JP2020513337A - 研磨物品及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

研磨物品は、バッキングと、バッキングに固定された研磨粒子と、研磨粒子上に設けられたサイズコートと、を含み、このサイズコートは、バインダ樹脂と、少なくとも１つの充填剤材料と、少なくとも約２００°Ｆの融点を有する少なくとも１つの潤滑剤材料とを含む。かかる研磨物品を使用してアルミニウムを研磨する方法もまた記載されている。

Description

本発明は、一般的に、多種多様な材料及び表面を研磨、仕上げ、及び／又は研削するのに有用な研磨物品に関する。より具体的には、本発明は、研磨物品、及びかかる研磨物品を使用して加工物を研磨する方法に関する。

目詰まり防止組成物を有する研磨物品は、従来技術において知られている。例えば、米国特許第５，９０８，４７７号（Ｈａｒｍｅｒら）には、結合剤前駆体から形成された結合系と、約１５％重量％以下のワックス含有改質剤とを含む研磨物品が開示されている。この結合系を含む研磨物品は、実質的にワックス含有改質剤を含有しない組成物から形成された結合系を含む研磨物品と比較して、Ｗｏｏｄｓａｎｄｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｔｅｓｔにおいて研磨された加工物表面の（全切削量の）増加を示す。

国際公開第２０１５／０３８４０１号（Ｍｏｒｅｎら）は、ロフト状の開放不織布繊維ウェブと、これに接合された研磨層と、この研磨層上に配置された周辺目詰まり防止組成物と、を含む不織布研磨物品を開示している。この周辺目詰まり防止組成物は、１８０°Ｆ（８２℃）〜２９０°Ｆ（１４３℃）の融点を有するワックスを少なくとも５０重量％含んでいる。不織布研磨物品を用いて加工物を研磨する方法も開示されている。

多くの研磨物品は、高速及び／又は高圧下で使用されると、急速に熱及び／又は摩耗を生じる研磨表面を有する。研磨表面が加熱されると、研磨物品の結合樹脂が弱体化され、これによって、次に、研磨粒子が結合樹脂から早期に放出される恐れがある。研磨粒子が放出されると、研磨物品の寿命及び切削性が低下する恐れがある。更に、研磨時に発生する熱によって、加工物の表面が加熱される可能性がある。加工物表面が加熱されると、その表面が軟化又は溶融して、加工物の材料が研磨物品の研磨面上で目詰まりを起こし、それによって研磨物品の最適な使用及び性能が妨げられることがある。

摩擦を低減し、それによって研磨作業中に発生する熱量を低減するために、作業者は、研磨物品の研磨面、又は、研磨される加工物の表面のいずれかに潤滑剤を定期的に加えてもよい。しかし、そうすることは、作業者の側に追加の人手によるステップを必要とし、潤滑剤がどれだけ加えられるか、及び潤滑剤がどんな頻度で加えられるかに応じて一貫性のない結果をもたらす恐れがある。更に、別個のステップで潤滑剤を加えると、潤滑剤を追加の費用で個別に購入する必要がある。

コーティングされた研磨物品の研磨性能を改善するための別の技術としては、ステアレートのスーパーサイズコーティングを研磨物品に加えることにより、目詰まりを低減することが挙げられる。しかし、かかるスーパーサイズコーティングを追加することは高価であり、最適な性能を達成するために、スーパーサイズコーティングは、特定の最終用途に合わせて調整されなければならない。

したがって、研磨物品のコスト、性能、及び／又は寿命を改善する必要性が引き続き存在する。従来の研磨物品及び研磨技術と比較して、改善された切削性、より長い寿命、目詰まりの低減、及び低コストの研磨物品を提供することが望ましい。

一実施形態では、本発明によって、バッキングと、バッキングに固着された研磨粒子と、研磨粒子上に設けられたサイズコートと、を含む研磨物品が提供される。サイズコートは、バインダ樹脂、少なくとも１つの充填剤材料、及び少なくとも華氏約２００度（°Ｆ）（９３．３℃）の融点を有する少なくとも１つの潤滑剤材料を含む。一実施形態では、研磨物品は、研磨粒子をバッキングに結合するメイクコート層を含んでいる。別の実施形態では、研磨粒子は、バッキングに直接結合してもよい。

特定の実施形態の特定の態様では、サイズコートは、少なくとも約１０重量％であり、かつ約８０重量％以下のバインダ樹脂を含んでもよく、サイズコートは、少なくとも約１重量％であり、かつ約７５重量％以下の充填剤材料を含んでもよく、サイズコートは、少なくとも約１重量％であり、かつ約３０重量％以下の潤滑剤材料を含んでもよい。

