JP7466556B2 - 研磨物品 - Google Patents
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Description
乾式サンディング操作が、著しい量の浮遊粉塵を発生させることは、極めて一般的である。この浮遊粉塵を最小限に抑えるためには、研磨ディスクをツール上で使用する間、その研磨ディスクを介して、研磨側からディスクの裏側を経て吸塵システム内へと、真空を引くことが一般的である。この目的のために、多くの研磨材は、この集塵を容易にするように、研磨材内に穴が開けられた状態で入手可能である。研磨ディスク内に集塵穴を開けることの代替案として、ネットタイプの編物バッキングの繊維上に、研磨剤がコーティングされ、研磨物品の裏側にループが編み込まれている、市販製品が存在する。それらのループは、ツールに取り付けるためのフックアンドループ取り付けシステムの、ループ部分として機能する。ネットタイプの製品は、従来の研磨剤に激しく負荷をかけることが知られている基材と共に使用される場合に、優れた集塵特性及び/又は耐負荷特性をもたらすことが知られている。しかしながら、切削性能及び/又は寿命性能は、依然として不十分である。それゆえ、優れた集塵を実現しつつ、切削性能及び/又は寿命性能の向上をもたらす、ネットタイプの製品が必要とされている。
図面は、本文書で論じられる様々な実施形態を、例示的にではあるが、限定することなく、全般的に示す。
本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる、多くの他の修正形態及び実施例を、当業者によって考案することができる点を理解されたい。図は、正確な縮尺で描かれていない場合がある。
説明
本明細書で説明される実施形態は、ネットタイプのバッキング上の研磨剤の集塵の利点を保持するだけではなく、従来の研磨剤の研磨性能(切削及び/又は寿命)の利点も示す、研磨物品に関する。この(集塵と切削及び/又は寿命との)利点の組み合わせが可能である理由は、本明細書で説明される研磨物品の構成が、布で裏打ちされた積層体上に研磨剤をパターンコーティングすることにより、明確に画定された研磨剤コーティングの領域と、いかなる研磨剤コーティングも含まない開放領域とを形成することを可能にするためである。それゆえ、パターニングされた研磨剤領域を、布基材上に存在するあらゆるパターンから独立して構成することにより、研磨性能及び集塵の双方を最適化することができる。
本明細書で説明される実施形態は、ネットタイプのバッキング上の研磨剤の集塵の利点を保持するだけではなく、従来の研磨剤の研磨性能(切削及び/又は寿命)の利点も示す、研磨物品に関する。この(集塵と切削及び/又は寿命との)利点の組み合わせが可能である理由は、本明細書で説明される研磨物品の構成が、布で裏打ちされた積層体上に研磨剤をパターンコーティングすることにより、明確に画定された研磨剤コーティングの領域と、いかなる研磨剤コーティングも含まない開放領域とを形成することを可能にするためである。それゆえ、パターニングされた研磨剤領域を、布基材上に存在するあらゆるパターンから独立して構成することにより、研磨性能及び集塵の双方を最適化することができる。
図1は、数字100によって参照される、研磨物品の一実施例の斜視図である。図示のように、研磨物品100は、ストランドを含んで、ストランド間に第1の間隙空間270を形成している、布基材110(図2を参照)と、布基材110に接合されている積層体を含む、研磨層120と、布基材110とは反対側で積層体に接合されている、樹脂と、樹脂に接合されている、研磨粒子と、布基材110内の間隙空間と一致して積層体を貫通して延びている、複数の間隙空間とを含む。布基材110内の間隙空間と一致して積層体を貫通して延びている、複数の間隙空間は、例えば少なくとも0.1L/s(例えば、少なくとも0.2L/s、少なくとも0.4L/s、少なくとも0.6L/s、少なくとも1L/s、又は、約0.1L/s~約1L/s、約0.25L/s~約0.75L/s、約0.5L/s~約1L/s、約1L/s~約2L/s、約1.5L/s若しくは約3L/s)の速度の、物品100を通る空気流を可能にすることにより、使用時に、研磨された表面から研磨物品を介して粉塵を除去することができる。
図1は、研磨層120を使用して作り出すことが可能な、比較的単純なパターンを示している。しかしながら、想到されるパターンは多々ある。例えば、研磨層120において様々なパターンを有する研磨物品100が、図11~図22に示されている。見て分かるように、研磨層120は、研磨物品100の表面にわたって繰り返される場合もあれば、又は繰り返されない場合もある、複数のパターン要素121を含み得る。各パターン要素121は、1つ以上のサブ要素から構成することができる。同じ研磨物品内の異なるパターン要素121は、所与の用途に関して所望の場合、同じ若しくは異なる研磨粒子250又は他の添加剤(例えば、異なる研磨グレードの研磨粒子250のブレンド、充填剤、研削助剤など)を含み得る。図示の物品は、円形ディスクの形態で提示されているが、研磨物品は、任意の形態(例えば、シート又はベルト)を取ることが可能である点を理解されたい。図11~図22は、研磨層120の例示的なパターンを示すことのみが意図されているため、研磨物品の他の詳細(例えば、布基材110の詳細)は示されていない。
図2は、数字100によって参照される研磨物品の、図1の線2-2で取られた、矢印の方向で見た断面を示す。図2に示すように、研磨物品100は、ストランド260を含んで、ストランド260の間に第1の間隙空間270を形成している、布基材110と、布基材110に接合されている積層体230と、布基材110とは反対側で積層体230に接合されている、硬化した樹脂組成物240(例えば、フェノール樹脂の硬化生成物)と、硬化した樹脂組成物240に接合されている、研磨粒子250と、布基材110内の第1の間隙空間270と一致して積層体を貫通して延びている、複数の第2の間隙空間280とを含む。いくつかの例では、布基材110は、積層体230Aを含み、積層体230Aに接合される硬化した樹脂組成物240を含まない。
研磨粒子250は、硬化した樹脂組成物240内に少なくとも部分的に埋め込まれている。本明細書で使用するとき、用語「少なくとも部分的に埋め込まれている」とは、全般に、硬化した樹脂組成物内に研磨粒子の少なくとも一部分が埋め込まれていることにより、硬化した樹脂組成物に研磨粒子が固着されていることを意味する。いくつかの実施形態では、研磨粒子250は、スラリー組成物の形態で、積層体230上に一体にコーティングされている。任意選択的に、樹脂240Aが硬化する前に、研磨粒子250を、磁場の影響によって配向させることができる。例えば、同一出願人所有の公開特許第2018/080703号、同第2018/080756号、同第2018/080704号、同第2018/080705号、同第2018/080765号、同第2018/080784号、同第2018/136271号、同第2018/134732号、同第2018/080755号、同第2018/080799号、同第2018/136269号、同第2018/136268を参照されたい。いくつかの他の実施形態では、研磨粒子250は、任意選択的に、研磨粒子の制御された配向及び配置のためのツールを使用して配置することができる。例えば、同一出願人所有の公開特許第2012/112305号、同第2015/100020号、同第2015/100220号、同第2015/100018号、同第2016/028683号、同第2016/089675号、同第2018/063962号、同第2018/063960号、同第2018/063958号、同第2019/102312号、同第2019/102328号、同第2019/102329号、同第2019/102330号、同第2019/102331号、同第2019/102332号、同第2016/205133号、同第2016/205267号、同第2017/007714号、同第2017/007703号、同第2018/118690号、同第2018/118699号、同第2018/118688号、米国特許出願公開第2019-0275641号、及び、米国特許仮出願第62/751097号、同第62/767853号、同第62/767888号、同第62/780987号、同第62/780988号、同第62/780994号、同第62/780998号、同第62/781009号、同第62/781021号、同第62/781037号、同第62/781043号、同第62/781057号、同第62/781072号、同第62/781077号、同第62/781082号、同第62/825938号、同第62/781103号を参照されたい。
図2及び図10を参照すると、研磨物品100は、積層体230に接合されている第1の側210と、第1の側210とは反対側の第2の側212とを含む。第2の側212は、二部分式フックアンドループ取り付けシステム213の、一方の部分を含み得る。例えば、図10は、二部分式フックアンドループ取り付けシステムのその部分を、ループ層213として示している。
図3は、図1に示す研磨物品100を段階的に構築することが可能な1つの方法の、一実施例を示す。
第1の工程で、積層体230が、ストランド260を含んで、ストランド260の間に第1の間隙空間270を形成している、布基材110に接合される。積層体230は、最初に好適な接着剤層(図示せず)を基材110上に適用した後、続けて積層体230を適用すること、布基材110上に積層体材料を溶融させること、布基材110上に積層体230を印刷すること、又は、布基材110に積層体230を接合するための上述の方法のうちのいずれかの組み合わせを含めた、任意の好適な手段によって、布基材110に接合することができる。積層体230は、とりわけ、未硬化の(又は、部分的に硬化した)樹脂組成物240Aのための実質的に平坦な降着面を提供するように機能し、それにより、積層体230上に堆積されている未硬化の樹脂組成物240Aは、表面上に留まり、例えば布基材110のストランド260間の空間270内に移動するような機会を有さない。
第2の工程で、未硬化の樹脂組成物240Aが、布基材110とは反対側で積層体230に接合される。未硬化の樹脂組成物240Aは、(回転式)ステンシル/スクリーン印刷ロール、平台型スクリーン/ステンシル印刷を使用すること、又は、未硬化の樹脂組成物240Aを積層体230上に直接印刷すること、又は、未硬化の樹脂組成物240Aを布基材110とは反対側で積層体230に接合するための2つ以上の好適な方法(例えば、押出ダイコーティング、カーテンコーティング、ナイフコーティング、グラビアコーティング、及びスプレーコーティング)の組み合わせを使用することを含めた、任意の好適な手段によって、積層体230に接合することができる。
第3の工程で、研磨粒子250が、落下法、静電法、磁気法、及び他の機械的な鉱物コーティング法を含めた、任意の好適な方法によって、未硬化の樹脂組成物240Aに接合される。例えば、研磨粒子250は、未硬化の樹脂組成物240A上に研磨粒子250を単純に落下させること、未硬化の樹脂組成物240A上に研磨粒子250を静電堆積させること、又は、未硬化の樹脂組成物240Aに研磨粒子250を接合するための2つ以上の好適な方法の組み合わせを使用することによって、未硬化の樹脂組成物240A上に堆積させることができる。いくつかの実施形態では、前述のように、樹脂240Aが硬化する前に、研磨粒子250を、任意選択的に、磁場の影響下で配向させることができる。
第4の工程で、未硬化の樹脂組成物240Aが硬化すると、このように、研磨粒子250が、硬化した樹脂組成物240内に少なくとも部分的に埋め込まれて、実質的に恒久的に付着する。未硬化の樹脂組成物240Aは、熱硬化、光化学硬化、湿分硬化、又は、2つ以上の硬化機構の組み合わせを含めた、任意の適用可能な硬化機構によって、硬化した樹脂240を形成するように硬化させることができる。しかしながら、未硬化の樹脂組成物240Aが、加熱を含まないいずれかの手段によって硬化される場合には、ストランド260間の間隙空間270から離れる方向での積層体230の移動をもたらすための、第5の工程(図示せず)が必要となり得る。
