JP4365092B2 - 抗目つまり処理 - Google Patents
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Description
【０００１】
発明の背景
研磨布紙製品（ｃｏａｔｅｄ ａｂｒａｓｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）は、塗装表面などの柔らかくて仕上げ難い材料を含むことができる多様な基板を研磨するために用いられる。これらの柔らかい材料を仕上げる場合、研磨布紙製品は早すぎる目つまりのせいでそれらの最大の潜在能力まで遂行させることができない。目つまり（ｌｏａｄｉｎｇ）は砥粒間の空間を詰まらせる削り屑の凝集であり、これによって加工基板または表面を効果的に研磨し続け得ることを妨害される。研磨材業界の対処法は、トップ接着剤層（ｏｖｅｒ ｓｉｚｅ ｃｏａｔｉｎｇ）として塗布されるかまたは一般に第１上引き塗膜（ｓｉｚｉｎｇ ｃｏａｔ）と呼ばれる上引き接着剤層（ｓｉｚｅ ｃｏａｔ）中に組み込まれるかの金属石鹸（すなわち、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム）などの化学化合物を使用することである。ステアリン酸塩技術は、適切な集合体除去および抗目つまり（ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎｇ）特性を提供する。しかし、金属ステアリン酸塩は、潜在的に下流での塗装工程における被覆欠陥などの後処理問題を引き起こし得る低表面エネルギー材料残留物を加工表面上に残す。
【０００２】
この低表面エネルギー材料の汚染は、研磨された基板上の水接触角を測定することにより検出することができる。この項目に対処するための一般的な手順は、研磨された表面を布ぶき清浄化して好ましくはすべての汚染が除去されたことを確認するか、または非ステアリン酸塩製品で仕上げるかである。
【０００３】
発明の概要
塗装工程において貴重な時間および費用を浪費する研磨された表面の布ぶき清浄化の段階を排除することは好ましいことであろう。さらに、非ステアリン酸塩製品は一般に長寿命を提供しない。
【０００４】
一つの実施形態において、研磨布紙（ｃｏａｔｅｄ ａｂｒａｓｉｖｅ）または研磨複合材（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｂｒａｓｉｖｅ）などの研磨材は、金属ケイ酸塩、シリカ、金属炭酸塩、および金属硫酸塩からなる群から選択される無機の抗目つまり剤から本質的になる層によりトップコートされる。
【０００５】
層は無機の抗目つまり添加剤から本質的になり、これは、層が有機酸の金属塩、有機リン酸塩、有機ケイ酸塩、および有機ホウ酸塩などを含む従来型の代表的な抗目つまり添加剤などの有機成分を有する添加剤を全く含まないことを示すことを意味する。しかし、それは、それによって無機の目つまり剤が塗布される賦形剤を提供する硬化結合剤成分の存在を排除するものではない。
【０００６】
金属ケイ酸塩は、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸カルシウムからなる群から選択することができる。一つの実施形態において、ケイ酸マグネシウムにはタルクが挙げられ、ケイ酸カリウムアルミニウムにはマイカが挙げられ、ケイ酸アルミニウムにはクレイが挙げられ、およびケイ酸カルシウムには珪灰石が挙げられる。シリカは溶融石英、ヒュームド・シリカ、および沈降非晶質シリカからなる群から選択することができる。金属炭酸塩には炭酸カルシウムを挙げることができる。金属硫酸塩には水和硫酸カルシウムまたは無水硫酸カルシウムを挙げることができる。
【０００７】
抗目つまり剤は、約７未満、好ましくは約３未満のモース硬度値を有することができる。抗目つまり剤は、約３０マイクロメートル未満、好ましくは約１〜約２０マイクロメートル間範囲内の平均粒径を有することができる。これは、抗目つまり剤が研磨布紙の表面中の削り屑の十分な凝集目つまりを防ぐために、塗装金属表面などの研磨された表面からの削り屑と結合する十分に細かい粒子を形成することを可能とする。すなわち、抗目つまり剤の粒子は、研磨布紙を用いて塗装表面を磨いて研磨屑を生成すると、こうした削り屑粒子と結合しこれらの凝集を抑制する抗目つまり剤の粒子が放出されるような粒径からなる。
【０００８】
さらなる実施形態において、抗目つまり剤の濃度はトップ接着剤層（ｏｖｅｒ ｓｉｚｅｄ ｌａｙｅｒ）において主に濃縮される。例えば、濃度はトップ接着剤層の少なくとも１０体積％、好ましくは少なくとも約６０体積％であることができる。
【０００９】
抗目つまり剤は、好ましくは、例えば、熱可塑性または熱硬化性樹脂を含む結合剤中に分散される。例えば、熱可塑性樹脂にはラテックスを挙げることができ、熱硬化性樹脂はユリアホルムアルデヒド、フェノール、エポキシ、ウレタン、および放射線硬化樹脂系からなる群から選択することができる。
【００１０】
