【発明の詳細な説明】
被覆研磨材およびその製造方法
本発明は、被覆研磨物品、特に有機ポリマーバインダーに接着した研磨粒子を
含み、前記バインダーが繊維強化材料を有する被覆研磨物品に関する。加えて、
本発明は、そのような物品の製造方法に関する。
一般に被覆研磨物品は、１種以上の接着剤層により予め製造された支持体に結
合した、典型的には砥粒の形状の研磨材料を含む。前記接着剤層および砥粒は、
支持体が形成された後、従来の方法により分離した工程で支持体に塗布される。
そのような物品は通常、シート、ディスク、ベルト、バンド等の形をとり、それ
らを用いてプーリー、ホイール、またはドラムに搭載されてもよい。研磨物品は
、例えばスチールおよび他の金属類、木材、木材様ラミネート、プラスチック、
ガラス繊維、皮革、またはセラミック等の様々な表面のサンダー仕上(sanding)
、研削(grinding)、または磨き(polishing)に用いられてもよい。
被覆研磨材に用いられる支持体は通常、紙、ポリマー材料、布、不織材料、バ
ルカンファイバー、またはこれらの材料の組合せから作製される。これらの材料
の多くは、それらが十分な強度、可撓性、または耐衝撃性を有さないため、ある
特定の用途に対して不適合である。また、それらのいくつかは冷却液および切削
液として用いられる液体に不安定である。結果として、ある種の用途で早期破壊
および機能低下を生じる。
前述の従来の被覆研磨材の典型的製造方法では、被覆研磨物品は、連続ウェブ
形状にプリフォームされた支持体が一連の被覆工程および硬化工程を経ることに
より製造される、そこでバインダー層および研磨粒子を適用する。次いで、前記
被覆ウェブを所望の構造体、例えばシート、ディスク、ベルト等に変換する。被
覆研磨物品の最も有用な構造体の１つは、エンドレス被覆研磨ベルト、即ち被覆
研磨材料の連続ループである。そのようなエンドレスベルトを形成するために、
ウェブ形状を通常所望の幅および長さを有する細長いストリップに切断する。次
いで、前記細長いストリップの両末端を共に接合して「接合部(joint)」または
「添え継ぎ(splice)」を形成する。
1993年7月8日公開のＰＣＴ国際公開番号第WO 93/129111号には、繊維強化ポリ
マー支持体およびそれを用いる被覆研磨材が開示されている。この支持体の製造
では、繊維をポリマーにより埋封し、次いでそのポリマーを、ポリマーの化学的
性質によって、固化または硬化する。次いで、研磨粒子を後で支持体に塗布され
る樹脂被膜（時には「メイク(make)」被膜として呼ばれる）、通常レゾールフェ
ノール樹脂により、支持体に接着する。WO 93/12911号に開示されている研磨物
品およびその製造方法は、別のメイク被覆工程を必要とする。更に、前記繊維強
化支持体の製造方法は本質的にバッチ法である。
別のメイク被膜をプリフォームした支持体に塗布する工程を排除することによ
り、繊維強化被覆研磨物品を製造でき、かつ繊維強化支持体を有する被覆研磨材
の製造方法がバッチ法または連続ウェブ法のどちらかであるならば、それは有用
である。
本発明は、製造するのに用いられた方法に依存して、エンドレスのシームレス
ベルト、エンドレスのシーム付きベルト、ディスク、シート、デージー等のいず
れかである繊維強化被覆研磨物品に関する。「エンドレスで、シームレスの(end
less、seamless)」の語句により、この性質を有する物品の態様が全長に渡って
連続構造であることを意味する。即ち、それらが明確な添え継ぎ(splice)または
接合部(joint)がないことを示している。しかし、例えば繊維状補強層内に内部
添え継ぎがないこと、または研磨剤層内に添え継ぎがないことを意味するもので
はない。むしろ、材料の細長いストリップの端を接合することに起因する添え継
ぎまたは接合部が繊維強化材内にないことを意味する。エンドレスのシームレス
ベルトである本発明の被覆研磨物品は、添え継ぎを有するプリフォームした支持
体ループから作製された被覆研磨ベルトに付随する欠点の多くを示さない。
本発明の被覆研磨物品の第１の態様は、
(a)研磨面および非研磨面を有する実質的に平面部材であって、該部材が実質
的に有機ポリマーバインダーによって埋封された有効量の繊維強化部材を含み、
該バインダーが実質的に該繊維強化部材を含まないバインダー領域を提供するの
に十分な量で含まれ、該繊維強化部材が実質的に第１平面にある平面部材；
(b)大部分の研磨粒子がバインダーから突出するように実質的に該繊維強化部
材を含まないバインダー領域に固定された多数の研磨粒子であって、該粒子が実
質的に第２平面にあり、第１平面に隣接する該研磨面を形成する多数の研磨粒子
；および
(c)要すれば、該研磨粒子およびバインダーをオーバーレイするサイズ被膜；
を含む。
第２の被覆研磨材の態様は、
(a)研磨面および非研磨面を有する実質的に平面部材であって、該部材がバイ
ンダー中に分散された有効量の繊維強化部材を含み、該バインダーが実質的に該
繊維強化部材を含まないバインダー領域を提供するのに十分な量で含まれ、該繊
維強化部材が実質的に第１平面にある平面部材；
(b)大部分の研磨粒子がバインダーから突出し、該研磨面を形成するように実
質的に該繊維強化部材を含まないバインダー領域に部分的に固定された多数の研
磨粒子であって、該粒子が実質的に第１平面に隣接する第２平面にある多数の研
磨粒子；および
(c)要すれば、該研磨粒子およびバインダーをオーバーレイするサイズ被膜；
を含む。
従って、本発明に用いられる有機ポリマーバインダーは、前記強化用繊維の処
理剤として、および研磨粒子を前記物品に保持/接着する手段を提供する。前記
有機ポリマーバインダーは、以下の機能の少なくとも１つを行う意味で、強化用
繊維の処理剤である：
(1)前記研磨粒子の強化用繊維を有する物品への改良された接着性；
(2)研削界面および「バックウェア(backwear)」（例えば、エンドレスベルト
を支持定盤上で移動させる場合）からの繊維の保護；および
(3)各繊維を互いに接着したり、前記有機ポリマーバインダーの範囲内の他の
別の繊維強化材に接着する。
本発明の被覆研磨材は、エンドレスで、シームレスのベルトまたはループであ
ることが好ましい。しかしながら、ウェブ製造方法により被覆研磨材を作製し、
次いでそのウェブを添え継ぎしたベルト、ディスク、シート、デージー等に変換
することは、本発明の範囲内である。
本発明の被覆研磨物品は、実質的に物品全体と同一厚みまたは厚さを有するよ
うに容易に作製され得る。通常、本発明のエンドレスで、シームレスの物品の厚
さは、前記ループの全長の約15％以上には変化しない。
通常「支持体(backing)」と表される本発明の最終研磨物品の部分および研磨
面の間には独立した明確な樹脂境界は存在しないが、本発明の被覆研磨物品は、
実質的に繊維強化材料を埋封するか、または繊維強化材料中に分散される有機ポ
リマーバインダー材料を含む「実質的に平面部材」を包含するものとして表され
てもよい。（「実質的に平面」により、その部材が一般にシート状であり、好ま
しくは平行であるサイドエッジを有する。）
典型的にはおよび好ましくは、平面部材内のバインダー重量は、その部材の総
重量を基礎として40〜99wt％、好ましくは50〜95wt％、より好ましくは65〜92wt
％の範囲である。そのポリマーバインダー材料は熱硬化性、熱可塑性またはエラ
ストマー材料またはそれらの組合せであってもよい。好ましくは、熱硬化性材料
であることが好ましい。いくつかの場合には、熱硬化性材料およびエラストマー
材料の組合せを用いることが好ましい。
典型的な、好ましい平面部材の残りの部分は、主に繊維状補強材料である。バ
インダー組成物に添加される追加の成分があるかもしれないが、本発明の被覆研
磨材は主に埋封された有効量の繊維強化材料を有する有機ポリマーバインダーの
１つの主要表面に接着された研磨粒子を含む。従って、本発明の物品は研磨面お
よび非研磨面を有する。繊維強化材料の「有効量(effective amount)」の語によ
り、使用中（その物品が温度80℃以下および研削圧力20kg/cm2以下の条件に暴露
されることがある）の伸びまたは裂けを減少する如き本発明の物品の望ましい物
理特性を与えるに充分な量を言う。用いられる典型的研削圧力は、約0.35〜約0.
70kg/cm2の範囲である。
WO 93/12911号と同様に、前記有機ポリマーバインダー材料および繊維強化材
料は共に可撓性組成物を含み、一般に平行なサイドエッジを有するエンドレスで
、シームレスのループ形状であってもよい。しかしながら、請求の範囲に記載の
本発明では、有機ポリマーバインダーは、更に後述のように、前記バインダーが
なお未硬化および/または未固化状態で塗布される研磨粒子用の結合媒体として
働くのに十分な量で存在する。本発明の可撓性被覆研磨材は通常、前記物品の全
長または全面積に沿って繊維強化材料の少なくとも１層を含む。この繊維強化材
料層は好ましくは実質的に、有機ポリマーバインダー材料によって完全に取り囲
まれる（即ち、有機ポリマーバインダー材料内に埋封される）。即ち、前記繊維
強化材料層は前記物品の内部構造内に、即ち前記物品の本体内に固定または埋封
され、そして繊維強化材料層の反対側の繊維強化材料を含有しない有機バインダ
ー材料領域となる過剰の有機バインダー材料が存在する。加えて、本発明の物品
の製造時に、繊維強化材料を含有しない部材の１つの面には、研磨粒子を結合す
るのに十分なバインダーが提供される。このようにして、反対表面は研磨面に結
合しているのに対して、１つの面、例えば支持構造上に作製されたエンドレスル
ープの内部表面は、一般に平滑な、均一な表面形態を有する。従って、別のメイ
ク被膜前駆体の塗布工程およびそれに必要な装置が排除される。
前記繊維強化材料は、特有の繊維ストランドまたは繊維マット構造の形状であ
ってもよい。本発明の被覆研磨物品は好ましくは、前記物品の内部構造または本
体に導入された即ち、埋封された各々の繊維強化ストランドおよび/または繊維
マット構造体の種々の層から成る。好ましいベルトは、例えば熱硬化性バインダ
ー、非交錯平行および同一平面上の各々の繊維強化ストランド、および繊維マッ
ト構造体の層を含有し、この場合１つの層内の繊維材料がその他の層内の繊維材
料と絡み合わない。
本発明のある好ましい研磨ベルトはまた研磨粒子の反対側の表面の前記物品に
接着したバリヤーシート、例えば紙またはポリマーフィルムを含有する。前記バ
リヤーシートは前記物品へ接着剤でラミネートされていても、またはより好まし
くは前記バリヤーがなお流動状態である間に前記有機ポリマーバインダーを用い
て接着されてもよい。本発明の被覆研磨物品のこれら態様は、美観のためにバッ
チモードで前記物品を製造するのに用いられる支持装置から物品を容易に除去す
るため、および本発明の物品の引掻強さを向上する安価な方法として、有用であ
る。更に、特に前記バインダー材料が熱硬化性樹脂であり、かつ前記物品がエン
ドレスベルトである場合には、熱硬化性樹脂は一般に熱可塑性樹脂より大きい摩
擦係数を有するので、「平面適合性(platen compatibility)」および被動ロール
からのバックウェアが益々重大な問題となる。前記摩耗またはバックウェアが大
きすぎると、前記ベルトの裏側（非研磨側）にダメージが生じ、それはもちろん
好ましくない。
本発明の被覆研磨材は、バッチおよび連続の２種の方法どちらによっても作製
され得る。バッチ法では、繊維強化材料を有する液状有機バインダー前駆体材料
を含むエンドレスベルト構造体は、一般に支持構造体、例えばドラムの外周面に
沿って引っ張ることにより作製される。前記バインダーにより埋封された全繊維
強化材だけでなく未硬化バインダー前駆体層も前記物品の外部表面に形成される
のに十分な量の液状有機バインダー前駆体材料が塗布される。この段階では、前
記バインダー前駆体の有機ポリマー化合物に依存して、前記物品は要すればバイ
ンダー前駆体を部分的に硬化またはゲル化する条件に暴露してもよく、そして研
磨粒子を保持するのに十分な粘着性となる（バインダーはそのような暴露なしに
十分な粘着性を有してもよい）。なお未硬化状態である間に、前記物品を研磨粒
子の流れに暴露しながら回転させ、静電的に、磁気的に、または滴下被覆により
適用し、研磨粒子の大部分はバインダー前駆体から突出する。次いで、前記物品
を、バインダー前駆体を固化して繊維強化材料を有する可撓性、固化研磨ベルト
物品を形成するのに十分な条件に暴露する。静電塗装時に静電荷が研磨粒子に印
加され、これが前記研磨粒子をバインダー前駆体被覆物品の方へ進行させるため
静電塗装が好ましい。静電塗装は研磨粒子を配向する傾向があり、より良好な研
磨性能を誘導する傾向がある。滴下被覆では、前記研磨粒子は供給部から押し出
され、重力によりバインダー前駆体内に落下する。前記研磨粒子を機械的な力に
より前記バインダー前駆体の方へおよび中へ進行させることも、本発明の範囲内
である。磁気的被覆には、磁場を用いて研磨粒子をバインダー前駆体の方へおよ
び中へ押し出すことを包含する。
前記研磨粒子を静電塗装により適用する場合、前記部材をドラム上に配置する
ことが好ましい。このドラムは、前記物品を製造するのに用いた元の支持構造体
が好ましいが、異なるドラムであってもよい。前記ドラムは、静電塗装法用の接
地用導体として提供される。次いで、適量の研磨粒子をドラム下のプレートまた
は表面に配置する。次に、前記ドラムを回転し、静電界を生じさせる。前記ドラ
ムが回転すると、前記研磨粒子はそのプレートから押し出され、その電場により
バインダー前駆体の方へ移動させられ、バインダー前駆体内に埋設される。前記
ドラムは、所望量の研磨粒子が被覆されるまで、回転させる。得られる構造体を
、バインダー前駆体を固化するのに十分な条件に暴露する。研磨粒子の大部分は
バインダーから突出するべきである。これは、研磨粒子の総数の大部分に関して
、研磨粒子の一部がバインダー内に固定されており、一方、研磨粒子のその他の
部分がバインダーから突出していることを意味する。全研磨粒子がバインダーか
ら突出しているのが好ましいが、用いられた方法により必ずしも確実という訳で
はない。これにより、配向研磨粒子となり、より良好な性能を誘導する傾向を有
する。完全にバインダー内に埋設された、バインダーから突出していない少数の
研磨粒子が存在してもよい。しかしながら、大部分、好ましくは研磨粒子の50％
以上はバインダーから突出している。
前記研磨粒子は、実質的に第１平面に隣接する第２平面にある。研磨粒子の１
以上の層があってもよいが、一般にこれらの研磨粒子は互いに平面を形成するほ
ど十分に接近している。一般に、強化繊維の平面および研磨粒子の平面は互いに
平行であり、交差しない。従って、前記研磨粒子は強化繊維の平面に存在せず、
かつ研磨粒子は強化繊維間に存在しないように配置される。
本発明のバッチ法により形成した可撓性の、固化した研磨ベルトは外側および
内側の表面を有する。繊維強化材料を有する液状有機バインダー材料のループを
作製する工程は、好ましくはドラムの如き支持構造体の周縁に繊維強化マット構
造物を適用する工程、およびループの幅に渡る層内においてループのまわりの長
手方向即ち、ループの長さに沿って螺旋状に支持構造体例えば、ドラムの周縁に
