KR101671708B1

KR101671708B1 - 불균일한 개구들 분포를 가지는 연마물품

Info

Publication number: KR101671708B1
Application number: KR1020147020036A
Authority: KR
Inventors: 아누즈 세스; 줄리 엠. 딘-응옥; 베벡 체루바리 코티스 라만; 폴 에이. 크루파; 제임스 엠. 개라
Original assignee: 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드; 생-고벵 아브라시프
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2016-11-02
Also published as: CN104125876B; EP2797714B1; CH709387B8; CN106002638A; RU2603747C2; CH706386B1; JP6018260B2; CN106002638B; JP2015503464A; US9656366B2; US20170209981A1; BR112014016015A8; RU2014130168A; KR20140121407A; CA2973965A1; US20190001464A1; TW201336621A; CH709387B1; US20130260656A1; CA2862388A1

Abstract

연마물품은 불균일 분포 패턴으로 배열되는 다수의 개구들을 가지고, 패턴은 나선 또는 엽서 패턴이고, 특히 보겔 식으로 기술되는 패턴이다. 또한, 개방 채널들 형태와 같은 공기 유로들의 나선 또는 엽서 패턴들을 가지는 지지패드가 제공된다. 지지패드는 특히 불균일 분포 패턴을 가지는 연마물품에 상응하도록 구성된다. 대안으로, 지지패드는 종래 천공 코팅 연마제와 조합되어 사용된다. 불균일 분포 개구들 패턴을 가지는 연마물품 및 지지패드들은 연마 시스템으로서 함께 사용된다.

Description

불균일한 개구들 분포를 가지는 연마물품{ABRASIVE ARTICLE HAVING A NON-UNIFORM DISTRIBUTION OF OPENINGS}

본 발명은 포괄적으로 연마제, 상세하게는 불균일 분포 패턴의 개구들 패턴을 가지는 연마물품에 관한 것이다.

연마물품, 예컨대 코팅 연마물품은, 예컨대 래핑, 연삭, 또는 연마에 의한 공작물 연마 수작업 또는 기계 가공을 위하여 다양한 산업에 적용된다.. 연마 물품을 사용하는 기계가공은 광학, 자동차 판금도색, 용접 산업에서 건축 및 목공에 이르기까지 광범위한 산업 분야에 걸쳐있다. 수작업에 의하거나 궤도 연마기 (orbital polisher) (랜덤 및 고정 축 모두), 및 벨트와 진동 샌더들(sanders)과 같은 통상적으로 이용 가능한 공구들에 의한 기계 가공은 또한 대개 가정용 적용들에서 소비자들에 의해 행해진다. 이러한 각각의 경우, 연마제들을 사용하여 재료 표면을 제거하고 연마 표면 특성들 (예를들면, 평탄도, 표면 조도, 광택)에 영향을 끼친다. 또한, 다양한 조성 및 구성의 물품들에 대한 연삭 가공을 위하여 다양한 유형의 자동화 처리시스템이 개발되었다.

표면특성은 무엇보다도 윤기, 질감, 광택, 표면조도 및 균일성을 포함한다. 특히, 표면특성, 예컨대 조도 및 광택은 품질 결정에 적용된다. 예를들면, 표면을 도포하거나 도장할 때 소정의 결점 또는 표면 결함이 도포 또는 경화 과정에서 발생된다. 이러한 표면 결점 또는 표면 결함은 얽은 자국들, “오렌지 필” 질감, “은점들”, 또는 피포성 버블 및 더스트 결함을 포함한다. 전형적으로, 도장 표면에서 이러한 결함들은 조질 입자 연마제로 먼저 연마하고, 이어 점차 더욱 미세한 입자 연마제로 연마하고, 심지어는 평활도가 달성될 때까지 양모 또는 폼 패드로 버퍼 연삭하여 제거된다. 따라서, 사용 연마물품 특성들은 포괄적으로 표면 품질에 영향을 준다.

표면특성과 더불어, 업계에서는 연마 가공 비용에 민감하다. 가공비용에 영향을 주는 인자들은 표면 처리 속도 및 이러한 표면 처리에 사용되는 소재 비용을 포함한다. 전형적으로, 산업계에서는 높은 연삭률을 가지는 비용 효율적인 소재를 원한다.

그러나, 높은 연삭률을 보이는 연마제는 때로 바람직한 표면 특성 달성 성능이 불량하다. 역으로, 바람직한 표면특성을 획득할 수 있는 연마제는 때로 낮은 연삭률을 보인다. 이러한 이유로, 표면 처리는 종종 다양한 등급의 연마제 시트들을 이용한 다중-단계 작업으로 이루어진다. 전형적으로, 하나의 단계에서 생긴 표면 결함들 (예를들면, 스크래치)은 하나 이상의 후속 단계들에서 점차로 더욱 미세한 입자 연마제로 보수된다 (예를들면, 제거된다). 따라서, 스크래치 및 표면 결함들을 발생시키는 연마제는 후속 처리 단계들에서 시간, 노력이 요구되고 재료를 소모하여 전체적으로 처리 비용이 높아진다.

연삭률 및 표면 품질에 영향을 주는 또 하나의 인자는 공작물 표면에서 연삭되어, 연마제 입자들 표면 및 사이에 쌓일 수 있는 “스와프”가 연마제에 "로딩"되는 것이다. 로딩 현상은 전형적으로 연마제품 효율을 떨어뜨리므로 바람직하지 않고 또한 스크래치 결함 가능성을 높임으로써 표면 특성에 악영향을 줄 수 있다.

유체를 공작물 표면에 도입하여 스와프를 씻어내고 스와프가 발생되면 이를 제거하기 위하여 진공시스템을 적용하는 것과 같은 스와프 누적을 줄이기 위한 다양한 노력들이 있었지만, 연삭 효율이 높고 표면특성을 개선할 수 있는 비용 효율적인 연마물품, 공정 및 시스템에 대한 개선 요구는 여전하다.

본 발명은 첨부 도면들을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있으며, 이의 수많은 특징부들 및 이점들은 본 기술분야에서 숙련된 사람들에게 명백해질 수 있다..
도 1은 본 발명에 의한 조절된 불균일 개구들 분포의 개구 패턴을 가지는 예시적 코팅 연마원반이다.
도 2는 본 발명에 의한 시계방향 및 반시계방향 사열선 (parastichy)을 가지는 엽서 (phyllotactic) 나선 패턴을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 시계방향 및 반시계방향 사열선을 가지는 또 다른 엽서 나선 패턴을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 보겔 (Vogel) 모델을 도시한 것이다.
도 5A - 5C는 본 발명에 의한 상이한 발산각 (divergence angle)을 가지는 보겔 모델과 일치하는 엽서 나선 패턴들을 도시한 것이다.
도 6A -6F는 본 발명에 의한 예시적 개구 슬릿 형상들을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 예시적 코팅 연마물품 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한148개의 개구들을 가지는 예시적 개구 패턴의 그래픽 이미지이다.
도 9는 본 발명에 의한 도 8의 개구 패턴에 대한 예시적 전치 (transpose)를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 의한 도 8 개구 패턴과 조합되는 예시적 지지패드 (back-up pad)를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 의한246개의 개구들을 가지는 예시적 개구 패턴의 그래픽 이미지이다.
도 12는 본 발명에 의한 도 11의 개구 패턴에 대한 예시적 전치를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명에 의한 도 11 개구 패턴과 조합되는 예시적 지지패드를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 의한344개의 개구들을 가지는 예시적 개구 패턴의 그래픽 이미지이다.
도 15는 본 발명에 의한 도 14의 개구 패턴에 대한 예시적 전치를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명에 의한 도 14 개구 패턴과 조합되는 예시적 지지패드를 도시한 것이다.
도 17A - 17D는 주어진 개구 패턴들에 대한 궤도 회전 과정에서의 개구 범위 (coverage)를 나타내는 그래프이고, 17B - 17D는 본 발명에 의한 예시적 실시태양들이다.
도 18A - 18D는 주어진 개구 패턴들에 대한 궤도 회전 과정에서의 개구 범위를 나타내는 그래프이고, 18B - 18D는 본 발명에 의한 예시적 실시태양들이다.
도 19는 본 발명에 의한 예시적 개구 패턴들의 연마제 성능과 최신 (state-of-the art) 개구 패턴을 비교한 도표이다.
도 20은 본 발명에 의한 예시적 개구 패턴들의 연마제 성능과 최신 개구 패턴을 비교한 도표이다.
도 21은 본 발명에 의한 예시적 개구 패턴들의 연마제 성능과 최신 개구 패턴을 비교한 도표이다.
도 22는 본 발명에 의한 예시적 개구 패턴들의 연마제 성능과 최신 개구 패턴을 비교한 도표이다.
도 23은 본 발명에 의한 예시적 개구 패턴들 및 조합 지지패드들의 연마제 성능과 최신 개구 패턴 및 최신 지지패드를 비교한 그래프이다.
도 24는 본 발명에 의한 한 쌍의 예시적 코팅 연마원반들 및 지지패드들의 연마제들 성능과 최신 코팅 연마제 및 지지패드들의 조합을 비교한 그래프이다.
도 25는 본 발명에 의한 예시적 코팅 연마원반들 및 지지패드들을 이용하여 차량패널을 10,000 평방 피트 연삭하기 위하여 필요한 계산 시간과 최신 코팅 연마제 및 지지패드들의 조합을 비교한 그래프이다.
도 26은 본 발명에 의한 예시적 코팅 연마원반들 및 지지패드들을 이용한 차량패널 연삭 효율과 최신 코팅 연마제 및 지지패드들의 조합을 비교한 그래프이다.
도 27은 본 발명에 의한 예시적 코팅 연마원반들 및 지지패드들을 이용한 차량패널 연삭 효율과 최신 코팅 연마제 및 지지패드들의 조합을 비교한 또 다른 그래프이다.
도 28은 본 발명에 의한 나선 경로들; 34개의 외부 나선 경로들 및 8 내부 나선 경로들 패턴을 가지는 지지패드를 도시한 것이다. 지지패드 패턴은 151개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 해당한다.
도 29는 본 발명에 의한 나선 경로들; 34개의 외부 나선 경로들 및 8 내부 나선 경로들 패턴을 가지는 또 다른 지지패드를 도시한 것이다. 지지패드 패턴은 251개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 해당한다.
도 30은 본 발명에 의한 나선 경로들; 34개의 외부 나선 경로들 및 8 내부 나선 경로들 패턴을 가지는 또 다른 지지패드를 도시한 것이다. 지지패드 패턴은 351개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 해당한다.
도 31은 본 발명에 의한 나선 경로들; 34개의 외부 나선 경로들 및 8 내부 나선 경로들 패턴을 가지는 지지패드를 도시한 것이다. 지지패드 패턴은 247개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 해당한다.
도 32는 본 발명에 의한 나선 경로들; 34개의 외부 나선 경로들 및 8 내부 나선 경로들 패턴을 가지는 지지패드를 도시한 것이다. 지지패드 패턴은 346개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 해당한다.
도 33은 본 발명에 의한 나선 경로들; 34개의 외부 나선 경로들 및 8 내부 나선 경로들 패턴을 가지는 지지패드를 도시한 것이다. 지지패드 패턴은 442개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 해당한다.
도 34는 본 발명에 의한 151개의 개구들, 중앙 개구 주위에150개의 개구들을 가지는 코팅 연마제의 연마 측을 도시한 것이다.
도 35는 도34에 도시된 동일 실시태양의 반대 측을 도시한 것이다.
도 36은 본 발명에 의한 247개의 개구들, 중앙 개구 주위에246개의 개구들을 가지는 코팅 연마제의 연마 측을 도시한 것이다.
도 37은 도36에 도시된 동일 실시태양의 반대 측을 도시한 것이다.
도 38은 본 발명에 의한 251개의 개구들, 중앙 개구 주위에250개의 개구들을 가지는 코팅 연마제의 연마 측을 도시한 것이다.
도 39는 도38에 도시된 동일 실시태양의 반대 측을 도시한 것이다.
도 40은 본 발명에 의한 346개의 개구들, 중앙 개구 주위에345개의 개구들을 가지는 코팅 연마제의 연마 측을 도시한 것이다.
도 41은 도40에 도시된 동일 실시태양의 반대 측을 도시한 것이다.
도 42는 본 발명에 의한 351개의 개구들, 중앙 개구 주위에350개의 개구들을 가지는 코팅 연마제의 연마 측을 도시한 것이다.
도 43은 도42에 도시된 동일 실시태양의 반대 측을 도시한 것이다.
도 44는 본 발명에 의한 442개의 개구들, 중앙 개구 주위에441개의 개구들을 가지는 코팅 연마제의 연마 측을 도시한 것이다.
도 45는 도44에 도시된 동일 실시태양의 반대 측을 도시한 것이다.
도 46은 본 발명에 의한 34개의 외부 나선 경로들 및 8개의 내부 나선 경로들을 가지는 단일 정렬 (소위 2-단 (fold) 정렬) 지지패드를 도시한 것이다.
도 47은 본 발명에 의한 68개의 외부 나선 경로들 및 8개의 내부 나선 경로들을 가지는 이중 정렬 (소위 4-단 정렬) 지지패드를 도시한 것이다.
도 48은 도 46의 단일 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 90 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 모든 개구들이 지지패드 임의의 외부 나선에 해당하지 않는다.
도 49는 도 46의 단일 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 180 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 거의 모든 개구들이 지지패드의 외부 나선들 중 최소한 하나에 해당한다.
도 50은 도 46의 단일 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 270 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 모든 개구들이 지지패드 임의의 외부 나선에 해당하지 않는다.
도 51은 도 46의 단일 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 0 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 거의 모든 개구들이 지지패드의 외부 나선들 중 최소한 하나에 해당한다.
도 52는 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 45 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 모든 개구들이 지지패드 임의의 외부 나선에 해당하지 않는다.
도 53은 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 90 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 거의 모든 개구들이 지지패드의 외부 나선들 중 최소한 하나에 해당한다.
도 54는 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 135 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 모든 개구들이 지지패드 임의의 외부 나선에 해당하지 않는다.
도 55는 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 180 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 거의 모든 개구들이 지지패드의 외부 나선들 중 최소한 하나에 해당한다.
도 56은 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 225 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 모든 개구들이 지지패드 임의의 외부 나선에 해당하지 않는다.
도 57은 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 270 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 거의 모든 개구들이 지지패드의 외부 나선들 중 최소한 하나에 해당한다.
도 58은 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 315 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 모든 개구들이 지지패드 임의의 외부 나선에 해당하지 않는다.
도 59는 도 47의 이중 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한 442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제를 도시한 것이고, 이때 코팅 연마제는 지지패드와 0 도 위상을 달리하여 회전되어 코팅 연마제의 거의 모든 개구들이 지지패드의 외부 나선들 중 최소한 하나에 해당한다.
도면들에서 동일 도면부호들은 동일 또는 유사한 부분들을 나타낸다.

