JPH07164330A

JPH07164330A - 研磨材物品およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07164330A
Application number: JP6213531A
Authority: JP
Inventors: John J Gagliardi; ジョン・ジェイムズ・ガグリアディ; Roger C Lokken; ロジャー・カール・ロッケン
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 1995-06-27
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: EP0642889B1; KR950008048A; CN1081972C; DE69426225T2; CA2130136A1; US5489235A; CN1111558A; KR100358479B1; EP0642889A1; JP3584062B2; CA2130136C; BR9403458A; JP2004249460A; DE69426225D1

Abstract

(57)【要約】【目的】切削速度が大で、研磨材ベルトの寿命が長
く、かつ研磨されるワークピースの表面仕上げが比較的
精密な研磨材物品を提供する。【構成】装置方向の軸線および反対側の側面エッジを
具備する面を有する研磨材物品であって；各側面エッジ
が該装置方向の軸線に平行でかつそれぞれ該表面に対し
て直角の第一と第二の創造面内にあり；さらに該表面の
上に固定位置で複数の平行な細長い研磨材料リッジが分
散され、各リッジはその横中心に位置し、かつ該第一と
第二の想像図と０°でもなく90°でもない角度で交差す
る想像線にそって延びる縦軸線、該表面から間隔を置い
て位置する遠位末端、およびリッジの軸線を含みかつ該
表面に直角の第三想像面内にある想像線で形成されてリ
ッジの外表面に位置する中心点を有し；隣接するリッジ
の中心点が等間隔で位置している研磨材物品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、その装置方向に一列に
整列しないように、研磨材料の複数のリッジ（ridge）
をその表面に分散させた研磨材物品（例えばシートまた
はベルト）、およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に研磨材物品には、共に結合しているか（例えば結合研
磨材または研削砥石）または支持体に結合している（例
えば被覆研磨材）複数の研磨材粒子を含有している。こ
れらの研磨材物品は、100年以上もワークピースを研磨
し仕上げるのに使用されている。

【０００３】研磨材工業をいつも悩ましてきた一つの問
題は、切削速度（すなわち所定時間内に除去されるワー
クピースの量）と研磨材物品の有効寿命がほぼ反比例の
関係にあるということである。研磨材工業で要望されて
いるのは、相対的に高切削速度で、有効寿命が長く、か
つ研磨されるワークピースに相対的に精密でかつ滑らか
な表面仕上げを提供する研磨材物品である。

【０００４】この問題の一つの解決策は米国特許第5,15
2,917号（ピーパー(Pieper)等）に開示されている。ピ
ーパー(Pieper)等は、長有効寿命で相対的に高切削速度
が得られる構造研磨材（structured abrasive）を教示
している。1933年5月26日付けで出願された米国特許出
願第08/067,708号（ムッチ(Mucci)等）には、構造研磨
材を用い、使用時、ワークピースもしくは研磨材を振動
させ、その結果得られるひっかき（scratch）パターン
がその前のひっかきパターンと交差して一層精密な仕上
げが得られるワークピースに精密な仕上げを行う方法を
教示している。

【０００５】様々な異なる研磨の用途がある。ピーパー
(Pieper)等およびムッチ(Mucci)等は多くの研磨用途に
対する、研磨材技術分野の進歩について述べているが、
ピーパー(Pieper)等およびムッチ(Mucci)等の述べてい
ること以上に改良する余地が残っている。

【０００６】米国特許第2,115,897号（ウッデル(Woodde
ll)等）には、多数の結合研磨材料セグメントを支持体
に接着剤で接着してなる研磨材物品が教示されている。
これらの結合研磨材料セグメントを、特定のパターン
に、支持体に接着剤で固定し得る。

【０００７】米国特許第2,242,877号（アルバートソン
(Albertson)）は圧縮研磨材ディスクの製造方法を教示
している。被覆研磨材繊維ディスクのいくつもの層を成
形型に入れ、次いで、加熱および加圧して圧縮センター
ディスク(center disc）を形成する。この成形型は特定
のパターンを有し、圧縮センターディスクに移行し、そ
の結果パターン付き被覆研磨材物品が得られる。

【０００８】米国特許第2,755,607号（ハイウッド(Hayw
ood)）には、研磨材部分のランドと溝を有する被覆研磨
材が教示されている。接着剤被膜を支持体の前面に被覆
し、次いでこの接着剤被膜を櫛状のものでひっかいて頂
部と谷部を形成する。次に砥粒をこの接着剤内で突出さ
せ、次いで該接着剤被膜を凝固する。

【０００９】米国特許第3,048,482号（ハースト(Hurs
t)）には、支持体、接着系およびその接着系によって支
持体に固定される研磨材粒子からなる研磨材物品を開示
している。この研磨材粒子は、砥粒とバインダーの複合
体であり、このバインダーは上記接着系とは別個のもの
である。この研磨材粒子は、三次元構造でピラミッド形
のものが好ましい。この研磨材物品を製造するには、ま
ず研磨材粒子を成形法によって製造する。次に支持体を
成形型内に入れ、続いて結合系と研磨材粒子を入れる。
この成形型はパターンを有するキャビティを内部に備
え、支持体上に特定のパターンを有する研磨材粒子が形
成される。

【００１０】米国特許第3,605,649号（アンソン(Antho
n)）はラッピング型研磨材物品に関する。バインダーと
砥粒を混合し、次いでグリットを通して支持体に吹付け
る。グリットが存在により、パターン付き研磨材物品が
得られる。

【００１１】英国特許出願第2,094,824号（ムーア(Moor
e)）はパターン付きラッピングフィルムに関するもので
ある。研磨材料／バインダー樹脂のスラリーを製造し、
そのスラリーをマスクを通じて被覆して、不連続の島を
形成させる。次にバインダー樹脂を硬化させる。このマ
スクはシルクスクリーン、ステンシル、ワイヤーまたは
メッシュでもあってもよい。

【００１２】米国特許第4,644,703号（カッツマレック
(Kaczmarek)等）および同4,773,920号（チャスマン(Cha
sman)等）は、支持体およびその支持体に接着する研磨
材被膜から成るラッピング研磨材物品に関するものであ
る。その研磨材被膜は、ラッピングサイズ砥粒の懸濁液
および、遊離基重合反応で硬化されるバインダーから成
る。この研磨材被膜はグラビアロールによってパターン
に成形し得る。

【００１３】米国特許第4,930,266号（カルホーン(Calh
oun)等）には、研磨材粒子が横方向に所定の間隔を置い
て、強く結合され、かつ一平面に充分に固定されている
パターン付き研磨シート材料が教示されている。この発
明では、研磨材粒子を衝突法によって被覆し、そして各
粒子を研磨材支持体に本質的に個々に被覆する。その結
果、研磨材粒子が正確に制御された間隔を置いて被覆さ
れた研磨シート材料が得られる。

【００１４】米国特許第5,014,468号（ラビパチ(Ravipa
ti)等）は、眼科用途に用いるのを目的とするラッピン
グフィルムに関する。このラッピングフィルムは、放射
線硬化した接着剤バインダー中に分散された砥粒のパタ
ーン付き表面被膜から成る。そのパターン付き表面を作
製するために、研磨材料／硬化性バインダーのスラリー
をグラビアロールの表面で成形し、その成形したスラリ
ーをそのロールの表面から外し、放射線エネルギーを照
射して硬化する。

【００１５】米国特許第5,015,266号（山本(Yamamot
o)）は、研磨材料／接着剤のスラリーをエンボス加工を
したシート上に均一に被覆し、硬化時に該スラリーの表
面張力によってベースシートの凹凸に対応して形成され
る研磨材料の高い部分と低い部分を有する研磨材被膜を
提供することによって得られる研磨シートに関するもの
である。

【００１６】米国特許第5,107,626号（ムッチ(Mucci)）
は、精密に成形された多数の研磨複合材料を具備する被
覆研磨材で研磨することによって基材上にパターン付き
表面を付与する方法を教示している。その研磨複合材料
は非ランダム配列（non-random array）をなしており、
かつ各複合材料はバインダー中に分散された多数の砥粒
を含有する。

【００１７】1990年3月23日公開の特開平2-83172号に
は、特定のパターンを有するラッピングフィルムの製造
方法が教示されている。研磨材料／バインダーのスラリ
ーを成形型内のくぼみ内に被覆する。支持体をその成形
型上に適用し、次いで研磨材スラリー内のバインダーを
硬化させる。次いで、得られた被覆研磨材を成形型から
取り外す。そのバインダーは放射線エネルギーまたは熱
エネルギーによって硬化させ得る。

【００１８】1992年6月2日に公開された特開平4-159084
号には、ラッピングテープの製造方法が教示されてい
る。砥粒および電子ビーム硬化性樹脂から成る研磨材ス
ラリーをインタリオロールまたはインデンテーションプ
レート（indentation plate）の表面に被覆する。次に
その研磨材スラリーに電子ビームを照射してバインダー
を硬化させ、得られたラッピングテープをロールから取
り外す。

