具有开口的不均匀分布的研磨制品的制作方法

具有开口的不均匀分布的研磨制品的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种研磨制品，所述研磨制品具有以非均匀分布图案排列的多个孔穴，其中所述图案为螺线或叶序图案，特别是通过Vogel等式描述的那些图案。本发明也提供了一种支撑垫，所述支撑垫具有诸如开放通道形式的空气流动路径的螺线或叶序图案。所述支撑垫可特别地适应于符合具有非均匀分布图案的研磨制品。或者，所述支撑垫可结合常规穿孔涂布磨料使用。具有孔穴的非均匀分布图案的研磨制品和支撑垫可在一起用作研磨系统。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本公开通常涉及磨料，更特别地涉及具有开口的图案的研磨制品，其中所述图案 为非均匀分布图案。 具有开口的不均匀分布的研磨制品

【背景技术】
[0002] 研磨制品（如涂布研磨制品）用于各种工业中，以通过手工或通过机械过程（如 通过精研、碾磨或抛光）而研磨工件。使用研磨制品的机械加工跨越广泛的工业和消费者 范围，从光学工业、汽车油漆修复工业和金属制造工业至建筑和木工业。机械加工（如通过 手工或使用通常可得的工具，如轨道式抛光机（随机轴线和固定轴线）、带式和振动式砂光 机）也通常在家庭应用中由消费者完成。在这些例子中的每一个中，使用磨料来去除表面 材料并影响经研磨表面的表面特性（例如平面性、表面粗糙度、光泽度）。另外，已开发各种 类型的自动加工系统以研磨加工各种组成和构造的制品。
[0003] 表面特性包括光亮、纹理、光泽度、表面粗糙度和均匀度等。特别地，测量诸如粗糙 度和光泽度的表面特性以确定品质。例如，当涂布或涂漆表面时，某些瑕疵或表面缺陷可能 在施用或固化过程中产生。这种表面瑕疵或表面缺陷可包括麻点、"橘皮皱"纹理、"鱼眼" 或包封泡和粉尘缺陷。通常在涂漆表面中的这种缺陷通过如下方式去除：首先用粗晶粒磨 料砂磨，之后随后用逐步更细的晶粒磨料砂磨，甚至用毛料或泡沫垫磨光，直至获得所需的 平滑度。因此，所用的研磨制品的性质通常影响表面品质。
[0004] 除了表面特性之外，工业对与研磨操作相关的成本敏感。影响操作成本的因素包 括可制备表面的速度以及用于制备所述表面的材料的成本。通常，工业寻找具有高材料去 除速率的成本有效的材料。
[0005] 然而，显示出高去除速率的磨料通常显示差的获得所需表面特性的性能。相反，制 得所需表面特性的磨料通常具有低的材料去除速率。为此原因，表面的制备通常为使用各 种级别的研磨片材的多步骤过程。通常，使用逐渐更细的晶粒磨料在一个或多个随后的步 骤中修复（例如去除）由一个步骤引入的表面缺陷（例如划痕）。因此，引入划痕和表面缺 陷的磨料导致在随后的加工步骤中增加的时间、精力和材料花费以及总加工成本的总体增 加。
[0006] 影响材料去除速率和表面品质的另一因素为具有"切屑"（即从工件表面上研磨的 材料）的磨料的"填塞（loading)"，所述切屑往往在磨粒表面上和磨粒之间积聚。填塞是 不希望的，因为其通常降低研磨产品的效率，且也可通过增加划痕缺陷的可能性而不利影 响表面特性。
[0007] 尽管已进行各种努力（如在工件表面上引入流体以冲走切屑，以及应用真空系统 以在产生切屑时将其带走）来降低切屑的积聚，但持续需要促进有效研磨和改进表面特性 的改进的成本有效的研磨制品、方法和系统。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 通过参照附图，本公开可更好地得以理解，且本公开的许多特征和优点对于本领 域技术人员而言是显而易见的。
[0009] 图1为根据本发明的涂布研磨盘的一个示例性实施例，所述涂布研磨盘具有孔穴 的受控的非均匀分布的孔穴图案。
[0010] 图2为根据本发明的具有顺时针和逆时针斜列线的叶序螺线图案的图示。
[0011] 图3为根据本发明的具有顺时针和逆时针斜列线的叶序螺线图案的另一图示。
[0012] 图4为根据本发明的Vogel模型的图示。
[0013] 图5A-5C为根据本发明的具有不同发散角的符合Vogel模型的叶序螺线图案的图 /_J、1 〇
[0014] 图6A-6F为根据本发明的孔穴狭缝形状的示例性实施例的图示。
[0015] 图7为根据本发明的涂布研磨制品的一个示例性实施例的横截面的图示。
[0016] 图8为根据本发明的具有148个孔穴的孔穴图案的一个示例性实施例的图形图 像。
[0017] 图9为图8的孔穴图案的转置阵的根据本发明的一个示例性实施例的图示。
[0018] 图10为与图8的孔穴图案配合的支撑垫（back-up pad)的根据本发明的一个示 例性实施例的图示。
[0019] 图11为根据本发明的具有246个孔穴的孔穴图案的一个示例性实施例的图形图 像。
[0020] 图12为图11的孔穴图案的转置阵的根据本发明的一个示例性实施例的图示。
[0021] 图13为与图11的孔穴图案配合的支撑垫的根据本发明的一个示例性实施例的图 /_J、1 〇
[0022] 图14为根据本发明的具有344个孔穴的孔穴图案的一个示例性实施例的图形图 像。
[0023] 图15为图14的孔穴图案的转置阵的根据本发明的一个示例性实施例的图示。
[0024] 图16为与图14的孔穴图案配合的支撑垫的根据本发明的一个示例性实施例的图 /_J、1 〇
[0025] 图17A-17D为给定孔穴图案的在轨道旋转过程中的孔穴覆盖的图形表示，其中 17B-17D为根据本发明的示例性实施例。
[0026] 图18A-18D为给定孔穴图案的在轨道旋转过程中的孔穴覆盖的图形表示，其中 18B-18D为根据本发明的示例性实施例。
[0027] 图19为比较根据本发明的示例性孔穴图案与现有技术的孔穴图案的研磨性能的 图表。
[0028] 图20为比较根据本发明的示例性孔穴图案与现有技术的孔穴图案的研磨性能的 图表。
[0029] 图21为比较根据本发明的示例性孔穴图案与现有技术的孔穴图案的研磨性能的 图表。
[0030] 图22为比较根据本发明的示例性孔穴图案与现有技术的孔穴图案的研磨性能的 图表。
[0031] 图23为比较根据本发明的示例性孔穴图案和配合支撑垫与现有技术的孔穴图案 和现有技术的支撑垫的研磨性能的图。
[0032] 图24为比较根据本发明的示例性的涂布研磨盘和支撑垫的配对与现有技术的涂 布磨料和支撑垫的组合的研磨性能的图。
[0033] 图25为比较使用根据本发明的示例性的涂布研磨盘和支撑垫与现有技术的涂布 磨料和支撑垫的组合来研磨10, 〇〇〇平方英尺的车辆镶板的计算时间的图。
[0034] 图26为比较使用根据本发明的示例性的涂布研磨盘和支撑垫与现有技术的涂布 磨料和支撑垫的组合来切割车辆镶板的效率的图。
[0035] 图27为比较使用根据本发明的其他示例性的涂布研磨盘和支撑垫与现有技术的 涂布磨料和支撑垫的组合来切割车辆镶板的效率的另一个图。
[0036] 图28为根据本发明的具有螺线路径（34个外螺线路径和8个内螺线路径）的图 案的支撑垫的一个实施例的图示。支撑垫图案对应于具有151个孔穴的Vogel等式图案。
[0037] 图29为根据本发明的具有螺线路径（34个外螺线路径和8个内螺线路径）的图 案的支撑垫的另一实施例的图示。支撑垫图案对应于具有251个孔穴的Vogel等式图案。
[0038] 图30为根据本发明的具有螺线路径（34个外螺线路径和8个内螺线路径）的图 案的支撑垫的另一实施例的图示。支撑垫图案对应于具有351个孔穴的Vogel等式图案。
[0039] 图31为根据本发明的具有螺线路径（34个外螺线路径和8个内螺线路径）的图 案的支撑垫的实施例的图示。支撑垫图案对应于具有247个孔穴的Vogel等式图案。
[0040] 图32为根据本发明的具有螺线路径（34个外螺线路径和8个内螺线路径）的图 案的支撑垫的实施例的图示。支撑垫图案对应于具有346个孔穴的Vogel等式图案。
[0041] 图33为根据本发明的具有螺线路径（34个外螺线路径和8个内螺线路径）的图 案的支撑垫的实施例的图示。支撑垫图案对应于具有442个孔穴的Vogel等式图案。
[0042] 图34为根据本发明的具有151个孔穴（150个孔穴围绕一个中心孔穴）的涂布磨 料的一个实施例的研磨侧的图示。
[0043] 图35为示于图34中的同一实施例的相反侧的图示。
[0044] 图36为根据本发明的具有247个孔穴（246个孔穴围绕一个中心孔穴）的涂布磨 料的一个实施例的研磨侧的图示。
[0045] 图37为示于图36中的同一实施例的相反侧的图示。
[0046] 图38为根据本发明的具有251个孔穴（250个孔穴围绕一个中心孔穴）的涂布磨 料的一个实施例的研磨侧的图示。
[0047] 图39为示于图38中的同一实施例的相反侧的图示。
[0048] 图40为根据本发明的具有346个孔穴（345个孔穴围绕一个中心孔穴）的涂布磨 料的一个实施例的研磨侧的图示。
[0049] 图41为示于图40中的同一实施例的相反侧的图示。
[0050] 图42为根据本发明的具有351个孔穴（350个孔穴围绕一个中心孔穴）的涂布磨 料的一个实施例的研磨侧的图示。
[0051] 图43为示于图42中的同一实施例的相反侧的图示。
[0052] 图44为根据本发明的具有442个孔穴（441个孔穴围绕一个中心孔穴）的涂布磨 料的一个实施例的研磨侧的图示。
[0053] 图45为示于图44中的同一实施例的相反侧的图示。
[0054] 图46为根据本发明的具有34个外螺线路径和8个内螺线路径的单定线（也称为 2重定线）支撑垫的一个实施例的图示。
[0055] 图47为根据本发明的具有68个外螺线路径和8个内螺线路径的双定线（也称为 4重定线）支撑垫的一个实施例的图示。
[0056] 图48为覆盖图46的单定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转90度而与支撑垫 异相，使得涂布磨料没有孔穴对应于支撑垫的外螺线中的任意者。
[0057] 图49为覆盖图46的单定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转180度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外螺线中的至少一者。
[0058] 图50为覆盖图46的单定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转270度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料没有孔穴对应于支撑垫的外螺线中的任意者。
[0059] 图51为覆盖图46的单定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转〇度而与支撑垫 异相，使得涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外螺线中的至少一者。
[0060] 图52为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转45度而与支撑垫 异相，使得涂布磨料没有孔穴对应于支撑垫的外螺线中的任意者。
