KR20040068360A - 배킹 및 배킹으로 제조된 연마 제품 및 배킹 및 연마제품의 제조 및 이용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 (126) 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소 (22, 28)를 포함하는 대향 제2 주요면 (127)을 갖는 시트형 중합체성 기판을 포함하는 연마 용품용 배킹 (125)을 제공한다. 연마 제품 (50)은 적어도 배킹 (29)의 볼록부 영역 (63)을 연마재 코팅 (62)로 코팅함으로써 제공된다.

Description

배킹 및 배킹으로 제조된 연마 제품 및 배킹 및 연마 제품의 제조 및 이용 방법 {Backing and Abrasive Product Made with the Backing and Method of Making and Using the Backing and Abrasive Product}

본 발명은 일반적으로 연마 제품용 배킹, 상기 배킹의 제조 방법, 및 상기 배킹을 포함하는 연마 제품, 상기 연마 제품의 제조 방법 및 상기 연마 제품의 이용 방법에 관한 것이다.

코팅된 연마 제품은 전형적으로 연마재 코팅으로 오버코팅된 가요성 배킹 물질을 포함한다. 연마재 코팅은 보통 배킹의 상부 표면에 1차 도포되는 "메이크 (make)" 코팅이라 전형적으로 지칭되는 제1 코팅을 포함하고, 메이크 코팅이 아직 충분히 경화되지 않은 동안, 연마재 입자는 메이크 코팅에 침착되어 거기에 부분적으로 매립되게 된다. 그 후, 메이크 코팅을 적어도 부분적으로 경화시키고, 전형적으로 메이크 코팅 및 연마재 입자를 덮는 사이즈 코팅을 첨가하여 연마재 입자를 코팅된 연마 제품 내에 추가로 고정시킨다. 메이크 및 사이즈 코팅을 완전히 경화시킨 후, 코팅된 연마 제품이 제조된다. 코팅된 연마 제품은 또한 경화성 결합제 내의 연마재 입자의 블렌드를 배킹의 한 표면에 도포함으로써 제조된 연마 제품을 포함할 수 있다. 전형적으로 블렌드를 배킹의 상부 표면 상에 적합한 수단으로 코팅한 후 경화시킨다. 경화 이전에 연마재 코팅의 표면을 볼록 부분 및 오목 부분을 포함하도록 변경시켜 3-차원 또는 구조화된 연마 표면을 제공할 수도 있다.

일부 경우에서, 3-차원 표면을 연마재 코팅 자체에 부여하는 대신, 배킹에 부여하는 것이 사실상 바람직하다. 배킹에 3-차원 표면을 부여하는 경우, 연마재 코팅이 도포되어 생성된 표면은 전형적으로, 볼록부 영역에서 보통 편평하고 볼록부 영역이 일반적으로 동일한 평면 상에 배치되어 불연속 연마 표면을 제공하는 볼록 부분 및 오목 부분을 포함한다.

대부분의 코팅된 연마 제품은 임의의 다양한 형상, 예를 들어 직사각형 시트, 디스크 형상, 연신 스트립 및 단부에서 체결되어 연마 벨트를 제공하는 연신 스트립으로 전환된다. 연마 디스크는 전형적으로 사포질 장치, 예를 들어 궤도 사포기에서 사용되므로, 그의 연마재 없는 면에는 코팅된 연마 디스크를 사포질 장치에 함유된 이동성 패드에 부착시키는 몇몇 수단이 요구된다. 연마 디스크의 연마재 없는 면, 또는 접착될 표면이 접착제 코팅과 표면 사이에 양호한 접착 결합을 제공하기 위해 적용되는 표면이도록, 도포되는 지지 패드 중 하나에 감압성 접착제 조성물을 코팅하는 것이 매우 보편적이다. 다른 기계적 부착 시스템이 공지되어 있다. 예를 들면, 연마 용품의 후방은 루프 기판을 함유할 수 있다. 루프 기판의 목적은 지지 패드상의 후크와 단단히 맞물리도록 디스크와 같은 연마 제품용 수단을 제공하는 것이다. 더욱이, 말단 단부가 편평한 직립 필라멘트 스템 (stem)을 포함하는 시트는 또한 루프 기판과의 맞물림을 위한 맞물림 장치로서 사용될 수도 있다. 루프 기판은 다른 면이 맞물림 부재, 즉, 말단 단부가 편평한 다수의 후크 또는 스템을 포함하는 시트인 루프 기판이 부착될 연마 시트 물질의 후방 또는 지지체 중 하나에 도포될 수 있다.

본 발명에 앞서, (1) 연마재 코팅으로 코팅될 표면상에 볼록 부분 및 오목 부분을 갖는 배킹 및 (2) 배킹의 배면에 적용될 2 부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분을 포함하는 연마 시트 물질의 제조업자는 다단계 작업으로 상기 결과를 달성하도록 요구하였다. 전형적으로, 볼록부 영역 및 오목부 영역을 갖는 배킹을 먼저 제조한다. 그 후, 연마재 코팅을 적어도 볼록부 영역에 도포한다. 그 후의 작업에서는 말단 단부가 체결된 후크 또는 스템을 보유하는 시트와 같은 2 부분 기계적 맞물림 시스템 중 한 부분을 포함하는 시트 물질을 적층시키는 것이 요구된다.

미국 특허 제2,115,897호 (Wooddell et al.)는 접착제에 의해 다수의 결합된 연마재 단편이 부착된 배킹을 갖는 연마 용품을 교시한다. 상기 결합된 연마재 단편은 특정한 패턴으로 배킹에 접착 고정될 수 있다.

미국 특허 제2,242,877호 (Albertson)는 압착된 연마 디스크의 제조 방법을 교시한다. 코팅된 연마 섬유 디스크의 몇몇 층을 주형에 놓은 후, 열 및 압력을 가해 압착된 중심 디스크를 형성한다. 주형은 특정한 패턴을 갖는데, 그 후에 이를 압착된 중심 디스크로 이동시켜 패턴 코팅된 연마 용품을 제조한다.

미국 특허 제2,755,607호 (Haywood)는 연마 부분 중의 편평부 (land) 및 홈 (groove)이 존재하는 코팅된 연마재를 교시한다. 접착제 코팅을 배킹의 전방 표면에 도포한 후, 상기 접착제 코팅을 빗질하여 피크 및 골을 생성한다. 다음, 연마재 알갱이를 접착제로 돌출시킨 후, 접착제 코팅을 고체화한다.

미국 특허 제3,048,482호 (Hurst)는 배킹, 결합 시스템 및 결합 시스템에 의해 배킹에 고정되는 연마재 과립을 포함하는 연마 용품을 개시한다. 연마재 과립은 연마 알갱이들의 복합체 및 결합 시스템과 별개인 결합제이다. 연마재 과립은 3차원이고, 바람직하게는 피라미드 형상이다. 상기 연마 용품을 제조하기 위해, 먼저 연마재 과립을 주조 방법을 통해 제조한다. 다음, 배킹을 주형에 넣은 후, 결합 시스템 및 연마재 과립을 넣는다. 주형은 그의 내부에 패턴화된 공동 (cavity)을 가지며, 이로부터 배킹에 특정한 패턴을 갖는 연마재 과립이 수득된다.

미국 특허 제3,498,010호 (Hagihara)는 연마재로 충전된 경화된 수지 복합체를 포함하는 가요성 분쇄 디스크를 기재한다. 상기 디스크는 주조 방법으로 형성된 구조화된 표면을 추가로 포함한다.

미국 특허 제3,605,349호 (Anthon)는 래핑 (lapping)형 연마 용품에 관한 것이다. 결합제 및 연마재 알갱이를 함께 혼합한 후, 격자를 통해 배킹에 분무한다. 상기 격자의 존재로 패턴화된 연마재 코팅이 수득된다.

영국 특허 출원 제2,094,824호 (Moore)는 패턴화된 래핑 필름에 관한 것이다. 연마재/결합제 수지 슬러리를 제조하고, 슬러리를 마스크를 통해 도포하여 별개의 언덕 (island)을 형성한다. 다음, 결합제 수지를 경화시킨다. 마스크는 실크 스크린, 스텐실, 와이어 또는 메쉬일 수 있다.

미국 특허 제4,644,703호 (Kaczmarek et al.) 및 미국 특허 제4,773,920호 (Chasman et al.)는 배킹 및 배킹에 접착되는 연마재 코팅을 포함하는 래핑 연마 용품에 관한 것이다. 연마재 코팅은 래핑 크기 연마재 알갱이의 현탁액 및 유리 라디칼 중합으로 경화된 결합제를 포함한다. 연마재 코팅은 로토그라비어 롤에 의해 패턴으로 형상화될 수 있다.

일본 특허 출원 제JP 62-238724A호 (Shigeharu, 1987년 10월 19일자로 공개됨)는 기판에 매우 다수의 간헐성 돌출부를 형성하는 방법을 기재한다. 미리-경화된 수지의 비드는 플레이트의 양쪽 면 모두에서 동시에 압출 주조된 후 경화된다.

미국 특허 제4,930,266호 (Calhoun et al.)는 연마재 과립이 강하게 결합되어 실질적으로 한쪽 면에 미리 결정된 측면 간격으로 위치하는 패턴화된 연마 시트화를 교시한다. 상기 발명에서는, 각 과립이 본질적으로 연마 배킹에 개별 도포되도록 충돌 (impingement) 기술을 통해 연마재 과립을 도포한다. 그 결과 연마재 과립의 이격이 정밀하게 제어된 연마 시트가 수득된다.

일본 특허 출원 제02-083172호 (Tsukada et al., 1990년 3월 23일자로 공개됨)는 특정한 패턴을 갖는 래핑 필름의 제조 방법을 교시한다. 연마재/결합제 슬러리를 공구에서의 톱니부 (identation)에 코팅한다. 그 후, 배킹을 공구 위에 도포하고, 연마재 슬러리 중의 결합제를 경화시킨다. 다음, 생성된 코팅된 연마재를 공구에서 제거한다. 결합제는 방사 에너지 또는 열 에너지로 경화시킬 수 있다.

미국 특허 제5,014,468호 (Ravipati et al.)는 안과적 적용을 위해 의도되는 래핑 필름에 관한 것이다. 래핑 필름은 방사로 경화된 접착 결합제에 분산된 연마재 알갱이의 패턴화된 표면 코팅을 포함한다. 패턴화된 표면을 제조하기 위해서, 연마재/경화성 결합제 슬러리를 로토그라비어 롤의 표면에서 형상화하고, 형상화된 슬러리를 롤 표면으로부터 제거한 후, 경화를 위해 방사 에너지를 가한다.

미국 특허 제5,015,266호 (Yamamoto)는 연마재/접착제 슬러리를 엠보싱된 시트 위에 균일하게 코팅시켜 기저 시트의 불규칙성에 상응하여 경화시 슬러리의 표면 장력으로 형성된 높은 및 낮은 연마부를 보유하는 연마재 코팅을 제공하는 연마 시트에 관한 것이다.

미국 특허 제5,107,626호 (Mucci)는 다수의 정밀하게 형상화된 연마 복합체를 함유하는 코팅된 연마재로 연마시킴으로써 기판에 패턴화된 표면을 제공하는 방법을 교시한다. 연마 복합체는 랜덤하게 배열되지 않고, 각 복합체는 결합제에 분산된 다수의 연마재 알갱이를 포함한다.

일본 특허 출원 제JP 4-159084호 (Nishio et al., 1992년 6월 2일자로 공개됨)는 래핑 테이프의 제조 방법을 교시한다. 연마재 알갱이 및 전자 빔 경화성 수지를 포함하는 연마재 슬러리를 오목부 롤 또는 톱니모양 플레이트의 표면에 도포한다. 그 후, 연마재 슬러리를 결합제를 경화시키는 전자 빔에 노출시키고, 생성된 래핑 테이프를 롤에서 제거한다.

미국 특허 제5,190,568호 (Tselesin)는 다수의 피크 및 골을 갖는 코팅된 연마재를 기재한다. 연마재 입자는 복합체 구조물의 표면 내에 및 표면 상에 매립된다.

미국 특허 제5,199,227호 (Ohishi)는 기판에 다수의 미립자 충전된 수지 돌기를 포함하는 표면 처리 테이프를 기재한다. 상기 돌기는 고급 연마재 입자의 층으로 코팅된 근접하게 이격된 버나드 (Bernard) 기포이다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,437,754호 (Calhoun)는 연마 용품의 제조 방법을 교시한다. 연마재 슬러리를 엠보싱된 기판의 오목부에코팅한다. 생성된 구조물을 배킹에 적층시키고, 연마재 슬러리 중의 결합제를 경화시킨다. 엠보싱된 기판을 제거하고 연마재 슬러리를 배킹에 접착시킨다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,219,462호 (Bruxvoort et al.)는 연마 용품의 제조 방법을 교시한다. 연마재/결합제/발포제 슬러리를 엠보싱된 배킹의 오목부에만 실질적으로 코팅한다. 코팅 후, 결합제를 경화시키고, 발포제를 활성화시킨다. 이로써 엠보싱된 배킹의 표면 위로 팽창되는 슬러리가 수득된다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,435,816호 (Spurgeon et al.)는 연마 용품의 제조 방법을 교시한다. 상기 특허 출원의 한 측면에서, 연마재/결합제 슬러리를 엠보싱된 기판의 오목부에 코팅한다. 방사 에너지를 엠보싱된 기판을 통해 연마재 슬러리로 투과시켜 결합제를 경화시킨다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,672,097호 (Hoopman)는 특성을 정밀하게 형상화하나 그들 사이에서 변화시킨 연마 용품을 교시한다.

유럽 특허 제702,615호 (Romero, 1997년 10월 22일자로 공개됨)는 패턴화된 연마 표면을 갖는 연마 용품을 기재한다. 연마 용품은 열가소성 물질을 포함하는 다수의 볼록 및 오목 부분을 가지며, 볼록 부분은 접착제 및 연마 물질의 층을 추가로 포함하는 반면, 오목 부분은 연마 물질이 결여된다.

미국 특허 제5,690,875호 (Sakakibara et al.)는 주조된 기계적 체결구를 제조하기 위한 방법 및 기구를 기재한다. 공동 압출물을 형성하는 맞물림 요소를 가진 다이 휠로 열가소성 수지를 주조한다. 다이 휠은 다이로부터 맞물림 요소를 제거하기 위해 실질적으로 균일한 박리력을 제공하는 냉각 수단을 보유하며, 이로 인해 기판의 변형을 예방한다.

미국 특허 제5,785,784호 (Chesley et al.)는 제1 및 제2 대향 주요면을 갖는 연마 용품에 관한 것이다. 기계적 체결구를 한쪽 표면에 형성하고, 정밀하게 형상화된 연마 복합체를 제작 공구를 통해 대향 주요면에 도포한다.

미국 특허 제6,299,508호 (Gagliardi et al.)는 배킹의 표면에 일체적으로 주조된 돌출부를 함유하는 다수의 분쇄-보조물을 보유하는 연마 용품을 기재한다. 돌출부는 다수의 피크 및 골을 규정하도록 외형화되며, 여기서 연마재 입자는 피크 및 골의 적어도 일부를 덮는다.

미국 특허 제6,303,062호 (Aamodt et al.)는 맞물림 요소가 경계선이 있는 볼록 헤드를 포함하는 기계적 체결구를 개시한다. 볼록 헤드는 스템 단부에 가열된 물질의 층을 도포하여 형성한다.

발명의 요약

본 발명은 연마 용품을 위한 신규 배킹을 제공한다. 연마재 코팅이 도포될 볼록부 영역 및 오목부 영역을 보유하는 주요면 및 2-부분 기계적 체결 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 포함하는 대향 주요면을 포함하기 위해, 배킹은 본질적으로 단일 단계로 제조된다.

제1 실시양태에서, 본 발명은 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 포함하는 대향 제2 주요면을 갖는 시트형 중합체성 기판을포함하는 연마 용품용 배킹을 제공한다. 제1 주요면의 패턴은 균일한 패턴 또는 랜덤한 패턴 중 하나일 수 있다. 맞물림 요소는 제2 주요면으로 일체적으로 형상화된 편평한 말단 단부를 갖는 필라멘트 스템을 포함할 수 있거나, 제2 주요면으로 일체적으로 형상화된 후크 요소를 포함할 수 있다.

추가의 실시양태에서, 본 발명은:

연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 포함하는 대향 제2 주요면을 갖는 시트형 중합체성 기판을 포함하는 배킹; 및

적어도 볼록부 영역상의 연마재 코팅

을 포함하는 연마 용품을 제공한다.

