JP2007508442A - 目詰まり防止剤組成物およびその選択方法 - Google Patents

Abstract

目詰まり防止剤組成物は第１の有機化合物を含む。その化合物は、ステアリン酸亜鉛に対する水の接触角Ｗ^０ _ｚよりも小さい水の接触角基準Ｗ^０ _ｇを有する。その第１の化合物は、さらに約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する。もう１つの態様は第１の有機化合物と異なる水接触角を有する第２の有機化合物を含む。組成物であり、その組成物は、少なくとも部分的に、組成物中の各化合物の独立したＷ^０ _ｇおよび各化合物の割合により決定される、特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する。さらに、研磨用製品は目詰まり防止剤を含む。基板の研削方法は有効量の目詰まり防止組成物を用いることを含む。さらに、目詰まり防止化合物を選択する方法を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は目詰まり防止剤組成物およびその選択方法に関する。

通常、研磨用製品は支持基板にバインダーとともに結合された研磨粒子を含む。たとえば、研磨用製品は基板に結合された研磨粒子の層を含み得、基板は織物もしくは紙基材、不織布支持体、等のような、フレキシブル基板であり得る。このような製品は金属、合金、ガラス、木材、塗料、プラスチックス、ボデーフィラー、プライマー、等を含む種々の加工物表面を研磨するのに用いられている。

研磨用製品が「目詰まり」を被りやすいことはこの分野で知られており、「切りくず」、すなわち加工物表面からの研削された材料、は研磨表面上に、および研磨粒子間に、蓄積する。目詰まりは研磨用製品の性能を低下させるのが通常であるので望ましくない。これに応じて、「目詰まり防止」組成物が、切りくずを蓄積する研磨用製品の傾向を減少させるべく開発されてきた。たとえば、ステアリン酸亜鉛は目詰まり防止組成物の成分として長い間知られている。多くの種類の化合物が目詰まり防止組成物の成分として提案されてきた。たとえば、いくつかの提案された目詰まり防止組成物の成分は、一価およびニ価の金属カチオン、テトラアルキルアンモニウム、等のような有機対イオンを含む広範囲の対イオンとともに、カルボキシレート、アンモニウム塩、ホウ酸塩、リン酸塩、ホスホネート、硫酸塩、スルホネート、等のような極性基に付着したアルキル長鎖を含みうる。

しかし、この多数の種類の化合物のどれが有効な目詰まり防止剤であるかについての教示は、可能性のある各化合物を有する研磨用製品の製造ならびに時間を費やす、一連の研磨試験の実施、を除いて、この分野で知られていない。提案された多くの化合物は実際には有効ではない目詰まり防止剤である。

さらに、目詰まり防止に有効であると知られているいくつかの剤は、許容し得ない加工物表面汚染をもたらし、たとえば次のコーティング工程における欠陥を導くのが通常である。たとえば、自動車産業において仕上げ研磨でのステアリン酸亜鉛の使用はプライマー表面の汚染をもたらし、次の塗料塗布のためにプライマーを容易するためにクリーニング工程の付加を必要とする。

さらに、ステアリン酸亜鉛のような、有効であることが知られている、いくつかの目詰まり防止剤は、水に不溶である。その結果、水不溶性目詰まり防止剤を含む研磨製品の製造は有機溶媒、または添加剤および/または処理工程の付加、を必要としうる。

このように、研磨製品に容易に配合され、しかも加工物表面の汚染を最小にする、有効な目詰まり防止剤に対する要求は存在する。さらに、有効な目詰まり防止剤を選択する方法に対する要求も存在する。

特定の化合物、例１〜５に示されるように、特にある基準を満足するアニオン界面活性剤、が有効な目詰まり防止剤であり得ることがここに見出された。

目詰まり防止剤組成物は第１の有機化合物を含む。その化合物は、ステアリン酸亜鉛に対する水の接触角Ｗ^０ _ｚよりも小さい水の接触角基準Ｗ^０ _ｇを有する。その第１の化合物は、約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する。

もう1つの態様は第１の有機化合物と異なるＷ^０ _ｇを有する第２の有機化合物をさらに含む。その組成物は、少なくとも部分的に組成物中の各化合物の独立したＷ^０ _ｇおよび各化合物の割合により、決定される特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する。

研磨用製品は、その目詰まり防止剤を含む。

基板の研削方法は、研磨用製品を加工物表面に付着させて加工物表面切りくずを作り出すために加工物表面を研削すること、ならびに研磨用製品と加工物表面切りくずの間の界面に有効量の目詰まり防止組成物を与えること、を含む。

その方法のもう１つの態様は、第２の有機化合物を使用することにより特定の水接触角Ｗ^０ _ｐに基板を研削することを含む。

目詰まり防止化合物の選択方法は第１の有機化合物を選ぶことを含む。その方法のもう１つの態様は、第２の有機化合物を選択すること、および各化合物の割合を決定すること、を含み、それによりその割合で化合物を含む組成物は、少なくとも部分的に組成物中の各化合物のＷ^０ _ｇおよび割合により、与えられる特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する。

