JP3391463B2 - パターン化された研磨表面の製造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、基体上に、金属、木材、プラスチック及び
ガラスのような基体の微細な仕上げに有用な形態に、パ
ターン化された研磨表面を製作することに関する。

基材上にバインダー及び研磨材の混合物の島のような
分離された構造体を堆積することについての提案は、多
年知られている。もしこれらの島が基材の上に非常に類
似した高さを持ち、適当に分離されていれば、（多分、
少しのドレッシング操作の後）この製品を使用すれば、
表面の掻き傷が減り、表面平滑性が改善されるであろ
う。更に、島々の間の空間は、それによって研磨によっ
て発生した切り屑が作業領域から分散する通路を提供す
るであろう。

従来の被覆された研磨材料において、研磨表面の検討
をしたところ、有効に研磨しているゾーンにおける比較
的少量の表面研磨グリットが同時に被加工物と接触して
いることが明らかとなっている。表面が摩耗するに連れ
て、この数は増すが、一方ではこれら研磨材のいくらか
は有効性が目つぶれによって減少する。分離された複数
の島の均一な配列を有する研磨表面を有すると、本質的
に同じ速度で均一な島が磨耗するので、より長期にわた
って均一な速度の研磨が維持される。ある意味では、研
磨加工は、より多数の研削点の間でより均一に分担され
る。更に、これら島は多数のより小さい研磨粒子を有す
るので、島の浸食は、未使用のまだ目詰まりしていない
研磨粒子を新しく露出させる。

既述のそのような分離された島又は斑点の配列を形成
する１つの方法は、輪転グラビヤ印刷のそれである。

輪転グラビヤ印刷の方法はその表面にセルのパターン
が彫り込まれたロールを用いる。これらセルは配合物で
満たされ、このロールは表面に押しつけられ、前記セル
中の配合物はこの表面に移動される。次いで、通常、前
記配合物は、全ての個々のセルから堆積された配合物の
間に分離部がなくなるまで流れるのが常であった。最終
的には、本質的に均一な厚さの層が得られるのであっ
た。例えば、米国特許No.5152917の比較例Ｃ及びＤは、
輪転グラビヤ法によって得られたパターンがセルから堆
積された個々の量の全ての分離部を速やかに失うプロセ
スを記載している。

米国特許No.5014468では、バインダー／研磨材配合物
が研磨材のない領域を囲む一連の構造体をなして塗り付
けられるように、輪転グラビヤセルからローラーに堆積
された。これはセルの全体積より少ない量を堆積し、各
セルの周辺部からのみ堆積した結果であり、これが、記
載された環形成を残すものであると考えられる。

それ故、輪転グラビヤ法に付随する問題は、常に、島
に有用な形状を保持することであった。堆積されるに十
分流動的であり、且つ基体上に堆積されたとき本質的に
均一な層被膜に崩れ落ちてしまわない程度に十分に非流
動的である研磨材／バインダー混合物を配合すること
は、非常に難しいことが分かった。

Chaseman等は、米国特許No.4773920において、輪転グ
ラビヤコーターを用いることによって、バインダー組成
物に尾根と谷の均一なパターンを適用することができ、
これは硬化すると、潤滑剤と削り屑の除去のための溝と
して寄与できることを開示している。しかしながら、可
能性の記述以上に、どのようにしてこれを実施するかを
教えるような説明は何もない。

米国特許No.4644703において、Kaczmarek等は輪転グ
ラビヤロールをもっと従来的な方法で用いて、研磨材／
バインダー配合物を堆積させて層となし、次いでこれを
平坦にし、その後第２の層を輪転グラビヤ法により、平
坦化した第１の層の上部に堆積させている。最終の硬化
した表面の性質については何も教えていない。

米国特許No.5014468（Ravipati等）において、非ニュ
ートン流体性を有する研磨材／バインダー混合物を用い
てフィルム上に輪転グラビヤ法によりこの混合物を堆積
させることが提案されている。この方法において、この
混合物は輪転グラビヤセルの端部から堆積されて、堆積
物がこの混合物のない領域を囲む表面から遠ざかるに連
れて厚さが減少する特異な構造体を作り出している。も
しセルが相互に十分に近寄っていれば、表面構造体は連
結しているように見える。この生成物は非常に有用で、
特に目の清澄化操作（ophthalmic fining operation
s）に特に有用である。この方法は非常に有用である
が、輪転グラビヤロールのセル中に材料が蓄積して、長
い製造運転中に堆積パターンが少し変化するという潜在
的な問題を持っている。更に、この方法は、その性質
上、比較的微細な研磨グリット（通常20μｍ未満）を含
む配合物に限られる。