第１表面を有する基材層、基材層の第１表面上に配置された複数の砥粒（ａｂｒａｓｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を有する研磨層（ａｂｒａｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ）、および研磨層上に配置された無機の抗目つまり剤から本質的になる層を含む、研磨布紙または研磨複合材などの研磨材も、また、提供される。一つの実施形態において、抗目つまり剤は、硬化上引き接着剤層（ｏｖｅｒ ｓｉｚｅ ｃｏａｔ）上に堆積される。
【００１１】
複数の砥粒を基材層の第１表面上に付着させ、砥粒上に抗目つまり剤から本質的になる層を堆積させることを含む、研磨布紙または研磨複合材などの研磨材を形成するための方法も、また、提供される。
【００１２】
本発明のこれまでのおよび他の目的、態様および利点は、以下の本発明の好ましい実施形態のさらに詳細な説明から明らかになる。添付図面は必ずしも倍率通りではなく、その代わりに本発明の原理を説明するために強調が入っている。
【００１３】
本発明の詳細な説明
研磨布紙は、一般に、それらが適用される物品の表面を研磨するか、さもなければ磨り減らすために用いることができる支持基材に接着された砥粒（ａｂｒａｓｉｖｅ ｇｒｉｔｓ）を有する製品を含む。
【００１４】
研磨布紙の支持基材は堅くあってもよいが、しかし、一般に可撓性であり、紙、布、繊維性パッド、高分子フィルム、バルカナイズドファイバ、またはこうした材料の組合せなどのウエブ材料を典型的に含む。一部の用途において、支持基材は、当初、さらなる結合剤材料によりまたはなしで砥粒が添加される緩んだ繊維の集合体を含んで、一貫して砥粒を有する研磨ウエブを提供する。繊維および砥粒の緩い集合体は、接着用結合剤が全く存在しない場合に圧縮するか、またはさもなければ結合剤が存在する場合に固定化するかまたは硬化して研磨布紙を形成することが可能である。
【００１５】
砥粒は、一般に、加工中物品を研磨する能力を有し、一般に砂、フリント、コランダム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物、アルミニウム−ジルコニア、セラミック・アルミナ、ダイアモンド、炭化ケイ素、ガーネット、ルージュ、およびクローカスなどを含むあらゆる材料であることができる。砥粒は、一般に、研磨手段として作用する鋭い先端を有するが、しかし、鋭い先端の質と量は効用に応じて決まる。砥粒は支持基材中に埋め込まれるかまたはそれと混ぜ合わせることができるが、しかし、さらに一般的には、適切な結合剤材料により支持基材に接着される。砥粒は特定パターンまたは粒子の形態をとるウエブにより塗布されるかまたは混ぜ合わせることができるか、または不規則にばらまくことが可能である。一般に、研磨布紙が１以上の層において粒状切削端の適切な分布を伴う固定粒子を有することを確認するために、念入りな測定方法がとられる。
【００１６】
結合剤材料は、一般に、砥粒を支持基材に接着するために作用し、研磨処理の否定に対する耐性を有することができるあらゆる便利な材料である。一般的な結合剤材料には、フェノール樹脂、膠、ワニス、エポキシ樹脂、アクリル酸塩、多官能アクリル酸塩、ユリア−ホルムアルデヒド樹脂、３官能価ウレタン、ポリウレタン樹脂、ラッカー、エナメルおよび支持基材に砥粒を接着関係において安定化させる能力を有するあらゆる多様な他の材料が挙げられる。一般に、結合剤材料は、対象の表面を研磨するための研磨布紙の最大能力を提供するように注意深く選択される。過熱のせいで軟化または燃焼または両方に耐性があり且つ適切な接着性を提供することができる結合剤材料を選択することにおいて、注意が払われる。
【００１７】
砥粒は噴霧するかまたはさもなければ結合剤材料で被覆され、支持基材上または中に堆積することができるか、または支持基材が結合剤材料により被覆され、その後に砥粒をその上に堆積させることが可能である。支持基材、粒状材料、結合剤材料、砥粒を支持基材上に配置する手段、および砥粒を接着させる手段などの多くの代替形態は、従来技術において公知であり、本発明の範囲内で考慮される変形として見られる。
【００１８】
一般に、従来型の研磨布紙の製造において、基材（前処理あり、またはなしで）に結合剤樹脂の基礎接着剤層が与えられると共に塗布され、樹脂がなお粘着性である間に砥粒は基礎接着剤層上に塗布され、結合剤は砥粒を所定の位置に保持するように硬化する。次に、本質的に結合剤樹脂を、場合により充填剤および粉砕助剤などを含む上引き接着剤層を、砥粒上に塗布し、硬化させる。上引き接着剤層の主要機能は、砥粒を所定の位置にしっかりと固定し、それらが加工中製品をそれらの研磨能力が消耗されてしまう前に研磨布紙構造から引きずりおろされることなしに研磨することを可能とすることである。一部のケースにおいて、トップ接着剤層が上引き接着剤層上に堆積する。この層の機能は、研磨布紙の表面上に、強化研磨能力、表面潤滑性、帯電防止特性またはこの場合に抗目つまり特性などの特別の特徴を提供する添加剤を置くことである。トップ接着剤層は、一般に、しかし必ずしも必要とはされないが、研磨布紙上の所定の位置に砥粒を確保するための役割は全く果たさない。
【００１９】
添加剤は結合剤中の分散剤として（後に硬化する）か、または添加剤を表面上に残して単純に乾燥する液体分散液中に適用することが可能である。一つの実施形態において、結合剤は熱可塑性または熱硬化性樹脂を含む。例えば、熱可塑性樹脂にはラテックスを挙げることができ、熱硬化性樹脂はユリアホルムアルデヒド、フェノール、エポキシ、ウレタンおよび放射線硬化樹脂系からなる群から選択することができる。一部の添加剤により、表面への接着は分散媒体の必要性なしで達成することができる。