１つの独立の補強ストランドを巻く工程を含む。
本発明のエンドレスでシームレスのループを作製する別の好ましいバッチ法は
、有機バインダー前駆体材料で繊維強化マット構造物を被覆、即ち含浸した後、
そのマットを支持構造体の外面のまわりに適用することを含む。繊維強化材料を
含浸する１つの方法として、繊維をオリフィスまたはナイフコーターを通してそ
のバインダー前駆体材料で被覆する方法がある。前記有機バインダー材料が室温
（約20〜25℃）で固形の材料、例えば熱可塑性材料である場合、繊維強化材料を
有する有機バインダー材料のループを作製する工程は以下の工程：支持構造体、
好ましくはドラムの外面のまわりに固形有機バインダー材料の第１層を適用する
工程；支持構造体上の固形有機ポリマーバインダー材料の第１層のまわりに繊維
強化材料の層を適用する工程；固形有機ポリマーバインダー材料の第１層および
支持構造体上の繊維強化材料の層のまわりに固形有機ポリマーバインダー材料の
第２層を適用し、繊維強化材料の層を有する固形有機ポリマーバインダー材料構
造を形成する工程；固形有機ポリマーバインダー材料を加熱して、それを流動化
し、繊維強化材料を有する熱可塑性有機ポリマーバインダー前駆体材料の溶融物
を一般に形成する工程；粒子の大部分が前述のように突出するように、前記物品
を研磨粒子の流れに暴露する工程；および前記有機バインダー前駆体材料を硬化
または固化するのに十分な条件に前記物品を暴露する工程；を含む。
「固形の(solid)」または「固化した(solidified)」の語により、周囲温度お
よび圧力下で容易に流動化しない材料を表し、チキソトロープゲルを含む。
好ましい態様では、液状有機ポリマーバインダーを固化する前または後のどち
らかに接着剤層（時には「サイズ」被膜として表される）を研磨粒子上に塗布し
、バインダーおよびサイズ接着剤の両方を十分に固化する。本発明のある好まし
い用途では、要すれば、第２の接着剤層（時には「スーパーサイズ」として表さ
れる）を塗布してもよい。
同様のバッチ法が、支持構造体、例えばコンベヤーシステムを使用して、被覆
研磨材を作製するのに用いられてもよい。そのようなシステムは典型的には、例
えばコンベヤーベルトの形状のステンレス鋼スリーブを使用する。本態様では、
液状有機バインダー材料のループを製造する工程には、コンベヤーベルトのまわ
りにループを作製することが含まれる。
本発明の研磨物品を製造する第２の方法は連続法であり、時には本明細書中で
は「ウェブ」法として表される。この方法では、繊維強化材料、例えば不織材料
のロールは有機バインダー前駆体を通って移動する。前記バインダー前駆体は、
繊維強化ヤーンを一般に湿潤し、かつ本質的に埋封するのに十分な量で塗布され
る。次いで、研磨粒子を、好ましくは静電塗装機により前記バインダー前駆体に
被覆し、前記粒子の大部分をそこから突出させる。次いで、得られる構造体をバ
インダー前駆体を固化する条件に暴露する。要すれば、サイズ被膜前駆体を従来
の技術、例えばロールコーターによって研磨粒子上に被覆してもよい。次いで、
得られる構造体をサイズ被膜前駆体を固化する条件に暴露し、通常ロールに巻き
取る。更に別の、加工、例えばスーパーサイズ被膜の添加、付加的硬化、曲げお
よび/または加湿を行ってもよい。この随意の更なる加工後、ウェブ形状の被覆
研磨材を所望の形状または形に変換してもよい。
第１図は、本発明の第１の被覆研磨材態様の断片の拡大断面図である。
第２図は、本発明の第２の被覆研磨材態様の断片の拡大断面図である。
第３図は、繊維強化マット構造体および熱硬化性樹脂内に埋封された連続繊維
強化ストランド層を含むエンドレスで、シームレスの被覆研磨材の斜視図（部分
的に離脱した）である。
第４図は、本発明のエンドレスで、シームレスの被覆研磨材の一般的に第３図
の4-4線に沿って取った断片の拡大断面図を示す。
第５図は、本発明のエンドレスで、シームレスの被覆研磨材の一般的に第３図
の4-4線に沿って同様に取った断片の拡大断面図を示す。
第６図は、本発明のエンドレスで、シームレスの被覆研磨材の一般的に第３図
の4-4線に沿って同様に取った断片の拡大断面図を示す。
第７図は、バインダー前駆体をドラムに塗布する装置の側面図である。
第８図は、熱硬化性バインダー前駆体を繊維強化マット構造物および連続繊維
強化ストランド層に、両者が熱硬化性樹脂内に埋封されるように塗布する本発明
の好ましい方法の概略図である。
第８ａ図は、熱硬化性バインダー前駆体を補強マット上に実質的に巻きつけら
れた補強ヤーンに、両者が熱硬化性樹脂内に埋封されるように塗布する本発明の
好ましい方法の概略図である。
第９図は、第８図に示した方法の別法の概略図である。
第10図は、補強ヤーンが物品の中央付近にのみ配置された本発明のエンドレス
で、シームレスの被覆研磨材の他の態様の斜視図（部分的に離脱した）である。
第11図は、補強ヤーンがループのエッジにのみ配置されたエンドレスで、シー
ムレスの被覆研磨材の更に他の態様の斜視図（部分的に離脱した）である。
第12図は、第１の領域がバインダー、補強ストランドおよび補強マットを含み
、かつ第２の領域がバインダーおよび補強マットのみを含むエンドレスで、シー
ムレスの被覆研磨材の更に他の態様の斜視図（部分的に離脱した）である。
第13図は、本発明の被覆研磨物品を製造する本発明の好ましい連続ウェブ法の
(縮小)概略図である。
第14図は、第８図および第９図に示した方法を用いて形成した研磨粒子の物品
上への静電的突出に有用な装置の側面立面図(縮小)である。
本発明の被覆研磨物品の２つの態様を、第１図および第２図の拡大断面図に示
す。第１図に関して、被覆研磨物品の態様10は、繊維12およびバインダー13を含
有する部材11を含む。本発明の物品では、バインダー13が２つの目的：即ち、繊
維強化材の繊維を埋封し、かつ研磨粒子を部材11に接着するのに十分なバインダ
ーを存在することを提供するので、分離し、かつ独立のメイク被膜は存在しない
。強化繊維12は、実質的に第１平面14に存在する。強化繊維12は分離されている
ように見えているが、バインダー13は実質的に強化繊維12を埋封し、即ちバイン
ダー13は前記繊維を取り囲んでいるので、繊維間にバインダー13が実質的に浸透
している。バインダー13上には、研磨粒子16およびサイズ被膜バインダー17を含
む研磨面被膜15がある。研磨粒子16はバインダー13内に部分的に埋設されている
が、
ほとんどが研磨面被膜15内にあり、研磨面被膜15を形成する。
第２図に関して、この図は被覆研磨物品の態様20を示す。本発明の図２の被覆
研磨物品の(拡大)断面図であり、部材11は多数のランダム配列繊維18およびバイ
ンダー13を含む。研磨面被膜15は実質的に図１に示すものと同様である。
本発明のエンドレスベルト物品の従来の被覆研磨ベルトを越える有用性は、幅
の小さいベルトにおけるエッジシェリングの減少傾向にある。シェリング(shell
ing)の語は、研磨粒子の早期剥離を表す。シェリングは、被覆研磨材の有効寿命
を短くするために、一般に望ましくない。特に幅１インチ以下を有するベルトに
おいて、これらのベルトのエッジが時にはより幅の広いベルトより大きな程度で
剥離するので、前記の問題は困難である。本発明は、前記ベルトエッジが非常に
可撓性および適合性を有するため、この傾向を低減する。この可撓性は、強化繊
維を埋封し、かつ研磨粒子を前記強化繊維に結合させるのに作用するメイク被膜
に起因する。
発明の被覆研磨エンドレスベルトの長さは、どのような要求される長さであっ
てもよい。通常は40〜1500cmである。被覆研磨物品の厚さは、好ましくはある位
置から位置までの約15％以上には変化しない。
（被覆研磨特性）
本発明の被覆研磨物品は、一般に以下の特性を有する。前記物品は、前記研磨
剤物品が用いられるであろう切削条件下で、切削、サンディングまたは磨き加工
中に発生した熱によって、その物品が実質的に砕解(integrate)即ち、裂け、破
断、離層、引裂きまたはそれらの組合せを起こさないだけ十分な耐熱性を有する
。前記物品はまた、それらが用いられるであろう切削条件下で、遭遇する外力に
より実質的に亀裂、破砕が起こらないほど十分に強靭である。即ち、被覆研磨ベ
ルトが遭遇する通常の切削条件に耐え得るだけ十分に硬く、脆くはないことを示
している。
本発明の好ましい物品は、切削条件に耐え得るだけ十分に可撓性を有する。「
十分な可撓性(sufficient flexibility)」およびこれに関連する用語によって、
本発明の物品は、研磨されるワークピースに適合し得るように形成される事を意
味
する。例えば、連続「可撓性(flexible)」物品は、グラインダーに１つ（または
それ以上）のローラーまたは２つ（またはそれ以上）のプーリーを取り付けて使
用されるだけ十分に可撓性を有するものである。更に、好ましい切削用途として
、前記物品持体は屈曲し、かつ研磨されるワークピースの輪郭に適合し得るもの
であり、前記ワークピースを押すと有効切削力を伝達するのに十分な強度を有す
る。
本発明の好ましい被覆研磨物品は一般に、縦方向、即ち、装置方向に均一な引
張強さを有する。より好ましくは、評価された本発明の物品の如何なる部分の引
張強さも、前記物品のその他の如何なる部分より約20％以上には変化しない。引
張強さは一般に、引張荷重を加えられた材料が引裂かれずに耐え得る最大応力を
測定することである。
本発明の好ましい物品は、適当な形状制御性を示し、かつ湿度および温度のよ
うな周囲条件にあまり影響されない。これにより、本発明の好ましい被覆研磨材
は、広い範囲の周囲条件下で前述の特性を有する。好ましくは、それらは、温度
範囲約10〜30℃および湿度範囲約30〜50％相対湿度(RH)で、前述の特性を有する
。より好ましくは、それらは広範囲の温度、即ち、0℃以下〜約100℃および広範
囲の湿度値、即ち、10％RH以下〜約90％RHの下で前述の特性を有する。
本発明の被覆研磨材に使用された好ましい有機ポリマーバインダー材料は一般
に、次に塗布される接着剤層、特にサイズコートと適合性および良好な接着性を
有するように選択される。良好な接着性は前記研磨材料のシェリングの量によっ
て決定される。有機ポリマー材料の選択は重要であるが、シェリングの量は通常
、次に塗布される接着剤の選択および有機ポリマーバインダーおよび接着剤層の
適合性により大きく依存する。
本発明の好ましい物品態様では、前記有機ポリマーバインダー材料は、前記物
品の幅方向を横切り、全長に沿った少なくとも１つの一般に分離した層として存
在する繊維強化材料を実質的に埋封するのに十分な量で存在する。このように、
露出した繊維強化材料は存在しない、即ち繊維強化材料のない有機ポリマーバイ
ンダー材料の領域がある。強化繊維間の間に有機ポリマーバインダーおよび任意
の添加剤で充された領域が存在する物品も本発明の範囲内であると考えられる態
様である。前記繊維が隣接して（即ち、それらの間に有機ポリマーバインダーの
ない）態様も本発明の範囲内である。強化繊維およびバインダーを含有する平面
内に繊維およびバインダーのない領域、例えば空孔または充填材領域があっても
よい。
本発明の好ましい物品では、引張強さおよび他の機械的特性を損なわない限り
、前記物品がシールした面間にいくらかの多孔度を有してもよいが、（埋封する
か、または繊維強化材中に分散された）有機ポリマーバインダーは一般に前記物
品の表面をシールするのに十分な量で存在する。本明細書中で用いられる「シー
ル(seal)」の語により、液体、例えば水が前記物品の研磨面から、および裏面（
非研磨面）を通って本発明の被覆研磨材に浸透し得ないことを意味する。更に、
前記研磨粒子を補強ヤーンに接着するのに十分な有機ポリマーバインダーが存在
しなければならない。更に、前記部材中のバインダー量は、前記研磨物品の実質
的に１平面上に多数の研磨粒子を許容し保持するのに十分な層またはリサーバー
(reservior)を形成するのに十分な量である。言い換えれば、研磨粒子は前記部
材全域には存在せず、その１表面上にのみ存在する。
前記研磨粒子は、研磨粒子をパターン状に被覆すること、即ち研磨粒子のない
領域を形成することは本発明の範囲内であるが、前記研磨粒子は、好ましくは実
質的に連続層として存在する。静電塗装を用いる場合には、例えば、スクリーン
を、研磨粒子が存在する面およびバインダー前駆体の間に配置してもよい。他の
方法も当業者に公知である。
（繊維強化バインダー）
本発明の研磨物品は、従来の「メイク(make)」被膜を意図したものとしても働
くバインダー13（第１図および第２図に示される）によって埋封された繊維強化
材料を含有する。前記バインダー材料は有機ポリマーバインダー材料である。そ
れは、硬化または固化した熱硬化性樹脂、熱可塑性材料、またはエラストマー材
料であってもよい。好ましくは、前記有機ポリマーバインダー材料は、硬化また
は固化した熱硬化性樹脂または熱可塑性材料である。より好ましくは、前記有機
ポリマーバインダー材料は熱可塑性樹脂である、なぜなら少なくともそのような
樹脂が未硬化の場合、周囲条件下でも高い液体流動可能な（低粘度）形態で提供
され得るからである。本明細書中で「周囲条件」の語およびその変形した用語に
より、室温、即ち15〜30℃、一般に約20〜25℃、および30〜50％相対湿度、一般
に約35〜45％相対湿度を表す。
前記有機ポリマーバインダー材料13が硬化熱硬化性樹脂を含有する場合、本発
明の物品の製造前に、前記熱硬化性樹脂は、非重合または部分的にのみ重合した
状態、典型的には液状または半液状または半ゲル状態である。第７〜９図に示す
工程は熱硬化性樹脂を用いるときに有効に用いられる。
バインダー13を調製し得る熱硬化性樹脂の例として、フェノール樹脂、アミノ
樹脂、ポリエステル樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、メラミンホルム
アルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、ユリアホル
ムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル
化エポキシ樹脂またはそれらの混合物が含まれる。好ましい熱硬化性樹脂として
は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂または軟質フェノール樹脂
である。最も好ましい樹脂はエポキシ樹脂およびウレタン樹脂である、なぜなら
少なくとも良好な硬化速度、可撓性、良好な熱安定性、強度および耐水性を示す
からである。更に、未硬化状態で、典型的なエポキシ樹脂は高固形分含有率でも
低粘度を示す。また、高固形分の含有率でも多くの適当な入手可能なウレタン樹
脂がある。
１つの好ましい種類のバインダーはポリエレタンエラストマーの種類である。
そのようなポリエレタン材料は、ユニロイヤル・ケミカル(Uniroyal Chemical)か
ら商品名「ビブラサン(Vibrathane)」で市販されている。これらのポリウレタン
エラストマーは、トルエンジシソシアネート末端プレポリマーをベースとしたポ
リエーテルまたはジフェニルメタンジイソシアネートをベースとしたポリエーテ
