利用具有多种研磨颗粒的磨料制品来在基片上制出某种纹理的方法 本发明的领域
本发明涉及一种利用一涂覆式磨料制品使一基片，尤其是一涂覆磁媒质的刚性盘片，具有某种纹理的方法，所述涂覆式磨料制品包括一背衬，所述背衬至少具有两个粘结于所述背衬一侧面上的磨料涂层区域。所述磨料涂层的所述至少两个区域具有不同的研磨性质。
本发明的背景
在很多的研磨或抛光作业中，人们希望能使工件的某一部分具有比其它部分更细的光洁度。形成这样一种最终表面的传统方法是：用一种粗糙的磨料来研磨所述工件的整个表面；形成一个粗糙的光洁度，随后利用一种较细的磨料仅在所述工件需要更细光洁度的部分上进行研磨。另一种方法是：用一种细磨料来研磨整个工件，由此获得一较细的光洁度；随后用一种粗糙的磨料来粗糙所述表面的某部分，以获得所需的较为粗糙地部分。
目前日趋流行的个人计算机经常是具有一硬存储盘或硬盘驱动器，它们都有一刚性薄膜金属或非金属盘片用作磁媒质涂层的基片。行将涂覆磁媒质的所述薄膜式盘片的环形表面要求靠内部分具有较粗的光洁度，而所述环形表面的靠外部分上具有较细的光洁度。在传统的情况下，薄膜式刚性盘片都是通过以下步骤来进行制造的：将一层镍或镍合金薄膜诸如镍/磷，用化学镀镍方法镀到一铝质的底片上，然后将它抛光至一极细的光洁度，即镜面光洁度。在抛光之后，使所述镍-磷涂层具有某种纹理。然后，将一磁涂层涂覆在其上以形成磁媒质层，非金属基片，诸如玻璃或陶瓷基片，也可以用在刚性存储盘片工艺中以取代所述金属基片。对于这些非金属基片来说，在抛光、制纹理和涂覆磁涂层之前，不用将金属或金属合金涂层涂覆在所述金属底片上。而是直接对玻璃或陶瓷刚性盘片表面本身进行抛光、制纹理，并且随后将磁涂层涂覆在其上，而不需要在其间插入金属或金属合金涂层。
刚性盘片需要一相当一致的表面纹理，以使所述盘片可以正常工作。在一薄膜式刚性盘片表面上设置纹理是一种妥善解决存储区域所需表面光洁度(Ra)与磁头座落区所需表面光洁度之间关系的折衷方案。通常占据了所述盘片内环形部分的1/8英寸至3/8英寸(0.32至0.95厘米)的所述座落区需要一相对较粗的光洁度，以便将所述驱动器起动和停机时所述盘片和读/写头之间的静摩擦和摩擦减至最小。纹理的设置也可以在计算机启动时使计算机头和刚性盘之间容易分开。如果所述盘片是光滑而没有纹理的，由于所述头/盘片的接触的面积太大，所述盘片就难以开始旋转。座落区的表面粗糙度最好具有一约为40至60埃的Ra值。而通常位于所述盘片的外环形表面部分的所述盘片的存储保留区则不需要这样粗糙，它最好具有一约为20埃的Ra值。较低的Ra值可以将所述盘片表面上的粗糙度减至最小，可以降低读/写头的浮动高度，从而可以提高记录密度。
制纹理的方法对刚性盘片的性能来说是极为关键的。纹理通常是在行将涂上所述磁媒质涂层的盘片的环形表面上，在相对于所述刚性盘片的中心基本上为圆周的方向上形成具有锋利边缘的划痕的随机图纹。盘片上制纹理可以实现很多目的，这些目的包括：可以改善计算机头(它能读、写盘片上的数据)和盘片磁涂层表面之间的空气动力性能。在制纹理过程中形成的诸划痕可以便于所述计算机头分辨所述盘片上诸磁道之间的信息字节。但是，如果诸划痕太深，则可能会丢失所述刚性盘片上的数据。
传统上，在盘片表面上制纹理是通过使用一种疏松的磨料浆料来完成的。疏松的磨料浆料可以提供必需的具有锋利边缘及适当的深度的基本周向的划痕。但是，疏松磨料浆料的使用也带来很多缺点。例如，疏松的磨料浆料会产生大量的碎屑和废物。因此，必需对薄膜式刚性盘片进行彻底地清洁，以便除去来自磨料浆料的残余的表面残渣。疏松的磨料浆料还对用来制纹理的装置造成较高的磨损量。
为了克服上述与疏松磨料浆料有关的缺点，人们使用了涂覆式磨料研磨薄膜来制造薄膜式刚性盘片上的纹理。这样一种研磨薄膜主要包括一具有一磨料层的聚合薄膜背衬，所述磨料层是由那些分散在一粘结剂内的极细磨粒来组成的。所述磨料层通常是涂覆在所述聚合薄膜上，以形成一薄层，所述薄层的轮廓除了一些磨粒的局部凸起以外基本上是平整的。在使用过程中，所述研磨表面研磨一部分基片表面，以使其具有某种纹理。最近，有人提出使用表面上涂覆有磨料浆料的多孔非织造布以代替上述研磨薄膜的方法，以便在清洁的过程中涂覆磁涂层之前能使涂覆有金属或金属合金薄膜的薄膜式刚性盘片制有某种纹理，所述结构能制出高质量的划痕并能避免重新附着，即：将研磨下来的金属颗粒重新附着在正在制纹理的表面上。例如，在美国专利No.5,307,593(Lucker等人)中揭示了一种其上具有磨料涂层的非织造基片，用它来使那些具有薄膜式金属或金属合金涂层的磁媒质基片具有某种纹理。所述多孔的非织造基片具有诸多优点，诸如可以收集和俘获研磨过程中产生的磨屑和碎屑。在1994年9月6日申请的并转让给本发明受让人的USSN 08/301,254(Wedell等人)中，揭示了通过在一非织造材料上提供一水溶性磨料涂层而将疏松磨料浆料和固定式研磨带的制纹理的特性相结合起来的结构和方法。
