KR19990064304A - 무기 금속 오르토포스페이트를 함유한 연마 용품 - Google Patents

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KR19990064304A
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제이. 가글리아디 존
에이치. 훅 찰스
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스프레이그 로버트 월터
미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 무기 금속 오르토포스페이트를 함유한 연마 용품과 연마 용품 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 코팅형 연마 용품을 비롯한 연마 용품은 수소가 결여된 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 함유한 사이즈 또는 수퍼사이즈 코팅 층을 포함한다. 본 발명에 따른 연마 용품은 몇몇 경우에 연마 효율을 향상시키는 동시에 연마 에너지를 감소시킨다.

Description

무기 금속 오르토포스페이트를 함유한 연마 용품
경쟁적이며 경제적으로 중요한 연마 용품 분야에 있어서, 경쟁력 있는 기술을 추구하고 획득하기 위한 노력으로 그러한 용품의 제조 비용을 줄이고 성능을 증가시키기 위한 욕구가 존재한다.
연마 용품은 시트형 받침에 접착식으로 결합된 연마재 입자를 포함하는 것으로 일반적으로 공지되어 있다. 연마재 그레인을 하부층과 상부층의 결합제 층 사이에 샌드위치된 단층의 입자층으로서 근본적으로 격리하기 위해, 연마재 그레인 및 결합제를 코팅형 연마 용품에서 처럼 시트재에 열(列)을 이루어 형성되는 분리층으로 층상화시키는 방법이 일반적으로 공지되어 있다.
보다 구체적으로, 코팅형 연마 용품은 전형적으로 받침 기재, 연마재 그레인 및 연마재 그레인을 받침에 고정시키도록 작용하는 결합 시스템을 포함한다. 전형적인 코팅형 연마 용품에 있어서, 먼저 받침을 보통 "메이크 코팅(make coat)"으로 불리는 연마재의 층으로 코팅하며, 그런 다음 연마재 그레인을 접착제 코팅에 가한다. 연마재 그레인을 메이크 코팅에 부착하는 방법은 개별적인 연마재 입자가 그 주 축선이 받침 표면과 수직으로 향하도록 위치될 가능성을 극대화하는 정전 침착(electrostatic deposition) 또는 기계적 공정을 포함한다. 그와 같은 부착을 통해, 연마재 입자는 메이크 코팅내에 적어도 부분적으로 최적 매립된다. 그 후, 결과로서 형성되는 접착제/연마재 그레인 층을 보통 (일련의 건조 또는 경화 오븐 등에 의해) 충분히 응고 또는 경화시켜 연마재 그레인의 받침에 대한 접착을 보유·유지한다. 메이크 코팅이 경화(curing or setting)된 후, 보통 "사이즈 코팅(size coat)"으로 불리는, 제2 접착제 층이 메이크 코드 및 연마재 입자의 표면의 위에 가해지며, 경화시 제2 접착제 층은 추가로 입자를 지지하며 입자의 받침에 대한 고정을 추가로 강화한다. 선택적으로, 연마 보조제를 함유할 수 있는 "수퍼사이즈(supersize)" 코팅을 경화된 사이즈 코팅 위에 가할 수 있다. 어쨌든, 사이즈 코팅 및 수퍼사이즈 코팅이 사용된 경우 그것들이 일단 경화되면, 결과로서 형성되는 코팅형 연마 용품은 시트, 롤, 벨트 및 디스크 등의 다수의 편리한 형태로 전환될 수 있다. 또한, 선택적인 수퍼사이즈 강화로서, 마멸 조각(swarf)(연마 공정중 공작물에서 분리된 부스러기(debirs) 등)에 의한 연마 용품의 소정의 예상되는 피연마물이 끼이는 현상(loading)이나 메우는 현상(clogging)을 완화시키도록, 커크-오스머 화학 기술 백과 사전(Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology) 제4 판, 제1권, 29 페이지에서 제안된 바와 같이, 이미 형성된 연마재 코팅의 외면에 응착 방지용 스테아르산염(anti-stick stearate) 코팅을 수퍼사이즈로서 가할 수 있다.
다수의 연마 용품에서, 결합제는 보조제(adjuvant)로서 미립자 충전제를 포함한다. 전형적으로, 결합제는 40 내지 70 중량 퍼센트로 미립자 충전제를 포함할 것이다. 충전제가 첨가되면, 예컨대 결합제 필요량이 감소됨으로써, 결합제의 인성 및 경도의 증가 및/또는 최종 용품의 비용이 감소를 유발한다. 충전제는 전형적으로 무기 미립자 재료로서, 그 입자 크기는 일반적으로 대략 40μm 미만이다. 연마재 산업에서 일반적인 충전제의 예에는 탄산칼슘, 산화칼슘, 칼슘 메타실리케이트(calcium metasilicate), 알루미나 트리히드레이트(alumia trihydrate), 실리카, 카올린, 석영 그리고 유리가 포함된다.
"연마 보조제(grinding aids)", "절삭 보조제(cutting aids)", 또는 일반적으로 "활성 충전제(active fillers)"로 불리는 충전제의 세부 종류가 존재한다. 활성 충전제는 전형적으로 미립자 재료로서, 결합제에 첨가되면 화학적 물리적 연마 공정에 현저한 영향을 주어서 성능을 향상시킨다. 활성 충전제는 (1) 연마재 그레인과 연마되고 있는 공작물 사이의 마찰을 감소시키며, 및/또는 (2) 연마재 그레인이 "캐핑(capping)"되는 것, 즉 금속 입자들이 연마재 그레인의 상부에 결합되는 것을 방지하며, 및/또는 (3) 연마재 그레인 및 공작물 사이의 경계면 온도를 감소시키며, 및/또는 (4) 요구되는 연마력을 감소시킨다.
연마 보조제는 스테인레스강, 귀금속 합금, 티타늄 및 산화가 느린 금속 등의 연마에 특히 효과적일 수 있다. 몇몇 경우에는, 결합제내에 연마 보조제를 함유한 코팅 연마 용품은 결합제에 연마 보조제가 결여된 대응하는 코팅 연마 용품보다 스테인레스강을 100%까지 더 많이 연마할 수 있다. 그 이유는, 이론상, 연마 용품에 의한 연마 금속의 활성화에 의해 고온의 비오염 금속면이 새로 형성되기 때문이다. 새로 형성된 오염되지 않은 금속 표면이 신속하게 "오염"되지 않는 경우, 금속은 이동하여 연마재 입자 표면에 접착됨으로써 연마 성능을 저하시키는 "캐핑"을 야기하게 된다. 연마 보조제의 목적 및 기능 중 한가지는 새로이 형성된 금속 표면을 신속히 오염시킴으로써 캐핑을 방지하는 것이다. 연마 보조제는 보통 연마 용품의 결합 수지(들)와 결합된다. 연마 보조제(활성 충전제)는 물리적 활성제 또는 화학적 활성제로 분류될 수 있다. 크리오라이트, 소듐 클로라이드(염화 나트륨) 및 포타슘 테트라플루오로보레이트(potassium tetrafluoroborate)는 500℃ 내지 1,000℃ 사이에서 녹는 물리적으로 활성인 연마 보조제로서, 새로 형성된 금속에 얇은 필름을 형성할 수 있다. 화학적으로 활성인 연마 보조제에는 황철광, 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride) 및 폴리비닐리덴 클로라이드(polyvinylidene chloride)가 포함되며, 가열되면 분해되어 새로 형성된 금속 표면과 신속하게 반응하는 화학 물질을 형성한다.
또한, 연마 용품(연마 휠)내에 연마 보조제를 결합시키면 누적하는 것 이상의 연마 효과를 달성할 수 있다. 황화물 염 및 알카리 금속 염을 혼합하여 사용하는 것을 개시하는 미국 특허에는 미국 특허 제2,408,319호, 제2,811,430호, 제2,939,777호, 제3,246,970호 및 제5,061,295호가 포함된다. 크리오라이트 등의 불소를 함유한 무기 염과 염화 암모늄 등의 염을 조합하는 다른 특허에는 미국 특허 제2,949,351호 및 제2,952,529호가 포함된다.
연마 보조제 강화의 또다른 유형은 특정 열가소성 수지를 첨가하면 포타슘 테트라플루오로보레이트의 연마 보조제 효과가 강화되는 헬민(Helmin)의 미국 특허 제5,441,549호에 개시된다.
개시된 다른 연마 보조제에는 다음이 포함된다:
레이니어(Rainier)의 미국 특허 제2,216,135호에는 연마 보조제로서, 융점이 700℃ 내지 1200℃ 범위내인 무수(無水)의 수용성의 산화되지 않는 무기 알카리 또는 알카리 토금속 염을 포함하는 연마 휠이 개시된다. 이들 재료에는 염화 나트륨, 염화 칼륨, 무수의 탄산 칼륨, 황산 나트륨, 황산 칼륨, 황산 리튬, 소듐 파이로포스페이트(sodium pyrophosphate), 포타슘 파이로포스페이트(potassium pyrophosphate), 염화 칼슘, 브롬화 칼슘, 황산 마그네슘, 염화 바륨, 브롬화 바륨, 염화 마그네슘, 브롬화 마그네슘, 또는 염화 스트론튬이 포함된다.
키슬러(Kistler)의 미국 특허 제2,243,049호에는 미세하게 구분되는 강산또는 잠재적(potential) 산성의 무기 화합물을 함유한 연마체(연마 휠)가 개시된다. 산성 설페이트, 산성 포스페이트, 또는 산성 파이로포스페이트가 바람직하며, 설페이트, 포스페이트, 또는 파이로포스페이트의 암모늄 염, 나트륨 염, 칼륨 염, 칼슘 염, 또는 바륨 염 또한 그러하다. 산화인(phosphorus pentoxide) 또한 가능하다. 연마 보조제는 결합(bond)의 약 7%를 구성한다. 금속 작업 표면상에 사용되면, 연마 보조제는 하중을 감소시키며 그레인 효율을 40 내지 100% 증가시킨다.
바라토(Baratto)의 미국 특허 제3,502,453호에는 윤활제가 충전된 중공형 소구체를 함유한 연마 용품이 개시되며, 소구체는 연마중 파열되어 윤활제를 방출한다. 일실시예에서, 바라토는 티타늄 스내깅(snagging)을 위해 휠에 몰딩된 제제(formulation)를 개시하며, 제제는 실리콘 카바이드, 결합 수지(bonding resin), 트리소듐 포스페이트(trisodium phosphate) 및 캡슐화된 윤활제를 포함한다.
리클린(Richlin)의 미국 특허 제2,690,385호에는 연마재, 황산 수소 나트륨(소듐 비설페이트) 및 습윤제가 함침된 금속 세정 직물 또는 펠트가 개시된다. 황산 수소 나트륨의 대용물에는 염화 암모늄, 인산 암모늄(암모늄 포스페이트), 염화 알루미늄, 염화 안티몬(antimonious chloride), 황산 수소 칼륨(포타슘 비설페이트), 옥살산, 아인산(phosphoric acid) 및 타르타르산이 포함된다.
키베(Kibbe)의 미국 특허 제3,030,198호에는 연마 보조제로서 포타슘 헥사플루오로포스페이트(potassium hexafluorophosphate)를 함유한 연마 휠이 개시된다.
더글라스(Douglass) 등의 미국 특허 제3,032,404호에는 연마제로서 미세하게 분리된 고상 중금속 포스파이드(phosphide)를 함유한 연마 휠이 개시된다. 또한, 연마 휠내에 포타슘 알루미늄 플루오라이드(potassium aluminum fluoride)가 포함되는 것은 바람직하다.
시이츠(Sheets) 등의 미국 특허 제3,770,401호에는 수불용성(水不溶性) 알루미늄 포스페이트(aluminum phosphate) 결합 매트릭스에 의해 함께 고정된 알루미나 또는 실리콘 카바이드의 그릿(grit) 크기의 입자로 구성된 연마체(연마 휠)가 개시된다.
거버(Gerber)의 미국 특허 제5,096,983호에는 실온과 페놀 리솔 수지(phenolic resole resin)의 종국적인 하드닝을 지체시키도록 소듐 포스페이트 등의 수용성 염을 5.0%까지 사용하는 것이 개시되며, 페놀 리솔 수지는 에스테르 작용성 하드닝제(ester-functional hardening agent)를 사용하여 또는 사용하지 않고 산화 마그네슘과 혼합된다.
셀그래드(Selgrad) 등의 미국 특허 제5,116,392호에는 화학식 uM1·M2·wHal·xChal·zPh을 갖는 연마 보조제가 개시되며: M1은 알카리 금속, 알카리 토금속 및/또는 Al의 순수 금속 또는 혼합물이며; M2는 Zn, Mn, 염화물로서의 Fe를 제외한 Fe의 순수 금속 또는 혼합물이며; Hal은 F, Cl, Br, I의 순수 할로겐 또는 혼합물이며; Chal은 O 및/또는 S의 칼코게나이드(chacogenide)이며; Ph는 r=1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 2, s=4 내지 20, 바람직하게는 4 내지 7, 그리고 u, v, w, x 또는 z=0 내지 95%인 식 PrOs를 갖는 포스페이트 또는 보다 강하게 응축된 포스페이트이다.