[0061] 图53为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转90度而与支撑垫 异相，使得涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外螺线中的至少一者。
[0062] 图54为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转135度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料没有孔穴对应于支撑垫的外螺线中的任意者。
[0063] 图55为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转180度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外螺线中的至少一者。
[0064] 图56为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转225度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料没有孔穴对应于支撑垫的外螺线中的任意者。
[0065] 图57为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转270度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外螺线中的至少一者。
[0066] 图58为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转315度而与支撑 垫异相，使得涂布磨料没有孔穴对应于支撑垫的外螺线中的任意者。
[0067] 图59为覆盖图47的双定线支撑垫的具有根据Vogel等式的442个孔穴（441个 围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转0度而与支撑垫 异相，使得涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外螺线中的至少一者。
[0068] 不同图中的相同附图标记的使用表示类似或相同的项目。

【具体实施方式】
[0069] 在一个实施例中，研磨制品包括具有多个空穴（下文等同称为"穿孔"或"孔穴"） 的涂布磨料，所述多个空穴以具有受控非均匀分布的图案设置。孔穴图案可为具有受控非 均匀分布的任何图案，包括放射图案、螺线图案、叶序图案、不对称图案或它们的组合。图案 可为部分不对称的、基本上不对称的或完全不对称的。图案可覆盖整个研磨制品（即分布 于整个研磨制品上）、可覆盖基本上整个研磨制品（即大于50%但小于100% )、可覆盖研 磨制品的多个部分、或者可仅覆盖研磨制品的一部分。
[0070] 受控"非均匀分布"意指孔穴图案具有受控不对称（即受控无规性），从而尽管孔 穴的分布可通过例如放射、螺线或叶序等式描述或预测，但孔穴图案仍然显示出至少部分 不对称至完全不对称。
[0071] 受控不对称可为受控反射不对称（也称为镜面对称、轴对称和两侧对称）、受控旋 转不对称、受控平移对称、受控滑移反射对称、或它们的组合。非均匀分布的一个例子可由 具有大约为1的旋转对称的放射、螺线或叶序孔穴图案显示，这意味着这种孔穴图案不具 有旋转对称，因为孔穴图案在围绕其中心旋转360°的过程中仅重复本身一次。换言之，如 果将同一图案的两个拷贝直接置于彼此之上，且一个拷贝保持恒定，同时另一拷贝围绕其 中心旋转360°，则两个拷贝的所有孔穴在360°旋转过程中仅对齐一次。
[0072] 通常，孔穴图案的所有孔穴（即整个图案）具有受控不对称。然而，预期根据本发 明的实施例的孔穴图案也包括如下孔穴图案：其中孔穴图案的孔穴的总数的仅一部分（即 图案的一部分）具有受控不对称。这可例如通过如下方式发生：组合均匀分布的图案的一 部分或完全无规的图案与具有受控不均匀分布的图案或者用具有受控不均匀分布的图案 替换均匀分布的图案的一部分或完全无规的图案，使得所得孔穴图案的孔穴的仅一部分具 有受控不均勻分布。具有受控不均勻的全部孔穴的部分可作为整数（discrete number)或 作为孔穴图案的孔穴的总数的分数、百分比或比例而定量。在一个实施例中，孔穴图案的 孔穴的至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少80%、至少85%、至少 90%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、至少99. 5%、至少99. 9%具有 受控不对称。具有受控不对称的孔穴图案的孔穴的部分可在包括前述上限和下限的任意对 的范围内。在一个特定实施例中，孔穴图案的约50%至约99. 9%、约60%至约99. 5%、约 75 %至约99 %具有受控不均匀分布。
[0073] 在另一实施例中，孔穴图案在至少大约5个孔穴、至少大约10个孔穴、至少大约15 个孔穴、至少大约20个孔穴、至少大约25个孔穴、或至少大约50个孔穴上具有受控不对 称。在另一实施例中，孔穴图案在不大于大约100, 〇〇〇个孔穴、不大于大约10, 〇〇〇个孔穴、 不大于大约5, 000个孔穴、不大于大约2, 500个孔穴、不大于大约1，000个孔穴、不大于大 约750个孔穴、或不大于大约500个孔穴上具有受控不对称。具有受控不对称的孔穴的数 量可在包括前述上限和下限的任意对的范围内。
[0074] 如上所述，本发明的实施例的孔穴图案可为具有受控非均匀分布的任何图案，包 括放射图案、螺线图案、叶序图案、不对称图案或它们的组合。放射图案可为显示为从中心 点放射的任何图案，如来自车轮的轮毂的辐条。
[0075] 在一个实施例中，螺线图案可为从研磨制品上的中心点发出，并在围绕所述中心 点旋转时逐渐延伸得更远的任何曲线或曲线组。中心点可位于研磨制品的中心处或接近研 磨制品的中心，或者远离研磨制品的中心。可存在单螺线或多螺线（即多个螺线）。螺线可 为离散的或连续的，分开的或结合的。分开的螺线可由不同的中心点发出（即每个螺线具 有其自身的中心点），可由共同的中心点发出（即每个螺线共享一个中心点），或它们的组 合。螺线图案可包括：阿基米德螺线、欧拉螺线、考纽螺线或回旋线；费马螺线；双曲螺线； 连锁螺线；对数螺线；斐波那契螺线；黄金螺线；或它们的组合。
[0076] 在一个实施例中，图案可为叶序图案。如本文所用，"叶序图案"意指与叶序相关的 图案。叶序为在许多类型的植物中的侧器（如叶、花、鳞、小花和种子）的排列。许多叶序 图案通过具有弧线、螺线和螺环的明显图案的天然现象而表现。向日葵头部中的种子的图 案为所述现象的一个例子。如图2和图3所示，多个弧线或螺线（也称为斜列线）可在中 心点（C)处具有它们的原点，并向外行进，而其他螺线发源以填充由内螺线留下的间隙。参 见 Jean 的 Phyllotaxis A Systemic StudV in Plant Morphogenesis (叶序：植物形态的 系统研究）第17页。通常，螺线图案排列可被视为在顺时针和逆时针方向上向外放射。如 图3所示，这些类型的图案具有可由（m，n)表示的明显相对的斜列线对，其中在顺时针方向 上在距离中心点一定距离放射的螺线或弧线的数目为"m"，逆时针放射的螺线或弧线的数 目为"η"。此外，在中心处两个连续螺线或弧线之间的角度称为发散角"d"。本发明人已出 乎意料地发现，叶序图案可用于产生用于研磨制品、特别是涂布研磨制品的新的孔穴图案。
[0077] 在一个实施例中，孔穴图案具有多个顺时针螺线和多个逆时针螺线，其中顺时针 螺线的数目和逆时针螺线的数目为斐波那契数或斐波那契数的倍数。在一个特定实施例 中，顺时针螺线的数目和逆时针螺线的数目为（m，n)对：（3,5)，（5,8)，（8，13)，（13,21)， (21，34)，（34,55)，（55,89)，（89，144)或这些对的倍数。在另一实施例中，顺时针螺线的 数目和逆时针螺线的数目为卢卡斯数或卢卡斯数的倍数。在一个特定实施例中，顺时针螺 线的数目和逆时针螺线的数目为（m，n)对：（3,4)，（4,7)，（7，11)，（11，18)，（18,29)，（29， 47)，（47,76)或（76,123)或这些对的倍数。在另一实施例中，顺时针螺线的数目和逆时针 螺线的数目为会聚于黄金比例的比例的任意数，其中黄金比例等于1加上5的平方根之和 除以2(1+ V 5、）/2,其大约等于1.6180339887。在一个特定实施例中，顺时针螺线与逆时 针螺线的比例大约等于黄金比例。
[0078] 如上所述，已在自然界中观察到向日葵植物的种子以螺旋叶序图案排列。在一个 实施例中，孔穴图案可为向日葵图案。
[0079] 向日葵图案已通过Vogel模型描述，所述Vogel模型为一类"斐波那契螺线"或其 中连续点之间的发散角为接近黄金角（其等于137. 508° )的固定的斐波那契角的螺线。
[0080] 图4显示了 Vogel模型，其为：
[0081] φ = n *a, r = cin (等式 1)
[0082] 其中：
[0083] n为从中心向外计数的小花的序号；
[0084] Ρ为参考方向与第η个小花在起源于头状花序的中心处的极坐标系
[0085] 中的位置矢量之间的角度，使得任意两个连续小花的位置矢量之间的发
[0086] 散角α为恒定的，且对于向日葵图案为137. 508° ;
[0087] r为从头状花序的中心至第η个小花的中心的距离；且
[0088] c为常数比例因子。
[0089] 在一个实施例中，孔穴图案通过Vogel模型或Vogel模型的变体描述。在一个特 定实施例中，孔穴图案通过Vogel模型描述，其中 ：
[0090] η为从孔穴图案的中心向外计数的孔穴的序号；
[0091] φ为参考方向与第η个孔穴在起源于孔穴图案的中心处的极坐标系中的位置矢 量之间的角度，使得任意两个连续孔穴的位置矢量之间的发散角为恒定角度α ;
[0092] r为从孔穴图案的中心至第η个孔穴的中心的距离；且
[0093] c为常数比例因子。
[0094] 如上所述，孔穴图案的孔穴中的全部、基本上全部或一部分通过Vogel模型描述 (即符合Vogel模型）。在一个实施例中，孔穴图案的全部孔穴通过Vogel模型描述。在另 一实施例中，孔穴中的至少50 %、至少60 %、至少70 %、至少80 %、至少90 %、至少95 %、至 少99%通过Vogel模型描述。
[0095] 本发明人已出乎意料地发现，叶序图案可用于产生改进研磨制品（包括固定研磨 制品，如粘结研磨制品和涂布研磨制品）的性能的新的孔穴图案。特别地，叶序图案可用于 产生用于涂布研磨制品的新的孔穴图案。叶序孔穴图案有助于解决如下相互竞争的问题： 获得表面材料的高去除速率且同时仍然获得可接受的表面品质，降低研磨表面上的切屑填 塞的量，以及保持磨料的高耐久性和长的使用寿命。这在至少如下方面在某种程度上是出 乎意料的。首先，本发明的实施例的叶序孔穴图案出乎意料地提供优异的切屑去除覆盖， 并且相比于现有技术磨料孔穴图案，即使当具有比现有技术孔穴图案的总孔穴面积更小的 总孔穴面积时，本发明的实施例的叶序孔穴图案也在磨料的面上具有切屑排出位点（即孔 穴）的更完全的分布。第二，相比于现有技术孔穴图案，在施加真空或不施加真空的情况 下，即使当总研磨面积小于现有技术孔穴图案的总研磨面积时，本发明的实施例的叶序孔 穴图案也出乎意料地提供了至少可相比的优异的磨料性能（例如累积材料切削）。第三，相 比于现有技术孔穴图案，即使当仍然提供比现有技术孔穴图案更完全的孔穴覆盖时，本发 明的实施例的叶序图案也可出乎意料地提供增加的研磨面积。另外，如在本申请中下文更 详细地讨论，当与配合的支撑垫和真空系统配对时，本发明的实施例的效率和性能甚至可 进一步提商。
