KR20030097790A

KR20030097790A - 복합 연마 입자 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20030097790A
Application number: KR10-2003-7006305A
Authority: KR
Inventors: 네거스비. 애데프리스; 캐쓰린에이. 와글-피터슨; 윌리엄디. 조세프
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-12-31
Also published as: JP2004513218A; HK1059242A1; MY142764A; BR0115202A; CA2426586A1; WO2002038338A3; ATE369233T1; JP4163947B2; CA2426586C; WO2002038338A2; KR100808731B1; AU2723502A; EP1339531B1; DE60129836D1; US20020090891A1; EP1339531A2; US6645624B2; JP2008274293A; CN1481296A; TWI248969B

Abstract

본 발명은 응집물을 개시한다. 상기 응집물은 결정성 매트릭스를 포함한다. 응집물은 연마 입자를 추가로 포함할 수 있다. 응집물은 약 0.38 미만의 표준화 벌크 밀도를 갖는다. 본 발명은 또한 응집물의 제조 방법을 개시한다. 응집물은 연마 입자를, 옥시드 및 물로 이루어진 졸과 함께 포함하는 혼합물을 형성하여, 이 혼합물을 분말 건조기에 공급함으로써 제조한다. 이어서, 혼합물을 분무 건조기 중에서 건조시킨다. 이어서, 혼합물을 오븐 중에서 가열한다. 생성된 응집물은 옥시드의 결정성 매트릭스 내에 보유된 연마 입자를 포함한다. 본 발명은 또한 본 발명의 응집물을 사용하는 방법에 개시한다.

Description

복합 연마 입자 및 제조 방법 {Composite Abrasive Particles and Method of Manufacture}

연마 입자를 포함하는 연마 물품은 광범위한 다양한 용도에서 광범위한 각종 물질 (통상 작업편이라고 함)의 표면을 연마 및(또는) 개질시키는 데 사용된다. 이들 용도는 금속 단조의 고압 고연마력으로부터 안경 마멸에 이른다. 다양한 연마 입자, 예를 들어 다이아몬드 입자, 큐빅 질화붕소 입자, 융합 연마 입자 (융합 알루미나, 가열 처리된 융합 알루미나, 융합 알루미나 지르코니아 등 포함), 및 소결 세라믹 연마 입자 (졸-겔 유도된 연마 입자 포함)가 당업계에 공지되어 있다. 일부 연마 용도에서, 연마 입자는 성긴 형태 (슬러리)로 사용되는 한편, 입자들은 연마 제품 (결합된 연마제, 코팅된 연마제 및 부직 연마제 포함)에 혼입된다. 결합된 연마제는 전형적으로 다수의 함께 결합된 연마 입자를 포함하여 형태가 있는 덩어리를 형성한다. 코팅된 연마제는 전형적으로 배킹에 결합된 다수의 연마 입자를 포함한다. 부직 연마제는 전형적으로 높은 다공성 부직 기판에 또는 그 위에 결합된 다수의 연마 입자를 포함한다. 결합된 연마제를 위한 전형적인 결합 물질은 유기 결합제, 유리질 결합제 및 금속 결합제이며, 코팅된 연마제 및 부직 연마제의 경우, 이들은 전형적으로 유기 결합제이다. 특정 연마 용도에 사용된 연마 입자 선택 기준은 전형적으로 연마 수명, 절단율, 기판 표면 마무리, 마모 효율 및 생산 비용을 포함한다.

연마 입자는 연마제 산업에서 그들의 용도를 제공하는 광범위한 특성을 갖는다. 연마 입자의 특정 유형의 선택은 일반적으로 입자의 물리적 특성, 연마될 작업편, 목적하는 최종 표면 조건, 연마 입자의 성능 특성, 및 특정 용도를 위한 특정 연마 입자 선택의 경제성에 의존한다.

산화알루미늄 (알루미나)가 코팅된 연마제, 예를 들어 사포의 제조에 사용되는 가장 보편적인 연마 입자 중 하나이다. 알루미나는 다양한 용도, 예컨대 페인트 샌딩, 금속 마모 및 플라스틱 마멸에 사용된다. 역시 보편적인 연마제인 실리콘 카바이드는 일반적으로 알루미나보다 예리한 광물로서 공지되어 있으며, 주로 목재 작업, 페인트 및 유리 마모 용도에 사용된다. 통상 "초연마제"라고도 하는 다이아몬드 및 큐빅 질화붕소는 매우 경질인 작업편, 예컨대 경화 강철, 세라믹, 압연철, 규소 웨이퍼 및 돌을 연마하는 데 사용된다. 다이아몬드는 전형적으로 비철계 물질에 사용되며, 큐빅 질화붕소는 전형적으로 경화 강철과 같은 철계 물질에 사용된다. 그러나, 다이아몬드 및 큐빅 질화붕소와 같은 초연마제는 종래의 연마 입자, 즉 산화알루미늄 및 실리콘 카바이드보다 1000배까지 비용이 증가할 수 있다. 따라서, 초연마제는 최대한으로 이용하는 것이 바람직하다.

응집물은 결합제 매트릭스에 의해 함께 결합된 다수의 연마 입자의 복합 입자이다. 사용하는 동안, 응집물은 전형적으로 사용된 단일 연마 입자를 침식시키거나 파괴시키고, 방출하여, 새로운 연마 입자를 노출시킨다. 응집물은 연마 물품, 예컨대 코팅된 연마제, 부직 연마제 및 연마 휠에 사용될 수 있으며, 연마 물품의 긴 유효 수명 및 연마 입자의 효율적인 사용을 제공한다.

응집물은 시간에 따라 일치하지 않은 절단율을 처리하기 위해 발전되었다 (본원에 참고로 그 전체가 인용된 미국 특허 제3,928,949호 (Wagner), 제4,132,533호 (Lohmer), 제4,311,489호 (Kressner), 제4,393,021호 (Eisenberg), 제4,562,275호 (Bloecher et al.), 제4,799,939호 (Bloecher et al.), 제5,318,604호 (Gorsuch), 제5,550,723호 (Holmes et al.) 및 제5,975,988호 (Christiansen) 참조). 코팅된 연마제의 경우, 이들 응집물이 배킹에 결합되어 연마 물품을 형성한다.

미국 특허 제4,311,489호 (Kressner)에는 1차 코팅물 (maker)제 및 2차 코팅물 (size coats)에 의해 가요성 배킹에 고정된 연마 입자를 가지며, 각 연마 입자가 약 200 미크론 미만의 평균 직경을 갖는 미세 연마 알갱이의 응집물 및 깨지기 쉬운 무기 매트릭스로 주로 이루어진 것인 코팅된 연마 제품이 개시되어 있다.

본원에 참고로 그 전체가 인용된 미국 특허 제3,916,584호 (Howard et al.)에는 미세 경질 연마 알갱이가 비교적 부드러운 금속 옥시드 매트릭스 전체에 걸쳐 분포되어 있는 복합 연마 과립이 개시되어 있다.

미국 특허 제4,918,874호 (Tiefenbach)에는 개선된 균일성 및 파괴 특성을 나타내는 연마 물품의 제조 방법이 개시되어 있다.

미국 특허 제5,975,988호 (Christianson)에는 배킹 및 배킹의 제1 주요면 상에 코팅된 연마층을 갖는 코팅된 연마제가 개시되어 있으며, 여기서 두께의 중앙점에서 두께에 대해 수직인 연마층의 단면은 접촉면 및 하나의 지점에서 거리의 75 ％인 두께에 따른 하나의 지점에서 실질적으로 동일한 연마 응집물의 총 단면적을 가지며, 코팅된 연마 물품은 눕(Knoop) 경도 수가 70 이상인 결합계를 갖는다.

모든 연마 용도에서 요망되는 것은 우수한 마모 성능 (예, 긴 수명, 높은 절단율, 일정한 절단율, 일정한 표면 마무리 등)을 제공하는 응집물 및 이 응집물의 제조 방법이다. 응집물이 응집물의 수명에 걸쳐 작업 표면에 새로운 연마 입자를 제공할 것이 요망된다. 또한, 응집물의 다공성을 조절하도록 하는 방법으로 응집물을 제조할 것이 요망된다.

발명의 요약

본 발명은 응집물을 개시하고 있다. 응집물은 결정성 매트릭스를 포함한다. 응집물은 또한 연마 입자를 포함할 수 있다. 응집물은 약 0.38 미만의 표준화 벌크 밀도를 갖는다.

본 발명은 또한 응집물의 제조 방법을 개시하고 있다. 응집물은 연마 입자를, 옥시드와 물로 이루어진 졸과 함께 포함하는 혼합물을 형성하고, 이 혼합물을 분무 건조기에 공급함으로써 제조된다. 이어서, 혼합물은 분무 건조기에서 건조된다. 이어서, 혼합물은 예를 들어, 오븐 중에서 가열된다. 생성된 응집물은 옥시드의 결정성 매트릭스 내에 보유된 연마 입자를 포함한다.

본 발명은 또한 본 발명의 응집물을 사용하는 방법을 개시하고 있다.

본 발명에서,

"응집물"이란, 제한없이, 가열된 그린웨어(greenware) 응집물의 복합 연마 응집물을 의미한다. 응집물은 본원에 기재된 바와 같이 매트릭스 내에 연마 입자를 포함한다.

"표준화 벌크 밀도"란 벌크 밀도 측정값을 이론적 밀도로 나눈 것을 의미한다. 이론적 밀도는 각 성분의 밀도의 부피 분획을 합함으로써 계산된다. 샘플링 분야의 숙련가라면 결과에 영향을 주지 않고 샘플을 선택할 수 있다.

본 발명에 따른 응집물은 다양한 연마 물품, 예컨대 코팅된 연마제, 결합된 연마제 (유리질 및 합성수지 마모 휠 포함) 및 3차원 고정된 연마제에 혼입될 수 있다. 연마 물품은 전형적으로 본 발명에 따른 응집물 및 결합제를 포함한다.