볼록부 영역을 동일한 면에 배치하여 불연속 연마 표면을 제공하는 것이 바람직하다. 바람직한 형태는 볼록부 영역만을 코팅하는 것이지만, 연마재 코팅은 오목부 영역 및 볼록부 영역을 포함하는 제1 주요면 전체를 코팅할 수 있다.

연마재 코팅은 연마재 입자 및 결합제 및 경화성 결합제의 혼합물을 포함할 수 있으며, 제1 주요면에 도포되는 경우 이것은 경화되어 균일한 연마재 코팅을 제공한다. 그 안에 볼록부 영역 및 오목부 영역을 부여하는 경화 이전에, 코팅을 개조하여 형상화된 또는 구조화된 연마재 코팅을 제공할 수 있다.

맞물림 요소는 이러한 제2 주요면으로 일체적으로 형상화된 필라멘트 스템을 포함할 수 있으며, 각 스템은 편평화된 말단 단부 또는 후크 요소를 가지고, 각 스템 또는 후크 요소는 제2 주요면으로 일체적으로 형상화된다.

연마재 코팅은 각 연마재 입자의 적어도 일부가 매립된 결합제 메이크 코팅을 포함할 수 있고, 메이크 코팅 및 연마재 입자상의 사이즈 코팅을 추가로 포함할 수 있다.

추가의 실시양태에서, 본 발명은 연마 용품을 위한 배킹의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은:

용융된 중합체성 물질을 압출시켜 제1 주요면 및 대향 제2 주요면을 가진 용융된 중합체 시트를 형성하는 단계;

용융된 중합체 시트의 제1 주요면을 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 접촉 표면을 가진 공구와 접촉시켜 제1 주요면에 오목부 영역 및 볼록부 영역의 상응하는 패턴을 생성하는 단계;

2-부분 기계적 맞물림 시스템 중 한 부분이 될 형상화된 맞물림 요소 및 형상화된 맞물림 요소에 대한 전구물로 구성된 군으로부터 선택된 다수의 요소를 거기에서 생성할 수 있는 접촉 표면을 가진 제2 공구와, 용융된 중합체 시트의 제2 주요면을 접촉시키는 단계;

용융된 중합체 시트를 고체화하여 배킹을 제공하는 단계; 및

맞물림 요소의 임의의 전구물을 맞물림 요소로 형성하는 단계

를 포함한다.

바람직하게는, 제1 표면의 볼록부 및 오목부 영역의 패턴을 형성하는 단계 및 제2 주요면에서 맞물림 요소에 대한 전구물인 맞물림 요소를 형성하는 단계를 동시에 수행한다. 중합체 시트는 각 중합체 물질이 중합체 시트 내에 층을 포함하는, 2종 이상의 상이한 중합체 물질을 포함하는 공압출된 중합체 시트일 수 있다.

형상화된 맞물림 요소에 대한 전구물은 형성된 후에 그의 말단 단부를 편평화여 루프화 포로 맞물릴 수 있는 편평한 헤드 부분을 제공하도록 추가로 가공된 직립 스템인 것이 바람직하다. 별법으로, 필라멘트 가닥을 제2 공구의 접촉 표면 에 함유된 입구로부터 빼낼 때, 동일 계 내에서 후크를 형성하게 될 제2 공구의 표면에서 적절히 형상화된 형성 공동을 이용하여 맞물림 요소를 후크로 형성할 수 있다. 별법으로, 후크를 직립 형태로 형성하고, 나중에 연화시켜 적절한 공구를 통해 후크 형상으로 적절히 배치할 수도 있다.

연마재 코팅은 적어도 제1 표면의 볼록부 영역 위에 도포되어 불연속 연마 표면을 제공한다. 상기 언급한 바와 같이, 연마재 코팅은 평활한 형태 또는 형상화된 또는 구조화된 형태 중 하나로 도포될 수 있는 연마재 입자 및 경화성 결합제의 블렌드일 수 있거나, 통상적인 메이크 및 사이즈 코팅된 연마재 코팅일 수 있다.

그리고 추가의 측면에서, 본 발명은 연마 용품의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은:

용융된 중합체성 물질을 압출시켜 제1 주요면 및 대향 제2 주요면을 가진 용융된 중합체 시트를 형성하는 단계;

용융된 중합체 시트의 제1 주요면을 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 접촉 표면을 가진 제1 공구와 접촉시켜 제1 주요면에 오목부 영역 및 볼록부 영역의 상응하는 패턴을 생성하는 단계;

2-부분 기계적 맞물림 시스템 중 한 부분이 될 형상화된 맞물림 요소 및 형상화된 맞물림 요소에 대한 전구물로 구성된 군으로부터 선택된 다수의 요소를 거기에서 생성할 수 있는 접촉 표면을 가진 제2 공구와, 용융된 중합체 시트 물질의 제2 주요면을 접촉시키는 단계;

용융된 중합체 시트를 고체화하여 배킹을 제공하는 단계;

맞물림 요소에 대한 임의의 전구물을 맞물림 요소로 형성하는 단계; 및

적어도 제1 주요면의 볼록부 영역상에 연마재 코팅을 제공하는 단계

를 포함한다.

연마재 코팅은 적어도 제1 주요면의 볼록부 영역을 경화성 결합제 조성물의 메이크 코팅으로 코팅하고, 연마재 입자를 경화성 결합제 조성물의 메이크 코팅에 침착시키고, 메이크 코팅 결합제 조성물을 적어도 부분적으로 경화시킴으로써 제공할 수 있다. 바람직하게는, 경화성 사이즈 코팅 조성물을 메이크 코팅 및 연마재 입자상에 코팅시킨 후, 메이크 및 사이즈 코팅 조성물을 적절한 방법으로 완전히 경화시킨다.

추가의 실시양태에서, 본 발명은:

볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 포함하는 대향 제2 주요면을 갖는 시트형 중합체성 기판을 포함하는 배킹 및

적어도 볼록부 영역상의 연마재 코팅

을 포함하는 연마 용품의 연마재 코팅을 접촉시키는 단계; 및

하나 이상의 연마 용품 또는 작업편을 이동시켜 작업편의 접촉 표면을 연마시키는 단계

를 포함하는 작업편의 연마 방법을 제공한다.

작업편은 임의의 물질, 예를 들면, 금속, 목재, 플라스틱 및 복합체로 구성된 군으로부터 선택된 물질로 형성될 수 있다. 작업편은 또한 재페인팅될 표면을 제공하기 위해 연마될 수 있는 페인팅된 작업편일 수도 있다.

본 발명의 연마 용품은 다양한 통상적으로 형상화된 연마 제품 중 임의의 것, 예를 들어 연마 디스크, 연마 벨트 및 직사각형 연마 시트로 전환될 수 있다. 본 발명의 연마 용품의 바람직한 형상은 제2 주요면에서 형성된 기계적 맞물림 요소를 수용하기 위한 지지 패드를 가질 수 있는 통상적인 궤도 사포기 또는 유사한 장치에 적합하도록 원형일 수 있는 패드의 형상이다. 지지 패드는 연마 용품의 제2 주요면에 제공되는 요소를 위한 짝짓기 요소를 포함할 수 있다.

본 발명은 도면의 도 1-10를 참고하여 추가로 예시되며, 여기서:

도 1은 본 발명의 배킹을 형성하기 위한 방법 및 기구를 도시하는 도식도이다.

도 2는 본 발명에 따른 연마 배킹 제품의 일부의 확대된 횡단면 도식도이다.

도 3은 본 발명에 따른 연마 제품의 다른 실시양태의 일부의 확대된 횡단면 도식도이다.

도 4는 형상화된 연마재 코팅을 가진 연마 제품의 추가의 실시양태의 일부의확대된 횡단면 도식도이다.

도 5는 도 4에 도시된 연마 제품의 형상화된 연마재 층을 제조하기에 유용한 제작 공구를 제조하기 위한 롤러의 상면도이다.

도 6은 표면을 상세히 나타내기 위해 라인 6-6에서 취한 도 5에 도시된 롤의 한 단편의 확대된 단면도이다.

도 7은 라인 7-7에서 취한 도 5에 도시된 롤의 패턴화된 표면의 다른 단편의 확대된 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 연마 용품을 제조하는 한 가지 방법의 도식도이다.

도 9는 실시예 2 및 3을 위한 공구를 제조하기 위해 사용되는 패턴의 확대된 평면도이다.

도 10은 본 발명의 연마 용품의 광학 현미경사진이다.

도 11은 본 발명의 배킹을 형성하기 위한 바람직한 방법 및 기구를 도시하는 도식도이다.

도 12는 도 11에 도시된 제작 공구에서의 공동의 크기 및 공간에 대한 상세한 정보를 도시한다.

도 13은 도 11에 도시된 기구를 사용하여 제조된 배킹의 횡단면의 현미경사진이다.

상기 나타낸 도면 중 어떤 것도 비율에 따르는 것으로 의도되지 않으며, 특정한 특징은 본 발명을 더욱 명쾌하게 이해하기 위해 과장하여 나타내었음을 주지해야 한다.

이제 도 1에 대해 언급하면, 미립자 중합체성 물질이 압출기로 도입될 수 있게 하는 깔대기 (11)을 포함하는 압출기 (10)을 나타낸다. 압출기는 용융되어 적절한 압출기 다이로부터 용융된 중합체 시트를 형성하여 패턴화 롤 (14)과 벨트 (15)의 공동-보유 표면 (16) 사이로 인도되는 용융된 중합체 시트 (12)를 제조하는 능력을 갖는 상기 목적을 위한 임의의 통상적인 상업적 압출기일 수 있다. 바람직한 압출기는 물질의 용융된 시트를 형성할 수 있는 입구를 가진 압출기 다이가 장착된, 위스콘신주 치페와 펄스 (Chippewa Falls)에 소재하는 존슨 플라스틱 머시너리 캄파니 (Johnson Plastic Machinery Co.)로부터 상표명 "싱글 스크류 익스트루더 (SINGLE SCREW EXTRUDER)"로 수득가능한 압출기이다. 압출기에 대한 작업 조건은 하기와 같았다:

압출기 다이를 248.9℃에서 가열하였고, 그의 입구는 12.7 mm (0.5 인치)이었다. 중합체성 물질을 압출기 내에서 1분 당 26.7℃의 속도로 가열하였다.

강철로 구성되고 18℃에서 가열된 패턴화 롤 (14)를 8.2 m/분으로 회전시켰다. 18.3℃에서 유지되는 강철 패턴화 롤 (14)는 대략 1,783 피라미드/cm²(11,500 피라미드/인치²)를 갖는 그의 원통형 표면상에 지그재그 피라미드 패턴을 포함하였다. 패턴화 롤 (14)를 8.2 m/분으로 회전시켰다.

직립 필라멘트를 형성할 수 있는 공동-보유 표면 (16)을 가진 벨트 (15)는 각각 롤 세트 (17), (18), (19) 및 (20) 위로 인도되었다. 스템 (22)를 벨트 표면(16)에 형성하는 동시에 용융된 시트 (12)의 상부 표면에 다수의 볼록 부분 (21)을 제공하도록, 닙을 각각 패턴화된 표면 롤 (14)와 롤 (17) 상에 존재하는 벨트 (15)의 공동-보유 표면 (16) 사이에서 형성하였다. 그의 상부 표면에 볼록 부분 (21) 및 그의 하부 표면에 필라멘트 스템 (22)를 보유하는 생성된 형상화된 배킹 (23)을 고체화시키고, 스템-형성 벨트 표면 (16)으로부터 이격된 아이들러 롤 (18) 상으로 및 아이들러 롤 (24) 하로 인도하여 스템 (22)를 벨트 (15)의 표면 (16)에서 그의 형성 입구로부터 박리하였다. 그 후, 배킹 보유 후크 요소 전구물 스템 (22)를 각각 3개의 적층된 롤러 (25), (26) 및 (27) 주위의 S자 모양으로 인도하여 직립 스템 (22)의 말단 단부를 편평하게 하여 편평화된 스템 (28)을 제공하였다. 롤 (25)를 143℃에서 가열하고, 8.2 m/분으로 시계방향으로 회전시켰고, 이는 강철로 구성되었다. 롤 (26)을 10℃에서 냉각시키고, 8.2 m/분으로 시계방향으로 회전시켰고, 이는 강철로 구성되었다. 롤 (27)은 143℃에서 가열하고, 8.2 m/분으로 시계방향으로 회전시켰고, 이는 강철로 구성되었다. 편평화된 말단 단부를 형성하여 편평화된 스템 (28)을 제공한 후, 생성된 배킹 물질 (29)를 롤 (30)으로서 저장하기 위해 권취시켰다.

도 2는 상부 표면 (40) 및 하부 표면 (41)을 나타내는 배킹 (29)의 일부의 확대된 횡단면 도식도이다. 상부 표면 (40)은 볼록부 영역 (42) 및 오목부 영역 (43)을 포함한다. 하부 표면 (41)은 루프화된 포 기판과의 맞물림을 위해 편평화된 말단 단부 (45)를 갖는 직립 스템 (44)를 포함한다. 배킹의 제2 주요면상에 사용된 바와 같은 2-부분 기계적 체결 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림요소의 제조 방법은 미국 특허 제5,785,784호 (Chesley et al)에 기재되어 있다.

도 1에 도시된 기구에서, 순환 벨트 (15)는 용융된 열가소성 물질로부터 직립 스템 (22)를 제조할 수 있는 표면 (16)을 가진 제작 공구이다. 바람직한 용융된 열가소성 물질은 미시간주 미들랜드에 소재하는 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company)로부터 상표명 "SRD7587"으로 시판되는 폴리프로필렌이다.

도 3은 본 발명에 따른 연마 제품 (50)의 일부의 확대된 횡단면 도식도이다. 도 3에 도시된 배킹은 볼록부 및 오목부 영역을 가진 상부 표면 및 2-부분 기계적 체결 시스템의 한 부분을 포함하는 하부 표면을 보유하는 도 2에 나타낸 배킹과 유사하다. 도 3의 경우, 기계적 체결 시스템의 한 부분은 후크 요소 (51)을 포함한다. 도 3의 경우, 연마재 코팅은 연마재 입자 (53)이 매립된 후 사이즈 코팅 (54)로 오버코팅된 메이크 코팅 (52)를 포함한다.

도 4는 볼록부 영역 및 오목부 영역을 갖는 도 2에 도시된 것과 유사한 배킹을 포함하는 또다른 연마 제품 (60)의 일부의 확대된 횡단면 도식도이다. 도 4에 도시된 기계적 부착 시스템의 일부는 미국 특허 제5,505,747호 (Chesley et al.)에 기재된 둥근 단부 스템 (61)를 포함한다. 상기 스템은 도 4에 도시된 것과 유사한 둥근 단부 스템을 포함하는 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 제2 부분과 맞물릴 수 있다. 도 4는 연마재 입자 (66)을 포함하는 결합제 코팅 (65) 중에 볼록 부분 (63) 및 오목 부분 (64)를 포함하는 연마재 코팅 (62)를 포함한다.

각각의 연마 복합체 층은 연마 용품의 표면 변경 특성 및 내구성에 중요한 성분들을 포함한다. 연마 복합체 층의 성분 및 본 발명의 다른 실시양태는 본 특허 출원의 하기 단락에서 논의한다.

연마재 입자

본 발명의 연마 용품은 전형적으로 전구 중합체 서브유닛을 경화시켜 제조한 결합제에 분산된 다수의 연마재 입자를 포함하는 하나 이상의 연마 복합체 층을 포함한다. 결합제는 전구 중합체 서브유닛을 포함하는 결합제 전구물로부터 형성된다. 연마재 입자는 결합제에 균일하게 분산될 수 있거나, 별법으로 연마재 입자는 결합제에 불균일하게 분산될 수 있다. 생성된 연마 용품이 더욱 일관된 절단 능력을 갖기 위해서는 연마재 입자가 결합제에 균일하게 분산되는 것이 바람직하다.

연마재 입자의 평균 입자 크기는 약 0.01 내지 1500 ㎛, 전형적으로는 0.01 내지 500 ㎛, 가장 일반적으로는 1 내지 100 ㎛의 범위일 수 있다. 전형적으로 연마재 입자의 크기는 연마재 입자의 가장 긴 치수인 것으로 구체화된다. 대부분의 경우에서, 입자 크기는 일정 범위로 분포한다. 일부 경우에서는, 생성된 연마 용품이 연마될 작업편에 일관된 표면 마감을 제공하도록 엄격하게 조절되는 것이 바람직하다.