这些方法中的每一种方法，即疏松磨料浆料、薄膜背衬式研磨薄膜以及非织造背衬式研磨制品，它们都至少要求一个第二制纹理的步骤，以使所述盘片在存储区和座落区之间具有所需的不同表面纹理。
美国专利No.875,936(Landis)揭示了一种研磨材料，它包括一背衬，所述背衬涂覆有相对较宽和较窄的平行磨料涂层，并且每一相邻带都是具有等级不同的两个不同等级的磨料，并且诸带之间的区域内没有磨料涂层。
1992年5月14日公开的JP 4-141377专利中揭示了一种用于柔性磁盘和磁带的研磨带卷，其中磨粒大小从所述研磨带的自由端起朝着带卷的中心逐渐增大。卷绕时的压力抵消了较大磨粒尺寸的差异，因此，在使用时，当将所述研磨带自带卷卷开时，在所述研磨带的整个长度上，所述研磨带都具有一均匀的研磨性。
在1992年7月31日公开的JP 4-210383中揭示了一种用来抛光磁记录媒质的涂覆式研磨带卷，其中所述粘结剂的硬度沿着所述研磨带的长度方向、从自由端向带卷中心的方向变化。卷绕时的压力抵消了所述粘结剂的硬度的差异，因此，在使用时，当将所述研磨带自带卷卷开时，所述研磨带具有一均匀的研磨性。
美国专利No.5,166,006(Lal等人)揭示了藉助化学蚀刻方法来使薄膜式盘片具有纹理的方法和结构。
美国专利No.5,167,096(Eltoukhy等人)中描述了一具有一背衬的盘片状研磨垫板，所述背衬具有诸个具有不同压缩能力的区域，它们能在一盘片的内径处、相对于所述背衬的压缩性能较弱的部分产生一较深的凹槽纹理。
于1995年3月2日申请并转让给本发明受让人的USSN 08/398,198(Ohishi)中揭示了一种使薄膜式刚性盘片具有纹理的方法，它使用了一包括诸磨料复合体的磨料制品。
于1995年8月11日申请并转让给本发明受让人的USSN 08/514,417(Stubbs等人)中揭示了一种制造磨料制品的方法，所述磨料制品至少具有两个毗邻的磨料涂层区域，其中诸区域具有不同的研磨性质，该专利还揭示了制造磨料制品的方法。
本发明的概述
本发明涉及一种使基片，特别是使用作磁媒质的刚性盘片，具有某种纹理的方法。具体地说，本发明涉及一种使一刚性盘片的一表面具有纹理以使所述表面上的第一区域具有第一表面光洁度并使该表面上的第二区域具有第二表面光洁度的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)使所述表面与一涂覆磨料的制品相接触，所述磨料制品包括一具有第一研磨性质的第一区域和一具有第二研磨性质的第二区域，所述两区域粘结于一背衬上，所述第一研磨性质与所述第二研磨性质不同；并且
(b)在一定条件下，至少使其中一个所述涂覆磨料制品或者所述刚性盘片作彼此相对移动，以使它提供所述第一和第二表面光洁度。
所述涂层的研磨性质可以通过以下方法来改变：使用不同大小的磨粒；不同类型的磨粒；添加填料或添加剂来改变研磨性；使用不同的粘结剂；不同的涂层图形；不同大小或形状的磨料复合体；或者改变磨料复合体的密度。所述研磨性质也可以通过以下方法来改变：改变磨料涂层内的诸材料的比率，即所述粘结剂与磨粒的比率；或者藉助不同的加工条件，例如，不同的涂覆方法，或者不同的固化程度。在某些应用场合中，也可以形成其内无任何磨粒或磨砂的磨料涂层，尽管如此，当其完全固化时，它还是能根据工件的硬度和与之相对的固化粘结剂的研磨性起抛光制品的作用。
本文所使用的术语“研磨性质”指的是磨料涂层赋予工件表面表面光洁度的能力。工件的表面可以以多种方式由磨料制品来改变，诸如除去材料、减小或提高表面粗糙度，或者赋予工件表面构形以某一图案。本文中所使用的“不同研磨性质”一词，指的是工件表面的一个区域的Ra值至少比第二区域的Ra值大10％，最好是大约20％。表面的“Ra”值被定义为划痕深度的算术平均值的测量值。它是五个独立粗糙深度的算术平均值，其中各粗糙深度是指最高点和一中心或平均线之间的垂直距离。