전형적으로, 본 발명에 따른 응집물은 결합제가 그 안에 침투하도록 충분히 다공성인 것이 유리하다. 다공성은 또한 연마 물품의 성능을 보조하는 절삭 제거를 돕는다. "절삭"이란 작업편의 연마된 물질을 의미한다. 이 특징은 코팅, 결합 및 3차원 고정된 연마 물품에 특히 유리하다. 또한, 본 발명에 따른 연마 응집물은 긴 연마 수명 및 비교적 일정한 절단율을 가질 수 있다. 또다른 양태에서, 본 발명에 따른 응집물의 실시양태는 응집물의 선택적인 마모를 제공하기 위해 목적하는 수준의 연마 입자들 간의 다공성 및(또는) 결합 강도를 갖도록 제조될 수 있다. 매트릭스 물질의 목적 다공성은 침식성을 최대화하여 연마 입자가 일단 무뎌지더라도 응집물로서 연마 입자를 함께 보유하기에 충분한 매트릭스 물질을 갖는다. 이러한 응집물의 선택적 마모는 결합된 연마 물품에 특히 바람직하다. 본 발명의 응집물로 제조된 연마 물품은 습식 및 건식 공정 모두에 사용될 수 있다. 습식 연마 공정에서, 연마 응집물의 다공성은 연마제 및 작업 표면의 계면으로의 윤활제 및 냉각제 수송을 또한 돕는다.

본 발명은 응집물로서도 공지된 복합 연마 입자 및 그의 용도에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 연마 입자 및 결정성 매트릭스를 포함하는 연마 응집물, 상기 응집물을 포함하는 연마 물품, 상기 연마 응집물 및 물품의 제조 방법, 및 상기 연마 물품의 사용 방법에 관한 것이다.

응집물

연마 응집물에 관한 상세한 것은 예를 들어, 미국 특허 제4,311,489호 (Kressner), 제4,652,275호 (Bloecher et al.), 제4,799,939호 (Bloecher et al.), 제5,549,962호 (Holmes et al.) 및 제5,975,988호 (Christianson)에 기재되어 있으며, 모두 참고로 본원에 인용된다.

본 발명의 응집물은 결정성 매트릭스를 포함한다. 결정성 매트릭스는 결정성 비유리질 상태로 존재한다. 결정성 상태는 다결정질일 수 있다. 일반적으로, 결정성 매트릭스는 약 80 ％ 이상의 결정질이다. 특정 실시양태에서, 결정성 매트릭스는 100 ％ 결정질이다. 결정성 매트릭스는 임의의 금속 옥시드로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 결정성 매트릭스는 알루미나, 실리카, 산화아연, 산화티탄 및 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 결정성 매트릭스는 결정성 실리카이다.

본 발명의 응집물은 또한 결정성 매트릭스 내에 분산된 연마 입자를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 연마 입자는 결정성 매트릭스 전체에 균일하게 분포된다. 연마 입자는 임의의 연마 입자로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 실리콘 카바이드, 산화알루미늄, 붕소 카바이드, 산화세륨, 산화지르코늄 뿐만 아니라, 기타 연마 입자 및 이들의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 연마 입자는 5 초과의 모스(Mohs) 경도를 갖는 연마 입자를 포함한다. 선택된 실시양태에서, 연마 입자는 초연마제로서 공지된 경질 연마 입자이다. 예를 들어, 연마 입자는 다이아몬드 또는 큐빅 질화붕소일 수 있다. 특정 실시양태에서, 연마 입자는 다이아몬드이다. 특정 연마 입자는 약 15 ㎛ 이하의 평균 입도를 갖는다. 특정 연마 입자는 약 10 ㎛ 이하, 예를 들어 약 7 ㎛ 이하의 평균 입도를 갖는다. 원하는 용도에 따라, 연마 입자는 1 ㎛ 이하의 평균 직경을 가질 수 있다. 1종 이상의 연마 입자가 사용되는 경우, 각각의 연마 입자는 동일한 평균 입도 또는 상이한 평균 입도를 가질 수 있다.

일부 실시양태에서, 결정성 매트릭스는 특정 용도를 위한 연마 필요조건을 만족시키기에 충분한 연마제이다. 일반적으로, 결정성 매트릭스는 약 40 내지 약 100 부피％의 응집물 중 고형분 (세공 부피 포함)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 결정성 매트릭스는 고형분 약 50 내지 약 80 부피％, 예를 들어, 약 55 내지 약 70 부피％를 포함한다. 또다른 실시예에서, 결정성 매트릭스는 고형분 약 80 내지 100 부피％를 포함한다. 연마 입자는 응집물의 고형분 약 0 내지 약 60 부피％를 포함한다. 특정 실시양태에서, 연마 입자는 고형분 약 20 내지 약 50 부피％, 예를 들어 약 30 내지 약 45 부피％를 포함한다.

본 발명의 응집물은 약 0.38 미만의 표준화 벌크 밀도를 갖는다. 특정 실시양태에서, 표준화 벌크 밀도는 약 0.19 내지 약 0.35이다. 특정 실시양태에서, 표준화 벌크 밀도는 약 0.25 내지 약 0.31이다. 표준화 벌크 밀도 측정은 응집물이 결정성 매트릭스 내에 높은 다공성을 가짐을 입증한다. 매트릭스의 다공성은 연마 입자가 그 유효 수명이 끝난 후 응집물로부터 침식되게 한다.

본 발명의 응집물은 임의의 형태일 수 있다. 특정 실시양태에서, 응집물은 구형이다. 이러한 실시양태에서, 구형 응집물은 약 80 ㎛ 이하의 직경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 구형 응집물은 약 5 ㎛ 내지 약 60 ㎛의 직경을 갖는다.

제조 방법

본 발명은 상기 기재된 연마 응집물의 제조 방법을 제공한다.

응집물 제조

응집물은 연마 입자를, 실리카와 같은 옥시드의 수 중 분산액으로 이루어진 졸과 함께 포함하는 혼합물을 형성함으로써 형성된다. 혼합물은 예를 들어, 니로 코포레이션 (덴마크 조에보르크 소재)으로부터 수득한 모바일 마이너(Mobile Miner) 2000 원심력 분무기 중에서 분무 건조되어 연마 응집물이 형성된다. 이어서, 성긴 응집물은 가열되어 임의의 부가 액체가 제거된다.

원료

1. 결정성 매트릭스 물질

결정성 매트릭스는 결정성 매트릭스 물질에 의해 형성된다. 이러한 물질은 수성 졸일 수 있다. 특정 실시양태에서, 졸은 옥시드의 수 중 현탁액이다. 본 발명에 적합한 옥시드의 예로는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 크로미아, 오산화 안티몬, 바나디아, 세리아 또는 티타니아가 있다. 특정 실시양태에서, 옥시드는 알루미나, 실리카, 산화티탄 또는 산화아연이다. 결정성 매트릭스 물질은 또한 하나 이상의 옥시드의 조합일 수 있다. 일반적으로, 알칼리 금속 옥시드는 본 발명에 유익하지 않다. 특정 실시양태에서, 졸은 실리카의 수 중 현탁액이다. 임의의 종류의 수성 실리카 현탁액, 예컨대 침전 실리카의 수성 현탁액, 콜로이달 실리카 현탁액 (통상 실리카 졸이라고 함) 또는 주요 실리카를 비롯한 실리카 화합물의 수성 현탁액이 사용될 수 있다.

옥시드 입자가 수 중에 분산되면, 입자들은 각 입자의 표면 상에서 통상적인 전기적 전하에 의해 안정화되어, 응집보다는 분산을 촉진하는 경향이 있다. 유사하게 하전된 입자들은 서로 반발함으로써 입자의 응집을 최소화한다.

본 발명에 적합한 콜로이달 실리카는 통상 "루독스(LUDOX)" (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재 이.아이. 듀폰 드 네무어스 앤드 컴파니 인크.), "니아콜(NYACOL)" (미국 매사츄세츠주 에쉬랜드 소재 니아콜 컴파니) 및 "날코(NALCO)" (미국 일리노이주 오크 브룩 소재 날코 케미칼 컴파니)와 같은 상표명 하에 시판된다. 비수성 실리카 졸 (실리카 오르가노졸이라고도 함)은 또한 "날코 1057" (2-프로폭시에탄올 중의 실리카 졸, 날코 케미칼 컴파니), 및 "MA-ST", "IP-ST" 및 "EG-ST" (일본 도쿄 소재 닛산 케미칼 인더스트리즈)와 같은 상표명 하에 시판된다. 기타 옥시드의 졸은 또한 예를 들어, "날코 ISJ-614" 및 "날코 ISJ-613" 알루미나 졸, 및 "니아콜 10/50" 지르코니아 졸로서 시판된다. 이들 콜로이달 졸은 대체로 물 약 10 내지 85 중량％, 전형적으로 25 내지 60 중량％를 포함할 수 있다. 2종 이상의 상이한콜로이달 실리카 또한 사용가능하다.

2. 연마 입자

본 발명의 응집물의 특정 실시양태는 연마 입자를 포함한다. 연마 입자는 응집물에 대해 상기 기재한 바에 상세히 기재되어 있다. 연마 입자는 일반적으로 액체 매질, 예를 들어 수성 졸 중의 물에 내성이므로, 그 물리적 특성은 액체 매질에 노출시 실질적으로 저하되지 않는다. 적합한 연마 입자는 전형적으로 무기 연마 입자이다.

3. 임의 첨가제

본 발명의 제조 방법은 특정 임의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 세공 형성제, 마모 보조제 및 마멸 보조제를 포함할 수 있다. 세공 형성제는 세공이 붕괴되는 것을 방지하기에 충분한 강성을 갖는 임의의 임시 중합체일 수 있다. 예를 들어, 세공 형성제는 폴리비닐 부티레이트, 폴리비닐 클로라이드, 왁스, 나트륨 디아밀 술포숙시네이트 및 이들의 조합일 수 있다. 특정 실시양태에서, 세공 형성 첨가제는 메틸 에틸 케톤 중의 나트륨 디아밀 술포숙시네이트이다.

