KR20100134115A

KR20100134115A - 연마 제품, 연마 제품 제조 방법 및 연마 제품 제조 장치

Info

Publication number: KR20100134115A
Application number: KR1020107025539A
Authority: KR
Inventors: 데니스 지. 웰리건; 제이슨 에이. 체슬리; 루이스 에스. 모렌
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2010-12-22
Also published as: CN1671510A; WO2004011196A8; KR20050025665A; ATE439214T1; CN100357064C; EP1526949A1; BR0312953A; MXPA05000744A; US20050107011A1; US7294158B2; DE60328790D1; US6833014B2; WO2004011196A1; CA2494514A1; JP2010188522A; US6969412B2; US20050081455A1; AU2003240977A1; JP2005533670A; EP1526949B1

Abstract

본 발명은 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 지지하는 제1 표면(12) 및 대향 제2 표면(13)을 갖는 사실상 수평 전개식 가요성 후면(10)을 제공하는 단계와, 연마 입자 및 미립자 경화성 바인더 재료를 갖는 건조 유동 입자(24)를 제공하는 단계와, 후면(10)의 제1 표면(12)의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 상에 입자 혼합물(24)로 구성된 복수의 일시적 형상 구조물을 적층시키는 단계와, 인접 연마 입자들 사이에 접착성을 제공하도록 미립자 경화성 바인더 재료를 연성화시키는 단계와, 일시적 형상 구조물(27)을 영구적 형상 구조물로 전환시키기 위해 연성화된 미립자 경화성 바인더 재료 및 후면(10)의 제1 표면(12) 상의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 경화시키는 단계를 포함하는 연마 제품 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 상기 방법으로 제조된 연마 제품도 제공한다.

Description

연마 제품, 연마 제품 제조 방법 및 연마 제품 제조 장치 {ABRASIVE PRODUCT, METHOD OF MAKING THE SAME, AND APPARATUS FOR MAKING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 형상을 갖는 연마 구조체를 지지하는 후면을 구비하는 가요성 연마 제품, 이의 제조 및 사용 방법, 및 제조 장치에 관한 것이다.

연마 제품은 각각이 일반적으로 특정 적용예를 위해 디자인된 임의의 다양한 형태로 입수가능하며, 모든 적용예에 대한 일반적인 마모 공구를 제공하는 특정 형태는 없다. 다양한 형태의 연마 제품은 예로써, 코팅식 연마, 접착식 연마 및 저밀도 또는 부직포식 연마 제품(때때로 표면 조건설정 제품으로 불리움)을 포함한다. 코팅식 연마는 전형적으로 가요성 후면의 표면 위로 일반적으로 균일하게 분배되어 부착된 연마 미립을 포함한다. 전형적인 예가 그라인딩(grinding) 휠인 접착식 연마는 일반적으로 회전식 환형 또는 블록형 호닝(honing) 스톤과 같은 다른 형상의 형태로 덩어리(mass) 내에 서로 강성으로 결합된 연마 재료를 포함한다. 저밀도 또는 부직포식 연마 제품은 전형적으로 웨브의 개방 특성을 변경시키지 않고 웹의 섬유 표면에 연마 미립을 부착시키는 접착제가 스며든 개방식 높은 3차원 섬유 웨브를 포함한다.

그라인딩 휠과 같은 접착식 연마 제품은 매우 강성이므로 복잡한 표면을 갖는 작업편과는 일치시킬 수 없다. 코팅식 연마는 종종 연마 벨트 또는 연마 디스크로서 사용된다. 코팅식 연마 벨트 및 디스크는 높은 초기 절단율을 갖고, 새로운 것일 때 높은 표면 거칠기를 생성할 수 있지만, 이러한 각각의 특성은 사용 중에 매우 신속하게 퇴색된다. 코팅식 연마 제품은 마모 기계에 지지될 때 다소 제한된 정도의 일치성을 갖는다. 연성의 백업 휠 상에서의 연마 벨트의 사용은 어느 정도의 일치성을 제공하지만, 코팅식 연마 후면의 신장성의 부족으로 다소 그 일치성을 제한한다.

연마 제품은 사용을 위해 또는 더 가공하기 위해 임의의 다양한 재료를 제작하는 데 산업적으로, 상업적으로, 그리고 개별적인 소비자에 의해 사용된다. 연마 제품의 사용 예는 프라이밍(priming) 또는 페인팅 전에 표면의 예비적인 준비단계, 산화물 또는 잔해를 제거할 목적으로 표면 세정 단계 그리고, 특정 형상을 얻기 위한 그라인딩 또는 연마 단계를 포함한다. 이러한 적용예에서, 연마 제품은 표면 또는 작업편을 소정의 형상 또는 형태로 그라인드(grind)하기 위해, 표면을 정화하거나 페인트와 같은 코팅의 접합이 용이하도록 연마하기 위해 또는 원하는 표면 피니시(finish) 특히, 평활한 또는 장식적 피니시를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

연마 제품의 그라인딩 또는 피니싱 특성은, 특정한 표면 피니시("finish")에 대한 요구에 부합하면서 연마("절단")될 표면으로부터 원하는 수준만큼 재료를 제거하도록 어느 정도 조정될 수 있다. 또한, 이러한 요구는 연마 제품에 대해 비교적 긴 사용 수명에 대한 필요성에 부합될 수 있다. 그러나, 전형적으로 상기 연마 제품의 사용 수명 중에 절단 및 피니시 성능은 원하는 만큼 일관되지는 않는다. 즉, 전형적인 연마 제품의 사용 수명 중에, 상기 제품의 절단 및 피니시 성능은 누적된 사용으로 변할 수 있다. 따라서, 증가된 절단 및 피니시의 일관성을 갖는 제품에 대한 필요성이 있어왔다. 코팅된 연마 제품과 표면 조건설정 제품 사이의 절단 및 피니시 성능을 연결하는 이러한 신규한 제품은 특히 유용할 것이다.

많은 연마 제품 제조 방법은 액체 또는 용제계 휘발성 유기 바인더 재료를 채용하여 휘발성 유기 합성물(VOC) 방출이라는 바람직하지 못한 생성이 나타났다. 몇몇 바인더 재료는 수계이며 따라서, 물을 제거하는 데 부과되는 에너지로 인해 바람직하지 못한 비용을 필요로 한다. 또한, 몇몇의 연마 제품 제조 방법은 복잡하고, 복수의 단계 및 복잡한 기구를 필요로 한다. 경제적으로 적은 생산 사이클 및 낮은 또는 최소의 휘발성 유기 소비 제품을 제공하는 이러한 신규한 연마 제품을 제조하기 위한 간단한 공정이 특히 유용하다.

따라서, 불필요한 양의 휘발성 유기 화합물 폐기물을 생성하지 않으면서 간단한 방법으로 제조할 수 있는 잘 맞춰진 절단 성능 및 긴 사용 수명을 갖는 가요성 연마 제품에 대한 필요성이 있어왔다.

다른 관련 기술

미국 특허 제2,115,897호[우드델(Wooddel) 등]에서는 접착제에 의해 복수의 접합식 연마 세그먼트가 부착된 후면을 갖는 연마 제품을 교시한다. 이러한 접합식 연마 세그먼트는 특정 패턴으로 후면에 접착식으로 고정될 수 있다.

미국 특허 제3,048,482호[허스트(Hurst)]에는 후면, 접합 시스템 및 접합 시스템에 의해 후면에 고정된 연마 미립을 포함하는 연마 제품이 개시되어 있다. 상기 연마 미립은 연마 그레인(grain) 및, 접합 시스템으로부터 이격된 바인더의 조합이다. 이러한 연마 미립은 3차원이며, 바람직하게는 피라미드 형상이다. 이러한 연마 제품을 제조하기 위해, 연마 미립은 우선 주형 공정으로 통해 제조된다. 이후, 후면은 주형에 위치되고 접합 시스템 및 연마 미립 처리된다. 상기 주형은 그 안에 패턴식 공동을 갖고 이로써 연마 미립은 후면 상에 특정 패턴을 갖는다.

미국 특허 제3,605,349호[안쏜(Amnthon)]는 래핑(lapping)형 연마 제품에 관련된다. 바인더 및 연마 그레인은 서로 혼합되어 그리드를 통해 후면에 분사된다. 그리드의 존재로 패턴식 연마 코팅이 이루어진다.

영국 특허 출원 제2,094,824호[무어(Moore)]는 패턴식 래핑 필름과 관련된다. 연마/바인더 수지 슬러리가 준비되며, 상기 슬러리는 불연속적 아일랜드(island)를 형성하도록 마스크를 통해 인가된다. 이후, 상기 바인더 수지는 경화된다. 상기 매스크는 실크 스크린, 틀판, 와이어 또는 메시일 수 있다.

미국 특허 제4,644,703호[카츠마레크(Kaczmarek) 등] 및 제4,773,920호[채스맨(Chasman) 등]은 후면과 후면에 부착된 연마 코팅을 포함하는 래핑 연마 제품과 관련된다. 상기 연마 코팅은 래핑 크기 연마 그레인의 현탁물질 및 자유 방사식 중합반응에 의해 경화된 바인더를 포함한다. 상기 연마 코팅은 로토그라비어(rotogravure) 롤에 의해 패턴으로 형성될 수 있다.

일본 특허 출원 JP 62-238724A[1987년 10월 19일자로 공개; 시게하루(Shigeharu)]은 기판 상에 복수의 단속적인 돌출부를 형성하는 방법을 설명하였다. 미리 경화된 수지의 비드는 판의 양측 상에 동시에 성형되어 경화된다.

