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大纤度非织造纤维辐材

2023-06-08 16:03:20

大纤度非织造纤维辐材

　　背景技术

　　非织造磨料制品通常具有非织造辐材(例如，膨松有弹性的开口纤维辐材)、磨料颗粒、以及粘结剂材料(通常称为“粘结剂”)，粘结剂将非织造辐材内的纤维互相粘结并将磨料颗粒固定到非织造辐材。为了提高制品的研磨能力并简化制品的生产，可改变纤维的特性。

　　发明内容

　　根据本公开的各种实施方案，存在与制品和方法相关的若干意料不到的优点。例如，根据一些实施方案，由相对较小纤度的纤维(例如，小于200旦尼尔)、相对较大纤度的纤维(例如，大于500旦尼尔)或50-2000旦尼尔纤维制成的非织造辐材无需选择特定的纤维长度和纤维卷曲，而产生的辐材不具有足以经受正常辐材转移点和涂覆过程的强度。根据一些实施方案，具有所公开的纤维大小、长度和/或卷曲指数中的至少一者的非织造辐材可允许制造适用于除垢、剥漆和除锈的坚韧磨料辐材。根据一些示例，在磨料制品的形成期间相比于那些尺寸中的任一个上不同的纤维，具有本文所述的长度、卷曲指数和衬垫密度值的纤维可导致辐材成形机的最小纤维堵塞在。减少机器中的堵塞导致在制备磨料制品时节省时间和成本。

　　本公开提供一种磨料制品。磨料制品包括非织造辐材。非织造辐材包括第一不规则主表面和相背对的第二不规则主表面。非织造辐材还包括纤维组分，该纤维组分具有在约50旦尼尔至约2000旦尼尔范围内的线密度和在约15％至约60％范围内的卷曲指数值的短纤维。非织造辐材还包括分配在纤维组分上的粘结剂和分散在整个非织造辐材上的磨料颗粒。

　　本公开还提供制备磨料制品的方法。磨料制品包括非织造辐材。非织造辐材包括第一不规则主表面和相背对的第二不规则主表面。非织造辐材还包括纤维组分，该纤维组分包含在约50旦尼尔至约2000旦尼尔范围内的线密度和在约15％至约60％范围内的卷曲指数值的短纤维。非织造辐材还包括分配在纤维组分上的粘结剂和分散在整个非织造辐材上的磨料颗粒。该方法包括形成短纤维的辐材。该方法还包括对辐材穿孔并将磨料颗粒施加到穿孔的辐材。该方法还包括固化包含磨料颗粒的粘结剂以提供磨料制品。

　　本公开还提供一种用于从工件的表面移除材料的方法。该方法包括使磨料制品与工件接触。磨料制品包括非织造辐材。非织造辐材包括第一不规则主表面和相背对的第二不规则主表面。非织造辐材还包括纤维组分，该纤维组分包含在约50旦尼尔至约2000旦尼尔范围内的线密度和在约15％至约60％范围内的卷曲指数值的短纤维。非织造辐材还包括分配在纤维组分上并渗透穿过组分的粘结剂。非织造辐材还包括在整个非织造辐材上均匀或异质分散的磨料颗粒。形成制品的方法包括形成短纤维的辐材。该方法还包括对辐材穿孔并将磨料颗粒施加到穿孔的辐材。该方法还包括固化包括磨料颗粒的幅材的粘结剂以提供磨料制品。移除材料的方法还包括保持磨料制品和工件表面之间的压力的同时相对于工件移动磨料制品，以从其移除材料。

　　本公开还包括磨料制品。磨料制品包括非织造辐材。非织造辐材包括第一不规则主表面和相背对的第二不规则主表面。非织造辐材包括纤维组分，该纤维组分包含线密度在约50旦尼尔至约600旦尼尔范围内的第一短纤维和线密度在约400旦尼尔至约1000旦尼尔范围内的第二短纤维的共混物。非织造辐材还包括分布在纤维组分上的磨料颗粒。非织造辐材还包括分配在纤维组分上的粘结剂。

　　根据一些实施方案，非织造辐材在本质上是非常开放的，从而允许大的粗粒矿物渗透非织造辐材的整个厚度。合适的粒度的示例可在约16粒度至约80粒度、约20粒度至约70粒度、小于、等于或大于约16粒度、18粒度、20粒度、22粒度、24粒度、26粒度、28粒度、30粒度、32粒度、34粒度、36粒度、38粒度、40粒度、42粒度、44粒度、46粒度、48粒度、50粒度、52粒度、54粒度、56粒度、58粒度、60粒度、62粒度、64粒度、66粒度、68粒度、70粒度、72粒度、74粒度、76粒度、78粒度或80粒度的范围内。根据一些实施方案，由在线密度、长度和/或卷曲指数中的至少一者上不同的纤维形成的非织造辐材可在加工期间显著或完全降解或在制造期间打结，这可导致制造设备由于设备中的纤维缠结或堵塞而停工。根据一些实施方案，磨料制品具有可基本上防止在使用期间材料堵塞的孔隙度。根据一些实施方案，磨料制品可包括向制品赋予高撕裂强度值的韧化尼龙纤维，从而改善制品的耐久性。根据一些实施方案，纤维的卷曲指数赋予磨料制品膨松的结构。

