JP6805292B2 - ヒマワリパターンに基づいた塗布研磨材製品 - Google Patents
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Description
nは、該中心から外側にカウントする小花の配列数であり;
φは、いずれかの2つの連続した小花の位置ベクトル間の開度αが定数であり、ヒマワリパターンに関しては、137.508°であるように、基準方向および頭状花序の中心で始まる極座標系のn番目の小花の位置ベクトルとの間の角度であり;
rは、該頭状花序の中心およびn番目の小花の中心からの距離であり;および
cは、一定の換算係数である)
であるフォーゲルモデルを図示する。
nは、該パターンの中心から外側にカウントする研磨領域の配列数であり;
φは、いずれかの2つの連続的研磨領域の位置ベクトル間の開度が、一定角αであるように、基準方向および該パターンの中心で始まる極座標系のn番目の研磨領域の位置ベクトルとの間の角度であり;
rは、該パターンの中心から、該n番目の研磨領域までの距離であり;
およびcは、一定の換算係数である。
工業で、および商用消費者により、通常、使用され、通常、約1インチの分数の直径からフィートの直径までの範囲である様々な大きさの研磨材がある。本パターンは、様々な標準サイズの研磨ディスク(例えば、3インチ〜20インチ)を含む、ほとんどの大きさの研磨材の使用に適切である。実施形態では該研磨材製品は、少なくとも約0.25インチ、少なくとも約0.5インチ、少なくとも約1.0インチ、少なくとも約1.5インチ、少なくとも約2.0インチ、少なくとも約2.5インチ、または少なくとも約3.0インチの直径を有する円板である。別の実施形態では、該研磨材製品は、約72インチ以下、約60インチ以下、約48インチ以下、約36インチ以下、約24インチ以下、約20インチ以下、約18インチ以下、約12インチ以下、約10インチ以下、約9ンチ以下、約8インチ以下、約7インチ以下、または約6インチ以下の直径を有する円板である。別の実施形態では、該研磨材製品は、約0.5インチの直径〜約48インチの直径、約1.0インチの直径〜約20インチの直径、約1.5インチの直径〜約12インチの直径の範囲の大きさを有する。
該研磨材製品の大きさおよび形状は、該研磨材製品の潜在的表面積を決定する。例えば、1インチの直径を有する研磨ディスクは、0.7854in2の総潜在的表面積を有する。別の例として、2インチと3インチと測定される長方形研磨シートは、6in2の総潜在的表面積を有することになる。
全開口面積は、切屑抜き取りの量に影響する。通常、開口面積量が増加するにつれ、切屑抜き取り量は増加し、使用中、研磨材製品の材料除去率(すなわち、「削減」率)を維持、または時々改良する傾向にある。しかしながら、開口面積量の増加は、利用可能な研磨面積量を直接減少させることにもなり、特定の点において、該材料除去率を減少させるだろう。実施形態では該開口面積は、該研磨材製品の表面上の全ての開口領域の面積の総和に等しい。言い換えれば、該総開口面積は、該研磨材製品の総潜在的表面−総研磨面積(すなわち、全ての研磨面積の総和)に等しい。従って、全開口面積量は、所望の研磨面積量に依存して、総潜在的表面積の約15%〜約95.5%の範囲であり得る。実施形態では、総開口面積は、該研磨材製品の総潜在的表面積の少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、または少なくとも約80%である。別の実施形態では、該総開口面積は、約95.5%以下、約95%以下、約94.5%以下、約94%以下、約93.5%以下、約93%以下、約92.5%以下、約92%以下、約91.5%以下、約91%以下、約90.5%以下、または約90%以下である。該総開口面積量は、前述の上限および下限のいずれかの対を含む範囲内である。別の実施形態では、該総開口面積は、約65%〜約93%、約70%〜約92%、約75%〜約91%、または約80%〜約90%の範囲である。該総開口面積は、パーセンテージの代わりに、別の量として見なし得る。例えば、5インチ研磨ディスクは、約2.95in2〜18.75in2の範囲の総開口面積を有し得る。
