JPH04322956A - 基材上にパターン化された表面を形成する方法 - Google Patents

基材上にパターン化された表面を形成する方法

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JPH04322956A
JPH04322956A JP4019830A JP1983092A JPH04322956A JP H04322956 A JPH04322956 A JP H04322956A JP 4019830 A JP4019830 A JP 4019830A JP 1983092 A JP1983092 A JP 1983092A JP H04322956 A JPH04322956 A JP H04322956A
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JP
Japan
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abrasive
workpiece
pattern
article
abrasive article
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JP4019830A
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Michael V Mucci
マイケル・ボン・ムッチ
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Publication date
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    • B64C21/10—Influencing air flow over aircraft surfaces by affecting boundary layer flow using other surface properties, e.g. roughness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B24B19/028—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for microgrooves or oil spots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は加工物品表面上に所定パ
ターンを付与する方法、より好ましくは研磨によりその
ようなパターンを付与する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの物品、例えばボート、飛行機、ス
キー板、翼、攪拌羽根はその表面上を液体が流れる。そ
のような液体は空気、その他のガス、液体および半固体
を包含する。物品の表面の粗さは必要である。なぜなら
ばその粗さが流体を物品表面にどのように効果的に流す
かに直接影響する。流体がより効率的に流れれば流れる
ほど、それを移行させるのに必要なエネルギーは小さい
。
【０００３】１９９０年２月７日に公表されたヨーロッ
パ特許出願３５４，０２２には引張抵抗を減少し、流体
の流れる効率を高めるために可撓性および／または引張
特性を有する基材を表面に張り付けることにより流体が
表面を流れる効率を増大させる方法が示されている。こ
の基材は個々の小さな部分にパターン化された表面を有
している。
【０００４】部品の表面を取り扱う他の方法としては研
磨物品を表面と接触させて表面の一部を削り取る方法が
ある。この方法に適当な研磨物品は被覆研磨材、タッピ
ング研磨材、結合研磨材（ｂｏｎｄｅｄ　　ａｂｒａｓ
ｉｖｅｓ）および不織研磨材が挙げられる。形態研磨と
して知られている研磨方法は研磨材工業において標準的
な方法である（米国特許第３，７９４，４７４およびケ
ネス　Ｄ．ルイス（Ｋｅｎｎｅｔｈ　　Ｄ．Ｌｅｗｉｓ
）およびウイリアム　Ｆ．シュレイヒャー（Ｗｉｌｌｉ
ａｍ　　Ｆ．Ｓｃｈｌｅｉｃｈｅｒ）の「研削ホイール
（ＴＨＥ　　ＧＲＩＮＤＩＮＧ　　ＷＨＥＥＬ）」、第
３版、研削ホイールインスティチュート（１９７６）、
第１４章、１６５〜１７６頁）。形態研磨における、形
態および形をホイールの周辺に付与する結合研磨ホイー
ルを加工物品に接触させ、結合ホイールの形の逆を加工
物品表面に付与する。
【０００５】米国特許第２，６８２，７３３号には研磨
性被膜を表面に有する繊維状支持体からなる研磨物品が
開示されている。この研磨性被膜はバインダー中に埋め
込まれた研磨粒子を含有する。バインダーが未硬化の場
合は、研磨性被膜を複数の突起を有する加圧ダイに装着
し、２つの異なる方向に走る角形溝を形成する。米国特
許第４，７７３，９２０号には研磨性粒子を放射線硬化
型バインダー中に分散したものから形成される研磨性コ
ンポジットを有する研磨物品、即ち包装フィルムが開示
されている。この特許はまた所定のパターンをグラビア
印刷ロールにより研磨物品に付与することが記載されて
いる。
【０００６】上記従来技術はしかしながら、流体の流れ
を効率的に促進する表面形態を表面に付与するように加
工物品の表面を処理する方法を教示していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は研磨性物品に
より加工物品を処理して、その表面に特定のパターンを
形成する方法を提供する。本発明の方法によれば、加工
物品の表面に研磨物品のパターンの逆と実質上等しい表
