JP2017514716A - 被覆研磨材物品 - Google Patents
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Abstract
Description
裏張りに接触するメーク樹脂、
及びメーク樹脂に接触する研磨粒子を含む、離散した島と、主表面上に配設され、かつメーク樹脂、研磨粒子、及び裏張りに接触する、サイズ樹脂と、研磨材物品を貫通して延在し、かつ主表面上に分布する多数の開口であって、開口は、研磨粒子の実質的に全てとの接触を回避する、多数の開口と、を備える研磨材物品が提供される。
本明細書において使用されるとき、
「形体」とは、選択的な被覆プロセスで画定される像を指す。
「被覆率」とは、選択的な被覆プロセスを受ける領域上の形体によって覆い隠される裏張りの表面積のパーセンテージを指す。
「直径」は、物体の最長寸法を指す。
「粒径」は、粒子の最長寸法を指す。
「クラスタ」とは、相互に近接して位置する形体の群を指す。
上記の研磨材物品は、研磨材形体の特定の2次元の被覆パターンを使用する。他の被覆パターンも可能であり、いくつかのパターンは他のパターンを超える特定の利点を提供する。
裏張りは、被覆研磨材物品(封止被覆研磨材裏張り及び多孔性の非封止裏張りなど)を作製するために当該技術分野において既知である種々の材料から構築され得る。好ましくは、裏張りの厚さは、概して約0.02〜約5ミリメートルの範囲であり、より好ましくは約0.05〜約2.5ミリメートルの範囲で、最も好ましくは約0.1〜約0.4ミリメートルの範囲であるが、これらの範囲外の厚さも有用であり得る。
被覆研磨材物品に適した研磨粒子には、任意の既知の研磨粒子、又は研磨材物品で使用可能な材料が含まれる。有用な研磨粒子としては、例えば、溶融酸化アルミニウム、熱処理済みの酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ザクロ石、溶融アルミナジルコニア、ゾルゲル研磨粒子類、シリカ、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩類、炭酸金属塩(炭酸カルシウム(例えば、チョーク、方解石、泥灰土、トラバーチン、大理石、及び石灰石)など、炭酸マグネシウムカルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム)、シリカ(例えば、石英、ガラス玉類、ガラス球類、及びガラス繊維類)、ケイ酸塩類(例えば、タルク、粘土類、(モンモリロナイト)長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム)、硫酸金属塩(例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウム)、石膏、アルミニウム三水和物、グラファイト、金属酸化物類(例えば、酸化錫、酸化カルシウム)、酸化アルミニウム、二酸化チタン、並びに亜硫酸金属塩(例えば、亜硫酸カルシウム)、及び金属粒子類(例えば、錫、鉛、銅)が挙げられる。
当該技術分野において既知のメーク樹脂及びサイズ樹脂の広範な選択肢のいずれかを用いて、研磨粒子を裏張りに固定することができる。樹脂は、典型的には、裏張り上に選択的に堆積させるのに適したレオロジー特性及び湿潤特性を有する1つ以上のバインダーを含む。
任意選択的に、1つ以上の追加のスーパーサイズ樹脂層が被覆研磨材物品に適用される。スーパーサイズ樹脂としては、例えば、粉砕助剤、及び抗負荷材料を挙げることができる。一部の実施形態において、スーパーサイズ樹脂は、研磨作業中に増強された潤滑性を提供する。
上記のメーク樹脂、サイズ樹脂、及びスーパーサイズ樹脂はいずれも、任意選択的に1つ以上の硬化剤を含む。硬化剤には、感光性又は熱的に感応性のものが含まれ、好ましくは少なくとも1つのフリーラジカル重合反応開始剤、及び少なくとも1つのカチオン性重合触媒を含み、それらは同じでも異なってもよい。硬化中の加熱を最小限に抑えながら、バインダー前駆体の可使時間を維持するために、本実施形態で用いられるバインダー前駆体は好ましくは感光性であり、より好ましくは光開始剤及び/又は光触媒を含む。
光開始剤は、少なくとも部分的に重合(例えば、硬化)する能力のある、バインダー前駆体のフリーラジカル重合性成分である。有用な光開始剤には、多官能性アクリレートをフリーラジカル的に光硬化させるのに有用であることが既知のものが含まれる。