ルであるプレポリマーから形成される。これらのプレポリマーは、4,4"-メチレ
ン-ビス-(オルト-クロロアニリン)またはジアミン硬化剤を用いて架橋され得る
。加熱硬化中にポリウレタン樹脂はあまり粘度を低下せず、従って硬化中にあま
り
流動しないため、前記ポリウレタンバインダーも好ましい。ポリウレタン樹脂を
エポキシ樹脂と混合することも、本発明の範囲内である。
フェノール樹脂は通常、レゾールまたはノボラックフェノール樹脂に類別され
る。有用な市販のフェノール樹脂の例として、イリノイ州ブルー・アイランド(Bl
ue Island)のBTLスペシャルティ・レジンズ・コーポレーション(Specialty Resins
Corporation)から市販の「バーカム(Varcum)」；オハイオ州コロンブス(Columb
us)のアッシュランド・ケミカル・カンパニー(Ashland Chemical Company)から市
販の「アロフェン(Arofene)」；コネチカット州ダンバリー(Danbury)のユニオン・
カーバイド社から市販の「ベークライト(Bakelite)」；およびミズーリ州セン
トルイス(St.Louis)のモンサント・ケミカル・カンパニー(Monsanto Chemical Com
pany)から市販の「レジノックス(Resinox)」がある。
レゾールフェノール樹脂は、アルカリ触媒され、ホルムアルデヒドとフェノー
ルのモル比1:1以上を有することにより特徴づけられる。通常、ホルムアルデヒ
ドとフェノールの比は1:1〜約3:1の範囲内である。レゾールフェノール樹脂を調
製するのに使用できるアルカリ触媒の例には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、有機アミン類または炭酸ナトリウムを含む。
ノボラックフェノール樹脂は、酸触媒化され、ホルムアルデヒドとフェノール
のモル比1:1以下を有することにより特徴づけられる。通常、フェノールに対す
るホルムアルデヒドの比は約0.4:1〜約0.9:1の範囲内である。ノボラックフェノ
ール樹脂を調製するのに使用される酸触媒の例には、硫酸、塩酸、燐酸、シュウ
酸またはp-トルエンスルホン酸が含まれる。ノボラックフェノール樹脂は通常熱
硬化性樹脂よりむしろ熱可塑性樹脂と考えられているが、それらは他の化合物（
例えば、ヘキサメチレンテトラアミン）と反応して、硬化した熱硬化性樹脂を形
成する。
本発明の物品を作製するのに使用される重合性混合物に有用なエポキシ樹脂に
は、モノマー状またはポリマー状エポキシド類が含まれる。有用なエポキシ材料
、即ちエポキシド類はそれらの骨格および置換基の性質により大きく変化し得る
。適格な置換基の代表例には、ハロゲン、エステル基、エーテル基、スルホネー
ト
基、シロキサン基、ニトロ基またはホスフェート基が含まれる。エポキシ含有ポ
リマー材料の重量平均分子量は約60〜約4000の範囲、好ましくは約100〜約600の
範囲内で変化し得る。様々なエポキシ含有ポリマー材料の混合物を本発明の組成
物中に使用してもよい。市販のエポキシ樹脂の例には、テキサス州ヒューストン
(Houston)のシェル・ケミカル(Shell Chemical)社の「エポン(Epon)」；およびミ
シガン州ミッドランド(Midland)のダウ・ケミンル・カンパニー(Dow Chemical Com
pany)の「DER」が含まれる。
市販のユリアホルムアルデヒド樹脂の例には、ノースカロライナ州ダーラム(D
urham)のライヒホールド・ケミカル(Reichhold Chemical)社の「ユーホーマイト(
Uformite)」；オハイオ州コロンブス(Columbus)のボーデン・ケミカル(Borden Ch
emical)社から市販の「デュライト(Durite)」；およびミズーリ州セントルイス(
St.Louis)のモンサント(Monsanto)社の「レジメン(Resimene)」が含まれる。市
販のメラミンホルムアルデヒド樹脂の例には、ノースカロライナ州ダーラム(Dur
ham)のライヒホールド・ケミカル(Reichhold Chemical)社の「ユーホーマイト(Uf
ormite)」；およびミズーリ州セントルイス(St.Louis)のモンサント(Monsanto)
社の「レジメン(Resimene)」が含まれる。「レジメン」はユリアホルムアルデヒ
ド樹脂およびメラミンホルムアルデヒド樹脂の両者を表すのに用いられる。
本発明の用途に有用なアミノプラスト樹脂の例として、米国特許第4,903,440
号および同5,236,472号に開示された、分子毎に少なくとも１つペンダントα,β
-不飽和カルボニル基を有するものが挙げられる。
使用可能なアクリル化イソシアヌレート樹脂は以下の混合物から調製されたも
のである：少なくとも１つの末端または側鎖アクリル酸基を有するイソシアヌレ
ート誘導体、および少なくとも１つの末端または側鎖アクリル酸基を有するイソ
シアネート誘導体；および、少なくとも１つの末端または側鎖アクリル酸基を有
する少なくとも１つの脂肪族モノマーまたは脂環式モノマー。これらのアクリル
化イソシアヌレート樹脂は米国特許第4,652,274号に開示されている。
アクリル化ウレタンはヒドロキシ末端-NCO-の伸長ポリエステルまたはポリエ
ーテルのジアクリレートエステルである。本発明の用途に有用な市販のアクリル
化ウレタンの例には、イリノイ州シカゴ(Chicago)のモートン・チオコール・ケミ
カル(Morton Thiokol Chemical)から市販の商品名「ユービタン(Uvithane)782」
、ジョージア州アトランタ(Atlanta)のラッドキュアー・スペシャルティーズ(Rad
cure Specialties)社から市販の「エベクリル(Ebecryl)6600」、「エベクリル(E
becryl)8400」および「エベクリル(Ebecryl)88-5」を含む。
アクリル化エポキシはジアクリレートエステル、例えばビスフェノールＡエポ
キシ樹脂のジアクリレートエステルである。市販のアクリル化エポキシの例には
、ジョージア州アトランタ(Atlanta)のラッドキュアー・スペシャルティーズ(Rad
cure Specialties)社から市販の「エベクリル(Ebecryl)3500」、「エベクリル(E
becryl)3600」および「エベクリル(Ebecryl)8805」を含む。
好適な熱硬化性ポリエステル樹脂は、オハイオ州トレド(Toledo)のオーエンス・
コーニング(Owens-Corning)社の「E-737」または「E-650」として市販されてい
る。好適なポリウレタンは、「Caytur-31」硬化剤を使用する「Vibrathane B-81
3プレポリマー」または「Adiprene BL-16プレポリマー」である。商品名「Adipr
ene BL-16」で公知のポリウレタンは、分子量約1500を有するケトキシム-ブロッ
クしたポリ-1,4-ブチレングリコールジイソシアネートである。これらはすべて
コネチカット州ミドルバリー(Middlebury)のユニローヤル・ケミカル(Uniroyal C
hemical)から市販されている。
前記のように、本発明のいくつかの用途では、熱可塑性バインダー材料が前記
の好ましい熱硬化性樹脂に対して使用され得る。熱可塑性バインダー材料は、高
温で軟化し、そして周囲温度まで冷却すると一般に元の物理的状態に戻るポリマ
ー材料である。製造工程の間、前記熱可塑性バインダーはその軟化点以上（しば
しば融点以上）の温度に加熱され、被覆研磨剤の所望の形状に形作られる。部材
11が形成された後、熱可塑性バインダーは冷却され、そして固化する。従って熱
可塑性材料に関して、成形法または第13図に後述のウェブ法を用いることが有用
である。
本発明に用いられる好ましい熱可塑性材料は、高融点および/または良好な耐
熱性を有するものである。即ち、好ましい熱可塑性材料は、融点少なくとも約10
0℃、好ましくは少なくとも150℃を有する。更に、好ましい熱可塑性材料の融点
は、補強材料の融点より十分低い、即ち少なくとも約25℃低い。
本発明の物品内のバインダー13の調製に好適な熱可塑性材料の例には、ポリカ
ーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリスチレン
、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンブロックコポリマー、ポリプロピレン
、アセタールポリマー、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレ
タンまたはそれらの組合せを含む。この中で、ポリアミド、ポリウレタンおよび
ポリ塩化ビニルが好ましく、ポリウレタンおよびポリ塩化ビニルを用いることが
最も好ましい。
本発明の物品に有用な第３のタイプのバインダーはエラストマー材料である。
エラストマー材料、即ちエラストマーは、元の長さの少なくとも２倍まで延伸さ
れ、解放するとほぼその元の長さまで非常に迅速に収縮する材料と定義される。
本発明の用途に有用なエラストマー材料の例には、スチレン-ブタジエンコポリ
マー、ポリクロロプレン（ネオプレン）、ニトリルゴム、ブチルゴム、ポリサル
ファイドゴム、シス-1,4-ポリイソプレン、エチレン-プロピレンターポリマー、
シリコーンゴムまたはポリウレタンゴムが含まれる。いくつかの場合、前記エラ
ストマー材料は硫黄、過酸化物またはそれに類似した硬化剤を使用して架橋し、
硬化した熱硬化性樹脂を形成する。
典型的におよび好ましくは、前記バインダー前駆体はエネルギー源、例えば熱
エネルギーまたは放射線エネルギーに暴露することにより固化される。支持構造
体上に作製された本発明のエンドレスの、添え継ぎのない被覆研磨ベルトに関し
て、加熱硬化時に前記ベルトを回転することが一般に好ましい。この回転は、バ
インダー前駆体が硬化時に流動する傾向を低減し、最終的に硬化時の研磨粒子の
移動(shifting)を低減する。
前記研磨粒子の適用前に、バインダー前駆体を乾燥および/または部分硬化す
ることは本発明の範囲内である。しかしながら、前記バインダー前駆体を、それ
が研磨粒子を保持しない程度にまで、乾燥または硬化してはならない。
サイズ被膜前駆体の塗布前にバインダー前駆体を固化または硬化しないことも
、本発明の範囲内である。この方法の変形では、サイズ被膜前駆体をバインダー
前駆体および研磨粒子上に直接塗布する。この方法の変形は、前記バインダー前
駆体を前硬化しない加工工程を省く有用性を有する。前記サイズ被膜前駆体を非
接触法、例えば吹付け(spraying)により塗布することは一般に好ましい。サイズ
被膜前駆体を被覆後、得られた構造体を、バインダー前駆体およびサイズ被膜前
駆体の両者を硬化または固化する条件に暴露する。そのうえ、加熱硬化時に、得
られた構造体を回転させて、バインダー前駆体およびサイズ被膜前駆体が流動す
るのを防止することを補助することが好ましい。
（繊維強化材料）
有機ポリマーバインダー材料13は、有効量の繊維強化材料を含む。ここで、「
有効量の(effective amount)」の繊維強化材料は、相当数の気孔が発生して、前
記物品の構造的結合性に悪影響を及ぼすのではなく、前記のように少なくとも所
望の特性における改良を前記物品に付与するのに十分な量である。通常、バイン
ダー13中の繊維強化材料の量はバインダー13および繊維の総重量に対して、１〜
80重量％、好ましくは5〜50重量％、より好ましくは8〜35重量％の範囲である。
前記繊維強化材料は繊維ストランド、繊維マットまたはウェブ、または、ステ
ッチボンド(stitchbond)マットまたは緯入れ(weft insertion)マットの形状であ
ってもよい。繊維ストランドは、スレッド、コード、ヤーン、ロービングおよび
フィラメントとして市販されている。スレッドとコードは通常ヤーンの集成体で
ある。スレッドは低摩擦表面を有し、非常に大きな撚り数を有する。コードはヤ
ーンを編組または撚ることによって集成されるので、一般にスレッドより大きい
。ヤーンはそれぞれ撚り集めたまたは絡み合わせた多数の繊維またはフィラメン
トである。ロービングは、それぞれ撚りまたは極小の撚りなしに引き揃えた多数
の繊維またはフィラメントである。フィラメントは連続した繊維である。ロービ
ングおよびヤーンの両者は個々のフィラメントから成る。繊維マットまたはウェ
ブは繊
維のマトリックス、即ちアスペクト比が少なくとも約100:1の細いスレッド状の
ものから成る。繊維のアスペクト比は、繊維のより長い方の寸法とより短い方の
寸法の比である。
その繊維強化材料は、バインダー13の強度を増大するどんな材料から成っても
よい。本発明の用途に有用な繊維強化材料の例として、金属または非金属の繊維
材料を含む。好ましい繊維材料は非金属である。非金属繊維材料は、ガラス、カ
ーボン、鉱物、合成または天然耐熱有機材料、またはセラミック材料から製造さ
れた材料であってもよい。本発明の用途に対する好ましい繊維強化材料は、有機
材料、ガラスおよびセラミック繊維材料である。
「耐熱(heat resistant)」有機繊維材料とは、本発明の被覆研磨材の製造およ
び使用条件下で、溶融または軟化または分解に十分耐えられるべき使用可能な有
機材料を表す。有用な天然有機繊維材料には、ウール、絹、綿またはセルロース
を含む。有用な合成有機繊維材料の例として、ポリビニルアルコール、ナイロン
、ポリエステル、レーヨン、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリオレフィン、アラ
ミドまたはフェノールを含有する。１種の本発明の用途に特に好ましい有機繊維
材料はアラミド繊維材料である。そのような材料は、デラウェア州ウィルミント
ン(Wilmington)のデュポン(DuPont)社から市販の商品名「ケブラー(Kevlar)」お
よび「ノーメックス(Nomex)」である。バインダー13中に１種以上の強化繊維を
有し得る。
一般的に、どのようなセラミック繊維強化材料も本発明の用途には有用である
。本発明に適したセラミック繊維強化材料の例として、ミネソタ州セントポール
(St.Paul)のミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニ
ー（Minnesota Mining and Manufacturing Co.）から市販の「ネクステル(Nexte
l)」がある。
ヤーンまたはロービング状の有用な市販のガラス繊維強化材料の例として、ペ
ンシルバニア州ピッツバーグ(Pittsburgh)のＰＰＧインダストリーズ(Industrie
s)社の製品名E-ガラス(glass)・ボビン・ヤーン；オハイオ州トレド(Toledo)のオ
ーエンス・コーニング(Owens Corning)社の製品名「ファイバーグラス(Fiberglas
)
」連続フィラメント・ヤーン；およびオハイオ州トレド(Toledo)のマンビル・コー
ポレーション(Manville Corporation)の製品名「スター・ロブ(Star Rov)502」ガ
ラス繊維ロービングがある。ガラス繊維ヤーンおよびロービングの寸法は通常ヤ
ード/ポンドの単位で表示される。有用なグレードのヤーンおよびロービングは
、75〜15,000ヤード/ポンドの範囲である。