硬化プロセスの間に、硬化した樹脂組成物240によって覆われていない、積層体230の少なくとも一部分が、ストランド260間の第1の間隙空間270から離れる方向に移動することにより、第1の間隙空間270と一致して積層体を貫通して延びる、複数の第2の間隙空間280を開放する。それゆえ、積層体230は、第1の間隙空間270の上方に硬化した樹脂組成物240が存在しない場合に、第1の間隙空間270を回避する。更には、積層体230は、第1の間隙空間270の上方に硬化した樹脂組成物240が存在する場合に、第1の間隙空間270を覆う。硬化した樹脂組成物240は、第1の間隙空間270の上方に積層体230を支持している。
図3は、図1に示す研磨物品100を段階的に構築することが可能な1つの方法の、一実施例を示しているが、本明細書で説明される工程のうちの1つ以上を単一の工程で達成することが可能な方法、又は、図3に示すものとは異なる順序で特定の工程を実行することが可能な方法もまた想到される。例えば、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aを、最初に積層体230に接合/堆積させて、第1の複合材を形成することが可能である。未硬化又は部分的に硬化した樹脂240Aと積層体230とを含む、この第1の複合材料を、次いで、単一の工程で布基材110に接合した後、工程3及び工程4を続けることが可能である。あるいは、積層体230と、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aとを、布基材110上に同時堆積(例えば、共押出し)した後、工程3及び工程4を続けることも可能である。更に別の代替法では、研磨粒子250を、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aと最初に接合して、第2の複合材を形成することができる。この場合、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aを、最初に取り外し可能ライナー上に接合/堆積させることが可能である。次いで、研磨粒子250を、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240A上に接合/堆積させて、第2の複合材を形成することが可能である。未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aと接合された研磨粒子250を含む、この第2の複合材料を、次いで、積層体230に接合/堆積させて、第3の複合材料を作製することが可能である。未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aと接合された研磨粒子250を含み、同様に積層体230に接合された、この第3の複合材料を、次いで、単一の工程で布基材110に接合した後、工程3及び工程4を続けることが可能である。
図4A~図4Iは、硬化した樹脂組成物240によって覆われていない積層体230が、ストランド260間の第1の間隙空間270から離れる方向に移動する場合に生じ得る、様々な(網羅的ではない)変形態様を示す。例えば、積層体230は、図4B、図4D、図4F、図4G、図4H、及び図4Iに示すように、ストランド260の周りに少なくとも部分的に巻き付いて、第2の間隙空間280を作り出すことにより、第1の間隙空間270を開放したまま残すことができる。そのような場合、積層体230は、ストランド260の上にのみ延びており、第1の間隙空間270の上には延びていない。またいくつかの例では、積層体230は、図4Iに示すように、一部のストランド260の周りに巻き付くことができ、他のストランドには巻き付かない。
図5は、図1に示した特徴部の全てを組み込んでおり、それらの特徴部は簡潔性のために再度論じられることはないが、第2の間隙空間280と一致するサイズコート間隙空間520を有する、サイズコート510もまた組み込んでいる、数字200によって参照される研磨物品の一実施例を示す。図6は、図5に示した特徴部の全てを組み込んでおり、それらの特徴部は簡潔性のために再度論じられることはないが、サイズコート間隙空間520及び第2の間隙空間280と一致するスーパーサイズコート間隙空間620を有する、スーパーサイズコート610もまた組み込んでいる、数字300によって参照される研磨物品の一実施例を示す。
本明細書で説明される層構成は、網羅的であることを意図するものではなく、図1~図3に示す実施例のいずれに関しても、層を追加すること又は除去することが可能である点を理解されたい。
積層体230の性質もまた、非限定的である。概括的に言えば、積層体230は、未硬化の(又は、部分的に硬化した)樹脂組成物240Aのための実質的に平坦な降着面を提供することにより、積層体230上に堆積されている未硬化の樹脂組成物240Aが、表面上に留まり、例えば布基材110のストランド260間の間隙空間270内に移動するような機会を有さないが、それと同時に、例えば硬化した樹脂組成物240を形成する硬化プロセスの間に、ストランド260間の間隙空間270から離れる方向に移動することにより、第1の間隙空間270と一致して積層体を貫通して延びる、複数の第2の間隙空間280を開放する、任意の材料(例えば、不織布ウェブ若しくは織布ウェブ、又はフィルム)とすることができる。積層体230に関して好適な材料としては、ポリエステル熱溶融性材料(例えば、Bostik(Wauwatosa,WI)から入手可能な、PE85ポリエステルホットメルトウェブ接着剤)を含めた、熱溶融性材料が挙げられる。積層体230は、例えば、連続的な無孔シートの形態で、又は、パターン要素121に隣接する領域若しくは取り囲む領域内に孔が設けられている、連続的な有孔シートとして、提供することができる。いずれの場合にも、積層体は、未硬化の(又は、部分的に硬化した)樹脂組成物240Aのための実質的に平坦な降着面を提供する。
本明細書で説明される様々な実施形態の研磨物品は、布基材110を含む。布基材110は、コーティングされた研磨物品を製造するための、当該技術分野において既知の多くの材料のうちのいずれかから構成することができる。必ずしもそのように限定するものではないが、布基材110は、少なくとも0.02ミリメートル、少なくとも0.03ミリメートル、0.05ミリメートル、0.07ミリメートル、又は0.1ミリメートルの厚さを有し得る。このバッキングは、最大5ミリメートル、最大4ミリメートル、最大2.5ミリメートル、最大1.5ミリメートル、又は最大0.4ミリメートルの厚さを有することが可能である。
布基材110は、可撓性とすることができ、間隙空間(例えば、ストランド260間の間隙空間270)を有することにより、多孔性である。布基材110を作製することが可能な可撓性材料としては、布(例えば、織るか、編むか、若しくはステッチボンドすることが可能な、ポリエステル、ナイロン、絹、綿、及び/又はレーヨンを含む繊維若しくは糸から作製された布)及びスクリムが挙げられる。布基材110は、ループバッキングを含み得る。
本明細書で説明される様々な実施形態の研磨物品の研磨層は、硬化性組成物(例えば、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240A)から作製される。それゆえ、いくつかの例では、本明細書は、硬化した組成物(例えば、硬化した樹脂組成物240)又は未硬化の組成物(例えば、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240A)に言及するものであり、硬化した組成物は、研磨層120と同義である。
硬化した樹脂組成物240に変換される、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aの性質は、非限定的である。例えば、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aは、研磨層120を形成するように硬化させることが可能な、任意の好適な材料を含み得る。研磨層120を形成するための好適な材料としては、フェノール樹脂(例えば、Arclin(Mississauga,Ontario,Canada)製のPREFERE 80 5077A)が挙げられる。好適なフェノール樹脂は、概して、フェノール又はアルキル化フェノール(例えば、クレゾール)とホルムアルデヒドとの縮合によって形成され、通常は、レゾール型フェノール樹脂又はノボラック型フェノール樹脂に分類される。ノボラック型フェノール樹脂は、酸触媒されるものであり、1:1未満の、ホルムアルデヒドのフェノールに対するモル比を有する。レゾール型フェノール樹脂は、アルカリ性触媒によって触媒作用を受けることができるものであり、ホルムアルデヒドのフェノールに対するモル比は、1以上、典型的には1.0~3.0であることにより、ペンダントメチロール基を提示している。レゾール型フェノール樹脂の、アルデヒドとフェノール成分との反応を触媒するために好適なアルカリ触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、有機アミン、及び炭酸ナトリウムが挙げられ、全てが、水中に溶解された触媒の溶液としてのものである。
レゾール型フェノール樹脂は、典型的には、水及び/又は有機溶媒(例えば、アルコール)との溶液としてコーティングされる。典型的には、この溶液は、約70重量パーセント~約85重量パーセントの固形分を含むが、他の濃度が使用される場合もある。固形分含有量が極めて低い場合には、水及び/又は溶媒を除去するために、より多くのエネルギーが必要とされる。固形分含有量が極めて高い場合には、結果として得られるフェノール樹脂の粘度が、過度に高くなることにより、典型的には、加工処理上の問題をもたらすことになる。
フェノール樹脂は、周知であり、商用供給業者から容易に入手可能である。本開示の実践において有用な、市販のレゾール型フェノール樹脂の例としては、商標名VARCUM(例えば、29217、29306、29318、29338、29353)で、Durez Corporationにより販売されているもの、商標名AEROFENE(例えば、AEROFENE 295)で、Ashland Chemical Co.(Bartow,Florida)により販売されているもの、及び、商標名PHENOLITE(例えば、PHENOLITE TD-2207)で、Kangnam Chemical Company Ltd.(Seoul,South Korea)により販売されているものが挙げられる。
硬化した樹脂組成物240に変換される、未硬化又は部分的に硬化した樹脂組成物240Aは、脂肪族及び/又は芳香族ポリウレタン分散体などの、ポリウレタン分散体を含めた追加成分を含み得る。例えば、ポリウレタン分散体は、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、又はポリエーテルポリウレタンを含み得る。ポリウレタンは、ホモポリマー又はコポリマーを含み得る。
市販のポリウレタン分散体の例としては、DSM Neo Resins,Inc.(Wilmington,Massachusetts)から、NEOREZ R-960、NEOREZ R-966、NEOREZ R-967、NEOREZ R-9036、及びNEOREZ R-9699として入手可能な、水性脂肪族ポリウレタンエマルジョン、;Essential Industries,Inc.(Merton,Wisconsin)から、ESSENTIAL CC4520、ESSENTIAL CC4560、ESSENTIAL R4100、及びESSENTIAL R4188として入手可能な、水性アニオン性ポリウレタン分散体;Lubrizole,Inc.(Cleveland,Ohio)から、SANCURE 843、SANCURE 898、及びSANCURE 12929として入手可能な、ポリエステルポリウレタン分散体;Lubrizole,Inc.から、TURBOSET 2025として入手可能な、水性脂肪族自己架橋性ポリウレタン分散体;及び、Bayer Material Science,LLC(Pittsburgh,Pennsylvania)から、BAYHYDROL PR240として入手可能な、水性アニオン性の、共溶媒を含まない脂肪族自己架橋性ポリウレタン分散体が挙げられる。
更なる好適な市販の水性ポリウレタン分散体としては、以下のものが挙げられる:
