JP2013533128A - 交差プレート成形研磨粒子 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1A
Description
1.メイクコートに接着される底プレートの寸法を用いて、加工対象物と接触する研磨材の先端の間隔及び密度を制御する。この技術は、異なる材料を研磨するために調整され得る、研磨層の開放度(degree of openness)を制御することができる。
2.削り屑の除去のためのチャネルの形成。研磨材の先端は、ベースの寸法及び形状によって制御可能に離間配置することができるので、冷却流体を導通させるため、又は削り屑の除去のために、研磨層にチャネルを形成することができる。
3.より尖っておりかつあまり平らでない表面を有する成形研磨粒子の作製。RE 35,570の三角形の成形研磨粒子は、2つの対向する平面と、加工対象物と接触することができる3つの頂点と、有する。図3の交差プレート成形研磨粒子は、1つの平面と、加工対象物と接触することができる5つの頂点と、を有し、平面でなく頂点が加工対象物と接触する機会が有意に増加する。これは、成形研磨粒子の配向の制御が被覆研磨物品におけるよりも困難な不織布構成体において、特に有利であり得る。
4.いくつかの実施形態においてより大きな摩耗平面を形成するために、接地面積及び傾向が少ない。成形研磨粒子が四面体である場合、頂点が摩耗すると、接地面積が急速に増加する。図1の交差プレート成形研磨粒子は、四面体と同じベースを有しているが、上部頂点が摩耗したときの接地面積の増加は有意に少ない。
5.不織構造の良好な保持。2つのプレートの交差は、不織繊維に対するプレート成形研磨粒子の良好な接着をもたらし、かつ、粒子が不織布ウェブを通って落下する又は不織布ウェブのより深くに入り込むのを防止すると考えられている。
本明細書で使用される「含む/備える/具備する(comprise)」、「有する(have)」、及び「含む(include)」という言葉の形態は、法的に同等かつ非限定的である。したがって、記載された要素、機能、工程、又は制限に加えて、記載されていない追加的な要素、機能、工程、又は制限が存在する場合がある。
本明細書で使用される「研磨材分散液」という用語は、成形型のキャビティに導入されるαアルミナに転換可能なαアルミナ前駆体を意味する。この組成物は、揮発性成分が十分に除去されて研磨材分散液の固化が生じるまでの研磨材分散液を指す。
本明細書で使用される「一体的に接合される」という用語は、第1のプレート及び第2のプレートを形成する同一材料が、2つのプレートを結合することを意味する。2つのプレートを取り付けるために、異なる化学組成を有する別個の結合剤を使用しない。
本明細書で使用するとき、用語「前駆体成形研磨粒子」とは、研磨材分散液が成形型のキャビティ内にあるうちに、研磨材分散液から十分な量の揮発性成分を除去することによって生成され、成形型のキャビティから取り出して、その後の加工作業中にその成型形状を実質的に保持することができる固化体を形成する、未焼結の粒子を意味する。
本明細書で使用される「成形研磨粒子」という用語は、その研磨粒子の少なくとも一部が、成形研磨粒子の前駆体を形成するために使用される成形型のキャビティから複製された所定の形状を有するセラミック研磨粒子を意味する。研磨破片の場合(例えば、米国特許仮出願第61/016,965に記載のように)を除き、成形研磨粒子は概して、成形研磨粒子を形成するために使用された成形型のキャビティを実質的に複製する、所定の幾何学的形状を有する。本明細書で使用されるとき、成形研磨粒子は、機械的な粉砕動作によって得られる研磨粒子を除く。
図1〜図4を参照して、例示的な交差プレート成形研磨粒子20を示す。一実施形態において、成形研磨粒子20が作製される材料は、αアルミナを含む。αアルミナ粒子は、本明細書で後述するように、ゲル化され、型で成形され、その形を維持するために乾燥され、か焼され、次に焼結された、酸化アルミニウム水酸化物及びアルミニウム一水和物の分散により作製されてよい。交差プレート成形研磨粒子の幾何学的形状は、結合剤によって結合される研磨粒子を含む粒塊を形成するための結合剤を必要とせずに維持される。
図5を参照すると、被覆された研磨物品54は、裏材56の第1の主表面60に塗布される結合剤の第1の層(以下、メイクコート58と呼ぶ)を有する裏材56を含む。複数の成形研磨粒子20がメイクコート58に取り付けられ又は部分的に埋め込まれ、研磨材層を形成する。結合剤の第2の層(以下、サイズコート62と呼ぶ)が成形研磨粒子20に塗布される。メイクコート58の目的は、成形研磨粒子20を裏材56に固定することであり、サイズコート62の目的は、成形研磨粒子20を補強することである。当業者に既知であるように、任意のスーパーサイズコーティングを適用してもよい。
本発明のプロセスを用いて成形セラミック物体に形成され得る材料としては、既知のセラミック材料、例えば、αアルミナ、炭化ケイ素、アルミナ/ジルコニア、及び炭化ホウ素などの細粒などの物理的前駆体が挙げられる。また、三水和アルミナ、ベーマイト、γアルミナ及び他の遷移相アルミナ、並びにボーキサイトなどの化学的及び/又は形態的前駆体が挙げられる。上記の中で最も有用なものは、典型的には、アルミナ及びその物理的又は化学的前駆体を主成分とするものである。しかしながら、本発明はそれらに限定されるものではなく、様々な前駆体材料についても適用可能であると理解すべきである。
交差プレート成形研磨粒子の改善された特質を実証するために、実施例1及び比較例Aを調製した。実施例1の新規な研磨粒子は、所望の研磨用途に必要な鋭さを粒子に提供するために、図8に示される特定の幾何学的形状を有するように成形された。かかる研磨粒子は、三角形のベースプレートの形を有し、三角形の表面の1つから平面のプレートが突き出ている。この研磨材は、複数の非常に鋭い縁部を有するように設計されている。