ガラス繊維強化材料が使用されるなら、そのガラス繊維材料に界面結合剤、即
ちカップリング剤（例えば、シランカップリング剤）を加えて、有機バインダー
材料の接着性を改良することが好ましい、熱可塑性バインダー材料を使用する際
には特にそうである。有用なシランカップリング剤の例として、ミシガン州ミッ
ドランド(Midland)のダウ・コーニング(Dow-Corning)社の「Z-6020」またはダウ・
コーニング「Z-6040」を含む。
前記強化繊維は、バインダー13により埋封される前に、ある種の前処理剤を含
有してもよい。この前処理剤は、接着促進剤またはスラッシング(slashing)化合
物であってもよい。例えば、ガラス繊維強化繊維は、ガラス繊維ヤーンと適合性
を有する表面処理剤、例えばエポキシまたはウレタンを含有し、バインダー13と
の接着性を促進剤してもよい。そのようなガラス繊維ヤーンの例には、ペンシル
バニア州ピッツバーグ(Pittsburgh)のＰＰＧ社の商品名「ＥＣＧ150 1/0 1.0Z」
スタイル903および「ＥＣ9 33 1Ｘ0 Z40」スタイル903ガラス繊維ヤーンで公知
のもの、およびオハイオ州トレド(Toledo)のオーエンス・コーニング(Owens Corn
ing)社の商品名「ＥＣＧ150 1/0」スタイル603および「ＥＣ9 33 1Ｘ0 0.7Z」ス
タイル603ガラス繊維ヤーンで公知のものがある。長さ100μm、または、ある連
続ストランドから形成された繊維強化層に必要な長さの繊維強化材料を使用する
ことによって、有用なものが得られる。その繊維強化材料はいつも補強材料層毎
に本質的に１つの連続したストランドの形状であることが好ましい。即ち、その
繊維強化材料は、被覆研磨ループの長さ、即ち円周を何回も回るに十分な長さを
有し、そして繊維強化材料の少なくとも１つの明瞭な層を与えることが好ましい
。好ましい繊維強化材料の強化繊維デニール、即ち繊度は約5〜約5000デニール
、通常約50〜約2000デニールの範囲である。より好ましくは、その繊維デニール
は
約200〜約1200、および最も好ましくは約500〜1000デニールの範囲である。その
デニールは使用した繊維強化材料の粒子のタイプに強く影響されることがわかる
。
前記繊維強化材料は繊維ストランド、繊維マットまたはウェブ、またはステッ
チボンドまたは緯入れ(weft insertion)マットの形状であってもよい。マットま
たはウェブ構造の主な目的は発明の被覆研磨材の引裂抵抗を増加することである
。そのマットまたはウェブは織物または不織の形状であってもよい。そのマット
は、その開放性、非方向性強度特性および低価格であることから不織繊維材料か
ら成ることが好ましい。
不織マットは繊維の不規則分布のマトリックスである。このマトリックスは通
常、自生的な繊維の接着または接着剤によって形成される。それは即ち、不織マ
ットが、機械的、熱的または化学的手段により繊維またはフィラメントを接着ま
たは絡合いさせることによって形成されたシートまたはウェブ構造として説明さ
れていることである。
本発明に適した不織状材料の例として、ステープル結合、スパン結合、メルト
ブロー、ニードル・パンチ、ハイドロエンタングルまたは加熱結合した形状物を
含む。不織ウェブは通常は多孔性で、約15％以上の多孔度を有する。使用した特
定の不織布によって、その繊維長は約100μmから無限大、即ち連続繊維ストラン
ドの範囲であってよい。不織マットまたはウェブは更に「ザ・ノンウォーブン・ハ
ンドブック(The Nonwoven sHandbook)」（バーナード(Bernard)M.リッチスタイ
ン(Lichstein)著、1988年、ニューヨークのアソシエーション・オブ・ザ・ノンフォ
ーブン・ファブリック・インダストリー(Association of the Nonwoven Fabrics I
ndustry)発行）によって説明されている。
本発明の通常の用途に適用されるとき、繊維マット構造体の厚さは約25〜約80
0μm、好ましくは約100〜約375μmの範囲である。好ましい繊維マット構造体の
重量は約7〜約150g/m2、好ましくは約17〜約70g/m2の範囲である。本発明のある
好ましい態様では、その支持体は繊維マット構造の単層のみを含む。他の好まし
い態様として、その支持体中に分布した繊維マット構造体の分離した多層を含有
し得る。好ましくは、本発明の支持体内に1〜10層、より好ましくは2〜5層の繊
維
マット構造が存在する。本発明の好ましい支持体の約1〜50wt％、より好ましく
は約5〜20wt％が好ましくは繊維強化マットである。
選択される繊維強化のタイプは通常、選択した有機ポリマーバインダー材料お
よび最終製品の用途に依存する。例えば、熱可塑性バインダー材料13が所望であ
れば、補強ストランドは縦方向の強度を得るのに重要である。通常、バインダー
材料13自体良好なベルトと直角方向（即ち、そのベルトの幅方向）に強度および
可撓性を有する。熱硬化性バインダー材料が所望であれば、繊維マット構造体は
強度および引裂抵抗を得るのに重要である。
本発明の被覆研磨材に、繊維強化ストランドおよび繊維マット構造体の組合せ
を含むことは好ましくおよび有利なことである。その繊維ストランドは、少なく
とも製造の簡便さに関して有利な繊維マット構造内に埋設された個々のストラン
ドであり得る。その繊維ストランドはまた、繊維マット構造とは分離した、即ち
絡合わないまたは撚り合わない独立した層を形成してもよい。
前記繊維マット構造体は、少なくとも本発明のエンドレスでシームレスの物品
の引裂抵抗を一般に増大するので有利である。繊維強化ストランドおよび繊維マ
ット構造体の両者を含有するエンドレスでシームレスのループでは、繊維マット
構造体は支持体組成物の好ましくは約1〜50wt％、より好ましくは約5〜20wt％で
あり、かつ繊維強化ストランドは支持体組成物の好ましくは約5〜50wt％、より
好ましくは約7〜25wt％である。
前述のように、繊維強化材料は個々の繊維の平行なストランドを接着するのに
使用される接着性または融着可能な繊維を含有するマット構造体であってもよい
。このようにして、「個々の(individual)」平行なストランドは繊維強化マット
内に埋設、即ち包み込まれる。これら平行なストランドはそれぞれそれらの長さ
の全体に渡って直接接触した状態であってもよく、または、はっきりとした距離
をもって離れていてもよい。このように、個々の繊維強化ストランドを使用する
有用性はマット構造体に組み込まれ得ることである。その融着可能な繊維は、19
89年11月8日出願の欧州特許出願340,982に開示されている。
繊維強化材料は、本発明の有利な態様に対して望ましいように配向されてもよ
い。それは即ち、繊維強化材料はランダムに分布し、または、繊維および/また
はストランドは配向され、改良された強度および引裂特性を得るのに望ましい方
向に沿って伸長される。
前述のように、本発明のある物品では、個々の補強ストランドは、繊維強化材
料層内でオーバーラップまたは交差することなく互いに隣接していてもよく、ま
た、前記補強ストランドは交錯していてもよい。それらはまた、多数の非交錯平
行および同一平面上の補強ストランドであってもよい。更に、繊維強化材料の多
数の層、即ち平面が存在してもよく、それらは互いに平行または垂直に配向され
ていてもよい。
繊維状補強材料は、直角方向の強度の大部分は有機ポリマーバインダーによる
ものであることを示し得る。このことを達成するため、繊維状補強材料に対する
バインダーの高重量比、例えば約10:1を採用するか、または、その繊維状補強材
料（通常、個々の補強ストランドの形状）は支持体ループの装置方向（即ち、縦
方向）だけに存在する。
再び図面を参照して、第３図〜第６図（寸法は記載せず）は本発明の様々な被
覆研磨材を示す。繊維強化材料、特に個々の補強ストランドは被覆研磨材構造体
内に予め決めておいた、即ち、ランダムでない位置または配列で存在することが
好ましい。例えば、第３図の態様30に関して、繊維強化ストランド層内の個々の
ラップ31は配向され、物品30の装置方向、即ち縦方向に伸長され；第３図は露出
した補強ストランドの内部層部分を有するエンドレスでシームレスの被覆研磨材
料を表す。
一般的に第３図の4-4線に沿って取ったエンドレスで、シームレスの被覆研磨
材30の断片の拡大断面図である第４図に示すように、その繊維強化材料は繊維強
化材料層32および33の上下および間の、固化した有機バインダー層34、35および
36を有する２つの明瞭な層32および33内に存在する。１つの層（33）は前記のよ
うに配向され、有機バインダー材料35によって、その他の層（32）から分離され
る。層33は、物品の縦方向に伸長されたラップ31を有する補強ストランドの層で
ある。層32は繊維強化マットまたはウェブの層である。その物品の縦方向のスト
ランドの配向は有利な特性、特に引張強さ、即ち、そのループの縦方向の引裂抵
抗を提供する。層34、35および36はすべて、第１図および第２図のバインダー13
に相当する。バインダー層34、35および36は組成が同一であっても異なってもよ
い。研磨粒子16およびサイズ被膜17が第１図と同様に示されている。
特に図には示さないけれども、別の強化繊維ストランドは配向され、被覆研磨
材の直角方向に伸びるかまたは直角方向に近づくように配向される。更に特に図
には示さない別の態様に関して、補強ストランドの交互の層が配向され、要すれ
ば、グリッド(grid)として被覆研磨材の縦およびそれと直角方向の両方に伸長さ
れるように配向され得る。繊維が直角方向に伸長され、そしてセグメントが共に
添え継ぎされてセグメント被覆研磨材を形成するとき、直角方向の引裂抵抗のお
おきな改善が実現される。
第５図は、一般的に第３図の4-4線に沿って同様に取った本発明のエンドレス
で、シームレスの被覆研磨材の断片の拡大断面図を示す。物品50は内部構造内に
1層の繊維強化マット構造体52を有する。第５図に示した態様は、その中に組込
まれる個々の平行繊維ストランド53を有する繊維強化マット構造体を示す。特に
第５図に示したのではないが、繊維強化マット構造体の層は通常、補強マットの
少なくとも２種のラップから成る。バインダー層55および56は、第１図および第
２図に示されるバインダー13に相当する。研磨粒子16およびサイズ被膜17が第１
図と同様に示されている。
１層の繊維マット構造体または１層の用いた繊維強化ストランドのみが存在す
る場合、前記層は、物品の外側表面の内の１つの方向に配置されてもよいが、好
ましくはバインダー13厚さの中心部で配向される。即ち、繊維強化材料の１層の
みが存在する場合、それは物品の表面上または表面にはなく、むしろバインダー
13の内部構造内に埋封される。従って、エンドレスで、シームレスの物品の外側
および内側表面には、一般に露出した繊維強化材料は存在しない。
一般的に第３図の4-4線に沿って同様に取った本発明のエンドレスで、シーム
レスの被覆研磨材の断片の拡大断面図である、第６図の態様に関して、物品60は
繊維強化材料の３つの平行層、即ち平面62、63および64を有する。これら３層62
、
63および64は、第１図のバインダー13に相当する有機ポリマーバインダー材料の
領域65および66によって互いに分離されている。これら３層62、63および64は通
常、互いに重ならず、絡み合わず、または交差せず、そしてその支持体表面を有
機バインダー材料67および68の領域によって被覆される。繊維強化材料層のそれ
ぞれは補強ストランド層、繊維強化マットまたはウェブ層、または導入された補
強ストランドを有する繊維強化マット層であってもよいが、第６図の態様は繊維
マット構造体の層としての層62および64、および物品60の装置方向、即ち縦方向
に位置する繊維ストランドの層としての層63を示す。例えば第６図に示したよう
な物品の製造において、バインダー層65および66は同時に塗布されても、２つの
異なる工程により塗布されてもよく、層65および66は同一または異なる有機ポリ
マーを含有してもよい。
第４図、第５図および第６図には、任意の層37、57および69がそれぞれ示され
ている。これは、早くから、前記物品の引裂抵抗を向上し、バックウェアを低減
し、および/または美的外観を向上するのに使用され得ると言われた任意の紙ま
たはポリマーフィルムを表す。前記紙またはプラスチックフィルムは、製造時に
製品の支持構造体からの剥離を確実なものにするのに簡単に用いられてもよい。
好ましいポリマーフィルムは、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、ポリ
アミド、ポリスルホンおよびポリプロピレンを含有するものを含む。
本発明の被覆研磨材は、少なくとも１層の補強ストランド、または少なくとも
１層の繊維強化マットまたはウェブ構造体、または導入された補強ストランドを
有する少なくとも１層の繊維強化マットを含む。本発明の好ましい物品には、多
数の繊維強化材料層が含まれる。本発明のより好ましい物品には、縦方向および
直角方向の両方の優れた強度のために、少なくとも１層の繊維マット構造体およ
び少なくとも１層の補強ストランドが含まれる。
（任意の添加剤）
本発明の被覆研磨材は、本発明のある用途に対して、更におよび有利に他の添
加剤を含んでもよい。例えば、バインダー13への強化剤の導入はある用途では好
ましいものとなる。好ましい強化剤には、ゴム状のポリマーまたは可塑剤が含ま
れる。その好ましいゴム強化剤は合成ゴムである。好ましくは、少なくとも有効
量の強化剤が使用される。ここで、上記文中の「有効量の(effective amount)」
という語句は、可撓性および強靭性を改良するに充分な量を表す。
本発明のある用途に対して、バインダー13に有利に添加されてもよい他の材料
は無機または有機充填材を含む。無機充填材は鉱物充填材として既知である。充
填材は、通常粒径約100μm以下、好ましくは約50μm以下を有する粒子材料とし
て定義される。その充填材は中実または中空の長球(spheroid)の形状、例えば、
中空ガラスおよびフェノール長球であってもよい。充填材はバインダー13内で均
一に分散され得る。本発明の用途に対して有用な充填材の例には、カーボンブラ
ック、炭酸カルシウム、シリカ、メタケイ酸カルシウム、クリオライト、フェノ
ール充填材またはポリビニルアルコール充填材が含まれる。充填材を用いる場合
、その充填材は強化繊維間に充填し、バインダー13への亀裂生長をできる限り防
止することが理論づけられる。通常、充填材はバインダー13重量の約70重量％以
上、およびサイズ被膜重量の70wt％以上の量では使用されない。
本発明のある用途に対して、バインダー13に添加してもよい他の有用な材料ま
たは成分は、顔料、油、帯電防止剤、難燃剤、熱安定剤、紫外線安定剤、内部離
型剤、酸化防止剤および加工助剤である。帯電防止剤の例として、黒鉛繊維、カ
ーボンブラック、酸化バナジウムのような金属酸化物、導電性ポリマー、保湿剤
およびそれらの組合せを含む。これらの材料は更に、例えば米国特許第5,108,46
3号、同5,137,542号、および同5,203,884号に開示されている。
（接着剤層）