미국 특허 제4,930,266호[칼호운(Calhoun) 등]에는 연마 미립이 강하게 접합되고 사실상 소정의 측방향 간격으로 평면 상에 놓여지는 패턴식 연마 시팅(sheeting)이 개시되어 있다. 본 발명에서 연마 미립은 각각의 미립이 연마 후면에 반드시 개별적으로 인가되도록 충돌 기술을 통해 인가된다. 결국, 연마 시팅은 정밀하게 제어된 간격의 연마 미립을 갖는다.

미국 특허 제5,014,468호[라비파티(Ravipati) 등]은 병리 안염 적용예에 대한 래핑 필름과 관련된다. 상기 래핑 필름은 방사 경화식 접착 바인더 내에 분산된 연마 그레인의 패턴식 표면 코팅을 포함한다. 패턴식 표면을 제조하기 위해 연마/경화성 바인더 슬러리는 로토그라비어 롤의 표면 상에 형성되며, 상기 형성 슬러리는 롤로부터 제거된 뒤 경화를 위해 방사 에너지 처리된다.

미국 특허 제5,107,626호[무찌(Mucci)]에는 복수의 정밀한 형상의 연마 조성물을 함유한 코팅식 연마로 마모시킴으로써 기판 상에 패턴식 표면을 제공하는 방법이 개시되어 있다. 상기 연마 조성물은 비임의적 어레이이며, 각각의 조성물은 바인더 내에 분산된 복수의 연마 그레인을 포함한다.

일본 특허 출원 제02-083172호[1990년 3월 23일자로 공개; 쯔까다(Tsukada) 등]에는 특정 패턴을 갖는 래핑 필름 제조 방법이 개시되어 있다. 연마/바인더 슬러리는 공구에서의 만입부로 코팅된다. 후면은 공구 위로 인가되고 연마 슬러리식 바인더는 경화된다. 이후, 최종 코팅식 연마는 공구로부터 제거된다. 상기 바인더는 방사 에너지 또는 열 에너지에 의해 경화될 수 있다.

일본 특허 출원 JP 4-159084호[1992년 6월 2일자로 공개; 니시오(Nishio) 등]에는 래핑 테이프 제조 방법이 개시되어 있다. 연마 그레인 및 전자 비임을 구비한 연마 슬러리는 음각 롤 또는 만입판의 표면에 인가된다. 이후, 연마 슬러리는 바인더를 경화시키는 전자 비임에 노출된 뒤 최종 래핑 테이프는 롤로부터 제거된다.

미국 특허 제5,190,568호[첼레신(Tselesin)]에는 복수의 피크(peak) 및 밸리(valley)를 갖는 코팅식 연마제가 개시되어 있다. 연마 입자는 조합 구조물의 표면 내에 그리고 그 위에 침지된다.

미국 특허 제5,199,227호[오히시(Ohishi)]에는 기판 상에 복수의 미립자 충만식 수지 돌기를 구비한 표면 처리 테이프가 개시되어 있다. 상기 돌기는 프리미엄 연마 입자의 층으로 코팅된 밀접하게 이격된 버나드(Bernard) 셀이다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,435,816호[스퍼기온(Spurgeon) 등]에는 연마 제품 제조 방법이 개시되어 있다. 이러한 특허 출원의 일 태양에서, 연마/바인더 슬러리는 부조식(embossed) 기판의 리세스 안으로 코팅된다. 방사 에너지는 상기 부조식 기판을 통해 전달되고 바인더를 경화하도록 연마 슬러리 안으로 전달된다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,437,754호[칼호운(Calhoun)]에는 연마 제품 제조 방법이 개시되어 있다. 연마 슬러리는 부조식 기판의 리세스로 코팅된다. 최종 구조물은 후면으로 적층되고, 연마 슬러리 내의 바인더는 경화된다. 상기 부조식 기판은 제거되며 연마 슬러리는 후면에 부착된다.

본 출원과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,672,097호[후프맨(Hoopman)]에는 외형이 정밀하게 형상지어 지지만 그들 자체가 다양한 연마 제품이 개시되어 있다.

유럽 특허 제702,615호[1997년 10월 22일자로 공개; 로메로(Romero)]에는 패턴식 연마 표면을 갖는 연마 제품이 개시되어 있다. 상기 연마 제품은 열가소성 재료를 갖는 복수의 양각(raised) 및 음각부(recessed)를 갖고, 양각부는 접착 및 연마 재료의 층을 포함하며, 음각부는 연마 재료가 없다.

미국 특허 제5,785,784호[체슬리(Chesely) 등]는 제1 및 제2 대향 주요 면을 갖는 연마 제품과 관련있다. 기계식 패스너는 일표면 상에 형성되며, 정밀한 형상의 접착 조성물은 대향 주요면 상에 생산 도구를 통해 인가된다.

미국 특허 제6,299,508호[가그리알디(Gagliardi) 등]에는 후면의 표면에 일체식으로 성형된 복수의 그라인딩 보조 수용 돌출부를 갖는 연마 제품이 개시되어 있다. 상기 돌출부는 복수의 피크 및 밸리를 형성하는 윤곽을 갖고, 연마 제품은 피크 및 밸리의 적어도 일부를 커버한다.

미국 특허 제5,976,204호[하마스트롬(Hammarstrom) 등] 연마 그레인 미립의 혼합식 매트릭스의 연마 제품을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 연마 그레인 미립은 유기적 접합의 연속적으로 균일한 표면 코팅을 갖는다.

미국 특허 제5,61,827호(하마스트롬 등)에는 연마 그라인딩 휠을 제조하도록 성형될 수 있는 페놀 노보락(novolac) 수지 접합으로 코팅된 유동성 미립 재료를 제조하기 위해 액체 바인더 재료로 연마 재료를 혼합시킴으로써 연마 제품에 대한 혼합물을 준비하는 방법이 개시되어 있다.

미국 특허 제5,681,361호[샌더스(Sanders)]에는 연마 제품 제조 방법이 개시되어 있으며, 연마 입자는 유기 용제 화합물을 사용하지 않고 유기 기판에 균일한 방식으로 접착식으로 부착된다. 일 태양에서, 이 발명은 복수의 용융된 유기 바인더 입자 및 복수의 연마 입자를 구비한 건조 미립자 재료를 유기 기판과 접촉시키는 단계와, 유동성 액체 바인더를 제공하도록 유기 바인더 입자를 액화시키는 단계와, 기판에 분산된 연마 입자를 접합시키도록 유동성 액체 바인더를 고상화시키는 단계를 설명하고 있다.

미국 특허 제6,228,133[써버(Thurber) 등]에는 코팅 연마제를 형성하는 데 파우더 코팅 방법을 사용하는 것이 개시되어 있다. 상기 파우더는 목적한 건조 코팅 조건 하에서 고체로 존재하지만, 비교적 낮은 온도에서 용이하게 용융되고, 그 후 비교적 낮은 처리 온도에서 연마재 메이크 코팅, 사이즈 코팅, 및/또는 수퍼사이즈 코팅을 형성하도록 고상화된다.

미국 특허 제5,578,098호[가그리아디(Gagliardi) 등]에는 적어도 하나의 주요 표면이 침식성인 응집물 및 연마 그레인 상에 베어링을 갖는 후면을 포함하는 코팅식 연마 제품이 개시되어 있으며, 상기 침식성 응집물은 그라인딩 보조제로 구성되며 로드의 형상이다. 침식성 응집물은 상기 연마 그레인들 사이 또는 그 위에 있을 수 있다.

미국 특허 제5,039,311호[브로에처(Bloecher)]는 (a) 바인더 (바람직하게는 수지 접착제, 비유기적 접착제 또는 금속 접착제)내의 제1 연마 그레인을 포함하고 (b) 상기 기부 응집물의 적어도 일부 상에서, 코팅(바람직하게는 적어도 2개의 코팅)은 기부 응집물에 접합된 복수의 제2 연마 그레인을 포함하며, 상기 연마 미립 및 기부 응집물은 연마력을 견디기에 충분한 강도를 갖는다. 코팅식 연마 제품은 접합식 연마 제품 및 부직포식 연마 제품에서와 마찬가지로 (바람직하게는 코팅 및 크기 코팅을 제조함으로써 후면에 고정된) 상위 연마 미립을 포함한다.

미국 특허 제4,486,200호[헤이어(Heyer) 등]에는 파동식 필라멘트의 매트릭스 내에 분산된 복수의 분리식 연마 응집물을 포함하는 연마 제품 제조 방법이 개시되어 있다. 높은 개방식 웨브 내에 연마 응집물을 형성하는 양호한 방법은 적절한 프린팅 또는 압출 장치로 액체 접합제 및 연마 미립의 혼합물로 형성된 이격식 응집물의 패턴을 증착시키고 응집물을 경화시키는 단계를 포함한다.

본 발명은 연마 제품과, 바람직하지 못한 휘발성 유기 합성물의 방출 또는 물 증발 비용을 사실상 발생시키지 않으면서 연마 제품을 제조하는 방법과, 연마 제품을 사용하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 연마 제품 제조 장치를 제공한다.

신규한 연마 제품은 경화성 바인더 재료에 부착된 연마 입자로 구성된 복수의 형상 구조물이 그 위에 접합된 가요성 후면을 포함한다.