他のアプローチは、研磨材／バインダー混合物を基体
表面上に堆積し、次いで望みのパターン化された表面と
は反対のパターンを有する型と接触させている間にバイ
ンダーを硬化させることにより、分離された島の列を含
むパターンを前記混合物上に印刻することであった。こ
のアプローチは米国特許No.5437754、5378251、5304223
及び5152917に記載されている。このテーマに関しては
幾つかの変形があるが、それらの全ては型表面と接触し
ている間にバインダーを硬化させることにより、パター
ン中の各島が固められるという共通の構成を有する。こ
のアプローチもそれ自体の問題を有していて、しばしば
型から不完全な引き出しが起こって、例えばピラミッド
を作る代わりに、クレーターで終結した火山形状がしば
しば生じる。

本発明は、研磨材／バインダーの組み合わせの均一に
パターン化された付形物を作る方法であって、型中硬化
操作も、特別な非ニュートン流特性を有するバインダー
／研磨材の組み合わせも選択する必要のない方法を提示
するものである。

従って、本発明は分離された研磨材複合体の形状物の
均一な配列を有する被覆された研磨材料の商業規模の生
産のための柔軟で有効な方法を提供する。そのような被
覆された研磨材料は、広範な基体の処理によく適合し
て、実質的に均一な研磨速度で長期の運転の間微細な仕
上げを生じる。

発明の一般的な説明 パターン化された被覆された研磨材料を製造するため
に輪転グラビヤ法を使用する場合に遭遇する問題は、常
に配合物の堆積の後有用な形状及びパターンを保持する
ことであった。最も頻繁に、前記堆積された付形物はそ
の鉛直方向の寸法を失い、表面を流れて隣接する付形物
と合体する傾向がある。この問題は上に言及した米国特
許No.5152917の比較例Ｃ及びＤに記載されている。米国
特許No.5014468において採用された回答は、剪断増粘レ
オロジー（shear thickening rheology）を持った配
合物を使用することであり、これは前記混合物を輪転グ
ラビヤセルの端部から堆積させ、そこに記載された特異
なパターンを形成した。

もし、堆積された配合物の少なくとも表面積のレオロ
ジーがエンボスの前に変化されるならば、研磨材／バイ
ンダー配合物を基体の表面に堆積することが出来、エン
ボス法によりこの配合物表面上にパターンを形成できる
ことが見いだされた。次いでこのエンボスされたパター
ンは硬化されてエンボスした構造を維持することができ
る。

堆積物のパターン保持の理論的な検討を行ったとこ
ろ、表面張力が流れにつながる駆動力であり（従って、
パターンの喪失につながる）、粘度が抵抗力であること
を示した。従って、パターンの保持には、低表面張力及
び高粘度が都合がよい。しかしながら、本発明が主とし
て関与する研磨材／バインダー配合物に一般に使用され
るような放射線硬化性バインダーに関しては、表面張力
はさほど変わらず、一般的に約30〜40ダイン/cmの範囲
にある。適当に配合された水ベースの研磨材／バインダ
ー混合物も一般に同じ範囲の表面張力を有する。従っ
て、粘度が、調整できる、最も結果に影響するパラメー
ターである。

それ故、本発明は基材に付着した研磨材／バインダー
複合体のパターンを含む被覆された研磨材料の製造方法
を含み、前記方法は次の工程を含むものである： （ａ）研磨グリット（及び任意に充填材、研削助剤、及
び他の添加剤）、及び硬化性樹脂バインダーを含むスラ
リー配合物を、連続的な又はパターン化された方法で基
体上に堆積する工程； （ｂ）前記堆積した配合物を処理して、この配合物の少
なくとも表面部を可塑性であるが非流動性にする工程； （ｃ）前記バインダー／研磨材配合物の上にパターンを
エンボスする工程；並びにそれに続く （ｄ）前記配合物のバインダー成分を硬化して前記パタ
ーンを保持する工程。

この方法の鍵は、この配合物の少なくとも表面部分を
可塑性であるが、非流動性にする処理である。このこと
は、前記表面が十分に可塑性であって、エンボス用工具
を用いてエンボスすることができるが、このエンボス用
工具を取り除いた後少なくとも30秒エンボスされた形状
を実質的に保持することを意味する。もし基体上の前記
エンボスされた付形物の前記鉛直な高さが10％を超えて
減らないならば、形状が「実質的に保持された」と考え
られる。