[0096] 应了解，用于涂布研磨制品的孔穴图案设计的重要方面包括：总研磨表面积的百 分比、专用于孔穴的总面积（即孔穴面积）的百分比、研磨表面积与孔穴面积的比例、当使 用研磨制品时（例如在轨道式砂光机中旋转、在板式砂光机中振动、在带式砂光机中连续 横向移动）预期的孔穴面积覆盖、比例因子、孔穴数目、孔穴之间的发散角、孔穴尺寸、相邻 孔穴之间的距离、以及最外孔穴与涂布研磨制品的一个或多个边缘之间的距离。
[0097] 磨料盘的尺寸
[0098] 存在工业中和商业消费者常用的磨料的各种尺寸，所述尺寸通常为一英寸的约分 数的直径直至英尺直径。本发明的孔穴图案适合用于几乎任何尺寸的磨料，包括各种标准 尺寸的磨料盘（例如3英寸至20英寸）。在一个实施例中，研磨制品为直径为至少约0. 25 英寸、至少约0. 5英寸、至少约1. 0英寸、至少约1. 5英寸、至少约2. 0英寸、至少约2. 5英 寸、或至少约3. 0英寸的圆形盘。在另一实施例中，研磨制品为直径不大于约72英寸、不大 于约60英寸、不大于约48英寸、不大于约36英寸、不大于约24英寸、不大于约20英寸、不 大于约18英寸、不大于约12英寸、不大于约10英寸、不大于约9英寸、不大于约8英寸、不 大于约7英寸、或不大于约6英寸的圆形盘。在另一实施例中，研磨制品具有约0. 5英寸直 径至约48英寸直径、约1. 0英寸直径至约20英寸直径、约1. 5英寸直径至约12英寸直径 的范围内的尺寸。
[0099] 总潜在表面积
[0100] 研磨制品的尺寸和形状决定研磨制品的总潜在表面积。例如，具有1英寸直径的 磨料盘具有0. 7854in2的总潜在表面积。作为另一例子，尺寸为2英寸X 3英寸的矩形磨 料片材具有6in2的总潜在表面积。
[0101] 总孔穴面积
[0102] 总孔穴面积影响切屑排出的量。通常，当孔穴面积的量增加时，切屑排出的量增 力口，这往往在使用过程中保持或有时改进研磨制品的材料去除速率（即"切削"速率）。然 而，增加孔穴面积的量也直接降低了可得的研磨面积的量，这在某一点下将降低材料去除 速率。在一个实施例中，总孔穴面积等于研磨制品的面上的全部孔穴的面积之和。在一个 实施例中，总孔穴面积为研磨制品的总潜在表面积的至多约0. 5%，至少约0. 75%，至少约 1. 0%，至少约1. 25%，至少约1. 5%，至少约1. 75%，至少约2. 0%，至少约2. 25%，至少约 2. 5%，或至少约3. 0%。在另一实施例中，总孔穴面积不大于约50%，不大于约45%，不大 于约40%，不大于约35%，不大于约30%，不大于约25%，不大于约20%，不大于约15%， 或不大于约12%。总孔穴面积的量可在包括前述上限和下限的任意对的范围内。在另一实 施例中，总孔穴面积为约〇. 5%至约35%，约1.0%至约25%，约1. 5%至约15%，或约20% 至约10%。在一个特定实施例中，总孔穴面积的量在约2. 5%至约10%的范围内。总孔穴 可被认为是分立的量而非百分比。例如，磨料五英寸盘可具有约〇. 〇982in2至约9. 8175in2 的总孔穴面积。
[0103] 总研磨表面积
[0104] 总研磨表面积影响被去除的表面材料的量。通常，当总研磨表面积的量增加时，被 去除的表面材料的量增加。而且，通常，当被去除的表面材料的量增加时，切屑积聚的趋势 增加，且表面粗糙度往往增加。在一个实施例中，涂布磨料的总研磨表面积等于研磨制品的 总潜在表面（即如果不存在孔穴，则为研磨表面积）减去总孔穴面积（即全部孔穴的面积 之和）。因此，取决于所需孔穴面积的量，总研磨表面积的量可为总潜在表面积的约50%至 约99. 5%。例如，5英寸盘可具有约9. 8175in2至约19. 5368in2的总研磨表面积。
[0105] 总孔穴面积与总研磨表面积的比例
[0106] 在一个实施例中，总孔穴面积与总研磨表面积的比例为至少约1 : 199,至少约 1 : 99,至少约1 : 65. 7,至少约1 : 49,或至少约1 : 39。在另一实施例中，总孔穴面 积与总研磨面积的比例不大于约1 : 1.9,不大于约1 : 2.0,不大于约1 : 2. 3,不大于约 1 : 3.0,不大于约1 : 3. 5,不大于约1 : 4.0,不大于约1 : 5. 7,或不大于约1 : 9.0。总 孔穴面积与总研磨面积的比例可在包括前述上限和下限的任意对的范围内。在另一实施例 中，总孔穴面积与总研磨面积的比例为约1 : 99至约1 : 1.9,约1 : 65. 7至约1 : 2.0， 约1 : 39. 0至约1 : 3.0,或约1 : 32. 3至约1 : 5. 7。在一个特定实施例中，总孔穴面 积与总研磨表面积的比例在约1 : 65. 7至1 : 9.0的范围内。
[0107] 孔穴数量
[0108] 孔穴数量影响孔穴面积的总量和总研磨面积的量。另外，孔穴数量影响研磨制品 的表面上的孔穴覆盖的密度和分布，这转而直接影响研磨制品的切屑排出效率。在一个实 施例中，孔穴数量为至少约5,至少约10,至少约15,至少约18,或至少约21。在另一实施例 中，孔穴数量不大于约100, 〇〇〇,不大于约50, 000,不大于约10, 000,不大于约1，000,不大 于约800,不大于约750,不大于约600,或不大于约550。孔穴数量可在包括前述上限和下 限的任意对的范围内。在另一实施例中，孔穴数量为约21至约10, 000,约25至约1，000， 约30至约750,或约35至约550。在一个特定实施例中，孔穴数量在约21至约550的范围 内。
[0109] 发散角
[0110] 增加或减小发散角α影响孔穴在顺时针和逆时针螺线的图案和形状内如何设 置。发散角等于360°除以常数值或变量值，因此发散角可为常数值或者其可变化。已观 察到发散角的小的改变可显著改变孔穴图案。图5a、图5b和图5c显示了不同仅在于发散 角的值的叶序图案。图5a的发散角为137.3°。图5b的发散角为137.5°。图5c的发散 角为137.6°。在一个实施例中，发散角为至少约30°，至少约45°，至少约60°，至少约 90° ,或至少约120°。在另一实施例中，发散角小于180°，如不大于约150°。发散角可 在包括前述上限和下限的任意对的范围内。在另一实施例中，发散角为约90°至约179°， 约120°至约150°，约130°至约140°，或约135°至约139°。在一个实施例中，发散 角由360°除以无理数而确定。在一个特定实施例中，发散角由360°除以黄金比例而确 定。在一个特定实施例中，发散角在约137°至约138°、如约137.5°至约137.6°、如约 137. 50°至约137. 5Γ的范围内。在一个特定实施例中，发散角为137. 508°。
[0111] 与磨料边缘的距离
[0112] 取决于研磨制品的几何形状及其预期使用，可确定孔穴图案的总体尺寸。由图案 的中心至最外孔穴的距离可扩展至与研磨制品的边缘相连的距离。因此，最外孔穴的边缘 可延伸至研磨制品的边缘或者与研磨制品的边缘相交。或者，由图案的中心至最外孔穴的 距离可扩展至如下距离：所述距离允许最外孔穴的边缘与研磨制品的边缘之间的空间的一 定量不含孔穴。离最外孔穴的边缘的最小距离可根据需要指定。在一个实施例中，由最外 孔穴的边缘至研磨制品的外边缘的最小距离为特定距离，所述特定距离确定为分立的长度 或其上出现孔穴图案的研磨制品的面的长度的百分比。在一个实施例中，由最外孔穴的边 缘至研磨制品的外边缘的最小距离可为至少约零（即最外孔穴的边缘与研磨制品的边缘 相交或与研磨制品的边缘共端点）至研磨制品的面的长度的约15%。
[0113] 孔穴尺寸
[0114] 孔穴尺寸至少部分由研磨制品的孔穴面积的所需总量决定。孔穴尺寸可在整个图 案中为恒定的，或者其可在图案内变化。在一个实施例中，孔穴尺寸为恒定的。在另一实施 例中，孔穴尺寸随着孔穴离图案的中心的距离而变化。
[0115] 比例因子
[0116] 比例因子影响孔穴图案的总尺寸和维度。可调节比例因子，使得最外孔穴的边缘 在研磨制品的外边缘的所需距离之内。
[0117] 最近相邻孔穴之间的距离
[0118] 连同对孔穴的数量和尺寸的考虑，可确定最近相邻孔穴的中心之间的距离。任意 两个孔穴的中心之间的距离随其他孔穴设计考虑而变化。在一个实施例中，任意两个孔穴 的中心之间的最短距离从不重复（即孔对孔间隔从不是相同的距离）。此类间隔也是受控 不对称的例子。
[0119] 孔穴图案覆盖-可接受的反常的量
[0120] 明显的是，孔穴图案无需以其整体或以连续方式应用于研磨制品。可应用或略过 孔穴图案的部分，使得研磨制品的面的各种部分或部段不具有完全的孔穴图案。在一个实 施例中，可略过孔穴图案的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一、六分之一、八分之一、 十分之一。在另一实施例中，孔穴图案可应用于研磨制品的仅一个或多个同心环状区域。在 另一实施例中，有可能略去沿着孔穴图案的单独的弧线或螺线臂正常出现于一系列孔穴中 的一个或多个孔穴。在一个实施例中，可略去每第η个孔穴，或每第η个的倍数的孔穴。在 另一实施例中，可略去单独的孔穴、孔穴的组、或根据特定数列的孔穴。相反，除了孔穴图案 之外，也有可能包括一定量的另外的孔穴。增加或减少孔穴可被认为是孔穴图案的反常，图 案的一定量的反常（增加或减少）可为可接受的。在一个实施例中，孔穴图案的反常的可 接受的量可为研磨制品的总孔穴面积的〇. 1%至10%。
[0121] 孔穴的形状
[0122] 覆盖的量可受到孔穴的形状的影响。孔穴的形状可为规则的或不规则的。在一 个实施例中，孔穴的形状可为如下形式：狭缝、规则多边形、不规则多边形、椭圆形、圆形、弧 线、螺线、通道或它们的组合。在一个特定实施例中，孔穴具有圆形形状。在另一实施例中， 孔穴的形状可为一个或多个狭缝的形式，其中多个狭缝相交。图6A-F显示了这种狭缝形的 孔穴的例子。狭缝构造为，如果将真空施加至研磨制品的背部，由狭缝产生的活瓣将向后弯 曲，由此产生类似多边形的开放孔穴，所述开放孔穴可具有略微弧线的边缘。据信切屑去除 将通过活瓣的向后弯曲而得以促进，因为这将切屑直接引导至真空系统，并防止切屑被夹 带至可能附接至研磨制品的背部的任何开放纤维层（如钩状和环状材料层）中。
[0123] 制备方法-孔穴
[0124] 可通过标准转化技术，包括压印、模切、激光切割或它们的组合而产生孔穴。在一 个实施例中，孔穴为模切的。在一个实施例中，孔穴为激光切割的。
[0125] 研磨制品的形状
[0126] 研磨制品的形状可为容纳所需的孔穴图案并受到预期的研磨过程和构造材料支 配的任何形状。在一个实施例中，研磨制品为粘结研磨制品。在另一实施例中，研磨制品为 涂布研磨制品。在一个特定实施例中，研磨制品为片材、带或圆盘中的一者。
[0127] 图1显示了涂布研磨制品100的一个实施例的俯视图，所述涂布研磨制品100具 有以具有不均匀分布的图案排列的多个孔穴101。涂布磨料为基本上平面（即总体平坦） 的圆盘的形状。