面輪郭を付与することができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨物品は少な
くとも１つの研磨コンポジット、好ましくは複数の研磨
コンポジットが結合した支持体から構成されている。各
々の研磨コンポジットはバインダー中に分散された複数
の研磨粒子からなる。各々の研磨コンポジットは所定の
形状を有し、所定の配列、典型的には複数の峰と谷から
なる配列になされている。研磨物品と加工物品の表面を
接触し、研磨物品を加工物品に対し適当な方向でこする
と、研磨物品は加工物品の一部を削り取り、その表面に
認識し得る表面形態またはパターン（これは研磨物品の
パターン特性と逆と同様または実質上等しい）を付与す
る。このパターンは加工物品がその表面に沿って流体を
有効に流す性能を示す。
【０００９】この発明に好適な研磨物品は米国において
本願と同日に出願された本出願人による特許出願に詳細
に記載されている。その出願は支持体１２とその少なく
とも１つの表面に保持された研磨コンポジット１４から
なる被覆研磨物品であって、その研磨コンポジット１４
は複数の研磨粒子１６とそれがバインダー１８に分散さ
れた構造を有する。バインダーは研磨粒子を分散するた
めの媒体として供給され、しかも研磨コンポジットを支
持体に結合させてもよい。研磨物品は所定の配列にアレ
ンジされ、所定の形を有するパターンを有する。研磨コ
ンポジットは所定の形態、例えばピラミッド状、溝状の
形態を有する。使用前に、各々の研磨粒子が所定の形態
の平面を突出していないことが好ましい。さらに、コン
ポジットは所定の配列を有している。例えば、所定の配
列は複数のピーク（峰）と谷を有することもできる。研
磨物品および研磨物品を作る方法はさらに詳しく上記同
日出願に記載されている。
【００１０】好ましくは、研磨物品はエチレンアクリル
アミドでプライマー塗装されたポリエステルフィルムの
支持体を有する。バインダーは好ましくは電子線硬化性
であり、研磨粒子は好ましくは溶融アルミナである。バ
インダーと研磨粒子の重量比は好ましくは１／１〜１／
４の範囲である。
【００１１】加工物品はいかなる固体物質であってもよ
い。加工物品の代表的な材質は特に限定的ではないが、
金属および金属合金、例えばカーボンスチール、ステン
レススチール、高ニッケル合金およびチタン、プラスチ
ック、塗装表面、セラミックス、木材、木材状物質、無
機物質（例えば、大理石や石）等が挙げられる。研磨さ
れるべき表面は相対的に平坦または直線である。
【００１２】本発明の方法において、研磨物品をまず加
工物品の表面と接触させる。次いで、研磨物品を加工物
品の表面に沿って研磨物品のパターンと逆と同様または
実質上同一のパターンまたは表面形態を加工物品に付与
するために計算された方向に動かす。必要な圧力をかけ
て、研磨物品が加工物品の表面の必要量を研磨もしく除
去して、表面を顕著に変更する。研磨表面での圧力の量
は適当に調製されるべきである。大きな圧力をかけたな
らば、加工物品の多くの量が早く削り取られ、研磨物品
がより早く摩耗する。同様に、小さな圧力をかけたなら
ば、加工物品はゆっくりと削り取られ、研磨物品はより
ゆっくりと摩耗する。使用し得る圧力の量は特定の研磨
用途および加工物品の性質に依存する。
【００１３】もし研磨物品がエンドレスの研磨ベルトの
形態であるならば、このベルトの研磨機上へのトラッキ
ングをほぼ定常位置に保持し、すなわち横のゆれを小さ
くし、研磨物品と加工物品との位置を研磨操作期間中ほ
ぼ同一になるようにし、それにより加工物品に研磨ベル
トのパターンの逆と同様または実質上同一の表面形態を
提供する。
【００１４】研磨物品は好ましくは研磨作業中外部の支
持体により支持されている。もし研磨物品がシートまた
はディスク状であるならば、典型的にはバックアップパ
ッドにより支持される。もし研磨物品がエンドレスベル
トであるならば典型的には接触ホイールまたはプラテン
により支持される。もし研磨物品が回転するように構成
されたディスクであるならば、物品上のパターンは典型
的には円または放射状である。
【００１５】本発明の方法によって研磨される前に、加
工物品の表面は平坦、曲面または無定形の形態を有する
。もし表面が無定形の表面であるならば、プロフィロメ
ーターにより測定された表面形態のグラフはランダム、
すなわち周期性を有さない。本発明の研磨方法の終了時
において、加工物品の表面は認識し得るパターンまたは
表面形状を示す。このパターンは加工物品の表面に位置
付けられるプロフィロメータープローブのグラフによっ
て特徴づけることができる。
【００１６】プロフィロメーターにより特徴づけられる
加工物品の表面パターンは研磨工程の前よりも後におい
てより高いＲａ値を持つようにすることもできる。この
Ｒａ値は加工物品の表面仕上げの算術的値であり、通常
マイクロインチで表わされる。これと対照的に従来方法
の研磨方法はＲａ値を小さくして、大きくしようとしな
いことを意図する。
【００１７】加工物品表面上の認識し得るパターンは実
質上研磨物品のパターンの逆と同一である。本発明の方
法において、研磨物品のパターンからのピーク（峰）は
加工物品の表面の谷を形成する。同様に、塗装方法が十
分な時間続けられたならば、研磨物品のパターンの谷部
は加工物品表面の峰部を形成する。加工物品の表面が研
磨物品のパターンの逆と同一ではないということは、種
々の要因で起こる。まず、研磨物品のパターンのより低
い峰が加工物品の中に十分到達しないことが考えられる
。 第２に、研磨装置に不随するある種の振動があり、これ
が加工物品表面に対し移行して研磨物品のパターンを変
更する。しかしながら、加工物品の表面および研磨物品