특정 실시양태에서, 원료는 결정성 매트릭스의 유동을 촉진하는 물질, 예를 들어 불화 리튬이 실질적으로 없다.

블렌딩

원료를 블렌딩하여 혼합물을 형성한다. 블렌딩은 물리적 교반을 제공하는 상이한 장치의 임의의 조합으로 발생할 수 있다. 물리적 교반은 기계적, 전기적 또는 자기 (음파) 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 공기 또는 전기날개바퀴 혼합기, 볼 밀 또는 초음파 혼합기 중에서 형성될 수 있다. 그러나, 임의의 혼합 장치가 사용될 수 있다.

특정 실시양태에서, 원료는 약 20분 이상, 특히 약 25 내지 약 35분 동안 초음파 용액조 중에서 블렌딩된다. 실시예에서 나타낸 실리카 및 다이아몬드 실시양태와 같은 특정 실시양태에서, 원료는 약 30분간 블렌딩된다. 당업자라면 혼합 시간이 상이한 실시양태에 따라 조정될 수 있음을 인지할 것이다. 상기 조정은 당업자의 한계 내이다.

건조

이어서, 혼합물은 건조 단계를 수행한다. 본 발명에서, 건조 단계는 분무 장치가 장착된 분무 건조기 내에서 행하여 혼합물의 액적을 생성한다. 본 발명의 분무 건조기는 예를 들어, 원심력 분무기 또는 2중 노즐 분무기일 수 있다. 원심력 분무 건조기의 예는 니로 코포레이션 (덴마크 조엔보르크 소재)의 모바일 마이너 2000 원심력 분무기이다. 원심력 분무기 휠은 약 25,000 내지 약 45,000 rpm의 공칭 회전 속도로 구동될 수 있다. 특정 실시양태에서, 분무기 휠은 약 37,500 rpm으로 구동된다. 이어서, 뜨거운 공기가 약 200 ℃ 이상의 온도에서 분무 건조기에 공급된다. 특정 실시양태에서, 뜨거운 공기는 약 200 ℃ 내지 약 350 ℃이다. 특정 실시양태에서, 약 200 ℃ 온도의 뜨거운 공기가 혼합물에 노출된다. 분무 건조기는 정방향 또는 역방향일 수 있다. 정방향 분무 건조기의 경우, 공기 및 혼합물 유동은 동일한 방향이다. 역방향 분무 건조기의 경우, 공기 및 혼합물 유동은 반대 방향이다. 분무실의 출구에서 측정된 출구 온도는 약 95 ℃로 유지될수 있다. 혼합물의 공급 유속은 약 50 ㎖/분 내지 약 70 ㎖/분이었으며, 분무 건조기 내부의 온도를 조절하는 데에 사용된다. 출구 온도가 지나치게 높으면, 높은 유속의 혼합물이 사용되어 분무 건조기의 온도를 감소시킨다. 온도가 지나치게 낮으면, 혼합물의 유속이 낮아진다. 당업자라면 상기 개시된 설정, 예컨대 분무기 휠 회전 속도, 뜨거운 공기의 온도, 출구 온도 및 공급 유속을 상이한 실시양태에 따라 조정할 수 있음을 인지할 것이다. 이러한 조정은 당업자의 한계 내이다.

가열

건조된 혼합물은 출구 온도가 측정되는 위치보다 위의 지점에서 사이클론에 부착된 단지를 사용하여 분무 건조기로부터 제거된다. 이 때, 혼합물은 성긴 그린웨어 응집물 형태이다. 그린웨어 응집물은 성긴 (즉, 압축되지 않은) 채로 분무 건조기에서 꺼낸 후 가열된다.

실시예에서 나타낸 실리카 및 다이아몬드 실시양태와 같은 특정 실시양태에서, 온도는 온도가 약 350 ℃ 이상이 될 때까지 1.5 ℃/분의 속도로 승온된다. 그린웨어 응집물은 약 1시간 동안 상기 온도에서 유지된다. 온도는 온도가 약 500 ℃ 이상이 될 때까지 1.5 ℃/분의 속도로 추가 승온된다. 그린웨어 응집물은 약 1시간 더 이 온도에서 유지된다. 당업자라면 가열 온도 및 시간이 상이한 실시양태에 따라 조정될 수 있음을 인지할 것이다. 이러한 조정은 당업자의 한계 내이다. 가열 단계 후, 그린웨어 응집물은 응집물이 된다.

연마 물품

응집물은 연마 물품의 제조에 유용하다. 상기 기재된 응집물은 또한 3차원고정된 연마제 및 코팅된 연마제의 제조에 유용하다. 상기 연마 생성물의 예는 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제5,958,794호 (Bruxvoort et al.)에 개시되어 있다.

결합된 연마 물품

결합된 연마제는 구조상 3차원이다. 이상적인 결합된 연마제는 작업편을 연마하며, 연마 입자가 닳고 무뎌지면, 이들 연마 입자가 결합된 연마제로부터 방출되어 새로운 절단 연마 입자가 노출된다. 연마 입자와 결합 물질 간의 부적절한 결합이 연마 물품으로부터 연마 입자의 때이른 방출을 일으킬 수 있다. 연마 입자가 미리 방출되면, 생성된 결합된 연마제 수명은 전형적으로 목적하는 것보다 감소된다. 산업상 요망되는 것은 연마 입자와 결합 물질간의 우수한 접착을 나타내는 결합된 연마제이다.

3차원 고정된 연마 물품

3차원 고정된 연마 물품은 일반적으로 오래 지속되며, 예를 들어 연마 물품은 2개 이상, 예를 들어 5개 이상 또는 20개 이상, 및 특정 실시양태에서 30개 이상의 공정을 완료할 수 있어야 한다. 연마 물품은 우수한 절단율을 제공해야 한다. 물질, 원하는 조직, 및 연마 물품 제조에 사용된 공정 모두가 이들 기준을 충족시키는지 아닌지에 영향을 미친다.

고정된 연마 물품은 배킹을 포함할 수 있다. 일반적으로, 연마 입자는 결합제 내에 분산되어 배킹에 결합된 연마 코팅물 및(또는) 연마 복합체를 형성한다. 특정 실시양태에서, 연마 복합체는 피라미드이다. 인접하는 연마 복합체 사이에함몰부 또는 계곡이 존재한다. 연마 복합제의 제2 열이 제1 열로부터 파생된 것으로 나타난 피라미드 연마 복합체의 하나 이상의 열이 존재한다. 연마 복합체는 결합제 내에 분산된 다수의 연마 응집물을 포함한다. 임의로, 고정된 연마 물품은 별도의 배킹을 갖지 않는다.

용어 "3차원"이란 연마 물품의 두께의 적어도 일부에 걸쳐 다수의 연마 입자가 존재하는 것으로 사용된다. 3차원 특징은 임의의 공정을 수행하기 위한 풍부한 연마 입자가 존재하기 때문에 오래 지속되는 연마 물품을 제공한다.

연마 물품은 또한 그와 결부된 "조직"을 갖는다. 즉, "조직화된" 연마 입자이다. 예를 들어, 피라미드형 복합체는 융기된 부분이며, 피라미드 간의 계곡은 함몰 부분이다.

일반적으로, 연마 물품은 침식성이다. 즉, 용도에 따라 제어가능하게 마모될 수 있다. 침식성은 마모된 연마 입자를 연마 물품으로부터 파괴하여 새로운 연마 입자를 노출시키기 때문에 바람직하다. 만약 연마 코팅물이 침식성이 아니면, 마모된 연마 입자가 연마 물품으로부터 적절하게 방출되지 못하고, 새로운 연마 입자가 노출되지 않을 것이다. 연마 코팅물이 지나치게 침식성이면, 연마 물품이 지나치게 빨리 방출되어, 연마 물품의 수명이 요구되는 것보다 짧아질 것이다.

침식성의 정도는 또한 표면 조직, 연마 코팅물 조성, 공정 조건 및 작업편의 조성의 함수이다. 연마 제품에 침식성을 부여하는 다양한 방법이 있으며, 하기 기재된 바와 같다. 본 발명의 연마 물품은 많은 형태, 예를 들어, 원형 원반, 연마 테이프 롤 또는 연마 벨트일 수 있다.

3차원 조직화 고정된 연마 물품은 일반적으로 결합제 전구체 및 상기 기재된 바와 같은 다수의 연마 입자 또는 연마 응집물의 혼합물을 포함하는 슬러리를 형성함으로써 제조된다. 슬러리는 조직화된 표면의 목적하는 형태의 결함인 공동을 갖는 제조 도구 상에 적용된다. 배킹이 제조 도구의 노출된 표면과 접촉하여 슬러리가 배킹의 표면을 습윤시킨다. 이어서, 결합제가 적어도 부분적으로 고형화, 경화 또는 겔화될 수 있다. 연마 물품은 이어서, 제조 도구로부터 제거되어, 이전 단계에서 완전히 경화되지 않은 경우 완전히 경화된다. 이와는 달리, 슬러리가 배킹의 표면에 적용된 다음, 제조 도구가 배킹 상의 슬러리와 접촉될 수 있다. 이와 같이 연마 코팅물은 배킹 상에 다수의 연마 "복합체"를 포함한다.

3차원 조직화 고정된 연마 물품은 또한 조직화된 표면의 목적 형태에 대체로 상응하는 운곽을 갖는 배킹 상에 슬러리를 코팅함으로써 형성될 수 있다. 슬러리는 경화된 연마 코팅물이 배킹의 윤곽에 대체로 상응하는 조직화된 표면을 갖도록 경화된다. 본 방법의 하나의 양태에서, 연마 물품을 제조하기 위해 엠보싱된 배킹이 제공된다.

3차원 조직화 고정된 연마 물품의 성능이 개선되거나 변경되도록 특정 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 연마 물품은 사용 전, 사용 중 또는 사용 후 유체를 통과시키기 위해 연마층 및(또는) 배킹에 걸쳐 구멍을 제공하도록 천공될 수 있다.