【００２０】
本発明により、上引き接着剤層上に塗布される抗目つまり剤は、金属ケイ酸塩、シリカ、金属炭酸塩、および金属硫酸塩からなる群から選択することができる。金属ケイ酸塩は、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸カルシウムからなる群から選択することができる。一つの実施形態において、ケイ酸マグネシウムにはタルクが挙げられ、ケイ酸カリウムアルミニウムにはマイカが挙げられ、ケイ酸アルミニウムにはクレイが挙げられ、およびケイ酸カルシウムには珪灰石が挙げられる。シリカは溶融石英、ヒュームド・シリカ、および沈降非晶質シリカからなる群から選択することができる。金属炭酸塩には炭酸カルシウムを挙げることができる。金属硫酸塩には水和硫酸カルシウムまたは無水硫酸カルシウムを挙げることができる。
【００２１】
本発明により、無機の抗目つまり剤は、使用の過程で、研磨処理により生成される微細な削り屑粒子を被覆する微細な粒子を放出し、それによって、それらが凝集を形成して研磨布紙表面上に捕捉されるやっかいなより大きな粒子を形成し（「目つまり」として知られる）その効果を低下させることを妨げると見られる。従って、研磨布紙の目つまりは、従来型のステアリン酸塩化抗目つまり層の使用に関連する問題を引き起こすことなく低減される。こうした添加剤により、低エネルギー材料の微細な皮膜が研磨された表面上に塗り付けられ、これによりこの膜が除去されない限り次の表面塗装または艶出しが極めて困難になる。
【００２２】
本発明の抗目つまり剤は、一つの実施形態において、比較的柔らかであり、例えば、約７未満、好ましくは約３未満のモース硬度値を有する。一つの実施形態において、より微細な粒径材料が抗目つまり剤としてよりよく機能すると思われるので、抗目つまり剤は約３０マイクロメートル未満、好ましくは約１〜約２０マイクロメートルの範囲の平均粒子径を有する。
【００２３】
非目つまり特性を提供するための一つの機構は、削り屑粒子（ｓｗａｒｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が互いに接着することを抗目つまり剤により防止し、それによって目つまりを低減させることであることは信じられる。この手法は紙やすりで磨く間に微細粉塵を生成する一方で、削り屑は、無機の抗目つまり剤なしでは、有効な研磨を妨げ、研磨布紙の寿命を低下させ、砥粒間に詰まってしまう玉または大きな小片を形成する傾向にある。ステアリン酸塩化および非ステアリン酸塩化製品による紙やすりでの研磨からもたらされる削り屑の外見の相違が見られる。
【００２４】
本発明により、トップ接着剤層の研磨用表面における抗目つまり剤の濃度は、約１０体積％、好ましくは約６０％を超えるものである。これにより、削り屑が凝集することを防止する微細粉塵を生成するのに有効であるように、抗目つまり剤が十分に存在することを確保する。
【００２５】
抗目つまり剤は、研磨複合材（不織布）などの他の研磨材と共に用いることができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１：各種粒径中央値における水和ケイ酸マグネシウム（タルク）
以下の実施例および続く実施例において、標準の従来型研磨布紙を用いる。基材材料はＡ−重量紙であり、基礎接着剤層および上引き接着剤層はユリア−ホルムアルデヒド結合剤を含む。各ケースにおいて、砥粒はＰ３２０酸化アルミニウムである。この基本研磨布紙に対して抗目つまり添加剤を含むトップ接着剤層を塗布する。一つのケースにおいて、比較目的のために添加剤を加えなかった。第２ケースにおいて、ステアリン酸亜鉛を含有するトップ接着剤層を塗布し、三つの他ケースにおいて、塗布された皮膜は異なる粒径を有する水和ケイ酸マグネシウム（タルク）であった。添加剤をラテックスおよび水中の分散液として加えた。
【００２７】
次に、それぞれ２分間隔６接触用の二重作用紙やすりかけ機を用いてアクリルパネルを研磨するために研磨布紙を用いた。４．５ｋｇ（１０−ポンド）負荷を有する１２．７ｃｍ（５−インチ）ディスクにより研磨を行った。１２分の合計研磨時間後の切削量を記録し、研磨性能を対照切削の％として測定した。平均表面粗さ値、Ｒａ（粗さの算術平均値）も測定した。結果を以下の表１に記録するが、これはタルクが一層従来型のステアリン酸亜鉛と同じ程度に有効であることを示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
バータル（Ｖｅｒｔａｌ）１５００、シュプリーム（Ｓｕｐｒｅｍｅ）ＨＴおよびアークティック・ミスト（Ａｒｃｔｉｃ Ｍｉｓｔ）は、ルツェナック・アメリカ（Ｌｕｚｅｎａｃ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．）から市販されているタルク類である。
【００３０】
実施例２：各種砥粒粒径の水和ケイ酸マグネシウム（タルク）、シュプリームＨＴ