실시태양에서, 연마물품은 조절된 불균일 분포 패턴으로 배열되는 다수의 구멍들 (이하 동일하게 “천공들” 또는 “개구들”로 칭함)을 가지는 코팅 연마제로 구성된다. 개구 패턴은 방사 패턴, 나선 패턴, 엽서 패턴, 비대칭 패턴, 또는 이들의 조합을 포함하는 조절된 불균일 분포를 가지는 임의의 패턴일 수 있다. 패턴은 부분적으로, 실질적으로, 또는 완전히 비대칭이다. 패턴은 연마물품 전체를 덮고 있거나 (즉, 전체에 걸쳐 분포), 실질적으로 전체 연마물품을 덮고 있거나 (즉 50% 이상 내지 100% 미만), 연마물품의 여러 부분들을 덮고 있거나, 또는 연마물품의 일부분만을 덮고 있다.

조절된 “불균일 분포”란 개구 패턴이 조절된 비대칭성 (즉, 조절된 무작위성)을 가져, 개구들 분포가, 예를들면, 방사, 나선, 또는 엽서 식으로 기술되거나 예측되지만, 개구 패턴은 여전히 완전한 비대칭성에 대한 적어도 일부를 보인다.

조절된 비대칭성은 조절된 반사 비대칭성 (소위 거울 대칭성, 라인 대칭성, 및 양측 대칭성), 조절된 회전 비대칭성, 조절된 병진 대칭성, 조절된 미끄럼 반사 대칭성, 또는 이들의 조합일 수 있다. 불균일 분포로는 1차 (order of one) 회전 대칭성을 가지는, 즉 개구 패턴 자체가 중심 주위로 360° 회전할 때만 겹치므로 개구 패턴이 회전 대칭성이 없는 방사, 나선, 또는 엽서 개구 패턴이 예시된다. 즉, 완전 동일한 패턴의 두 사본들이 서로 겹쳐있고 하나의 사본이 고정되고 다른 사본이 중심 주위로 360° 회전될 때, 양 사본들의 모든 개구들은 360° 회전 과정에서 단지 1회만 정렬된다.

전형적으로, 개구 패턴의 모든 개구들 (즉, 전체 패턴)이 조절된 비대칭성을 가진다. 그러나, 본 실시태양들에 의한 개구 패턴들은 개구 패턴의 개구들 총 개수의 일부 (즉, 패턴 일부)만이 조절된 비대칭성을 가지는 개구 패턴들을 포함한다. 이러한 경우는, 균일 분포 패턴, 또는 완전 무작위 패턴 일부를 조절된 불균일 분포의 패턴과 조합 또는 치환하는 경우 발생되어 형성된 개구 패턴의 일부 개구들만이 조절된 불균일 분포를 가진다. 조절된 불균일성을 가지는 총 개구들의 일부는 개별 수치 (discrete number), 또는 분수, 백분율 또는 개구 패턴 중 개구들 비율로 정량화된다. 실시태양에서, 개구 패턴 중 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%, 적어도 99.5%, 적어도 99.9%의 개구들이 조절된 비대칭성을 가진다. 개구 패턴 중 조절된 비대칭성을 가지는 개구들 일부는 상기 상한 및 하한의 임의의 쌍으로 이루어진 범위에 있을 수 있다. 특정 실시태양에서, 개구 패턴의 약 50% 내지 약 99.9%, 약 60% 내지 약 99.5%, 약 75% 내지 약 99%는 조절된 불균일 분포를 가진다.

다른 실시태양에서, 개구 패턴은 적어도 대략 5 개구들, 적어도 대략 10 개구들, 적어도 대략 15 개구들, 적어도 대략 20 개구들, 적어도 대략 25 개구들, 또는 적어도 대략 50 개구들에 걸쳐 조절된 비대칭성을 가진다. 다른 실시태양에서, 개구 패턴은 대략 100,000 개구들 이하, 대략 10,000 개구들 이하, 대략 5,000 개구들 이하, 대략 2,500 개구들 이하, 대략 1,000 개구들 이하, 대략 750 개구들 이하, 또는 대략 500 개구들 이하에 걸쳐 조절된 비대칭성을 가진다. 조절된 비대칭성을 가지는 개구들 개수는 상기 상한 및 하한의 임의의 쌍으로 이루어진 범위에 있을 수 있다.

상기된 바와 같이, 본 실시태양들의 개구 패턴은 방사 패턴, 나선 패턴, 엽서 패턴, 비대칭 패턴, 또는 이들의 조합을 포함하는 조절된 불균일 분포를 가지는 임의의 패턴일 수 있다. 방사 패턴은 중심점에서, 예컨대 바퀴 중심에서 스포크와 같이 방사상으로 보이는 임의의 패턴이다.

실시태양에서, 나선 패턴은 연마물품 중심점에서 발산되고 중심점 주위로 회전할 때 외부로 점차 연장되는 임의의 곡선, 또는 일조의 곡선들이다. 중심점은 연마물품 중심 또는 인근에 위치하거나, 대안으로, 연마물품 중심 밖에 놓인다. 단일 나선 또는 다중 나선들 (즉, 다수의 나선들)이 존재할 수 있다. 나선들은 개별 또는 연속, 분리 또는 연결될 수 있다. 분리 나선들은 다른 중심점들에서 발산될 수 있고 (즉, 각각의 나선은 자체 중심점을 가진다), 공동 중심점에서 발산될 수 있고 (즉, 각각의 나선은 중심점을 공유한다), 또는 이들의 조합일 수 있다. 나선 패턴들은: 아르키메데스 나선; 오일러 나선, 코르뉴 나선, 또는 클로소이드; 페르마 나선; 쌍곡 나선; 리투스; 대수 나선; 피보나치 나선; 황금 나선; 또는 이들의 조합을 포함한다.

실시태양에서, 패턴은 엽서 패턴일 수 있다. 본원에서 사용되는, “엽서 패턴”이란 잎 차례와 관련된 패턴을 의미한다. 잎 차례는 옆 기관들 (lateral organs) 예컨대 많은 종류의 식물들에서 잎, 꽃, 비늘포, 낱꽃, 및 종자들의 배열이다. 많은 엽서 패턴들이 원호들, 나선들, 및 와상들 (whorls)을 가지는 현저한 패턴들의 자연 발생적 현상으로 나타난다. 해바라기 머리에 있는 종자들의 패턴은 이러한 현상의 예시이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사열선이라고도 부르는 다중 원호들 또는 나선들은, 중점 (C)에서 유래하고 외향 연장되고, 다른 나선들은 내부 나선들에 의해 남겨진 간격들을 채우도록 유래한다. Jean's Phyllotaxis A Systemic Study in Plant Morphogenesis at p. 17 참조. 빈번하게, 나선-패턴 배열들은 시계방향 및 반시계방향 모두로 외향 방사하는 것으로 관찰할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 유형의 패턴들은 (m, n)으로 표기되는 대향 사열선 쌍들로 관찰할 수 있고 이때 시계방향으로 방사하는 중심점에서 일정 거리에 있는 나선들 또는 원호들 개수는 “m”이고 반시계방향으로 방사하는 나선들 또는 원호들의 개수는 “n”이다. 또한, 중심에서 2개의 연속 나선들 또는 원호들 사이 각도를 발산각 “d”으로 칭한다. 본 발명자들은 놀랍게도 엽서 패턴들이 연마물품, 특히 코팅 연마물품의 새로운 개구 패턴들을 형성하는데 유용하다는 것을 알았다.

실시태양에서, 개구 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 가지고, 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 피보나치 수들 또는 피보나치 수들의 배수이다. 특정 실시태양에서, 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는, 쌍 (m, n)으로써: (3, 5), (5, 8), (8, 13), (13, 21), (21, 34), (34, 55), (55, 89), (89, 144) 또는 이러한 쌍들의 배수이다. 다른 실시태양에서, 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 루카스 수들 루카스 수들의 배수이다. 특정 실시태양에서, 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는, 쌍 (m, n)으로써: (3, 4), (4, 7), (7, 11), (11, 18), (18, 29), (29, 47), (47, 76), 또는 (76, 123), 또는 이러한 쌍들의 배수이다. 다른 실시태양에서, 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 황금비로 수렴되는 비율의 임의의 수들이고, 여기에서 황금비는 1 더하기 루트 5의 합, 나누기 2, (1+√5)/2와 같고, 대략 1.6180339887이다. 특정 실시태양에서, 반시계방향 나선들에 대한 시계방향 나선들의 비율은 대략 황금비와 같다.

상기된 바와 같이, 해바라기 종자들은 나선 엽서 패턴으로 배열된다. 실시태양에서, 개구 패턴은 해바라기 패턴이다.

해바라기 패턴은 보겔 모델로 기술되며, 이는 "피보나치 나선" 또는 연속 점들 사이 발산각이 137.508°인 황금 각도로 접근하는 고정 피보나치 각도인 나선 유형이다.

도 4는 아래 보겔 모델을 보이고:

φ = n *α, r = c√n (Eq. 1)

식 중:

n은 중심에서 외향으로 계수할 때 낱꽃의 순번;

φ는극좌표계에서 두상화 (capitulum) 중심에서 유래하는n번째낱꽃의 기준방향 및 위치벡터 사이 각도이고, 따라서 해바라기 패턴에 있어서 임의의 두 연속 낱꽃의 위치벡터들 사이 발산각 α은 137.508°로서 일정하고;

r 은 두상화 중심 및 n번째 낱꽃 중심 사이의 거리이고;

c는 일정한 환산계수이다.

실시태양에서, 개구 패턴은 보겔 모델 또는 보겔 모델 변형으로 기술된다. 특정 실시태양에서, 개구 패턴은 보겔 모델로 기술되고:

n은 개구 패턴 중심에서 외향으로 계수할 때 개구의 순번;

φ는 극좌표계에서 개구 패턴 중심에서의 기준방향 및 n번째 개구의 위치벡터 사이 각도이고, 따라서 임의의 두 연속 개구들의 위치벡터들 사이 발산각은 일정 각도 α이고;

r은 개구 패턴 중심에서 n번째 개구 중심까지의 거리이고;

c는 일정한 환산계수이다.

상기된 바와 같이, 개구 패턴의 모든, 실질적으로 모든, 또는 일부 개구들은 보겔 모델로 기술된다 (즉, 모델과 일치한다). 실시태양에서, 개구 패턴의 모든 개구들은 보겔 모델로 기술된다. 다른 실시태양에서 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 99%의 개구들은 보겔 모델로 기술된다.

놀랍게도 본 발명자들은 예컨대 결합 연마물품 및 코팅 연마물품과 같은 고정 연마물품을 포함한 연마물품 성능을 개선하는 새로운 개구 패턴들 생성에 있어서 엽서 패턴들이 유용하다는 것을 알았다. 특히, 엽서 패턴들은 코팅 연마물품의 새로운 개구 패턴들 생성에 유용하다. 엽서 개구 패턴들은 높은 표면 연삭률을 달성하면서도 허용 가능한 표면 품질을 달성하여 상충적 문제들을 해결하고, 연마제 표면에서 스와프 로딩량을 감소시키고, 연마제의 높은 내구성 및 장수명을 유지하는데 조력할 수 있다. 이러한 결과는 부분적으로 적어도 다음과 같은 관점들에서 놀라운 것이다. 첫째, 본 실시태양들의 엽서 개구 패턴들은 예기치 못하게 우수한 스와프 제거 범위를 제공하고 개구 총면적이 최신 개구 패턴 개구 총면적보다 적을지라도 최신 연마제 개구 패턴들과 비교하여 연마 표면에 걸쳐 더욱 완전한 스와프 추출 부위들 (즉, 개구들) 분포를 가진다. 둘째, 본 실시태양들의 엽서 개구 패턴들은 최신 개구 패턴들과 비교하여, 진공 적용 여부와 무관하게, 연마 총면적이 최신 개구 패턴들보다 적을지라도 예기치 못하게 적어도 대등한 우수한 연마제 성능 (예를들면, 누계 절삭량)을 제공한다. 셋째, 본 실시태양들의 엽서 패턴들은 예기치 못하게 최신 개구 패턴들보다 여전히 더욱 완전한 개구 범위를 제공하면서도 최신 개구 패턴들과 비교하여 연마면적을 증가시킨다. 또한, 본원에서 더욱 상세하게 후기되는 바와 같이, 본 실시태양들의 효율 및 성능은 조합되는 지지패드 및 진공시스템과 결부될 때 더욱 향상된다.