のパターンを本質的に実質上同一にすることができる。
【００１８】ある特定のパターンはそれらに対し方向性
を有する。例えば特定のパターンは１方向、２方向また
は２以上の方向に線状の溝を有してもよい。もしパター
ンが方向性を有しているならば、研磨中に研磨物品を加
工物品とある特定の方向において方向性をもって接触さ
せるべきである。例えば、研磨物品の特定のパターンが
線状溝であるならば、研磨物品は加工物品に対し溝と平
行の方向にこすられるべきである。このことにより加工
物品の表面には、研磨物品の特定のパターンと本質的に
逆でかつ実質上同一であるパターンを生み出す。もし、
この同じ研磨物品を全くランダムに、またはパターンの
方向性と平行でない方向にこすったならば、加工物品の
表面はランダムなパターンを示す。
【００１９】本発明は所望の表面形態を作り出すのに、
加工物品の表面に別の物質の付加的な層を設けることな
しに、あるパターンを形成することができる特徴を有す
る。これらの別の層の付加は加工物品の重さを増し、こ
れが飛行機の様な場合、特に望ましくない。
【００２０】また、多くの加工物品が研磨されて、その
表面の欠陥を除去することができる。本発明は表面欠陥
を取り除くと同時に、加工物品の表面上に形成されるべ
きパターンを形成する。
【００２１】加工物品の表面は一般的に特定の所望のパ
ターンに基づいて峰と谷を有しており、それが加工物品
表面上の流体の有効な流れを生み出すと考えられる。ま
た、研磨物品のパターンは加工物品表面にかなり正確な
パターンを付与し、それにより従来の研磨方法により与
えられたようなランダムなパターンとは異なる有用なパ
ターンを生み出すことができる。
【００２２】
【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明する
が、これら実施例は限定的なものと解してはならない。 実施例中すべての比は重量に基づく。
【００２３】実施例１および２および比較例Ａ、Ｂおよ
びＣ 実施例１ 実施例１に用いる研磨物品は以下の方法により作成した
。バインダー（１重量部）および平均粒径４０μｍを有
する溶融アルミナ（２重量部）を含有するスラリーを調
製した。バインダーはトリス（ヒドロキシエチル）イソ
シアヌレートのトリアクリレート１００重量部、イソボ
リニルアクリレート１０重量部および２，２−ジメトキ
シ−１，２−ジフェニル−１−エタノン２重量部から構
成された。研磨スラリーを図１に示すごとき形状パター
ンを有する形成器に入れた。次いでエチレン、アクリル
酸のプライマー塗装を有する０．０７６ｍｍポリエステ
ルフィルム支持体をその中に導入した。スラリーをプラ
イマー塗装されたポリエステルフィルムの表面に湿潤さ
せた。 次いで、バインダーの重合をポリエステルフィルムを通
して紫外線を照射することにより開始した。得られた研
磨物品を形成器から取り出した。バインダーが形成器内
で重合または固化したので、バインダーは垂れることな
く正確なパターンを有する研磨物品が得られた。
【００２４】実施例２ バインダーがアクリレート官能基をペンダント状に有す
るアミノプラスト樹脂１００重量部、イソボリニルアク
リレート１０重量部、２，２−ジメトキシ−１，２−ジ
フェニル−１−エタノン２重量部を含む以外は、実施例
１と同様に実施例２の研磨物品を作成しテストした。こ
のアミノプラスト樹脂は米国特許４，９０３，４４０の
調製例４に記載するのと同様の方法で製造した。
【００２５】比較例Ａ 比較例Ａの研磨物品をミネソタ州、セントポール、ミネ
ソタ・マイニング・アンド・マニファクチュアリング・
カンパニーから市販の４０μｍインペリアルマイクロフ
ィニィッシングフィルム研磨物品であった。
【００２６】比較例Ｂ 比較例Ｂの研磨物品は同じく３Ｍから市販のグレードＰ
３２０スリー−Ｍ−アイト・レジン・ボンド布製研磨物
品であった。
【００２７】比較例Ｃ この実施例に用いた研磨物品は同日出願の比較例Ｃで示
したものである。この研磨物品は米国特許４，７７３，
９２０の方法に従って作成した。この上記比較例は常套
の研磨物品の例である。 研磨物品をテストする方法 各々の研磨物品を７．６ｃｍ×３３５ｃｍのエンドレス
ベルトにした。研磨する前に、加工物品の表面と未使用
の研磨ベルトの両方にプロフィロメーターを走行した。 プロフィロメーターは日本の東京精密株式会社から市販
のサーフコム（Ｓｕｒｆｃｏｍ）・プロフィロメーター
であった。データ分析値は同じく東京精密株式会社から
市販のサーフライザー・サーフェース・エキスチュアー
・アナライジィング・システムであった。データアナラ
イザーは研磨物品の表面および加工物品の表面の形態を
各々の表面に存在するプローブによって表現した。Ｒａ
値をスクラッチサイズの算術平均としてμｍで測定した
。このベルトをバックスタンドグラインダーに取り付け
、種々の金属からなる加工物品を研磨した。バックスタ
ンドグラインダー上の接触ホイールはショアーＡ６０の
硬度を有する滑らかなゴム製ホイールであった。加工物
品を接触ホイールに直角に研磨ベルトに対し保持した。 圧力は手により与えた。プロフィロメータープローブの
走行スピードは０．３ｍｍ／量であり、走行距離は５ｍ
ｍであった。
【００２８】テスト結果を第１表および第２表に示す。 第１表において加工物品は６０６１アルミニウム金属で
あった。第２表において、加工物品は３０４ステンレス
スチールであった。上記表の値から明らかなように、無
秩序な表面形態が存在した。図２、１２、１５および２
１の実際の値に対する垂直方向への倍率は２０００倍で
あり、図３−１１、１３、１４および１６−２０のそれ