エンボスに先立って、前記バインダー／研磨材配合物
の粘度を変更して、配合物が従来法で堆積される比較的
低い粘度では生じる傾向のある流れを制限するようにす
る。しかしながら、この配合物の全体の粘度を高いレベ
ルに調節する必要はない。もし外側に露出した部分が迅
速に比較的高い粘度を得るならば、しばしばそれで十分
である。何故ならば、内部が比較的長い期間にわたって
比較的低い粘度を保持しても、これが皮膚として作用し
てエンボスされた形状を保持するからである。

少なくとも表面層の粘度変更は、例えば、配合物が基
材上に堆積されたとき、恐らく高い周囲温度の助けによ
って、又は熱ガスの局部的吹き付けによって急速に失わ
れる揮発性溶剤を前記配合物中に添加することによっ
て、達成することが出来る。

温度も勿論粘度に影響を与え得る。それ故、結果が粘
度を上昇させるものであることを確保するために、これ
らの競合する硬化をバランスさせることが重要である。
この方向を助ける１つのファクターは、熱硬化性樹脂系
の場合に温度上昇が硬化促進を引き起こす傾向であろ
う。他の選択は、この構造体の温度を下げて粘度を増す
ことであろう。これは、例えば、その上に堆積された配
合物の層を有する基体を、冷却ロール及び／又は冷ガス
流のもとに通過させることによって行えるであろう。

温度の変化又は液体の除去による調節に加えて、固体
の配合量を増すことによって粘度を変えることも可能で
ある。一般に、その後にその上にエンボスされる形状を
維持するように、表面積が比較的高い粘度を獲得すれば
十分である。従って、構造体の表面の上に微細に分割さ
れた「機能性粉末」を適用するのは、この構造体上に増
加した粘度の局部的「皮膚」を形成し、硬化が印刻され
た形状を永久的なものにするまでこの形状を保持するよ
うに作用するであろう。

本願において、用語「機能性粉末」は、この配合物の
性質を変更する微細に分割された（即ち、平均粒度、D
₅₀、が250μｍ未満である）材料を言うのに用いる。こ
れは粘度変更、又は研削効率のような硬化された配合物
における改善された性質のように簡単であり得る。この
機能性粉末は、剥離剤、即ち、前記樹脂配合物とエンボ
ス具の間のバリヤーとして作用し、粘着の問題を減らし
てエンボス具からの改善された剥離をさせるようにも働
くことができる。

この粉末は、研磨材／バインダー複合物の上部に単一
の層として、又は幾つかの層として特異な研削性を有す
る構造体複合物を形成する形で適用され得る。これは、
実際、本発明の有利で好ましい態様である。

粉末それ自体は、先に提示した有利な性質の組み合わ
せの研磨材又は種々の粉末化した材料であり得る。機能
性粉末として使用し得る研磨粒子は、どんなタイプの研
磨粒子及びグリットサイズであってもよく、このサイズ
は場合によっては、前記接着性配合物において使用され
た粒子のサイズとは異なり、特異な研削特性に繋がるこ
ともある。この機能性粉末は、いずれかの種類の研削助
剤、静電防止剤、いずれかの種類の充填材、及び滑剤か
らなってもよい。

この機能性粉末層の堆積は、種々の従来の堆積法を用
いて行うことができる。これらの方法は、重力被覆（gr
avity coating）、静電被覆、スプレー、振動被覆、等
を含む。種々の粉末の堆積は同時に又は順番に起こっ
て、エンボスの前に複合構造を作り出す。

本発明の１つの好ましい具体例において、研磨材／バ
インダースラリー配合物の基材上への堆積は２又はそれ
以上の層をなして行うことができる。従って、例えば、
最初に第１の研磨粒子を有するスラリー配合物を堆積さ
せ、次いで異なった研磨粒子を有する第２の層を上部に
堆積させることが可能である。そのとき、この上部の層
の粒子含量をより高くするか、又は下部層における粒子
よりも優れた品質のものとすることができる。これに代
えて、又は恐らく追加的に、上部層には研磨助剤成分を
提供し、一方下部層はなしにすることができる。そのよ
うなアプローチ、及び容易に思いつくことのできる類似
の他のアプローチは、被覆された研磨製品がより効率的
に研削することが出来るようにする。この理由は、分離
された研磨材／バインダー複合材料の島を含む構造体に
された研磨材がエンボスの段階で形成されるとき、被覆
された研磨製品が廃棄される前に実際に使用される複合
材料の部分は、典型的に基材から最も遠くに離れた部分
であるからである。それ故、高価な研磨粒子をこの複合
材料の底部に配置することを避けて、前記複合材料構造
体の露出した表面付近でより大きい研磨材含量にするの
は意味がある。同じ理由はいずれの研削助剤もこの複合
材料構造体の上部表面付近に濃縮して添加することに当
てはまるであろう。

