KR102450209B1 - 개방형 코트 연마 물품 및 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

개방형 코트(open coat) 연마 물품은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹(backing), 배킹의 적어도 하나의 주 표면 상의 메이크(make) 코트 수지, 메이크 코트 수지 내에 적어도 부분적으로 매립되고 배킹 상에 배열된 연마 입자, 및 제1 수지 및 연마 입자 상의 사이즈(size) 코트 수지를 포함하며, 형상화된 연마 입자는 평균 피크 카운트(peak count)가 24 in2당 약 40,000 이하이다. 바디-인-화이트(body-in-white) 응용에서의 연마 방법이 또한 개시된다.

Description

개방형 코트 연마 물품 및 연마 방법
일반적으로, 본 발명은 매우 다양한 재료 및 표면을 연마, 마무리 및/또는 연삭하는 데 유용한 연마 물품에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 개방형 코트(open coat) 연마 물품에 관한 것이다.
개방형 코팅된 연마 물품은 일반적으로 종래 기술에 공지되어 있다. 미국 특허 출원 공개 제2012/0000135호(에일러스(Eilers) 등)는 메이크(make) 층, 연마 입자 층 및 사이즈(size) 층이 미리 결정된 코팅 패턴에 따라 배킹(backing) 상으로 코팅된 연마 물품을 개시한다.
그러한 연마 물품의 비용, 성능 및/또는 수명을 개선하고자 하는 요구가 계속되고 있다. 특히, 통상적인 코팅된 연마 물품과 비교하여 개선된 절삭량, 더 긴 수명, 로딩량 감소, 더 낮은 비용 및/또는 더 우수한 표면 마무리를 갖는 코팅된 연마 물품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은, 통상적인 코팅된 연마 물품과 비교하여 개선된 절삭량, 더 긴 수명, 로딩량 감소, 더 낮은 비용 및/또는 더 우수한 표면 마무리를 갖는 코팅된 연마 물품을 제공함으로써, 상기에서 확인된 본 분야의 한계를 극복한다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹, 배킹의 적어도 하나의 주 표면 상의 제1 수지(즉, 메이크 코트 층), 제1 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 연마 입자, 및 제1 수지 및 연마 입자 상의 제2 수지(즉, 사이즈 코트 층)를 포함하는 코팅된 연마 물품을 제공하며, 연마 입자는 본 명세서에 기재된 피크 카운트(peak count) 측정 기술에 따라 측정할 때 평균 피크 카운트가 4 인치 × 6 인치 면적(24 제곱인치 또는 24 in2)당 약 40,000 이하이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹, 배킹의 적어도 하나의 주 표면 상의 제1 수지, 제1 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 연마 입자, 및 제1 수지 및 연마 입자 상의 제2 수지를 포함하는 코팅된 연마 물품을 제공하며, 적어도 일부분의 연마 입자는 배킹 상에 직립하도록 구성되고, 배킹 상의 직립 연마 입자의 평균 개수는 4 인치 × 6 인치 면적(24 제곱인치 또는 24 in2)당 약 40,000 입자 이하이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹, 배킹의 적어도 하나의 주 표면 상의 제1 수지, 제1 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 연마 입자, 및 제1 수지 및 연마 입자 상의 제2 수지를 포함하는 코팅된 연마 물품을 제공하며, 연마 입자의 평균 코팅 중량은 약 0.1 그레인(grain)/24 in2 이상 약 6 그레인/24 in2 이하이고, 추가로 연마 물품은 연마 물품의 사용 동안 약 40% 이하만큼 증가하는 평균 초기 피크 카운트를 갖는다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹, 배킹의 적어도 하나의 주 표면 상의 제1 수지, 제1 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 연마 입자, 및 제1 수지 및 연마 입자 상의 제2 수지를 포함하는 코팅된 연마 물품을 제공하며, 적어도 일부분의 연마 입자는 배킹 상에 에지로 직립하도록 구성되고, 배킹의 표면적의 약 15% 이하가 연마 입자로 덮인다.
다른 태양에서, 본 명세서에 기재된 임의의 실시 형태는 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 연마 입자는 형상화된 연마 입자를 포함할 수 있고/있거나, 약 80% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있고/있거나, 연마 입자는 적어도 하나의 에지를 포함할 수 있으며 에지로 직립하도록 구성될 수 있고/있거나, 메이크 코트는 연속적이거나 불연속적일 수 있으며 배킹의 표면적의 약 25% 이하, 약 15% 이하 또는 약 10% 이하가 연마 입자로 덮일 수 있고/있거나, 연마 입자들 사이에 위치된 표면 영역은 대체로 편평하고 평활할 수 있고/있거나, 연마 입자는 평균 그릿(grit) 크기가 약 60 이상 내지 약 240 이하일 수 있고/있거나, 연마 입자의 코팅 중량은 약 6 그레인/24 in2 이하일 수 있고 80% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있고/있거나, 제1 수지의 코팅 중량은 약 7 그레인/24 in2 이하일 수 있고/있거나, 제2 수지의 코팅 중량은 약 5 그레인/24 in2 이상이고/이거나, 연마 입자는 배킹 상에 무작위로 분포될 수 있고/있거나, 배킹은 연속적일 수 있고 배킹의 서로 반대편에 있는 주 표면들은 대체로 편평하고 평활할 수 있고 배킹은 종이, 중합체 필름 또는 천(cloth) 중 적어도 하나로 형성될 수 있고/있거나, 연마 광물 중량 대 제1 수지 코트 중량의 비는 약 2:1 내지 약 1:4의 범위일 수 있고/있거나, 연마 광물 중량 대 제2 수지 코트 중량의 비는 약 1:1 내지 약 1:25의 범위일 수 있고/있거나, 제1 수지 코트 중량 대 제2 수지 코트 중량의 비는 약 1:1 내지 약 1:15의 범위일 수 있다.
구체적인 실시 형태에서, 본 발명은 서로 반대편에 있는 평활하고 연속적인 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹, 배킹의 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면 중 적어도 하나 상의 메이크 코트 수지, 메이크 코트 수지 내에 적어도 부분적으로 매립되고 배킹 상에 배열된, 대체로 균일한 크기 및 형상을 갖는 복수의 형상화된 연마 입자, 및 메이크 코트 수지 및 연마 입자 상의 사이즈 코트 수지를 포함하는 코팅된 연마 디스크를 제공하며, 90% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있고 배킹 상에 직립해 있는 연마 입자의 평균 높이는 메이크 코트 수지의 두께의 3배 이상이고, 사이즈 코트 수지의 코팅 중량은 메이크 코트 수지의 코팅 중량보다 크고, 형상화된 연마 입자는 본 명세서에 기재된 시험 방법에 따라 측정할 때 평균 피크 카운트가 24 in2당 약 40,000 이하이고, 연마 입자는 평균 그릿 크기가 약 60 이상 내지 약 240 이하이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 평활하고 연속적인 제1 주 표면을 갖는 배킹, 제1 주 표면 상의 메이크 코트 수지, 메이크 코트 수지 내에 적어도 부분적으로 매립되고 배킹 상에 배열된, 대체로 균일한 크기 및 형상을 갖는 복수의 형상화된 연마 입자, 및 메이크 코트 수지 및 연마 입자 상의 사이즈 코트 수지를 포함하는 코팅된 연마 디스크를 제공하며, 80% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있고 배킹 상에 직립해 있는 연마 입자의 평균 높이는 메이크 코트 수지의 두께의 3배 이상이고, 사이즈 코트 수지의 코팅 중량은 메이크 코트 수지의 코팅 중량보다 크고, 형상화된 연마 입자는 본 명세서에 기재된 피크 카운트 측정 기술에 따라 측정할 때 평균 피크 카운트가 24 in2당 약 40,000 이하이고, 연마 입자는 평균 그릿 크기가 약 24 이상 약 800 이하이다.
본 발명은 자동차를 제조하는 바디-인-화이트(body-in-white) 단계 동안 코팅되지 않은 금속 작업물(workpiece)을 연마하는 방법을 또한 제공한다. 본 방법은 연마 물품을 회전시키도록 구성된 수동 작동 공구에 본 발명의 코팅된 연마 디스크를 고정하는 단계, 및 연마 디스크를 디스크가 회전하는 동안 작업물에 수동으로 적용하여, 작업물을 연마하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "코팅된 연마 물품"은 연마 재료가 물품의 외부 표면 상에 코팅된 물품(즉, 연마 재료가 배킹 내에 포함되지 않음)을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "형상화된 연마 입자"는 연마 입자의 적어도 일부분이 형상화된 연마 입자를 형성하도록 소결되는 형상화된 연마 입자 전구체를 형성하는 데 사용되는 주형 공동으로부터 복제된 미리 결정된 형상을 갖는 세라믹 연마 입자를 지칭한다. (예컨대, 미국 특허 제8,034,137 B2호(에릭슨(Erickson) 등)에 기술된 바와 같은) 연마 샤드(shard)의 경우를 제외하고는, 형상화된 연마 입자는 형상화된 연마 입자를 형성하는 데 사용되었던 주형 공동을 실질적으로 복제하는 미리 결정된 기하학적 형상을 일반적으로 가질 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "형상화된 연마 입자"는 기계적 분쇄 작업에 의해 얻어지는 연마 입자를 배제한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "연속적인 배킹 층"은 재료가 제조될 때 재료 그 자체 사이에 무작위로 형성된 공간보다 큰 z-방향(즉, 두께 또는 높이 치수)으로 관통하여 연장되는 구멍, 개구, 슬릿, 공극 또는 채널을 포함하지 않는 배킹 층을 지칭한다.