は５００倍であった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】常套の研磨物品によって研磨された加工物
品は低いＲａ値を有した。本発明の方法により研磨され
た加工物品は高いＲａ値を有した。
【００３２】図２および１２は加工物品表面のパターン
がランダム、すなわち表面形態に対し、認識し得るまた
は繰り返しパターンがないことを示す。本発明の方法に
より処理された加工物品の表面は使用された研磨物品の
表面形態と本質的に同様な特定のパターンを有した（例
えば、図９、１０および１１、または図１６、１７およ
び１８）。
【００３３】本発明の種々の変更または変形は本発明の
範囲または精神から逸脱しない範囲で当業者に明らかで
ある。本発明は上記した具体的な形態に不必要に限定さ
れるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　本発明方法に有用な研磨物品の横断面図で
ある。
【図２】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図３】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図４】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図５】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図６】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図７】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図８】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図９】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨物
品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１０】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１１】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１２】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１３】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１４】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１５】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１６】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１７】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１８】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図１９】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図２０】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。
【図２１】　　加工物品表面、新研磨物品および古研磨
物品のプロフィロメーターによるグラフを示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　（１）バインダー中に分散された複数
    の研磨粒子を含有する少なくとも１つの研磨コンポジッ
    トをその少なくとも１つの表面に保持する支持体からな
    る被覆研磨物品であって、その少なくとも１つの研磨コ
    ンポジットが所定形状を有し、かつ所定の配列に配置さ
    れているものを提供する工程、（２）該物品を加工物品
    に接触させる工程、および（３）該研磨物品を加工物品
    に対し、少なくとも１つの研磨コンポジットが少なくと
    も前記所定配列の逆の形態のパターンを加工物品の表面
    に付与し得る方向にこする工程、からなる加工物品表面
    に所定パターンを形成する方法。
  2. 【請求項２】　　該加工物品の表面に付与されるパター
    ンが所定配列の逆と同一または実質上同一である請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】　　該加工物品の表面に付与されるパター
    ンが少なくとも１つの溝からなる請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】　　該加工物品の表面に付与されるパター
    ンが複数の溝である請求項４記載の方法。
  5. 【請求項５】　　該支持体がその表面上に複数の研磨コ
    ンポジットを保持する請求項１記載の方法。
JP4019830A 1991-02-06 1992-02-05 基材上にパターン化された表面を形成する方法 Pending JPH04322956A (ja)

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CA (1) CA2060583A1 (ja)
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