[发明专利]聚合物粘结磨料制品及其制备方法

说明书

本发明公开了使用粉末床喷射来制备聚合物粘结磨料制品及其前体的方法。通过该方法制备的聚合物粘结磨料制品包括具有弧形或曲折冷却通道的磨料制品、一体结构磨盘、磨料段、成型磨料颗粒和磨轮。

背景技术

通过压缩磨料颗粒(例如，金刚石、立方氮化硼、氧化铝、或SiC)、玻璃状粘结前体(例如，玻璃料、陶瓷前体)、任选的孔隙诱导剂(例如，玻璃泡、萘、压碎的椰子或核桃壳、或丙烯酸玻璃、或PMMA)和液体载体中的临时有机粘合剂(例如，酚醛树脂、聚乙烯醇、脲醛树脂或糊精的水溶液)的共混物，可以制备磨料制品(例如，磨轮、磨料段和磨石)。然后将共混的混合物放置于硬化的钢模中，然后加热直至玻璃状粘结前体转换为玻璃状粘结基质。

这种制造方法存在许多缺点：每个磨料制品形状都需要特殊的模具；模具通常是昂贵的并且生产周期长；任何设计变化都需要制造新模具；对于可以模制的形状存在限制，具有底切或诸如冷却通道的内部结构的复杂形状通常是不可能的；模具磨损，并且每个模具具有可以制造有限数量的单元；当模具填充有磨料混合物时，会发生组分的分离，从而导致不均匀的磨料组分和密度变化，这易于看见。此外，该过程为手动的劳动密集型过程。

发明内容

在一个方面，本公开涉及聚合物粘结磨料制品(诸如，旋转抛光工具、用于精加工的轮和组件、磨料段、磨石等)及其制备方法。聚合物粘结磨料制品包括诸如例如内部流动通道或表面上的复杂移除通道的形状。

聚合物粘结磨料制品可以直接用粘合剂喷射三维(3D)打印机制备，从而避免生产模具的需要。在该方法中，包括聚合物前体颗粒和磨料颗粒的粉末状颗粒薄层通过喷墨打印头分配的喷射粘合剂临时粘结在所需位置处。该打印粉末层随后被至少部分地干燥并降低，使得可以散布下一个粉末层。可以重复粉末散布、临时粘结和干燥过程以形成生坯磨料制品预制件，然后生坯磨料制品预制件从打印机移除，并且从保持未粘合的周围粉末中取出。磨料制品预制件然后进一步加工以将聚合物前体颗粒转换为聚合物基质，该聚合物基质保留磨料颗粒并且形成聚合物粘结磨料制品。

在一个实施方案中，本公开涉及聚合物粘结磨料制品，包括在其中具有保留在聚合物基质中的磨料颗粒的聚合物粘结材料，其中聚合物粘结磨料制品具有至少部分地穿过其延伸的曲折冷却通道和弧形冷却通道中的至少一个。

在另一实施方案中，本公开涉及聚合物粘结磨料制品前体，包括粘结在聚合物基质中的磨料颗粒，其中聚合物粘结磨料制品前体进一步包括以下中的至少一个：至少部分地穿过聚合物粘结磨料制品前体延伸的至少一个曲折冷却通道；或者至少部分地穿过聚合物粘结磨料制品前体延伸的至少一个弧形冷却通道。

在另一实施方案中，本公开涉及制备磨料制品的方法，包括：

a)子过程，包括：

i)在受限区域中沉积松散粉末颗粒的层，其中松散粉末颗粒包括聚合物粘结前体颗粒和磨料颗粒，并且其中松散粉末颗粒的层具有基本均匀的厚度；

ii)在松散粉末颗粒的层的预定区域中施加液体粘合剂前体材料；以及

iii)将液体粘合剂前体材料转换为临时粘合剂材料，其中临时粘合剂材料粘结到预定区域中的聚合物粘结前体颗粒和磨料颗粒中的至少一部分，以形成粘结粉末颗粒的层；

b)独立地执行步骤a)多次，以生成包括粘结粉末颗粒和剩余的松散粉末颗粒的磨料制品预制件，其中在每个步骤a)中，独立地选择松散粉末颗粒并且独立地选择液体粘合剂前体材料；以及

c)将磨料制品预制件中的聚合物粘结前体颗粒转换为聚合物粘结颗粒，其中聚合物粘结颗粒保留磨料颗粒以形成聚合物粘结磨料制品。

在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1A至图1D示出制备聚合物粘结磨料制品的方法的实施方案的示意性过程流程图。