【００１９】譲受人が本願と共通で1992年1月13日付け
で出願された米国特許出願第07/820,155号（カルホーン
(Calhoun)）には研磨材物品の製造方法が教示されてい
る。研磨材スラリーとエンボス加工した基材のくぼみ内
に被覆する。得られた構造体を支持体に積層し、次に研
磨材スラリー中のバインダーを硬化させる。エンボス加
工した支持体を取り外し、研磨材スラリーを支持体に接
着する。

【００２０】米国特許第5,219,462号（ブルックボート
(Brukvoort)等）には、研磨材物品の製造方法が教示さ
れている。研磨材料／バインダー／発砲剤のスラリーを
実質的に、エンボス加工した支持体のくぼみにのみ被覆
する。被覆後、バインダーを硬化し、発砲剤を活性化し
た。その結果、スラリーがエンボス加工した支持体の表
面の上部に膨張する。

【００２１】譲受人が本願と共通で1993年1月14日付け
で出願された米国特許願第08/004,929号（スパーゲオン
(Spurgeon)等）には、研磨材物品の製造方法が教示され
ている。この特許出願の一つの態様では、研磨材料／バ
インダーのスラリーがエンボス加工された基材のくぼみ
に被覆される。放射線エネルギーがエンボス加工された
基材を通過して研磨材スラリーに伝達されてバインダー
が硬化される。

【００２２】譲受人が本願と共通で1993年9月13日付け
で出願された米国特許願第08/120,300号（フープマン(H
oopman)）は、外観は精密に形成されているがその中で
変化する研磨材物品を教示している。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、研磨材物品の
使用方向（装置方向）または横方向と一列に並ばないよ
うに、研磨材料の複数のリッジをその表面に分散させた
研磨材物品、例えばシートまたはベルトを提供する。本
発明の研磨材物品は高切削速度および長い有効寿命を有
し、仕上げられるワークピースに比較的精密な表面仕上
げを提供し得る。ある態様では、本発明は次のような研
磨材物品に関する。すなわちその研磨材物品は、装置方
向の軸線および反対側の側面エッジを有する表面を有
し、その各側面エッジは装置方向の軸線に平行で、かつ
それぞれその表面に直角の第一と第二の想像面内にあ
り、さらにその表面上の固定位置に多数の平行な細長い
研磨材料リッジが分散され、各リッジは、少なくとも一
つの研磨複合材料を有し、さらにリッジの横軸の中心に
位置しかつ該第一と第二の面と０°でもなく90°でもな
い角度で交差する想像線に沿って延び、該表面から間隔
を置いて位置する末端エッジ、およびその縦軸線を含み
かつ該表面に直角の第三の想像面内にある想像線により
限定される外側表面に位置する中心点を有し、隣接する
リッジの隣接する中心点が等間隔をおいて位置してい
る。

【００２４】更なる態様では、各研磨材料リッジの各末
端は、該表面から間隔を置いて位置しかつ該表面に平行
な第四の想像面まで延びている。

【００２５】本発明の他の態様では、研磨材料リッジは
各々、隆起した研磨材料の連続列で構成されている。本
発明の別の態様では、研磨材料リッジは各々、多数の分
離した研磨複合材料で構成され、その複合材料は該縦軸
線またはその想像延長線上に位置する横軸の中心と一列
に並んでいる。好ましい態様では、研磨材料リッジは前
述の縦方向の直線にそって断続的に間隔を置いて位置す
る複数の分離した複合材料で構成され、各研磨複合材料
は各々精密に成形されかつバインダー中に分散された多
数の研磨材料粒子で構成され、そのバインダーは、研磨
複合材料を前述の表面に結合する手段を提供する。

【００２６】本発明の更なる態様において、本発明は、
装置方向の軸線と反対側の側面エッジを有する表面を有
するエンドレス研磨材ベルトに関し、その表面は該装置
方向軸線にそってエンドレスであり、各側面エッジは該
軸線に平行でかつそれぞれ該表面に直角な第一と第二の
想像面内にあり、該表面上の固定位置に多数の平行な細
長い研磨材料リッジを分散し、各リッジは、少なくとも
一つの研磨複合材料を有し、さらにリッジの横軸の中心
に位置しかつ該第一と第二の面と０°でもなく90°でも
ない角度で交差する想像線にそって延び、該表面から間
隔を置いて位置する末端エッジ、および該縦軸線を含み
かつ該表面に直角の第三の想像面内にある想像線により
限定される外側表面に位置する中心点を有し、隣接する
リッジの隣接する中心点が等間隔を置いて位置してい
る。

【００２７】この実施態様の場合、リッジは同様に各々
隆起した研磨材料の連続列で構成されていてもよく、ま
たは各リッジは、一直線にそって断続的に間隔を置いて
位置する多数の別個の研磨複合材料で構成されかつ支持
体シートの少なくとも一つの主な表面に結合されていて
もよい。

【００２８】更なる他の態様では、本発明は、（a）表
面、二つの自由末端、装置方向軸線および反対側の支持
体側面エッジを有し、各側面エッジが該軸線に平行に延
びかつ、それぞれ該表面に対して直角である第一および
第二の想像面内にある支持体シートを提供し、（ｂ）該
支持体シート上に、該表面上の固定位置に分散された複
数の平行な細長い研磨材料リッジを提供することからな
り、各リッジが少なくとも一つの研磨複合材料を有し、
さらにリッジの横軸の中心に位置しかつ該第一および第
二の面と０°でもなく90°でもない角度で交差する想像
線にそって延び、該表面から間隔を置いて位置する末端
エッジ、および該縦軸線を含みかつ該表面に直角の第三
想像面内にある想像線により限定される外側表面上に位
置する中心点を有し、隣接するリッジの隣接する中心点
が等間隔に位置している研磨材物品の製造方法に関す
る。

【００２９】この方法には、支持体シートの自由末端
（相補的でもよい）を接合して、接合線を形成する接合
末端を用いてベルト状の閉ループを形成し、該接合線に
おいて各末端が隣接しているリッジと一直線上に並べ、
次いで該接合自由末端を該接合線において固定してエン
ドレス研磨材ベルトを形成する更なる工程を含む。

【００３０】本発明のエンドレス研磨材ベルト物品を製
造する好ましい態様では、その製造方法は、（ａ）表
面、二つの相補的な自由末端および反対側の側面エッジ
を有し、各側面エッジがそれぞれ該表面に直角の第一と
第二の想像面内にある支持体シートを提供すること；
（ｂ）該支持体シート上に、該表面上の固定位置に分散
された複数の平行な細長い研磨材料リッジを提供するこ
とであって、各リッジが、少なくとも一つの研磨複合材
料を有し、さらにリッジの横軸の中心に位置しかつ該側
面エッジと同じ方向に延びる縦軸線、該表面から間隔を
置いて位置する末端、およびリッジの縦軸線を含みかつ
該表面に直角の想像面内にある想像線により限定される
外側表面上に位置する中心点を有し、隣接するリッジの
隣接する中心点が等間隔を置いて位置する研磨材料リッ
ジを提供すること；（ｃ）該支持体シートの該二つの自
由末端を接合線において接合し、横方向に変位させた関
係で配置された隣接末端を有する閉ループを作り、それ
ぞれの側面エッジから同じ距離を置いて位置している各
末端が隣接するリッジはお互いに一列に並べずに他の隣
接リッジを隣接末端において一列に並べること；および
（ｄ）接合自由末端を該接合線で固定してエンドレスの
研磨材ベルトを形成すること；から成る。

【００３１】前述の方法には、閉ループの側面エッジを
スリットして、実質的に均一なベルト幅を限定する新し
い側面エッジを有するベルトを提供し、その結果、新し
い側面エッジと同じ方向に一列に並ぶ装置方向の軸線、
および新しい側面エッジと直角でもなく平行でもなく一
直線上に並べられた該支持体上の研磨材料リッジを有す
る研磨材ベルトを提供する更なる段階を含んでもよい。

【００３２】本発明の研磨材物品は、切削速度（加工素
材を研磨して取り除く速度）が高いだけでなく、研磨寿
命が長いので全切削量が高くなる。

【００３３】本発明の他の特徴、有用性および構造は、
本発明の図面および好ましい態様の以下の説明からより
十分に理解されるであろう。

【００３４】図１には、支持体31、側面エッジ32および
33、および側面エッジ32と33に対して横方向に延びる接
合線35において接合される二つの末端を有する本発明の
エンドレス研磨材ベルト30を示す。幾列にも整列した一
連の研磨複合材料のリッジセグメント（ridge segmen
t）34が支持体31に取り付けられている。図からわかる
ように、研磨複合材料のリッジセグメント34は、被覆研
磨材物品の表面に螺旋状またはコルクスクリュー状のパ
ターンを形成している。本発明の被覆研磨材物品を研磨
作業に使用すると、本発明の研磨材物品のリッジの前述
の平行でなくかつ直行していない方向性によって、以前
のひっかきパターンと交差するひっかきパターンが形成
する。この連続的な交差によって、ひっかきパターンが
連続的に研磨され一般により精密なワークピースの表面
仕上げがなされる。またこの交差によって、よりランダ
ムでより均一でないひっかきパターンも得られ、より精
密な表面仕上げが行われる。

