CN1046882C - 一种含有助磨剂的磨具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可含有更高比例助磨剂的涂覆磨具及其制法和用途。该磨具具有适合接触和研磨工件的外周表面，该磨具包括磨料颗粒和位于对磨粒而言是有效的位置处的助磨剂组合物，该助磨剂组合物含有a)一种固化的助磨剂粘合剂，和b)有效量的分散于固化助磨剂粘合剂中助磨剂，该粘合剂是热塑性树脂和热固树脂的共混物，两种树脂的含量形成一有效的重量比。本发明磨具的研磨效果更好。

Description

一种含有助磨剂的磨具
本发明涉及含有分散在粘合剂中的助磨剂的磨具。该粘合剂是热塑性树脂和热固性树脂的一种共混物。
磨具通常含有固定在粘合剂中的许多磨粒。在粘合磨具中，粘合剂的作用是将磨粒粘结在一起，使其形成一定形状的物体。典型的情况是，这个一定形状的物体是轮形，故一般称为磨轮。而在涂覆磨具中，粘合剂起着将磨粒粘结到基底或背衬上去的作用，而这种粘合剂会占两层，即初始接合涂层(make coating)和胶结涂层(sizecoating)。至于在无纺磨具中，粘合剂的作用是将磨粒与膨松的、有开口的纤维基材粘结起来。
磨料粘合剂通常含有明胶蛋白的或树脂的胶粘剂，有时还含有另一些添加剂。树脂胶粘剂例如有酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、脲甲醛树脂。通常用的添加剂例如有助磨剂、填料、润湿剂、表面活性剂、颜料、偶合剂、染料。
添加助磨剂可以显著影响研磨金属的化学和物理过程，从而改善研磨性能，据信助磨剂会1)减少磨粒与被磨工件的摩擦，2)防止磨粒的“被封盖”现象，即防止金属颗粒焊接到磨粒的顶部，3)降低磨粒与工种之间界面的温度，或4)减少所需的研磨力。
磨料工业一直是在探求在不过分增加成本的前提下提高磨具研磨效率的方法。需要设法在磨具中采用更高浓度的助磨剂，而又不使粘合强度有显著降低。
近年来存在着完全由水溶液或水分散液涂覆粘合剂前体物质的需要，这是由于要减少日益严峻的污染的缘故。因此，有必要提供磨具，它有个外围涂层，该涂层包含分散在粘合剂中的助磨剂，而粘合剂的前体能由水或其它含水组合物涂上去的。
欧洲专利申请EP0486308A中公开了一种涂覆磨具，该磨具含有背衬、初始接合涂层、磨粒和胶结涂层。其中形成胶结涂层的组合物含有水性环氧树脂粘合剂(一种固化的助磨剂粘合剂)，还含有一定量分散在固化的环氧树脂粘合剂中的助磨剂。
然而，现有的涂覆磨具在助磨剂含量、研磨效果等方面仍不能十分令人满意，而本发明就是为了提供一种能涂覆更高比例助磨剂，从而研磨效果更好的涂覆磨具。
在本发明的一个方面，提供了一种涂覆磨具，它具有适合接触和研磨工件的外围表面，该磨具包括磨料颗粒和位于对磨粒而言是有效的位置处的助磨剂组合物，该助磨剂组合物含有
a)一种固化的助磨剂粘合剂；
b)有效量的助磨剂，该助磨剂分散于固化的助磨剂粘结剂中，
其中，所述的粘合剂是热塑性树脂和热固树脂的共混物，两种树脂的含量形成一有效的重量比。
就其最广泛的实施方案而言，本发明的磨具可描述为具有一个适合于接触并研磨工件的外围表面，这磨具包含有许多磨粒，这些磨粒1)通过粘合剂粘合在一起成为多孔的成形体(故称为“粘合”磨具)；或者2)通过粘合剂粘附于背衬上(故称为“涂覆”磨具)；或者3)通过粘合剂粘附于膨松的，有开口的无纺织物的纤维上(故称为“无纺”磨具)。磨具中含有助磨剂组合物，后者位于对磨粒而言是有效的位置。
本发明的优选磨具中，该热固树脂是种固化的环氧树脂，而热塑性树脂是种低软化点的脂族或芳族非极性烃类树脂，助磨剂则是一种卤化物盐，特别是KBF4。
“位于对磨粒而言是有效的位置”这一词语的意思，是指助磨剂组合物在磨具中的位置应使研磨过程中，该组合物接触研磨界面或充分接近研磨界面，以产生有利的效果即增加研磨效率。
本发明的特别优选磨具是一类涂覆磨具，并且其中的助磨剂组合物是一上胶结涂层(supersize coating)。本发明还包括将助磨剂组合物包含在涂覆磨具的胶结涂层内(同时用或不用上胶结涂层)。例如，若胶结涂层含有助磨剂组合物，就可采用一种常规的上胶结涂层，也可以采用本发明助磨剂组合物的上胶结涂层。因此，用于涂覆磨具，“外围涂层”或者是指胶接涂层，或者是指上胶结涂层，总之是制品研磨表面上的最外层涂层。
本文中的“胶结涂层”，是指基本上填充着磨具磨粒的突出的外露尖锐点之间空隙区域的那一层涂层。胶结涂层可以是先涂上去的，它部分或全部覆盖着磨粒。所谓“上胶结涂层”则是至少部分覆盖着胶结涂层的那种涂层，它(如果有的话)是最外层粘合剂涂层。
其中许多磨粒通过粘合剂粘着形成多孔成形体的粘合磨具也是本发明优选的磨具。该种粘合磨具具有接触并研磨工件的外围表面。在这类实施方案的磨具中，助磨剂组合物可存在于粘合磨具的孔隙中和/或外围表面上。
对于涂覆和粘合两类磨具，“外围表面”这个词是指本发明的磨具具有至少一个适合于或能够适合于接触并研磨工件的表面。对于无纺磨具，这一词的意思是许多外露的纤维或纤维部分形成了外围表面。
“热固”和“热塑性”这两个词就是聚合物化学工艺中通常指的意义。“热固”树脂是一种接受了某种能量(例如热或辐射能，其强度足以使树脂呈不能流动的状态)因而固化的树脂。“热固性”树脂是指未固化的该种树脂。“热塑性”树脂则是遇热能软化即流动，而遇冷会再次硬化的树脂。
本文中所用的“助磨剂”一词是指分散在热塑性和热固树脂中的一种颗料状有机或无机的加入物。这个词不包括这里所述的低软化点热塑性树脂，虽然热塑性树脂会有某种间接的助磨效应，就是在研磨过程中热塑性树脂会软化熔解，使得热固树脂更易被磨蚀，而暴露出更多的助磨剂。
“分散”并不一定是指均匀分散，但热塑性树脂和助磨剂最好是在热固树脂中均匀分散的。
热塑性树脂对于热固树脂的“有效重量比”则是指该比值的一个下限，低于此下限，加入热塑性树脂所产生的有利的流变效果和/或研磨效果已看不到。与此类似，“助磨剂的有效量”是指一低限量，助磨剂的量若低于此限量，则其增加研磨效率的作用就显示不出。“研磨效率”定义为工件“切削”(除去)重量除以研磨过程中磨具失去的重量。
用于热塑性树脂的“低软化点”一词是用来表征这类树脂的。软化点(R&B)不宜高于150℃，不高于100℃更好，软化点的测量是用环球仪测量法(R&B)，下面将详述。
本发明的另一内容是一种可涂覆的，稳定的助磨剂前体组合物，它含有一种热固性树脂、一种热塑性树脂和一种助磨剂，其中存在的热塑性树脂与热固性树脂前体之含量比是有效的重量比，热塑性树脂和助磨剂分散在热固性树脂中。
本发明这一内容的特别优越的组合物是含有水，不含或仅含很小百分比的有机溶剂作为稀释剂，尤其优选的是那种不含有机溶剂的组合物。这种组合物的形态是一种热塑性树脂和一种环氧树脂的阴离子乳化液，并且还含有KBF4作为助磨剂。稀释剂，如果是有机稀释剂的话，可以是一种活性稀释剂，此活性之意是指它会与热固性树脂起反应。
用于本文的“可用涂覆的”这个词，当用于本发明的水分散液乳化液和溶液形式的助磨剂前体组合物时，其意义是该组合物在21℃用1/4RVT型Brookfield粘度计，采用转速50rpm的#6心轴测量出的粘度至多约为3,000厘泊(较好至多约1000厘泊，最好至多约500厘泊)。本发明的可涂覆的组合物还可以是触变胶体。“稳定的”这个词是指本发明的组合物不会分离成两个或多个相，也不会聚合成一种不能涂覆的物料。
本发明还有一个内容是制造具有适合于接触和研磨工件的外围表面的磨具的方法，其磨料复合体含有许多磨料和粘合剂，这个方法包括的步骤为：
a)至少对所述磨粒的一部分涂覆助磨剂前体组合物，该组合物含有一种热固性树脂、一种热塑性树脂、一种助磨剂，所述的热塑性树脂和助磨剂分散于所述的粘合剂前体中，所述热塑性树脂和所述热固性树脂的量符合预定的重量比；
b)令施加上去的助磨剂前体组合物经受足以基本上使所述热固性树脂固化的条件。