코팅된 연마 물품

코팅된 연마제는 전형적으로 배킹에 결합된 다수의 연마 입자를 포함한다.특정 코팅된 연마제는 배킹에 결합된 연마 응집물을 포함한다. 부직 연마제는 전형적으로 높은 다공성 부직 기판에 결합된 다수의 연마 입자를 포함한다. 전형적으로 응집물은 결합제, 예를 들어 유기 결합제, 유리질 결합제 및 금속 결합제를 사용하여 배킹에 결합된다. 특정 연마 용도에 사용된 연마 입자 선택에 사용된 기준에는 전형적으로, 연마 수명, 절단율, 기판 표면 마무리, 마모 효율 및 제조 비용이 있다.

코팅된 연마제는 결합된 연마제보다 "더욱 가요성"이며, 따라서, 코팅된 연마제는 연마 물품이 작업편 표면에 정합될 필요가 있는 곳에 광범위하게 이용된다. 코팅된 연마제는 연마 입자의 하나 또는 몇개의 층을 갖는 경향이 있다. 일반적으로, 이들 연마 입자는 그 절단 능력을 향상시키기 위해 배향된다. 그러나, 일부 경우에, 초기 연마하는 동안, 코팅된 연마제가 비교적 높은 절단율을 제공한다. 시간에 따라 절단율은 감소하여 코팅된 연마제가 더이상 허용가능한 절단율을 제공하지 않는다.

코팅된 연마 제품은 전형적으로 연마 입자 및 경화된 결합제 물질로 이루어진 연마층으로 오버코팅된 가요성 배킹 물질을 포함한다. 배킹에 결합제 전구체의 1차 코팅물 (maker coats)을 도포하고, 연마 입자를 1차 코팅물에 적용하면서 연마 입자에 접착되기에 충분한 점착성을 제공한 다음, 연마 입자를 포함하는 1차 코팅물을 2차 코팅물 (size coats)로 오버코팅함으로써 일부 코팅된 연마제를 제조하는 것이 통상적이다. 1차 코팅물은 2차 코팅물의 적용 전에 부분적으로 경화될 수 있으나, 일단 2차 코팅물이 적용되면, 1차 및 2차 코팅물 모두 완전히 경화되어 생성된 코팅된 연마 제품이 연마 물질로서 사용될 수 있도록 하는 것이 전형적이다. 따라서, 코팅된 연마 물질은 물질을 목적하는 형태로 절단함으로써 다양한 연마 제품으로 전환된다.

다양한 배킹 물질이 코팅된 연마 제품의 제조에 유용하다. 배킹 물질의 선택은 전형적으로 제품의 원하는 용도에 기초한다. 종이, 직물 (부직 또는 직조), 플라스틱 필름과 같은 물질 또는 이들 물질의 조합이 사용되었다.

연마 물품 성분

A. 결합제

1. 유기 결합제

본 발명의 연마 물품을 위한 유기 결합제는 유기 결합제 전구체로부터 형성된다. 유기 결합제 전구체는 전형적으로 유동가능한 상태이다. 결합제는 전형적으로, 고형 비유동성 상태이다. 결합제는 열가소성 물질로부터 형성될 수 있다. 이와는 달리, 결합제는 가교결합될 수 있는 물질로부터 형성될 수 있다. 열가소성 결합제 및 가교결합 결합제의 혼합물을 갖는 것 또한 본 발명의 범주 내이다. 연마 물품 제조를 위한 공정 동안, 결합제 전구체는 적절한 조건에 노출되어 결합제를 고형화한다. 가교결합 결합제 전구체의 경우, 결합제 전구체는 적절한 에너지 공급원에 노출되어 중합화 또는 경화를 개시하여 결합제가 형성된다.

특정 실시양태에서, 결합제 전구체는 가교결합될 수 있는 유기 물질이다. 결합제 전구체는 축합 경화가능한 수지이거나 부가중합가능한 수지일 수 있다. 부가중합가능한 수지는 에틸렌성 불포화 단량체 및(또는) 올리고머일 수 있다. 유용한 가교결합 물질의 예로는 페놀 수지, 비스말레이미드 결합제, 비닐 에테르 수지, 펜단트 알파, 베타 불포화 카르보닐기를 갖는 아미노플라스트 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 아크릴화 이소시아누레이트 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 이소시아누레이트 수지, 아크릴화 우레탄 수지, 아크릴화 에폭시 수지 또는 이들의 혼합물이 있다. 특정 실시양태에서, 결합제는 우레탄 페녹시 수지계이다. 이와 같은 실시양태에서, 결합제는 이소시아네이트에 의해 가교결합될 수 있다.

2. 축합 경화가능한 결합제

페놀 수지는 그 열 특성, 입수 용이성, 비용 및 취급 용이성 때문에 연마 물품 결합제로서 광범위하게 사용되었다. 레졸 및 노볼락의 2종의 페놀 수지가 있다. 레졸 페놀 수지는 1 이상, 전형적으로 1.5:1.0 내지 3.0:1.0의 포름알데히드 대 페놀의 몰 비를 갖는다. 노볼락 수지는 1:1 미만의 포름알데히드 대 페놀의 몰 비를 갖는다. 상기 페놀 수지는 라텍스 수지, 예를 들어 아크릴로니트릴 부타디엔 에멀션, 아크릴 에멀션, 부타디엔 에멀션, 부타디엔 스티렌 에멀션 및 이들의 조합과 혼합될 수 있다.

3. 에폭시 수지

에폭시 수지는 옥시란기를 가지며 개환에 의해 중합화된다. 상기 에폭시 수지는 단량체 에폭시 수지 및 중합체 에폭시 수지를 포함한다. 이들 수지는 그 주쇄 및 치환기의 종류가 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 주쇄는 에폭시 수지와 통상적으로 결합된 임의의 유형일 수 있으며, 그 위의 치환기는 실온에서 옥시란고리와 반응성인 활성 수소원자가 없는 임의의 기일 수 있다. 허용가능한 치환기의 대표적인 예로는 할로겐, 에스테르기, 에테르기, 술포네이트기, 실록산기, 니트로기 및 포스페이트기가 있다. 일부 에폭시 수지의 예로는 2,2-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)-페닐)프로판 (비스페놀 A의 디글리시딜 에테르)]이 있다. 기타 적합한 에폭시 수지에는 페놀 포름알데히드 노볼락의 글리시딜 에테르가 있다.

4. 에틸렌성 불포화 결합제 전구체

에틸렌성 불포화 결합제 전구체의 예로는 펜단트 알파, 베타 불포화 카르보닐기를 갖는 아미노플라스트 단량체 또는 올리고머, 에틸렌성 불포화 단량체 또는 올리고머, 아크릴화 이소시아누레이트 단량체, 아크릴화 우레탄 올리고머, 아크릴화 에폭시 단량체 또는 올리고머, 에틸렌성 불포화 단량체 또는 희석액, 아크릴레이트 분산액 또는 이들의 혼합물이 있다.

아미노플라스트 결합제 전구체는 분자 또는 올리고머 당 하나 이상의 펜단트 알파, 베타-불포화 카르보닐기를 갖는다. 이들 물질은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,903,440호 및 제5,236,472호에 더 기재되어 있다.

에틸렌성 불포화 단량체 또는 올리고머는 단일작용성, 이작용성, 삼작용성 또는 사작용성, 또는 그 이상의 작용성일 수 있다. 용어 아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함한다. 에틸렌성 불포화 결합제 전구체는 탄소, 수소 및 산소, 및 임의로 질소 및 할로겐 원자를 포함하는 단량체 및 중합체 화합물 모두를 포함한다. 산소 또는 질소 원자 또는 이 둘 모두가 일반적으로 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드 및 우레아기에 존재한다. 에틸렌성 불포화 화합물은 일반적으로 약 4,000 미만의 분자량을 가지며, 지방족 모노히드록시기 또는 지방족 폴리히드록시기를 포함하는 화합물, 및 불포화 카르복실산, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산 등의 반응으로부터 제조된 에스테르일 수 있다. 에틸렌성 불포화 단량체의 대표적인 예로는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 스티렌, 디비닐벤젠, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 히드록시 에틸 메타크릴레이트, 히드록시 프로필 아크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 부틸 아크릴레이트, 히드록시 부틸 메타크릴레이트, 비닐 톨루엔, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트가 있다. 기타 에틸렌성 불포화 수지에는 카르복실산의 모노알릴, 폴리알릴 및 폴리메탈릴 에스테르 및 아미드, 예컨대 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이트 및 N,N-디알릴아디프아미드가 있다. 기타 질소 함유 화합물에는 트리스(2-아크릴-옥시에틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리(2-메타크릴옥시에틸)-s-트리아진, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-메틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N-비닐-피롤리돈 및 N-비닐-피페리돈이 있다.

하나 이상의 펜단트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아누레이트 유도체 및 하나 이상의 펜단트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체가 본원에 참고로인용된 미국 특허 제4,652,274호에 더 기재되어 있다. 이소시아누레이트 물질의 예로는 트리스(히드록시 에틸)이소시아누레이트의 트리아크릴레이트가 있다.

아크릴화 우레탄은 히드록시 말단 이소시아네이트 신장된 폴리에스테르 또는 폴리에테르의 디아크릴레이트 에스테르이다. 아크릴화 에폭시는 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르, 예컨대 비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르이다.

아크릴화 우레탄은 히드록시 말단 NCO 신장된 폴리에스테르 또는 폴리에테르의 디아크릴레이트 에스테르이다. 아크릴화 에폭시는 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르, 예컨대 비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르이다.

에틸렌성 불포화 희석액 또는 단량체의 예는 본원에 참고로 인용된 USSN 08/5,236,472호 (Kirk et al.) 및 USSN 08/144,199호 (Larson et al.)에 개시되어 있다. 일부 예에서, 이들 에틸렌성 불포화 희석액이 물과 상용적이기 때문에 유용하다.

