JP2007505753A - 放物形側面を有する構造化研磨材 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のバッキングは前面および後面を有し、そしていずれの従来の研磨バッキングでもあり得る。有用なバッキングの例としては、ポリマーフィルム、下塗りされたポリマーフィルム、布、紙、バルカンファイバー、不織布およびそれらの組み合わせが挙げられる。他の有用なバッキングとしては、米国特許第5,316,812号明細書に開示されるような繊維強化熱可塑性のバッキングおよび国際公開第93/12911号パンフレットに開示されるようなエンドレス継目なしバッキングが挙げられる。両方とも、本明細書に援用される。またバッキングは、バッキングを密封する、そして/またはバッキングのいくつかの物理的特性を変性する処理を含んでもよい。これらの処理は当該分野において周知である。
研磨粒子
研磨粒子は、典型的に、約0.1〜1500マイクロメートル、通常、約0.1〜400マイクロメートルの間、好ましくは、0.1〜100マイクロメートルの間、そして最も好ましくは、0.1〜50マイクロメートルの間の範囲の粒子径を有する。研磨粒子が、少なくとも約8の、より好ましくは9より高いモーズ硬度を有することが好ましい。かかる研磨粒子の例としては、溶融酸化アルミニウム(茶色酸化アルミニウム、加熱処理された酸化アルミニウムおよび白色酸化アルミニウムを含む)、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、炭化ケイ素、クロミア、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、セリア、立方窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネットおよびそれらの組み合わせが挙げられる。
研磨粒子は有機バインダー中で分散して、研磨複合体を形成する。バインダーは、有機重合性樹脂を含んでなるバインダー前駆体から誘導される。本発明の研磨物品の製造間、重合の開始または硬化プロセスを補助するエネルギー源にバインダー前駆体を暴露する。エネルギー源の例としては、熱エネルギーおよび放射線エネルギーが挙げられ、後者としては、電子ビーム、紫外線および可視光が挙げられる。この重合プロセス間、樹脂は重合し、そしてバインダー前駆体は凝固化バインダーへと変換される。バインダー前駆体の凝固時に、研磨コーティングが形成される。また研磨コーティング中のバインダーも、一般的に、バッキングへの研磨コーティングの付着の原因となる。
研削助剤は、それを研磨物品へ添加することによって研磨の化学的および物理的プロセスに著しい影響がもたらされ、性能の改善が生じる材料、好ましくは、粒子材料として定義される。典型的かつ好ましくは、研削助剤は粒子としてスラリーに添加されるが、液体としてスラリーに添加されてもよい。研削助剤の存在によって、研磨助剤を含有しない研磨物品との比較において、対応する研磨物品の研削効率または切削率(喪失した研磨物品の重量あたり、除去されたワークピースの重量として定義される)が増加する。特に、当該分野において、研磨助剤は、1)砥粒と、研磨されるワークピースとの間の摩擦を低下させるか、2)砥粒の「キャッピング」を防止する、すなわち、砥粒の上部への金属粒子(金属ワークピースの場合)の溶接を防止するか、3)砥粒とワークピースとの間の界面温度を低下させるか、4)必要とされる研削力を低下させるか、または5)金属ワークピースの酸化を防止するかのいずれかであると考えられている。一般的に、研削助剤の添加によって、研磨物品の有効寿命が増加する。
本発明において有用なスラリーは、例えば、フィラー、繊維、潤滑剤、湿潤剤、チキソトロピック材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、カップリング剤、可塑剤および懸濁剤のような任意の添加剤をさらに含んでもよい。これらの材料の量は、所望の特性を提供するように選択される。これらの使用は、研磨複合体の浸食性に影響を及し得る。いくつかの例において、研磨複合体をより浸食可能にして、それによって鈍くなった研磨粒子を排除し、そして新しい研磨粒子を暴露するように、添加剤が故意に添加される。
本発明の1つの好ましい態様において、研磨コーティングは、バッキングに結合された複数の研磨複合体の形態である。各研磨複合体が正確な形状を有することは、一般的に好ましい。各複合体の正確な形状は、別個の識別可能な境界によって決定される。走査型電子顕微鏡のような顕微鏡で研磨物品の横断面を検査すると、これらの別個の識別可能な境界は容易に可視で、明白である。比較において、正確な形状を有さない複合体を含んでなる研磨コーティングにおいて、境界は明瞭ではなく、判読困難である。これらの別個の識別可能な境界は、正確な形状のアウトラインまたは輪郭を形成する。これらの境界は、いくらかの程度まで、1つの研磨複合体を他のものから分離し、また1つの研磨複合体と他のものを識別する。
本発明のいずれもの研磨物品の必須の製造工程は、スラリーの調製である。いずれかの適切な混合技術によって、バインダー前駆体、研削助剤、研磨粒子および任意の添加剤を一緒に組み合わせることによって、スラリーを製造する。混合技術の例としては、低剪断および高剪断混合が挙げられるが、高剪断混合が好ましい。研磨スラリー粘度を低下させるために、混合工程と組み合わせて超音波エネルギーも利用されてよい。典型的に、研磨粒子および研削助剤をバインダー前駆体中に徐々に添加する。混合工程の間、真空を引くことによって、スラリー中の気泡の量を最小にすることができる。いくつかの例において、粘度を低下させるために、一般的に30℃〜70℃の範囲でスラリーを加熱することが好ましい。スラリーが、スラリーを良好に被覆させ、そして研磨粒子および研削助剤がスラリーから沈殿しない神学的特性を有することが重要である。