一実施形態では、研磨物品は、例えば、被覆研磨ベルト、被覆研磨繊維ディスク、又は被覆不織布研磨物品などの被覆研磨物品であってもよい。

本開示に係る研磨物品は、布、紙、ポリマーフィルム、繊維状不織布、及びこれらの組み合わせで形成されたバッキング層を含んでもよい。更に、研磨物品は、アルミナ、炭化ケイ素、又はダイヤモンドで形成された研磨粒子を含んでもよく、充填剤材料は、氷晶石又はフッ化カリウムアルミニウム（ＰＡＦ）を含んでもよく、充填剤材料は、１つの材料又は少なくとも２つの異なる充填剤材料の混合物を含んでもよく、バインダ樹脂は、フェノール樹脂及び／又はエポキシ樹脂を含んでもよく、潤滑剤材料はワックスを含んでもよく、また合成パラフィンワックスを含んでもよく、合成パラフィンワックス潤滑剤は、室温で固体粉末を含んでもよく、合成パラフィンワックス潤滑剤は、平均粒径が少なくとも約１ミクロンであり、かつ約５０ミクロン以下の粉末を含んでもよく、及び／又は、フェノール樹脂対（氷晶石＋合成パラフィンワックス）の重量％比は、少なくとも約１：４であり、かつ約４：１以下であってもよい。

別の態様では、本発明は、アルミニウムを研磨する方法を提供する。アルミニウムを研磨する方法は、本明細書に記載された実施形態のいずれかに記載の研磨物品を準備するステップと、移動する研磨物品をアルミニウムと接触させるステップと、を備える。

特定の実施形態では、研磨物品は、反対側にある第１主面及び第２主面を有するバッキングと、バッキング層の第１主面上に設けられたメイクコート樹脂と、メイクコート樹脂に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の研磨粒子と、メイクコート層及び研磨粒子の上に設けられたサイズコートと、からなる被覆研磨物品である。このサイズコートは、少なくとも約１０重量％のフェノール樹脂と約９０重量％以下のフェノール樹脂と、少なくとも約１重量％の充填剤と約７５重量％以下の充填剤材料と、少なくとも約１重量％の合成パラフィンワックスと約３０重量％以下の合成パラフィンワックスと、を含み、充填剤材料は、氷晶石及びフッ化カリウムアルミニウム（ＰＡＦ）のうちの少なくとも１つを含み、合成パラフィンワックスは室温で固体であり、少なくとも約２１０°Ｆの融点を有し、平均粒径が少なくとも約６ミクロンであり、かつ約１３ミクロン以下の粉末を含む。

本明細書で使用される場合、「被覆研磨物品」とは、研磨材が物品の外側表面上にコーティングされた（即ち、研磨材がバッキング内に含まれていない）物品を指す。

本明細書に記載された特定の実施形態の利点としては、製造及び使用が容易であり、一貫した結果を提供し、費用効果が高く、性能を改善する（例えば、摩擦及び発熱を低減し、目詰まりを減少させ、剥がれを最小限に抑え、寿命を延ばし、切削性を改善する）ことが挙げられる。

本発明の１つの実施形態に係る研磨物品の斜視図である。 図１の線２−２に沿った断面図である。

ここで図面を参照すると、図１及び図２は、シート状研磨物品の２つの自由端が既知の方法を用いて共に接合されて無限スプライスベルトを形成する被覆研磨ベルトの形態の研磨物品２を示す。本開示に係る研磨物品は、ベルトに限定されず、例えばディスク（穿孔ディスクを含む）、シート及び／又はパッドに置き換えてもよいことが分かるであろう。本明細書及び添付図面を通して、機能的に類似する特徴は、同様の参照番号で参照される。

研磨物品２は、一般に、第１主面６及び第２の反対側の主面８を有するバッキング又は基材４と、任意選択のメイクコート１０と、メイクコート１０に少なくとも部分的に埋め込まれ、第１主面６上に配置された複数の研磨粒子１２と、メイクコート及び研磨粒子１２上に配置されたサイズコート１４と、を備える。研磨粒子１２は、図示されるようにメイクコート１０を用いてバッキング４に接合してもよく、あるいは、公知の技術に従ってバッキングに直接固定してもよい。本開示の一態様によれば、サイズコート１４は、バインダ樹脂１６、潤滑剤材料１８、及び充填剤材料２０を含む。即ち、潤滑剤材料１８及び充填剤材料２０は、バインダ樹脂１６と共にサイズコート１４に配合されている。潤滑剤１８及び充填剤材料２０は、研磨物品２と研磨される加工物の表面との間の摩擦量を低減し、それによって、発生する熱量を減少させるように選択される。これによって、例えば、目詰まりの低減、寿命の延長、及び切削性の改善を含む、多数の潜在的な利益が得られる。更に、潤滑剤材料１８及び充填剤材料２０によれば、制御されかつ予測可能で費用効果的な方法で、切削性が改善され、寿命が長くなる。