【００３５】図２〜３において、研磨材物品10は支持体
シート12を具備し、該シートは、例えばリッジセグメン
ト11の形状で多数の研磨複合材料がその表面13に結合す
る固定位置に分散された表面13を含む。各研磨複合材料
はバインダー15内に分散された多数の研磨材粒子14で構
成されている。支持体12の反対側の側面エッジ19は、表
面13の装置方向の軸線（この軸線は観察者の方には見え
ないので図２には示していない）に平行でかつそれぞれ
第一と第二の想像面内にあり、支持体12のある側面エッ
ジ19での平面Ｐおよび対象平面（図示せず）を含み、そ
してこれらの各平面は表面13に対して直角方向にある。
リッジセグメント11は図３に示すように別の列20で一列
に並んでいる。リッジセグメント11は、各リッジセグメ
ントを含有する研磨材料のリッジの横軸の中心、即ち横
方向の中心点に沿って延びる各々縦軸線を有している。
その縦軸線は、０°でもなく90°でもない角度で平面Ｐ
と交差する想像線にそって延びる(上部斜視図)。例えば
図３に示すようにリッジ11は、列20に一列に並び、各列
の間に空間21が介在し、０°でも90°でもない角度で、
側面エッジ19の方に延びている。

【００３６】隣接する横軸の中心または隣接するリッジ
の中心点は、本質的に等間隔となっている。

【００３７】この時点でいずれの理論にとらわれること
も望ましくないが、本発明の研磨材物品は、研磨効率
（１経路当たりの研磨量）を改善するため、装置方向に
対してわずかな角度をつけて、全ひっかきパターンに対
して研磨作用を与えることができると考えられる。さら
に詳しく述べると、本発明の研磨材物品は、研磨界面に
おいていわゆる「コルクスクリュー（cork-screw）」作
用を行う研磨面パターンを有する研磨材物品を提供する
と考えられる。この「コルクスクリュー」作用とは、研
磨材物品が研磨界面を通過するとき、接触する研磨複合
材料リッジが連続的に、研磨材物品の装置方向に対して
直角の運動を行うようになることを意味している。した
がって本質的に、ワークピースの表面の材料は、ワーク
ピースの装置方向のひっかきパターンに対してわずかな
角度をなして除去される。

【００３８】（支持体）本発明の研磨材物品は、成形し
て表面およびその表面上に分散する研磨複合材料リッジ
の両方を形成する単一の一体材料から製造することがで
きるが、研磨複合材料が別個に取り付けられる支持体を
提供する方がより好ましい。この好ましい態様におい
て、本発明の支持体は前面と裏面を有し、被覆研磨材物
品用の支持体として一般に使用されるどんな従来のシー
ト状材料であってもよい。これら材料の例としては、ポ
リマーフィルム、布、紙、バルカンファイバーシート、
不織布シート、およびそれらの組合せがある。またポリ
マーフィルムは接着性を改善するため、例えば下塗りま
たは他の従来の方法で処理してもよい。また支持体を処
理して、そのいくつかの物理的特性を保証および/また
はさもなければ改良してもよい。これらの処理は当業者
間で公知である。

【００３９】また支持体は、得られた被覆研磨材を支持
体パッドまたはバックアップパッドに固定するため、そ
の裏面に結合手段を備えていてもよい。この結合手段
は、感圧接着材料の被膜またはフックおよびループ状の
結合材の一つの合せ部品であってもよい。あるいはその
結合手段は米国特許第5,201,101号（ルーサー(Rouser)
等）に開示のかみ合い結合システムでもよい。

【００４０】また研磨材物品の裏面は、駆動装置との滑
り抵抗または摩擦連動(frictionalengagement)を改良す
る材料の被膜を含んでいてもよい。このような被膜の例
としては、接着剤中に分散された無機粒子（例えば炭酸
カルシウムまたは石英）を含有する組成物がある。

【００４１】研磨複合材料（研磨剤材粒子）研磨剤粒子は、典型的には約0.1〜150
0μm、通常は約0.1〜400μm、好ましくは0.1〜100μm、
および最も好ましくは0.1〜50μmの範囲の粒径を有す
る。研磨剤粒子は、少なくとも約８、より好ましくは約
９のモース硬度を有することが好ましい。このような研
磨剤粒子の例としては、融解酸化アルミニウム（褐色酸
化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色酸
化アルミニウムを含む）、セラミックの酸化アルミニウ
ム、緑色炭化ケイ素、炭化ケイ素、クロミア（chromi
a）、溶融アルミナ、ジルコニア、ダイヤモンド、酸化
鉄、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ざくろ石
およびそれらの組合せがある。

【００４２】研磨剤粒子という用語には、単独の研磨剤
粒子およびともに結合して研磨剤の凝集体を形成する研
磨剤粒子が含まれる。このような研磨剤凝集体は通常の
構造を有し、例えば米国特許第4,311,489号（クレスナ
ー(Kressner)）、同第4,652,275号（ブローカー(Bloech
er)等）および同第4,799,939号（ブローカー(Bloecher)
等）に記載されている。

【００４３】また研磨剤粒子に表面被覆を施し、多数の
どんな異なる機能を付与することも本発明の範囲内であ
る。表面被覆は、研磨剤粒子のバインダーに対する接着
性を増大し、該粒子の研磨特性を変化させ、およびその
他の目的のために用いられる。表面被覆の例としては、
カップリング剤、ハロゲン化物塩、シリカを含む金属酸
化物、耐火性窒化金属、耐火性炭化金属およびそれに類
するものがある。

【００４４】研磨複合材料中には、例えば経費を下げお
よび／または性能を改善するために希釈粒子を含有させ
てもよい。これら希釈粒子の粒径は研磨剤粒子と同じ桁
数の大きさである。このような希釈粒子の例としては、
セッコウ、大理石、石灰石、フリント、シリカ、ガラス
バブル（glass bubbles）、ガラスビーズ、ケイ酸アル
ミニウムなどがある。

【００４５】（バインダー）研磨材粒子は有機バインダ
ー中に分散されて研磨複合材料を形成する。この有機バ
インダーは熱可塑性のバインダーでもよいが、熱硬化性
のバインダーの方が好ましい。バインダーは一般にバイ
ンダー前駆物質から形成される。研磨材物品を製造中
に、熱硬化性バインダー前駆物質は、その重合もしくは
硬化の開始を促進するエネルギー源に暴露される。エネ
ルギー源の例としては、熱エネルギー、ならびに電子ビ
ーム、紫外光線および可視光線を含む放射線エネルギー
が挙げられる。この重合プロセスを終わって、バインダ
ー前駆物質を凝固バインダーに変換する。あるいは、熱
可塑性のバインダー前駆物質の場合を、研磨材物品製造
中、熱可塑性前駆物質は凝固するに至る温度まで冷却す
る。バインダー前駆物質が凝固したときに研磨複合材料
を形成する。

【００４６】また研磨複合材料中のバインダーは一般に
研磨複合材料が支持体の前面に接着することに関与して
いる。しかし、場合によっては、支持体の前面と研磨複
合材料との間に更なる接着剤層を設けてもよい。

【００４７】熱硬化性樹脂には二つの主要クラスの縮合
硬化性樹脂と付加重合性樹脂がある。好ましいバインダ
ー前駆物質は付加重合性樹脂である。というのはこれら
の前駆物質は放射線エネルギーに暴露すると容易に硬化
するからである。付加重合性樹脂は、カチオン機構また
は遊離基機構によって重合させることができる。利用さ
れるエネルギー源とバインダーの化学的性質によって
は、硬化剤、開始剤または触媒が重合反応の開始を促進
するのに好ましい場合がある。

【００４８】典型的なバインダー前駆物質の例として
は、フェノール樹脂類、ユリアーホルムアルデヒド樹脂
類、メラミンホルムアルデヒド樹脂類、アクリル化ウレ
タン類、アクリル化エポキシ樹脂類、エチレン系不飽和
化合物類、不飽和カルボニル側基を有するアミノプラス
ト誘導体、少なくとも一つのアクリレート側基を有する
イソシアヌレート誘導体、少なくとも一つのアクリレー
ト側基を有するイソシアネート誘導体、ビニルエーテル
類、エポキシ樹脂類、およびそれらの混合物およびそれ
らの組合せが挙げられる。アクリレートという用語には
アクリレート類とメタクリレート類が含まれる。

【００４９】フェノール樹脂類は、その熱的特性、有用
性、コストおよび取扱い易さのため、研磨材物品のバイ
ンダーに広く用いられている。フェノール樹脂には、レ
ゾールとノボラックの２種類がある。レゾールフェノー
ル樹脂は、ホルムアルデヒド：フェノールのモル比が
１：１より大きいかまたは１：１に等しく、一般に1.
5：1.0〜3.0：1.0である。ノボラック樹脂は、ホルムア
ルデヒド：フェノールのモル比が１：１より小さい。市
販されているフェノール樹脂の例としては、オクシデン
タル・ケミカルズ(Occidental Chemicals)社から商品名
「デュレツ(Durez)」および「バーカム(Varcum)」；モ
ンサント(Monsanto)社から商品名「レジノックス(Resin
ox)」; アッシュランド・ケミカル(Ashland Chemical)社
から「アエロフェン(Aerofene)」および「アロタップ(A
rotap)」で市販されているものがある。