ここで開示される態様の利点は重要である。有効な目詰まり防止組成物を提供することにより、研磨用製品および方法の効率および有効性が改良され、それによりコストを低下させ、加工物製品の品質を改良する。低下した水接触角Ｗ^０ _ｐを有する、研削された表面を導く目詰まり防止組成物を提供することにより、目詰まり防止組成物を配合する研磨用製品の製造が容易になり、加工物表面の汚染は、研磨後に、塗料、ワニス、粉体被覆等で被覆される加工物表面について特に減少する。広範囲の温度で有効な目詰まり防止組成物を提供することにより、種々の温度での加工物表面は、温度変更、および/または異なる温度に対する多数の製品、を必要とせずに研磨されうる。さらに、特定の水接触角Ｗ^０ _ｐに加工物表面を研削することにより、研削された表面は次のコーティングと適合しうるように、「微細調整」（”fine-tuned“）されうる。その結果は、研磨用製品、方法、およびそれから得られる加工物製品の融通性、品質、および有効性の著しい改良である。

開示される態様は、研磨用製品の有効性を増大させるのに使用される添加剤、特に研磨用製品に配合される目詰まり防止組成物、に関する。本発明における種々の態様の説明は次のとおりである。

ここで用いられるように、「目詰まり防止組成物」は、ここで開示される２以上の基準（Ｐ、Ｆ、Ｔ_melt、ΔＴ、Ｔ_sub、W^０、W^０ _ｇ、W^０ _z、W^０ _p、および剤の化学的構造のような）の組合わせに関して有効な目詰まり防止剤でありうる、いかなる有機化合物もしくはその塩も含む。

ここで用いられるように、水接触角、たとえば水接触角W^０、W^０ _ｇ、W^０ _zおよびW^０ _pは、測角法により当業者によって測定され得る。水が基板に付着するとき、水接触角は水と基板の交線での基板の面と水表面に対する線正接との間の角度である。図１は、たとえば９０°より小さい、９０°に等しい、および９０°より大きい水接触角W^０の値を示す。この角度は測角器により読み取れる。水接触角を測定するための実験の詳細は例４に提供される。

ここで用いられるように、基板はこの分野で研削され、もしくはポリッシングされるいかなる材料であってもよく、たとえば木材、金属、プラスチックス、コンポジット、セラミックス、鉱物、等であり、さらにこのような材料のコーティングは塗料、プライマー、ワニス、接着剤、粉体被覆、酸化物層、金属めっき、混入物等を含む。基板は通常、金属、木材、もしくはポリマー基板を含み、未被覆または保護プライマー、塗料、透明被覆等で被覆されていてもよい。

ここで用いられるように、W^０は未研削基板について測定された水接触角である。W^０ _ｇは有効量の目詰まり防止化合物、たとえば第１の有機化合物、の存在下に研削された基板について測定された水接触角である。「有効量」は、基板の研削時に存在するとき、目詰まり防止効果を有するに十分な、目詰まり防止化合物もしくは目詰まり防止組成物の量である。W^０ _ｚは有効量のステアリン酸亜鉛の存在下で研削された基板について測定された水接触角である。このような2つの値が比較されるとき、たとえばW^０ _ｇがW^０ _zより小さいとき、それぞれの水接触角は、有効量のそれぞれの化合物、たとえば第１の有機化合物およびステアリン酸亜鉛、の存在下で同一の研磨用製品で研削された同一基板について測定されることを意味する。

種々の態様において、第１の化合物についてのW^０ _ｇはW^０ _ｇより小さく、通常約１２５°より小さく、さらには約１１０°より小さく、なお約１００°より小さく、なおもっと約７０°より小さく、もしくは約５０°より小さい。特定の態様において、第１の化合物についてのW^０ _ｇは約０°である。

種々の態様において、特定の水接触角W^０ _pが望ましくありうる。たとえば、もしそれが単一の目詰まり防止化合物を使用することにより容易に達成されえない角度であるならば、またはそれが他の理由、たとえばコスト、毒性、目詰まり防止性能等、で望ましくない単一の化合物を使用することにより容易に達成されうる角度であるならば。組成物はW^０ _ｇの異なる値を持つ、２以上の化合物を特定の水接触角W^０ _pを達成しうる割合で組合わせて含み得る。２つの化合物が使用されるとき、少なくとも１つの化合物、たとえば第１の有機化合物は最小の目詰まり防止基準、たとえばW^０ _ｇはW^０ _zより小さい、を満足し、そして少なくとも１つの条件が、約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．６より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．３より大きい目詰まり基準Ｐから満足される。第２の化合物は、いかなる有効な目詰まり防止化合物であってもよく、たとえば第２の化合物は、ステアリン酸亜鉛でありうる。特定の態様において、第１および第２の有機化合物は、最小の目詰まり基準、たとえばW^０ _ｇはW^０ _zより小さい、を満足し、そして少なくとも１つの条件が、約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．６より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．３より大きい目詰まり基準Ｐから満足される。