在本发明范围内也有一种制造其内部有助磨剂的粘合磨具的方法。本发明这一内容的粘合磨具中，磨料复合体的形态是多孔的成形体，它由用粘合剂粘着在一起的许许多多磨粒构成，所以它有许许多多形状不规则的由粘合剂和磨粒所界定的空隙。至少有一部分这些空隙被本发明的助磨剂组合物所填满或部分填充。
在制造本发明粘合磨具的一个方法中，施加助磨剂前体组合物的方法是将粘合磨具基体浸在助磨剂前体组合物中一段足够的时间，使组合物至少部分渗透进入磨料复合体的空隙中。在另一方法中，将粘合磨具基体放置在一适当的容器中，在磨料复合体的一个表面上产生低压区域，结果助磨剂前体组合物因真空被吸入磨料复合体中。还可用一种办法，就是将助磨剂前体组合物通过压力作用挤入空隙之中。
本发明的最后一内容即是采用本发明磨具对工件，特别是不锈钢，钛等金属工件进行研磨的方法。
以前已知的用于涂覆磨具的助磨剂上胶结体系，通常含有一种无机助磨剂如KBF4和一种热固树脂如环氧树脂。由于涂覆方法和未固化环氧树脂/KBF4组合物流变性的原因，固化的上胶结涂层一般最多含有约72％重量KBF4。
本发明的可涂覆的、稳定的助磨剂前体组合物是一种含有热固性树脂、一种低软化点热塑性树脂、一种助磨剂、以及或可再加入的添加剂的共混物。令人惊异的是这种组合物与以前已知的组合物相比能允许在磨料上涂覆较高百分比的助磨剂。
为本发明助磨剂前体组合物所适用的热固性树脂在固化后，应能起将助磨剂颗粒粘附于磨具，或粘着在磨具上涂层内部的作用。
适用于本发明的热固性塑料包括：具有侧链不饱和羰基的环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基塑料等，包括那些如美国专利4,903,440中所述的每个分子或低聚体含有至少1.1侧链α,β不饱和羰基的物质；还包括丙烯酸酯化树脂如含有至少一个侧链丙烯酸酯基团的异氰脲酸酯树脂(如异氰脲酸三羟乙基酯的三丙烯酸酯)、丙烯酸酯化的聚氨酯树脂、丙烯酸酯化的环氧树脂、以及具有至少一个侧链丙烯酸酯基团的异氰酸酯衍生物。应该了解，上述树脂混合物也可采用。“丙烯酸酯化的”这个词包括单丙烯酸酯化的、单异丁烯酸酯化的、多丙烯酸酯化的、多异丁烯酸酯化的单体、低聚物和高聚物。
用在这里的“环氧树脂”这个词是指不含固化剂的未固化环氧树脂，而“固化环氧树脂”则指一些环氧乙烷环与固化剂进行固化反应后的产物。环氧树脂包括一些含一个或多个环氧乙烷环的单体、低聚物和高聚物的树脂。环氧乙烷环起反应是通过开环作用，这种开环作用并不被视为缩聚反应，而是由酸或碱催化剂引发的环氧乙烷开环作用。
环氧树脂这类物质在其主链和取代基的本性方面差异很大。例如，其主链可以是任一类型的，只要存在一个在室温(约25℃)能与环氧乙烷起反应的活性氢原子即可。可接受的取代基的代表性例子有卤素、酯基、醚基、磺酸酯基(sulfonate group)、硅氧烷基、硝基、磷酸酯基(phosphate group)等。
适用于本发明的环氧树脂的分子量可由约60变动至约4000，最好为约100-600。本发明的助磨剂组合物中可以使用各种不同的含环氧物质的混合物。
优选的环氧树脂是水乳化液和有机溶剂分散液。用于本发明合适的环氧水乳化液是含有缩水甘油醚单体的组合物，其一般式为
Figure C9419180600091
式中R是烷基或芳基，m是个由1至约6的整数，首末两数字包括在内。其代表例子是一种多羟酚与过量氯代醇如表氯醇反应生成的多羟酚的缩水甘油醚。不含烯属不饱和基团的优选环氧树脂包括2,2-双〔4-(2,3-环氧丙氧基)苯基〕丙烷(双酚A的二环氧甘油醚)以及商业名称为“Epon 828”、“Epon 1004”、“Epon 1001F”、的由Shell化学公司供应的物质和“DER-331”、“DER-332”、“DER-334”的由Dow化学公司供应的物质。其它不含烯属不饱和基团的合适环氧树脂包括酚醛清漆树脂的缩水甘油醚(如购自Dow化学公司的“DEN-431”和DEN-438”)以及间苯二酚二环氧甘油醚。可用于本发明的这种类型环氧化物的其它例子可见美国专利3,018,262。
特别适用于本发明的是环氧当量(分子量除以环氧基的数目)为约500-1000的双酚A的二环氧甘油醚。这种类型的环氧水乳化液最好含有约50-70％固体，还要含有一种非离子型乳化剂。Phone Poulenc,Inc.,Louisville,Kentucky出品的商品“CMD 35201”就是符合上述要求的组合物，它的环氧当量为约600-700。
用于本发明的环氧树脂有机溶剂分散液也可以含有双酚A环氧树脂的二环氧甘油醚和一种Worum Chemical CO.St.Paul,MN出产的商品名为“Aromatic 100”的有机溶剂，该溶剂是各种芳烃的混合物。符合这种要求的树脂的环氧当量通常地，也是较好地是约100-500。有一种特别适用的环氧树脂，其环氧当量为约185-195，其商品名为前述的“Epon 828”。它可以与有机溶剂混合形成本发明的可涂覆组合物。
前已述及，适用于本发明的环氧树脂尚需要固化剂来与环氧树脂的环氧乙烷基团反应，生成交联的粘合剂。适用于本发明的固化剂一般最好是选自酰胺和咪唑。一种可用的酰胺就是Henkel公司出品的商品名为“VERSAMID 125”的聚酰胺。一种可用的咪唑是AirProducts,Allentown,PA出品的商品名为“EMI-24”的物质，它是2-乙基-4-甲基咪唑的100％固体。当这种咪唑与环氧树脂水乳状液使用时，一般最好先用水拌和。适用的咪唑水剂约含14-40％固体，25％固体更宜。若与环氧树脂的有机溶剂分散液一起使用，这种咪唑一般即用其100％固体形式。
在本发明中用作热固性树脂的酚醛树脂和脲醛树脂，例如有美国专利5,178,646第15-17栏中所述的树脂。这些树脂是一种醛和一种非醛类物质的反应产物。酚醛树脂因其热性质、易取得、成本低、处理方便而优先采用。“酚醛”这个通称的词包括酚甲醛树脂以及包含其它酚衍生化合物与醛类的各种树脂。酚醛树脂和脲醛树脂最好是30-95％固体，更好是60-80％固体，在加入稀释剂之前粘度(Brookfield粘度计，2号心轴，60rpm,25℃)约为750-1500厘泊，数均分子量至少约200，最好约为200-700。
可熔酚醛树脂可以被碱催化剂所催化，甲醛与酚的摩尔比大于或等于一，通常为1.0至3.0，这样就提供了侧链羟甲基基团。适合于催化可熔性酚醛树脂的醛组分和酚组分之间反应的碱催化剂有氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化钙、有机胺和碳酸钠，都以溶于水的溶液状态使用。
按上述的美国′646专利所述，未固化的可熔性酚醛树脂可与一种具有该专利中所描述的性质与结构的活泼稀释剂相化合。
适合用于本发明可涂覆的、稳定的助磨剂粘合剂前体组合物中的热固性树脂的醛类，包括环状的、直链的和支链的烷基醛(可以是饱和或不饱和的)以及芳族醛。醛的分子量宜低于约300，使得粘合剂前体溶液的粘度不太高。适用的醛类有甲醛、苯甲醛、丙醛、己醛、环己烷羧基醛(cyclohexane carboxyaldehyde)、乙醛、丁醛、戊醛以及其它低分子量的醛。尤其适用的是甲醛，因为它容易取得，成本低，固化树脂的性能合适，并且因为制得的助磨剂前体组合物粘度较低。
可用于本发明的市售酚醛树脂，例如有商品“Varcum”(DurezDivision of Occidental Chemical Corp.).“Aerofene”(AshlandChemical Co.),“Bakelite”(Union Carbide).在Mississauga,Ontario,Canada的Neste Resins Canada公司提供一种标准的70％固体(甲醛与酚之摩尔比为1.96∶1.0)酚醛树脂，其中含有基于酚重的2％重量KOH。
采用适用的热塑性树脂，结果意外地增加了助磨剂在助磨剂前体组合物中可用的浓度，此外也不影响组合物的稳定性。