前記配合物が複数の層に堆積されるときは、恐らく、
比較的高濃度の研磨砥粒又は研削助剤の添加の結果とし
て、上方の層はそれ自体より粘ちょうな配合物であるよ
うにすることができる。これはスラリー配合物の表面を
可塑性であるが非流動性にする操作の一部又は全部を提
供することができる。

粘度上昇を達成した後、この層をエンボスしてパター
ンを印刻する。このパターンは配合物の分離された島、
又は谷によって分離された尾根のパターンを含み得る。
これらのパターンは、層の浸食と共に増大する研削表面
の面積を有する基材から等距離の複数の研削表面を有す
る研磨製品を提供するように一般に設計されている。複
数の研削表面の間に、研削流体が循環し、研削によって
発生する削り屑を除去するための溝がしばしば設けられ
る。

エンボスは、配合物の層と接触して押し込まれるプレ
ートのようなエンボス用工具によって達成することが出
来る。或いは、しばしばより簡単に、この工具は、前記
スラリー配合物と接触したときその表面に彫られたパタ
ーンの反対のパターンを印刻する望みのパターンをその
表面に彫られたローラーを含み得る。更に、このエンボ
ス用工具は、粘度を上げてこの配合物の表面を可塑性で
あるが非流動性にするのに寄与するために加熱し又は冷
却することができる。しかしながら、この加熱は前記バ
インダーが前記工具と接触している間に硬化するような
レベルであるべきではない。前記樹脂配合物又は表面層
の粘度を調節する最終目標は、エンボスした後、エンボ
ス用工具によって印刻された形状が、少なくとも30秒、
好ましくは１分実質的に保持されることである。最も好
ましくは、この形状はこのバインダー成分の後硬化が実
施できるまで保持される。

前記エンボスされた表面は、このエンボスの後にも比
較的粘着性であり、硬化の前にその上に機能性粉末が堆
積でき、この硬化を終了したときこの機能性粉末がこの
エンボスされた形状の外側表面に接着されるようになる
ことがしばしば好ましい。この粉末が研磨性であるとき
は、これは最初の切断の激しさを大いに増す。更に、も
しこの粉末が研削助剤又は抗負荷添加剤（anti−loadin
g additive）であるときは、それはこの複合材料中の
研磨粒子に関して最適な位置に配置される。これに代え
て、エンボスされた、又は恐らく硬化されエンボスされ
た表面の上に、接着剤の薄い層を、その後更に上述のよ
うな種類の機能性粉末の被膜を適用することが可能であ
る。この接着剤は、前記研磨材／バインダー配合物中に
存在するものと同じ又は異なるタイプのものであり得
る。

図面の説明 図１〜５は、研磨スラリーで被覆され、追加の研磨粒
子を有する本発明方法で作られた製品のSEM顕微鏡写真
である。

発明の詳細な説明 従来の基体の上に前記スラリーを載せるのに使用され
る被覆方法は、種々の従来の被覆方法を含み得る。これ
らの方法は、ロール上のナイフ、ウェブ上のナイフ、２
本又は３本ロール被覆、リバースロール被覆、グラビア
被覆、スロットダイ被覆、スプレー、カーテン被覆、ス
クリーン印刷、等を含む。スラリー被覆が連続被覆の形
態であっても、グラビヤセルによって堆積されるような
パターン化された方法であってもよいことは重要であ
る。更に、複数の被膜を幾つかの層をなして、又は機能
性粉末を用いて交互の層をなして特異な研削特性を有す
る複合体を得ても良い。

前記エンボス用工具は、どんな望みのパターンを持っ
てもよく、これは被覆された研磨製品の意図された目的
によって大部分決定される。例えば、ロール表面に切り
目を入れた表面溝（例えば、３本螺旋溝）を有するロー
ラーの形態の工具を提供することも可能である。これは
しばしば非常に有利な形状であり、同時に「非常に独特
であり且つ非常に研削に効果的である」斜めの縞のパタ
ーンを作り出すのに適合することができる。これに代え
て、この工具は、研磨材／バインダー層上に印刻された
パターン中の分離された島として複写される複数のセル
を持つように彫られてもよい。多数の有用な表面デザイ
ンを考案することが出来、これらは配合物の分離された
島、又は複数の島のパターンの群が含まれる。工具それ
自体はどんなタイプの従来のエンボス化型であってよ
く、それは例えば、金属でメッキされた工具、プラスチ
ックの工具、セラミックの工具、等であり得る。