아크릴레이트 분산액에 관한 추가의 상세한 내용은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,378,252호 (Follensbee)에 기재되어 있다.

부분적으로 중합된 에틸렌성 불포화 단량체를 결합제 전구체에 사용하는 것도 본 발명의 범주 내이다. 예를 들어, 아크릴레이트 단량체는 부분적으로 중합되어 연마 슬러리에 혼입될 수 있다. 부분 중합의 정도는 부분적으로 중합된 에틸렌성 불포화 단량체가 지나치게 높은 점도를 갖지 않도록 조절되어, 생성된 연마 슬러리가 코팅되어 연마 물품을 형성할 수 있도록 해야 한다. 부분적으로 중합될 수있는 아크릴레이트 단량체의 예는 이소옥틸 아크릴레이트이다. 부분적으로 중합된 에틸렌성 불포화 단량체와 또다른 에틸렌성 불포화 단량체 및(또는) 축합 경화가능한 결합제의 조합을 사용하는 것도 본 발명의 범주 내이다.

C. 첨가제

본 발명의 연마 코팅물은 임의의 첨가제, 예컨대 연마 입자 표면 개질 첨가제, 커플링제, 가소제, 충전제, 팽창제, 섬유, 정전기 방지제, 개시제, 현탁화제, 감광제, 윤활제, 습윤제, 계면활성제, 색소, 염료, UV 안정화제 및 현탁화제를 더 포함할 수 있다. 이들 물질의 양은 목적하는 특성을 제공하도록 선택된다. 첨가제는 또한 결합제에 혼입되거나, 별도의 코팅물로서 적용되거나, 응집물의 세공 내에 보유되거나, 또는 이들의 조합일 수 있다.

1. 가소제

연마 코팅물은 가소제를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 가소제의 첨가는 연마 코팅물의 침식성을 증가시켜 전체 결합제를 부드럽게 한다. 가소제는 상 분리가 일어나지 않도록 결합제와 상용적이어야 한다. 가소제의 예로는 폴리비닐 클로라이드, 디부틸 프탈레이트, 알킬 벤질 프탈레이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 셀룰로스 에스테르, 프탈레이트, 실리콘 오일, 아디페이트 및 세바케이트 에스테르, 폴리올, 폴리올 유도체, t-부틸페닐 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 카스터유, 이들의 조합 등이 있다.

2. 충전제

연마 코팅물은 임의로 충전제를 더 포함할 수 있다. 충전제는 코팅물에 내구성 및 강성을 부여할 수 있다. 역으로, 적절한 충전제 및 양에 관한 일부 예에서, 충전제는 연마 코팅물의 침식성을 증가시킬 수 있다. 충전제는 입상 물질이며, 일반적으로 0.1 내지 50 ㎛, 전형적으로 1 내지 30 ㎛의 평균 입도 범위를 갖는다. 충전제는 연마 물품과 함께 사용된 마멸 액체에 가용성, 불용성 또는 팽윤성일 수 있다. 일반적으로, 충전제는 상기 마멸 액체에 불용성이다. 본 발명에 대한 유용한 충전제의 예로는 금속 카르보네이트 (예컨대, 탄산칼슘 (백악, 방해석, 이회, 온천침전물, 대리석 및 석회석), 탄산칼슘마그네슘, 탄산나트륨, 탄산마그네슘), 실리카 (예컨대, 석영, 유리비드, 유리버블 및 유리섬유), 실리케이트 (예컨대, 탈크, 점토, (몬모릴로나이트) 장석, 운모, 규산칼슘, 칼슘 메타실리케이트, 나트륨 알루미노실리케이트, 규산나트륨), 금속 술페이트 (예컨대, 황산칼슘, 황산바륨, 황산나트륨, 황산알루미늄나트륨, 황산알루미늄), 석고, 질석, 목분, 알루미늄트리히드레이트, 카본블랙, 금속 옥시드 (예컨대, 산화칼슘 (석회), 산화알루미늄, 산화주석 (예, 산화제2주석), 이산화티탄) 및 금속 술파이트 (예컨대, 아황산칼슘), 열가소성 입자 (폴리카르보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리술폰, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 폴리프로필렌, 아세탈 중합체, 폴리우레탄, 나일론 입자) 및 열경화성 입자 (예컨대, 페놀버블, 페놀비드, 폴리우레탄 발포 입자 등)가 있다. 충전제는 또한 할라이드 염과 같은 염일 수 있다. 금속 충전제의 예로는 주석, 납, 비스무스, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철 티탄이 있다. 기타 충전제로는 황, 유기 황 화합물, 흑연 및 금속 술피드가 있다. 상기 언급한 충전제의 예는 대표적인 충전제를 의미하며, 모든 충전제를 포함하는 것은 아니다.

3. 정전기 방지제

정전기 방지제의 예에는 흑연, 카본블랙, 산화바나듐, 도전성 중합체, 습윤제 등이 있다. 이들 정전기 방지제는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,061,294호, 제5,137,542호 및 제5,203,884호에 개시되어 있다.

4. 경화제

결합제 전구체는 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제는 결합제 전구체가 결합제로 전환될 수 있도록 중합화 또는 가교결합 공정을 개시하고 완성하는 것을 돕는 물질이다. 경화제란 용어는 개시제, 광개시제, 촉매 및 활성화제를 포함한다. 경화제의 양 및 종류는 결합제 전구체의 화학적 특성에 크게 의존할 것이다.

5. 표면 첨가제

일부 예에서, 연마 입자 또는 응집물의 표면을 개질시키는 첨가제가 포함된다. 이들 첨가제는 결합제 전구체 중의 연마 입자 또는 응집물의 분산성을 개선시키고(개선시키거나) 결합제 전구체 및(또는) 결합제의 접착을 개선시킬 수 있다. 표면 처리는 또한 생성된 연마 입자 또는 응집물의 절단 특성을 변경하거나 개선시킬 수 있다. 표면 처리는 또한 연마 물품 제조에 사용된 슬러리의 점도를 실질적으로 낮추어 용이한 제조 공정을 제공할 수 있다. 점도가 낮으면 또한 슬러리에 혼입될 연마 입자 또는 응집물의 비율이 증가된다.

적합한 표면 개질 첨가제의 예로는 습윤제 (계면활성제라고도 함) 및 커플링제가 있다. 커플링제는 결합제, 및 연마 입자 또는 응집물 간의 결합 가교를 제공할 수 있다. 커플링제는 또한 결합제 및 충전제 입자 (존재 범위 내) 간의 결합 가교를 제공할 수 있다. 적합한 커플링제의 예로는 실란, 티타네이트 및 지르코알루미네이트가 있다.

계면활성제 또한 첨가제로서 사용될 수 있다. 계면활성제의 예로는 금속 알콕시드, 폴리알킬렌 옥시드, 장쇄 지방산의 염 등이 있다. 이들 계면활성제는 연마 입자 또는 응집물, 및 결합제 전구체 모두와 상용적인 한 양이온성, 음이온성, 양쪽성 또는 비이온성일 수 있다.

연마 입자 또는 응집물은 생성된 연마제의 연마 특성을 변경하기 위해 표면 코팅물을 포함할 수 있다. 적합한 표면 코팅물의 예는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,011,508호 (Wald et al.), 제1,910,444호 (Nicholson), 제3,041,156호 (Rowse et al.), 제5,009,675호 (Kunz et al.), 제4,997,461호 (Markhoff-Matheny et al.), 제5,213,591호 (Celikkaya et al.), 제5,085,671호 (Martin et al.) 및 제5,042,991호 (Kunz et al.)에 기재되어 있다. 연마 입자는 또한 다중 코팅물을 포함할 수 있다.

D. 배킹

연마 물품은 연마 코팅물이 제공된 배킹을 가질 수 있다. 일반적으로, 연마 물품의 배킹은 두께가 매우 균일하다. 가요성 배킹 및 보다 강성인 배킹 모두를 비롯한 임의의 다양한 배킹 물질이 본 발명의 목적에 적합하다.

전형적인 가요성 연마 배킹의 예로는 중합체 필름, 하도처리된 중합체 필름, 금속 호일, 천, 종이, 가황 섬유, 부직포 및 이들의 처리물, 및 이들의 조합이 있다. 배킹의 하나의 유형은 중합체 필름이다. 이러한 필름의 예로는 폴리에스테르 필름, 폴리에스테르 및 코폴리에스테르 필름, 미세공극 폴리에스테르 필름, 폴리이미드 필름, 폴리아미드 필름, 폴리비닐 알콜 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등이 있다. 중합체 필름 배킹의 두께는 일반적으로 약 20 내지 1000 ㎛, 예를 들어 50 내지 500 ㎛ 및 60 내지 200 ㎛이다.

중합체 필름 배킹 및 연마 코팅물 간에 우수한 접착력이 있어야 한다. 많은 경우, 중합체 필름 배킹의 코팅 표면은 하도처리되어 접착력이 개선된다. 하도제는 표면 변경 또는 화학계 하도제의 적용을 포함할 수 있다. 표면 변경의 예는 표면적을 증가시키기 위한 코로나 처리, UV 처리, 전자 빔 처리, 불꽃 처리 및 스커핑(scuffing)이 있다. 화학계 하도제의 예로는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제3,188,265호에 개시된 바와 같은 에틸렌 아크릴산 공중합체, 미국 특허 제4,906,523호에 교시된 바와 같은 콜리이달 분산액, 미국 특허 제4,749,617호에 개시된 바와 같은 아지리딘계 물질, 및 미국 특허 제4,563,388호 및 제4,933,234호에 교시된 바와 같은 방사선 그래프트 하도제가 있다.

보다 강성인 배킹의 예로는 금속 플레이트, 세라믹 플레이트 등이 있다. 적합한 배킹의 또다른 예는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,417,726호 (Stout et al.)에 기재되어 있다. 배킹은 또한 2종 이상의 함께 적층된 배킹 뿐만 아니라 PCT 공개 WO93/12911호 (Benedict et al.)에 개시된 바와 같은 중합체 물질에 뒤덮인 강화 섬유로 이루어질 수 있다.