또한, 1994년 3월 16일 출원된, 공동 양도된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/214,394호에는 연마 보조제 입자 및 결합제를 포함하는 주변부(가장 바깥쪽) 코팅을 갖는 연마재 입자가 개시되며, 이 연마 보조제 입자는 각각 비활성의 소수성(疎水性) 탄화수소 함유 물질로 코팅되어 있다. 코팅된 연마재 입자에 있어서, 주변부 코팅(peripheral coating)이라 함은 용품의 연마재 표면상의 가장 바깥쪽 코팅인 사이즈 또는 수퍼사이즈 코팅 중 하나를 의미한다. 또한, 개별적으로-코팅된 연마 보조제는 결합제가 연마 보조제 입자를 함께 접착시키도록, 침식성의 연마 보조제 응집체(agglomerate)에 결합될 수 있으며, 이들 응집체는 코팅된 연마재의 메이크, 사이즈 및/또는 수퍼사이즈 코팅에 결합될 수 있다. 비록 다수의 연마 보조제 입자의 예가 미국 특허 출원 제08/214,394호에 개시되었지만, 알카리 또는 알카리 토금속 포스페이트는 언급되지 않았다.
본 출원과 동일자로 출원된, 공동 양도된 하머(Harmer) 등의 미국 특허 출원 일련 번호 제08/545,984호에는 주변부 코팅 층내에 소듐 메타포스페이트(sodium metaphosphate) 등의 알카리 또는 알카리 토금속 메타포스페이트를 함유한 연마재 입자, 이들 연마재 입자를 제조하는 방법 및 티타늄을 연마하도록 연마재 입자를 사용하는 방법이 개시된다.
본 출원과 동일자로 출원된, 공동 양도된 호(Ho) 등의 미국 출원 일련 번호 제08/545,874호에는 메이크 코팅내에 형성된 연마재 그레인 층을 포함하는 코팅형 연마 용품이 개시되며, 한편 메이크 코팅은 사이즈 코팅이나 사이즈 코팅 및 수퍼사이즈 코팅으로 코팅되며, 연마재 그레인 층은 연마재 그레인과 지방산이나 콜로이드상 실리카 또는 그 조합물의 금속 염에 의해 함께 결합된 무기 비연마재 입자를 함유한 비연마재 복합재 그레인을 포함한다.
특히, 높은 중량 대 강도비가 필요한 항공 우주 용도 및 다른 용도로 설계된 것들과 같은 티타늄 합금은 종래 연마 보조제를 사용하더라도 연마하기가 극히 어렵다. 비록 이들 합금의 높은 강도가 빈약한 연마능(grindability)의 주원인이지만, 연마재 그레인에 대한 티타늄의 화학적 접착(chemical adhesion) 역시 연마재 성능 저하에 기여하는 요인으로 여겨진다. 이러한 난점들은 연마재 입자와 공작물 사이의 연마 경계면을 충분히 적시도록 사용되는 냉각제 또는 윤활제 등의 특정 연마액의 사용에 의해 다소 경감될 수 있다. 티타늄용의 연마액으로 사용되는 재료에는 고도로 염소처리된 절삭유 및 완충제 처리된(buffered) 무기 트리포타슘 포스페이트(tripotassium phosphate) 용액 등의 용해되는 절삭유가 포함되며, 무기 트리포타슘 포스페이트 용액은 아이.에스. 홍(Hong) 등에 의한, 트랜스.(Trans.) ASLE, 14(1971), "무기 포스페이트 용액을 사용하는 티타늄 합금의 코팅된 연마재 기계 가공(Coated abrasive machining of titanium alloys with inorganic phosphate solutions)" 8 내지 11 페이지에서 개시되고 있다. 추가로, 네가지 무기 염, NaNO2, KNO2, Na3PO4및 K3PO4사이의 용도와 관련된 연마 보조제 윤활제의 비교 연구가 콜드웰(Caldwell) 등에 의한, 1958년 6월, ASME 페이퍼 58-SA-44, "코팅된 연마재를 사용한 티타늄 합금 연마(Grinding a titanium alloy with coated abrasives)"에서 개시된다. 비록 완충처리된 용액에서 널리 사용되지만, 트리포타슘 포스페이트는 그 흡습 성질(hygroscopic nature) 때문에 수지-결합된 시스템에 결합되기가 어렵다고 밝혀졌다.
먼로(Nonroe) 등의 미국 특허 제4,770,671호에는 코팅된 연마재내의 알파-알루미나계(α-alumina-based) 세라믹 연마재 그릿의 표면상에 첨가되는 다수 유형의 연마 보조제가 개시된다. 예컨대, 먼로 등은 K2HPO4를 연마 보조제로서 개시한다.
다수의 "포스페이트(phosphates)"는 인(phosphorus)의 산의 염으로서 존재한다. 이러한 염에 대한 몇가지 일반적인 음이온의 종래 명칭 및 연관된 화학식에는 다음이 포함된다:
오르토포스페이트(orthophosphate)=PO4 -3
모노히드로겐 오르토포스페이트(monohydrogen orthophosphate)=HPO4 -2
디히드로겐 오르토포스페이트(dihydrogen orthophosphate)=H2PO4 -1
메타포스페이트(metaphosphate)=PO3 -1
파이로포스페이트(pyrophosphate)=P2O7 -1.
이 용어는 본 출원에 대해 적용 가능하다.
본 발명은 연마재 입자, 결합제 및 무기 금속 오르토포스페이트(orthophosphate salt)를 함유한 연마 용품과 그것의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 이들 연마 용품에는 결합된 연마재, 코팅된 연마재 및 비직조 연마재가 포함된다.
본 발명은, 몇몇 연마 적용예에서, 유용하며 심지어 향상된 효율을 제공하면서 동시에 티타늄 등의 금속 표면을 연마하는 데 보다 적은 에너지를 요하는, 알카리 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 함유한 연마 용품에 관한 것이다. 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트는 수소 원자가 결여된 화합물이다. 따라서, 본 발명은 (a) 복수개의 연마재 입자, (b) 상기 복수개의 연마재 입자가 접착된 하나 이상의 결합제 및 (c) 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군(group)에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트를 함유한 주변부 표면으로 구성된 연마 용품에 관한 것이다.
일측면에서, 본 발명은 연마재 입자의 주변부 코팅 층내에 수소가 결여된 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 함유함으로써 연마 효율 및 성능이 향상된 코팅된 연마재 입자를 제공한다.
본 발명의 추가의 측면에 있어서, 코팅된 연마재 입자는 하나 이상의 결합제 재료에 의해 연마재 입자가 접착식으로 결합된 기재, 그리고 수소가 결여된 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 포함하는 주변부 코팅 층을 포함한다.
수소가 결여된 적합한 무기 알카리 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트에는 트리포타슘 (오르토)포스페이트(K3PO4),(m.p. 1340℃), 트리소듐 (오르토)포스페이트(Na3PO4), 트리바륨 디(오르토)포스페이트(Ba3(PO4)2)(m.p. 1670℃), 또는 그 조합물 등의 높은 융점을 갖는 것들이 포함된다.
본 출원에 있어서, "주변부 표면(peripheral surface)"이란 연마재 입자의 가장 바깥쪽 표면으로서 공작물을 접촉하며 연마하기 위한 표면을 말한다. 코팅형 연마 용품과 관련하여, "주변부 코팅(peripheral coating)" 또는 "주변부 코팅 층(peripheral coating layer)"은 코팅형 연마 용품의 가장 바깥쪽 코팅으로서 코팅형 연마 용품 구조체의 작업면상에 배치된, 노출되고 코팅되지 않은 주표면이 형성된 코팅을 말한다. 코팅된 연마재의 "작업면(working side)"은 연마재 그리인이 받침에 접착식으로 결합된 구조체의 측면이다. 동일 조성 또는 다른 조성으로부터 유도되던 간에 모든 경우의 층은 연마 용품 구조체의 가장 바깥쪽 층을 나타내고 또한 소정의 다른 개별 코팅에 의해 코팅되지 않고 남겨지는 조건에서, 주변부 코팅은 대체로 사이즈 코팅 또는 수퍼사이즈 코팅이다.
본 발명에 따른 연마 용품의 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 함유한 주변부 코팅 층은 무기 포스페이트 및 소정의 다른 분산된 첨가제를 층에 부착 및 결합시키는 연속적인 상(相) 또는 매질(medium)의 기능을 하는 결합제, 바람직하게는 열경화성 결합제 또는 수지를 포함한다. 본원에 사용된 "열경화성 수지(thermoset)"라는 용어는 에너지원(열 및/또는 방사 등)에 충분히 노출되어 수지가 유동 불가능하게 된 경화된 수지를 의미한다. "열경화성(thermosetting)"이라는 용어는 경화되지 않은 열경화성 수지를 의미한다. 또한, 본원에 사용된 "분산된(dispersed)"이라는 용어 또는 유사 변종 용어는 비록 본 발명에서 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트의 균일한 분산이 예상되더라도 반드시 그것들의 균일한 분산을 의미하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 하나의 모드에서, 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 함유한 본 발명에 따른 코팅형 연마 용품의 주변부 코팅 층은 에폭시 결합제, 아크릴 결합제, 또는 페놀 결합제인 결합제를 포함한다. 본 관점에서 바람직한 결합제 재료에는 비스페놀 A 에폭시 수지의 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether)와 아민-작용성 아크릴 중합체가 포함된다.
연마에 필요한 에너지의 감소 이외에, 연마 용품의 주변부 코팅 층내에 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트의 사용에 기여할 수 있는 또다른 잇점에는 할로겐의 포텐셜이 할로겐-함유 연마 보조제로부터 유리되는 것을 피하는 것이 포함된다.
또다른 측면에 있어서, 본 발명은 코팅형 연마 용품을 제조하는 방법으로서,
(a) 제1 결합제 수지 전구체를 기재에 가하는 단계;
(b) 복수개의 연마재 입자를 상기 제1 결합제 수지 전구체내에 적어도 부분적으로 매립하는 단계;
(c) 상기 제1 결합제 수지 전구체를 적어도 부분적으로 경화시키는 단계;
(d) 제2 결합제 수지 전구체를 상기 적어도 부분적으로 경화된 제1 결합제 수지 전구체 및 상기 복수개의 연마재 입자의 위에 가하는 단계;
(e) 상기 제2 결합제 전구체 수지 전구체를 적어도 부분적으로 경화시키는 단계;
(f) 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 제3 결합제 수지 전구체와 무기 금속 포스페이트를 가하는 단계; 및
(g) 제1, 제2 및 제3 결합제 전구체 수지 전구체를 완전히 경화시키는 단계를 포함한다.
제3 결합제 코팅은 아크릴/라텍스 결합제에 기초한 시스템과 같은 수성(水性) 시스템 또는 크실렌(xylene) 용액에 기초한 에폭시 결합제 시스템과 같은 비수성 유기 용매계(溶媒界) 시스템일 수 있다. 비수성 용매계 시스템이 바람직하다. 본 발명자들은 K3PO4의 흡습성에서 야기되는 문제를 극복하고 피하기에 효과적인 방식으로 코팅된 연마재 주변부 층의 결합제 시스템에 K3PO4를 성공적으로 결합시키는 방법을 개발하였다.
또다른 측면에 있어서, 본 발명은 티타늄을 연마하도록 본 발명에 따른 코팅형 연마 용품을 사용하는 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 일측면은 코팅형 연마 용품을 사용하여 티타늄을 연마하는 방법으로서,
(a) 복수개의 연마재 입자, 상기 연마재 입자가 부착된 결합제, 및 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트를 함유한 주변부 코팅 층을 포함하는 코팅형 연마 용품, 그리고 티타늄을 포함하는 공작물을 제공하는 단계;
(b) 상기 주변부 코팅 층을 상기 공작물의 표면과 마찰식으로 맞물리게 하는 단계; 및
(c) 상기 공작물의 표면을 효과적으로 감소시키도록 상기 코팅형 연마 용품 및 상기 공작물 중 하나 이상을 서로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 코팅형 연마 용품은 물이 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트-함유 코팅을 녹일 수 있기 때문에 물에 적시지 않는 건식 연마 작업에서 사용된다.
본 발명에 따른 코팅형 연마 용품의 코팅 층내의 알카리 금속 오르토포스페이트가 결합됨으로써, 코팅형 연마 용품에는 종래 연마 보조제 및 충전제를 함유한 유사한 연마재와 비교할 때 예기치 못한 연마 효율이 제공된다.