일 태양에서, 본 발명은,

a. 적어도 부분적으로 경화된 프라이머(primer) 코팅을 지지하는 제1 표면 및 대향 제2 표면을 갖는 사실상 수평 전개식 가요성 후면을 제공하는 단계와,

b. 연마 입자 및 미립자 경화성 바인더 재료를 포함하는 건조 유동 입자를 제공하는 단계와,

c. 상기 후면의 제1 표면의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 상에 상기 입자 혼합물로 구성된 복수의 일시적 형상 구조물을 적층시키는 단계와,

d. 인접 연마 입자들 사이에 접착성을 제공하도록 미립자 경화성 바인더 재료를 연성화시키는 단계와,

e. 상기 일시적 형상 구조물을 영구적 형상 구조물로 전환시키기 위해 연성화된 미립자 경화성 바인더 재료 및 후면의 제1 표면 상의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 경화시키는 단계를 포함하는 연마 제품 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은,

a. 프라이머 코팅을 지지하는 제1 표면과, 대향 제2 표면과 대향 단부를 갖는 가요성 후면과,

b. 상기 후면으로부터 이격된 말단부와 후면 상의 프라이머 코팅에 부착된 부착 단부를 각각 갖고, 연마 입자 및 경화성 미립자 바인더로 구성된 복수의 형상 구조물들을 포함하는 가요성 연마 제품을 제공한다.

또한, 본 발명은,

a. 제1 표면과, 사실상 수평 전개식으로 전개된 제1 표면에 대향 제2 표면을 갖는 가요성 후면을 지지하여 분배하는 프레임과,

b. 상기 후면의 제1 표면 위로 경화성 프라이머 재료를 적층시키기 위한 프라이머 분배 시스템과,

c. 상기 후면의 제1 표면 상에 프라이머 코팅을 제공하도록 경화성 프라이머 재료를 적어도 부분적으로 경화시키기 위한 프라이머 경화 시스템과,

d. 미립자 경화 바인더 재료 및 연마 입자의 혼합물을 수납하고, 후면의 제1 표면의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 상에 연마 입자와 미립자 경화성 바인더 재료의 혼합물로 구성된 복수의 일시적 형상 구조물을 적층시키기 위한 분배 장치와,

e. 인접 연마 입자를 접착시키도록 미립자 경화성 바인더를 연성화시키기 위한 미립자 바인더 연성화 시스템과,

f. 미립자 경화성 바인더 재료를 경화시키고, 상기 일시적 형상 구조물을 후면의 제1 표면 상의 경화된 프라이머 코팅에 부착된 영구적 형상 구조물로 변환시키기 위해 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 경화시키기 위한 미립자 바인더 경화 시스템을 포함하는 가요성 연마 제품 제조 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 작업편의 표면을 박피시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은,

a. i. 경화된 프라이머 코팅을 지지하는 제1 표면과, 대향 제2 표면과, 대향 단부를 갖는 가요성 후면과,

ii. 상기 후면 상의 프라이머 코팅에 부착된 부착 단부와, 상기 후면으로부터 이격된 말단부를 각각 갖고, 연마 입자 및 경화된 미립자 바인더의 혼합물로 구성된 복수의 형상 구조물을 구비하는,

연마 제품을 제공하는 단계와,

b. 상기 형상 구조물의 말단부에 작업편의 표면을 접촉시키는 단계와,

c. 작업편 표면을 박피 그리고/또는 변형시키도록 작업편 표면과 연마 제품의 형상 구조물의 말단부 사이에 충분한 힘을 제공하면서 작업편 또는 연마 제품 중 적어도 하나를 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은,

a. 프라이머 코팅을 지지하는 제1 표면, 대향 제2 표면 및 대향 단부를 갖는 가요성 후면과,

b. 상기 후면으로부터 이격된 말단부와, 후면 상의 프라이머 코팅에 부착된 부착 단부를 각각 갖고, 연마 입자와 유기적 바인더로 구성된 복수의 형상 구조물을 포함하며,

상기 연마 제품은 종래의 코팅식 연마 제품에 비해 초기 절단 사이클 후 평균적으로 사실상 일정하고 높은 절단 수준을 갖는 가요성 연마 제품을 제공한다.

용어의 정의

용어 "후면"은 본 명세서에서 설명한 연마 제품의 사용 조건을 견딜 수 있는 가요성 시트 재료를 의미한다.

용어 "형상 구조물"은 입방체, 장방형 블록, 곧은 원통형, 리브, 절두식 원추형 또는 절두식 피라미드와 같이 높이, 폭 및 깊이를 구비한 3차원 형상을 갖는 구조물을 의미한다.

용어 "일시적 형상 구조물"은 영구적 형상 구조물로 변환될 때까지 약간의 접촉으로 용이하게 변형될 수 있는 일시적인 상태인 요소로 구성된 형상 구조물을 의미한다.

용어 "미립자 경화성 바인더 재료"는 실온에서 고체이고, 입자를 제공하도록 처리되었으며, 열가소성인 경우에는 가열 및 후속 냉각시에, 또는 열경화성이거나 교차결합성인 경우에는 열 또는 다른 적절한 에너지원에 대한 충분한 노출시에 연성화되고 경화될 수 있는 바인더 재료를 의미한다.

용어 "경화된 미립자 바인더"는, 이전에는 미립자였던 바인더가 연성화되었다가 경화되어 더이상 미립자 특성을 갖지 않는 경화된 바인더 덩어리를 형성한 것을 의미한다.

프라이머 코팅을 참조로 한 용어 "적어도 부분적으로 경화된 프라이머"는 프라이머 코팅 형성 재료는 손으로 다룰 수 있도록 충분하게 응집성이 있지만, 열경화성일 경우 충분히 교차결합하지 않으며, 열가소성 상태일 경우 충분히 융합되지 않는 것을 의미한다.

용어 "영구적 형상 구조물"은 작업편의 표면을 박피시키는 데 또는 변형시키는 데 채용될 경우를 제외하고는 약간의 접촉에 의해 변경되지 않는 형상 구조물을 의미한다.

미립자 바인더 재료와 관련된 용어 "연성화"는 미립자 바인더 재료를 한정된 미립자 형상을 갖는 고체로부터 더이상 한정된 형상을 갖지 않는 대신 액체, 점성 액체 또는 반 액체 매스와 같이 유동가능한 물리적 형태로 전환시키는 것을 의미한다.

경화성 바인더 또는 프라이머 재료와 관련지어 용어 "경화"는 최종 제품이 연마 제품으로써 기능을 할 정도로 재료가 경도를 갖는 것을 의미한다.

후면의 배치에 관련하여 용어 "사실상 수평 전개된"은 후면의 표면 상에 적층된 건조 미립자 혼합물로 구성된 일시적 형상 구조물이 후면의 실제적 수평 배치로부터의 임의의 경사에 의한 입자 움직임 때문에 형상이 변경되지는 않게 하는 방식으로 전개된 것을 의미한다. 즉, 후면은 실제적 수평 전개로부터 적절하게 배치될 수 있다.

미립자 경화성 바인더 재료를 기술하는데 사용되는 용어 "건조"는, 대개 미립자 경화성 바인더 재료의 미립자 특성을 변화시키지 않는 소량의 액체가 개질제로서 첨가되더라도, 미립자 경화성 바인더 재료가 미립자로 유지될 정도로 본질적으로 액상 물질이 없음을 의미한다.

본 발명은 도면을 참조하여 추가로 설명된다.
도1은 본 발명에 따른 연마 제품을 제조하기 위한 하나의 공정 및 장치를 도시한 개략도이다.
도2 및 도3은 도1에 도시된 장치의 일부를 형성하는 천공식 드럼의 개략도이다.
도4는 본 발명에 따라 제조된 연마 디스크를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도5는 도4의 라인 5-5를 따라 취해진 본 발명에 따른 연마 제품의 일부의 개략적인 확대 단면도이다.
도6은 본 발명에 따라 제조된 다른 연마 제품의 개략적인 단면도이다.
도7은 도6의 라인 7-7을 따라 취해진 연마 제품의 일부를 나타낸 개략적인 확대 단면도이다.
도8은 사용 시의 일반적인 트랙은 아니고, 본 발명에 따라 제품을 제조하는 데 사용될 수 있는 연마 형상 패턴의 단면도이다.
도9는 본 발명에 따른 연마 제품의 형상 구조체의 말단부의 33X에서의 SEM 현미경 사진이다.
도10은 본 발명에 따라 연마 제품의 파쇄 형상 구조물의 측면을 도시한 33X에서의 SEM 현미경 사진이다.
도11은 본 발명의 연마 제품의 형상 구조물의 말단부를 평평화 및 압축함으로써 형성된 파쇄 형상 구조물의 측면을 도시한 33X에서의 SEM 현미경 사진이다.

도1은 본 발명에 따른 연마 제품을 제조하기 위한 하나의 공정을 나타내는 개략적인 도면이다. 도1에 도시한 장치는 상세히 도시하지 않은, 롤(11)과 같은 공급원으로부터 가요성 후면(10)을 지지하고 분배하기 위한 프레임을 포함한다. 바람직한 가요성 후면은 종이, 직포식 직물, 부직포 직물, 캐린더식(calendared) 부직포 직물, 중합체 필름, 스티치본딩(stitchbonding) 직물, 개방식 셀 포움, 폐쇄식 셀 포움 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 후면(10)은 제1면(12)과 대향 제2면(13)을 갖고, 제1면(12)이 사실상 수평 전개식으로 전개되도록 배치된다. 프라이머(primer) 분배 스테이션(14)은 프라이머 재료(16)를 수용하기 위한 공급 챔버와, 제1면(12) 위로 프라이머 재료(16)의 얇은 층을 코팅하기 위한 나이프 코터(coater; 15)를 포함한다. 프라이머 코팅은 양호하게는 파우더로서 인가될 수 있고, 적어도 두 개의 상이한 바인더 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 프라이머 재료는 열경화성 수지 바인더이다. 양호한 프라이머는 열경화성 수지(예로써, 열경화성 폴리에스테르 수지)의 제1 미립자와 열가소성 수지 미립자(예로써, 열가소성 폴리에스테르 미립자)의 제2 미립자의 미립자 혼합물이다.