통상적인 경질 연마재 입자의 예로는 융합된 알루미늄 옥시드, 열-처리된 알루미늄 옥시드, 화이트 융합된 알루미늄 옥시드, 블랙 규소 카바이드, 그린 규소 카바이드, 티타늄 디보라이드, 보론 카바이드, 텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드, 다이아몬드 (천연 및 합성 모두), 실리카, 산화철, 크로미아, 세리아, 지르코니아, 티타니아, 실리케이트, 산화주석, 입방형 보론 나이트리드, 가닛, 융합된 알루미나 지르코니아, 졸 겔 연마재 입자 등이 포함된다. 졸 겔 연마재 입자의 예는 미국특허 제4,314,827호 (Leitheiser et al.); 동 제4,623,364호 (Cottringer et al); 동 제4,744,802호 (Schwabel); 동 제4,770,671호 (Monroe et al.) 및 동 제4,881,951호 (Wood et al.)에서 발견할 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 연마재 입자라는 용어는 또한 중합체와 함께 결합되어 연마 응집체를 형성하는 단일 연마재 입자를 포함한다. 연마 응집체는 미국 특허 제4,311,489호 (Kressner); 동 제4,652,275호 (Bloecher et al.); 동 제4,799,939호 (Bloecher et al.) 및 동 제5,500,273호 (Holmes et al.)에 추가로 기재되어 있다. 별법으로, 연마재 입자는 내부 입자 인력에 의해 함께 결합될 수 있다.

또한 연마재 입자는 그와 연결된 형상을 가질 수도 있다. 이러한 형상의 예로는 막대형, 삼각형, 피라미드형, 원뿔형, 중실 구형, 중공 구형 등이 포함된다. 별법으로, 연마재 입자는 랜덤하게 형상화될 수 있다.

연마재 입자를 물질로 코팅하여 원하는 특성을 갖는 입자를 제공할 수 있다. 예를 들면, 연마재 입자의 표면에 도포된 물질은 연마재 입자와 중합체 사이의 접착을 개선시킬 수 있는 것으로 나타났다. 부가적으로, 연마재 입자의 표면에 도포되는 물질은 전구 중합체 서브유닛 내의 연마재 입자의 분산성을 개선시킬 수 있다. 별법으로, 표면 코팅은 생성된 연마재 입자의 절단 특성을 변화시키고 개선시킬 수 있다. 이러한 표면 코팅은, 예를 들어 미국 특허 제5,011,508호 (Wald et al.); 동 제1,910,444호 (Nicholson); 동 제3,041,156호 (Rowse et al.); 동 제5,009,675호 (Kunz et al.); 동 제4,997,461호 (Markhoff-Matheny et al.); 동 제5,213,951호 (Celikkaya et al.); 동 제5,085,671호 (Martin et al.) 및 동 제5,042,991호 (Kunz et al.)에 기재되어 있다.

충전제

본 발명의 연마 용품은 충전제를 추가로 포함하는 연마재 코팅을 포함할 수 있다. 충전제는 평균 입자 크기가 0.1 내지 50 ㎛, 전형적으로는 1 내지 30 ㎛ 범위인 미립자 물질이다. 본 발명을 위해 유용한 충전제의 예로는 금속 카르보네이트 (예컨대 칼슘 카르보네이트, 칼슘 마그네슘 카르보네이트, 소듐 카르보네이트, 마그네슘 카르보네이트), 실리카 (예컨대 석영, 유리 비드, 유리 버블 및 유리 섬유), 실리케이트 (예컨대 탈크, 점토, 몬모릴로나이트, 장석, 미카, 칼슘 실리케이트, 칼슘 메타실리케이트, 소듐 알루미노실리케이트, 소듐 실리케이트), 금속 술페이트 (예컨대 칼슘 술페이트, 바륨 술페이트, 소듐 술페이트, 알루미늄 소듐 술페이트, 알루미늄 술페이트), 석고, 질석, 당, 목재 분말, 알루미늄 트리히드레이트, 카본 블랙, 금속 옥시드 (예컨대 칼슘 옥시드, 알루미늄 옥시드, 주석 옥시드, 티타늄 디옥시드), 금속 술파이트 (예컨대 칼슘 술파이트), 열가소성 입자 (예컨대 폴리카르보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리술폰, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 폴리프로필렌, 아세탈 중합체, 폴리우레탄, 나일론 입자) 및 열경화성 입자 (예컨대 페놀계 버블, 페놀계 비드, 폴리우레탄 발포체 입자 등)가 포함된다. 충전제는 또한 할라이드 염과 같은 염일 수 있다. 할라이드 염의 예로는 소듐 클로라이드, 포타슘 크리올라이트, 소듐 크리올라이트, 암모늄 크리올라이트, 포타슘 테트라플루오로보레이트, 소듐테트라플루오로보레이트, 규소 플루오라이드, 포타슘 클로라이드, 마그네슘 클로라이드가 포함된다. 금속 충전제의 예로는 주석, 납, 비스무스, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철, 티타늄이 포함된다. 다른 다양한 충전제로는 황, 유기 황 화합물, 그래파이트 및 금속성 술피드 및 현탁화제가 포함된다.

현탁화제의 예는 독일 라인펠덴에 소재하는 데구사 코퍼레이션 (DeGussa Corp.)으로부터 상표명 "OX-50"으로 시판되는 표면적 150 ㎡/g 미만의 무정형 실리카 입자이다. 현탁화제의 첨가는 연마재 슬러리의 전반적인 점도를 낮출 수 있다. 현탁화제의 용도는 미국 특허 제5,368,619호 (Culler)에 추가로 기재되어 있다.

결합제

본 발명의 연마재 코팅은 연마재 입자 및 전구 중합체 서브유닛의 혼합물을 포함하는 경화성 연마 복합체 층으로부터 형성된다. 경화성 연마 복합체 층은 유기 전구 중합체 서브유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 전구 중합체 서브유닛은 표면을 코팅할 수 있을 만큼 충분히 유동적일 수 있는 것이 바람직하다. 전구 중합체 서브유닛의 고체화는 경화 (예를 들어, 중합 및(또는) 가교), 건조 (예를 들어, 액체를 제거해 냄) 및(또는) 단순히 냉각으로 달성할 수 있다. 전구 중합체 서브유닛은 유기 용제성, 수성, 또는 100% 고체 (즉, 실질적으로 용매-비함유) 조성물일 수 있다. 열가소성 및(또는) 열경화성 중합체 또는 물질 둘다, 그 뿐 아니라 이들의 조합도 전구 중합체 서브유닛으로서 사용될 수 있다. 전구 중합체 서브유닛의 경화시에, 경화성 연마 복합체는 경화된 연마 복합체로 전환된다. 바람직한 전구 중합체 서브유닛은 축합 경화성 수지 또는 첨가 중합성 수지 중 하나일 수있다. 첨가 중합성 수지는 에틸렌계 불포화 단량체 및(또는) 올리고머일 수 있다. 이용가능한 가교성 물질의 예로는 페놀계 수지, 비스말레이미드 결합제, 비닐 에테르 수지, 펜던트 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 포함된다.

연마 복합체 층은 약 1 중량부 내지 90 중량부의 연마재 입자 및 10 중량부 내지 99 중량부의 전구 중합체 서브유닛을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연마 복합체 층은 약 30 내지 85부의 연마재 입자 및 약 15 내지 70부의 전구 중합체 서브유닛을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 연마 복합체 층은 약 40 내지 70부의 연마재 입자 및 약 30 내지 60부의 전구 중합체 서브유닛을 포함할 수 있다.

전구 중합체 서브유닛은 경화성 유기 물질 (즉, 열 및(또는) 다른 에너지원, 예를 들어 전자 빔, 자외광, 가시광 등에 노출된 경우, 또는 화학 촉매, 수분, 또는 중합체에 경화 또는 중합을 유발시키는 다른 작용제의 첨가시, 시간에 따라 중합 및(또는) 가교될 수 있는 중합체 서브유닛 또는 물질)이 바람직하다. 전구 중합체 서브유닛의 예로는 아미노 중합체 또는 아미노플라스트 중합체, 예를 들어 알킬화 우레아-포름알데히드 중합체, 멜라민-포름알데히드 중합체, 및 알킬화 벤조구아나민-포름알데히드 중합체, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 알킬 아크릴레이트를 포함하는 아크릴레이트 중합체, 아크릴화 에폭시, 아크릴화 우레탄, 아크릴화 폴리에스테르, 아크릴화 폴리에테르, 비닐 에테르, 아크릴화 오일, 및 아크릴화 실리콘, 알키드 중합체, 예를 들어 우레탄 알키드 중합체, 폴리에스테르 중합체, 반응성 우레탄 중합체, 페놀계 중합체, 예를 들어 레졸 및 노볼락 중합체, 페놀계/라텍스 중합체, 에폭시 중합체, 예를 들어 비스페놀 에폭시 중합체, 이소시아네이트, 이소시아누레이트, 알킬알콕시실란 중합체를 포함하는 폴리실록산 중합체, 또는 반응성 비닐 중합체가 포함된다. 생성된 결합제는 단량체, 올리고머, 중합체, 또는 이들의 조합의 형태일 수 있다.

아미노플라스트 전구 중합체 서브유닛은 분자 또는 올리고머 당 하나 이상의 펜던트 알파, 베타-불포화 카르보닐기를 갖는다. 이러한 중합체 물질은 미국 특허 제4,903,440호 (Larson et al.) 및 동 제5,236,472호 (Kirk et al.)에 추가 기재되어 있다.

바람직한 경화된 연마재 코팅은 유리 라디칼 경화성 전구 중합체 서브유닛로부터 발생된다. 이러한 전구 중합체 서브유닛은 열 에너지 및(또는) 방사 에너지에 노출됨에 따라 신속하게 중합될 수 있다. 유리 라디칼 경화성 전구 중합체 서브유닛의 한 바람직한 서브세트는 에틸렌계 불포화 전구 중합체 서브유닛을 포함한다. 상기 에틸렌계 불포화 전구 중합체 서브유닛의 예에는 펜던트 알파, 베타 비치환 카르보닐기를 갖는 아미노플라스트 단량체 또는 올리고머, 에틸렌계 불포화 단량체 또는 올리고머, 아크릴화 이소시아누레이트 단량체, 아크릴화 우레탄 올리고머, 아크릴화 에폭시 단량체 또는 올리고머, 에틸렌계 불포화 단량체 또는 희석제, 아크릴레이트 분산액, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 용어 아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 둘 다를 포함한다.

에틸렌계 불포화 전구 중합체 서브유닛은 탄소, 수소 및 산소, 및 임의로 질소 및 할로겐 원자를 함유한 단량체성 및 중합체성 화합물 둘 다를 포함한다. 산소 또는 질소 원자, 또는 두가지 모두는 일반적으로 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드 및 우레아기의 형태로 존재한다. 에틸렌계 불포화 단량체는 일관능성, 이관능성, 삼관능성, 사관능성 또는 보다 더 높은 관능성이고, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 기재 단량체를 포함할 수 있다. 적합한 에틸렌계 불포화 화합물은 바람직하게는 지방족 모노히드록시기 또는 지방족 폴리히드록시기를 함유한 화합물과 불포와 카르복실산, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산 또는 말레산과의 반응으로부터 제조된 에스테르이다. 에틸렌계 불포화 단량체의 대표적인 예에는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 스티렌, 디비닐벤젠, 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시부틸 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 카프로락톤 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트, 비닐 톨루엔, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트, 프로폭시화된 트리메틸롤 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트가 포함된다. 다른 에틸렌계 불포화 물질에는 모노알릴, 폴리알릴 또는 폴리메트알릴 에스테르 및 카르복실산의 아미드, 예를 들어 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이트, 또는 N,N-디알릴아디프아미드가 포함된다. 또 다른 질소 함유 에틸렌계 불포화 단량체에는 트리스(2-아크릴옥시에틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리(2-메틸아크릴옥시에틸)-s-트리아진, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, N-메틸-아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈 또는 N-비닐-피페리돈이 포함된다.

바람직한 전구 중합체 서브유닛은 2종 이상 아크릴레이트 단량체의 블렌드를 함유한다. 예를 들어, 전구 중합체 서브유닛은 삼관능성 아크릴레이트와 일관능성 아크릴레이트 단량체의 블렌드일 수 있다. 하나의 전구 중합체 서브유닛의 예에는 프로폭실화 트리메틸롤 프로판 트리아크릴레이트와 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트의 블렌드가 있다. 다관능성 아크릴레이트와 일관능성 아크릴레이트 중합체의 중량비는 다관능 아크릴레이트 약 1부 내지 약 90부 대 일관능성 아크릴레이트 약 10부 내지 약 99부일 수 있다.

또한, 아크릴레이트와 에폭시 중합체의 혼합물로부터 전구 중합체 서브유닛을 제제화하는 것이 예를 들어 미국 특허 제4,751,138호 (Tumey et al.)에 기재된 바와 같이 실행가능하다.

다른 전구 중합체 서브유닛은 하나 이상의 펜던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아누레이트 유도체를 포함하고, 하나 이상의 펜던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체는 미국 특허 제4,652,274호 (Boettcher et al.)에 추가로 기재되어 있다. 바람직한 이소시아누레이트 물질은 트리스(히드록시에틸) 이소시아누레이트의 트리아크릴레이트이다.

또 다른 전구 중합체 서브유닛에는 디아크릴레이트 우레탄 에스테르 뿐만 아니라, 히드록시 말단의 이소시아네이트 확장된 폴리에스테르 또는 폴리에테르의 폴리아크릴레이트 또는 폴리메타크릴레이트 우레탄 에스테르가 포함된다. 시판되는 아크릴화 우레탄의 예에는 미시시피주 모스 포인트에 소재하는 모르톤 케미칼 (Morton Chemical)로부터 수득가능한 상표명 "유비탄 (UVITHANE) 782"; 조지아주 스머나에 소재하는 UCB 래드큐어 스페셜티스 (UCB Radcure Specialties)로부터 수득가능한 "CMD 6600," "CMD 8400" 및 "CMD 8805"; 뉴저지주 호보켄에 소재하는 헨켈 코퍼레이션 (Henkel Corp.)으로부터의 "포토머 (PHOTOMER)" 수지 (예를 들어, 포토머 6010); UCB 래드큐어 스페셜티스로부터의 "에베크릴 (EBECRYL) 220" (6관능성 방향족 우레탄 아크릴레이트), "에베크릴 284" (1,6-헥산디올 디아크릴레이트로 희석된 1200의 지방족 우레탄 디아크릴레이트), "에베크릴 4827" (방향족 우레탄 디아크릴레이트), "에베크릴 4830" (테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트로 희석된 지방족 우레탄 디아크릴레이트), "에베크릴 6602" (트리메틸롤프로판 에톡시 트리아크릴레이트로 희석된 삼관능성 방향족 우레탄 아크릴레이트), "에베크릴 840" (지방족 우레탄 디아크릴레이트) 및 "에베크릴 8402" (지방족 우레탄 디아크릴레이트); 및 펜실배니아주 엑스톤에 소재하는 사르토머 캄파니 (Sartomer Co.)로부터의"사르토머 (SARTOMER)" 수지 (예를 들어, "사르토머" 9635, 9645, 9655, 963-B80, 966-A80, CN980M50 등)인 것들이 포함된다.

그러나, 다른 전구 중합체 서브유닛에는 디아크릴레이트 에폭시 에스테르 및 폴리아크릴레이트 또는 폴리메타크릴레이트 에폭시 에스테르, 예를 들어 비스페놀 A 에폭시 중합체의 디아크릴레이트 에스테르가 포함된다. 시판되는 아크릴화 에폭시의 예에는 UCB 래드큐어 스페셜티스로부터 수득가능하고 상표명이 "CMD 3500," "CMD 3600" 및 "CMD 3700"인 것들이 포함된다.

다른 전구 중합체 서브유닛은 또한 아크릴화 폴리에스테르 중합체일 수 있다. 아크릴화 폴리에스테르는 아크릴산과 이염기성 산/지방족 디올-기재의 폴리에스테르의 반응 생성물이다. 시판되는 아크릴화 폴리에스테르의 예에는 헨켈 코퍼레이션으로부터의 상표명 "포토머 5007" (6관능성 아크릴레이트) 및 "포토머 5018" (4관능성 테트라아크릴레이트); 및 UCB 래드큐어 스페셜티스로부터의 "에베크릴 80" (4관능성 개질 폴리에스테르 아크릴레이트), "에베크릴 450" (지방산 개질 폴리에스테르 헥사아크릴레이트) 및 "에베크릴 830" (6관능성 폴리에스테르 아크릴레이트)으로 공지된 것들이 포함된다.

다른 바람직한 전구 중합체 서브유닛은 에틸렌계 불포화 올리고머와 단량체의 블렌드이다. 예를 들어, 전구 중합체 서브유닛은 아크릴레이트 관능성 우레탄 올리고머와 하나 이상의 일관능성 아크릴레이트 단량체의 블렌드를 포함할 수 있다. 이 아크릴레이트 단량체는 5관능성 아크릴레이트, 4관능성 아크릴레이트, 삼관능성 아크릴레이트, 이관능성 아크릴레이트, 일관능성 아크릴레이트 중합체 또는이들의 조합일 수 있다.