【００５０】アクリル化ウレタン類は、末端がヒドロキ
シ基のNCO伸長ポリエステル類またはポリエーテル類の
ジアクリル酸エステル類である。市販されているアクリ
ル化ウレタン類の例としては、モートン・チオコール・ケ
ミカル(Morton Thiokol Chemical)社から市販のユービ
タン(UVITHANE) 782およびラッドキュアー・スペシャル
ティズ(Radcure Specialties)社から市販のCMD6600、CM
D8400およびCMD8805がある。

【００５１】アクリル化エポキシ類はエポキシ樹脂のジ
アクリル酸エステル類であり、例えばビスフェノールＡ
エポキシ樹脂のジアクリル酸エステルがある。市販され
ているアクリル化エポキシ類の例としては、ラッドキュ
アー・スペシャルティズ(Radcure Specialties)社から市
販のCMD3500、CMD3600およびCMD3700がある。

【００５２】エチレン系不飽和樹脂としては、炭素、水
素および酸素の原子を含有しかつ任意に窒素とハロゲン
類の原子を含有するモノマーおよびポリマーの両者の化
合物が含まれる。酸素もしくは窒素の原子または両方の
原子は、一般にエーテル、エステル、ウレタン、アミド
および尿素の基に存在している。エチレン系不飽和化合
物は、好ましくは分子量が約4000より小さく、かつ好ま
しくは、脂肪族モノヒドロキシ基もしくは脂肪族ポリヒ
ドロキシ基を含有する化合物と、不飽和脂肪酸例えばア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イ
ソクロトン酸、マレイン酸およびそれに類するものとの
反応から製造されるエステル類である。アクリル酸樹脂
の代表例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸
エチル、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエ
ン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリ
コールメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレー
ト、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリア
クリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、
ペンタエリトリトールメタクリレート、ペンタエリトリ
トールテトラアクリレートおよびペンタエリトリトール
テトラアクリレートエステルの樹脂がある。その他のエ
チレン系不飽和樹脂としては、カルボン酸のモノアリル
エステル、ポリアリルエステルおよびポリメタリルエス
テルおよびアミド、例えばフタル酸ジアリル、アジピン
酸ジアリルおよびN,N-ジアリルアドキパミドがある。さ
らに他の窒素含有化合物としては、トリス(2-アクリロ
イルオキシエチル)イソシアヌレート、1,3,5-トリ(2-メ
チルアクリルオキシエチル)-S-トリアジン、アクリルア
ミド、メチルアクリルアミド、N-メチルアクリルアミ
ド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-ビニルピロリドン
およびN-ビニルピペリドンが挙げられる。

【００５３】アミノプラスト樹脂類は、１分子もしくは
１オリゴマー当たり少なくとも一つのα,β-不飽和カル
ボニル基の側基を有している。これらの不飽和カルボニ
ル基はアクリレート、メタクリレートまたはアクリルア
ミドのタイプの基でもよい。このような物質の例として
は、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド、N,N'-オキシ
ジメチレンビスアクリルアミド、オルトおよびパラのア
クリルアミドメチル化フェノール、アクリルアミドメチ
ル化フェノールノボラックおよびその組合わせ物が挙げ
られる。さらに、これらの材料は、米国特許第4,903,44
0号（ラーソン(Larson)等）および同5,236,472（カーク
(Kirk)等）に開示されている。

【００５４】少なくとも一つのアクリレート側基を有す
るイソシアヌレート誘導体および少なくとも一つのアク
リレート側基を有するイソシアネート誘導体は、さらに
米国特許第4,652,274号（ボーエッチャー(Boettcher)
等）に開示されている。好ましいイソシアヌレート材料
は、トリス-（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートの
トリアクリレートである。エポキシ樹脂類はオキシラン
環を含有し、その開環によって重合する。このようなエ
ポキシド樹脂類としては、モノマーエポキシ樹脂類およ
びオリゴマーエポキシ樹脂類が含まれる。いくつかの好
ましいエポキシ樹脂の例としては、2,2-ビス［4-(2,3-
エポキシプロポキシ)-フェノールプロパン］(ビスフェ
ノールのジグリシジルエーテル)ならびに次のような商
品名で市販されている材料すなわちシェル・ケミカル(Sh
ell Chemical)社から市販の「Epon828」、「Epon1004」
および「Epon1001F」およびダウ・ケミカル(Dow Chemica
l)社から市販の「DER-331」、「DER-332」および「DER-
334」が挙げられる。他の好適なエポキシ樹脂類として
は、フェノールホルムアルデヒドノボラックのグリシジ
ルエーテル類（例えばダウ・ケミカル(Dow Chemical)社
から市販の「DEN-431」および「DEN-428」）がある。

【００５５】本発明のエポキシ樹脂類は、適切なカチオ
ン硬化剤を添加することにより、カチオン機構で重合さ
せることができる。カチオン硬化剤は、酸源(acid sour
ce)を生成し、エポキシ樹脂の重合を開始させる。これ
らのカチオン硬化剤としては、金属またはメタロイドの
錯体アニオンを含有するオニウムカチオンとハロゲンを
有する塩がある。他のカチオン硬化剤としては、金属ま
たはメタロイドの錯体アニオンを含有する有機金属錯体
アニオンとハロゲンを有する塩があり、これらの硬化剤
についてはさらに米国特許第4,751,138号（チュメイ(Tu
mey)等）に開示されている。他の例は有機金属塩とオニ
ウム塩であり、米国特許第4,985,340号（パラゾット(Pa
lazzoto)）（第４段落65行目〜第14段落50行目）；欧州
特許出願第306,161号および同306,162号に開示されてい
る。さらに他のカチオン硬化剤としては、金属が周期表
のIVB、VB、VIB、VIIBおよびVIIIBの族の元素から選択
される有機金属錯体のイオン性塩が挙げられるがこれら
の硬化剤は欧州特許出願第109,581号に開示されてい
る。

【００５６】遊離ラジカル硬化性樹脂については、場合
によって、研磨材スラリーがさらに遊離ラジカル硬化剤
を含有する方が好ましい。しかしエネルギー源が電子ビ
ームの場合、電子ビーム自体が遊離ラジカルを生成する
ので硬化剤は必ずしも必要でない。

【００５７】遊離基熱開始剤の例には過酸化物類が含ま
れ、例えば過酸化ベンゾイル、アゾ化合物類、ベンゾフ
ェノン類およびキノン類がある。紫外光または可視光が
エネルギー源である場合、この硬化剤は光開始剤と呼ば
れることがある。

【００５８】紫外光に暴露されると遊離基源を生成する
開始剤の例としては、以下に挙げるものに限定されない
が、有機過酸化物類、アゾ化合物類、キノン類、ベンゾ
フェノン類、ニトロソ化合物類、アクリルヘライド類、
ヒドロゾン類、メルカプト化合物類、ピリリウム化合物
類、トリアクリルイミダゾール類、ビスイミダゾール
類、クロロアルキルトリアジン類、ベンゾインエーテル
類、ベンジルケタール類、チオキサントン類およびアセ
トフェノン誘導体ならびにその混合物からなる群から選
択される。可視光に暴露されると遊離基源を生成する開
始剤の例は、コーティッド・アブレイシブ・バインダー・
コンテイニング・ターナリー・フォトイニシエーター・シ
ステム(Coated Abrasive Binder Containing Ternary P
hotoinitiatoy System)という標題の米国特許第4,735,6
32号（オックスマン(Oxman)等）にみられ、その記載を
ここに挿入する。可視光と共に用いる好ましい開始剤は
チバガイギー(Ciha Geigy)社から市販されている「イル
ガキュアー(Irgacure)369」である。

【００５９】（添加剤）研磨材スラリーにはさらに任意
に添加剤を含有していてもよい。これら添加剤として
は、例えば充填材（研磨助剤を含む）、繊維、潤滑剤、
湿潤剤、チキソトロープ材料、界面活性剤、顔料、染
料、静電防止剤、カップリング剤、可塑剤および沈殿防
止剤がある。これらの物質の量は所望の性質が得られる
様に選択される。これら添加剤を用いると研磨複合材料
の摩耗性に影響する場合がある。場合によっては、添加
剤は、研磨複合材料を摩耗し易くし、研磨性が鈍くなっ
た研磨剤粒子を放出して新しい研磨剤粒子を露出させる
ために、故意に添加される。

【００６０】また充填材という用語は、研磨材工業で研
磨助剤として知られている物質が含まれている。研磨助
剤は、添加すると研磨の化学的および物理的工程に著し
い影響を与え、性能が改善される粒子状材料と定義され
ている。研磨助剤の化合物の例には、ワックス類、有機
ハロゲン化合物、ハロゲン化物塩および金属類と金属合
金類が含まれる。有機ハロゲン化化合物は一般に、研磨
中に分解してハロゲン酸または気体のハロゲン化合物を
放出する。このような材料の例としては、テトラクロロ
ナフタレン、ペンタクロロナフタレンおよびポリ塩化ビ
ニルのような塩素化ワックス類がある。ハロゲン化物塩
の例として、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリ
ウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ
酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化
ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウムがある。金属
類の例として、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチ
モン、カドミウム、鉄およびチタンが挙げられる。その
他の多種多様な研磨助剤としては、硫黄、有機硫黄化合
物、グラファイトおよび金属硫化物が含まれる。