适用于本发明的热塑性树脂包括有机低聚物或高聚物、最好是软化点(R&B)低于150℃的非极性有机高聚物。热塑性树脂通常最好溶解或分散于一种有机溶剂(例如前述的商品“Aromatic 100”)中。
环球法软化点仅是指“基础”热塑性树脂半身(即未添加有机溶剂、水和乳化剂时)的软化点。用于本发明的热塑性树脂的环球法软化点是按照经修改的美国材料与试验学会(ASTM)E28方法测定的。这处方法所测定的软化点是：将被测组合物的盘形试样置于一水平环内，用水浴或甘油浴以每分钟5℃的速度对试样进行加热，试样在钢球重量的作用下软化被挤向下1英寸(2.54厘米)的温度。对于软化点低于80℃的树脂，加热用水浴，而对于软化点高于80℃的树脂，则用甘油浴。
本发明试验中所用的装置与ASTM E28方法中所作的详细说明完全符合，唯一不同的是不用机械搅拌器。水或者甘油的混合是通过Fisher灯的矮小火焰供热而产生的对流实现的。该灯位于烧杯下部，但略偏离中心而近测试者。
适用于本发明的热塑性树脂的一类例子，是商品“PiccolasticA75”,“Picco 6100”,“Picco 5140”，它们在室温都是固体，可购自Hercules Inc.,Wilmington,Delaware,“Piccolastic A75”是一种低分子量的热塑性聚苯乙烯树脂，而“Picco 6100”和“Picco5149”是低分子量的，由C7至C10单体衍生的非极性芳族热塑性聚合树脂。它们的R&B软化点分别为75℃,100℃和140℃。
可用于本发明的其它热塑性树脂还有商品“Tacolyn 1085”,“Piccotex LC-55WK”和“Piccotac 95-55WK”。它们都是可购自Hereules Inc.,Wilmington,Delware的含有55％固体，不含有机溶剂的树脂水分散液。“Piccotex LC-55WK”一种聚合树脂的阴离子分散液，该聚合树脂的商品名为“Piccotex LC”(也是Hercules公司出售的)，它是将乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯共聚而成的，“Piccotae95-55WK”则是一种也可购自Hercules Inc.的商品名为“Piccotae95”的聚合脂族烃树脂的分散液。上述两种分散液所用的阴离子乳化剂据报导是松香的钾皂。上述三种分散液用的基础树脂的R&B软化点分别为85°,90°和95℃。
在助磨剂前体组合物中热塑性树脂和热固性树脂的固体重量比也就是本发明磨具的助磨剂用固化粘合剂中两者的重量比。这个重量一般最好约为10-90％,30-50％更好。
适用于本发明的助磨剂包括选自无机卤化物盐、卤代化合物和聚合物、以及无机和有机含硫的物质。宜用卤化物盐、尤其是四氟硼酸钾(KBF4)、冰晶石(Na3AlF6)、铵冰晶石〔(NH4)3AlF6〕等。
适合用作助磨剂的卤代聚合物例如有：美国专利3,616,580所述的聚卤乙烯和聚偏卤乙烯、如美国专利3,676,092所述的高氯代石腊、如美国专利3,784,365所述的全氟代烃类树脂、如美国专利3,869,834所述的碳氟化合物如聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等等。
适合用作助磨剂的无机含硫物质例如有：元素硫、硫化铜、硫化钼、硫酸钾等，它们在美国专利3,833,346、3,868,232、4,475,926中均各有揭示。适于本发明的有机含硫物质包括美国专利3,058,819中所述的一些，如硫脲等。
存在于干的固化助磨剂组合物中的助磨剂，其量以至少占固化组合物的75％重量为宜，至少约85％重量更佳。
适用于本发明的助磨剂应是平均粒经约1-100微米，更好约5-50微米的颗粒。发表于1992年4月16日(Cosmano等)的PCT申请No.US91/06389揭示，助磨剂颗粒可能是呈单个颗粒状，也可能是单个颗粒的聚团。
在本发明的助磨剂前体组合物中，也可能使用稀释剂。这里所讲的“稀释剂”是指水或一种低分子量(小于500)的有机物质，它能降低其的加入的助磨剂前体的粘度。稀释剂可以是与热固性树脂能起反应的，也可以是惰性的。
低分子量的丙烯酸酯是很适宜用的一类反应性稀释剂，其分子量通常应约为100-500，它们包括乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二异丁烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等等。
其它可用的反应性稀释剂包括羧酸的单烯丙酯、聚烯丙酯、聚甲代烯丙酯和酰胺(如邻苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯、N-N-二烯丙基己二酰二胺)；异氰脲酸三(2-丙烯酰氧乙基)酯、1,3,5-三(2-异丁烯酰氧乙基)-S-三嗪、丙烯酰胺、异丁烯酰胺、N-异丁烯酰胺、N,N-二异丁烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮。
还有一些其它适用的反应性稀释剂(特别用于当热固性树脂是酚醛或脲醛树脂时)，它们是尿素衍生物、烷基取代2-氨基醇、聚氧化烯化合物以及其它一些美国专利5,178,646中所述的化合物。
反应性稀释剂，如果使用的话，最好是与热固性树脂预先混合来制备本发明的可涂覆、稳定的助磨剂前体组合物。然而，当采用某些反应性稀释剂如聚氧化烯化合物与酚醛和脲醛树脂一起使用时，可将该热固性树脂与足量的水预先混合，以便吸收掉聚氧化烯化合物与树脂混合时放出的一些热量。
对适用于本发明的一切反应性稀释剂而言，热固性树脂与反应性稀释剂的重量比可为约2∶1至约100∶1，而对聚氧化烯类反应性稀释剂则是约1∶1至约100∶1。
水或有机溶剂均可使用，也可联合使用水与有机溶剂。一种适用的有机溶剂就是前述的worum Chemical Co.供应的商品“Aromatic100”。
稀释剂加入至助磨剂前体组合物中的量视组合物所需的粘度要求而异。在采用热固性和/或热塑性树脂乳化液的实施方案中，通常需用的稀释剂量较少。在每一具体实施方案中的适宜加入量，这是熟练技术人员无需做过多的实验即能解决的。
在有些实施方案中，例如热固性和/或热塑性树脂是采用其有机溶剂分散液的形式时，可能需要加入少量的触变剂到本发明助磨剂前体组合物中，目的是增加其粘度。当实施方案中需要将外围涂层以一定图案形式沉积在磨具上时，也需如此。须知如果助磨剂的涂层是图案形的话，有时可提高研磨效率。
适用的触变剂有胶态氧化硅，其加入助磨剂前体化合物的重量百分数约为1-5％。
本发明的助磨剂前体组合物可以而且通常确实含有一些选用的添加剂。这里添加剂包括填料(助磨剂之外的)、纤维、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶合剂、塑化剂和悬浮剂等。在有些情况下，加选用某些填料如碳酸钙时，可能对研磨性能产生一种有利的协合效应，也可能使成本降低。这些选用材料的用量按所需的性质选择。
本发明范围内的磨具可以是任何因助磨剂的存在而使其对工件特别是金属工件研磨作用获得改善的制品。因此这种磨具极其繁多，包括(但不限于)涂覆磨具(砂带、砂盘、砂纸等)、粘合磨具(特别是砂轮和砂轮片)、无纺磨具、磨丝等。
若是涂覆磨具，要将磨料复合体至少涂覆粘合在背衬的一个面上。通常用于涂覆磨料制品中的种种背衬材料在本发明中均可使用，例如纸、布、膜、硫化纤维、纺织或无纺材料等等，也可以结合使用两种或多种这些材料，或者这些材料经某种处理后使用。磨具选用什么背衬材料取决于其用途。背衬的强度应足以抵抗使用时的撕裂作用或其它破坏作用，其厚度和平整度应能使制品所需的厚度和平整度能够达到。磨料复合体与背衬的粘接力应足以防止在正常使用过程中有单个的磨粒或成片的磨料涂层脱落下来。对有些用途，还需要背衬是防水的。背衬的厚度应足以为其用途提供必需的强度，但也不宜太厚以致影响涂覆磨具所需的挠曲性。对抛光用涂覆磨具，优选的背衬是聚合物薄膜如聚酯薄膜。该薄膜最好先底施一层材料如乙烯丙烯酸共聚物，目的是增加磨料复合体对其的粘结牢度。