또한, 전구 중합체 서브유닛은 미국 특허 제5,378,252호 (Follensbee)에 기재된 바와 같은 아크릴레이트 분산액일 수도 있다.

열경화성 중합체 이외에도, 열가소성 결합제가 또한 사용될 수 있다. 적합한 열가소성 중합체의 예에는 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르이미드, 폴리술폰, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 아세탈 중합체, 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 조합물이 포함된다.

열경화성 수지와 임의로 블렌딩된 수용성 전구 중합체 서브유닛이 사용될 수 있다. 수용성 전구 중합체 서브유닛의 예에는 폴리비닐 알콜, 수교 (hide glue), 또는 수용성 셀룰로스 에테르, 예를 들어 히드록시프로필메틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스 또는 히드록시에틸메틸 셀룰로스가 포함된다. 이러한 결합제는 미국 특허 제4,255,164호 (Butkze et al.)에 보고되어 있다.

에틸렌계 불포화 단량체 및 올리고머를 함유하는 전구 중합체 서브유닛의 경우에, 중합 개시제를 사용할 수 있다. 그 예에는 유기 퍼옥시드, 아조 화합물, 퀴논, 니트로조 화합물, 아실 할라이드, 히드라존, 머캅토 화합물, 피릴륨 화합물, 이미다졸, 클로로트리아진, 벤조인, 벤조인 알킬 에테르, 디케톤, 페논 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 시판되는 적합한 자외선-활성화된 광개시제의 예에는 미국 뉴욕주 태리타운에 소재하는 시바 스페셜티 케미칼스 (Ciba Specialty Chemicals)에서 시판되는 "이르가큐어 (IRGACURE) 651", "이르가큐어 184" 및 "다로커 (DAROCUR) 1173"이 있다. 또다른 가시광선-활성화된 광개시제로는 시바 가이기 캄파니 (Ciba Geigy Company)에서 시판되는 상표명 "이르가큐어 369"가 있다. 적합한 가시광선-활성화된 개시제의 예가 미국 특허 제4,735,632호 (Oxman et al.) 및 동 제5,674,122호 (Krech et al.)에 보고되었다.

적합한 개시제 시스템은 감광제를 포함할 수 있다. 대표적인 감광제는 카르보닐기 또는 3급 아미노기 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있다. 카르보닐기를 갖는 바람직한 감광제는 벤조페논, 아세토페논, 벤질, 벤즈알데히드, o-클로로벤즈알데히드, 크산톤, 티오크산톤, 9,10-안트라퀴논 또는 다른 방향족 케톤이다. 3급 아민을 갖는 바람직한 감광제는 메틸디에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 트리에탄올아민, 페닐메틸-에탄올아민 또는 디메틸아미노에틸벤조에이트이다. 시판되는 감광제에는 뉴욕주 뉴욕에 소재하는 비들 소여 코포레이션 (Biddle Sawyer Corp.)의 "콴티큐어 (QUANTICURE) ITX", "콴티큐어 QTX", "콴티큐어 PTX" 및 "콴티큐어 EPD"가 포함된다.

일반적으로, 감광제 또는 광개시제 시스템의 양은 전구 중합체 서브유닛 성분에 대해서 약 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.25 내지 4.0 중량%로 변할 수 있다.

추가로, 임의의 미립자 물질, 예컨대 연마재 입자 및(또는) 충전제 입자를 첨가하기 전에 전구 중합체 서브유닛에 개시제를 (바람직하게는 균일하게) 분산시키는 것이 바람직하다.

일반적으로, 전구 중합체 서브유닛을 방사 에너지, 바람직하게는 자외광 또는 가시광에 노출시켜서 전구 중합체 서브유닛을 경화시키거나 중합시키는 것이 바람직하다. 일부 경우에서, 특정 연마재 입자 및(또는) 특정 첨가제는 자외광 및 가시광을 흡수하며, 이는 전구 중합체 서브유닛의 적절한 경화를 방해할 수 있다. 이는 예를 들어, 세리아 연마재 입자에 의해 발생한다. 포스페이트 함유 광개시제, 특히 아실포스핀 옥시드 함유 광개시제의 사용이 이러한 문제를 최소화할 수 있다. 상기 아실포스페이트 옥시드의 예는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥시드이며, 독일 루드빅샤펜 소재의 바스프 코포레이션에서 상표명 "루시린(RUCIRIN) TPO-L"으로 시판된다. 시판되는 다른 아실포스핀 옥시드에는 시바 스페셜티 케미칼스에서 시판되는 "다로커 4263" 및 "다로커 4265"가 포함된다.

결합제가 에폭시 또는 비닐 에테르 기재인 경우 양이온 개시제를 사용하여 중합을 개시할 수 있다. 양이온 개시제의 예에는 오늄 양이온 염, 예컨대 아릴술포늄 염 뿐 아니라 유기금속염, 예컨대 이온 아렌 시스템이 포함된다. 다른 예는 미국 특허 제4,751,138호 (Tumey et al.); 동 제5,256,170호 (Harmer et al.); 동 제4,985,340호 (Palazaotto); 및 동 제4,950,696호에서 보고되었다.

이중-경화 및 혼성-경화 광개시제 시스템을 또한 사용할 수 있다. 이중-경화 광개시제 시스템에서, 경화 또는 중합은 동일하거나 상이한 반응 메카니즘을 통해 2가지 별개의 단계로 일어난다. 혼성-경화 광개시제 시스템에서, 2가지 경화 메카니즘은 자외선/가시광선 또는 전자-빔 조사에 노출될 때 동시에 일어난다.

배킹

다양한 배킹 물질들이 가요성 배킹 및 더욱 경직성인 배킹 모두를 포함하는 본 발명의 연마 용품에 적합하다. 전형적인 가요성 연마 배킹의 예로는 중합체성 필름, 하도처리된 중합체성 필름, 천, 종이, 가황화 섬유, 부직포 및 그의 처리된 형태 및 이들의 조합이 포함된다. 용융된 중합체성 물질을 사용함으로써 볼록부 영역 및 기계적 맞물림 시스템의 일부를 그의 주요면에 도포하여 상기 각각의 특성을 제공하는 경우, 비-중합체성 배킹을 사용할 수 있다. 즉, 비-중합체성 배킹을 상기 방법을 통해 수행할 수 있고, 볼록부 영역 및 후크 또는 스템을 제공하는 공동을 용융된 중합체로 충전할 수 있다. 제1 주요면에서의 볼록부 영역의 최고점에서 제2 주요면까지 측정된 배킹의 두께는 일반적으로 약 20 내지 5000 ㎛ 및 바람직하게는 50 내지 2500 ㎛의 범위이다.

별법으로, 배킹은 연속 기포 및 독립 기포 발포체를 포함하는 발포체와 같은 다공성 물질로부터 제조할 수 있다.

적합한 배킹의 다른 예는 미국 특허 제5,417,726호 (Stout et al.)에 기재되어 있다. 배킹은 또한 서로 적층된 2개 이상의 배킹 뿐 아니라 미국 특허 제5,573,619호 (Benedict et al.)에 개시된 바와 같은 중합체성 물질에 함입된 강화 섬유로 구성될 수 있다.

배킹은 당업계에서 부착 시스템으로 기존에 고려된 시트형 구조물일 수 있다. 예를 들면 배킹은 대향 제2 주요면 및 상대적으로 평활한 제1 주요면에 맞물림 루프를 보유하는 루프 포일 수 있다. 형상화된 구조물은 제1 주요면에 접착된다. 루프 포의 예로는 스티치 루프, 트리코트 (Tricot) 루프 등이 포함된다. 적합한 루프 포에 대한 부가의 정보는 미국 특허 제4,609,581호 (Ott) 및 동 제5,254,194호 (Ott)에서 발견할 수 있다. 별법으로 배킹은 대향 제2 주요면 및 상대적으로 평활한 제1 주요면으로부터 돌출된 맞물림 후크를 가진 시트형 구조물일 수 있다. 형상화된 구조물은 제1 주요면에 부착된다. 맞물림 후크를 보유하는 이러한 시트형 구조물의 예는 미국 특허 제5,567,540호 (Chesley), 동 제5,672,186호 (Chesley) 및 동 제6,197,076호 (Braunschweig)에서 발견할 수 있다. 사용하는 동안, 맞물림 루프 또는 후크는 백 업 패드와 같은 지지체 구조물의 적절한 후크 또는 루프와 상호연결되도록 디자인된다.

형상화된 구조물

형상화된 구조물은 부직포, 발포체 (연속 기포 및 독립 기포 발포체), 중합체성 필름, 중합체성 물질 (열경화성 및 열가소성 중합체 모두)을 포함하는 임의의 적합한 물질로 제조될 수 있다. 열경화성 중합체의 예는 페놀계, 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄, 우레아-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드 등을 포함한다. 열가소성 중합체의 예는 폴리우레탄, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 스티렌 등을 포함한다.

배킹 볼록 부분의 높이는 약 0.05 mm 내지 약 20 mm, 전형적으로 약 0.1 내지 약 10 mm 및 바람직하게는 약 0.25 내지 약 5 mm의 범위일 수 있다. 연마재 코팅 볼록 부분의 높이는 약 5 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 전형적으로 약 25 ㎛ 내지 약 500 ㎛ 및 바람직하게는 약 25 ㎛ 내지 약 250 ㎛의 범위이다.

배킹 볼록 부분 대 연마재 코팅 볼록 부분의 높이 비는 약 1:1 내지 1000:1,전형적으로 약 2:1 내지 500:1 및 바람직하게는 약 5:1 내지 100:1의 범위일 수 있다.

형상화된 구조물은 배킹과 결합될 수 있거나, 별법으로 형상화된 구조물은 배킹과 단일화될 수 있다.

형상화된 배킹

형상화된 구조물로 배킹을 제조하는 수많은 방법들이 있다. 한 측면에서, 형상화된 구조물은 배킹의 제1 주요면에 적층되거나 그에 접착될 수 있다. 임의의 적합한 적층 기술 또는 접착제를 사용할 수 있다. 다른 측면에서, 형상화된 구조물은 배킹의 제1 주요면에서 형성된다. 이를 달성하기 위한 수많은 방법이 존재한다.

제1 방법에서, 형상화된 구조물을 연속적 주조 방법으로 형성한다. 상기 방법에서, 형상화된 구조물은 아크릴레이트 및(또는) 에폭시 중합체로 가교될 수 있는 아크릴레이트 및(또는) 에폭시 수지로 제조되는 것이 일반적으로 바람직하다. 아크릴레이트 수지 및 에폭시 수지에 대한 부가 세부사항은 본 특허 출원의 결합제 단락에서 발견할 수 있다. 도 8은 형상화된 코팅을 배킹의 제1 주요면에 도포하기 위한 기구 (123)을 예시한다. 제작 공구 (124)는 공동-보유 접촉 표면 (130), 대향 배킹 표면 (138) 및 접촉 표면 (130) 내에 적절히 크기화된 공동을 갖는 벨트의 형태이다. 제1 주요면 (126) 및 제2 주요면 (127)을 갖는 배킹 (125)는 롤 (128)로부터 권출된다. 배킹 (125)이 롤 (128)로부터 권출되는 동시에, 제작 공구 (124)는 롤 (129)로부터 권출된다. 제작 공구 (124)의 접촉 표면 (130)은 코팅 스테이션 (131)에서 형상화된 구조물을 형성하기 위해 결합제 전구물로 코팅된다. 코팅 단계 이전에, 결합제 전구물을 가열하여 점도를 낮출 수 있다. 코팅 스테이션 (131)은 임의의 통상적인 코팅 수단, 예를 들어 나이프 코팅기, 드롭 다이 코팅기, 커튼 코팅기, 진공 다이 코팅기 또는 압출 다이 코팅기를 포함할 수 있다. 제작 공구 (124)의 접촉 표면 (130)을 코팅한 후에, 배킹 (125) 및 제작 공구 (124)를 모아 혼합물이 배킹 (125)의 제1 주요면 (126)을 습윤시키게 한다. 도 8에서, 혼합물을 접촉 닙 롤 (133)에 의해 배킹 (125)와 접촉시키고, 상기 접촉 닙 롤 (133)은 또한 지지체 드럼 (135)에 대항하여 제작 공구/결합제 전구물/배킹 구조체를 접촉시킨다. 다음에, 방사 에너지원 (137)으로 충분한 용량의 방사 에너지를 제작 공구 (124)의 배면 표면 (138)을 통해 혼합물로 투과시켜 결합제 전구물을 적어도 부분적으로 경화시키고, 이로써 형상화된 취급가능한 구조물 (139)를 형성한다. 그 후, 제작 공구 (124)를 형상화된 취급가능한 구조물 (139)로부터 분리시킨다. 제작 공구 (124)를 형상화된 취급가능한 구조물 (139)로부터 분리하는 것은 롤러 (140)에서 수행한다. 롤러 (140)을 통과한 직후, 형상화된 취급가능한 구조물 (139)과 제작 공구 (124) 사이의 각 α는 형상화된 취급가능한 구조물 (139)을 제작 공구 (124)로부터 깨끗이 분리하기 위하여 가파른 것이 바람직하고, 예를 들어 30°초과이다. 제작 공구 (124)는 재사용될 수 있도록 롤 (141)로 재권취된다. 형상화된 취급가능한 구조물 (139)은 롤 (143)으로서 권취된다. 결합제 전구물이 완전히 경화되지 않았다면, 이후에 부가 에너지원, 예를 들어 열 에너지원 또는 부가적인 방사 에너지원에 노출시킴으로써 완전히 경화시켜 형상화된 배킹을 형성할수 있다. 별법으로, 최종적으로 부가 에너지원을 사용하지 않고 완전히 경화시켜 코팅된 연마 용품을 형성할 수 있다. 본원에 사용한 바와 같이, "완전한 경화"라는 어구 등은 생성된 제품이 코팅된 연마 용품을 위한 배킹으로서 기능하도록 결합제 전구물을 충분히 경화시킴을 의미한다.

전형적으로는 제작 공구를 사용하여 정밀하게 또는 불규칙적으로 형상화된 구조물의 배열을 갖는 중합체성 복합체 층을 제공한다. 제작 공구는 다수의 공동을 함유하는 표면을 갖는다. 상기 공동은 본질적으로 중합체성 구조물의 역형상이고, 중합체성 구조물의 형상 및 배치를 초래하는 역할을 한다. 상기 공동은 연마재 층이 코팅된 형상화된 구조물에 적합한 기하학적 형상에 대한 역형상인 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 공동의 형상은 형상화된 구조물의 표면적이 배킹에서 멀어질수록 감소하도록 선택된다. 제작 공구는 벨트, 시트, 연속 시트 또는 웹, 코팅 롤, 예를 들어 로토그라비어 롤, 코팅 롤에 장착된 슬리브, 또는 다이일 수 있다. 동일한 장치를 사용하여 형상화된 연마재 코팅을 배킹에 도포한다. 제작 공구에 대한 부가 세부사항은 "연마재 코팅의 제조"에 대한 단락에서 발견할 수 있다.

형상화된 배킹의 다른 제조 방법에서, 경화성 수지를 로토그라비어 롤의 표면에 코팅할 수 있다. 배킹은 로토그라비어 롤과 접촉하게 되고, 경화성 수지는 배킹을 습윤화한다. 그 후, 로토그라비어 롤은 경화성 수지에 패턴 또는 질감을 부여한다. 다음, 수지/배킹 조합물을 로토그라비어 롤로부터 수거하고, 생성된 구조체를 전구 중합체 서브유닛을 경화시키는 조건에 노출시켜 형상화된 중합체 특징물을 형성한다. 상기 방법의 변형법은 경화성 수지를 배킹에 코팅하고 배킹을 로토그라비어 롤과 접촉시키는 것이다.

로토그라비어 롤은 원하는 패턴, 예를 들어 육각형 배열, 절두 (truncated) 릿지형, 격자형, 구형, 각뿔대형, 입방체형, 블록형 또는 막대형을 부여할 수 있다. 로토그라비어 롤은 또한 인접한 중합체성 특징물 사이에 편평부 영역이 존재하도록 패턴을 부여할 수도 있다. 별법으로, 로토그라비어 롤은 배킹이 중합체성 형상물 사이에 노출되도록 패턴을 부여할 수 있다. 유사하게, 로토그라비어 롤은 중합체성 형상물이 혼합되어 존재하도록 패턴을 부여할 수 있다.