1)50~500mPa・sの範囲の粘度(ISO 1652に準拠、Brookfirld RVTスピンドル、1/rpm、20/factor5)、約200%の破断伸び、及び約65~70sの硬化後Koenig硬度を有する、Alberdingk Boley GmbH(Krefeld,Germany)から入手可能な、無溶媒の脂肪族ポリカーボネートポリウレタン分散体、Alberdingk U6150;
2)20~200mPa・sの範囲の粘度(ISO 2555に準拠、Brookfirld RVTスピンドル、1/rpm、50/factor2)、約500%の破断伸び、及び約45秒の硬化後Koenig硬度を有する、Alberdingk Boley GmbH(Krefeld,Germany)から入手可能な、水性、無溶媒、コロイド状、低粘度の、遊離イソシアネート基を有さない脂肪族ポリカーボネートポリウレタンの分散体、Alberdingk U6800;
3)20~200mPa・sの粘度(ISO 1652に準拠、Brookfirld RVTスピンドル、1/rpm、50/factor2)、約300%の破断伸び、及び約50sの硬化後Koenig硬度を有する、Alberdingk Boley GmbH(Krefeld,Germany)から入手可能な、水性、コロイド状、アニオン性、低粘度の、遊離イソシアネート基を有さない脂肪族ポリエステル-ポリウレタンの分散体、Alberdingk U6100;
4)20~200mPa・sの粘度(ISO 1652に準拠、Brookfirld RVTスピンドル、1/rpm、20/factor5)、約20~50%の破断伸び、及び約100~130sの硬化後Koenig硬度を有する、Alberdingk Boley GmbH(Krefeld,Germany)から入手可能な、無溶媒の脂肪族ポリエステルポリウレタン分散体、Alberdingk U9800;及び、
5)Chmtura(Middlebury,Connecticut)から入手可能な、ブロックイソシアネート硬化部位を有する液体ウレタンエラストマー、Adiprene BL16。
ポリウレタン分散体に関する、並びに、全般に硬化性組成物に関する、任意選択的な添加剤としては、レオロジー調整剤、消泡剤、水系ラテックスが挙げられ、水性ポリウレタン分散体には架橋剤を添加することもできる。好適な架橋剤としては、例えば、多官能アジリジン、メトキシメチロール化メラミン、尿素樹脂、カルボジイミド、ポリイソシアネート、及びブロックイソシアネートが挙げられる。水性ポリウレタン分散体、フェノール樹脂、又はこれらの組み合わせの配合物を希釈するために、追加的な水もまた添加することができる。硬化性組成物は、例えば、水性ポリウレタン分散体及び水系ラテックスから作製することができる。
水性ポリウレタン分散体は、約20%、10%、5%、又は2%未満の有機溶媒を含有する。特定の実施形態では、水性ポリウレタン分散体は、有機溶媒を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、水性ポリウレタン分散体は、少なくとも約7%、15%、又は20%の固形分、かつ約50%又は60%以下の固形分を含むことが見出されている。水性ポリウレタン分散体は、約80%、85%、又は93%以下の水を含み得る。いくつかの実施形態では、水性ポリウレタン分散体は、ASTM 4366-16に準拠して測定した場合に、少なくとも約30秒、かつ約200秒以下のKoenig硬度を有する、フィルムを形成することが見出されている。更には、いくつかの実施形態では、水性ポリウレタン分散体は、水の表面張力の少なくとも約50%、かつ水の表面張力の約300%以下である、表面張力を有し得ることが見出されている。また、いくつかの実施形態では、水性ポリウレタン分散体は、少なくとも約10mPa s~約600mPa s以下の、又は、水の粘度の少なくとも約70%、80%、若しくは90%、かつ水の粘度の約600%、500%、若しくは400%以下の、粘度を有し得る。
更には、いくつかの実施形態では、水性ポリウレタン分散体は、少なくとも約100、1000、又は更に少なくとも約10000百万分率(ppm)の、ジメチロールプロピオン酸を含み得る。例えば、レオロジー調整剤、消泡剤、及び架橋剤を含めた任意選択的な添加剤を、水性ポリウレタン分散体に添加することができる。好適な架橋剤としては、例えば、多官能アジリジン、メトキシメチロール化メラミン、尿素樹脂、カルボジイミド、ポリイソシアネート、及びブロックイソシアネートが挙げられる。水性ポリウレタン分散体の粘度を低減するために、追加的な水を添加することができる。同様に、水性ポリウレタン分散体に対して最大10重量パーセントの有機溶媒(例えば、プロピルメチルエーテル又はイソプロパノール)の添加を使用して、粘度を低減することができ、かつ/又は成分の混和性を向上させることができる。
分散ポリウレタンは、少なくとも1つのポリカーボネートセグメントを含み得るが、このことは必須条件ではない。
フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、9~1重量パーセントのポリウレタンに対して91~99重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。いくつかの実施形態では、フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、44~9重量パーセントのポリウレタンに対して56~91重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。いくつかの実施形態では、フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、38~9重量パーセントのポリウレタンに対して62~91重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。いくつかの実施形態では、フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、31~9重量パーセントのポリウレタンに対して69~91重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。いくつかの実施形態では、フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、44~17重量パーセントのポリウレタンに対して56~83重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。いくつかの実施形態では、フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、44~24重量パーセントのポリウレタンに対して56~76重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。いくつかの実施形態では、フェノール樹脂及び水性ポリウレタン分散体の成分は、44~31重量パーセントのポリウレタンに対して56~69重量パーセントのフェノール樹脂の固形分重量比で混合される。
本明細書で説明される様々な実施形態の硬化性組成物は、多くの添加剤のうちのいずれかを更に含有し得る。そのような添加剤は、組成物中の1種以上の成分と均質又は不均質のものとすることができる。異種の添加剤は、本質的に、離散的なもの(例えば、微粒子)又は連続的なものとすることができる。
例えば、前述の添加剤としては、例えば、構造層組成物の重量及び/若しくはコストを削減し、粘度を調節し、並びに/又は、追加的な強化をもたらすか、若しくは提供される方法で使用される組成物及び物品の熱伝導率を修正することにより、より急速若しくは均一な硬化を実現することができるような、シリカ、ガラス、粘土、タルク、着色剤、ガラスビーズ若しくはガラスバブル、及び酸化防止剤などの、界面活性剤(例えば、DYNOL 604などの、エトキシ化非イオン性界面活性剤などの消泡剤)、顔料(例えば、C-SERIES BLACK 7 LCD4115などの、カーボンブラック顔料)、充填剤(例えば、二酸化ケイ素Cabosil M5)、合成ワックス(例えば、合成パラフィンMP22)、安定剤、可塑剤、粘着付与剤、流れ調整剤、硬化速度遅延化剤、接着促進剤(例えば、(3-グリシドオキシプロピル)トリメトキシシラン(GPTMS)などのシラン、及びチタネート)、補助剤、耐衝撃性改良剤、膨張性微小球、熱伝導性粒子、導電性粒子などを挙げることができる。
いくつかの実施形態では、硬化性組成物は、1種以上の繊維強化材料を含有し得る。繊維強化材料の使用は、改善されたコールドフロー特性、限定された伸縮性、及び向上した強度を有する研磨層をもたらし得る。好ましくは、1種以上の繊維強化材料は、光開始剤が(存在する場合)全体にわたって分散され、UV光によって活性化されて、熱を必要とすることなく適切に硬化することを可能にする、特定の空隙率を有し得る。
1種以上の繊維強化材は、限定するものではないが、織布、不織布、編布、及び一方向配列の繊維を含めた、1種以上の繊維含有ウェブを含み得る。1種以上の繊維強化材は、スクリムなどの、不織布を含むことが可能である。
1種以上の繊維強化材を作製するための材料は、上述のウェブのうちの1つへと形成することが可能な、任意の繊維形成材料を含み得る。好適な繊維形成材料としては、限定するものではないが、ポリエステル、ポリオレフィン、及びアラミドなどのポリマー材料;木材パルプ及び木綿などの有機材料;ガラス、炭素、及びセラミックなどの無機材料;コア構成要素(例えば、上記の繊維のうちのいずれか)とコア構成要素上のコーティングとを有する、コーティングされた繊維;及び、これらの組み合わせが挙げられる。
繊維強化材料の更なる選択肢及び利点が、米国特許出願公開第2002/0182955号(Weglewskiら)で説明されている。
ここまでは、不織布研磨物品に研磨粒子を取り付けるための、樹脂ベースの方法が説明されてきたが、他の方法が可能であり得ることもまた、明確に想到される。例えば、図11~図15は、熱活性化接着剤を使用して、繊維バッキングに研磨粒子を付着させる、本発明の別の実施形態を示す。
図11は、本開示の実施形態による、熱活性化接着剤を使用して作製された研磨物品の拡大図である。図11は、熱活性化接着剤1120が上に適用されているメッシュバッキング1110を有する、メッシュ研磨材1100を示している。追加的な樹脂材料を使用することなく、熱活性化接着剤を不織布ウェブ上に適用して、研磨粒子を接着するために使用することができる。一実施形態では、170°よりも高い融点を有する接着剤が使用される。しかしながら、他の実施形態では、より低い融点を有する接着剤を使用することもできる。この接着剤は、研磨物品の使用中に接着剤が溶融することのない、十分に高い融点を有する必要がある。
図12は、本開示の実施形態による、熱活性化接着剤を有する研磨物品の製造方法の概略図である。概略画像1201A及び概略画像1251Aは、単一の繊維に取り付けられているようなループを示す、バッキングの側面図を示している。概略画像1201B及び概略画像1251Bは、メッシュバッキング内の3つの繊維の正面図を示している。概略画像1201A、1201B、及び概略画像1251A、1251Bは、理解を容易にするために、数本の繊維1230のみを示しているが、この考えは、より多くの繊維1230の構成に適用される点が理解されよう。
それぞれに1つ以上のループ1220が取り付けられている、複数の繊維1230を、熱活性化接着剤1240でコーティングすることができる。一実施形態では、熱活性化接着フィルム1240が、繊維1230に積層される。接着フィルム1240を、繊維1230への接着を確実するために溶融温度まで加熱して、室温まで冷却して戻すことができる。研磨粒子1210を、接着フィルム1240に適用することができる。例えば、接着フィルム1240を軟化させるために十分高い温度まで、研磨粒子1210を加熱することにより、概略画像1251A及び概略画像1251Bに示されるように、接着剤層1240内に研磨粒子1210を埋め込むことを可能にすることができる。接着剤層1240に付着しない接着剤粒子は、図1251Bに示すように、繊維バッキング内の間隙を通って落下し得る。
図12では破砕研磨粒子が示されているが、図示の方法は、板状粒子、形成粒子、成形粒子、又は部分的成形粒子などの、他の研磨粒子に適用することができる点が明確に想到される。