附图的简要说明
图1是一可以用在本发明一实施例中的磨料制品的平面图。
图2是一薄膜式刚性盘片的平面图。
图3是一薄膜式刚性盘片的横剖视图。
图4是采用本发明方法的、彼此之间相对展开的诸磨料制品的立体示意图。
图5是采用本发明方法、彼此之间以另一种方式相对展开的诸磨料制品的立体示意图。
本发明的具体描述
用来在一基片上制造纹理、尤其是一涂覆磁媒质的刚性盘片上制造纹理的方法，它包括提供一基片，通常是提供一刚性盘片基片，其厚度一般在0.75至1.25毫米之间。所述刚性盘片基片可以是金属的或者是非金属的。金属刚性盘最好具有一涂覆有一薄金属涂层或薄金属合金涂层的铝合金基底。非金属刚性盘片最好是用玻璃或者陶瓷制成的。在本文中所使用的术语“刚性片”指的是一种具有这样一种结构的薄构件，即：它是由一层特殊的片层或者多层结合成整体的片层来构成的，所述片层具有一其上粘附有磁性层的表面。
刚性盘片纹理的制造
在本技术领域中，在薄膜式刚性盘片上制造纹理的一般方法是众所周知的。美国专利No.5,307,593(Lucker等人)和于1995年3月2日申请并已转让给本发明受让人的US SN 08/398,198(Ohishi)中所揭示的方法就是其中的两个例子。
参阅各附图可以更好地理解本发明。图2示出了一具有一表面的刚性盘片20，它包括三个区域：一表面光滑的存储区22、一具有纹理表面的座落区24以及一具有随意纹理中心26。刚性盘片20是在计算机硬盘驱动器中普遍使用的那种类型。在切断所述计算机电源时，所述计算机的读/写头(未示)就位于在座落区24内。当接通所述计算机的电源并且刚性盘片20开始旋转时，所述读/写头与座落区24相接触的同时从座落区24上滑动，直到刚性盘片20到达最高速度为止，在达到最高速度后，所述读/写头移动至存储区20。
座落区24最好具有一粗糙度在40至60埃Ra(0.004至0.006微米)的粗糙表面，并且存储区22的表面粗糙度最好约为20埃Ra(0.002微米)。虽然诸划痕的宽度或深度不应该太宽或太深，但是诸划痕的宽度和高度并一定要求是均匀的。
现请参阅图3所示的横剖视图，刚性盘片20包括至少具有金属涂层31的金属基底35，所述金属涂层具有纹理金属表面30和32。在表面30和32上的诸划痕是圆周地设置在刚性盘片20的中心周围的，并且是不规则的，还包括高区域34和低区域36。这种纹理工艺使得金属涂层31的裸露表面面积增大。较粗糙的表面降低了计算机磁头的静摩擦，而基本上为圆周的方向的诸划痕能使诸数据磁道之间具有更好的区分性。
虽然在图2和图3中所示的诸刚性盘片是涂覆有金属薄膜或金属合金薄膜的金属基底，但是应予理解的是，本发明也可以使其它基片具有某种纹理结构，例如，那些由玻璃或陶瓷材料制成的基片，它们可以具有一形成在其表面上的金属或金属合金薄膜涂层。如果基片的初始表面是玻璃或陶瓷的并且没有一金属涂层，那就可以直接利用本发明的制纹理的方法来对所述玻璃或陶瓷表面进行纹理加工。玻璃基片材料可以由一种坚硬的、无定形的玻璃材料制成，诸如一种由碱的硅酸盐和碱土或重金属相混合的熔融混合物。陶瓷基片材料可以包括种种藉助成形并随后在高温下焙烧一种诸如粘土之类的非金属矿物而制成的硬质材料。这些陶瓷材料包括陶瓷合金，诸如四氮化三硅、碳化硅、氧化锆、矾土和其它类似物。碳和钛也可以被认为是可采用本发明方法来制出纹理的基片。
图4示出了本发明的展开的制品40的简易示意图，它包括一诸如刚性盘片42的基片和用于本发明方法的磨料制品44。虽然图中示出的是基片42上只有一个侧面上有纹理结构，但是应予理解的是，刚性盘片42的两个面上都可以藉助分开的、如图5所示的磨料制品或者先后甚至是同时藉助同一磨料制品来同时磨制出纹理。刚性盘片42的直径一般在30至200毫米之间，通常在40至150毫米之间，并且最好是在48至130毫米之间。将刚性盘片42安装在一机器(未示)上，例如可以从Exclusive Design Company公司(加利福尼亚的San Mateo市)买到以“HDF”为商品标记的机器以对刚性盘片进行纹理加工。所述机器使刚性盘片42以约50至700rpm的转速进行旋转，在刚性盘片上形成约在7.5至约440米/分钟之间的表面进行速度，速度是在刚性盘片42的外边缘上测得的。