　　根据一些实施方案，磨料制品在制造过程中在固化期间不可逆地压缩。这可导致磨料制品的相背对的主(例如，最大)表面具有不规则的或基本上非平面的轮廓。根据一些实施方案，这可增加磨料制品与工件之间的接触面积。这可以是因为磨料制品能够被可逆地压缩，从而与工作表面接触时面积扩大，这与具有基本上相同尺寸但在制造期间不可逆地压缩的对应磨料制品形成对比。另外，根据一些实施方案，通过在粘结剂固化期间或固化之后不可逆地压缩磨料制品，主表面基本上不含在压缩期间通过纤维的熔合而形成的纤维的平面附聚物。通过基本上不含这些平面附聚物，可增加非附聚纤维上的矿物暴露，这可导致制品的性能提高。根据一些实施方案，与具有平坦表面的对应磨料制品相比，主表面的不规则轮廓可增加那些表面的表面粗糙度。

　　附图说明

　　附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。

　　图1为磨料制品的透视图。

　　图2为沿剖面线2-2截取的图1的磨料制品的剖视图。

　　具体实施方式

　　现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。

　　在整个该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、以及4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。

　　在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一个”、“一种”或“该/所述”用于包括一个或多于一个。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。表述“A和B中的至少一者”具有与“A、B或者A和B”相同的含义。此外，应当理解，本文所用且未以其它方式定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。

　　在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单一操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。

　　如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在该值或该范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。

　　如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。

　　如本文所用，“成形磨料颗粒”意指具有预定或非无规形状的磨料颗粒。制备成形磨料颗粒诸如成形陶瓷磨料颗粒的一种工艺包括在具有预定形状的模具中使前体陶瓷磨料颗粒成形以制备陶瓷成型磨料颗粒。在模具中形成的陶瓷成型磨料颗粒是在成形陶瓷磨料颗粒种类中的一个种类。制备其它种类的成形陶瓷磨料颗粒的其它工艺包括通过具有预定形状的孔口挤出前体陶瓷磨料颗粒，通过具有预定形状的印刷丝网中的开口印模前体陶瓷磨料颗粒，或者将前体陶瓷磨料颗粒压印成预定形状或图案。在其他示例中，可将成形陶瓷磨料颗粒从片材切割成单独的颗粒。合适的切割方法的示例包括机械切割、激光切割或水射流切割。成形陶瓷磨料颗粒的非限制性示例包括成型陶瓷磨料颗粒，诸如三角板或细长的陶瓷杆/长丝。成形陶瓷磨料颗粒通常是大体均质的或基本上均匀的，并且保持其烧结形状而无需使用将较小磨料颗粒粘结到附聚结构中的粘结剂诸如有机或无机粘结剂，但不包括通过产生无规大小和形状的磨料颗粒的压碎或粉碎工艺获得的磨料颗粒。在许多实施方案中，成形陶瓷磨料颗粒包括烧结的α氧化铝的均匀结构或基本上由烧结的α氧化铝组成。

　　图1是磨料制品10的透视图。图2是沿剖面线2-2截取的图1的磨料制品的剖视图。图1和图2示出了基本上相同的组分并且同时进行讨论。如图1和图2所示，磨料制品包括非织造辐材12。非织造辐材包括第一主表面14和相背对的第二主表面16。第一主表面和第二主表面中的每一者具有不规则或基本上非平面的轮廓。非织造辐材包括纤维组分18，其包括单独的纤维20。分散在整个非织造辐材上的磨料颗粒22和粘结剂24将磨料颗粒粘附到单独的纤维上。

　　虽然不限于此，但纤维组分可在磨料制品的约5重量％至约30重量％、约10重量％至约25重量％、约10重量％至约20重量％、约12重量％至约15重量％、小于、等于或大于约5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％或30重量％的范围内。纤维组分可包括相对于彼此无规取向和缠结的多个单独的纤维。单独的纤维在相互接触的点处彼此粘结。单独的纤维可以为短纤维或连续纤维。如一般所理解，“短纤维”是指具有离散长度的纤维，并且“连续纤维”是指可为合成长丝的纤维。单独的纤维可在纤维组分的约70重量％至约100重量％、约80重量％至约90重量％、小于、等于或大于约70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％或100重量％的范围内。