[0128] 图7显示了涂布研磨制品700的侧视图，所述涂布研磨制品700包括背衬701，所 述背衬701具有第一主表面703和第二主表面705。磨料层707设置于背衬的第一主表面 上。磨料层可包括多个层，包括粘结剂层709(也称为底胶）。多个研磨晶粒711可分散于 粘结剂层内，渗透至粘结层中，或设置于粘结剂层上，或者它们的组合。孔穴713 (即空穴） 的图案贯穿研磨制品的全部层。复胶715可任选地设置于粘结剂层上。超复胶（未显示） 可设置于复胶上。底涂层717可设置于背衬层的第二主表面（即背部）上。紧固件层719 可设置于底涂层上，或者可直接设置于背衬的第二主侧面上。在一个特定实施例中，涂布研 磨制品700可任选地附接至支撑垫（未显示）或真空系统。
[0129] 背衬
[0130] 背衬701可为柔性的或刚性的。背衬可由任意数量的各种材料制得，包括在制造 涂布磨料中常规用作背衬的那些。一个示例性的柔性背衬包括聚合物膜（例如涂底漆的 膜），如聚烯烃膜（例如聚丙烯，包括双轴取向的聚丙烯）、聚酯膜（例如聚对苯二甲酸乙二 醇酯）、聚酰胺膜、或纤维素酯膜；金属箔；网格；泡沫（例如天然海绵材料或聚氯酯泡沫）； 布（例如由包含聚酯、尼龙、丝、棉、涤棉布或人造丝的纤维或纱线制得的布）；纸张；硫化 纸；硫化橡胶；硫化纤维；非织造材料；它们的组合；或它们的经处理的形式。布背衬可为织 造的或缝编的。在特定例子中，背衬选自纸张、聚合物膜、布、棉、涤棉布、人造丝、聚酯、聚合 尼龙、硫化橡胶、硫化纤维、金属箔和它们的组合。在其他例子中，背衬包括聚丙烯膜或聚对 苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜。
[0131] 背衬701可任选地具有饱和剂、预涂面漆层（presize layer)或背部面漆层 (backsize layer)中的至少一者。这些层的目的通常为密封背衬或保护背衬中的纱线或纤 维。如果背衬为布料，则通常使用这些层中的至少一者。预涂面漆层或背部面漆层的添加 可另外在背衬的前面或背面上产生"更平滑的"表面。也可使用本领域已知的其他任选的 层（例如连接层，参见美国专利No. 5, 700, 302 (Stoetzel等人），所述专利的公开内容以引 用方式并入）。
[0132] 抗静电材料可包括于布处理材料中。抗静电材料的添加可在砂磨木材或木材状 材料时降低涂布研磨制品积累静电的趋势。有关抗静电背衬和背衬处理的另外的细节 可见于例如美国专利 No. 5, 108, 463 (Buchanan 等人）、No. 5, 137, 542 (Buchanan 等人）、 No. 5, 328, 716 (Buchanan)和No. 5, 560, 753 (Buchanan等人）中，所述专利的公开内容以引 用方式并入本文。
[0133] 背衬可为纤维增强的热塑性塑料（例如描述于美国专利No. 5, 417, 726 (Stout等 人）中），或无接头环形带（例如描述于美国专利No. 5, 573,619(Benedict等人）中）， 所述专利的公开内容以引用方式并入本文。同样地，背衬可为具有从其突出的钩状杆的 聚合物基材，如描述于例如美国专利No. 5, 505, 747 (Chesley等人）中的那个，所述专利 的公开内容以引用方式并入本文。类似地，背衬可为环状织物，如描述于例如美国专利 No. 5, 565, 011 (Follett等人）中的那个，所述专利的公开内容以引用方式并入本文。
[0134] 磨料层
[0135] 磨料层707可由一种或多种涂层和多个研磨晶粒形成。例如，磨料层包括底胶 709,并可任选地包括复胶715或超复胶。磨料层通常包括设置于粘结剂上、嵌入粘结剂内、 分散于粘结剂中或它们的组合的研磨晶粒711。
[0136] 研磨晶粒
[0137] 研磨晶粒711可包括基本上单相的无机材料，如氧化铝、碳化硅、二氧化硅、二氧 化钸和更硬的高性能超磨晶粒（如立方氮化硼和金刚石）。另外，研磨晶粒可包括复合材料 颗粒材料。这种材料可包括可通过浆料加工途径而形成的聚集体，所述浆料加工途径包括 通过蒸发或挥发而去除液体载体，从而留下未经处理的聚集体，之后任选地高温处理（即 烧制）以形成可用的经烧制的聚集体。此外，研磨区域可包括设计磨料，所述设计磨料包括 宏观结构，特别是三维结构。
[0138] 在一个示例性实施例中，研磨晶粒与粘结剂制剂共混而形成磨料浆料。或者，在将 粘结剂制剂涂布于背衬上之后，在粘结剂制剂上施用研磨晶粒。任选地，功能粉末可施用于 研磨区域上，以防止研磨区域粘着至图案化工具。或者，图案可在不存在功能粉末的研磨区 域中形成。
[0139] 研磨晶粒可由包括如下的研磨晶粒的任意一者或组合而形成：二氧化硅、氧化铝 (熔融或烧结）、氧化锆、氧化锆/氧化铝、碳化硅、石榴石、金刚石、立方氮化硼、氮化硅、二 氧化钸、二氧化钛、二硼化钛、碳化硼、氧化锡、碳化鹤、碳化钛、氧化铁、氧化铬（chromia)、 燧石、刚玉砂。例如，研磨晶粒可选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、石 榴石、金刚石、共熔融的氧化铝氧化锆、二氧化钸、二硼化钛、碳化硼、燧石、刚玉砂、氮化铝、 和它们的共混物。通过使用主要包括α-氧化铝的致密研磨晶粒，已产生特定的实施例。
[0140] 研磨晶粒也可具有特定形状。这种形状的例子包括棒状、三角形、角锥体、圆锥体、 实心球、空心球等。或者，研磨晶粒可为无规形状。
[0141] 在一个实施例中，研磨晶粒可具有不大于800微米、如不大于约700微米、不大于 500微米、不大于200微米、或不大于100微米的平均晶粒尺寸。在另一实施例中，研磨晶粒 尺寸为至少0. 1微米，至少0. 25微米，或至少0. 5微米。在另一实施例中，研磨晶粒尺寸为 约0. 1微米至约200微米，更通常地约0. 1微米至约150微米，或约1微米至约100微米。 研磨晶粒的晶粒尺寸通常指定为研磨晶粒的最长尺寸。通常，存在晶粒尺寸的范围分布。在 一些情况中，密切控制晶粒尺寸分布。
[0142] 底胶-粘结剂
[0143] 底胶或复胶的粘结剂可由单个聚合物或聚合物的共混物形成。例如，粘结剂可由 环氧树脂、丙烯酸类聚合物或它们的组合形成。另外，粘结剂可包括填料，如纳米尺寸的填 料或纳米尺寸的填料和微米尺寸的填料的组合。在一个特定实施例中，粘结剂可为胶体粘 结剂，其中被固化而形成粘结剂的制剂为包含颗粒填料的胶体悬浮体。或者或另外地，粘结 剂可为包含亚微米颗粒填料的纳米复合材料粘结剂。
[0144] 粘结剂通常包含聚合物基体，所述聚合物基体将研磨晶粒粘结至背衬或适形涂层 (如果存在的话）。通常，粘结剂由经固化的粘结剂制剂形成。在一个示例性实施例中，粘 结剂制剂包含聚合物组分和分散相。
[0145] 粘结剂制剂可包含用于制备聚合物的一种或多种反应组分或聚合物组分。聚合物 组分可包括单体分子、聚合物分子或它们的组合。粘结剂制剂还可包含选自如下的组分：溶 齐IJ、增塑剂、链转移剂、催化剂、稳定剂、分散剂、固化剂、反应介质、和用于影响分散体的流 动性的试剂。
[0146] 聚合物组分可形成热塑性塑料或热固性塑料。举例而言，聚合物组分可包括用于 形成聚氯酯、聚脲、聚合环氧树脂、聚酯、聚酰亚胺、聚硅氧烷（有机硅）、聚合醇酸树脂、苯 乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、聚丁二烯的单体和树脂，或者通常包括用于制备 热固性聚合物的反应性树脂。另一例子包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物组分。前体聚 合物组分通常为可固化的有机材料（即在暴露于热量或其他能量源（如电子束、紫外光、可 见光等）时或者在添加化学催化剂、水分或导致聚合物固化或聚合的其他试剂时随时间能 够聚合或交联的聚合物单体或材料）。前体聚合物组分例子包括用于形成氨基聚合物或氨 基塑料聚合物的反应性组分，如烷基化脲-甲醛聚合物、三聚氰胺-甲醛聚合物和烷基化苯 并胍胺-甲醛聚合物；丙烯酸酯聚合物，包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物、丙烯酸烷基 酯、环氧丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、乙烯基醚、丙烯酸 酯化油或丙烯酸酯化有机硅；醇酸聚合物，如氨基甲酸酯醇酸聚合物；聚酯聚合物；反应性 氨基甲酸酯聚合物；酚醛聚合物，如甲阶酚醛聚合物和线性酚醛清漆聚合物；酚类/胶乳聚 合物；环氧聚合物，如双酚环氧聚合物；异氰酸酯；异氰脲酸酯；聚硅氧烷聚合物，包括烷基 烷氧基硅烷聚合物；或反应性乙烯基聚合物。粘结剂制剂可包含单体、低聚物、聚合物或它 们的组合。在一个特定实施例中，粘结剂制剂包含在固化时可交联的至少两类聚合物的单 体。例如，粘结剂制剂可包含在固化时形成环氧/丙烯酸类聚合物的环氧组分和丙烯酸类 组分。
[0147] 添加剂-碾磨助剂
[0148] 磨料层还可包括碾磨助剂以增加碾磨效率和切割速率。可用的碾磨助剂可为无 机基的（如卤化物盐，例如六氟错酸钠 （sodium cryolite、）和四氟硼酸钾）或有机基 的（如氯化蜡，例如聚氯乙烯）。一个特定实施例包括粒度为1微米至80微米、更通常地 为5微米至30微米的冰晶石和四氟硼酸钾。超复胶可为施加于研磨晶粒上以提供防滑 (anti-glazing)和防填塞性质的聚合物层。
[0149] 背部涂层-适形涂层
[0150] 涂布研磨制品可任选地包括适形涂层和背部涂层（未显示）。这些涂层可如上所 述起作用，并可由粘结剂组合物形成。
[0151] 支撑垫
[0152] 在一个实施例中，支撑垫可包括以图案设置的多个空气流动路径。空气流动路径 的图案可包括规则多边形、不规则多边形、椭圆形、弧线、螺线、叶序图案或它们的组合。空 气流动路径的图案可包括放射弧线路径、放射螺线路径、或它们的组合。空气流动路径的图 案可包括内部放射螺线路径和外部放射螺线路径的组合。空气流动路径的图案可包括顺时 针放射螺线路径和逆时针放射螺线路径的组合。空气流动路径可彼此分立或不连续。或者， 空气流动路径中的一个或多个可流体连接。
[0153] 放射弧线路径（"弧线"）、放射螺线路径或它们的组合的数目可不同。在一个实 施例中，放射弧线路径、放射螺线路径或它们的组合的数目可不大于1000,如不大于750， 不大于500,不大于250,不大于100,不大于90,不大于80,或不大于75。在一个实施例中， 放射弧线路径、放射螺线路径或它们的组合的数目可不小于2,如不小于3,不小于5,不小 于7,不小于9,不小于11，不小于15,或不小于20。在一个实施例中，放射弧线路径、放射螺 线路径或它们的组合的数目可为2至500,如2至100。
[0154] 在另一实施例中，支撑垫可具有空气流动路径的图案，所述图案还包括与空气流 动路径相交的环状空气流动路径。在一个具体实施例中，环状空气流动路径可与放射弧线 路径或放射螺线路径或它们的组合相交。