この配合物の研磨成分は、当業界で知られた入手可能
な材料なら何でもよく、例えばαアルミナ（溶融又は焼
結セラミック）、炭化ケイ素、溶融アルミナ／ジルコニ
ア、立方晶窒化ケイ素、ダイヤモンド等、及びこれらの
組み合わせを挙げることができる。本発明で有用な研磨
粒子は、典型的には且つ好ましくは平均粒径が１〜150
μｍ、より好ましくは１μｍ〜80μｍである。しかしな
がら、一般的には、存在する研磨材の量は、この配合物
の重量の約10％〜約90％、好ましくは約30％〜約80％で
ある。

この配合物の他の主要な成分はバインダーである。こ
れは放射線硬化性樹脂配合物であり、例えば電子ビー
ム、UV線又は可視光線を用いて硬化することのできるも
の、例えばアクリル化エポキシ樹脂、アクリル化ウレタ
ン及びポリエステルアクリレートのアクリル化オリゴマ
ー；モノアクリル化モノマー、マルチアクリル化モノマ
ーを包含するアクリル化モノマー；熱硬化性樹脂、例え
ばフェノール樹脂、尿素／ホルムアルデヒド樹脂及びエ
ポキシ樹脂；並びにこれらの樹脂の混合物から選ぶこと
ができる。実際、放射線硬化性成分を前記配合物中に存
在させれば、この配合物は堆積した後比較的早く硬化で
き、堆積された形状体に安定性を与えることが出来て、
しばしば便利である。この用途の場合に、用語「放射線
硬化性」は、硬化をもたらす因子としての、可視光線、
紫外（UV）線、及び電子ビーム放射線の使用を包含する
ものと理解される。場合によっては、熱硬化性機能及び
放射線硬化性機能が、同じ分子中に種々の官能基によっ
て備えられることができる。これはしばしば望ましい手
段である。

浸食性を高めることによって、前記堆積された研磨複
合材料の自己先鋭化（self−sharpening）特性を高める
ことが出来る。非反応性熱可塑性樹脂をも、前記樹脂バ
インダー配合物は含み得る。そのような熱可塑性樹脂の
例としては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン
グリコール、及びポリオキシプロピレン−ポリオキシエ
チレンブロックコポリマー、等を挙げることが出来る。

配合物のレオロジー、並びに硬化されたバインダーの
硬さ及び靱性を修飾するために、前記研磨性スラリー配
合物に充填材を添加することができる。有用な充填材の
例としては次のようなものがある：金属炭酸塩、例えば
炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム；シリカ類、例えば石
英、ガラスビーズ、ガラス中空球；シリケート、例えば
タルク、クレー、カルシウムメタシリケート；金属硫酸
塩、例えば硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミ
ニウム；金属酸化物、例えば酸化カルシウム、酸化アル
ミニウム；並びにアルミニウムトリハイドレート。

前記研磨スラリー配合物は、研削効率及び切断速度を
増すために研削助剤を含んでも良い。有用な研削助剤は
無機ベースのもの、例えばハロンゲ化物塩、例えばナト
リウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、等；又
は有機ベースのもの、例えば塩素化ワックス類、例えば
ポリ塩化ビニルであり得る。この配合物における好まし
い研削助剤は、粒度が１〜80μｍ、最も好ましくは５μ
ｍ〜30μｍの氷晶石及びテトラフルオロホウ酸カリウム
である。研削助剤の重量％は、０％〜50％、最も好まし
くは10〜30％の範囲である。

本発明の実施において使用される研磨材／バインダー
スラリー配合物は、更に次の添加剤を含み得る：カップ
リング剤、例えばシランカップリング剤、例えばOsi S
pecialties,Inc.から入手可能なＡ−174及びＡ−1100、
オルガノチタネート及びジルコ−アルミネート；静電防
止剤、例えばグラファイト、カーボンブラック、等；沈
殿防止剤、例えばフュームドシリカ、例えばCab−Ｏ−S
il M5、Aerosil 200;抗負荷剤（anti−loading agen
t）、例えばステアリン酸亜鉛；滑剤、例えばワック
ス；湿潤剤；染料；充填剤；粘度調整剤、分散剤；及び
脱泡剤。