同様に、特定のバッキング又は基材４は、それが特定の研磨物品及び意図された最終用途に関する所望の機能及び特性をもたらす限り、本明細書の発明に対して重要ではない。いくつかの実施形態では、バッキングは、バックサイズ層（即ち、研磨層を有する主面の反対側のバッキングの主面上のコーティング）、プレサイズ層、結合層（即ち、研磨層と研磨層が固定される主面との間のコーティング）、及び／又は飽和剤などの処理を含んでもよい。コーティング研磨構造において使用される従来のバッキング処理としては、レゾールフェノール樹脂、フェノール／ラテックスブレンド、尿素−ホルムアルデヒド、及びメラミンホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。

本開示に係るバッキング４に好適な材料としては、例えば、布、紙、ポリマーフィルム、及び繊維状不織布材料が挙げられる。より具体的には、好適なバッキング材料の例としては、ポリマーフィルム、下塗りポリマーフィルム、布、紙、加硫繊維、高密度不織布、発泡体（例えば、スポンジ材料又はポリウレタン発泡体）、これらの処理されたバージョン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。バッキング４は、例えば、充填剤、帯電防止剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、カップリング剤、可塑剤、及び懸濁化剤などの任意選択的な添加剤を含んでもよい。これらの任意選択的な材料の量は、所望の特性によって変わる。バッキング材料は、その加工及び研磨の使用条件に耐えるのに十分な強度及び耐熱性を有するように選択される。

任意選択のメイクコート１０に好適な樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、アクリレート樹脂、シアネート樹脂、アミノプラスト樹脂、メラミン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びこれらの組み合わせなどの多種多様な既知の樹脂が挙げられる。

サイズコート１４に好適な樹脂としては、上に列挙したメイクコート樹脂、即ち、熱硬化性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、アクリレート樹脂、シアネート樹脂、アミノプラスト樹脂、メラミン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

図示した実施形態では、サイズコート１４は、バインダ樹脂１６と、潤滑剤材料１８と、充填剤材料２０とを含む。本開示の一態様によれば、一定量の特定の成分をサイズコート１４に配合することにより、研磨物品２の研磨性能を向上させることができることが判明した。一実施形態では、コーティングされた研磨物品の寿命及び切削性は、少なくとも１つの充填剤材料及び少なくとも１つの潤滑剤材料をサイズコート１４に配合することによって、驚くべきことに、著しく改善されることが判明した。

より具体的には、少なくとも華氏約２００度（°Ｆ）（９３．３℃）、又は少なくとも約２１０°Ｆ（９８．９℃）の融点を有する潤滑剤を添加すると、特に望ましい結果をもたらすことが判明した。一実施形態では、潤滑剤は、室温（即ち、７７°Ｆ、２５℃）で固体粉末である。一実施形態では、潤滑剤は、例えばワックスを含んでもよい。好適なワックスとしては、天然ワックス及び合成ワックスが挙げられる。より具体的には、潤滑剤は、合成パラフィンワックスとしてもよい。別の態様では、ワックスは、約２２ミクロン以下の最大粒径を有する粉末である。別の態様では、ワックスは、平均粒径が少なくとも約１ミクロン、少なくとも約３ミクロン、又は少なくとも約６ミクロンであり、かつ約５０ミクロン以下、約２５ミクロン以下、又は約１３ミクロン以下の粉末である。好適なワックスとしては、ＭＩＣＲＯ Ｐｏｗｄｅｒｓ Ｉｎｃ．（Ｔｅｒｒｙｔｏｗｎ、ＮＹ．）から入手可能なＭＰ−２８Ｃ、ＭＰＰ−６３５Ｇ、及びＭＰ−２２ＶＦが挙げられる。ＭＰ−２２ＶＦは、約２１５°Ｆ〜約２２３°Ｆ（１０１．７℃〜約１０６．１℃）の範囲の融点を有する微粉化合成パラフィンワックスである。ＭＰ−２２ＶＦは、サイズコート樹脂に容易に分散することができる微粉末である。