또한, 본 발명의 또다른 측면에 있어서, 연마 용품은 결합제로 함께 접착된 연마재 입자 및 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트의 형상화한 덩어리(mass)로 구성되는 결합된 연마재이며, 결합제는 유기, 금속 또는 유리질의 결합제일 수 있다. 예컨대, 형상화한 덩어리는 연마 휠의 형태 또는 원뿔의 형태일 수 있다. 따라서, 본 발명은 주변부 표면이 형성된 형상화한 덩어리를 포함하는 결합된 연마 용품에 관한 것이며, 상기 형상화한 덩어리는 열경화성 결합제에 의해 함께 접착된 복수개의 연마재 입자 및 무기 포스페이트를 포함하며, 상기 무기 포스페이트는 수소가 결여되어 있으며 알카리 금속 오르토포스페이트 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 연마 용품은 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트와 연마재 그레인이 결합제에 의해 함께 접착된 침식성 연마재 응집체로서 제공된다. 본원에 사용된, "침식성(erodible)"이라는 용어는 응집체가 예컨대 기계적 응력에 기인한 파괴(fracture)에 의해 제어된 방식으로 깨지는 능력을 갖는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명은 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트의 복수개의 입자와, 상기 무기 금속 포스페이트 입자들을 함께 접착시키는 결합제로 구성된 침식성 연마 보조제 응집체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 코팅형 연마 용품은 일반적으로 코팅용의 종래의 받침과 결합제, 그리고 수소가 결여된 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 포함하는 주변부 코팅 층을 포함한다. 다음에 개시되듯이, 본 발명에 따른 코팅형 연마 용품은 티타늄 등의 공작물 연마에 높은 성능을 나타낸다고 밝혀졌다. 본원에서 사용된 "알카리 금속"이라는 용어는 주기율표의 IA족 금속 원소, 즉 리튬, 나트륨(소듐), 칼륨(포타슘), 루비듐, 세슘, 및 프란슘을 나타낸다. 예컨대, 본 발명에 유용한 알카리 금속 포스페이트에는 트리포타슘 포스페이트(tripotassium phosphate) 및 트리소듐 포스페이트(tripsodium phosphate)가 포함된다. 본원에 사용된, "알카리 토금속"이라는 용어는 주기율표의 IIA족 원소, 즉 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 및 라듐을 나타낸다. 본 발명에 유용한 알카리 토금속 오르토포스페이트의 일례는 트리바륨 디(오르토)포스페이트이다. 본 발명에 사용된 알카리 금속 및 알카리 토금속 오르토포스페이트는 수소 원자가 결여된 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 코팅형 연마 용품은 받침, 메이크 코팅(make coat), 연마재 그레인, 사이즈 코팅(size coat), 수퍼사이즈 코팅(supersize coat), 및 코팅형 연마 용품 제조에 있어서 공지된 또는 종래의 것인 연마 보조제, 충전제, 및 다른 첨가제 등의 선택적인 보조제(adjuvant)를 이용할 수 있으며, 그러한 재료와 물질 그리고 그 형태와 사용은 예컨대, 워싱턴 커닝햄(Cunningham)의 제이.제이. 맥케타(McKetta)에 의한 커크-오스머, 17-37 페이지, 마르셀 데커사(Marcel Dekker Inc.)의 화학 공정 및 설계 백과 사전(Encyclopedia of Chemical Processing and Design), 1-19 페이지 및 미국 특허 제5,011,512호 및 제5,078,753호에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 연마 용품용의 기부 또는 기재로서 사용되는 받침은 일반적으로, 메이크 코팅이나 연마재 슬러리 코팅 및 연마 용품의 다른 요소나 성분과 융화 가능하며 연마 용품의 제조 및 사용중 그 일체성 유지가 가능한 시트재 또는 필름재로 제조될 것이다. 받침 재료는 예컨대, 페이퍼, 파이버, 중합체 필름, 직조 및 비직조 패브릭 또는 직물, 및 가황 파이버이다. 그러한 몇몇 받침의 특정 중량, 인장 강도, 및 특성은 맥케타 앤드 커닝햄(McKetta and Cunningham) 교본의 4 페이지에 개시되어 있다. 또한 받침을 일회 또는 복수회 처리하함으로써, 받침을 봉입하여 예컨대 방수시키고 받침의 물리적 성질을 변경할 수 있다. 또한, 유용한 받침의 다른 예에는 미국 특허 제5,316,812호 및 유럽 특허 공고 제0 619 769호가 포함된다. 또한, 특정 중량을 가지며 (또한 메이크 코팅으로서 유용한) 탄산칼슘 충전된 라텍스/페놀 수지 코팅으로 포화된, 특정한 직조된 폴리에스터포 받침을 개시하는 미국 특허 제5,011,512호를 참조한다. 또한 받침의 배면(背面)상에는 결과적인 코팅된 연마재를 지지 패드나 백업(back-up) 패드에 고정하도록 부착 수단이 포함될 수 있다. 이 부착 수단은 감압 접착제나 후크 및 루프 부착물(attachment)용의 루프 패브릭일 수 있다. 선택적으로, 상기 미국 특허 제5,201,101호에 개시된 것과 같은 상호 맞물림(intermeshing) 부착물이 있을 수 있다. 또한, 연마 용품의 배면은 슬립 저항 또는 마찰 코팅을 포함할 수 있다. 그러한 코팅의 예에는 접착제내에 분산된 무기 미립자(탄산칼슘 또는 석영 등)가 포함된다.
메이크, 사이즈, 또는 수퍼사이즈 코팅 등의 코팅된 연마재내에 사용되는 결합제는 일반적으로 수지를 함유한 결합제나 접착제로 형성될 수 있다. 또한, 이 결합제는 알카리 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트 연마 보조제를 코팅된 연마재에 결합시키는 기능을 한다. 추가로, 결합제는 연마재 그레인과 연마 보조제 입자 모두를 받침에 결합시키는 기능을 할 수 있다. 일반적으로 수지를 함유한 접착제는 연마 용품 결합제에 필요한 적합한 성질을 갖도록 선택될 것이다. 본 발명에 유용한 전형적인 수지 함유 접착제의 예에는 페놀 수지, 현수된 a,b-불포화 카르보닐기를 갖는 아미노플라스트 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 에틸렌계-불포화 수지, 아크릴레이트화된 이소시아누레이트 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 이소시아누레이트 수지, 아크릴레이트화된 우레탄 수지, 아크릴레이트화된 에폭시 수지, 비스말레이미드(bismaleimide) 수지, 플루오렌(fluorene) 개질된 에폭시 수지, 및 그 혼합물 등의 열경화성 수지가 포함된다.
결합제로서 유용한 에폭시 수지는 옥시란 고리를 가지며 고리 열림에 의해 중합된다. 그러한 에폭시드 수지(epoxide resin)는 단량체 에폭시 수지와 중합체 에폭시 수지를 포함한다. 이들 수지는 그 뼈대 및 치환기의 성질이 크게 다르다. 예컨대, 뼈대(backbone)는 에폭시 수지와 정규 결합된 소정 유형일 수 있으며 그 치환기는 실온에서 옥시란 고리와 반응하는 활성 수소 원자가 유리된 소정의 군일 수 있다. 수용 가능한 치환기의 예를 개시하면, 할로겐, 에스테르기, 에테르기, 술포산염기(sulfonate group), 실록산기, 니트로기, 및 포스페이트기가 포함된다. 몇가지 바람직한 에폭시 수지의 예에는 2,2-비스[4-(2,3-에폭시-프로폭시)페닐]프로판(비스페놀의 디를리시딜 에테르)과 텍사스 휴스턴의 셀 케미컬사(Shell Chemical Co.)에서 "Epon 828", Epon 1004", 및 "Epon 1001F"라는 제품명으로; 그리고 미시간 미드랜드(MI Midland)의 다우 케미컬사(Dow Chemical Co.)에서 "DER 331", "DER 332", 및 "DER 334"라는 제품명으로 상업적으로 구매 가능한 수지가 포함된다. 고상 중량에 기초한 에폭시 결합제 시스템에 관한 포스페이트 연마 보조제 대 결합제의 혼합 비율은 1:10 내지 5:1.0이며, 바람직하게는 1.5:1.0 내지 4.0:1.0, 더 바람직하게는 2.0:1.0 내지 3.0:1.0이다. 비스페놀 A의 디를리시딜 에테르의 수성 에멀션은 대략 50 내지 90wt%의 고상, 바람직하게는 50 내지 70wt%의 고상을 포함하며, 비이온성 에멀션화제를 추가로 포함한다. 이 개시를 충족시키는 에멀션은 켄터키 루이스빌(Louisville)의 셀 케미컬사에서 "CMD 35201"이라는 제품명으로 상업적으로 구매 가능하다. 그러한 수성 에폭시 에멀션은 리(Lee) 등의 유럽 특허 제486308호에서 연마 보조제용의 결합제로서 개시된다. 다른 적합한 에폭시 수지에는 (미시간 미드랜드의 다우 케미컬사에서 "DEN 431" 및 "DEN 438"이라는 제품명으로 구매 가능한) 페놀 포름알데히드 노볼락의 글리시딜 에테르가 포함된다.
페놀 수지는 그 열적 특성, 유용성, 비용, 및 취급의 용이성 때문에 연마 용품 결합제내에 광범위하게 사용된다. 리솔과 노볼락이라는 두 유형의 페놀 수지가 있으며, 그것들은 본 발명에 사용될 수 있다. 리솔 페놀 수지에서 포름알데히드 대 페놀의 몰비는 1:1 이상이며, 전형적으로는 1.5:1.0 내지 3.0:1.0이다. 노볼락 수지에서 포름알데히드 대 페놀의 몰비는 1 대 1 미만이다. 페놀 수지의 예에는 뉴욕 토나완다(Tonawanda)의 옥시델탈 케미컬사(Occidental Chemical Corp.)에서 "Durez" 및 "Varcum"이라는 제품명으로; 미주리 세인트 루이스(St. Louis)의 몬산토사(Monsanto Co.)에서 "Resinox"라는 제품명으로; 그리고 오하이오 콜럼버스의 애쉬랜드 케미컬사(Ashland Chemical Inc.)에서 "Arofene" 및 "Arotap"이라는 제품명으로 상업적으로 구매 가능한 것들이 포함된다. 페놀 수지와 결합된 물과 포스페이트의 흡습성 때문에 페놀 수지에 대한 주의가 기울여져야 한다.
결합제로서 사용될 수 있는 아미노플라스트 수지는 분자나 저중합체당 하나 이상의 현수된 α,β-불포화 카르보닐기를 갖는다. 이들 재료는 미국 특허 제4,903,440호 및 제5,236,472호에 추가로 개시된다.
본 발명에 사용될 수 있는 에틸렌계-불포화 수지에는 탄소, 수소 및 산소, 그리고 선택적으로 질소 및 할로겐 원자를 함유한 단량체와 중합체의 화합물 양쪽이 포함된다. 산소나 질소 원자 또는 양쪽은 일반적으로 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드, 및 우레아기내에 존재한다. 에틸렌계-불포화 화합물은 분자량이 대략 4,00 미만인 것이 바람직하며, 지방족 모노히드록시기 또는 지방족 폴리히드록시기와 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산, 및 동등물 등의 불포화 카르복실산을 함유한 화합물의 반응을 통해 제조된 에스테르인 것이 바람직하다. 에틸렌계-불포화 수지의 예를 개시하면, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 스티렌, 디비닐벤젠, 비닐 톨루엔, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 또는 펜타에리트리톨 테트라메타아크릴레이트, 및 그 혼합물을 중합시킴으로써 제조되는 것들이 포함된다. 다른 에틸렌계 불포화 수지에는 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이트, 및 N,N-디알릴아디파미드 등의 카르복실산의 중합된 모노알릴, 폴리알릴, 및 폴리메탈릴 에스테르와 아미드의 수지가 포함된다. 또한, 다른 중합성 질소 함유 화합물은 트리(2-아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리(2-메타크릴-옥시에틸)-s-트리아진, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N,N-디메틸-아크릴아미드, N-비닐피롤이돈(vinylpyrrolidone), 및 N-비닐피페리돈을 포함한다.
아크릴레이트화된 우레탄은 히드록시 말단화된 이소시아네이트 확장된 폴리에스테르나 폴리에테르의 디아크릴레이트 에스테르이다. 본 발명의 메이크 코팅에 사용될 수 있는 아크릴레이트화된 우레탄의 예에는 조지아 아틀랜타의 래드큐어 스페셜티즈사(Radcure Specialties, Inc.)에서 "UVITHANE 782", "CMD 6600", "CMD 8400', 및 "CMD 8805"라는 제품명으로 상업적으로 구매 가능한 것들이 포함된다. 메이크 코팅에 사용될 수 있는 아크릴레이트화된 에폭시는 비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르 등의 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르이다. 예컨대, 아크릴레이트화된 에폭시에는 조지아 아틀랜타의 래드큐어 스페셜티즈에서 "CMD 3500", "CMD 3600", 및 "CMD 3700"이라는 제품명으로 상업적으로 구매 가능한 것들이 포함된다.
또한 결합제로서 사용될 수 있는 비스말레이미드 수지는 밀러(Miller) 등의 미국 특허 제5,314,513호에 추가로 개시된다.
알카리 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트 연마 보조제 입자용의 결합제는 오르토포스페이트와 융화성이 있도록 선택되어야 한다. 대체로, 특정한 오르토포스페이트(K3PO4등)은 흡습성이 있으며, pH는 중요한 요인일 수 있다. K3PO4가 너무 많은 물을 흡수하기 쉬운 경우, 그 결과 결합제는 균질하지 않게 되어 처리가 어렵게 된다. 따라서, 오르토포스페이트가 융화성이 있어서 처리가 용이한 균일한 결합제가 형성되도록, 적합한 결합제 선택에 주의를 기울여야 한다.
또한, 연마 용품의 결합 시스템, 즉 소정의 메이크 코팅, 사이즈 코팅, 또는 수퍼사이즈 코팅, 및 적용 가능한 동등물은 그것의 주요 성분과 함께 예컨대, 충전제(연마 보조제 포함), 파이버, 윤활제, 습윤제, 틱소트로픽 재료, 계면 활성제, 안료, 염료, 정전 방지제, 커플링제, 가소제, 및 침전 방지제(suspending agent) 등의 결합제 전구체 선택적인 첨가제인 보조제를 함유할 수 있다. 이들 재료의 양은 원하는 성질을 제공하도록 선택된다.
