JP2013514900A - 成形研磨粒子を製造するための転写補助スクリーン印刷法及びその結果得られる成形研磨粒子 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本明細書で使用される場合、「略三角形」とは、図2、図3、及び図4に示されるような、頂点ではなく丸い隅部を有する三角形又は三面のテーパ状若しくは非テーパ状多角形を意味する。
最大降伏応力
ゾル−ゲルの降伏応力(剪断速度の関数としての最大粘度)は、Worcestershire,United Kingdomに事業所を有するMalvern instruments Ltdから入手可能なBohlin Gemini 200などのレオメーターを使用して測定することができる。ゾル−ゲルの測定は、温度平衡に達した後に25℃、0.01〜1000秒−1の剪断速度で行われる。本発明の様々な実施形態において、焼結された成形研磨粒子を作製するために乾燥中にクリープする又はフローするスクリーン印刷された形状を作製するためのゾル−ゲルの最大降伏応力は、約90,000;約80,000;約70,000;約60,000;約50,000;約40,000;約30,000;約20,000、又は約15,000Pa・秒[パスカル(秒)]未満;及び約5,000Pa・秒超過であり得る。粘度が低くなり過ぎると、分散系を印刷スクリーン又は金型から取り出した後、スクリーン印刷された形状は、印刷スクリーン又は金型に形成された所定の形状とはもはや似ていない。
第1の側面に対する第2の側面の面積比を、緻密化されかつ焼結された成形研磨粒子に関して画像解析によって判定した。成形研磨粒子をその第2の側面40によって装着し、走査型電子顕微鏡(SEM)の中に位置付けて、SEMの後方散乱電子による画像化を用いて第1の側面38の平面図顕微鏡写真を撮像する(第1の側面に対して約90度の顕微鏡視野位置)。成形研磨粒子全体を見ることができ、かつ1〜2個の完全な成形研磨粒子がSEMの視野を満たすように、適切な倍率を用いる。成形研磨粒子の典型的なSEM画像が、倍率50Xで図3A及び図4Aに示されている。
厚さ比を算出するには、ランダムに選択した15個の成形研磨粒子を選別する。各粒子のそれぞれの角部の高さが測定され、次いで全ての高さは平均化され、平均Tcを判定する。例えば、Tcの平均値を測定するときに使用するために、三角形は成形研磨粒子毎に3つのTc測定値と、合計45の測定値とを有する。成形研磨粒子が円形であるか、楕円形であるか、ないしは別の方法で角部又はポイントを有さない場合、外周部に沿って、互いから等距離の3つのポイントが、各成形研磨粒子のために測定されるべきである。次に、各成形研磨粒子の第1の側面38の内部について最小の厚さTiを測定する。最小の内部厚さを見出すために、成形研磨粒子の透光性が使用され得ることが多く、15個の結果が平均化されて平均値Tiを決定する。平均値Tcを平均値Tiで除すことによって、厚さ比が決定される。
商品名「DISPERAL」(Sasol North America,Houston,Texas)の酸化アルミニウム一水和物粉末を、連続混合することにより、水と、3.0パーセントの硝酸(ゲルA)又は4.5%の硝酸(ゲルB)のいずれかとを含有する溶液の中に分散させて、2つの異なる粘度のベーマイトゲル(ゲルA及びゲルB)を調製した。次いで、結果として生じたゾルを連続乾燥機の中で約125℃の温度まで加熱して、40%固形分の分散系(ゲルA)又は42.5%固形分の分散系(ゲルB)を調製した。ゲルAに関して得られた最大降伏応力は10,154Paであり、ゲルBに関して得られた最大降伏応力は80,154Paであった。
実施例1の成形研磨粒子及び研磨物品をゲルAから調製した。面開放型のアクリルボックスを真空ボックスとして使用し、アクリルボックスの解放面を硬質プラスチックの格子材料で覆って、ボックス内への比較的遮断されていない空気流を可能にした。穴開き金属スクリーンがプラスチック格子を支持した。真空源は、約6”Hg(0.8kPa.)の真空をもたらすことができる「NILFISK Advance model GMP−J−115」電気掃除機(Nilfisk−Advance Inc.,Plymouth,Minnesota)であった。真空をかける面積は約7”×9”(18cm×23cm)であり、ボックス内の真空圧力を示すために、アクリルボックスに真空計を取り付けた。印刷スクリーンは、厚さ0.030”(0.76mm)のポリカーボネートシートで構成された。印刷スクリーン上の開口パターンは、1辺当たり0.110”(2.79mm)の正三角形の入れ子の列であった。列は、頂点又は底面において0.100”(2.54mm)離間していた。レーザー加工技術によって開口を形成した。真空スクリーン印刷中、通気性のある離型ライナを通気性受け取り面として使用した。通気性のある離型ライナは「PART−WICK #4400」と確認され、PacoThane Technologies(Woburn,Massachusetts)製であった。
以下の手順を用いて研磨ディスクを試験した。評価用の直径7インチ(17.8cm)の研磨ディスクを、7インチ(17.8cm)のリブ付きディスクパッド平面皿(3M Company(St.Paul,Minnesota)から入手した「80514 Extra Hard Red」)を装備した回転研磨盤に取り付けた。次に、研磨盤を稼動させて、10ポンド(4.5kg)の荷重下の、0.75×0.75in(1.9×1.9cm)の予め計量された1045スチールバーの末端面を付勢した。この荷重下でのこの加工対象物に対する研磨盤の結果的な回転速度は5000rpmであった。この加工対象物を、これらの条件下で合計36回20秒研磨インターバル(パス)で研磨した。それぞれの20秒インターバルの後、加工対象物を室温まで冷却させ、計量して、研磨動作による削り取りを測定した。試験結果は、それぞれのインターバルでのインクリメンタルな削り取り、及び取り除かれた合計削り取りとして報告した。所望により、好適な設備を用いて試験を自動化することができる。