上記のように、サイズコート１４は、一般に、バインダ樹脂１６、少なくとも１つの潤滑剤材料１８、及び少なくとも１つの充填剤材料２０を含む。これら３つの成分の各々の量は、範囲内で変化し得る。一実施形態では、サイズコート１４は、少なくとも約１０重量％であり、かつ約８０重量％以下のバインダ樹脂を含む。別の実施形態では、サイズコートは、少なくとも約１重量％であり、かつ約７５重量％以下の充填剤材料を含む。別の実施形態では、サイズコートは、少なくとも約１重量％の重量であり、かつ約３０重量％以下の潤滑剤材料を含む。

充填剤材料は、効率及び切削速度を維持しながら研磨物品の原料コストを低減する、概ね安価な材料である。研磨物品の特定の意図された最終用途に応じて、サイズコート１４で使用される特定の充填剤材料は、特定の樹脂バインダ及び特定の潤滑剤と組み合わせて使用されると、研磨物品２の全体的な研磨性能に影響を及ぼし得ることが判明した。好適な充填剤材料としては、例えば、カリウム硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、黄鉄鉱／硫化鉄、石英、天然又は合成氷晶石（Ｎａ_３ＡｌＦ_６）、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＰＡＦ）が挙げられる。特定の最終用途について、フッ化カリウムアルミニウム（ＰＡＦ）は、特に望ましい結果をもたらすことが判明した。サイズコート１４は、１つの充填剤材料、又は２つ以上の異なる充填剤材料の混合物を含んでもよい。

本開示の特定の態様によれば、サイズコート中のバインダ樹脂の、サイズコート中の充填剤材料と潤滑剤材料との組み合わせ、に対する重量％比は、少なくとも約１：４であり、かつ約４：１以下である。即ち、バインダ樹脂は、サイズコートの少なくとも約２０重量％から約８０重量％以下までを含むことができる。特定の実施形態では、バインダ樹脂はフェノール樹脂であり、潤滑剤は合成パラフィンワックスであり、充填剤はＰＡＦであり、フェノール樹脂対（ＰＡＦ＋ワックス）の重量％比は１：４〜約４：１である。

メイクコート及び／又はサイズコートは、当技術分野で公知の添加剤、例えば、追加の充填剤、研磨助剤、湿潤剤、界面活性剤、染料、顔料、カップリング剤、接着促進剤、及びそれらの組み合わせなどを更に含んでもよい。

被覆研磨材において、メイクコート１０及びサイズコート１４をまとめてバインダと呼ぶ場合があり、これらは同じ又は異なるバインダ前駆体から製作してもよい。被覆研磨物品の製造中に、バインダ前駆体が、バインダ前駆体の重合又は硬化の開始を助けるエネルギー源に暴露される。エネルギー源の例としては、熱エネルギー及び放射エネルギー（例えば、電子ビーム、紫外光、及び可視光）が挙げられる。この重合プロセス中に、バインダ前駆体は重合又は硬化され、固化したバインダに変換される。

バインダは、（例えば、ＵＶ光又は熱などのエネルギーによる）硬化性有機材料から形成することができる。硬化性有機バインダ材料の例としては、アミノ樹脂、アルキル化尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、アルキル化ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、例えば、ビニルアクリレート、アクリル化エポキシ、アクリル化ウレタン、アクリル化ポリエステル、アクリル化アクリル、アクリル化ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル化油、及びアクリル化シリコーンなどのアクリレート（アクリレート及びメタクリレートを含む）樹脂、ウレタンアルキド樹脂などのアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、反応性ウレタン樹脂、レゾール及びノボラック樹脂などのフェノール樹脂、フェノール／ラテックス樹脂、ビスフェノールエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、イソシアネート、イソシアヌレート、ポリシロキサン樹脂（アルキルアルコキシシラン樹脂を含む）、反応性ビニル樹脂、並びにフェノール樹脂（レゾール及びノボラック）が挙げられる。これらの樹脂は、モノマー、オリゴマー、ポリマー、又はこれらの組み合わせとして提供することができる。

バインダ前駆体は、縮合硬化性樹脂、付加重合性樹脂、フリーラジカル硬化性樹脂、並びに／又はかかる樹脂の組み合わせ及び混合物とすることができる。一バインダ前駆体は、フリーラジカル機構を介して重合する樹脂又は樹脂混合物である。重合プロセスは、バインダ前駆体を、適切な触媒とともに、熱エネルギー又は放射エネルギーなどのエネルギー源に暴露することによって開始される。放射エネルギーの例としては、電子ビーム、紫外光、又は可視光が挙げられる。