상기 파우더식 프라이머 재료는 후면(10)의 제1면(12)상에 초기에는 느슨하지만 균일하게 배치된다. 프라이머 분배 스테이션의 코터는 나이프 코터로써 도시하였지만, 상기 프라이머는 정전 스프레이와 같은 다른 다양한 임의의 공지된 코팅 방법을 사용하거나 또는 계량 벨트 또는 진동 장치로부터 하강시킴으로써 인가될 수도 있다. 프라이머 재료의 코팅을 지지하는 후면(10)은 복수의 히터가 장착된 가열면(19)의 초기부 위로 안내되고 가열면(19)의 초기부는 가열면(19)의 최종부와 상이한 온도이므로 프라이머 재료의 코팅을 지지하는 후면이 가열면(19)을 벗어날 때 파우더 프라이머 재료는 더 이상 파우더가 아니며, 전체적으로는 아니지만 부분적으로 경화된다. 상기 온도는 예로써, 가열면(19)의 초기 부분에서의 100 ℃(212 ℉)에서 가열면(19)의 출구부에서의 150 ℃(302 ℉)로 변경될 수 있다. 후면이 별도의 작업으로 프라이머 코팅되는 경우에는 프라이머 코팅 스테이션 및 경화 스테이션은 제거될 수 있다.

부분적으로 경화된 프라이머 재료를 지지하는 후면(10)은 아이들러 롤(17) 주위로 안내되며 아이들러 롤(18)에 도달할 때까지 수직 방향으로 전개되며, 이후 하향으로 배향된다. 분배 장치(20)는 체적식 공급기(23)와, 진동식 공급기(31)와 내부 와이퍼 블레이드(22)를 갖는 천공식 드럼(21)과, 선택적 외부 세척 바아(35)와, 피동식 백업 롤(30)을 포함한다. 미립자 경화성 바인더 재료와 연마 미립자의 혼합물(24)은 천공식 드럼(21)의 개구(26)를 통해 상기 혼합물을 축적시키는 균일한 시트형 유동(25a)을 발생시키는 진동식 공급기(31)로 상기 미립자 혼합물의 유동(25)을 축적시키는 체적식 공급기(23)로 유입된다. 이러한 기구는 균일한 시트형 유동을 생성하기 때문에 바람직하다. 그러나, 다른 기구가 동일한 결과를 달성하는 데 채용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 세척 바아(35)는 드럼(21)의 외부면으로부터 바람직하지못한 미립자 재료를 제거하기 위해 위치된다. 와이퍼 블레이드(22)는 미립자의 혼합물(24)을 선택하여 천공식 드럼(21)이 반시계방향으로 회전될 때 개구(26)로부터 일시적인 형상의 구조물(27)을 분배하도록 드럼(21) 내에 위치된다. 드럼(21)의 회전은 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 지지하는 후면(10)이 아이들러 롤(18) 상으로 그리고 천공 드럼(21) 주위에서 진행될 때 계속되어 후면(10)의 부분적으로 경화된 프라이머 코팅면 상에 일시적인 형상 구조물(27)이 축적된다.

도2 및 도3은 드럼(21)과 같은 기능을 하는 다른 드럼을 나타내는 도면이다. 도2는 복수의 개구(101)를 갖는 드럼(100)을 도시한다. 드럼(100)은 10 내지 100 센티미터[이후 간략하게 "cm"로 표기 (3.9 내지 30 인치; 이후 간략하게 "in"으로 표기)] 정도의 외경, 20 내지 120 cm(7.9 내지 47 in)의 길이 및 0.25 내지 6.35 mm (0.010 내지 0.25 in)의 벽두께를 가질 수 있다. 개구(101)는 약 0.76 내지 30 mm(0.03 내지 1.18 in)의 범위일 수 있다. 재료 형성 드럼(100)은 설명한 공정 조건을 견딜 수 있기에 충분해야 한다. 형성 드럼(100)에 적절한 재료는 스테인레스 강철, 냉간 압연 강철, 금속 합금 및 예로써 상표명 TEFLON으로 판매되는 폴리테트라프루오르에틸렌과 같은 가소성 재료를 포함한다. 복수의 개구(201)를 갖는 드럼(200)을 도시한 도3에서, 드럼 내의 개구들은 임의의 다양한 현상을 취할 수 있다. 상기 드럼은 적절하게 장착된 천공식 벨트로 교체될 수 있다.

따라서, 코팅된 후면(10)은 제1 온도를 갖는 가열면(28)의 초기부 및 제2 온도를 갖는 가열면(28)의 출구부가 150 내지 250 ℃(302 내지 482 ℉) 범위의 온도에서 가열되도록 복수의 가열기가 장착된 가열면(28) 위로 안내된다. 미립자 경화성 바인더 재료는 가열면(28) 위로 초기에 안내되면 연성화되어 액체 또는 반액체가 되고, 그 결과, 유동가능하게 되어 인접 연마 미립자들을 습윤화, 접착 또는 결속되게 하며, 에너지가 더 인가될 때, 바람직하게는 일시적 형상 구조물이 영구적 형상 구조물(29)로 전환되도록 인접한 연마 미립자를 영구적으로 부착시키키기 위해 교차 결합된다. 연성화되어 변경가능해진 후 형상 구조물(27)의 말단부와 접촉하도록 위치된 냉각 접촉 롤(32)은 연성 형상과 접촉하게되는 것을 허용하며, 형상 구조물을 압축, 고밀도화 및 평평화시킨다. 도10은 형상 구조물의 말단부가 롤(32)과 접촉하지 않을 때, 다소 불규칙적인 말단부가 얻어지는 것을 도시한다. 도11은 형상 구조물의 말단부가 롤(32)과 접촉하게 될 때, 보다 평면의 말단부가 얻어지는 것을 도시한다. 부가적인 적외선 가열기(33)는 열전달 공정을 증대시키고 교차결합의 비율을 강화시키고 상기 공정이 수행되는 속도를 증가시키기 위해 상기 가열면(28) 상에 위치될 수 있다. 부분적으로 경화된 프라이머 코팅은 후면의 제1면 상의 프라이머 코팅에 영구적 형상 구조물을 영구적으로 부착시키도록 적절한 가열면(28) 상에 안내됨으로써 교차결합되는 것이 바람직하다. 이후, 최종 연마 제품은 앞으로의 전환을 위해 롤(34) 상에 권취된다.

일시적 형상 구조물은 임의의 도는 순차적인 패턴으로 축적된다. 상기 패턴은 상기 제품이 벨트 또는 디스크에서 사용되는 경우 바람직하지 못한 표면 특성 또는 "트래킹(tracking)"을 부과하는 것을 방지하기 위해 바람직하게 선택된다.

형상 구조물의 형상은 임의의 다양한 기하학적 구성일 수 있다. 상기 후면에 접촉된 형상의 기부는 조성 구조물의 말단부에서 보다 큰 면적을 가질 수 있다. 형상 구조물은 원추형, 사절두식 원추형, 3개의 측면의 피라미드, 사절두식 3개의 측면의 피라미드, 4개의 측면의 피라미드, 사절두식 4개의 측면의 피라미드, 장방형 블록, 입방체, 똑바른 원통형, 직립식 개방 튜브, 반구체, 반구체 말단부를 갖는 똑바른 원통형, 직립식 리브, 둥근 말단부를 갖는 직립식 리브, 다면체 및 이들의 혼합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 형상일 수 있다. 상기 구조물의 형상은 임의의 단면을 갖는 포스트, 프리즘형 또는 평행6면체와 같은 복수의 다른 기하학적 형상들 중에서 선택될 수 있다. 일반적으로, 미라미드 구조물을 갖는 형상 구조물은 기부를 포함하지 않는 3개, 4개, 5개 또는 6개의 측면을 가질 수 있다. 상기 기부에서의 형상 구조물의 단면 형상은 말단부에서의 단면 형상과 상이할 수 있다. 몇몇의 경우, 연마 제품의 두께 전체에서 균일한 단면을 제공하고 사용될 때에는 제품의 수명 전체에서 균일한 절단부를 제공하기 위한 형상 예로써, 입방체, 리브, 똑바른 원통형을 갖는 형상 구조물을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 형상들 사이의 변환은 부드럽고 연속적이거나 또는 불연속적인 단계로 발생될 수 있다. 상기 형상 구조물은 상이한 형상의 혼합을 가질 수 있다. 형상 구조물은 열, 소용돌이형, 나선형 또는 격자 방식으로 배치될 수 있거나 또는 임의로 위치될 수 있다.

미립자 경화성 바인더 재료는 선택된 바인더 재료에 따라 임의의 다양한 기술에 의해 경화될 수 있다. 열가소성 바인더 재료는 냉각에 의해 경화될 수 있다. 교차 결합가능 경화성 바인더 재료는 열, 시각적 광, 자외광, 전자 비임, 적외선, 유도식 에너지 및 이들의 조합으로부터 선택된 에너지원에 노출됨으로써 경화될 수 있다.

일단 형성되면, 본 발명의 연마 제품은 디스크, 장방형 시트, 벨트와 같은 임의의 다양한 형상으로 전환될 수 있고 임의의 다양한 작업편에 사용될 수 있다. 이러한 작업편은 금속, 플라스틱, 나무, 합성물, 유리, 세라믹, 광재료, 도색된 기질, 플라스틱 코팅된 기질, 자동차 외부, 콘크리트, 돌, 적층물, 성형 플라스틱, 내화 벽돌 제품, 시트록(sheetrock), 회반죽, 주입식 플로어 재료, 젬스톤(gemstone), 플라스틱 시트 재료, 고무, 가죽, 직물 및 이들의 혼합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 금속은 강철, 스테인레스 강철, 철, 황동, 알루미늄, 구리, 주석, 니켈, 은, 아연, 금, 백금, 코발트, 크롬, 티타늄, 이들의 합금 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

도4 및 도5에서, 도4에는 본 발명에 따라 제조된 연마 디스크를 추출하여 나타낸 단면도이다. 도5는 라인 5-5를 따라 취한 도4에 도시된 바와 같은 연마 제품의 일부를 추출하여 나타낸 개략적인 확대 단면도를 도시한다.