総研磨表面積は、除去される表面材料の量に影響を及ぼす。通常、総研磨表面積量が増加するにつれ、除去される表面材料量は増加する。また、通常、除去される表面材料量が増加するにつれ、切屑が蓄積する傾向および該表面粗さが大きくなる傾向の両方がある。実施形態では、該塗布研磨材の総研磨表面積は、該研磨材製品の総潜在的表面(すなわち、開口部がないならば、該研磨表面積)−総開口面積(すなわち、全開口面積の総和)と等しい。従って、該総研磨表面積量は、所望の開口面積量に依存して、該総潜在的表面積の約4.5%〜約85%の範囲であり得る。実施形態では、該総研磨面積は、該研磨材製品の総潜在的表面積の少なくとも約4%、少なくとも約4.5%、少なくとも約5%、少なくとも約5.5%、少なくとも約6%、少なくとも約7.5%、少なくとも約8%、少なくとも約8.5%、少なくとも約9%、少なくとも約9.5%、または少なくとも約10%である。別の実施形態では、該総研磨面積は、約85%以下、約80%以下、約75%以下、約70%以下、約65%以下、約60%以下、約55%以下、約50%以下、約45%以下、約40%以下、約35%以下、約30%以下、約25%以下、または約20%以下である。該総研磨面積量は、前述の上限および下限のいずれかの対を含む範囲内であり得る。別の実施形態では、該総研磨面積は、約7%〜約35%、約8%〜約30%、約9%〜約25%、または約10%〜約20%の範囲である。該総研磨面積は、パーセンテージの代わりに、別の量として見なし得る。例えば、5インチディスクは、約0.88in2〜16.69in2の範囲の総研磨表面積を有し得る。
実施形態では、総開口面積に対する総研磨表面積の比は、少なくとも約1:199、少なくとも約1:99、少なくとも約1:65.7;少なくとも約1:49、少なくとも約1:39、少なくとも約1:29、少なくとも約1:19、または少なくとも約1:9である。別の実施形態では、総開口面積に対する総研磨表面積の比は、約1:0.05以下、約1:0.1以下、約1:0.2以下、約1:0.3以下、約1:0.4以下、約1:0.5以下、約1:0.6以下、約1:0.7以下、約1:0.8以下、約1:0.9以下、または約1:1以下である。総開口面積に対する総研磨表面積の比は、前述の上限および下限のいずれかの対を含む範囲内であり得る。
研磨領域数は、総開口面積量および総研磨面積量に影響する。加えて、該研磨領域数は、該研磨材製品の表面上の研磨適用範囲の密度および分布に影響を及ぼし、次に、該研磨材製品の該表面材料除去率および切屑抜き取り効率に、直接影響する。実施形態では、該研磨領域数は、少なくとも約5、少なくとも約10、少なくとも約15;少なくとも約18、または少なくとも約21である。別の実施形態では、該研磨領域数は、約100,000以下;約50,000以下;約10,000以下;約1,000以下;約800以下;約750以下;約600以下;または約550以下である。該研磨領域数は、前述の上限および下限のいずれかの対を含む範囲内であり得る。別の実施形態では、該研磨領域数は、約21〜約10,000;約25〜約1,000;約30〜約750;または約35〜約550の範囲である。特定の実施形態では、該研磨領域数は、約21〜約550の範囲である。
該開度αの増大または減小は、いかに該研磨領域が、該時計回りおよび反時計回りらせんのパターンおよび形状内に配置されるかに影響を及ぼす。該開度は、360°を定数または変数の値で割ったものに等しく、従って、該開度は、一定値であり得るまたは変化し得る。開度の小さな変化が、有意に該パターンを変化させ得ることが観察された。図8a、図8b、および図8cは、該開度の値のみが異なる葉序パターンを示している。図8aの開度は、137.3°である。図8bの開度は、137.5°である。図8cの開度は、137.6°である。実施形態では、該開度は、少なくとも約30°、少なくとも約45°、少なくとも約60°、少なくとも約90°、または少なくとも約120°である。別の実施形態では、該開度は、約150°以下など、180°より小さい。該開度は、前述の上限および下限のいずれかの対を含む範囲内であり得る。別の実施形態では、該開度は、約90°〜約179°、約120°〜約150°、約130°〜約140°、または約135°〜約139°の範囲である。実施形態では、該開度は、360°を無理数により割ることにより決定される。特定の実施形態では、該開度は、360°を黄金比により割ることにより決定される。特定の実施形態では、該開度は、約137.5°〜約137.6°など、約137.50°〜約137.51°など、約137°〜約138°の範囲である。特定の実施形態では、該開度は、約137.508°である。
