АБРАЗИВНОЕ ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2012 года по МПК B24D11/00 B24B55/10 B24B7/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Абразивные изделия применяются в промышленности для очистки, доводки, шлифовки и полировки. Они могут изготавливаться в массе модифицированных форм, таких как ленты, диски, полотнища, и иметь различные размеры.

Обычно при использовании абразивных изделий, имеющих "листовую форму" (т.е. дисков и полотнищ), для фиксации или крепления абразивного изделия на притирочном инструменте применяется поддерживающая подложка. Некоторые типы поддерживающих подложек имеют пылеулавливающие отверстия, соединенные рядом желобков. Чтобы бороться с накоплением на абразивной поверхности указанного абразивного изделия опилок (здесь термин "опилки" обозначает рыхлый материал, например пыль и стружка, образующиеся в процессе абразивной обработки), указанные пылеулавливающие отверстия обычно соединяются с источником вакуума. Известно, что удаление опилок с абразивной поверхности улучшает рабочие характеристики абразивного изделия.

Некоторые абразивные инструменты оборудованы неотъемлемыми вакуумными системами со средствами сбора пыли. Экстрагирующие и удерживающие возможности этих абразивных инструментов ограничены, в частности, требованиями по всасыванию существующих абразивных дисков, предъявляемыми соответствующими поддерживающими подложками. В некоторых конструкциях абразивных изделий пыль собирается в сложную систему пылесборника через шланг, подсоединенный к абразивному изделию. Однако в распоряжении оператора абразивного инструмента не всегда имеются системы сбора пыли. Более того, применение систем сбора пыли, требующих использования шлангов, может быть сопряжено с неудобствами и может мешать манипуляциям оператора такого абразивного инструмента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одним из предметов настоящего изобретения является абразивное изделие, состоящее из:

пористого абразивного материала, имеющего: абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки, указанный абразивный слой состоит из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, причем указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий;

нетканого фильтрующего материала, имеющего первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает и прикреплена к указанной второй поверхности указанной подложки, где указанный нетканый фильтрующий материал состоит из множества волокон; и

пористого крепежного полотна, прилегающего и прикрепленного к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала;

где многочисленные отверстия сочетаются с нетканым фильтрующим материалом, позволяя частицам с внешней абразивной поверхности проходить на пористое крепежное полотно, и где, в неиспользованном состоянии, по меньшей мере часть указанного абразивного изделия демонстрирует падение давления в диапазоне от 0.2 до 20 мм водяного столба согласно испытанию по измерению перепада давления.

Другим предметом настоящего изобретения является способ изготовления абразивного изделия, включающий:

заготовление пористого абразивного материала, имеющего: абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки, указанный абразивный слой состоит из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, причем указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий;

заготовление нетканого фильтрующего материала, причем указанный нетканый фильтрующий материал имеет первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает и прикреплена к указанной второй поверхности указанной подложки;

прикрепление указанного нетканого фильтрующего материала к указанной второй поверхности указанной подложки; и прикрепление пористого крепежного полотна к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала;

причем указанные многочисленные отверстия сочетаются с указанным нетканым фильтрующим материалом, позволяя частицам с внешней абразивной поверхности проходить на указанное пористое крепежное полотно, и где, в неиспользованном состоянии, по меньшей мере часть указанного абразивного изделия демонстрирует падение давления в диапазоне от 0.2 до 20 мм водяного столба согласно испытанию по измерению перепада давления.

Еще одним предметом настоящего изобретения является абразивное изделие, состоящее из:

пористого абразивного материала, имеющего: абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки, указанный абразивный слой состоит из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, причем указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий;

нетканого фильтрующего материала, имеющего первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает и прикреплена к указанной второй поверхности указанной подложки, где указанный нетканый фильтрующий материал состоит из множества волокон, и где указанный нетканый фильтрующий материал имеет толщину от 1 до 25 мм и объемную плотность от 0.04 до 0.5 грамм на кубический сантиметр; и

пористого крепежного полотна, прилегающего и прикрепленного к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала;

где указанные многочисленные отверстия сочетаются с указанным нетканым фильтрующим материалом, позволяя частицам с указанной внешней абразивной поверхности проходить на указанное пористое крепежное полотно.

Другим предметом настоящего изобретения является способ изготовления абразивного изделия, включающий:

заготовление пористого абразивного материала, имеющего: абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки, указанный абразивный слой состоит из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, причем указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий;

заготовление нетканого фильтрующего материала, имеющего первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает к указанной второй поверхности указанной подложки, где указанный второй нетканого фильтрующий материал имеет толщину от 0.5 до 15 мм и объемную плотность от 0.04 до 0.5 грамм на кубический сантиметр;

прикрепление указанного нетканого фильтрующего материала к указанной второй поверхности указанной подложки; и

прикрепление пористого крепежного полотна к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала;

где указанные многочисленные отверстия сочетаются с указанным нетканым фильтрующим материалом, позволяя частицам с указанной внешней абразивной поверхности проходить на указанное пористое крепежное полотно.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный пористый абразивный материал содержит имеющий отверстия абразивный материал с покрытием. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный пористый абразивный материал содержит сетчатый абразивный материал. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное пористое крепежное полотно имеет петлевую деталь (петлю) и деталь-зацепку (крючок) двухэлементной системы механического зацепления. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал и указанное пористое крепежное полотно прикрепляются друг к другу иглопробивным скреплением или стежковым скреплением. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный пористый абразивный материал прикрепляется к указанному нетканому фильтрующему материалу с помощью клея. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал прикрепляется к указанному пористому крепежному полотну с помощью клея. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал имеет наружную кромку, причем указанная наружная кромка герметизирована. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал содержит синтетические волокна, выбранные из группы, состоящей из полипропиленовых волокон, полиэфирных волокон, нейлоновых волокон и их смесей. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал содержит полученное аэродинамическим способом микроволоконное полотно. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал имеет электретный заряд.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная вторая поверхность подложки и указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала имеют одинаковую протяженность. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная подложка выбирается из группы, состоящей из металлической фольги, бумаги, ткани и полимерной пленки. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное абразивное изделие является абразивным кругом.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пористое крепежное полотно прикрепляется к указанному нетканому фильтрующему материалу. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное пористое крепежное полотно имеет петлевую деталь (петлю) и деталь-зацепку (крючок) двухэлементной системы механического зацепления. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал и указанное пористое крепежное полотно прикрепляются друг к другу иглопробивным скреплением или стежковым скреплением.

Абразивные изделия согласно предмету настоящего изобретения полезны, например, для абразивной обработки поверхности детали способом, включающим приведение указанной поверхности в контакт с указанным абразивным изделием и относительное перемещение указанного абразивного изделия и указанной поверхности с целью механического изменения указанной поверхности.

Абразивные изделия согласно предмету настоящего изобретения преимущественно особенно полезны для использования для таких операций абразивной обработки, при которых образуется значительное количество частиц (например, опилки), и, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут эффективно улавливать по меньшей мере 40, 50 (т.е. большую часть), 60, 70, 80, или даже более 90 процентов частиц, образующихся при такой абразивной обработке, например, если используются в сочетании с инструментом, оборудованным источником вакуума.

