JPH106218A - ドレッシング用研磨材製品 - Google Patents

ドレッシング用研磨材製品

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JPH106218A
JPH106218A JP8167797A JP16779796A JPH106218A JP H106218 A JPH106218 A JP H106218A JP 8167797 A JP8167797 A JP 8167797A JP 16779796 A JP16779796 A JP 16779796A JP H106218 A JPH106218 A JP H106218A
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abrasive
metal
metal elements
pellets
dressing
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JP8167797A
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English (en)
Inventor
Masayuki Sakaguchi
正之 坂口
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Publication date
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    • B24D11/005—Making abrasive webs
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿式下でのドレッシングに十分に適合した新
しい研磨材製品を提供する。 【解決手段】 本発明の研磨材製品は、（ａ）主表面と
導電性層２とを含み且つ研削方向を定める軸線を有する
硬質の基材１と、（ｂ）主表面に複数の列をなして配列
された複数の金属要素３であって、各列は上記研削方向
を横切る方向に沿っており、各金属要素３は一方の端部
が導電性層２に接して取り付けられ、他方の端部に砥粒
４を含んでいて、且つ各金属要素３は上記研削方向に向
かって所定の幅を持ち、同一の列の隣合う金属要素３は
いずれの隣の列のいずれの隣りの金属要素３の幅よりも
狭い隙間をあけて離れており、一つの列の個々の金属要
素３は隣の列において隣合う金属要素３間の隙間に重な
るように配置されている複数の金属要素とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用研磨材製
品、特にドレッシング用研磨材製品に関する。研磨材製
品は一般に、砥粒と、これを支持する基材と、砥粒を基
材に結合する結合材から構成され、使用されるにつれて
砥粒の摩滅、脱離等のため研磨性能が低下する。研磨性
能の低下した砥石は、ドレッシングと称される処理を施
すことで研磨作業に必要な砥粒を再び露出させて再使用
に供することができる。本発明の研磨材製品は、そのよ
うな研磨性能の低下した研磨材製品のドレッシングに有
効なものであり、特にロール状の不織布又は織布研磨材
のブラシをドレッシングするのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】研磨材製品は様々な産業分野において広
く使用されており、いろいろな種類の研磨材製品が知ら
れている。紙又は布製の基材に砥粒を結合させたサンド
ペーパーは、最も一般的に使用されている研磨材製品の
一つである。サンドペーパータイプの研磨材製品は、加
工対象物品の研磨のためにも、また研磨性能の低下した
研磨材製品のドレッシングのためにも使用される。
【０００３】例えば、金属産業では、圧延板の表面酸化
スケールの除去のためにバフ研磨用ローラーブラシが使
用されており、このローラーブラシはロール状にした不
織布基材に研磨材のアルミナ砥粒が結合されたものであ
る。このローラーブラシを使って圧延板表面の酸化スケ
ールの除去作業を続けると、研磨材が脱離してローラー
ブラシの表面に不織布繊維が露出されてくる。こうして
研磨性能の低下したローラーブラシは、サンドペーパー