　　单独的短纤维可具有在约35mm至155mm、50mm至约105mm、约70mm至约80mm、小于、等于或大于约35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、76mm、80mm、85mm、90mm、95mm、100mm、102mm、105mm、110mm、115mm、120mm、125mm、130mm、135mm、140mm、145mm、150mm或155mm的范围内的长度。单独的短纤维的卷曲指数值可在约15％至约60％、约20％至约50％、小于、等于或大于约15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％的范围内。卷曲指数是所产生卷曲的量度；例如，在纤维中诱发可观的卷曲之前。卷曲指数表示为处于延长状态的纤维长度减去处于松弛(例如，缩短)状态的纤维长度的差除以处于延长状态的纤维长度。短纤维可具有在约50旦尼尔至约2000旦尼尔、或约50旦尼尔至约700旦尼尔、或约50旦尼尔至约600旦尼尔、小于、等于、或大于约200旦尼尔、250丹尼尔、300旦尼尔、350旦尼尔、400旦尼尔、450旦尼尔、500旦尼尔、550旦尼尔、600旦尼尔、650旦尼尔、700旦尼尔、750旦尼尔、800旦尼尔、850旦尼尔、900旦尼尔、950旦尼尔、1000旦尼尔、1050旦尼尔、1100旦尼尔、1150旦尼尔、1200旦尼尔、1250旦尼尔、1300旦尼尔、1350旦尼尔、1400旦尼尔、1450旦尼尔、1500旦尼尔、1550旦尼尔、1600旦尼尔、1650旦尼尔、1700旦尼尔、1750旦尼尔、1800旦尼尔、1850旦尼尔、1900旦尼尔、1950旦尼尔、2000旦尼尔范围内的细度或线密度。

　　在一些示例中，纤维组分可包括短纤维的共混物。例如，纤维组分可包括第一多个单独的纤维和第二多个单独的短纤维。共混物中的第一多个短纤维和第二多个短纤维可相对于线密度值、卷曲指数或长度中的至少一者不同。例如，第一多个单独的纤维的单独短纤维的线密度可在约20旦尼尔至约120旦尼尔、约40旦尼尔至约100旦尼尔、或约50旦尼尔至约90旦尼尔的范围内。第二多个单独的纤维的单独短纤维的线密度可在约300旦尼尔至约2000旦尼尔、约400旦尼尔至约1000旦尼尔、或约400旦尼尔至约600旦尼尔的范围内。具有不同线密度的单独短纤维的混合物可以用于例如提供磨料制品，该磨料制品在使用时可得到期望的表面光洁度。单独的纤维中的任一者的长度或卷曲指数可为根据本文所讨论的值的。

　　在包括单独的短纤维的共混物的磨料制品的示例中，第一多个单独的短纤维和第二多个单独的短纤维可考虑纤维组分的不同部分。例如，第一多个单独的纤维可在纤维组分的约5重量％至约80重量％、约5重量％至约40重量％、小于、等于或大于约20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％或80重量％的范围内。第二多个单独的纤维可在纤维组分的约40重量％至约95重量％、约60重量％至约95重量％、小于、等于或大于约20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％或80重量％的范围内。虽然本文讨论了两个多个单独的短纤维，但在本公开的范围内包括附加的多个单独的短纤维诸如第三多个单独的短纤维，该第三多个单独的短纤维相对于第一多个单独的纤维和第二多个单独的纤维的线密度值、卷曲指数和/或长度中的至少一者有所不同。

　　非织造辐材的纤维可包含许多合适的材料。影响材料的选择的因素包括材料是否与粘附的粘结剂和磨料颗粒合适地相容同时还可与磨料制品的其他组分组合加工，以及材料承受加工条件(例如，温度)诸如在施加粘结剂和固化粘结剂期间采用的那些条件的能力。纤维的材料还可被选择为影响磨料制品的特性，诸如例如柔韧性、弹性、耐久性或寿命、研磨性以及精加工特性。可为合适的纤维的示例包括天然纤维、合成纤维以及天然纤维和/或合成纤维的混合物。合成纤维的示例包括由聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、尼龙(例如，尼龙-6,6、聚己内酰胺)、聚丙烯、丙烯腈(例如，丙烯酸类树脂)、人造丝、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、以及氯乙烯-丙烯腈共聚物制成的那些。合适的天然纤维的示例包括棉花、羊毛、黄麻和大麻。纤维可为天然材料或为(例如)从服装裁剪、地毯制造、纤维制造或纺织品加工中回收的再循环材料或废料。纤维可为均一化的或可为复合材料，诸如双组分纤维(例如，共纺的皮-芯型纤维)。纤维可为拉紧的和卷曲的短纤维。

　　在一些示例中，单独的纤维可具有非圆形横截面形状或具有圆形和非圆形横截面形状(例如三角形、Δ形、H形、三叶形、矩形、正方形、狗骨形、带形或椭圆形)的单独的纤维的共混物。

　　磨料制品包括粘附到单独的纤维上的磨料组分。该磨料组分可在磨料制品的约5重量％至约70重量％、约40重量％至约60重量％、或小于、等于或大于约5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％或70重量％的范围内。磨料组分可以包括单独的磨料颗粒。