用途に依存して、前記スラリー表面に堆積される前記
機能性粉末は、前記研磨製品に特異な研削特性を付与で
きる。機能性粉末の例としては次のものを含む： １）研磨粒子−全てのタイプ及びグリットサイズ;2）充
填材−炭酸カルシウム、クレー、シリカ、ウォラストナ
イト、アルミニウムトリハイドレート、等;3）研削助剤
−KBF₄、氷晶石、ハロゲン化物塩、ハロゲン化炭化水
素、等;4）アンチローディング剤−ステアリン酸亜鉛、
ステアリン酸カルシウム、等;5）静電防止剤−カーボン
ブラック、グラファイト、等;6）滑剤−ワックス類、PT
FE粉末、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリ
コール、ポリシロキサン等。

その上に前記配合物が堆積される基材は、布（織布、
不織布、又はフリース）、紙、プラスチックフィルム又
は金属フォイルであり得る。一般に、本発明の従って作
られた製品は、微細な研削材料を製作するのに最大の有
用性を持ち、それ故、非常に平滑な表面が好ましい。従
って、微細にカレンダー掛けされた紙、プラスチックフ
ィルム又は平滑な表面被覆を有する布が、本発明の複合
配合物の堆積にとって、通常好ましい基体である。

本発明を或る特定の具体例に関して更に記載するが、
これらは説明のためのものに過ぎず、本発明の範囲を何
ら限定するものではない。

略語 データの表示を簡単にするために、以下の略語を使用
する： ポリマー成分 Ebecryl 3605、3700＝UCB Radcure Chemical Cor
p.から入手可能なアクリル化エポキシオリゴマー。

TMPA＝Sartomer Company,Inc.から入手可能なトリメ
チロールプロパントリアクリレート。

ICTA＝Sartomer Co.,Inc.から入手可能なイソシアヌ
レートトリアクリレート。

TRPGDA＝Sartomer Co.,Inc.から入手可能なトリプロ
ピレングリコールジアクリレート。

バインダー成分 Darocure 1173＝Ciba−Geigy Companyから入手可能
な光開始剤。

Irgacure 651＝Ciba−Geigy Companyから入手可能
な光開始剤。

２−Methylimidazole＝BASF Corp.から入手可能な触
媒。

Pluronic 25R2＝BASF Corp.から入手可能なポリオ
キシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリマ
ー。

粒子 KBF₄＝Solvayから入手可能なメジアン粒度が約20μｍ
である研削助剤。

Cab−Ｏ−Sil M5＝Cabot Corporationから入手可能
なフュームドシリカ。

FRPL＝Treibacherから入手可能な溶融Al₂O₃（P320又
はP1000:「Ｐ数」で示されたグレード）。

焼成（calcined）Al₂O₃（40μｍ）＝Microabrasives
Corporationから入手のもの。

基材 眼科学（ophthalmic）用の３ミルマイラー（「マイラ
ー」はポリエチレンテレフタレートフィルムの商標）フ
ィルム。

金属工作用の５ミルマイラーフィルム。

サーリン（商標）被覆Ｊ−ウェイトポリエステル布 ＊サーリンはdu Pontから入手可能なアイオノマー樹
脂SURLYN1652−１である。

配合物調製手順 モノマー及び／又はオリゴマー成分を高剪断ミキサー
を用いて1000rpmで５分間混合した。次いで、このバイ
ンダー配合物をもしあれば開始剤、湿潤剤、脱泡剤、分
散剤等のいずれかと混合し、この混合を更に５分間同じ
攪拌速度で継続した。次いで、以下の成分を、ゆっくり
と指示された順序で、添加の間1500rpmで５分間攪拌し
つつ、添加した：沈殿防止剤、研削助剤、充填材及び研
磨粒子。研磨粒子の添加の後、攪拌速度を2000rpmに増
し、15分間継続した。この間、温度を注意深く監視し、
温度が40.6℃に達したときは、攪拌速度を1000rpmに減
らした。

配合物の堆積 この樹脂配合物を、先に列挙した種々の従来の基体の
上に被覆した。列挙したケースでは研磨スラリーを、ギ
ャップを望みの値に設定してナイフコーティングを用い
て適用した。被覆は室温で行った。

機能性粉末の適用及びエンボス エンボスの前に、このスラリーの表面層を、この配合
物中に使用されたものと同じ粒度又はより微細な研磨グ
リットで修正した。未硬化のバインダー成分によって接
着された単一層を形成するに十分な量を堆積させた。過
剰の粉末を、この層から振動により除いた。この粉末の
適用は、従来の、振動篩法によった。

一旦基体が未硬化スラリー配合物で被覆され、機能性
粉末が適用されると、望みのパターンを有するエンボス
用工具を用いて、前記研磨樹脂／粒子配合物に望みの形
状を与えた。このエンボス用設備は、スチールの基材ロ
ールを含み、これはスチールのエンボス用ロールで圧力
を掛けている間必要な支持を与えた。ワイヤーブラシ設
備を用いて、この工具がその刻印を前記粘度の修正され
た配合物上に付与された後、セル中に残っている全ての
乾燥した残留物又はゆるい粒子を除いた。