本发明的磨料制品44最好是呈一涂有磨料的细长条或带的形式，它具有不同研磨特性的、如上所述的区域，所述细长条或带是以一卷的形式来提供的，其宽度在20至60毫米之间，最好是在25至50毫米之间。磨料制品44的连续带是从设置在第一工站46处的卷筒上卷开的，并在使用后在第二工站48处重新卷在卷筒上。使工站46和工站48之间的、涂覆有磨料的研磨带的一卷开部分与刚性盘片42上的金属涂层表面相接触，并且当刚性盘片42旋转时被辊筒50紧抵着正在被研磨的表面。辊筒50的较佳直径约为50毫米，并且最好由一种肖氏A度计上硬度值约为50的弹性材料制成。对于使用一直径为50毫米、肖氏A硬度值为50的橡胶卷辊筒，而接触长度为3.1毫米的情况来说，在磨料制品44和刚性盘片42上的金属涂层之间的压力在0.1和4kg之间，最好在0.5kg至3kg之间。如果所述压力太高，最终的表面光洁度Ra将会太高，即大于大约7毫微米(0.0070微米)。如果压力太低，所述划痕的高度就会太低，并且表面光洁度将太低，即小于约2毫微米(0.0020微米)。用来提供所需划痕高度的所需压力取决于例如磨料制品的速度、刚性盘片速度、刚性盘片材料以及橡胶辊筒的硬度。
制造出纹理的较佳方法包括在制造纹理的过程中、在相对于刚性盘片42旋转方向的径向上(或行进方向)振动的振动辊筒50。这种径向振动确保了由磨料制品44所形成的诸划痕不会是在基片42上同心的，相反，它们基本上是周向上的随机穿越。在制造纹理的过程中，研磨带44还能以一受控的速率而在工站46和48之间换位(indexed)，以定期地提供新的研磨料。磨料制品44的换位速度在50至400毫米/分钟之间，最好在150至250毫米/分钟之间。将磨料制品带44的换位和辊筒50的振动结合起来，可以提供所需的、随机的、基本上周向隔开的诸划痕。
刚性盘片42的经磨光的表面通常是在制出纹理以除去任何碎片或切屑。在清洗之后，可以将任何一种传统的磁涂层施加在诸划痕上。将一种典型的磁媒质涂层，诸如铬施加在制出纹理的金属上，例如镍/磷、或非金属涂层上。可以再将一层磁性材料施加在铬涂层上，例如一CoXZ合金层，其中Co是钴，X可以是铂或钽，Z可以是铬或镍。最后，可以将一碳涂层施加在磁涂层上。对于刚性盘片制造领域内的熟练技术人员来说，这种涂覆技术是已知的。
图5是本发明方法的另一简化示意图。诸磨料制品55被用来在刚性盘片58的表面上制造纹理。每一磨料制品55均具有区域56，区域56的研磨性要低于区域57的研磨性。诸磨料制品55朝着箭头所示的方向递增换位，以将新的磨粒提供给正在制纹理的刚性盘片的表面。
在本发明方法中所使用的磨料制品包括一至少具有两个区域的磨料涂层，所述两区域具有不同的研磨性质。通过使用不同大小和/或不同类型的磨粒、不同的粘结剂、加入填料或添加剂来影响研磨性能或切割率、改变粘结剂与填料和/或磨粒的比率，或者完全不用磨料涂层，可以改变所述涂层的研磨性质。本文中所使用的术语“磨粒”是指磨粒、磨料团聚物和复合磨料。当使用磨料团聚物块和/或复合料时，可以改变密度以改变研磨性质。
磨料制品
在一涂覆磨料制品中，一粘结剂将诸磨料粘结于一背衬上。一种用来制造一涂覆磨料制品的常用方法是：提供一背衬，将一树脂类有机物砂带涂层(make coat)施加在所述背衬上，藉助一种已知技术(例如静电、磁或滴注式涂覆法)将诸磨料施加在所述砂带涂层上或砂带涂层内，至少部分地硬化所述砂带涂层，将一树脂胶料涂层(size coat)施加在诸磨料上，硬化并可任选地将一树脂上胶料(supersize)涂层施加在所述胶料涂层上。所述硬化作业可以通过使所述磨料制品受到一诸如热能或辐射能之类的能源的作用来进行。这种典型的、范例性的工艺的具体细节在本技术领域中是众所周知的。人们已经发现：在施加附加涂层之前，最好是使已经存在于所述制品上的树脂层充分硬化，从而能在施加一附加涂层的过程中保持住所述制品的整体性。
