JP5859151B2 - 成形研磨粒子を有する被覆研磨物品を作製する方法及び得られる製品 - Google Patents
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Description
本明細書で使用されているように、「含む」、「有する」、及び「包含する」という単語の形態は、法律的に同意義でありかつ制約されない。それゆえ、列挙されている要素、機能、工程又は制限に加えて、列挙されていない付加的な要素、機能、工程、又は制限が存在し得る。
図2A及び2Bを参照すると、代表的な成形研磨粒子20が図示されている。幾つかの実施形態では、成形研磨粒子は、90度以外の抜き勾配αを有する側壁22を含み、これは、以後傾斜側壁と称される。成形研磨粒子20が作製される材料は、アルファアルミナを含む。αアルミナ粒子は、アルミニウムオキシド一水和物の研磨分散から作製することができ、ゲル化され、形状に成型され、その形状を維持するように乾燥され、硬化された後、本明細書で後に論じられるように焼結される。成形研磨粒子の形状は、次に成形構造体に成形される、結合剤中に研磨粒子を含む粒塊を形成するために、結合剤を必要とすることなく維持される。
成形研磨粒子を作製する方法は、定義のセクションで参照される例示の特許において説明される。つまり、方法は、αアルミナに変換され得る播種又は非播種のいずれかのゾルゲル研磨分散を作製する工程と、成形研磨粒子の所望の外側形状を有する1つ以上の成形型キャビティにゾルゲルを充填する工程と、ゾルゲルを乾燥させて前駆体成形研磨粒子を形成する工程と、前駆体成形研磨粒子を成形型キャビティから除去する工程と、前駆体成形研磨粒子を硬化して、硬化前駆体成形研磨粒子を形成する工程と、次に硬化前駆体成形研磨粒子を焼成して、成形研磨粒子を形成する工程と、を含む。成形研磨粒子を作製することについての更なる情報は、2008年12月17日に提出された「Method of Making Abrasive Shards,Shaped Abrasive
Particles With An Opening,Or Dish−Shaped Abrasive Particles」という表題の同時係属米国特許出願第12/337,001号に開示される。
図1A〜1Dを参照して、被覆研磨物品を作製する工程の部分的な順序を示す。被覆成形物品40は、以下メークコート44と称され、裏材42の第1の主表面41上に塗布される、第1の結合剤層を有する裏材42を含む。研磨層49を形成する、複数個の成形研磨粒子20及び複数個の希釈剤粒子48は、メークコート44において付着されるか、又は部分的に組み込まれる。最終研磨層49上は、以下サイズコート46と称される、第2の結合剤層である。メークコート44の目的は、成形研磨粒子20及び希釈剤粒子48を裏材42に固定することであり、サイズコート46の目的は、最終研磨層49において、成形研磨粒子20及び希釈剤粒子48を補強することである。当業者に既知であるように、任意のスーパーサイズコーティングを塗布してもよい。
AG1成形研磨粒子は、米国特許第5,352,254号に開示されるように、CUBITON 324AV破砕研磨粒子を作製するために使用される方法に類似する方法で、成形研磨粒子の静電的適用を強化するように処理した。焼成前駆体成形研摩粒子には、1.4% MgO、1.7% Y2O3、5.7% La2O3及び0.07% CoOを含む、希土類酸化物(REO)溶液を浸透させる。70gのREO溶液中に、Almatis(Pittsburg,PA)から入手可能なHydral Coat 5粉末1.4g(約0.5マイクロメートル平均粒径)をオープンビーカ内で攪拌することによって分散させる。約100gの焼成された前駆体成形研磨粒子を、次に、REO溶液中のHydral Coat 5粉末の分散液71.4gに浸透させる。次に、浸透した焼成前駆体成形研摩粒子を再度焼成させた後、最終硬度に焼結させる。
メーク樹脂1:49.2重量パーツのPR1、40.6重量パーツのCACO、及び10.2重量パーツの脱イオン水を混合することによって調製されたフェノールメーク樹脂。
研磨ディスクは、1)調製、2)粒子被覆、及び3)仕上げの3つの工程で調製した。調製工程は、メークコート組成物によって異なり、仕上げ工程は、全ての方法について同一であった。粒子被覆工程は、各方法で異なった。
これは、フェノールメーク樹脂を統合する逆二重被覆(RDC)構成を有するディスクを調製するために使用された方法であった。