코팅 연마물품의 개구 패턴 설계에서 중요한 측면들은 코팅 연마물품의 연마 총표면적, 개구들 총면적 비율 (즉, 개구 면적); 개구 면적에 대한 연마 표면적 비율, 연마물품이 사용될 때 (예를들면, 궤도 샌더에서의 회전, 시트 샌더에서의 진동, 벨트 샌더에서의 연속 측방 이동) 예측되는 개구 면적 범위, 환산계수, 개구들 개수, 개구들 사이 발산각, 개구들 크기, 인접 개구들 사이 거리, 및 최외곽 개구들 및 모서리, 또는 모서리들 사이 거리를 포함한다.

연마원반 크기

전형적으로 직경이 대략 인치의 분수에서 피트에 이르는 산업계 및 상업적 소비자들이 공통으로 사용하는 다양한 크기의 연마제품들이 존재한다. 본 개구 패턴들은 다양한 표준 크기의 연마원반들 (예를들면, 3 인치 내지 20 인치)을 포함한 대부분의 임의 크기의 연마제에 사용하기에 적합하다. 실시태양에서, 연마물품은 원형 디스크이고 직경은 적어도 약 0.25 인치, 적어도 약 0.5 인치, 적어도 약 1.0 인치, 적어도 약 1.5 인치, 적어도 약 2.0 인치, 적어도 약 2.5 인치, 또는 적어도 약 3.0 인치이다. 다른 실시태양에서, 연마물품은 원형 디스크이고 직경은 약 72 인치 이하, 약 60 인치 이하, 약 48 인치 이하, 약 36 인치 이하, 약 24 인치 이하, 약 20 인치 이하, 약 18 인치 이하, 약 12 인치 이하, 약 10 인치 이하, 약 9 인치 이하, 약 8 인치 이하, 약 7 인치 이하, 또는 약 6 인치 이하이다. 다른 실시태양에서, 연마물품의 크기는 직경이 약 0.5 인치 내지 약 48 인치, 약 1.0 인치 내지 약 20 인치, 약 1.5 인치 내지 약 12 인치이다.

잠재적 표면 총면적

연마물품의 크기 및 형상은 연마물품의 잠재적 표면 총면적을 결정한다. 예시로써, 1 인치 직경의 연마원반은 잠재적 표면 총면적이 0.7854 in²이다. 다른 예시로써, 2 인치 * 3 인치의 직사각형 연마시트의 잠재적 표면 총면적은 6 in²이다.

개구 총면적

개구 총면적은 스와프 추출량에 영향을 미친다. 전형적으로, 개구 면적이 증가하면, 스와프 추출량이 증가하고 이에 따라 사용 과정에서 연마물품의 연삭률 (즉 “절삭”률)이 유지되거나 때로 향상된다. 그러나, 개구 면적을 증가시키면 또한 가용 연마면적이 직접 줄어들고, 이는 소정 지점에서 연삭률을 감소시킨다. 실시태양에서, 개구 총면적은 연마물품 정면에서 모든 개구들 면적의 합이다. 실시태양에서, 개구 총면적은 연마물품의 잠재적 표면 총면적의 적어도 약 0.5%, 적어도 약 0.75%, 적어도 약 1.0%, 적어도 약 1.25%, 적어도 약 1.5%, 적어도 약 1.75%, 적어도 약 2.0%, 적어도 약 2.25%, 적어도 약 2.5%, 또는 적어도 약 3.0%이다. 다른 실시태양에서, 개구 총면적은 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 또는 약 12% 이하이다. 개구 총면적은 상기 상한 및 하한의 임의의 쌍으로 이루어진 범위에 있을 수 있다. 다른 실시태양에서, 개구 총면적의 범위는 약 0.5% 내지 약 35%, 약 1.0% 내지 약 25%, 약 1.5% 내지 약 15%, 또는 약 2.0% 내지 약 10%이다. 특정 실시태양에서, 개구 총면적은 약 2.5% 내지 약 10%이다. 개구 총면적은 비율이 아닌 개별 수치로 고려될 수 있다. 예를들면, 5 인치 연마원반의 개구 총면적은 약 0.0982 in² 내지 약 9.8175 in²이다.

연마 총 표면적

연마 총표면적은 제거되는 표면 재료량에 영향을 미친다. 전형적으로, 연마 총표면적이 증가할수록, 제거되는 표면 재료량은 증가한다. 또한 전형적으로, 제거되는 표면 재료량이 늘어나면, 스와프 형성 경향이 증가하고 표면 조도가 증가하는 경향이 있다. 실시태양에서, 코팅 연마제의 연마 총표면적은 연마물품의 잠재적 총표면적 (즉, 개구들 부재에서의 연마 표면적)에서 개구 총면적 (즉, 모든 개구들 면적의 합)을 제한 것이다. 따라서, 연마 총표면적은 원하는 개구 면적에 따라 잠재적 표면 총면적의 약 50% 내지 약 99.5%이다. 예를들면, 5-인치 원반의 연마 총표면적은 약 9.8175 in² 내지 약 19.5368 in²이다.

연마 총표면적에 대한 개구 총면적의 비율

실시태양에서, 연마 총표면적에 대한 개구 총면적의 비율은 적어도 약 1:199, 적어도 약 1:99, 적어도 약 1:65.7; 적어도 약 1:49, 또는 적어도 약 1:39이다. 다른 실시태양에서, 개구 총면적 대 연마 총면적의 비율은 약 1:1.9 이하, 약 1:2.0 이하, 약 1:2.3 이하, 약 1:3.0 이하, 약 1:3.5 이하, 약 1:4.0 이하, 약 1:5.7 이하, 또는 약 1:9.0 이하이다. 개구 총면적 대 연마 총면적의 비율은 상기 상한 및 하한의 임의의 쌍으로 이루어진 범위에 있을 수 있다. 다른 실시태양에서, 연마 총면적에 대한 개구 총면적의 비율은 약 1:99 내지 약 1:1.9, 약 1:65.7 내지 약 1:2.0, 약 1:39.0 내지 약 1:3.0, 또는 약 1:32.3 내지 약 1:5.7이다. 특정 실시태양에서, 연마 총면적에 대한 개구 총면적의 비율은 약 1:65.7 내지 1:9.0이다.

개구들 개수

개구들 개수는 개구 총면적 및 연마 총면적에 영향을 미친다. 또한, 개구들 개수는 연마물품 표면에서 개구 범위의 밀도 및 분포에 영향을 미치고, 이는 다시 연마물품의 스와프 추출 효율에 직접 영향을 미친다. 실시태양에서, 개구들 개수는 적어도 약 5, 적어도 약 10, 적어도 약 15; 적어도 약 18, 또는 적어도 약 21이다. 다른 실시태양에서, 개구들 개수는 약 100,000 이하; 약 50,000 이하; 약 10,000 이하; 약 1,000 이하; 약 800 이하; 약 750 이하; 약 600 이하; 또는 약 550 이하이다. 개구들 개수는 상기 상한 및 하한의 임의의 쌍으로 이루어진 범위에 있을 수 있다. 다른 실시태양에서, 개구들 개수는 약 21 내지 약 10,000; 약 25 내지 약 1,000; 약 30 내지 약 750; 또는 약 35 내지 약 550이다. 특정 실시태양에서, 개구들 개수는 약 21 내지 약 550이다.

발산각

발산각 α 증감은 패턴 내에 개구들이 배치되는 형상 및 시계방향 및 반시계방향 나선들의 형상에 영향을 미친다. 발산각은 360° 나누기 상수 또는 변수와 같고, 따라서 발산각은 상수 또는 가변적이다. 발산각을 약간 변경시키면 개구 패턴을 상당히 변경시킬 수 있다는 것을 알았다. 도5a, 도5b, 및 도5c는 발산각 수치만이 다른 엽서 패턴들을 도시한 것이다. 도5a의 발산각은 137.3°이다. 도5b의 발산각은 137.5°이다. 도5c의 발산각은 137.6°이다. 실시태양에서, 발산각은 적어도 약 30°, 적어도 약 45°, 적어도 약 60°; 적어도 약 90°, 또는 적어도 약 120°이다. 다른 실시태양에서, 발산각은 180° 미만, 예컨대 약 150° 이하이다. 발산각은 상기 상한 및 하한의 임의의 쌍으로 이루어진 범위에 있을 수 있다. 다른 실시태양에서, 발산각은 약 90° 내지 약 179°, 약 120° 내지 약 150°, 약 130° 내지 약 140°, 또는 약 135° 내지 약 139°이다. 실시태양에서, 발산각은 360° 나누기 무리수로 결정된다. 특정 실시태양에서, 발산각은 360° 나누기 황금비로 결정된다. 특정 실시태양에서, 발산각은 약 137° 내지 약 138°, 예컨대 약 137.5° 내지 약 137.6°, 예컨대 약 137.50° 내지 약 137.51°이다. 특정 실시태양에서, 발산각은 137.508°이다.

연마제 모서리까지의 거리

연마물품 구조 및 용법에 따라, 개구 패턴 전체 치수가 결정된다. 패턴 중심에서 최외곽 개구들까지의 거리는 연마물품 모서리와 접하는 거리까지 연장된다. 따라서, 최외곽 개구들의 모서리들은 연마물품 모서리까지 연장되거나 교차한다. 대안으로, 패턴 중심에서 최외곽 개구들까지의 거리는 최외곽 개구들의 모서리들 및 연마물품 모서리 사이의 소정의 공간에 개구들이 부재하도록 연장될 수 있다. 최외곽 개구들의 모서리들로부터의 최소 거리는 원한다면 특정된다. 실시태양에서, 최외곽 개구들의 모서리들로부터 연마물품의 외부 모서리까지의 최소 거리는 특정 (specific) 거리이고, 개별 길이 또는 개구 패턴이 나타나는 연마물품 정면 거리의 비율로 나타난다. 실시태양에서, 최외곽 개구들의 모서리들에서 연마물품의 외부 모서리까지의 최소 거리는 적어도 약 0 (즉, 최외곽 개구들 모서리는 연마물품 모서리와 교차하거나 접한다) 내지 연마물품 정면 길이의 약 15%이다.

개구들 크기

개구들 크기는, 적어도 부분적으로, 연마물품에 대해 원하는 개구 총면적에 의해 결정된다. 개구들 크기는 패턴에 걸쳐 일정하거나 패턴 내에서 가변적이다. 실시태양에서, 개구들 크기는 일정하다. 다른 실시태양에서, 개구들 크기는 패턴 중심으로부터 개구들 거리에 따라 가변된다.

환산계수

환산계수는 개구 패턴의 전체 크기 및 치수에 영향을 미친다. 환산계수는 최외곽 개구들의 모서리들이 연마물품 외부 모서리의 원하는 거리 내에 있도록 조정된다.

최근접 개구들 사이 거리

개구들 개수 및 크기를 고려하여, 최근접 개구들 중심들 사이 거리가 결정된다. 임의의 두 개구들 중심들 간의 거리는 다른 개구 설계 고려 사상들의 함수이다. 실시태양에서, 임의의 두 개구들 중심들 간의 최단 거리는 반복적이지 않다 (즉, 구멍-대-구멍 간격은 동일한 거리가 아니다). 이러한 유형의 간격은 또한 조절된 비대칭성의 예시이다.

개구 패턴 범위 - 허용 가능한 이상도 (Anomalies)

개구 패턴은 전체가 또는 연속적으로 연마물품에 적용될 필요는 없다는 것은 명백하다. 개구 패턴 일부가 적용되거나 생략되어 연마물품 정면에서 다양한 분할구역들 또는 구간들은 완전한 개구 패턴을 가지지 않을 수 있다. 실시태양에서, 개구 패턴의 절반, 1/3, 1/4, 1/5, 1/6, 1/8, 1/10은 생략될 수 있다. 다른 실시태양에서, 개구 패턴은 연마물품의 하나 이상의 동심 환형 구역들에만 적용될 수 있다. 다른 실시태양에서, 개구 패턴의 개별 원호들 또는 나선 아암들을 따라 통상 나타나는 일련의 개구들 중 하나 이상의 개구들이 생략될 수 있다. 실시태양에서, 모든 n번째 개구, 또는 모든 n번째 개구 다수가 생략될 수 있다. 다른 실시태양에서, 특정 수열에 따른 개별 개구들, 개구들의 군, 또는 개구들이 생략될 수 있다. 역으로, 소정의 추가 개구들이 개구 패턴에 포함될 수 있다. 개구들의 추가 또는 제거는 개구 패턴에 대한 이상도로 간주되고, 패턴에 대한, 플러스 또는 마이너스의 소정의 이상도는 허용 가능하다. 실시태양에서, 허용 가능한 개구 패턴 이상도는 연마물품 개구 총면적의0.1% 내지 10%이다.