タイプの研磨材製品を用いてドレッシングされる。この
ようなドレッシング用途に使用されるサンドペーパータ
イプの研磨材製品における砥粒としては、やはりアルミ
ナ砥粒が使用されている。
【０００４】不織布繊維に砥粒を結合させた研磨材製品
をドレッシングする際には、乾式下でドレッシングを行
った後に引き続き乾式下でケバ焼きを行って、砥粒の脱
離した繊維を焼き切ることが推奨されている。ところ
が、上記のような圧延板表面の酸化スケールの除去や、
あるいは回路基板の銅箔表面の研削は水を使って実施さ
れており、ドレッシングもまた湿式下で行われている。
従来のサンドペーパータイプの研磨材製品では、基材が
軟質で砥粒がぐらつきやすいことから鋭い研磨ができな
いため、有効なケバ焼きを行うことができず、ドレッシ
ング直後の研磨性能が極端に悪くなり、本来の研磨性能
の回復に時間のかかることが問題であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、湿式下での
ローラーブラシ等のドレッシングに十分に適合した新し
い研磨材製品の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨材製品は、
下記の（ａ）及び（ｂ）を含むものである。 （ａ）主表面と導電性層とを含み、且つ研削方向を定め
る軸線を有する硬質の基材。 （ｂ）上記主表面に複数の列をなして配列された複数の
金属要素であって、各列は上記研削方向を横切る方向に
沿っており、各金属要素は一方の端部が上記導電性層に
接して取り付けられ、該金属要素の他方の端部に砥粒が
含まれていて、且つ各金属要素は上記研削方向に向かっ
て所定の幅を持っていて、同一の列の隣合う金属要素は
いずれの隣の列のいずれの隣りの金属要素の幅よりも狭
い隙間をあけて離れており、一つの列の個々の金属要素
は隣の列において隣合う金属要素間の隙間に重なるよう
に配置されている複数の金属要素。
【０００７】本発明の研磨材製品における導電性層は、
研磨材製品の製造（後述）のために導電性であることが
必要とされる。導電性層は、典型的には金属から構成さ
れるが、適度の導電性とともに適度の熱伝導性を持ち、
ペレット等の金属要素を固定することができる、金属以
外の任意の材料から構成することも可能である。
【０００８】一つの態様において、本発明の研磨材製品
の導電性層は箔又は板状の金属層から構成され、また金
属要素はペレット状の形態であることができる。従っ
て、この態様における本発明の研磨材製品は、硬質の基
材上に配置された箔又は板状の金属層を有し、この金属
層上に金属ペレットが、研磨方向を横切る方向において
互いに隣接する前方ペレット間の間隙の後方に後方ペレ
ットが位置するようにして千鳥状に配置され、且つ研磨
方向から見たときに後方ペレットの両側が前方ペレット
に重なるように配置されており、そして各ペレットの上
面に砥粒を備えてなる。以下においては、基材の主表面
に設ける導電性層を金属層であるとして説明するが、導
電性層が金属層に限定されないことは言うまでもない。
同様に、以下では導電性層上に配置される金属要素をペ
レットであるとして説明するが、金属要素がこれに限定
されないこともまた言うまでもないことである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の研磨材製品は、図１に示
したように、硬質の基材１、この基材上に位置する箔又
は板状の金属層２、この金属層上に配置された金属ペレ
ット３、そしてこの金属ペレット上の砥粒４から構成さ
れる。
【００１０】基材１は、金属層を付着させることができ
る硬質材、すなわち本発明の研磨材製品の使用時におい
て当該金属層の平坦性を保持し、それにより金属層上の
各ペレット上面の砥粒層により構成される研磨面の平坦
性を保証し得るものならば、どのような材料製であって
もよい。具体的には、「硬質」とは曲げ剛性ＥＩ（ここ
で、Ｅは材料の縦弾性係数、Ｉは材料の断面二次モーメ
ントを意味する）により特徴付けられる物理的特性であ
り、本発明において「硬質」であるとは、材料の曲げ剛
性ＥＩが幅１０ｃｍの長尺サンプルの長尺方向（幅と直
角の方向）の曲げにおいて１０ｋｇ・ｃｍ2 以上である
ものを言う。例えば、金属製の板や、ガラス入りエポキ