다른 방법은 스크린을 통해 경화성 수지층을 분무하거나 코팅하여 경화성 수지 층에 패턴을 유발하는 것이다. 그 후, 전구 중합체 서브유닛을 경화시켜 중합체성 구조물을 형성한다. 스크린은 임의의 원하는 패턴, 예를 들어 육각형 배열, 절두 릿지형, 격자형, 구형, 피라미드형, 각뿔대형, 입방체형, 블록형 또는 막대형을 부여할 수 있다. 스크린은 또한 인접한 중합체성 구조물 사이에 편평부 영역이 존재하도록 패턴을 부여할 수도 있다. 별법으로, 스크린은 배킹이 중합체성 구조물 사이에 노출되도록 패턴을 부여할 수 있다. 유사하게, 스크린은 중합체성 형상물이 혼합되어 존재하도록 패턴을 부여할 수 있다.

형상화된 배킹의 다른 제조 방법은 직조되거나 형상화되거나 엠보싱된 층을 배킹의 제1 주요면에 적층시키는 것이다. 그 후, 생성된 형상화된 적층물은 연마재 층이 직조되거나 형상화되거나 엠보싱된 층에 코팅된 배킹으로서 사용할 수 있다. 상기 직조되거나 형상화되거나 엠보싱된 층은 예를 들면, 스크림 또는 스크린을 포함할 수 있다.

형상화된 배킹을 제조하는 다른 별법의 방법은 경화성 수지를 일반적으로 평면인 배킹에 패턴-코팅하는 것이며, 여기서 수지는 나중에 팽창 후 패턴-코팅된 수지 특징물의 치수가 증가하도록 팽창될 수 있는 성분을 함유한다. 상기 팽창은 수지의 경화 이전에 발생하는 것이 바람직하나, 경화 후에 발생할 수도 있다. 방법 조건을 변화시킬 때 팽창될 수 있는 성분의 예로는 팽창성 마이크로스피어, 예를 들어 뉴욕주 버팔로에 소재하는 피어스-스티븐스 코퍼레이션 (Pierce-Stevens Corp)으로부터 상표명 마이크로펄 (MICROPEARL)로 수득가능한 것이 포함된다. 상기 방법에 대한 변형법은 경화성 수지에 첨가하기 전에 중합체 마이크로스피어가 팽창되는 것이다. 경화성 수지를 충분한 높이인 구조물로 패턴-코팅한 후, 경화시켜 중합체성 발포체로 구성된 특징물을 갖는 형상화된 배킹을 수득한다.

또한, 형상화된 구조물로 구성된 배킹은 경화성 수지의 층을 연속적으로 코팅하여 형성할 수 있고, 여기서 수지는 이후에 전자기 방사 범위의 특정 파장, 예를 들어 적외선으로의 국소 방사로 인해 패턴에서 팽창될 수 있는 성분을 함유한다. 바람직하게는, 팽창성 성분의 패턴화 팽창 후 경화성 수지 층을 경화시킨다.

다른 방법에서, 배킹을 엠보싱하여 형상화된 구조물을 생성한다. 예를 들면, 열가소성 필름 또는 발포체, 예를 들어 나일론, 프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등을 열 엠보싱할 수 있다. 엠보싱 공구는 본질적으로 형상화된 구조물의 원하는 형상 및 치수와 반대이다.

배킹 및(또는) 형상화된 구조물의 특정 유형 및 구조는 많은 인자에 따라 달라질 것이고, 주로 의도하는 연마 적용을 위한 최종 연마 용품의 원하는 성질에 따라 달라질 것이다. 예를 들어 가요성 연마 용품을 원한다면, 발포체 배킹 및 발포체 구조물이 바람직할 수 있다. 별법으로 높은 절단율을 원한다면, 보다 강성의 배킹이 바람직할 수 있다. 당업자는 적절한 성질을 발휘하는 배킹 및 형상화된 구조물을 제조할 수 있을 것이다.

연마 복합체 층

본 발명의 연마 복합체 층은 전형적으로 전구 중합체 서브유닛에 고정되고 분산되는 다수의 연마재 입자를 포함하나, 다른 첨가제, 예를 들어 가교제, 충전제, 발포제, 섬유, 대전 방지제, 개시제, 현탁화제, 감광제, 윤활제, 습윤제, 계면활성제, 안료, 염료, UV 안정화제 및 현탁화제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 양을 선택하여 원하는 성질을 제공한다.

연마 복합체는 임의로 가소제를 포함할 수 있다. 일반적으로, 가소제의 첨가는 연마 복합체의 침식성을 증가시키고, 전체적인 결합제 조성물을 연화시킬 것이다. 일부 경우에서, 가소제는 전구 중합체 서브유닛을 위한 희석제로서 작용할 것이다. 가소제는 상 분리를 최소화하기 위해 전구 중합체 서브유닛과 융화성인 것이 바람직하다. 적합한 가소제의 예로는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 클로라이드, 디부틸 프탈레이트, 알킬 벤질 프탈레이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 셀룰로스 에스테르, 실리콘 오일, 아디페이트 및 세바케이트 에스테르, 폴리올, 폴리올 유도체, t-부틸페닐 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 캐스터 오일, 또는 이들의 조합이 포함된다. 프탈레이트 유도체는 바람직한 가소제의한 유형이다.

연마재 입자 또는 연마재 코팅은 습윤제 (또한 때때로 계면활성제라고 언급됨) 및 가교제을 포함하는 표면 변경 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 가교제는 전구 중합체 서브유닛과 연마재 입자 사이에 연합 브릿지를 제공할 수 있다. 부가적으로, 가교제는 결합제와 충전제 입자 사이에 연합 브릿지를 제공할 수 있다. 가교제의 예로는 실란, 티타네이트 및 지르코알루미네이트가 포함된다.

또한, 물 및(또는) 유기 용매를 연마 복합체로 혼입시킬 수 있다. 물 및(또는) 유기 용매의 양을 선택하여 전구 중합체 서브유닛 및 연마재 입자의 원하는 코팅 점도를 달성한다. 일반적으로, 물 및(또는) 유기 용매는 전구 중합체 서브유닛과 융화성이어야 한다. 물 및(또는) 용매는 전구물의 중합 후 제거될 수 있거나, 연마 복합체와 함께 남아 있을 수 있다. 적합한 수용성 및(또는) 수감수성 첨가제에는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 또는 셀룰로스 기재의 입자가 포함된다.

에틸렌계 불포화 희석제 또는 단량체의 예는 미국 특허 제5,236,472호 (Kirk et al.)에서 발견할 수 있다. 일부 경우에서, 에틸렌계 불포화 희석제는 물과 융화성인 경향이 있으므로 유용하다. 부가적인 반응성 희석제는 미국 특허 제5,178,646호 (Barber et al.)에 개시되어 있다.

연마 복합체 구조물 형태

본 발명의 연마 용품은 다수의 형상화된, 바람직하게는 정밀하게 형상화된, 연마 복합체 구조물을 포함하는 하나 이상의 연마 복합체 층을 가진 연마재 코팅을함유한다. "연마 복합체 구조물"이라는 용어와 공동으로 "형상화된"이라는 용어는 "정밀하게 형상화된" 및 "불규칙적으로 형상화된" 연마 복합체 구조물 모두를 의미한다. 본 발명의 연마 용품은 다수의 이러한 형상화된 연마 복합체 구조물을 예정된 배열로 배킹에 함유할 수 있다. 예를 들면, 연마 복합체 구조물은 배킹에 및 제작 공구의 공동에 보유되는 동안 전구 중합체 서브유닛을 경화시킴으로써 형성할 수 있다.

연마 복합체 구조물의 형상은 임의의 다양한 기하학적 형태일 수 있다. 전형적으로 배킹과의 접촉에 있어 형상의 기본은 복합체 구조물의 말단 단부보다 더 큰 표면적을 갖는 것이다. 연마 복합체 구조물의 형상은 수많은 기하학적 고체, 예를 들어 입방체형, 원통형, 사방정계형, 평행육면체형, 피라미드형, 각뿔형, 원뿔형, 반구형, 절두 원뿔형, 또는 임의의 단면을 갖는 기둥형 중에서 선택될 수 있다. 일반적으로, 피라미드 구조를 갖는 형상화된 복합체는 기저부를 제외하고 3, 4, 5 또는 6개의 면을 갖는다. 기저부에서 연마 복합체 구조물의 횡단면 형상은 말단 단부에서의 횡단면 형상과 상이할 수 있다. 상기 형상들 사이의 변화는 평활하고 연속적일 수 있거나, 분리된 단계로 이루어질 수 있다. 또한, 연마 복합체 구조물은 상이한 형상들의 혼합일 수 있다. 연마 복합체 구조물은 일렬로, 소용돌이형, 나선형 또는 격자 모양으로 배열될 수 있거나, 또는 랜덤하게 배치될 수 있다.

연마 복합체 구조물을 형성하는 면은 배킹에 대해 수직이거나, 배킹에 대해 비스듬하거나, 말단 단부로 갈수록 폭이 감소하며 점감될 수 있다. 제조가 더욱어려울 수 있지만, 배면에서보다 말단 단부에서 더 큰 단면을 갖는 연마 복합체 구조물을 사용할 수도 있다.

각 연마 복합체 구조물의 높이는 동일한 것이 바람직하지만, 단일 고정된 연마 용품에서 높이가 다양한 복합체 구조물을 갖는 것이 가능하다. 복합체 구조물의 높이는 일반적으로 약 2000 ㎛ 미만, 더욱 특히 약 25 내지 1000 ㎛의 범위일 수 있다. 연마 복합체 구조물의 직경 또는 횡단면 폭은 약 5 내지 500 ㎛, 전형적으로는 약 10 내지 250 ㎛의 범위일 수 있다.

연마 복합체 구조물의 기저부는 서로 인접할 수 있거나, 별법으로 인접한 연마 복합체의 기저부가 몇몇 특정한 거리로 서로 분리될 수 있다.

연마 복합체 구조물의 직선 이격은 약 1 내지 24,000개의 복합체/cm², 바람직하게는 약 50 이상 내지 15,000개의 연마 복합체 구조물/cm²의 범위일 수 있다. 직선 이격은 복합체 구조물의 농도가 다른 위치에서보다 어떤 위치에서 더욱 크도록 변화될 수 있다. 복합체 구조물의 영역 이격은 직선 1 cm 당 약 1개의 연마 복합체 구조물 내지 직선 1 cm 당 약 100개의 연마 복합체 구조물의 범위이고, 바람직하게는 직선 1 cm 당 약 5개의 연마 복합체 구조물 내지 직선 1 cm 당 약 80개의 연마 복합체의 범위이다.

보유 영역 백분율은 약 5 내지 약 95%, 전형적으로 약 10% 내지 약 80%, 바람직하게는 약 25% 내지 약 75%, 더욱 바람직하게는 약 30% 내지 약 70%의 범위일 수 있다.

형상화된 연마 복합체 구조물은 배킹, 또는 이전에 경화된 연마 복합체 층에 예정된 패턴으로 설치되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 연마 복합체 구조물의 예정된 패턴은 제작 공구에서의 공동의 패턴과 상응할 것이다. 따라서, 상기 패턴은 용품에서 용품으로 복제가능하다.

한 실시양태에서, 본 발명의 연마 용품은 연마 복합체 구조물을 배열형으로 함유할 수 있다. 단일 연마 복합체 층과 관련하여, 규칙적 배열은 연마 복합체 구조물의 정렬된 줄 및 컬럼을 의미한다. 다른 실시양태에서, 연마 복합체 구조물은 "랜덤한" 배열 또는 패턴으로 설치될 수 있다. 이로써, 이는 연마 복합체 구조물이 특정한 줄 및 컬럼으로 정렬되지 않음을 의미한다. 예를 들면, 연마 복합체 구조물은 미국 특허 제5,681,217호 (Hoopman et al.)에 기재된 바와 같은 방식으로 설치될 수 있다. 그러나, 상기 "랜덤한" 배열은 복합체의 위치가 예정되고 연마 용품을 제조하기 위해 사용되는 제작 공구에서의 공동의 위치와 상응하는 예정된 패턴임을 이해한다. "배열"이란 용어는 "랜덤한" 및 "규칙적" 배열 모두를 의미한다.

제작 공구

도 5는 도 8에 도시된 제작 공구 (124)를 제조하는데 사용되는 롤러를 나타낸다. 롤러 (150)의 하기 특정 실시양태를 사용하여 이후에 본 발명의 연마 복합 구조물을 제조하는데 사용되는 제작 공구 (124)를 제조한다. 롤러 (150)은 샤프트 (151) 및 회전축 (152)를 갖는다. 이 경우에서, 패턴화된 표면은 롤러 주변에 인접한 원주형 홈의 제1 세트 (153) 및 회전축 (152)에 대하여 30 °각으로 일정 간격으로 배치된 홈의 제2 세트 (154)를 포함한다.

도 6은 세트 (153)에서 홈에 수직인 도 5의 라인 6-6에서 취해진 롤러 (150)의 패턴화된 표면 단편의 확대된 횡단면도를 나타낸다. 도 6은 패턴화된 표면이, 거리 x (피크와 피크가 54.8 ㎛ 떨어짐) 및 피크 높이 y (골에서 피크까지의 높이가 55 ㎛임)만큼 각 z (53 °임)로 이격된 피크를 갖는다는 것을 나타낸다.

도 7은 세트 (154)에서 홈에 수직인 도 5의 라인 7-7에서 취해진 롤러 (150)의 패턴화된 표면 단편의 확대된 횡단면도를 나타낸다. 도 7은 인접한 피크 경사간의 각 w가 99.5 °이고, 거리 t (250 ㎛)만큼 떨어진 골을 가지며, 골 깊이 s가 55 ㎛인 홈 (155)를 나타낸다.

롤러 (150)은 미국 특허 제5,435,816호 (Spurgeon et al.)에 개시된 방법에 따라 도 4에 도시된 연마층 (62)에 형상화된 구조물을 형성하기 위한 제작 공구의 제조에 또한 사용될 수 있다. 도 9는 치수 a 및 b로 정의되는 기둥 및 보유 영역을 갖는 대표적인 정사각형 형상화된 구조물의 평면도를 나타낸다.

제작 공구는 정밀하게 또는 불규칙적으로 형상화된 연마 복합 구조물의 배열을 갖는 연마 복합체 층을 제공하는데 사용된다. 제작 공구는 다수의 공동을 함유하는 표면을 갖는다. 상기 공동은 본질적으로 연마 복합 구조물의 역형상이며, 연마 복합 구조물의 형상 및 배치를 생성한다. 상기 공동은 연마 복합체에 적합한 기하 형상에 대해 역형상인 임의의 기하 형상을 가질 수 있다. 공동의 형상은 연마 복합 구조물의 표면적이 배킹으로부터 감소되도록 선택되는 것이 바람직하다.

제작 공구는 벨트, 시트, 연속 시트 또는 웹, 코팅 롤, 예컨대 로토그라비어롤, 코팅 롤 상에 장착된 슬리브 또는 다이일 수 있다. 제작 공구는 금속 (예를 들어, 니켈), 금속 합금 또는 플라스틱으로 구성될 수 있다. 금속 제작 공구는 임의의 통상적인 기술, 예컨대 포토리쏘그래피, 널링, 조각, 호빙 (hobbing), 전기형성, 다이아몬드 터닝 등에 의해 제작될 수 있다. 금속 마스터 공구를 제조하는 바람직한 방법이 미국 특허 제5,975,987호 (Hoopman et al.)에 개시되어 있다.

열가소성 공구는 금속 마스터 공구를 복제할 수 있다. 마스터 공구는 제작 공구에 바람직한 역 패턴을 갖는다. 마스터 공구는 금속, 예를 들어 니켈-도금된 금속, 예컨대 알루미늄, 구리 또는 청동으로 제조되는 것이 바람직하다. 열가소성 시트 물질은 열가소성 물질과 마스터 공구를 함께 압착하여 열가소성 물질이 마스터 공구 패턴으로 엠보싱되도록 마스터 공구와 함께 임의로 가열될 수 있다. 열가소성 물질은 또한 마스터 공구상에 압출되거나 캐스팅된 다음 가압될 수 있다. 열가소성 물질은 비유동성 상태로 냉각된 다음 마스터 공구로부터 분리되어 제작 공구를 제조한다. 제작 공구는 또한 릴리즈 코팅을 함유하여 제작 공구에서 연마 용품을 더 용이하게 떼어낼 수 있도록 한다. 상기 릴리즈 코팅의 예는 실리콘 및 플루오로케미칼을 포함한다.