以下の表は、シュプリームＨＴタルクの研磨性能を、ステアリン酸亜鉛および砥粒Ｐ８０、Ｐ１８０、およびＰ３２０（それぞれ表２、表３、および表４）における酸化アルミニウム研磨布紙に対する抗目つまり剤なしの対照と比較して説明する。結果は、本発明の抗目つまり剤を組み込んだものが特により微細な砥粒における基本対照に対して切削率がより高かったことを示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】
実施例３：非晶質シリカ、ケイ酸カルシウム（珪灰石）、ケイ酸アルミニウム（クレイ）、およびケイ酸カリウムアルミニウム（マイカ）
標準Ｐ３２０砥粒Ａ−重量紙酸化アルミニウム従来型研磨布紙を用いる。この基本研磨布紙に、非晶質シリカ、ケイ酸カルシウム（珪灰石）、ケイ酸アルミニウム（クレイ）またはケイ酸カリウムアルミニウム（マイカ）のいずれかの抗目つまり添加剤を含むトップ接着剤層を塗布する。以下の表５に述べられる研磨結果は、本発明の抗目つまり剤を組み込んだものが基本対照に対して切削率がより高かったことを示す。
【００３５】
【表５】
【００３６】
ＭＮ−２３はイーグル・ピッチャー（Ｅａｇｌｅ Ｐｉｔｃｈｅｒ）から市販されている非晶質シリカである。
珪灰石３２５（Wollastonite325）はナイコ・ミネラルズ（ＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃ．）から市販されているケイ酸カルシウムである。
オプチホワイト（Ｏｐｔｉｗｈｉｔｅ）はバージェス・ピグメント（Ｂｕｒｇｅｓｓ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されているクレイである。
バージェス１７はバージェス・ピグメントから市販されているクレイである。
マイカ３２５はオグレベイ・ノートン・スペシャルティ・ミネラルズ（Ｏｇｌｅｂａｙ Ｎｏｒｔｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ）から市販されているマイカである。
【００３７】
実施例４：硫酸カルシウム（無水および水和）
標準Ｐ３２０砥粒Ａ−重量紙酸化アルミニウム従来型研磨布紙を用いる。この基本研磨布紙に、硫酸カルシウム（無水または水和）の抗目つまり添加剤を含むトップ接着剤層を塗布する。以下の表６に述べられる研磨結果は、本発明の抗目つまり剤を組み込んだものが基本対照に対して切削率がより高かったことを示す。
【００３８】
【表６】
【００３９】
スノウ・ホワイト（ＳＮＯＷ ＷＨＩＴＥ）はユナイティッド・ステーツ・ジプサム（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている無水硫酸カルシウムである。
テラ・アルバ（ＴＥＲＲＡ ＡＬＢＡ）はユナイティッド・ステーツ・ジプサムから市販されている水和硫酸カルシウムである。
【００４０】
実施例５：紙やすりで磨かれた後の研磨塗装パネルの水接触角
プライマー・パネルを実施例１〜４に記載したトップ接着剤層を有するＰ３２０砥粒研磨布紙により研磨した。同じ紙やすり研磨手順を各研磨布紙について用いた。次に、新たに磨いた各パネル上に、また研磨のなかったパネル上にも水１滴を落とし、図に説明したように接触角（θ）を記録した。接触角は接触線での液体表面と固体平面表面間の角度である。より高い接触角は濡れがより少ないことを示す。結果は表７に示され、明らかに、本発明による研磨布紙で磨かれたパネルが、本質的に、抗目つまり層なしの研磨布紙を用いて磨かれたパネルと同じかまたはより低い接触角を有したことを表している。従来型のステアリン酸亜鉛抗目つまり層を有する研磨布紙は、明らかに、その存在が極めて高い水接触角により表される低表面エネルギー残留物を堆積させた。この結果は、こうした表面に塗布された塗料が表面を容易に濡らさず、従ってこれが表面欠陥をもたらすことを示している。
【００４１】
【表７】
【００４２】
研磨のなかったパネル上の水接触角は６９度である。
【００４３】
本発明は詳細に示され、その好ましい実施形態に関して記載されてきたが、一方で、形態および詳細において種々の変形が、添付クレームにより包含される本発明の範囲から逸脱することなくその中でなされ得ることは当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
図は固体、液体および気体により与えられる接触角θを説明する。
発明の背景
研磨布紙製品（ｃｏａｔｅｄ ａｂｒａｓｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）は、塗装表面などの柔らかくて仕上げ難い材料を含むことができる多様な基板を研磨するために用いられる。これらの柔らかい材料を仕上げる場合、研磨布紙製品は早すぎる目つまりのせいでそれらの最大の潜在能力まで遂行させることができない。目つまり（ｌｏａｄｉｎｇ）は砥粒間の空間を詰まらせる削り屑の凝集であり、これによって加工基板または表面を効果的に研磨し続け得ることを妨害される。研磨材業界の対処法は、トップ接着剤層（ｏｖｅｒ ｓｉｚｅ ｃｏａｔｉｎｇ）として塗布されるかまたは一般に第１上引き塗膜（ｓｉｚｉｎｇ ｃｏａｔ）と呼ばれる上引き接着剤層（ｓｉｚｅ ｃｏａｔ）中に組み込まれるかの金属石鹸（すなわち、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム）などの化学化合物を使用することである。ステアリン酸塩技術は、適切な集合体除去および抗目つまり（ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎｇ）特性を提供する。しかし、金属ステアリン酸塩は、潜在的に下流での塗装工程における被覆欠陥などの後処理問題を引き起こし得る低表面エネルギー材料残留物を加工表面上に残す。