예컨대, 필수는 아니지만, 주변부 코팅 층내에 존재하는 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트 이외의 다른 연마 보조제는 원하는 경우 본 발명의 코팅형 연마 용품내에 사용될 수 있다. 연마 보조제는 첨가되면 화학적 물리적 연마 공정에 현저한 효과가 생겨 성능이 향상되는 미립자 재료를 말한다. 대체로, 연마 보조제가 첨가되면 코팅된 연마재의 유효 수명은 증가한다. 연마 보조제는 매우 다양한 상이한 재료를 포함하며 무기계(inorganic based) 또는 유기계일 수 있다. 예컨대, 연마 보조제의 화학기에는 왁스, 유기 할라이드 화합물, 할라이드 염, 및 금속과 그 합금이 포함된다. 유기 할라이드 화합물은 전형적으로 연마중에 파괴되며 할로겐산이나 가스상의 할라이드 화합물을 방출한다. 예컨대, 그러한 재료에는 테트라클로로나프탈렌, 펜타클로로나프탈렌, 및 폴리비닐 클로라이드와 같은 클로리네이트화된(염소처리된) 왁스가 포함된다. 예컨대, 할라이드 염에는 소듐 클로라이드, 포타슘 크리오라이트, 소듐 크리오라이트, 암모늄 크리오라이트, 포타슘 테트라플루오로보레이트, 소듐 테트라플루오로보레이트, 실리콘 플루오라이드(불소화 규소), 염화 칼륨, 염화 마그네슘이 포함된다. 예컨대, 금속에는 주석, 납, 비스무스, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철, 및 티타늄이 포함된다. 다른 다양한 연마 보조제는 황, 유기황 화합물, 그래파이트, 및 금속 황화물(설파이드)을 포함한다. 또한 상이한 연마 보조제의 조합을 사용하는 것은 본 발명의 범위내에 있다. 상기의 연마 보조제의 예는 연마 보조제를 개시적으로 기재한 것이며 사용 가능한 모든 연마 보조제를 포함하는 것을 의미하지는 않는다.
메이크 및/또는 사이즈 코팅용의 또다른 선택 보조제로서, 커플링제는 결합제 전구체 및 충전제 입자 또는 연마재 입자 사이의 가교 결합을 제공할 수 있다. 커플링제의 예에는 실란, 티탄산염, 및 지르코알루미네이트(zircoaluminates)가 포함되며, 이 작용에 대한 그것들의 사용 방식은 예컨대 디월드(DeWald)의 미국 특허 제4,871,376호에 개시된다. 연마재 결합은 대략 0.01 내지 3wt%의 커플링제를 함유하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명에 따른 무기 오르토포스페이트 코팅 층 첨가제로서의 K3PO4는 그 흡습성 때문에 수지 결합된 시스템에 결합되기 어렵기 때문에, 본 발명은 K3PO4를 결합제와 결합시키는 향상된 방법을 구현한다. K3PO4는 트리포타슘 포스페이트 또는 제3 (정)인산 칼륨이라는 공동 명칭을 갖고 있다. K3PO4의 물리적 성질은 무색성, 사방정성, 및 조해성(潮解性)이다. K3PO4등의 수용성 고상는 충분한 수화(hydration)의 물을 얻게 되면 물에 녹아 용액을 형성한다. 무수 형태의 K3PO4는 예컨대, 위스콘신 밀워키의 알드리치 케미컬사(Aldrich Chemical Co.)에서 상업적으로 구매 가능하다. 하지만, 공기 수분 등의 수분에 노출되면, K3PO4는 위에 개시된 대로 수화의 물을 취한다.
K3PO4를 결합제와 결합시키기 위한 본 발명에 의해 발견된 한가지 향상된 방법은 트리포타슘 포스페이트가 아크릴/라텍스 결합제 시스템과 결합되는 수성 시스템을 포함한다. 전반적인 절차는 물에 있는 과잉의 K3PO4를 가열하는 단계, 용질을 디캔팅(decanting)하는 단계, 및 냉각시켜 용액을 형성하는 단계를 포함한다.
그런 다음, K3PO4의 용액을 대략 실온(약 25℃)에서 아크릴 수지 라텍스와 각각 대략 1:10 내지 5:1의 중량비로 고르게 혼합하였다. 건조된 중량/중량 기준에서, 코팅에 사용된 K3PO4대 아크릴 라텍스 고상의 비는 일반적으로 대략 2:3 내지 3:2, 바람직하게는 5.5:4.5여야 한다. K3PO4대 아크릴 라텍스의 혼합비가 너무 크게 되는 경우, 제제를 코팅하는 것은 어려워질 수 있으며, 코팅형 연마 용품의 일부로서 K3PO4가 공기 수분을 포획하는 것을 방지하기 위해 K3PO4를 완전히 피복함에 있어 불충분한 양의 아크릴 수지가 존재할 수도 있다. 한편, K3PO4대 아크릴 라텍스의 중량비가 너무 작게 되는 경우, K3PO4의 양은 원하는 연마 이익을 제공하기에 부적절할 수 있다. K3PO4대 아크릴 라텍스의 선택적인 혼합비는 위의 지침에 따른 간단한 방식으로 경험적으로 결정될 수 있다. 포스페이트 용액의 첨가시 염으로 분리(응석; coagulate)되지 않는 아크릴 라텍스가 선택되어야 한다. 이용 가능한 아크릴 라텍스의 실시예에는 46% 고상을 갖는 "XA5107"이라는 제품명의 아민 작용성 아크릴 중합체나 "A5102"라는 제품명을 갖는 아크릴 라텍스가 있으며, 공히 매사추세츠 윌밍턴(Wilmington)의 ICI 아메리카사의 제네카 디비전(Zeneca Division)에서 상업적으로 구매 가능하다.
K3PO4와 아크릴 라텍스의 혼합은 K3PO4가 아크릴 수지 라텍스의 중량의 대략 20%가 될 때까지 K3PO4를 아크릴 라텍스에 가볍게 또는 선택적으로 격렬한 혼합 조건하에서 천천히 첨가하는 것을 통해 수행되어야 한다. 이때, 나머지 K3PO4를 소정 비율로, 심지어는 한꺼번에 아크릴 라텍스에 신속하게 첨가하여 혼합할 수 있다.
경미한 혼합 조건으로 천천히 추가함에 있어서, 일반적으로 아크릴 라텍스에 대한 K3PO4첨가는 K3PO4의 중량이 아크릴 수지 라텍스 중량의 대략 20%가 될 때까지 실질적으로 일정한 첨가 비율로 대략 1.5분 동안 지속되어야 한다. 이때, 나머지 K3PO4를 소정 비율로, 심지어는 한꺼번에 라텍스에 신속히 첨가하여 혼합할 수 있다.
활발한 혼합 조건을 이용하는 선택적인 접근에 있어서, 그와 같은 혼합 조건은 예컨대, 공기 혼합기를 사용하는 하이 시어(high shear) 혼합을 이용하여 달성될 수 있다. 예컨대, 그러한 하이 시어 혼합은 용기내에 포함된 내용물의 혼합시 최소한 360rpm으로 회전하는 2 인치 스테인레스강 블레이드를 포함할 수 있다. 활발한 혼합 조건을 이용하는 경우, 첨가 비율은 실질적으로 균일하며 그리고 K3PO4의 중량이 대략 10 내지 15 초내에 아크릴 수지 라텍스 혼합비의 중량의 대략 20%에 도달하는 소정 비율이다. 이때, 나머지 K3PO4는 소정 비율로, 심지어는 한꺼번에 라텍스에 신속히 첨가되어 혼합될 수 있다. 다른 보조제들은 선택적으로 충전제(CaCO3등), 냉각제(레드옥사이드(red iorn oxide) 등) 등의 코팅 제제(coating formulation)에 양호하게 첨가될 수 있다.
무기 포스페이트가 아크릴 라텍스 수지에 완전히 첨가된 후, 혼합물은 롤 코팅이나 스프레이 코팅 등의 코팅 기술로 코팅형 연마 용품상에 코팅될 수 있다. 롤 코팅기는 예컨대, 금속 백업 롤을 구비한 60 쇼어 A 듀로미터의 코팅 롤로서 연성 대향 롤로 닙을 형성하는 단일 롤 코팅기일 수 있다. 무기 포스페이트와 아크릴 라텍스 결합제를 함유한 코팅의 건조는 실온에서의 하룻밤 동안의 공기 건조나 60℃에서의 대략 1.5 내지 3 시간 동안의 오븐 건조에 의해 실행될 수 있다. 코팅은 촉감이 축축하지 않으며 "딱지가 졌을" 때, 전형적으로는 코팅의 건조 중량이 코팅의 습식 중량의 대략 25%인 경우 코팅의 건조가 완결된 것으로 여겨진다. 주변부 코팅 등의 코팅된 연마재에 결합된 것과 같은 건조 층은 물이 코팅을 파괴(용해)시킬 것이기 때문에 건조 연마 시스템에서 사용된다.
K3PO4를 코팅 결합제에 성공적으로 결합시키기 위한 본 발명에 따른 또 다른 방법은 K3PO4고상 입자를 비수성(무수의) 유기 용매계 에폭시 수지 시스템에 첨가하는 것을 포함한다. 이 방법에 있어서, 먼저 에폭시 수지를 대체로 중량 기준으로 대략 1:2 내지 1:4, 바람직하게는 대략 1:3의 비율로 무수의 유기 용매에 용해시킨다. 이용 가능한 용매로는 미네소타 세인트 폴의 워럼 케미컬사(Worum Chemical Co.)에서 상업적으로 구매 가능한, 제품명이 "AROMATIC 100"인 용매 등의 크실렌 함유 방향성 탄화수소 혼합 용매가 포함된다. 에폭시 수지는 무수의 유기 용매로부터 코팅될 수 있는 비스페놀 A 에폭시 수지의 디글리시딜 에테르인 것이 바람직하다. 이 유형의 에폭시 수지에는 텍사스 휴스턴의 셀 케미컬사에서 상업적으로 구매 가능하며, 에폭시 당량이 대략 185 내지 195 범위이며, 제품명이 "EPON 828"인 에폭시 수지가 포함된다. 종래의 무기성 무수 점도증가제(thickener)를 콜로이드상 또는 용융(fumed) 실리카 등의 혼합물에 선택적으로 첨가하여, 전체 코팅 혼합물 점성도를 하나의 #2 스핀들을 가지며 실온(대략 25℃)에서 6rpm으로 동작하는 브루크필드 점성도계에서 측정된, 대략 2,500 내지 5,000cps의 범위내에 유지한다. 실리카 점도증가제에는 일리노이 터스콜라(Tuscola)의 캐봇사(Cabot Corp.)에서 상업적으로 구매 가능하며, (직경이 40 내지 100μm이며) 제품명이 "Cab-O-Sil M-5"인 실리카 등의 콜로이드상의 용융 실리카가 포함된다. 또한, 에폭시용의 아민 경화제(curative)를 첨가해야 하며, 이것은 무기 포스페이트와의 반응을 피하기 위해 산성의 경화제가 아닌 것이 바람직하다. 이 관점에서 유용한 아민 경화제의 일례는 폴리아미드 경화제이며, 이것은 "Versamid 125"라는 제품명으로 오하이오 신시내티의 헨켈사(Henkel Corp.)에서 상업적으로 구매 가능하다. 또한, 냉각제(레드옥사이드), 충전제(CaCO3등) 등의 다른 보조제를 선택적으로 첨가할 수 있다.
에어 믹서 등에 의한 하이 시어 혼합을 이용해 달성된 혼합 조건 등의 활발한 혼합 조건에서, K3PO4등의 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토페스페이트를 무수의 유기 용매와 에폭시 수지의 선혼합물(premixture)에 첨가한다. 이때의 K3PO4는 본원에 개시된 아크릴 라텍스 시스템에서와는 다르게, 유기 용매와 에폭시 수지에 첨가되기 전에 더 많은 수화(hydration)의 물을 얻도록 처리되지 않으며 예컨대, 위스콘신 밀워키의 알드리치 케미컬사에서 상업적으로 구매 가능한 것과 같은 무수의 형태인 것이 바람직하다. 사용되는 K3PO4는 대체로 입자 직경이 대략 30 내지 200μm의 범위내이다. K3PO4의 입자가 너무 큰 경우, 이 전반적인 범위를 만족시키도록 잠시 고속 혼합기(blender)를 사용하여 K3PO4를 분쇄할 수 있다. 하이 시어 혼합은 용기내에 담긴 혼합 내용물내에서 최소한 360rpm으로 회전하는 2 인치 스테인레스강 블레이드를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 일부 첨가 기간 동안 무기 포스페이트를 천천히 첨가할 필요는 없다. 실제로, K3PO4에 의한 소정의 추가적인 물 획득을 피하기 위해, 무기 포스페이트를 한꺼번에 수지와 용매에 첨가하는 것이 바람직하다. K3PO4의 에폭시 수지에 대한 전반적인 비율은 중량을 기초로 각각 대략 4:1 대 6:1이다.