該研磨材製品の幾何学的形状およびその用途に依存して、該パターンの全体的寸法が決定され得る。該パターンの中心から最外側研磨領域までの距離は、該研磨材製品の縁と隣接する距離にまで及び得る。従って、該最外側研磨領域の縁は、該研磨材製品の縁にまで及び得るまたは交差し得る。あるいは、該パターンの中心から最外側研磨領域までの距離は、該最外側研磨領域の縁および該研磨材製品の縁の間の空間の一定の量を、研磨領域がないようにする距離まで及び得る。該最外側研磨領域の縁からの最短距離は、要望通りに指定され得る。実施形態では、該最外側研磨領域の縁から該研磨材製品の外縁までの最短距離は、別の長さまたは該パターンが見られる該研磨材製品面の長さのパーセンテージと特定される特定の距離である。実施形態では、該最外側研磨領域の縁から該研磨材製品の外縁までの最短距離は、該研磨材製品の長さの約15%までの範囲である少なくとも約0(すなわち、該最外側研磨領域の縁が、該研磨材製品の縁と交差または同じ末端である)であり得る。
該研磨領域の大きさは、少なくとも部分的に、該研磨材製品の所望の研磨領域全量により決定される。該研磨領域の大きさは、該パターンを通して一定であり得るまたは該パターン内で変わり得る。実施形態では、該研磨領域の大きさは、一定である。別の実施形態では、該研磨領域の大きさは、該パターンの中心からの該研磨領域の距離に伴って変化する。
換算係数は、該パターンの全体的大きさおよび寸法に影響する。該換算係数は、該最外側研磨領域の縁が、該研磨材製品の外縁の所望の距離内であるように、調整され得る。
該研磨領域の数および大きさの考慮に加えて、最近接研磨領域の中心間の距離は、決定され得る。いずれか2つの研磨領域の中心間の距離は、他の設計検討に応じる。実施形態では、いずれか2つの研磨領域の中心間の最短距離は、決して繰り返されない(すなわち、中心から中心までの間隔は、決して、正確に同じ距離ではない)。この種の間隔は、制御された非対称性の例でもある。
パターンが、その全体または連続的に研磨材製品に適用する必要はないことは明白であろう。パターンの一部は、該研磨材製品の表面様々な部分またはセクターが、完全なパターンを有さないように、適用または省略され得る。実施形態では、該パターンの半分、3分の1、4分の1、5分の1、6分の1、7分の1、8分の1、9分の1、または10分の1が、省略され得る。別の実施形態では、該パターンは、該研磨材製品の1つ以上の同心円の環状領域のみに適用され得る。別の実施形態では、該パターンの個別の弧またはらせん腕に沿って、一連の研磨領域に、正常にみられるはずの1つ以上の研磨領域を省略することが可能である。実施形態では、全てのn番目、または全てのn番目の倍数が、省略され得る。別の実施形態では、個別の研磨領域、研磨領域の群、または特定の数値的系列に従った研磨領域は、省略され得る。逆に、該パターンに、特定量の追加の研磨領域を含めることも可能である。研磨領域の追加または減算は、該パターンに対する例外として見なされ得、該パターンに対する例外の特定量プラスまたはマイナスが許容可能であり得る。実施形態では、該パターンに対する例外の許容可能量は、該研磨材製品の総研磨面積の0.1%〜10%の範囲であり得る。
適用範囲量は、該研磨領域の形状により、影響され得る。該研磨領域の形状は、規則的または不規則的であり得る。実施形態では、該研磨領域の形状は、短線、正多角形、不規則な多角形、楕円形、円形、弧、らせん、渦巻、格子、またはその組み合わせの形状であり得る。特定の実施形態では、該研磨領域は、円の形状を有する。別の実施形態では、該研磨領域の形状は、本明細書に記載の制御不均一分布を有する1つ以上の線、弧、らせん、または渦巻の形状であり得る。該1つ以上の線、弧、らせん、または渦巻は、多重線交差を有し得る。
該研磨材製品の形状は、所望の研磨領域パターンを調整し、意図された研磨過程および構成材料により表されるだろういずれかの形状であり得る。実施形態では、該研磨材製品は、結合研磨材製品である。別の実施形態では、該研磨材製品は、塗布研磨材製品である。特定の実施形態では、該研磨材製品は、シート、ベルト、または円板の内の1つである。