Claims (58)
- スクリーン印刷法による成形セラミック物品の製造方法であって、セラミック前駆体の分散系を、複数の開口を含む印刷スクリーンを通して受け取り面に適用する工程と、前記印刷スクリーンを前記受け取り面から取り除いて複数のスクリーン印刷された形状を形成すると同時に、前記スクリーン印刷された形状の第1の側面と、前記受け取り面と接触状態にある前記スクリーン印刷された形状の第2の側面との間に差圧を加える工程と、前記受け取り面上に残っている前記スクリーン印刷された形状を少なくとも部分的に乾燥させ、前記スクリーン印刷された形状を焼成して、焼結成形セラミック物品を形成する工程と、を含む方法。
- 前記前駆体が化学的前駆体である、請求項1に記載の方法。
- 前記分散系がαアルミナ前駆体を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分散系がベーマイトアルミナゾル−ゲルである、請求項3に記載の方法。
- 前記ゾル−ゲルが、約30%〜約60%の固形分を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記ゾル−ゲルが最大降伏応力を有し、該最大降伏応力が、約60,000Pa・秒〜約5,000Pa・秒である、請求項4に記載の方法。
- 前記ゾル−ゲルの降伏応力が、約15,000Pa・秒〜約5,000Pa・秒である、請求項5に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第1の側面に正圧を加えることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に負圧を加えることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に負圧を加えることを含む、請求項8に記載の方法。
- αアルミナを含む成形研磨粒子の製造方法であって、ベーマイトアルミナゾル−ゲルの形状を受け取り面上にスクリーン印刷して、複数のスクリーン印刷された形状を形成する工程と、前記スクリーン印刷された形状を印刷スクリーンから取り出すと同時に、前記スクリーン印刷された形状の第1の側面と、前記受け取り面と接触状態にある前記スクリーン印刷された形状の第2の側面との間に差圧を加える工程と、前記スクリーン印刷された形状を少なくとも部分的に乾燥させ、前記アルミナをα相に変態させるのに十分な温度で前記スクリーン印刷された形状を焼成する工程と、を含む方法。
- 前記印刷スクリーンが、約2:1〜約50:1のアスペクト比を有するスクリーン印刷された形状を形成するための寸法を有する開口を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記印刷スクリーンが、複数の略三角形の開口を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第1の側面に正圧を加えることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記正圧を加えるために圧力転写ロールを使用する、請求項14に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に負圧を加えることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記受け取り面が通気性であり、真空ボックス又は真空ロールが、前記受け取り面上の前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に対向して前記受け取り面に隣接して配置される、請求項16に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に負圧を加えることを含む、請求項14に記載の方法。
- αアルミナを含む成形研磨粒子の製造方法であって、ベーマイトアルミナゾル−ゲルの形状を、真空ボックス又は真空ロールに隣接して位置する通気性受け取り面の上にスクリーン印刷すると同時に、印刷スクリーンの中の開口を前記ゾル−ゲルで充填して、複数のスクリーン印刷された形状を形成する工程と、前記スクリーン印刷された形状を前記印刷スクリーンから取り出す工程と、前記スクリーン印刷された形状を少なくとも部分的に乾燥させる工程と、前記アルミナをα相に変態させるのに十分な温度で前記スクリーン印刷された形状を焼成する工程と、を含む方法。
- 前記スクリーン印刷された形状を前記印刷スクリーンから取り出す工程が、前記スクリーン印刷された形状の第1の側面と、前記受け取り面と接触状態にある前記スクリーン印刷された形状の第2の側面との間に差圧を加えることを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第1の側面に正圧を加えることを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記正圧を加えるために圧力転写ロールを使用する、請求項21に記載の方法。