개구들 형상

개구 범위는 개구들 형상에 의해 영향을 받는다. 개구들 형상은 규칙적이거나 불규칙할 수 있다. 실시태양에서, 개구들 형상은 슬릿들, 규칙 다각형들, 불규칙 다각형들, 타원형들, 원형들, 원호들, 나선들, 채널들, 또는 이들의 조합일 수 있다. 특정 실시태양에서, 개구들의 형상은 원형이다. 다른 실시태양에서, 개구 형상은 하나 이상의 슬릿 형상들이고, 다중 슬릿들은 교차된다. 도6A-F는 이러한 슬릿 형상 개구들의 예를 보인다. 슬릿들은 연마물품 배면에 진공이 인가되면, 슬릿들에 의해 생성되는 덮개들이 뒤로 굽혀져서, 따라서 거의 정확한 모서리들을 가지는 개방 다각형 개구들을 생성하도록 구성된다. 진공시스템으로 직접 스와프를 안내하고 연마물품 배면에 부착될 수 있는 임의의 개방 섬유층들 예컨대 후크 (hook) 및 루프 소재 층들에서 스와프 동반을 방지하므로 덮개 (flap)가 뒤로 굽혀짐으로써 스와프 제거는 촉진된다고 판단된다.

개구들 형성 방법

개구들은 압인, 따내기, 레이저 커팅, 또는 이들의 조합을 포함한 통상의 표준 방법으로 생성된다. 실시태양에서, 개구들은 따내기로 생성된다. 다른 실시태양에서, 개구들은 레이저 커팅으로 생성된다.

연마물품 형상

연마물품은 원하는 개구 패턴을 수용하고 연마 공정 및 구성 소재에 적합한 임의의 형상일 수 있다. 실시태양에서, 연마물품은 결합 연마물품이다. 다른 실시태양에서, 연마물품은 코팅 연마물품이다. 특정 실시태양에서, 연마물품은 시트, 벨트 또는 원반 중 하나이다.

도 1은 다수의 개구들 (101)가 불균일 분포의 패턴으로 배열되는 코팅 연마물품 (100)의 평면도를 도시한 것이다. 코팅 연마제는 실질적으로 평면 (즉, 포괄적으로 평탄) 원반 형상이다.

도 7은 코팅 연마물품 (700)의 측면도이고, 제1 주 표면 (703) 및 제2 주 표면 (705)을 가지는 지지체 (701)를 포함한다. 연마층 (707)은 지지체 제1 주 표면에 적층된다. 연마층은 다중 층들로 구성되며, 메이크 코트라고도 칭하는 바인더 층 (709)을 포함한다. 다수의 연마입자들 (711)이 바인더 층 내부에 분산, 관통 또는 정치되거나, 또는 이들의 조합으로 형성된다. 개구들 (713) (즉, 구멍들) 패턴은 연마물품 모든 층들을 관통한다. 사이즈 코트 (715)는 선택적으로 바인더 층에 적층된다. 슈퍼사이즈 코트 (미도시)는 사이즈 코트에 적층된다. 백 코트 (717)는 지지체 층의 제2 주 표면 (즉, 배면)에 적층된다. 파스너 층 (719)은 백 코트에 적층되거나, 대안으로 지지체의 제2 주 표면에 직접 적층된다. 특정 실시태양에서, 코팅 연마물품 (700)은 선택적으로 지지패드 (미도시) 또는 진공시스템에 부착된다.

지지체 (Backing)

지지체 (701)는 유연하거나 경질일 수 있다. 지지체는 코팅 연마제에 통상 사용되는 지지체를 포함한 다양한 소재들로 제조된다. 예시적 유연성 지지체는 중합체 필름 (예를들면, 프라임 처리 필름), 예컨대 폴리올레핀 필름 (예를들면, 이축 배향 폴리프로필렌을 포함한 폴리프로필렌), 폴리에스테르 필름 (예를들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리아미드 필름, 또는 셀룰로오스 에스테르 필름; 금속박; 메쉬; 발포체 (예를들면, 천연 스폰지 재료 또는 폴리우레탄 발포); 천 (예를들면, 폴리에스테르, 나일론, 실크, 면, 폴리코튼 또는 레이온을 포함한 섬유 또는 얌 (yam)으로 제조된 천); 종이; 경화 종이; 가황 고무; 경화 섬유; 부직 재료; 이들의 조합; 또는 이들을 처리한 것을 포함한다. 천 지지체는 편직 또는 스티치 접착될 수 있다. 특정 예시로써, 지지체는 종이, 중합체 필름, 천, 면, 폴리코튼, 레이온, 폴리에스테르, 폴리-나일론, 가황고무, 경화섬유, 금속박 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 다른 예시로써, 지지체는 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름을 포함한다.

지지체 (701)는 선택적으로 포화제 (saturant), 프리사이즈 (presize) 층 또는 백사이즈 (backsize) 층 중 적어도 하나를 가진다. 이들 층의 목적은 전형적으로 지지체를 밀폐하거나 지지체의 실 (yarn) 또는 섬유들을 보호하는 것이다. 지지체가 천 소재이면, 전형적으로 이들 층 중 적어도 하나가 사용된다. 프리사이즈 층 또는 백사이즈 층을 부가하면 또한 지지체 정면 또는 배면에서 더욱 "평활한" 표면을 얻을 수 있다. 본 분야에서 알려진 다른 선택적 층들 역시 사용될 수 있다 (예를들면, 타이 (tie) 층; 미구특허개수 5,700,302 (Stoetzel 등) 참고, 본원에 참고문헌으로 통합).

대전방지제가 천 처리 소재에 포함될 수 있다. 대전방지제를 부가하면 코팅 연마물품은 목재 또는 목재-유사 소재 연삭 시 정전기 축전 경향을 낮출 수 있다. 대전방지 지지체 및 지지체 처리와 관련된 추가적인 상세 사항들은, 예를들면, 본원에 참고문헌들로 통합되는 미국특허개수 5,108,463 (Buchanan 등); 5,137,542 (Buchanan 등); 5,328,716 (Buchanan); 및 5,560,753 (Buchanan 등)에 개시된다.

지지체는 예를들면, 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국특허개수 5,417,726 (Stout 등)에 기재된 섬유강화플라스틱, 또는 예를들면, 미국특허개수 5,573,619 (Benedict 등)에 기재된 무첨첩 무한 벨트이다. 유사하게, 지지체는 예를들면, 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국특허개수 5,505,747 (Chesley 등)에 기재된 돌출 후크대 (hooking stem)를 가지는 중합 기재이다. 유사하게, 지지체는 예를들면, 본원에 참고문헌으로 통합되는 미국특허개수 5,565,011 (Follett 등)에 기재된 루프 직물이다.

연마층

연마층 (707)은 하나 이상의 코트들 및 다수의 연마입자들로 형성된다. 예를들면, 연마층은 메이크 코트 (709)를 포함하고 선택적으로 사이즈 코트 (715) 또는 슈퍼사이즈 코트를 포함한다. 연마층들은 포괄적으로 바인더에 적층, 매몰, 분산 또는 이들의 조합적으로 형성되는 연마입자들 (711)를 포함한다.

연마입자들

연마입자들 (711)은 실질적으로 단일상 무기 재료들, 예컨대 알루미나, 탄화규소, 실리카, 세리아, 및 더욱 단단한, 고성능 초연마입자들 예컨대 입방정 질화붕소 및 다이아몬드를 포함한다. 또한, 연마입자들은 복합체 미립자를 포함할 수 있다. 이러한 재료는 응집체들을 포함하고, 이들은 액상 캐리어를 휘발 또는 증발시켜 제거하여 미처리 (green) 응집체들을 잔류시키고 선택적으로 연속하여 고온 처리 (즉, 소성)하여 불안정한 소성 응집체들을 형성하는 슬러리 처리 공정을 통하여 형성된다. 또한, 연마제는 매크로조직 및 특정 3차원 조직을 포함하는 공학적 연마제를 포함한다.

예시적 실시태양에서, 연마입자들은 바인더 배합물과 혼합되어 연마제 슬러리를 형성한다. 대안으로, 바인더 배합물이 지지체에 도포된 후 바인더 배합물에 연마입자들이 적용된다. 선택적으로, 기능성 분말이 연마영역들에 적용되어 연마영역들이 패턴화 도구에 점착되지 않도록 한다. 대안으로, 패턴들은 기능성 분말 부재에서 연마영역들에 형성된다.

연마입자들은 실리카, 알루미나 (용융 또는 소결), 지르코니아, 지르코니아/알루미나 산화물, 탄화규소, 석류석, 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 질화규소, 세리아, 이산화티탄, 이붕화티탄, 탄화붕소, 산화주석, 탄화텅스텐, 탄화티탄, 산화철, 크로미아, 플린트, 에머리를 포함한 임의의 연마입자들 하나 또는 이의 조합으로 형성된다. 예를들면, 연마입자들은 실리카, 알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 석류석, 다이아몬드, 공융 알루미나 지르코니아, 세리아, 이붕화티탄, 탄화붕소, 플린트, 에머리, 질화알루미나, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 주로 알파-알루미나로 구성되는 조밀한 연마입자들을 이용한 특정 실시태양들이 설명된다.

연마제 입자는 또한 특정 형상을 가진다. 이러한 형상의 예시로는 막대형, 삼각형, 피라미드, 원추형, 중실 구형, 중공 구체 또는 기타 등을 포함한다. 대안으로, 연마제 입자는 무작위 형상을 가질 수 있다.

실시태양에서, 연마입자들의 평균 입도는 800 미크론 이하, 예컨대 약 700 미크론 이하, 500 미크론 이하, 200 미크론 이하, 또는 100 미크론 이하이다. 다른 실시태양에서, 연마제 입도는 적어도 0.1 미크론, 적어도 0.25 미크론, 또는 적어도 0.5 미크론이다. 다른 실시태양에서, 연마입자들의 크기는 약 0.1 미크론 내지 약 200 미크론 및 더욱 전형적으로는 약 0.1 미크론 내지 약 150 미크론 또는 약 1 미크론 내지 약 100 미크론이다. 연마입자들의 입도는 전형적으로 연마제 입자의 최장 치수로 특정된다. 일반적으로, 입도 분포의 범위가 존재한다. 일부 실시예들에서, 입도 분포는 엄밀하게 조절된다.

메이크 코트 - 바인더

메이크 코트 또는 사이즈 코트의 바인더는 단일 중합체 또는 중합체 혼합물로 형성된다. 예를들면, 바인더는 에폭시, 아크릴 중합체, 또는 이들의 조합으로 형성된다. 추가로, 바인더는 충전제, 예컨대 나노-크기의 충전제 또는 나노-크기의 충전제 및 미크론-크기의 충전제의 조합을 포함한다. 특정 실시태양에서, 바인더는 콜로이드 바인더이고, 경화되어 바인더를 형성하는 배합물은 콜로이드 현탁액으로 미립자 충전제를 포함한다. 대안으로, 또는 추가로, 바인더는 나노복합체 바인더이고 1 미크론 이하의 미립자 충전제를 포함한다.

바인더는 일반적으로 연마입자들을 지지체 또는 존재한다면 유연 코트에 결합시키는 중합체 기지를 포함한다. 전형적으로, 바인더는 경화성 바인더 배합물로 형성된다. 하나의 예시적 실시태양에서, 바인더 배합물은 중합체 성분 및 분산상을 포함한다.

바인더 배합물은 하나 이상의 반응 구성성분들 또는 중합체 제조용 중합체 구성성분들을 포함한다. 중합체 구성성분은 단량체 분자, 중합체 분자, 또는 이들의 조합을 포함한다. 바인더 배합물은 용매, 가소제, 사슬이동제, 촉매, 안정제, 분산제, 경화제, 반응 조절제 및 분산 유동 조절제에서 선택되는 성분들을 더욱 포함한다.

중합체 구성성분들은 열가소성 또는 열경화성 중합체를 형성한다. 예를들면, 중합체 구성성분들은 폴리우레탄, 폴리우레아, 중합 에폭시, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리실록산 (실리콘), 중합 알키드, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 폴리부타디엔 형성용 단량체들 및 수지들, 또는, 포괄적으로 열경화성 중합체 제조용 반응성 수지들을 포함한다. 다른 예시로는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중합체 구성성분을 포함한다. 전구체 중합체 구성성분들은 전형적으로 경화성 유기 재료 (즉, 중합 단량체 또는 열 또는 다른 에너지원, 예컨대 전자빔, 자외선, 가시광선 등에 노출하여, 또는 화학 촉매, 습기 또는 중합체를 경화 또는 중합시키는 기타 조제 첨가와 함께 중합 또는 가교 가능한 재료)이다. 전구체 중합체 구성성분 예로는 아미노 중합체 또는 아미노플라스트 중합체, 예컨대 알킬화 요소-포름알데히드 중합체, 및 알킬화 벤조구아나민-포름알데히드 중합체; 아크릴레이트 중합체 에컨대 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 중합체, 알킬 아크릴레이트, 아크릴레이트 에폭시, 아크릴레이트 우레탄, 아크릴레이트 폴리에스테르, 아크릴레이트 폴리에테르, 비닐 에테르, 아크릴레이트화 오일, 또는 아크릴레이트 실리콘; 알키드 중합체 예컨대 우레탄 알키드 중합체; 폴리에스테르 중합체; 반응성 우레탄 중합체; 페놀 중합체 예컨대 레졸 및 노보락 중합체; 페놀/라텍스 중합체; 에폭시 중합체 예컨대 비스페놀 에폭시 중합체; 이소시아네이트; 이소시아누레이트; 폴리실록산 중합체 예컨대 알킬알콕시실란 중합체; 또는 반응성 비닐 중합체 형성용 반응성 구성성분을 포함한다. 바인더 배합물은 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 실시태양에서, 바인더 배합물은 경화될 때 가교되는 적어도 2 유형의 중합체 단량체들을 포함한다. 예를들면, 바인더 배합물은 경화될 때 에폭시/아크릴 중합체를 형성하는 에폭시 구성성분들 및 아크릴 구성성분들을 포함한다.