特定の態様において、特定の角度W^０ _pは次のコーティングに適合するように選ばれ得、目詰まり防止化合物による汚染による欠陥を低減しうる。たとえば、水性コーティングは、表面が油性コーティングのために調製された表面と比べて低いW^０ _pで調製されるとき、もっと良好に作用しうる。W^０ _pに非常に敏感でありうる特定のコーティング、たとえばエマルジョン性コーティング、について、W^０ _pはコーティングに最適な値になるように選ばれうる。種々の態様において、たとえば研磨用製品に含まれる組成物、または研磨用製品、加工物表面、もしくは両方に付着した組成物として、2以上の化合物が一緒に使用され得る。他の態様において、化合物は別々に使用され得、たとえば少なくとも１つの化合物は研磨用製品に含まれ得、または加工物表面、もしくは研磨用製品に付着されうる。たとえば、研磨用製品は少なくとも１つの化合物を含み得、そして第２の化合物は、たとえば特定量を付着するように調節されうるスプレイガンにより付着される、目詰まり防止剤溶液を用いて、加工物表面に付着されうる。このように、単一の研磨用製品が多数のコーティングの間に使用され得、各研削作業の後のW^０ _p値は使用される第２の化合物の量により調節されうる。

ここで用いられるように、化合物の融点Ｔ_meltは、示差熱量測定法（DSC）によって当業者により測定されうる。さらなる実験の詳細は例３に示される。当業者はこの文脈で「融点」という用語が化合物の軟化、すなわち結晶性化合物の融点、無定形化合物の軟化もしくは液化点、等を示すDSCプロットの熱的転移をいうことを理解しうる。種々の態様において、化合物の融点は約４０℃より大きく、もしくはもっと通常は約５５℃より大きく、あるいは約７０℃より大きい。特定の態様において、融点は約９０℃より大きい。

化合物についての摩擦係数Fは、被覆された試料を調製し、２０℃で摩擦係数を測定することにより決定されうる。Fを決定するための実験の詳細は例２に示される。種々の態様において、化合物に対するF値は、約０．６より小さく、もっと通常は約０．４より小さく、あるいは約０．３より小さい。特定の態様において、F値は、約０．２より小さい。

目詰まり防止基準Pは式（１）により算出されうる：
P＝0.68-2.07×F＋(3.3E-3×ΔT)＋1.58×F² (1)
式（１）において、℃単位の可変ΔTは差Ｔ_melt-Ｔ_subであり、ここでＴ_meltは化合物の融点、Ｔ_subは研削される基板の温度である。基板の温度Ｔ_subは、温度計、熱電対、もしくは当業者によく知られている他の温度測定デバイスを使用して加工物の温度を測定して、測定されうる。種々の態様において、ΔTおよびＰを算出するのに使用されるＴ_sub値は、約２０℃〜約４５℃である。特定の態様において、Ｔ_sub値は約４５℃である。

たとえば、種々の態様において、目詰まり防止基準Ｐは約０．２より大きい値を有し、あるいは約０．３より大きい値を有する。特定の態様において、Ｐは約０．５より大きい。目詰まり防止基準Ｐのさらなる詳細は、例５および図２に示される。

種々の態様において、可変ΔTは約２０℃よりも大きく、通常は約３０℃よりも大きく、もっと通常は約４０℃よりも大きく、あるいは約５０℃よりも大きい。特定の態様において、ΔTは約７５℃よりも大きい。

当業者は、研磨用途は室温より高い温度、すなわち摩擦熱、加工物焼成等により約２０℃より大きい温度で、生じうることが多いことを理解しうる。たとえば、自動車産業においては、塗装処理において、車体は塗料コーティングステーションを通過するのが通常である。車体は塗料ステーションで室温より大きい温度に加熱されるのが通常であり、約４３℃と高い。車体が通りすぎるとき、オペレーターは欠陥を検査し得、認識された欠陥は研磨されうる。

さらに、当業者は有効な目詰まり防止化合物を選ぶ試験において、Ｐを算出するために試験で使用される特定の温度は、選ばれた化合物が使用されうる温度を本質的に限定しないことを理解しうる。たとえば、４５℃で試験される化合物は４５℃よりも高いもしくは低い温度で使用されうる。

当業者はある目詰まり防止剤、たとえばステアリン酸亜鉛、が高いＰ値を有することを理解しうる。しかし、さらに当業者は、研磨用製品の多くの用途が基板の水接触角を増加させる目詰まり防止剤により汚染されうることを理解しうる。たとえば、もしステアリン酸亜鉛が水性コーティングで被覆される表面で使用されると、残留ステアリン酸亜鉛は研磨された表面から除去される必要があろうし、またはコーティングは表面への接着に比較的有効ではなくなりうる。