예컨대, K3PO4및 에폭시 수지/무수의 무기 용매 시스템의 이용 가능한 제제는 크실렌 및/또는 다른 방향성 탄화수소 등의 대략 25 내지 30%의 무수 유기 용매; 대략 1 내지 2%의 콜로이드상 또는 용융(fumed) 실리카 점도증가제; 비스페놀 A 에폭시 수지의 디글리시딜 에테르 등의 대략 3 내지 12%의 에폭시 수지; 폴리아미드 경화제 등의 대략 6 내지 8%의 에폭시 수지; 대략 45 내지 55%의 K3PO4가 포함되며, 나머지는 2 내지 3%의 냉각제(산화철 등) 등의 선택적인 보조제이며, 모든 백분율은 중량에 의한 것이다. 이러한 유형의 제제는 실온에서 대략 3 내지 4 시간의 포트 라이프(pot life)를 갖기 쉽다. K3PO4의 백분율은 고상을 기초로 한 혼합물의 대략 50% 내지 85% 사이로 나타난다. K3PO4의 양이 작은 경우, 점도증가제를 첨가하여, #2 스핀들을 가지며 실온(대략 25℃)에서 6rpm으로 동작하는 브루크필드 점성도계에서 측정된, 대략 2,500 내지 5,000cps의 의도된 범위내에 전체 코팅 혼합물 점도를 유지하는 것이 필요할 수 있다.
결합된 K3PO4및 에폭시 수지 제제를 코팅형 연마 용품상에 롤 코팅 또는 스프레이 코팅 등의 코팅 기술을 이용하여 코팅할 수 있다. 롤 코팅기는 금속 백업 롤을 구비한 60 쇼어 A 듀로미터인 코팅 롤로서 연질의 대향 롤에 의한 닙을 형성하는 단일 롤 코팅기일 수 있다. 무기 포스페이트 및 에콕시 수지 결합제를 함유한 코팅을 약 2.5 시간 동안 100℃에서 오븐 경화시켜 건조시킬 수 있다. 또한, 이러한 건조/경화 조건은 결합제의 화학에 의존한다. 주변부 코팅 등의 코팅된 연마재에 결합된 건조 층은 물이 코팅을 파괴(용해)할 것이기 때문에 건조 연마 시스템에서 사용된다
본 발명에 사용되는 연마재 입자는 입자 크기가 전형적으로 대략 0.1 내지 1500μm, 대개는 0.1 내지 500μm 사이의 범위이다. 연마재 입자는 최소한 대략 8, 더욱 바람직하게는 9 이상의 모 경도(Mohs' hardness)를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 그러한 연마재 입자에는 (갈색 산화 알루미늄, 열처리된 산화 알루미늄, 및 백색 산화 알루미늄이 포함된) 용융 산화 알루미늄, 세라믹 알루미늄 옥사이드, 그린 실리콘 카바이드, 실리콘 카바이드, 크로미아(chromia), 알루미나 지르코니아, 다이아몬드, 산화철, 산화 세륨, 육방정 보론 니트라이드, 보론 카바이드, 가닛(garnet), 및 그 조합물이 포함된다.
또한, "연마재 입자" 또는 "연마재 그레인"이라는 용어에는 연마재 응집체를 형성하도록 함께 결합된 단일 연마재 입자가 포함된다. 연마재 응집체는 미국 특허 제4,311,489호, 제4,652,275호, 및 제4,799,939호에 개시된다. 몇몇 경우에는, 응집체 그레인이 연마재 그레인과 동일한 크기이거나 대략 동일한 크기인 것이 바람직하다.
예컨대, 세라믹 알루미늄 옥사이드 연마재 그레인에는 미국 특허 제4,314,827호, 제4,518,397호, 제4,574,003호, 제4,623,364호, 제4,744,802호, 제4,770,671호, 제4,881,951호, 제5,011,508호, 제5,291,591호, 제5,201,916호, 및 제5,304,331호, 및 유럽 특허 공고 제228,856 호에 개시된 것들이 포함된다. 예컨대, 용융 알루미나 지로코니아 연마재 그레인에는 미국 특허 제3,781,408호 및 제3,893,826호에 개시된 것들이 포함된다.
또한, 연마재 그레인상에 표면 코팅이 형성되는 것은 본 발명의 범위내에 있다. 표면 코팅은 다수의 상이한 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 표면 코팅에 의해 결합제에 대한 접착이 증가하며 연마재 그레인이나 입자의 연마 특성이 변경된다. 예컨대, 표면 코팅에는 커플링제, 할라이드 염, 실리카 등의 금속 산화물, 내화 금속 니트라이드, 및 내화 금속 카바이드가 포함된다.
또한, (1) 연마재 그레인의 측면에 늘어선 코팅된 응집체 그레인(즉, 응집체 그레인은 연마재 그레인 사이에 있다); (2) 연마재 그레인의 아래에 코팅된 응집체 그레인; (3) 연마재 그레인의 위에 코팅된 응집체 그레인; 및 (4) 그 조합물을 포함하는 것은 본 발명의 범위내에 있다.
또한, 본 발명에 따른 연마재 그레인은 서로에 의해 또는 희석제 입자에 의해 혼합되거나 응집된 연마재 입자를 포함할 수 있다. 이러한 희석제 입자의 입자 크기는 연마재 입자가나 입자와 동일한 정도의 크기인 것이 바람직하다. 예컨대, 그러한 희석제 입자에는 석고, 대리석, 석회암, 부싯돌(flint), 실리카 연마 보조제, 글래스 버블, 글래스 비즈(glass beads), 알루미늄 실리케이트, 및 동등물이 포함된다.
본 발명에 따른 코팅형 연마 용품을 제조하기 위한 공정의 조작 단계는 당업계에서 종래에 실시되는 단계와 실질적으로 동일할 수 있다. 코팅된 연마재는 일반적으로 받침, 연마재 그레인, 및 받침에 연마재 그레인을 고정하기 위한 하나 이상의 결합제로 구성된다. 전형적으로 받침은 딥 코팅(dip coating), 롤 코팅, 분말 코팅, 또는 고온 용융 코팅(hot melt coating) 등의 소정의 종래 기술로 전구체에 의해 포화된다. 본 발명에 따른 코팅된 연마재 입자를 제조하기 위해, 도포 후에 각각의 포화제 코팅 전구체 뿐만 아니라 백사이즈 코팅 전구체, 프리사이즈 코팅(presize coat) 전구체, 메이크 코팅 전구체, 사이즈 코팅 전구체, 및 수퍼사이즈 전구체를 소정 정도로 충분히 경화시키거나, 또는 최소한 건조 또는 부분 경화시킴으로써, 다음 코팅을 가하기 전에 코팅은 촉감이 건조하게 된다. 마지막 코팅을 가한 후에, 필요한 경우, 나머지의 부분적으로 경화된 코팅을 충분히 경화시킨다.
포화제 코팅을 가한 후, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 분말 코팅, 고온 용융 코팅, 또는 나이프 코팅 등의 소정의 종래 기술에 의해 백사이즈 또는 프리사이즈 코팅 전구체를 가하였다. 그후, 코팅된 연마재는 포화되고 보통 메이크 코팅으로 불리는 제1 결합 시스템을 사이즈 코팅된 받침상에서 받침의 정면에 제공하는 단계를 거친다. 메이크 코팅을 액상 또는 유동 가능한 형태로 받침의 정면에 가한다. 그런 다음, 메이크 코팅이 부분적으로 건조되거나 경화되기 전에, 정전 코팅 공정 등의 종래의 프로젝션(projection) 기술로 연마재 입자를 메이크 수지에 최소한 부분적으로 매립시킨다. 그 후, 메이크 코팅을 부분적으로 건조 또는 경화시키며, 보통 사이즈 코팅으로 불리는 제2 결합 시스템을 메이크 코팅된 연마재 입자 위에 가한다. 사이즈 코팅을 액상 또는 유동 가능한 형태로 연마재 그레인과 메이크 코팅 위에 가한다. 그후, 사이즈 코팅과 아직 필요한 경우에는 메이크 코팅을 충분히 경화시킨다. 열가소성 수지만을 소정의 결합 시스템용으로 사용한 경우, 열가소성 수지를 건조시켜서 응고시킬 수 있는 것에 주목한다. 따라서, 본 발명에 있어서, "경화"라는 용어는 결합제 전구체를 결합제로 전환시키기 위해 필요한 중합, 교질화(gelling), 또는 건조 공정을 의미한다. 따라서, "최소한 부분적으로 경화"라는 용어는 결합제 전구체를 최소한 부분적으로 중합, 교질화, 또는 건조시키는 것을 의미한다.
롤 코팅, 스프레이 코팅, 커튼 코팅 등의 소정의 다수의 기술로 메이크 및 사이즈 코팅을 가할 수 있다. 몇몇 경우에는, 종래의 기술로 사이즈 코팅의 위에 제3 코팅 또는 수퍼사이즈 코팅을 가할 수 있다. 메이크, 사이즈, 및 수퍼사이즈 코팅을 건조시킴으로써 또는 열 에너지와 전자 빔, 자외선광, 및 가시광을 포함하는 방사 에너지 등의 에너지원에 노출시킴으로써 경화시킬 수 있다. 에너지원의 선택은 수지를 함유한 접착제의 특정 화학에 의존할 것이다. 본 발명에 따른 코팅형 연마 용품을 제조하는 일반적인 방법은 미국 특허 제4,734,104호 및 제4,737,163호에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 연마 용품은 연마 용품에 의해 연마 될 수 있는 공작물에 따라 한정되지 않는다. 본원에 사용된 "연마"라는 용어는 일반적으로 소정의 연마, 폴리싱, 끝처리, 또는 동등 작업을 의미할 수 있다. 나무, 금속, 금속 합금, 플라스틱, 세라믹, 돌 등으로 이루어진 공작물 표면을 본 발명에 다른 코팅형 연마 용품으로 연마할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 연마 용품은 연마가 난해한 금속 연마 작업에, 특히 티타늄 연마에 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 코팅형 연마 용품은 계획된 특정 연마 작업에 따라 분리된 시트, 디스크 형태, 무단 벨트 형태, 원뿔 형태 등의 예상되는 적용예에 적합하게 다양한 기하학적 형태로 용이하게 전환될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅형 연마 용품의 실시예가 예시적인 목적으로 본원에 상세하게 개시되며, 한편 본 발명은 결합된 연마 용품, 연마재 응집체를 사용하는 연마 용품, 및 비직조 연마 용품 등의 각각 그 표면 영역에 무기 알카리 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 함유하는 다른 유형의 연마 용품을 추가로 포함한다. 결합된 연마 용품은 결합제로 함께 접착된 연마재 입자와 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트의 형상화한 덩어리를 포함하며, 이 결합제는 유기, 금속 또는 유리질의 결합제일 수 있다. 예컨대, 형상화한 덩어리는 연마 휠의 형태 또는 원뿔 형태일 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 연마재 입자는 복합재 연마재 입자가 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트로 형성되며 연마재 그레인이 결합제에 의해 함께 결합된 침식성 연마재 응집체 형태로, 코팅된 연마재 등의 연마 용품내에 사용된다. 미국 특허 제4,311,489호, 제4,652,275호, 제4,799,939호 등에 개시된 공지된 방법은 무기 금속 오르토페이트를 첨가하도록 변경함으로써 본 발명에 따른 결합된 연마재와 침식성 응집체를 제조하도록 사용될 수 있다. 위에 개시된 것과 같은 열경화성 결합제는 무기 금속 오르토포스페이트 연마 보조제 입자를 응집체내에 함께 접착시키기에 바람직하다.
또한, 침식성 응집체내에 포함되었거나 그렇지 않은, 알카리 금속 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트는 미국 특허 제2,958,593호, 제4,991,362호, 및 제5,025,596호의 개시에 따라 제조된 것과 같은 솟아 있으며 열린 비직조 연마 용품에 결합될 수 있다. 일반적으로, 비직조 연마재는 열려 있으며 솟은 삼차원 웨브의 유기 파이버들을 포함하며, 파이버들은 연마재 결합제에 의해 그것들이 접촉하는 지점에서 함께 결합되어 있다. 이들 웨브는 롤 코팅되거나, 스프레이 코팅되거나, 또는 결합제 전구체 조성물이 알카리 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트를 포함하며/또는 응집체가 동일물을 포함하는 다른 수단에 의해 코팅될 수 있으며, 후속하여 수지를 경화시키기에 충분한 조건의 대상일 수 있다.
다음의 예에서, 본 발명의 목적 및 잇점이 다수의 실시예에 의해 추가로 예시되지만 그들 예의 세부 사항은 본 발명을 부적절하게 한정하도록 해석되어서는 않된다. 모든 부분 및 백분율은 별다른 표시가 없으면 중량에 의한 것이다.
