JP2017538588A - 研磨プリフォーム、研磨物品を製造する方法、及び結合研磨物品 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、研磨物品及び結合研磨物品を製造する方法に関する。
被覆研磨物品及び結合研磨物品等の研磨物品は、結合剤(又は結合材料)中に保持された研磨粒子を含有する。研磨物品の様々な研磨特性の効果は、研磨粒子の配向及び/又は配置に部分的に依存することがある。これは特に、研磨粒子が不規則でない所定の形状を有する事例に当てはまり得る。研磨粒子を効果的に配向及び配置することが可能である研磨物品を作製する新しい方法を有することが有用であろう。
上記の観点から、単純でコスト効率の良い、被覆研磨物品及び結合研磨物品中に研磨粒子(特に成形セラミック研磨粒子)を配置及び配向するのに有用な、別の方法及び装置を有することが望ましい。
第1及び第2の対向する平行の主表面を有するフレームであって、第1の主表面が、その中に形成された複数の精密成形された空洞を有し、フレームが結合剤前駆体材料を含む、フレームと、
複数の精密成形された空洞の少なくとも一部分に配設されたセラミック研磨粒子であって、セラミック研磨粒子が、少なくとも1つの金属の酸化物又は炭化物を含む、セラミック研磨粒子と、を備える、研磨プリフォームを提供する。
第1及び第2の対向する平行な主表面を有するフレームであって、第1の主表面が、その中に形成された複数の第1の空洞を有し、第2の主表面が、その中に形成された複数の第2の空洞を有し、フレームが結合剤前駆体材料を含む、フレームと、
複数の第1の空洞の少なくとも一部分に配設された第1の研磨粒子と、
複数の第2の空洞の少なくとも一部分に配設された第2の研磨粒子と、を備える、研磨プリフォームを提供する。
i)本開示による第1の研磨プリフォームを提供する工程と、
ii)研磨プリフォームを焼き鈍し、硬化させることによって、フレームを焼き入れする工程と、を含む。
裏材を提供する工程と、
裏材と第1の研磨プリフォームとが永続的に1つに接合するように、工程ii)を実行しながら、第1のプリフォームと裏材とを1つに圧接する工程と、を更に含む。
第1の研磨プリフォームと同じであり得る又はそれとは異なり得る、本開示による第2の研磨プリフォームを提供する工程と、
第1の研磨プリフォームと第2の研磨プリフォームとが永続的に1つに接合するように、工程ii)を実行しながら、第1の研磨プリフォームと第2の研磨プリフォームとを1つに圧接する工程と、を更に含む。
結合剤材料中に保持される複数のセラミック研磨粒子であって、セラミック研磨粒子が、少なくとも1つの金属の酸化物又は炭化物を含み、セラミック研磨粒子の少なくとも一部が、セラミック研磨粒子の少なくとも2つの層を含む所定の3次元パターンに従って、結合剤材料中に配設される、結合研磨物品を提供する。
図1A及び図1Bは、本開示による例示的な研磨プリフォームの1つの例示的な実施形態を示している。ここで図1Aを参照すると、研磨プリフォーム100は、フレーム110及び精密成形されたセラミック研磨粒子120を含む。フレーム110は、第1及び第2の対向した主表面112、114を有する。第1の主表面112は、その中に形成された複数の精密形成された空洞125を有する。フレーム100は、熱及び/又は圧力を加えると、フレーム110が変形及び/又は流動し、精密成形されたセラミック研磨粒子120に結合して、共有結合性化学架橋の生成を通じて剛性化する結合剤前駆体材料を含む。精密成形されたセラミック研磨粒子120は、少なくとも1つの金属の酸化物又は炭化物を含み、切頭三角錐として成形される。次に図1Cを参照すると、それぞれの精密成形されたセラミック研磨粒子120は、3つの側壁188a、188b及び188cにより離隔され、それらと当接する頂面184及び底面186を有する。図1A及び図1Bに示した実施形態において、頂面184及び底面186は、精密成形された空洞125内に配設された時に第1の主表面112に対して公称的に平行に整列している。
第1の実施形態では、本開示は、
第1及び第2の対向する平行の主表面を有するフレームであって、第1の主表面が、その中に形成された複数の精密成形された空洞を有し、フレームが結合剤前駆体材料を含む、フレームと、
複数の精密成形された空洞の少なくとも一部分に配設されたセラミック研磨粒子であって、セラミック研磨粒子が、少なくとも1つの金属の酸化物又は炭化物を含む、セラミック研磨粒子と、を備える、研磨プリフォームを提供する。