化合物、たとえば、有効な目詰まり防止剤でありうる有機化合物は、界面活性剤もしくは界面活性剤様の性質を持つ分子、すなわち親水性基に結合した大きな疎水性基を有する分子、たとえばアニオン界面活性剤を通常含む。典型的な疎水性基は分枝もしくは線状の、通常、約６〜約１８の炭素数の線状脂肪族基を含む。さらに、疎水性基は脂環式基、アリール基、および任意のヘテロ原子置換基を含みうる。典型的な親水性基は、極性もしくは容易にイオン化される基、たとえばカルボキシレート、硫酸塩、スルホネート、亜硫酸塩、リン酸塩、ホスホネート、チオ硫酸塩、チオ亜硫酸塩、ホウ酸塩、等のようなアニオン、を含む。たとえば、アニオン界面活性剤はアニオン基に付着したアルキル長鎖を持つ分子、たとえばドデシル硫酸ナトリウムにおける硫酸塩アニオン基に付着したＣ_１２のアルキル基、を含む。

このように、たとえば、有効な目詰まり防止剤でありうるアニオン界面活性剤は、一般式Ｒ−Ａ⁻Ｍ^＋の化合物を含み、ここでＲは疎水性基、Ａ⁻はアニオン基、そしてはＭ^＋対イオンである。当業者は、その式の許容しうる変形も異なる、もしくは同一の原子価のイオンの化学量論的な組み合わせ、たとえば、（Ｒ−Ａ⁻）_２Ｍ^＋＋、Ｒ−Ａ⁻⁻（Ｍ^＋）_２、Ｒ−Ａ⁻⁻Ｈ^＋Ｍ^＋、Ｒ−Ａ⁻⁻Ｍ^＋＋等を含むことを理解しうる。

ＲはＣ_６〜Ｃ_１８の分枝もしくは線状の、通常、線状脂肪族基でありうる。Ｒは、得られる化合物がここで開示される基準により有効な目詰まり防止剤であり続けるかぎり、１つ以上の中断基により中断され、または置換されていてもよい。適切な置換基はたとえば、−Ｆ，−Ｃｌ，−Ｂｒ，−Ｉ，−ＣＮ，−ＮＯ_２，ハロゲン化Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_６のアルコキシ基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、ヘテロ環基、等を含みうる。適切な中断基は、たとえば−Ｏ−，−Ｓ−，−（ＣＯ）−，−ＮＲ^ａ（ＣＯ）−,−ＮＲ^ａ−，等を含み得、ここでＲ^ａは−Ｈもしくは小さな、たとえばＣ_１〜Ｃ_６のアルキル基、あるいはアリールもしくはアラルキル基、たとえばフェニル、ベンジル等である。

対イオンＭ^＋は、化合物と塩を形成し得、たとえば金属カチオン、たとえばＭｇ^＋＋、Ｍｎ^＋＋、Ｚｎ^＋＋、Ｃａ^＋＋、Ｃｕ^＋＋、Ｎａ^＋、Ｌｉ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋、Ｒｂ^＋等、またはスルホニウム、ホスホニウム、アンモニウム、アルキルアンモニウム、アリールアンモニウム、イミダゾリニウム等のような非金属カチオンでありうる。１つの態様において、Ｍ^＋は金属イオンである。もう１つの態様において、Ｍ^＋はアルカリ金属イオン、たとえばＮａ^＋、Ｌｉ^＋、Ｋ^＋、Ｃｓ^＋、もしくはＲｂ^＋である。特定の態様において、Ｍ^＋はＮａ^＋である。

Ａ⁻で示されるアニオン基は、たとえばカルボキシレート、硫酸塩、スルホネート、亜硫酸塩、スルホサクシネート、サルコシネート、スルホアセテート、リン酸塩、ホスホネート、チオ硫酸塩、チオ亜硫酸塩、ホウ酸塩、等を含みうる。さらに、Ａ⁻は、カルボキシレート、硫酸塩、スルホネート、リン酸塩、サルコシネート、スルホアセテート、もしくはホスホネート、を含みうる。あるいは、そのアニオン基は硫酸塩、サルコシネート、スルホアセテート、もしくはベタイン（たとえば、トリメチルグリシニル、たとえばカルボキシレート）を含みうる。もう１つの態様において、アニオン基は硫酸塩でありうる。

当業者は、このような分子の例が中性の間の分布、すなわちプロトン化または部分もしくは全部エステル化された形態、を含みうることを知る。たとえば、カルボキシレート界面活性剤は１つ以上の種、Ｒ−ＣＯ_２ ⁻Ｍ^＋，Ｒ−ＣＯ_２Ｈ，およびＲ−ＣＯ_２Ｒ^ｂを含み得、ここでＲ^ｂは小さな、たとえばＣ_１〜Ｃ_６のアルキル基、ベンジル基等である。