[0155] 空气流动路径的宽度可不同。空气流动路径的宽度可为恒定的或变化的，或它们 的组合。在一个实施例中，空气流动路径的宽度可在固定长度的范围内。在一个实施例中， 空气流动路径的宽度可为0. 1mm至l〇cm。在另一实施例中，空气流动路径的宽度与和支撑 垫一起使用的涂布磨料的孔穴的尺寸相关。在一个实施例中，空气流动路径的宽度不小于 涂布磨料的孔穴的尺寸的1/10,如不小于涂布磨料的孔穴的尺寸的1/8,1/6,1/5,1/4,1/3 或1/2。在一个实施例中，空气流动路径的宽度不大于涂布磨料的孔穴的尺寸的10倍，如不 大于涂布磨料的孔穴的尺寸的8倍，不大于涂布磨料的孔穴的尺寸的6倍，不大于涂布磨料 的孔穴的尺寸的5倍，不大于涂布磨料的孔穴的尺寸的4倍，不大于涂布磨料的孔穴的尺寸 的3倍，不大于涂布磨料的孔穴的尺寸的2倍。在一个实施例中，空气流动路径的宽度约等 于涂布磨料的孔穴的尺寸。
[0156] 空气流动路径可具有沿着空气流动路径或在空气流动路径内设置的一个或多个 腔体、孔口、通路、空穴、开口或它们的组合，如延伸通过支撑垫的本体的空气流动路径的分 支。在一个实施例中，每个空气流动路径具有延伸通过支撑垫的本体的设置于空气流动路 径内的至少一个空穴。
[0157] 应了解，设计为对应于具有孔穴的受控非均匀分布的涂布磨料的支撑垫可成功地 与常规涂布磨料以及具有孔穴的受控非均匀分布的特定涂布磨料结合使用。本发明人已出 乎意料地发现，支撑垫实施例可提供优异的切屑去除，并促进常规磨料的改进的研磨性能。
[0158] 在一个实施例中，支撑垫可具有空气流动路径的图案，所述图案协作地适应于与 具有受控非均匀分布图案的涂布磨料一起操作。如前所述，这种支撑可与常规穿孔涂布磨 料结合使用，以促进切屑去除和磨料性能。
[0159] 在一个实施例中，支撑垫可包括空气流动路径的图案，其中所述空气流动路径的 图案由受控非均匀分布图案的X和y坐标产生。用于产生支撑垫空气流动图案的受控非均 匀分布图案可与和支撑垫一起使用的涂布磨料的孔穴图案相同或不同。在一个实施例中， 受控非均匀分布图案可与和支撑垫一起使用的涂布磨料的孔穴图案相同。在另一实施例 中，受控非均匀分布图案可与和支撑垫一起使用的涂布磨料的孔穴图案不同。
[0160] 在一个实施例中，支撑垫可协作地适应于与根据本文描述的涂布磨料实施例的具 有叶序图案的涂布磨料一起操作。当支撑垫包括以图案构造的多个开口、多个腔体、多个通 道、多个通路或它们的组合时，支撑垫与具有叶序图案的涂布磨料协作，所述图案设计用以 在研磨的过程中促进抽吸和通过具有叶序图案的涂布磨料的孔穴而从工作表面去除切屑。 开口、腔体、通道、通路或它们的组合可限定沿着支撑垫、在支撑垫内或通过支撑垫或它们 的组合设置的空气流动路径。空气流动路径在研磨过程中促进抽吸和通过涂布磨料的孔穴 从工作表面去除切屑。在一个实施例中，开口、腔体、通道、通路或它们的组合的图案可为规 则多边形、不规则多边形、椭圆形、弧线、螺线、叶序图案或它们的组合的形式。在另一实施 例中，空气流动路径可为如下形式：规则多边形、不规则多边形、椭圆形、弧线、螺线、叶序图 案或它们的组合。
[0161] 在一个实施例中，合适的螺线或叶序图案可由上述研磨制品实施例的任何叶序孔 穴图案的X和y坐标产生。在一个实施例中，转置并旋转螺线或叶序图案的X和y坐标，以 确定螺线或叶序支撑垫空气流动图案的X'和y'坐标，其中Θ等于以弧度计的ji/ n，n为 根据如下等式的任何整数：
[0162] Γ , ? Γ Α · η? ] 1 Ι-τ 1 I cosw - sm θ I |χ|
[0163] =
[0164] iys J L sin θ cos9j lyl
[0165] 可例如通过使用计算机辅助制图（CAD)软件而将产生的经转置和旋转的坐标（χ' 和y'）作图，以产生合适的空气流动图案，如螺线或叶序图案。转置的叶序图案的特定实施 例示于图9、12、15中。
[0166] 图案可随后用于限定放射弧线和螺线通道，以及可与弧线和螺线通道相交的环状 通道，或它们的组合。环状、弧线、螺线或它们的组合的通道可随后被切割成例如凹槽、腔 体、孔口、通路或其他路径的形式的合适的材料，以形成协作支撑垫。基于转置叶序图案的 通道图案的特定实施例示于图1〇、13、16中。基于转置叶序图案的支撑垫的另外的实施例 示于图 28、29、30、31、32、33、46 和 47 中。
[0167] 在某些实施例中，支撑垫的空气流动路径将部分地至完全地与涂布磨料的孔穴匹 配。应了解，当孔穴的面积的至少一部分与空气流动路径的一部分一致或对齐时，空气流动 路径与孔穴匹配。在一个实施例中，对应的支撑垫的空气流动路径与孔穴中的至少5%、至 少10%、至少15%、至少20%、至少25%匹配。在一个实施例中，对应的支撑垫的空气流 动路径可与涂布磨料的孔穴中的至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、至少25%、至 少30%、至少35%、至少40%、至少55%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少 70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少95%、或至少100%匹配。
[0168] 应了解，支撑垫螺纹和叶序空气流动图案中的某些显示出与涂布磨料的孔穴图案 的一定量的对齐，特别是当空气流动图案基于涂布磨料的孔穴的坐标的转置和旋转时。在 一个实施例中，当支撑垫相对于涂布磨料在特定相位或旋转度数时，支撑垫的空气流动图 案将与涂布磨料孔穴中的大多数或接近全部匹配。当在支撑垫相比于涂布磨料旋转90° 或180°时支撑垫的空气流动路径与涂布磨料的孔穴匹配，且涂布磨料的孔穴中的大多数 至接近全部与支撑垫的空气流动路径中的至少一个匹配时，支撑垫被称为单定线（也称为 2重定线）。图46示出了单定线支撑垫的一个实施例。图48-51显示了具有覆盖图46的 单定线支撑垫的根据Vogel等式的442个孔穴（411个围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的 一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转90°而与支撑垫异相，旋转180°而与支撑垫异相， 旋转270°而与支撑垫异相和旋转0°而与支撑垫异相，使得涂布磨料的孔穴在如下两者 之间交替：涂布磨料无一孔穴对应于支撑垫的外部螺线中的任意者，以及涂布磨料的几乎 全部孔穴对应于支撑垫的外部螺线中的至少一个。双定线（也称为4重定线）支撑垫示于 图47中。图52-59显示了具有覆盖图47的双定线支撑垫的根据Vogel等式的442个孔 穴（441个围绕一个中心孔穴）的涂布磨料的一个实施例的图示，其中涂布磨料旋转45°、 90°、135°、180°、225°、270°、315°和0°而与支撑垫异相。再次显示，涂布磨料的孔 穴在如下两者之间交替：涂布磨料无一孔穴对应于支撑垫的外部螺线中的任意者（45°、 135°、225°和315° )，以及涂布磨料的几乎全部孔穴对应于支撑垫的外部螺线中的至少 一个（90。、180。、270。和 0。）。
[0169] 在一个实施例中，支撑垫可包括或适应于包括对准指示器。对准指示器可为标记、 装置、凹口、附接物、凸缘、突出部或它们的组合，以指示支撑垫与涂布磨料的对齐程度。在 一个具体实施例中，对准指示器可为标记。
[0170] 尽管这种支撑垫被描述为与本文所述的研磨制品的实施例协作，但这种支撑垫也 可与标准现有技术穿孔涂布磨料一起使用。已出乎意料地发现，对于标准现有技术穿孔涂 布磨料和具有穿孔的叶序图案的涂布磨料，具有形成合适的螺线或叶序图案空气流动路径 的多个开口、多个腔体、多个通道或它们的组合的支撑垫具有改进的切屑去除，可促进磨料 切割性能和磨料寿命。
[0171] 支撑垫可为柔性的或刚性的。支撑垫可由多种各种材料或材料的组合（包括常规 用于制造支撑垫的那些）制得。支撑垫可由单件单一结构或多件结构（如多层结构或同心 层结构）制得。支撑垫优选为弹性材料，如柔性泡沫。合适的泡沫可为聚氯酯、聚酯、聚酯 型聚氯酯、聚醚型聚氯酯；天然或人造橡胶，如聚丁二烯、聚异戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙 烯（PVC)、聚氯丁烯或苯乙烯/ 丁二烯共聚物；或它们的组合。泡沫可为开孔或闭孔。可将 诸如偶联剂、增韧剂、固化剂、抗氧化剂、增强材料等的添加剂添加至泡沫制剂中，以获得所 需特性。染料、颜料、填料、抗静电剂、阻燃剂和稀松布也可添加至用于制备支撑垫的泡沫或 其他弹性材料中。
[0172] 特别有用的泡沫包括TDI (甲苯二异氰酸酯）/聚酯和MDI (亚甲基二苯基二异氰 酸酯）/聚酯泡沫。在一个实施例中，支撑垫由弹性开孔聚氯酯泡沫制得，所述弹性开孔聚 氯酯泡沫作为聚醚多元醇和芳族聚异氰酸酯的反应产物形成。在另一实施例中，支撑垫可 为泡沫、硫化橡胶或它们的任意组合。
[0173] 制备方法-涂布研磨制品
[0174] 转向制备具有孔穴图案的涂布研磨制品的方法，背衬可由辊分布，可用从涂布装 置分配的粘结剂制剂涂布背衬。示例性的涂布装置包括降模涂布机（drop die coater)、 刮刀涂布机、淋幕式涂布机、真空模涂布机或模涂布机。涂布方法可包括接触方法或非接触 方法。这种方法包括双辊涂布、三辊逆转涂布、罗拉刮刀涂布、狭缝式模头涂布、凹版印刷涂 布、挤出涂布或喷涂应用。
[0175] 在一个实施例中，粘结剂制剂可以以包含制剂和研磨晶粒的浆料提供。在一个可 选择的实施例中，粘结剂制剂可与研磨晶粒分开分配。可在用粘结剂涂布背衬之后、在粘结 剂制剂的部分固化之后、在粘结剂制剂的图案化之后（如果有的话）、或在完全固化粘结剂 制剂之后提供研磨晶粒。研磨晶粒可例如通过诸如静电涂布、滴涂或机械发射的技术施用。
[0176] 在另一实施例中，可将涂布有粘结剂和研磨晶粒的背衬压印、模切、激光切割或它 们的组合，以形成孔穴的图案。孔穴可基本上不含背衬材料、粘结剂和研磨晶粒。
[0177] 在另一实施例中，背衬可用粘结剂选择性地涂布，以留下未经涂布的区域，所述未 经涂布的区域随后被切割以形成孔穴。例如，可例如通过丝网印刷、胶版印刷或柔性印刷而 将粘结剂印刷至背衬上。在另一例子中，可使用凹版涂布、狭缝式模头涂布、掩模喷涂等选 择性地涂布粘结剂。或者，可将光刻胶或可UV固化的掩模施用至背衬，并例如通过光刻法 显影，以遮蔽背衬的部分。在另一例子中，可在施用粘结剂之前将去湿化合物施用至背衬。
[0178] 转向研磨工件的方法，所述工件可与涂布磨料接触。涂布磨料可相对于工件旋转。 例如，涂布磨料可安装于轨道式砂光机上，并与工件接触。在研磨工件的同时，从工件上研 磨的材料可在孔穴中积聚。可在使用过程中通过涂布磨料的移动而从孔穴中逐出积聚的材 料。或者，可将真空系统配备至研磨制品，所述研磨制品可包括构造为与研磨制品协同运作 的支撑垫。
[0179] 实例
[0180] 实例1-切屑棑出效率
[0181] 研磨盘孔穴图案的可能的切屑排出效率可通过确定如下而定量：由在选定轨道中 的研磨盘的旋转所限定的想象表面上的任意点距离孔穴的平均距离。对比样品1(图20A) 和本发明的样品1至3(图20B-D)的研磨表面（即研磨盘图案）示于图20A-D的顶部。使 用模拟软件确定由研磨盘的旋转所限定的想象表面上的任意点距离孔穴的平均距离。使用 对应于通电的手持轨道式砂光机的标准轨道的轨道。将每个研磨图案的平均距离作图，如 图20A-D的中部所示。在图20A-D的底部，用曲线图表示距离孔穴的平均距离随半径的变 化，积分曲线下面积，并比较每个孔穴图案的值。更低的积分值表示更好的孔穴覆盖，因此 表示更好的切屑排出效率。所有的本发明的孔穴图案具有更低的积分值，因此具有优于对 比样品的切屑排出效率。考虑到所有的样品具有几乎相等量的孔穴面积，这是出乎意料的。 这表明孔穴围绕研磨盘的表面的分布是优异的。本发明的样品3具有特别显著的积分值的 减小（降低93% )。