　　有许多种类型的可用磨料颗粒，其可包括在磨料制品中，包括成形陶瓷磨料颗粒(包括成形陶瓷磨料颗粒)和常规磨料颗粒。磨料组分可仅包括成形磨料颗粒或常规磨料颗粒。磨料组分还可包括成形磨料颗粒或常规磨料颗粒的共混物。例如，磨料组分可包含约5重量％至约95重量％的成形磨料颗粒、约10重量％至约50重量％的成形磨料颗粒、小于、等于或大于约5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％的成形磨料颗粒与剩余百分比的常规磨料颗粒的共混物。作为另一个示例，磨料组分可包含约5重量％至约95重量％的常规磨料颗粒、约30重量％至约70重量％的常规磨料颗粒、小于、等于或大于约5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％的常规磨料颗粒与剩余百分比的成形磨料颗粒的共混物。

　　磨料颗粒可作为单独的磨料颗粒(例如，未与粘结剂保持在一起并施加到纤维上的颗粒)或作为附聚物(例如，与粘结剂保持在一起并施加到纤维上的颗粒)施加到纤维上。

　　可通过例由如等边三角形聚丙烯模具腔体成型氧化铝溶胶凝胶来制备成形磨料颗粒或成型磨料颗粒。干燥和焙烧后，此类所得成型磨料颗粒可具有三角形形状，该三角形形状具有约100μm至约2500μm、约100μm至约1400μm、约300μm至约1400μm、小于、等于或大于约100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm的长尺寸。

　　在一些示例中，三角形成型磨料颗粒包括第一面、通过侧壁连接到第一面的相背对的第二面，其中每个面的周边是三角形(例如，等边三角形)。在一些实施方案中，侧壁(而不是与两个面呈90度角的侧壁)是倾斜侧壁，该倾斜侧壁在第二面和倾斜侧壁之间具有在约95度至约130度之间的拔模角度，其已被确定为较大提高三角形成型磨料颗粒的切割速率。

　　磨料制品还可包括常规(例如，压碎的)磨料颗粒。可用的磨料颗粒的示例包括磨料领域中已知的任何磨料颗粒。可用的磨料颗粒的示例包括基于熔融氧化铝的材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可包括一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)和经热处理的氧化铝、碳化硅、共熔融的氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、由溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒以及它们的混合物。

　　常规磨料颗粒可例如具有在约10μm至约2000μm、约20μm至约1300μm、约50μm至约1000μm、小于、等于或大于约10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或2000μm的范围内的平均粒度。例如，常规的磨料颗粒可具有磨料行业指定的标称等级。此类磨料行业认可的等级标准包括被称为美国国家标准协会(ANSI)(American National Standards Institute,Inc.)标准、欧洲磨料产品制造商联合会(FEPA)(Federation of European Producers ofAbrasive Products)标准以及日本工业标准(HS)(Japanese Industrial Standard)的那些。示例性ANSI等级名称(即，规定的标称等级)包括：ANSI 12(1842μm)、ANSI 16(1320μm)、ANSI 20(905μm)、ANSI 24(728μm)、ANSI 36(530μm)、ANSI 40(420μm)、ANSI 50(351μm)、ANSI 60(264μm)、ANSI 80(195μm)、ANSI 100(141m)、ANSI 120(116μm)、ANSI 150(93μm)、ANSI 180(78μm)、ANSI 220(66μm)、ANSI 240(53μm)、ANSI 280(44μm)、ANSI 320(46μm)、ANSI 360(30μm)、ANSI 400(24μm)和ANSI 600(16μm)。示例性FEPA等级名称包括P12(1746μm)、P16(1320μm)、P20(984μm)、P24(728μm)、P30(630μm)、P 36(530μm)、P40(420μm)、P50(326μm)、P60(264μm)、P80(195μm)、P100(156μm)、P120(127μm)、P120(127μm)、P150(97μm)、P180(78μm)、P220(66μm)、P240(60μm)、P280(53μm)、P320(46μm)、P360(41μm)、P400(36μm)、P500(30μm)、P600(26μm)和P800(22μm)。每种等级的近似平均粒度列在每种等级名称后的括号中。

　　填料颗粒也可包含在磨料组分中。可用填料的示例包括金属碳酸盐(诸如碳酸钙、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如滑石、粘土、蒙脱石、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(诸如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、蛭石、糖、木粉、三水合铝、炭黑、金属氧化物(诸如氧化钙、氧化铝、氧化锡、二氧化钛)、金属亚硫酸盐(诸如亚硫酸钙)、热塑性颗粒(诸如聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚(氯乙烯)、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙缩醛聚合物、聚氨酯、尼龙颗粒)、以及热固性颗粒(诸如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫颗粒等)。该填料还可为盐，诸如卤化物盐。卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁。金属填料的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它杂类填料包括硫、有机硫化合物、石墨、硬脂酸锂和金属硫化物。

　　可通过形成非织造辐材并将粘合剂施加到纤维来制备磨料制品。可将底胶层施加到非织造辐材。非织造辐材可被轧制以基本上放置从辐材突出的至少一些平坦的纤维。磨料颗粒可施加到底胶层以形成非织造磨料辐材。使底胶层固化，并且在底胶层上施加复胶层，该复胶层随后被固化以形成磨料制品。