このように、種々の態様において、化合物は、たとえば、式R-OSO₃ ^-M^＋, R-CONR’CH₂CO₂ ^-M^＋, R-O(CO)CH₂OSO₃ ^-M^＋,もしくはRCONH(CH₂) ₃N^＋(CH₃) ₂CH₂COO-(RはC_６〜C_１８の線状アルキル；R’はC_１〜C_４の線状アルキル；そしてMはアルカリ金属イオンである)により表される化合物を含みうる。他の態様において、化合物はラウリル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ラウルアミドプロピルベタイン、およびラウリルスルホ酢酸ナトリウムを含みうる。特定の態様において、化合物はラウリル硫酸ナトリウムである。

ここで用いられるように、研磨材は、加工物を研削するのに使用され、当業者に知られている、いかなる粒状のセラミック、鉱物、もしくは金属物質であってもよい。たとえば、研磨材はαアルミナ(溶融もしくは焼結セラミック）、炭化ケイ素、溶融アルミナ/ジルコニア、六方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド等、ならびにそれらの組み合わせを含みうる。研磨材は、支持基板（たとえば、織物、紙、金属、木材、セラミックもしくはポリマー基材）；固体支持体（たとえば、砥石、「エメリーボード」）、等に付着されるのがつうじょうである。その材料は天然もしくは合成接着剤もしくはポリマーのようなバインダーを、研磨材料および支持基板と組合わせることにより付着され、ついで、その組合わせは硬化され、乾燥される。目詰まり防止組成物は、研磨用製品の作製のいかなる段階においてもこれらの成分と組合されうる。１つの態様において、目詰まり防止組成たとえば目詰まり防止組成物を製造時に研磨表面に付着させることにより、目詰まり防止組成物を研磨表面に付着させることにより、化合物を加工物表面に付着させることにより、またはそれらの組合わせにより、目詰まり防止組成物は、最終製品の研磨表面と加工物表面切りくずのあいだの界面にある。

研磨用製品は、たとえば不織布研磨用製品もしくは被覆研磨用製品、たとえばサンドペーパー、砥石、ディスク、ストリップ、シート、サンディングベルト、圧縮研磨工具等の形態で、たとえば手動で、機械的に、もしくは自動的に、圧力で研磨用製品を直線的に、円形に、楕円状に、もしくはランダムに、加工物表面に付着させる研削運動において、それを加工物表面に付着させることにより用いられうる。

特定の態様は、有機界面活性剤を含む。有効量の組成物の存在下で研磨用製品で研削された試験基板について、水接触角基準W^０ _ｇは約２０°より小さい。さらに、その界面活性剤についての目詰まり防止基準Ｐは約０．３より大きい。通常、有機界面活性剤はラウリル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ラウルアミドプロピルベタイン、およびラウリルスルホ酢酸ナトリウムからなる群より選ばれる。特定の態様において、界面活性剤はラウリル硫酸ナトリウムである。

種々の態様において、第１の化合物は、
Ｐが約０．４より大きい；
ΔTが約５℃より大きい；
Ｆが約０．５より小さい；
Ｗ^０ _ｇがＷ^０ _ｚより小さい；
Ｗ^０ _ｇがＷ^０ _ｚより小さく、Ｔ_meltは約４０℃より大きく、そしてＦは約０．５より小さい；
Ｗ^０ _ｇはＷ^０にほとんど等しく、Ｔ_meltは約４０℃より大きく、そしてＦは約０．５より小さい；ならびに
ΔTが約５℃より大きく、Ｆは約０．５より小さく、そしてＷ^０ _ｇはＷ^０にほとんど等しい、
からなる群より選ばれる次の１つ以上を満足するように選ばれる。

次の例は本発明態様の本質を示すために提供され、限定しようとするものでは決してない。
例１：実験研削性能の測定
目詰まり防止組成物を含まない市販の研磨用製品、Norton A270 P500サンドペーパーがすべての試験に用いられた。実験用の目詰まり防止剤（表１に示される；Stephan Company, イリノイ州Northfieldから入手；ただしArquad 2HT-75はAkzo-Nobel, イリノイ州Chicagoから。そしてRhodapon LMおよびRhodapex PM603はRhodia, ニュージャージー州Cranburyから。）が３０ｗｔ％水溶液として調製され、スポンジブラシで５インチ（１２．７ｃｍ）径ディスク上に被覆された。ディスク裏面はフックおよびループ締結材料を含む対の表面を含む。実験用の加工物は自動車産業で典型的なプライマーの代表であるように選ばれた塗料（たとえばBASF U28（BASF Corporation, ニュージャージー州Mount Olive））で鉄鋼パネルを塗布して調製された鉄鋼パネルであった。その加工物は手で支持されたフォームパッドを用いて手で研削され、研磨ディスクはフックおよびループ締結材料によりパッドに付着された。加工物に対して、研磨用製品に及ぼされる下向きの力は５０ｃｍ×５０ｃｍの金属板の下に搭載されたシングルポイントロードセル（LCAE-45kgロードセル）を用いて監視された。研削は金属板上面に締め付けられた加工物で実施された。下向きの力はロードセルからの出力を監視することにより１１N±１Nに保持された。フォームパッドは研磨ディスク表面の約１/３のみが加工物と接触するように鉄鋼パネルに垂直に張り出す軸に約６０°の角度に保持された。したがって、研磨界面で得られる圧力は約２．６ｋN/ｍ^２であった。