[0182] 对比样品1为具有125个空穴和10. 5%的孔穴面积（即去除面积）的5'lultiAir 研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在3-4mm的范围内。积分的距离孔穴的 平均距离为49mm2。
[0183] 样品1为具有150个空穴和10. 7%的孔穴面积（即去除面积）的5" Vogel向日 葵研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在2-3mm的范围内。积分的距离孔穴 的平均距离为33mm 2 (降低32% )。
[0184] 样品2为具有250个空穴和10. 8%的孔穴面积（即去除面积）的5" Vogel向日 葵研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在l_2mm的范围内。积分的距离孔穴 的平均距离为11mm 2 (降低77% )。
[0185] 样品3为具有350个空穴和10. 7%的孔穴面积（即去除面积）的5" Vogel向日 葵研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在l_2mm的范围内。积分的距离孔穴 的平均距离为3mm 2 (降低93% )。
[0186] 表1-积分的距离孔穴的平均距离
[0187] I ^limits^ _ (总潜在表面积的％) 穴的平均距离（mm2) fiftF 125 10.5 49 样品 样品 150 10.7 33 样品 250 10.8 11 μ---- 样品 350 10.7 3
[0188] 实例2-具有改讲的研磨面积的改讲的棑出效率
[0189] 使用如上相同的工序检查另外的本发明的研磨孔穴图案的潜在的切屑排出效率。 对比样品1(图21Α)和本发明的样品1至3(图21B-D)的研磨盘图案示于图21A-D的顶 部。将每个研磨图案的平均距离作图，如图21A-D的中部所示。用曲线图表示距离孔穴的 平均距离随半径的变化，并示于图20A-D的底部。积分曲线下面积，并比较每个孔穴图案的 值。出乎意料地，即使当具有比对比样品小2. 7%至6. 3%的孔穴面积时，所有的本发明的 样品仍获得了可相比的至更好的积分值。这表明孔穴围绕本发明的研磨盘的表面的分布是 满足需要的，因为可保持极高切屑排出效率并同时增加可得的研磨面积的量。本发明的样 品3具有最显著的积分值的减少，但也具有最大的可得研磨面积的增加。
[0190] 对比样品1为具有125个空穴和10.5%的孔穴面积（即去除面积）的5'1111^八化 研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在3-4mm的范围内。距离孔穴的积分平 均距离为49mm 2。
[0191] 样品1为具有148个空穴和7. 8% (2. 7%增加的研磨面积）的孔穴面积（即去除 面积）的5"V〇gel向日葵研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在2-3mm的范 围内。距离孔穴的积分平均距离为51mm 2 (增加4% )。
[0192] 样品2为具有246个空穴和5. 0% (5. 5%增加的研磨面积）的孔穴面积（即去除 面积）的5"V〇gel向日葵研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在2-3mm的范 围内。距离孔穴的积分平均距离为32mm 2 (降低34% )。
[0193] 样品3为具有344个空穴和3. 7%的孔穴面积（即去除面积）的5"Vogel向日葵 研磨盘图案。任意给定点距离孔穴的最大平均距离在l_2mm的范围内。距离孔穴的积分平 均距离为22mm 2 (降低55% )。
[0194] 表2-积分的距离孔穴的平均距离
[0195] luuuuuumgL ^穴讀之目^ 孔穴面U枳 |在旋转过程中积分的距离孔 (总潜在表面积的％) |穴的平均距离（mm2) 对比 ^ 1^ 49 样品 ____ 样品 刚 - - 」---- 样品 246 5.0 32 」____ 样品 344 31 22 3 _I_
[0196] 实例3-磨料件能-具有直宇非专用支撑垫
[0197] 使用手持轨道式砂光机通过研磨浇铸丙烯酸面板而测试5英寸涂布研磨盘。每个 涂布研磨盘在浇铸丙烯酸面板的长度上以直线移动。通过使用天平在每个碾磨循环之前和 之后测量浇铸丙烯酸面板的重量，从而测定去除的材料的量。通过合计六次碾磨的重量损 失而确定平均去除材料。通过平均二次试验而确定平均材料去除。
[0198] 在第一次碾磨之后沿着切口的长度在三个点处测量浇铸丙烯酸面板的表面修整 (Rz)。对三次试验获得平均Rz。
[0199] 图22显示了比较对比样品1和三个本发明的样品的累积切割和表面修整的图表。
[0200] 进行粒度为P1500(约12.6微米的平均研磨晶粒尺寸）的涂布研磨盘的比较。除 非另外指出，否则施加真空进行测试的每次碾磨达30秒的持续时间。DVnabrade54-孔支撑 垫（"硬"垫）与所有样品一起使用。
[0201] 对比样品1为具有以网格图案分布的125个空穴的具有P1500粒度的Norton MultiAir5"直径的盘。孔穴面积的总量为盘的10. 5%。
[0202] 样品1为具有P1500粒度和基于Vogel等式的叶序孔穴图案的5"直径研磨盘。孔 穴数目为150。孔穴面积的总量为10.5%。
[0203] 样品2与样品1相同，不同的是孔穴数目为250。孔穴面积的总量为10. 8%。
[0204] 样品3与样品1相同，不同的是孔穴数目为350。孔穴面积的总量为10. 7%。
[0205] 表3-磨料性能
[0206] 孔穴数 孔穴面积 累积去除材 Rz(p荚寸） 目 （总潜在表面积 料（g) 的％) 对比样 125 10.5 1.15 57 品1 样品丨 150 10.7 L15 54 样品 2 250 10.8 1.15 57 样品 3 350 10.7 1.12 59
[0207] 实例4-磨料件能-具有直宇非专用支撑垫
[0208] 图23显示了比较对比样品1和三个本发明的样品的累积切割和表面修整的图表。
[0209] 与如上实例3相同地进行磨料性能测试，不同的是Norton Multi-Airl25孔支撑 垫（"软"垫）与所有样品一起使用。
[0210] 对比样品1和本发明的样品1-3与如上实例3中相同。
[0211] 表4-磨料性能
[0212] |孔穴数目 孔穴面积 |累积去除材|Rz (μ英寸） (总潜在表面积 料（g) 的％) 对比样 125 10.5 .99 60 品1____ 样品 1 150 10.7 .98 56 样品 2 250 10.8 .92 53 样品 3 350 10.7 .91 51
[0213] 实例5-磨料件能-具有直宇非专用支撑垫
[0214] 图24显示了比较对比样品1和三个本发明的样品的累积切割和表面修整的图表。
[0215] 与如上实例3相同地进行磨料性能测试，不同的是六个碾磨循环中的每一个为2 分钟。
[0216] 对比样品1和本发明的样品1-3与如上实例3中相同，不同的是所有样品使用 P80(约201微米的平均研磨晶粒尺寸）的研磨粒度。
[0217] 表5-磨料性能
[0218] ^ |__________累_ 积去除材 英寸) 目 （总潜在表面积 料（g) __的％) __ 对比样 05 10.5 17.2 485 品1 样品 i 150 10.7 16.98 487 样品 2 250 10,8 16.41 471 样品 3 350 10.7 16.88 464
[0219] 实例6-磨料件能-具有直宇非专用支撑垫
[0220] 图25显示了比较对比样品1和三个本发明的样品的累积切割和表面修整的图表。
[0221] 与如上实例4相同地进行磨料性能测试，不同的是六个碾磨循环中的每一个为2 分钟。
[0222] 对比样品1和本发明的样品1-3与如上实例4中相同，不同的是所有样品使用 P80(约201微米的平均研磨晶粒尺寸）的研磨粒度。
[0223] 表6-磨料性能
[0224] 孔穴数 __目^孔穴 _面_积-____|________累__权_去除 英寸〉 (总潜在表 料（g) I 面积的％〉 __ I 对比样 125 10.5 16.66 464 品 i __________ I 样品 I 150 10.7 17.61 500^ | 样品 2 250 10.8 16.19 457 样品 3 350 10.7 15.94 472 |
[0225] 实例7-磨料性能-具有真空协同支撑垫
[0226] 图26显示了对比样品1和两个本发明的样品的在渐进时间间隔时的材料切割的 图。
[0227] 使用六个碾磨循环（每个为30秒），与如上实例1相同地进行磨料性能测试。进 行三次重复，记录平均值。
[0228] 对比样品1为具有P1500粒度和以网格图案分布的125个空穴的Norton MultiAir5"直径的盘。协作MultiAir支撑垫（"软"垫）结合使用。孔穴面积的总量为盘 的 10. 5%。
[0229] 样品1为具有P1500粒度和基于Vogel等式的叶序孔穴图案的5"直径研磨盘。孔 穴数目为246,基于246Vogel孔穴图案的转置图像的协作支撑垫（"软"垫）也结合使用。 研磨盘的孔穴面积的总量为5%。
[0230] 样品2为具有P1500粒度和基于Vogel等式的叶序孔穴图案的5"直径研磨盘。孔 穴数目为344,基于344Vogel孔穴图案的转置图像的协作支撑垫（"软"垫）也结合使用。 研磨盘的孔穴面积的总量为3. 7%。
[0231] 在图中可以看出，初始切割（第一循环）略低，但相比于对照Multi-Air图案， 切割的劣化速率显著改进。劣化速率表示盘的填塞。填塞越高，则切割速率下降得越快。 减少切割速率损失的改进清楚表明了本发明的样品的孔穴图案相比于对比孔穴图案的改 进。另外，本发明的样品具有比对比样品更高的累积切割速率。样品1(+14.75%)和样品 2(+27.81)的累积切割的百分比增加不相称地超过了样品1(+5%)和样品2(+6. 8)的更大 的研磨面积的量，这似乎表明了由于本发明的孔穴图案的增加的切屑去除效率和协作的支 撑垫的使用而产生的协同磨料性能。此外，本发明的样品的表面修整与对比样品相比为相 同的或更好的（更低的值表示更低的平均粗糙度）。
[0232] 表7-磨料性能
[0233] |孔穴数目 孔穴面积 累积去除材 ％改变 (总潜在表面积 料（g) (%) ___6^%)___ 对比样 125 10.5 .57 0 品 1____ 样品丨 246 5.0 .66 14.75 样品 2 1 344 3.7 .73 27.81
[0234] 表8-磨料性能
[0235] |在第1次碾磨循环之后3 |在第6次碾磨循环之后3 次重复的平均Rz修整 次重复的平均Rz修整 对比徉品1__64__58_ 样品 ?__59__53_ 样品 2__64__54_