　　可例如通过常规的气流成网、梳理、缝编、纺粘、湿法成网和/或熔喷过程来制造非织造幅材。可使用辐材成形机诸如例如可以商品名“RANDO WEBBER”从纽约州马其顿的兰多机器公司(Rando Machine Company of Macedon，New York)商购获得辐材成形机制备气流成网非织造幅材。幅材也可为穿孔的。在一些示例中，对辐材穿孔可包括针刺辐材。

　　通过用可固化的第二粘结剂将磨料颗粒粘附到非织造辐材来制备非织造磨料辐材。可用于将磨料颗粒粘附到非织造辐材的粘结剂可根据最终产品需求进行选择。粘结剂的示例包括包含聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、以及酚醛树脂和丙烯酸酯树脂的共混物的那些。通常，磨料颗粒的涂覆重量可取决于例如所用的具体的粘结剂、用于施加磨料颗粒的工艺(例如，滴涂)和磨料颗粒的大小。例如，非织造辐材上的磨料颗粒的涂层重量可为100克每平方米(g/m2)至约5000g/m2、约1500g/m2至约5000g/m2、约2000g/m2至约4000g/m2、小于、等于或大于约100g/m2、200g/m2、300g/m2、400g/m2、500g/m2、600g/m2、700g/m2、800g/m2、900g/m2、1000g/m2、1100g/m2、1200g/m2、1300g/m2、1400g/m2、1500g/m2、1600g/m2、1700g/m2、1800g/m2、1900g/m2、2000g/m2、2100g/m2、2200g/m2、2300g/m2、2400g/m2、2500g/m2、2600g/m2、2700g/m2、2800g/m2、2900g/m2、3000g/m2、3100g/m2、3200g/m2、3300g/m2、3400g/m2、3500g/m2、3600g/m2、3700g/m2、3800g/m2、3900g/m2、4000g/m2、4100g/m2、4200g/m2、4300g/m2、4400g/m2、4500g/m2、4600g/m2、4700g/m2、4800g/m2、4900g/m2或5000g/m2。磨料颗粒可涂覆在非织造辐材的第一主表面和第二主表面上的任一者或两者上。磨料颗粒可被涂覆以实现磨料颗粒在整个辐材上的基本上均匀的分布。

　　一些磨料制品通过在粘结剂固化期间将至少一个板(例如，金属板)压在辐材上而形成。压缩的量度可以是压缩率的形式。压缩率是以百分比表示的1-(d(被压缩)/d(未压缩))的结果，其中d(压缩)和d(未压缩)表示压缩或未压缩磨料制品的厚度或密度(单位为g/cm3)。本公开的磨料非织造辐材不是通过在粘结剂固化期间或之后将板压在辐材上而被压缩的，或赋予磨料非织造辐材的至少任何压缩率均不超过10％。

　　在粘结剂固化期间或之后对磨料非织造材料的压缩可导致磨料制品与非压缩状态相比具有减小的厚度。这也可导致磨料制品的外表面具有基本上平面(例如，平坦)的轮廓。另外，压缩可导致在外表面上形成多个平面的纤维附聚物。纤维的平面附聚物是纤维之间的缔合，其中将粘结的多个纤维熔合在一起并压缩以形成平面附聚物。

　　这不同于本公开的非压缩非织造辐材的纤维之间较离散的单独接触点，其中制品在粘结剂固化期间或固化之后未被压缩。当纤维熔合在一起以形成平面附聚物时，纤维的那些附聚部分不可用于研磨工件的表面。另外，这些平面的附聚体可使得研磨的材料难以进入磨料制品，这可导致更多的磨料产品被定位在制品上并且潜在地防止纤维的一部分接触工件的表面。另外，与压缩磨料制品相比，这些平面附聚物和平坦表面的大量缺乏增加了所公开的磨料制品的表面粗糙度和磨料部分暴露。另外，在粘结剂固化期间或之后的压缩可基本上防止磨料制品回弹至预压缩厚度。本公开的制品是可逆压缩的，使得其可在与工作表面接触时膨胀，并因此具有比在粘结剂固化期间或固化之后被压缩的对应制品更高的表面积。所有这些特性可导致所公开的磨料制品具有比在粘结剂固化期间或固化之后被压缩的对应磨料制品更高的切割量。

　　磨料制品可用于从工件的表面移除材料。这可通过使磨料制品的表面与工件接触来实现。工件可例如以约1牛顿至约40牛顿范围内的力接触。然后可相对于工件移动(例如，旋转)磨料制品，同时保持磨料制品和工件表面之间的压力。虽然磨料制品可具有许多合适的形状，但合适形状的示例为盘。磨料制品可适于移除许多不同类型的材料。此类材料的示例包括碳钢、不锈钢、铝、或聚合物材料诸如工件上的聚合物表面涂层。