비율적으로 도시하지 않은 도5에 도시된 제품(40)은 가요성 후면(41)과, 프라이머 코팅(42)과 각각 연마 입자(44) 및 경화 미립자 바인더(45)를 갖는 복수의 형상 연마체(43)를 포함한다. 도4 및 도5에 도시된 형상 연마체의 패턴은 기계에서 그리고 교차 방향으로 행으로 정렬된 본체(43)를 갖는 순차적인 어레이를 도시한다. 형상 연마체의 어레이는 정렬되지 않고, 때때로 프라이머 코팅 후면 상의 형상체의 임의의 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 예로써, 형상 연마체가 작업편의 표면 상의 트래킹을 종료하게 할 경우, 순차적인 배치는 이러한 트래킹이 양호한 결과를 얻지 않는 한 양호하지 못할 수 있다. 도8에는 전형적으로 트래킹을 발생시키지 않는 형상 구조물의 순차적 패턴을 갖는 제품을 생산할 수 있는 천공식 드럼에 대한 개구 패턴을 도시한다.

또한, 비례적으로 도시하지 않은 도6 및 도7에는 후면(51), 프라이머 코팅(52) 및 복수의 형상체(53)를 포함하는 연마 제품(50)을 도시한다. 각각의 형상체는 경화 미립자 바인더 재료(55)에 의해 서로 접합된 연마 입자(54)를 포함한다. 도6에 도시한 본체는 기계 및 횡방향으로 행을 이루지 않고 지향된 배치를 도시한다. 도6 및 도7의 형상체는 평평한 상부(56)를 갖는 사절두식 원추형이다.

도1에 도시된 장치 및 방법은 본 발명의 제품을 제조하기 위한 배타적인 방법 및 장치로써 파악되어서는 않된다는 점을 알 수 있다. 도1의 방법 및 장치는 다양한 단계가 연속 공정으로 연속적으로 제공되기 때문에 본 발명의 제품을 신속하게 준비하기 위한 방법을 제공하기 때문에 바람직한 방법이다. 일괄 공정으로 제품을 제조하는 다른 방법은 예1에서 설명한다. 상기 제품을 제조하는 또 다른 방법은 본 명세서에서 설명한 제품에 대응하는 형상 및 패턴을 갖는 복수의 공동을 함유한 중공 롤로 구성된 회전식 주형을 사용하여 제공될 수 있다. 회전식 주형에서의 감압은 상기 초반에 설명한 공급 장치를 갖는 분배 기구로부터 배치된 바와 같이 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 수용하고 회전식 주형의 상부 상의 바아를 닦기 위한 적절한 크기를 갖게 되어 적절한 크기의 일시적 구조물을 형성한다. 회전 중에, 일시적 구조물은 공동 충전 단계 직후 롤의 표면에 대해 유입된 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 후면에 의해 지지된다. 후면 상에서의 전환 중에, 일시적 형상 구조물은 미립자 경화 바인더를 연성화하거나 또는 용융시키는 적절하게 가열된 영역으로 안내되고 인접 연마 입자들 사이의 접합을 위해 제공된다. 이와 달리, 공동 함유 롤은 부가적인 캐리어 필름 또는 심지어 용융식 스펀본드(spunbond) 직물과의 접합에 사용된다. 상기 캐리어 필름은 공동의 크기 및 형상과 동일한 패턴을 일치시키도록 이전에 진공상태에서 기계가공식으로 형성되거나 또는 열적 기계가공식으로 형성된다. 상기 라이너(liner)의 공동은 우선 충전되고 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 수용한 후 전환 중에 상기 라이너는 공동 함유 롤에서 부분적으로 경화된 프라이너 코팅 후면으로의 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물의 완전한 이송에 조력한다. 이와 달리, 형성된 필름 또는 스펀본드 직물은 형성으로부터 분리 단계에서 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물로 우선 충전되고, 이후 충전된 공동은 인접 연마 입자들 사이의 접합을 위해 제공되도록 가열된다. 이와 달리, 천공식 벨트는 수평으로 전개된 후면 상에 위치되며, 천공식 벨트의 천공들을 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물로 충전하는 데 조력하도록 천공식 벨트에 의해 커버된 후면 아래는 진공으로 된다. 상기 진공은 형성 벨트의 후퇴 중에 그 형상을 유지시키면서 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 조밀하게 하는데 조력하도록 제공될 수 있다. 또 다른 상기 제품 제조 방법은 후면 컵케이크(cupcake) 또는 머핀(muffin)용 팬을 최소 크기로 재조립하는 주형으로 복수의 일시적 구조물을 주형함으로써 제공될 수 있다. 주형에서의 디프레션은 적절한 크기의 일시적 구조물을 형성하도록 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 수용하기에 적절한 패턴, 크기 및 형상을 갖는다. 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 갖는 적절한 후면 상의 주형을 전환시키는 것은 가열된 미립자 경화성 바인더를 연성화하거나 또는 용융시키는 적절하게 가열된 영역으로 안내되는 형상 구조물을 제공하고 인접 연마 입자들 사이의 접합을 위해 제공된다. 명백하게, 본 방법은 도1에 도시된 방법보다 더 성가시지만, 본 발명의 제품을 제공하는데 유용하다. 다른 방법이 후면 상에 지지된 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 상에 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물의 균일한 코팅을 우선 인가하는 단계와 관련된다. 상기 본체의 양호한 형상에 대한 개구를 갖는 쿠키 커터형 그리드는 분리 영역을 제공하도록 미립자 코팅으로 가압된다. 이후, 그리드는 후면 상의 일시적 형상 구조물을 변경하도록 주의깊게 제거된다. 이후, 일시적 형상 구조물을 지지하는 후면은 일시적 구조물을 영구적 구조물로 전환하도록 상기 설명한 바와 같이 가열된다. 본 명세서에서 개시된 점을 읽은 후 이 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 제품을 제조하는 다른 방법을 고려할 수 있으며 이러한 다른 방법도 가능하다.

연마 입자

본 발명의 연마 제품은 전형적으로 경화된 미립자 경화성 바인더 재료에 분산된 복수의 연마 입자를 구비하는 적어도 하나의 형상 구조물을 포함한다. 상기 연마 입자는 바인더에 균일하게 분산될 수 있거나 또는 이와 달리 상기 연마 입자는 불균일하게 분산될 수 있다. 연마 입자는 최종 연마 제품이 보다 일정한 절단 성능을 갖도록 바인더에 균일하게 분산되는 것이 바람직하다.

연마 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 1800 ㎛(39 내지 71,000 마이크로인치), 전형적으로는 2 내지 750 ㎛(79 내지 30,000 마이크로인치), 보다 일반적으로는 5 내지 550 ㎛(200 내지 22,000 마이크로인치)의 범위일 수 있다. 연마 입자의 크기는 전형적으로 연마 입자의 가장 긴 치수로 열거된다. 대부분의 경우에, 입자 크기의 영역 분포가 있다. 몇몇의 경우에, 입자 크기 분포는 최종 연마 입자가 마모되는 작업편 상에 일정한 표면 피니시를 제공하도록 긴밀하게 제어되는 것이 바람직하다.

양호한 연마 입자는 용융된 알루미늄 산화물, 세라믹 알루미늄 산화물, 솔(sol) 겔(gel) 알루미나계 세라믹, 실리콘 탄화물, 유리, 산화 셀륨, 유리 세라믹, 용융된 알루미나-지르코니아, 천연 쇄석식 알루미늄 산화물, 열처리된 알루미늄 산화물, 지르코니아, 가닛(garnet), 에머리(emery), 입방체 붕소 질화물, 다이아몬드, 미립자 중합체 재료, 금속 및 이들의 조합 및 응집물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.

종래의 경화 연마 입자의 일예에는 용융된 알루미늄 산화물, 열처리된 알루미늄 산화물, 백색 용융된 알루미늄 산화물, 흑색 실리콘 탄화물, 녹색 실리콘 탄화물, 티타늄 다이보라이드(diboride), 붕소 탄화물, 텅스텐 탄화물, 티타늄 탄화물, 다이아몬드(천연 및 합성 모두), 실리카, 철 산화물, 크롬, 산화 셀륨, 지르코니아, 티타늄 산화물, 규산염, 주석 산화물, 입방체 붕소 질화물, 가닛, 용융된 알루미나 지르코니아, 솔 겔 연마 입자 등을 포함한다. 솔 겔 연마 입자의 일예는 미국 특허 제4,314,827호[레이쎄이서(Leitheiser) 등], 제4,623,364[코트링거(Cottringer) 등], 제4,744,802호[슈와바벨(Schwable)], 제4,770,671호[모느뢰(Monroe) 등] 및 제4,881,951호[우드(Wood) 등]에서 발견할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 연마 입자는 연마 응집물을 형성하도록 중합체와 함께 접착된 단일 연마 입자를 포함한다. 연마 응집물은 미국 특허 제4,311,489호[그레세너(Kressner)], 제4,652,275호[브뢰처(Bloecher) 등], 제4,799,939호[브뢰처 등] 및 제5,500,273호[호메(Holmes) 등]에 더 개시되어 있다. 이와 달리, 연마 입자는 내부적 입자 인력에 의해 서로 접합될 수 있다.