本発明の被覆研磨物品内の接着剤層（第１図のいわゆる「サイズ」被膜17）は
樹脂接着剤から形成される。有用な樹脂接着剤は、有機ポリマーバインダー材料
13と相溶性のある接着剤である。硬化樹脂接着剤は、接着剤層が劣化せず、かつ
研磨材料が早期に剥離する研削条件にも耐性がある。
サイズ接着剤は好ましくは熱硬化性樹脂から成る。これらの層に好適な使用可
能な熱硬化性樹脂接着剤の例には、バインダー13を作製するのに有用なものとし
て前述したものが含まれる。
サイズ接着剤層（第１図中の17）は、好ましくは、研磨物品に通常使用される
他の材料を含んでもよい。添加剤として表したこれら材料は、研削助剤、カップ
リング剤、湿潤剤、染料、顔料、可塑剤、離型剤またはそれらの組合せを含む。
他の充填材を、これらの層中の添加剤として用いてもよい。充填材または研削助
剤は前記サイズ被膜用として、通常、接着剤重量の約70wt％以下の量で含まれる
。有用な充填材の例には、カルシウム塩（例えば炭酸カルシウムおよびメタケイ
酸カルシウム）、シリカ、金属、カーボンまたはガラスが含まれる。
要すれば用いられるスーパーサイズ層には好ましくは研削助剤を含んでもよく
、それにより被覆研磨剤の研磨特性を向上する。研削助剤の例には、テトラフル
オロホウ酸カリウム、クリオライトまたは硫黄が含まれる。通常、その研削助剤
は要求される結果に対して必要以上には使用しない。
好ましくは、前記接着剤層は従来のカルシウム塩充填樹脂、例えばレゾールフ
ェノール樹脂から形成される。少なくとも耐熱性、比較的低い感湿性、高い硬度
、および低コストのために、レゾールフェノール樹脂が好ましい。より好ましく
は、前記接着剤層には、レゾールフェノール樹脂中の炭酸カルシウムまたはメタ
ケイ酸カルシウム約45〜55重量％を含有する。最も好ましくは、前記接着剤層に
は、炭酸カルシウム充填材約50重量％、およびレゾールフェノール樹脂、アミノ
プラスト樹脂、またはそれらの組合せ約50重量％を含む。ここで、これらの百分
率は接着剤の重量を基礎としている。
（研磨材料）
本発明の物品に用いられるのに好適な研磨材料16の例には、溶融酸化アルミニ
ウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ア
ルミナジルコニア、ざくろ石、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素またはそれらの
混合物が含まれる。「研磨材料(abrasive material)」という語には、砥粒、凝
集体または多粒研磨グラニュールを包含する。そのような凝集体の例が、米国特
許第4,652,275号に開示されている。米国特許第5,078,753号に開示された凝集体
粒子を侵食し得る稀釈剤の使用もその発明の範囲に入る。
好ましい研磨材料は、アルミナベースの、即ち酸化アルミニウムベースの砥粒
である。本発明の用途に対して有用な酸化アルミニウム粒子には、溶融酸化アル
ミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウムが含まれる。
セラミック酸化アルミニウムの例が、米国特許第4,314,827号、同4,744,802号、
同4,770,671号、および同4,881,951号に開示されている。
本発明の有用な用途の砥粒の平均粒径は、少なくとも約0.1μm、好ましくは少
なくとも約100μmである。アメリカン・ナショナル・スタンダーズ・インスティチ
ュート(ANSI)・スタンダード(American National Standards Institute Standard
)B74.18-1984に従い、約100μmの粒径はおよそ被覆研磨剤グレード120の砥粒に
相当する。被覆研磨剤の要求最終用途に応じて、その砥粒は配向され、または配
向なしにバインダー13に適用されてもよい。
（被覆研磨物品の作製）
本発明の研磨物品を作製するのに、様々な方法が用いられてもよい。通常、選
択された方法は、選択されたバインダー13の種類に依存する。本発明のエンドレ
スで、シームレスの被覆研磨材の態様に関して、好ましい方法は一般に：
(a)繊維強化部材を支持構造体に塗布し、同時または逐次のどちらかでバイン
ダー前駆体が該繊維強化部材を埋封し、かつ該強化部材を含有しないバインダー
領域を提供するのに十分な量の有機ポリマーバインダー前駆体を該強化部材に塗
布する工程、
(b)多数の研磨粒子を該強化部材を含有しないバインダー前駆体領域に適用す
る工程、および
(c)工程(b)により得られる構造体を、バインダー前駆体を固化し、それにより
バインダーを形成するのに十分な条件に暴露する工程、
を含み、前記研磨粒子の大部分がバインダーから突出している。
被覆研磨材の第２の製造方法には、
(a)実質的に第１平面にある繊維強化部材を提供する工程、
(b)実質的にバインダー前駆体を用いて該繊維強化部材を埋封し、かつ該強化
部材を含有しないバインダー前駆体領域を更に提供するのに十分な量で、有機ポ
リマーバインダー前駆体を該繊維強化部材に塗布する工程、
(c)研磨粒子がバインダー前駆体から突出し、実質的に第２平面を形成し、該
第２平面が第１平面に隣接するように、多数の研磨粒子を該強化部材を含有しな
いバインダー前駆体領域に適用する工程、および
(d)工程(c)の構造体を、バインダー前駆体を固化し、それによりバインダーを
形成するのに十分な条件に暴露する工程、
を含み、前記研磨粒子の大部分がバインダーから突出している。
被覆研磨材の第３の製造方法には、
(a)繊維強化部材を支持構造体に塗布し、同時または逐次のどちらかでバイン
ダー前駆体が該強化繊維を埋封し、かつ該強化部材を含有しないバインダー前駆
体領域を提供するのに十分な量の有機ポリマーバインダー前駆体を該強化部材に
塗布する工程、
(b)研磨粒子の大部分がバインダー前駆体から突出するように、多数の研磨粒
子を該強化部材を含有しないバインダー前駆体領域に適用する工程、
(c)該研磨粒子およびバインダー前駆体上に、サイズ被膜前駆体を塗布する工
程であって、該バインダー前駆体が固化されず、なお流動状態であるサイズ被膜
前駆体を塗布する工程
(d)工程(c)から得られる構造体を、該バインダー前駆体およびサイズ被膜前駆
体を固化し、バインダーおよびサイズ被膜を形成するのに十分な条件に暴露する
工程、
を含む。
第４の方法には、
(a)実質的に第１平面にある繊維強化部材を提供する工程、
(b)実質的にバインダー前駆体を用いて該繊維強化部材を埋封し、かつ該強化
部材を含有しないバインダー前駆体領域を提供するのに十分な量で、有機ポリマ
ーバインダー前駆体を塗布する工程、
(c)研磨粒子の大部分がバインダー前駆体から突出し、かつ該研磨粒子が実質
的に該粒子を含有する第２平面にあり、該第２平面が第１平面に隣接するように
、多数の研磨粒子を該強化部材を含有しないバインダー前駆体領域に適用する工
程、
(d)該バインダー前駆体がなお流動状態である間に、該研磨粒子およびバイン
ダー前駆体上に、サイズ被膜前駆体を塗布する工程
(e)工程(d)の構造体を、該バインダー前駆体およびサイズ被膜前駆体を固化し
、バインダーおよびサイズ被膜を形成するのに十分な条件に暴露する工程、
を含む。
第５の方法には、
(a)有機ポリマーバインダー前駆体を不織繊維基材に含浸して、含浸不織布を
形成する工程、
(b)該含浸不織布を支持構造体に適用する工程、
(c)ナイロンの交互ヤーンおよびガラス繊維を該含浸不織布上に、該ヤーンを
含浸不織布に引き下げるように引っ張りながら適用する工程であって、該ヤーン
を湿潤させ、埋封し、かつなお過剰のバインダー前駆体が存在して、実質的に該
不織布およびヤーンを含有しない領域を形成するのに十分なバインダー前駆体が
存在し、該不織布およびヤーンが該支持構造体に２層に適用され、該２層が均一
構造体を形成する相に対して角度180度をなす工程、
(d)多数の研磨粒子を、該研磨粒子の大部分がバインダー前駆体から突出する
ように、実質的に該不織布および該ヤーンを含有しないバインダー前駆体領域に
適用する工程、および
(e)工程(d)の構造体を、バインダー前駆体を固化しバインダーを形成するのに
十分な条件に暴露する工程、
を含む。
第６の方法には、
(a)不織繊維基材を支持構造体に適用する工程、
(b)ナイロンの交互ヤーンおよびガラス繊維を該含浸不織布上に、該ヤーンを
含浸不織布に引き下げるように引っ張りながら適用する工程であって、該ヤーン
を湿潤させ、埋封し、かつなお過剰のバインダー前駆体が存在して、実質的に該
不織布およびヤーンを含有しない領域を形成するのに十分なバインダー前駆体が
存在し、該不織布およびヤーンが該支持構造体に２層に適用され、該２層が均一
構造体を形成する相に対して角度180度をなす工程、
(c)多数の研磨粒子を、該研磨粒子の大部分がバインダー前駆体から突出する
ように、実質的に該不織布および該ヤーンを含有しないバインダー前駆体領域に
適用する工程、および
(d)工程(c)の構造体を、バインダー前駆体を固化しバインダーを形成するのに
十分な条件に暴露する工程、
を含む。
第７の方法の態様は、好ましくは連続ウェブ法のように行われ、
(a)不織ウェブ材料を被膜部と交錯させて、該不織布を有機ポリマーバインダ
ー前駆体内に埋封し、それにより該不織材料を含有しないバインダー前駆体領域
を有する含浸不織布を形成する工程、
(b)繊維強化ヤーンを含浸不織布内に固定して、該不織材料および該ヤーンを
含有しない領域を形成する工程、
(c)静電力により、該不織材料および該ヤーンを含有しない領域内の多数の研
磨粒子を突出させる工程、
(d)工程(c)の構造体を、バインダー前駆体を固化しバインダーを形成するのに
十分な条件に暴露する工程、
(e)サイズ被膜前駆体を該研磨粒子およびバインダー上に塗布する工程、
(f)工程(e)から得られた構造体を、サイズ被膜前駆体を固化してサイズ被覆研
磨材を形成するのに十分な条件に暴露する工程、
(g)要すれば、付加的硬化、屈曲および/または加湿などの方法により、該サイ
ズ被覆研磨材を更に加工する工程、および
(h)該サイズ被覆研磨材を所望の型または形状に変換する工程、
を含む。
本発明の研磨物品を製造する１つの好ましい連続法では、まず不織基材をバイ
ンダー前駆体に含浸させることである。この含浸は、如何なる従来の被覆方法、
例えば吹付け、ロール被覆、ナイフ被覆、浸漬、および絞り被覆によって行われ
てもよく、好ましい方法は前記不織基材をバインダー前駆体でナイフ被覆する方
法である。次に、この含浸不織布を支持構造体に適用する。次いで、ナイロンお
よびガラス繊維の交互ヤーンを不織基材上に適用する。前記ヤーンを適用する際
に、前記ヤーンを含浸不織布に引き下げるように張力をかけるべきである。この
張力はまた、前記補強ヤーン上のバインダー前駆体の湿潤を促進するのに役立つ
。前記補強ヤーンを湿潤および埋封し、なおその補強ヤーン上に過剰のバインダ
ー前駆体が存在するのに十分なバインダー前駆体がある。前記不織布および補強
ヤーンは好ましくは、前記支持構造体に適用され、均一構造を形成する。均一構
造を形成するいくつかの場合、不織布および/または強化繊維を２層に適用し、
これらの２層は相から180度である。
一般に図１に示されるように、前記強化繊維は実質的に第１平面に存在する。
１種以上の強化繊維または２層以上の強化繊維が存在する場合、本質的に全強化
材料は互いに比較的接近している。従って、この第１平面は、全強化繊維を含む
ことを意味する。
第13図は、本発明のシーム被覆研磨材を製造するのに有用な連続ウェブ法の縮
小概略図を示す。強化繊維31のロール、例えば不織布31のロールを巻出して、次
に被覆部32でバインダー前駆体33を被覆する。この被覆は、前述の如何なる方法
により行ってもよい。ナイフコーターの使用が好ましい。要すれば、他の強化繊
維、例えば補強ヤーン35は巻出部34を出て、バインダー前駆体内に固定される。
前記バインダー前駆体は次いで、これらの補強ヤーンを湿潤または本質的に埋封
する。次に、研磨粒子37をバインダー前駆体に、好ましくは静電塗装機36により
被覆する。接地板38を、前記ウェブ上に配置する。次いで、得られる構造体を、
バインダー前駆体が固化する条件に暴露する。前記バインダー前駆体をエネルギ
ー源39、熱エネルギーまたは放射線エネルギーのどちらかに暴露することが好ま
しい。次に、サイズ被膜前駆体42を従来の方法により前記研磨物品上に被覆する
。第13図には、サイズ被膜前駆体をロールコーター40により塗布する。次いで、
得られる構造体を、サイズ被膜前駆体を固化するのに十分な条件にさらす。通常
、サイズ被膜前駆体はエネルギー源43に暴露する。得られる被覆研磨材44を次い
で、ロールに巻き取る。この任意の操作を更に行った後、ウェブ状の被覆研磨材
の所望の形または形状に変換する。
第13図に示される工程中に、キャリアウェブまたは支持ウェブを用いることも
本発明の範囲内である。前記キャリアウェブは、前記バインダー前駆体が固化さ
れ得るまで「研磨」ウェブを支持するのを補助する。前記支持ウェブは、要求強
度および耐熱性を有する如何なる材料であってもよい。そのようなキャリアウェ
ブの例には、紙、ポリマーフィルム、ゴムウェブ、布、バルカンファイバー、金
属ベルト、およびそれらの処理したものおよびそれらの組合せが含まれる。前記
キャリアウェブは孔が空いていてもよい。前記キャリアウェブの前面には剥離被
膜を有してもよく、そして前記キャリアウェブは、メイクコートの固化後にバイ
ンダーに接着しない。
好ましいサイズ被膜は、研削助剤または無機充填材のどちらかを充填したレゾ
ールフェノール樹脂である。エンドレスで、添え継ぎのないベルトに関して、サ
イズ被膜前駆体を研磨粒子上にスプレーするのが好ましい。前記サイズ被膜前駆
体を塗布した後、それを通常、エネルギー源に暴露することにより固化する。典
型的および好ましいエネルギー源には、熱エネルギーおよび放射線エネルギーが
挙げられる。
本発明の方法に用いられる研磨粒子被覆技術は、静電塗装、滴下被覆、および
磁気被覆から成る群から選択されてもよい。第３および第４の態様では、サイズ
被膜前駆体を、未硬化または一部分のみ固化したバインダー前駆体上に塗布して
もよい、即ち前記バインダー前駆体は重合および硬化を開始する条件に暴露しな
かった。
第１および第３の方法に用いられる支持構造体は、好ましくはドラムであり、
それは例えば鉄、金属、セラミックまたは強靭なプラスチック材料のような硬質
材料から形成されてもよい。前記ドラムはモーターによって制御された速度で回
転するマンドレル上に位置する。この回転は、その用途によって概して0.1〜500
rpm、好ましくは1〜100rpmの範囲であってよい。
前記ドラムは単一で、またはエンドレスでシームレスの物品を容易に除去する
ため崩壊するセグメントまたは小片から形成されてもよい。大きなエンドレスで
シームレスの物品が好ましい場合、そのドラムは通常物品の崩壊および容易な剥
離のためにセグメントから作られる。そのようなドラムが使用される場合、物品
の内側の表面に僅かなうね(ridge)が存在し、そこではそのセグメントが接合さ
れ、そのドラムにシームを形成する。一般的には内側の表面にはそのようなうね
がないことが好ましいが、特に大きなベルトを用いた製造の容易化のために、そ