在施加所述砂带涂层之前，可以利用一背衬处理工艺对所述背衬进行处理，诸如底涂料处理(primer)、预胶料处理(presize)、背胶料处理(backsize)和/或饱和剂处理。可以藉助任何一种诸如浸涂或辊式涂覆之类的传统技术来进行背衬处理，并在施加下一涂层之前，至少使部分背衬处理层硬化或干燥。所述处理层最好全部被硬化。在施加完最后一层涂层并至少部分硬化之后，如果需要，可以使剩余部分的涂层完全硬化。在施加背衬处理之后，藉助任何一种方法诸如喷涂法、辊式涂覆法、模具涂覆、粉末涂覆、热熔涂覆或刮刀涂覆之类的传统技术将所述砂带涂层前体(precursor)施加在所述背衬上和任选的预胶料层上，通常可借助静电涂覆工艺将磨粒喷射到砂带涂层前体内，随后使砂带涂层前体部分地硬化。然后，借助任何传统的技术将胶料涂层前体涂覆到磨粒及砂带上，并至少部分地硬化。在胶料涂层上可以涂覆一上胶料涂层。最后，如果需要，被涂覆的磨料可进一步地硬化、湿化或软化。图1示出了一具有背衬11的磨料制品10，所述背衬11上是磨料涂层12。磨料涂层12包括两个区域，第一区域13和第二区域14，每一区域均包括一粘结剂(未示)和多种磨粒。区域一13包括诸第一磨粒15，区域二14包括诸第二磨粒16。第一磨粒15的平均颗粒尺寸明显地大于第二磨粒16的平均颗粒尺寸。在这个例子中，涂层的研磨特性因磨粒的平均颗粒尺寸的不同而有所不同。在该例子中，第一涂层区域内的平均颗粒尺寸中至少应有10％，较佳的是至少有25％，更佳的是至少有50％不同于第二涂层区域内的平均颗粒尺寸。
为了生产出适用于本发明方法的磨料制品，可通过在磨料制品内设置两个并排邻接的磨料涂层区域而获得至少两个具有不同研磨特性的区域。最好是所述区域具有使它们直接相邻的边界，因而在其间不存在没有磨料涂层的间隔区域，但也可以允许有一个小的间隙。一个可接受的间隙的宽度通常小于1毫米，最好是小于0.5mm，更好的是小于0.1mm。较佳的是，两个区域之间的间隙是最小的，这是因为由间隙形成的基本表面的纹理精度可能是无法预期的。涂层区域可以是依次涂覆或同时涂覆的，但都应该使相邻磨料区域的搭接尽可能地小。在相邻区域之间的一个共同交界处可以具有某些程度的相互混合，但由于那些区域产生的表面精度是不可预期的，所以通常这不是最好的。按该磨料制品用途的不同，还可以有两个以上，例如三个或四个并排且不同的区域，每个区域均具有不同研磨特性。对三个或更多个区域而言，这种区域的布置可以根据基片上所需的表面精度以任何一种特定的顺序(即，研磨特性递增或递减)进行。
各区域的研磨特性应该具有可辨识的区别，并达到每个区域都能产生所需的表面精度的程度。所用的术语“可辨识的区别”意味着：一个区域的研磨特性可在所述具有纹理的基片上提供一平均不同于另一区域所提供之表面精度的表面精度。一具纹理的刚性盘片的表面精度(例如Ra)可以通过例如从亚利桑那州的Tucson的WYKO公司购得的、采用一40X物镜的干涉仪来测量。
例如通过使用不同大小和/或不同类型的磨料制品、添加填料或添加剂来改变研磨可以根据待制出纹理的刚性盘片的不同要求来改变所述涂层的研磨性质或切割率、选择粘结剂系统、或者通过完全不用磨料涂层。例如，一个区域可以包括平均颗粒尺寸为3微米的氧化铝磨粒，一第二区域可以包括平均颗粒尺寸为2微米的碳化硅磨粒。在另一实施例中，一区域所具有的粘结剂和矿物的比率为1∶1，一第二区域所具有的粘结剂和矿物的比率为1∶4。
此外，在改变工艺以改变研磨性质的过程中可以采取多种步骤，诸如砑光、弯曲或者弄湿等步骤。不必就地形成两个区域，而可以在晚些时候将它们层叠在一起或者依次进行涂覆。
另一种制造称为浆状涂覆磨料的磨料涂覆方法是：将一粘结剂前体浆料和磨粒提供在一背衬上。将诸磨粒和任一种填料(包括添加剂、染料、表面活性剂等)和可能的溶剂混合入一粘结剂前体中，以形成一均匀的浆料。可以藉助多种方法将诸浆料涂覆在一背衬上，这些方法包括凹版辊式涂覆、淋涂、模具涂覆和刮刀涂覆。一种用来制造本发明的浆状涂覆磨料制品的较佳方法是用刮刀来同时涂覆各种浆料，诸如在Stubbs等人于1995年8月11日申请的USSN 08/514,417专利中所揭示的那样。用来改变浆状涂覆磨料制品的研磨性质的几种较佳方法包括：改变磨粒的形状或大小或类型；改变浆料或者粘结剂前体中的溶剂或填料量；或者砑光所述磨料制品的某一部分。