В контексте настоящего изобретения

термин "сопротивление воздуха" означает сопротивление прохождению воздуха через толщину нетканого полотна абразивного изделия, и, когда используется для целей сравнения, все значения сопротивления воздуха должны измеряться при одинаковых условиях;

термин "ткань" включает тканые и вязаные материалы и не включает нетканые материалы;

термин "нетканый фильтрующий материал" обозначает материал, имеющий внутреннее поровое пространство и состоящий, в сущности, из множества переплетенных и(или) скрепленных волокон, полученных способом, иным чем тканье или вязание; и

термин "толщина" применительно к нетканому фильтрующему материалу относится к толщине нетканого полотна, измеренной в соответствии с ASTM D5736-95 (переутверждено в 2001 г.) "Standard Test Method for Thickness of Highloft Nonwoven Fabrics" (Стандартный метод испытаний для толщины объемных (highloft) нетканых материалов) с использованием усилия нажимной плиты в 0.002 фунта на квадратный дюйм (13.8 Па).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1А представлено частично срезанное для демонстрации слоев, образующих это изделие, перспективное изображение иллюстративного абразивного изделия согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1B представлено схематическое поперечное сечение абразивного изделия, показанного на фиг.1А.

На фиг.2А представлен вид сверху иллюстративного пористого абразивного материала, используемого в абразивных изделиях согласно предмету настоящего изобретения.

На фиг.2B представлено поперечное сечение пористого абразивного материала, показанного на фиг.2А.

На фиг.3 представлен вид сверху иллюстративного пористого абразивного материала, используемого в абразивных изделиях согласно предмету настоящего изобретения, частично срезанное для демонстрации компонентов, образующих указанный абразивный слой; и

на фиг.4 представлен масштабированный вид сверху, демонстрирующий иллюстративный образец перфорации 400 для 5-дюймового (127-мм) абразивного круга с покрытием.

Эти чертежи, которые являются теоретическими, предназначены исключительно для пояснения абразивного изделия, являющегося предметом настоящего изобретения, и не являются ограничивающими.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг.1А представлено частично срезанное перспективное изображение иллюстративного абразивного изделия 102 (показанного как абразивный круг). Как показано на фиг.1А, указанное абразивное изделие имеет пористый абразивный элемент 104, нетканый фильтрующий материал 120 и пористое крепежное полотно (ткань) 146. Указанный пористый абразивный элемент 104 имеет множество отверстий, позволяющих частицам (например, опилкам, образующимся в процессе абразивной обработки) проходить через указанный пористый абразивный элемент 104. Затем частицы улавливаются указанным фильтрующим материалом указанного абразивного изделия. Факультативное уплотнение 105 герметизирует наружную кромку 106 (показано на фиг.1B) нетканого фильтрующего материала 120, тем самым предотвращая боковой вылет частиц, не удержанных указанным абразивным изделием.

На фиг.1B представлено схематическое поперечное сечение абразивного изделия 102, показанного на фиг.1А. Как показано на фиг.1B, указанное абразивное изделие 102 имеет несколько слоев. Указанный нетканый фильтрующий материал 120 имеет первую поверхность 122 и вторую поверхность 124, противолежащую указанной первой поверхности 122. Указанная первая поверхность 122 указанного нетканого фильтрующего материала 120 прилегает к указанному пористому абразивному элементу 104. Указанная вторая поверхность 124 указанного нетканого фильтрующего материала 120 прилегает к указанному пористому крепежному полотну 146.

На фиг.2А представлен вид сверху иллюстративного абразивного материала с покрытием, используемого для формирования указанного пористого абразивного элемента. На фиг.2B представлено поперечное сечение указанного пористого абразивного элемента, показанного на фиг.2А. Как показано на фиг.2B, указанный пористый абразивный элемент 204 включает подложку 206, имеющую первую поверхность 208 и вторую поверхность 210, фиксирующее покрытие 214, множество абразивных частиц 212 и проклеивающее покрытие 215. Как показано на фиг.2А, указанный пористый абразивный элемент 204 имеет множество отверстий (не показаны на фиг.2B).

На фиг.3 представлен вид сверху иллюстративного сетчатого абразивного материала, используемого для формирования указанного пористого абразивного элемента. Фиг.3 включает частичный разрез для демонстрации компонентов, образующих указанный абразивный слой. Как показано на фиг.3, указанный пористый абразивный элемент 304 включает сетчатую подложку 306 с открытыми ячейками, фиксирующее покрытие 314, множество абразивных частиц 312 и проклеивающее покрытие 315. Указанный пористый абразивный элемент 304 имеет множество отверстий, проходящих через указанный пористый абразивный элемент. Отверстия 316 образуются отверстиями 318 в указанной сетчатой подложке 306.

Указанная сетчатая подложка может изготавливаться из любого пористого материала, включая, к примеру, перфорированные пленки, нетканые материалы или тканые или вязаные ткани. В варианте реализации настоящего изобретения, представленном на фиг.3, указанная сетчатая подложка 306 является перфорированной пленкой. Указанная пленка для указанной подложки может изготавливаться из металла, бумаги или полимерных материалов, включая формованные термопласты и формованные реактопласты. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанная сетчатая подложка является перфорированным или прорезанным и растянутым листовым материалом. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанная сетчатая подложка изготовлена из стекловолокна, нейлона, полиэфира, полипропилена или алюминия.

Указанные отверстия 318 в указанной сетчатой подложке 306 могут, как правило, иметь квадратную форму, как показано на фиг.3. В других вариантах реализации настоящего изобретения указанные отверстия могут иметь иную геометрическую форму, включая, например, прямоугольник, круг, овал, треугольник, параллелограмм, многоугольник или комбинацию этих форм. Указанные отверстия 318 в указанной сетчатой подложке 306 могут иметь единообразный размер и распределяться равномерно, как показано на фиг.3. В других вариантах реализации настоящего изобретения указанные отверстия могут распределяться неравномерно, что достигается, например, путем использования произвольного шаблона расположения отверстий, чередования размеров и форм отверстий или любого сочетания произвольного расположения, произвольных форм и произвольных размеров.

С другой стороны, для формирования указанного пористого абразивного элемента может быть использован сетчатый абразив с тканой или вязаной подложкой. Тканая подложка обычно образуется множеством в целом параллельных элементов основы, простирающихся в первом направлении, и множеством в целом параллельных элементов утка, простирающихся во втором направлении. Элементы утка и элементы основы указанной сетчатой подложки пересекаются, образуя множество отверстий. Указанное второе направление может быть перпендикулярно указанному первому направлению с целью формирования в указанной тканой сетчатой подложке отверстий квадратной формы. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанные первое и второе направления пересекаются с образованием ромбовидного рисунка. Указанные отверстия могут иметь иную геометрическую форму, включая, например, прямоугольник, круг, овал, треугольник, параллелограмм, многоугольник или комбинацию этих форм. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения элементы основы и элементы утка являются нитями, сотканными переплетением "один поверх другого".

Указанные элементы основы и утка могут сочетаться любым способом, известным компетентным в данной области специалистам, например, тканьем, стежковым скреплением или склеиванием. Указанные элементы основы и утка могут являться волокнами или нитями различной природы или комбинациями вышеуказанного. Указанные элементы основы и утка могут изготавливаться из любых материалов, известных компетентным в данной области специалистам, включая, например, искусственные волокна, природные волокна, стекловолокно и металл. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения элементы основы и элементы утка являются мононитями из термопластичного материала или металлической проволоки. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанная тканая сетчатая подложка изготовлена из нейлона, полиэфира или полипропилена.