例示的な光開始剤としては、商品名「IRGACURE 819」でBASF Corporation(Florham Park,New Jersey)から市販されているビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド;ベンゾイン及びその誘導体、例えばαメチルベンゾインなど;αフェニルベンゾイン;αアリルベンゾイン;αベンジルベンゾイン;ベンジルジメチルケタル(例えば、商品名「IRGACURE 651」でBASF Corporationから市販のもの)、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテルのようなベンゾインエーテル;アセトフェノン及びその誘導体、例えば、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン(例えば、商品名「DAROCUR 1173」でBASF Corporationから市販されているもの)が挙げられる。本明細書中で定義されている光触媒は、化学放射線に露光された場合に、バインダー前駆体(例えば、オニウム塩及び/又はカチオン性有機金属化合物塩)を少なくとも部分的に重合する能力のある活性種を形成する材料である。好ましくは、オニウム塩光触媒は、ヨードニウム錯塩及び/又はスルホニウム錯塩を含む。本実施形態の実用に役立つ芳香族のオニウム塩類は、典型的には、スペクトルの紫外線領域内でのみ感光性である。ただし、これらは既知の光分解可能な有機ハロゲン化合物用の感光剤を介して近紫外(スペクトルの可視範囲)に感作し得る。有用な市販の光触媒としては、商品名「UVI−6976」でDow Chemical Co.から入手可能である芳香族スルホニウム錯塩が挙げられる。本発明で有用な光重合開始剤及び光触媒は、バインダー前駆体の光硬化性(すなわち、電磁波放射によって架橋可能な)成分の総量に基づいて、0.01〜10重量パーセントの範囲、望ましくは0.01〜5、最も望ましくは0.1〜2重量パーセントの範囲の量で存在し得るが、これらの範囲外の量も有用であり得る。
上記の研磨材被覆は任意選択的に、1つ以上の充填剤を含む。充填剤は典型的には、樹脂内に分散した有機粒子又は無機粒子であり、例えば、バインダー前駆体若しくは硬化バインダーの特性のいずれか、又はその両方を修正することも、及び/又は例えば、単なるコスト節減のために使用することも可能である。被覆研磨材において、充填剤は、例えば、裏張り内の孔及び通路をブロックし、その穿孔を減じて、メーカーの塗膜が効率的に接着できる表面を提供するように存在し得る。充填剤を少なくとも特定の程度まで追加すると、典型的には硬化バインダーの強靭性及び耐久性が増大する。無機粒子充填剤は、一般的に、約1マイクロメートル〜約100マイクロメートル、より好ましくは約5〜約50マイクロメートル、時には更には約10〜約25マイクロメートルの範囲の充填剤粒径を有する。研磨材物品の最終用途に応じて、充填剤は典型的に、1.5〜4.5の範囲の比重を有する。好ましくは、平均充填剤粒径は平均研磨材粒径よりも著しく小さい。有用な充填剤の例としては、金属炭酸塩、例えば、炭酸カルシウム(チョーク、方解石、泥灰土、トラバーチン、大理石、又は石灰石の形態)、炭酸マグネシウムカルシウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸マグネシウムなど;シリカ、例えば、石英、ガラスビーズ、ガラス球、及びガラス繊維など;ケイ酸塩類、例えば、タルク、粘土類、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ナトリウム−カリウムアルミナシリケート、及びケイ酸ナトリウムなど;硫酸金属塩、例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウムなど;石膏;バーミキュライト;木粉;アルミナ三水和物;カーボンブラック;金属酸化物、例えば、酸化カルシウム(ライム)、酸化アルミニウム、二酸化チタン、アルミナ水和物、アルミナ一水和物など;並びに金属亜硫酸塩、例えば、亜硫酸カルシウムなどが挙げられる。
本実施形態の他の有用な任意選択的な添加剤としては、粘性促進剤又は増粘剤が挙げられる。これらの添加剤は、コスト節約の手段として又は加工助剤として本実施形態の組成物に追加することが可能であり、そのように形成された組成物の特性に有意な悪影響を及ぼさない量で存在し得る。分散粘性の増加は、一般に増粘剤濃度、重合度、化学剤組成物、又はそれらの組み合わせの関数である。好適な市販の増粘剤の例としては、Cabot Corporation,Boston,Massachusettsから「CAB−O−SIL M−5」という商品名で入手できるものが挙げられる。
本実施形態において他の有用な任意選択的な添加剤としては、消泡剤、潤滑油、可塑剤、粉砕助剤、希釈剤、着色剤、及び加工助剤が挙げられる。有用な消泡剤としては、「FOAMSTAR S125」(供給元:Cognis Corporation(Cincinnati,Ohio))が挙げられる。有用な加工助剤としては、「BYK W−985」(供給元:Byk−Chemie,GmbH(Wesel,Germany))等の重合性混合物全体に研磨粒子を分散させる補助になる酸性ポリエステル分散剤が挙げられる。
研磨材前駆体の調製