此外，可以在本发明方法中使用的另一涂覆磨料是一种具有某种结构的磨料，诸如在1993年12月30日申请的美国专利No.5,152,917和No.5,304,223(Pieper等人)和美国专利No.5,435,816(Spurgeon等人)中所揭示的那样。在一种具有某种结构的磨料制品中，所述磨料涂层是呈多个磨料复合体的形式，它们包括诸磨粒和一粘结于一背衬的粘结剂。通常较佳的是，某一磨料复合体均具有一精确的形状。所述精确形状是由不同的和可辨识的各边界来决定的。这些边界形成所述精确形状的轮廓或廓形，并且从某种程度上还能将一磨料复合体与另一复合体相隔开。这些复合体通常这样形成的：即通过用一种包括诸磨粒和粘结剂前体的研磨浆料来填充一工具内的诸凹腔，并随后使所述工具内的所述粘结剂前体硬化，从而使所述硬化了的复合体具有与所述凹腔相反的形状。对于在本发明中使用的磨料制品来说，通过改变诸复合体的构形(即高度、尺寸、形状)，或者由改变各复合体内的诸磨粒来改变所述磨料制品的研磨性质。在1995年8月11日申请的USSN 08/514,417(Stubbs等人)专利中可以找到有关这种具有某种结构的、具有多个磨料性质的磨料制品的其它具体描述。
本发明方法的磨料制品一般是呈一带状的形式，所述狭带的宽度在约2.5厘米(1英寸)至约25厘米(10英寸)之间，并且其延伸长度通常至少约为25厘米(10英寸)，一般至少约为100厘米(39英寸)，典型的约为180米(600英尺)。具体的宽度和长度将取决于待制纹理的基片和所用的制纹理的机器的种种要求。此外，所述磨料制品也可以根据所述基片和所用的机器而呈薄片、盘片或输送带的形式。
磨粒
典型的说，用在本发明方法中的诸磨粒其平均粒径是从约0.01至30微米，通常是在约0.05至10微米之间，并且最好在0.1至5微米之间，具体地说是平均粒径为1、2、和3微米。较佳的是，诸磨粒的莫氏硬度至少约为8，更好的是9以上。磨粒的几个例子包括熔融的氧化铝(它包括棕色氧化铝、热处理氧化铝、和白色氧化铝)、陶瓷氧化铝、包括绿色碳化硅在内的碳化硅、氧化铬、氧化铝、氧化锆、金刚石、氧化铁、二硼化钛、碳化硼、、二氧化铈、立方氮化硼、碳化硼、石榴石以及它们的组合。氧化铝对于金属涂覆基片来说是较佳的材料，而金刚石对于玻璃或陶瓷基片来说是较佳的。
磨粒的形状可以是不规则的或者是精确成形的。具有一定形状的磨粒包括例如具有几何面的薄形体，几何面可以是三角形的、方形的或其它类似形状，三维形状，诸如棱锥体形、截去头部的棱锥体形、棱柱体形和细丝形或杆形。在美国专利No.5,090,968(Pellow)；5,201,916(Berg等人)；和5,304,331(Leonard等人)，以及1993年6月30日申请的尚未授权的USSN08/085,638(Holmes等人)中揭示了几个具有一定形状的磨粒的例子。
以下情况也是在本发明的范围内的，即：所述磨料涂层的一个区域具有一种磨粒类型，诸如熔融的氧化铝，而另一区域具有另一种磨粒，诸如团聚物或陶瓷氧化铝。如以上所述，术语“磨粒”还可以包含许多单个的磨粒和磨料团聚物。在美国专利4,311,489(Kressner)、4,652,275(Bloecher等人)和4,799,939(Bloecher等人)中进一步揭示了磨料团聚物。
诸磨粒可以具有一可以增强与粘结剂的粘合作用、改变磨粒和其它类似物的研磨性能的表面涂层。表面涂层的例子包括偶合剂、卤化物盐、包括氧化硅在内的金属氧化物、难熔的金属氮化物、难熔的金属碳化物等。
粘结剂
用在本发明中的粘结剂可以是任何一种用于磨料制品的已知的粘结剂。所述粘结剂可以是热固性的，或者是热塑性的。它们可以是热固化的或者是辐射固化的。较佳的粘结剂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、聚氨酯和脲甲醛树脂。可以将同样的粘结剂用于两个研磨区域，或者粘结剂可以是不同的，从而可以提供不同的研磨性质。
典型地，粘结剂与磨粒的比值通常在大约5∶1至1∶10之间，更为典型的是在2∶1至1∶5之间，当然也可以采用更高或更低的比值。改变粘结剂与磨粒的比值可以改变磨料涂层的研磨性质。
填料
当填料被加入磨料涂层中时，已知可以影响涂层的研磨性能。已知的尤其对研磨性有影响的填料例子包括(但并不限于)：氧化铝空心球、聚合物球、粘土泡(bubble)、石膏、珊瑚、贝壳灰岩、和鲕状岩。用于本发明的其他有用填料的例子包括：金属碳酸盐(如碳酸钙(白垩、方解石、泥灰岩、钙华、大理石和石灰石)、钙镁的碳酸盐、碳酸钠、碳酸镁)、氧化硅(如石英、玻璃珠、玻璃空心球、和玻璃纤维)、硅酸盐(如滑石、粘土(蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、和硅酸钠)、金属硫酸盐(如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸钠铝和硫酸铝)、石膏、蛭石、木屑、铝三水合物(aluminum trihydrate)、碳黑、金属氧化物(如氧化钙(石灰)、氧化铝和二氧化钛)、和金属硫化物(如硫化钙)。填料还可包括抗静电剂如碳黑、石墨、氧化钒和润湿剂。