시험 절차 1
본원의 예에 의해 제조한 코팅된 연마 재료를 203cm × 7.6cm의 연속된 벨트로 전환하고 톰슨 타입(Thomson Type) C12 연마기에 장착하였다. 연마재 벨트의 효과적인 절삭 면적은 2.54cm × 203cm였다. 이 벨트로 연마한 공작물은 폭이 2.54cm, 길이가 17.78cm, 높이가 10.2cm인 티타늄이었다. 2.54cm × 17.78cm 면을 따라 연마하였다. 공자물의 중량을 미리 잰 후, 왕복 테이블에 장착하였다. 연마재 벨트의 속도는 분당 610 서피스 미터(surface meter)였다. 공작물이 횡이동하는 테이블 속도는 분당 6.1 미터였다. 연마재 벨트의 아래 이송 증가량은 공작물의 통과당 0.0025 내지 0.0127cm이다. 이용된 공정은 종래의 표면 연마으로서 공작물을 각각의 통과 사이에 아래 이송이 증가하도록 하여 회전하는 연마재 벨트 아래로 왕복시켰다. 이 연마를 건식으로 실행하였다. 하지만, 각각의 통과시에 공작물이 연마 경계면에서 나온 즉시, 연마 경계면으로 다시 들어가기 전에 공작물을 물로 흠뻑 적셔 냉각시키고 후속하여 강한 찬 공기로 공작물을 건조시켰다. 각각의 벨트를 껍데기가 떨어질 때까지 사용하였다. 그런 다음, 공작물을 중량을 다시 재었으며, 초기 중량과 최종 중량 사이의 차이는 벨트의 전체 절삭량을 나타내었다. 셀링(shelling; 껍데기가 떨어지는 것)이란 연마 용품이 조기에 떼어진 것이며; 셀링은 벨트의 유효 수명의 종료를 나타내며 이는 상기 절삭량을 기초로 검출할 수 있다.
일부 예에 대한 비에너지, Es를 결정하였다. 비에너지, Es는 재료의 단위 용적을 제거시키는 데 필요한 에너지의 양(J/mm3)이다. 기능이 더 우수한 코팅된 연마재는 더 낮은 연마 비에너지를 가질 것이다. 절삭력(접선의 연마력)에 벨트 속도를 곱한 다음 재료 제거율로 나누어서 Es를 산정한다.
재료
본원의 예에 나타낸 재료는 다음의 의미를 갖는다:
에폭시 수지
BPAW: 대략 60%의 고상과 40%의 물을 함유한, 물로부터 코팅 가능한 비스페놀 A 에폭시 수지의 디글리시딜 에테르를 함유한 조성물. 제품명이 "CMD 35201"인 이 조성물을 켄터기 루이스빌의 셀 케미컬사에서 구매하였다. 또한 이 조성물은 비이온성 에멀션화제를 함유하였다. 에폭시 당량은 대략 600 내지 700의 범위였다.
BPAS: 유기 용매로부터 코팅 가능한 비스페놀 A 에폭시 수지의 디글리시딜 에테르를 함유한 조성물. 제품명이 "EPON 828"인 이 조성물을 텍사스 휴스턴의 셀 케미컬사에서 구매하였다.
아크릴 결합제
ACR: 물내에 46%의 고상을 갖는 아민 작용성 아크릴 중합체, 제품명이 "XA5107"이며, 매사추세츠 윌밍턴의 ICI 아메리카의 제너카 디비전에서 구매.
페놀 수지
RPI: 고상(비휘발성)이 75%인 리솔 페놀 수지
경화제
EMI: 2-에틸-4-메틸 이미다졸. 제품명이 "EMI-24"인 이 경화제를 펜실배니아 알렌타운(Allentown)의 에어 프러덕츠사에서 구매하였다.
PA: 폴리아미드 경화제, 제품명이 "Versamid 125"이며, 오하이오 신시내티의 헨켈사에서 구매.
연마 보조제
KBF4: 순도 98%의 미소분쇄된 포타슘 테트라플루오로보레이트, 95%의 중량 분율이 325 메시 스크린을 통과하며 100%의 중량 분율이 200 메시 스크린을 통과.
PVC: 폴리비닐 클로라이드, 제품명이 "GEON 103EPF-76"이며, 오하이오 클리브랜드의 B.F. 굿리치(Goodrich)사의 중합체 & 케미컬즈 디비전에서 구매.
K3PO4: 무수성 트리포타슘 (오르토)포스페이트, 위스콘신 밀워키의 알드리치 케미컬사에서 구매.
Na3PO4: 트리소듐 (오르토)포스페이트 3가 염기 도데카히드레이트, 뉴저지 깁스타운(Gibbstown)의 EM 사이언스사에서 구매.
Ba3(PO4)2: 트리바륨 디(오르토)포스페이트, 매사추세츠 비버리의 알파 인오르가닉스사(Alpha Inorganics)에 구매.
첨가제
IO: 산화철
틱소트로픽 점도증가제
CAB M5: 콜로이드상 실리카, 제품명이 "Cab-O-Sil M-5"이며 일리노이 터스콜라의 캐봇사에서 구매.
분산제
AOT: 소듐 디옥틸 술포수시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate)인 분산제, 제품명이 "Aerosol OT"이며 펜실배니아 필라델피아의 롬 & 하스사(Rohm & Haas Company)에서 구매.
용매
WC100: 방향성 탄화수소 용매, 제품명이 "AROMATIC 100"이며 미네소타 세인트 폴의 워럼 케미컬사(Worum Chemical Co.)에서 구매.
HP: 85%의 2-메톡시 프로판올과 15%의 H2O의 혼합물, 미네소타 세인트 폴의 워럼 케미컬사에서 구매.
코팅된 연마재 (벨트)를 제조하는 일반적 절차
다음의 예에 있어서, 코팅된 연마재 벨트를 다음과 같이 제조하였다. 각각의 코팅된 연마재의 받침은 날실과 시실이 4 대 1로 직조된 Y 중량의 폴리에스터 직물이었다. 각각의 받침을 라텍스/페톨 수지로 포화시킨 후 오븐에 놓고 이 수지를 부분적으로 경화시켰다. 그런 다음, 탄산칼슘 충전된 라텍스/페놀 수지 선처리 코팅(pretreatment coating)을 각각의 받침의 배면에 가하였다. 각각의 코팅된 받침을 대략 120℃로 가열하여 수지가 택-프리(tack-free) 상태로 경화될 때까지 이 온도로 유지하였다. 최종적으로, 라텍스/페놀 수지의 선처리 코팅을 각각의 코팅된 받침의 정면에 가하고 각각의 코팅된 받침을 대략 120℃로 가열하여 수지가 택-프리 상태로 선경화(precure)될 때까지 이 온도로 유지하였다. 메이크 코팅을 용이하게 수용하도록 이 절차에 의해 제조된 각각의 받침을 충분히 선처리하였다.
70%의 고상 페놀 수지(48 부분 페놀 수지)의 69 부분, 52 부분 비응집된 탄산칼슘 충전제(건조 중량 기준), 및 90 부분 물/10 부분 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르로 이루어진 적합한 양의 용액을 혼합함으로써, 각각의 코팅된 받침용의 메이크 코팅을 제조하기 위한 코팅 가능한 혼합물을 각각의 경우에 84%의 고상인 메이크 코팅을 형성하도록 예비 제조하였다. 이 코팅 가능한 혼합물을 194g/m2의 습식 코팅 중량으로 받침에 가하였다. 각각의 경우에서 나이프 코팅 기술로 메이크 코팅을 가하였다.
그런 다음, 등급 60 (ANSI 표준 B74.18 평균 입자 크기 286μm) 실리콘 카바이드 연마재 입자를 527g/m2의 중량으로 경화되지 않은 메이크 코팅상에 정전기적으로 코팅하였다. 그후, 결과로서 형성되는 구조체를 100℃에서 3 시간 동안 선경화시켰다.
그런 다음, 사이즈 코팅 형성에 적합한 고상이 82%인 코팅 가능한 혼합물을 2-롤 코팅기로 연마재 입자/메이크 코팅 구조체의 위에 가하였다. 그후, 32%의 RPI, 50.2%의 CRY, 1.5%의 IO, 및 16.3%의 HP로 구성된 사이즈 코팅 형성에 적합한 고상이 82%인 코팅 가능한 혼합물을 2-롤 코팅기로 연마재 입자/메이크 코팅 구조체의 위에 가하였다. 각각의 경우, 습식 사이즈 코팅 중량은 대략 350g/m2이었다. 결과로서 형성되는 코팅된 연마재를 88℃에서 30 분 동안 열경화시키고 후속하여 100℃에서 12 시간 동안 열경화시켰다.
그후, 다음의 예에 나타난 대로 수퍼사이즈 코팅을 가하였다. 가하는 경우, 수퍼사이즈 코팅을 롤 코팅에 의해 가하고 후속하여 90 분 동안 100℃에서 경화시켰다. 수퍼사이즈 조성물의 구체적인 사항은 각각의 연마재 예에 대한 아래의 절차에서 제공된다.
열적 경화 후, 코팅된 연마재를 단일 굴곡(메이크 코팅, 사이즈 코팅, 및 소정의 수퍼사이즈 코팅에 제어된 크래킹이 가능하도록 롤러를 90℃에서 소정 각도로 가로질러 이동)시킨 후, 203cm × 7.6cm의 코팅된 연마재 벨트로 전환하였다.
예1 및 비교 예A
예1과 비교 예A에 대한 코팅된 연마재를 '코팅된 연마재를 제조에 대한 일반적 절차(General Procedure for Making Coated Abrasives)'에 따라 제조하였다. 이들 예에서, 수퍼사이즈내에 알카리 금속 포스페이트, 즉 트리포타슘 포스페이트를 포함하는 본 발명에 따른 코팅형 연마 용품 대 수퍼사이즈내에 종래의 연마 보조제, 즉 포타슘 테트라플루오보레이트를 사용하는 비교 예의 연마 특성을 비교하였다. 비교 예A를 193g/m2의 코팅율로 수퍼사이즈하였으며, 그 조성은 29.2% BPAW, 0.35% EMI, 53.3% KBF4, 14.1% 물, 0.75% AOT, 및 2.3% IO였다.
예1을 193g/m2의 중량을 이용하는 다음의 조성으로 수퍼사이즈하였으며, 그 조성은 29.2% BPAW, 0.35% EMI, 53.3% K3PO4·7H2O, 14.1% 물, 0.75% AOT, 및 2.3% IO였다.
'시험 절차I'을 이용하여 이들 예를 시험하였으며 성능 결과를 표 I에 기입하였다.
샘플 수퍼사이즈내의 연마 보조제 전체 절삭(g)
비교 예A KBF4 138.9
예1 K3PO4·7H2O 99.9
이 예는 모든 등급의 코팅된 연마재 및/또는 연마 조건이 수성 에폭시 수퍼사이즈내의 K3PO4의 첨가에 의해 티타늄 연마시 향상되지 않을 것을 예시하기 위한 것이다.
예2 및 비교예B-D
예2 및 비교예B-D를 위한 코팅된 연마재를, 메이크 코팅을 130g/m2(습식)의 코팅 중량으로 가하였고; 등급 80 실리콘 카바이드를 340g/m2으로 메이크 코팅에 가하였으며; 사이즈 코팅을 250g/m2(습식)로 가한 것을 제외하고는, '코팅된 연마재를 제조하는 일반적 절차'에 따라 제조하였다. 왁스 제제를, 그것만 또는 본원에 나타낸 연마 보조제와 함께, 냉각되고 응고된 형태로 연마중에 연마재 벨트 주변부에 가하였다. 비교예B는 왁스 제제 주변부 코팅이 가해지지 않은 기준(control)이었다. 비교예C를 CALWAX 252-B만으로 구성된 스틱으로 주변부를 코팅하였다. 비교예D의 제조에 있어서, 동일한 중량부의 KBF4연마 보조제와 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 CALWAX 252-B와 혼합하여 형성된 왁스 스틱으로 연마재 벨트에 주변부 코팅하였다. K3PO4를 CALWAX 252-B와 혼합하여 형성된 왁스 스틱으로 연마재 벨트에 주변부 코팅하여 예2를 제조하였다. '시험 절차I'에 따라 연마재 벨트를 시험하였다.
시험은 표 II에 요약되어 있다.
샘플 주변부 코팅 전체 절삭(g) 비에너지(Es)(J/mm2)
비교예B 없음 42 71.5
비교예C 왁스만 29.1 93.4
비교예D 왁스/KBF4/PVC 67.7 37.1
예2 왁스/K3PO4 74.4 35.5
예2에 따른 코팅된 연마 벨트는 최고의 전체 절삭값과 최저의 비에너지값, 즉 연마에 필요한 최저의 에너지를 갖는 것이 증명되었다.
예3-4 및 비교예E
예3-4 및 비교예E를 위한 코팅된 연마재를, 메이크 코팅을 233g/m2(습식)의 코팅 중량으로 가하였고; 등급 40 실리콘 카바이드를 909g/m2으로 메이크 코팅에 가하였고; 사이즈 코팅을 465g/m2(습식)으로 가하였으며, 수퍼사이즈 코팅이 다음의 세부 사항을 가진 것을 제외하고는, '코팅된 연마재를 제조하는 일반적 절차'에 따라 제조하였다. 수성 수퍼사이즈 코팅을 348g/m2의 습식 코팅 중량으로 비교예A의 수퍼사이즈와 동일한 조성을 갖는 비교예E의 코팅된 연마재 벨트에 가하였다. 예3에 대한 수퍼사이즈는 연마 보조제 첨가제가 K3PO4인 것을 제외하고는 비교예E의 수퍼사이즈와 동일하였다. 예4는 다음 조성의 수퍼사이즈를 가졌다: 11.2% BPAS, 7.5% PA, 50.4% K3PO4, 28.0% WC100, 2.9% IO. '시험 절차I'를 이용하여 이들 예의 성능을 시험하였으며 그 결과는 표 III에 요약되어 있다.