　　实施例

　　本公开的对象和优点通过下面的非限制性示例进一步说明。然而，这些实施例中所提到的具体材料及其量以及其它条件和细节，不应被解释为是对本公开的不当限制。

　　下面的单位缩写用于描述实施例：

　　℃：摄氏度

　　cm：厘米

　　g/m2：克每平方米

　　英寸：1英寸＝2.54厘米

　　mm：毫米

　　除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)的化学供应商，或者可通过已知的方法合成。除非另外报告，否则所有比率和百分比均按重量计。

　　在随后的实施例中，材料如下所示：

　　实施例1

　　使用设备诸如以商品名“Rando WEBBER”购自纽约州马其顿的兰多机器公司(Rando Machine Company of Macedon，New York)的设备，形成具有～695g/m2重量的40％F1和60％F2的共混物的膨松、无规气流成网辐材。将辐材在针织机中进一步针刺、辊轧，并且将具有表1所示组合物的预粘结涂层施加到气流成网织物上，以实现251g/m2的干添加重量。该预粘结物随后在烘箱中进行固化。以649g/m2的干添加重量量将具有表1中所示组合物的底胶层前体施加到预粘结的气流成网辐材上。将磨料颗粒MIN1以1435g/m2的添加重量施加至未固化的底胶层前体，经由颗粒滴剂施加到底胶涂布幅材的每一侧上。然后在烘箱中固化磨料涂覆的幅材。将表1中所示组合物的复胶层前体施加到磨料涂覆的辐材，以提供732g/m2的干复胶层添加重量，并且在烘箱中使附加层前体经受最终固化。

　　表1：

　　实施例2

　　使用“RANDO WEBBER”设备形成具有～695g/m2的重量的40％F1和60％F2的共混物的膨松的、无规气流成网辐材。将辐材在针织机中进一步针刺、辊轧，并且将具有表1所示组合物的预粘结涂层施加到气流成网织物上，以实现251g/m2的干添加重量。该预粘结物随后在烘箱中进行固化。以645g/m2的干添加重量量将具有表1中所示组合物的底胶层前体施加到预粘结的气流成网辐材上。将由25％MIN1、50％MIN2和25％MIN3组成的磨料颗粒以1812g/m2的添加重量施加至未固化的底涂层前体，经由颗粒滴剂施加到底胶涂覆的幅材的每一侧上。然后在烘箱中固化磨料涂覆的幅材。将表1中所示组合物的复胶层前体施加到磨料涂覆的辐材，以提供879g/m2的干复胶层添加重量，并且在烘箱中使附加层前体经受最终固化。

　　比较例A

　　比较例A为可从明尼苏达州圣保罗的明尼苏达矿业和制造公司(MinnesotaMining and Manufacturing Company of St.Paul,Minnesota)商购获得的具有商品名“SCOTCH-BRITE CLEAN AND STRIP DISC”的非织造清洁和剥离材料。该产品包含碳化硅作为功能磨料。

　　比较例B

　　比较例B为可从马萨诸塞州伍斯特的圣戈巴恩诺顿磨料公司(Saint-GobainNorton Abrasives,Worchester,Massachusetts)商购获得的具有商品名“NORTON BLAZERAPID STRIP DISC XCRS SG”的非织造清洁和剥离材料。该产品包含陶瓷矿物作为功能磨料。

　　边缘切割和磨损的测试工序：

　　将预称重的4英寸(10.16cm)×11英寸(27.94cm)304不锈钢16号筛网安装在托架上充当工件，该筛网在0.25英寸(6.35mm)中心上具有交错的0.187英寸(4.75mm)圆形穿孔。将托架水平地压在203mm(8英寸)旋转测试盘上，使得盘以22.2牛顿(5磅力)的力接触测试样本。托架以152mm(6英寸)的行程长度和76mm(3.0英寸)/秒的行程速度切向地上下摆动。将旋转测试盘与筛网工件之间的接触保持10秒，之后将接触移除持续10秒。在测试序列期间重复该序列12次，之后确定盘测试样本和工件的重量损失。在盘和工件之间总共10分钟的接触时间内将测试序列重复六次。调节机械驱动的变速车床的芯轴以在8英寸盘的外边缘处产生2500rpm(或5230表面英尺/分钟)的测试速度。将一个直径大约为203mm(8英寸)、具有31.75mm(1.25英寸)中心孔和16.5mm(0.650英寸)厚度的盘安装在芯轴上。计算盘的重量损失的总数并除以初始盘重量，并报告为磨损百分比。计算筛网重量损失的总数并报告为切割。