該バッキングは、柔軟性または剛性であり得る。該バッキングは、塗布研磨材の製造で、バッキングとして従来使用されるものを含む、いくつでも様々な材料から製造され得る。例となる柔軟性バッキングとしては、ポリオレフィンフィルム(例えば、二軸延伸ポリプロピレンを含むポリプロピレン)、ポリエステルフィルム(例えば、ポリエチレンテレフタレート)、ポリアミドフィルム、またはセルロースエステルフィルム;金属箔;メッシュ;発泡体(例えば、天然スポンジ材料またはポリウレタン発泡体);布(例えば、ポリエステル、ナイロン、絹、綿、ポリコットンまたはレーヨンを含む繊維または糸から製造される布);紙;加硫紙;加硫ゴム;加硫繊維;不織材料;その組み合わせ;またはその処理型が挙げられる。布製バッキングは、織物またはスティッチボンドであり得る。特定の例では、該バッキングは、紙、ポリマーフィルム、布、綿、ポリコットン、レーヨン、ポリエステル、ポリナイロン、加硫ゴム、加硫繊維、金属箔およびその組み合わせから成る群から選択される。他の例では、該バッキングとしては、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが挙げられる。
該研磨層は、1つ以上の塗布および複数の砥粒から形成され得る。例えば、該研磨層は、メークコート_09を含み、サイズコートまたはスーパーサイズコートを含んでもよい。研磨層は、一般に、バインダー中に配置、内に埋め込み、内に分散、またはその組み合わせの砥粒を含む。
該砥粒としては、本質的に、アルミナ、ケイ素、カーバイド、シリカ、セリア、および立方晶窒化ホウ素およびダイヤモンドなどのより硬質の高性能な超砥粒など、単層無機材料を挙げることができる。加えて、該砥粒としては、複合粒状物質を挙げることができる。かかる物質としては、使用可能な焼成骨材を生成する高温処理(すなわち、焼成)を次いで行ってもよく、グリーン骨材を残す揮発または蒸発による液体単体の除去を含むスラリー処理経路を通って生成され得る骨材を挙げることができる。さらに、該研磨領域は、マクロ構造および特定の3次元構造を含む人造研磨材を含み得る。
該メークコートまたは該サイズコートのバインダーは、単一のポリマーまたはポリマー配合物から生成され得る。例えば、該バインダーは、エポキシ、アクリルポリマー、またはその組み合わせから生成され得る。加えて、該バインダーは、ナノサイズ充填剤またはナノサイズ充填剤およびミクロンサイズ充填剤の配合物などの充填剤を含み得る。特定の実施形態では、該バインダーは、コロイドバインダーであり、該バインダーを生成するために硬化される処方物は、粒子状充填剤を含むコロイド懸濁液である。あるいは、または加えて、該バインダーは、サブミクロン粒子状充填剤を含むナノコンポジットバインダーであり得る。
該研磨層は、粉砕効率および切削速度を増大するための粉砕助剤をさらに含み得る。有用な粉砕助剤は、ハロゲン化物、例えば、ナトリウム氷晶石、および四フッ化ホウ酸カリウムなどの無機系;または塩素化ワックス、例えば、ポリ塩化ビニルなどの有機系であり得る。特定の実施形態は、1ミクロン〜80ミクロン、より典型的には、5ミクロン〜30ミクロンの範囲の粒子サイズを有する氷晶石および四フッ化ホウ酸カリウムを含む。該スーパーサイズコートは、グレージング防止および目詰まり防止特性を得るため、該砥粒上に塗布されたポリマー層であり得る。
該塗布研磨材製品は、コンプライアンスコートおよびバックコート(図示せず)を含んでもよい。これらのコートは、上記のように機能し得、バインダー組成物から生成され得る。
研磨領域パターンを有する塗布研磨材製品の製造方法に戻って、バッキングは、巻取りから配給され得、該バッキングは、塗布装置から分配されるバインダー処方物を塗布され得る。例示の塗布装置としては、ドロップダイ塗布機、ナイフ塗布機、カーテン塗布機、真空ダイ塗布機、またはダイ塗布機が挙げられる。塗布方法としては、接触法または非接触法のいずれかが挙げられ得る。かかる方法としては、2ロール、3ロールリバース、ナイフオーバーロール、スロットダイ、グラビア、輪転印刷、押出し、スプレー塗布またはその組み合わせが挙げられる。