硬化 パターンが粘度修正層中にエンボスされた後、この基
体をエンボス用工具から除き、硬化ステーションに送っ
た。硬化が加熱による場合には、適当な手段を設ける。
硬化が光開始剤で行われる場合は、放射線源を設けるこ
とができる。UV硬化が用いられるときは、２つの300ワ
ット源を用いる:D球及びＨ球、パターン化された基体が
これら線源の下を通過する速度により線量を調節した。
表２に列挙した実験のマトリックスの場合には、硬化は
UV光によった。しかしながら、配合物Ｉの場合には、UV
硬化の後直ちに熱硬化が続いた。この硬化プロセスは最
終寸法安定性を確保するのに適切であった。

最初の例において、前記層は、17六角形パターンに彫
刻されたセルを有するロールでエンボスした。これは、
図１及び２に示した六角形の島のパターンを作り出し
た。これらの図中、「AMRAY」はこれら顕微鏡写真の写
真機の名称である。他の図においても同じである。各々
において、研磨グリットを機能性粉末として作用させる
ために、前記表面に散布した。図１において、前記表面
に散布した研磨材は、P1000であり、図２においてはP32
0であった。各場合において、前記研磨材／バインダー
配合物は配合物Ｉであった。

第２の例において、前記エンボス用ロールは、25三本
螺旋（tri−herical）ロール表面パターンの溝で彫られ
ていた。図３及び４は、配合物III及びIVを示し、第１
の実験で使用したように、それぞれP320及びP1000研磨
グリットで被覆された。同じ被覆方法が用いられた。

第３の例において、エンボスロール上に彫られたパタ
ーンは45ピラミッドであり、配合物Ｉが分離された正方
形ベースのピラミッドのパターンを与えるものであっ
た。第１及び第２の実験において使用したのと同じ配合
物の上にP1000グリットを適用することによって、この
表面を修正した。その結果を図５に示す。

全ての３つの実験において、エンボスされた表面の上
の構造体は、エンボスした時からバインダー成分が完全
に硬化するまで、本質的に変わらずに保持された。

追加の例：形状は同様であったが、配合は変化し、研
磨材の含量も表２に列挙したようにして実施した。全て
のケースにおいて、製造方法は最初の３つの例と同じで
ある。しかしながら、樹脂組成及び機能性粉末において
変化させた。

前記17六角形エンボス用ロールのパターンは、深さ55
9μｍ、頂部1000μｍ、底部100μｍの等辺からなってい
た。

前記25三本螺旋パターンは、ロール軸に対して45゜に
カットされ、深さが508μｍ、頂部開き幅が750μｍであ
る連続的溝からなっていた。

前記40三本螺旋パターンは、ロール軸に対して45゜に
カットされ、深さが335μｍ、頂部開き幅が425μｍであ
る連続的溝からなっていた。

前記45ピラミッドパターンは、正方形ベースで、深さ
が221μｍで、辺の寸法が425μｍである逆ピラミッド形
セルからなっていた。

研削試験 列挙したサンプルの幾つかを２つの初歩的形態の研削
試験に供した。データを表３〜４に掲記する。第１の形
態の試験は、外径1.1インチの中空の304ステンレススチ
ール被加工物上に有効研削圧力23.2psiを与える8Lbsの
一定の負荷をかけ、600回までのSchieffer試験からなっ
ていた。このパターン化された研磨材料を直径4.5"の円
盤に切り取り、スチール基材プレート上に装着した。基
材プレート及び被加工物の両方は時計回りに回転し、基
材プレートは195rpmで、被加工物は200rpmで回転する。
被加工物の重量損失を50回転ごとに記録し、600回転の
終点で合計した。

試験の第２の方法はマイクロ研磨リング試験（microa
brasive ring testing）からなっていた。この試験に
おいて、ノジュラーキャスト（nodular cast）鉄リン
グ（外径1.75インチ、内径１インチ、幅１インチ）を60
μｍの従来のフィルム製品を用いて予備粗面化し、次い
でパターン化した研磨材料で60psiで研削した。この研
磨材料を最初に幅1"のストリップに切断し、ゴム靴でこ
の被加工物に対して保持した。この被加工物を100rpmで
回転し、直角方向に125往復／分の速度で往復させた。
全ての研削はOH200ストレート油の潤滑浴（lubricated
bath）中で行った。重量損失を10回転ごとに記録し、
この試験の最後に合計した。