Указанный пористый абразивный элемент, как сетчатый абразив, перфорированный абразив с покрытием, так и иной абразив, может иметь отверстия, характеризующиеся различной площадью пропускного сечения. "Площадь пропускного сечения" отверстия в указанном пористом абразивном элементе обозначает площадь указанного отверстия, измеренную по толщине указанного пористого абразивного элемента (т.е. площадь, ограниченную периметром материала, образующего указанное отверстие, через которое может пройти трехмерный объект). Пригодные пористые абразивные элементы как правило имеют среднюю площадь пропускного сечения по меньшей мере примерно 0.5 мм² на отверстие. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент имеет среднюю площадь пропускного сечения по меньшей мере примерно 1 мм² на отверстие. В других вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент имеет среднюю площадь пропускного сечения по меньшей мере примерно 1.5 мм² на отверстие.

Указанный пористый абразивный элемент, как тканый, перфорированный или иной, характеризуется суммарной площадью пропускного сечения, от которой зависит количество воздуха, которое может проходить через указанный пористый абразивный элемент, а также площадь рабочей поверхности и характеристики указанного пористого абразивного слоя. "Суммарная площадь пропускного сечения" указанного пористого абразивного элемента обозначает совокупные площади пропускного сечения указанных отверстий, измеренные по площади, заключенной внутри периметра указанного пористого абразивного элемента. Пористые абразивные элементы имеют суммарную площадь пропускного сечения, равную по меньшей мере примерно 0.01 см² на 1 см² указанного абразивного слоя (т.е. площадь пропускного сечения 1 процент). В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент имеет суммарную площадь пропускного сечения, равную по меньшей мере примерно 0,03 см² на 1 см² указанного абразивного слоя (т.е. площадь пропускного сечения 3 процента). В других вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент имеет суммарную площадь пропускного сечения, равную по меньшей мере примерно 0,05 см² на 1 см² указанного абразивного слоя (т.е. площадь пропускного сечения 5 процентов).

Обычно указанный пористый абразивный элемент имеет суммарную площадь пропускного сечения, меньшую чем, по меньшей мере, примерно 0,95 см² на 1 см² указанного абразивного слоя (т.е. площадь пропускного сечения 95 процентов). В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент имеет суммарную площадь пропускного сечения, меньшую чем, по меньшей мере, примерно 0,9 см² на 1 см² указанного абразивного слоя (т.е. площадь пропускного сечения 95 процентов). В других вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент имеет суммарную площадь пропускного сечения, меньшую чем, по меньшей мере, примерно 0,80 см² на 1 см² указанного абразивного слоя (т.е. площадь пропускного сечения 95 процентов).

Как обсуждалось выше, указанный пористый абразивный элемент, как перфорированный абразив с покрытием, сетчатый абразив с покрытием, нетканый абразив, так и иной абразив, содержит множество абразивных частиц и по меньшей мере одно связующее. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный абразивный слой имеет фиксирующее покрытие, проклеивающее покрытие, верхнее проклеивающее покрытие или сочетание вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный абразивный слой получается, по меньшей мере частично, отверждением суспензии абразивных частиц в предшественнике связующего. Обычно фиксирующий слой абразива с покрытием получается путем покрытия по меньшей мере части подложки (например, обработанной или необработанной основы, сетки или нетканого волоконного полотна) предшественником фиксирующего слоя, содержащим предшественник первого связующего.

Указанные подложки могут подвергаться одному или нескольким видам обработки (например, нанесение на обратную сторону антиадгезионного (backsize), разделительного (presize), промежуточного (subsize) покрытия или пропитка). Подходящие подложки хорошо известны в области производства абразивных изделий и могут включать, например, металлическую фольгу, бумагу, ткани (например, вязаные, нетканые или тканые (включая сетчатые и плотные ткани)), тканые сетки, полимерную пленку (например, включая термопластичные материалы, такие как полиэфир, полиэтилен и полипропилен) и комбинации вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанная подложка не должна иметь слоистую структуру.

Предпочтительно указанная подложка является относительно тонкой и гибкой. Например, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанная подложка может иметь толщину менее чем 1 миллиметр, менее чем 0.5 мм или даже менее чем 0.1 мм. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения отверстия, прорези или иные поры, проходящие по толщине указанной подложки, характеризуются в значительной степени единообразным поперечным сечением по всей их длине.

Затем абразивные частицы по меньшей мере частично заделываются (например, электростатически или способом разбрызгивания) в предшественник фиксирующего слоя, содержащий предшественник первого связующего, и указанный предшественник фиксирующего слоя по меньшей мере частично отверждается. Электростатическое нанесение абразивных частиц обычно позволяет получать вертикально ориентированные абразивные частицы. В контексте абразивных изделий термин "вертикальная ориентация" относится к ситуации, в которой наибольшие размерения большинства абразивных частиц в по большей части ориентированы перпендикулярно (т.е. под углами от 60 до 120 градусов) подложке. Для достижения вертикальной ориентации абразивных частиц можно также использовать другие способы.

Далее путем покрытия по меньшей мере части указанного фиксирующего слоя и абразивных частиц предшественником проклеивающего слоя, содержащим предшественник второго связующего (который может быть тем же или отличаться от указанного предшественника первого связующего) и по меньшей мере частичного отверждения указанного предшественника проклеивающего слоя готовится проклеивающий слой. В некоторых абразивных изделиях с покрытием по меньшей мере на часть указанного проклеивающего слоя наносится слой верхнего покрытия. Если используется, указанный слой верхнего покрытия обычно содержит шлифовальные добавки и(или) противозасаливающие вещества.

Как правило, связка образуется в результате отверждения (например, термического или под воздействием электромагнитного или корпускулярного излучения) предшественника связующего. Предшественники связующего, подходящие для использования в фиксирующем, проклеивающем, верхнем и суспензионном покрытиях, хорошо известны в области производства абразивных изделий и включают, например, способный к свободно-радикальной полимеризации мономер и(или) олигомер, эпоксидные смолы, акриловые смолы, уретановые смолы, фенольные смолы, карбамидоформальдегидные смолы, меламино-формальдегидные смолы, аминопласты, цианатные смолы или комбинации вышеуказанного. Подходящие предшественники связующего включают термоотверждаемые смолы и радиационно-отверждаемые смолы, которые могут отверждаться, например, термически и(или) под воздействием радиации.

Как хорошо известно в этой отрасли, в сочетании с предшественниками связующего могут использоваться, обычно в действующих количествах, катализаторы, инициаторы и(или) отвердители.