加工物の約５ｃｍ径領域が研磨用製品で研削された。サンディングは以前に研削されていなかったか鉱物の表面にわたる研磨用製品の前後運動により実施された。１秒あたり約３ストロークのサンディング速度が用いられた。ストローク長さは約４ｃｍであった。試験は、合計１５０秒に対して５秒の増加分で、もしくは切削速度が零になる点まで、のどちらかが最初に生じるまで実施された。各増加分についての切削速度は４から０の実験尺度を用いて報告され、そこで４は非常に攻撃的な切削速度を示し、そして０は製品が全く切削を停止したことを示す。評価は除去された材料、およびオペレーターにより感知される横運動への抵抗量と一緒になって発生する切りくず、の量の目視評価の結果であった。

高い切削速度は大量の切りくず発生および横運動への低抵抗量に反映された。試験における実験性能Gは試験期間にわたるすべての切削速度数の合計として表された。この試験で達成され得る最高G値は、４（最大切削速度増加分）×３０（試験増加分の数）＝１２０で定義されうる。表１において、実験性能結果は標準化され、０から１の範囲のGについての値を生じた。研削試験は３つの値の基板温度Ｔ_subで、たとえば約２１℃、３２℃、および４３℃で実施された。その結果は約２１℃での最良性能に標準化されて、Gの下に表１に提供される。パラメーターF,ΔT,およびGはそれぞれ例２、３および５で説明される。
例２：摩擦係数の測定
化合物の摩擦係数Fが被覆試料を調製し、約２０℃で摩擦係数を測定することにより決定された。試験される化学品は、１２．７ｃｍ、８経路湿式膜アプリケーター（モデルAP-25SS, Paul N.Gardner Company, Inc., フロリダ州Pompano Beach）を用いて、０・１２７ｍｍポリエステルフィルム（Melinex（登録商標）, DuPont Teijin Films, バージニア州Hopewell）上に、０．１２７ｍｍの間隔を開けて、手で被覆された。目詰まり防止剤が液体溶液中に与えられると、直接に被覆された。固体で水溶性であれば、コーティング前に約１０質量部の水に溶解された（溶液が透明でなければ、さらに水が添加され、溶液は、剤が完全に溶解したことを示す、透明になるまで加熱された。）。ついで、コーティングは８０℃に設定されたオーブン内で4時間、乾燥され、残存溶媒の少なくとも一部が除去された。室温で固体であり水不溶性であるステアリン酸亜鉛については、粉末はStoddard溶媒（CAS＃8052-41-3）に分散され、ついで前述の手順に従いフィルム上に被覆された。被覆された材料は１４５℃で３０分間、オーブン内に置かれ、フィルム上にステアリン酸粉末を溶融させた。オーブン内で乾燥した後、すべての被覆試料は試験の前に約４０時間、室温で調整された。試料が準備されると、摩擦係数は被覆材料をスライドさせることにより測定された。用いられた装置はMonitor/Slip & Friction Model 32-26 (Testing Machine, Inc., ニューヨーク州Amityville)であった。目詰まり防止剤で被覆されたフィルムのストリップが切断され、重さ２００ｇの６．３５ｃｍ四方そりに合うように搭載された。そのそりはASTM D 1894-01 (American Society for Testing and Materials, ペンシルバニア州West Conshohocken)に記載される規格試験法により、もう１つの被覆フィルムストリップにわたってひきずられた。被覆フィルムストリップは、２つの被覆表面が互いにスライドするにつれて接触するように配向された。F値は表１に示された。

例３：融点のDSC測定
各実験用目詰まり防止化合物の約５ｍｇ試料は示差熱量計試料セル（Model DSC 2910 TA Instruments, デラウェア州New Castle）に装入され、温度は融点が観察されるまで上昇された。各化合物の値はT_melt−T_subから算出されたΔTとともにT_meltとして表１に示される。
例４：化合物の水接触角は優れた化合物を示す
DuPont U28プライマーで被覆された鉄鋼の１．３cm幅ストリップは、各実験用目詰まり防止化合物で被覆されたNorton A270P500 サンドペーパーで、６６ｋN/ｍ^２の圧力で２
０秒間、その場で研削され、水接触角がVCA 2500XE 測角器(AST Products,Inc,マサチューセッツ州Billerica)で測定された。各研削表面について６点が読み取られた。各化合物の水接触角Ｗ^０ _ｇが表３に示される。図１は、たとえば９０°より小さい、９０°に等しい、そして９０°より大きい、Ｗ^０の値についての水接触角Ｗ^０ _ｇを示す。