のようなうねは本発明のエンドレスのシームレスの物品内では許容されてもよい
。
そのドラム寸法は一般的に、エンドレスでシームレスの物品の寸法に相当する
。そのドラムの円周は一般的に、エンドレスでシームレスの物品の内円周に相当
する。エンドレスでシームレスの物品の幅は、そのドラムの幅以下またはそれと
等しいどんな値でもよい。単一のエンドレスでシームレスの被覆研磨材をドラム
上に取り付け、ドラムから取り外し、そしてその側面を耳切りする。加えて、前
記被覆研磨材は縦方向にスリットし、実質的に元の物品以下の幅を有する多数の
物品と成り得る。
多くの場合、バインダーまたはいくつかのその他の化合物を被覆する前に、ド
ラムの外面に剥離被膜を被覆することが好ましい。これにより、そのバインダー
が固化した後、エンドレスでシームレスの被覆研磨材が得られた。ほとんどの場
合、この剥離被膜はエンドレスでシームレスの被覆研磨材の一部分とはならない
。崩壊可能なドラムが大きなエンドレスでシームレスの被覆研磨材の製造に使用
されるなら、前述のようにそのような剥離ライナーは、その物品の内側の表面の
うねの形成を妨げるか、または減じることを助ける。そのような剥離被膜の例と
して、それらに制限されるものではないが、シリコーン、フルオロケミカル、ま
たは、シリコーンまたはフルオロケミカルを被覆したポリマーフィルムを含む。
そのバインダーの最終のまたは上部被膜を被覆した第２の剥離被膜を使用するこ
とも、本発明の範囲内である。この第２の剥離被膜は通常、そのバインダーの固
化の間に存在し、その後剥離されてもよい。
熱硬化性バインダー材料は通常、液体状態または半液体状態でドラムに被覆さ
れる。前記バインダーの被覆はどのような有効な方法、例えば吹付、しごき塗、
ナイフ被覆、ロール被覆、流し塗または転写式塗布を用いてもよい。これらの被
覆方法に対して、前記ドラムは通常、熱硬化性バインダーを被覆するように回転
する。例えば、第７図に関して、熱硬化性バインダー72は、ドラム76の上に設置
したカーテン塗布機74を用いて被覆され得る。ドラム76が回転すると、その熱硬
化性バインダー72はドラム76の外面77に被覆される。通常、ドラムを１回転以上
回転させ、熱硬化性バインダーの適当な被膜を得る。そこでは繊維強化材料が十
分被覆され、そして最終製品内の有機バインダー材料に十分取り巻かれる。その
熱硬化性バインダー72も加熱されてもよく、それにより粘度が低下し、そして被
覆工程での使用がより容易になる。
１種以上のバインダー材料13を使用することも、本発明の範囲内である。これ
を行う際、２種またはそれ以上のバインダー材料、例えば熱硬化性バインダー材
料は、被覆工程前に混合してもよく、そしてそれからドラムに被覆される。更に
、第１のバインダー材料、例えば熱硬化性樹脂はドラムに被覆されてもよく、続
いて次の第２のバインダー材料、例えば熱可塑性材料により被覆される。もし熱
硬
化性樹脂を熱可塑性材料と組合せて使用するなら、熱可塑性材料を被覆する前に
、熱硬化性樹脂はゲル化または部分的に硬化してもよい。
熱硬化性樹脂に関して、その固化過程は実際には硬化または重合過程である。
その熱硬化性樹脂は通常、時間、または時間およびエネルギーの組合せで硬化す
る。このエネルギーは熱エネルギー、例えば熱または赤外線の形であってもよく
、または、照射エネルギー、例えば電子線、紫外光または可視光の形であっても
よい。熱エネルギーに関して、そのオーブン温度は約30〜250℃、好ましくは約7
5〜150℃の範囲内である。使用する特殊なバインダー物質によって、硬化に必要
な時間は１分間〜20時間の範囲内である。熱硬化性バインダーの硬化に必要なエ
ネルギー量は種々の要因、例えばバインダー化学物質、バインダー厚さおよび前
記バインダー内の他の材料の存在に依存する。
前記熱硬化性バインダー材料は、前記研磨粒子を適用する前に、好ましくは乾
燥されるのみ、およびいくつかの場合には、部分的に固化または硬化される。
その繊維強化材料は種々の方法でドラムに被覆されてもよい。主に、特殊な方
法は繊維材料の選択によって用いられる。連続した個々の強化繊維ストランドを
被覆する好ましい方法として、均等巻き装置の使用を包含する。この方法では、
強化繊維ストランドが、最初にドラムへ付着し、均等巻き装置を通して引かれ、
そしてドラムのまわりにドラムの幅に沿って螺旋状に巻き取られる間（そこでは
螺旋状物がドラムの長さの全体に渡って縦方向の伸長により形成されている）、
ドラムは回転している。その均等巻き装置はドラムの幅の全体に渡って移動する
ことが好ましく、そこでは連続強化繊維ストランドが、ドラムに沿った層に均一
に被覆されている。この態様では、そのストランドは、ストランドの以前のラッ
プと平行のストランドの個々のラップを有する有機ポリマーバインダー材料内の
層内のラップの外面の螺旋状巻き取りパターン内にある。
前記均等巻き装置がドラムの全体幅に沿って移動しないなら、強化繊維ストラ
ンドは、シームレスのエンドレスのループの幅に沿った特別な部分にある支持体
内に位置してもよい。このようにして、その中で強化繊維ストランドが１平面に
存在する領域は、重なる事なくそれぞれから分離され得る。しかし、優れた強度
を示すために、繊維強化ストランドはベルトの幅に沿った連続層内にある。
前記均等巻き装置はオリフィスからも成っており、それは繊維ストランドが通
過するとバインダー材料で被覆される。オリフィスの直径は、必要なバインダー
の量に相当するように選択される。
加えて、その均等巻き装置で２種またはそれ以上のヤーンを並んで巻き取るこ
とが好ましい。２種以上の異なるヤーンを同時に前記物品に巻き取ることも好ま
しい。例えば、ガラス繊維およびその他から製造される１つのヤーンはポリエス
テルであってもよい。
繊維強化材料の被覆に細断ガン(chopping gun)を使用してもよい。細断ガンは
、好ましくはドラムが回転し、かつガンが静止したままである間に、ドラム上の
樹脂材料上に繊維を突出させる。この方法は強化繊維が小さい、即ち約100mm以
下の長さを有する場合に特に適している。強化繊維の長さが約５mm以下である場
合、その強化繊維は混合され、バインダー内に浮遊する。得られたバインダー/
繊維材料混合物は次いで、前記バインダー用の前述のものと同様の方法でドラム
に被覆されてもよい。
本発明の内の１つおよび３つの方法の態様では、前記バインダーは回転してい
るドラムに繊維強化材料と同時に被覆されてもよい。通常、前記バインダーは次
いで補強材料表面を湿潤させる。本発明の好ましい適用では、前記繊維強化材料
はバインダーで被覆され、次いでバインダー/繊維材料がドラムに被覆される。
その繊維材料がマットまたはウェブ、例えば不織布または織物マットの形状で
あるなら、（巻いていたものを）伸ばす場所からそれを移動、およびドラムが回
転しているときにドラムのまわりにそれを螺旋状に巻付けることによって、その
マットを被覆する。特殊な望ましい構造によって、ドラムのまわりの繊維マット
構造のラップが１つ以上存在する。好ましくは、繊維マット構造のそれぞれの「
層」に少なくとも２つのラップが存在する。このようにして、その層内の小さな
シームの発生が防止される。
前記繊維マット構造は、様々な方法で有機ポリマーバインダー材料と組合せら
れてもよい。例えば、そのマットは先にドラムに被覆されたバインダー材料に直
接被覆される；そのマットはドラムに最初に被覆され、続いてバインダー材料で
被覆される；または、そのマットおよびバインダーが一操作でドラムに被覆され
る。
本発明の好ましい方法では、繊維マット構造は、ドラムに被覆される前に、有
機ポリマーバインダー前駆体材料で被覆（好ましくは含浸）される。この方法は
、少なくともバインダー材料の量をより容易に監視できる点で好ましい。このよ
うに被覆または含浸させることはどんな従来の方法、例えばロール被覆、ナイフ
被覆、流し塗、吹付、しごき塗、または浸漬被覆によって行ってもよい。
第８図に関して、（部分的にのみ硬化したバインダーを有する）繊維強化中間
物品を製造する好ましい方法において、巻出部85から巻き出すと同時に、繊維マ
ット構造体82に有機ポリマーバインダー材料84を含浸させる。被覆バインダー材
料84の量はナイフコーター86によって決定され、ナイフコーターのギャップ88が
、被覆ポリマーバインダー材料84の量を制御する。
前記マット/液状バインダー組成物(82/84)は、次いでドラム90に少なくとも１
層に被覆される（即ち、そのマット/液状バインダー組成物(82/84)は、ドラムの
まわりを完全に少なくとも１回被覆する）。前記構造体はシームレスであるけれ
ども、この方法で得られたエンドレスのシームレスのループの内部構造にはシー
ムがある。そのようなシームをなくすために、マット/液状バインダー組成物(82
/84)をドラム90のまわりに少なくとも２回被覆することが好ましい。前記バイン
ダー前駆体は、単一の、エンドレスで、シームレスの構造体の硬化が完了する固
化の前に、繊維マット構造体の表面を湿潤させる。
連続な個々の強化繊維ストランドの層がよく用いられるなら、前記のプロセス
はその用途に用いられてもよい。第８図に関して、その方法は均等巻き装置92を
有するヤーン・ガイド・システム(yarn guide system)91の使用を含む。この方法
では、強化繊維ストランド94が最初にドラム90に被覆される間、回転させられる
ドラム90は均等巻き装置92を通過して引かれ、そしてドラム90のまわりに螺旋状
にドラムの幅で巻き取られる（そこでは、ストランド94の層の幅はマット82以下
である）。均等巻き装置92はドラムの幅に沿って移動することが好ましい（そこ
では、連続な強化繊維ストランド94は、マット82の幅に沿って均一に１層に被覆
される）。このように、ストランド94は、（ストランドの以前のラップと平行の
ストランドの各々のラップを有する）有機ポリマーバインダー材料内の層中のラ
ップ外面が螺旋状に巻いたパターンになっている。更に、ストランド94の個々の
ラップは、マット82の平行な側面エッジに関して、０でない一定の角度を有する
。十分に未硬化の熱硬化性樹脂84はマット82に被覆され、少なくとも補強材料の
上下（即ち、ループの外側および内側の表面）に樹脂層を与える。更に、もし十
分な樹脂が使用されるなら、マット82および繊維ストランド94の層の間に樹脂層
が存在する。
第8a図は、第８図の配置の別法を示し、第８図のナイフコーター86が取り除か
れ、代わりの計量ポンプ86aを用いてストランド94を被覆する。通常および好ま
しくは、多数のストランド94（通常約６ストランド）はコーム（表示せず）を通
過させられ、計量ポンプ86aからの単一流れにより被覆され、それは熱硬化性バ
インダー前駆体84aを容器86bから送り出す。通常、６ストランドを被覆するバイ
ンダー前駆体の流量は、約20〜約40g/分の範囲である。
第９図は、中間のエンドレスで、シームレスの繊維強化物品の製造方法の別の
態様を示す。この方法は第８図に示されるものと同様であるが、別の支持構造体
を使用する。この態様では、その方法はコンベヤーユニット100を用いる。この
特殊な方法は、熱可塑性材料も使用され得るが、熱硬化性バインダー材料を用い
る中間のエンドレスで、シームレスの物品の一般的製造方法を示す。前記中間物
品をスリーブ102、即ちベルト状に形成する。スリーブ102は好ましくはステンレ
ス鋼スリーブである。ステンレス鋼スリーブ102はシリコーン剥離ライナー、即
ち、形成されたエンドレスでシームレスのループが容易に除去できるようにした
、スリーブの外側の表面上の材料で被覆されてもよい。そのスリーブ102は所望
のどんな寸法であってもよい。ある典型的な例として、0.4mm厚、10cm幅および6
1cm円周のベルトの形状がある。スリーブ102は通常、２つのアイドラー(idler)
を有する片持ちにした、スリーブ102をどんな所望の速度ででも回転させる駆動
システム104上に搭載される。その駆動システム104は、２つの駆動アイドラー10
6
および108、モーター110、およびベルト駆動手段112から成る。
ドラム上の中間のエンドレスでシームレスの物品の形成に関する前述の方法は
、このコンベヤーユニット100上の中間物品の形成にも用いられる。例えば、第
８図に示した方法に類似して、不織ウェブ82は、ナイフコーター86によって液状
有機バインダー材料84に含浸されている。得られた含浸材料、即ちマット/液状
バインダー組成物はそれから好ましくは外側表面、即ちスリーブ102（それが駆
動システム104上で速度、例えば２rpmで回転する）の外面のまわりを２回被覆す
る。単一補強繊維ストランド94は、それから含浸した不織ウェブ上を被覆されて
もよい。そのウェブは、即ち（スリーブ102が駆動システム104上で回転する時に
、駆動アイドラー108に沿って移動する）均等巻き装置92を有するヤーン・ガイド・
システム91によるマット/液状バインダー組成物(82/84)である。そのスリーブ1
02は通常50rpmの速度で回転する。この結果、cm幅毎に10ストランドの間隔をあ
けた明瞭な繊維状補強ストランドの層を有する支持体が得られた。このストラン
ドの間隔は、そのスリーブの回転速度を増加または減少することによって、また
は、ヤーン・ガイドの速度を増加または減少することによって変化させ得る。
前記中間物品を第８図および第９図に示される方法のどちらによって形成した
後、その中間物品およびドラムは、前記バインダー前駆体を乾燥または部分的に
硬化するのを補助する環境内の場所である。熱硬化性バインダー前駆体を用いる
場合、これは一般に前記中間体を回転スピンドルに付いたバッチオーブンに入れ
る必要があり、そのスピンドルは例えば10rpmで、しばらく、および前記特定の
バインダー前駆体に必要な温度に設定したオーブンで回転し、部分的に硬化する
。その後、前記ドラムおよび中間体をオーブンから取り出し、その中間体上に前
記粒子を静電的に突出させるために研磨粒子で覆われたホットプレート上の回転
シャフトに取り付ける。第14図に示されるように、130は中間物品131を有するド
ラムを表し、ドラム130はホットプレート132上で回転する。力線134を有する電
場Ｅは研磨粒子をその中間物品上に突出させ、ドラムは接地板として働く。研磨
粒子の適用後、前記ドラムおよび中間体を再度前記オーブンに入れ、前記バイン
ダー前駆体をより完全硬化し、更にサイズ被膜前駆体を塗布し、次いで前記中間
体お
よびドラムをオーブンに入れてそのバインダー前駆体を完全硬化する。
不均一な被覆研磨材を製造することも、本発明の範囲内である。不均一な物品
では、材料の組成および/または量が均一でない少なくとも２つの明瞭な領域が
存在する。この不均一性は、物品の長さ、物品の幅、または物品の長さおよび幅
の両者のいずれかにあってもよい。前記組成の不均一性は、バインダー材料13、
繊維強化材料またはいくつかの任意の添加剤に起因するものであってよい。前記
不均一性が、前記物品の異なる領域内の異なる材料、または前記物品のある領域
の材料の欠乏に関連するものであってもよい。
第10〜12図は不均一性被覆研磨材の３種の態様を示す。第10図に関して、被覆
研磨材100は３種の領域101、102、103を有する。近接した領域101および103が補