第1及び第2の対向する平行な主表面を有するフレームであって、第1の主表面が、その中に形成された複数の第1の空洞を有し、第2の主表面が、その中に形成された複数の第2の空洞を有し、フレームが結合剤前駆体材料を含む、フレームと、
複数の第1の空洞の少なくとも一部分に配設された第1の研磨粒子と、
複数の第2の空洞の少なくとも一部分に配設された第2の研磨粒子と、を備える、研磨プリフォームを提供する。
i)第1〜第22の実施形態のいずれか1つによる第1の研磨プリフォームを提供する工程と、
ii)第1の研磨プリフォームを焼き鈍し、硬化させることによって、フレームを焼き入れする工程と、を含む。
裏材を提供する工程と、
裏材と第1の研磨プリフォームとが永続的に1つに接合するように、工程ii)を実行しながら、第1の研磨プリフォームと前記裏材とを1つに圧接する工程と、を更に含む、研磨物品を作製する方法を提供する。
第1の研磨プリフォームと同じであり得る又はそれとは異なり得る、第1〜第22の実施形態による第2の研磨プリフォームを提供する工程と、
第1の研磨プリフォームと第2の研磨プリフォームとが永続的に1つに接合するように、工程ii)を実行しながら、第1の研磨プリフォームと第2の研磨プリフォームとを1つに圧接する工程と、を更に含む、研磨物品を作製する方法を提供する。
含浸溶液が93.1重量%のMg(NO2)3と6.43重量%の脱イオン水と0.47重量%のCo(NO3)2とからなることを除いて、米国特許第8,142,531号(Adefrisら)の実施例1の開示に従って、正三角形のポリプロピレンの成形型空洞中でアルミナゾル−ゲルを成形することによって、実施例における精密成形されたアルファアルミナ研磨粒子SAP1を調製した。
1/8インチ(3.2mm)厚のステンレス鋼の40インチ(mm)長のシートを、水平面に対して35度角で、傾斜した主表面で固定した。傾斜したシートの下向き傾斜頂面に沿って、ガイドレールを固定した。ツールが重力で下向き経路に誘導されるように、デウォルト(DeWalt)のモデルD28114の4.5インチ(11.4cm)/5インチ(12.7cm)切削ホイール角度研削機をガイドレールに固定した。評価用切削ホイールを、切削ホイールツールが解除され、レールに沿って重力で下向きに移動した時に、切削ホイールがステンレス綱シートの全厚にぶつかるようにツールに載置した。切削ホイールシートをアクティブ化して、切削ホイールを10000rpmで回転させ、ツールを解除して降下を開始させ、60秒後に、ステンレス鋼シートにおける結果として生じた切断長さを測定した。切削試験の前後に切削ホイールの寸法を測定して、摩耗を判定した。
実施例1は、樹脂製結合研磨ホイールの調製について説明する。
実施例2は、フェノールプリフォームを以下の方法でPP及びFAを用いて作製した点を除いて、実施例1に同様に実施された。196gのPPを、低速に設定されたCUISINARTフードプロセッサーに入れた。液滴状のFA16gにPPを加えた。総混合時間は3分とした。結果として得られたPPとFAとの塊状の混合物をフードプロセッサーから除去し、次いで、手で丸めて可塑化樹脂のボールを形成した。可塑化樹脂ボールを、剥離紙が貼られたと2枚の平坦なアルミニウムプレートの間に置き、150°F(66℃)で2秒間、5psi(34kPa)でプレスし、可塑化樹脂薄いシートを形成した。このシートを再び丸めてボールにし、より均質な可塑化樹脂の薄いシートを達成するために、プレスプロセスを繰り返した。
フェノールプリフォームを以下の方法でPP及びFAを用いて作製した点を除いて、実施例2に同様に実施例3を実施した。1028gのPAF(KBM Affilips Master Alloys社(オランダ、デルフゼイル)のフッ化カリウムアルミニウム)を、アイリッヒミキサー(モデル#RV02E)ボウル中で、160gの炭化ケイ素(Saint−Gobain Ceramic Materials社(Saint−Gobain Ceramic Materials AS)(フランス、ケルン)からSIKA(75〜99%炭化ケイ素CAS 409−21−2として取得される)と化合し、75RPMのパン速度かつ977RPMのロータモータシャフト速度で、2分間混合した。反時計回りであり、ツール径が185mmのアイリッヒミキサーを使用した。159gのFAをPAF及びSiCに加え、5分間混合した。800gのノボラックフェノール樹脂(Momentive Specialty Chemicals社(オハイオ州、コロンブス)からHEXION 0224Pとして取得される)を追加し、混合物全体を更に3分間混合した。