소정 실시 형태의 이점에는 성능의 현저한 감소를 겪지 않고서 덜 연마성인 광물을 사용하는 것이 포함된다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 전통적인 코팅된 연마 제품과 비교하여 개선된 절삭량, 더 긴 수명, 더 적은 로딩량, 더 낮은 원료 및 생산 비용, 및 동등한 표면 마무리를 갖는다. 원료 비용의 절감은 형상화된 연마 재료의 양의 감소로 인한 것일 수 있거나, 또는 충전제 재료의 감소 또는 배제로 인한 것일 수 있다. 충전제 재료가 없는 실시 형태에서는, 충전제 재료를 적용하는 단계가 제조 공정으로부터 배제된다. 따라서, 소정 실시 형태의 이점은 제조가 단순화되고 더 저렴하다는 점이다. 더욱 구체적인 이점에는 연마 입자의 양호한 배향 및 연마 입자의 셸링 저항성(shelling resistance)이 포함된다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연마 물품의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 디스크의 평면도이다.
도 3a는 예시적인 형상화된 연마 입자의 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 형상화된 연마 입자의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 코팅된 연마 물품의 상부 표면의 현미경사진이다.
도 5 및 도 6은 실시예 1의 코팅된 연마재의 흑백 이미지이다.
이제 도면을 참조하면, 도 1 및 도 2는 연마 디스크의 형태의 코팅된 연마 물품(2)을 도시한다. 본 발명에 따른 연마 물품은 디스크로 제한되지 않으며, 예를 들어, 무단 또는 연속 벨트, 디스크(천공된 디스크를 포함함), 시트 및/또는 패드로 변환될 수 있음이 인식될 것이다. 벨트 응용의 경우, 공지의 방법을 사용하여 시트-유사 연마 물품의 2개의 자유 단부를 함께 결합하여 이음형 벨트(spliced belt)를 형성할 수 있다.
연마 물품(2)은 일반적으로 제1 주 표면(6) 및 반대편의 제2 주 표면(8)을 갖는 배킹 또는 기재(4), 선택적인 메이크 코트(10), 메이크 코트(10) 내에 적어도 부분적으로 매립되고 제1 주 표면(6) 상에 배열된 복수의 연마 입자(12), 및 메이크 코트 및 연마 입자(12) 위의 사이즈 코트(14)를 포함한다. 연마 입자(12)는 도시된 바와 같이 메이크 코트(4)를 사용하여 배킹(4)에 접합될 수 있거나, 또는 연마 입자(12)는 하기에 더욱 상세히 기재되는 바와 같이 배킹(4)에 직접 부착될 수 있다. 상세한 설명 및 첨부 도면 전체에 걸쳐, 기능적으로 유사한 특징부들은 유사한 도면 부호로 지시된다.
특정 배킹 또는 기재(4)는, 특정 코팅된 연마 물품 및 그의 의도된 최종 사용 응용에 원하는 기능과 특성을 제공하는 한, 본 발명에 중요하지 않다. 일 태양에서, 연마 입자(12)가 부착되는 배킹(4)의 제2 주 표면(8)은 대체로 편평하고 평활하다. 즉, 메이크 코트(10) 및 연마 입자(12)가 적용되는 적어도 제2 주 표면(8)은 연속적이며, 대체로 고르고 평탄한 표면 토포그래피(topography)를 갖는다.
예를 들어, 천, 종이, 중합체 필름을 포함하는 다양한 배킹(4) 재료가 본 발명에 따른 코팅된 연마 물품에 적합하다. 더욱 구체적으로, 적합한 배킹(11)의 예에는 중합체 필름, 프라이밍된 중합체 필름, 천, 종이, 가황 섬유, 치밀화된 부직포, 이들의 처리된 버전, 및 이들의 조합이 포함된다. 배킹(11)은 선택적인 첨가제, 예를 들어, 충전제, 섬유, 정전기 방지제, 윤활제, 습윤제, 계면활성제, 안료, 염료, 커플링제, 가소제 및 현탁제를 포함할 수 있다. 이들 선택적인 재료의 양은 원하는 특성에 따라 좌우된다. 또한, 배킹(4)은 연마 하에서 그의 공정 및 사용 조건을 견디기에 충분한 강도 및 내열성을 갖도록 선택될 수 있다. 추가적으로, 연마 물품이 습식 또는 윤활 환경에서 사용되도록 의도되는 경우, 배킹(4)은 충분한 내수성 및/또는 내유성을 갖도록 선택될 수 있는데, 이는 배킹을 열경화성 수지로 처리하여 연마 동안 열화되지 않게 함으로써 얻어진다. 유용한 수지에는, 고무로 선택적으로 개질될 수 있는 페놀 수지; 플루오렌 화합물로 선택적으로 개질될 수 있는 에폭시 수지; 및 비스말레이미드 수지가 포함된다.
유사하게, 특정 메이크 코트(10) 및 사이즈 코트(14)는, 특정 연마 물품 및 그의 의도된 최종 사용 응용에 원하는 기능과 특성을 제공하는 한, 본 발명에 중요하지 않다. 적합한 메이크 및 사이즈 코트 수지에는, 예를 들어, 열경화성 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아-포름알데하이드 수지, 아크릴레이트 수지, 시아네이트 수지, 아미노플라스트 수지, 멜라민 수지, 아크릴화 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 이들의 조합과 같은 매우 다양한 공지의 수지가 포함된다. 메이크 코트 또는 사이즈 코트, 또는 둘 모두는, 예를 들어, 충전제, 연삭 보조제, 습윤제, 계면활성제, 염료, 안료, 커플링제, 접착 증진제 및 이들의 조합과 같은 당업계에 공지된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
코팅된 연마재에서, 메이크 코트(10) 및 사이즈 코트(14)는 집합적으로 결합제로 지칭될 수 있으며, 동일하거나 상이한 결합제 전구체로부터 제조될 수 있다. 코팅된 연마 물품의 제조 동안, 결합제 전구체는 결합제 전구체의 중합 또는 경화의 개시를 돕는 에너지원에 노출된다. 에너지원의 예에는 열에너지 및 방사선 에너지(예를 들어, 전자 빔, 자외광 및 가시광)가 포함된다. 이러한 중합 공정 동안, 결합제 전구체는 중합되거나 경화되고, 고형화된 결합제로 변환된다.
결합제는 (예를 들어, UV 광 또는 열과 같은 에너지를 통함) 경화성 유기 재료로 형성될 수 있다. 경화성 유기 결합제 재료의 예에는 아미노 수지, 알킬화 우레아-포름알데하이드 수지, 멜라민-포름알데하이드 수지, 및 알킬화 벤조구아나민-포름알데하이드 수지, 아크릴레이트 수지(아크릴레이트 및 메타크릴레이트 포함), 예컨대 비닐 아크릴레이트, 아크릴화 에폭시, 아크릴화 우레탄, 아크릴화 폴리에스테르, 아크릴화 아크릴, 아크릴화 폴리에테르, 비닐 에테르, 아크릴화 오일, 및 아크릴화 실리콘, 알키드 수지, 예컨대 우레탄 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 반응성 우레탄 수지, 페놀 수지, 예컨대 레졸 및 노볼락 수지, 페놀/라텍스 수지, 에폭시 수지, 예컨대 비스페놀 에폭시 수지, 아이소시아네이트, 아이소시아누레이트, 폴리실록산 수지(알킬알콕시실란 수지 포함), 반응성 비닐 수지 및 페놀 수지(레졸 및 노볼락)가 포함된다. 수지는 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 이들의 조합으로서 제공될 수 있다.
결합제 전구체는 축합 경화성 수지, 부가 중합성 수지, 자유 라디칼 경화성 수지 및/또는 그러한 수지들의 조합 및 블렌드일 수 있다. 한 가지 결합제 전구체는 자유-라디칼 메커니즘을 통해 중합되는 수지 또는 수지 혼합물이다. 중합 공정은 결합제 전구체를 적절한 촉매와 함께 에너지원, 예컨대 열에너지 또는 방사선 에너지에 노출시킴으로써 개시된다. 방사선 에너지의 예에는 전자 빔, 자외광 또는 가시광이 포함된다.
적합한 결합제 전구체의 예에는 페놀 수지, 우레아-포름알데하이드 수지, 아미노플라스트 수지, 우레탄 수지, 멜라민 포름알데하이드 수지, 시아네이트 수지, 아이소시아누레이트 수지, (메트)아크릴레이트 수지(예를 들어, (메트)아크릴화 우레탄, (메트)아크릴화 에폭시, 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 중합성 화합물, 펜던트 알파, 베타-불포화 카르보닐 기를 갖는 아미노플라스트 유도체, 적어도 하나의 펜던트 아크릴레이트 기를 갖는 아이소시아누레이트 유도체, 및 적어도 하나의 펜던트 아크릴레이트 기를 갖는 아이소시아네이트 유도체), 비닐 에테르, 에폭시 수지, 및 이들의 조합 및 혼합물이 포함된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 및 메타크릴을 포함한다. 에틸렌계 불포화 단량체 또는 올리고머, 또는 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 올리고머는 1작용성, 2작용성, 3작용성 또는 4작용성일 수 있거나, 또는 훨씬 더 높은 작용성일 수 있다.