如果是机织背衬材料，在施加构成磨料复合体的涂层之前，有时宜先预施至少一层涂层，使其填满背衬材料中的间隙。为此目的而用的涂层称为饱和涂层、背面涂层或预上胶涂层，视这层涂层是如何施加以及施加于背衬的哪一面而异。背衬还可用将两层或多层的相同或不同材料叠在一起形成的背衬叠层材料。
在磨具的背衬上没有磨料复合体的那一面上，也可以用粘接剂或在该面上的钩环连接装置使该制品装在一支撑垫上。适用于此用途的粘接剂有橡胶基的、丙烯酸酯基的和硅氧烷基的粘接剂。
本发明的涂覆磨具在其制造过程中可用初始接合涂层和胶结涂层，它们将磨粒粘结于背衬的表面上，有时还有上胶结涂层。若本发明的实施方案中，本发明的助磨剂前体组合物是用来形成胶结涂层的一部分或全部，则初始接合涂层中所用的粘合剂最好与本发明胶结涂层中的热固树脂和热塑性树脂是相容的。与此类似，若本发明的实施方案中，本发明的助磨剂前体组合物是用来形成上胶结涂层的，则胶结涂层中所用的粘合剂最好与本发明上胶结涂层中的热固树脂和热塑性树脂是相容的。初始结合涂层、胶结涂层和上胶结涂层可以含有相同的或不同的粘合剂。在胶结涂层和上胶结涂层这两层中都使用助磨剂组合物是很可取的做法。
如上面就本发明的助磨剂前体组合物所述的，初始结合涂层、胶结涂层和上胶结涂层都可以，一般也确实含有一些选用的添加剂，例如填料(除助磨剂外)、纤维、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶合剂、塑化剂、悬浮剂等。前已提出，这些选用材料的用量按所需的性质选择。
其它的粘合剂涂层可以采用磨具生产中通用的粘接剂树脂，如上面提到的酚醛树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、胶乳、环氧树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂以及它们的混合物。
制造涂覆磨具的方法包括采用初始接合涂层、胶结涂层乃至上胶结涂层的方法，也包括将由磨粒和粘合剂前体组成的料浆施加到背衬上的，然后使粘合剂前体固化的方法。本发明采用初始接合涂层、胶结涂层和上胶结涂层制造涂覆磨具的一种较好方法在下述的一些实施例中给出。在所有这些例中，本发明的助磨剂前体组合物都只作为上胶结涂层施涂，在其它涂层中并不存在。
含有密实的或泡沫状的有机聚合物基体，而有磨粒完全分散并结合在其中的磨具可以采用本发明的助磨剂组合物。如前所述，该助磨剂前体组合可以作为一外围表面涂层施加，也可施加到磨具的空隙中。粘合磨具基体(即未含本发明助磨剂组合物的)通常含有一种硬质的热固树脂如催化的酚醛树脂，或一种弹性体如聚氨酯树脂或硫化橡胶。
当弹性体粘合基体用于粘合磨具时，该种制品通常具有某种程度的柔韧性和回弹性。与用硬质热固树脂制成的粘合磨具相比，这类制品的研磨作用较温和，得到的表面也较光洁。
通常的柔韧性粘合磨具一般是使用一种弹性的聚氨基甲酸乙酯作为粘合剂基体。如美国专利4,613,345,4,459,779,2,972,527,3,850,589；英国专利说明书1,245,373(1971年9月8日发表)等所透露，聚氨基甲酸乙酯粘合剂基体可以是泡沫状的；又如美国专利3,982,359,4,049,396,4,221,572,4,933,373等所透露，聚氨基甲酸乙酯粘合剂也可以是密实的。
本发明的粘合磨具中可用合成聚合物，包括聚异氰酸酯的反应产物、低聚氨基苯甲酸酯和胺。美国专利4,328,322就描述了这类聚合物。如美国专利4,786,657所揭示，粘合磨具也可用与2-甘油基丙烯酸酯或2-甘油基异丁烯酸酯交联的聚氨基甲酸乙酯和聚氨基甲酸乙酯/尿素来进行模塑。这个专利描述了在生产聚氨基甲酸乙酯和聚氨基甲酸乙酯/尿素中使用高当量的二醇和二胺、2-甘油基丙烯酸酯、二异氰酸酯、以及低当量的二元醇和二胺。
本发明的粘合磨具最好应含有空隙，这些空隙除部分地被助磨剂填充外，能允许热量消散并将新的磨粒暴露给工件，还可以为工件材料和/或助磨剂组合物材料提供一个“缓冲区域”，即当碎裂下来时可流入的区域。
粘合磨具的空隙度和其开口程度取决于所采用的磨粒对粘合剂的重量比以及磨粒的物理和化学本性。如果采用预成形的磨料团粒，其与粘合剂基体的重量比宜约为2∶1至10∶1,3.5∶1更佳。对于需要较高切削速率的用途来说，使用团粒特别适宜。团粒的尺寸宜约为0.20至2.0毫米。
在一定自由度范围内，本发明的粘合磨具可以通过控制装在一给定模腔中磨料与粘合剂混合物的相对量，以及通过采取团粒化和非团粒化磨粒的混合物来调节密度。在同一模具中，若加入更多的磨料粘合剂混合物，并随后对混合物施加压制，则可制出较高密度的砂轮或其它磨具。用于本发明的粘合磨具基体，其密度直约1.0-3.0克/厘米3。
采用本发明助磨剂组合物作为外围表面涂层和/或填入其空隙的粘合磨具可以用于金属的修边和精加工之用。这种磨具可以成形为种种常用的类型，如砂轮、研磨端头(points)、砂盘、砂带、研磨柱等。较适宜的形式为砂轮和砂盘。砂轮一般具有一个中心孔，以便装在一适当的心轴或其它机械的夹持装置上，使得砂轮在使用时转动。砂轮的尺寸、构型、支撑装置和旋转装置等是该技术领域中人们所熟知的。
本发明的粘合磨具基体的制法可以采用各种不同的方法，视磨具的形状以及是否采用背衬而异。磨粒液体混合物可以铸造成形、转移成形、液体注射成形、反作用注射成形或用本领域中熟练技术人员熟知的其它方法成形。要施加助磨剂前体组合物的粘合磨具基体的较佳成形方法是转移成形。这个方法可描述为如下两步：
(a)将一种可固化的，最好是抗渗散的(smear-resitant)弹性体粘合剂前体与有效量的磨粒混合成可固化磨料混合物；
(b)将粘合剂前体固化成粘合磨料组合物。
制造粘合磨具基体的方法例子，有在固化之前将混合物装入模中的，有在固化前将混合物施加到预成形的背衬上的。其它适用的方法还有：所采用的粘合剂是一种用低聚芳族多官能胺制造的聚脲粘合剂的，以及使用由磨粒预成形的团粒磨料的，如美国专利4,799,939所述。
特别适用的固化方法是将混合物在一合适的温度和压力维持一段时间使其固化。所用的时间、温度和压力是互相关联的，可以采用它们的多种组合来生产可施加助磨剂前体组合物的粘合磨具基体。
一旦粘合磨具基体成形好以后，可用一些常规方法如辊涂法、刷涂法等将助磨剂前体组合物施加于磨具的外围表面。在助磨剂前体组合物需施加于磨具空隙的实施方案中，可将粘合磨具基体(如具有中心轴用孔的砂轮)最好是浸入一个内盛助磨剂前体组合物的容器中，令组合物被真空吸入空隙。也可以用压力将助磨剂前体组合物压入磨具空隙中。例如将粘合模具基体浸入内盛助磨剂前体组合物的容器中，用一惰性气体在容器中加压。
在美国专利2,958,593中对无纺磨具有了一般的说明，其内容也参考结合入本发明。这些无纺磨具一般包含有机纤维制成的开孔膨松的三维织物，纤维之间藉有机粘合剂接触的部位互相粘合在一起。可以采取辊涂、喷涂等方法对这些织物施加本发明的助磨剂前体组合物，然后施以热处理，其条件应足以令热固性树脂固化。
适用于本发明上述磨具的磨粒可以选用研磨技术中那些常用的，但应按心目中磨具的用途来选择磨粒(粒度与组成)。在选择适用的磨粒时，一些性能如硬度、与所磨工件的相容性、粒度、与工件反应的可能性、以及热导率等是需要考虑的。
本发明适用的磨粒的化学组成可分为两类：天然磨粒与制造磨粒。前者如：金刚石、刚玉、金刚砂、石榴石、油石、黑硅石、石英、砂石、玉髓、燧石、石英岩、硅石、长石、轻石、滑石等。后者如碳化硼、立方氮化硼、电熔刚玉、陶瓷用氧化铝、热处理氧化铝、铝锆氧、玻璃、碳化硅、氧化铁、碳化钽、氧化铈、氧化锡、碳化钛、合成金刚石、二氧化锰、氧化锆、氮化硅等。