【０００２】
この低表面エネルギー材料の汚染は、研磨された基板上の水接触角を測定することにより検出することができる。この項目に対処するための一般的な手順は、研磨された表面を布ぶき清浄化して好ましくはすべての汚染が除去されたことを確認するか、または非ステアリン酸塩製品で仕上げるかである。
【０００３】
発明の概要
塗装工程において貴重な時間および費用を浪費する研磨された表面の布ぶき清浄化の段階を排除することは好ましいことであろう。さらに、非ステアリン酸塩製品は一般に長寿命を提供しない。
【０００４】
一つの実施形態において、研磨布紙（ｃｏａｔｅｄ ａｂｒａｓｉｖｅ）または研磨複合材（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｂｒａｓｉｖｅ）などの研磨材は、金属ケイ酸塩、シリカ、金属炭酸塩、および金属硫酸塩からなる群から選択される無機の抗目つまり剤から本質的になる層によりトップコートされる。
【０００５】
層は無機の抗目つまり添加剤から本質的になり、これは、層が有機酸の金属塩、有機リン酸塩、有機ケイ酸塩、および有機ホウ酸塩などを含む従来型の代表的な抗目つまり添加剤などの有機成分を有する添加剤を全く含まないことを示すことを意味する。しかし、それは、それによって無機の目つまり剤が塗布される賦形剤を提供する硬化結合剤成分の存在を排除するものではない。
【０００６】
金属ケイ酸塩は、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸カルシウムからなる群から選択することができる。一つの実施形態において、ケイ酸マグネシウムにはタルクが挙げられ、ケイ酸カリウムアルミニウムにはマイカが挙げられ、ケイ酸アルミニウムにはクレイが挙げられ、およびケイ酸カルシウムには珪灰石が挙げられる。シリカは溶融石英、ヒュームド・シリカ、および沈降非晶質シリカからなる群から選択することができる。金属炭酸塩には炭酸カルシウムを挙げることができる。金属硫酸塩には水和硫酸カルシウムまたは無水硫酸カルシウムを挙げることができる。
【０００７】
抗目つまり剤は、約７未満、好ましくは約３未満のモース硬度値を有することができる。抗目つまり剤は、約３０マイクロメートル未満、好ましくは約１〜約２０マイクロメートル間範囲内の平均粒径を有することができる。これは、抗目つまり剤が研磨布紙の表面中の削り屑の十分な凝集目つまりを防ぐために、塗装金属表面などの研磨された表面からの削り屑と結合する十分に細かい粒子を形成することを可能とする。すなわち、抗目つまり剤の粒子は、研磨布紙を用いて塗装表面を磨いて研磨屑を生成すると、こうした削り屑粒子と結合しこれらの凝集を抑制する抗目つまり剤の粒子が放出されるような粒径からなる。
【０００８】
さらなる実施形態において、抗目つまり剤の濃度はトップ接着剤層（ｏｖｅｒ ｓｉｚｅｄ ｌａｙｅｒ）において主に濃縮される。例えば、濃度はトップ接着剤層の少なくとも１０体積％、好ましくは少なくとも約６０体積％であることができる。
【０００９】
抗目つまり剤は、好ましくは、例えば、熱可塑性または熱硬化性樹脂を含む結合剤中に分散される。例えば、熱可塑性樹脂にはラテックスを挙げることができ、熱硬化性樹脂はユリアホルムアルデヒド、フェノール、エポキシ、ウレタン、および放射線硬化樹脂系からなる群から選択することができる。
【００１０】
第１表面を有する基材層、基材層の第１表面上に配置された複数の砥粒（ａｂｒａｓｉｖｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を有する研磨層（ａｂｒａｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ）、および研磨層上に配置された無機の抗目つまり剤から本質的になる層を含む、研磨布紙または研磨複合材などの研磨材も、また、提供される。一つの実施形態において、抗目つまり剤は、硬化上引き接着剤層（ｏｖｅｒ ｓｉｚｅ ｃｏａｔ）上に堆積される。
【００１１】
複数の砥粒を基材層の第１表面上に付着させ、砥粒上に抗目つまり剤から本質的になる層を堆積させることを含む、研磨布紙または研磨複合材などの研磨材を形成するための方法も、また、提供される。
【００１２】
本発明のこれまでのおよび他の目的、態様および利点は、以下の本発明の好ましい実施形態のさらに詳細な説明から明らかになる。添付図面は必ずしも倍率通りではなく、その代わりに本発明の原理を説明するために強調が入っている。
【００１３】
本発明の詳細な説明
研磨布紙は、一般に、それらが適用される物品の表面を研磨するか、さもなければ磨り減らすために用いることができる支持基材に接着された砥粒（ａｂｒａｓｉｖｅ ｇｒｉｔｓ）を有する製品を含む。
【００１４】