SCA(1.1グラム)を55gのRPに加え、と化合して、舌圧子を用いて手で混合した。SCAとRPとの混合物を650グラムのSAP1に加え、レベル3速度で7分間、市販のミキサー(KITCHENAIDのモデルKSM C50S)中で混合した。次いで、得られたRP/SCA被覆SAP1を市販のミキサーの中で、7分間にわたってレベル1速度で、295グラムのPPにゆっくりと加えた。次いで、14メッシュを使用して、得られた充填材混合物をふるいにかけて、混合集合体を除去した。
全体としてAP1からなる空洞中に配置された研粒を除き、実施例4の研磨物品を実施例2と同じように調製した。
実施例1に記載したものと同様のシリコーンツール(図9では900と示される)を、このツールが頂部寸法が0.0295インチ×0.0295インチ(0.75×0.75mm)を有し、全ての辺において深さ0.0300インチ(0.76mm)まで内向きに18°テーパリングしている1平方インチ当たり333個の空洞(1平方cm当たり52個の空洞)の矩形アレイを有するポリプロピレンシートから調製されることを除いて、構築することによって、実施例5の研磨物品を調製し、頂部開口部から深さ0.0300インチ(0.76mm)に、0.0200インチx0.0200インチ(0.51×0.51mm)底部寸法を有する空洞が作製された。
HDPE容器にVB1を加えた。次いで、混合物を4時間、ローラーミル上に置き、泡立てることなく、粉末ブレンドと結合剤とを完全に混合して、スラリーを形成した。
VB2をVB1に置換したことを除いて、実施例6に記載したように、実施例7の研磨物品を調製した。
Claims (30)
- 第1及び第2の対向する平行の主表面を有するフレームであって、前記第1の主表面が、その中に形成された複数の精密成形された空洞を有し、前記フレームが結合剤前駆体材料を含む、フレームと、
前記複数の精密成形された空洞の少なくとも一部分に配設されたセラミック研磨粒子であって、前記セラミック研磨粒子が、少なくとも1つの金属の酸化物又は炭化物を含む、セラミック研磨粒子と、を備える研磨プリフォーム。 - 前記結合剤前駆体材料が、ガラス材料又はセラミック材料、あるいは、それらの前駆体のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の研磨プリフォーム。
- 前記結合剤前駆体材料が、金属粒子を本質的に含まない、請求項1又は2に記載の研磨プリフォーム。
- 前記セラミック研磨粒子がαアルミナを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記セラミック研磨粒子が精密成形される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子のそれぞれ1つが、少なくとも3つの側壁により離隔し、それらに当接する頂面及び底面を別個に有する、請求項5に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子が三角形である、請求項5又は6に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子の過半数は、それらの底面が前記フレームの前記第1の主表面と整列するように、前記複数の精密成形された空洞のうちの対応する空洞内に別個に配設される、請求項5〜7のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子の過半数は、それらの底面が前記フレームの前記第1の主表面と少なくとも45°の二面角を形成するように、前記複数の精密成形された空洞のうちの対応する空洞内に別個に配設される、請求項5〜7のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記フレームがシート又はウェブを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記結合剤前駆体材料が溶融流動性組成物を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記結合剤前駆体材料が、フェノール樹脂及びフルフリルアルコールを含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 第1及び第2の対向する平行な主表面を有するフレームであって、前記第1の主表面が、その中に形成された複数の第1の空洞を有し、前記第2の主表面が、その中に形成された複数の第2の空洞を有し、前記フレームが結合剤前駆体材料を含む、フレームと、