适用于本发明的磨粒，其粒径范围通常最好约为0.1至1500微米，10至1300微米较佳。磨粒的平均粒径最好在约20至1000微米范围。用于本发明的磨粒的莫氏硬度宜至少为8，超过9更佳。但对某些特定的用途，可用较软的磨粒。
“磨粒”这个术语包括一些单个磨粒的聚集体即团粒，对本发明的粘合磨具尤为适用。当许多个磨料颗粒用粘合剂粘合在一起形成一个可能具有特定颗粒结构的较大磨粒，它就是磨料团粒，形成磨料团粒的许多颗可以有一种以上类型的磨粒，其所用的粘合剂与将磨料团粒粘接于背衬所用的粘合剂可以相同，也可不同。
使用本发明磨具来研磨工件的具体方法，通常视所需的表面光洁度和/或工件需磨削除去的量而异。
本发明的涂覆磨具特别适合于研磨金属，包括一些特殊的金属如不锈钢和钛。这里所用的“研磨”包括一般研磨、抛光和精磨等。
在出现本发明之前，在磨具行业中，过去一般认为，随着存在于研磨界面上助磨剂量的增加，研磨效率通常是增加的。但是，当将含有助磨剂、热固性树脂和热塑性树脂的助磨剂组合物加入到本发明涂覆磨具的胶结涂层或上胶结涂层(或这两层)时，就出现了下面实施例所报道的，意外而十分惊人的研磨效率很大的增加。当上述的含水环氧树脂用作热固性树脂时，这个增加特别显著。
本发明研磨金属工件最一般的方法，就是如前所述地用一足够的力令工件与磨具和外围表面接触，此时外围表面与工件作相对运动。最好是工件或磨具，两者之一是静止不动的，虽然这并非研磨方法所必需的。
除了这里所述的助磨剂组合物使用问题外，关于金属研磨的一般参考可参阅Coated Abrasives Manufacturers′Institute于1958年出版的书“Coated Abrasives-Modem Tool of Industry”的第七章，150-200页。在该书中指出，对每一具体用途，就磨削的产率、光洁度和成本而言，都存着按一定的等级次序使用的特定种类的涂覆磨具与适宜的设备类型的最佳组合。需要考虑的因素有工件的冶金特点、形状、大小和条件，所用设备的功率，所用的接触轮类型以及所需的光洁度。
在磨具是连续砂带的实施方案中，接触轮的选择、所用的力以及砂带的速度均取决于所需的磨削速率和工件的表面光洁度，需注意勿使工件破损。接触轮的表面可以是平整的或锯齿形的。磨具与工件之间的力的范围可为0.05千克至150千克，一般最好为约0.1千克至100千克。带速可为1000至10,000每分钟表面英尺(sfpm)(5.08-50.80m/s)，一般最好约3000至7000(sfpm)(15.24-35.56m/s)。
为了说明本发明磨具(尤其是涂覆磨带)在研磨不锈钢方面的应用，进行了下述的试验。测试程序
下列每一实施例中的涂覆磨具都被转变成7.6厘米×335厘米的环形带。每个实施例中的两条环形带在负载恒定的表面研磨机上进行测试。将一个预先称重的、约2.5厘米×5厘米×18厘米的304不锈钢工件安装在托架上，其2.5厘米×18厘米的一面朝向直径约36厘米的60Shore A硬度计的带齿橡胶接触轮和一比一的齿背，涂复磨具砂带即夹在其上。然后工件于18厘米长的一段路径按20循环/分钟的速度垂直地进行往复运动，同时一个带弹簧的柱塞以11.0公斤的负荷力使工件抵着环形带，环形带以约2,050米/秒的速度运转。在30秒研磨时间后，移开工件托架组件并再称重。磨掉的材料的数量可以通过从最初的重量中减去研磨后的重量而计算得出。接着将新的、预先称重的工件和托架安装在设备上。该测试的试验误差为约10％。总研磨量是在测试中去除的不锈钢的总重量。对于两个相继的30秒的间隔，当最后一次的研磨量小于对照环形带的最初的研磨量的1/3时，便认为测试结束了。
下列不起限制作用的实施例将进一步阐述本发明。所有的份数、百分比、和比例都是按重量计算的，除非另外说明。本发明将使用下列材料名称。实施例材料的描述环氧树脂
BPAW：一种含有双酚A环氧树脂的二环氧甘油醚的组合物，可以用含约60％固体和40％水的水进行涂覆。该组合物的商品名称为“CMD 35201”，可以从Rhone Poulenc,Inc.(Louisville,Kentucky)处购得。该组合物还含有一种非离子乳化剂。其环氧当量为约600-700。
BPAS：一种含有双酚A环氧树脂的二环氧甘油醚的组合物，可以用有机溶剂进行涂覆。该组合物的商品名称为“EPON 828”，可以从Shell Chemical Company(Houston,Texas)处购得。其环氧当量为约185-195。
酚醛树脂
RPR：一种具有75％固体的可熔酚醛树脂(不挥发)。
固化剂
EMI：一种2-乙基-4-甲基咪唑的100％固体组合物。该固化剂的商品名称为“EMI-24”，可以从Air Products(allentown,Pennsylvania)处购得。
PA：一种聚酰胺固化剂，其商品名称为“VERSAMID,125”,可以从Henkel Corporation处购得。
助磨剂
KBF4:98％纯度的精碎的四氟硼酸钾，其中95％重量可通过325目(网眼为45μm)的筛，而100％重量可通过200目(网眼为75μm)的筛。
分散剂
AOT：一种分散剂(二辛基磺基琥珀酸钠)，其商品名称为“Aerosol OT”，可从Rohm and Haas Company处购得。
触变增稠剂
CABM5：一种胶体二氧化硅，其商品名称为“CabO-Sil M-5”，可以从Cabot Corp.(Tuscola,Il)购得。
偶合剂
TTS：一种有机钛酸盐，其商品名称为“Ken React KR-TTS”，可以从Kenrich Petrochemical Inc.(Bayonne,NJ)处购得。溶剂
WC100：一种由芳香烃构成的有机溶剂，其商品名称为“ARO-MATIC 100”，可以从Worum Chemical Co.(St.Paul,Minesota)购得。热塑性树脂
PA75：一种低分子量的热塑性树脂，其商品名称为“PiccolasticA75”，可以从Hercules Inc.(Wilmington,Delaware)处购得。
P6100：一种低分子量的、非极性的、从石油衍生单体生产而得的热塑性树脂，其商品名称为“Picco 6100”，可以从Hercules Inc.(Wilmington,Delaware)处购得。
P5140：一种低分子量的、非极性的、用石油衍生单体生产而得的热塑性树脂，其商品名称为“Picco 5140”，可以从Hercules Inc.(Wilmington,Delaware)处购得。
T1085：一种水性的、含55％固体、不含溶剂的合成树脂的分散液，其商品名称为“Tacolyn 1085”，可以从Hercules Inc.(Wilming-ton,Delaware)处购得。
PT95：一种固体含量为55％、阴离子型的、不含溶剂的Picco-tac95树脂(一种脂族烃树脂)的分散液。其商品名称为“Piccotac 95-55WK”，可以从Hercules Inc.(Wilmington,Delaware)处购得。
PTLC：一种固体含量为55％、阴离子型的、不含溶剂的Picco-tac LX树脂(一种通过共聚合乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯而生产的烃树脂)的分散液。其商品名称为“Piccotac LC-55WK”，可以从Hercules Inc.(Wilmington,Delaware)处购得。制造涂覆磨具的通用程序
对于用该程序的下列实施例，每种涂覆磨料的背衬由Y重纺织聚酯布(其编织形式为4对1)构成。每个背衬用胶乳/酚醛树脂浸渍，然后置于炉内以部分固化该树脂。接着，将填有碳酸钙的胶乳/酚醛树脂预处理涂料施涂于各背衬的背面。将各涂覆过的背衬加热到约120℃并维持在该温度直到树脂已固化到不粘的状态。最后，将胶乳/酚醛树脂的预处理涂层施涂于各涂覆过的背衬的正面。然后，将各涂覆过的背衬加热到约120℃并维持在该温度直到树脂已预固化到不粘的状态。用这种程序制造的背衬是经完全预处理过的，可以用于接受初始结合涂层。