例えば、(以下に論議される)製造工具からの移動によって、スラリーをバッキング上へ被覆した後、バインダー前駆体中の樹脂の重合を開始するためにスラリーをエネルギー源に暴露してもよい。エネルギー源の例としては、熱エネルギーおよび放射線エネルギーが挙げられる。エネルギー量は、バインダー前駆体の化学性、研磨スラリーの寸法、研磨粒子の量および種類、ならびに任意の添加剤の量および種類のようないくつかの要因次第である。熱エネルギーに関して、温度は、約30℃〜150℃、一般的に40℃〜120℃の範囲であり得る。露出時間は、約5分〜24時間超の範囲であり得る。
本発明の第3および第4の態様に関して、いくつかの例において、正確に成形された研磨複合体として研磨コーティングが存在することは好ましい。この種の研磨物品を製造するためには、一般的に製造工具が必要である。
本発明のもう1つの態様は、表面または金属または他材料の研磨法に関する。この方法は、本発明の研磨物品を、金属表面を有するワークピースと摩擦接触させる工程を含む。用語「研磨」は、研磨物品によって金属ワークピースの一部が切削または除去されることを意味する。加えて、ワークピース表面と関連する表面仕上げは、この精錬プロセス後に典型的に減少される。1つの典型的な表面仕上げ測定値はRaであり、Raは、マイクロインチまたはマイクロメートルで一般的に測定される算術による表面仕上げである。パーソメーター(Perthometer)またはサートロニック(Surtronic)のようなプロフィロメーターによって、表面仕上げを測定することができる。
金属ワークピースは、軟鋼、ステンレス鋼、チタン、金属合金、特殊金属合金等のようないずれの種類の金属でもあり得る。ワークピースは、平坦、またはそれと関連する形状もしくは輪郭を有してもよい。
図1〜1Bを参照して、研磨物品120の一例となる実施形態の一部を説明する。研磨物品120はバッキング190を含む。他の形状および形式も可能ではあるが、バッキング190は典型的にベルトである。バッキング190がベルトである場合、それは典型的に縦方向および横方向を含み、そして互いに直交方向に手配される。
図3を参照して、本開示による研磨物品300を製造した。物品300は、バッキング材料(図示せず)上に配列される機構320の配列310を含んだ。機構320がオフセットになるように、機構320を配列した。各機構320は、約30ミル(1ミルは0.001インチに等しい)のバッキングから最も離れて位置するその頂点の高さを有した。底面20ミル×20ミルを有する機構356(側壁351、352、353、354によって画定される)、底面20ミル×30ミルを有する機構376(側壁371、372、373、374によって画定される)、底面30ミル×30ミルを有する機構346(側壁341、342、343、344によって画定される)を含む、様々な底面サイズを使用した。各機構346、356、376は、放物形断面によって画定されるボディを含んだ。
Claims (21)
- 底面と、
前記底面から延在するボディと、
を含んでなる研磨物品のための機構であって、前記底面からの前記ボディの高さに対して前記ボディの横断面積が線形に変化する機構。 - 前記底面から延在する前記ボディが、4つの弓形表面断面によって画定される、請求項1に記載の機構。
- 前記ボディが、共通の頂点を有する2つの弓形表面断面によって画定される、請求項1に記載の機構。
- 前記弓形断面が、前記底面から凸状に湾曲している、請求項2に記載の機構。
- 各機構が底面と、前記底面から延在するボディとを含み、前記底面からの前記ボディの高さに対して前記ボディの横断面積が線形に変化する複数の機構を含んでなる研磨物品。
- 複数の各機構の底面に結合されたバッキングをさらに含む、請求項5に記載の物品。
- 前記バッキングがベルトである、請求項6に記載の物品。
- 各機構の前記ボディが、4つの弓形表面断面によって画定される、請求項5に記載の物品。
- 各機構の前記ボディが、共通の頂点を有する2つの弓形表面断面によって画定される、請求項5に記載の物品。
- 前記弓形断面が、前記底面から凸状に湾曲している、請求項9に記載の物品。
- 前記機構が、約0.03インチまたは0.04インチの実質的に均一な高さのものである、請求項5に記載の物品。
- 前記複数の機構が配列を形成する、請求項5に記載の物品。
- 少なくともいくつかの前記機構が約0.03インチの高さを有し、そして少なくともいくつかの前記機構が約0.04インチの高さを有する、請求項12に記載の物品。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の研磨物品を製造するための工具。
- 底面とボディとを有し、前記底面からの前記ボディの高さに対して前記ボディの横断面積が線形に変化する機構を形成するための複数の陰性像を含む工具を、スラリーで充填する工程と、
前記スラリーを硬化して、研磨物品を形成する工程と、
を含んでなる、研磨物品の製造法。 - 前記研磨物品にバッキングを適用する工程をさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記工具から前記物品を取り外す工程をさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記硬化工程が、前記工具の外側で硬化する工程を含む、請求項15に記載の方法。
- 底面と、
前記底面から突出するボディと、
を含んでなる研磨物品のための機構であって、前記ボディが頂点を含み、前記ボディが4つの側壁によって画定され、そしてさらに各側壁が放物形断面によって画定される機構。 - 前記放物形が、一連の連結線分によっておおよそ画定される、請求項19に記載の機構。
- 各側壁が同一放物形断面から形成され、そしてさらに各断面が、対向像および左右像を含む鏡像の同一座位によって画定される、請求項19に記載の機構。
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