연마 입자는 합체된 형상을 가질 수도 있다. 이러한 형상의 일예는 로드, 삼각형, 피라미드, 원추형, 중실 구형, 중공 구형 등을 포함한다. 이와 달리, 연마 입자는 임의적인 형상을 가질 수 있다.

연마 입자는 양호한 특성을 갖는 입자를 제공하도록 재료로 코팅될 수 있다. 예로써, 연마 입자의 표면에 인가된 재료는 연마 입자와 중합체 사이의 부착력을 개선시키도록 도시된다. 또한, 연마 입자의 표면에 인가된 재료는 연성화된 미립자 경화성 바인더 재료에서의 연마 입자의 부착을 개선시킬 수 있다. 한편, 코팅면은 변경될 수 있으며 최종 연마 입자의 절단 특성을 개선시킬 수 있다. 이러한 코팅면은 예로써, 미국 특허 제5,011,508호[왈드(Wald) 외], 제3,041,156호[로우제(Rowse) 외], 제5,009,675호[쿤츠(Kunz) 외], 제4,997,461호[마크호프-매쓰니(Markhoff-Matheny) 외], 제5,213,591호[셀리카야(Celikkaya) 외], 제5,085,671호[마틴(Martin) 외] 및 제5,042,991호(쿤츠 외)에 설명되어 있다.

필러(Fillers)

본 발명의 연마 입자는 필러를 더 갖는 연마 구조물을 포함할 수 있다. 필러는 0.1 내지 50 ㎛(3.9 내지 1900 마이크로인치) 사이, 전형적으로는 1 내지 30 ㎛(39 내지 1200 마이크로인치) 사이의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 임의의 형상이고, 규칙적이고, 불규칙적이고, 장형이며, 판형, 로드 형상이다. 필러는 보조 파우더 유동에 대한 분쇄 보조 또는 첨가제, 희석액 및 윤활제로써 기능을 할 수 있다. 본 발명에 유용한 필러의 일예는 (칼슘 탄산염, 칼슘 마그네슘 탄산염, 소듐 탄산염, 마그네슘 탄산염과 같은) 금속 탄산염, [석영, 유리 비즈(beads), 유리 버블 및 유리 섬유와 같은] 규토, [활석, 점토, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 장석, 운모, 칼슘 규산염, 칼슘 메타실리케이트(metasilicate), 소듐 메타실리케이트, 소듐 규산염]과 같은 규산염, (칼슘 황산염, 바륨 황산염, 소듐 황산염, 알루미늄 소듐 황산염, 알루미늄 황산염과 같은) 금속 황산염, 석고, 질석, 설탕, 나무 플로어, 알루미늄 트리하이드레이트(trihydrate), 카본 블랙, [칼슘 산화물, 알루미늄 산화물, 주석 산화물, 티타늄 이산화물과 같은] 금속 산화물, (칼슘 황화무로가 같은) 금속 황화물, [플로카보네이트, 폴리에테리미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리(비닐크롤라이드), 폴리술폰, 폴리스티렌, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌 블랙 공중합체, 폴리프로필렌, 아세탈 폴리머, 폴리우레탄, 나일론 입자와 같은] 열가소성 입자, 및 (석탄산 버블, 석탄산 비드, 폴리우레탄 포움 입자 등과 같은) 열경화성 입자를 포함한다. 또한, 상기 필러는 할로겐화물 염류와 같은 염류일 수 있다. 할로겐화물 염류의 일예는 소듐 클로라이트, 칼륨 테트라플로오로보레이트, 소듐 클로라이트, 암모늄 클로라이트, 칼륨 테트라플루오로보레이트, 소듐 테트라플루오로보레이트, 실리콘 플루오라이드, 칼륨 클로라이드, 마그네슘 클로라이드를 포함한다. 금속 필러의 일예는 주석, 리드(lead), 창연, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철 및 티타늄을 포함한다. 다른 다양한 필러는 황, 유기적 황 합성물, 그래파이트, 리듐 스테아르산염 및 금속 황화물을 포함한다.

연마 구조물 바인더

본 발명의 연마 제품의 형상 구조물은 연마 입자와의 혼합물에서의 실온에서 고상이며, 연성화가능한 경화성 바인더 재료의 미립자로부터 형성된다. 미립자 경화성 바인더 재료는 유기적 경화성 중합체 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 미립자 경화성 중합체는 연마 입자 표면 또는 인접 경화성 바인더 입자의 표면 중 어느 하나를 습윤시킬 수 있도록 충분하게 유동가능한 경화성 액체를 제공하기 위해 열로 연성화될 수 있는 것이 바람직하다.

사용된 미립자 경화성 바인더 재료는 만족할만한 연마 입자 접합을 제공할 수 있고 부착되는 프라임 형성(primed) 후면에 열손상 또는 외관 손상을 발생시키는 것을 피하는 온도에서 반응하게 되거나 또는 점착성이 됨으로써 프라임 형성 후면 표면에 접합할 수 있는 요구와 일치하는 임의의 적절한 형태일 수 있다. 이러한 기준을 충족시키는 미립자 경화성 바인더 재료는 본 명세서에서 설명한 바와 같은 열경화성 입자 재료, 열가소성 입자 재료 및 열경화성과 열가소성 입자 재료의 혼합물들 중 선택될 수 있다.

열경화성 입자 시스템은 온도 반응 열경화성 수지로 제조된 입자와 관련있다. 이러한 입자는 중실 과립형 또는 파우더 형태로 사용된다. 상기 유리 천이 온도 위로 충분하게 발생되는 제1 또는 짧은 기간의 온도는 유동성 유체형 상태로 상기 재료를 연성화시킨다. 이러한 물리적 상태의 변화는 수지 입자를 프라임 후면 표면, 연마 입자 및 연마 구조물을 상호 습윤 또는 접촉하는 것을 허용한다. 충분히 높은 온도에서의 장기간 노출은 상호 결합된 3차원 분자 네트워크를 형성하는 화학적 상호작용을 유발시킨다. 따라서, 고상화(경화) 수지 입자는 연마 입자 및 구조물을 프라임 후면의 표면에 국부적으로 접합시킨다. 유용한 온도 반응 열경화 시스템은 페놀 포름알데히드, 노보카인 페놀 및 특히 교차결합식 작용제(예로써, 헥사메틸렌테트라민)가 첨가된 것, 페노플라스트, 및 아미노플라스트와 같은 포름알데히드 함유 수지와, 포화식 플로에스테르 수지와, 비닐 에스테르 수지와, 알키드 수지와, 알릴 수지와, 푸란 수지와, 에폭시와, 폴리우레탄과, 폴리이미드를 포함한다. 유용한 열경화성 수지는 예로써, 미국 특허 제5,87,192호(캐플란 등) 및 제5,786,430호(캐플란 등)에 개시된 열경화성 파우더를 포함한다.

열 반응 열경화성 용융된 파우더의 사용에서, 미립자 경화성 바인더 재료는 후면과 연마 접합을 최적화하기 위해 적어도 그 경화 온도로 가열된다. 후면에 대한 열손상 또는 외관 손상을 방지하기 위해, 용융된 열경화성 재료의 경화 온도는 후면 성분의 용융점 아래인 것이 바람직하고, 유리 천이 온도 이하가 바람직하다.

유용한 열가소성 입자 경화성 바인더 재료는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 수지와, 폴리에스테르 및 공동 폴리에스테르 수지와, 폴리(비닐 크롤라이드) 및 비닐 크로라이드 비닐 아세테이트 공중합체와 같은 비닐 수지와, 폴리비닐 부틸과, 셀룰로스 아세테이트와, 아크릴로니트릴 스티렌 공중합체와 같은 아크릴 공중합체 및 폴리아크릴을 함유한 아크릴 수지와, 폴리아미드(예로써, 엑사메틸렌 아디파미드, 폴리카프로락텀)과, 코폴리아미드를 포함한다.

반결정 열가소성 바인더 입자(예로써, 폴리올레핀, 엑사메틸렌 아디파미드, 폴리카프로락텀)의 경우, 바인더 입자는 적어도 용융점까지 가열되며, 상기 파우더는 유동성 유체를 형성하도록 융용되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 사용된 결정 열가소성 입자 경화성 바인더 재료의 용융점은 용융점 이하이며, 바람직하게는 휴면의 유리 천이 온도 이하이거나 또는 가소제를 합체함으로써 그 영역으로 유도될 수 있다. 비결정화 열가소성 물질이 접합제(예로써, 비닐 수지, 아크릴 수지)의 용융성 입자로써 사용될 경우, 바람직하게는 유체 유동 영역이 달성될 때까지 파우더가 유리 천이 온도 이상 그리고 탄력적인 범위로 가열된다.

상기 열경화성 및 열가소성 입자 재료의 혼합물은 본 발명에서 사용될 수도 있다.

연마 입자 재료용 바인더로써 사용된 용융된 유기 입자의 크기는 특히 제한되지는 않는다. 일반적으로, 용융된 유기 입자의 입자 크기는 약 1000 ㎛(약 0.039 인치)보다 작은 직경이며, 바람직하게는 약 500 ㎛(약 0.020 인치) 미만의 직경이다. 일반적으로, 용융된 유기 입자의 직경이 작을수록, 유기 입자의 표면적은 재료가 보다 미세하게 분할될 때 증가하기 때문에 보다 효과적으로 유동가능해진다.

바람직하게, 연마 입자를 접합하기 위한 프라임 기판에 인가된 용융된 유기 입자의 양은 연마 구조물과 구조물들로 연마 입자를 접합시키는 펌(firm)을 프라임 형성 후면에 제공된 것과 일치하는 양으로 조절된다.