Подходящие для абразивных изделий с покрытием абразивные частицы включают, например, любые известные абразивные частицы или материалы, широко используемые в абразивных изделиях. Примеры абразивных частиц для абразивов с покрытием включают, например, плавленый оксид алюминия (электрокорунд), термообработанный оксид алюминия, белый электрокорунд, черный карбид кремния, зеленый карбид кремния, диборид титана, карбид бора, карбид вольфрама, карбид титана, алмаз, кубический нитрид бора, гранат, плавленый оксид алюминия-диоксид циркония, полученные золь-гель методом абразивные частицы, кремнезем, оксид железа, оксид хрома, оксид церия, оксид циркония, оксид титана, силикаты, карбонаты металлов, такие как карбонат кальция (например, мел, кальцит, мергель, травертин, мрамор и известняк), карбонат кальция-магния (доломит), карбонат натрия, карбонат магния, диоксид кремния (например, кварц, стеклянные бусинки, стеклянные шарики и стекловолокно), силикаты (например, тальк, глины, (монтмориллонит) полевой шпат, слюда, силикат кальция, метасиликат кальция, алюмосиликат натрия, силикат натрия), сульфаты металлов (например, сульфат кальция, сульфат бария, сульфат натрия, сульфат алюминия-натрия, сульфат алюминия), гипс, тригидрат алюминия, графит, оксиды металлов (например, оксид олова, оксид кальция), оксид алюминия, диоксид титана и сульфиты металлов (например, сульфит кальция), металлические частицы (например, частицы олова, свинца, меди), полимерные абразивные частицы (например, из поликарбоната, полиэфиримида, полиэфира, полиэтилена, полисульфона, полистирола, акрилонитрил-бутадиен-стирольного блоксополимера, полипропилена, ацетальных полимеров, поливинилхлорида, полиуретанов, нейлона), полимерные абразивные частицы, сформованные из сшитых полимеров (например, фенольных смол, аминопластов, уретановых смол, эпоксидных смол, меламиноформальдегидных смол, акрилатных смол, акрилированных изоциануратных смол, карбамидоформальдегидных смол, изоциануратных смол, акрилированных уретановых смол, акрилированных эпоксидных смол) и комбинаций вышеуказанного. Указанные абразивные частицы могут также являться агломератами или композитами, включающими дополнительные компоненты, такие как, например, связующее. Критерии выбора абразивных частиц, используемых для конкретного применения, обычно включают: износостойкость, скорость резания, обработку поверхности подложки, эффективность шлифования и стоимость продукта.

Кроме того, абразивные элементы с покрытием могут содержать факультативные добавки, такие как модификаторы поверхности абразивных частиц, связующие агенты, пластификаторы, наполнители, порообразователи, волокна, антистатики, инициаторы, суспендирующие вещества, фотосенсибилизаторы, смазка, смачиватели, поверхностно-активные добавки, пигменты, красители, УФ-стабилизаторы и суспендирующие вещества. Количества этих материалов выбираются так, чтобы обеспечить получение требуемых свойств. Добавки могут также включаться в связующее, наноситься в форме отдельного покрытия, содержаться в порах агломерата или использоваться в комбинациях вышеизложенного.

Если указанный абразивный элемент не является пористым по своей природе (например, в силу природы подложки), абразивный элемент может перфорироваться, например, путем механической перфорации (например, с использованием вырубного штампа), лазерной перфорации или любым другим подходящим способом. Может использоваться любая схема перфорации. Отверстия могут быть, например, круглыми или вытянутыми, прямыми, дуговидными, или иметь сложную форму. Указанный пористый абразивный элемент должен обладать пористостью, достаточной для того, чтобы частицы (например, стружка) проходили с внешней абразивной поверхности на нетканый фильтр со скоростью, сопоставимой со скоростью их образования.

Примеры имеющихся на рынке пористых абразивных изделий с покрытием, подходящим для использования в качестве пористого абразивного элемента, включают материал, продающийся под торговым обозначением "NORTON MULTI-AIR", производство компании Saint-Gobain Abrasives GmbH, Wesseling, Germany (г.Весселинг, Германия), и абразивные круги с покрытием, продающиеся под торговым обозначением "CLEAN SANDING DISC", производство компании 3М Company, Saint Paul. Minnesota (г.Сен-Пол, шт.Миннесота, США).

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал имеет среднюю толщину в диапазоне от по меньшей мере 0.5, 1, или даже по меньшей мере 5 мм вплоть до 10 или 15 мм. В других вариантах реализации настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал может иметь толщину до 20 или даже 30 мм, или большую толщину. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал имеет среднюю толщину, меньшую чем примерно 20 мм.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал имеет объемную плотность от 0.04 до 0.5 г/см³. Например, указанный нетканый фильтрующий материал может иметь объемную плотность от 0.75 до 0.4 г/см³ или от 1 до 0.3 г/см³.

Указанный фильтрующий материал указанного абразивного изделия может иметь электростатический заряд. Наличие электростатического заряда повышает способность указанного фильтрующего материала удалять твердые частицы из потока жидкости благодаря увеличению притяжения между частицами и поверхностью указанного фильтрующего материала. Несталкивающиеся частицы, проходящие вблизи волокон указанного фильтрующего материала, с большей легкостью извлекаются из потока жидкости, а сталкивающиеся частицы прилипают более прочно. Пассивная электризация создается электретом, который является диэлектриком, почти неизменным или неизменным электрическим зарядом. Электретно заряжаемые полимерные материалы включают неполярные полимеры, такие как политетрафторэтилен (ПТФЭ) и полипропилен.

Для электризации диэлектрических материалов используется несколько способов, любой из которых можно использовать для электризации указанного фильтрующего материала указанного абразивного изделия, включая коронный разряд, нагревание и охлаждение указного материала в присутствии заряженного поля, контактную электризацию, напыление полотна заряженными частицами и бомбардировку поверхности струями воды или потоками капелек воды. Кроме того, электризуемость поверхности можно повысить путем использования смешиваемых материалов. Примеры способов электризации описаны в патентах США №№ RE 30,782 (van Turnhout и др.), RE 31,285 (van Turnhout и др.), 5,496,507 (Angadjivand и др.), 5,472,481 (Jones и др.), 4,215,682 (Kubik и др.), 5,057,710 (Nishiura и др.) и 4,592,815 (Nakao), 5,976,208 (Rousseau и др.).

Указанный нетканый фильтрующий материал состоит из множества волокон.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный нетканый фильтрующий материал содержит материалы, имеющие волокна с диаметром, меньшим чем примерно 100 микрон, а иногда с диаметром, меньшим чем примерно 50 микрон, и даже с диаметром, меньшим чем примерно 1 микрон.

Указанный нетканый фильтрующий материал может изготавливаться из широкого спектра органических полимерных материалов, включая смеси и композиции. Подходящие фильтрующие материалы включают широкий ассортимент имеющихся на рынке материалов. К ним относятся полиолефины, такие как полипропилен, линейный полиэтилен низкой плотности, поли-1-бутен, поли-4(метил-1-пентен), политетрафторэтилен, полихлортрифторэтилен; поливинилхлорид, ароматические полиарены, такие как полистирол; поликарбонаты; полиэфиры; и комбинации вышеуказанных (включая композиции или сополимеры). В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения эти материалы включают полиолефины, не содержащие разветвленные алкильные радикалы, и их сополимеры. В других вариантах реализации настоящего изобретения эти материалы включают образующие термопластичное волокно вещества (например, полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен, их сополимеры и т.д.). Другие подходящие материалы включают: термопластичные полимеры, такие как полимолочная кислота (PLA); нетермопластичные волокна, такие как целлюлоза, rayon, акриловые и модифицированные акриловые (модифицированные галогеном акриловые); полиамидные или полиимидные волокна, такие как выпускаемые компанией E.I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware г.Уилмингтон, шт.Делавар, США) под торговым обозначением "NOMEX" и "KEVLAR"; и смеси волокон различных полимеров.