첨가제들 - 연삭 조제 (Aid)

연마층은 또한 연삭 효율 및 절삭 속도를 높이기 위하여 연삭조제를 포함한다. 유용한 연삭조제는 무기 기반의, 예컨대 할로겐 염, 예를들면, 빙정석 나트륨(sodium cryolite), 및 사불화붕산칼륨; 또는 유기 기반의, 예컨대 염소화 왁스, 예를들면, 폴리염화비닐일 수 있다. 특정 실시태양은 입도가 1 미크론 내지 80 미크론, 가장 전형적으로 5 미크론 내지 30 미크론인 빙정석 및 사불화붕산칼륨을 포함한다. 슈퍼사이즈 코트는 항-글레이징 (anti-glazing) 및 항-로딩 특성을 부여하기 위하여 연마입자들에 도포되는 중합체 층이다.

백 코트 - 유연 코트

코팅 연마물품은 선택적으로 유연 및 백 코트 (미도시)를 포함한다. 이들 코트는 상기된 바와 같은 기능들을 수행하고 바인더 조성물로 형성될 수 있다.

지지패드

실시태양에서, 지지패드는 패턴으로 배치되는 다수의 공기 유로들을 포함한다. 공기 유로들 패턴은 규칙 다각형들, 불규칙 다각형들, 타원형들, 원호들, 나선들, 엽서 패턴들, 또는 이들의 조합으로 구성된다. 공기 유로들 패턴은 방사상 만곡 경로들, 방사상 나선 경로들, 또는 이들의 조합으로 구성된다. 공기 유로들 패턴은 내부 방사상 나선 경로들 및 외부 방사상 나선 경로들의 조합으로 구성된다. 공기 유로들 패턴은 시계방향 방사상 나선 경로들 및 반시계방향 방사상 나선 경로들의 조합으로 구성된다. 공기 유로들은 서로 개별적이거나, 불연속적이다. 대안으로, 하나 이상의 공기 유로들은 유체적으로 연결된다.

방사상 만곡 경로들 (“원호들”), 방사상 나선 경로들, 또는 이들의 조합의 개수는 가변적이다. 실시태양에서, 방사상 만곡 경로들, 방사상 나선 경로들, 또는 이들의 조합의 개수는 1000 이하, 예컨대 750 이하, 500 이하, 250 이하, 100 이하, 90 이하, 80 이하, 또는 75 이하이다. 실시태양에서, 방사상 만곡 경로들, 방사상 나선 경로들, 또는 이들의 조합의 개수는 2 이상, 예컨대 3 이상, 5 이상, 7 이상, 9 이상, 11 이상, 15 이상, 또는 20 이상이다. 실시태양에서, 방사상 만곡 경로들, 방사상 나선 경로들, 또는 이들의 조합의 개수는 2 내지 500, 예컨대 2 내지 100이다.

다른 실시태양에서, 지지패드는 공기 유로들과 교차하는 환형 공기 유로를 더욱 포함하는 공기 유로들 패턴을 가진다. 특정 실시태양에서, 환형 공기 유로는 방사상 만곡 경로들 또는 방사상 나선 경로들, 또는 이들의 조합과 교차한다.

공기 유로들의 폭은 가변된다. 공기 유로들 폭은 일정하거나 가변 되거나 또는 이들의 조합이다. 실시태양에서, 공기 유로들 폭은 고정 길이들의 범위에 있다. 실시태양에서, 공기 유로들 폭은 0.1 mm 내지 10 cm이다. 다른 실시태양에서, 공기 유로들 폭은 지지패드가 적용되는 코팅 연마제의 개구들 크기와 연관된다. 실시태양에서, 공기 유로들 폭은 코팅 연마제 개구들 크기의1/10 이상, 예컨대 코팅 연마제 개구들 크기의 1/8, 1/6, 1/5, 1/4, 1/3, 또는 1/2 이상이다. 실시태양에서, 공기 유로들 폭은 코팅 연마제 개구들 크기의 10 배 이하, 예컨대 코팅 연마제 개구들 크기의 8 배 이하, 6 배 이하, 5 배 이하, 4 배 이하, 3 배 이하, 2 배 이하이다. 실시태양에서, 공기 유로들 폭은 코팅 연마제 개구들 크기와 거의 같다.

공기 유로들은 공기 유로들을 따라 또는 내부에 배치되는 하나 이상의 공동들, 오리피스들, 경로들, 구멍들, 개구들, 또는 이들의 조합, 예컨대 지지패드 몸체를 관통하여 연장되는 공기 유로 분지를 가진다. 실시태양에서, 각각의 공기 유로는 지지패드 몸체를 관통하여 연장되는 적어도 하나의 구멍이 공기 유로 내부에 배치된다.

조절된 불균일 개구들 분포를 가지는 코팅 연마제에 상응하는 지지패드들은 종래 코팅 연마제뿐 아니라 조절된 불균일 개구들 분포를 가지는 특정 코팅 연마제와 성공적으로 조합되어 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명자들은 놀랍게도 지지패드 실시태양들을 적용하면 우수한 스와프 제거가 가능하고 종래 연마제로 연마제 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 알았다.

실시태양에서, 지지패드는 조절된 불균일 분포 패턴를 가지는 코팅 연마제와 조합되어 연동적으로 작동될 수 있는 공기 유로들 패턴을 가진다. 전기된 바와 같이, 이러한 지지패드는 종래 천공 코팅 연마제와 조합적으로 사용되어 스와프 제거 및 연마제 성능을 향상시킨다.

실시태양에서, 지지패드는 공기 유로들 패턴을 포함하고, 공기 유로들 패턴은 조절된 불균일 분포 패턴의 x 및 y 좌표로 생성된다. 지지패드 공기 유로 패턴을 생성하기 위하여 사용되는 조절된 불균일 분포 패턴은 지지패드와 함께 사용되는 코팅 연마제 개구 패턴과 동일하거나 다를 수 있다. 실시태양에서, 조절된 불균일 분포 패턴은 지지패드와 함께 사용되는 코팅 연마제 개구 패턴과 동일하다. 다른 실시태양에서, 조절된 불균일 분포 패턴은 지지패드와 함께 사용되는 코팅 연마제 개구 패턴과 다르다.

실시태양에서, 지지패드는 본원에 기재된 코팅 연마제 실시태양들에 의한 엽서 패턴들을 가지는 코팅 연마제와 조합하여 연동된다. 지지패드는 엽서 패턴들을 가지는 코팅 연마제와 조합되고, 지지패드는 다수의 개구들, 다수의 공동들, 다수의 채널들, 다수의 경로들, 또는 이들의 조합을 포함하고, 이들은 엽서 패턴을 가지는 코팅 연마제의 개구들을 통해 연마 과정에서 공작물 표면에서 흡입 및 스와프 제거를 촉진하도록 구성되는 패턴으로 형성된다. 개구들, 공동들, 채널들, 경로들, 또는 이들의 조합은 공기 유로들을 형성하고 이들은 지지패드를 따라 내부에 또는 관통하여, 또는 이들의 조합으로 배치된다. 공기 유로들은 연마 과정에서 공작물 표면으로부터 코팅 연마제 개구들을 통하여 흡입 및 스와프 제거를 촉진시킨다. 실시태양에서, 개구들 패턴, 공동들, 채널들, 경로들 또는 이들의 조합은 규칙 다각형들, 불규칙 다각형들, 타원형들, 원호들, 나선들, 엽서 패턴들, 또는 이들의 조합 형태일 수 있다. 다른 실시태양에서, 공기 유로들은 규칙 다각형들, 불규칙 다각형들, 타원형들, 원호들, 나선들, 엽서 패턴들, 또는 이들의 조합 형태일 수 있다.

실시태양에서, 적합한 나선 또는 엽서 패턴은 상기된 연마물품 실시태양들의 임의의 엽서 개구 패턴의 x 및 y 좌표로부터 형성될 수 있다. 실시태양에서, 나선 또는 엽서 패턴의 x 및 y 좌표는 전치 및 회전되어 나선 또는 엽서 지지패드의 공기 유로 패턴x’ 및 y’ 좌표를 형성하고, 다음 식 중 Θ는 π/n 라디안이고 n은 임의의 정수이다:

전치 및 회전된 좌표 생성 (x’ 및 y’) 는 예컨대 컴퓨터 활용 설계 (CAD) 소프트웨어를 이용하여 도시되어, 적합한 공기 유로 패턴, 예컨대 나선 또는 엽서 패턴을 형성한다. 전치된 엽서 패턴들의 특정 실시태양들은 도 9, 12, 15에 도시된다.

이후 패턴들을 이용하여 방사상 만곡 및 나선 채널들뿐 아니라 만곡 및 나선 채널들과 교차하는 환형 채널들, 또는 이들의 조합을 형성한다. 환형, 만곡, 나선, 또는 조합적 채널들은, 예컨대 홈들, 공동들, 오리피스들, 경로들, 또는 다른 경로들 형태로 적합한 소재로 절단되어 조합적인 지지패드를 형성한다. 전치된 엽서 패턴들에 기초한 채널 패턴들의 특정 실시태양들이 도 10, 13, 16에 도시된다. 전치된 엽서 패턴들에 기초한 추가 지지패드 실시태양들이 도 28, 29, 30, 31, 32, 33, 46, 및 47에 도시된다.

소정의 실시태양들에서, 지지패드의 공기 유로들은 부분적으로, 완전히, 코팅 연마제 개구들과 일치한다. 적어도 개구 면적의 일부가 공기 유로의 일부와 일치하거나 또는 정렬될 때 공기 유로는 개구와 일치된다는 것을 이해하여야 한다. 실시태양에서, 상응 지지패드의 공기 유로들은 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%의 개구들과 일치한다. 실시태양에서, 상응 지지패드의 공기 유로들은 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 55%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 100%의 코팅 연마제 개구들과 일치한다.

특히 공기 유로 패턴이 코팅 연마제의 개구들 좌표의 전치 및 회전에 기초할 때 소정의 지지패드 나선 및 엽서 공기 유로 패턴들은 코팅 연마제의 개구 패턴과 소정의 정렬도를 보인다는 것을 이해하여야 한다. 실시태양에서, 코팅 연마제에 대하여 지지패드가 특정 위상, 또는 회전도에 있을 때 지지패드의 공기 유로 패턴은 거의 모든 대부분의 코팅 연마제 개구들과 일치한다. 지지패드 공기 유로들이 코팅 연마제 개구들과 일치할 때 지지패드가 코팅 연마제와 비교하여90° 또는 180° 회전하고 거의 모든 대부분의 코팅 연마제 개구들이 지지패드의 적어도 하나의 공기 유로들과 일치하면 지지패드는 단일-정렬 (또한 소위 2-단 정렬) 지지패드라고 칭한다. 도 46은 단일-정렬 지지패드의 실시태양을 도시한 것이다. 도 48-51은 도 46의 단일 정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한442개의 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제의 실시태양을 도시한 것이고, 코팅 연마제는 지지패드와 90°, 180°, 270°, 및 0° 다른 위상으로 회전되어, 코팅 연마제 개구들은, 지지패드의 임의의 외부 나선들에 상당하는 어떠한 코팅 연마제 개구들을 가지지 않는 것과 거의 모든 코팅 연마제 개구들이 적어도 하나의 지지패드 외부 나선들과 상당하는 것과 교번한다. 이중-정렬 (소위 4-단 정렬) 지지패드가 도 47에 도시된다. 도 52-59는 도 47의 이중-정렬 지지패드에 적층되는 보겔 식에 의한442 개구들 (중앙 개구 주위에 441개)을 가지는 코팅 연마제 실시태양을 도시한 것이고, 코팅 연마제는 지지패드에 대하여 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°, 및 0° 다른 위상으로 회전된다. 재차 코팅 연마제 개구들은, 지지패드의 임의의 외부 나선들에 상당하는 어떠한 코팅 연마제 개구들을 가지지 않는 것(45°, 135°, 225°, 및 315°)과 거의 모든 코팅 연마제 개구들이 적어도 하나의 지지패드 외부 나선들과 상당하는 것(90°, 180°, 270°, 및 0°)과 교번한다.