“填料”这个术语还包括那些在研磨工业中称为助磨剂的物质。助磨剂定义为一种颗粒物质，其加入对于研磨的化学与物理过程有显著的影响从而可以改善研磨性能。助磨剂化学类别的例子包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属及其合金。有机卤化物在研磨过程中一般会分解并释放出一种卤酸或气态卤化物。这些材料的例子包括氯化蜡，如四氯萘、五氯萘和聚氯乙烯。卤化物盐的例子包括氯化钠、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。金属的例子包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它的杂类助磨剂包括硫、有机硫化物、石墨和金属硫化物。
所述涂层还可以包括添加剂，诸如染料、颜料、润滑剂、增塑剂、偶合剂、表面活性剂、增湿剂、抗静电剂等。
背衬
几种典型磨粒背衬的例子包括聚合薄膜(包括涂有底涂料的(primed)聚合薄膜)、布(包括原坯布)、纸、硬化纸板、热塑性塑料、非织物、金属(包括金属基片、金属箔等)，以及其经处理物和它们的组合。涂有底涂料的聚合薄膜和非织造材料是较佳的背衬。下面将藉助下列例子来进一步地描述本发明的目的和优点，但是在这些例子中例举的特定材料和其数量以及其它条件和细节不应该被认为对本发明有所限制。
例子
下面的非限制性例子进一步地描述了本发明。所有的成分和百分比除非另有所指，否则都是用重量表示。在下文中将使用下列缩写：
SCA2：可以从Union Carbide公司买到的、以“A-187”为商品标记的硅烷偶合剂、γ-缩水甘油氧丙基(glycidoxypropyl)三甲基硅烷；
WAO：白色氧化铝；
MEK：甲乙酮；
TOL：甲苯；
PR3：可以是从Shell化学公司获得的商品标记为“3300”的聚酯树脂；
SDS：可以是从American Cyanamid获得的商品标记为“Aerosol AY 100”的二戊基磺基琥珀酸钠；
POL：可以是从Monsanto获得的商品标记为“RJ100”的多羟基化合物；
TDI：甲苯二异氰酸酯的聚异氰尿酸酯，可以是从Miles获得的商品标记为“Desmodur IL”的产品；
CAT：可以是从Cardinal Chemical Co.获得的商品标记为“D-22”的二月桂酸二丁基锡(dibutyl tin dialaurate)。
制造纹理的步骤
对制造纹理的步骤而言，采用的是由加利福尼亚的San Mateo的ExclusiveDesign公司制造的型号为800C HDF的磁盘磨光器(Disk Burnisher)。薄膜式磁盘基片是以200rpm的转速旋转的镀镍/磷(NiP)的铝盘(直径为95mm)。在每个例子中，根据需要将本发明的磨料制品切割成一定宽度，并具有一定的延伸长度。将几个成卷的研磨带安装在一带盒上，所述带盒具有一未用过的磨料制品的供带卷轴和对用过的磨料制品进行卷绕的卷带卷轴。对两组盒式研磨带进行测试。一个盒带被用来使所述刚性盘片的顶面形成纹理，而另一盒带被用来使所述刚性盘片的底面形成纹理。所述研磨带的进给速率是30.5厘米/分钟。在所述制出纹理的过程中，将一含水的冷却剂雾滴到一干净的织物上，所述织物施加在所述刚性盘片的表面上，以将所述含水的冷却剂雾传送至刚性盘片的该表面上。所述含水的冷却剂雾是可以从Mangill Chemical Co.公司买到的、由重量百分比为5％的RECOOL 85的溶液。在该测试中，还使用了两个清洁用盒带(由Thomas E.West Co.公司制造的型号为TJ的清洁用盒带)。一个盒带被用来清洁所述刚性盘片的顶面，另一盒带被用来清洁所述刚性盘片的底面。在所述刚性盘片的表面上，将研磨带和清洁带通过一肖氏A硬度计50硬度值的高弹体辊子上，所述辊子的直径为50毫米，它是不振荡的。在所述辊子和作用于盘片的磨料之间的作用力约为8.8kg。所述测试的结束时间是20秒。然后，利用一采用40X物镜的WYKO干涉计，对所述具有纹理的刚性盘片的表面进行测量，以确定每一试样的该表面特性，Ra。