Указанный нетканый фильтрующий материал может формироваться в полотно с использованием обычных технологий получения нетканых материалов, включая, например, аэродинамическое распыление из расплава (фильерно-раздувной способ) (melt blown) (например, как позволяющее получать микроволоконные полотна), эжектирование высокоскоростным потоком воздуха (spunbond), кардочесание, аэродинамическое (сухое) холстоформование или влажное холстоформование. Подробности, относящиеся к полотнам из микроволокон, полученных фильерно-раздувным способом, можно найти, например, в патентах США №№6,139,308 (Berrigan и др.) и 5,496,507 (Angadjivand и др.). Иллюстративные фильерно-раздувные нетканые фильтрующие материалы включают материал из бимодального фильерно-раздувного микроволокна, такого как, например, описанное в патентной заявка США №11/461136 (Brandner и др.), поданной 31 июля 2006 г.

Если необходимо, указанный нетканый фильтрующий материал может характеризоваться градиентом плотности, как, например, материал, получаемый путем контактирования термоформируемого нетканого полотна с горячей оболочкой.

Если необходимо, указанные волокна или полотна могут электризоваться известными способами, включая, например, использование электродов коронного разряда или сильных электрических полей. Указанные волокна могут электризоваться в процессе формирования волокна, до или после формования волокон в фильтрующее полотно, или после формирования указанного фильтрующего полотна. Указанный нетканый фильтрующий материал может содержать волокна, покрытые полимерным связующим или адгезивом, включая контактные клеи.

Указанное пористое крепежное полотно позволяет воздуху проходить через него. Указанное пористое крепежное полотно может включать слой адгезива, ткань, листовой материал, литой корпус или комбинацию вышеуказанного. Указанный листовой материал может иметь, например, петлевую деталь (петлю) или деталь-зацепку (крючок) двухэлементной системы механического зацепления. Указанное пористое крепежное полотно может включать слой контактного клея с факультативной разделительной прокладкой для его защиты во время манипулирования.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанный пористый абразивный материал содержит тканый или вязаный материал с петельками. Указанный материал с петельками может использоваться для прикрепления указанного абразивного изделия к опорной пластине, имеющей дополняющий сопрягающий элемент. Тканые и вязаные пористые фиксирующие полотна могут иметь петлеобразующие волокна или нити, включенные в структуру их ткани для получения вертикальных петелек для зацепления с крючками.

Указанные используемые тканые или вязаные материалы могут изготавливаться из природных волокон (например, из древесного или хлопкового волокна), синтетических волокон (например, из полиэфирного или полипропиленового волокна) или из комбинации природных и синтетических волокон. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанное пористое крепежное полотно изготовлено из нейлонового, полиэфирного или полипропиленового волокна.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения выбирается пористое крепежное полотно с петельками, имеющее открытую структуру, которая, в сущности, не мешает протеканию воздуха через полотно. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное пористое крепежное полотно выбирается, по меньшей мере отчасти, на основании пористости указанного материала.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанное пористое крепежное полотно содержит материал с крючками. Материал, используемый для формирования указанного материала с крючками, пригодный для применения в указанных абразивных изделиях, может изготавливаться одним из множества различных способов, известных компетентным в данной области специалистам. Некоторые процессы, пригодные для получения материала с крючками для изготовления пористых абразивных тканей, включают, например, способы, описанные в патентах США №№5,058,247 (Thomas и др.); 4,894,060 (Nestegard); 5,679,302 (Miller и др.); и 6,579,161 (Chesley и др.).

Указанный материал с крючками может быть пористым материалом, таким как, например, полимерный сетчатый материал, описанный в публикации патентной заявки США №2004/0170801 (Seth и др.). В других вариантах реализации настоящего изобретения указанный материал с крючками может перфорироваться, чтобы обеспечить прохождение через него воздуха.

Отверстия в указанном материале с крючками могут формироваться с использованием любых способов, известных компетентным в данной области специалистам. Например, указанные отверстия могут проделываться в листе материала с крючками с помощью, к примеру, штампа, лазера или иных перфорирующих инструментов, известных компетентным в данной области специалистам. В других вариантах реализации настоящего изобретения указанный материал с крючками может изготавливаться с отверстиями.

Указанный пористый абразивный элемент и указанный фильтрующий материал указанного абразивного изделия скрепляются друг с другом способом, который не препятствует прохождению частиц из одного слоя в другой, хотя могут наличествовать некоторые частичные или незначительные помехи прохождению частиц. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанный пористый абразивный элемент и указанный фильтрующий материал скрепляются друг с другом способом, который по существу не препятствует прохождению частиц из одного слоя в другой. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения степень прохождения частиц через указанное абразивное изделие может быть ограничена, по меньшей мере частично, путем введения адгезива между указанным пористым абразивным элементом и указанным нетканым фильтрующим материалом. Степень ограничения можно минимизировать путем прерывистого нанесения адгезива между слоями, например, в виде отдельных участков адгезива (например, капельным распылением или экструзией с недостаточной подачей) или отдельных линий адгезива (например, вихревым распылением горячего расплава или с помощью установки для нанесения покрытий с фигурным роликом). Указанное пористое крепежное полотно указанного абразивного изделия прикрепляется к указанному фильтрующему материалу способом, который не препятствует прохождению воздуха с указанного фильтрующего материала. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанное пористое крепежное полотно указанного абразивного изделия прикрепляется к указанному фильтрующему материалу способом, который в сущности не препятствует прохождению воздуха с указанного фильтрующего материала. Степень протекания воздуха через указанное пористое фиксирующее полотно может быть ограничена, по меньшей мере частично, путем введения адгезива между указанным пористым фиксирующим полотном, содержащим листовой материал, и указанным фильтрующим материалом. Степень ограничения можно минимизировать путем прерывистого нанесения адгезива между указанным листовым материалом указанного пористого крепежного полотна и указанным фильтрующим материалом, например, в виде отдельных участков адгезива (например, капельным распылением или экструзией с недостаточной подачей) или отдельных линий адгезива (например, вихревым распылением горячего расплава или с помощью установки для нанесения покрытий с фигурным роликом).

Примеры возможных адгезивов включают как контактные клеи, так и неконтактные клеи. Контактные клеи обычно являются клейкими при комнатной температуре и могут приклеиваться к поверхности в результате, самое большее, легкого нажатия пальцем, а неконтактные клеи содержат растворитель или активируемые излучением адгезивные системы, или требуют нагрева. Примеры пригодных адгезивов включают таковые, основывающиеся на общих композициях полиакрилата; поливинилового эфира; диенсодержащих каучуков, таких как природный каучук, полиизопреновый и полиизобутиленовый; полихлоропрена, бутилкаучука; бутадиен-акрилонитрильных полимеров; термопластичных эластомеров; блок-сополимеров, таких как стирол-изопреновые и стирол-изопрен-стирольные блок-сополимеры, этилен-пропилен-диеновые полимеры и стирол-бутадиеновые полимеры; поли-альфа-олефинов; аморфных полиолефинов; силикона; этилен-содержащих сополимеров, таких как сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и этилакрилата и сополимер этилена и этилметакрилата; полиуретанов; полиамидов; полиэфиров; эпоксидов; сополимеров поли(винилпирролидона) и винилпирролидона; и смесей вышеуказанного. Кроме того, указанные адгезивы могут содержать добавки, такие как вещества для повышения клейкости, пластификаторы, наполнители, противоокислительные присадки, стабилизаторы, пигменты, диффузанты, отвердители и растворители.