미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물에 사용된 미립자 경화성 바인더 재료의 양은 일반적으로 약 5 중량% 내지 약 99 중량% 미립자 경화성 바인더 재료와, 연마 입자 및 선택적 필러를 함유한 약 95 중량% 내지 약 1%의 잔여물의 범위이다. 상기 혼합물에서의 구성의 바람직한 비율은 약 10 내지 90 중량% 연마 입자와 약 90 내지 10 중량% 미립자 경화성 바인더 재료, 보다 바람직하게는 약 50 내지 85 중량%의 연마 입자와 약 50 내지 약 15 중량%의 미립자 경화성 바인더 재료이다.

상기 미립자 경화성 바인더 재료는 분쇄 보조제, 필러, 습윤제, 계면 활성제, 안료, 결합제, 염료, 기폭약, 에너지 수용기, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 선택적 첨가제를 포함할 수 있다. 또한, 선택적 첨가제는 칼륨 플루오로포레이트, 리튬 스테아르산염, 유리 버블, 유리 비드, 빙정석, 폴리우레탄 입자, 폴리실로탄 검, 중합체 입자, 중실 왁스, 액체 왁스 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.

후면

임의의 다양한 후면 재료가 가요성 후면 및 보다 강성인 후면을 포함하는 본 발명의 연마 제품에 적절하다. 전형적인 가요성 연마 후면은 중합체 필름, 프라임 중합체 필름, 금속 포일, 직포 섬유, 접합식 직물, 스티치본드식 직물, 종이, 경화 섬유, 부직포 및 이들의 처리물 및 이들의 조합을 포함한다. 후면의 두께는 일반적으로 0.03 내지 50 ㎜(0.001 내지 2 인치) 사이의 범위이며, 바람직하게는 0.05 내지 10 ㎜(0.002 내지 0.39 인치) 사이의 범위이다.

이와 달리, 후면은 개방 및 폐쇄식 셀 포움을 함유한 폼과 같은 다공성 재료로부터 제조될 수 있다.

적절한 후면의 다른예는 미국 특허 제5,417,726호[스타우트(Stout)등]에 개시되어 있다. 상기 후면은 서로 적층된 두 개 이상의 후면 그리고 미국 특허 제5,573,619호[베네딕트(Benedict) 등]에 개시된 바와 같은 중합체 재료에 삽입된 강화 섬유일 수도 있다.

상기 후면은 두 개의 부분 접착 시스템의 일부분일 수 있는 이 기술분야에서 이전에 고려된 시트형 구조물일 수 있다. 예로써, 상기 후면은 대향 제2 주 표면 및 비교적 부드러운 제1 주 표면 상의 결합 루프를 갖는 루프 직물일 수 있다. 상기 형상 구조물은 제1 주 표면에 접착된다. 루프 직물의 예는 스티치(stitch)식 루프, 트리코(tricot)식 루프 등을 포함한다. 적절한 루프 직물에 대한 부가 정보는 미국 특허 제4,609,581호[오트(Ott)] 및 제5,254,194호(오트)에서 발견할 수 있다. 이와 달리, 후면은 대향 제2 주 표면 및 비교적 부드러운 제1 주 표면으로부터 돌출된 결합 후크를 갖는 시트형 구조물일 수 있다. 상기 형상 구조물은 제1 주 표면에 접착된다. 이러한 결합 후크를 갖는 시트형 구조물의 예는 미국 특허 제5,505,742호[체슬리(Chesley)], 제5,567,540호(체슬리), 제5,672,186호(체슬리) 및 제6,197,076호[브라운슈와그(Braunschwig)]에서 발견할 수 있다. 사용 중에, 결합 루프 또는 후크는 백업 패드와 같은 지지 구조물의 루프 또는 적절한 후크와 상호결합되도록 디자인된다.

예로써, 체결 부재를 수납하는 구멍, 점착식 코팅 또는 "아교 스틱"과 같은 접착제의 외부 적용과 같은 다른 부착 수단이 제공될 수도 있다. 이와 달리 주변 클램핑이 채용될 수 있다.

형상 구조물

상기 형상 구조물은 임의의 다양한 형상을 가질 수 있다.

높이는 약 0.1 내지 약 20 ㎜(0.0039 내지 약 0.79 인치), 전형적으로는 약 0.2 내지 약 10 ㎜(0.0079 내지 약 0.39 인치) 그리고 바람직하게는 약 0.25 내지 약 5 ㎜(0.0098 내지 약 0.2 인치)의 범위일 수 있다.

상기 형상 구조물은 임의의 적절한 프라이머 재료에 의해 프라임된 후면에 접합될 수 있다.

본 발명의 연마 제품의 일시적 및 영구적 형상 구조물은 전형적으로 미립자 경화성 바인더 재료에 혼합된 복수의 연마 입자를 포함하지만, 결합제, 필러, 팽창제, 섬유, 정전기 방지제, 기폭제, 부유제, 감광제, 윤활제, 습윤제, 계면 활성제, 안료, 염료, UV 안정제, 파우도 유동 첨가 및 부유제와 같은 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 양은 요구되는 특성을 제공하도록 선택된다.

연마 입자는 습윤제(또는 때때로 계면 활성제로써 언급됨) 및 결합제를 포함하는 표면 변형 첨가제를 더 포함할 수 있다. 결합제는 중합체 바인더 재료와 연마 입자들 사이에 연합 브릿지를 제공할 수 있다. 또한, 결합제는 바인더와 필러 입자 사이에 연합 브릿지를 제공할 수 있다. 결합제의 예는 시레인, 티탄산염 및 키르코알루미네이트를 포함한다.

형상 구조물 구성

본 발명의 연마 입자는 연마 입자를 함유한 분리식 형상 구조물을 포함한다. 용어 "구조물"과 연합된 용어"형상"은 "정밀하게 형상된" 그리고 "불규칙적으로 형상된" 연마 구조물들 모두를 언급한다. 본 발명의 연마 입자는 이러한 복수의 형상 구조물을 후면 상에 소정의 어레이로 포함할 수 있다. 이와 달리, 형상 구조물은 후면 상에 임의적인 배치 또는 불규칙적인 배치일 수 있다.

형상 구조물의 형상은 임의의 다양한 기하학적 구성일 수 있다. 후면에 접촉한 형상의 기부는 조합 구조물의 말단부에서 보다 큰 표면을 가질 수 있다. 형상 구조물은 원추형, 사절두식 원추형, 3개 측면의 피라미드, 사절두형 3개 측면의 피라미드, 4개 측면의 피라미드, 사절두형 4개 측면의 피라미드, 장방형 블록, 입방체, 곧은 원통형, 직립식 개방 튜브, 반구체, 반구체 말단부를 갖는 곧은 원통형, 직립식 리브, 둥근 말단부를 갖는 직립식 리브, 다면체 및 이들의 혼합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 형상을 가질 수 있다. 상기 구조물의 형상은 프리즘형, 평행 6면체, 피라미드 또는 단면 섹션을 갖는 포스트와 같은 임의의 복수의 기하학적 형상들 중 선택될 수 있다. 일반적으로, 형상 구조물은 기부를 포함하지 않고 (원통형 또는 사절두식 원추형과 같은) 2개, 3개 4개 5개 또는 6개의 표면을 갖는다. 상기 기부에서 형상 구조물의 단면 형상은 말단부에서의 단면과 상이할 수 있다. 이러한 형상들 사이의 변화는 부드럽고 연속적일 수 있거나 또는 불연속 단계로 발생될 수 있다. 형상 구조물은 상이한 형상의 혼합물을 가질 수도 있다. 형상 구조물은 행, 소용돌이형, 나선형 또는 격자 방식으로 배치될 수 있거나 도는 임의적으로 배치될 수 있다.

형상 구조물을 형성하는 측면은 후면에 대해 수직일 수 있고 후면에 대해 경사질 수 있거나 또는 말단부를 향해 감소하는 폭으로 테이퍼질 수 있다. 제조가 어렵지만, 부착 단부에서보다 말단부가 더 큰 단면을 갖는 형상 구조물도 사용될 수도 있다.

각각의 형상 구조물의 높이는 동일한 것이 바람직하지만, 단일 연마 제품에서의 높이가 다양한 형상 구조물을 가질 수 있다. 형상 구조물의 높이는 일반적으로 약 20 ㎜(0.79 인치)보다 작을 수 있고, 특히 약 0.25 내지 5 ㎜(0.0098 내지 0.2 인치)일 수 있다. 형상 구조물의 직경 또는 단면 폭은 약 0.25 내지 25 ㎜(0.01 내지 0.98 인치), 전형적으로는 약 1 내지 10 ㎜(0.039 내지 0.39 인치) 사이의 범위일 수 있다.

형상 구조물의 기부는 서로 인접할 수 있거나 또는 이와 달리 인접 구조물의 기부가 얼마의 특정 거리만큼 서로로부터 이격될 수 있다.

연마 조합 구조물의 패킹은 약 0.15 내지 100 형상 구조물/㎠(1 내지 645 형상 구조물/in²)의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 적어도 약 0.25 내지 60 형상 구조물/㎠(1.6 내지 390 형상 구조물/in²)일 수 있다. 선형 간격은 구조물의 밀도가 다른 위치에서 보다 하나의 위치에서 커지도록 변화될 수 있다. 구조물의 선형 간격은 약 0.4 내지 약 10 구조물/선형 ㎝(약 1 내지 25 구조물/선형 인치), 바람직하게는 약 0.5 내지 약 8 구조물/선형 ㎝(약 1.3 내지 약 20 연마 구조물/선형 인치) 사이의 범위이다.