샘플 연마 보조제 전체 절삭(g) 비에너지(Es)(J/mm2)
비교예E KBF4 262.1 83.5
예3 K3PO4 274.6 44.8
예4 K3PO4 308.0 45.9
예3-4의 코팅된 연마재 벨트는 종래의 KBF4수퍼사이즈 연마 보조제를 이용하는 비교예E와 비교하면 더 높은 전체 절삭값과 현저하게 낮은 비에너지값, 즉 연마에 필요한 더 낮은 에너지를 갖는 것이 증명되었다.
예5-8 및 비교예F
예5-8 및 비교예F에 대한 코팅된 연마재를, 메이크 코팅을 200g/m2(습식)으로 가하였고; 등급 100 실리콘 카바이드를 402g/m2으로 메이크 코팅에 가하였고; 사이즈 코팅을 230g/m2(습식)으로 가하였으며; 수퍼사이즈 코팅을 215g/m2으로 가한 것을 제외하고는, '코팅된 연마재를 제조하는 일반적 절차'에 따라 제조하였다. 비교예F에 대한 수퍼사이즈는 비교예A의 수퍼사이즈에 대한 수퍼사이즈 조성과 동일한 조성을 가졌다. 예5의 수퍼사이즈는 예4의 수퍼사이즈와 동일하였다. 예6에 있어서, 수퍼사이즈 조성은 50% ACR/50% K3PO4였다. 예7의 수퍼사이즈 조성은 50% ACR/50% Ba3(PO4)2였으며, 예8의 수퍼사이즈 조성은 50% ACR/ 50% Na3PO4·H2O였다. '시험 절차I'를 이용하여 이들 예의 성능을 시험하였으며 그 결과는 표 IV에 요약되어 있다.
샘플 연마 보조제 전체 절삭(g) 비에너지(Es)(J/mm2)
비교예F KBF4 240 86.3
예5 K3PO4 250 83.5
예6 K3PO4 227 56.8
예7 Ba3(PO4)2 195 108.7
예8 Na3PO4·H2O 168 125.3
예9-13 및 비교예G-H
예9-13 및 비교예G-H에 대한 코팅된 연마재를, 메이크 코팅을 117g/m2(습식)의 코팅 중량으로 가하였고; 등급 100 실리콘 카바이드를 242g/m2으로 메이크 코팅에 가하였고; 사이즈 코팅을 150g/m2(습식)으로 가하였으며; 수퍼사이즈 코팅을 130g/m2으로 가한 것을 제외하고는, '코팅된 연마재를 제조하는 일반적 절차'에 따라 제조하였다.
예9-13 및 비교예G-H의 수퍼사이즈 코팅은 다음의 조성을 이용하였다: 11.2% BPAS, 7.5% PA, 표V에 나타난 중량비 50.4%의 연마 보조제, 28.0% WC100, 2.9% IO. 비교예H는 연마 보조제 성분을 뺀 것을 제외하고는 비교예G와 동일하였다. '시험 절차I'을 이용하여 이들 예의 성능을 시험하였으며, 그 결과는 표 V에 요약되어 있다.
샘플 연마 보조제KBF4/K3PO4 전체 절삭(g) 비에너지(Es)(J/mm3)
비교예G 100/0 298 109
예9 75/25 386 88
예10 50/50 284 75
예11 25/75 276 111
예12 0/100 384 56
비교예H 없음 191 34
예13-14 및 비교예I
예13-14 및 비교예I에 대한 코팅된 연마재를, 메이크 코팅을 142g/m2(습식)의 코팅 중량으로 가하였고; 등급 100 실리콘 카바이드를 602g/m2으로 메이크 코팅에 가하였으며; 사이즈 코팅을 130g/m2(습식)으로 가한 것과; 비교예G에 대한 수퍼사이즈 조성을 제외하고는, '코팅된 연마재를 제조하는 일반적 절차'에 따라 제조하였다. 예13의 수퍼사이즈 조성은 예9의 것과 동일하였다. 예14의 수퍼사이즈 조성은 예12의 것과 동일하였다. '시험 절차I'을 이용하여 이들 예의 성능을 시험하였으며, 그 결과는 표 VI에 요약되어 있다.
샘플 연마 보조제KBF4/K3PO4 전체 절삭(g) 비에너지(Es)(J/mm3)
비교예I 100/0 162 123
예13 75/25 188 90
예14 0/100 270 66
본 발명에 따른 다수의 변경 및 개조는 본 발명의 정신의 범위에서 벗어나지 않는 것이 상기 개시로부터 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. (a) 복수개의 연마재 입자,
    (b) 상기 복수개의 연마재 입자가 접착된 하나 이상의 결합제, 및
    (c) 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트를 함유한 주변부(peripheral) 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 용품.
  2. 결합제 재료에 의해 복수개의 연마재 입자가 접착식으로 결합된 기재, 그리고 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트를 포함하는 주변부 코팅 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 용품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주변부 코팅 층은 사이즈 코팅(size coat) 및 수퍼사이즈 코팅(supersize coat)으로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마 용품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 주변부 코팅 층은 결합제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 용품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 결합제는 에폭시 수지 및 아크릴 수지로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마 용품.
  6. 제2항에 있어서, 상기 무기 금속 포스페이트는 트리포타슘 오르토포스페이트, 트리소듐 오르토포스페이트, 및 트리바륨 디(오르토)포스페이트로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마 용품.
  7. 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트의 복수개의 입자와 상기 무기 금속 포스페이트 입자들을 함께 접착시키는 결합제를 포함하는 침식성 연마 보조제 응집체.
  8. (a) 제1 결합제 수지 전구체를 기재에 가하는 단계;
    (b) 복수개의 연마재 입자를 상기 제1 결합제 수지 전구체내에 적어도 부분적으로 매립하는 단계;
    (c) 상기 제1 결합제 수지 전구체를 적어도 부분적으로 경화시키는 단계;
    (d) 제2 결합제 수지 전구체를 상기 적어도 부분적으로 경화된 제1 결합제 수지 전구체 및 상기 복수개의 연마재 입자의 위에 가하는 단계;
    (e) 상기 제2 결합제 전구체 수지 전구체를 적어도 부분적으로 경화시키는 단계;
    (f) 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 제3 결합제 수지 전구체와 무기 금속 포스페이트를 가하는 단계; 및
    (g) 제1, 제2, 및 제3 결합제 전구체 수지 전구체를 완전히 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅형 연마 용품을 제조하는 방법.
  9. (a) 복수개의 연마재 입자, 상기 연마재 입자가 부착된 결합제, 및 알카리 금속 오르토포스페이트 및 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택된, 수소가 결여된 무기 금속 포스페이트를 함유한 주변부 코팅 층을 포함하는 코팅형 연마 용품과, 티타늄을 포함하는 공작물을 제공하는 단계;
    (b) 상기 주변부 코팅 층을 상기 공작물의 표면과 마찰식으로 맞물리게 하는 단계; 및
    (c) 상기 공작물의 표면을 효과적으로 감소시키도록 상기 코팅형 연마 용품과 상기 공작물 중 하나 이상을 서로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅형 연마 용품을 사용하여 티타늄을 연마하는 방법.
  10. 주변부 표면이 형성된 형상화된 덩어리를 포함하며, 상기 형상화된 덩어리는 열경화성 결합제에 의해 함께 접착된 복수개의 연마재 입자 및 무기 포스페이트를 포함하며, 상기 무기 포스페이트는 수소가 결여되어 있으며 알카리 금속 오르토포스페이트 또는 알카리 토금속 오르토포스페이트로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 결합된 연마 용품.
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Families Citing this family (113)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5908477A (en) * 1997-06-24 1999-06-01 Minnesota Mining & Manufacturing Company Abrasive articles including an antiloading composition
US6039775A (en) * 1997-11-03 2000-03-21 3M Innovative Properties Company Abrasive article containing a grinding aid and method of making the same
EP1094918B1 (en) 1998-02-19 2005-05-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article and method for grinding glass
US6179887B1 (en) 1999-02-17 2001-01-30 3M Innovative Properties Company Method for making an abrasive article and abrasive articles thereof
US6458018B1 (en) 1999-04-23 2002-10-01 3M Innovative Properties Company Abrasive article suitable for abrading glass and glass ceramic workpieces
US6394888B1 (en) * 1999-05-28 2002-05-28 Saint-Gobain Abrasive Technology Company Abrasive tools for grinding electronic components
JP2001105329A (ja) * 1999-08-02 2001-04-17 Ebara Corp 研磨用砥石
US6257973B1 (en) * 1999-11-04 2001-07-10 Norton Company Coated abrasive discs
US6607570B1 (en) 2000-02-02 2003-08-19 3M Innovative Properties Company Fused Al2O3-rare earth oxide eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6592640B1 (en) 2000-02-02 2003-07-15 3M Innovative Properties Company Fused Al2O3-Y2O3 eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6596041B2 (en) 2000-02-02 2003-07-22 3M Innovative Properties Company Fused AL2O3-MgO-rare earth oxide eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6669749B1 (en) 2000-02-02 2003-12-30 3M Innovative Properties Company Fused abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6451077B1 (en) 2000-02-02 2002-09-17 3M Innovative Properties Company Fused abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US7384438B1 (en) 2000-07-19 2008-06-10 3M Innovative Properties Company Fused Al2O3-Y2O3-ZrO2 eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
AU2001234697A1 (en) 2000-07-19 2002-02-05 3M Innovative Properties Company Fused al2o3-rare earth oxide-zro2 eutectic materials, abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6454822B1 (en) 2000-07-19 2002-09-24 3M Innovative Properties Company Fused aluminum oxycarbide/nitride-Al2O3·Y2O3 eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6458731B1 (en) 2000-07-19 2002-10-01 3M Innovative Properties Company Fused aluminum oxycarbide/nitride-AL2O3.Y2O3 eutectic materials
US6589305B1 (en) 2000-07-19 2003-07-08 3M Innovative Properties Company Fused aluminum oxycarbide/nitride-Al2O3 • rare earth oxide eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
US6583080B1 (en) 2000-07-19 2003-06-24 3M Innovative Properties Company Fused aluminum oxycarbide/nitride-Al2O3·rare earth oxide eutectic materials
US6582488B1 (en) 2000-07-19 2003-06-24 3M Innovative Properties Company Fused Al2O3-rare earth oxide-ZrO2 eutectic materials
US6666750B1 (en) 2000-07-19 2003-12-23 3M Innovative Properties Company Fused AL2O3-rare earth oxide-ZrO2 eutectic abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
IT1317893B1 (it) * 2000-08-04 2003-07-15 Quintilio Lupi Rivestimento per un elemento per levigare e/o lucidare, in particolareuna mola, mola provvista di detto rivestimento, procedimento per
EP1770141A3 (en) 2000-10-06 2008-05-07 3M Innovative Properties Company A method of making agglomerate abrasive grain
US6521004B1 (en) 2000-10-16 2003-02-18 3M Innovative Properties Company Method of making an abrasive agglomerate particle
WO2002033019A1 (en) 2000-10-16 2002-04-25 3M Innovative Properties Company Method of making ceramic aggregate particles
US6551366B1 (en) 2000-11-10 2003-04-22 3M Innovative Properties Company Spray drying methods of making agglomerate abrasive grains and abrasive articles
US6863596B2 (en) * 2001-05-25 2005-03-08 3M Innovative Properties Company Abrasive article
CN100522856C (zh) 2001-08-02 2009-08-05 3M创新有限公司 Al2O3-稀土元素氧化物-ZrO2/HfO2材料以及其制造方法
CA2455902A1 (en) * 2001-08-02 2003-12-18 Anatoly Z. Rosenflanz Alumina-yttria-zirconium oxide/hafnium oxide materials, and methods of making and using the same
EP1412295B1 (en) 2001-08-02 2007-11-14 3M Innovative Properties Company Method of making articles from glass and glass ceramic articles so produced
US6572666B1 (en) 2001-09-28 2003-06-03 3M Innovative Properties Company Abrasive articles and methods of making the same
US6843944B2 (en) * 2001-11-01 2005-01-18 3M Innovative Properties Company Apparatus and method for capping wide web reclosable fasteners
US6749653B2 (en) 2002-02-21 2004-06-15 3M Innovative Properties Company Abrasive particles containing sintered, polycrystalline zirconia
US6755878B2 (en) 2002-08-02 2004-06-29 3M Innovative Properties Company Abrasive articles and methods of making and using the same
US8056370B2 (en) 2002-08-02 2011-11-15 3M Innovative Properties Company Method of making amorphous and ceramics via melt spinning
US7169199B2 (en) * 2002-11-25 2007-01-30 3M Innovative Properties Company Curable emulsions and abrasive articles therefrom
US6979713B2 (en) * 2002-11-25 2005-12-27 3M Innovative Properties Company Curable compositions and abrasive articles therefrom
US7811496B2 (en) 2003-02-05 2010-10-12 3M Innovative Properties Company Methods of making ceramic particles
US6843815B1 (en) * 2003-09-04 2005-01-18 3M Innovative Properties Company Coated abrasive articles and method of abrading
WO2005063899A1 (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Sk Kaken Co., Ltd. 水性塗料組成物
US7121924B2 (en) * 2004-04-20 2006-10-17 3M Innovative Properties Company Abrasive articles, and methods of making and using the same
US7150771B2 (en) * 2004-06-18 2006-12-19 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article with composite tie layer, and method of making and using the same
US7150770B2 (en) * 2004-06-18 2006-12-19 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article with tie layer, and method of making and using the same
US20050282029A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-22 3M Innovative Properties Company Polymerizable composition and articles therefrom
US20060026904A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-09 3M Innovative Properties Company Composition, coated abrasive article, and methods of making the same
US20060265967A1 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 3M Innovative Properties Company Abrasive articles and methods of making and using the same
US20060265966A1 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 Rostal William J Abrasive articles and methods of making and using the same
US7344575B2 (en) 2005-06-27 2008-03-18 3M Innovative Properties Company Composition, treated backing, and abrasive articles containing the same
US7344574B2 (en) * 2005-06-27 2008-03-18 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article, and method of making and using the same
US7618306B2 (en) 2005-09-22 2009-11-17 3M Innovative Properties Company Conformable abrasive articles and methods of making and using the same
US20070066186A1 (en) * 2005-09-22 2007-03-22 3M Innovative Properties Company Flexible abrasive article and methods of making and using the same