図13は、本開示の実施形態による、熱活性化接着剤を使用する研磨物品の製造方法である。方法1300は、研磨物品を製造するために有用であり得る。
ブロック1310で、熱活性化接着剤をバッキングに適用する。一実施形態では、バッキングは、メッシュバッキングである。熱活性化接着剤をバッキングに適用することは、ブロック1302に示されるように、接着剤をフィルムとして積層すること、又はブロック1304に示されるように、接着剤を直接コーティングすること、又はブロック1306に示されるように、接着剤をロールコーティングすることを含み得る。ブロック1308に示されるように、他の適用方法もまた使用することができる。熱活性化接着剤をバッキングに適用することはまた、ブロック312に示されるように、最初に接着剤層を加熱し、次いで、ブロック314に示されるように、接着剤層を冷却することも伴い得る。
ブロック1320で、研磨粒子を接着剤バッキングに適用する。接着剤粒子を接着剤層に適用することは、ブロック1322に示されるような、落下コーティング法、ブロック1324に示されるような、転写ツールの使用、又はブロック1326に示されるような、他の方法を含み得る。例えば、磁気コーティングされた研磨粒子を、接着剤コーティングされたバッキング上に、磁力を適用することによって位置合わせすることができる。更には、静電力を使用して、研磨粒子をコーティングすることができる。
熱活性化接着剤を部分的に溶融させることによって、研磨粒子を接着剤層内に埋め込むことができる。このことは、ブロック1327に示されるように、熱活性化接着剤の融点よりも高い温度まで研磨粒子を予熱することによって行うことができる。接着剤に転写する間の、研磨粒子の冷却能を考慮する必要がある。それゆえ、いくつかの実施形態では、研磨粒子は、コーティングプロセスの間の冷却を許容するために、融点よりも数度高い温度まで加熱される。研磨粒子を加熱することに加えて、又はその代替法として、ブロック1328に示されるように、接着剤コーティングされたバッキングを加熱することもできる。
ブロック1330で、添加剤を適用する。例えば、ブロック1332に示されるように、複数のタイプの研磨粒子を、接着剤層に適用することができる。例えば、精密成形粒子及び破砕粒子の双方を、接着剤層に接着することができる。あるいは、2つの異なるサイズの精密成形粒子を、接着剤層に適用することもできる。ブロック1334に示されるようなサイズコート、又はブロック1336に示されるようなスーパーサイズコートなどの、追加的な機能層もまた、接着された研磨粒子の上に適用することができる。ブロック1338に示されるように、研削助剤又は潤滑助剤などの、追加的な層もまた含めることができる。
図14A~図14Cは、本開示の実施形態による、熱活性化接着剤を使用する研磨物品の製造方法における工程を示す。図14Aは、複数の繊維1410を有する、メッシュバッキング1400を示している。図14Bは、メッシュバッキング1450を示しており、メッシュバッキング1450の繊維1410の諸部分に、熱活性化接着剤1420が適用されている。図14Cは、精密成形研磨粒子1430でコーティングされた、メッシュバッキング1480を示している。図14Cの精密成形粒子1430は、三角形の形状であるが、他の実施形態に関しては、他の形状もまた明確に想定される。
図15A~図15Bは、本開示の実施形態による、熱活性化接着剤を使用して作製された研磨物品の拡大図を示す。図15Aは、P100のアルミニウム-ジルコニア研磨粒子でコーティングされた、メッシュバッキングの図を示している。図15Bは、粒子を落下コーティングする前にメッシュバッキングを155℃まで加熱することによって適用された、精密成形粒子でコーティングされている、メッシュバッキングを示している。しかしながら、メッシュバッキングの代わりに、又はメッシュバッキングに加えて、粒子を適用前に予熱することが可能であることもまた、明確に想到される。
図16は、本開示の実施形態による、研磨物品に関する例示的な構成を示す。第1の色の研磨粒子を、第2の色を有するバッキングに接着することができるため、多くの追加的な利点が可能となる。例えば、図16に示すように、パターン1600は、研磨物品の製造業者1610が識別可能となることを可能にし得る。更には、グレード1620を、パターン1600内で識別することができる。更には、他のテキスト又は製品情報を提供することもまた可能である。
多種多様な研磨粒子を、本明細書で説明される様々な実施形態において利用することができる。研磨粒子の具体的なタイプ(例えば、サイズ、形状、化学的組成)は、その研磨粒子の少なくとも一部分が、意図されている最終用途に関して好適である限りは、研磨物品にとって特に重要なものとは見なされない。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、及びダイヤモンドで形成することができる。
研磨粒子は、例えば、ランダムな形状又は破砕した形状;正方形、星形、又は六角形のプロファイルなどの、定型的な(例えば、対称の)プロファイル;及び、非定型的な(例えば、非対称の)プロファイルを含めた、様々なサイズ、形状、及びプロファイルで提供することができる。
研磨物品は、バッキングに対して傾斜している(すなわち、直立しており、バッキングから外向きに延びている)研磨粒子と、平坦に横たわっている(すなわち、直立しておらず、バッキングから外向きに延びていない)研磨粒子との、混合物を含み得る。
研磨物品は、異なるタイプの研磨粒子の混合物を含み得る。例えば、研磨物品は、板状粒子と非板状粒子との混合物、破砕粒子、凝集粒子、及び成形粒子の混合物(バインダーを含有しない離散的研磨粒子、又はバインダーを含有する凝集研磨粒子とすることができる)、従来の非成形研磨粒子と非板状研磨粒子との混合物(例えば、充填材料)、並びに、異なるサイズの研磨粒子の混合物を含み得る。
メッシュバッキング上の種々のタイプの凝集体ベースの研磨物品の実施例を、図17~図19に見ることができる。図17A~図17Dは、メッシュバッキング上の研磨凝集粒子を示している。図17Aに示すように、凝集研磨粒子1700は、研磨粒子1710を含み、1つ以上の凝集形状特徴部を有し得る。凝集研磨粒子1700はまた、図17Aに示すように、第2のタイプの研磨粒子1720も含み得る。
一実施形態では、研磨凝集体1700は、幅w、厚さhを有し、w/hの比が2よりも高いものとして定義することができる。好ましい実施形態では、幅は5よりも大きい。いくつかの実施形態では、凝集体の幅は、1000μmよりも大きい。研磨凝集体は、図17A~図17Dに示されるように、少なくともある程度精密に成形することができる。それらの形状としては、限定するものではないが、九角形、八角形、七角形、六角形、三角形(不等辺三角形、鋭角三角形、鈍角三角形、二等辺三角形、正三角形、又は直角三角形)、平行四辺形、菱形、長方形、正方形、五角形、円形、楕円形、ハート形、十字形、矢印形、星形(図17Aに示されるような3つから、10個までの、任意の数の頂点を有するもの)、又は三日月形を挙げることができる。
図17A~図17Dに示されるものなどの研磨凝集粒子は、メッシュ研磨物品を作製するために特に有用であり得る。図17Bに示すように、研磨粒子1700の少なくとも1つの寸法は、メッシュバッキング1750内の隙間よりも大きいことにより、メッシュバッキングを通り抜けて研磨凝集体が落下しないことを確実にする。
図17C及び図17Dに示すように、研磨凝集粒子1760は、樹脂結合剤1762内の研磨粒子1764を含み得る。研磨凝集粒子は、バッキング1750上にパターンとして配置することができ、又はランダムな構成で落下させることもできる。このことは、それぞれの個々の凝集体が、ある形状を有しているため、「パターニングされた」研磨構造体の利点を付与することができるが、また、研磨された加工表面上の傷又は切削パターンを低減し得る、ランダムな配置の利点も付与することができる。
図18は、凝集研磨粒子を有するメッシュ研磨物品の、1つの概略的な製造方法を示す。凝集体1830は、例えば、2019年9月19日に公開された米国特許出願公開第2019/0283216号、及び同第2017/058254号(陶化成形凝集体を説明)、及び2019年9月6日に公開された国際公開第2019/0167022号(シリカ結合凝集体を説明)、並びに、2019年9月5日に公開された米国特許出願公開第2019/0270922号で説明されている、凝集体の製造方法を使用して、予め作製することができ、これらの特許文献は全て、参照により本明細書に組み込まれる。作製されると、凝集体は、方向1850で示されるように、搬送機構1840上を進行することができる。水平の搬送機構1840が示されているが、傾斜した搬送機構1840、又は、ドロップコーター/落下コーターなどの他の好適な堆積機構、又は、凝集体1830をパターン構成若しくはランダム構成で堆積させるための他の好適な機構が、明確に想到される。
バッキング1810もまた、一実施形態では方向1850で、搬送機構上を進行する。バッキング1810は、研磨凝集体1830が堆積されるように適用されている、メイクコート1820を有し得る。メイクコート1820は、例えば、メイク樹脂、吹込溶融フィルム(参照により本明細書に組み込まれる、1977年7月13日に発行された米国特許第4,118,531号及び1978年2月6日に発行された同第4,215,682号で説明されているものなど)、又はホットメルト接着剤を含み得る。
図19A及び図19Bは、メッシュ研磨物品の形成において同様に有用であり得る、線状研磨凝集体を示す。図19Bに示すように、線状研磨凝集体は、メッシュ繊維間の隙間よりも長い、少なくとも1つの寸法を有することにより、研磨物品上のメイク樹脂層に研磨凝集体が接着することを確実にする。
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。成形研磨粒子を形成し得る材料は、αアルミナを含む。αアルミナ成形研磨粒子は、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、この分散体は、当該技術分野において既知の技術に従って、ゲル化され、金型成形され、形状を保持するために乾燥され、焼成されて、焼結される。
好適な成形研磨粒子の例はまた、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2015/0267097号にも見出すことができる。米国特許出願公開第2015/0267097号は、0.8~8ミクロンの平均結晶粒径と、真密度の少なくとも92パーセントの見かけ密度とを有する、αアルミナを含む研磨粒子を概説している。各成形研磨粒子は、少なくとも4つの頂点を形成する複数の平滑面を含む、対応の表面を有し得る。
米国特許第8,034,137号(Ericksonら)は、特定の形状に形成された後、それらの元の形状の特徴の一部分を保持する破片を形成するように破砕された、アルミナ研磨粒子を説明している。いくつかの実施形態では、成形αアルミナ粒子は、精密成形されている(すなわち、粒子は、それらの粒子を作製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ある程度決定される形状を有する)。そのような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)、並びに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 Company(St.Paul,Minnesota)から3M CERAMIC ABRASIVE GRAINとして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、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、エメリー、ゾルゲル由来のセラミック(例えば、α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)で説明されているものなどの、バインダーマトリックス中の研磨粒子(板状であっても又は板状でなくてもよいもの)の破砕研磨複合材が挙げられる。