Указанные слои указанного абразивного изделия могут скрепляться между собой с использованием любого подходящего способа скрепления, такого как, например, использование клея, контактного клея, термоклея, распыляемого адгезива, термоскрепления, иглопробивного скрепления, стежкового скрепления и ультразвуковой сварки. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения указанные слои прикрепляются один к другому путем нанесения на одну сторону указанного пористого абразива распыляемого адгезива, такого как, например, "3М BRAND SUPER 77 ADHESIVE", выпускаемый компанией 3М Company, St. Paul, Minnesota (e.Сен-Пол, шт.Миннесота, США). В других вариантах реализации настоящего изобретения с помощью распылителя для термоклея или экструдера с гребенчатой вставкой на одну сторону слоя наносится термоклей. В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения между скрепляемыми слоями помещается готовая адгезивная сетка.

Если необходимо, для предотвращения бокового вылета частиц, не удержанных указанным абразивным изделием, на, как правило, большую часть (если не на всю) наружной кромки указанного абразивного изделия наносится герметик. Примеры способов герметизации включают заваривание, заклеивание лентой, покрытие латексом, замазывание и использование герметиков (например, латексных или силиконовых).

Абразивные изделия согласно предмету настоящего изобретения в общем полезны для сбора частиц во время абразивной обработки, а в некоторых случаях способны удерживать большие количества частиц при высоких скоростях поступления. Указанные абразивные изделия пригодны для использования с любыми устройствами, приспособленными для использования таких изделий. Примеры включают плоскошлифовальные машины произвольного действия, шлифовальные машины двойного действия и дисковые станки, как с приложением, так и без приложения вакуума к указанному пористому крепежному полотну указанного абразивного изделия.

Соответственно, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть абразивного изделия (например, репрезентативная перфорированная область), являющегося предметом настоящего изобретения (в неиспользованном состоянии), демонстрирует падение давления в диапазоне от 0.2 до 20 мм водяного столба согласно испытанию по измерению перепада давления (см. ниже). Соответственно, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения по меньшей мере часть абразивного изделия (например, репрезентативная перфорированная область), являющегося предметом настоящего изобретения (в неиспользованном состоянии), демонстрирует падение давления в диапазоне от 1 до 15 мм водяного столба согласно испытанию по измерению перепада давления (см. ниже).

Указанное испытание по измерению перепада давления выполняется следующим образом.

Падение давления вдоль толщины указанного абразивного изделия определяется с помощью прибора для испытания фильтров, состоящего из пары цилиндров одинакового внутреннего диаметра, смонтированных последовательно таким образом, чтобы длина цилиндров была ориентирована вертикально и чтобы воздух проходил через указанные цилиндры со скоростью в лобовом сечении, равной 5.2 см/сек. Каждый цилиндр оборудуется датчиком давления для измерения давления внутри цилиндров. Смежные концы верхнего и нижнего цилиндров герметично соединяются через указанное абразивное изделие. Испытываемое указанное абразивное изделие плотно зажимается между цилиндрами так, чтобы предотвратить боковую утечку, причем внешняя абразивная поверхность указанного абразивного изделия перпендикулярна направлению потока воздуха и обращена к нему. Разница в давлении воздуха между первым и вторым цилиндрами регистрируется в качестве падения давления на указанном абразивном изделии.

Все патенты, патентные заявки и публикации, процитированные в настоящем документе, полностью включаются в него по ссылке так, как если бы они включались по отдельности.

Преимущества и другие варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно иллюстрируются нижеследующими примерами, однако конкретные материалы и их количества, указанные в этих примерах, а также прочие условия и подробности не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение.

Если не указано иное, все доли, процентные части, соотношение и т.д. в настоящих примерах и остальном описании являются весовыми.

ПРИМЕРЫ

В приведенных ниже примерах используются нижеследующие сокращения.

МАТЕРИАЛЫ ОБОЗНАЧЕНИЕ ОПИСАНИЕ АМ1 Непористый абразивный материал с покрытием, имеющийся на рынке под торговым обозначением "360L GRADE P800", производство компании 3М Company; St. Paul, Minnesota (г.Сен-Пол, шт.Миннесота, США). АМ2 АМ1, ламинированный на 13-мил (330 мкм) ленточный носитель, слоистая конструкция разрезана лазером на диски диаметром 5 дюймов (12.7 см), имеющий распределение проделанных лазером отверстий согласно Процедуре 2 (см. ниже). АМ3 Пористый абразивный материал диаметром 6 дюймов (15.2 см) с покрытием, имеющийся на рынке под торговым обозначением "NORTON MULTI-AIR, P800", производство компании Norton, Worcester, Massachusetts (г.Вустер, шт.Массачусетс, США), из которого штампом вырублены диски диаметром 5 дюймов (12.7 см). АМ4 Пористое сетчатое абразивное изделие категории Р320 с неотъемлемой крепежной подложкой с петельками, имеющееся на рынке под торговым обозначением "ABRANET Р320", производство компании KWH Mirka Ltd., Jeppo, Finland (г.Еппо, Финляндия). АМ5 Пористое абразивное изделие сорта ANSI Grade 500, имеющееся на рынке под торговым обозначением "3М 281 FABRICUT", производство компании 3М Company, из которого штампом вырублены диски диаметром 5 дюймов (12.7 см). АМ6 Повторение сетчатого абразива, описанного в Примере 3 из публикации патентной заявки США №2006/0148390 Al (Woo и др.). FM1 Нетканая полиэфирная подложка, имеющаяся на рынке под торговым обозначением "3М Carpet Bonnet Pad White", производство компании 3М Company, из которой штампом вырублены диски диаметром 5 дюймов (12.7 см). FM3 FM1, с кромкой, герметизированной имеющимся на рынке уплотняющим составом, как описано в Процедуре 1 (ниже). АТ1 Крепежное полотно с петельками, имеющееся на рынке под торговым обозначением "70 G/M2 TRICOT DAYTONA BRUSHED NYLON LOOP FABRIC", производство компании Sitip SpA, Cene, Italy (г.Чене, Италия).

Процедура 1. Герметизация кромки фильтрующего материала

Кромка диска фильтрующего материала 1, FM1, герметизировалась нанесением ровного, непрерывного валика силикон-акрилового уплотняющего материала, выпускаемого компанией DAP Products, Inc., Baltimore, Maryland (г.Бартимор, шт.Мэриленд, США) под торговым обозначением "DAP ALEX PLUS", на наружную кромку (граничащую с окружностью) диска. Уплотняющий материал вдавливался в кромку фильтрующего материала шпателем. Уплотняющий материал оставлялся для высыхания по меньшей мере на 8 часов. FM1, герметизированный таким способом, обозначался как FM3.

Процедура 2. Ламинирование ленточного носителя на абразивный материал и лазерная перфорация

Лист абразивного материала 1, AM1, ламинировался на аналогичного размера лист двухсторонней ленты-носителя, выпускаемой компанией 3М Company под торговым названием "3М 964 13 MIL TRANSFER TAPE", с использованием нижеследующей процедуры. Одна сторона прокладки ленты удалялась, и сторона листа AM1, противолежащая наружной абразивной поверхности, вручную прижималась к обнаженному контактном клею указанной ленты. Ламинированный абразив перфорировался лазером согласно схеме 400, показанной на фиг.4. Перфорированные лазером и вырезанные из этой слоистой конструкции диски диаметром 5 дюймов (12.7 см) обозначались как АМ2.