そのデータは、水接触角Ｗ^０がステアリン酸亜鉛で被覆されたサンドぺーパーでの研磨後に、増加することを示す（たとえばＷ^０ _ｚ）。しかし、Stepanol WA-100およびAmmnyx 4002のような、ある目詰まり防止化合物でのサンディング後に、水接触角、たとえばＷ^０ _ｇが０°に低下しうる。

例５：研削モデルは目詰まり防止性能における変動を予測する
回帰分析が実施され、独立変数として実験値FおよびΔT、ならびに従属変数として相対研削性能Gを用いた。このアプローチを用いて、算出された性能Pについての式１が得られた。表１は実験によるG値対算出されたP値を示す。表４は回帰分析統計を示し、データにおける変動の約７５％までを説明するモデルの能力を反映する。図２はP対Gのプロットを示す。

本発明はその種々の態様について説明されているが、形態および詳細の種々の変更が請求項に包含される本発明の範囲を逸脱しない限り、なされ得ることは当業者に理解されよう。

水接触角測定の模式的表示。 目詰まり防止基準に対する実験的研削性能Gのプロット。

Claims (35)

1. 第１の有機化合物を含む目詰まり防止剤組成物であり、その第１の有機化合物は、ステアリン酸亜鉛に対する水の接触角Ｗ^０ _ｚよりも小さい水の接触角基準Ｗ^０ _ｇを有し；そして約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、目詰まり防止剤組成物。
2. 第１の有機化合物が、約１００°より小さいＷ^０ _ｇ、約７０℃より大きいＴ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項１記載の組成物。
3. 第１の有機化合物が、約７０°より小さいＷ^０ _ｇ、約９０℃より大きいＴ_melt、約０．３より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．３より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項１記載の組成物。
4. 第１の有機化合物は、請求項１記載のＴ_melt、ＦおよびＰの各条件を満足し、；そしてR-OSO₃ ^-M^＋, RCONH(CH₂) ₃N^＋(CH₃) ₂CH₂COO-, R-CONR’CH₂CO₂ ^-M^＋,およびR-O(CO)CH₂OSO₃ ^-M^＋(RはC_６〜C_１８の線状アルキル；R’はC_１〜C_４の線状アルキル；Mはアルカリ金属イオンである)からなる群より選ばれる１つの式により表される、請求項１記載の組成物。
5. 第１の有機化合物に対するＷ^０ _ｇが約０°である請求項１記載の組成物。
6. 第１の有機化合物がラウリル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ラウロイルサルコシンナトリウム塩、ラウルアミドプロピルベタイン、およびラウリルスルホ酢酸ナトリウムからなる群より選ばれる請求項１記載の組成物。
7. 第１の化合物と異なるＷ^０ _ｇを有する第２の有機化合物をさらに含む組成物であり、その組成物は、少なくとも部分的に組成物中の各化合物の独立したＷ^０ _ｇおよび各化合物の割合により、決定される特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する請求項１記載の組成物。
8. 組成物は、予め混合された組成物および少なくとも２つの別々の混合しうる成分を有するから選ばれる請求項１記載の組成物。
9. バインダー支持基板；バインダー；バインダーにより支持基板に付着される研磨材料ならびに第１の有機化合物を含む目詰まり防止剤を含み、
   その第１の有機化合物は、ステアリン酸亜鉛に対する水の接触角Ｗ^０ _ｚよりも小さい水の接触角基準Ｗ^０ _ｇを有し；そして約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、
   研磨用製品。
10. 第１の有機化合物が、約１００°より小さいＷ^０ _ｇ、約７０℃より大きいＴ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項９記載の研磨用製品。
11. 第１の有機化合物が、約７０°より小さいＷ^０ _ｇ、約９０℃より大きいＴ_melt、約０．３より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．３より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項９記載の研磨用製品。
12. 第１の有機化合物は、請求項１記載のＴ_melt、ＦおよびＰの各条件を満足し、；そしてR-OSO₃ ^-M^＋, RCONH(CH₂) ₃N^＋(CH₃) ₂CH₂COO-, R-CONR’CH₂CO₂ ^-M^＋,およびR-O(CO)CH₂OSO₃ ^-M^＋(RはC_６〜C_１８の線状アルキル；R’はC_１〜C_４の線状アルキル；Mはアルカリ金属イオンである)からなる群より選ばれる１つの式により表される、請求項９記載の研磨用製品。
13. 第１の有機化合物に対するＷ^０ _ｇが約０°である請求項９記載の研磨用製品。
14. 第１の有機化合物がラウリル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ラウロイルサルコシンナトリウム塩、ラウルアミドプロピルベタイン、およびラウリルスルホ酢酸ナトリウムからなる群より選ばれる請求項９記載の研磨用製品。
15. 第１の有機化合物がラウリル硫酸ナトリウムである請求項９記載の研磨用製品。
