乙酮、苯偶酰、苯甲醛、邻氯苯甲醛、氧杂蒽酮、噻吨酮、9，10-蒽醌、或其它芳族酮。具有叔胺的优选光敏剂为甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、三乙醇胺、苯基甲基乙醇胺、二甲氨基乙基苯甲酸酯。市场上可买到的光敏剂包括Biddle Sawyer Corp的“QUANTICURE ITX”、“QUANTICURE QTX”、“QUANTICURE PTX”、“QUANTICUREEPD”。

通常，以前体聚合物亚单元的各组分重量计，光敏剂或光引发剂体系的量可从大约0.01至10wt％变化，更加优选地从0.25至4.0wt％变化。

此外，优选在添加诸如磨料粒子和/或填料粒子的任何微粒材料之前，在前体聚合物亚单元中分散(优选均匀地)引发剂。

通常，优选前体聚合物亚单元暴露于辐射能，优选为紫外线或可见光，以固化或者聚合前体聚合物亚单元。在一些情况下，某些磨料粒子和/或某些添加剂会吸收紫外线和可见光，其可能阻碍前体聚合物亚单元的正确固化。例如，当利用二氧化铈磨料粒子时将发生上述情况。使用含磷酸酯的光引发剂，尤其是含酰基氧化膦的光引发剂可使该问题减到最小。这种酰基氧化膦的示例是2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦，其在市场上可从德国的BASF Corporation，Ludwigshafen的商品名称“LUCIRIN TPO-L”获得。在市场上可获得的酰基氧化膦的其它示例包括在市场上可从Ciba Specialty Chemicals获得的“DAROCUR 4263”和“DAROCUR 4265”。

当粘合剂基于环氧树脂或乙烯基醚时，阳离子引发剂可用来引发聚合。阳离子引发剂的示例包括

阳离子的盐，诸如芳基硫盐，以及有机金属盐，诸如离子芳烃体系。其它示例发表在美国专利No.4,751,138(Tumey等人)；美国专利No.5,256,170(Harmer等人)；美国专利No.4,985,340(Palazzotto)和美国专利No.4,950,696中。

还可使用双重固化和混合固化光引发剂体系。在双重固化光引发剂体系中，固化或聚合以两个单独的阶段发生，其采用相同的或者不同的反应机理。在混合固化光引发剂体系中，在暴露于紫外线/可见光或者电子束辐射后，两个固化机理同时发生。

构成涂层施加至物品的至少一侧并可施加至多个表面。可通过任何的常规方法涂覆构成涂层粘合剂前体，诸如刀涂法、喷涂、辊涂、轮转影印涂、幕涂等等。研磨涂层通常施加至涂有构成涂层的表面。如果施加至两个表面，磨料粒度对于每个侧面可以是相同的或者可以是不同的。

磨料粒子

适合于本发明的磨料粒子包括熔融的氧化铝、热处理的氧化铝、氧化铝基陶瓷、碳化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、石榴石、金刚石、二氧化铈、立方氮化硼、研磨玻璃、石英、二硼化钛、溶胶-凝胶研磨剂和其组合。溶胶凝胶研磨剂的示例可在下列专利中找到，美国专利No.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(Wood等人)。磨料粒子可以是成形的(例如，杆、三角形、或金字塔形)或者未成形的(即，不规则)。术语“磨料粒子”包括磨粒、凝集物、或者多颗粒研磨颗粒。这种凝集物的示例描述在美国专利No.4,652,275(Bloecher等人)和美国专利No.5,975,988(Christianson)，其授予本发明的受让人。凝集物可以是不规则形状的或者具有与其相关的精确形状，例如立方体、金字塔、截棱锥、或者球体。凝集物包括磨料粒子或者颗粒和粘合剂。粘合剂可以是有机的或者无机的。有机粘合剂的示例包括酚醛树脂、脲醛树脂、和环氧树脂。无机粘合剂的示例包括金属(诸如镍)，和金属氧化物。金属氧化物通常分类为玻璃(玻璃化)、陶瓷(晶状)、或者玻璃陶瓷。关于陶瓷凝集物的详细信息公开在授予本发明的受让人的美国专利No.5,975,988(Christianson)中。

可用于实施本发明的氧化铝颗粒包括熔融的氧化铝、热处理的氧化铝、和陶瓷氧化铝。这种陶瓷氧化铝的示例公开在美国专利No.4,314,827(Leitheiser等人)，4,744,802(Schwabel)，4,770,671(Monroe等人)，和4,881,951(Wood等人)。