적합한 열가소성 제작 공구가 미국 특허 제5,435,816호 (Spurgeon et al.)에서 보고되었다. 제작 공구를 형성하는데 유용한 열가소성 물질의 예에는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트 또는 이들의 조합이 포함된다. 열가소성 제작 공구가 항산화제 및(또는) UV 안정화제와 같은 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 첨가제는 제작 공구의 유용한 수명을 연장시킬 수 있다.

연마 용품의 제조 방법

본 발명의 연마 용품을 제조하기 위한 다수의 방법이 존재한다. 한 측면에서, 연마재 코팅은 다수의 정밀하게 형상화된 연마 복합체를 포함한다. 또다른 측면에서, 연마재 코팅은 때때로 불규칙하게 형상화된 연마 복합체로 나타나는 비정밀하게 형상화된 연마 복합체를 포함한다. 정밀하게 형상화된 연마 복합체 구조물을 갖는 하나의 연마 복합체 층을 사용하여 연마 용품을 제조하는 바람직한 방법은 미국 특허 제5,152,917호 (Pieper et al) 및 동 제5,435,816호 (Spurgeon et al.)에 기재되어 있다. 적합한 방법에 대한 다른 설명은 미국 특허 제5,454,844호 (Hibbard et al.); 동 제5,437,754호 (Calhoun); 및 동 제5,304,223호 (Pieper et al.)에 보고되어 있다.

다수의 형상화된 연마 복합체 구조물을 갖는 연마 복합체 층을 제조하기 위한 적합한 방법은, 연마재 입자, 전구 중합체 서브유닛 및 임의의 첨가제를 포함한 경화성 연마 복합체 층을 제조하는 것; 전방 표면을 갖는 제작 공구를 제공하는 것; 다수의 공동을 갖는 제작 공구의 공동 내로 경화성 연마 복합체 층을 도입하는 것; 연마 용품의 배킹 또는 이전에 경화된 연마 복합체 층을 경화성 연마 복합체 층으로 도입하는 것; 및 경화성 연마 복합체 층을 경화시킨 후, 물품을 제작 공구의 공동으로부터 분리함으로써 연마 복합체 구조물을 포함한 경화된 연마 복합체 층을 형성하는 것을 포함한다. 경화성 연마 복합체를 제작 공구에 적용하여 경화성 연마 복합체 층의 두께를 그의 실제 두께 한계 이하가 되도록 한다.

실질적으로 다수의 정밀하게 형상화된 연마 복합체 구조물이 없는 연마 복합체 층은, 배킹 또는 이전에 경화된 연마 복합체 층 상에 제작 공구와는 독립적으로 경화성 연마 복합체 층을 놓고 연마 복합체 층을 경화시켜, 경화된 연마 복합체 층을 형성함으로써 제조된다. 경화성 연마 복합체 층을 표면에 적용하여 연마 복합체 층의 두께를 그의 실제 두께 한계 이하가 되도록 한다. 상기 단계를 반복함으로써 추가 연마 복합체 층이 연마 용품에 첨가될 수 있다.

경화성 연마 복합체 층은 전구 중합체 서브유닛, 연마재 입자 및 임의의 첨가제를 임의의 적합한 혼합 기술에 의해 함께 합함으로써 제조된다. 혼합 기술의 예에는 저전단 및 고전단 혼합이 포함되고, 고전단 혼합이 바람직하다. 초음파 에너지도 또한 경화성 연마 복합체 점도 (연마 용품 제조시 점도가 중요함)를 낮추고(낮추거나) 생성된 경화성 연마 복합체 층의 유동학에 영향을 미치는 혼합 단계와 함께 사용될 수 있다. 별법으로는, 경화성 연마 복합체 층은 30 내지 70℃로 가열되고, 경화성 연마 복합체를 혼합하기 위해 미세유체화 또는 볼 밀링될 수 있다.

전형적으로, 연마재 입자는 전구 중합체 서브유닛 내로 점차 첨가된다. 경화성 연마 복합체 층이 전구 중합체 서브유닛, 연마재 입자 및 임의의 첨가제의 균질 혼합물인 것이 바람직하다. 필요하다면, 물 및(또는) 용매를 첨가하여 점도를 낮춘다. 혼합 단계 중 또는 후에 진공을 걸어주어 공기 버블 형성을 최소화시킬 수 있다.

코팅 스테이션은 임의의 종래 코팅 수단, 예를 들어 드롭 다이 코팅기, 나이프 코팅기, 커튼 코팅기, 진공 다이 코팅기 또는 다이 코팅기일 수 있다. 바람직한 코팅 기술은 미국 특허 제3,594,865호; 동 제4,959,265호 (Wood); 및 동 제5,077,870호 (Millage)에 보고된 진공 유체 보유 다이이다. 코팅 동안 공기 버블의 형성이 최소화되는 것이 바람직하다.

다른 변형법에서, 1개 또는 2개의 연속 코팅 작업을 이용하여, 형상화된 가요성 배킹 및 형상화된 연마 복합체 모두의 형상화된 부분을 단일 공구로부터 주조할 수 있다. 별법으로, 제작 공구는 2개의 연속 코팅 단계 (연마재 없는 조성물로 단지 부분적으로만 공구를 충전시키는 제1 단계 및 연마재-충전된 수지 또는 슬러리로 공구의 잔여부분을 충전시키는 제2 단계)로 충전될 수 있다. 배킹의 형상화된 특징물의 형상 및 제1 코팅의 연마재 없는 조성물에 따라, 상기 제2 연마재-충전된 수지 또는 슬러리를 제작하여 생성된 연마 용품의 성능을 최적화할 수 있다. 2-단계 코팅 작업에서, 제1 코팅 작업은 상기 언급한 진공 유체 보유 다이 방법 또는 미국 특허 제5,741,549호 (Brown et al.)에 보고된 슬라이드 다이 코팅 방법에 의해 수행하는 것이 바람직하다.

제작 공구를 코팅한 후에, 연마 용품의 배킹 또는 이전에 경화된 연마 복합체 층과 경화성 연마 복합체의 다음 층을 임의의 방식으로 접촉시켜, 경화성 연마 복합체의 다음 층이 배킹 또는 이전에 경화된 연마 복합체 층의 표면을 습윤화시킨다. 닙 롤을 생성된 구조체와 함께 접촉시킴으로써, 경화성 연마 복합체 층을 배킹 또는 이전에 경화된 연마 복합체 층과 접촉시킨다. 닙 롤은 어떤 물질로도 제조될 수 있으나, 닙 롤은 금속, 금속 합금, 고무 또는 세라믹과 같은 구조물 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 닙 롤의 경도는 약 30 내지 120 듀로미터, 바람직하게는 약 60 내지 100 듀로미터, 및 보다 바람직하게는 약 90 듀로미터로 다양할 수 있다.

다음으로, 에너지는 에너지원에 의해 경화성 연마 복합체 층으로 투과되어 전구 중합체 서브유닛을 적어도 부분적으로 경화시킨다. 에너지원의 선택은 전구 중합체 서브유닛의 화학, 제작 공구의 유형 뿐만 아니라 공정 조건에 의존적이다. 에너지원은 제작 공구 또는 배킹을 분명하게 분해하지는 않을 것이다. 전구 중합체 서브유닛의 부분 경화란 제작 공구에서 뒤집어도 경화성 연마 복합체 층이 흐르지 않는 상태이도록 전구 중합체 서브유닛을 중합한 것을 의미한다. 필요하다면, 전구 중합체 서브유닛을 종래 에너지원을 사용하여 제작 공구로부터 취한 다음 완전히 경화시킬 수 있다.

전구 중합체 서브유닛을 적어도 부분적으로 경화시킨 후에, 제작 공구 및 연마 용품을 분리한다. 전구 중합체 서브유닛이 본질적으로 완전히 경화되지 않는 경우, 이후 전구 중합체 서브유닛은 에너지원으로의 시간 및(또는) 노출에 의해 본질적으로 완전히 경화될 수 있다. 마지막으로, 제작 공구는 심봉 (mandrel)에 재권취되므로 이 제작 공구가 다시 재사용될 수 있고, 고정된 연마 용품은 또다른 심봉에 대해 권취된다.

상기 제1 방법의 또다른 변형에서, 경화성 연마 복합체 층을 배킹 상에 코팅하고 제작 공구의 공동 안에는 코팅하지 않는다. 이후, 경화성 연마 복합체 층 코팅된 배킹을 제작 공구와 접촉시켜 슬러리를 제작 공구의 공동 내로 흘러들어가게 한다. 연마 용품을 제조하기 위한 나머지 단계는 상기 기재된 바와 동일하다.

전구 중합체 서브유닛을 방사 에너지로 경화시키는 것이 바람직하다. 방사 에너지를 배킹을 통해 또는 제작 공구를 통해 투과시킬 수 있다. 배킹 또는 제작 공구가 방사 에너지를 분명하게 흡수하지는 않을 것이다. 또한, 방사 에너지원이 배킹 또는 제작 공구를 분명하게 분해하지는 않을 것이다. 예를 들어, 자외선을 폴리에스테르 배킹을 통해 투과시킬 수 있다. 별법으로, 제작 공구가 특정 열가소성 물질, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리(에테르 술폰), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합물로부터 제조되는 경우, 자외광 또는 가시광을 제작 공구를 통해 슬러리내로 투과시킬 수 있다. 열가소성 기재의 제작 공구에 대해, 고정 연마 용품을 제조하기 위한 작동 조건은 과열이 발생하지 않도록 설정될 것이다. 과열이 발생하는 경우, 이것은 열가소성 공구를 비틀리게 하거나 용융시킬 수 있다.

에너지원은 열 에너지원 또는 방사 에너지원, 예를 들어 전자 빔, 자외선 또는 가시광선일 수 있다. 요구되는 에너지량은 전구 중합체 서브유닛에서 반응성 기의 화학적 성질, 및 결합제 슬러리의 두께 및 밀도에 의존적이다. 열 에너지에 대하여, 약 50℃ 내지 약 2500℃의 오븐 온도 및 약 15분 내지 약 16 시간의 지속이 일반적으로 충분하다. 전자 빔 방사 또는 전리 조사가 에너지 수준 약 0.1 내지 약 10 Mrad, 바람직하게는 에너지 수준 약 1 내지 약 10 Mrad로 사용될 수 있다. 자외선 조사는 약 200 내지 약 400 나노미터, 바람직하게는 약 250 내지 400 나노미터의 파장을 갖는 조사를 포함한다. 가시광선 조사는 약 400 내지 약 800 나노미터, 바람직하게는 약 400 내지 약 550 나노미터의 파장을 갖는 조사를 포함한다.

생성된 경화된 연마 복합체 층은 제작 공구의 역패턴을 가질 것이다. 제작 공구 상에서 적어도 부분적으로 경화시키거나 경화시키는 것에 의해, 연마 복합체 층은 정밀하고 예정된 패턴을 갖는다.

불규칙적으로 형상화된 연마 복합체를 갖는 연마 복합체를 제조하기 위한 다수의 방법이 존재한다. 불규칙적으로 형상화되면서도, 이러한 연마 복합체는 복합체의 위치가 예정된다는 점에서 예정된 패턴으로 설정될 수 있다. 한 방법에서, 연마 복합체 층의 두께가 복합체의 실제 두께 한계 내에 있도록 제작 공구의 공동 내로 경화성 연마 복합체를 코팅하여, 연마 복합체를 생성한다. 상기 제작 공구는 정밀하게 형상화된 복합체의 경우에서의 상기 기재된 바와 같은 동일한 제작 공구일 수 있다. 그러나, 경화성 연마 복합체 층을 제작 공구로부터 취한 후에, 전구 중합체 서브유닛을 충분히 경화시켜, 제작 공구로부터의 수거했을 때 그의 형상을 실질적으로 유지하도록 한다. 이러한 후에, 전구 중합체 서브유닛을 경화시킨다. 전구 중합체 서브유닛이 제작 공구의 공동에 있는 동안 경화되지 않는 경우, 이로써 연마 복합체 형상을 유동성이고 뒤틀리게 하는 경화성 연마 복합체 층이 생성된다.

불규칙적으로 형상화된 복합체를 제조하는 또다른 방법에는, 경화성 연마 복합체를 로토그라비어 롤의 표면 상에서 코팅할 수 있다. 배킹을 로토그라비어 롤과 접촉시키고, 경화성 연마 복합체는 배킹을 습윤화한다. 이어서, 로토그라비어 롤은 경화성 연마 복합체에 패턴 또는 질감을 부여한다. 다음으로, 슬러리/배킹조합을 로토그라비어 롤로부터 제거하고, 생성된 구조체를 전구 중합체 서브유닛을 경화시키는 조건에 노출시켜 연마 복합체를 형성한다. 상기 방법의 변형에서는 배킹 상에 경화성 연마 복합체를 코팅하고, 배킹을 로토그라비어 롤과 접촉시킨다.

로토그라비어 롤은 육각형 배열, 릿지형, 격자형, 구형, 피라미드형, 각뿔대형, 원뿔형, 입방체형, 블록형 또는 막대형과 같은, 목적하는 패턴을 부여할 수 있다. 로토그라비어 롤은 또한 인접한 연마 복합체 사이에 편평부 영역이 존재하도록 패턴을 부여할 수도 있다. 상기 편평부 영역은 연마재 입자와 결합제의 혼합물을 포함할 수 있다. 다르게는, 로토그라비어 롤은 인접한 연마 복합체 형상 사이에 배킹이 노출되도록 패턴을 부여할 수 있다. 유사하게, 로토그라비어 롤은 연마 복합체 형상의 혼합이 존재하도록 패턴을 부여할 수 있다.

또다른 방법은 경화성 연마 복합체 층을 스크린을 통해 분무하거나 코팅하여 패턴 및 연마 복합체를 발생시키는 것이다. 이어서, 전구 중합체 서브유닛을 경화시켜 연마 복합체 구조물을 형성한다. 스크린은 육각형 배열, 릿지형, 격자형, 구형, 피라미드형, 각뿔대형, 원뿔형, 입방체형, 블록형 또는 막대형과 같은, 임의의 목적하는 패턴을 부여할 수 있다. 스크린은 또한 인접한 연마 복합체 사이에 편평부 영역이 존재하도록 패턴을 부여할 수도 있다. 상기 편평부 영역은 연마재 입자와 결합제의 혼합물을 포함할 수 있다. 다르게는, 스크린은 인접한 연마 복합체 형상 사이에 배킹이 노출되도록 패턴을 부여할 수 있다. 유사하게, 스크린은 혼합된 연마 복합체 형상이 존재하도록 패턴을 부여할 수 있다. 이 방법은 미국 특허 제3,605,349호 (Anthon)에 보고되어 있다.

부착 시스템

본 발명의 연마 용품은 보통 백업 패드로서 언급되는 지지체 구조물에 고정될 수 있다. 연마 용품은 후크 및 루프 부착 시스템과 같은 단일 기계적 부착 시스템에 의해 고정될 수 있다.

부착 시스템은 사용 중에 코팅된 연마재를 지지 패드에 고정시키기 위해 충분한 접착 강도를 가져야 한다.

형상화된 배킹의 배면은 기계적 체결 시스템의 단일 부분, 예를 들어 편평화된 스템 부분 또는 후크 부분을 포함한다. 그 후, 상기 후크 또는 편평화된 스템은 코팅된 연마 용품과 루프 포을 함유하는 지지 패드 사이에서 맞물림을 제공할 것이다.

시험 절차

하기 시험 절차를 이용하여 본 발명의 수지 조성물 및 코팅된 연마 용품을 평가하였다.

습식 쉬퍼 (SCHIEFER) 시험

미네소타 마이닝 앤 매뉴펙쳐링 컴퍼니 (3M)로부터 수득가능하고 상표명이 후키트^TMII 배킹인 편평한 맞물림 돌출부를 보유한 시트형 배킹에 연마재 코팅을 적층하고, 10.16 cm (4-인치) 디스크로 전환하였다. 백업 패드는 메릴랜드주 게이터스버그에 소재하는 프레이지어 프리시젼 컴퍼니 (Frazier Precision Company)로부터 수득가능한 쉬퍼 연마 시험기의 구동판에 고정되어, 습윤 시험 동안 측량되었다. 상표명 "폴리캐스트 (POLYCAST)" 아크릴계 플라스틱으로 수득가능한 외경 10.16 cm (4-인치), 두께 1.27 cm (0.5-인치)의 디스크 형상화된 아크릴계 플라스틱 작업편을 미네소타주 블루밍톤에 소재하는 지얼리 플라스틱스 (Sielye Plastics)로부터 얻었다. 물 유속을 1분 당 60 g으로 설정하였다. 454 g (1 파운드) 중량을 연마 시험기 중량 플랫폼에 놓고, 탑재된 연마 시편을 작업편 상에 내리고, 기계를 작동시켰다. 기계를 30주기 간격으로 90주기 동안 작동하도록 설정하였다. 각 시험 샘플을 3회 작동하면서, 표면 마감 값 R_z를 각 30주기 간격 동안 작업편 상의 4개 위치에서 측정하였다.