好適なバインダ前駆体の例としては、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、シアネート樹脂、イソシアヌレート樹脂、（メタ）アクリレート樹脂（例えば、（メタ）アクリル化ウレタン、（メタ）アクリル化エポキシ、エチレン性不飽和フリーラジカル重合性化合物、ペンダントα、β−不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト誘導体、少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体、及び少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアネート誘導体）、ビニルエーテル、エポキシ樹脂、並びにこれらの混合物及び組み合わせが挙げられる。本明細書で使用される場合、用語「（メタ）アクリル」は、アクリル及び／又はメタクリルを包含する。エチレン性不飽和モノマー若しくはオリゴマー、又は（メタ）アクリレートモノマー若しくはオリゴマーは、単官能性、二官能性、三官能性、又は四官能性、あるいは更に高い官能性であってもよい。

しかし、多種多様な研磨粒子を、本明細書に記載されたさまざまな実施形態において利用することができる。研磨粒子１２の特定のタイプ（例えば、大きさ、形状、化学組成）は、研磨粒子１２の少なくとも一部が意図される最終用途に好適である限り、研磨物品２に対して特に重要であるとは考えられない。好適な研磨粒子は、例えば、立方晶窒化ホウ素、ジルコニア、アルミナ、炭化ケイ素及びダイヤモンドから形成してもよい。

研磨粒子１２は、例えば、ランダム又は破砕形状、正方形、星形又は六角形又は六角形のプロフィール等の規則的な（例えば、対称）プロフィール、及び不規則な（例えば、非対称）プロフィールを含むさまざまなサイズ、形状及びプロフィールで提供することができる。

研磨物品２は、バッキング上で傾斜している（即ち、直立してバッキングから外向きに延びる）研磨粒子、並びにそれらの側面上に平坦に位置する（即ち、直立しておらず、バッキングから外向きに延びない）研磨粒子の混合物を含んでもよい。

研磨物品２は、異なるタイプの研磨粒子の混合物を含んでもよい。例えば、研磨物品２には、板状粒子と非板状粒子、破砕粒子と成形粒子（バインダを含まない個別研磨粒子又はバインダを含む粒塊研磨粒子でもよい）、従来の非成形及び非板状の研磨粒子（例えば充填剤材料）とサイズの異なる研磨粒子の混合物が含まれてもよい。

好適な成形研磨粒子の例は、例えば、米国特許第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇ）及び同第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）に見出すことができる。成形研磨粒子１２を形成することができる材料は、アルファアルミナを含んでもよい。アルファアルミナ成形研磨粒子は、当技術分野で公知の技術に従って、ゲル化、成形、形状を保持するために乾燥、焼成、焼結される酸化アルミニウム一水和物の分散体から作製することができる。

米国特許第８，０３４，１３７号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）には、特定の形状に形成され、次いでそれらの元の形状特徴の一部を保持する破片を形成するために破砕されたアルミナ破砕研磨粒子が記載されている。いくつかの実施形態では、成形アルファアルミナ粒子は正確に成形されている（即ち、この粒子は、それらを製造するために使用される製造ツール内のキャビティの形状によって少なくとも部分的に決定される形状を有する）。かかる成形研磨粒子及びその調製方法に関する詳細は、例えば、米国特許第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、同第８，１４２，８９１号（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第８，１４２，５３２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）、及び米国特許出願公開第２０１２／０２２７３３３号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、同第２０１３／００４０５３７号（Ｓｃｈｗａｂｅｌら）、及び同第２０１３／０１２５４７７号（Ａｄｅｆｒｉｓ）に見出すことができる。

好適な破砕研磨粒子の例としては、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、３Ｍ ＣＥＲＡＭＩＣ ＡＢＲＡＳＩＶＥ ＧＲＡＩＮとして３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販されているものなどのセラミック酸化アルミニウム材料、褐色酸化アルミニウム、青色酸化アルミニウム、炭化ケイ素（緑色炭化ケイ素を含む）、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、ガーネット、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、酸化鉄、クロミア、ジルコニア、チタニア、酸化スズ、石英、長石、フリント、金剛砂、ゾルゲル誘導セラミック（例えば、アルファアルミナ）、及びこれらの組み合わせを含む、破砕研磨粒子が挙げられる。更なる例としては、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）に記載されているものなどの、バインダマトリックス中の研磨粒子（板状であってもなくてもよい）の破砕研磨複合体が挙げられる。

破砕研磨粒子を単離できるゾル−ゲル誘導研磨粒子、及びその調製方法の例は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、及び同第４，８８１，９５１号（Ｍｏｎｒｏｅら）に見出すことができる。破砕研磨粒子は、例えば、米国特許第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）又は同第４，７９９，９３９号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）に記載されているものなどの粒塊を含み得ることもまた考えられる。