【００６１】帯電防止剤の例としては、グラファイト、
カーボンブラック、酸化バナジウム、湿潤剤などがあ
る。これらの帯電防止剤は、米国特許第5,061,294号
（ハーマー(Harmer)等）；同5,137,542号（ビューキャ
ナン(Buchanan)等）；および同5,203,884号（ビューキ
ャナン(Buchanan)等）に開示されている。

【００６２】カップリング剤は、バインダー前駆物質お
よび、充填材粒子または研磨剤粒子との間に会合架橋を
提供し得る。カップリング剤の例としては、シラン類、
チタネート類、ジルコアルミネート類が挙げられる。本
発明の研磨材スラリーは、いずれの場合でも、約0.01〜
３重量％のカップリング剤を含有していることが好まし
い。

【００６３】沈殿防止剤の例として、デグサ(DeGussa)
社から商品名「OX-50」で市販されている、表面積が１g
当たり150m²より小さい無定形のシリカ粒子である。

【００６４】（研磨材料リッジ／複合材料の形状）研磨
複合材料のリッジは、多数の列に一列に並べられた研磨
材料の連続線または断続的な研磨複合材料リッジのセグ
メントで形成させ得る。前者の場合、これらのリッジ
は、所望のパターンのリッジの逆の形状を呈するよう形
成された製造用具（後述する）を用いて未硬化の研磨材
スラリーを適正に成形することによって形成される。成
形または製造用具は、該スラリーが十分硬化またはゲル
化され、後に取り外され、用具のキャビネットによって
研磨材スラリーに付与された基本的輪郭を保持する。

【００６５】断続的な研磨複合材料で形成されたリッジ
を有する他の実施態様では、各研磨複合材料は、それに
関連するそれ自体の形状を有している。その形状は、そ
れに関連する面もしくは境界線を有し、その結果、一つ
の研磨複合材料は他の隣接する研磨複合材料からある程
度分離される。個々の研磨複合材料を形成するため、そ
の研磨複合材料の形状を形成する面と境界線の一部は互
いに離れていなければならない。この部分は、一般に上
部である。研磨複合材料の下部または底部は互いに接し
ている。図２に示すように、隣接する研磨複合材料リッ
ジセグメント11はその遠位末端16の近傍では離れてお
り、その結合末端17では接している。また隣接する研磨
複合材料は、遠位末端16と結合末端17の両方の近傍で完
全に離れさせて支持体を露出させることもできる。要求
されてはいないが、個々の研磨複合材料リッジセグメン
トは通常、便宜上、共通のリッジにそって等間隔をおい
て分離している。

【００６６】共通のリッジのこれら研磨複合材料リッジ
セグメント間の先端から先端までの間隔は、特に限定は
ないが、当然のことながら、一列の複合材料間の間隔が
大きい程、ワークピースを再仕上げするのに利用できる
複合材料の数が減少する。良好な間隔は、複合材料の特
定の形状に対して、その形状で提供される研磨性能を観
察することによって実験的に決定することができる。ま
た、本発明の連続的なリッジ複合材料またはセグメント
の複合材料の実施態様では、一つのリッジの先端または
中心点から隣接するリッジの先端または中心点までの測
定されるピッチ間隔は、製品がベルトに形成されたとき
に、リッジが適正に並べられて本発明の充分な利点を実
現するように、一定値で提供することが望ましい。本発
明の目的を達成するために、隣接リッジは、間にリッジ
が介在することなく共通の溝越しに対象のリッジに対面
するリッジを意味する。

【００６７】いずれにしろ、異なる研磨複合材料セグメ
ントを用いて研磨材料リッジを作製する場合、研磨複合
材料の形状は、規則的なまたは不規則ないずれの形状で
もよいが、立方体、角柱、円錐形、ピラミッド形、角錐
台形などのような規則的な幾何学的形状が好ましい。得
られる研磨材物品は異なる形状の研磨複合材料の混合物
を有していてもよい。好ましい形状は４〜20個の側面
（底面を含む）を有するピラミッド形である。研磨材料
のリッジ間に残されている溝または開放空間も、連続す
るリッジの延長線の角度をたどる角度で直線状に延び
る。また複合材料の高さは研磨材物品の全面積にわたっ
て一定であることが好ましいが、複合材料の高さは変化
させることができる。

【００６８】研磨複合材料の形状は精密または予め決め
ることが好ましい。この精密な形状を図２に示す。研磨
材物品10は、支持体12を具備し、その支持面13には多数
の研磨複合材料リッジセグメントが結合されている。研
磨複合材料の内部には、バインダー15中に分散された多
数の研磨剤粒子14が存在している。この特定の例では研
磨複合材料の形はピラミッド形である。ピラミッド形状
の輪郭を示す面境界線18は非常に鋭くかつ明確である。
これらの明確な面は精密な形状の境界線を示す。また研
磨複合材料の形状は相対的に精密でないか、不規則かま
たは不完全であってもよい。不完全な形状は、バインダ
ーの前駆物質が硬化または凝固する前に、研磨材スラリ
ーが流動して初期の形状をゆがめてしまうことによって
起こる。これらの非直線状の、不明確な、非再現性の、
精密でないまたは不完全な面または形状境界線は、不規
則な形状によって定義されるものである。

【００６９】個々の研磨複合材料は、各々、その断面積
が支持体から離れるにつれて減少し、すなわちその高さ
にそってその遠位末端にいくほど減少することが好まし
い。この高さは、すなわち研磨複合材料が支持体に結合
される場合、研磨複合材料の結合末端から頂部または遠
位末端までの距離であり、すなわち支持体からの最大距
離である。研磨材物品を製造する際、この断面積の変化
によって研磨複合材料の製造用具からの放出が容易にな
る。

【００７０】研磨複合材料の数は、いずれの場合でも１
cm²当たり単一の複合材料から15000個以上の複合材料で
あってもよいが、最も好ましいのは、１cm²当たり約300
〜10000個の複合材料である。研磨複合材料の数は、切
削速度、研磨材の有効寿命および研磨されるワークピー
スの表面仕上げにも関連がある。

【００７１】（研磨材料リッジの製造方法）一つの実施
態様では、研磨材物品を製造する第一ステップは、上記
組成の研磨材スラリーを製造することである。この研磨
材スラリーは、適切な混合法によって、バインダー前駆
物質、研磨剤粒子および任意の添加剤を混合することに
よって製造される。混合法の例としては、低剪断混合法
と高剪断混合法があるが、高剪断混合法の方が好まし
い。超音波エネルギーも、研磨材スラリーの粘度を下げ
るため混合ステップによる混合に利用できる。一般に研
磨剤粒子は通常、バインダー前駆物質中に徐々に添加さ
れる。研磨材スラリー中の空気の泡の量は、混合ステッ
プ中に減圧にすることによって最小にすることができ
る。場合によっては、研磨材スラリーを一般に30〜70℃
の範囲で加熱して粘度を下げることが好ましい。研磨材
スラリーは、充分に被覆し、かつ研磨剤粒子および他の
充填材が沈降しないレオロジーをもっていることが大切
である。

【００７２】本発明の研磨材物品の研磨複合材料のパタ
ーンを作るのに二つの異なる方法を使用することがで
き、そのどちらを選ぶかは、主として、精密な（規則的
な）または非精密的な（不規則な）研磨複合材料の形状
のどちらが所望なのかによって決まる。第一の方法によ
れば一般に精密な形状を有する研磨複合材料が得られる
精密な形状を得るには、研磨材スラリーが製造用具のキ
ャビティー中に入っている間に、バインダー前駆物質を
凝固もしくは硬化させる。この方法は米国特許第5,152,
197号（ピーパー(Pieper)等）に開示されている。第二
の方法によれば一般に形状が不規則な研磨複合材料が得
られる。米国特許第5,152,197号に開示されている一般
的な方法の変形である第二の方法では、研磨材スラリー
は製造用具のキャビティー内に被覆され、研磨複合材料
が形成される。しかし米国特許第5,152,197号における
好ましい記録とは異なり、研磨材スラリーは、バインダ
ー前駆物質が硬化もしくは凝固される前に製造用具から
取り出される。これに続いて、バインダー前駆物質が硬
化もしくは凝固される。バインダー前駆物質は製造用具
のキャビティー中にある間には硬化されないので、研磨
材スラリーは流動し研磨複合材料の形状をゆがめる。

【００７３】両者の方法に対して熱硬化性のバインダー
前駆物質を用いる場合、そのエネルギー源は、バインダ
ー前駆物質化合物に依存して、熱エネルギーまたは放射
線エネルギーである。両者の方法に対して、熱可塑性の
バインダー前駆物質を利用する場合、その熱可塑性物質
は凝固するように冷却されて研磨複合材料が形成され
る。