ここで図1、図3A、及び図3Bを参照して、研磨材前駆体100の例示的な製造方法について記述するものとする。この方法は、裏張り102の上面104の、上面104上の所定のアレイを示す複数の離散した領域内に、メーク樹脂112を選択的に適用することから始まる。次に、研磨粒子114を、メーク樹脂112の離散した領域と位置合わせして適用し、メーク樹脂112を硬化させる。任意選択的に、鉱物をシート全体に適用し、次にメーク樹脂112を含まない領域から除去することができる。次に、サイズ樹脂116を、研磨粒子114、メーク樹脂112、及び裏張り102のあらゆる残りの未被覆領域の上にフラッド被覆する。次に、サイズ樹脂116を硬化させて研磨材前駆体100を得る。
研磨材前駆体100の変換は、裏張り102上のメーク樹脂112及び研磨粒子114に対する、好適な切断装置の位置合わせによって支援されるのが好ましい。位置合わせプロセスは、直接的又は間接的のいずれであってもよい。例えば、直接位置合わせでは、概して暗色である研磨粒子114自体は、切断装置と被覆研磨材パターンを位置合わせするための視覚的指標としての役割を果たすことができる。間接位置合わせでは、研磨粒子114及びメーク樹脂112は、裏張り102上に位置する1つ以上のノッチ、ライン、突起、又は他の基準マーカーと予め位置合わせされた領域に沿って被覆されてもよく、続いてこれらを使用して切断装置を研磨材パターンに対して位置合わせする。基準マーカーは、メーク樹脂112及び研磨粒子114で被覆する前に又は後に、裏張り102上に配置されてもよい。
別の選択肢として、裏張り102、202は、上面104、204から反対側の方向に面するスクリム又は不織布材料等の繊維状材料を含んでもよい。好都合にも、繊維状材料は、物品150、250の電動式ツールへの連結を容易にし得る。一部の実施形態において、例えば、裏張り102、202にはフックアンドループアタッチメントシステムの半分が含まれ、もう半分は電動式ツールに固定されたプレート上に配設される。あるいは、この目的に感圧接着剤を使用してもよい。このような付着システムでは、物品150、250を電動工具に固定する一方で、研磨作業の間に物品150、250を都合良く置換できる。
387.8グラムのUVR 6110、166.2グラムのSR−351、及び6.0グラムのW985を32oz(0.47リットル)の黒いプラスチック製容器に入れ、高速ミキサーを使用して70°F(21.1℃)で5分間分散させた。更にミキサーを作動させた状態で、400.0グラムのMX−10を約15分かけて徐々に添加した。30.0グラムのCPI−6976、及び10.0グラムのI−819を樹脂に加え、均一になるまで(約5分)分散させた。最後に、3.8グラムのCM−5を、均質に分散するまで約15分かけて徐々に添加した。
1008.0グラムのUVR−6100及び432.0グラムのSR−351を128oz(3.79リットル)の黒いプラスチック製容器に入れ、高速ミキサーを使用して70°F(21.1℃)で5分間分散させた。更にミキサーを作動させた状態で、45.0グラムのCPI−6976及び15.0グラムのD−1173を樹脂に加えて、均一になるまで(約5分)分散させた。
表1に列挙する条件に従ってモデル「EAGLE 500W CO2」レーザー(供給元:Preco Laser,Inc.(Somerset,WI))を使用して、厚さ5ミル(127.0μm)のポリエステルフィルムの31インチ×23インチ(78.74×58.42cm)のシートに穿孔することによって、ステンシルを調製した。
CWT−B紙をCWT−Wに代えて、実施例1に概説した基本手順に従って研磨ディスクを作製した。
実施例1に概説した基本手順に従って、粉塵抽出開口を有さない研磨ディスクを作製した。
実施例2に概説した基本手順に従って、粉塵抽出開口を有さない研磨ディスクを作製した。
Claims (20)
- 主表面を有する裏張りであって、前記主表面が上面である、裏張りと、
前記主表面に接触し、かつ前記主表面上に所定のパターンで延在するメーク樹脂と、
前記メーク樹脂に接触し、かつ前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記メーク樹脂に略位置合わせされた研磨粒子と、
前記主表面及び前記メーク樹脂の両方の上に延在するサイズ樹脂であって、前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に接触する、サイズ樹脂と、
研磨材物品を貫通して延在し、かつ前記主表面上に分布する多数の開口であって、前記開口の実質的に全てが、前記研磨粒子から離間している、多数の開口と、を備える、研磨材物品。 - 主表面を有する裏張りと、
2次元パターンに従って配置されている、前記主表面上の複数の離散した島であって、各島が、
前記裏張りに接触するメーク樹脂と、
前記メーク樹脂に接触する研磨粒子と、を含む、複数の離散した島と、
前記主表面上に配設され、かつ前記メーク樹脂、前記研磨粒子、及び前記裏張りに接触する、サイズ樹脂と、