US7399330B2 (en) * 2005-10-18 2008-07-15 3M Innovative Properties Company Agglomerate abrasive grains and methods of making the same
US20080102720A1 (en) * 2006-10-30 2008-05-01 3M Innovative Properties Company Abrasive article and method of making and using the same
WO2008079708A1 (en) * 2006-12-20 2008-07-03 3M Innovative Properties Company Coated abrasive disc and method of making the same
US20080233845A1 (en) 2007-03-21 2008-09-25 3M Innovative Properties Company Abrasive articles, rotationally reciprocating tools, and methods
JP2010522093A (ja) * 2007-03-21 2010-07-01 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 表面の欠陥を除去する方法
JP5454798B2 (ja) * 2007-08-13 2014-03-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー コーティングされた研磨材積層ディスク及びその作成方法
US8491681B2 (en) 2007-09-24 2013-07-23 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive products including active fillers
US20100011672A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Kincaid Don H Coated abrasive article and method of making and using the same
USD610430S1 (en) 2009-06-18 2010-02-23 3M Innovative Properties Company Stem for a power tool attachment
JP2013500869A (ja) 2009-07-28 2013-01-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 被覆研磨物品及び被覆研磨物品をアブレーションする方法
CN101624511B (zh) * 2009-08-14 2012-08-29 上海震旦办公设备有限公司 碎纸机刀片锋利研磨组合物、由其制造的研磨片、研磨包和相关制造工艺
WO2013151745A1 (en) 2012-04-04 2013-10-10 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, method of making abrasive particles, and abrasive articles
US20130337725A1 (en) 2012-06-13 2013-12-19 3M Innovative Property Company Abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
PL2914402T3 (pl) 2012-10-31 2021-09-27 3M Innovative Properties Company Ukształtowane cząstki ścierne oraz wyroby ścierne obejmujące sposoby ich wytwarzania
EP2981378B1 (en) 2013-04-05 2021-06-30 3M Innovative Properties Company Sintered abrasive particles, method of making the same, and abrasive articles including the same
CN105324211B (zh) 2013-06-24 2018-10-16 3M创新有限公司 磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品
DE102013015564A1 (de) * 2013-09-20 2015-03-26 Rhodius Schleifwerkzeuge Gmbh & Co. Kg Schleifscheibe mit Füllstoff auf Phosphatbasis
WO2015130487A1 (en) 2014-02-27 2015-09-03 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
KR20160148590A (ko) 2014-04-21 2016-12-26 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 연마 입자 및 이를 포함하는 연마 용품
WO2016064726A1 (en) 2014-10-21 2016-04-28 3M Innovative Properties Company Abrasive preforms, method of making an abrasive article, and bonded abrasive article
US9849563B2 (en) 2015-11-05 2017-12-26 3M Innovative Properties Company Abrasive article and method of making the same
US10350642B2 (en) 2015-11-13 2019-07-16 3M Innovative Properties Company Method of shape sorting crushed abrasive particles
US9987728B2 (en) 2016-01-08 2018-06-05 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive articles including an abrasive performance enhancing composition
US10702974B2 (en) 2016-05-06 2020-07-07 3M Innovative Properties Company Curable composition, abrasive article, and method of making the same
CN109789532B (zh) 2016-09-26 2022-04-15 3M创新有限公司 具有静电取向的磨料颗粒的非织造磨料制品及其制造方法
CN109789535B (zh) 2016-09-30 2020-10-02 3M创新有限公司 将成形颗粒转移到基质或移动的基质网的方法及磨料制品
JP2021504171A (ja) 2017-11-21 2021-02-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 被覆研磨ディスク並びにその製造方法及び使用方法
JP6899490B2 (ja) 2017-11-21 2021-07-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 被覆研磨ディスク並びにその製造方法及び使用方法
WO2019125995A1 (en) 2017-12-18 2019-06-27 3M Innovative Properties Company Phenolic resin composition comprising polymerized ionic groups, abrasive articles and methods
WO2020075006A1 (en) 2018-10-09 2020-04-16 3M Innovative Properties Company Treated backing and coated abrasive article including the same
WO2020099969A1 (en) 2018-11-15 2020-05-22 3M Innovative Properties Company Coated abrasive belt and methods of making and using the same
KR20210089728A (ko) 2018-11-15 2021-07-16 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 코팅된 연마 벨트 및 그의 제조 및 사용 방법
US12011807B2 (en) 2018-12-18 2024-06-18 3M Innovative Properties Company Shaped abrasive particle transfer assembly
WO2020128853A1 (en) 2018-12-18 2020-06-25 3M Innovative Properties Company Tooling splice accommodation for abrasive article production
EP3898095A2 (en) 2018-12-18 2021-10-27 3M Innovative Properties Company Improved particle reception in abrasive article creation
WO2020128716A1 (en) 2018-12-18 2020-06-25 3M Innovative Properties Company Abrasive article maker with differential tooling speed
WO2020128719A1 (en) 2018-12-18 2020-06-25 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article having spacer particles, making method and apparatus therefor
EP3898089A1 (en) 2018-12-18 2021-10-27 3M Innovative Properties Company Coated abrasive articles and methods of making coated abrasive articles
CN113474122B (zh) 2019-02-11 2024-04-26 3M创新有限公司 磨料制品及其制备和使用方法
CN113710423A (zh) 2019-04-16 2021-11-26 3M创新有限公司 磨料制品及其制备方法
CN114555296A (zh) 2019-10-17 2022-05-27 3M创新有限公司 带涂层磨料制品及其制备方法
WO2021116883A1 (en) 2019-12-09 2021-06-17 3M Innovative Properties Company Coated abrasive articles and methods of making coated abrasive articles
CN111081951A (zh) * 2020-01-09 2020-04-28 重庆云天化纽米科技股份有限公司 陶瓷涂覆的电池隔膜及其制备方法
US20230061952A1 (en) 2020-01-31 2023-03-02 3M Innovative Properties Company Coated abrasive articles
CN115052714A (zh) 2020-02-06 2022-09-13 3M创新有限公司 松散磨料团粒及使用其研磨工件的方法
WO2021161129A1 (en) 2020-02-10 2021-08-19 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article and method of making the same
EP4149720A1 (en) 2020-05-11 2023-03-22 3M Innovative Properties Company Abrasive body and method of making the same
EP4153381A1 (en) 2020-05-19 2023-03-29 3M Innovative Properties Company Porous coated abrasive article and method of making the same
WO2021234540A1 (en) 2020-05-20 2021-11-25 3M Innovative Properties Company Composite abrasive article, and method of making and using the same
WO2022003498A1 (en) 2020-06-30 2022-01-06 3M Innovative Properties Company Coated abrasive articles and methods of making and using the same
EP4188646A1 (en) 2020-07-28 2023-06-07 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article and method of making the same
EP4225532A1 (en) 2020-10-08 2023-08-16 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article and method of making the same
EP4225533A1 (en) 2020-10-09 2023-08-16 3M Innovative Properties Company Abrasive article and method of making the same
US20230405766A1 (en) 2020-10-28 2023-12-21 3M Innovative Properties Company Method of making a coated abrasive article and coated abrasive article
WO2022101746A1 (en) 2020-11-12 2022-05-19 3M Innovative Properties Company Curable composition and abrasive articles made using the same
EP4284592A1 (en) 2021-02-01 2023-12-06 3M Innovative Properties Company Method of making a coated abrasive article and coated abrasive article
EP4355530A1 (en) 2021-06-15 2024-04-24 3M Innovative Properties Company Coated abrasive article including biodegradable thermoset resin and method of making and using the same
WO2023180877A1 (en) 2022-03-21 2023-09-28 3M Innovative Properties Company Curable composition, treated backing, coated abrasive articles including the same, and methods of making and using the same
WO2023180880A1 (en) 2022-03-21 2023-09-28 3M Innovative Properties Company Curable composition, coated abrasive article containing the same, and methods of making and using the same
WO2023209518A1 (en) 2022-04-26 2023-11-02 3M Innovative Properties Company Abrasive articles, methods of manufacture and use thereof
WO2023225356A1 (en) 2022-05-20 2023-11-23 3M Innovative Properties Company Abrasive assembly with abrasive segments
WO2024127255A1 (en) 2022-12-15 2024-06-20 3M Innovative Properties Company Abrasive articles and methods of manufacture thereof

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2690385A (en) * 1954-09-28 Cleaning pad and composition
GB487287A (en) * 1936-07-22 1938-06-17 Norton Grinding Wheel Co Ltd Grinding wheel
US2216135A (en) * 1937-05-21 1940-10-01 Us Rubber Co Manufacture of abrasive articles
US2243049A (en) * 1939-08-19 1941-05-20 Norton Co Grinding wheel
US2408319A (en) * 1946-01-24 1946-09-24 Norton Co Abrasive articles
US2811430A (en) * 1955-04-25 1957-10-29 Abrasive And Metal Products Co Abrasives
GB826729A (en) * 1955-06-22 1960-01-20 Carborundum Co Improvements in abrasive articles
US2939777A (en) * 1957-03-11 1960-06-07 Abrasive & Metal Products Co Abrasives
US2949351A (en) * 1958-01-02 1960-08-16 Jr Louis E Vigliatura Heat-resistant abrasive wheels
US2952529A (en) * 1958-01-02 1960-09-13 Bay State Abrasive Products Co Resinoid bonded abrasive wheels
US3030198A (en) * 1960-05-18 1962-04-17 Cincinnati Milling Machine Co Abrasive article
GB994484A (en) * 1960-10-10 1965-06-10 Carborundum Co Coated abrasive products
US3032404A (en) * 1961-04-17 1962-05-01 Simonds Worden White Company Metal phosphide filler for grinding wheels
US3246970A (en) * 1963-07-24 1966-04-19 Carborundum Co Abrasive articles with iron sulfide and potassium aluminum fluoride filler
US3502453A (en) * 1968-08-22 1970-03-24 Minnesota Mining & Mfg Abrasive article containing hollow spherules filled with lubricant
US3770401A (en) * 1971-04-05 1973-11-06 Litton Industries Inc Phosphate-bonded grinding wheel
JPS52115493A (en) * 1976-03-25 1977-09-28 Mitsui Kensaku Toishi Kk Grinding stone
DE2657881A1 (de) * 1976-12-21 1978-06-22 Sia Schweizer Schmirgel & Schl Schleifmittel
JPS57162128A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Fuji Photo Film Co Ltd Magnetic recording body
CA1192050A (en) * 1981-08-10 1985-08-20 Norton Company Loading resistant coated abrasive
US4770671A (en) * 1985-12-30 1988-09-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and yttrium, method of making and using the same and products made therewith
US4920704A (en) * 1987-07-23 1990-05-01 Red Hill Grinding Wheel Corporation Grinding wheel containing dissolvable granular material
FI882662A (fi) * 1987-07-24 1989-01-25 Lonza Ag Slipmedel.
US5011512A (en) * 1988-07-08 1991-04-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive products employing nonabrasive diluent grains
US4895675A (en) * 1988-12-21 1990-01-23 Pro-Max Performance, Inc. Neutral pH wheel cleaner
US5116392A (en) * 1988-12-30 1992-05-26 Tyrolit - Schleifmittelwerke Swarovski K.G. Abrasive article and abrasive
US5096983A (en) * 1990-08-02 1992-03-17 Borden, Inc. Method for making a phenolic resole resin composition having extended work life
US5078753A (en) * 1990-10-09 1992-01-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive containing erodable agglomerates
US5061295A (en) * 1990-10-22 1991-10-29 Norton Company Grinding wheel abrasive composition
US5441549A (en) * 1993-04-19 1995-08-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive articles comprising a grinding aid dispersed in a polymeric blend binder

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11513620A (ja) 1999-11-24
DE69622734D1 (de) 2002-09-05
DE69622734T2 (de) 2003-04-24
EP0855948B1 (en) 2002-07-31
EP0855948A1 (en) 1998-08-05
WO1997014535A1 (en) 1997-04-24
US5961674A (en) 1999-10-05

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