比较例A是一位于51微米厚的聚酯对苯二酸盐背衬上的、传统的2微米氧化铝研磨薄膜，它可以从明尼苏达州的St.Paul市的3M公司买到的，并以“TR3IMPERIAL Lapping Film”为商品标记。
对于例子1而言，将一可以从市场上买到的2微米厚的氧化铝磨料(可以从3M公司买到的“2μ 281Q W/D Production Polishing Paper”)纵切至0.635厘米的宽度，并直接沿着可以从市场上购得的1微米厚的氧化铝磨料(可以从3M公司买到的“1μ281Q W/D Production Polishing Paper”)获得的一条3.49厘米宽的狭带而叠合到一25微米厚的聚酯对苯二酸酯薄膜上。
对于例子2而言，将一从2微米厚的氧化铝磨料(可以从3M公司买到的“1μ281Q W/D Production Polishing Paper”)获得的一条0.635厘米宽的狭带叠合到一条宽为5厘米的178微米厚的非织造背衬上(可以从Hollingsworth & Vose买到)。因此，4.365厘米宽的所述狭带上没有任何磨料涂层。
对于例子3而言，使用的是一条如比较例A所述的宽度为3.49厘米的狭带材料。砑光该狭带2.86厘米宽的部分，以使这个宽度为2.86厘米的部分所具有的研磨性质比未经砑光的0.63厘米宽的部分所具有的研磨性小。
下表1示出了按所述制造纹理的步骤进行试验时将例子1至例子3与比较例A相比的Ra值。对于所有例子来说，例子的研磨性强的部分都是放置在待制纹理的刚性盘片的内径处。表面粗糙度从离所述制有纹理的刚性盘片的内唇缘9毫米(座落区)和15毫米(存储区)处测得，并以埃来表示。
表1 例子 座落区Ra 存储区Ra 比较例A 32.8 31.8 1 29.6 27.3 2 32.0 19.7 3 32.6 29.0
例子4至例子6是按制造研磨磨料制品的步骤来进行制造的。藉助以下步骤混合了两种研磨浆料A(用于座落区)和B(用于存储区)：将120.7份的50/50MEK/TOL；47.5份的PR3；5.2份的SCA2；1.6份的SDS；以及200.0份的的WAO混合在一氧化铝球磨中研磨16小时。此外，还加入了46.9份的MEK/TOL；117.6份的PR3；11.6份的POL；22.9份的TDI；以及0.69份的CAT。研磨浆料A的WAO平均磨料大小为3微米，而研磨浆料B的WAO平均浆料大小为2微米。研磨浆料A和B是肩并肩进行涂覆的，从而能在三个不同背衬上提供研磨区域A和B，并以以下方法来提供例子4、5和6。
藉助一刮刀式涂覆器将两种研磨浆料涂覆在所述背衬上，所述刮刀涂覆器和所述背衬之间的间隙为51微米。将一具有两分隔室的隔墙放置在所述刮刀后面(upweb)并与所述刮刀相接触，两种研磨浆料就灌入所述隔墙的两分隔室内。两种研磨浆料在所述隔墙的作用下被隔开，直到它们与所述刮刀相接触为止。朝着所述机器方向拉动所述背衬，所述磨料浆料从刮刀下经过，从而形成了磨料前体，然后，在一传统炉内在121℃(250°F)温度下加热5分钟接着在49℃(120°F)温度下加热16小时，来使所述磨料前体硬化以形成诸磨料涂层。研磨区域A的宽度为0.635厘米(0.25英寸)，研磨区域B的宽度为2.84厘米(1.12英寸)。
例子4是被涂覆在一51微米厚的聚酯背衬上的；例子5被涂覆在一120微米厚的纸背衬上；例子6是被涂覆在一178微米厚的非织造背衬上(可以从Hollingsworth & Vose买到)。
例子4至例子6是按所述制纹理的步骤在诸刚性盘片上进行试验的，表2中示出了试验结果。所有的Ra值都是以埃为单位列出的。
表2 例子 座落区Ra 存储区Ra 4 30.7 20.8 5 24.1 19.6 6 39.6 32.3
上文中的表1和表2示出了利用一个磨料制品一次性地完成制造纹理步骤之后的薄膜式刚性盘片的表面纹理。在本发明的磨料制品之前，至少需要两种独立的磨料制品才能使所述刚性盘片的座落区的Ra值与存储区的Ra值有所不同。
对于那些本技术领域的熟练人员来说，显然还可以对本发明作出种种不背离其范围和精神的改进和变化，应予理解的是，本发明并不受到本文所述的各说明性实施例的限制。