对于各种涂覆背衬，用于制备初始结合涂层的涂覆混合物的制备过程是通过混合69份70％固体酚醛树脂(48份酚醛树脂)、52份无结块的碳酸钙填料(基于干重)、以及足量的由90份水/10份乙二醇单乙基醚构成的溶液，从而形成一种初始结合涂料，在各例子中该初始结合涂料都是含84％固体，且固化的涂层重量为243克/平方米。在各例子中通过双滚筒涂覆法施涂该初始结合涂料。(应理解，其它的涂覆方法，如刮刀涂覆法、帘式涂覆法(curtain coating)、喷涂法等也可以使用。而且，在滚筒涂覆法中滚筒的数目也不必一定为两个。)
然后，将36级(ANSI标准B74.18，平均颗粒大小为545微米)氧化铝磨料颗粒按423克/平方米的重量，通过落下而施涂于未固化的初始结合涂层上，接着再按455克/平方米的重量通过静电施涂法施涂36级陶瓷用氧化铝。
形成的结构接受在65℃,15分钟以及随后在88℃,75分钟的预固化。
通过双滚筒涂覆机，将用于形成胶结涂层的含82％固体的涂覆混合物(具有在下列实施例中所述的组成)施涂于磨料颗粒/初始结合涂层结构上。在各例子中胶结涂层的重量为约306克/平方米。形成的涂覆过的磨料接受88℃,30分钟以及随后在100℃,12小时的热固化。
在热固化后，涂覆的磨料经单曲处理(即以90度的角度通过一个滚筒以使初始结合涂层和胶结涂层发生受控的开裂)，然后将其转变成7.6厘米×335厘米的涂覆磨料带。
接着在各例子中用涂料刷施涂助磨剂前体组合物作为上胶结涂层。应理解，也可以使用其它方法如滚涂法或喷涂法。得到的助磨剂前体涂覆过的磨料接着在115℃热固化90分钟。
实施例1-14及对比实施例A和B
实施例1-14和对比实施例A的涂覆磨具是根据制造涂覆磨具的通用程序而制备的。这些实施例将本发明的涂覆磨具与本发明范围外的涂覆磨具进行了研磨性能的比较。即，对比实施例A和B不含热塑性树脂，实施例6,9，和12不含热固树脂。代表本发明的实施例1-5,7-8,10-11，和13-14含有热固树脂和热塑性树脂。涂覆磨具用各种具有粘合剂的配方进行上胶结，其中环氧树脂的浓度在100-0％之间变化，同时三种热塑性树脂的浓度在0-100％之间变化。对于每种用有机溶剂涂覆的上胶结涂层组合物，其配方列于表1。采用所述的测试程序测试这些例子。性能数据和上胶结涂层的重量列于表2。
对比实施例2的涂覆磨具是36级的Regalloy Polycut Cloth，可以从Minnesota Mining and Manufacturing Company(St.Paul,MN)购得。
                               表1
成份        对比实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
    A     B
  BPAS   10.3   10.3    9.0    8.0   7.0   6.0   5.0    -   2.4   2.0    -   2.4   2.0    -   2.4   2.0
   PA   6.8   6.8    6.0    5.3   4.7   4.0   3.3    -   1.69   1.3    -   1.6   1.3    -   1.6   1.3
  KBF4   51.3   51.3    53.5    53.5   53.5   53.5   53.5   62.1   62.1   62.1   62.1   62.1   62.1   62.1   62.1   62.1
  WC100   28.0   28.0    27.3    27.3   27.3   27.3   27.3   28.1   28.1   28.1   28.1   28.1   28.1   28.1   28.1   28.1
   TTS    -    -    0.5    0.5   0.5   0.5   0.5   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7
 氧化铁   2.2   2.2    2.1    2.1   2.1   2.1   2.1   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6
  PA75    -    -    1.6    3.3   4.9   6.6   8.3   6.5   2.5   3.2    -    -    -    -    -    -
 P6100    -    -     -     -    -    -    -    -    -    -   6.5   2.5   3.2    -    -    -
 P5140    -    -     -     -    -    -    -    -    -    -    -    -    -   6.5   2.5   3.2
 CABM5   1.4   1.4     -     -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -    -
                                  表2
实施例号 上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％) KBF4含量(％) 上胶结涂层重量(g/m2)  性能相对于对比实施例A的％
对比实施例A -(0)     76     188     100
对比实施例B -(0)     76     -     88
1 PA75(10)     76     180     92
2 PA75(20)     76     180     98
3 PA75(30)     76     172     90
4 PA75(40)     76     193     104
5 PA7/5(50)     76     213     109
6 PA75(100)     90     163     104
7 PA75(40)     90     197     115
8 PA75(50)     90     193     125
9 P6100(100)     90     163     68
10 P6100(40)     90     188     116
11 P6100(50)     90     184     123
12 P5140(100)     90     172     55
13 P5140(40)     90     176     121
14 P5140(50)     90     180     118
实施例15-25及对比实施例C
实施例15-25和对比实施例C的涂覆磨具是根据制造涂覆磨具的通用程序而制备的，除了有下列变化。背衬是J重人造纤维粗斜纹布，它如上所述进行预处理，随后用59克/平方米(干重)初始结合涂层、264克/平方米120级矿物(平均颗粒大小为116微米)和71克/平方米(干重)胶结涂层进行处理。这些实施例比较本发明的涂覆磨具的研磨性能。涂覆磨具用各种具有粘合剂的配方进行上胶结，其中改变环氧树脂和三种热塑性树脂的浓度。对于每种用有机溶剂涂覆的上胶结涂层组合物，其配方列于表3。采用所述的测试程序测试这些例子，其中负荷为4.5kg。性能数据和上胶结涂层的重量列于表4。
                                            表3