シのような合成樹脂の板（例えばＴａｙｌｏｒ−Ｆｉｂ
ｒｅ社から入手できる、ＮＥＭＡ ｐａｒｔ １０規格
のＦＲ４）、あるいは各種複合材料の板等を使用するこ
とができる。また、基材１の形状もどのようなものであ
ってもよく、使用目的に応じて好適な形状を選ぶことが
できる。基材１の厚みも、用途に応じて適宜選ぶことが
できる。なお、ここでの基材の平坦性は、その表面に金
属層を介して配した砥粒を有するペレットを強固に定位
置に配し得ることで、研磨特性に影響を与える使用時の
砥粒のぐらつきを防止でき、結果的に研磨材のカット性
向上の面から重要な効果を奏す一因となるものである。
【００１１】基材１の上の金属層２は、適当な金属材料
の箔又は板を付着させることで簡単に形成することがで
きる。本発明にとって好適な金属層は、銅箔（厚さが例
えば１８μｍのもの、３５μｍのもの等を使用すること
ができる）、あるいは厚さが０．２ｍｍ以上の銅板であ
り、あるいは同様の厚さの銅合金である。銅箔として
は、強度の点から、電解純銅箔よりも圧延純銅箔の方が
好ましい。銅合金としては、黄銅、リン青銅等を使用す
ることができる。金属層２は、後に説明するように本発
明の研磨材製品の製造を容易にする（基材への金属ペレ
ットの付着を容易にする）とともに、研磨作業で発生す
る熱を発散させるのに有効である。この点、米国特許第
５３８９１１９号明細書等に開示された従来のメッシュ
基材の上に金属メッキ等を施して作製した研磨材製品に
比べ、本発明における金属層は実使用時に生じる摩擦熱
を容易に放出することができ、結果的に製品の長寿命化
を可能ならしめるものである。金属層の厚さは、後述の
ようにペレット間に侵入することがある被研磨物の研磨
材のためにペレット間に露出している金属層に亀裂が生
じて製品寿命が短くなるのを防ぐ観点から、厚い方が有
利である。とは言え、これもやはり後述するように、本
発明ではペレット間への被研磨物研磨材の侵入が効果的
に防止されるので、金属層を極端に厚くする必要はな
い。また、金属層の大きさは基材１と同じ大きさであっ
てもよく、あるいは基材１の一部のみを覆うように基材
１より小さくてもよい。
【００１２】金属層２の上に配置される金属ペレット３
は、好ましくはニッケル、又はニッケル合金から作られ
る。ペレット３の断面形状は円形あるいは矩形等にする
ことができる。ペレット３の高さは、特に限定されない
が、一般には０．１〜５ｍｍ程度である。ペレット３の
好ましい高さは０．５〜２．０ｍｍである。また、ペレ
ット３の幅（あるいは直径）は、例えば０．５〜１．２
ｍｍとすることができる。ペレットのこれらの寸法も、
その形状も、研磨材製品の用途や製造上の条件に合わせ
て適宜選択するばよい。
【００１３】金属ペレット３は、図２に示したように、
金属層２（図示せず）の上に千鳥状に配置されることが
重要であり、そしてこの千鳥状の配置は、研磨方向を横
切る方向において互いに隣接する前方ペレット３ａ間の
間隙の後方に位置する後方ペレット３ｂの両側部１０が
研磨方向から見たときに前方ペレット３ａに重なるよう
になっていることが重要である。この関係は、図２にお
いてＬ1 で表される前方ペレット間の間隙が、後方ペレ
ット３ｂの直径Ｌ2 より小さいこと、すなわちＬ1 ＜Ｌ
2 であることとして表現することもできる。
【００１４】軟質あるいは中硬度の被研磨物を研磨する
場合には、研磨作業時に加えられる荷重のため被研磨物
の研磨面がたわみやすくなる。ペレット３が図２に示し
たように重複する千鳥状に配列されていず、例えば図３
に示したように研磨方向にみて正方格子状に配置されて
いる場合においては、ペレット間の間隙に被研磨物の研
磨材が侵入し、それにより基材上の露出されている金属
層２（図１）と直接接触してこの層を磨耗させ、最終的
には金属層２にその下の基材１まで達する亀裂７を生じ
させてペレットの脱離を引き起こす。こうなると、研磨
材製品は使用不能となる。しかしながら、金属ペレット
３を千鳥状に配置するとともに、これらが研磨方向に見
たときに部分的に重なるように配置した本発明にあって
は、各ペレットの高さを均一に維持してやりさえすれ
ば、被研磨物の研磨材がペレット間の隙間に入り込んで
そこにある金属層を擦過することに起因する金属層の磨
耗が効果的に防止されるので、研磨材製品の寿命が格段