破砕研磨粒子を単離することが可能なゾルゲル由来の研磨粒子、及び、それらの調製方法の例は、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)で説明されているのものなどの、研磨凝集体を含むことが可能であることもまた想到される。
破砕研磨粒子は、例えばゾルゲル由来の多結晶αアルミナ粒子などの、セラミック破砕研磨粒子を含む。α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系アルミン酸塩の結晶子で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)で説明されている方法に従って、ゾルゲル前駆αアルミナ粒子を使用して調製することができる。
ゾルゲル由来の研磨粒子の製造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(A1)号(Cullerら)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。
バインダー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)又は他の物理的処理(例えば、酸化鉄又は酸化チタン)により表面処理することができる。
研磨層は、いくつかの実施形態では、研磨層に接着固定された、複数の形成研磨粒子(例えば、本明細書でより詳細に説明される、3M(St.Paul,Minnesota)から入手可能な精密成形粒子(precision shaped grain;PSG)の鉱物粒子;図1~図3には示さず)と複数の研磨粒子250とを含む微粒子混合物、又は形成研磨粒子のみを含む。
いくつかの実施形態では、研磨粒子は、形成研磨粒子とすることができる。本明細書で使用するとき、用語「形成研磨粒子」は、全般に、少なくとも部分的に再現された形状を有する研磨粒子(例えば、形成セラミック研磨粒子)を指す。形成研磨粒子の非限定的な例は、全体が本明細書に記載されるかのように参照により組み込まれる、米国特許出願公開第2013/0344786号に開示されている。形成研磨粒子の非制限的な例としては、全体が本明細書に記載されるかのように参照により組み込まれる、米国再発行特許第35,570号、米国特許第5,201,916号、及び同第5,984,998号に開示されているような三角形板などの、金型内で形成された成形研磨粒子、又は、全体が本明細書に記載されるかのように参照により組み込まれる、米国特許第5,372,620号にその一例が開示されている、Saint-Gobain Abrasivesにより製造されている、多くの場合円形断面を有する、押出し成形された細長形セラミックロッド/フィラメントが挙げられる。本明細書で使用されるような形成研磨粒子は、機械的破砕作業によって得られるランダムなサイズの研磨粒子を含まない。
形成研磨粒子はまた、成形研磨粒子も含む。本明細書で使用するとき、用語「成形研磨粒子」は、全般に、その研磨粒子の少なくとも一部分が、成形前駆研磨粒子を形成するために使用された金型キャビティから再現されている所定の形状を有する、研磨粒子を指す。(例えば、米国特許出願公開第2009/0169816号で説明されるような)研磨破片の場合を除いて、成形研磨粒子は、全般に、成形研磨粒子を形成するために使用された金型キャビティを実質的に再現する、所定の幾何学形状を有する。本明細書で使用されるような成形研磨粒子は、機械的破砕作業によって得られるランダムなサイズの研磨粒子を含まない。
形成研磨粒子はまた、全体が本明細書に記載されるかのように参照により組み込まれる、米国特許出願公開第2015/267097号で説明されているものなどの、精密成形粒子(PSG)の鉱物粒子も含む。
好適な研磨粒子の例としては、例えば、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、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、アルミナ系ゾルゲル由来研磨粒子、シリカ、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、酸化スズ、γアルミナ、及びこれらの混合物が挙げられる。アルミナ研磨粒子は、金属酸化物改質剤を含有し得る。ダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素の研磨粒子は、単結晶又は多結晶とすることができる。
いくつかの実施例では、形成研磨粒子は、約1マイクロメートル~約5000マイクロメートル、約1マイクロメートル~約2500マイクロメートル、約1マイクロメートル~約1000マイクロメートル、約10マイクロメートル~約5000マイクロメートル、約10マイクロメートル~約2500マイクロメートル、約10マイクロメートル~約1000マイクロメートル、約50マイクロメートル~約5000マイクロメートル、約50マイクロメートル~約2500マイクロメートル、約50マイクロメートル~約1000マイクロメートルの、実質的に単分散の粒径を有する。本明細書で使用するとき、用語「実質的に単分散の粒径」は、実質的に違いがないサイズを有する形成研磨粒子を説明するために使用される。それゆえ、例えば、100マイクロメートルの粒径を有する形成研磨粒子(例えば、PSG鉱物粒子)に言及する場合、その形成研磨粒子の90%超、95%超、又は99%超は、その最大寸法が100マイクロメートルである粒子を有する。
いくつかの実施形態では、研磨粒子は、ある範囲又は分布の粒径を有し得る。そのような分布は、そのメジアン粒径によって特徴付けることができる。例えば、研磨粒子のメジアン粒径は、少なくとも0.001マイクロメートル、少なくとも0.005マイクロメートル、少なくとも0.01マイクロメートル、少なくとも0.015マイクロメートル、又は少なくとも0.02マイクロメートルとすることができる。いくつかの例では、研磨粒子のメジアン粒径は、最大300マイクロメートル、最大275マイクロメートル、最大250マイクロメートル、最大150マイクロメートル、又は最大100マイクロメートルとすることができる。いくつかの実施例では、研磨粒子のメジアン粒径は、約1マイクロメートル~約600マイクロメートル、約1マイクロメートル~約300マイクロメートル、約1マイクロメートル~約150マイクロメートル、約10マイクロメートル~約600マイクロメートル、約10マイクロメートル~約300マイクロメートル、約10マイクロメートル~約150マイクロメートル、約50マイクロメートル~約600マイクロメートル、約50マイクロメートル~約300マイクロメートル、約50マイクロメートル~約150マイクロメートルである。
いくつかの実施例では、本開示の研磨粒子は、形成研磨粒子を含み得る。形成研磨粒子は、研磨粒子の総重量に基づいて、0.01重量パーセント~100重量パーセント、0.1重量パーセント~100重量パーセント、1重量パーセント~100重量パーセント、10重量パーセント~100重量パーセント、0.01重量パーセント~90重量パーセント、0.1重量パーセント~90重量パーセント、1重量パーセント~90重量パーセント、10重量パーセント~90重量パーセント、0.01重量パーセント~75重量パーセント、0.1重量パーセント~75重量パーセント、1重量パーセント~75重量パーセント、10重量パーセント~75重量パーセントで存在し得る。
いくつかの実施例では、微粒子混合物は、研磨粒子の、約90重量%超~約99重量%(例えば、約91重量%~約97重量%、約92重量%~約97重量%、約95重量%~約97重量%、又は約90重量%超~約97重量%)を構成する。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明される様々な実施形態の研磨物品は、サイズコート510を含む。図5を参照されたい。いくつかの実施例では、サイズコートは、フェノールサイズ組成物の硬化生成物を含む。他の実施例では、サイズコートは、ビス-エポキシド(例えば、ダイセル(東京)から入手可能な、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート);三官能アクリレート(例えば、Sartomer USA,LLC(Exton,PA)から商標名「SR351」で入手可能な、トリメチロールプロパントリアクリレート);酸性ポリエステル分散剤(例えば、Byk-Chemie,GmbH(Wesel,Germany)製の「BYK W-985」);充填剤(例えば、The Cary Company(Addison,IL)から商標名「MINEX 10」で入手した、ナトリウム-カリウムアルミナシリケート充填剤);光開始剤(例えば、Dow Chemical Company(Midland,MI)から商標名「CYRACURE CPI 6976」で入手した、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート/プロピレンカーボネート光開始剤;及び、BASF Corporation(Florham Park,NJ)から商標名「DAROCUR 1173」で入手した、α-ヒドロキシケトン光開始剤の、硬化(例えば、光重合)生成物を含む。
いくつかの実施形態では、説明される様々な実施形態の研磨物品は、スーパーサイズコート610を含む。図6を参照されたい。一般に、スーパーサイズコートは、研磨物品の最も外側のコーティングであり、研磨作業の間に加工対象物に直接接触する。スーパーサイズコートは、いくつかの実施例では、実質的に透明である。
本明細書で使用するとき、用語「実質的に透明」は、少なくとも約30%、40%、50%、60%、若しくは少なくとも約70%以上のように、大部分又は殆どが透明であることを指す。いくつかの実施例では、本明細書で説明される任意の所与のコート(例えば、スーパーサイズコート)の透明性の尺度は、そのコートの透過率である。いくつかの実施例では、約98%の透過率を有する6×12インチ×約1~2mil(15.24×30.48cm×25.4~50.8μm)の透明ポリエステルフィルムの試料を透過する、500nmの光の透過率を測定する透過率試験によれば、スーパーサイズコートは、少なくとも5パーセント、少なくとも20パーセント、少なくとも40パーセント、少なくとも50パーセント、又は少なくとも60パーセントの透過率(例えば、約40パーセント~約80パーセント、約50パーセント~約70パーセント、約40パーセント~約70パーセント、又は約50パーセント~約70パーセントの透過率)を示す。
スーパーサイズコートの1つの成分は、長鎖脂肪酸(例えば、C12~C22脂肪酸、C14~C18脂肪酸、及びC16~C20脂肪酸)の金属塩とすることができる。いくつかの実施例では、長鎖脂肪酸の金属塩は、ステアリン酸塩(例えば、ステアリン酸の塩)である。ステアリン酸の共役塩基は、ステアリン酸アニオンとしても知られている、C17H35COO-である。有用なステアリン酸塩としては、限定するものではないが、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
長鎖脂肪酸の金属塩は、スーパーサイズコートの正規化重量(すなわち、研磨物品の単位表面積当たりの平均重量)に基づいて、少なくとも10重量パーセント、少なくとも50重量パーセント、少なくとも70重量パーセント、少なくとも80重量パーセント、又は少なくとも90重量パーセントの量で存在し得る。長鎖脂肪酸の金属塩は、スーパーサイズコートの正規化重量に基づいて、最大100重量パーセント、最大99重量パーセント、最大98重量パーセント、最大97重量パーセント、最大95重量パーセント、最大90重量パーセント、最大80重量パーセント、又は最大60重量パーセント(例えば、約10重量%~約100重量%、約30重量%~約70重量%、約50重量%~約90重量%、又は約50重量%~約100重量%)の量で存在し得る。
スーパーサイズコートの別の成分は、ポリマーバインダーであり、このポリマーバインダーは、いくつかの実施例では、研磨層の上にスーパーサイズコートが平滑で連続的なフィルムを形成することを可能にする。一実施例では、ポリマーバインダーは、スチレン-アクリルポリマーバインダーである。いくつかの実施例では、スチレン-アクリルポリマーバインダーは、限定するものではないが、JONCRYL(登録商標)LMV 7051などの、変性スチレン-アクリルポリマーのアンモニウム塩である。スチレン-アクリルポリマーのアンモニウム塩は、例えば、少なくとも100,000g/モル、少なくとも150,000g/モル、少なくとも200,000g/モル、又は少なくとも250,000g/モル(例えば、約100,000g/モル~約2.5×106g/モル、約100,000g/モル~約500,000g/モル、又は約250,000~約2.5×106g/モル)の重量平均分子量(MW)を有し得る。