研磨布紙の支持基材は堅くあってもよいが、しかし、一般に可撓性であり、紙、布、繊維性パッド、高分子フィルム、バルカナイズドファイバ、またはこうした材料の組合せなどのウエブ材料を典型的に含む。一部の用途において、支持基材は、当初、さらなる結合剤材料によりまたはなしで砥粒が添加される緩んだ繊維の集合体を含んで、一貫して砥粒を有する研磨ウエブを提供する。繊維および砥粒の緩い集合体は、接着用結合剤が全く存在しない場合に圧縮するか、またはさもなければ結合剤が存在する場合に固定化するかまたは硬化して研磨布紙を形成することが可能である。
【００１５】
砥粒は、一般に、加工中物品を研磨する能力を有し、一般に砂、フリント、コランダム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物、アルミニウム−ジルコニア、セラミック・アルミナ、ダイアモンド、炭化ケイ素、ガーネット、ルージュ、およびクローカスなどを含むあらゆる材料であることができる。砥粒は、一般に、研磨手段として作用する鋭い先端を有するが、しかし、鋭い先端の質と量は効用に応じて決まる。砥粒は支持基材中に埋め込まれるかまたはそれと混ぜ合わせることができるが、しかし、さらに一般的には、適切な結合剤材料により支持基材に接着される。砥粒は特定パターンまたは粒子の形態をとるウエブにより塗布されるかまたは混ぜ合わせることができるか、または不規則にばらまくことが可能である。一般に、研磨布紙が１以上の層において粒状切削端の適切な分布を伴う固定粒子を有することを確認するために、念入りな測定方法がとられる。
【００１６】
結合剤材料は、一般に、砥粒を支持基材に接着するために作用し、研磨処理の否定に対する耐性を有することができるあらゆる便利な材料である。一般的な結合剤材料には、フェノール樹脂、膠、ワニス、エポキシ樹脂、アクリル酸塩、多官能アクリル酸塩、ユリア−ホルムアルデヒド樹脂、３官能価ウレタン、ポリウレタン樹脂、ラッカー、エナメルおよび支持基材に砥粒を接着関係において安定化させる能力を有するあらゆる多様な他の材料が挙げられる。一般に、結合剤材料は、対象の表面を研磨するための研磨布紙の最大能力を提供するように注意深く選択される。過熱のせいで軟化または燃焼または両方に耐性があり且つ適切な接着性を提供することができる結合剤材料を選択することにおいて、注意が払われる。
【００１７】
砥粒は噴霧するかまたはさもなければ結合剤材料で被覆され、支持基材上または中に堆積することができるか、または支持基材が結合剤材料により被覆され、その後に砥粒をその上に堆積させることが可能である。支持基材、粒状材料、結合剤材料、砥粒を支持基材上に配置する手段、および砥粒を接着させる手段などの多くの代替形態は、従来技術において公知であり、本発明の範囲内で考慮される変形として見られる。
【００１８】
一般に、従来型の研磨布紙の製造において、基材（前処理あり、またはなしで）に結合剤樹脂の基礎接着剤層が与えられると共に塗布され、樹脂がなお粘着性である間に砥粒は基礎接着剤層上に塗布され、結合剤は砥粒を所定の位置に保持するように硬化する。次に、本質的に結合剤樹脂を、場合により充填剤および粉砕助剤などを含む上引き接着剤層を、砥粒上に塗布し、硬化させる。上引き接着剤層の主要機能は、砥粒を所定の位置にしっかりと固定し、それらが加工中製品をそれらの研磨能力が消耗されてしまう前に研磨布紙構造から引きずりおろされることなしに研磨することを可能とすることである。一部のケースにおいて、トップ接着剤層が上引き接着剤層上に堆積する。この層の機能は、研磨布紙の表面上に、強化研磨能力、表面潤滑性、帯電防止特性またはこの場合に抗目つまり特性などの特別の特徴を提供する添加剤を置くことである。トップ接着剤層は、一般に、しかし必ずしも必要とはされないが、研磨布紙上の所定の位置に砥粒を確保するための役割は全く果たさない。
【００１９】
添加剤は結合剤中の分散剤として（後に硬化する）か、または添加剤を表面上に残して単純に乾燥する液体分散液中に適用することが可能である。一つの実施形態において、結合剤は熱可塑性または熱硬化性樹脂を含む。例えば、熱可塑性樹脂にはラテックスを挙げることができ、熱硬化性樹脂はユリアホルムアルデヒド、フェノール、エポキシ、ウレタンおよび放射線硬化樹脂系からなる群から選択することができる。一部の添加剤により、表面への接着は分散媒体の必要性なしで達成することができる。
【００２０】
本発明により、上引き接着剤層上に塗布される抗目つまり剤は、金属ケイ酸塩、シリカ、金属炭酸塩、および金属硫酸塩からなる群から選択することができる。金属ケイ酸塩は、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸カルシウムからなる群から選択することができる。一つの実施形態において、ケイ酸マグネシウムにはタルクが挙げられ、ケイ酸カリウムアルミニウムにはマイカが挙げられ、ケイ酸アルミニウムにはクレイが挙げられ、およびケイ酸カルシウムには珪灰石が挙げられる。シリカは溶融石英、ヒュームド・シリカ、および沈降非晶質シリカからなる群から選択することができる。金属炭酸塩には炭酸カルシウムを挙げることができる。金属硫酸塩には水和硫酸カルシウムまたは無水硫酸カルシウムを挙げることができる。
【００２１】