に向上する。
【００１５】金属ペレット３の上面に備えられる砥粒４
は、本発明の研磨材製品を使ってドレッシングする被研
磨物の砥粒に応じて選ぶことができる。とは言え、一般
には、高い硬度を有するダイヤモンドあるいは立方晶窒
化ホウ素（ＣＢＮ）の砥粒を用いるのが好適である。砥
粒の大きさは、研磨材製品の使用目的に応じて適宜選ぶ
ことができる。一般には、５〜５００μｍの砥粒が使用
される。ダイヤモンド砥粒を用いた従来の研磨材製品の
代表例はダイヤモンド砥石であるが、ダイヤモンド砥石
を使ってドレッシングを行うのには大がかりで高価な専
用の機械設備が必要となる。それに対し、本発明の研磨
材製品はプレート状であり、所望の形状・寸法のものを
簡単に入手できることから、ダイヤモンド砥石の場合の
ような大がかりな設備を使用することなくドレッシング
作業に供することが可能である。
【００１６】本発明の研磨材製品は、特開昭６３−７７
６６５号公報に記載された方法を応用して容易に製造す
ることができる。例えば、金属層２として銅箔を用い、
その上にニッケルのペレット３を形成し、そしてこのペ
レット３の上面にダイヤモンド砥粒４を配置した構成の
研磨材製品は、次のようにして製造される。
【００１７】硬質な基材上に銅箔を付着させる。続い
て、この銅箔の上に所定の重複千鳥状ニッケルペレット
の配列に対応した孔のあいたスクリーンを被せる。スク
リーンを被せた基材を、適当なニッケルめっき浴（通常
は硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸などの混合水溶
液が使用される）の下部に水平に配置し、基材上の銅箔
を直流電源の負極につなぐ。この直流電源の正極につな
いだニッケル製の陽極を、基材の上方のメッキ浴内に配
置する。メッキ浴に直流を流して電解めっきを開始す
る。続いて、銅箔上にニッケルのペレットを所定の配列
で析出させるとともに、メッキ浴の上方からダイヤモン
ド砥粒をメッキ浴内に落下させてニッケルペレットに砥
粒を植え込む。こうして、ニッケルペレットの上面にダ
イヤモンド砥粒が植え込まれた本願の研磨材製品を得る
ことができる。
【００１８】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。
【００１９】金属層として、圧延純銅箔（厚さ３５μ
ｍ）、銅合金（黄銅）箔（厚さ３５μｍ）又は純銅板
（厚さ０．５ｍｍ）を使用し、ペレットとして、図２に
示したような千鳥状配列又は図３に示したような正方格
子配列にした直径０．８ｍｍ、高さ１．２ｍｍのニッケ
ルペレットを使用して、先に概説したようにしていろい
ろな研磨材製品を製作し、それらのドレッシング性能を
評価した。基材には、プリント基板用のガラスエポキシ
樹脂板（Ｔａｙｌｏｒ−Ｆｉｂｒｅ社より入手のＮＥＭ
Ａ規格、品番ＦＲ４）を使用し、この上に金属層をエポ
キシ樹脂で接着した。またペレットの上面に植え込んだ
砥粒は、平均粒径２５０μｍ５０〜５００の人工ダイヤ
モンドであった。
【００２０】評価試験では、アルミナ砥粒をナイロン６
６の繊維に結合させた不織布研磨ロール（直径３００ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍ）の被研磨物を、有効研磨面（ダイヤ
モンド砥粒を埋め込んだペレットの存在する金属層の大
きさに相当する）が１００×１００ｍｍの固定した平ら
な研磨材製品の上で回転させて湿式条件下でドレッシン
グして、製品寿命、ドレッシング速度、ペレットの脱落
時間を測定した。製品寿命は、ペレット間の金属層に生
じた亀裂が広がって下地の基材が露出されるに至る時間
として測定した。ドレッシング速度は、表面の砥粒が脱
落した不織布研磨ロールの繊維を表面から５００μｍ切
り取って新たな砥粒を露出させるのに要する時間として
測定した。ペレット脱落時間は、ペレット間金属層の亀
裂のため基材が露出されてから（すなわち製品寿命に達
してから）なおもドレッシングを続けて、ペレットが最
初に脱落するまでの時間（試験開始時点からの所要時
間）として測定した。
【００２１】比較のために、金属層を使用せずに樹脂基
材にアルミナ砥粒を結合させた製品（スリーエム社製＃
３６レジンクロス）（試料番号１３）と、ダイヤモンド
砥粒を金属結合剤で結合した製品（住友スリーエム社製