MFFTとも称される最低フィルム形成温度は、ポリマーが半乾燥状態で自己融着することにより連続ポリマーフィルムを形成する、最低温度である。本開示の文脈では、このポリマーフィルムは、その後、スーパーサイズコート内に存在する残部の固形分に関するバインダーとして機能し得る。いくつかの実施例では、スチレン-アクリルポリマーバインダー(例えば、スチレン-アクリルポリマーのアンモニウム塩)は、最高90℃、最高80℃、最高70℃、最高65℃、又は最高60℃のMFFTを有する。
いくつかの実施例では、バインダーは、比較的低い温度で(例えば、70℃以下で)乾燥される。この乾燥温度は、いくつかの実施例では、スーパーサイズコートの長鎖脂肪酸の金属塩成分の溶融温度未満である。過度に高い温度(例えば、80℃を上回る温度)を使用してスーパーサイズコートを乾燥させることは、バッキングの脆化及び亀裂を誘発して、ウェブの取り扱いを困難にさせ、製造コストを増大させる恐れがあるため、望ましいものではない。その低いMFFTによって、例えばスチレン-アクリルポリマーのアンモニウム塩から構成されているバインダーは、スーパーサイズコートが、DOWANOL(登録商標)DPnPなどの界面活性剤の添加を必要とすることなく、より低いバインダーレベルで、かつより低い温度で、より良好なフィルム形成を達成することを可能にする。
ポリマーバインダーは、スーパーサイズコートの正規化重量に基づいて、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも1重量パーセント、又は少なくとも3重量パーセントの量で存在し得る。ポリマーバインダーは、スーパーサイズコートの正規化重量に基づいて、最大20重量パーセント、最大12重量パーセント、最大10重量パーセント、又は最大8重量パーセントの量で存在し得る。有利には、変性スチレンアクリルコポリマーのアンモニウム塩をバインダーとして使用する場合、ステアリン酸塩コーティングに通常伴う曇りが、実質的に低減される。
本開示のスーパーサイズコートは、任意選択的に、スーパーサイズコート中に分散されている粘土粒子を含有する。粘土粒子は、存在する場合、長鎖脂肪酸の金属塩、ポリマーバインダー、及びスーパーサイズ組成物の他の成分と均一に混合することができる。粘土は、光学的透明度の向上及び切削性能の向上などの、特有の有利な特性を研磨物品に与えることができる。また粘土粒子を含むことにより、粘土添加剤が存在しないスーパーサイズコートと比較して、切削性能がより長期間持続することも可能になり得る。
粘土粒子は、存在する場合、スーパーサイズコートの正規化重量に基づいて、少なくとも0.01重量パーセント、少なくとも0.05重量パーセント、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.15重量パーセント、又は少なくとも0.2重量パーセントの量で存在し得る。更には、粘土粒子は、スーパーサイズコートの正規化重量に基づいて、最大99重量パーセント、最大50重量パーセント、最大25重量パーセント、最大10重量パーセント、又は最大5重量パーセントの量で存在し得る。
粘土粒子は、任意の既知の粘土材料の粒子を含み得る。そのような粘土材料としては、スメクタイト類、カオリン類、イライト類、クロライト類、蛇紋石類、アタパルジャイト類、パリゴルスカイト類、バーミキュライト類、海緑石類、セピオライト類、及び混合層状粘土の、地質学的クラスの粘土材料が挙げられる。スメクタイト類としては、特に、モンモリロナイト(例えば、ナトリウムモンモリロナイト又はカルシウムモンモリロナイト)、ベントナイト、パイロフィライト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、ノントロナイト、タルク、バイデライト、及びボルコンスコイトが挙げられる。特定のカオリン類としては、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、アンチゴライト、アナウキサイト、ハロイサイト、インデライト、及びクリソタイルが挙げられる。イライト類としては、ブラバイ石、白雲母、パラゴナイト、金雲母、及び黒雲母が挙げられる。クロライト類としては、例えば、コレンス石、ペンニンサイト、ドンバサイト、須藤石、苦土緑泥石、及びクリノクロアを挙げることができる。混合層状粘土としては、アレバルダイト及びバーミキュライトバイオタイトを挙げることができる。これらの層状粘土の変種及び同形置換体もまた使用することができる。
任意選択的な添加剤として、ナノ粒子(すなわち、ナノスケール粒子)を、スーパーサイズコート中に(例えば、粘土粒子中に)相互分散させることによって、研磨性能を更に向上させることができる。有用なナノ粒子としては、例えば、ジルコニア、チタニア、シリカ、セリア、アルミナ、酸化鉄、バナジア、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズ、及びアルミナ-シリカなどの、金属酸化物のナノ粒子が挙げられる。ナノ粒子は、少なくとも1ナノメートル、少なくとも1.5ナノメートル、又は少なくとも2ナノメートルのメジアン粒径を有し得る。メジアン粒径は、最大200ナノメートル、最大150ナノメートル、最大100ナノメートル、最大50ナノメートル、又は最大30ナノメートルとすることができる。
スーパーサイズ組成物の他の任意選択的な成分としては、硬化剤、界面活性剤、消泡剤、殺生物剤、及び、スーパーサイズ組成物中で使用するための当該技術分野において既知の他の微粒子添加剤が挙げられる。
スーパーサイズコートは、いくつかの実施例では、共通溶媒中に成分が溶解されているか又は他の方式で分散されている、スーパーサイズ組成物を準備することによって、形成することができる。いくつかの実施例では、溶媒は水である。適切に混合した後、このスーパーサイズ分散体を、研磨物品の下地層上にコーティングして乾燥させることにより、仕上げたスーパーサイズコートを提供することができる。硬化剤が存在する場合には、熱によって、又は、硬化剤を活性化するための好適な波長の化学線に曝露することのいずれかによって、スーパーサイズ組成物を硬化(cured)(例えば、硬化(hardened))させることができる。
例えば研磨層上への、スーパーサイズ組成物のコーティングは、任意の既知のプロセスを使用して実施することができる。いくつかの実施例では、スーパーサイズ組成物は、所定のコーティング重量を達成するために一定の圧力でスプレーコーティングすることによって適用される。あるいは、コーティング厚さがナイフコーターの隙間高さによって制御される、ナイフコーティング法を使用することもできる。
本明細書で使用するとき、用語「約」は、値又は範囲の、ある程度の変動性、例えば、記述されている値の、又は記述されている範囲の限度の、10%以内、5%以内、又は1%以内の変動性を許容し得る。
本明細書で別段の指定がない限り、本明細書で使用される用語「実質的に」とは、少なくとも約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、又は少なくとも約99.999%以上のような、大部分又は殆どを指す。
本明細書で別段の指定がない限り、本明細書で使用される用語「実質的にない」とは、約10%、5%、2%、1%、0.5%、0.01%、0.001%未満、又は約0.0001%未満、若しくはそれよりも少ないような、少数又は殆どないことを指す。
範囲の形式で表されている値は、その範囲の限度として明示的に記載されている数値のみを含むのではなく、その範囲内に包含される全ての個々の数値又は部分範囲もまた、あたかも各数値及び部分範囲が明示的に記載されているかのように含むものとして、柔軟に解釈されるべきである。例えば、「約0.1%~約5%」又は「約0.1%~5%」の範囲は、単に約0.1%~約5%のみを含むのではなく、示されている範囲内の個々の値(例えば、1%、2%、3%、及び4%)及び部分範囲(例えば、0.1%~0.5%、1.1%~2.2%、3.3%~4.4%)もまた含むものとして解釈されるべきである。「約X~Y」という記述は、特に断りのない限り、「約X~約Y」と同じ意味を有する。同様に、「約X、Y、又は約Z」という記述は、特に断りのない限り、「約X、約Y、又は約Z」と同じ意味を有する。
本文書において、「1つの(a)」、「1つの(an)」、又は「その(the)」という用語は、文脈上明確な別段の指示がない限り、1つ以上を含めるために使用される。「又は」という用語は、特に断りのない限り、非排他的な(nonexclusive)「又は」を指すために使用される。更には、本明細書で採用され、かつ他の定義がなされていない表現又は用語は、単に説明を目的とするものに過ぎず、限定するものではない点を理解されたい。セクション見出しのいずれの使用も、本文書の読解を支援することを意図するものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。更には、セクション見出しに関連する情報は、その特定のセクション内又はセクション外に見出され得る。更には、本文書中で参照されている全ての出版物、特許、及び特許文献は、あたかも参照により個別に組み込まれるかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本文書と、参照によりそのように組み込まれているそれらの文献との間で、一致しない用法がある場合、組み込まれている参照文献における用法は、本文書の用法に対する補足と見なされるべきであり、矛盾している不一致に関しては、本文書における用法が優先するものとする。
本明細書で説明される方法において、工程は、時間的順序又は操作上の順序が明示的に記載されている場合を除いて、本発明の原理を逸脱することなく、任意の順序で実施することができる。更には、特定の工程は、明示的な請求項の文言が、それらの工程が別個に実施されると記載していない限り、同時に実施することができる。例えば、特許請求されている、Xを行う工程と、特許請求されている、Yを行う工程とを、単一の操作内で同時に遂行することができ、結果として生じるプロセスは、特許請求されているプロセスの文字通りの範囲内に含まれることになる。
研磨物品が提示される。研磨物品は、ストランドを含んで、ストランド間に第1の間隙空間を形成している、布基材と、布基材に接合されている積層体と、布基材とは反対側で積層体に接合されている、硬化した樹脂組成物と、硬化した樹脂組成物に接合されている、研磨粒子と、布基材内の第1の間隙空間と一致して積層体を貫通して延びている、複数の第2の間隙空間とを含む。
研磨物品は、積層体が、ストランドの周りに少なくとも部分的に巻き付いて、第1の間隙空間及び第2の間隙空間を開放したまま残すように実装されてもよい。
研磨物品は、積層体が、第1の間隙空間の上方に硬化した樹脂組成物が存在しない場合に、第1の間隙空間を回避するように実装されてもよい。
研磨物品は、積層体が、ストランドの上にのみ延びるように実装されてもよい。
研磨物品は、積層体が、空間の上方に硬化した樹脂組成物が存在する場合に、第1の間隙空間を覆うように実装されてもよい。
研磨物品は、硬化した樹脂組成物が、第1の間隙空間の上方に積層体を支持するように実装されてもよい。
研磨物品は、布基材が、積層体に接合されている第1の側と、第1の側とは反対側の第2の側とを含むように実装されてもよい。
研磨物品は、第2の側が、二部分式フックアンドループ取り付けシステムの、一方の部分を含むように実装されてもよい。
研磨物品は、布基材が、第1の側の総表面積の一部分を少なくとも含む、第1の表面領域にわたるように実装されてもよい。
研磨物品は、積層体が、第1の表面領域の上に延びており、第1の総表面積に等しい第2の総表面積にわたるように実装されてもよい。
研磨物品は、硬化した樹脂組成物が、第1の表面領域内に位置決めされており、第2の総表面積よりも小さい第3の総表面積にわたるように実装されてもよい。