페놀 수지는 양호한 열적 특성, 입수 가능성, 및 상대적으로 낮은 비용 그리고 취급 용이성을 갖는다. 2가지 유형의 페놀 수지, 즉 레졸 및 노볼락이 있다. 레졸 페놀 수지는 포름알데하이드 대 페놀의 몰비가 1:1 이상, 전형적으로 1.5:1.0 내지 3.0:1.0의 범위이다. 노볼락 수지는 포름알데하이드 대 페놀의 몰비가 1:1 미만이다. 구매 가능한 페놀 수지의 예에는 미국 텍사스주 달라스 소재의 옥시덴탈 케미칼스 코포레이션(Occidental Chemicals Corp.)으로부터의 상표명 듀레즈(DUREZ) 및 바르쿰(VARCUM); 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 몬산토 컴퍼니(Monsanto Co.)로부터의 레시녹스(RESINOX); 및 미국 오하이오주 더블린 소재의 애쉬랜드 스페셜티 케미칼 컴퍼니(Ashland Specialty Chemical Co.)로부터의 에어로펜(AEROFENE) 및 아로탑(AROTAP)으로 알려진 것들이 포함된다.
(메트)아크릴화 우레탄은 하이드록실-종결된 NCO 연장된 폴리에스테르 또는 폴리에테르의 다이(메트)아크릴레이트 에스테르를 포함한다. 구매가능한 아크릴화 우레탄의 예에는 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)로부터 CMD 6600, CMD 8400, 및 CMD 8805로 입수가능한 것들이 포함된다.
(메트)아크릴화 에폭시는 비스페놀 A 에폭시 수지의 다이아크릴레이트 에스테르와 같은, 에폭시 수지의 다이(메트)아크릴레이트 에스테르를 포함한다. 구매가능한 아크릴화 에폭시의 예에는 사이텍 인더스트리즈로부터 CMD 3500, CMD 3600, 및 CMD 3700으로 입수가능한 것들이 포함된다.
에틸렌계 불포화 자유 라디칼 중합성 화합물은 탄소, 수소 및 산소, 그리고 선택적으로, 질소 및 할로겐의 원자를 함유하는 단량체 화합물 및 중합체 화합물 둘 모두를 포함한다. 산소 또는 질소 원자 또는 이들 둘 모두는 일반적으로 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드, 및 우레아 기에 존재한다. 에틸렌계 불포화 자유 라디칼 중합성 화합물은 전형적으로 분자량이 약 4,000 g/몰 미만이며, 전형적으로 하나의 지방족 하이드록실 기 또는 다수의 지방족 하이드록실 기를 포함하는 화합물과 불포화 카르복실산, 예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 아이소크로톤산, 말레산 등의 반응으로부터 제조되는 에스테르이다. (메트)아크릴레이트 수지의 대표적인 예에는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 스티렌, 다이비닐벤젠, 비닐 톨루엔, 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 헥산다이올 다이아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 글리세롤 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트가 포함된다. 다른 에틸렌계 불포화 수지에는 카르복실산의 모노알릴, 폴리알릴, 및 폴리메트알릴 에스테르 및 아미드, 예를 들어 다이알릴 프탈레이트, 다이알릴 아디페이트, 및 N,N-다이알릴아디프아미드가 포함된다. 또 다른 에틸렌계 불포화 화합물은 질소-함유 화합물, 예컨대 트리스(2-아크릴로일-옥시에틸)아이소시아누레이트, 1,3,5-트라이(2-메티아크릴옥시에틸)-s-트라이아진, 아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N,N-다이메틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 및 N-비닐피페리돈이다.
유용한 아미노플라스트 수지는 분자 또는 올리고머당 적어도 하나의 펜던트 알파, 베타-불포화 카르보닐 기를 갖는다. 이들 불포화 카르보닐 기는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴아미드 유형의 기일 수 있다. 그러한 재료의 예에는 N-(하이드록시메틸)아크릴아미드, N,N'-옥시다이메틸렌비스아크릴아미드, 오르토- 및 파라-아크릴아미도메틸화 페놀, 아크릴아미도메틸화 페놀 노볼락, 및 이들의 조합이 포함된다. 이들 재료는 미국 특허 제4,903,440호 및 제5,236,472호(둘 모두 커크(Kirk) 등)에 추가로 기재되어 있다.
적어도 하나의 펜던트 아크릴레이트 기를 갖는 아이소시아누레이트 유도체, 적어도 하나의 펜던트 아크릴레이트 기를 갖는 아이소시아네이트 유도체는 미국 특허 제4,652,274호(뵈처(Boettcher) 등)에 추가로 기재되어 있다. 아이소시아누레이트 재료의 일 예는 트리스(하이드록시에틸) 아이소시아누레이트의 트라이아크릴레이트이다.
에폭시 수지는 하나 이상의 에폭시 기를 갖는데, 에폭시 기(들)의 개환에 의해 중합될 수 있다. 그러한 에폭시 수지는 단량체 에폭시 수지 및 올리고머 에폭시 수지를 포함한다. 유용한 에폭시 수지의 예에는 2,2-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)-페닐 프로판] (비스페놀의 다이글리시딜 에테르) 및 미국 오하이오주 콜럼버스 소재의 모멘티브 스페셜티 케미칼스(Momentive Specialty Chemicals)로부터 에폰(EPON) 828, 에폰 1004, 및 에폰 1001F로; 그리고 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Co.)로부터 DER-331, DER-332 및 DER-334로 입수가능한 재료들이 포함된다. 다른 적합한 에폭시 수지에는 다우 케미칼 컴퍼니로부터 DEN-431 및 DEN-428로 구매가능한 페놀 포름알데하이드 노볼락의 글리시딜 에테르가 포함된다.
에폭시 수지는 적절한 양이온성 경화제의 첨가를 이용한 양이온성 메커니즘을 통해 중합될 수 있다. 양이온성 경화제는 산 공급원(acid source)을 발생시켜 에폭시 수지의 중합을 개시한다. 이들 양이온성 경화제는 오늄 양이온 및 금속 또는 준금속(metalloid)의 할로겐 함유 착물 음이온을 갖는 염을 포함할 수 있다. 에폭시 수지 및 페놀 수지를 위한 다른 경화제(예를 들어, 아민 경질화제 및 구아니딘)가 또한 사용될 수 있다.
다른 양이온성 경화제는 유기금속 착물 양이온 및 금속 또는 준금속의 할로겐 함유 착물 음이온을 갖는 염을 포함하며, 이는 미국 특허 제4,751,138호(투메이(Tumey) 등)에 추가로 기재되어 있다. 다른 예에는 미국 특허 제4,985,340호(팔라조토(Palazzotto) 등), 제5,086,086호(브라운 웬슬리(Brown-Wensley) 등), 및 제5,376,428호(팔라조토 등)에 기재된 바와 같은 오늄 염 및 유기금속 염이 포함된다. 또 다른 양이온성 경화제는 금속이 주기율표의 IVB, VB, VIB, VIIB 및 VIIIB족의 원소로부터 선택되는 유기금속 착물의 이온 염을 포함하며, 이는 미국 특허 제5,385,954호(팔라조토 등)에 기재되어 있다.
자유 라디칼 중합성 에틸렌계 불포화 화합물은 자유 라디칼 열개시제 및/또는 광개시제의 분해에 의해 또는 미립자(전자 빔) 또는 고 에너지 방사선(감마선)에의 노출에 의해 형성되는 자유 라디칼에 노출 시에 중합된다. 화학선 전자기 방사선(예를 들어, 자외 또는 가시 전자기 방사선)에 노출되는 경우 자유 라디칼 공급원을 발생시키는 화합물은 일반적으로 광개시제로 지칭된다.
자유 라디칼 열개시제의 예에는 퍼옥사이드, 예를 들어 벤조일 퍼옥사이드 및 아조 화합물이 포함된다.
광개시제의 예에는 벤조인 및 그 유도체, 예를 들어 알파-메틸벤조인; 알파-페닐벤조인; 알파-알릴벤조인; 알파-벤질벤조인; 벤조인 에테르, 예컨대 벤질 다이메틸 케탈(예를 들어, 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals)로부터 이르가큐어(IRGACURE) 651로 구매가능), 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 n-부틸 에테르; 아세토페논 및 그 유도체, 예컨대 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼스로부터의 다로큐르(DAROCUR) 1173) 및 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼스로부터의 이르가큐어 184); 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼스로부터의 이르가큐어 907); 2-벤질-2-(다이메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼스로부터의 이르가큐어 369)이 포함된다. 다른 유용한 광개시제에는, 예를 들어, 피발로인 에틸 에테르, 아니소인 에틸 에테르, 안트라퀴논류(예를 들어, 안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 1-클로로안트라퀴논, 1,4-다이메틸안트라퀴논, 1-메톡시안트라퀴논, 또는 벤즈안트라퀴논), 할로메틸트라이아진, 벤조페논 및 그 유도체, 요오도늄 염 및 설포늄 염, 티타늄 착물, 예컨대 비스(에타5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일)-비스[2,6-다이플루오로-3-(1H-피롤-1-일)페닐]티타늄(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼스로부터의 CGI 784DC); 할로니트로벤젠(예를 들어, 4-브로모메틸니트로벤젠), 모노- 및 비스-아실포스핀(예를 들어, 모두 시바 스페셜티 케미칼스로부터 이르가큐어 1700, 이르가큐어 1800, 이르가큐어 1850, 다로큐르 4263, 및 다로큐르 4265, 및 미국 노스 캐롤라이나주 샬롯 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 루시린(LUCIRIN) TPO로 입수가능한 2,4,6-트라이메틸벤조일-다이페닐포스핀 옥사이드가 포함된다. 광개시제들의 조합이 사용될 수 있다.