【００７４】（製造用具）製造用具は多数のキャビティ
ーを有し、そのキャビティーは、本質的に研磨複合材料
の逆の形状であり、研磨複合材料の形状の製造に関与し
ている。キャビティーは好ましくは１cm²当たり少なく
とも１個存在すべきであり、より好ましくは１cm²当た
り少なくとも10個であり、最も好ましくは１cm²当たり
少なくとも1000個である。１cm²当たり1000から10,000
個のキャビティーが好ましい。この数のキャビティーに
よって、１cm²当たりその数の研磨複合材料を有する研
磨材物品を製造することができる。これらのキャビティ
ーは、立方体、角柱、ピラミッド形、角錐台形、円錐形
およびそれに類するものなどどんな種類の幾何学的形状
を有し、個々の研磨複合材料を形成し、または代わり
に、キャビティーは直線状の連続溝形で連続リッジを形
成してもよい。キャビティーの寸法は、１cm²当たり所
望の数の研磨複合材料が得られるよう選択される。キャ
ビティーは、隣接するキャビティー間に空間を置いたド
ット状パターンで存在していてもよく、またはキャビテ
ィーは、互いに接していてもよい。キャビティーは互い
に接している方が好ましい。

【００７５】製造用具は、ベルト、シート、連続シート
もしくはウェブ、グラビア印刷ロールのようなコーティ
ングロール、コーティングロールに取り付けられたスリ
ーブまたはダイであってもよい。製造用具は、金属（例
えばニッケル）製、金属合金製、セラミック製またはプ
ラスチック製でもよい。金属製製造用具は、どんな従来
法例えば彫刻法、ホッビング法、電鋳法、ダイヤモンド
ターニング法などによって製造することができる。熱可
塑性樹脂製製造用具は金属製のマスター工具で複製する
ことができる。このマスター工具は製造用具に所望のパ
ターンの逆のパターンをもっている。このマスター工具
は金属例えばニッケルで製造することが好ましい。熱可
塑性シート材料は任意にマスター工具にそわせて加熱す
ることができ、その結果その熱可塑性材料は、これをマ
スター工具に押しつけることによって、マスター工具パ
ターンでエンボスされる。また熱可塑性材料はマスター
工具の上に押し出すかまたは流延し、次いで押しつけて
もよく、その後その熱可塑性材料を冷却し、凝固させ
て、製造用具が製造される。

【００７６】また製造用具は、それから研磨材料物品を
容易に剥離できるように剥離コーティングを有していて
もよい。このような剥離コーティングとしてはシリコー
ン類およびフルオロケミカルがある。プラスチック製の
製造用具を使用する場合、使用されるポリマーはシリコ
ーンまたはフルオロケミカルでグラフトすることが好ま
しい。

【００７７】（エネルギー源）研磨材スラリーが熱硬化
性のバインダー前駆物質を含有している場合、そのバイ
ンダー前駆物質は続いて硬化もしくは重合させる。この
重合反応は一般にエネルギー源に暴露されたときに開始
される。エネルギー源の例としては、熱エネルギーと放
射線エネルギーがある。エネルギーの量は次のようない
くつもの因子によってきまる。例えばバインダー前駆物
質の化学的性質、研磨材スラリーの容積、研磨材粒子の
量と種類および任意の添加剤の量と種類である。熱エネ
ルギーの場合、温度は約30〜150℃の範囲、一般に40〜1
20℃の範囲であり得る。その時間は約５分〜24時間以上
の範囲であり得る。放射線エネルギー源としては、電子
ビーム、紫外線光または可視光がある。電子ビーム放射
線は、イオン化放射線としても知られており、約0.1〜
約10Mradのエネルギーレベル、好ましくは約１〜約10Mr
adのエネルギーレベルで使用し得る。紫外放射線は非粒
子放射線であって、波長が約200〜約400mm、好ましくは
約250〜400mmの範囲内の放射線を意味する。300〜600ワ
ット／インチ（120〜240ワット／cm）の紫外線光を用い
ることが好ましい。可視放射線は非粒子放射線であっ
て、波長が約400〜約800mm、好ましくは約400〜約550mm
の範囲内にあり、かつ300〜600ワット／インチ（120〜2
40ワット／cm）のエネルギーレベルで用いることが好ま
しい放射線を意味する。

【００７８】本発明の研磨材物品に用いるため支持体上
に分離した研磨複合材料の列を作る好ましい方法を図４
に示す。支持体41が巻出しステーション42を出発し、同
時に、放射線を透過する製造用具（パターン用具）46が
巻出しステーション45を出発する。製造用具46は、コー
ティングステーション44によって研磨材スラリー53を被
覆される。研磨材スラリーは、コーティングを行う前
に、加熱しおよび／または超音波を当てて、粘度を低下
させることができる。上記コーティングステーションは
いずれのコーティング手段でもよく、例えばドロップダ
イ（drop die）コーター、ナイフコーター、カーテンコ
ーター、真空ダイコーターまたはダイコーターがある。
コーティング中、空気の泡の生成は最小にしなければな
らない。好ましいコーティング法は真空流体支持ダイ
（Vacuum fluid bearing die）法である。製造用具に被
覆した後、支持体と研磨材スラリーをなんらかの手段で
接触させて研磨材スラリーで支持体の前面を濡らす。図
４では、研磨材スラリーを、接触ニップロール47によっ
て支持体と接触させる。次にもう一つのニップロール48
は、得られた構造体を支持ドラム43にも押しつける。次
いでなんらかの形状のエネルギーが、エネルギー源52に
よって製造用具を通過して研磨材スラリーに伝達され、
バインダー前駆物質が少なくとも部分的に硬化される。
部分硬化という用語は、バインダー前駆物質が、研磨材
スラリーが上下逆にした試験管から流出しないような状
態まで重合することを意味する。そのバインダー前駆物
質を、製造用具から外してからエネルギー源によって充
分硬化し得る。続いて、製造用具は再使用できるように
マンドレル49に巻き直される。さらに研磨材物品50はマ
ンドレル51に巻き取られる。バインダー前駆物質が充分
に硬化されていない場合は、次に時間をかけるかおよび
／またはエネルギー源に暴露することによって充分に硬
化させることができる。この方法によって研磨材物品を
製造するための追加のステップはさらに米国特許第5,15
2,917号に記載されている。

【００７９】図４に示す上記の方法の変形では、研磨材
スラリーを支持体上に被覆し、製造用具のキャビティー
には被覆しない。この研磨材スラリーを被覆された支持
体は、次に製造用具と接触させて、研磨材スラリーを製
造用具のキャビティーに流入させる。研磨材物品を製造
する残りのステップは前記の方法と同じである。

【００８０】図４に示す上記の方法については、バイン
ダー前駆物質は放射線エネルギーで硬化させる方が好ま
しい。放射線エネルギーは、支持体または製造用具を透
過させて伝達することができる。支持体または製造用具
は放射線エネルギーをあまり吸収してはならない。その
上放射線エネルギー源は、支持体または製造用具をあま
り劣化させてはならない。例えば紫外光はポリエステル
製の支持体を透過させて伝達することができる。あるい
は、製造用具がある種の熱可塑性材料、例えばポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（メタクリル酸メ
チル）、ポリウレタン類、ポリ塩化ビニル、またはそれ
らの組合せで製造されている場合、紫外線光もしくは可
視光は、製造用具を透過させて研磨材スラリーに伝達さ
せることができる。変形し易い材料ほど加工が容易であ
る。熱可塑性材料ベースの製造用具の場合、研磨材物品
を作るための操作条件は、過剰の熱が発生しないように
設定すべきである。過剰な熱が発生すると、熱可塑性の
用具は変形または溶融する。

【００８１】本発明の研磨材物品用に、支持体上に分離
した研磨複合材料の列を作る他の方法を図５に示す。支
持体41は巻出しステーション42を出発し、次いで研磨材
スラリー53は、コーティングステーション44によって支
持体の前面に被覆される。その研磨材スラリーは、ドロ
ップダイコーター、ロールコーター、ナイフコーター、
カーテンコーター、真空ダイコーター、またはダイコー
ターのようないずれの方法でも支持体に被覆することが
できる。やはり、研磨材スラリーは、コーティングを行
う前に加熱するかおよび／または超音波処理を行い、粘
度を下げることができる。コーティング中に空気の泡が
生成することは最少にしなければならない。次に支持体
と研磨材スラリーを、ニップロール54によって製造用具
55と接触させ、その結果、研磨材スラリーは該製造用具
のキャビティー中に入り込む。研磨材スラリーを被覆さ
れた支持体はエネルギー源52に暴露され、バインダー前
駆物質の重合を開始し、次いで研磨複合材料を形成す
る。硬化後、その上に研磨複合材料を有する支持体は製
造用具から外され、得られた研磨材物品50は定位置のロ
ール51に巻き取られる。

【００８２】図５に示す方法の変形では、研磨材スラリ
ーは、製造用具のキャビティーに被覆し、支持体には被
覆しない。次に支持体を製造用具に接触させて、研磨材
スラリーで支持体を濡らして該スラリーを支持体に粘着
させる。研磨材物品を製造する残りのステップは、先に
詳細に述べたのと同じである。

【００８３】研磨材物品はその最終状態まで硬化させた
後、その被覆された研磨材物品は、研磨操作に使用でき
る形状、例えばシート、ベルト、テープまたはそれに類
するものに二次加工が行われる。