研磨物品は、第3の総表面積が、連続的又は不連続的のうちの一方であるように実装されてもよい。
研磨物品は、樹脂が、積層体よりも高い融点を有するように実装されてもよい。
研磨物品は、積層体が、熱溶融性材料を含むように実装されてもよい。
研磨物品は、熱溶融性材料が、熱溶融性ポリエステルを含むように実装されてもよい。
研磨物品は、硬化した樹脂組成物が、フェノール樹脂の硬化生成物を含むように実装されてもよい。
研磨物品は、布基材が、織物材料又は編物材料を含むように実装されてもよい。
研磨物品は、研磨粒子が、成形研磨粒子を含むように実装されてもよい。
研磨物品は、空気が、少なくとも0.5L/sの速度で物品を通って流れることにより、使用時に、研磨された表面から研磨物品を介して粉塵を除去することができるように実装されてもよい。
布基材に積層体を接合することと、布基材とは反対側で積層体に硬化性樹脂組成物を接合することと、硬化性樹脂組成物に研磨粒子を接合することとを含む、研磨物品の製造方法が提示される。布基材は、ストランドを含んで、ストランド間に第1の間隙空間を形成する。
本方法はまた、硬化した樹脂組成物を提供するために、硬化性樹脂組成物を硬化させることも含み得る。
本方法は、硬化させることが、布基材内の第1の間隙空間と一致して積層体を貫通して延びる、複数の第2の間隙空間を作り出すように実施されてもよい。
研磨物品の製造方法が提示される。本方法は、布基材に積層体を接合することを含む。本方法はまた、布基材とは反対側で積層体に硬化性樹脂組成物を接合することも含む。本方法はまた、硬化性樹脂組成物に研磨粒子を接合することも含む。布基材は、ストランドを含んで、ストランド間に第1の間隙空間を形成する。
本方法はまた、硬化した樹脂組成物を提供するために、硬化性樹脂組成物を硬化させることも含み得る。
本方法は、硬化させることが、布基材内の第1の間隙空間と一致して積層体を貫通して延びる、複数の第2の間隙空間を作り出すように実施されてもよい。
本方法は、研磨粒子が、凝集研磨粒子を含むように実施されてもよい。凝集研磨粒子は、成形研磨粒子を含む。
本方法は、凝集研磨粒子が、成形凝集研磨粒子であるように実施されてもよい。形状は、九角形、八角形、七角形、六角形、三角形、平行四辺形、菱形、長方形、正方形、五角形、円形、楕円形、ハート形、十字形、矢印形、星形、又は三日月形を含む。
本方法は、硬化性樹脂組成物に研磨凝集体を接合することが、研磨凝集体をパターンとして堆積させることを含むように実施されてもよい。
本方法は、硬化性樹脂組成物に研磨凝集体を接合することが、研磨凝集体をランダムに堆積させることを含むように実施されてもよい。
研磨物品が提示される。この物品は、複数のストランドを含んで、ストランド間に第1の間隙空間を形成している、布基材を含む。この物品はまた、複数のストランドに結合されている接着剤を含む、接着剤層も含む。この物品はまた、接着剤層内に埋め込まれている研磨粒子も含む。
研磨物品は、接着剤層が、熱活性化接着剤を含むように実装されてもよい。
研磨物品は、研磨粒子が、破砕研磨粒子、板状研磨粒子、形成研磨粒子、成形研磨粒子、又は部分的成形研磨粒子であるように実装されてもよい。
研磨物品は、研磨粒子が、凝集研磨粒子を含むように実装されてもよい。凝集研磨粒子は、成形研磨粒子を含む。
研磨物品は、凝集研磨粒子が、成形凝集研磨粒子であるように実装されてもよい。形状は、九角形、八角形、七角形、六角形、三角形、平行四辺形、菱形、長方形、正方形、五角形、円形、楕円形、ハート形、十字形、矢印形、星形、又は三日月形を含む。
研磨物品は、研磨凝集体が、接着剤層内にパターンとして埋め込まれるように実装されてもよい。
研磨物品は、研磨凝集体が、接着剤層内にランダムに埋め込まれるように実装されてもよい。
研磨物品の製造方法が提示される。本方法は、布基材に接着剤層を適用することを含む。布基材は、ストランドを含んで、ストランド間に第1の間隙空間を形成する。接着剤層は、接着剤が実質的にストランドのみに接着し、間隙空間内には実質的に延びないように適用される。本方法はまた、接着剤層内に研磨粒子が部分的に埋め込まれるように、接着剤層に複数の研磨粒子を適用することも含む。
本方法は、接着剤層が、熱活性化接着剤を含むように実施されてもよい。
本方法は、接着剤層を適用することが、接着剤層で布基材を積層することを含むように実施されてもよい。
本方法はまた、接着剤層を加熱することも含み得る。
本方法は、複数の研磨粒子を適用することが、研磨粒子を落下コーティングすることを含むように実施されてもよい。
本方法は、研磨粒子が加熱されるように実施されてもよい。
本方法は、接着剤層が加熱されるように実施されてもよい。
本方法はまた、サイズコートを適用することも含み得る。
本方法はまた、スーパーサイズコートを適用することも含み得る。
本方法は、研磨粒子が、凝集研磨粒子を含むように実施されてもよい。凝集研磨粒子は、成形研磨粒子を含む。
本方法は、凝集研磨粒子が、成形凝集研磨粒子であるように実施されてもよい。形状は、九角形、八角形、七角形、六角形、三角形、平行四辺形、菱形、長方形、正方形、五角形、円形、楕円形、ハート形、十字形、矢印形、星形、又は三日月形を含む。
本方法は、接着剤層に研磨凝集体を適用することが、研磨凝集体をパターンとして堆積させることを含むように実施されてもよい。
本方法は、接着剤層に研磨凝集体を適用することが、研磨凝集体をランダムに堆積させることを含むように実施されてもよい。
本明細書で説明される実施例は、予測的ではなく、単に例示的であることを意図するものであり、製造手順及び試験手順における変動により、異なる結果が生じる可能性がある。実施例セクション中の全ての定量値は、使用される手順に伴う公知の許容誤差を考慮した、近似的なものであることが理解されよう。上述の詳細な説明及び実施例は、理解の明瞭性のためにのみ与えられたものである。これによって不必要な限定がなされるものではない。
別段の記載がない限り、全ての試薬は、Sigma-Aldrich Company(St.Louis,Missouri)などの化学品供給業者から入手したもの若しくは入手可能なものであるか、又は、既知の方法によって合成することができるものである。別段の報告がない限り、全ての比は、乾燥重量によるものである。
実施例で使用された材料及び試薬の略称を以下に示す:
実施例1:積層ループバッキングの調製
積層ループバッキング原材料
積層ループバッキング原材料
摂氏140度に設定したSteamfast SF-680 Digital Steam Pressを約2秒の接触時間で使用して、ネットメッシュを、72gsm(grams per square meter;グラム毎平方メートル)のCLLの1つの層に積層し、このように、ネットバッキング上の連続層を作り出した。CLLの層の量、タイプ、又は数を変更することにより、最終製品の性能を調節することができる点を理解されたい。
実施例2:フェノール樹脂の調製
本明細書で説明される研磨物品を調製するために使用された、フェノール樹脂の成分を表1に列挙する。
本明細書で説明される研磨物品を調製するために使用された、フェノール樹脂の成分を表1に列挙する。
B7をU0とブレンドして、次いで剪断下で、D1、GEO、Col1、Sic、Fil1、Antを添加し、Fil2を徐々に添加することによって、均質な混合物が得られるまで、600rpm(revolutions per minute;毎分回転数)~900rpmの高剪断ブレードを室温で使用する、高速分散下で、硬化性組成物を調製した。
図7は、表1に列挙した成分を含有するフェノール混合物の、種々の温度におけるレオロジー挙動を示す。図8は、一定の剪断ひずみにおける粘度の温度プロファイルを示す。図8は、30℃における粘度値が250,000Pa.sであり、より高い温度で粘度値が低下することを示している。しかしながら、110℃以降では、硬化反応により粘度が増大している。図9は、表1に列挙した成分を含有するフェノール混合物の粘度に対する、剪断の影響を示す。剪断減粘非ニュートン挙動が、剪断ひずみ下で観察された(ポリマー樹脂は、レオロジーにおける剪断減粘を示す場合が多い)。実験の温度は、約30℃である。
実施例3:ステンシル印刷プロセス
実施例1で説明したバッキング上のCLLの上に配置された、パターニングされている3ミルのポリエステルステンシルフィルムを使用して、実施例2で説明した硬化性組成物がステンシル印刷され、このステンシル印刷は、バッキングとステンシルとを接触させ、バッキングとは反対側のステンシルの側に硬化性組成物を適用し、ブレード機構を使用して硬化性組成物をステンシルに押し付けて通し、次いで、ステンシルとバッキングとを分離して、バッキング上に硬化性組成物のコーティングを残すことによるものであり、コーティングされる硬化性組成物の量は、100gsmであり、75マイクロメートルの膜厚を有する。この実施例では、図12に示されるようなパターンを使用した。次いで、硬化性組成物が依然として湿潤している間に、50%のP320 BFRPLと50%のFAPとのブレンド30gsmを静電コーティングする(Spellman SL 150)。次いで、この構成全体を、80℃のバッチオーブン内で30分間、熱によって予備硬化させ、103℃のバッチオーブン内で4時間、最終硬化させる。この最終段階の間に、硬化性組成物が硬化し、CLLが溶融して、ネットメッシュバッキングの網糸上にウィッキングすることにより、バッキングに元から存在する多くの穴を再び開放する。この例では、最少で90%の元の穴が、再び開放された。
実施例1で説明したバッキング上のCLLの上に配置された、パターニングされている3ミルのポリエステルステンシルフィルムを使用して、実施例2で説明した硬化性組成物がステンシル印刷され、このステンシル印刷は、バッキングとステンシルとを接触させ、バッキングとは反対側のステンシルの側に硬化性組成物を適用し、ブレード機構を使用して硬化性組成物をステンシルに押し付けて通し、次いで、ステンシルとバッキングとを分離して、バッキング上に硬化性組成物のコーティングを残すことによるものであり、コーティングされる硬化性組成物の量は、100gsmであり、75マイクロメートルの膜厚を有する。この実施例では、図12に示されるようなパターンを使用した。次いで、硬化性組成物が依然として湿潤している間に、50%のP320 BFRPLと50%のFAPとのブレンド30gsmを静電コーティングする(Spellman SL 150)。次いで、この構成全体を、80℃のバッチオーブン内で30分間、熱によって予備硬化させ、103℃のバッチオーブン内で4時間、最終硬化させる。この最終段階の間に、硬化性組成物が硬化し、CLLが溶融して、ネットメッシュバッキングの網糸上にウィッキングすることにより、バッキングに元から存在する多くの穴を再び開放する。この例では、最少で90%の元の穴が、再び開放された。
実施例4:
実施例4を、実施例3と同じように作製し、この場合、70%のP320 BFRPL酸化アルミニウム鉱物と30%のFAPとのブレンド30gsmを使用した。
比較例1:
比較例1は、3M Company(St.Paul,Minnesota,US)から入手可能な、3M Cubitron(商標)II Hookit(商標)Purple Clean Sanding Disc 334U、グレードP320とした。
実施例4を、実施例3と同じように作製し、この場合、70%のP320 BFRPL酸化アルミニウム鉱物と30%のFAPとのブレンド30gsmを使用した。
比較例1:
比較例1は、3M Company(St.Paul,Minnesota,US)から入手可能な、3M Cubitron(商標)II Hookit(商標)Purple Clean Sanding Disc 334U、グレードP320とした。
比較例2:
比較例2は、Mirka Ltd(Jeppo,Finland)から入手可能な、9A-232-320 Mirka Abranet研磨ディスク、グレードP320とした。
比較例2は、Mirka Ltd(Jeppo,Finland)から入手可能な、9A-232-320 Mirka Abranet研磨ディスク、グレードP320とした。
比較例3:
比較例3は、3M Company(St.Paul,Minnesota,US)から入手可能な、3M Cubitron(商標)II Hookit(商標)Clean Sanding研磨ディスク 737U、グレードP320+とした。