전형적으로, 경화제(예를 들어, 자유 라디칼 개시제(광개시제 또는 열개시제) 또는 양이온성 경화 촉매)는 결합제 재료 전구체의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 2 내지 4 중량% 범위의 양으로 사용되지만, 다른 양이 또한 사용될 수 있다. 추가적으로, 임의의 미립자 재료, 예컨대, 연마 입자 및/또는 충전제 입자의 첨가 전에 개시제를 결합제 매트릭스 전구체 중에 균일하게 분산시키거나 용해하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 특정 화학 방사선 공급원에 대한 광개시제의 감도를 증가시키기 위하여, 하나 이상의 분광 증감제(spectral sensitizer)(예를 들어, 염료)가 광개시제(들)와 함께 사용될 수 있다. 적합한 증감제의 예에는 티옥산톤 및 9,10-안트라퀴논이 포함된다. 일반적으로, 감광제의 양은 결합제 재료 전구체의 중량을 기준으로 약 0.01 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 4.0 중량%로 다양할 수 있다. 감광제의 예에는 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 비들 소이어 코포레이션(Biddle Sawyer Corp.)으로부터 콴티큐어(QUANTICURE) ITX, 콴티큐어 QTX, 콴티큐어 PTX, 콴티큐어 EPD로 입수가능한 것들이 포함된다.
매우 다양한 연마 입자가 본 명세서에 기재된 다양한 실시 형태에 이용될 수 있다. 연마 입자(12)의 적어도 일부분이 원하는 배향을 나타내고/나타내거나 달성할 수 있는 한, 연마 입자(12)의 특정 유형(예를 들어, 크기, 형상, 화학적 조성)은 연마 물품(2)에 대해 특별히 중요한 것으로 고려되지 않는다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 적어도 일부분의 연마 입자는 형상화된 연마 입자이다. 구체적인 실시 형태에서, 연마 입자는 형상화된 연마 입자로 본질적으로 이루어진다. 즉, 연마 물품은 형상화된 연마 입자가 아닌 연마 입자를, 존재하더라도, 거의 포함하지 않는다.
연마 입자(12)는, 예를 들어 정사각형, 별 모양 또는 육각형 프로파일(profile)과 같은 규칙적(예컨대, 대칭) 프로파일, 및 불규칙적(예컨대, 비대칭) 프로파일을 포함하는 다양한 형상 및 프로파일로 제공될 수 있다. 일 실시 형태에서, 연마 입자는 종횡비(aspect ratio)가 약 4:1 이상이다. 다른 실시 형태에서, 연마 입자는 대체로 대칭인 프로파일을 가질 수 있고, 적어도 하나의 지점(point)을 포함할 수 있다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 명세서에 기재된 실시 형태에 사용하기에 적합한 특정 연마 입자(12)가 도시되어 있다. 형상화된 연마 입자(12)는 경사진 측벽(22)을 포함하며, 제1 면(24) 및 제2 면(26)을 갖고 두께 tp를 갖는 얇은 몸체를 포함한다. 제1 면(24) 및 제2 면(26)은 적어도 하나의 경사진 측벽(22)에 의해 서로 연결된다. 일부 실시 형태에서, 하나 초과의 경사진 측벽(22)이 제공될 수 있고, 각각의 경사진 측벽(22)의 경사 또는 각도는 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 동일할 수 있거나, 또는 경사는 상이할 수 있다. 특히 적합한 형상화된 연마 입자는 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제8,142,531호(아데프리스(Adefris) 등)에 기재되어 있다.
도 2에 예시된 실시 형태에서, 연마 입자(12)는 배킹(4) 상에 무작위로 분포된다. 다른 실시 형태에서, 연마 입자(12)는 반복 패턴으로 및/또는 균일한 분포로 제공될 수 있다.
코팅된 연마 물품(2)은 배킹 상에 기울어져 있는(즉, 직립하여 배킹으로부터 외향으로 연장되는) 연마 입자와, 옆으로 편평하게 누워 있는 연마 입자(즉, 직립하여 배킹으로부터 외향으로 연장되지 않음)의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 적합한 연마 입자는 긴 에지를 가질 것이고, 긴 에지로 직립하여 위치될 수 있을 것이다. 더욱 구체적으로, 적합한 연마 입자는 긴 에지를 한정하는 길이 및 두께, 또는 긴 에지를 한정하는 폭 및 두께를 가질 수 있고, 길이와 폭은 각각 두께보다 크다. 이와 같이 구성될 때, 적합한 연마 입자는 판-유사 형상을 갖는 것으로, 또는 "판상(platey) 연마 입자"로 기재될 수 있다. 적합한 판상 연마 입자는 분쇄된 연마 입자 및 형상화된 연마 입자 둘 모두를 포함한다. 적합한 연마 입자는 또한 판-유사 형상을 갖는 연마 응집체를 포함한다.
다른 실시 형태에서, 적어도 일부분의 연마 입자는 기부(base)를 포함하고, 연마 입자는 기부에 직립 자세로 안착되어 기재로부터 외향으로 돌출하도록 구성된다.
위에 언급된 바와 같이, 코팅된 연마 물품(2)은 상이한 유형의 연마 입자들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부분의 연마 입자가 판-유사 형상을 갖거나 또는 달리 원하는 정도의 회전 배향을 나타낼 수 있는 한, 연마 물품(2)은 판상 입자와 비-판상 입자, 분쇄된 입자와 형상화된 입자(결합제를 함유하지 않는 개별 연마 입자일 수 있거나 결합제를 함유하는 응집된 연마 입자일 수 있음), 통상적인 비-형상화된 연마 입자와 비-판상 연마 입자(예컨대, 충전제 재료) 및 상이한 크기의 연마 입자들의 조합을 포함할 수 있다.
적합한 형상화된 연마 입자의 예는, 예를 들어 미국 특허 제5,201,916호(버그(Berg)) 및 제8,142,531호(아데프리스 등)에서 찾아볼 수 있다. 형상화된 연마 입자(12)를 형성할 수 있는 재료는 알파 알루미나를 포함한다. 알파 알루미나의 형상화된 연마 입자는, 당업계에 공지된 기술에 따라 겔화되고 소정 형상으로 성형되고 그 형상을 유지하도록 건조되고 하소되고 소결되는 산화알루미늄 1수화물의 분산액으로부터 제조될 수 있다.
미국 특허 제8,034,137호(에릭슨 등)는 특정 형상으로 형성된 다음에 분쇄되어, 그들의 원래 형상 특징부의 일부를 보유하는 샤드를 형성한 알루미나 분쇄된 연마 입자를 기재한다. 일부 실시 형태에서, 형상화된 알파 알루미나 입자는 정밀 형상화된다(즉, 입자는 입자를 제조하기 위해 사용되는 생산 공구 내의 공동의 형상에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 형상을 가짐). 그러한 형상화된 연마 입자 및 이의 제조를 위한 방법에 관한 상세 사항은, 예를 들어 미국 특허 제8,142,531호(아데프리스 등); 제8,142,891호(쿨러(Culler) 등); 및 제8,142,532호(에릭슨 등)와; 미국 특허 출원 공개 제2012/0227333호(아데프리스 등); 제2013/0040537호(슈바벨(Schwabel) 등); 및 제2013/0125477호(아데프리스)에서 찾아 볼 수 있다.
적합한 분쇄된 연마 입자의 예에는 융합 산화알루미늄, 열-처리 산화알루미늄, 백색 융합 산화알루미늄, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 쓰리엠 세라믹 어브레이시브 그레인(3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN)으로 구매가능한 것과 같은 세라믹 산화알루미늄 재료, 갈색 산화알루미늄, 청색 산화알루미늄, 탄화규소(녹색 탄화규소를 포함함), 이붕화티타늄, 탄화붕소, 탄화텅스텐, 가넷(garnet), 탄화티타늄, 다이아몬드, 입방정계 질화붕소, 가넷, 융합 알루미나 지르코니아, 산화철, 크로미아, 지르코니아, 티타니아, 산화주석, 석영, 장석, 플린트(flint), 금강사, 졸-겔-유래 세라믹(예컨대, 알파 알루미나), 및 이들의 조합이 포함된다. 추가의 예에는 미국 특허 제5,152,917호(피퍼(Pieper) 등)에 기재된 것과 같은 결합제 매트릭스 내의 연마 입자(판상일 수 있거나 그렇지 않을 수 있음)의 분쇄된 연마 복합재가 포함된다. 많은 그러한 연마 입자, 응집체, 및 복합재가 당업계에 알려져 있다.
분쇄된 연마 입자가 단리되어 나올 수 있는 졸-겔-유래 연마 입자 및 이의 제조를 위한 방법의 예는 미국 특허 제4,314,827호(레이티저(Leitheiser) 등); 제4,623,364호(코트링어(Cottringer) 등); 제4,744,802호(슈바벨), 제4,770,671호(몬로(Monroe) 등); 및 제4,881,951호(몬로 등)에서 찾아볼 수 있다. 또한, 분쇄된 연마 입자가 예를 들어 미국 특허 제4,652,275호(블뢰허(Bloecher) 등) 또는 제4,799,939호(블뢰허 등)에 기재된 것과 같은 연마 응집체를 포함할 수 있는 것이 고려된다.