[0236] 实例8-磨料件能测试-具有真空对应的支撑垫
[0237] 在车辆侧板上进行磨料性能测试。侧板为纤维玻璃，并电沉积涂布有底漆。使用 装配6英寸研磨盘、支撑垫和真空附件的手持轨道式砂光机研磨车辆侧板。测试两个对照 样品和三个本发明的样品。对照样品和本发明的样品的研磨盘和支撑垫的组合提供于表_ 中，并在如下更详细地描述。
[0238] 对于所有测试，使用覆盖车辆侧板的表面上的连续行的边对边运动来研磨车辆侧 板。每一对研磨盘和支撑垫进行多次试验。测量在研磨盘的寿命过程中研磨盘的平均寿命 和平均研磨表面积。图24显示了比较在对照样品和本发明的样品的中的每一个的寿命过 程中的平均寿命和平均研磨面积的图表。
[0239] 使用在每个样品的寿命过程中的平均寿命和平均研磨面积来评估和比较研磨 10, 000平方英尺的车辆面板所需的时间。计算假设45秒的时间更换研磨盘。图25显示了 比较对照样品和本发明的样品的研磨10, 〇〇〇平方英尺的车辆面板所需的以小时计的时间 的图表。
[0240] 对照样品1使用具有P320粒度氧化铝并具有以网格图案分布的181个模切孔穴 (在盘中心的一个7. 8mm半径的孔穴加上围绕中心孔穴的180个L 65mm孔穴）的Norton MultiAir6"直径涂布研磨盘（下文称为"模切MultiAir盘"）。孔穴面积的总量为盘的总 面积的大约10%。在测试过程中使用对应的Norton MultiAir6"直径的支撑垫（下文称 为"MultiAir支撑垫"），所述支撑垫由聚氯酯泡沫制得，并具有与模切MultiAir盘相同图 案的181个孔穴。
[0241] 对照样品2使用与对照样品1相同的Norton MultiAir6"涂布研磨盘，不同的是 涂布研磨盘的孔穴为激光切割孔穴（下文称为"激光切割MultiAir盘"）。使用与对照样 品1相同的MultiAir支撑垫。
[0242] 本发明的样品1使用与对照样品2中相同的激光切割MultiAir研磨盘。使用本 发明的6"直径的支撑垫（下文称为"向日葵支撑垫"），所述支撑垫具有基于Vogel等式的 转置的螺线空气流动通道。向日葵支撑垫具有双重对称和适应于对应于具有总共247个孔 穴的Vogel等式图案的螺线图案。螺线图案包括34个外部螺线和8个内部螺线，每个螺线 具有1.3_的宽度。内部螺线和外部螺线彼此分立。螺线中的每一个包括用于空气流动的 通道，所述空气沿着通道流动通过研磨盘的孔穴，并通过设置于通道内的至少一个孔穴流 动通过支撑垫的本体。参见图36和图46。
[0243] 本发明的样品2为6"直径的研磨盘（下文称为向日葵研磨盘），所述研磨盘具有 P320氧化铝研磨砂砾以及总数247个孔穴的根据Vogel等式的叶序孔穴图案（在盘中心的 一个7. 8mm半径的孔穴加上围绕中心孔穴的246个1. 3mm的孔穴）。向日葵盘的孔穴面积 的总量为总盘面积的大约8%。使用与对照样品1相同的MultiAir支撑垫。
[0244] 本发明的样品3为6"直径的研磨盘（下文称为向日葵研磨盘），所述研磨盘具有 P320氧化铝研磨砂砾以及总数247个孔穴的根据Vogel等式的叶序孔穴图案（在盘中心的 一个7. 8mm半径的孔穴加上围绕中心孔穴的246个1. 3mm的孔穴）。向日葵盘的孔穴面积 的总量为总盘面积的大约8%。使用如本发明的样品1的对应的向日葵支撑垫。
[0245] 表9-磨料性能
[0246] 磨料 孔穴而盘类型 支撑垫类平均覆盖平均盘寿研磨研磨 m 型 面枳 命 ]〇,〇〇〇 !〇,〇〇〇 (平方荚（秒） 平方英平方英 t) 尺的时尺的时 间 间变 (hr)化％ 对照物I氧化铝10% 6英寸冲 6 英寸1022 65 431.43 0%
[0247] P320 模 MultiAir MuItiAir 支撑垫 对照物2氧化铝10% 6英寸激 6 英寸_ 58 425.43 -1% P320 光切割 MultiAir MultiAir 支槔垫 样品i 氧化 f510% 6英寸激 6英寸向1408 88 376.30 -13% P320 光切割 日葵支# MultiAir 埜 样品2 氧化$58% 6英寸激 6 英寸1205 91 420.23 -3% P320 光切割向 MultiAir 日葵 支撑蛰 样品3 氧化IS8% 6英寸激 6英寸向1504 78 326.45 -24% P320 光切割向 日葵支撑 曰葵 Φ
[0248] 样品1显示，向日葵支撑垫可与现有技术的MultiAir盘一起使用，且相比于对照 物1和对照物2,向日葵支撑垫的配对贡献了更大的总研磨表面积和更长的研磨盘寿命。研 磨10, 000平方英寸的面板所需的时间量降低了 13%。
[0249] 样品2显示，向日葵研磨盘可与现有技术的MultiAir支撑垫一起使用，且相比于 对照物1和对照物2,向日葵研磨盘的配对贡献了更大的总研磨表面积和更长的研磨盘寿 命。研磨10, 000平方英寸的面板所需的时间量降低了 3%。
[0250] 样品3显示，相比于MultiAir盘和MultiAir支撑垫的配对，向日葵研磨盘和向日 葵支撑垫的配对贡献了更大的总研磨表面积和更长的研磨盘寿命。此外，向日葵研磨盘和 向日葵支撑垫的配对提供了所有测试组合的最高的总研磨表面积。研磨10, 〇〇〇平方英寸 的面板所需的时间量降低了 24%。应注意，24%降低显示为协同的，因为所述降低大于样 品1的降低（向日葵支撑垫-13%降低）加上样品2的降低（向日葵研磨盘-3%降低）之 和。也应指出，甚至在具有更小的用于切屑去除的孔穴面积时，向日葵研磨盘也获得了更高 的磨料性能。
[0251] 实例9-切割效率测试
[0252] 磨料性能测试在车辆侧板上进行，以评价研磨盘和支撑垫的各种组合的切割效 率。车辆侧板为纤维玻璃，并如实例8那样电沉积涂布有底漆。使用如实例8中那样装配6 英寸研磨盘、支撑垫和真空附件的手持轨道式砂光机研磨车辆侧板。测试三个本发明的样 品和一个对照样品。MultiAir和向日葵研磨盘与如上实例8相同，不同的是研磨砂碌为氧 化铝尺寸P80。对照样品和本发明的样品的研磨盘和支撑垫的组合提供于表10中，并在如 下更详细地描述。
[0253] 对于所有测试，与实例8中相同，使用覆盖面板表面上的连续行的边对边运动来 研磨车辆侧板。使用单个研磨盘以提供面板上的受控研磨，直至达到盘寿命结束。记录达 到研磨盘寿命结束的时间和总研磨面积。计算切割效率（总研磨面积/寿命）。图26显示 了比较对照样品和本发明的样品的计算切割效率的图表。
[0254] 表10-磨料性能
[0255] 磨料 孔穴?盘类型 支撑垫类覆盖面枳盘寿命 切割效率％变 积盘 型 （平方英（秒） （平方英化 寸） 尺/秒） 对照物丨氧化铝P80丨0% 6英寸冲 6 英寸]050 100.77 .0724 0% 模 MultiAir MultiAir 支撑塑* 样品I 氧化铝P80S% 6英寸激 6 荚寸1170 100,26 ,0810 12% 光切割向 MultiAir B葵 支撑垫 徉品2 氣化铝P808% 6英寸激 6荚寸向1152 101,26 .0790 9% 光切割向 Η葵支撑 W葵 垫
[0256] 样品1和样品2显示了相比于对照物1切割效率的改进和总研磨面积的改进。样 品1相比于对照物1具有12%的切割效率改进，样品2相比于对照物1具有9%的切割效 率改进。
[0257] 实例10-切割效率测试
[0258] 磨料性能测试在车辆侧板上进行，以评价研磨盘和支撑垫的各种组合的切割效 率。车辆侧板为纤维玻璃，并如实例9那样电沉积涂布有底漆。使用如实例9中那样装配 6英寸研磨盘、支撑垫和真空附件的手持轨道式砂光机研磨车辆侧板。测试三个本发明的 样品和一个对照样品。MultiAir和向日葵研磨盘与如上实例9相同，不同的是研磨砂碌为 P80尺寸陶瓷氧化铝和溶胶凝胶氧化铝的共混物。对照样品和本发明的样品的研磨盘和支 撑垫的组合提供于表6_中，并在如下更详细地描述。
[0259] 对于所有测试，与实例9中相同，使用覆盖面板表面上的连续行的边对边运动来 研磨车辆侧板。使用单个研磨盘以提供面板上的受控研磨，直至达到盘寿命结束。记录达 到研磨盘寿命结束的时间和总研磨面积。计算切割效率（总研磨面积/寿命）。图27显示 了比较对照样品和本发明的样品的计算切割效率的图表。
[0260] 表11-磨料性能
[0261] 磨料 孔穴面盘类型 支撑垫类覆盖面盘寿命 切割效率％变化 积盘 型 积（平（秒） （平方英 方荚 尺/秒） 寸） 对照物1氣化teP8010% 6荚寸冲 6 荚寸_3,5 100.36 ,0642 0% 模 MulliAir MultiAir 支撑整 样品1 氧化铝P808% 6英寸激 6 英寸1037 101.75 ,0708 16% 光切.到向 MUihiAir 曰葵 支撑墊 样品2 氧化铝P808% 6英寸激 6英寸向】368 100.3 .0947 55% 光切割向日葵支撑 日葵 垫
[0262]
[0263] 样品1和样品2显示了相比于对照物1切割效率的改进和总研磨面积的改进。样 品1相比于对照物1具有16%的切割效率改进，样品2相比于对照物1具有55%的切割效 率改进。
[0264] 应注意，不需要如上在一般性描述或实例中所述的所有活动，可能不需要具体活 动的一部分，以及除了所述的那些之外可进行一种或多种另外的活动。此外，活动列出的顺 序并不必需是进行活动的顺序。
[0265] 在前述说明书中，参照具体实施例描述了概念。然而，本领域普通技术人员了解， 在不偏离如下权利要求书所述的本发明的范围的情况下可进行各种修改和改变。因此，说 明书和附图应看作说明性的而非限制性的，且所有这些修改旨在被包括于本发明的范围 内。
[0266] 如本文所用，术语"包含"、"包括"、"具有"或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他 性的包括。例如，包括一系列特征的过程、方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包 括未明确列出的或这些过程、方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明确相反指 出，"或"指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满足:A为真（或 存在）且B为假（或不存在），A为假（或不存在）且B为真（或存在），以及A和B均为 真（或存在）。
[0267] 而且，"一种"的使用用于描述本文描述的元件和部件。这仅为了便利，并提供本发 明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种或至少一种，且单数也包括复数，除非其明 显具有相反含义。
[0268] 益处、其他优点和问题的解决方法已关于具体实施例如上进行描述。然而，益处、 优点、问题的解决方法和可能使任何益处、优点或解决方法出现或变得更明显的任何特征 不应被解释为任何权利要求或所有权利要求的关键、所需或必要特征。
[0269] 在阅读说明书之后，本领域技术人员将了解，为了清楚，在分开的实施例中在本文 描述的某些特征也可结合单个实施例提供。相反，为了简便，在单个实施例中描述的各种特 征也可分开地或在任何亚组合中提供。此外，对范围中所述的值的引用包括该范围内的每 一个值。
【权利要求】