Процедура 3. Прикрепление фильтрующего материала или абразивного материала к AT1

На не имеющую петелек сторону примерно 6-дюймового (15.2-см) квадратного листа AT1 наносился контактный клей, серийно выпускаемый компанией 3М Company под торговым названием "SUPER 77 SPRAY ADHESIVE", и оставлялся для высыхания примерно на 30 сек при 25°С. Сухой вес адгезива равнялся примерно 12 мг/см². Круглая поверхность фильтрующего материала FM1 или FM3, или абразивного материала АМ5 или АМ6 ламинировалась на покрытую адгезивом поверхность AT1. Излишки материала AT1, выступающие по краям конструкции, обрезались ножницами, и получалась круглая, в сущности имеющая одинаковые размерения, многослойная конструкция.

Процедура 4. Прикрепление фильтрующего материала к АМ2

Прокладка ленты-носителя АМ2 удалялась, обнажая липкий контактный клей ленты. Соответствующий круглый диск фильтрующего материала, FM1 или FM3, совмещался и вручную ламинировался на адгезив так, чтобы слой АМ2 и слой фильтрующего материала имели, в сущности, одинаковые размерения.

Используя процедуры, описанные выше, было приготовлено множество многослойных дисков "абразив-фильтр", указанных в табл.1, табл.2 и табл.3. Дублирующиеся примеры (т.е. повторения той же конструкции) обозначены цифрой с последующей буквой (например, Пример 1а и Пример 1b). Дублирующиеся сравнительные примеры обозначены буквой с последующей цифрой (например, Сравнительный пример А1 и Сравнительный пример А2). Различные свойства некоторых материалов приведены в табл.4.

Для любого приведенного конкретного примера компоненты (например, абразивный материал, фильтрующий материал и крепежная ткань), которые соседствуют друг с другом в таблицах, являются смежными в реальных абразивных изделиях. Для компетентных в данной области специалистов очевидно, что последовательность, в которой указанные слои соединяются друг с другом для получения многослойного абразивного диска, часто не имеет особенного значения, если получается требуемая конечная конструкция.

Методы испытаний

Метод испытаний шлифованием 1

Абразивный диск диаметром 5.0 дюймов (12.7 см) взвешивался и прикреплялся к опорной пластине из пеноматериала диаметром 5.0 дюймов (12.7 см) и толщиной 3/8 дюйма (0.95 см) с 40 отверстиями, серийно выпускаемый компанией 3М Company под торговым названием "ЗМ HOOK1T BACKUP PAD, #20206". Указанные опорная пластина и диск в сборе затем устанавливались на плоскошлифовальную машину двойного действия 5-дюймового (12.7 см) диаметра для получерновой обработки, model 21033, серийно выпускаемую компанией Dynabrade Corp., Clarence, New York (г.Кларенс, шт.Нью-Йорк). Абразивная сторона указанного диска вручную приводилась в контакт с предварительно взвешенной армированной пластиковой панелью из стекловолокна с наружным покрытием размером 18 дюймов на 30 дюймов (46 см × 76 см), полученной от компании White Bear Boat Works, White Bear Lake, Minnesota (г.Уайт Беар Лейк, шт.Миннесота, США). Шлифовальная машина эксплуатировалась при давлении в воздушной линии, равном 90 фн./дюйм² (620 кПа) и силе прижима, равной 10 фн. силы (44 Н); выполнились 2 цикла обработки по 75 секунд каждый. Использовался угол в 0° к поверхности обрабатываемой детали. Каждый цикл состоял из 24 перекрывающихся поперечных проходов суммарной длиной в 504 дюйма (12.8 м) при скорости инструмента в 6.7 дюймов/сек (17 см/сек) относительно поверхности панели, что приводило к равномерной зачистке участка испытательной панели. После первого цикла обработки испытательная панель очищалась от видимой пыли обдувкой сжатым воздухом верха зачищенной панели. Диск снимался с опорной пластины и панель, и диск взвешивались. Затем абразив снова устанавливался на опорную пластину и 75-секундный цикл зачистки повторялся с использованием той же испытательной панели. Испытательная панель снова очищалась от видимой пыли обдувкой сжатым воздухом верха зачищенной панели. Абразивный диск снимался с опорной пластины и панель, и диск взвешивались. Приводятся данные после 2-го цикла зачистки, совокупное время зачистки равняется 150 сек.

Для каждого испытанного образца проводились указанные ниже измерения; результаты, представленные в табл.1 и табл.2, являются усредненными по двум испытанным образцам для каждого примера.

"Стружка": вес, в граммах, материала, удаленного с пластиковой панели;

"Удержано": вес, в граммах, материала, собранного в испытываемом диске; и

"DE %": отношение "Удержано/Стружка", умноженное на 100.

Метод измерения качества обработки поверхности

Результирующая шероховатость поверхности зачищенных испытательных панелей определялась с помощью профилометра, серийно выпускаемого компанией Mahr Corporation, Cincinnati, Ohio (г.Цинциннати, шт.Огайо, США), под торговым названием "PERTHOMETER MODEL M4P-130589". Значения шероховатости поверхности измерялись на трех зачищенных участках испытательной панели после каждого законченного 150-секундного испытания шлифованием. Для каждого измерения регистрировалось значение Rz (известное также как Rtm), являющееся средним значением максимальных расстояний от выступа до впадины профиля.

Модифицированное испытание по измерению перепада давления

Приведенное выше в настоящем документе испытание по измерению перепада давления проводилось с использованием прибора для испытания фильтров, состоящего из пары цилиндров с внутренним диаметром в 4.5 дюйма (11.4 см) при скорости протекания воздуха, равной 32 литра/мин. Датчики давления модели "MKS BARATRON PRESSURE TRANSDUCER, 398HD-00010SP12" (диапазон 10 торр (1.33 кПа)) были получены от компании MKS Instruments, Wilmington, Massachusetts (г.Уилмингтон, шт.Массачусетс, США).

В качестве процедуры зачистки для получения данный, представленных в табл.1, использовался метод испытаний шлифованием 1.

Модифицированные испытания по измерению перепада давления проводились не для всех примеров. Результаты модифицированного испытания по измерению перепада давления для некоторых примеров, приведенных в табл.1, приведены в табл.2 вместе с данными, относящимися к дополнительным сравнительными примерами.

Модифицированные испытания по измерению перепада давления проводились для абразивных изделий перед выполнением любой операции зачистки согласно методу испытаний шлифованием 1.

Испытания по измерению перепада давления проводились для абразивных изделий перед выполнением любой операции зачистки согласно методу испытаний шлифованием 1, за исключением указанного в табл.2.

ТАБЛИЦА 1   АБРАЗИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ НЕТКАНЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ КРЕПЕЖНАЯ ТКАНЬ Стружка, г Удержано, г DE, % Rz, (мкм) Пример 1а АМ2 FM1 АТ1 2.58 2.08 81 1.2 Пример 2 АМ2 FM3 АТ1 2.67 1.84 69 1.4 Сравнительный пример А1 АМ3 - - 4.22 0.08 2 1.9 Сравнительный пример G1 АМ2 FM1 - 2.62 2.25 86 1.1 Сравнительный пример Н АМ2 FM3 - 2.47 1.88 76 1.2

ТАБЛИЦА 2   АБРАЗИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ НЕТКАНЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ КРЕПЕЖНАЯ ТКАНЬ ΔР (ММ Н₂О) Пример 1b АМ2 FM1 AT1 0.71 Сравнительный пример G2 АМ2 FM1 нет 0.38 Сравнительный пример А2 АМ3 нет нет 0.06 Сравнительный пример В АМ4 нет нет 0.03 Сравнительный пример С АМ5 нет нет 0.03 Сравнительный пример D АМ5 нет АТ1 0.09 Сравнительный пример E АМ6 нет нет 0.03 Сравнительный пример F АМ6 нет AT1 0.10

ТАБЛИЦА 3 МАТЕРИАЛ ВЕС ОСНОВЫ (г/м²) ТОЛЩИНА (см) ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ (г/см³) ДИАМЕТР ВОЛОКНА (микрометры) FM1 482 (461-503) 0.706 (0.67-0.74) 0.068 30 АТ1 70 0.045 0.156 не определялся

Не отклоняясь от объема и сущности настоящего изобретения, компетентные в данной области специалисты могут внести в него различные модификации и изменения, и следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается иллюстративными вариантами осуществления, изложенными в настоящем документе.