분쇄된 연마 입자는 예를 들어 졸-겔-유래 다결정 알파 알루미나 입자와 같은 세라믹 분쇄된 연마 입자를 포함한다. 알파 알루미나, 마그네슘 알루미나 스피넬, 및 희토류 육방정계 알루미네이트의 결정자(crystallite)로 구성되는 세라믹 분쇄된 연마 입자가 예를 들어 미국 특허 제5,213,591호(셀리카야(Celikkaya) 등)와 미국 특허 출원 공개 제2009/0165394 A1호(쿨러 등) 및 제2009/0169816 A1호(에릭슨 등)에 기재된 방법에 따라 졸-겔 전구체 알파 알루미나 입자를 사용하여 제조될 수 있다.
졸-겔-유래 연마 입자를 제조하는 방법에 관한 추가의 상세 사항은, 예를 들어, 미국 특허 제4,314,827호(레이티저); 제5,152,917호(피퍼 등); 제5,435,816호(스퍼게온(Spurgeon) 등); 제5,672,097호(후프만(Hoopman) 등), 제5,946,991호(후프만 등), 제5,975,987호(후프만 등), 및 제6,129,540호(후프만 등)와, 미국 특허 출원 공개 제2009/0165394 Al호(쿨러 등)에서 찾아볼 수 있다.
적합한 판상의 분쇄된 연마 입자의 예는, 예를 들어, 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제4,848,041호(크루쉬케(Kruschke))에서 찾아볼 수 있다.
연마 입자는 결합제에 대한 분쇄된 연마 입자의 접착을 향상시키기 위해 커플링제(예컨대, 유기실란 커플링제) 또는 다른 물리적 처리제(예를 들어, 산화철 또는 산화티타늄)로 표면-처리될 수 있다.
본 발명의 특징적인 태양에 따르면, 연마 물품(2)은 이전에 바람직한 것으로 생각되었던 것보다 더 개방된 개방형 코트 연마 물품이다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 연마 물품에 있어서, 이전에 필요한 것으로 여겨졌던 것보다 더 적은 부분의 배킹이 연마 그레인으로 덮인다.
폐쇄형 코트 연마 층은, 메이커(maker)를 통한 일회 통과(single pass) 시에 연마 물품의 메이크 코트에 연마 입자 또는 연마 입자들의 블렌드의 최대 중량이 적용될 수 있는 것으로서 정의된다. 개방형 코트는 적용될 수 있는 그램 단위의 최대 중량보다 더 적은 소정 중량의 연마 입자 또는 연마 입자들의 블렌드의 양이 코팅된 연마 물품의 메이크 코트에 적용되는 것이다. 개방형 코트 연마 층은 연마 입자에 의한 메이크 코트의 100% 미만의 커버율(coverage)을 야기하여 입자들 사이에 개방 영역 및 가시적인 수지 층을 남길 것이다. 다양한 실시 형태에서, 연마 층 내의 퍼센트 개방 면적은 약 75% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상, 약 92% 이상 또는 약 95% 이상일 수 있다. 달리 말하면, 소정 실시 형태에서, 배킹(4)의 제2 주 표면(8)의 표면적의 약 25% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 약 8% 미만 또는 약 5% 미만이 연마 입자(12)로 덮인다. 소정의 최종 사용 응용의 경우, 더 적은 연마 그레인을 사용함으로써, 비용이 감소되고, 로딩량이 감소되고, 표면 마무리를 희생시키지 않고서 절삭량 및 수명이 개선되며, 즉 덜 개방된 코트 연마재 밀도를 갖는 유사한 제품과 비교하여 표면 마무리가 대체로 동등하게 유지되는 것으로 밝혀졌다.
이하에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 본 명세서에 기재된 다양한 실시 형태에 사용되는 연마 입자의 개방도(degree of openness)는 정의된 면적 내의 팁 피크(tip peak)의 개수(즉, 평균 피크 카운트), 정의된 면적 내의 직립 입자의 평균 개수(즉, 평균 직립 입자 밀도), 연마 입자에 의해 덮인 배킹의 표면적, 및/또는 직립해 있는 연마 입자의 퍼센트와 조합된 연마 입자의 평균 코팅 중량의 관점에서 특징지어질 수 있다.
일 태양에서, 연마 물품(2)은 24 in2당 약 40,000 이하, 24 in2당 약 30,000 이하, 및 24 in2당 약 25,000 이하의 평균 피크 카운트를 갖는 형상화된 연마 입자를 포함한다. 평균 피크 카운트는 하기 실시예 섹션에 기재된 "피크 카운트 측정" 기술에 따라 측정된다. 평균 피크 카운트는 연마 물품의 주어진 면적 내의 직립 연마 입자의 팁의 개수의 척도이다.
다른 태양에서, 연마 입자(12) 중 적어도 일부는 배킹(4) 상에 직립하도록 구성되고, 배킹 상에 직립해 있는 연마 입자들의 평균 밀도는 24 in2당 약 54,000 입자 이하, 24 in2당 약 40,000 입자 이하, 또는 24 in2당 약 27,000 입자 이하이다. 더욱 구체적인 태양에서, 약 50% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상 또는 약 85% 이상의 형상화된 연마 입자가 배킹(4) 상에 직립 자세로 배열된다.
또 다른 태양에서, 연마 입자의 평균 코팅 중량은 약 6 그레인/24 in2 이하, 약 5 그레인/24 in2 이하, 또는 약 4 그레인/24 in2 이하이다. 추가의 태양에서, 약 60% 이상, 약 70% 이상 또는 약 80% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있다. 그리고 또 다른 태양에서, 연마 물품은 그의 유효 수명에 걸쳐 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하만큼 증가하는 평균 초기 피크 카운트를 갖는다.
도 1 및 도 2에 예시된 실시 형태에서, 연마 물품(2)은 형상화된 연마 입자만을 포함한다. 일 실시 형태에서, 직립 연마 입자의 피크 높이는 대체로 균일하다. 즉, 연마 입자는 대체적인 높이가 동일하며, 직립 연마 입자의 팁이 배킹으로부터 대략 동일한 거리에 배열되도록 유사한 각도로 배향된다.
다른 태양에서, 연마 입자는 약 24 이상, 약 36 이상 또는 약 60 이상 내지 약 800 이하, 약 400 이하 또는 약 240 이하의 범위의 평균 그릿 크기를 갖는다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 배킹에 적용되는 메이크 코트 수지의 양이 적절하게 제어될 때, 배킹 상에 직립하여 유지될 연마 입자의 개수가 최대화될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 더욱 구체적으로, 주어진 연마 입자 크기에 대해 배킹에 적용되는 메이크 코트 수지의 양이 소정 범위 이내일 때, 배킹 상에 직립하여 유지될 연마 입자의 개수가 최대화될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 이론에 의해 제한되고자 하는 것은 아니지만, 너무 많은 메이크 코트 수지가 배킹에 적용되고 연마 입자가 배킹에 적용되는 경우, 메이크 코트 수지와 연마 입자 사이의 표면 장력이 직립 연마 입자를 넘어뜨려 옆으로 눕게 할 것으로 여겨진다. 즉, 메이크 코트 수지는 연마 입자의 측면 위로 위킹(wicking)될 수 있으며, 이로써 연마 입자를 당겨 넘어뜨리는 경향이 있는 불안정력(destabilizing force)을 생성할 수 있다. 이러한 효과는 직립 연마 입자가 배킹 상에 대체로 수직인 배향으로 직립해 있기보다는 배킹에 대해 소정 각도로 배열되는 경우에 확대될 수 있다.
예상 외로, 배킹 상의 메이크 코트의 양을 감소시킴으로써, 위킹 효과가 감소될 수 있고 더 많은 입자가 배킹 상에 직립하여 유지될 것으로 밝혀졌다. 메이크 코트 수지의 양을 감소시킴으로써 배킹 상에 직립하고 있는 연마 입자의 개수를 증가시키는 것은 놀랍고 예상치 못한 것이다. 더 많은 메이크 코트 수지는 연마 입자에 대한 더 많은 지지를 제공하기 때문에 더 큰 백분율의 연마 입자를 직립해 있게 할 것으로 통상적으로 여겨졌다. 따라서, 직립해 있는 연마 입자의 백분율을 증가시키기 위해 메이크 코트의 양을 감소시키는 것은 반직관적이다.
더욱이, 배킹 상에 제공된 메이크 코트의 양이 너무 적은 경우에는, 메이크 코트의 양이 연마 입자를 직립 자세로 유지하기에 불충분하기 때문에 직립 연마 입자가 넘어지는 경향이 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 너무 많은 메이크 코트 또는 너무 적은 메이크 코트를 제공하는 것은 배킹 상에 직립해 있는 연마 입자의 백분율에 악영향을 미칠 수 있다.