比較例3は、3M Company(St.Paul,Minnesota,US)から入手可能な、3M Cubitron(商標)II Hookit(商標)Clean Sanding研磨ディスク 737U、グレードP320+とした。
研磨試験方法:
実施例3及び実施例4と比較例1~3とに従って作製された研磨物品の研磨性能を、ACT Laboratories,Inc.(Hillsdale,Michigan)から入手した、NEXA OEMタイプのクリアコートを有する18インチ×24インチ(45.7センチメートル×61センチメートル)の黒色塗装された冷間圧延鋼試験パネルに対して評価した。試験目的のために、直径6インチの研磨ディスクを、3M Companyから商標名「HOOKIT BACKUP PAD、部品番号05865」で市販されている、6インチ(15.2センチメートル)のバックアップパッドに取り付けた。このツールを、X-Yテーブルの上に配置し、そのX-Yテーブルに試験パネルを固定した。
実施例3及び実施例4と比較例1~3とに従って作製された研磨物品の研磨性能を、ACT Laboratories,Inc.(Hillsdale,Michigan)から入手した、NEXA OEMタイプのクリアコートを有する18インチ×24インチ(45.7センチメートル×61センチメートル)の黒色塗装された冷間圧延鋼試験パネルに対して評価した。試験目的のために、直径6インチの研磨ディスクを、3M Companyから商標名「HOOKIT BACKUP PAD、部品番号05865」で市販されている、6インチ(15.2センチメートル)のバックアップパッドに取り付けた。このツールを、X-Yテーブルの上に配置し、そのX-Yテーブルに試験パネルを固定した。
試験目的のために、バックアップパッドに研磨ディスクを取り付けた。X-Yテーブルの上に配置された、6000rpm及び3/16インチ(4.76ミリメートル)のストロークで動作する、サーボ制御モータの二相作用軸を使用して、研磨物品を13ポンド(5.90キログラム)の荷重でパネルに対して2.5度の角度で押し付けて、サンディングを実施した。試験パネル上の9インチ×24インチの面積を、以下の方式でサンディングした。ツールを、2.53インチ/秒(6.43センチメートル/秒)の速度で、パネルの24インチの幅に沿ったX方向で横断するように設定した。ツールを、パネルの高さに沿って20.0インチ/秒(50.8センチメートル/秒)の速度にてY方向で上に一段移動させ、負のX方向で通過を繰り返した。各サイクルが1分のサンディングを含むように、各サイクルに関して、9インチ×24インチの面積をカバーする、パネルの幅に沿った7回のそのような通過を完了した。試験した各研磨ディスクに関して、合計で4サイクルを実行し、各サイクルは、パネルの新たなセクション上で実行した。各サイクルの前後でパネルの質量を測定し、各サイクル後の、OEMパネルからの質量損失をグラム単位で求めた。総切削量を、試験の終了時の累積質量損失として求めた。表2を参照されたい。全ての試料に関して、最終の1分の切削量を、最初の1分の切削量で除算した比によって、切削寿命を算出した。
本明細書で開示されている特定の構造、特徴、詳細、構成などは、多くの実施形態において修正すること及び/又は組み合わせることが可能な実施例に過ぎない点が、当業者には明らかとなるであろう。そのような変形及び組み合わせは全て、本開示の範囲内にあるものとして、本発明者により想到されている。それゆえ、本開示の範囲は、本明細書で説明される特定の例示的な構造に限定されるべきではなく、少なくとも請求項の文言によって説明される構造、及びそれらの構造の等価物にまで拡張する。記載されている本明細書と、参照により本明細書に組み込まれるいずれかの文献における開示との間に、矛盾又は相違点が存在する限りにおいては、記載されている本明細書が優先するものとする。更には、本文書中で参照されている全ての出版物、特許、特許文献は、全体が本明細書に記載されるかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
実施例5:
実験室オーブン(Blue M Electric Company、モデルPOM-1406G-1(Blue Island,Illinois)を、160Cまで予熱した。熱溶融性層を有する9×11インチ(23cm×28cm)サイズのメッシュバッキングを、150~155Cのオーブン内に約1分間保持することにより、溶融性層が溶融して穴を開放することを可能にした。次いで、オーブンからメッシュバッキングを取り出し、室温まで冷却した。メッシュバックを、平滑なガラス表面上に、幅2インチのマスキングテープで、ループ側がガラス表面に向き合う状態で固定した。
実験室オーブン(Blue M Electric Company、モデルPOM-1406G-1(Blue Island,Illinois)を、160Cまで予熱した。熱溶融性層を有する9×11インチ(23cm×28cm)サイズのメッシュバッキングを、150~155Cのオーブン内に約1分間保持することにより、溶融性層が溶融して穴を開放することを可能にした。次いで、オーブンからメッシュバッキングを取り出し、室温まで冷却した。メッシュバックを、平滑なガラス表面上に、幅2インチのマスキングテープで、ループ側がガラス表面に向き合う状態で固定した。
94gのp100グレード破砕ジルコニアアルミナ粒子(Washington Mills Electro Minerals(Niagara Falls,New York)から市販)を、150~155Cまで予熱して、150~155Cのオーブン内に5分間保持した後、直ちにメッシュバッキング上に落下コーティングした。その結果、研磨粒子は、溶融性接着剤内に部分的に埋め込まれた。
その試料を室温まで冷却した。この鉱物コーティングされたメッシュを、超音波処理ホーンで挟み付けることにより、残余の粒子を除去した。ホーンは、約130マイクロメートルの振幅で、19100Hzの周波数で振動させた。ホーンは、6-4チタンで構成されており、2:1Booster 802圧電コンバータと結合された900ワット184VのBranson電源により駆動させた。超音波ホーンを通過させた後、溶融物に固着した粒子のみが、メッシュバッキング上に留まる。このことの結果として、図15Aの試料が得られた。鉱物コーティングされたメッシュを、サイズコーティング又はスーパーサイズコーティングにより、更にコーティングすることも可能である。
実施例6:
実験室オーブン(Blue M Electric Company、モデルPOM-1406G-1(Blue Island,Illinois)を、160Cまで予熱した。熱溶融性層を有する9×11インチ(23cm×28cm)サイズのメッシュバッキングを、オーブン内で、非ループ側を上向きにして、150~155Cで約1分間保持することにより、溶融性層が溶融して穴を開放することを可能にし、次いで、メッシュバッキングを150~155Cで更に1分間保持することにより、溶融性接着剤を完全に溶融/軟化させた。
実験室オーブン(Blue M Electric Company、モデルPOM-1406G-1(Blue Island,Illinois)を、160Cまで予熱した。熱溶融性層を有する9×11インチ(23cm×28cm)サイズのメッシュバッキングを、オーブン内で、非ループ側を上向きにして、150~155Cで約1分間保持することにより、溶融性層が溶融して穴を開放することを可能にし、次いで、メッシュバッキングを150~155Cで更に1分間保持することにより、溶融性接着剤を完全に溶融/軟化させた。
約58gのP150グレード精密成形研磨粒子を、オーブン内のメッシュバッキング上に落下コーティングして、次いで、鉱物と一体となったメッシュバッキングを、150~155Cで約1分間保持した後、オーブンから外に移動させて、室温まで冷却した。
この鉱物コーティングされたメッシュを、超音波処理ホーンで挟み付けることにより、残余の粒子を除去した。ホーンは、約130マイクロメートルの振幅で、19100Hzの周波数で振動させた。ホーンは、6-4チタンで構成されており、2:1Booster 802圧電コンバータと結合された900ワット184VのBranson電源により駆動させた。超音波ホーンを通過させた後、溶融物に固着した粒子のみが、メッシュバッキング上に留まる。このことの結果として、図15Bの試料が得られた。鉱物コーティングされたメッシュを、サイズコーティング又はスーパーサイズコーティングにより、更にコーティングすることができる。
実施例7:
星形状のパターンを有するステンシルを使用して、星形上の凝集体を作製した。
星形状のパターンを有するステンシルを使用して、星形上の凝集体を作製した。
星形状のパターンを有するステンシルを、一片の剥離ライナー(ブランド名称3M(商標)Silocone Secondary Release Liner 4997で、3M Company(St.Paul,Minnesota)から市販)上に、幅2インチのマスキングテープで固定した。60gのトリス-(2-ヒドロキシエチル)-イソシアヌレートトリアクリレート(Sartomer Co,(Exton,Pennsylvania)から入手可能な、SR368との名称)、0.6gの光開始剤(BASF Corp.(Florham Park,New Jersey)から入手可能な、Irgacure 369との名称)、及び39.4gのフルオロホウ酸カリウム(AWSM Industries(Paramus,New Jersey)により供給)を含む、結合樹脂混合物を、ステンシルを介して剥離ライナー上にパターンコーティングした。ステンシルを剥離ライナーから取り外し、次いで、10部のP220グレード三角形状研磨粒子と、90部のP220グレード破砕アルミナ酸化物粒子とを含む、ブレンド鉱物(Imerys(Paris,France)から入手可能)を、パターンコーティングされた剥離ライナー表面上に落下コーティングした。コーティングされた樹脂及び鉱物と一体となった剥離ライナーを、高出力に設定された2つの600ワット「Dタイプ」Fusionランプを装備したモデル#DRE 410 Q UV硬化チャンバ(Fusion UV Systems(Gaithersburg,Maryland))に通過させることによって硬化させた。硬化した星形状の研磨凝集体を、ライナーから剥離した。このことの結果として、図17A、図17Bの試料が得られた。
実施例8:
六角形状のパターンを有するステンシルを使用した点を除いて、実施例と同じ手順を使用した。このことの結果として、図17C、図17Dの試料が得られた。
六角形状のパターンを有するステンシルを使用した点を除いて、実施例と同じ手順を使用した。このことの結果として、図17C、図17Dの試料が得られた。
Claims (7)
- 研磨物品であって、
ストランドを含んで、前記ストランド間に第1の間隙空間を形成している、布基材と、
前記布基材に接合されている積層体と、
前記布基材とは反対側で前記積層体に接合されている、硬化した樹脂組成物と、
前記硬化した樹脂組成物に接合されている、研磨粒子と、
前記布基材内の第1の間隙空間と一致して前記積層体を貫通して延びている、複数の第2の間隙空間と、を備え、
前記積層体が、前記第1の間隙空間の上方に前記硬化した樹脂組成物が存在しない場合に、前記第1の間隙空間を覆わない一方、前記積層体が、前記第1の間隙空間の上方に前記硬化した樹脂組成物が存在する場合に、前記第1の間隙空間を覆う、研磨物品。 - 前記積層体が、前記ストランドの周りに少なくとも部分的に巻き付いて、前記第1の間隙空間及び前記第2の間隙空間を開放したまま残している、請求項1に記載の研磨物品。
- 前記布基材が、
前記積層体に接合されている第1の側と、
前記第1の側とは反対側の第2の側と、を含む、請求項1に記載の研磨物品。 - 前記硬化した樹脂組成物が、前記積層体よりも高い融点を有する、請求項1に記載の研磨物品。
- 前記積層体が、熱溶融性材料を含む、請求項4に記載の研磨物品。
- 前記硬化した樹脂組成物が、フェノール樹脂の硬化生成物を含む、請求項4に記載の研磨物品。
- 前記研磨粒子が、成形された研磨粒子を含み、前記成形された研磨粒子が、前記布基材上にパターンとして配置されている、請求項1に記載の研磨物品。
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