Группа изобретений относится к области абразивной обработки и может быть использована в промышленности для очистки, доводки, шлифовки и полировки поверхностей деталей. Абразивное изделие включает пористый абразивный элемент, нетканый фильтрующий материал и пористое крепежное полотно. Многочисленные отверстия в пористом абразивном элементе сочетаются с нетканым фильтрующим материалом с обеспечением прохода частиц с внешней абразивной поверхности пористого абразивного элемента на пористое крепежное полотно. Раскрыты также способы изготовления и использования указанных абразивных изделий. В результате улучшаются рабочие характеристики абразивного изделия и упрощается система сбора пыли. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл., 4 пр.

1. Абразивное изделие, содержащее:
пористый абразивный материал, имеющий: абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки и состоящий из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, а указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий,
нетканый фильтрующий материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает и прикреплена к указанной второй поверхности указанной подложки, при этом указанный нетканый фильтрующий материал состоит из множества волокон,
пористое крепежное полотно, прилегающее и прикрепленное к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала,
причем указанные многочисленные отверстия сочетаются с нетканым фильтрующим материалом с обеспечением прохода частиц с внешней абразивной поверхности на пористое крепежное полотно, при этом в неиспользованном состоянии, по меньшей мере, часть указанного абразивного изделия обеспечивает падение давления от 0,2 до 20 мм вод.ст. по результатам испытания по измерению перепада давления.

2. Абразивное изделие по п.1, отличающееся тем, что указанный пористый абразивный материал содержит имеющий отверстия абразивный материал с покрытием.

3. Абразивное изделие по п.1, отличающееся тем, что указанный нетканый фильтрующий материал имеет наружную кромку, причем указанная наружная кромка герметизирована.
4 Абразивное изделие по п.1, отличающееся тем, что указанный нетканый фильтрующий материал содержит полученное аэродинамическим методом микроволоконное полотно.

5. Способ абразивной обработки поверхности детали, включающий приведение поверхности детали в контакт с абразивным изделием по п.1 и относительное перемещение указанного абразивного изделия и указанной поверхности для механического изменения указанной поверхности.

6. Способ изготовления абразивного изделия, включающий:
использование пористого абразивного материала, имеющего: абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки и состоящий из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, а указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий,
использование нетканого фильтрующего материала, причем указанный нетканый фильтрующий материал имеет первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает и прикреплена к указанной второй поверхности указанной подложки,
прикрепление указанного нетканого фильтрующего материала к указанной второй поверхности указанной подложки и
прикрепление пористого крепежного полотна к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала,
причем указанные многочисленные отверстия сочетаются с указанным нетканым фильтрующим материалом с обеспечением прохода частиц с внешней абразивной поверхности на указанное пористое крепежное полотно, а в неиспользованном состоянии, по меньшей мере, часть указанного абразивного изделия обеспечивает падение давления от 0,2 до 20 мм вод.ст. по результатам испытания по измерению перепада давления.

7. Способ изготовления абразивного изделия по п.6, отличающийся тем, что указанный пористый абразивный материал содержит имеющий отверстия абразивный материал с покрытием.

8. Способ изготовления абразивного изделия по п.6, отличающийся тем, что он включает герметизацию наружной кромки указанного нетканого фильтрующего материала.

9. Способ изготовления абразивного изделия по п.6, отличающийся тем, что указанный нетканый фильтрующий материал содержит полученное аэродинамическим методом микроволоконное полотно.

10. Абразивное изделие, содержащее:
пористый абразивный материал, имеющий абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки и состоящий из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, а указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий,
нетканый фильтрующий материал, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает и прикреплена к указанной второй поверхности указанной подложки, при этом указанный нетканый фильтрующий материал состоит из множества волокон и имеет толщину от 1 до 25 мм и объемную плотность от 0,04 до 0,5 г/см³, и
пористое крепежное полотно, прилегающее и прикрепленное к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала,
при этом указанные многочисленные отверстия сочетаются с указанным нетканым фильтрующим материалом, позволяя частицам с указанной внешней абразивной поверхности проходить на указанное пористое крепежное полотно.

11. Абразивное изделие по п.10, отличающееся тем, что указанный пористый абразивный материал содержит имеющий отверстия абразивный материал с покрытием.

12. Абразивное изделие по п.10, отличающееся тем, что указанный нетканый фильтрующий материал имеет наружную кромку, причем указанная наружная кромка указанного нетканого фильтрующего материала герметизирована.

13. Абразивное изделие по п.10, отличающееся тем, что указанный нетканый фильтрующий материал содержит полученное аэродинамическим методом микроволоконное полотно.

14. Способ абразивной обработки поверхности детали, включающий приведение поверхности детали в контакт с абразивным изделием по п.10 и относительное перемещение указанного абразивного изделия и указанной поверхности для механического изменения указанной поверхности.

15. Способ изготовления абразивного изделия, включающий:
использование пористого абразивного материала, имеющего абразивный слой, прилегающий и прикрепленный к первой поверхности подложки и состоящий из множества абразивных частиц, прикрепленных к указанной первой поверхности указанной подложки по меньшей мере одним связующим, причем указанный абразивный слой имеет внешнюю абразивную поверхность, а указанная подложка имеет вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности указанной подложки, причем с указанной внешней абразивной поверхности на указанную вторую поверхность указанной подложки проходит множество отверстий,
использование нетканого фильтрующего материала, имеющего первую поверхность и вторую поверхность, противолежащую указанной первой поверхности, причем указанная первая поверхность указанного нетканого фильтрующего материала прилегает к указанной второй поверхности указанной подложки, при этом указанный второй нетканый фильтрующий материал имеет толщину от 0,5 до 15 мм и объемную плотность от 0,04 до 0,5 г/см³,
прикрепление указанного нетканого фильтрующего материала к указанной второй поверхности указанной подложки и
прикрепление пористого крепежного полотна к указанной второй поверхности указанного нетканого фильтрующего материала,
при этом указанные многочисленные отверстия сочетаются с указанным нетканым фильтрующим материалом с обеспечением прохода частиц с указанной внешней абразивной поверхности на указанное пористое крепежное полотно.

16. Способ изготовления абразивного изделия по п.15, отличающийся тем, что указанный пористый абразивный материал содержит имеющий отверстия абразивный материал с покрытием.

17. Способ изготовления абразивного изделия по п.15, отличающийся тем, что он включает герметизацию наружной кромки указанного нетканого фильтрующего материала.

18. Способ изготовления абразивного изделия по п.15, отличающийся тем, что указанный нетканый фильтрующий материал содержит полученное аэродинамическим методом микроволоконное полотно.