메이크 코트 수지의 양을 낮추어 직립해 있는 연마 입자의 개수를 최대화하는 것은 연마 입자가 배킹에 덜 견고하게 접합되게 할 수 있는 것으로 또한 밝혀졌다. 이는 연마 입자가 배킹으로부터 조기에 떼어지게 할 수 있으며, 때때로 셸링으로 지칭된다. 이는 통상적인 사이즈 코트가 메이크 코트 및 연마 입자 위에 적용되어 연마 입자를 제 위치에 더 견고하게 유지시키는 때에도 그러한 것으로 밝혀졌다.
셸링은 메이크 코트 수지가 배제되고 연마 입자가 배킹에 직접 접합되는 실시 형태에서 또한 발생하는 경향이 있다. 그러한 실시 형태에서, 연마 입자는, 연마 입자가 배킹에 적용될 때 연마 입자가 배킹에 직접 접합되게 하기에 충분한 온도로 가열되어 있는, 예를 들어, 열가소성 필름 배킹 상에 직접 코팅될 수 있다. 이러한 방식으로, 메이크 코트에 대한 필요성을 없앤다. 대안적으로, 연마 입자는 가열되어, 가열되지 않은 열가소성 필름 배킹에 적용될 수 있다. 어느 상황에서든, 배킹에 대한 연마 입자들 사이의 부착력은 바람직하지 않게 낮은 경향이 있다. 즉, 연마 입자는 배킹에 약하게 접합되는 경향이 있으며, 따라서 가공 또는 사용 동안 배킹으로부터 조기에 탈착되는 경향이 있다.
특정 연마 입자가 배킹 상에 직립하여 유지될지 또는 넘어질지에는 다수의 요인이 영향을 주는 것으로 보인다. 이러한 요인에는, 예를 들어 배킹에 도포되는 메이크 코트 수지의 양(예를 들어, 메이크 코트의 코트 중량 및/또는 두께), 사용되는 메이크 코트 수지의 유형(예를 들어, 조성 및 점도), 및 연마 입자의 형상, 크기, 재료 및 배향이 포함된다.
특정 실시 형태에서, 메이크 코트 수지의 코팅 중량은 약 10 그레인/24 in2 이하, 약 7 그레인/24 in2 이하, 또는 약 5 그레인/24 in2 이하이다. 연마 입자의 다양한 크기, 형상 및 배향에 대해, 배킹에 적용되는 메이크 코트의 양이 언급된 범위 내에 있는 경우 적합한 개수의 연마 입자가 배킹 상에 직립하여 유지될 것으로 밝혀졌다. 더욱 구체적으로, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 도시되고 기재된 것들과 같은 연마 입자가 언급된 범위 내의 메이크 코트를 갖는 배킹에 적용되는 경우, 약 50% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상 또는 약 85% 이상의 연마 입자가 직립해 있을 것으로 밝혀졌다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 연마 입자가 배킹에 적용되는 경우, 연마 입자는 도 1에 도시된 바와 같이 직립으로 배향될 것임에 유의한다. 더욱 구체적으로, 연마 입자(12)와 배킹(4) 사이의 끼인각(β)은 일반적으로 약 50 도 이상 내지 약 85 도 이하의 범위일 것이다.
더욱 구체적인 실시 형태에서, 사이즈 코트 수지의 코팅 중량은 약 5 그레인/24 in2 이상, 약 8 그레인/24 in2 이상, 또는 약 12 그레인/24 in2 이상이다. 특히, 사이즈 코트 수지를 언급된 범위로 제공함으로써, 도 3a 및 도 3b에 도시된 것들과 같은 연마 입자는 - 본 명세서에 기재된 메이크 코트 수지의 양을 사용하여 배킹에 접합될 때 - 다수의 연마, 연삭 및 마무리 응용에 적합한 연마 물품을 형성할 것으로 밝혀졌다. 즉, 연마 입자는 매우 다양한 최종 사용 응용에서 직면하게 되는 힘을 견디기에 충분히 견고하게 접합될 것이다.
특정 연마 입자를 위한 메이크 코트 수지의 요구되는 양은 메이크 코트 층(10)의 개방 영역(즉, 메이크 코트의 표면이 대체로 평면이고 메이크 코트의 두께가 연마 입자에 의해 영향을 받지 않는, 연마 입자에 인접하지 않은 영역)의 평균 두께(도 1에서 tm)와 연마 입자(12)의 평균 경사 높이(도 1에서 h) 사이의 관계의 관점에서 또한 특징지어질 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 메이크 코트 층의 개방 영역의 평균 두께는 연마 입자(12)의 평균 끼인 높이의 약 30% 이하, 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하이다.
또한, 메이크 코트 수지 및 사이즈 코트 수지의 요구되는 양은 메이크 코트 층의 개방 영역의 평균 두께와 사이즈 코트의 개방 영역(즉, 연마 입자에 인접하지 않은 영역)의 평균 두께 사이의 관계의 관점에서 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 메이크 코트 층의 개방 영역의 평균 두께(tm)는 사이즈 코트 층의 개방 영역의 평균 두께(ts)보다 크지 않다. 더욱 구체적인 실시 형태에서, 메이크 코트 층의 개방 영역의 평균 두께(tm)는 사이즈 코트 층의 개방 영역의 평균 두께(ts)의 약 75% 이하 또는 약 50% 이하이다.
더욱 구체적인 태양에서, 연마 광물 중량 대 메이크 코트 수지 중량의 비는 약 2:1 내지 약 1:4의 범위이다. 다른 태양에서, 연마 광물 중량 대 사이즈 코트 수지 중량의 비는 약 1:1 내지 약 1:25의 범위이다. 다른 태양에서, 제1 수지 코트 중량 대 제2 수지 코트 중량의 비는 약 1:1 내지 약 1:15의 범위이다.
도 4의 현미경 사진에 도시된 실시 형태에서, 연마 입자(12)들 사이의 영역은 대체로 편평하고 평활하며, 충전제 재료 및/또는 편평하게 놓인 연마 입자가 실질적으로 없다. 이러한 방식으로, 연마 입자에 의해 행해지는 작업이 최대화되고, 로딩량이 최소화된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 평활하고 연속적인 동일 평면 상의 제1 주 표면(6) 및 제2 주 표면(8)을 갖는 배킹(4), 배킹(4)의 제1 주 표면(6) 상에 제공된 메이크 코트 수지(10), 메이크 코트 수지(10) 내에 적어도 부분적으로 매립되고 배킹(4) 상에 배열된, 대체로 균일한 크기 및 형상을 갖는 복수의 형상화된 연마 입자(12), 및 메이크 코트 수지(10) 및 연마 입자(12) 위에 제공된 사이즈 코트 수지(14)를 포함하는 코팅된 연마 디스크(2)가 도시되어 있다. 특정 태양에서, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 또는 약 90% 이상의 연마 입자(12)가 배킹(4) 상에 직립해 있고, 배킹(4) 상에 직립해 있는 연마 입자(12)의 평균 높이는 메이크 코트 수지 층(10)의 평균 두께의 약 2배 이상, 약 3배 이상, 또는 약 4배 이상이다. 더욱 구체적인 태양에서, 사이즈 코트 수지의 코팅 중량은 메이크 코트 수지의 코팅 중량보다 크다. 다른 특정 태양에서, 형상화된 연마 입자는 24 in2당 약 40,000 이하, 24 in2당 약 30,000 이하, 또는 24 in2당 약 25,000 이하의 평균 피크 카운트를 갖는다. 그리고 또 다른 특정 태양에서, 연마 입자(12)는 약 24 이상, 약 40 이상, 약 50 이상 또는 약 60 이상 및 약 800 이하, 약 320 이하, 약 280 이하 또는 약 240 이하의 평균 그릿 크기를 갖는다.
본 명세서에 기재된 소정 실시 형태는 자동차를 제조하는 바디-인-화이트 단계 동안 금속 작업물을 연마하는 데 특히 유용하다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 실시 형태는, 연마 디스크를 회전시키도록 구성된 수동 작동 공구에 코팅된 연마 디스크(2)를 고정하고, 연마 디스크를 디스크가 회전하는 동안 작업물에 수동으로 적용하고, 이로써 작업물을 연마함으로써 그러한 응용에서 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 다양한 실시 형태에 따른 연마 물품(2)은 통상적인 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 연마 입자(12)는, 공지된 정전 코팅 기술을 사용하여 또는 연마 입자(12)를 정렬 장치에 통과시켜 연마 입자(12)가 나와서 배킹에 부딪치게 함으로써, 배킹(4) 상에 코팅될 수 있다. 정렬 장치는, 예를 들어, 복수의 와이어 또는 스트링을 사용하여 형성된, 예를 들어 복수의 긴 슬롯, 긴 개구를 포함하는 스크린, 또는 긴 개구를 한정하는 복수의 벽을 갖는 빗-유사 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어 강제 공기(forced air)를 사용함으로써, 입자를 정전기적으로 추진시킴으로써, 입자를 예를 들어 회전하는 드럼 상에 떨어뜨림으로써, 또는 입자를 정렬 장치를 통해 중력 공급함으로써 연마 입자를 정렬 장치에 통과시킬 수 있다. 연마 입자(12)를 배킹(4)에 적용하는 데 유용한 구체적인 기술이 국제특허 출원 PCT/US2017/007703호, PCT/US2017/205267호 및 PCT/US2017/007714호에 기재되어 있으며, 이들의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
실시예
본 발명의 목적 및 이점이 하기의 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에서 언급된 특정 재료 및 그의 양뿐만 아니라 다른 조건 및 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 달리 언급되지 않는 한, 실시예 및 본 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다.