前記複数の第1の空洞の少なくとも一部分に配設された第1の研磨粒子と、
前記複数の第2の空洞の少なくとも一部分に配設された第2の研磨粒子と、を備える研磨プリフォーム。 - 前記結合剤前駆体材料が、ガラス材料又はセラミック材料、あるいは、それらの前駆体のうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載の研磨プリフォーム。
- 前記結合剤前駆体材料が、金属粒子を本質的に含まない、請求項13又は14に記載の研磨プリフォーム。
- 前記研磨粒子がαアルミナを含む、請求項13〜15のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記第1の研磨粒子が、精密成形されたセラミック研磨粒子を含む、請求項13〜16のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子のそれぞれ1つが、少なくとも3つの側壁により離隔し、それらに当接する頂面及び底面を別個に有する、請求項17に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子が三角形である、請求項17又は18に記載の研磨プリフォーム。
- 前記精密成形されたセラミック研磨粒子の過半数は、それらの底面が前記フレームの前記第1の主表面と整列するように、前記複数の精密成形された空洞のうちの対応する空洞内に別個に配設される、請求項13〜19のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記結合剤前駆体材料が溶融流動性組成物を含む、請求項13〜20のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 前記結合剤前駆体材料が、フェノール樹脂及びフルフリルアルコールを含む、請求項13〜21のいずれか一項に記載の研磨プリフォーム。
- 研磨物品を作製する方法であって、前記方法が、
i)請求項1〜22のいずれか一項に記載の第1の研磨プリフォームを提供する工程と、
ii)前記第1の研磨プリフォームを焼き鈍し、硬化させることによって、前記フレームを焼き入れする工程と、を含む方法。 - 裏材を提供する工程と、
前記裏材と前記第1の研磨プリフォームとが永続的に1つに接合するように、工程ii)を実行しながら、前記第1の研磨プリフォームと前記裏材とを1つに圧接する工程と、を更に含む、請求項23に記載の方法。 - 前記第1の研磨プリフォームと同じであり得る又はそれとは異なり得る、請求項1〜12のいずれか一項に記載の第2の研磨プリフォームを提供する工程と、
前記第1の研磨プリフォームと前記第2の研磨プリフォームとが永続的に1つに接合するように、工程ii)を実行しながら、前記第1の研磨プリフォームと前記第2の研磨プリフォームとを1つに圧接する工程と、を更に含む、請求項24に記載の方法。 - 結合剤材料中に保持される複数のセラミック研磨粒子を備える結合研磨物品であって、
前記セラミック研磨粒子がそれぞれ、少なくとも1つの金属の酸化物又は炭化物を含み、
前記セラミック研磨粒子の少なくとも一部が、前記セラミック研磨粒子の少なくとも2つの層を含む所定の3次元パターンに従って、前記結合剤材料中に配設される、結合研磨物品。 - 前記セラミック研磨粒子の前記少なくとも2つの層が平行である、請求項26に記載の結合研磨物品。
- 前記セラミック研磨粒子の前記少なくとも2つの層に含有される前記セラミック研磨粒子が、同一の所定のパターンに従って、それらのそれぞれの層内に配置される、請求項26に記載の結合研磨物品。
- 前記結合剤材料がガラス質である、請求項26〜28のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
- 前記セラミック研磨粒子が、精密成形されたセラミック研磨粒子を含み、
前記精密成形されたセラミック研磨粒子が、所定の配向に従って配向される、請求項26〜29のうちのいずれか一項に記載の結合研磨物品。
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