   成份 对比实施例C   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25
   BPAS     11.2   2.8   6.0   2.4   5.0   2.0   2.8   2.4   2.0   2.8   2.4   2.0
    PA     7.5   1.8   4.0   1.6   3.3   1.3   1.8   1.6   1.3   1.8   1.6   1.3
   BAF4     50.4   62.2   53.4   52.2   53.4   62.2   62.2   62.2   62.2   62.2   62.2   62.2
   WC100     28.0   28.0   27.3   28.0   27.3   28.0   28.0   28.0   28.0   28.0   28.0   28.0
    TTS      -   0.7   0.5   0.7   0.5   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7   0.7
  氧化铁     2.9   2.6   2.1   2.6   2.1   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6   2.6
   PA75      -   1.9   6.7   2.5   8.4   3.2    -    -    -    -    -    -
   P6100      -    -    -    -    -    -   1.9   2.5   3.2    -    -    -
   P5140      -    -    -    -    -    -    -    -    -   1.9   2.5   3.2
                                    表4
实施例号  上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％)    KBF4含量(％)   上胶结涂层重量(g/m2) 性能相对于对比实施例C的％
对比实施例C  -(0)     74     100     100
15  PA75(30)     90     113     118
16  PA75(40)     74     105     96
17  PA75(40)     90     113     115
18  PA75(50)     74     109     106
19  PA75(50)     90     113     123
20  P6100(30)     90     109     116
21  P6100(40)     90     109     126
22  P6100(50)     90     109     119
23  P6100(30)     90     109     116
24  P5140(40)     90     109     122
25  P5140(50)     90     113     129
实施例26-35及对比实施例D
实施例26-35和对比实施例D的涂覆磨具是根据制造涂覆磨具的通用程序而制备的，除了有下列变化。背衬是J重人造纤维粗斜纹布，它如上所述进行预处理，随后用59克/平方米(干重)初始结合涂层、264克/平方米120级矿物(平均颗粒大小为116微米)和71克/平方米(干重)胶结涂层进行处理。这些实施例比较本发明的涂覆磨具的研磨性能。涂覆磨具用各种具有粘合剂的配方进行上胶结，其中改变环氧树脂和三种热塑性树脂的浓度。对于用水性系统进行涂覆的每种上胶结涂层组合物，其配方列于表5。采用所述的测试程序测试这些例子，其中负荷为4.5kg。性能数据和上胶结涂层的重量列于表6。
                                       表5
  成份 对比实施例D    26    27    28    29    30    31    32    33    34    35
  BPAW     29.2   20.5   8.5   7.3   6.1   8.5   7.3   6.1   8.5   7.3   6.1
  EMI     0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35
  KBF4     53.3   53.3   62.9   62.9   62.9   62.9   62.9   62.9   62.9   62.9   62.9
   水     14.1   13.3   20.6   20.4   20.3   20.6   20.4   20.3   20.6   20.4   20.3
AOT 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
 氧化铁     2.3   2.3   2.9   2.9   2.9   2.9   2.9   2.9   2.9   2.9   2.9
 T1085     -   -   -   -   -   -   -   -   4.0   5.4   6.7
  PT95     -   -   -   -   -   4.0   5.4   6.7    -    -    -
  PTLC     -   9.5   4.0   5.4   6.7    -    -    -    -    -    -
                                表6
实施例号 上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％) KBF4含量(％) 上胶结涂层重量(g/m2) 性能相对于对比实施例D的％
对比实施例D  -(0)     75     126     100
26  PTLC(30)     75     109     162
27  PTLC(30)     90     121     203
28 PTLC(40) 90 121 201
29  PTLC(50)     90     121     218
30  PT95(30)     90     117     217
31  PT95(40)     90     117     208
32  PT95(50)     90     113     239
33  T1085(30)     90     117     233
34  T1085(40)     90     126     210
35  T1085(50)     90     126     227
实施例36-40及对比实施例E和F
实施例36-40和对比实施例E和F的涂覆磨具是根据制造涂覆磨具的通用程序而制备的。对比实施例F是用对比实施例A(见表1)的配方进行上胶结。这些实施例比较本发明的涂覆磨具的研磨性能。这些涂覆磨具用各种具有粘合剂的配方进行胶结或上胶结，其中改变环氧树脂和LC-55WK(PTLC)热塑性树脂的浓度。对于每种用水性系统进行涂覆的胶结涂层组合物或上胶结涂层组合物，其配方列于表7。采用所述的测试程序测试这些例子，其中负荷为9.1kg。上胶结过的制品的性能数据及其涂层的重量列于表8。表9列出了与上胶结过的对比实施例E相比，胶结过的制品的性能数据及其涂层重量。
                                  表7