本発明により、無機の抗目つまり剤は、使用の過程で、研磨処理により生成される微細な削り屑粒子を被覆する微細な粒子を放出し、それによって、それらが凝集を形成して研磨布紙表面上に捕捉されるやっかいなより大きな粒子を形成し（「目つまり」として知られる）その効果を低下させることを妨げると見られる。従って、研磨布紙の目つまりは、従来型のステアリン酸塩化抗目つまり層の使用に関連する問題を引き起こすことなく低減される。こうした添加剤により、低エネルギー材料の微細な皮膜が研磨された表面上に塗り付けられ、これによりこの膜が除去されない限り次の表面塗装または艶出しが極めて困難になる。
【００２２】
本発明の抗目つまり剤は、一つの実施形態において、比較的柔らかであり、例えば、約７未満、好ましくは約３未満のモース硬度値を有する。一つの実施形態において、より微細な粒径材料が抗目つまり剤としてよりよく機能すると思われるので、抗目つまり剤は約３０マイクロメートル未満、好ましくは約１〜約２０マイクロメートルの範囲の平均粒子径を有する。
【００２３】
非目つまり特性を提供するための一つの機構は、削り屑粒子（ｓｗａｒｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が互いに接着することを抗目つまり剤により防止し、それによって目つまりを低減させることであることは信じられる。この手法は紙やすりで磨く間に微細粉塵を生成する一方で、削り屑は、無機の抗目つまり剤なしでは、有効な研磨を妨げ、研磨布紙の寿命を低下させ、砥粒間に詰まってしまう玉または大きな小片を形成する傾向にある。ステアリン酸塩化および非ステアリン酸塩化製品による紙やすりでの研磨からもたらされる削り屑の外見の相違が見られる。
【００２４】
本発明により、トップ接着剤層の研磨用表面における抗目つまり剤の濃度は、約１０体積％、好ましくは約６０％を超えるものである。これにより、削り屑が凝集することを防止する微細粉塵を生成するのに有効であるように、抗目つまり剤が十分に存在することを確保する。
【００２５】
抗目つまり剤は、研磨複合材（不織布）などの他の研磨材と共に用いることができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１：各種粒径中央値における水和ケイ酸マグネシウム（タルク）
以下の実施例および続く実施例において、標準の従来型研磨布紙を用いる。基材材料はＡ−重量紙であり、基礎接着剤層および上引き接着剤層はユリア−ホルムアルデヒド結合剤を含む。各ケースにおいて、砥粒はＰ３２０酸化アルミニウムである。この基本研磨布紙に対して抗目つまり添加剤を含むトップ接着剤層を塗布する。一つのケースにおいて、比較目的のために添加剤を加えなかった。第２ケースにおいて、ステアリン酸亜鉛を含有するトップ接着剤層を塗布し、三つの他ケースにおいて、塗布された皮膜は異なる粒径を有する水和ケイ酸マグネシウム（タルク）であった。添加剤をラテックスおよび水中の分散液として加えた。
【００２７】
次に、それぞれ２分間隔６接触用の二重作用紙やすりかけ機を用いてアクリルパネルを研磨するために研磨布紙を用いた。４．５ｋｇ（１０−ポンド）負荷を有する１２．７ｃｍ（５−インチ）ディスクにより研磨を行った。１２分の合計研磨時間後の切削量を記録し、研磨性能を対照切削の％として測定した。平均表面粗さ値、Ｒａ（粗さの算術平均値）も測定した。結果を以下の表１に記録するが、これはタルクが一層従来型のステアリン酸亜鉛と同じ程度に有効であることを示す。
【００２８】
【表１】
バータル（Ｖｅｒｔａｌ）１５００、シュプリーム（Ｓｕｐｒｅｍｅ）ＨＴおよびアークティック・ミスト（Ａｒｃｔｉｃ Ｍｉｓｔ）は、ルツェナック・アメリカ（Ｌｕｚｅｎａｃ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．）から市販されているタルク類である。
【００３０】
実施例２：各種砥粒粒径の水和ケイ酸マグネシウム（タルク）、シュプリームＨＴ
以下の表は、シュプリームＨＴタルクの研磨性能を、ステアリン酸亜鉛および砥粒Ｐ８０、Ｐ１８０、およびＰ３２０（それぞれ表２、表３、および表４）における酸化アルミニウム研磨布紙に対する抗目つまり剤なしの対照と比較して説明する。結果は、本発明の抗目つまり剤を組み込んだものが特により微細な砥粒における基本対照に対して切削率がより高かったことを示す。
【００３１】
【表２】
【表３】
【表４】
実施例３：非晶質シリカ、ケイ酸カルシウム（珪灰石）、ケイ酸アルミニウム（クレイ）、およびケイ酸カリウムアルミニウム（マイカ）
標準Ｐ３２０砥粒Ａ−重量紙酸化アルミニウム従来型研磨布紙を用いる。この基本研磨布紙に、非晶質シリカ、ケイ酸カルシウム（珪灰石）、ケイ酸アルミニウム（クレイ）またはケイ酸カリウムアルミニウム（マイカ）のいずれかの抗目つまり添加剤を含むトップ接着剤層を塗布する。以下の表５に述べられる研磨結果は、本発明の抗目つまり剤を組み込んだものが基本対照に対して切削率がより高かったことを示す。
【００３５】
【表５】
ＭＮ−２３はイーグル・ピッチャー（Ｅａｇｌｅ Ｐｉｔｃｈｅｒ）から市販されている非晶質シリカである。
珪灰石３２５（Wollastonite325）はナイコ・ミネラルズ（ＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃ．）から市販されているケイ酸カルシウムである。