실시태양에서, 지지패드는 정렬 표시자를 포함하거나 포함되도록 구성될 수 있다. 정렬 표시자는 코팅 연마제와의 지지패드 정렬도를 나타내는 표기, 기구, 노치, 부착구, 칼라, 돌기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 특정 실시태양에서, 정렬 표시자는 표기 (marking)일 수 있다.

본원에 기재된 연마물품 실시태양들은 조합적으로 기재되지만, 이러한 지지패드들은 또한 표준 최신 천공 코팅 연마제와도 사용될 수 있다. 예기치 못하게 적합한 나선 또는 엽서 패턴 공기 유로들을 형성하는 다수의 개구들, 다수의 공동들, 다수의 채널들, 또는 이들의 조합을 가지는 지지패드들은 스와프 제거율을 개선하고, 연마제 절삭 성능, 및 표준 최신 천공 코팅 연마제 및 엽서 천공 패턴들을 가지는 코팅 연마제 모두에 대하여 연마제 수명을 향상시킨다는 것을 알았다.

지지패드는 유연성 또는 경질일 수 있다. 지지패드는 종래 지지패드들 제작에 사용된 것을 포함한 임의의 다양한 소재들, 또는 소재들의 조합으로 제작될 수 있다. 지지패드는 단일 조각 (piece), 일체형 조립체, 또는 다중-조각 조립체, 예컨대 다중-층 조립체 또는 동심층 조립체로 제작될 수 있다. 지지패드는 바람직하게는 탄성재 예컨대 유연성 발포체이다. 적합한 발포체는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르-우레탄, 폴리에테르우레탄; 천연 또는 인조 고무 예컨대 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, EPDM 중합체, 폴리염화비닐 (PVC), 폴리클로로프렌, 또는 스티렌/부타디엔 공중합체; 또는 이들의 조합일 수 있다. 발포는 개방 또는 폐쇄 셀일 수 있다. 첨가제들, 예컨대 결합제, 강화제, 경화제, 산화방지제, 보강 소재들, 및 기타 등이 발포 배합물에 첨가되어 원하는 특성이 달성된다. 염료, 안료, 충전제, 대전방지제, 난연제, 및 스크림 (scrim) 또한 발포체 또는 다른 탄성재에 첨가되어 지지패드를 제작한다.

특히 유용한 발포체는 TDI (톨루엔 디이소시아네이트)/폴리에스테르 및 MDI (메틸렌 디페닐 디이소시아네이트)/폴리에스테르 발포체를 포함한다. 실시태양에서, 지지패드는 탄성의, 개발 셀 폴리우레탄 발포체로 제작되며, 이는 폴리에테르 폴리올 및 방향족 폴리이소시아네이트의 반응 생성물로 형성된다. 다른 실시태양에서, 지지패드는 발포체, 가황고무, 또는 임의의 이들의 조합일 수 있다.

코팅 연마물품 제조방법

개구 패턴을 가지는 코팅 연마물품 제조방법에 있어서, 지지체는 롤로부터 분배되고, 지지체는 코팅장치로부터 분배되는 바인더 배합물로 도포된다. 예시적 코팅장치는 드롭 다이 (drop die) 코팅기, 나이프 코팅기, 커튼 코팅기, 진공 다이 (진공 die) 코팅기 또는 다이 코팅기를 포함한다. 코팅 방법은 접촉식 또는 비-접촉식이다. 이러한 방법으로는 2 롤, 3롤 역전, 나이프 오버 롤, 슬롯 다이, 그라비어, 압출 또는 분사 코팅 방식을 포함한다.

실시태양에서, 바인더 배합물은 배합물 및 연마입자들을 포함한 슬러리로 제공된다. 대안적 실시태양에서, 바인더 배합물은 연마입자들과는 별개로 배분된다. 연마입자들은 바인더로 지지체를 코팅한 후, 바인더 배합물 부분 경화 후, 바인더 배합물 패턴화 후, 가능하다면, 또는 바인더 배합물이 완전히 경화된 후 제공된다. 연마입자들은, 예를들면, 예컨대 정전 코팅, 드롭 코팅, 또는 기계적 투사 (mechanical projection)에 의해 도포된다.

다른 실시태양에서, 바인더 및 연마입자들로 도포된 지지체는, 압인, 따내기, 레이저 커팅 또는 이들의 조합으로 개구들 패턴을 형성한다. 개구들에는 실질적으로 지지체 재료, 바인더, 및 연마입자들이 부재하다.

다른 실시태양에서, 지지체는 바인더로 선택적으로 코팅되어 미코팅 영역들을 남기고 여기에 커팅을 통하여 개구들을 형성한다. 예를들면, 바인더는 지지체에, 예컨대 스크린 인쇄, 옵셋 인쇄, 또는 플렉소그래픽 인쇄로 인쇄된다. 다른 실시예에서, 바인더는 그라비어 코팅, 슬롯 다이 코팅, 마스크 분사 코팅, 또는 기타 등으로 선택적으로 도포된다. 대안으로, 예컨대 사진제판을 통하여 감광 또는 UV 경화성 마스크를 지지체에 도포하고 현상하여, 지지체 일부를 차단시킨다. 다른 실시예에서, 바인더 도포 전에 지지체에 비침윤제를 도포한다.

공작물 연마방법에 있어서, 공작물을 코팅 연마제와 접촉시킨다. 코팅 연마제는 공작물에 대하여 회전된다. 예를들면, 코팅 연마제를 궤도 샌더에 장착하고 공작물과 접촉시킨다. 공작물이 연마되면, 공작물로부터 연마된 물질이 개구들에 누적된다. 누적 재료는 코팅 연마제를 사용하면서 이동 중에 개구들로부터 빠진다. 달리, 연마물품과 연동하도록 구성되는 지지패드를 포함한 진공시스템을 연마물품에 구비한다.

실시예들

실시예 1 - 스와프 추출 효율

연마원반 개구 패턴의 잠재적 스와프 추출 효율은 선택된 궤도에서 연마원반 회전으로 형성되는 개념상 표면의 임의 지점에 대한 개구로부터의 평균 거리로 정량화된다. 비교 샘플 1 (도 20A) 및 본 발명 샘플들 1 내지 3 (도 20B-D)에 대한 연마제 표면들 (즉, 연마원반 패턴들)이 도 20A-D 상부에 나타난다. 연마원반 회전으로 형성되는 개념상 표면의 임의 지점에 대한 개구로부터의 평균 거리는 모사 소프트웨어를 사용하여 결정된다. 전동식 휴대용 궤도 샌더에 대한 표준 궤도에 상당하는 궤도가 적용되었다. 각각의 연마제 패턴에 대한 평균 거리들이 도 20A-D의 중심부에 나타난다. 개구로부터의 평균 거리들을 반경 함수로 도 20A-D 하부에 도시하고 곡선 아래 면적을 적분하고 각각의 개구 패턴에 대한 값들을 비교하였다. 더 낮은 적분값이 더욱 양호한 개구 범위를 나타내고 따라서 더욱 양호한 스와프 추출 효율을 나타낸다. 모든 본 발명 개구 패턴들은 더 낮은 적분값을 가지고, 따라서 비교 샘플보다 우수한 스와프 추출 효율을 가진다. 모든 샘플들이 거의 같은 개구 면적을 가진다는 것을 고려하면 이는 놀라운 결과이다. 이러한 결과는 연마원반 표면 주위에서 개구들 분포가 우수하다는 것을 나타낸다. 본 발명 샘플 3은 적분값이 특히 현저하게 감소하였다 (93% 감소).

비교 샘플 1은 125개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 10.5%을 가지는5” 멀티에어 (MultiAir) 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 3-4 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 49 mm²이었다.

샘플 1은 150개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 10.7%을 가지는5” 보겔 해바라기 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 2-3 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 33 mm² (32% 감소)이었다.

샘플 2는 250개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 10.8%을 가지는5” 보겔 해바라기 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 1-2 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 11 mm² (77% 감소)이었다.

샘플 3은 350개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 10.7%을 가지는5” 보겔 해바라기 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 1-2 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 3 mm² (93% 감소)이었다.

표 1 - 개구로부터의 적분 평균 거리

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의 %)	회전 중 개구로부터의 적분 평균 거리 (mm²)
비교 1	125	10.5	49
샘플 1	150	10.7	33
샘플 2	250	10.8	11
샘플 3	350	10.7	3

실시예 2 - 개선된 연마면적을 가지는 개선된 추출 효율

상기와 동일한 절차로 잠재적 스와프 추출 효율에 대하여 본 발명의 추가적인 연마제 개구 패턴들을 조사하였다. 비교 샘플 1 (도 21A) 및 본 발명 샘플들 1 내지 3 (도 21B-D)에 대한 연마원반 패턴들이 도 21A-D 상부에 도시된다. 각각의 연마제 패턴에 대한 평균 거리들이 도 21A-D 중심부에 나타난다. 개구로부터의 평균 거리들을 반경 함수로 도 210A-D 하부에 나타낸다. 곡선 아래 면적을 적분하고 각각의 개구 패턴에 대한 값들을 비교하였다. 놀랍게도, 개구 면적이 비교 샘플보다 2.7% 내지 6.3% 적지만 모든 본 발명 샘플들이 더욱 양호한 적분값을 달성하였다. 가용 연마면적이 늘어나면서도 매우 높은 스와프 추출 효율이 달성될 수 있으므로 이러한 결과는 본 발명 연마원반들 표면 주위로 개구들 분포가 바람직하다는 것을 나타낸다. 본 발명 샘플 3은 가장 현저한 적분값 감소를 보이고, 또한 가용 연마면적이 가장 크게 증가하였다.

비교 샘플 1은 125개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 10.5%을 가지는5” 멀티에어 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 3-4 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 49 mm²이었다.

샘플 1은 148개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 7.8% (연마면적2.7% 증가)을 가지는5” 보겔 해바라기 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 2-3 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 51 mm² (4% 증가)이었다.

샘플 2는 246개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 5.0% (연마면적5.5% 증가)을 가지는5” 보겔 해바라기 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 2-3 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 32 mm² (34% 감소)이었다.

샘플 3은 344개의 구멍들 및 개구 면적 (즉, 제거된 면적) 3.7%을 가지는5” 보겔 해바라기 연마원반 패턴이었다. 개구로부터 주어진 임의의 지점에 대한 최대 평균 거리는 1-2 mm이다. 개구로부터의 적분 평균 거리는 22 mm² (55% 감소)이었다.

표 2 - 개구로부터의 적분 평균 거리

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의%)	회전 중 개구로부터의 적분 평균 거리 (mm²)
비교 1	125	10.5	49
샘플 1	148	7.8	51
샘플 2	246	5.0	32
샘플 3	344	3.7	22

실시예 3 - 연마제 성능 - 진공 존재, 비-특정 지지패드

휴대용 궤도 샌더를 이용하여 주조 아크릴 패널을 연마하여5-인치 코팅 연마원반들을 시험하였다. 각각의 코팅 연마원반을 주조 아크릴 패널 길이를 따라 직선으로 이동시켰다. 각각의 연마 사이클 전후의 주조 아크릴 패널 중량을 저울로 측정하여 제거량을 결정하였다. 평균 제거량은 6회 연마 동안 손실량을 합산하여 결정하였다. 평균 제거량은 3회 시험을 평균하여 결정하였다.

주조 아크릴 패널 표면 거칠기 (Rz)는 절삭 길이를 따라 3 지점들에서 1차 연마 후에 측정하였다. 평균 Rz는 3회 시험을 평균하여 결정하였다.

도 22는 비교 샘플 1 및 본 발명3종의 샘플들에 대한 누적 절삭량 및 표면 거칠기를 비교한 도표이다.

P1500 (평균 연마제 입도 약 12.6 미크론)의 그릿 사이즈를 가지는 코팅 연마원반들을 비교하였다. 달리 명시되지 않는다면 각각의 연마시험은 진공이 인가되면서 30 초 동안 진행되었다. 모든 샘플들에 대하여 Dynabrade 54-구멍 지지패드 (“경질” 패드)가 사용되었다.

비교 샘플 1은 격자 패턴으로125개의 구멍들이 분포된 P1500 그릿 사이즈의 Norton 멀티에어 5” 직경 원반이었다. 개구 총면적은 원반의10.5%이다.

샘플 1은 P1500 그릿 사이즈 및 보겔 식에 기초한 엽서 개구 패턴을 가지는5” 직경 연마원반이었다. 개구들 개수는 150개이다. 개구 총면적은 10.5%이다.

샘플 2는 개구들 개수가 250인 것을 제외하고 샘플 1과 동일하다. 개구 총면적은 10.8%이다.

샘플 3은 개구들 개수가 350인 것을 제외하고 샘플 1과 동일하다. 개구 총면적은 10.7%이다.

3 - 연마제 성능

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의%)	누적 제거량 (g)	Rz (μ 인치)
비교 1	125	10.5	1.15	57
샘플 1	150	10.7	1.15	54
샘플 2	250	10.8	1.15	57
샘플 3	350	10.7	1.12	59

실시예 4 - 연마제 성능 - 진공 존재, 비-특정 지지패드

도 23은 비교 샘플 1 및 본 발명 3종의 샘플들에 대한 누적 절삭량 및 표면 거칠기를 비교한 도표이다.

연마제 성능 테스트는 실시예 3과 동일하게 진행되되, 모든 샘플들에 대하여 Norton 멀티-에어 125 구멍 지지패드 (“연질” 패드)가 적용되었다.