破砕研磨粒子は、例えば、ゾルゲル誘導多結晶質アルファアルミナ粒子などのセラミック破砕研磨粒子を含む。アルファアルミナ、マグネシウムアルミナスピネル、及び希土類の六方晶アルミン酸塩、の微結晶から構成されるセラミック破砕研磨粒子は、例えば、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、並びに米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第２００９／０１６９８１６（Ａ１）号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載される方法による、ゾルゲル前駆体アルファアルミナ粒子を使用して、調製することができる。

ゾル−ゲル誘導研磨粒子の作製方法に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、同第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、及び同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、並びに米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４号（Ａ１）に見出すことができる。好適な板状破砕研磨粒子の例は、例えば、米国特許第４，８４８，０４１号（Ｋｒｕｓｃｈｋｅ）に見出すことができる。

バインダに対する破砕研磨粒子の接着を強化するために、研磨粒子は、カップリング剤（例えば、オルガノシランカップリング剤）又はその他の物理的処理（例えば、酸化鉄又は酸化チタン）を用いて表面処理してもよい。

本明細書に記載された研磨物品には、アルミニウムの研磨において特定の用途が見出される。即ち、特定の実施形態には、アルミニウムの効率的な研磨に対して特に好適になりうる特性の組み合わせが含まれている。アルミニウムを研磨するために本明細書に記載された研磨物品を使用する一般的な方法としては、本明細書に記載された特徴を有する研磨物品を準備するステップと、移動する研磨物品をアルミニウムに接触させるステップと、が挙げられる。

当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、上述された本発明に対してさまざまな変更及び修正を加えることができることを理解するであろう。例えば、不織布研磨構造及び結合研磨構造も想到される。より具体的には、被覆研磨剤に加えて、本開示の特徴は、不織布バッキング層が任意のメイクコート、研磨粒子、及び、本明細書に記載された潤滑剤及び充填剤材料を含むサイズコート、でコーティングされた不織布研磨物品に用途が見出され得ることが認識されるであろう。本発明の特徴はまた、カットオフホイール、くぼんだ中央研磨ホイール、並びにさまざまなサイズ及び構成の研磨ホイールなどの結合研磨構造に用途を見出すことができる。かかる結合研磨構造では、本明細書に記載された潤滑剤及び充填剤材料は、結合材料（例えば、セラミック材料、ガラス質材料、樹脂性材料、及びエポキシ）に配合してもよい。したがって本発明の範囲は、本願で述べた構造に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲の文言により述べられる構造及びかかる構造の均等物によってのみ限定されるべきものである。

本明細書に記載された本発明がより完全に理解できるように、以下の実施例について説明する。これらの実施例は、単に例示目的であり、本発明を制限するものとして決して解釈されるべきではないことを理解されたい。

実施例
特に明記しない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。特に明記しない限り、他の全ての試薬は、ミズーリ州Ｓｔ．ＬｏｕｉｓのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙなどの化学業者から入手したか、又は入手可能であり、あるいは既知の方法で合成することができる。

本実施例で使用される材料及び試薬に関する略語は表１に列挙する。

メイクコート接着剤組成物１
メイクコート接着剤組成物は、４リットルのプラスチック容器に１５２１グラムのＰＦ１，１２３６グラムのＦＩＬ２を充填し、機械的に混合し、次いで水で総重量３キログラムに希釈することによって、調製した。

実施例１
ＢＡＣＫ１に、ロールコーティング法を用いて、１平方メートル当たり１８０．０グラム（ｇ／ｍ_２）のコーティング重量でメイクコート接着剤組成物１をコーティングした。次に、研磨粒子ＭＩＮ１及びＭＩＮ２を、米国特許第８，５１１，５７７号（Ｍｏｒｅｎら）に開示された方法に従って、静電堆積法を使用して１：１の重量比で、メイク樹脂被覆バッキングに加えた。ＭＩＮ１及びＭＩＮ２の双方の総コーティング重量は、５４９．３ｇ／ｍ_２であった。次いで、研磨コーティングロールをオーブンに６５．６℃で１５分間、続いて９８．９℃で９０分間配置した。次いで、６９．９部のＰＦ１、７．０部のＦＩＬ３、１３．３部のＷＡｘ１、１．４部のＲＩＯ、及び８．４部の水のサイズコートを、４８１．３ｇ／ｍ_２のコーティング重量でメイク樹脂及び鉱物コーティングされたバッキングに加えた。次いで、コーティングされたバッキングロールを１７５°Ｆ（７９．４℃）のオーブンに２０分間、続いて２１０°Ｆ（９８．９℃）で６５分間配置した。次いで、バッキング材料をロールに巻き、１０２．８℃で１２時間、強制空気硬化用オーブンに配置した。