オプチホワイト（Ｏｐｔｉｗｈｉｔｅ）はバージェス・ピグメント（Ｂｕｒｇｅｓｓ Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されているクレイである。
バージェス１７はバージェス・ピグメントから市販されているクレイである。
マイカ３２５はオグレベイ・ノートン・スペシャルティ・ミネラルズ（Ｏｇｌｅｂａｙ Ｎｏｒｔｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ）から市販されているマイカである。
【００３７】
実施例４：硫酸カルシウム（無水および水和）
標準Ｐ３２０砥粒Ａ−重量紙酸化アルミニウム従来型研磨布紙を用いる。この基本研磨布紙に、硫酸カルシウム（無水または水和）の抗目つまり添加剤を含むトップ接着剤層を塗布する。以下の表６に述べられる研磨結果は、本発明の抗目つまり剤を組み込んだものが基本対照に対して切削率がより高かったことを示す。
【００３８】
【表６】
スノウ・ホワイト（ＳＮＯＷ ＷＨＩＴＥ）はユナイティッド・ステーツ・ジプサム（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販されている無水硫酸カルシウムである。
テラ・アルバ（ＴＥＲＲＡ ＡＬＢＡ）はユナイティッド・ステーツ・ジプサムから市販されている水和硫酸カルシウムである。
【００４０】
実施例５：紙やすりで磨かれた後の研磨塗装パネルの水接触角
プライマー・パネルを実施例１〜４に記載したトップ接着剤層を有するＰ３２０砥粒研磨布紙により研磨した。同じ紙やすり研磨手順を各研磨布紙について用いた。次に、新たに磨いた各パネル上に、また研磨のなかったパネル上にも水１滴を落とし、図に説明したように接触角（θ）を記録した。接触角は接触線での液体表面と固体平面表面間の角度である。より高い接触角は濡れがより少ないことを示す。結果は表７に示され、明らかに、本発明による研磨布紙で磨かれたパネルが、本質的に、抗目つまり層なしの研磨布紙を用いて磨かれたパネルと同じかまたはより低い接触角を有したことを表している。従来型のステアリン酸亜鉛抗目つまり層を有する研磨布紙は、明らかに、その存在が極めて高い水接触角により表される低表面エネルギー残留物を堆積させた。この結果は、こうした表面に塗布された塗料が表面を容易に濡らさず、従ってこれが表面欠陥をもたらすことを示している。
【００４１】
【表７】
研磨のなかったパネル上の水接触角は６９度である。
【００４３】
本発明は詳細に示され、その好ましい実施形態に関して記載されてきたが、一方で、形態および詳細において種々の変形が、添付クレームにより包含される本発明の範囲から逸脱することなくその中でなされ得ることは当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
図は固体、液体および気体により与えられる接触角θを説明する。
Claims (6)
- （ａ）第１表面を有する基材層、
（ｂ）前記基材層の第１表面上に配置された複数の砥粒を有する研磨層、
（ｃ）前記研磨層の上に配置された上引き接着剤層、
および
（ｄ）前記上引き接着剤層上に配置されたトップ接着剤層
を含む被覆された研磨材であって、
前記トップ接着剤層が、（ｉ）熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、および（ｉｉ）金属ケイ酸塩および金属硫酸塩からなる群から選択される無機の抗目つまり剤を含む（但し、前記トップ接着剤層は、有機酸の金属塩、有機リン酸塩、有機ケイ酸塩、および有機ホウ酸塩からなる群から選ばれた有機の抗目つまり添加剤を含まず、また、その無機の抗目つまり剤の濃度が前記トップ接着剤層の少なくとも６０体積％である。）、研磨剤。 - 金属ケイ酸塩がケイ酸マグネシウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸カルシウムからなる群から選択される請求項１に記載の研磨材。
- ケイ酸マグネシウムがタルクを含む請求項２に記載の研磨材。
- （ａ）基材層の第１表面に複数の砥粒を付着させて研磨層を形成する工程、
（ｂ）前記研磨層の上に上引き接着剤層を付着させる工程、
および
（ｃ）さらに前記上引き接着剤層上に、（ｉ）熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、および（ｉｉ）金属ケイ酸塩および金属硫酸塩からなる群から選択される無機の抗目つまり剤を含む、トップ接着剤層（但し、そのトップ接着剤層は、有機酸の金属塩、有機リン酸塩、有機ケイ酸塩、および有機ホウ酸塩からなる群から選ばれた有機の抗目つまり添加剤を含まず、また、その無機の抗目つまり剤の濃度が前記トップ接着剤層の少なくとも６０体積％である。）を堆積させる工程を含む、研磨材を形成するための方法。 - 金属ケイ酸塩がケイ酸マグネシウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸アルミニウム、およびケイ酸カルシウムからなる群から選択される請求項４に記載の方法。
- ケイ酸マグネシウムがタルクを含む請求項５に記載の方法。
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