패널 시험

15.2 cm (6-인치) 직경 원형 시편을 연마 시험 물질로부터 절단하고, 뉴욕주 클라렌스에 소재하는 다이나브레이드 캄파니 (Dynabrade Co.)로부터 수득가능한 다이나브레이드 (DYNABRADE) 모델 56964 미세 마감 사포기에 부착하였다. 시험 패널의 3개의 인접한 구획에 걸쳐 10, 20 및 30 초 간격으로 총 1분 동안 344 kPa (50 psi)의 기압에서 연마 시험을 수행하였다. 시험 패널은 미시간주 힐스데일에 소재하는 ACT 래버레이토리스, 인크. (ACT Laboratories, Inc.)로부터 구입한 흑색 기저 코팅/투명 코팅 페인팅된 냉연강 패널 (E-코팅: ED5000; 프라이머: 764-204; 기저 코팅: 542AB921; 투명 코팅: RK8010A)이었다. 각 시험 샘플을 3회 작동시키면서, 표면 마감 값 R_z를 각 시험 패널 구획 상 5개 지점에서 측정하였다.

표면 마감

R_z는 측정 길이의 평균 개별 조도 깊이인데, 여기서 개별 조도 깊이는 최고점에서 최저점까지의 수직 거리이다.

오하이오주 신시나티에 소재하는 마르 코퍼레이션 (Marh Corporation)으로부터의, 상표명이 "퍼토미터 (PERTHOMETER) 모델 M4P"인 프로필로미터를 이용하여 습식 쉬퍼 시험 및 패널 시험에 의해, 연마된 작업편의 표면 마감을 측정하였다.

실시예에서는 하기 약어를 사용한다. 달리 기술하지 않는다면 실시예에서 모든 부, 백분율 및 비율은 중량에 대한 것이다:

AMOX 디-t-아밀옥살레이트

CHDM 시클로헥산디메탄올, 코네티컷주 킹스포트에 소재하는 이 스트맨 케미칼 캄파니 (Eastman Chemical Company)로부터 수득가능함

COM η-[크실렌 (혼합 이성질체)]-η-시클로펜타디에닐아이언 (II)-헥사플루오로안티모네이트

시라큐어 (CYRACURE) 6110

시클로지방족 에폭시드 수지, 상표명 "시라큐어 6110", 루이지애나주 한빌에 소재하는 유니온 카바이드 코퍼레이 션으로부터 수득가능함

에폰 (EPON) 828 비스페놀-A 에폭시 수지, 상표명 "에폰 828", 185 내지192의 에폭시 등가 중량을 가짐, 텍사스주 휴스톤에 소재 하는 쉘 케미칼 (Shell Chemical)로부터 수득가능함

에폰 1001F 비스페놀-A 에피클로로히드린 기재의 에폭시 수지, 상표 명 "에폰 1001F", 525 내지 550의 에폭시 등가 중량을 가 짐, 텍사스주 휴스톤에 소재하는 쉘 케미칼로부터 수득가 능함

다로커 1173 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 상표명 다로커 1173, 뉴욕주 태리타운에 소재하는 시바 스페셜티 케미칼스 로부터 수득가능함

이르가큐어 651 2,2-디메톡시-1,2-디페닐-1-에탄온, 상표명 "이르가큐어 651", 뉴욕주 아드슬리에 소재하는 시바 가이기 캄파니로 부터 수득가능함

미넥스 (MINEX)-3 무수 소듐 포타슘 알루미노 실리케이트, 상표명 "미넥스- 3", 캐나다 온타리오주 브람프톤에 소재하는 엘. 브이. 로마스, 엘티디 (L. V. Lomas, Ltd)로부터 수득가능함

P320 FRPL P320 등급 알루미늄 옥시드, 상표명 "알루도르 (ALUDOR) FRPL", 오스트리아 필라흐에 소재하는 트라이바허 케미스 케 베르케 아게 (Treibacher Chemische Werke AG)로부터 수득가능함

P400 FRPLP 400 등급 알루미늄 옥시드, 상표명 "알루도르 FRPL", 오스트리아 필라흐에 소재하는 트라이바허 케미스케 베르케 아게로부터 수득가능함

S-1227 상표명 "디나폴 (DYNAPOL) S-1227"의 고분자량 폴리에스 테르, 뉴저지주 피스카타웨이에 소재하는 크레아노바 (Creanova)로부터 수득가능함

TMPTA 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 펜실배니아주 엑스 톤에 소재하는 사르토머 캄파니로부터 상표명 "SR351"로 수득가능함

UVI-6974 트리아릴 술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 프로필렌 카 르보네이트 중 50%, 루이지애나주 한빌에 소재하는 유니 온 카바이드 코퍼레이션으로부터 수득가능함

CN973J75 펜실배니아주 엑스톤에 소재하는 사르토머 인크.로부터 수득가능한 우레탄-아크릴레이트 수지

F80 팽창성 중합체성 마이크로스피어, 상표명 "마이크로펄 F80-SD1", 뉴욕주 버팔로에 소재하는 피어스-스티븐스 코 퍼레이션으로부터 수득가능함

SR339 펜실배니아주 엑스톤에 소재하는 사르토머 인크.로부터 수득가능한 2-페녹시에틸 아크릴레이트

PD9000 음이온성 폴리에스테르 분산제, 상표명 "제프림 (ZEPHRYM) PD 9000", 델라웨어주 윌밍톤에 소재하는 유니케마 (Uniqema)로부터 수득가능함

A-174 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란, 상표명 "실퀘스 트 (SILQUEST) A-174", 웨스트 버지니아주 프렌들리에 소 재하는 크롬톤 코퍼레이션 (Crompton Corp.)으로부터 수 득가능함

TPO-L 포스핀 옥시드, 상표명 "루시린 (LUCIRIN) TPO-L", 독일 루드빅샤펜에 소재하는 바스프 케미칼스로부터 수득가능 함

GC2500 그린 규소 카바이드 광물, 등급 JIS2500, 일리노이주 엘 름허스트에 소재하는 푸지미 코퍼레이션 (Fujimi Corp.) 으로부터 수득가능함

실시예 1

(형상화된 특징물 및 기계적 부착 요소의 동시 제조)

도 1에 예시된 것과 같은 방법 및 기구를 이용하여 형상화된 배킹을 형성하였다. 패턴화된 실리콘 벨트 (15)는 스템-형성 구멍을 포함하였다. 구멍은 직경이 0.0406 cm (0.016 인치)이고 깊이가 0.1778 cm (0.070 인치)이며, 가로 웹 이격이 0.1410 cm (0.0555 인치)이고 기계 방향 이격이 0.13759 cm (0.05417 인치)이었다. 가로 웹 구멍은 가로 웹 구멍의 각 인접하는 열로부터 오프셋 0.0706 cm (0.0278 인치)이었다. 벨트 온도는 65.6℃ (150℉)이었다. 최상부 강철 롤 (14)을 스템 웹의 대향 면과 접촉하게 되는 미세복제 패턴으로 엠보싱하였다. 패턴화롤의 온도를 18.3℃ (65℉)로 조절하였다.

미시간주 미들랜드에 소재하는 다우 케미칼스 캄파니로부터 상표명 "SRD7587"로 수득가능한 폴리프로필렌의 너비 35.6-40.6 cm (14-16 인치)의 용융된 시트는 248.9℃ (480℉)에서 이중 매니폴드 시트 다이로부터 압출되나, L/D가 29/1이고 61 rpm에서 작동하는 3.81 cm (1.5 인치) 단일-스크류 압출기 (10) (위스콘신주 치페와 펄스에 소재하는 존슨 플라스틱 머시너리 캄파니 제품)에 의해 단일 매니폴드로부터만 공급되었다. 존슨 압출기는 어댑터 온도 248.9℃ (480℉)와 함께, 공급 대역에서 225℃ (400℉) 내지 배출 대역에서 248.9℃ (480℉)의 범위의 온도 프로파일을 가졌다. 존슨 압출기 스크류는 일반적으로 단일 조종 디자인을 위함이었다. 다이 온도는 248.9℃ (480℉)이었다. 용융된 폴리프로필렌을 1분 당 8.2 m (27 피트)로 회전하는 패턴화된 강철 롤 (14) 및 실리콘 벨트 (15) 사이의 닙으로 도입시켰다. 닙 압력은 137.9 kPa (20 psi)이었다. 용융된 중합체를 냉각된 패턴화된-롤 표면 18.3℃ (65℉)에 의해 고체화하고, 패턴화된 대향 면을 갖는 벨트-제조된 스템 웹을 테플론^TM(TEFLON)으로 덮인 롤에 방출시켰다. 이로써 제조된 기판은 두께가 약 0.254 mm (10 밀)이었고, 한쪽 표면 및 각각의 직경이 대략 0.4 mm (17 밀)인 0.75 mm (30 밀) 버팀대를 보유하는 대향 표면에 볼록부 및 오목부 영역을 가졌다.

도 1에 도시한 바와 같이, 서로에게 인접하여 적재된 3개의 직경 25.4 cm (10 인치) 롤 (25, 26 및 27)의 한 세트로 제공되는 캡핑 스테이션을 통해 형상화된 배킹을 통과시켜 150℃ (300℉)에서 가열될 세트의 외부 롤 및 1분 당 8.2 m의 웹 속도로 10℃ (50℉)로 냉각될 내부 롤을 가진 인접한 롤들 사이에서 대략 0.5 mm (20-25 밀)의 닙 갭을 제공하여, 각 버팀대의 단부에 두께가 대략 0.1 mm (4 밀)인 직경 0.76 mm (30 밀)의 캡을 생성하였다. 이렇게 제조된 형상화된 배킹을 연마재 코팅이 도포될 표면에 코로나 하도제처리 하는 것을 포함하는 추가의 가공 동안 권취 롤 (30)에서 권취시켰다.

하기와 같이 메이크 수지를 제조하였다: 에폰 1001F 펠렛 (25%) 및 디나폴 S-1227 펠렛 (28%)을 예비혼합물과 합성하였다. 예비혼합물은 하기를 포함하였다: 에폰 828 수지 (34.5%), 이르가큐어 651 (1%), CHDM (2.8%), TMPTA (7.5%), AMOX (0.6%) 및 COM (0.6%). 물질들 (에폰 1001F, 디나폴 S1227, 및 예비혼합물)을 2-스크류 압출기에서 합하였다.

메이크 수지를 상기 실시예 1에서 기재한 바와 같이 제조된 형상화된 배킹의 형상화된 구조물의 표면에 105℃에서 20 ㎛의 속도로 압출 코팅하고, 0.1-0.5 J/cm²및 36 m/분으로 퓨전 V 벌브를 이용하여 UV 프로세서 (상표명 "EPIQ 6000", 메릴랜드주 락빌에 소재하는 퓨전 시스템즈 코퍼레이션 (Fusion Systems Corp.)으로부터 수득가능함)를 통해 1회 통과시킴으로써 부분적으로 경화시켰다. 이어서, P400 FRPL 알루미늄 옥시드를 45 g/m로 정전 도포하고, 77-122℃의 온도 범위에서 추가로 경화시켰다.

사이즈 코팅을 하기와 같이 제조하였다: TMPTA (22.8%) 및 시라큐어 6110(22.8%), 에폰 828 (30.4%), UVI-6974 (3%), 다로커 1173 (1.0%) 및 미넥스-3 (20%)를 첨가하였다. 사이즈를 24 g/m²로 롤 코팅하고, 퓨전 D 벌브를 0.1-0.5 J/cm²로 이용하여 UV 프로세서를 36 m/분으로 통과시킴으로써 경화시킨 후, 110-120℃의 온도 범위에서 열 경화시켰다.

실시예 2

하기 기재된 원하는 형상화된 배킹 특징 및 형상화된 연마 복합체 특징의 거울-화상 3-차원 패턴을 갖는 미세복제된 폴리프로필렌 공구는 미국 특허 제5,435,816호 (Spurgeon et al.)에 따라 48 cm x 48 cm 스테인레스 강철 마스터 공구를 이용하여 제조하였다. 상기 마스터 공구는 마스킹/화학 에칭 방법을 통해 제조하였다. 하기 방법을 사용하여 상기 마스터 공구로부터 역-화상 폴리프로필렌 공구를 제조하였다: 135℃로 가열된 압착기에서, 금속 마스터 공구를 최하부 플래튼에 놓았다. 공구의 최상부에 0.8 mm 두께의 폴리프로필렌 시트를 놓은 후, 3 mm 두께의 알루미늄 플레이트를 놓았다. 복합체를 3분 동안 618 kPa (90 psi)로 압착시킨 후, 수거하였다. 마스터 공구의 거울-화상을 폴리프로필렌 시트로 주조하였다. 그 후, 상기 주조된 폴리프로필렌 시트를 공구 주형으로서 사용하여 배킹에서 연마재 없는 형상화된 구조물을 제조하였다.

예비-혼합물 #1: 공기 버블이 발산될 때까지, 60.8부 CN973J75, 36.4부 SR339 및 2.8부 TPO-L을 펜실배니아주 리딩에 소재하는 프리미어 밀 코퍼레이션 (Premier Mill Corp.)으로부터 상표명 디스퍼세이터 (DISPERSATOR)로 수득가능한혼합기를 이용하여 실온에서 합하였다.

슬러리 #1: 이어서, 미리-팽창된 F80 3.4부를 예비-혼합물 #1 96.6부에 첨가하고, 디스퍼세이터 혼합기를 사용하여 균질 슬러리 #1로 형성하였다. 사용하기 전 60분 동안 F80 마이크로스피어를 160℃에서 미리-팽창시켰다.

이어서, 표 2에 기재한 바와 같이 22% 보유 영역을 갖고 1.3 mm x 1.3 mm x 0.356 mm 깊이인, 도 9에 나타낸 바와 같은 배열로 정사각형 기둥을 갖는 미세복제된 공구에 슬러리 #1을 손으로 펴서 도포하였다. 이어서, 26 cm/분 및 275 kPa (40 psi)의 닙 압력으로 고무 닙 롤의 세트를 통해 통과시킴으로써, 슬러리 충전된 공구를 면이 아래로 가게끔 코로나 처리된 3M 후키트^TM(HOOKIT) II 배킹의 평활한 면에 적층시켰다. 이어서, 157.5 와트/cm (400 W/인치) 및 914 cm/분의 웹 속도에서 작동하는 2개의 연속적인 V-벌브를 사용하여, 뉴저지주 머레이 힐에 소재하는 아메리칸 울트라바이올렛 캄파니 (American Ultraviolet Company)로부터 수득가능한 UV 프로세서를 통해 2회 통과시킴으로써 슬러리를 경화시켰다. 이어서, 공구를 제거하여 공구의 거울 화상을 갖는 대규모 3-차원 경화된 중합체 발포체 구조물을 수득하였다.

예비-혼합물 #2: 33.6부 SR339를 50.6부 TMPTA와 수동 혼합하고, 여기에 8부 PD 9000을 첨가하고 용해될 때까지 60℃에서 방치하였다. 용액을 실온으로 냉각시켰다. 여기에 2.8부 TPO-L 및 5부 A-174를 첨가하고, 혼합물을 균질해질 때까지 다시 교반하였다.

슬러리 #2: 디스퍼세이터 혼합기를 이용하여 61.5부 GC2500을 38.5부 예비-혼합물 #2에 혼입시켜 균질 슬러리 #2를 형성하였다.

이어서, 도 6 및 7에 도시한 바와 같이 연마재 슬러리를 폴리프로필렌이 미세복제된 공구에 손으로 펴서 도포하였고, 여기서 s = 55 ㎛; t = 250 ㎛; w = 99.53°; x = 54.84 ㎛, y = 55 ㎛; z = 53.00°이었다. 연마재 슬러리를 공구에 충전시킨 후, 26 cm/분 및 275 kPa (40 psi)의 닙 압력으로 고무 닙 롤의 세트를 통해 통과시킴으로써 면이 아래로 가게끔 3M 후키트^TMII 배킹된 대규모 3-차원 코팅된 구조물에 적층시켰다. 이어서, 157.5 와트/cm (400 W/인치) 및 914 cm/분의 웹 속도에서 작동하는 2개의 연속적인 V-벌브를 사용하여, UV 프로세서를 통해 2회 통과시킴으로써 슬러리를 경화시켰다. 제1 통과에서, 적층물에서 압력을 유지하기 위해 6 mm 석영 플레이트를 적층물 위에 놓았다. 이어서, 공구를 배킹으로부터 분리하여 3-차원 발포체 구조물의 최상부에서 경화된 3-차원 연마재 코팅을 수득하였다.