- 前記差圧を加える工程が、前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に負圧を加えることを含む、請求項20に記載の方法。
- 真空ボックス又は真空ロールが、前記受け取り面上の前記スクリーン印刷された形状の前記第2の側面に対向して前記通気性受け取り面に隣接して配置される、請求項23に記載の方法。
- 成形後フロー表面を含む、成形研磨粒子。
- 第1の側面と、第2の側面と、該第1の側面と該第2の側面を接続している側壁と、を含み、該側壁が前記成形後フロー表面を含む、請求項25に記載の成形研磨粒子。
- 前記側壁が凹形である、請求項26に記載の成形研磨粒子。
- 前記側壁が、前記第1の側面と交わる第1の部分と、前記第2の側面と交わる第2の部分と、を含み、該第1の部分の傾斜が該第2の部分の傾斜よりも大きい、請求項27に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1の部分の長さが、前記第2の部分の長さよりも短い、請求項28に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の部分と前記第2の側面との間に角度を含み、該角度が約10度〜約60度である、請求項28に記載の成形研磨粒子。
- 第1の側面に対する第2の側面の面積比が約2.0〜約10.0である、請求項26に記載の成形研磨粒子。
- 前記側壁と前記第2の側面との間に角度を有し、該角度が約10度〜約60度である、請求項30に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1の側面に対する第2の側面の面積比が約2.0〜約3.5である、請求項31に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1の側面が凹形である、請求項26に記載の成形研磨粒子。
- 厚さ比であるTc/Tiが、約1.20〜約5.00である、請求項33に記載の成形研磨粒子。
- 約2:1〜約50:1のアスペクト比を有する、請求項26に記載の成形研磨粒子。
- 略三角形を含む、請求項26に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の側面が非平坦である、請求項26に記載の成形研磨粒子。
- 第1の側面と、第2の側面と、該第1の側面と該第2の側面を接続している側壁と、を含み、該側壁は、該第1の表面と交わる第1の部分と、該第2の表面と交わる第2の部分とを含み、前記第1の部分の傾斜は、前記第2の部分の傾斜よりも大きい、成形研磨粒子。
- 前記第1の部分の長さが、前記第2の部分の長さよりも短い、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の部分と前記第2の表面との間に角度を含み、該角度が約10度〜約60度である、請求項39に記載の成形研磨粒子。
- 第1の側面に対する第2の側面の面積比が約1.5〜約10.0である、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の部分と前記第2の側面との間に角度を含み、該角度が約10度〜約60度である、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 第1の側面に対する第2の側面の面積比が約1.5〜約10.0である、請求項42に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1の側面が凹形である、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 厚さ比であるTc/Tiが、約1.20〜約5.00である、請求項44に記載の成形研磨粒子。
- 約2:1〜約50:1のアスペクト比を有する、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 略三角形を含む、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の側面が非平坦である、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 前記側壁が成形後フロー表面を含む、請求項38に記載の成形研磨粒子。
- 第1の側面と第2の側面と、該第1の側面と該第2の側面を接続している側壁とを含み、前記第1の側面が凹形であり、前記側壁が凹形である、成形研磨粒子。
- 前記側壁が、前記第1の側面と交わる第1の部分と、前記第2の側面と交わる第2の部分と、を含み、該第1の部分の傾斜が該第2の部分の傾斜よりも大きい、請求項50に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1の部分の長さが、前記第2の部分の長さよりも短い、請求項51に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の側面が非平坦である、請求項50に記載の成形研磨粒子。
- 厚さ比であるTc/Tiが、約1.20〜約5.00である、請求項50に記載の成形研磨粒子。
- 第1の側面に対する第2の側面の面積比が約1.5〜約10.0である、請求項50に記載の成形研磨粒子。
- 約2:1〜約50:1のアスペクト比を有する、請求項50に記載の成形研磨粒子。
- 略三角形を含む、請求項50に記載の成形研磨粒子。
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