表３において、機能性粉末とパターンの種類の効果
は、明らかに証明されている。対照としての45ピラミッ
ド（配合物中にP320を、機能性粉末としてP1000を使
用）に関しては、比較的大きな17六角形パターンを使用
すると、同じ樹脂配合物及び機能性粉末を使用したと
き、合計カットにおける少しの増加をもたらした。P100
0をより粗いP320グレードで置き換えた全ての場合にお
いて、前記カットは更に増した。更に、三本螺旋パター
ンは六角形パターンより優れていた。機能性粉末がKBF₄
及びP320の混合物から構成されている最後の場合には、
カットは劇的に増加した。このセットのデータから、機
能性粉末の種類と組み合わせたパターンの種類は、研削
特性を変えることが明らかに見て取れる。

表４において、パターン化された研磨材料は、比較例
Ｃ−１と比較されている。このＣ−１は、トレードネー
ムQ151の下にNorton Companyから入手できる40μｍの
グリットの従来の微細仕上げ用の研磨材である。両方の
パターン化された研磨材において、合計のカットは従来
の製品よりも大幅に増し、25三本螺旋パターンはより微
細な40三本螺旋パターンを凌駕していることが観察され
る。表５において、40μｍのパターン化された研磨材は
微細仕上げ用途について比較された。再び、比較例Ｃ−
１（トレードネームQ151の下にNorton Companyから入
手できる従来の研磨製品）に較べれば、パターン化され
た研磨材は合計のカットにおいて改善されることを証明
している。全体として、上記パターンは研磨試験用途に
良い性能を示し、始めから有効な研磨性を生ずる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スウェイ，グオ シン アメリカ合衆国，ニューヨーク 14051, イースト アムハースト，エイボンサイ ド コート 8430 (72)発明者 ヤン，ウェンリャン パトリック アメリカ合衆国，ニューヨーク 12019, ボールストン レイク，バーチ ヒル ロード ８ (72)発明者 アレン，ケビン ブルース アメリカ合衆国，ニューヨーク 12110, レーサン，レーサン ビレッジ 11，レ ーン ＃12 (56)参考文献 特表 平８−504371（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 11/00 B24D 3/02 B24D 3/28

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材に接着された研磨材／バインダー複合
   材料のパターンを含む被覆された研磨材の製造方法であ
   って次の工程を含む方法： ａ）研磨材及び硬化性樹脂バインダーを含むスラリー配
   合物を、連続的又はパターン化された仕方で基材上に堆
   積する工程； ｂ）前記堆積された配合物を処理して、この配合物の少
   なくとも表面部分を可塑性であるが、非流動性にする工
   程； ｃ）その後、前記バインダー／研磨材配合物の上にパタ
   ーンをエンボスする工程；その後の ｄ）この配合物のバインダー成分を硬化させて前記パタ
   ーンを保持する工程。
2. 【請求項２】前記堆積された配合物を、機能性粉末の適
   用によって前記配合物の少なくとも表面部分の粘度を増
   すことによって、可塑性であるが非流動性にする、請求
   項１に記載の方法。
3. 【請求項３】前記機能性粉末が、研磨材、充填材、研削
   助剤、静電防止粉末、ステアリン酸処理粉末（stearate
   d powder）及びこれらの混合物からなる群から選択さ
   れる、請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記スラリー配合物が、異なった組成の少
   なくとも２つの層にて堆積される、請求項１に記載の方
   法。
5. 【請求項５】機能性粉末が前記スラリー組成物の複数の
   層の間にも堆積されて多層スラリー配合物構造体を形成
   する、請求項２に記載の方法。
6. 【請求項６】研磨材／バインダー配合物が少なくとも１
   つの揮発性成分を含有し、前記表面層における研磨材成
   分の濃度が前記揮発性成分の少なくともいくらかの除去
   によって増大する、請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】前記堆積された配合物が、エンボス工具の
   適用前にその温度を低下させることによって、可塑性で
   あるが非流動性にされる、請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】前記バインダー樹脂が非反応性熱可塑性成
   分を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】前記配合物が、研削助剤、不活性充填材、
   静電防止剤、滑剤、抗負荷剤（anti−loading agen
   t）、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる１又
   はそれ以上の添加剤をも含有する、請求項１〜８のいず
   れかに記載の方法。
10. 【請求項１０】前記配合物が氷晶石、テトラフルオロホ
    ウ酸カリウム及びこれらの混合物からなる群から選ばれ
    る研削助剤を含む、請求項９に記載の方法。