研磨材物品を貫通して延在し、かつ前記主表面上に分布する多数の開口であって、前記研磨粒子の実質的に全てとの接触を回避する、多数の開口と、を備える、研磨材物品。 - 前記サイズ樹脂に接触し、かつ前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記サイズ樹脂に略位置合わせされたスーパーサイズ樹脂を更に含み、前記スーパーサイズ樹脂が増強された潤滑性を提供する、請求項1又は2に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の平均サイズが68マイクロメートル〜270マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最大30パーセントである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の平均サイズが68マイクロメートル〜270マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最大20%である、請求項4に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の平均サイズが68マイクロメートル〜270マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最大10%である、請求項5に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の平均サイズが0.5マイクロメートル〜68マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最大70パーセントである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の平均サイズが0.5マイクロメートル〜68マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最大60%である、請求項7に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の平均サイズが0.5マイクロメートル〜68マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最大50%である、請求項8に記載の研磨材物品。
- 前記パターンが、形体の複数の複製されたクラスタを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 各クラスタが、多角形に配置された3つ以上の略円形の形体を有する、請求項10に記載の研磨材物品。
- 各クラスタが、六角形に配置された7つの略円形の形体を有する、請求項11に記載の研磨材物品。
- 前記パターンが、略円形の形体のランダムアレイである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 前記研磨粒子の本質的に全てが、前記メーク樹脂と前記サイズ樹脂の組み合わせによって封入されている、請求項1〜13のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 前記メーク樹脂の被覆率が最大30パーセントである、請求項1〜14のいずれか一項に記載の研磨材物品。
- 前記メーク樹脂の被覆率が最大10%である、請求項15に記載の研磨材物品。
- 裏張りの主表面にメーク樹脂を適用することと、
前記メーク樹脂を研磨粒子で少なくとも部分的に被覆し、これにより前記研磨粒子が前記裏張りにわたって所定のパターンで延在することと、
前記メーク樹脂を硬化させることと、
サイズ樹脂を、前記メーク樹脂及び前記研磨粒子で被覆された領域に沿って、前記裏張りに適用することと、
前記サイズ樹脂を硬化させることと、
切断装置を前記所定のパターンに対して位置合わせすることと、
前記位置合わせを用いて、前記裏張りを貫通する複数の開口を形成し、これにより前記開口の実質的に全てがあらゆる被覆研磨粒子から離間することと、を含む、研磨材物品を製造する方法。 - 前記切断装置が、レーザードリル、機械式ドリル、穿孔器、ダイカッター、機械式ミル、及びウォータージェット切断機からなる群から選択される、請求項17に記載の方法。
- 前記切断装置がレーザードリルであり、前記複数の開口を形成することが、前記開口をレーザー穿孔することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記切断装置を位置合わせすることが、
前記研磨材物品上の、前記所定のパターンに対して既知の位置に、少なくとも1つの基準マーカーを配置することと、
前記切断装置の基準フレームとして用いるために、前記少なくとも1つの基準マーカーを認識することと、を含む、請求項17〜19のいずれか一項に記載の方法。
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