비교 샘플 1 및 본 발명 샘플들 1-3은 실시예 3에서와 동일하다.

표 4 - 연마제 성능

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의%)	누적 제거량 (g)	Rz (μ 인치)
비교 1	125	10.5	.99	60
샘플 1	150	10.7	.98	56
샘플 2	250	10.8	.92	53
샘플 3	350	10.7	.91	51

실시예 5 - 연마제 성능 - 진공 존재, 비-특정 지지패드

도 24는 샘플 1 및 본 발명 3종의 샘플들에 대한 누적 절삭량 및 표면 거칠기를 비교한 도표이다.

연마제 성능 테스트는 실시예 3과 동일하게 진행되되, 각각의 6회 연마 사이클은 2 분 동안 수행되었다.

비교 샘플 1 및 본 발명 샘플들 1-3은 실시예 3과 동일하되, 모든 샘플들에 대하여 P80 (평균 연마제 입도 약 201 미크론)의 연마제 그릿 사이즈를 적용하였다.

표 5 - 연마제 성능

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의%)	누적 제거량 (g)	Rz (μ 인치)
비교 1	125	10.5	17.2	485
샘플 1	150	10.7	16.98	487
샘플 2	250	10.8	16.41	471
샘플 3	350	10.7	16.88	464

실시예 6 - 연마제 성능 - 진공 존재, 비-특정 지지패드

도 25는 비교 샘플 1 및 본 발명 3종의 샘플들에 대한 누적 절삭량 및 표면 거칠기를 비교한 도표이다.

연마제 성능 테스트는 실시예 4와 동일하게 진행되되, 각각의 6회 연마 사이클은 2 분 동안 수행되었다.

비교 샘플 1 및 본 발명 샘플들 1-3은 실시예 4와 동일하되, 모든 샘플들에 대하여 P80 (평균 연마제 입도 약 201 미크론)의 연마제 그릿 사이즈가 사용되었다.

표 6 - 연마제 성능

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의%)	누적 제거량 (g)	Rz (μ 인치)
비교 1	125	10.5	16.66	464
샘플 1	150	10.7	17.61	500
샘플 2	250	10.8	16.19	457
샘플 3	350	10.7	15.94	472

실시예 7 - 연마제 성능 - 진공 존재, 조합적 지지패드

도 26은 비교 샘플 1 및 본 발명의 2종의 샘플들에 대한 누진 시간 구간에서의 절삭량 그래프이다.

연마제 성능 테스트는 각각 30 초의 6회 연마 사이클에서 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 세 차례 수행하여 평균값을 기록하였다.

비교 샘플 1은 P1500 그릿 사이즈 및 격자 패턴에 분포된125개의 구멍들을 가지는 Norton 멀티에어 5” 직경 원반이었다. 조합적 멀티에어 지지패드 (“연질” 패드)를 조합하여 적용하였다. 개구 총면적은 원반의10.5%이다.

샘플 1은 P1500 그릿 사이즈 및 보겔 식에 기초한 엽서 개구 패턴을 가지는5” 직경 연마원반이었다. 개구들 개수는 246개이고 246개의 보겔 개구 패턴의 전치 이미지에 기초한 조합 지지패드 (“연질” 패드)를 조합하여 사용하였다. 연마원반에 대한 개구 총면적은 5%이다.

샘플 2는 P1500 그릿 사이즈 및 보겔 식에 기초한 엽서 개구 패턴을 가지는5” 직경 연마원반이었다. 개구들 개수는 344개이고 344개의 보겔 개구 패턴의 전치 이미지에 기초한 조합 지지패드 (“연질” 패드)를 조합하여 사용하였다. 연마원반의 개구 총면적은 3.7%이다.

그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 초기 절삭 (제1 사이클)은 미미하게 낮지만 절삭 열화율 (rate of deterioration)은 대조 다중-Air 패턴 대비 상당히 개선되었다. 열화율은 원반의 로딩 척도이다. 로딩이 클수록, 절삭률 저하는 더 빨라진다. 절삭률 상실이 완화된 것은 본 발명 샘플들의 개구 패턴들이 비교 개구 패턴보다 개선된 것을 명백하게 나타내는 것이다. 또한, 본 발명 샘플들은 비교 샘플 대비 더 높은 누적 절삭률을 가진다. 샘플 1 (+14.75%) 및 샘플 2 (+27.81)에 대한 누적 절삭 비율 증가는 샘플 1 (+5%) 및 샘플 2 (+6.8)에 대한 연마면적보다 불균형적으로 더 높고, 이는 본 발명 개구 패턴들의 스와프 제거 효율 개선 및 조합적 지지패드 사용으로 인한 연마제 성능의 상승적 효과를 나타내는 것이다. 또한, 본 발명 샘플들의 표면 거칠기는 동일하거나 또는 비교 샘플들보다 더욱 양호하다 (더 낮은 값은 더 낮은 평균 조도를 의미).

표 7 - 연마제 성능

	개구들 개수	개구 면적 (잠재적 표면 총면적의%)	누적 제거량 (g)	% 변화 (%)
비교 1	125	10.5	.57	0
샘플 1	246	5.0	.66	14.75
샘플 2	344	3.7	.73	27.81

표 8 - 연마제 성능

	1회 연마 사이클 후 3 차례 평균 Rz 거칠기	6회 연마 사이클 후 3 차례 평균 Rz 거칠기
비교 1	64	58
샘플 1	59	53
샘플 2	64	54

실시예 8 - 연마제 성능 테스트 - 진공 존재 및 상응 지지패드

차량 측면 패널들에 대하여 연마제 성능 테스트를 진행하였다. 측면 패널들은 유리섬유이고 프라이머로 전착 코팅되었다. 6-인치 연마원반, 지지패드, 및 진공 장착 휴대용 궤도 샌더를 이용하여 차량 측면 패널들을 연마하였다. 2종의 대조 샘플들 및 3종의 본 발명 샘플들을 시험하였다. 대조 샘플들 및 본 발명 샘플들에 대한 연마원반들 및 지지패드들의 조합을 표 _에 나타내고 더욱 하기된다.

모든 테스트에 있어서, 차량 측면 패널 표면의 가로 측을 연속하여 포괄하도록 측면 이동하면서 차량 측면 패널들을 연마하였다. 연마원반들 및 지지패드들의 각각의 쌍에 대하여 여러 번 운전하였다. 연마원반들 평균 수명 및 연마원반들 수명 중 연마된 평균 표면적을 측정하였다. 도 24는 대조 및 본 발명 샘플들 각각에 대한 평균 수명 및 수명 중 연마된 평균 면적을 비교한 도표이다.

샘플 각각에 대한 평균 수명 및 수명 중 연마된 평균 면적을 이용하여 10,000 평방피트 차량 패널 연마에 필요한 시간을 추정하고 비교하였다. 연마원반 교체에45 초가 소요된다고 가정하였다. 도25는 대조 및 본 발명 샘플들에 대한10,000 평방피트 차량 패널 연마에 필요한 시간들을 비교한 도표이다.

대조 샘플 1은 사이즈 P320의 산화알루미늄 그릿 및 격자 패턴으로 분포된181개의 다이-커팅 개구들을 가지는 Norton 멀티에어 6” 직경 코팅 연마원반 (원반 중심에7.8 mm 반경 개구 하나 및 중심 개구 주위에180개의 1.65 mm 개구들)(이하 “Die-Cut 멀티에어 원반”으로 칭함)을 사용하였다. 개구 총면적은 원반 총면적의 대략 10%이다. 폴리우레탄 발포체 및 다이-커팅 멀티에어 원반과 동일한 패턴의 181개의 개구들을 가지는 상응하는 Norton 멀티에어 6” 직경 지지패드 (이하 “멀티에어 지지패드”로 칭함)를 사용하였다.

대조 샘플 2는 대조 샘플 1에서와 동일한 Norton 멀티에어 6” 코팅 연마원반을 사용하되, 코팅 연마원반 개구들은 레이저 커팅 개구들 (이하 “레이저 커팅 멀티에어 원반”)이었다. 대조 샘플 1과 동일한 멀티에어 지지패드를 사용하였다.

본 발명 샘플 1은 대조 샘플 2와 동일한 레이저 커팅 멀티에어 연마원반을 사용하였다. 보겔 식의 전치에 기반한 나선 공기 유로 채널들을 가지는 본 발명 6” 직경 지지패드 (이하 “해바라기 지지패드”로 칭함)를 사용하였다. 해바라기 지지패드는 2-단 대칭성이고 나선 패턴은 총 247개의 개구들을 가지는 보겔 식 패턴에 상당하도록 구성된다. 나선 패턴은 34개의 외부 나선들 및 8개의 내부 나선들로 구성되며 각각의 폭은 1.3 mm이다. 내부 나선들 및 외부 나선들은 서로 별개이다. 각각의 나선은 연마원반 개구들을 통한 공기 유동이 가능하고, 이를 따라, 내부에 배치된 적어도 하나의 개구를 통해 지지패드 몸체를 관통할 수 있는 채널로 구성된다. 도36 및 도46 참고.

본 발명 샘플 2은 P320 산화알루미늄 연마제 그릿 및 총 247개의 개구들이 보겔 식에 따르는 엽서 개구 패턴 (원반 중심에7.8 mm 반경 개구 하나 및 중심 개구 주위에246개의 1.3 mm 개구들)(이하 해바라기 연마원반으로 칭함)을 가지는6” 직경 연마원반이었다. 해바라기 원반의 개구 총면적은 원반 총면적의 대략 8%이다. 대조 샘플 1과 동일한 멀티에어 지지패드를 사용하였다.

본 발명 샘플 3은 P320 산화알루미늄 연마제 그릿 및 총 247개의 개구들이 보겔 식에 따르는 엽서 개구 패턴 (원반 중심에7.8 mm 반경 개구 하나 및 중심 개구 주위에246개의 1.3 mm 개구들)(이하 해바라기 연마원반으로 칭함)을 가지는6” 직경 연마원반이었다. 해바라기 원반의 개구 총면적은 원반 총면적의 대략 8%이다. 본 발명 샘플 1과 동일한 상응 해바라기 지지패드를 사용하였다.

표 9 - 연마제 성능

	연마제	개구 면적	원반 유형	지지패드 유형	평균 면적 (sq. in.)	평균 원반 수명 (sec.)	10,000 sq. ft 연마시간 (hr)	10,000 sq. ft 연마시간 변화%
대조 1	산화알루미늄 P320	10%	6-인치 다이 천공 멀티에어	6-인치 멀티에어 지지패드	1022	65	431.43	0%
대조 2	산화알루미늄 P320	10%	6-인치 레이저 커팅 멀티에어	6-인치 멀티에어 지지패드	964	58	425.43	-1%
샘플 1	산화알루미늄 P320	10%	6-인치 레이저 커팅 멀티에어	6-인치 해바라기 지지패드	1408	88	376.30	-13%
샘플 2	산화알루미늄 P320	8%	6-인치 레이저 커팅 해바라기	6-인치 멀티에어 지지패드	1205	91	420.23	-3%
샘플 3	산화알루미늄 P320	8%	6-인치 레이저 커팅 해바라기	6-인치 해바라기 지지패드	1504	78	326.45	-24%

샘플 1은 대조 1 및 대조 2와 비교할 때, 해바라기 지지패드는 최신 멀티에어 원반과 사용될 수 있고 해바라기 지지패드와의 조합은 연마되는 총 표면적이 더 크고 연마원반 수명이 더 길도록 기여한다는 것을 보인다. 10,000 평방 피트 패널 연마에 소요되는 시간은 13% 줄었다.

샘플 2는 대조 1 및 대조 2와 비교할 때, 해바라기 연마원반은 최신 멀티에어 지지패드와 사용될 수 있고 해바라기 연마원반과의 조합은 연마되는 총 표면적이 더 크고 연마원반 수명이 더 길도록 기여한다는 것을 보인다. 10,000 평방 피트 패널 연마에 소요되는 시간은 3% 줄었다.

샘플 3은 해바라기 연마원반 및 해바라기 지지패드와의 조합은 멀티에어 원반 및 멀티에어 지지패드 쌍과 비교하여 연마되는 총 표면적이 더 크고 연마원반 수명이 더 길도록 기여한다는 것을 보인다. 또한, 해바라기 연마원반 및 해바라기 지지패드의 쌍은 모든 테스트 조합 중 가장 높은 피-연마 총 표면적을 제공하였다. 10,000 평방 피트 패널 연마에 소요되는 시간은 24% 줄었다. 감소 정도는 샘플 1에 대한 감소 (해바라기 지지패드 - 13% 감소)와 샘플 2에 대한 감소 (해바라기 연마원반 - 3% 감소)의 합보다 더 크므로 상기 24% 감소는 상승 효과적인 것으로 보인다. 또한 해바라기 연마원반은 스와프 제거용 개구 면적이 더 작지만 더 높은 연마 성능을 달성한다.