これは、フェノールメーク樹脂を統合する従来の二重被覆(DC)構成を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
これは、フェノールメーク樹脂を統合する従来のブレンド被覆(BC)構成を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
これは、ゲル化可能なメーク樹脂を統合する逆二重被覆構成(RDC)を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
これは、ゲル化可能なメーク樹脂を統合する従来の二重被覆(DC)構成を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
これは、ゲル化可能なメーク樹脂を統合する従来のブレンド被覆構成を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
これは、フェノールメーク樹脂を統合する、希釈充填剤グレインを含まない単一のオープンコート構成を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
これは、ゲル化可能なメーク樹脂を統合する、希釈充填剤グレインを含まない単一のオープンコート構成を有するディスクを調製するために使用される方法であった。
被覆された研磨ディスクの切削速度を測定するように設計されたこの試験を使用して、発明と比較研磨ディスクの研磨有効性を比較した。ディスク調製方法A〜Hによって調製された、研磨ディスク、直径7インチ×7/8インチセンター穴(直径18cm×2.2cmセンター穴)ディスクを使用して、1.25cm×18cmの1018軟鋼又は304ステンレス鋼ワークピースの面を切削した。使用した研削盤は、定荷重油圧式のディスク研削盤であった。各ワークピースと研磨ディスクとの間に一定の既知負荷が維持された。負荷範囲は、典型的には、12〜19ポンド力(53〜85N)であった。切削機のバックアップパッドは、アルミニウムバックアップパッドであった。ディスクは、保持ナットによってアルミニウムパッドに固定し、5,000rpmの低速で駆動した。操作中、試験ディスクは、約7度で傾斜(ヒール)し、端部から中心に向かってワークピースまで3.5cm延在する研磨バンドを提示する。試験の間、ワークピースは、約8.4cm/秒の速度で、その長さに沿って横断した。各ディスクを使用して、連続する1又は2分間隔で別個のワークピースを切削した。切削は、終点に到達するまで各追加の研磨間隔で決定した。終点は、典型的には、固定された切削速度(すなわち、70g/サイクル)又は初期切削速度のパーセンテージ(すなわち、初期切削の70%)であった。ディスク性能は、最初の1(又は2)分サイクルにおける初期切削、ピーク切削、又は任意のサイクルで得られる最高切削、総累積切削、及び定義された終点に到達するサイクルの総数として報告された。
発明の方法、組成物、及び試験結果、並びに比較例は、表1に示される。実施例1〜9及び比較実施例A〜Jは、オープン被覆、二重被覆、及び本発明によって網羅される成形研磨粒子の集合についてのブレンド鉱物被覆された構成と比較して、逆二重被覆構成の優れた性能を示す。図4は、研磨ディスクが3つの異なる方法によって作製される場合に、ステンレス鋼研削に成形研磨粒子を使用する時の逆二重被覆方法の性能の向上を図示する。
1 2分試験サイクル
2 該当なし−市販の製品
Claims (1)
- 被覆研磨物品を作製する方法であって、
メークコートを裏材の第1の主表面に塗布する工程と、
本質的に成形研磨粒子からなる第1の研磨層を形成するように、成形研磨粒子を、前記成形研磨粒子が前記メークコートから露出する表面を有するように前記メークコートに塗布する工程と、
最終研磨層を形成するように、希釈剤粒子を、前記希釈剤粒子が前記メークコートから露出する表面を有するように前記成形研磨粒子上の前記メークコートに塗布する工程と、
前記成形研磨粒子の前記露出する表面及び前記希釈剤粒子の前記露出する表面を覆うように、前記最終研磨層上にサイズコートを塗布する工程と、
前記メークコート及び前記サイズコートを硬化させる工程と、
を含み、前記成形研磨粒子が、基部の反対にある頂点を備え、前記成形研磨粒子の幅が、前記基部から前記頂点へと先細になる、方法。
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