【００８４】（本発明の研磨材物品の製造）本発明は、
二つの平行な側面エッジを有し、かつ研磨材料の連続線
または断続的に成形された研磨材料の列からなるリッジ
をその上に結合された支持体を具備する研磨材物品に関
する。その研磨複合材料は非ランダム列で配置されてい
る。いずれにしろ、これらのリッジは、その方向が、研
磨材物品の装置方向の軸線に対して０°ではなく（平行
ではない）かつ直角ではない方向に向くように、支持体
シート上に配置されている。リッジと装置方向の軸線と
のなす０°でなくかつ直角でもない角度は、これらの制
約に合致する限り、０°と90°の間のいずれの角度もし
くは角度範囲に特に限定されることはない。しかし、研
磨性能および研磨材支持体の側面エッジに対するリッジ
の角度の関係を一般的に観察すると、限定的ではない
が、切削速度は、リッジの角度が増大するにつれて（装
置方向軸線に対する角度が大きくなるにつれて）増大す
ると言える。

【００８５】最終の研磨材物品はシート、テープまたは
エンドレスベルトの形状でもよいが、最も好ましいのは
エンドレスベルトの形状である。例えば、本発明のエン
ドレスベルトが製造される場合、研磨複合材料のリッジ
例えば列は、研磨材ベルトの長さにわたってらせん状も
しくはコルクスクリュー状のパターンを形成する。この
構造によって、すべてのリッジが該ベルトの長さにわた
って連続しているわけではなく、その配列の端縁のいく
つか（またはいくつもの直線）は支持体シートの側面エ
ッジで終わっているのが特徴である。これらのリッジの
いくつかが連続していてもよい。支持体の側面エッジで
終わるリッジの数は、リッジの支持体側面エッジに対す
る角度によって決まる。

【００８６】本発明の研磨材物品の研磨材料リッジを研
磨材物品の側面エッジに対して平行ではなくかつ直角で
はない角度で配向させる第一の方法では、研磨材物品を
作るのに用いる製造用具は支持体シートに対面して配列
され、そのパターン化された列のキャビティーは、研磨
材物品の最終の装置方向の軸線に対し、平行でもなく直
角でもない方向を有する研磨材料リッジを研磨材スラリ
ーから直接形成するよう形成されている。例えば、研磨
材料リッジを作製するのに用いる製造用具に設けられた
キャビティーは、図４と５に図示して先に説明したよう
な製造方式中に、すべて研磨材物品の支持体シートの装
置方向軸線に対して０°でもなく直角でもない角度で配
置することができる。したがって得られる研磨シート物
品は所望の方向を示すリッジを具備している。任意に、
エンドレスベルトの形状が所望の用途に対して便利な場
合、この研磨シート物品は、すでに方向性をもっている
かまたはその中に組み込まれた角度をなすリッジを有し
ているが、その支持体シートの二つの自由末端を並置し
た状態にして接合線を形成し、次いでその二つの自由末
端を該接合線において接着して固定して連続研磨材ベル
ト物品を形成させることによって、連続構造体に成形す
ることができる。リッジのこの方向性は、研磨材物品が
最終物品のシート、テープまたはエンドレスベルトに加
工されるときにも保持される。

【００８７】本発明の研磨材物品の平行でもなく直角で
もないリッジを製造する第二の方法では、製造用具のキ
ャビティーの列は、支持体の側面エッジに平行に配列さ
れ、したがって、上記のようにして例えば図４と５につ
いて述べた種類の方法によって製造した、硬化複合材料
もしくは硬化リッジの列は、最初、予備成形物の研磨シ
ート物品の支持体の側面エッジに対して平行に配置され
る。しかしその研磨物品が最終のエンドレス研磨材物品
に加工されるまでの期間に、例えば下記の方法によっ
て、角度をなした方向性が達成される。ほとんどの場
合、その研磨材物品はジャンボ形状で製造される。シー
トおよびほとんどのテープとベルト形状の場合、ジャン
ボ形状の幅は、最終研磨材物品の所望の幅より大きい。
したがって、このような形状の場合、研磨材物品は所望
の寸法に細長く切断するかまたは打抜かれる。この切断
もしくは打抜きが行われる間に、このジャンボ形の研磨
材物品は、複合材料の列の角度が得られた被覆研磨材の
側面エッジに対し平行でなくかつ直角でもない角度で残
されるように加工され、すなわち特定の角度で加工され
る。下記の方法は上記の目的を達成するのに適切な方法
である。

【００８８】予備成形物として、装置方向軸線および側
面エッジに対して平行に延びる研磨材料リッジを具備す
るジャンボ形から本発明のエンドレスベルト形の研磨材
物品を製造する好ましい方法では、複合材料の列が、二
つの自由末端を適切に合わして研磨シート物品の予備成
形物の接合線を形成することによって、接合領域で横方
向に変位させてずらされた接合部が作製される。このと
き一つの研磨材料リッジの端点をジャンボ予備成形物の
幅にそって横方向に移動させて異なるリッジの端点と一
直線に並べ、次いで、このように並べられた異なる端点
を、便利な固定手段もしくは接合手段例えば当該技術分
野で公知の接着剤の接合手段によって接着して固定し、
エンドレスの接合ベルト物品が形成される。要すれば、
次いで、この第一エンドレスベルト物品は、そのベルト
の各側面エッジの一直線上に並んでいない側面エッジ部
分を、第一ベルトの側面エッジ以内に完全に位置する二
つの場所で第一エンドレスベルトの全円周にわたって装
置方向に平行な方向に各々切断される二つの別個のスリ
ットを切断することによって、トリムされて、二つの平
行な研磨材ベルトの側面エッジを有し、かつすべてのリ
ッジが依然として装置方向の軸線に対して０°でもなく
直角でもない角度をなして延びる直線を画いているトリ
ムされたエンドレス研磨材ベルトが形成される。

【００８９】側面エッジに平行に延びるリッジを具備す
るジャンボシートから本発明のエンドレスベルト物品を
製造する他の方法では、接合部はジャンボ形に次のよう
にして製造される。すなわち各リッジの列とそれぞれの
二つの端点は、接合領域の接合線において一直線上に並
べられ、エンドレスベルトの予備成形物が形成される。
しかし、接合部が作製された後、上記エンドレスベルト
予備成形物は次のようにして切り分けられるかまたは切
断される。すなわち二つの別個のスリット部が、エンド
レスベルトの予備成形物の側面エッジ以内に完全に位置
する二つの位置でエンドレスベルト予備成形物の全円周
にわたって装置方向の軸線に対して０°でもなく直角で
もない角度で各々切断される。側部の切り取られた部分
は廃棄され、そして切り出されたエンドレスベルトは、
すべてが装置方向の軸線に対して０°でもなく90°でも
ない角度をなして延びるリッジを具備している。

【００９０】それ故に、この方法によって、らせん状も
しくはコルクスクリュー状のパターンの列と有する研磨
材ベルト構造も得られ、そしてこのパターンは充分な幅
のベルトが角度をなさずに切り分けられるかもしくは切
断される場合に維持される。

【００９１】（ワークピース）本発明の研磨材物品で研
磨することができるワークピースとしては、多種の材料
があり、例えば金属、金属合金、新しい金属合金、セラ
ミック類、ガラス、木材、木材に類する材料、複合材料
類、塗装表面、プラスチック類、強化プラスチック、石
材およびそれらの組合せがある。ワークピースは、平坦
であってもよく、またはそれに類する形状または輪郭を
もっていてもよい。ワークピースの例としては、ガラス
製眼鏡、プラスチック製眼鏡、プラスチック製レンズ、
ガラス製テレビジョンスクリーン、金属製自動車部品、
プラスチック製部品、パーティクルボード、カム軸、ク
ランク軸、家具、タービンブレート、塗装自動車部品、
磁気媒体、およびそれに類するものがある。

【００９２】その用途によって、研磨界面における力は
約0.1kg〜1000kg以上の範囲にある。一般に研磨界面に
おける力の範囲は１kg〜500kgである。また用途によっ
ては、研磨中に液体を加えることがある。この液体は水
および／または有機化合物である。典型的な有機化合物
の例としては、潤滑剤類、油類、乳化有機化合物類、切
削油剤類、石鹸類またはそれに類するものがある。また
これらの液体は他の添加剤、例えば消泡剤、脱脂剤、ま
たは腐食抑制剤またはそれに類するものを含有していて
もよい。本発明の研磨材物品は使用中、研磨界面におい
て振動させてもよい。場合によっては、この振動によっ
て研磨されるワークピースに一層精密な表面が得られ
る。

【００９３】本発明の研磨材物品は手で使用できるし、
または機械と組合わせて使用することができる。研磨材
物品とワークピースの少なくとも一方もしくは両者を他
方に対して移動させる。本発明の研磨材物品は、ベル
ト、テープロール、ディスク、シートなどに加工するこ
とができるが、エンドレスベルトが好ましい。ベルトの
用途の場合、研磨シートの二つの自由末端を接合し、添
え継ぎを形成する。一般にエンドレス研磨材ベルトは、
少なくとも一つの遊びロールとプラテンまたはコンタク
トホイール上を走行する。上記の定盤または接触ホイー
ルの硬度は、所望の切削速度とワークピースの表面仕上
げが得られるように調節される。研磨材ベルトの速度
は、一般に約2.5〜80m／秒の範囲内にあり、通常８〜50
m／秒である。このベルトの速度もやはり所望の切削速
度と表面仕上げによって決まる。この研磨材ベルトの寸
法は幅が約５mm〜1,000mmの範囲内で、長さが約50mm〜1
0,000mmの範囲内にある。研磨テープは研磨材物品を連
続した長さのものである。これらのテープは幅が約１mm
〜1,000mmの範囲内にあり、一般に５mm〜250mmである。
本発明の研磨テープは、通常巻出され、テープをワーク
ピースに押しつける支持体パッド上を走行し、次いで巻
き取られる。本発明の研磨テープは連続して研磨界面を
通過して送られ、かつ割送り得る。