실시예 3

실시예 2에 요약한 바와 같이 3-차원 발포체 구조물의 최상부에서의 3-차원 연마재 코팅을 제조하였으며, 여기서 표 3에 기재한 바와 같이 90% 보유 영역을 갖고 10 mm x 10 mm x 0.533 mm 깊이인, 도 9에 나타낸 바와 같은 배열로 정사각형 기둥을 갖는 미세복제된 공구에 슬러리 #1을 도포하였다. 실시예 2에 기재된 방법에 따라 공구를 제조하였다.

비교 샘플

코팅된 연마 발포체 디스크, 등급 P3000, 미네소타 세인트 폴에 소재하는 쓰리엠 캄파니 (3M Company)로부터 상표명 4435A 트리작트 후키트^TM(TRIZACT HOOKIT) II로 수득가능함.

연마 시험

습윤 쉬퍼 시험의 결과를 표 1에 나열하였다.

표 2에서는, 도 9에 대해 판독하여 실시예 2 및 3에 대한 공구 치수를 기재하였다.

실시예 4

이어서, 42% 보유 영역을 갖는 2.6 mm x 2.6 mm x 0.533 mm 깊이의 정사각형 기둥을 갖는 미세복제된 공구에 슬러리 #1을 손으로 펴서 도포하였다. 이어서, 26 cm/분 및 275 kPa (40 psi)의 닙 압력으로 고무 닙 롤의 세트를 통해 통과시킴으로써, 슬러리 충전된 공구를 면이 아래로 가게끔 코로나 처리된 3M 후키트^TMII 배킹의 평활한 면에 적층시켰다. 이어서, 157.5 와트/cm (400 W/인치) 및 914 cm/분의 웹 속도에서 작동하는 2개의 연속적인 V-벌브를 사용하여, 뉴저지주 머레이 힐에 소재하는 아메리칸 울트라바이올렛 캄파니로부터 수득가능한 UV 프로세서를 통해 2회 통과시킴으로써 슬러리를 경화시켰다. 이어서, 공구를 제거하여 공구의 거울 화상을 갖는 대규모 3-차원 경화된 중합체 발포체 구조물을 수득하였다.

메이크 수지를 하기와 같이 제조하였다: 에폰 1001F 펠렛 (25%) 및 디나폴 S-1227 펠렛 (28%)을 예비혼합물과 합성하였다. 예비혼합물은 하기를 함유하였다: 에폰 828 수지 (34.5%), 이르가큐어 651 (1%), CHDM (2.8%), TMPTA (7.5%/), AMOX (0.6%) 및 COM (0.6%). 물질들 (에폰 1001F, 디나폴 S1227, 및 예비혼합물)을 2-스크류 압출기에서 합하였다.

메이크 수지를 형상화된 배킹 구조물의 표면에 105℃에서 20 ㎛의 속도로 압출 코팅하고, 0.1-0.5 J/cm²및 36 m/분으로 퓨전 V 벌브를 이용하여 UV 프로세서 (상표명 "EPIQ 6000", 메릴랜드주 락빌에 소재하는 퓨전 시스템즈 코퍼레이션으로부터 수득가능함)를 1회 통과시킴으로써 부분적으로 경화시켰다. 이어서, P320 FRPL 알루미늄 옥시드를 70 g/m²로 정전 도포하고, 77-122℃의 온도 범위에서 추가로 경화시켰다.

사이즈 코팅을 하기와 같이 제조하였다: TMPTA (22.8%) 및 시라큐어 6110 (22.8%), 에폰 828 (30.4%), UVI-6974 (3%), 다로커 1173 (1.0%) 및 미넥스-3(20%)를 첨가하였다. 사이즈를 31 g/m²로 롤 코팅하고, 퓨전 D 벌브를 0.1-0.5 J/cm²로 이용하여 UV 프로세서를 30 m/분으로 통과시킴으로써 경화시킨 후, 110-120℃의 온도 범위에서 열 경화시켰다. 도 10은 실시예 4로 제조된 연마 용품의 최상부 표면의 현미경사진을 나타낸다.

실시예 5

도 11에 예시한 바와 같은 방법 및 기구를 이용하여 기판을 형성하였다. 반구형 특징물 (332)의 패턴을 갖는 접촉 표면을 보유하는 실리콘 벨트 (337)을 캐스팅 롤 (336) 하의 각각의 2개의 닙 롤 (333) 및 (334)를 포함하는 각각의 롤 세트 (333), (334), (335) 및 (338) 주위로 랩핑하였다. 도 12는 상기 패턴의 특징물의 이격을 나타낸다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 반구의 기저 직경 d는 7.4 mm이었고, 높이 (도 12에서 확인되지 않음)는 1.3 mm이었다. 각 반구는 가로 웹 및 세로 웹 방향 모두에서 서로로부터 (중점에서 중점까지) 10.5 mm인 거리 a'로 위치하였다. 캐스팅 롤 (336)을 스템-형성 구멍을 함유하는 실리콘 벨트로 랩핑하였다. 구멍의 직경은 0.0406 cm (0.016 인치)이고 깊이는 0.1778 cm (0.070 인치)이었고, 가로 웹 이격은 0.1410 cm (0.0555 인치)이고 기계 방향 이격은 0.13759 cm (0.05417 인치)이었다. 가로 웹 구멍은 가로 웹 구멍의 각 인접하는 열로부터 오프셋 0.0706 cm (0.0278 인치)이었다. 캐스트 롤 온도 및 벨트 온도는 모두 21.1℃ (70℉)이었다.

폴리프로필렌 (미시간주 미들랜드에 소재하는 다우 케미칼 캄파니로부터SRD7587)의 용융된 시트를 L/D 비율이 24/1이고 15 rpm에서 작동하는 모델 DS-25, 0.064 m (2.5 인치) 직경 단일 스크류 압출기 330 (코네티컷주 파우카툭에 소재하는 데이비스 스탠다드 코퍼레이션 (Davis Standard Corporation)으로부터 수득가능함)로부터 공급되는 0.356 m (14 인치) 폭의 EBR 필름 다이 (331) (텍사스주 오렌지에 소재하는 클뢰렌 잉크 (Cloeren Inc.)로부터 수득가능함)로부터 248.9℃ (480℉)에서 압출시켰다. 압출기는 어댑터 온도 248.9℃ (480℉)와 함께, 공급 대역에서 187.7℃ (370℉) 내지 배출 대역에서 248.9℃ (480℉)의 범위의 온도 프로파일을 가졌다. 다이 온도는 248.9℃ (480℉)이었다. 용융된 폴리프로필렌을 1분 당 1.2 m (4 피트)로 회전하는 벨트 (337)의 반구 패턴화된 코팅 표면 (332)과 캐스팅 롤 (336) 주위에 랩핑된 스템-형성 벨트를 갖는 캐스팅 롤 사이의 닙으로 도입시켰다. 닙 압력은 103.4 kPa (15 psi)이었다. 벨트 장력은 172.4 kPa (25 psi)이었다. 이렇게 제조된 생성된 배킹 기판 (340)은 0.228 mm (9 밀) 내지 0.279 mm (11 밀) 범위의 기저 두께를 가졌다. 제1 표면 (341)은 기저 직경이 7.4 mm이고 높이가 1.3 mm인 각각의 반구 (342)를 갖는 반구형 특징 패턴을 가졌다. 제2 표면 (343)은 각각 직경이 대략 0.4 mm (17 밀)인 다수의 0.889 mm (35 밀) 버팀대 (344)를 가졌다. 도 13은 생성된 배킹의 현미경사진을 나타낸다. 기계적 체결구를 형성하기 위해 추가로 가공하고 연마재 코팅에 도포하기 위하여, 이렇게 제조된 기판을 권취 롤 (나타내지 않음)에서 권취시켰다.

여기서는 본 발명을 그의 몇몇 실시양태에 관해 기재하였다. 상기 상세화된 설명 및 예는 오직 이해를 명확하게 하기 위하여 제시되었다. 이로 인해 불필요하게 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명의 범위에 벗어나지 않는한 기재된 실시양태에서 많은 변화를 수행할 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 본원에 기재된 정확한 세부사항 및 구조물에 제한되지 않아야 하나, 청구항의 언어로 기재된 구조물 및 상기 구조물의 등가물에 의하여 제한된다.

Claims (32)

1. 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 포함하는 대향 제2 주요면을 갖는 시트형 중합체성 기판을 포함하는 연마 용품용 배킹.
2. 제1항에 있어서, 제1 주요면상의 패턴이 균일한 패턴인 배킹.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형상화된 맞물림 요소가 제2 주요면으로 일체적으로 형상화된 편평화된 말단 단부를 갖는 필라멘트 스템 (stem)을 포함하는 배킹.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형상화된 맞물림 요소가 제2 주요면으로 일체적으로 형상화된 후크 요소를 포함하는 배킹.
5. a. 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 포함하는 대향 제2 주요면을 갖는 시트형 중합체성 기판을 포함하는 배킹; 및

   b. 적어도 볼록부 영역상의 연마재 코팅

   을 포함하는 연마 용품.
6. 제5항에 있어서, 연마재 코팅이 연마재 입자 및 결합제를 포함하는 연마 용품.
7. 제6항에 있어서, 연마재 코팅이 볼록부 영역 및 오목부 영역을 포함하는 형상화된 연마 표면을 갖는 연마 용품.
8. 제5항에 있어서, 제1 주요면상의 패턴이 균일한 패턴인 연마 용품.
9. 제5항에 있어서, 제1 주요면상의 패턴이 랜덤한 패턴인 연마 용품.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 형상화된 맞물림 요소가 제2 주요면으로 단일적으로 형상화된 편평화된 말단 단부를 갖는 필라멘트 스템을 포함하는 연마 용품.
11. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 형상화된 맞물림 요소가 제2 주요면으로 단일적으로 형상화된 후크 요소를 포함하는 연마 용품.
12. 제5항에 있어서, 연마재 코팅이 각 연마재 입자의 적어도 일부가 매립된 결합제 메이크 코팅을 포함하는 연마 용품.
13. 제12항에 있어서, 메이크 코팅이 아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 니트릴 고무 수지, 우레탄 수지, 아미노플라스트 수지, 페놀계 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지 및 부타디엔 고무 수지로 구성된 군으로부터 선택된 결합제인 연마 용품.
14. 제12항에 있어서, 메이크 코팅 및 연마재 입자 상에 사이즈 코팅을 추가로 포함하는 연마 용품.
15. 제14항에 있어서, 사이즈 코팅이 페놀계 수지, 펜던트 α,β-불포화 카르보닐기를 가진 아미노플라스트 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 에틸렌계 불포화 수지, 에틸렌계 불포화 수지, 아크릴화 이소시아누레이트 수지, 우레아 포름알데히드 수지, 이소시아누레이트 수지, 아크릴화 우레탄 수지, 아크릴화 에폭시 수지, 비스-말레이미드 수지, 불소-개질된 수지, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 결합제 수지인 연마 용품.
16. 제5항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 연마재 입자가 융합된 알루미나, 규소 카바이드, 알루미나-기재의 세라믹스, 지르코니아, 알루미나-지르코니아, 다이아몬드, 세리아, 입방형 보론 나이트리드, 가닛, 분쇄 유리, 석영 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 연마 용품.
17. a. 용융된 중합체성 물질을 압출시켜 제1 주요면 및 대향 제2 주요면을 가진 시트를 형성하는 단계;

    b. 용융된 시트의 제1 주요면을 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 접촉 표면을 가진 제1 공구와 접촉시켜 제1 주요면에 오목부 영역 및 볼록부 영역의 상응하는 패턴을 생성하는 단계;

    c. 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분이 될 형상화된 맞물림 요소 및 형상화된 맞물림 요소에 대한 전구물로 구성된 군으로부터 선택된 다수의 요소를 거기에서 생성할 수 있는 접촉 표면을 가진 제2 공구와, 용융된 시트 물질의 제2 주요면을 접촉시키는 단계; 및

    d. 용융된 시트를 고체화하여 배킹을 제공하는 단계

    를 포함하는 연마 용품용 배킹의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서, 단계 (b) 및 (c)를 동시에 수행하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 중합체 시트가 각각 중합체 시트 내에 층을 포함하는, 2종 이상의 상이한 중합체 물질로 구성된 공압출된 중합체 시트인 방법.
20. 제17항에 있어서, 제2 공구가 제2 주요면에 말단 단부 및 접촉 단부를 각각 포함하는 직립 스템을 제조할 수 있는 접촉 표면을 포함하고, 말단 단부를 편평화하는 추가 단계를 포함하는 방법.
21. 제17항에 있어서, 제2 공구가 제2 주요면에 접촉 단부를 각각 갖는 후크 요소를 제조할 수 있는 공동 (cavity)을 갖는 접촉 표면을 포함하는 방법.
22. a. 용융된 중합체성 물질을 압출시켜 제1 주요면 및 대향 제2 주요면을 가진 시트를 형성하는 단계;

    b. 용융된 시트의 제1 주요면을 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 접촉 표면을 가진 제1 공구와 접촉시켜 제1 주요면에 오목부 영역 및 볼록부 영역의 상응하는 패턴을 생성하는 단계;

    c. 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분이 될 형상화된 맞물림 요소 및 형상화된 맞물림 요소에 대한 전구물로 구성된 군으로부터 선택된 다수의 요소를 거기에서 생성할 수 있는 접촉 표면을 가진 제2 공구와, 용융된 시트 물질의 제2 주요면을 접촉시키는 단계;

    d. 용융된 시트를 고체화하여 배킹을 제공하는 단계; 및

    e. 적어도 제1 주요면의 볼록부 영역상에 연마재 코팅을 제공하는 단계

    를 포함하는 연마 용품의 제조 방법.
23. 제22항에 있어서, 연마재 코팅이:

    a. 적어도 제1 주요면의 볼록부 영역을 경화성 결합제 조성물의 메이크 코팅으로 코팅하는 단계;

    b. 연마재 입자를 경화성 조성물의 메이크 코팅에 침착시키는 단계; 및

    c. 메이크 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계

    에 의해 제공되는 방법.
24. 제23항에 있어서, 메이크 코팅 및 연마재 입자를 경화성 결합제 조성물의 사이즈 코팅으로 코팅하는 단계 및 사이즈 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
25. 제22항에 있어서, 경화되어 연마재 코팅을 제공하는 혼합물을 제공하기 위해 연마재 입자와 경화성 결합제 조성물을 혼합시키고, 적어도 제1 주요면의 볼록부 영역을 상기 혼합물로 코팅시키고, 경화성 결합제 조성물을 경화시킴으로써, 연마재 입자를 제1 표면에 제공하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 코팅 후에, 그러나 연마재 입자를 함유하는 경화성 결합제 조성물을 경화시키기 전에, 코팅을 볼록부 영역 및 오목부 영역을 포함하는 공구의 표면과 접촉시켜 연마재 코팅에 형상화된 표면을 제공하는 방법.
27. 연마재 없는 볼록부 영역 및 오목부 영역의 패턴을 포함하는 제1 주요면 및 2-부분 기계적 맞물림 시스템의 한 부분인 다수의 형상화된 맞물림 요소를 단일적으로 포함하는 대향 제2 주요면을 가진 시트형 기판을 포함하는 연마 용품용 배킹.
28. 제27항에 있어서, 연마재 없는 볼록부 영역은 제1 주요면에 적층되고, 오목부 영역은 제1 주요면에 의해 규정되는 배킹.
29. 적어도 볼록부 영역상에 코팅된 연마재 코팅을 갖는 제27항의 배킹을 포함하는 연마 용품.
30. a. 제1 주요면 및 2-부분 기계적 부착 시스템의 한 부분을 단일적으로 포함하는 대향 제2 주요면을 가진 시트형 배킹을 제공하는 단계; 및

    b. 구조물 각각이 제1 주요면에 부착된 부착 단부 및 제1 주요면으로부터 이격된 말단 단부를 갖고, 형상화된 구조물은 일반적으로 동일한 평면에 정렬된 말단 단부를 포함하는, 다수의 분리된 형상화된 구조물을 제1 주요면에 도포하는 단계

    를 포함하는 코팅된 연마 용품을 위한 형상화된 배킹의 제조 방법.
31. 제30항에 있어서, 주조된 용융된 중합체 구조물을 제1 주요면에 도포하고, 주조된 용융된 중합체 구조물을 냉각시켜 분리된 형상화된 구조물을 제공함으로써 다수의 분리된 형상화된 구조물을 도포하는 방법.
32. 제31항에 있어서, 배킹이 포 배킹인 방법.