　　测试实施例1、实施例2和比较例A、比较例B，并将结果列于表2中。

　　面切割和磨损的测试工序：

　　将待测试的4.5英寸(11.43厘米)直径的非织造磨料盘安装在设置于X-Y工作台上的电动旋转工具上，该工作台具有测量为15英寸×21英寸×1英寸(381毫米×356毫米×25.4毫米)的固定至该X-Y工作台的酚醛面板。以商品名“XXC-1-S”从明尼苏达州伊登草原的塑料国际公司(Plastics International,Eden Prairie,Minnesota)获得酚醛面板。然后将工具设定成沿着面板的长度在Y方向上以14英寸/秒(355.6毫米/秒)的速率横穿；并且沿着面板的宽度以5英寸/秒(127毫米/秒)的速率横穿。在每个循环中完成十四次这种沿着面板长度的行程,总共4个循环。激活旋转工具以在无负载下以10000rpm旋转。然后在6磅(2.73千克)的负荷下以相对于面板5度的角度推压磨料制品。该工具接着被激活以移动穿过规定的路径。在每个循环之前和之后测量平板的质量以确定每个循环后的质量损失(以克为单位)，确定4次循环结束时的累积质量损失并报告为切割量。在测试完成之前和之后(4个循环)对盘称重以确定磨损。

　　测试实施例1、实施例2和比较例A、比较例B，并将结果列于表2中。

　　表2：

　　表2示出了以10磅和100磅的力施加到3英寸(6.93cm)的盘上的磨料的测量挠曲、不锈钢筛网上产品边缘上的对应切割和磨损，以及在产品面上的亚麻布酚醛树脂上的切割和磨损。与比较例A相比，实施例1为包含碳化硅的样品，其显示出高挠曲、低磨损百分比、在边缘上较低的切割速率，但在面上具有较高的切割速率。相似地，实施例2为包含氧化铝的样品，与比较例B相比，其显示具有高挠曲、在边缘上具有相似的切割速率、低磨损百分比，但在面上具有较高的切割速率。

　　与全部包含碳化硅矿物的比较例相比，通过该方法用碳化硅矿物制备的实施例1表现出高度的适形能力和开放的多孔表面。该开放的非平面表面提供了矿物沿纤维的新暴露和多孔表面，以防止在使用期间将尘屑加载到非织造磨料中。比较例A和实施例1在边缘上具有类似的性能，其中实施例1在具有开放的非平面表面的磨料的面上提供优异的性能。

　　与包含陶瓷矿物的比较例相比，通过该方法用磨料矿物共混物制备的实施例2表现出高度的适形能力和开放的多孔表面。该开放的非平面表面提供了矿物沿纤维的新暴露和多孔表面，以防止在使用期间将尘屑加载到非织造磨料中。比较例B和实施例2在边缘上具有类似的性能，其中实施例2在具有开放的非平面表面的磨料的面上提供优异的性能。

　　实施例3：纤维长度对辐材强度的影响

　　由表3所示纤维长度的60％F1和40％F2尼龙短纤维的共混物，使用“RANDOWEBBER”气流成网机以5英尺(1.52米)每分钟来制备18英寸宽的605g/m2非织造辐材。在正常操作参数内改变工艺设置以形成非织造辐材。将辐材通过输送带的末端，并且在断裂时记录幅材的悬浮重量，以满足表3中指定的条件。

　　根据ASTM D3937-12“制造的短纤维的卷曲频率(Crimp Frequency ofManufactured Staple Fibers)”测量每英寸的卷曲。将卷曲指数在表3中报告为延长纤维长度减去松弛纤维长度的差值除延长纤维长度，以百分比表示。ASTM D5103-07“制造的短纤维的长度和长度分布(Length and Length Distribution of Manufactured StapleFibers)”用于确定延长纤维长度。将松弛长度测量为处于松弛纤维状态的纤维末端之间的最长距离。

　　表3：

　　由3英寸纤维制成的辐材表现出比由2英寸纤维制成的辐材显著更高的断裂重量强度。辐材强度的这种增加是由于较长的纤维在非织造辐材中产生更多缠结，导致辐材强度增加。后续处理所需的是足够的辐材强度以在辊、带之间传送间隙并穿过用于非织造涂覆工艺中的典型辊涂布机。已发现，用低于约1000克的辐材强度制备的非织造辐材将在后续处理期间伸长并分离。在试图处理具有48-58％的卷曲指数的3英寸长纤维的尝试中发现卷曲指数的重要性。在该卷曲水平下，纤维缠结的程度防止了纤维通过“RANDO WEBBER”机器的喂入，并且导致设备的堵塞和意外停工。因此，发现用于进一步非织造磨料加工的足够强的辐材需要大于2英寸且小于约4英寸的纤维长度，其中卷曲指数在约20％和40％之间以防止机器停工。

　　尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。

　　附加实施方案：

　　本发明提供了以下示例性实施方案，其编号不应当被解释为指定重要程度：

　　实施方案1提供一种磨料制品，包括：

　　非织造幅材，该非织造幅材包括：

　　第一不规则主表面和相背对的第二不规则主表面；

　　纤维组分，该纤维组分包含短纤维，该短纤维具有在约50旦尼尔至约2000旦尼尔范围内的线密度和在约15％至约60％范围内的卷曲指数值；

　　粘结剂，该粘结剂分配在该纤维组分上；和

　　磨料颗粒，该磨料颗粒分散在整个该非织造辐材上。

　　实施方案2提供根据实施方案1所述的磨料制品，其中该纤维组分在该磨料制品的约5重量％至约30重量％的范围内。

　　实施方案3提供实施方案1或2中任一项所述的磨料制品，其中该纤维组分在该磨料制品的约10重量％至约25重量％的范围内。

　　实施方案4提供实施方案1-3中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维为该纤维组分的约70重量％至约100重量％。