또한 엠보싱된 중합체 필름 (예, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 필름) 또는 엠보싱된 셀룰로스 배킹 (예, 종이 또는 기타 부직 셀룰로스 물질) 형태의 배킹이 적합하다. 엠보싱된 물질은 또한 비엠보싱 물질에 적층되어 배킹을 형성할 수 있다.

배킹은 또한 그 물리적 특성을 개질시키기 위한 처리를 포함할 수 있다. 이들 처리 코팅물은 연마제 분야에 잘 알려져 있으며, 아크릴레이트 기재 처리 코팅물, 페놀 처리 코팅물 및 페놀/라텍스 처리 코팅물을 포함한다.

배킹은 또한 발포된 배킹, 예를 들어 폴리우레탄 발포체와 같은 중합체 발포체일 수 있다.

감압성 접착제가 배킹의 비연마 면에 적층될 수 있다. 마찬가지로, 발포 기판이 배킹에 적층될 수 있다. 기계적 탑재 시스템의 일부가 배킹에 고정될 수 있다.

일부 예에서, 배킹 면 또는 배킹의 뒤 표면은 마찰 코팅물을 포함할 수 있다. 이 마찰 코팅물은 마찰 코팅 결합제에 의해 배킹에 결합된 다수의 마찰 입자를 포함할 수 있다. 마찰 입자는 목적하는 마찰 계수를 생성하기 위한 임의의 적합한 물질일 수 있다. 적합한 마찰 입자의 예로는 무기 입자 및 유기 입자, 예컨대 연마 입자 및(또는) 충전제 입자가 있다. 이와는 달리, 마찰 코팅물은 우레탄 코팅물 또는 거칠거칠한 유기 코팅물과 같은 코팅물을 포함할 수 있다.

E. 기타 첨가제

슬러리는 연마 입자 표면 개질 첨가제, 커플링제, 충전제, 팽창제, 섬유, 정전기 방지제, 개시제, 현탁화제, 윤활제, 습윤제, 계면활성제, 안료, 염료, UV 안정화제, 착화제, 사슬이동제, 촉진제, 촉매 및 활성화제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이들 물질의 양은 목적하는 특성을 제공하도록 선택된다.

팽창제는 연마 물품의 침식성을 증가시키기 위해 포함될 수 있다. 팽창제는 연마 코팅물의 부피를 증가시키는 임의의 물질일 수 있다. 팽창제가 사용되는 경우, 연마 입자의 평균 입도는 일반적으로 30 ㎛ 미만이다.

적합한 팽창제의 예로는 증기, 팽윤 용매, 질소 기체, 이산화탄소 기체, 기체로서의 공기, 펜탄, 헥산, 헵탄, 부텐, CFCl₃, C₂F₃Cl₃, 질석, 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 또는 물과 반응하여 이산화탄소 기체를 발생시키는 폴리우레탄 예비중합체가 있다. 기타 적합한 팽창제에는 분해형 팽창제, 예컨대 탄산암모늄, 중탄산암모늄, 중탄산나트륨, 디니트로펜타메틸렌테트라민, 아조디카르본아미드, 아조비스이소부틸로니트릴, 히드라진 화합물, 예컨대 말레산 히드라지드, 옥살산 히드라지드, 벤젠술포닐 히드라지드, 톨루엔술포닐 히드라지드, p,p'-히드록시 비스(벤젠-술포닐 히드라지드) 및 t-알킬히드라조늄 염이 있다. 2종 이상의 팽창제가 서로 조합되어 사용될 수 있다. 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,203,884호에 기타 팽창제가 기재되어 있다.

적합한 윤활제의 예로는 지방산의 금속 염 (예, 아연 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트 및 리튬 스테아레이트), 흑연, 왁스, 글리콜 에테르, 글리세린, 실리콘 화합물, 이들의 조합 등이 있다. 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제3,502,453호(Baratto)에 기재된 바와 같은 캡슐화된 윤활제 또한 사용될 수 있다.

사슬이동제의 예로는 카본 테트라브로마이드 및 기타 사슬이동제가 있다.

착화제의 예로는 암모늄 염, 예컨대 NH₄HCO₃, 주석산, 카테콜, Ce(OH)(NO₃), Ce(SO₄)₂, 프탈산, 살리실산 등이 있다. 이들 착화제는 슬러리에 첨가될 수 있는 입상 형태일 수 있다.

물 및(또는) 유기 용매가 슬러리에 혼입될 수 있다. 물 및(또는) 유기 용매의 양은 목적하는 코팅 점도를 성취하도록 선택된다. 일반적으로, 물 및(또는) 유기 용매는 결합제 전구체와 상용적이어야 한다. 물 및(또는) 용매는 전구체의 중합화 후에 제거되거나, 또는 결합제와 함께 잔류할 수 있다. 수용성 및(또는) 감수성 첨가제, 예컨대 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 셀룰로스 기재 입자 등이 또한 연마 표면의 침식성을 증가시키기 위해 포함될 수 있다.

사용 방법

본 발명은 작업편 표면의 광범위한 연마 및(또는) 마멸에 사용될 수 있다. 이들 작업편 표면은 금속, 금속 합금, 이종 금속 합금, 세라믹, 유리, 목재, 목재상 물질, 복합체, 페인트 표면, 플라스틱 (열가소성 및 강화된 열가소성 포함), 돌, 유리 텔레비젼 스크린을 비롯한 유리 표면, 광학 구성요소, 예컨대 섬유 광학 연결기, 창, 유리 디스플레이 선반 및 거울을 포함한다. 연마 물품은 또한 가정용 물품, 가구, 벽, 싱크대, 욕조, 샤워기 및 마루 표면을 깨끗하게 하는 데 사용될 수 있다. 구체예에서, 작업편 표면은 카바이드, 세라믹, 질화물 및 아철산염을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 작업편은 미국 특허 제6,171,224호에 기재된 바와 같은 알루미늄 티탄 카바이드 및 텅스텐 카바이드 표면을 포함한다. 특정 실시양태에서, 작업편은 슬라이더라고도 하는 컴퓨터 하드 디스크 드라이브 헤드이다. 상기 방법은 미국 특허 제5,733,178호 (Ohishi)에 기재되어 있으며, 본원에 그 전체가 참고로 인용된다.

당업계에 공지된 바와 같이, 디스크 드라이브 헤드는 층상 구조의 세라믹 웨이퍼 상에 제작된다. 층상 구조는 톱질되거나 또는 절단되며, 톱질된 표면은 읽기/쓰기 소자를 포함한다. 읽기/쓰기 소자는 랩핑되어 갭 구조 및 막대기 말단 함몰부를 설정한다. 조작에 사용된 물품인 각 랩은 전형적으로 약 40.6 ㎝ (16 인치) 직경의 구분된 직경일 수 있다. 헤드 열은 전형적으로 헤드 구조를 설정하기 위한 설치 장치를 사용하여 랩핑 필름에 제공된다. 이어서, 읽기/쓰기 소자가 미리 결정된 구조 및 마무리에 랩핑된다. 본 발명의 물품은 상기한 하드 디스크 드라이브 헤드의 마멸을 위한 다단계 공정의 적어도 제1 단계에 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 물품이 다단계 마무리 공정의 임의의 수의 단계에 사용될 수 있음이 고려되어야 한다.

작업편은 평평하거나, 그와 관련된 형태 또는 윤곽을 가질 수 있다. 구체적인 작업편의 예로는 안과용 렌즈, 유리 텔레비젼 스크린, 금속 엔진 구성요소 (캠축, 크랭크축, 엔진 블록 등 포함), 수동 도구 금속 단조품, 섬유 광학 구성요소, 관, 가구, 목재 캐비넷, 터빈 날, 페인트 자동차 구성요소, 욕조, 샤워기, 싱크대 등이 있다.

구체적인 예에서, 연마 물품은 광학 구성요소 마멸에 유용할 수 있다. 광학 구성요소는 도입되는 광학 신호의 특성을 변경하고, 신호의 방향을 바꾸거나 투과시키는 광학 장치의 임의의 부분으로서 정의된다. 광학 구성요소의 예에는 렌즈, 분광기, 경사 지수 렌즈, 광학 섬유, 광학 섬유의 배열, 커플러, 도파관, 편광판, 페러데이 회전기, 섬유 격자, 편광 결정, 가넷 결정, 교차 연결기 및 분열기가 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 광학 장치는 하나 이상의 광학 구성요소를 합하여 광학 신호의 특성을 변경하고, 신호의 방향을 바꾸거나 투과하는 임의의 장치이다. 예를 들어, 섬유 광학 연결기, 방출기, 투과기, 반복기, 수용기, 모듈레이터, 감쇠기, 커플러, 절연체, 증폭기, 도파관, 멀티플렉서, 디멀티플렉서, 라우터(router) 및 스위치가 상기 정의 하의 모든 광학 장치이다. 기타 광학 구성요소 및 광학 장치의 예는 [The Photonics Buyer's Guide, Book 2, 2001 Edition, Laurin Publishing, 미국 매사츄세츠주 핏츠필드]에서 발견될 수 있다.

광학 구성요소는 많은 상이한 물질들로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 광학 구성요소는 실리콘, 실리카 도핑된 물질 또는 실리카 유리일 수 있다. 광학 구성요소는 또한 도핑된 실리카, 예를 들어 희토류 도핑된 실리카, 에르븀 도핑된 실리카, 게르마늄 도핑된 실리카 또는 에르븀 이트륨 도핑된 실리카일 수 있다. 기타 예에는 갈륨 아르세니드, 인듐 갈륨 아르세니드, 게르마늄, 인듐 갈륨 아르세니드 포스피드, 플루오로지르코네이트, 인듐 포스피드, 전자-광학 스윗칭 물질, 예컨대 리튬 니오베이트 및 인산이수소칼륨, 고체상 레이저 매체, 예컨대 루비 및 알렉산드라이트, 방해석, 가넷, 희토류 도핑된 가넷이 있다. 일부 광학 장치는 칼슘티타네이트, 세리아-지르코니아 또는 알루미늄 옥시-니트리드를 포함하는 세라믹 표면으로부터 형성된다.