実施例２
ＢＡＣＫ１に、ロールコーティング法を用いて、１８０．０ｇ／ｍ_２のコーティング重量でメイクコート接着剤組成物１をコーティングした。次いで、実施例１に記載の静電堆積法を用いて、研磨粒子ＭＩＮ１及びＭＩＮ２をメイク樹脂被覆バッキングに１：１の重量比で加えた。ＭＩＮ１及びＭＩＮ２の双方の総コーティング重量は、５４９．３ｇ／ｍ_２であった。次いで、研磨コーティングロールをオーブンに６５．６℃で１５分間、続いて９８．９℃で９０分間配置した。次いで、５２．１部のＰＦ１、３５．４部のＦＩＬ３、５．２部のＷＡｘ１、１．０部のＲＩＯ、及び６．３部の水、のサイズコートを、４８１．３ｇ／ｍ_２のコーティング重量で、メイク樹脂と鉱物コーティングされたバッキングとに加えた。次いで、コーティングされたバッキングロールをオーブンに１７５°Ｆ（７９．４℃）で２０分間、続いて２１０°Ｆ（９８．９℃）で６５分間配置した。次いで、バッキング材料をロールに巻き、１０２．８℃で１２時間、強制空気硬化用オーブンに配置した。

実施例３
ＢＡＣＫ１に、ロールコーティング法を用いて、１８０．０ｇ／ｍ_２のコーティング重量でメイクコート接着剤組成物１をコーティングした。次いで、実施例１に記載の静電堆積法を用いて、研磨粒子ＭＩＮ１及びＭＩＮ２をメイク樹脂被覆バッキングに１：１の重量比で加えた。ＭＩＮ１及びＭＩＮ２の双方の総コーティング重量は、５４９．３ｇ／ｍ_２であった。次いで、研磨コーティングロールをオーブンに６５．６℃で１５分間、続いて９８．９℃で９０分間配置した。次いで、５２．１部のＰＦ１、３５．４部のＦＩＬ４、５．２部のＷａｘ２、１．０部のＲＩＯ、及び６．３部の水、のサイズコートを、４８１．３ｇ／ｍ_２のコーティング重量で、メイク樹脂と鉱物コーティングされたバッキングとに加えた。次いで、コーティングされたバッキングロールをオーブンに１７５°Ｆ（７９．４℃）で２０分間、続いて２１０°Ｆ（９８．９℃）で６５分間配置した。続いて、バッキング材料をロールに巻き、１０２．８℃で１２時間、強制空気硬化用オーブンに配置した。

比較例Ａ
ＢＡＣＫ１に、ロールコーティング法を用いて、１８０．０ｇ／ｍ_２のコーティング重量でメイクコート接着剤組成物１をコーティングした。次いで、実施例１に記載のように静電堆積法を用いて、メイク樹脂被覆バッキングに１：１重量比で、研磨粒子ＭＩＮ１及びＭＩＮ２を加えた。ＭＩＮ１及びＭＩＮ２の双方の総コーティング重量は、５４９．３ｇ／ｍ_２であった。次いで、研磨コーティングロールをオーブンに６５．６℃で１５分間、続いて９８．９℃で９０分間配置した。次いで、５２．４部のＰＦ１、４０．３部のＦＩＬ３、１．０部のＲＩＯ、及び６．３部の水、のサイズコートを、メイク樹脂と鉱物コーティングされたバッキングとに、４８１．３ｇ／ｍ_２のコーティング重量で加えた。次いで、コーティングされたバッキングロールをオーブンに１７５°Ｆ（７９．４℃）で２０分間、続いて２１０°Ｆ（９８．９℃）で６５分間配置した。次いで、バッキング材料をロールに巻き、１０２．８℃で１２時間、強制空気硬化用オーブンに配置した。

比較例Ｂ
比較例Ｂは、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から商品名「９８４Ｆ３６＋ＣＵＢＩＴＲＯＮ（商標）ＩＩ ＭＥＴＡＬＷＯＲＫＩＮＧ ＢＥＬＴ」で入手した被覆ベルトであった。

研磨試験
研磨試験は、実施例１〜３、並びに比較例Ａ及びＢから得られた被覆研磨材サンプルから変換された１０．１６センチメートル（ｃｍ）の×９１．４４ｃｍのベルト上で実施した。加工物は、研磨される表面が１．９ｃｍ×１．９ｃｍで測定された６０６１アルミニウムバーであった。直径２０．３ｃｍの７０デュロメータゴム、１：１ランド対溝比、鋸歯状接触ホイールを使用した。ベルトを毎分２７５０回転で走行させた。加工物を４．４ｋｇの法線力でベルトの中心部に印加した。この試験は、１５秒間の研磨後の加工物の重量減少を測定することからなるものであった。次に加工物を冷却し、再び試験した。試験は、２５回のサイクル後に完了した。グラムによる総切削量は、２５サイクル後の加工物の総重量減少として定義した。結果を表２に示す。