2316gの脱イオン水と66gの硝酸とを、1601rpmで作動する高剪断混合器(Scott Turbon Mixer,Adelanto,California)の中で混合して、アルミナゾルを調製した。1600gの酸化アルミニウム一水和物(「Disperal」、Sasol North America,Houston Texas)を1分かけて添加した。5分後、追加の6gの硝酸を添加し、7分混合した後、12gのピーナッツオイル(「peanut oil,n.f.」、Alnor Oil Company,Valley Stream,New York)(Disperal含有量を基準として0.75%)をこの混合物に添加し、2分間混入させた。バッチサイズは4000gであった。ゾルをゲル化し、使用前に24時間エージングさせた。
実施例1で使用した交差プレート成形型に代えて、三角形の大きい方の面の各片の長さが2.794mmの成形型キャビティ、0.711mmの成形型深さ、及び97度の抜き勾配を有する平面的な三角形を有する成形型を使用したことを除き、実施例1と同様に比較例Aを調製した。製造された成形研磨粒子は、米国特許出願第2010/0151196号に開示されている成形研磨粒子と同じか又は類似であった。
実施例2及び比較例Bの不織布研磨材を、実施例1及び比較例Aの研磨粒子をそれぞれ使用して調製した。
実施例2は、ウレタン樹脂が軽く結合された、70デニール(78デシテックス)×1.5インチ(38mm)ナイロン6,6短繊維の従来法で調製された126g/m2不織布を、実施例1の交差プレート成形研磨粒子でロールコーティングすることにより調製された。予め結合された不織布の4×6インチ(10.2×15.2cm)片に、49.15%のレゾールフェノール樹脂、10.19%の水、40.56%の炭酸カルシウム充填剤、0.10%のEMULAN A乳化剤(BASF,Florham Park,New Jersey)、及び微量のリオライトで作製した樹脂を塗布し、200グラム/平方メートルの湿潤付加物(wet add-on)を得た。1平方メートル当たり323gの実施例1の研磨粒子を、メイクコー上に滴下被覆した。次に、この複合体を90℃まで加熱し、この温度を90分間維持した。50.56%のDOCANOL PMA 484431(Sigma Aldrich,St.Louis Missouri)、36.2%のADEPRINE BL−16(Chemutra Group,Middlebury CT)ウレタン樹脂、及び13.24%の硬化剤LAPOX K450(PMA中42.33%)(Royce International,East Rutherford,CT)のサイズコーティングをロールコーティングで塗布し、96gの湿潤付加物を得た。次に、得られた複合体を330℃で加熱し、この温度を5分間維持した。得られた研磨物品を図11に示す。
実施例1の研磨粒子を比較例Aの研磨粒子に代えたことを除き、実施例2と同様に比較例Bを調製した。
不織布研磨材ディスクを実施例2及び比較例Bから切断し、3M Blue Vinyl Foam #02345バックアップパッド(3M Company(Maplewood,Minnesota)より入手)に取り付け、ランダムオービタルサンダーに装着した。ランダムオービタルサンダーを3450rpmで動作するように作動させ、2ft/分(0.61m/分)のトラバース速度で10インチ(25.4cm)にわたって6lb(2.72kg)の荷重下でスチールルールダイ(45ロックウェル)に対して付勢した。
Claims (14)
- セラミックを含み、かつ所定の角度βで第2のプレートに一体的に接合された第1のプレートを備える、成形研磨粒子。
- 前記第1のプレート又は前記第2のプレートが、少なくとも1つの側壁により接続された第1の主表面と第2の主表面とを含む、請求項1に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の主表面と前記少なくとも1つの側壁との間の抜き勾配αが、約90度〜約135度である、請求項2に記載の成形研磨粒子。
- 前記第2の主表面と前記側壁との間の前記抜き勾配αが、約95度〜約120度である、請求項3に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1のプレートが切頭三角錐を含み、前記第2のプレートが切頭三角錐を含む、請求項1に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1のプレートが三角柱を含み、前記第2のプレートが三角柱を含む、請求項1に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1のプレートがひし形角柱を含み、前記第2のプレートが三角柱を含む、請求項1に記載の成形研磨粒子。
- 前記第1のプレートが切頭ひし形角錐を含み、前記第2のプレートが切頭三角錐を含む、請求項1に記載の成形研磨粒子。
- 前記所定の角度βが約90度である、請求項1、2、3、4、5、6、7、又は8に記載の成形研磨粒子。
- 前記所定の角度βが約20度〜約85度である、請求項1、2、3、4、5、6、7、又は8に記載の成形研磨粒子。
- 前記成形研磨粒子が、αアルミナを含み、ベーマイトアルミナゾルゲルを鋳造することにより形成される、請求項1、2、3、4、5、6、7、又は8に記載の成形研磨粒子。
- 請求項1に記載の前記成形研磨粒子と結合剤とを含む研磨物品。
- 前記研磨物品が、被覆研磨物品、不織布研磨物品、結合研磨物品、及び研磨ブラシからなる群から選択される、請求項12に記載の研磨物品。
- 前記結合剤が、前記被覆研磨物品のメイクコートを含み、前記成形研磨粒子が、前記第1のプレートによって前記メイクコートで裏材に取り付けられる、請求項13に記載の研磨物品。
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