연마 물품은 지지체 및 작업편 표면 사이에 위치하며, 압력이 지지체에 의해 가해져 연마부와 작업편 표면 사이에 접촉이 이루어진다. 지지체는 임의의 공지된 랩핑, 단면 평평한 랩핑 또는 마멸 기계일 수 있다. 지지체는 약 40 내지 약 90 쇼어 A의 경도계를 갖는 부드러운 지원 패드를 포함할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 지지체는 경질 배킹, 예컨대 100 쇼어 A 초과의 경도계를 갖는 물질, 예를 들어 유리, 플라스틱 또는 금속을 포함할 수 있다. 가해진 압력은 일반적으로 약 2 내지 약 250 g/㎟이다. 연마 물품 및 작업편 표면은 서로 상대적으로 움직여 표면을 마무리한다. 연마제는 작업편 표면 상에서 회전하거나, 작업편 표면 상을 앞뒤로 왕복운동하거나 또는 둘 모두를 행한다. 일반적으로 연마제는 분 당 약 20 내지 약 300회 작업편 상에서 움직여 목적하는 표면을 성취한다. 목적하는 표면은 임의의 목적하는 형태, 예컨대 평평한 표면 또는 곡률 반경일 수 있다. 목적하는 표면은 또한 목적하는 표면 마무리일 수 있다. 하나의 실시예에서, 리튬 니오베이트 마멸, 목적하는 표면 마무리는 100배 확대시 육안으로 스크래칭이 없는 것으로 나타난다.

일부 실시양태에서, 연마제는 사용 전에 컨디셔닝될 수 있다. 컨디셔닝 단계에서, 연마 물품의 상부층, 일반적으로 결합제가 제거된다. 이 목적을 성취하기 위해, 연마제는 연마제와 반대로 움직여 표면 상의 층을 제거하는 추가 연마 물품과 같은 컨디셔닝 패드와 접촉하도록 배치되어야 한다. 컨디셔닝 단계는 연마 물품이 작업편과 접촉하자마자 마멸이 시작되도록 연마 입자를 노출시킨다.

용도에 따라, 연마 물품과 작업편 사이의 계면에 마멸 액체가 존재할 수 있다. 이 액체는 물 및(또는) 유기 용매일 수 있다. 마멸 액체는 윤활제, 오일, 유화 유기 화합물, 절단유체, 비누 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 연마 물품은 사용하는 동안 마멸 계면에서 왕복운동할 수 있다.

본 발명의 연마 물품은 수동으로 또는 기계와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 연마 물품은 랜덤 궤도 도구 또는 회전 도구에 고정될 수 있다. 연마 물품 및 작업편 중 하나 또는 둘 모두는 서로 상대적으로 움직인다.

재료

루독스(Ludox) LS: 수 중 분산된 실리카 30 중량％를 포함하는 콜로이달 실리카 졸, 시그마-알드리히 코포레이션 (미국 미주리주 세인트 루이스 소재) 시판.

다이아몬드: 아메리칸 보츠 크러싱 컴파니 인크. (미국 플로리다주 보카 레이튼 소재)로부터 수득한 1 ㎛ 다이아몬드 분말

SDS: 나트륨 디아밀 술포숙시네이트, 사이텍 인더스트리즈 (미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재)로부터 상표명 CYANSOL AY 하에 시판됨.

MEK: 메틸 에틸 케톤

실시예 1

루독스 LS (미국 미주리주 세인트 루이스 소재 시그마-알드리히 코포레이션으로부터 수득) 1200 g 및 1 ㎛ 평균 입도의 다이아몬드 (미국 플로리다주 보카 레이튼 소재 아메리칸 보츠 크러싱 컴파니 인크로부터 수득) 180 g을 혼합하여 연마 물품을 제조하였다. 혼합물을 초음파 용액조 중에서 30분 동안 완전히 혼합하였다. 생성된 공급물을 덴마크 조에보르크 소재 니로 코포레이션으로부터 수득한 모바일 마이너 2000 원심력 분무기에 펌핑하였다. 분무기 휠은 37,500 rpm의 공칭 회전 속도로 구동하였다. 200 ℃ 온도의 뜨거운 공기를 입자 건조에 사용하였다. 분무실 출구에서 측정한 출구 온도는 95 ℃로 유지하였다. 공급 유속은 온도를 조절하는 데 사용하였다. 입자를 500 ℃의 온도에서 가열하였다. 응집물의 공칭 벌크 및 탭 밀도를 표 2에 나타낸다.

실시예 2

슬러리가 루독스 LS 1200 g, 1 ㎛ 공칭 크기를 갖는 다이아몬드 180 g, 사이텍 인더스트리즈 (미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재)로부터 수득한 나트륨 디아밀 술포숙시네이트 1.8 g, 및 메틸 에틸 케톤 1.8 g으로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 연마 물품을 제조하였다. 생성된 응집물의 공칭 벌크 및 탭 밀도를 표 2에 나타낸다.

실시예 3

슬러리가 루독스 LS 1200 g, 1 ㎛ 공칭 크기를 갖는 다이아몬드 180 g, 사이텍 인더스트리즈 (미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재)로부터 수득한 나트륨 디아밀 술포숙시네이트 3.6 g, 및 메틸 에틸 케톤 3.6 g으로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 연마 물품을 제조하였다. 생성된 응집물의 공칭 벌크 및 탭 밀도를 표 2에 나타낸다.

실시예 4

슬러리가 루독스 LS 1200 g, 1 ㎛ 공칭 크기를 갖는 다이아몬드 180 g, 사이텍 인더스트리즈 (미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재)로부터 수득한 나트륨 디아밀 술포숙시네이트 5.4 g, 및 메틸 에틸 케톤 5.4 g으로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 연마 물품을 제조하였다. 생성된 응집물의 공칭 벌크 및 탭 밀도를 표 2에 나타낸다.

샘플	루독스 LS	1 ㎛ 다이아몬드	SDS	MEK
실시예 1	1200 g	180 g	0 g	0 g
실시예 2	1200 g	180 g	1.8 g	1.8 g
실시예 3	1200 g	180 g	3.6 g	3.6 g
실시예 4	1200 g	180 g	5.4 g	5.4 g

실시예에서 벌크 밀도에 대해 시험하였다. 벌크 밀도는 응집물의 주어진 부피의 중량을 측정함으로써 결정된다. 실시예에서 또한 탭 밀도에 대해 시험하였다. 탭 밀도는 한편으로는 응집물의 주어진 중량을 그 최소 부피로 압축시킴으로써 측정한다. 압축은 FMC 코포레이션 (미국 펜실바니아주 호머시티 소재)로부터 수득한 신트론 조거(Syntron Jogger) (모델 J-1B)를 사용하여 10 ㎖ 눈금 실린더에서 행하였다. 모든 샘플은 진동 4분 후 부피 변화를 나타내지 않았다. 벌크 밀도 측정 및 탭 밀도 측정은 모두 중량을 부피로 나눔으로써 수득하였다. 벌크 밀도 및 탭 밀도를 표 2에 나타낸다.

MEK 355 g, SDS (MEK 중 50 ％ 고형물로 희석) 4.0 g, 필람 리퀴드 퍼플 오일 LX 11096 (미국 아리조나주 템프 소재 필람 프로덕츠 컴파니 인크로부터 시판됨) 6.0 g, 및 필람 오토메이트 블루 (미국 아리조나주 템프 소재 필람 프로덕츠 컴파니 인크로부터 시판됨) 3.0 g을 스테인레스 스틸 폿에서 블렌딩하였다. 블렌드를 초음파 조건 하에서 10분간 혼합하였다. 상기한 바와 같은 응집물 500 g을 블렌드에 첨가하고 교반하였다. 이어서, 페녹시 YP-50S (MEK 중 28 ％ 고형물로 희석, 일본 도또 가사이 컴파니로부터 시판됨) 818 g, 톨루엔 47 g, 네오펜틸 글리콜, 폴리-엡실론-카프로락톤 및 4'-디페닐 메탄 디이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지 (MEK 중 35 ％ 고형물로 희석됨) 280 g, 미국 특허 제5,028,483호 (Chernega et al.)에 기재된 바와 같은 포스포릴화 폴리알콕시 폴리올 ("POCA") (MEK 중 75 ％ 고형물로 희석됨) 분산매 40 g, 및 폴리이소시아네이트 예비중합체 MRS (미국 펜실바니아주 핏츠버그 소재 바이엘 코포레이션으로부터 시판됨) 142 g을 순서대로 블렌드에 첨가하고, 각 첨가 사이에 10분간 혼합하여 슬러리를 수득하였다.

슬러리를 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,057,371호 (Canty et al.)에 기재된 바와 같은 아지리딘 함유 층으로 하도처리된 127 ㎛ (5 밀) 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 코팅하였다. 건조 용액의 마무리 코팅 중량은 12 내지 15 ㎎/in²이거나, 또는 건조 용액의 두께는 약 25.4 내지 약 30.4 ㎛였다. 이어서, 코팅된 연마제를 약 118 ℃ 오븐에서 약 24시간 동안 경화하였다. 이어서, 연마 시이트를 연마 물품 스퀘어 (10 ㎝ ×10 ㎝)로 전환하였다.

코팅된 연마제의 시험은 텅스텐 카바이드 작업편을 랩핑 필름으로 연마함으로써 행하였다. 내부적으로 고안된 회전형 평평한 랩핑 기계가 이 시험 절차에 사용되었다. 연마제 10.2 ㎝ ×10.2 ㎝ (4 in. ×4 in.) 조각을 기계의 바닥에 고정시키고, 텅스텐 카바이드 작업편을 연마제와 접촉시켜 고정하였다. 262 kPa (38 lb/in²)의 압력을 작업편에 가하고, 시험 주기를 300 rpm의 속도로 5000 회전 동안 행하였다. 물이 연마 공정을 위한 윤활제였다. 작업편 상의 전체 연마력을 표 2에 개시한다.