磨料粒子可涂覆有材料，从而为粒子提供所需要的特征。例如，已经显示施加至磨料粒子表面的材料，能改善磨料粒子和聚合物之间的粘附。此外，施加至磨料粒子表面的材料可改善磨料粒子在前体聚合物亚单元中的分散性。或者，表面涂层可改变和改善所得磨料粒子的切削性能。下述专利已经描述了这种表面涂层，例如美国专利No.5,011,508(Wald等人)；3,041,156(Rowse等人)；5,009,675(Kunz等人)；4,997,461(Markhoff-Matheny等人)；5,213,951(Celikkaya等人)；5,085,671(Martin等人)和5,042,991(Kunz等人)。

有利地应用于本发明的磨料粒子的平均粒度为至少大约0.1微米，优选为至少大约65微米。根据美国国家标准协会(ANSI)标准B74.18-1984，大约100微米的粒度大致相当于涂覆磨料等级150磨粒。根据研磨物品所要求的最终用途，磨粒可被定向，或者磨粒可以在没有定向的情况下施加于研磨物品的表面。

磨料粒子可通过诸如静电涂或滴涂的任何常规方法嵌入构成涂层前体中。在静电涂期间，静电电荷被施加至磨料粒子中并驱使磨料粒子向上。静电涂倾向于使磨料粒子定向，这通常将产生更好的研磨性能。在滴涂中，磨料粒子被从供给站推动并由于重力而落入粘合剂前体中。通过机械力将磨料粒子向上推入粘合剂前体中也在本发明的范围内。

添加剂

构成涂层前体或者尺寸涂层前体或者上述两者可包含任选的添加剂，诸如填料、纤维、润滑剂、助磨剂、润湿剂、增稠剂、抗负荷剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、光引发剂、增塑剂、悬浮剂、抗静电剂等等。可能的填料包括碳酸钙、氧化钙、偏硅酸钙、三水合氧化铝、冰晶石、氧化镁、高岭土、石英和玻璃。可起助磨剂作用的填料包括冰晶石、氟硼酸钾、长石、和硫磺。每100份构成涂层前体或尺寸涂层前体中，可使用的填料的量高至约400份，优选为约30份至约150份，同时保持固化涂层的良好挠性和韧性。选择这些材料的量以提供所要求的性能是本领域的技术人员所公知的。

有机溶剂和/或水可添加至前体化合物以改变粘度。具体的有机溶剂和/或水的选择认为在本领域实践技术的范围之内，并取决于粘合剂前体中所利用的热固性树脂及这些热固性树脂的使用量。

构成的通用方法

在此所述的各个实施例的构成涂层可利用传统涂覆技术进行施加，该传统涂覆技术包括，例如辊涂、喷涂、或幕涂。令人惊讶地，发现当仔细控制构成涂层组合物的粘弹性能和施加构成涂层的速率时，构成涂层可施加至各分离区域的端面，而不用利用幕涂将构成涂层施加至分离部分之间的区域。

磨料粒子可利用传统技术施加至构成涂层，该传统技术诸如滴涂或静电涂。

在此所述的本发明各个实施例的作用部分的构造外形可在构成涂层和磨料粒子已经施加至弹性体之前或之后利用各种技术形成，该技术包括利用例如刀片、激光、水注、或加热丝。此外，表面外形可利用具有所需样式的热压模形成。

本发明的各种改进和变化在不脱离本发明的范围和精神的情况下对本领域的技术人员变得明显。例如，可认为弹性体的两个或多个表面可包括构造研磨面，以及研磨面可包括不同类型和不同尺寸的磨料粒子。应理解的是，本发明不是意图由在此提出的说明性实施例来不适当地限制，该实施例仅在本发明的范围内作为示例进行描述，意图仅由权利要求限制本发明的范围。

Claims

1.一种用于研磨仿形表面的手持砂磨块，该物品包括：

(a)包括多个分离部分的弹性体，所述分离部分具有限定研磨工作面的凸出端面；

(b)在所述分离部分端面上的粘合剂构成涂层；

(c)至少部分嵌入所述构成涂层中的磨料粒子，所述磨料粒子的硬度为至少1200Knoop，其中，所述分离部分由凹陷区域间隔开，所述凹陷区域的侧表面和下表面大致没有粘合剂构成涂层和磨料粒子。

2.如权利要求1所述的砂磨块，其中，所述弹性体包括连续块部分和从所述块部分向外伸出的所述分离部分。

3.如权利要求1所述的砂磨块，其中，所述凹陷区域为细长槽。

4.如权利要求1所述的砂磨块，其中，所述分离部分为突出部，该突出部的形状为平行管、圆柱、拱顶、截头金字塔、和截头圆锥形中的至少一种。

5.如权利要求4所述的砂磨块，其中，所述突出部包括多个离散的柱，该多个离散的柱具有涂覆有磨料粒子的端面。

6.如权利要求5所述的砂磨块，其中，所述柱具有大体平面的端面。