強ヤーンをもたないのに対して、中央102は補強ヤーンを有する。領域101および
103は第１図のバインダー材料13だけから成る。得られた被覆研磨材はより軟質
エッジを有する傾向にある。第11図に関して、被覆研磨材110は３種の領域111、
112および113を有する。前記物品の内の中央112は本質的にバインダー13（第１
図）だけから成り、中央に近接する領域111および領域113はバインダーおよび補
強材料から成る。第12図に関して、被覆研磨材120は２種の領域121および122を
有する。領域122では、前記物品はバインダー、補強ストランドおよび補強マッ
トから成る。領域121では、前記物品はバインダーおよび強化繊維だけから成る
。バインダー、補強ストランド、補強マット、添加剤およびそれら材料の量の多
くの組合せがある。これら材料およびそれらの構成の特定の選択は、前記被覆研
磨剤の所望の用途に依存する。即ち、前記および第10図に示した被覆研磨材は、
被覆研磨剤上に軟質エッジを有することが望ましい研磨作業に対する適用を有し
てもよい。前記および第11図に示した支持体ループは、エッジの引裂を防ぐため
に強靭なエッジを有することが望ましい研磨作業に対する適用を有してもよい。
不均一性被覆研磨材を製造する多くの異なった方法がある。１つの方法では、
均等巻き装置がドラムのある一定の領域に繊維ストランドを巻き取るだけである
。他の方法では、細断ガンがある一定の領域に補強材料を命中させる。第３の方
法では、補強ヤーンがある場所から解かれ、ドラムのある一定の領域にだけ巻き
取
られる。更に他のアプローチでは、バインダー材料はドラムのある一定の領域に
置かれ、または被覆されただけである。それら異なったアプローチのすべての組
合せたものを用いるのも本発明の範囲内である。
任意の添加剤が使用され得る種々の方法がある。その適用方法は特定の成分に
依存する。好ましくは、バインダーがドラムに被覆される前に、いくつかの添加
剤がバインダー内に分散されている。しかしながら、いくつかの場合には、バイ
ンダーへの添加剤の添加により、チキソトロープ溶液または余りに高粘度で加工
できない溶液になる。そのような場合には、その添加剤は好ましくはバインダー
材料とは別に被覆する。例えば、そのバインダー材料を最初に被覆し、そしてそ
れが粘着性状態にある間に添加剤を被覆する。バインダー材料を有するドラムは
、その添加剤をドラム上に滴下被覆またはドラム上に突出させる間、回転してい
ることが好ましい。どちらかの方法を用いて、前記添加剤は、ドラムの幅に沿っ
て、または特定の領域に集中して、均一に被覆されてもよい。更に、前記添加剤
は繊維強化材料に被覆され、そして繊維/添加剤化合物はドラムに被覆される。
前記バインダー前駆体の粘度が非常に低い場合、研磨物品の更なる加工中に前
記バインダー前駆体が流動したり、「流れる(run)」傾向がある。この流動は望
ましくなく、研磨粒子の配置および配向を起こし、また、強化繊維をシフトさえ
する。前記バインダー前駆体の粘度が非常に高い場合、そのバインダー前駆体は
強化繊維を適当に湿潤しない。好ましい粘度範囲は、ブルックフィールド(Brook
field)DV-1T型粘度計、スピンドル番号３、30rpmおよび室温（20〜25℃）を用い
て、室温で測定して、約500〜20,000cps、より好ましくは約1,000〜5,000cps、
および最も好ましくは約1,500〜3,000cpsである。前記粘度は、溶剤量（樹脂の
％固形分）および/または出発樹脂の化学種により調節してもよい。加熱により
前記樹脂粘度を低下させてもよく、本発明の方法の間に更に加熱して、前記強化
繊維上のバインダー前駆体をより良好に湿潤させてもよい。しかしながら、前記
熱量は、前記バインダー前駆体が早期固化しないように制御されるべきである。
本発明のエンドレスでシームレスの被覆研磨材を製造するために、繊維強化材
料および添加剤の表面を完全に湿潤し、その研磨粒子の定着メカニズムを提供す
るだけ充分なバインダー材料13が存在すべきである。加えて、前記のようにバイ
ンダー材料が非研磨面をシール、および相対的に「平滑な(smooth)」および均一
な研磨面を与えるだけ充分なバインダー材料が存在すべきである。
本発明の被覆研磨ベルトの製造において、サイズ被膜のない研磨粒子を有する
前記中間物品は２つのドラムローラーのまわりに設置されてもよく、そしてその
ローラーは前記物品を回転させるのにモーターと接続されている。更に、前記中
間体は１つのドラムローラーのまわりに設置されてもよく、そしてそのローラー
は前記物品を回転させるのにモーターと接続されている。好ましくは、このドラ
ムローラーは、前記中間体の製造に用いたドラムと同様であってもよい。前記中
間体およびドラムが回転すると、サイズ接着剤前駆体被膜は通常のどんな被覆方
法、例えば、ロール被覆、吹付塗、または流し塗によっても被覆される。吹付塗
は、ある一定の用途に対しては好ましい。前記接着剤層は次いで、前記物品がな
おドラムローラー上にある間に、完全固化されてもよい。更に、得られる製品を
、前記接着剤層の固化前にそのドラムローラーから取り除いてもよい。
前記バインダーが熱可塑性材料を含む場合、熱可塑性バインダーをハブ(hub)
、即ちドラムローラーに被覆するのに用いられ得る様々な異なる方法がある。例
えば、その熱可塑性樹脂が流動可能とするのに、溶剤がその熱可塑性バインダー
に加えられてもよい。この方法では、熱可塑性バインダーはハブに如何なる方法
、例えば吹付、ナイフ被覆、ロール被覆、しごき塗、流し塗または転写式塗布で
被覆されてもよい。次いで、その熱可塑性バインダーは溶剤を除去する乾燥工程
で固化される。前記乾燥条件は、使用した特定の溶剤および使用した特定の熱可
塑性バインダー材料に依存する。通常、乾燥条件は約15〜200℃、好ましくは30
〜100℃の範囲内の温度に含まれる。
更に、前記熱可塑性バインダーはその軟化点以上に加熱され、および好ましく
は流動可能となるその融点以上に加熱される。この方法では、その熱可塑性バイ
ンダー材料はハブに如何なる方法、例えば吹付、ナイフ被覆、ロール被覆、しご
き塗、流し塗または転写式塗布で被覆されてもよい。次いでその熱可塑性材料は
冷却により固化される。
第３の方法では、前記熱可塑性バインダー材料は固形または半固形状で被覆さ
れてもよい。この方法は本発明のある用途に対して好ましいものである。通常、
熱可塑性材料のセグメントは切断され、そしてドラムに被覆される。次いで繊維
強化材料およびいくつかの添加剤または他の成分がハブに被覆される。そして熱
可塑性材料の第２のセグメントが繊維強化材料上に被覆される。次いで、ハブ/
熱可塑性材料は、その熱可塑性バインダーがすべてのバインダー、繊維補強材、
および任意の成分を流動および溶融するように、前記熱可塑性バインダー材料の
軟化点以上、および好ましくはその融点以上に加熱される。そしてその熱可塑性
バインダー材料は冷却および再固化される。
弾性バインダーは、硬化剤および硬化または重合プロセス；加硫プロセス；ま
たは無溶剤被覆され、乾燥され得る弾性バインダー；のいずれかによって固化さ
れてもよい。そのプロセスの間に、温度は前記繊維強化材料の融点または分解温
度を越えてはならない。
本発明のある被覆研磨材の態様では、布、ポリマーフィルム、バルカンファイ
バー、不織布、繊維強化マット、紙等の材料、それらの処理したもの、またはそ
れらの組合せが、前記被覆研磨材上にラミネートされてもよい。
ある研磨用途、例えば定盤と共に用いられる研磨用途では、前記被覆研磨材の
裏面は、使用時低摩擦係数を有するべきである。これらの用途では、セルロース
不織布、例えば紙が前記被覆研磨材の裏面を形成してもよい。前記のバッチ式製
造方法の間、紙基材は支持ドラム上に螺旋状に巻き付ける。次に、前記バインダ
ー前駆体および強化繊維（不織布/補強ヤーン）をその紙の上に適用する。前記
バインダー前駆体は流動し、螺旋状に巻いた不織布の間隙を充填する。前記被覆
研磨材を形成する工程の残りは、本質的には前述のものと同様である。前記の紙
処理されていても、されていなくてもよい。多くの場合、前記の紙は、その紙を
含浸またはシールする、ある種の処理剤を含有する。
実施例
本発明は、以下の詳細実施例の表示によって更に説明され、すべての部数およ
びパーセンテージは他に表示しない限り重量を基礎とするものである。以下の略
語は実施例中で使用される。
ＰＥＴ１ＮＷ：約0.127mm厚および約28g/m2重量の不織ポリエステルマット。テ
ネシー州オールド・ヒッコリー(Old Hickory)のリメイ・コーポレー
ション(Remay Corporation)から商品名「Remay」、スタイル2275
で市販されている。
ＰＥＴ ：厚さ５ミル(0.127mm)を有するポリエチレンテレフタレート
フィルム。
ＣＡＴ ：ジオクチルフタレート中に分散したメチレンジアニリンおよび
塩化ナトリウムの錯体。この材料は、コネチカット州ミドルバリー
(Middlebury)のユニローヤル・ケミカル(Uniroyal Chemical)社から
商品名「BL-16」で市販。
ＬＲ１ ：オハイオ州クリーブランド(Cleaveland)のBFグッドリッチ
(Goodrich)社から商品名「ハイカー(Hycar)1300X31」で市販の、
カルボキシル末端ブタジエンアクリロニトリルコポリマーであり、
アクリロニトリルのモル含量10％、カルボキシル含量酸価28
（ゴム100部当たりの当量）、官能価1.9、数平均分子量3,800、
および示差走査熱量計により測定したガラス転移温度-66℃を有す
る。
ＵＲ１ ：ユニローヤル・ケミカル(Uniroyal Chemical)社から商品名
「BL-16」で市販の、分子量約1,500を有するケトキシム-ブロック
したポリ-1,4-ブチレングリコールジイソシアネート。
ＥＲ１ ：テキサス州ヒューストン(Houston)のシェル・ケミカル(Shell Che
mical)社から、商品名「Epon 828」で市販のビスフェノールＡジグ
リシジルエーテルエポキシ樹脂。
ＡＣＡ ：ニュージャージー州ニューアーク(Newark)のアンハイドライズ・
アンド・ケミカルズ(Anhyderides and Chemicals)社から商品名
「AC-39」で市販の酸無水物硬化剤。
ＣＡ１ ：ペンシルバニア州アレンタウン(Allentown)のエアー・プロダクツ・
アンド・ケミカルズ(Air Products and Chemicals)から商品名
「DMP-30」で市販のエポキシ硬化促進剤、
2,4,6-トリ(ジメチルアミノメチル)フェノール。
ＶＩＢ ：コネチカット州ミドルバリー(Middlebury)のユニローヤル・
ケミカル(Uniroyal Chemical)社から商品名「ビブラタン
(Vibrathane)B-813」で市販のポリエーテルベースのトルエンジイ
ソシアネート末端プレポリマーポリウレタンエラストマー。
ＣＭＤ ：水から被覆可能であり固形分約55％であるビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテルエポキシ樹脂。
このエポキシ樹脂はケンタッキー州ジェファーソンタウン
(Jeffersontown)のハイテク・ポリマーズ(Hi-Tek Polymers)から
商品名「CMD 35201」で市販されている。
ＥＲＣ ：ペンシルバニア州アレンタウン(Allentown)のエアー・プロダクツ
(Air Products)から商品名「EMI-24」で市販の2-エチル-4-メチル
イミダゾールの固形分25％水溶液。
ＳＯＬ ：ミネソタ州セントポール(St.Paul)のウォーラン・ケミカル(Worum
Chemical)社から市販の、商品名「Aromatic 100」および「CYCRO
SOL 53 Solvent」で公知の低級芳香族炭化水素の混合物である有機
溶剤。
ＧＥＮ ：イリノイ州ラグランジ(LaGrange)のヘンケル・コーポレーション
(Henkel Corporation)から市販の、商品名「Genamid 747」で公知
の非常に低粘度の固形分100％のアミドアミン樹脂であり、理論ア
ミン水素当量95、アミン価462mgKOH/g樹脂、および密度7.8ポンド/
ガロン(0.12g/cm3)により特徴付けられる。
ＰＳ ：ミネソタ州セントポール(St.Paul)のウォーラン・ケミカル(Worum
Chemical)社から「ポリソルブ(Polysolve)」で市販の、水および
プロピレングリコールモノメチルエーテルの15/85混合物。
エンドレスで継目のない被覆研磨材の一般的製造方法
この方法は、バインダー前駆体を提供して強化繊維を埋封し、研磨粒子を研磨
物品に保持する研磨物品の製造方法を示す。
前記物品を直径19.4cmおよび円周61cmを有するアルミニウム・ハブ上に形成し
た。前記アルミニウム・ハブは壁厚0.64cmおよび幅0.61cmを有した。それを、直
流モーターにより回転し、かつ1〜120rpmの範囲で回転し得る7.6cmのマンドレル
上に取り付けた。前記ハブの外面上は0.05mm厚のシリコーン被覆ポリエステルフ
ィルムで覆い、それは離型面として働いた。このシリコーン被覆ポリエステルフ
ィルムは最終物品の一部ではない。研磨材の最終寸法は10cm幅×61cm長であった
。
約3.8cm幅の不織ウェブに、ギャップ設定0.23mmで5cm幅ナイフ塗布機を用いて
、バインダー材料を含浸させた。そのナイフコーターを均等巻き装置に取付け、
前記ハブを５rpmで回転させながらハブ上に螺旋状に巻き付けた。２層の不織布
を前記ハブ上に巻き付け、第２の層は第１層を有する相から180度とした。隣接
する巻きを、それらが適当にオーバーラップし、ギャップが１mm以下となるよう
に適用した。次に、補強ストランドまたはヤーンをメイクコート前駆体含浸不織
布に適用した。前記ストランドをまず引張装置を通し、次いでコームを通して一
度に２回巻き付けた。前記強化繊維ストランドを、速度10cm/分でハブ表面に沿
って移動する均等巻き装置を有するヤーン・ガイド・システムを用いて、含浸不織
ウェブの上に巻き付けた。この工程の間、前記ハブは120rpmで回転した。これに
より、cm幅当たり24ストランドの補強ストランドの間隔となった。前記補強スト
ランドは通常異なる材料から成る。ストランド間隔はヤーンガイドの増減により
変化する。ストランドを前記ハブ幅上に巻き付けた後、そのハブを取り除き、回
転スピンドルに付いたバッチオーブン内に入れた。前記スピンドルは10rpmで回
転した。前記ハブはオーブン中で５分間110℃に保持した。
その後、上記ハブをオーブンから取り出し、研磨粒子で覆われたホットプレー
ト上の回転シャフトに取り付けた。前記ハブは接地板として働いた。前記研磨粒
子は平均粒径286μm（ANSIグレード60）を有し、溶融酸化アルミニウムおよびセ
ラミック酸化アルミニウムの15/85混合物であった。前記セラミック酸化アルミ
ニウムは、米国特許第4,314,827号および同4,881,951号に開示の方法に従って作
製され、ミネソタ州セントポール(St.Paul)のミネソタ・マイニング・アンド・マニ
ュファクチュアリング・カンパニー（Minnesota Mining and Manufacturing Co.