【００９４】本発明を下記の実施例によってさらに説明
するが本発明はこれら実施例によって限定されない。こ
れらの実施例における部数、百分率、比などはすべて、
特にことわらなければ重量基準である。

【００９５】（実施例）（試験方法１）下記実施例に記載したようにして製造し
た被覆研磨材物品の研磨性を試験するために試験法１を
設計した。研磨材物品は203cm×6.3cmのエンドレスベル
トに加工してトンプソン(Thompson)研磨機に装着した。
研磨材ベルトの有効研磨面積は203cm×2.54cmであっ
た。ワークピースは、1018軟鋼で幅17.78cm、長さが17.
78cm、高さが10.2cmであり、往復動テーブルに取付け
た。研磨は2.54cm×17.78cmの面で行った。利用した研
磨法は従来の表面研磨法であり、ワークピースは、各経
路間、傾斜ダウンフィード（incremental downfeed）で
回転研磨材ベルトの下側を往復運動させた。研磨条件は
次のとおりであった。ダウンフィードが約2.54μm、ス
ルーフィード（throughfeed）（テーブル速度）が50.8m
m／秒およびベルト速度が約28.4表面メートル／秒で水
流（１％の防錆剤含有）を利用した。各ベルトは支持体
まで摩耗するまで使用した。

【００９６】（試験方法）これら実施例の場合は、下記
のものと混合して研磨材スラリーを製造した。すなわち
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：トリメチロールプロパントリアクリレー
ト：2-ベンジル-2-N,N-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリ
ノフェニル)-ブタノンを50：50：１で含有する商品名
「イルガキュアー(Irgacure) 369」でチバガイギー(Cib
a Geigy)社から市販しているもの29.5量部；白色酸化ア
ルミニウム（平均粒径が40μm）69量部；シランのカッ
プリング剤0.5量部；および商品名「OX-50」でデグサ(D
eGussa)社が市販している無定形シリカの充填剤１量部
を混合した。

【００９７】上記研磨材スラリーを、ピラミッド形のパ
ターンを有するニッケル製の製造用具に流体保持真空ダ
イ（fluid beaying vacuum die）によって被覆し、研磨
材スラリーを製造用具のくぼみに満たした。このピラミ
ッド形パターンは底部が互いに接していた。そのピラミ
ッドの高さは約533μmであった。この充填された製造用
具を、前面にアクリル酸エチレンのプライマーの20μm
厚の塗装を有する130μm厚のポリエステルテレフタル酸
（PET）フィルムと接触させた。その物品は、製造用具
を支持体とバインダー前駆物質とともに、アエテック(A
etek)社から入手できる２個の300ワット水銀灯下を通過
させることによって硬化させた。放射線はPETフィルム
の支持体を通過した。速度は約３m/minであり４回通過
させた。この光によって、研磨材スラリーは研磨複合材
料に変換されたそして該複合材料はポリエステルフィル
ム基板に接着した。次に、ポリエステルフィルム／研磨
複合材料の構造体をニップロールの位置で製造用具から
分離して研磨材物品を製造した。これは連続的に行う方
法であった。

【００９８】（実施例１）実施例１は上記試験方法にし
たがって製造した研磨材物品を用いてエンドレスベルト
を製造することによって行った。これを行うため、研磨
材物品を203cmに切断し、次いでその二つの自由端を操
作して前記のように並置して並べ次いで複合材料の列に
所定の方向性を与えるよう固定した。すなわち支持体の
側面エッジに対するリッジの角度は、支持体の側面エッ
ジに対して平行な状態から約１゜の角にした。そして各
リッジの端点はベルトの横方向のリッジの列を約32個オ
フセットし、次いで研磨物品の二つの自由末端を接着し
て接合してエンドレスベルト物品を製造した。

【００９９】（比較例Ａ）比較例Ａは、上記試験方法に
したがって製造した研磨材物品を用いてエンドレスベル
トを作製することによって製造した。その研磨材物品を
203cmに切断し、次にリッジの列の方向が支持体の側面
エッジに対し平行になるように二つの末端を並べすなわ
ちリッジがベルトの中心軸線と側面エッジに対して平行
に配列され、次に研磨材物品の自由末端を接着剤で接合
して、リッジを該側面エッジに対して平行な方向に維持
した。

【０１００】（実施例２）実施例２は、オフセットを平
行から約14°および約635個の列のリッジについて行っ
たことを除いて実施例１と同様に行った。

【０１０１】表１は、試験方法１によって試験して、実
施例１、２および比較例Ａから得られた試験結果を示
す。

【０１０２】表１全研磨量比較例Ａ 20.7g 実施例１ 30.7g 実施例２ 35.3g

【０１０３】表１の結果は、研磨材物品の側面エッジに
対して平行でもなく直角でもない角度で配向した研磨材
料リッジを有し、かつ本発明を代表する実施例１および
２の研磨材物品で得られた全研磨量は、研磨材料のリッ
ジがすべて研磨材物品の側面エッジに平行に並んでいる
比較例Ａの研磨材物品より著しく大きいことを示してい
る。

【０１０４】本発明の範囲および意図から逸脱する事な
く、本発明の様々な修飾および変形が当業者に明らかに
なり、そして本発明は本明細書中に例示された態様に不
当に限定されるべきものではないと解されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンドレスベルト形状の本発明の研磨材物品
の斜視図である。

【図２】本発明の研磨材物品の拡大端面図である。

【図３】図１に示す研磨材物品のセグメントの上部平
面図である。

【図４】本発明の研磨材物品の製造方法を示す概略側
面図である。

【図５】本発明の研磨材物品の他の製造方法を示す概
略側面図である。

【符号の説明】

10,50 …研磨材物品 11,34 …研磨複合材料のリッジセグメント 12,31,41 …支持体シート 13 …支持体シートのおもて面（支持面） 14 …研磨材料粒子 15 …バインダー 16 …上記リッジセグメントの遠位末端 17 …上記リッジセグメントの結合末端 18 …研磨複合材料 19,32,33 …支持体シートの側面エッジ 20 …リッジの列 21 …リッジの列の間隔 30 …エンドレス研磨材ベルト 35 …接合線 42 …支持体の巻出しステーション 43 …支持ドラム 44 …製造用具のコーティングステーション 45 …製造用具の巻出しステーション 46,55 …製造用具 47 …接触ニップロール 48,54 …ニップロール 49 …製造用具のマンドレル 51 …研磨材物品のマンドレル 52 …エネルギー源 53 …研磨材スラリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロジャー・カール・ロッケンアメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セント・ポール、スリーエム・センター（番地の表示なし)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置方向の軸線および反対側の側面エッ
ジを有する表面を有する研磨材物品であって、各々の側
面エッジが該軸線に平行でかつそれぞれ該表面に対して
直角の第一と第二の想像面内にあり、更に該表面上の固
定位置に複数の平行な細長い研磨材料リッジを分散し、
各リッジは、少なくとも一つの研磨複合材料を有し、さ
らにリッジの横軸の中心に位置しかつ該第一および第二
の表面と０°でもなく90°でもない角度で交差する想像
線にそって延び、該表面から間隔を置いて位置する末端
エッジ、および該縦軸線を含みかつ該表面に直角の第三
の想像面内にある想像線により限定される外側表面に位
置する中心点を有し、隣接するリッジの隣接する中心点
が等間隔に位置している研磨材物品。
【請求項２】該研磨材料リッジが各々、バインダー中
に分散された複数の研磨材粒子からなり、そのバインダ
ーが、該研磨複合材料を該表面に結合させる請求項１記
載の研磨材物品。
【請求項３】（a）表面、二つの自由末端、装置方向
軸線および反対側の支持体側面エッジを有し、各側面エ
ッジが該軸線に平行に延びかつ、それぞれ該表面に対し
て直角である第一および第二の想像面内にある支持体シ
ートを提供し、（ｂ）該支持体シート上に、該表面上の
固定位置に分散された複数の平行な細長い研磨材料リッ
ジを提供することからなり、各リッジが少なくとも一つ
の研磨複合材料を有し、さらにリッジの横軸の中心に位
置しかつ該第一および第二の面と０°でもなく90°でも
ない角度で交差する想像線にそって延び、該表面から間
隔を置いて位置する末端エッジ、および該縦軸線を含み
かつ該表面に直角の第三想像面内にある想像線により限
定される外側表面上に位置する中心点を有し、隣接する
リッジの隣接する中心点が等間隔に位置している請求項
１記載の研磨材物品の製造方法。