1. 一种研磨制品，其包括： 具有以孔穴图案排列的多个孔穴的涂布磨料，其中所述孔穴图案具有受控非均匀分 布。
2. 根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为如下中的至少一者：放射图 案、螺线图案、叶序图案、不对称图案或它们的组合。
3. 根据权利要求2所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为螺线图案。
4. 根据权利要求3所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为如下中的一者：阿基米德螺 线、欧拉螺线、费马螺线、双曲螺线、连锁螺线、对数螺线、斐波那契螺线、黄金螺线或它们的 组合。
5. 根据权利要求2所述的研磨制品，其中所述孔穴图案具有受控不对称。
6. 根据权利要求5所述的研磨制品，其中所述受控不对称为围绕所述图案的中心的至 少部分旋转不对称。
7. 根据权利要求5所述的研磨制品，其中所述旋转不对称扩展至所述图案的孔穴的至 少51%，至少70%或至少85%。
8. 根据权利要求5所述的研磨制品，其中所述旋转不对称扩展至所述孔穴图案的孔穴 中的至少20个孔穴，至少50个孔穴，或至少100个孔穴。
9. 根据权利要求5所述的研磨制品，其中所述孔穴图案围绕所述孔穴图案的中心为旋 转不对称的。
10. 根据权利要求2所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为叶序图案。
11. 根据权利要求9所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为螺线叶序图案。
12. 根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述孔穴图案具有多个顺时针螺线和多个 逆时针螺线，其中所述顺时针螺线的数目和所述逆时针螺线的数目为斐波那契数或斐波那 契数的倍数。
13. 根据权利要求11所述的研磨制品，其中所述顺时针螺线的数目和所述逆时针螺线 的数目为卢卡斯数或卢卡斯数的倍数。
14. 根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述顺时针螺线的数目和所述逆时针螺线 的数目具有会聚于黄金比例的比例。
15. 根据权利要求11所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为具有受控不对称的螺线叶 序图案。
16. 根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述孔穴图案为向日葵图案。
17. 根据权利要求11所述的研磨制品，其中所述孔穴图案由如下等式以极坐标描述： φ = η*α, r = c^n (等式 i) 其中： η为从所述孔穴图案的中心向外计数的孔穴的序号； f为参考方向与第η个孔穴在起源于所述孔穴图案的中心处的极坐标系中的位置矢量 之间的角度，使得任意两个连续孔穴的位置矢量之间的发散角为恒定角度α ; r为从所述孔穴图案的中心至第η个孔穴的中心的距离；且 c为常数比例因子。
18. 根据权利要求17所述的研磨制品，其中所述孔穴的至少约51%、至少约70%、至少 约85 %符合等式1。
19. 根据权利要求17所述的研磨制品，其中所述孔穴图案具有约100°至约170°的在 极坐标中的发散角。
20. 根据权利要求17所述的研磨制品，其中所述孔穴图案具有137. 508°的发散角。
21. 根据权利要求17所述的研磨制品，其中总孔穴面积的至少约80%、至少约85%、至 少约90 %符合等式1。
22. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述多个孔穴为约5/10/20个孔穴至约 500/1000/10, 000 个孔穴。
23. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴具有磨料表面的最长尺寸的约 0. 25%至约5%的尺寸。
24. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴图案基本上覆盖所述研磨制品的 整个面。
25. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴图案的最外孔穴的边缘与所述研 磨制品的边缘相交。
26. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴图案的最外孔穴的边缘距离所述 研磨制品的边缘至少特定距离。
27. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴图案仅覆盖所述研磨制品的面的 一部分。
28. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴图案覆盖所述研磨制品的面的周 期性部分。
29. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴图案具有所述研磨制品的表面潜 在表面积的约〇. 5 %至约50%的孔穴面积。
30. 根据权利要求15所述的研磨制品，其具有总潜在表面积的约50%至约99. 5%的总 研磨表面积。
31. 根据权利要求15所述的研磨制品，其具有盘的形状。
32. 根据权利要求15所述的研磨制品，其中所述孔穴具有选自如下中的一者的形状： 狭缝、多边形、椭圆形、圆形、弧线、螺线或通道。
33. -种涂布研磨制品，其包括： 背衬层，所述背衬层具有第一主侧面和第二主侧面； 设置于所述第一主侧面上的磨料层，其中所述磨料层包括粘合剂和多个磨料晶粒； 将所述背衬层和所述磨料层穿孔的多个孔穴，其中所述多个孔穴以孔穴图案排列，且 其中所述孔穴图案具有受控非均匀分布，并且为放射图案、螺线图案、叶序图案、不对称图 案或它们的组合中的至少一者。
34. -种制备研磨制品的方法，所述方法包括： 将磨料层设置于背衬上； 将所述磨料层和所述背衬穿孔，以产生多个孔穴，其中所述孔穴以孔穴图案排列，所述 孔穴图案具有受控非均匀分布，并且为放射图案、螺线图案、叶序图案、不对称图案或它们 的组合中的至少一者。
35. -种支撑垫，其包括： 以图案设置的多个空气流动路径，其中空气流动路径的图案包括规则多边形、不规则 多边形、椭圆形、弧线、螺线、叶序图案或它们的组合。
36. 根据权利要求35所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案包括放射弧线路 径、放射螺线路径或它们的组合。
37. 根据权利要求36所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案包括内部放射螺线 路径和外部放射螺线路径的组合。
38. 根据权利要求36所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案包括顺时针放射螺 线路径和逆时针放射螺线路径的组合。
39. 根据权利要求36所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案还包括与所述放射 弧线路径或放射螺线路径或它们的组合相交的环形空气流动路径。
40. 包括空气流动路径的图案的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案由受控非均匀 分布图案的X和y坐标产生。
41. 根据权利要求40所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案包括螺线图案或叶 序图案。
42. 根据权利要求40所述的支撑垫，其中所述受控非均匀分布图案的X和y坐标根据 如下等式（II)转置和旋转，以确定所述空气流动路径的图案的X'和y'坐标，其中Θ等于 以弧度计的η/η，η为任意整数： Γχ? Γcos9 - sin θ? \x\ (II)= iyr i L sin Θ cos0j LyJ〇
43. 根据权利要求42所述的支撑垫，其中所述受控非均匀分布图案为叶序图案。
44. 根据权利要求43所述的支撑垫，其中所述受控非均匀分布图案为Vogel等式。
45. 根据权利要求42所述的支撑垫，其中η为1至10的任意整数。
46. 根据权利要求45所述的支撑垫，其中η为1、2、3、4、5或6。
47. 根据权利要求35或40所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案包括多个开 口、腔体、通道、通路或它们的组合。
48. 根据权利要求47所述的支撑垫，其中所述空气流动路径的图案包括设置于弹性材 料中的开放通道。
49. 一种支撑垫，其包括： 以图案设置的多个空气流动路径，所述图案适应于符合受控非均匀分布图案或无规分 布图案。
50. 根据权利要求49所述的支撑垫，其中所述受控非均匀分布图案或所述无规分布图 案的X和y坐标根据如下等式（II)转置和旋转，以确定所述空气流动路径的图案的X'和 y'坐标，其中Θ等于以弧度计的ji/n，n为任意整数： [VI Γcos0 - sin θ? fxl L，'」 L sin Θ cos9j LyJ〇 (II)=
51. -种研磨系统，其包括： 涂布磨料；和 支撑垫， 其中所述涂布磨料包括孔穴的受控非均匀分布图案，且 其中所述支撑垫包括以图案设置的多个空气流动路径，所述图案适应于符合所述涂布 磨料的孔穴。
52. 根据权利要求51所述的系统，其中所述孔穴的受控非均匀分布图案为叶序图案。
53. 根据权利要求52所述的系统，其中所述孔穴的受控非均匀分布图案为Vogel等式。
54. 根据权利要求51所述的系统，其中所述空气流动路径的图案包括规则多边形、不 规则多边形、椭圆形、弧线、螺线、叶序图案或它们的组合。
55. 根据权利要求54所述的系统，其中所述空气流动路径的图案为螺线图案或叶序图 案。
56. 根据权利要求54所述的系统，其中所述空气流动路径的图案包括放射弧线空气流 动路径、放射螺线空气流动路径或它们的组合。
57. 根据权利要求56所述的系统，其中所述图案还包括与所述放射弧线空气流动路 径、放射螺线空气流动路径或它们的组合相交的环形空气流动路径。
58. 根据权利要求51所述的系统，其中所述空气流动路径的图案由所述孔穴图案的X 和y坐标产生。
59. 根据权利要求56所述的系统，其中所述孔穴图案的X和y坐标根据如下等式（II) 转置和旋转，以确定所述空气流动路径的图案的X'和y'坐标，其中Θ等于以弧度计的π/ η, η为任意整数： IV1 fcos0-sin0l Μ (II)= iy* J L sin Θ cos0j lyj〇
【文档编号】B24D3/02GK104125876SQ201280069816
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2011年12月31日
【发明者】A·赛思, J·M·迪恩-古兹, V·C·K·拉曼, P·A·克鲁帕, J·M·加拉赫 申请人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法国圣戈班磨料磨具公司