Claims (21)

1. 研磨物品であって、
   バッキングと、
   前記バッキングに固定された研磨粒子と、
   前記研磨粒子の上に設けられたサイズコートと、を備え、
   前記サイズコートは、バインダ樹脂と、少なくとも１つの充填剤材料と、少なくとも約２００°Ｆの融点を有する少なくとも１つの潤滑剤材料と、を含む、研磨物品。
2. 前記研磨粒子を前記バッキングに接合するメイクコート層を更に備える、請求項１に記載の研磨物品。
3. 前記サイズコートは、少なくとも約１０重量％であり、かつ約８０重量％以下のバインダ樹脂を含む、請求項２に記載の研磨物品。
4. 前記サイズコートは、少なくとも約１重量％であり、かつ約７５重量％以下の充填剤材料を含む、請求項３に記載の研磨物品。
5. 前記サイズコートは、少なくとも約１重量％であり、かつ約３０重量％以下の潤滑剤材料を含む、請求項４に記載の研磨物品。
6. 前記研磨物品は、被覆研磨物品である、請求項５に記載の研磨物品。
7. 前記研磨物品は、ベルト、繊維ディスク、及び不織布研磨物品のうちの少なくとも１つである、請求項６に記載の研磨物品。
8. 前記バッキング層は、布、紙、ポリマーフィルム、繊維状不織布、及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つから形成されている、請求項７に記載の研磨物品。
9. 前記研磨粒子は、アルミナ、炭化ケイ素、及びダイヤモンドのうちの少なくとも１つである、請求項８に記載の研磨物品。
10. 前記充填剤材料は、氷晶石及びフッ化カリウムアルミニウム（ＰＡＦ：Potassium Aluminum fluoride）のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の研磨物品。
11. 前記充填剤材料は、少なくとも２つの異なる充填剤材料の混合物を含む、請求項１０に記載の研磨物品。
12. 前記バインダ樹脂は、フェノール樹脂を含む、請求項９に記載の研磨物品。
13. 前記バインダ樹脂は、エポキシを更に含む、請求項１２に記載の研磨物品。
14. 前記潤滑剤材料は、ワックスを含む、請求項１３に記載の研磨物品。
15. 前記潤滑剤材料は、合成パラフィンワックスを含む、請求項１４に記載の研磨物品。
16. 前記合成パラフィンワックス潤滑剤は、室温で固体粉末を含む、請求項１５に記載の研磨物品。
17. 前記合成パラフィンワックス潤滑剤は、平均粒径が少なくとも約１ミクロンであり、かつ約５０ミクロン以下の粉末を含む、請求項１６に記載の研磨物品。
18. フェノール樹脂対（氷晶石＋合成パラフィンワックス）の重量％比は、少なくとも約１：４であり、かつ約４：１以下である、請求項１７に記載の研磨物品。
19. 請求項１に記載の研磨物品を準備するステップと、前記移動する研磨物品を前記アルミニウムに接触させるステップと、を備える、アルミニウムを研磨する方法。
20. 反対側にある第１主面及び第２主面を有するバッキングと、前記バッキング層の第１主面上に設けられたメイクコート樹脂と、前記メイクコート樹脂に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の研磨粒子と、前記メイクコート層及び研磨粒子の上に設けられたサイズコートと、からなる被覆研磨物品であって、
    前記サイズコートは、少なくとも約１０重量％かつ約９０重量％以下のフェノール樹脂と、少なくとも約１重量％かつ約７５重量％以下の充填剤材料と、少なくとも約１重量％かつ約３０重量％以下の合成パラフィンワックスと、を含み、
    更に、前記充填剤材料は、氷晶石及びフッ化カリウムアルミニウム（ＰＡＦ：Potassium Aluminum fluoride）のうちの少なくとも１つを含み、更に、前記合成パラフィンワックスは室温で固体であり、少なくとも約２１０°Ｆの融点を有し、平均粒径が少なくとも約６ミクロンであり、かつ約１３ミクロン以下の粉末を含む、被覆研磨物品。
21. バインダ内に少なくとも部分的に埋め込まれた研磨粒子を含む研磨物品であって、前記バインダは、結合材料と、少なくとも１つの充填剤材料と、少なくとも１つの潤滑剤材料と、を含む、研磨物品。

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