실시예 9 - 커팅 효율 테스트

차량 측면 패널들에 대한 연마제 성능 테스트를 진행하여 연마원반들 및 지지패드들의 다양한 조합들에 대한 커팅 효율을 추정하였다. 실시예 8과 같이 차량 측면 패널들은 유리섬유이고 프라이머로 전착 코팅되었다. 실시예 8과 같이6-인치 연마원반, 지지패드, 및 진공 부착된 휴대용 궤도 샌더를 이용하여 차량 측면 패널들을 연마하였다. 3종의 본 발명 샘플들 및 1종의 대조 샘플을 시험하였다. 멀티에어 및 해바라기 연마원반들은 실시예 8과 동일하되, 연마제 그릿은 사이즈 p80의 산화알루미늄이었다. 대조 샘플 및 본 발명 샘플들에 대한 연마원반들 및 지지패드들 조합들을 표 10에 제시하고 더욱 하기된다.

모든 테스트에 있어서, 실시예 8에서와 같이 차량 측면 패널 표면의 가로 측을 연속하여 포괄하도록 측면 이동하면서 차량 측면 패널들을 연마하였다. 단일 연마원반을 이용하여 패널에서 원반이 수명이 다할 때까지 조절되게 연마하였다. 연마원반 수명 도달 시간 및 연마된 총면적을 기록하였다. 커팅 효율 (연마된 총면적 /수명)을 계산하였다. 도 26은 대조 및 본 발명 샘플들의 계산된 커팅 효율을 비교한 도표이다.

표 10 - 연마제 성능

	연마제	개구 면적 원반	원반 유형	지지패드 유형	면적 (sq. in.)	원반 수명 (sec.)	커팅 효율 (Sq ft./sec)	% 변화
대조 1	산화알루미늄 P80	10%	6-인치 다이 천공 멀티에어	6-인치 멀티에어 지지패드	1050	100.77	.0724	0%
샘플 1	산화알루미늄 P80	8%	6-인치 레이저 커팅 해바라기	6-인치 멀티에어 지지패드	1170	100.26	.0810	12%
샘플 2	산화알루미늄 P80	8%	6-인치 레이저 커팅 해바라기	6-인치 해바라기 지지패드	1152	101.26	.0790	9%

대조 1과 비교하여 샘플 1 및 샘플 2은 커팅 효율 개선 및 연마된 총면적 개선을 보였다. 대조 1과 비교하여 샘플 1은 12% 커팅 효율 개선을 보이고 대조 1과 비교하여 샘플 2는 9% 커팅 효율 개선을 보인다.

실시예 10 - 커팅 효율 테스트

차량 측면 패널들에 대한 연마제 성능 테스트를 진행하여 연마원반들 및 지지패드들의 다양한 조합들에 대한 커팅 효율을 추정하였다. 실시예 9와 같이 차량 측면 패널들은 유리섬유이고 프라이머로 전착 코팅되었다. 실시예 9와 같이6-인치 연마원반, 지지패드, 및 진공 부착된 휴대용 궤도 샌더를 이용하여 차량 측면 패널들을 연마하였다. 3종의 본 발명 샘플들 및 1종의 대조 샘플을 시험하였다. 멀티에어 및 해바라기 연마원반들은 실시예 9와 동일하되, 연마제 그릿은 p80 사이즈의 세라믹 산화알루미늄 및 졸-겔 산화알루미늄의 혼합물이었다. 대조 샘플 및 본 발명 샘플들에 대한 연마원반들 및 지지패드들의 조합들을 표 6_에 제시하고 더욱 하기된다.

모든 테스트에 있어서, 실시예 9에서와 같이 차량 측면 패널 표면의 가로 측을 연속하여 포괄하도록 측면 이동하면서 차량 측면 패널들을 연마하였다. 단일 연마원반을 이용하여 패널에서 원반이 수명이 다할 때까지 조절되게 연마하였다. 연마원반 수명 도달 시간 및 연마된 총면적을 기록하였다. 커팅 효율 (연마된 총면적 /수명)을 계산하였다. 도 27은 대조 및 본 발명 샘플들의 계산된 커팅 효율을 비교한 도표이다.

표 11 - 연마제 성능

	연마제	개구 면적 원반	원반 유형	지지패드 유형	면적 (sq. in.)	원반 수명 (sec.)	커팅 효율 (Sq ft./sec)	% 변화
대조 1	산화알루미늄 P80	10%	6-인치 다이 천공 멀티에어	6-인치 멀티에어 지지패드	883.5	100.36	.0642	0%
샘플 1	산화알루미늄 P80	8%	6-인치 레이저 커팅 해바라기	6-인치 멀티에어 지지패드	1037	101.75	.0708	16%
샘플 2	산화알루미늄 P80	8%	6-인치 레이저 커팅 해바라기	6-인치 해바라기 지지패드	1368	100.3	.0947	55%

대조 1과 비교하여 샘플 1 및 샘플 2은 커팅 효율 개선 및 연마된 총면적 개선을 보였다. 대조 1과 비교하여 샘플 1은 16% 커팅 효율 개선을 보이고 대조 1과 비교하여 샘플 2는 55% 커팅 효율 개선을 보인다.

포괄적인 설명 또는 실시예들에서 상기되는 모든 작용들이 요구되지는 않으며, 특정한 작용의 일부는 요구되지 않을 수 있으며, 하나 이상의 다른 작용이 기술된 것들에 추가하여 실행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 작용들이 나열되는 순서가 반드시 이들이 실행되는 순서일 필요는 없다.

상기 명세서에서, 개념들이 특정한 실시태양들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 사람은 다양한 변형들과 변화들이 하기 청구범위에 기술되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 가능하다고 인정한다. 따라서, 명세서와 도면들은 제한적인 의미보다는 오히려 설명적인 의미로 간주되며, 모든 이와 같은 변형들은 본 발명의 범위의 내에 포함되도록 의도된다.

본원에서 사용되는 용어 "구성한다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "가진다(has)", 가지는(having)" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하기 위한 것이다. 예를들면, 특징부들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이러한 특징부들에만 한정될 필요는 없으며 명시적으로 열거되지 않거나 이와 같은 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 다른 특징부들을 포함할 수 있다. 게다가, 명시적으로 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 의미의 "또는"을 가리키며 배타적인 의미의 "또는"을 가리키지 않는다. 예를들면, 조건 A 또는 B는 다음 중의 어느 하나에 의해 만족된다: A가 참이고 (또는 존재하고) B는 거짓이며 (또는 존재하지 않으며), A가 거짓이고 (또는 존재하지 않고) B는 참이며 (또는 존재하며), A와 B 모두가 참 (또는 존재한다)이다.

또한, "하나의 (a)" 또는 "하나의 (an)"은 여기에서 설명되는 요소들과 구성요소들을 설명하는데 사용된다. 이는 단지 편의성을 위해 그리고 본 발명의 범위의 일반적인 의미를 부여하기 위해 행해진다. 이 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 읽혀져야 하며, 다르게 의미한다는 것이 명백하지 않다면 단수는 또한 복수를 포함한다.

장점들, 다른 이점들, 및 문제점들에 대한 해결방안이 특정한 실시태양들과 관련하여 상기되었다. 그러나, 장점들, 이점들, 문제들에 대한 해결방안, 및 임의의 장점, 이점, 또는 해결방안을 발생하게 하거나 더 현저하게 할 수 있는 임의의 특징(들)이 청구항들의 일부 또는 전부의 중요하거나, 요구되거나, 또는 필수적인 특징으로 해석되지 말아야 한다.

명세서를 읽은 후에, 숙련된 기술자들은 명료성을 위해 각각의 실시태양들과 관련해서 여기에서 설명되는 임의의 특징들이 또한 단일 실시태양에서 조합하여 제공될 수 있다고 인정할 것이다. 이와 반대로, 간결성을 위해 단일의 실시태양과 관련하여 설명되는 다양한 특징들은 또한 별도로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수 있다. 또한, 범위에서 기술되는 값들에 대한 언급은 이 범위의 내에 있는 각각의 값 및 모든 값을 포함한다.

Claims

개구 패턴으로 배열되는 다수의 개구들을 포함하는 코팅 연마제를 포함하는, 연마물품에 있어서,
상기 개구 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 가지고, 상기 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 피보나치 수이거나 피보나치 수의 배수인, 연마물품.
제1항에 있어서, 상기 개구 패턴은 패턴 중심 주위로 적어도 부분 회전 비대칭성을 가지는, 연마물품.
제2항에 있어서, 상기 적어도 부분 회전 비대칭성은 패턴 중 적어도 51%의 개구들로 연장되는, 연마물품.
제1항에 있어서, 상기 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 황금비로 수렴되는 비율인, 연마물품.
제1항에 있어서, 상기 개구 패턴은 하기 식 1에 의해 극좌표에 기술되고, 식 중 n은 개구 패턴 중심에서 외향으로 계수할 때 개구의 순번이고, φ는 극좌표계에서 개구 패턴 중심에서의 기준방향 및 n번째 개구의 위치벡터 사이의 각도이고, 따라서 임의의 두 연속 개구들의 위치벡터들 사이의 발산각은 일정 각도 α이고, r은 개구 패턴 중심에서 n번째 개구 중심까지의 거리이고, c는 일정한 환산계수인, 연마물품:
φ = n * α, r = c√n (식 1)
제5항에 있어서, 적어도 51%의 개구들은 식 1을 따르는, 연마물품.
제5항에 있어서, 상기 개구 패턴은 극좌표에서 100° 내지 170°의 발산각을 가지는, 연마물품.
제5항에 있어서, 상기 개구 패턴은 137.508°의 발산각을 가지는, 연마물품.
제5항에 있어서, 적어도 80%의 개구 총면적이 식 1을 따르는, 연마물품.
제1항에 있어서, 개구들 크기는 연마 표면 최장 치수의 0.25% 내지 5%인, 연마물품.
코팅 연마물품에 있어서,
제1 주요 면 및 제2 주요 면을 가지는 지지체 층;
제1 주요 면에 적층되고, 바인더 및 다수의 연마입자들을 포함하는 연마층;
지지체 층 및 연마층을 관통하는 다수의 개구들을 포함하고, 다수의 개구들은 개구 패턴으로 배열되며, 상기 개구 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 가지고, 상기 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 피보나치 수이거나 피보나치 수의 배수인, 코팅 연마물품.
연마물품 제조방법에 있어서,
지지체에 연마층을 적층하는 단계;
연마층 및 지지체를 관통하여 다수의 개구들을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 개구들은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 갖는 개구 패턴으로 배열되고, 상기 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 피보나치 수이거나 피보나치 수의 배수인, 연마물품 제조방법.
지지패드에 있어서, 공기 유로들 패턴을 포함하고, 상기 공기 유로들 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 갖는 개구 패턴의 x 및 y 좌표로부터 생성되고, 상기 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 피보나치 수이거나 피보나치 수의 배수인, 지지패드.
제13항에 있어서, 상기 개구 패턴의 x 및 y 좌표는 하기 식 2에 따라 전치 및 회전되어, 공기 유로들 패턴의 x’ 및 y’ 좌표를 결정하고, 식 중 Θ는 π/n 라디안이고 n은 임의의 정수인, 지지패드.

(식 2)
제13항에 있어서, 상기 개구 패턴은 하기 식 1의 보겔(Vogel) 식이고, 식 중 n은 개구 패턴 중심에서 외향으로 계수할 때 개구의 순번이고, φ는 극좌표계에서 개구 패턴 중심에서의 기준방향 및 n번째 개구의 위치벡터 사이의 각도이고, 따라서 임의의 두 연속 개구들의 위치벡터들 사이의 발산각은 137.508°의 일정 각도 α이고, r은 개구 패턴 중심에서 n번째 개구 중심까지의 거리이고, c는 일정한 환산계수인, 지지패드:
φ = n * α, r = c√n (식 1)
제14항에 있어서, n은 1 내지 10의 임의의 정수인, 지지패드.
연마 시스템에 있어서,
코팅 연마제; 및
지지패드를 포함하고,
코팅 연마제는 개구 패턴으로 배열된 다수의 개구들을 포함하고, 상기 개구 패턴은 다수의 시계방향 나선들 및 다수의 반시계방향 나선들을 가지고, 상기 시계방향 나선들 개수 및 반시계방향 나선들 개수는 피보나치 수이거나 피보나치 수의 배수이고,
지지패드는 코팅 연마제 개구들과 일치하도록 구성되는 패턴으로 배치되는 다수의 공기 유로들을 포함하는, 연마 시스템.
제17항에 있어서, 상기 개구들의 개구 패턴은 하기 식 1의 보겔 식이고, 식 중 n은 개구 패턴 중심에서 외향으로 계수할 때 개구의 순번이고, φ는 극좌표계에서 개구 패턴 중심에서의 기준방향 및 n번째 개구의 위치벡터 사이의 각도이고, 따라서 임의의 두 연속 개구들의 위치벡터들 사이의 발산각은 137.508°의 일정 각도 α이고, r은 개구 패턴 중심에서 n번째 개구 중심까지의 거리이고, c는 일정한 환산계수인, 연마 시스템:
φ = n * α, r = c√n (식 1)
제17항에 있어서, 공기 유로들 패턴은 개구 패턴의 x 및 y 좌표로부터 생성되는, 연마 시스템.
제19항에 있어서, 개구 패턴의 x 및 y 좌표는 하기 식 2에 따라 전치 및 회전되어 공기 유로들 패턴의 x’ 및 y’ 좌표를 결정하고, Θ는 π/n 라디안이고 n은 임의의 정수인, 연마 시스템.

(식 2)
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