フレキシブルダイヤモンドメタルボンド（２５０μ
ｍ））（試料番号１４）を用いて、同様の試験を行っ
た。試料番号１３の＃３６レジンクロスは綿混紡編組体
から構成された軟質基材を使用する製品であり、試料番
号１４のフレキシブルダイヤモンドメタルボンドはポリ
エステル編組体から構成された同様に軟質の基材を使用
する製品である。
【００２２】これらの結果をまとめて、表１に示す。こ
の表において、ペレットの重複度は、千鳥状並列の場合
には図２に示した前方ペレットの間隙Ｌ1 と後方ペレッ
トの直径Ｌ2 との比として表され、正方格子配列の場合
には図３に示したペレット間隙Ｍ1 とペレット径Ｍ2 の
値を示している。
【００２３】
【表１】
【００２４】これらの結果から明らかなように、砥粒を
植え込んだ金属ペレットを金属層を介して硬質基材上に
配置することで、従来なかった程度に砥粒を基材に強固
に固定し得ることから、研磨材製品のカット性を著しく
向上させることができる。その結果、例えばローラーブ
ラシのドレッシングにおいて十分なドレッシング速度を
確保できる。一方、これらのペレットを研磨方向に重複
した千鳥状配列とすることで、従来の製品（試料番号１
３、１４）と比較して製品寿命を格段に向上させること
ができる。ペレットの千鳥状重複配列の効果は金属層の
厚さにかかわりなく認められ、また同じ厚さの金属層で
は強度の高い材料の方が有利である（実施例で使用した
純銅と銅合金では後者の方が強度が高い）。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の研磨材製
品は湿式条件下でのドレッシング、特にロール状の不織
布もしくは織布研磨材のブラシのドレッシングに十分適
合しており、且つ長い製品寿命を有する。このことか
ら、従来湿式条件下でのドレッシングに苦慮していたよ
うな用途、例えば圧延板表面酸化スケール除去用ローラ
ーブラシの湿式ドレッシングのような用途において大き
な威力を発揮することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨材製品を説明する部分斜視図であ
る。
【図２】金属ペレットの重複千鳥状配列を説明する図で
ある。
【図３】金属ペレットの正方格子配列を説明する図であ
る。
【符号の説明】
１…基材 ２…金属層 ３…金属ペレット ４…砥粒

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記の（ａ）及び（ｂ）を含む研磨材製
    品。 （ａ）主表面と導電性層とを含み、且つ研削方向を定め
    る軸線を有する硬質の基材 （ｂ）上記主表面に複数の列をなして配列された複数の
    金属要素であって、各列は上記研削方向を横切る方向に
    沿っており、各金属要素は一方の端部が上記導電性層に
    接して取り付けられ、該金属要素の他方の端部に砥粒が
    含まれていて、且つ各金属要素は上記研削方向に向かっ
    て所定の幅を持っていて、同一の列の隣合う金属要素は
    いずれの隣の列のいずれの隣りの金属要素の幅よりも狭
    い隙間をあけて離れており、一つの列の個々の金属要素
    は隣の列において隣合う金属要素間の隙間に重なるよう
    に配置されている複数の金属要素。
  2. 【請求項２】 前記導電性層の材料が銅もしくは銅合金
    の箔、又は銅もしくは銅合金の板材であることを特徴と
    する、請求項１記載の研磨材製品。
  3. 【請求項３】 前記金属要素の材料がニッケル又はニッ
    ケル合金であり、且つ前記砥粒がダイヤモンド又は立方
    晶窒化ホウ素であることを特徴とする、請求項１又は２
    記載の研磨材製品。
  4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれが一つに記
    載の研磨材製品用いてロール状の不織布又は織布研磨材
    のブラシをドレッシングする方法。
JP8167797A 1996-06-27 1996-06-27 ドレッシング用研磨材製品 Pending JPH106218A (ja)

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