加工品の研磨方法に戻って、該加工品は、塗布研磨材と接触され得る。該塗布研磨材は、該加工品に対して回転され得る。例えば、該塗布研磨材は、オービタルサンダーに取り付けられ、該加工品と接触され得る。該加工品を研磨する間、該加工品から研磨された物質が、該研磨領域の間の、または隣接した該開口領域に蓄積し得る。該蓄積物質は、使用中の該塗布研磨材の運動により、該塗布研磨材の表面から排出され得る。あるいは、真空システムが、該研磨材製品に装備され得る。該真空システムは、該研磨材製品と協同的に機能するように構成されるバックアップパッドを含み得る。
研磨領域の制御不均一分布を有する塗布研磨材に対応するように設計されたバックアップパッドが、研磨領域の制御された不均一分布を有する特定の塗布研磨材だけでなく、従来の塗布研磨材と共に首尾よく使用され得る。本発明者らは、驚くべきことに、バックアップパッド実施形態が、優れた切屑除去を提供し、従来の研磨材の研磨性能の改善を促進し得ることを発見した。
(該パターンが、制御された不均一分布を有し、および
該パターンが、放射状パターン、らせん状パターン、葉序パターン、非対称パターン、またはその組み合わせの内の少なくとも1つである)
を含む研磨材製品。
nは、該パターンの中心から外側にカウントする研磨領域の配列数であり;
いずれかの2つの連続的研磨領域の位置ベクトル間の開度が、一定角αであるように、φは、基準方向および該パターンの中心で始まる極座標系のn番目の研磨領域の位置ベクトルとの間の角度であり;
rは、該パターンの中心から、該n番目の研磨領域までの距離であり;および
cは、一定の換算係数である)
により、極座標中に記載される、項目11記載の研磨材製品。
該研磨層が、制御不均一分布を有するパターンで配置された複数の研磨領域を含み、放射状パターン、らせん状パターン、葉序パターン、非対称パターン、またはその組み合わせの内の少なくとも1つである、該バッキング層の1番目の主要面上に配置された研磨層
を含む塗布研磨材製品。
該研磨層が、放射状パターン、らせん状パターン、葉序パターン、非対称パターン、またはその組み合わせの内の少なくとも1つである、制御不均一分布を有するパターンで配置された複数の研磨領域を含む該方法。
Claims (5)
- パターンで配置され、柔軟な平面状のバッキングに配置されて開口領域に隣接する、複数の不連続の研磨領域を有する被膜研磨材を含む研磨品であって、
前記複数の研磨領域が、前記バッキングに配置されたポリマーのメークコート内に分散された複数の研磨粒子を含み、
サイズコートが前記研磨領域および前記開口領域を覆い配置され、
前記パターンが、制御された不均一分布を有し、
前記パターンが、らせん状葉序パターンであり、
前記パターンが、次式:
nは、前記パターンの中心から外側にカウントする研磨領域の番数であり;
いずれの2つの連続的研磨領域の位置ベクトル間の開度が、一定角αであるように、φは、基準方向と前記パターンの中心で始まる極座標系のn番目の研磨領域の位置ベクトルとの間の角度であり;
rは、前記パターンの中心から、前記n番目の研磨領域の前記中心までの距離であり;および
cは、一定倍率である)
により、極座標中に記載され、
前記パターンが、137°から138°の範囲である極座標での開度を有し、
全研磨領域の少なくとも約80%が式1に従い、
前記パターンが、前記研磨品の潜在的表面積の85%から95.0%の全開口面積を有し、
前記パターンが、前記研磨品の前記潜在的表面積の5.0%から15%の全研磨表面を有し、
各々の前記研磨領域が、前記研磨品の前記隣接する開口領域の1/10以上で10倍以下の大きさの幅を備え、
各々の前記研磨領域が、0.1mmから10cmの範囲の幅を備える、研磨品。 - 前記パターンが、前記研磨品の前記潜在的表面積の90%から95.0%の全開口面積を有し、
前記パターンが、前記研磨品の前記潜在的表面積の5.0%から10%の全研磨表面を有する、請求項1記載の研磨品。 - 前記パターンが、137.508°である開度を有する、請求項1記載の研磨品。
- 前記複数の研磨領域が、5研磨領域から10,000研磨領域の範囲である、請求項1記載の研磨品。
- 前記パターンが、前記研磨品の実質的に全面を覆う、請求項1記載の研磨品。
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