달리 언급되지 않는 한, 모든 다른 시약은 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 컴퍼니(Sigma-Aldrich Company)와 같은 판매처로부터 입수하였거나 입수가능하거나, 또는 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다.
실시예에 사용되는 단위 약어
℃: 섭씨 온도
cm: 센티미터
g/m2: 제곱미터당 그램
mm: 밀리미터
실시예에 사용되는 연마 입자
[표 1]
Figure 112019033063010-pct00001
실시예 1
롤 코팅 방법을 사용하여, 스웨덴 스톡홀름 소재의 뭉쇼 페이퍼 인크.(Munksjo Paper Inc.)로부터 상표명 "NODUST B-250-VSNATURAL"로 입수한, 평량이 244 내지 256 g/m2인 종이 배킹을, 91.36부의 레졸 페놀 수지(미국 조지아주 애틀랜타 소재의 조지아 퍼시픽 케미칼스(Georgia Pacific Chemicals)로부터 상표명 "GP 8339 R-23155B"로 입수함), 0.07부의 비이온성 에스테르 유형 계면활성제(미국 뉴저지주 뉴 브룬스윅 소재의 아크로스 케미칼스 아메리카(AKCROS Chemicals America)로부터 상표명 "인터웨트(INTERWET) 33"으로 입수함), 및 8.57부의 물로 이루어진, 4 × 6 인치당 6.7 그레인(28.0 g/m2)의 페놀 메이크 수지로 코팅하였다.
연마 입자 AP1을 정전 코팅에 의해 메이크 수지-코팅된 배킹에 적용하였다. AP1의 코팅 중량은 4 × 6 인치당 4.8 그레인(20.1 g/m2)이었다. 연마 코팅된 배킹 롤을 79℃에서 15분, 그 후에 90℃에서 30분, 그 후에 97℃ 에서 45분 동안 오븐 내에 배치하여 메이크 수지를 부분적으로 경화시켰다. 50.53부의 레졸 페놀 수지(조지아 퍼시픽 케미칼스로부터 상표명 "GP 8339 R-23155B"로 입수함), 7.37부의 물, 39.92부의 탄산칼슘(미국 조지아주 애틀랜타 소재의 허버 카르보네이츠, 엘엘씨(Huber Carbonates, LLC)로부터 상표명 "허버카르브(HUBERCARB) Q325"로 입수함), 0.08부의 비이온성 에스테르 유형 계면활성제(아크로스 케미칼스 아메리카로부터 상표명 "인터웨트 33"으로 입수함), 0.50부의 1-메톡시-2-프로판올(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 라이온델 케미칼 컴퍼니(Lyondell Chemical Company)로부터 상표명 "글리콜 에테르 PM 용매"로 입수함) 및 1.60부의 적색 산화철로 이루어진 사이즈 수지를 4 × 6 인치당 22 그레인(92.1 g/m2)의 평량으로 배킹 재료에 적용하고, 코팅된 배킹 롤을 79℃에서 15분, 그 후에 96℃에서 20분, 그 후에 104℃에서 2.5시간 동안 오븐 내에 배치하였다. 경화 후에, 코팅된 연마재의 스트립을 당업계에 공지된 바와 같이 5 인치(12.7 cm) 직경의 디스크로 변환하였다.
실시예 2 내지 실시예 11 및 비교예 A 내지 비교예 D
실시예 2 내지 실시예 11 및 비교예 A 내지 비교예 D의 각각에 대해 표 2에 열거된 연마 입자 AP1, 메이크 수지 및 사이즈 수지의 코팅 중량을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 일반적으로 기재된 절차를 반복하였다.
[표 2]
Figure 112019033063010-pct00002
실시예 12
4 × 6 인치당 4.1 그레인(17.2 g/m2)의 메이크 코트, 4 × 6 인치당 16 그레인(67.0 g/m2)의 사이즈 코트를 적용하고, 코팅 중량이 4 × 6 인치당 3.7 그레인(15.5 g/m2)인 AP4를 AP1 대신에 연마 입자로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 일반적으로 기재된 절차를 반복하였다.
비교예 E
미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 "훅잇 페이퍼 디스크(HOOKIT PAPER DISC) 763U 그레이드(GRADE) P120"으로 입수한 연마 종이 디스크
실시예 13
4 × 6 인치당 5.2 그레인(21.8 g/m2)의 메이크 코트, 4 × 6 인치당 13 그레인(54.4 g/m2)의 사이즈 코트를 적용하고, 코팅 중량이 4 × 6 인치당 5.5 그레인(23.0 g/m2)인 AP2를 AP1 대신에 연마 입자로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 일반적으로 기재된 절차를 반복하였다.
실시예 14
4 × 6 인치당 5.2 그레인(21.8 g/m2)의 메이크 코트, 4 × 6 인치당 21 그레인(87.9 g/m2)의 사이즈 코트를 적용하고, 코팅 중량이 4 × 6 인치당 5.5 그레인(23.0 g/m2)인 AP2를 AP1 대신에 연마 입자로서 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 일반적으로 기재된 절차를 반복하였다.
비교예 F
미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 "훅잇 페이퍼 디스크 763U 그레이드 P80"으로 입수한 연마 종이 디스크
비교예 G
쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 "큐비트론 II 훅잇 클린 샌딩 필름 디스크(CUBITRON II HOOKIT CLEAN SANDING FILM DISC) 775L" 등급 P80으로 입수한 연마 종이 디스크
실시예 15
롤 코팅 방법을 사용하여, 스웨덴 스톡홀름 소재의 뭉쇼 페이퍼 인크.로부터 상표명 "NODUST B-250-VSNATURAL"로 입수한, 평량이 244 내지 256 g/m2인 종이 배킹을, 91.36부의 레졸 페놀 수지(미국 조지아주 애틀랜타 소재의 조지아 퍼시픽 케미칼스로부터 상표명 "GP 8339 R-23155B"로 입수함), 0.07부의 비이온성 에스테르 유형 계면활성제(미국 뉴저지주 뉴 브룬스윅 소재의 아크로스 케미칼스 아메리카로부터 상표명 "인터웨트 33"으로 입수함), 및 8.57부의 물로 이루어진, 4 × 6 인치당 3.1 그레인(13.0 g/m2)의 페놀 메이크 수지로 코팅하였다.
연마 입자 AP3을 메이크 수지-코팅된 배킹에 정전 코팅에 의해 적용하였다. AP3의 코팅 중량은 4 × 6 인치당 2.0 그레인(8.4 g/m2)이었다. 연마 코팅된 배킹 롤을 79℃에서 15분, 그 후에 90℃에서 30분, 그 후에 97℃ 에서 45분 동안 오븐 내에 배치하여 메이크 수지를 부분적으로 경화시켰다. 77.12부의 레졸 페놀 수지(조지아 퍼시픽 케미칼스로부터 상표명 "GP 8339 R-23155B"로 입수함), 2.39부의 물, 15.66부의 탄산칼슘(미국 조지아주 로스웰 소재의 아이머리스(Imerys)로부터 상표명 "가마코"(GAMACO)로 입수함), 0.12부의 비이온성 에스테르 유형 계면활성제(미국 뉴저지주 뉴 브룬스윅 소재의 아크로스 케미칼스 아메리카로부터 상표명 "인터웨트 33"으로 입수함), 0.79부의 1-메톡시-2-프로판올(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 라이온델 케미칼 컴퍼니(Lyondell Chemical Company)로부터 상표명 "글리콜 에테르 PM 용매"로 입수함) 및 3.92부의 적색 산화철로 이루어진 사이즈 수지를 4 × 6 인치당 6.0 그레인(25.1 g/m2)의 평량으로 배킹 재료에 적용하고, 코팅된 배킹 롤을 79℃에서 15분, 그 후에 96℃에서 20분, 그 후에 104℃에서 2.5시간 동안 오븐 내에 배치하였다. 경화 후에, 코팅된 연마재의 스트립을 당업계에 공지된 바와 같이 5 인치(12.7 cm) 직경의 디스크로 변환하였다.
실시예 16
4 × 6 인치당 3.5 그레인(14.6 g/m2)의 메이크 코트, 4 × 6 인치당 8.0 그레인(33.5 g/m2)의 사이즈 코트 및 4 × 6 인치당 2.3 그레인(9.6 g/m2)의 AP3을 적용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 일반적으로 기재된 절차를 반복하였다.
실시예 17
4 × 6 인치당 3.5 그레인(14.6 g/m2)의 메이크 코트, 4 × 6 인치당 12 그레인(50.2 g/m2)의 사이즈 코트 및 4 × 6 인치당 3 그레인(12.6 g/m2)의 AP3을 적용한 점을 제외하고는, 실시예 1에 일반적으로 기재된 절차를 반복하였다.