　　实施方案5提供实施方案1-4中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维为该纤维组分的约90重量％至约100重量％。

　　实施方案6提供根据实施方案1-5中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维具有在约35mm至约155mm范围内的长度。

　　实施方案7提供根据实施方案1-6中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维具有约70mm至约80mm的长度。

　　实施方案8提供根据实施方案1-7中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维具有在约50旦尼尔至约600旦尼尔范围内的线密度。

　　实施方案9提供根据实施方案1-8中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维具有在约400旦尼尔至约1000旦尼尔范围内的线密度。

　　实施方案10提供根据实施方案1-9中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维的卷曲指数值在约20％至约40％的范围内。

　　实施方案11提供根据实施方案1-10中任一项所述的磨料制品，其中该纤维组分包含：

　　第一多个该短纤维；和

　　第二多个该短纤维，

　　其中该第一多个短纤维的该线密度、该卷曲指数和长度中的至少

　　一者不同于该第二多个短纤维的该线密度、该卷曲指数和长度。

　　实施方案12提供根据实施方案11所述的磨料制品，其中该第一多个短纤维在该纤维组分的约5重量％至约80重量％的范围内。

　　实施方案13提供根据实施方案11所述的磨料制品，其中该第二多个短纤维在该纤维组分的约20重量％至约95重量％的范围内。

　　实施方案14提供根据实施方案11所述的磨料制品，其中该第一多个短纤维的线密度在约50旦尼尔至约500旦尼尔的范围内。

　　实施方案15提供根据实施方案11所述的磨料制品，其中该第二多个短纤维的线密度在约500旦尼尔至约2000旦尼尔的范围内。

　　实施方案16提供根据实施方案11所述的磨料制品，其中该第一多个短纤维的线密度与该第二多个短纤维的线密度的比率小于约1:2。

　　实施方案17提供根据实施方案1-16中任一项所述的磨料制品，其中该纤维相对于彼此缠结。

　　实施方案18提供根据实施方案1-17中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维无规取向并在相互接触的点处粘性地粘结在一起。

　　实施方案19提供根据实施方案1-18中任一项所述的磨料制品，其中该短纤维选自聚酯、尼龙、聚丙烯、丙烯酸、人造丝、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、以及它们的组合。

　　实施方案20提供根据实施方案19所述的磨料制品，其中该尼龙为尼龙-6,6。

　　实施方案21提供根据实施方案1至20中任一项所述的磨料制品，其中该磨料颗粒为该磨料制品的约5重量％至约70重量％。

　　实施方案22提供根据实施方案1-21中任一项所述的磨料制品，其中该磨料颗粒为成形的陶瓷磨料颗粒。

　　实施方案23提供根据实施方案22所述的磨料制品，其中成形磨料颗粒包括三角形成型磨料颗粒。

　　实施方案24提供根据实施方案21所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括压碎的磨料颗粒。

　　实施方案25提供根据实施方案1-24中任一项所述的磨料制品，其中该磨料颗粒包含选自α-氧化铝、熔融氧化铝、热处理氧化铝、陶瓷氧化铝、烧结氧化铝、碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒、氧化铈、氧化锆、氧化钛以及它们的组合的材料。

　　实施方案26提供根据实施方案1-25中任一项所述的磨料制品，其中该磨料颗粒包含选自碳化硅、氧化铝以及它们的组合的材料。

　　实施方案27提供根据实施方案1-26中任一项所述的磨料制品，其中该多个磨料颗粒为单独磨料颗粒和磨料颗粒附聚物中的至少一种。

　　实施方案28提供根据实施方案1-27中任一项所述的磨料制品，其中该磨料制品为轮子。

　　实施方案29提供了根据实施方案1-28中任一项所述的磨料制品，其中该第一主表面和该第二主表面中的至少一者基本上不含该纤维的平面附聚物。

　　实施方案30提供根据实施方案1-29中任一项所述的磨料制品，其中该磨料制品为未压缩磨料制品。

　　实施方案31提供根据实施方案1-30中任一项所述的磨料制品，其中该粘结剂选自聚氨酯树脂、聚氨酯脲树脂、环氧树脂、脲醛树脂、苯酚甲醛树脂以及它们的组合。

　　实施方案32提供根据实施方案1至31中任一项所述的磨料制品，其中该粘结剂在该磨料制品的约10重量％至约70重量％的范围内。

　　实施方案33提供一种制备根据实施方案1-32中任一项所述的磨料制品的方法，包括：

　　形成该短纤维的辐材；

　　对该辐材穿孔；

　　将该磨料颗粒和该粘结剂施加到经穿孔的幅材；以及

　　固化该粘结剂，以提供该磨料制品。