）（「３Ｍ」）から商品名「キュービトロン(Cubitron)321」で市販されている
。前記研磨粒子の混合は米国特許第4,734,104号に従って行った。総研磨粒子重
量は約600g/m2であった。前記ハブは、メイクコート前駆体に研磨粒子を被覆す
る電場の活性化の間、10rpmで回転した。被覆後、得られる構造体を取り除き、
回転スピンドルに付いたバッチオーブンに100℃で30分間入れた。
次に、前記ハブを40rpmで回転する回転シャフトに取り付けた。サイズコート
前駆体を、研磨粒子/メイクコート上にスプレーした。そのサイズコート前駆体
は、水およびＰＳの90/10混合物で希釈した固形分72％であった。前記サイズコ
ート前駆体は、レゾールフェノール樹脂32部、クリオライト66部および酸化鉄着
色剤２部から成った。前記サイズコート前駆体重量は約340g/m2であった。スプ
レー後、前記被覆研磨材は加熱硬化88℃60分間を受けた。この加熱硬化後、前記
ハブを再度スプレーシステムに取り付け、スーパーサイズ被膜をサイズコート上
にスプレーした。そのスーパーサイズ被膜はＣＭＤ17部、テトラフルオロホウ酸
カリウム充填材76部、増白剤３部、酸化鉄２部、ＥＲＣ２部から成った。全スー
パーサイズは水中固形分72％であった。スーパーサイズ湿潤重量は約150g/m2で
あった。次いで、得られる構造体を88℃で60分間加熱硬化し、105℃で10時間最
終硬化した。試験前に、得られた被覆研磨材を2.5cm支持棒および突起スパイラ
ル棒上を通して屈曲した。
（実施例１〜12）
この組の実施例により、様々な被覆研磨構造体を比較した。前記被覆研磨材は
エンドレスで添え継ぎのない被覆研磨材の一般的製造方法に従って製造し、試験
方法Ｉに従って評価した。
実施例１
不織マットはＰＥＴ１ＮＷであり、メイクコート前駆体はＶＩＢ60％、ＣＡＴ
28.5％、酸化鉄着色剤1.5％から成った。２つの交互強化繊維は、デラウェア州
ウィルミントン(Wilmington)のデュポン(DuPont)社から商品名「デュポン・ナイ
ロン(DuPont Nylon)、スタイル728(210-34-R20)」市販されている235デニールの
ナイロンマルチフィラメントヤーンであった。その他の交互ヤーンは、ペンシル
バニア州ピッツバーグ(Pittsburgh)のＰＰＧインダストリーズ(Industries)から
商品名「ＥＣＧ 150 1/0 0.7Z」スタイル930で市販されているガラス繊維ボビン
ヤーン15000イールドであった。前記繊維間隔は、cm幅当たり24ファイバーであ
った。バインダー前駆体と繊維強化材の比は４：１（即ち、バインダー前駆体80
重量％）であった。
実施例２
実施例２の被覆研磨材は、前記サイズ被膜重量が400g/m2であること以外は実
施例１と同様の方法で作製した。
実施例３
実施例３の被覆研磨材は、研磨粒子の適用前に前記バインダー前駆体を５分間
加熱しないこと以外は実施例１と同様の方法で作製した。
実施例４
実施例４の被覆研磨材は、バリヤー被覆Ａウェイト紙層を前記バインダー前駆
体被覆不織布の第１層の前にハブの回りに巻き付けたこと以外は実施例１と同様
の方法で作製した。このＡウェイト紙は重量70g/m2を有し、最終物品の一部とし
て残った。
実施例５
実施例５の被覆研磨材は、エチレンアクリル酸コポリマープライマーを有する
３ミル(76μm)厚ポリエステルフィルム層を前記バインダー前駆体被覆不織布の
第
１層の前にハブの回りに巻き付けたこと以外は実施例１と同様の方法で作製した
。このフィルムは最終物品の一部として残った。
実施例６
実施例６の被覆研磨材は、２層の含浸不織布の上部に強化繊維を巻き付けなか
ったこと以外は実施例４と同様の方法で作製した。
実施例７
実施例７の被覆研磨材は、３層の不織布を用い、強化繊維を巻き付けなかった
こと以外は実施例１と同様の方法で作製した。更に、その研磨粒子重量は1050g/
m2であった。
実施例８
実施例８の被覆研磨材は、塗布したサイス被膜がないこと以外は実施例７と同
様の方法で作製した。前記バインダー前駆体を88℃で30分間硬化した後、スーパ
ーサイズ被膜前駆体を研磨粒子およびメイクコート上にスプレーした。次に、得
られた構造体を115℃で１時間加熱硬化し、屈曲した。
実施例９
実施例９の被覆研磨材は、前記サイズ被膜を研磨粒子/バインダー前駆体上に
スプレーして、そのバインダー前駆体を硬化したこと以外は実施例１と同様の方
法で作製した。
実施例10
実施例10の被覆研磨材は、前記バインダー前駆体がＵＲ１(37.5部)、メチレン
ジアミン35％/1-メトキシ-2-プロピルアセテート65％の12.5％溶液、ＥＲ１(33
％)、およびＧＥＮ17％から成ること以外は実施例１と同様の方法で作製した。
そのバインダー前駆体をＳＯＬで希釈して固形分90％とした。
実施例11
実施例11の被覆研磨材は、前記バインダー前駆体がＥＲ１(32部)、ＡＣＡ50部
、ＬＲ１(７部)、ＡＣ１部から成ること以外は実施例１と同様の方法で作製した
。そのバインダー前駆体をＳＯＬで希釈して固形分93％とした。
実施例12
実施例12の被覆研磨ベルトを実施例１と同様の装置により作製した。前記バイ
ンダー前駆体はポリウレタン熱可塑性樹脂であった。30cm幅の固形ポリウレタン
、0.13mm厚（マサチューセッツ州ノースアンプトン(Northampton)のスチーブン
ス・エラストマーズ(Stevens Elastomers)社から市販の商品名「HPR625FS」で公
知）を螺旋状にハブに巻き付けた。前記強化繊維をこの層の上部に巻き付けた。
前記ハブを210℃のオーブンに30分間入れた。研磨粒子を210℃にプレヒートし、
前記熱可塑性ポリウレタンの周囲層に均一に滴下被覆した。次いで、前記ハブを
オーブンから取り出し、サイズおよびスーパーサイズ被膜用に実施例１と同様に
作製した。
比較例Ａ
比較例Ａは、３Ｍから商品名「３Ｍ 777Fレガライト・ポリカット・レジン・ボン
ド(Regalite Polycut Resin Bond)」クロスで市販の添え継ぎした被覆研磨ベル
トであった。この製品は、メイクおよびサイズ被膜として標準炭酸カルシウム充
填フェノールホルムアルデヒド樹脂およびＫＢＦ/エポキシスーパーサイズ被膜
を含有し、３Ｍから市販の商品名「キュービトロン(Cubitron)321」で公知の溶
融アルミナと混合した平均粒径286μmのセラミック酸化アルミニウム研磨粒子を
用いた。前記製品の研磨粒子は実質的に連続な被膜として存在し、即ち研磨粒子
のパターンはなかった。
比較例Ｂ
比較例Ｃの被覆研磨材を、前記バインダー前駆体が研磨粒子をその物品に接着
しないこと以外は実施例１と同様の方法で作製した。別の被膜を、前記バインダ
ーおよび研磨粒子の間に被覆した。その物品を実施例１と同様に作製し、110℃
で30分間加熱硬化した後、別の被膜を前記物品上にスプレーした。この別の被膜
は標準炭酸カルシウム充填レゾールフェノールホルムアルデヒドであった。次に
、前記研磨粒子を静電塗装した。研磨物品を作製する残りの工程は、本質的に実
施例１と同様であった。
研削試験方法
被覆研磨ベルト（1.3cm×61cm）を空気動力研磨ベルト装置（ニューヨーク州
クラレンス(Clarence)のダイナブレード(Dynabrade)社製の＃11000型）に取り付
ける。このベルト装置は、同様にダイナブレード(Dynabrade)から市販されてい
る＃11219型、直径１"×幅3/8"(2.54cm×0.95cm)の、アールのついたゴムのコン
タクトアームを有した。長さ14"×幅3"×厚さ1/2"(35.56cm×7.62cm×1.27cm)の
304ステンレス鋼の棒をバイスに入れる。半月状切片を寸法1/2"(1.27cm)、幅約
１"に沿って、前記棒に接地する。前記ベルトを用いて、幅1/2"(1.27cm)表面を
５分間または前記ベルトが破壊するまで連続的に研削する。用いた研削圧力は約
５〜10ポンド/平方インチ（約0.35〜0.70kg/cm2）である。前記研磨ベルトを試
験の前後に秤量する。前記棒も試験の前後に秤量する。一般に好ましいベルト構
造体は、高切削速度に対して極少のベルト重量損失（少量のシェリング）である
ことをベースとする。表１に示した結果は２ベルトの平均である。
引張試験方法
寸法2.5cm×17.8cmのストリップを実施例1〜12のエンドレスでシームレスの物
品から取った。引張の結果を表２に示した。前記ストリップは前記物品から２方
向：装置方向(MD)および直角方向(CD)(装置方向に直角)に取った。
これらのストリップを、商品名「シンテック(Sintech)」で公知の引張試験装
置を用いて引張強さに関して評価し、そのストリップを破断するのに必要な力の
量を測定した。前記装置は２つのジョー(jaw)を有した。ストリップの各末端を
ジョーに入れ、そのジョーをストリップが破断するまで反対方向に移動した。各
試験では、前記ジョー間のストリップの長さは12.7cmであり、ジョーが移動する
速度は0.5cm/秒であった。前記ストリップを破断するのに必要な力に加えて、そ
のストリップの％破断点伸びを、装置および直角の両方向の試料に関して決定し
た。「％伸び」は、［(最終長さ−元の長さ)／元の長さ］として定義され、この
結果に100を掛けた。
本発明を、様々な特定および好ましい態様および技術の記載により説明した。
しかしながら、以下の請求の範囲内にあるけれども、多くの変形および変更が可
能であると解されるべきである。
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(72)発明者 ヒーコックス、ゲーリー・エル
アメリカ合衆国 55133−3427、ミネソタ
州、セント・ポール、ポスト・オフィス・
ボックス33427番 （番地の表示なし)
(72)発明者 トゥルドゥ、ティモシー・ジェイ
アメリカ合衆国 55133−3427、ミネソタ
州、セント・ポール、ポスト・オフィス・
ボックス33427番 （番地の表示なし)
(72)発明者 ベインジ、ドンナ・ダブリュ
アメリカ合衆国 55133−3427、ミネソタ
州、セント・ポール、ポスト・オフィス・
ボックス33427番 （番地の表示なし)