 成份 对比实施例E    36    37    38    39    40
 BPAW     29.0   9.0   7.7   6.4   6.5   6.4
 EMI     0.35   0.35   0.35   0.35   0.35   0.35
 KBF4     52.7   66.2   66.2   66.2   67.0   66.2
  水     14.9   15.3   15.1   15.0   15.2   15.0
 AOT     0.75   0.75   0.75   0.75   0.75   0.75
 氧化铁     2.3   3.1   3.1   3.1   3.1   3.1
 CABM5     -   1.1   1.1   1.1   -   1.1
 PTLC     -   4.2   5.7   7.1   7.1   7.1
                                表8
实施例号  上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％) KBF4含量(％) 上胶结涂层重量(g/m2) 性能相对于对比实施例E的％
对比实施例E  -(0)     76     197     100
对比实施例F  -(0)     76     188     113
36  PTLC(30)     90     272     151
37  PTLC(40)     90     280     152
38  PTLC(50)     90     272     150
                                 表9
实施例号  上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％) KBF4含量(％) 上胶结涂层重量(g/m2) 性能相对于对比实施例E的％
对比实施例E  -(0)     76   306/197     100
39  PTLC(50)     90   486/0     105
40  PTLC(50)     90   406/0     124
实施例41-46及对比实施例G和H
实施例41-46和对比实施例G和H的涂覆磨具是根据制造涂覆磨具的通用程序而制备的，除了有下列变化。在所述的预处理过的背衬施涂197克/平方米初始结合涂层、559克/平方米50级矿物平均颗粒大小为375微米)和188克/平方米胶结涂层(除了实施例41-45，见表11)。这些实施例此较本发明的涂覆磨具的研磨性能。这些涂覆磨具用各种具有粘合剂的配方进行胶结或上胶结，其中改变环氧树脂和LC-557WK(PTLC)热塑性树脂的浓度。对于每种用水性系统进行涂覆的胶结涂层组合物或上胶结涂层组合物，其配方列于表10。采用测试程序Ⅰ测试这些例子，其中负荷为6.8kg。胶结过的制品的性能数据及其涂层的重量列于表8，并与上胶结过的对比实施例G比较。表12列出了上胶结过的制品的性能数据及其涂层重量。
实施例45和46的配方与实施例40的配方是相同的(见表7)。实施例43的配方与实施例36的配方是相同的(见表7)。实施例44的配方与实施例37的配方是相同的(见表7)。
                       表10
   成份  对比实施例G/H     41     42
   BPAW      29.0    17.3     -
   EMI      0.35    0.35     -
   KBF4      52.7    52.2   53.7
   水      14.9    12.8   16.9
   AOT      0.75    0.75     -
  氧化铁      2.3    2.3    2.4
  CABM5       -    1.5     -
  PTLC       -    12.5    12.9
  RPR       -     -    14.1
                                表11
实施例号  上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％)   KBF4含量(％)   上胶结涂层重量(g/m2) 性能相对于对比实施例G的％
对比实施例G  -(0)     76    188/130     100
41  PTLC(40)     75    326/0     168
42  PTLC(40)     75    326/0     168
43  PTLC(30)     90    377/0     271
44 PTLC(40) 90 368/0 279
45  PTLC(50)     90    394/0     279
                                  表12
实施例号  上胶结粘合剂中的热塑性树脂(％) KBF4含量(％) 上胶结涂层重量(g/m2) 性能相对于对比实施例H的％
对比实施例H  -(0)     76     130     100
46  PTLC(50)     90     188     234
水性环氧/热塑性树脂(BPAW/PTLC)共混物的粘度
改变BPAW对PTLC的重量比，粘度数据列于表13。将标准的含有74％KBF4的配方(74％不挥发固体)与90％KBF4(80％不挥发固体)进行比较。随后对这两个配方进行修改，直至含50％PTLC。在21℃，用#6轴，在50rpm下，用Brookfield 1/4RVT粘度仪记录粘度。
                                       表13
  BPAW/PTLC比例 实施例配方号*            粘度(cps)
 F74-74％固体  F90-80％固体
 100/0 对比实施例E     750     8750
 90/10     -     625     2150
 80/20     -     550     950
 70/30     36     475     815
 60/40     37     475     715
 50/50     38     650     663
*各配方均不含CAB M5

Claims (6)

1．一种涂覆磨具，它具有适合接触和研磨工件的外围表面，该磨具包括磨料颗粒和位于对磨粒而言是有效的位置处的助磨剂组合物，该助磨剂组合物含有
a)一种固化的助磨剂粘合剂；
b)有效量的助磨剂，该助磨剂分散于固化的助磨剂粘合剂中，其特征在于：所述的粘合剂是热塑性树脂和热固树脂的共混物，两种树脂的含量形成一有效的重量比。
2．如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征还在于，该热固树脂是环氧树脂和固化剂的反应产物。
3．如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征还在于，该助磨剂是选自下组的一种材料：卤化物盐、卤代聚合物和含硫化合物。
4．如权利要求1所述的涂覆磨具，其特征还在于，该热固树脂是一种低软化点的、非极性的、选自由下列材料组成的组的材料：
a)脂族烃；和
b)C7至C9(包括C7和C9)芳族单体的聚合单元。
5．如权利要求4所述的涂覆磨具，其特征还在于，该C7至C9芳族单体的聚合单元是苯乙烯。
6．如权利要求4所述的涂覆磨具，其特征还在于该C7-C9芳族单体是乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯的混合物。
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