비교예 C1

비교예 C1의 다이아몬드는 1 미크론 다이아몬드인 것을 제외하고는 미국 특허 제3,916,584호 (Howard)의 실시예 8과 같이 응집물을 제조하였다. 이어서, 이들 응집물을 벌크 밀도 및 탭 밀도에 대해 시험하였다. 응집물을 실시예 1 내지 4와 같은 연마 물품으로 형성하였다. 연마력은 다중 코팅된 연마제 및 보고된 범위에 대해 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표준화 벌크 밀도

표준화 벌크 밀도는 벌크 밀도 측정치를 이론적 밀도로 나눔으로써 계산하였다. 이론적 밀도는 혼합물의 규칙에 따라 계산하였다.

식 중, ρ_i는 성분 i의 밀도이며, v_i는 성분 i의 부피이며, V는 응집물의 전체 부피이다.

다이아몬드의 밀도는 3.5 g/cc였다. 사용된 실리카의 밀도는 2.5 g/cc였다. 어떤 다른 물질도 마무리된 응집물에 존재하지 않았다. 모든 실시예 입자들에 대한 이론적 벌크 밀도는 2.75 g/cc로 측정된다.

샘플	벌크 밀도	탭 밀도	전체 연마력	표준화 벌크 밀도
실시예 1	0.832 g/cc	0.967 g/cc	196 ㎎	0.305
실시예 2	0.618 g/cc	0.772 g/cc	154 ㎎	0.225
실시예 3	0.579 g/cc	0.697 g/cc	135 ㎎	0.211
실시예 4	0.541 g/cc	0.677 g/cc	125 ㎎	0.197
C1	1.046 g/cc	1.189 g/cc	120 내지 169 ㎎	0.380

놀랍고도 예상 밖으로, 본 발명의 실시예에서 표준화 벌크 밀도가 낮을수록 동등하거나 더 우수한 연마력을 수득함이 밝혀졌다. 또한 놀랍게도, 본 발명의 물품이 주어진 공정의 연마력 필요조건에 맞추어질 수 있음이 밝혀졌다.

실시예 5

실시예 1과 같이 응집물을 제조하였다. MEK 355 g, SDS (MEK 중 50 ％ 고형물로 희석) 4.0 g, 필람 리퀴드 퍼플 오일 LX 11096 (미국 아리조나주 템프 소재 필람 프로덕츠 컴파니 인크로부터 시판됨) 6.0 g, 및 필람 오토메이트 블루 (미국 아리조나주 템프 소재 필람 프로덕츠 컴파니 인크로부터 시판됨) 3.0 g을 스테인레스 스틸 폿에서 블렌딩하였다. 블렌드를 초음파 조건 하에 10분간 혼합하였다. 상기 응집물 500 g을 블렌드에 첨가하고 교반하였다. 이어서, 페녹시 YP-50S (MEK 중 28 ％ 고형물로 희석, 일본 도또 가사이 컴파니로부터 시판됨) 818 g, 톨루엔 47 g, 네오펜틸 글리콜, 폴리-엡실론-카프로락톤 및 4'-디페닐 메탄 디이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지 (MEK 중 35 ％ 고형물로 희석됨) 280 g, 미국 특허 제5,028,483호 (Chernega et al.)에 기재된 바와 같은 포스포릴화 폴리알콕시 폴리올 ("POCA") 분산매 (MEK 중 75 ％ 고형물로서 희석됨) 40 g, 및 폴리이소시아네이트 예비중합체 MRS (미국 펜실바니아주 핏츠버그 소재 바이엘 코포레이션으로부터 시판됨) 142 g을 순서대로 블렌드에 첨가하고, 각 첨가 사이에 10분간 혼합하여 슬러리를 수득하였다.

슬러리를 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,057,371호 (Canty et al.)에 기재된 바와 같은 아지리딘 함유 층으로 하도처리된 127 ㎛ (5 밀) 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 코팅하였다. 슬러리는 43 ㎛ (1.7 밀)로 12 m/분 (40 ft/분)으로 코팅하여, 총 4분 동안 82 ℃ (180 ℉) 내지 최대 118 ℃ (245 ℉)의 구배 경화에 걸쳐 강제 공기 오븐 중에서 경화하였다. 생성된 연마 시이트를 74 ℃ (165 ℉)에서 24시간 동안 후경화하였다. 이어서, 연마 시이트를 11 ㎝ 직경을 갖는 연마 물품 디스크로 전환하였다.

미리 칭량된 섬유 광학 연결기 (ST 모델) (미국 미네소타주 세인트 폴 소재 3M 컴파니로부터 상표명 3M ST CONNECTOR TYPE OFNR 하에 2.5 ㎜ 쇠고리로 시판됨)을 60 경도계 지원 패드 및 압력 설정 1이 장착된 세이코(Seiko) OFL 12 (미국 캘리포니아주 토란스 소재 세이코 인스트루먼츠 USA로부터 시판됨)을 사용하여 46분간 연마 물품 디스크로 마멸하였다. 탈이온수를 윤활제로서 사용하였다. 표 3에 상세히 나타낸 바와 같이, 마멸 후 특정 시간에 마멸을 정지하였다. 섬유 광학 연결기를 건조할 때까지 이소프로필 알콜로 닦아내고, 적은 솜 천으로 건조시키고 재칭량하였다. 제거된 물질의 전체량을 표 3에 나타낸다.

비교예 C2 내지 C4

하기와 같이 시판되는 랩핑 필름에 대해 공정을 반복하였다: 비교예 C2는 3M 1 미크론 662XW TH 임페리얼(IMPERIAL) 다이아몬드 랩핑 필름 (미국 미네소타주 세인트 폴 소재 3M 컴파니로부터 시판됨); 비교예 C3은 마이코(Myco) 1 미크론 울트라랩(ULTRALAP) 다이아몬드 랩핑 필름 (미국 펜실바니아주 몽고메리빌 소재 마이코 프레시젼 어브레시브 인크로부터 시판됨); 비교예 C4는 옹스트롱랩(ANGSTROMLAP) 1 미크론 D1 다이아몬드 랩핑 필름 (미국 매사츄세츠주 뉴 베드포드 소재 화이버 옵틱 센터로부터 시판됨). 제거된 물질의 전체량을 표 3에 나타낸다.

시간 (분)	실시예 5	비교예 C2	비교예 C3	비교예 C4
0	0 ㎎	0 ㎎	0 ㎎	0 ㎎
3	1.4 ㎎	1.7 ㎎	1.1 ㎎	1.4 ㎎
6	2.9 ㎎	2.9 ㎎	2.4 ㎎	2.1 ㎎
9	4.7 ㎎	3.7 ㎎	3.5 ㎎	2.8 ㎎
15	8.3 ㎎	4.9 ㎎	5.5 ㎎	3.4 ㎎
21	12.1 ㎎	6 ㎎	7.1 ㎎	3.8 ㎎
27	16.5 ㎎	6.8 ㎎	8.4 ㎎	3.9 ㎎
33	21.5 ㎎	6.9 ㎎	9.4 ㎎	시험되지 않음
39	26.1 ㎎	시험되지 않음	10.7 ㎎	시험되지 않음
45	30.5 ㎎	시험되지 않음	12 ㎎	시험되지 않음

표 3은 본 발명의 연마 물품이 시판되는 연마 물품보다 장시간 일정한 절단율을 가짐을 나타낸다.

Claims

연마 입자를, 옥시드와 물로 이루어진 졸과 함께 포함하는 혼합물을 형성하고;

혼합물을 분무 건조기에 공급하고;

분무 건조기 내의 혼합물을 건조시켜 성긴 그린웨어(greenware) 응집물을 형성하고;

그린웨어 응집물을 가열하는 것을 포함하는, 옥시드의 결정성 매트릭스 내에 보유된 연마 입자를 포함하는 응집물의 제조 방법.
연마 입자를, 옥시드와 물로 이루어진 졸과 함께 포함하는 혼합물을 형성하고;

혼합물을 분무 건조기에 공급하고;

분무 건조기 내의 혼합물을 건조시켜 성긴 그린웨어 응집물을 형성하고;

그린웨어 응집물을 가열하여, 옥시드의 결정성 매트릭스 내에 보유된 연마 입자를 포함하는 응집물을 형성하며;

응집물을 결합제 전구체와 혼합하여 슬러리를 형성하고;

슬러리를 배킹의 주요면 상에 코팅하고;

결합제 전구체를 경화시키는 것을 포함하는 코팅된 연마 물품의 제조 방법.
연마 입자를, 옥시드와 물로 이루어진 졸과 함께 포함하는 혼합물을 형성하고;

혼합물을 분무 건조기에 공급하고;

분무 건조기 내에서 혼합물을 건조시켜 성긴 그린웨어 응집물을 형성하고;

그린웨어 응집물을 가열하여, 옥시드의 결정성 매트릭스 내에 보유된 연마 입자를 포함하는 응집물을 형성하고;

응집물을 결합제 전구체와 혼합하여 슬러리를 형성하고;

슬러리를 공동을 포함하는 제조 도구에 적용하고;

결합제 전구체를 경화시키는 것을 포함하는 3차원 고정된 연마 물품의 제조 방법.
작업편을 제공하고;

작업편을, 결정성 매트릭스와 연마 입자를 포함하며 약 0.38 미만의 표준화 벌크 밀도를 갖는 응집물 입자를 포함하는 코팅된 연마 물품과 접촉시키고;

작업편과 코팅된 연마 물품을 상대적으로 움직이는 것을 포함하는 작업편의 마멸 방법.
결정성 매트릭스를 포함하며 표준화 벌크 밀도가 약 0.38 미만인 응집물 입자.
제5항에 있어서, 연마 입자를 더 포함하는 응집물.
제5항의 응집물을 포함하는 코팅된 연마 물품.
제5항의 응집물을 포함하는 3차원 고정된 연마 물품.