16. 第１の化合物と異なるＷ^０ _ｇを有する第２の有機化合物をさらに含む組成物であり、その組成物は、少なくとも部分的に組成物中の各化合物の独立したＷ^０ _ｇおよび各化合物の割合により、決定される特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する請求項９記載の研磨用製品。
17. 研磨用製品を加工物表面に付着させて加工物表面切りくずを作り出すために加工物表面を研削すること；ならびに
    研磨用製品と加工物表面切りくずの間の界面に有効量の目詰まり防止組成物を与えること；を含み、
    そして、その研磨用製品はバインダー支持基板；バインダー；バインダーにより支持基板に付着される研磨材料ならびに第１の有機化合物を含む目詰まり防止剤を含み、
    ここで、その第１の有機化合物は、ステアリン酸亜鉛に対する水の接触角Ｗ^０ _ｚよりも小さい水の接触角基準Ｗ^０ _ｇを有し；そして約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、
    表面の研削方法。
18. 第１の有機化合物が、約１００°より小さいＷ^０ _ｇ、約７０℃より大きいＴ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項１７記載の方法。
19. 第１の有機化合物が、約７０°より小さいＷ^０ _ｇ、約９０℃より大きいＴ_melt、約０．３より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．３より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項１７記載の方法。
20. 第１の有機化合物は、請求項１９記載のＴ_melt、ＦおよびＰの各条件を満足し、；そしてR-OSO₃ ^-M^＋, RCONH(CH₂) ₃N^＋(CH₃) ₂CH₂COO-, R-CONR’CH₂CO₂ ^-M^＋,およびR-O(CO)CH₂OSO₃ ^-M^＋(RはC_６〜C_１８の線状アルキル；R’はC_１〜C_４の線状アルキル；Mはアルカリ金属イオンである)からなる群より選ばれる１つの式により表される、請求項１７記載の方法。
21. 第１の有機化合物に対するＷ^０ _ｇが約０°である請求項１７記載の方法。
22. 第１の有機化合物がラウリル硫酸ナトリウム、デシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、ラウロイルサルコシンナトリウム塩、ラウルアミドプロピルベタイン、およびラウリルスルホ酢酸ナトリウムからなる群より選ばれる請求項１７記載の方法。
23. 第１の化合物と異なるＷ^０ _ｇを有する第２の有機化合物をさらに含む組成物であり、その組成物は、少なくとも部分的に組成物中の各化合物の独立したＷ^０ _ｇおよび各化合物の割合により、決定される特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する請求項１７記載の方法。
24. 研削される加工物表面に付着されるコーティングと適合したＷ^０ _ｐを選ぶことをさらに含む請求項２３記載の方法。
25. 目詰まり防止組成物を与える工程が研磨用製品もしくは加工物表面に少なくとも１つの化合物を付着させることを含む請求項２３記載の方法。
26. 研磨用製品が化合物の少なくとも１つを含む請求項２３記載の方法。
27. 有機化合物を選ぶことを含む目詰まり防止化合物の選択方法であり、その化合物は、ステアリン酸亜鉛に対する水の接触角Ｗ^０ _ｚよりも小さい水の接触角基準Ｗ^０ _ｇを有し；そして約４０℃より大きい融点Ｔ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、目詰まり防止化合物の選択方法。
28. 第１の有機化合物が、約１００°より小さいＷ^０ _ｇ、約７０℃より大きいＴ_melt、約０．４より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．２より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項２７記載の方法。
29. 第１の有機化合物が、約７０°より小さいＷ^０ _ｇ、約９０℃より大きいＴ_melt、約０．３より小さい動的摩擦係数Ｆおよび約０．３より大きい目詰まり基準Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１つの条件を満足する、請求項２７記載の組成物。
30. 第１の有機化合物が、Ｔ_melt、ＦおよびＰの各条件を満足する請求項２７記載の方法。
31. 第１の有機化合物が、請求項２８記載のＷ^０ _ｇ、Ｔ_melt、ＦおよびＰから選ばれる少なくとも２つの条件を満足する請求項２８記載の方法。
32. 第１の有機化合物が、請求項２９記載のＷ^０ _ｇ、Ｔ_melt、ＦおよびＰから選ばれる少なくとも３つの条件を満足する請求項２９記載の方法。
33. 第１の有機化合物に対するＷ^０ _ｇが約０°である請求項２７記載の組成物。
34. 第２の有機化合物を選択すること、ここで第２の有機化合物は第１の化合物と異なるＷ^０ _ｇを有し；ならびに
    各化合物の割合を決定すること、それによりその割合で化合物を含む組成物は、少なくとも部分的に組成物中の各化合物のＷ^０ _ｇおよび割合により、与えられる特定の水接触角Ｗ^０ _ｐを有する；
    を含む、請求項２７記載の方法。
35. 特定のコーティングと適合したＷ^０ _ｐを選ぶことをさらに含む請求項２９記載の方法。

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