비교예 H
쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 "큐비트론 II 훅잇 클린 샌딩 필름 디스크 775L" 등급 P180으로 입수한 연마 종이 디스크
성능 시험
시험할 5 인치(12.7 cm) 직경의 연마 디스크를 X-Y 테이블 위에 배치된 전기 무작위 궤도 공구 상에 장착하였다. 페인트 코팅 층이 없는 18 인치 × 24 인치 × 0.8 인치(457.2 mm × 609.6 mm × 2 mm) 크기의 OEM 패널을 X-Y 테이블에 고정하였다. 이어서, 공구를, 패널의 길이를 따라 Y 방향으로 20 인치/초(508 mm/초)의 속도로 횡단하고; 1.6 인치/초(406 mm/초)의 속도로 패널의 폭을 따라 횡단하도록 설정하였다. 각각의 사이클에서는 패널의 길이를 따른 4회의 그러한 통과를 완료하였다. 이어서, 공구의 서보(Servo) 모터를 부하(load) 없이 10,000 rpm(분당 회전수)으로 회전하도록 설정하였다. 이어서, 연마 물품을 10 파운드(4.54 킬로그램)의 하중에서 패널에 대해 2.5도의 각도로 가압하였다. 이어서, 공구를 작동시켜 규정된 경로를 통해 이동시켰다. 각각의 사이클 전 및 후에 패널의 질량을 측정하여 각각의 사이클 후의 그램 단위의 질량 손실을 결정하였다. 사이클 후의 질량 손실이 0.40 그램 미만으로 떨어졌을 때, 시험을 중단하였다. 시험의 종료 시에 그램 단위의 누적 질량 손실로서 총 절삭량을 측정하였다. 미국 로드아일랜드주 프로비던스 소재의 마르 페더랄 인크(Mahr Federal Inc)로부터의 마르 퍼토미터(Mahr Perthometer) M2와 같은 접촉 프로필로미터(contact profilometer)를 사용하여, 표면 마무리를 마이크로-인치(1 마이크로-인치는 25.4 나노미터임) 단위의 평균 표면 조도(Ra)로서 측정하였다. 시험 결과가 표 3에 나타나 있다.
[표 3]
Figure 112019033063010-pct00003
피크 카운트 측정
대략 4 인치(10.16 cm) × 6 인치(15.24 cm)의 면적을 갖는 코트-면 연마 샘플을 입수하였고, 미국 일리노이주 버논 힐스 소재의 러스트-올륨(Rust-Oleum)으로부터 "플랫 화이트 에나멜 스프레이 페인트"(FLAT WHITE ENAMEL SPRAY PAINT)로 입수한 스프레이 페인트를 사용하여 백색으로 페인팅하였다. 페인팅된 연마 표면을 15분 이상 동안 건조되게 두었다. 흑색 스탬핑 잉크(영국 버크셔 소재의 달러 로우니(Daler Rowney)로부터 "블랙 인디아 잉크"(BLACK INDIA INK)로서 입수함)를 1 인치(2.54 cm) × 1 인치 정사각형 고무 스탬프(쇼어 A 60 듀로미터)의 표면에 적용하고. 이어서, 고무 스탬프를 린트 프리 타월(lint free towel)에 대고 수회 부드럽게 아래로 눌러서 여분의 잉크를 제거하여, 스탬프 상에 최소량의 잉크(잉크의 얇은 층)를 남겨서 과다-잉크처리(over-inking) 및 얼룩(blotching)을 완화시켰다. 페인팅된 연마 샘플 위에 고무 스탬프 패드를 2.86 psi(저압), 또는 7.86 psi(중압), 또는 17.75 psi(고압)의 힘으로 적용하여, 직립 연마 그레인의 팁을 잉크와 정합(register)시켰다. 일본 오사카 소재의 키엔스 코포레이션(Keyence Corporation)으로부터 VHX-5000으로 입수한 디지털 현미경을 사용하여, 페인팅되고 잉크처리된 연마 샘플의 분석을 위한 대략 1000 제곱밀리미터의 영역을 나타내는 고해상도 디지털 이미지를 스티칭(stitch)하였다. 코팅된 연마 샘플의 흑백 이진 이미지를, 분석을 위해 디지털 현미경의 이미지 분석 소프트웨어로 가져왔다. 각각의 잉크처리된 피크(흑색 점)를 이미지 소프트웨어에 의해 하나의 피크로서 확인하였고 적색으로 강조하였다. 적색 강조 없이 확인된 피크를 갖는 실시예 1로부터의 대표적인 이미지가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 샘플 분석에 의해 코팅된 연마 샘플의 피크/면적 측정이 이루어졌다.
각각에 대해 3회 반복하여 3가지 상이한 압력에서 실시예 11, 실시예 12 및 비교예 E, 비교예 H에 대해 피크 카운트 측정을 수행하였다. 표 4에 나타낸 바와 같이 4 × 6 인치(1 인치 = 2.54 cm)당 평균 피크 카운트로서 결과를 보고한다.
[표 4]
Figure 112019033063010-pct00004
실시예 11, 비교예 E 및 비교예 H에 대해, 새로운 디스크일 때 그리고 또한 성능 시험의 종료 시에 ("성능 시험"의 설명에 따라) 피크 카운트 측정을 수행하였다. 측정은 저압, 즉 2.87 psi에서 각각에 대해 3회 반복하여 수행하였다. 표 5에 나타낸 바와 같이 4 × 6 인치당 평균 피크 카운트로서 결과를 보고한다.
[표 5]
Figure 112019033063010-pct00005
당업자는 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 개념으로부터 벗어남이 없이 전술된 본 발명에 대해 이루어질 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 본 출원에 기술된 구성으로 제한되는 것이 아니라, 청구범위의 언어에 의해 기술된 구성 및 이들 구성의 등가물에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (22)

  1. 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면을 갖는 배킹;
    배킹의 적어도 하나의 주 표면 상에 메이크 코트(make coat)를 형성하는 제1 수지;
    제1 수지 내에 적어도 부분적으로 매립된 연마 입자; 및
    제1 수지 및 연마 입자 상의 제2 수지
    를 포함하며;
    메이크 코트는 연속적이고,
    연마 입자는 형상화된 연마 입자이며,
    적어도 일부분의 연마 입자는 배킹 상에 에지로 직립하도록 구성되고, 연마 입자의 코팅 중량은 6 그레인/24 in2 이하이며, 배킹의 표면적의 15% 이하가 연마 입자로 덮이는, 코팅된 연마 물품.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 연마 입자는 적어도 하나의 에지를 포함하며 에지로 직립하도록 구성되는, 코팅된 연마 물품.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 50% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있는, 코팅된 연마 물품.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 연마 입자들 사이의 표면 영역은 편평하고 평활한, 코팅된 연마 물품.
  7. 제1항에 있어서, 연마 입자는 평균 그릿(grit) 크기가 60 이상 내지 240 이하인, 코팅된 연마 물품.
  8. 제1항에 있어서, 80% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있는, 코팅된 연마 물품.
  9. 제1항에 있어서, 제1 수지의 코팅 중량은 7 그레인/24 in2 이하인, 코팅된 연마 물품.
  10. 제1항에 있어서, 제2 수지의 코팅 중량은 5 그레인/24 in2 이상인, 코팅된 연마 물품.
  11. 제1항에 있어서, 연마 입자는 배킹 상에 무작위로 분포되는, 코팅된 연마 물품.
  12. 제1항에 있어서, 배킹은 연속적이고, 배킹의 서로 반대편에 있는 주 표면들은 편평하고 평활하며, 배킹은 종이, 중합체 필름 또는 천(cloth) 중 적어도 하나로 형성되는, 코팅된 연마 물품.
  13. 제1항에 있어서, 연마 광물 중량 대 제1 수지 코트 중량의 비는 2:1 내지 1:4의 범위인, 코팅된 연마 물품.
  14. 제1항에 있어서, 연마 광물 중량 대 제2 수지 코트 중량의 비는 1:1 내지 1:25의 범위인, 코팅된 연마 물품.
  15. 제1항에 있어서, 제1 수지 코트 중량 대 제2 수지 코트 중량의 비는 1:1 내지 1:15의 범위인, 코팅된 연마 물품.
  16. 제1항에 있어서, 직립 연마 입자는 종횡비(aspect ratio)가 4:1 이상인, 코팅된 연마 물품.
  17. 제1항에 있어서, 직립 연마 입자의 피크 높이는 균일한, 코팅된 연마 물품.
  18. 평활하고 연속적인 제1 주 표면을 갖는 배킹;
    제1 주 표면 상의 메이크 코트 수지;
    메이크 코트 수지 내에 적어도 부분적으로 매립되고 배킹 상에 배열된, 균일한 크기 및 형상을 갖는 복수의 형상화된 연마 입자;
    메이크 코트 수지 및 연마 입자 상의 사이즈 코트(size coat) 수지
    를 포함하며;
    메이크 코트 수지는 연속적이고,
    80% 이상의 연마 입자가 배킹 상에 직립해 있고, 배킹 상에 직립해 있는 연마 입자의 평균 높이는 메이크 코트 수지의 두께의 3배 이상이고,
    사이즈 코트 수지의 코팅 중량은 메이크 코트 수지의 코팅 중량보다 더 크고,
    형상화된 연마 입자는 본 명세서에 기재된 피크 카운트 측정 기술에 따라 측정할 때 평균 피크 카운트가 24 in2당 40,000 이하이고,
    연마 입자는 평균 그릿 크기가 24 이상 내지 800 이하인, 코팅된 연마 디스크.
  19. 자동차를 제조하는 바디-인-화이트(body-in-white) 단계 동안 코팅되지 않은 금속 작업물(workpiece)을 연마하는 방법으로서,
    연마 물품을 회전시키도록 구성된 수동 작동 공구에 제18항의 코팅된 연마 디스크를 고정하는 단계, 및
    연마 디스크가 회전하는 동안 디스크를 작업물에 수동으로 적용하여 작업물을 연마하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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