퍼센트 베어링 영역은 약 5 내지 95%, 전형적으로는 약 10% 내지 약 80%, 바람직하게는 약 25% 내지 75%, 보다 바람직하게는 약 30% 내지 약 70%의 범위일 수 있다. 퍼센트 베어링 영역은 말단부의 영역에 100을 곱하고 형상 구조물이 그 위에서 전개되는 후면의 전체 영역으로 나눈 합계이다.

형상 구조물은 소정의 패턴으로 후면에 설정되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 구조물의 소정 패턴은 후면 상의 일시적인 구조물을 침착시키는 데 필요한 천공 드럼 상의 개구의 패턴에 상응한다. 따라서, 상기 패턴은 제품에서 제품으로 재생가능하다.

일 실시예에서, 본 발명의 연마 제품은 어레이식 구조물을 포함할 수 있다. 단일 제품에 대해, 규칙적인 어레이는 구조물의 정렬된 행 및 열을 언급한다. 다른 실시예에서, 상기 구조물은 "임의" 어레이 또는 패턴으로 설명될 수 있다. 이에 의해, 상기 구조물은 특정 행 및 열로 정렬되는 것은 아니다. 예로써, 상기 구조물은 미국 특허 제5,681,217호[후프맨(Hoopman) 등]에 개시된 방식으로 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 "임의의" 어레이는 구조물의 위치가 미리결정되고 연마 입자를 제조하는 데 사용된 생산 설비에서의 공동의 위치에 상응하는 임의의 패턴이다. 용어 "어레이"는 "임의의" 및 "규칙적인" 어레이 모두를 지칭한다.

예

본 발명은 모든 부분 및 중량 퍼센트를 설명하지는 않았지만 다음의 예를 참조하여 더 설명한다.

재료

식별	설명
파우더A	상표명"GRILTEX D1644 P1"으로 사우스 캐롤라이나, 섬터에 소재한 EMS-CHEMIE(노스 아메리카)로부터 상업적으로 입수 가능한 열경화성, 코폴리에스테르, 접착 파우더
파우더B	상표명"GRILTEX D1644E P1-P3"로 사우스 캐롤라이나, 섬터에 소재한 EMS-CHEMIE(노스 아메리카)로부터 상업적으로 입수 가능한 열경화성, 코폴리에스테르, 접착 파우더
파우더C	상표명"GRILTEX D1441 E1"으로 사우스 캐롤라이나, 섬터에 소재한 EMS-CHEMIE(노스 아메리카)로부터 상업적으로 입수 가능한 열가소성, 코폴리에스테르, 접착 파우더
파우더D	상표명"GRILTEX 6E P1"로 사우스 캐롤라이나, 섬터에 소재한 EMS-CHEMIE(노스 아메리카)로부터 상업적으로 입수 가능한 열가소성, 코폴리에스테르, 접착 파우더
파우더E	상표명"GRILTEX D1500A P82"으로 사우스 캐롤라이나, 섬터에 소재한 EMS-CHEMIE(노스 아메리카)로부터 상업적으로 입수 가능한 열가소성, 코폴리아미드, 접착 파우더
파우더F	상표명"BOSTIK 5216BE"로 매사추세츠주 미들톤에 소재한 보스틱으로부터 상업적으로 입수가능한 열가소성 코폴리아미드 접착제 파우더
파우더G	상표명"SCOTCHCAST 265"로 미네소타주 세니트폴에 소재한 3M사로부터 상업적으로 입수가능한 열경화성 에폭시 파우더
파우더H	상표명"6109 FP"로 위스콘신주 쉐보이건에 소재한 루트걸-프렌코 엘엘씨로부터 상업적으로 입수가능한 엑사-메틸렌 테트라민을 갖는 페놀 노발락
파우더I	상표명"FLUOBORATE SPEC.104"로 싸우스 캐폴라이나 록 힐에 소재한 아토텍USA사로부터 상업적으로 입수가능한 칼륨 플루오로보레이트
재료A	A36 석질 ANSI 그레이드 알루미늄 산화물
재료B	A120 석질 FEPA 글레이드 알루미늄 산화물
재료C	A120 석질 FEPA 글레이드 실리콘 탄화물
재료D	상표명"GC 700"으로 일리노이즈주 엠허스트에 소재한 푸지미사로부터 상업적으로 입수가능한 A 700 석질 그린 실리콘 탄화물
재료E	상표명"WA 3000"으로 일리노이즈주 엠허스트에 소재한 푸지미사로부터 상업적으로 입수가능한 A3000 석질 백색 알루미늄 산화물
재료F	A320 석질 FEPA 글레이드 알루미늄 산화물
비교예A	상표명 3M(등록 상표) MULTICUT A CLOTH YFWT., 369F", P120으로 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M 사로부터 상업적으로 입수가능한 알루미늄 산화물 코팅식 연마 제품
비교예B	상표명"REGAL RESIN BOND CLOTH YFWT., 964F," P120으로 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M사로부터 상업적으로 입수가능한 알루미늄 산화물 코팅식 연마 제품
비교예C	상표명 "SURFACE CONDITIONING A-MED"로 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M사로부터 상업적으로 입수가능한 부직포 연마 제품
후면A	상표명(101X62,2.08 Yd./Ld. WIDE)"PFC TENCEL LYOCELL JEANS,"1537mm(60.5 in)로 싸우스 캘로라이나주 스파탄버그에소재한 밀리킨 앤드 컴패니로부터 사업적으로 입수가능한 직포, 레이온 직물

예1

미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물은 재료B의 85g(0.19 lb)과 파우더A의 15g(0.033 lb)를 혼합함으로써 형성된다. 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물은 시각적 검사에 의해 결정되기 때문에 시간적 주기 동안 폐쇄식 용기에서 흔듬으로써 전체적으로 혼합된다. 상기 프라이머 혼합물은 60 부분의 수지 파우더 C와 40부분의 수지 파우더 A의 혼합물이다. 상기 프라이머 혼합물은 약 30초의 주기 동안 폐쇄식 용기 내에서 흔들어서 전체적으로 혼합된다. 그 제조 중에 착색되어 신장된 후명a의 200 ㎜ X 300 ㎜(8 인치 X 12 인치)는 동일한 크기의 금속 판 상에 위치된다. 프라이머 혼합물의 얇은 코팅은 금속 블레이드를 갖는 프라이머 혼합물의 소량을 균일하게 분산시킴으로써 후면(A)에 인가된다. 이러한 방식으로의 프라이머 혼합물의 인가는 연속적인 경화 단계 후에 약 0.05 내지 0.15 ㎜(0.002 내지 0.006 인치) 두께의 층이 된다. 6.35 ㎜(0.25 인치)으로 중심설정된 직경의 구멍과 제곱 cm 당 2.87 개의 구멍 (제곱 인치 당 18.5 개의 구멍) 또는 51% 개방 영역에서 (일리노이즈주, 시카고, 해링톤 앤드 킹 퍼포레이팅 컴패니로부터 상표면 "3/16 staggered"로 입수된) 1.27 ㎜(0.050 인치) 두께의 천공식 금속 스크린은 프라이머 혼합물로 코팅된 후면(A)의 상부에 위치된다.

이후, 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물은 샘플 영역을 커버하도록 천공식 금속 스크린의 구멍들 내로 금속 블레이드로 스크린되고, 임의의 초과 혼합물은 제거된다. 상기 천공식 스크린은 주의깊게 제거되어 천공식 스크린의 구멍의 형상으로 미립자 경화성 바인더 연마 입자의 일시적 형상 구조물에서 이동된다. 이후, 미립자 바인더 연마 입자 혼합물의 일시적 형상 구조물 및 프라이머 코팅을 갖는 후면(A)은 204 ℃ (400 ℉)로 가열된 압반(platen) 상에서 금속 판에서 이격되어 세심하게 활주하며, 4분동안의 경화를 허용하여 일시적 형상 구조물이 경화된 프라이머 코팅식 후면(A)에 부착된 영구적 형상 구조물로 변화되게 한다.

영구적 형상 구조물을 함유하고, 실온으로 냉각된 최종 후면(A)은 약 38 ㎜ x 216 ㎜(1 1/2 인치 x 8 1/2 인치)의 스트립으로 그리고 127 ㎜(5 인치) 디스크로 절단된다. 이후, 후면(A)의 코팅되지 않은 측면은 연속적인 테스트를 위한 샘플 홀더에 부착시키기에 유용한 (미네소타주 세인트폴 3M사로부터 입수가능한 상표명 "SCOTCH 9690") 보호 라이너를 갖는 점착 테이프로 커버된다.

예2 내지 예9

이러한 예의 준비 방법은 표3에서 확인된 조성 및 경화 시간을 변화시켜가며 예1을 따르는 과정과 유사하다.

예10

본 예의 준비는 (오하이오주 페롤 코포레이션으로부터 상표명 "SANTICIZER 8"로 입수된) 습윤제의 3방울이 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 제조할 때 미네럴(A)을 첨가하기 전에 15g(0.033 lb)의 파우더(B)에 첨가되어 전체적으로 혼합된 것을 제외하고는 예1에 따른 과정과 동일하다.

예#	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
경화 시간 (204℃(400℉)에서의 분)	4	2	2	4	7	3	4	4	3	4
수지 파우더 A	15%			17.5%			15%	20%	40%
수지 파우더 B						15%
수지 파우더 D		15%
수지 파우더 E			15%
수지 파우더 F										1.5%
수지 파우더 G					17.5%
수지 파우더 H										10.5%
파우더 I				2.5%
재료A						85%
재료B	85%	85%	85%		82.5%					88%
재료C				80%			85%
재료D								80%
재료E									60%

예11

연마 제품은 다음과 같이 제조된다. 프라이머 혼합물은 600 g(1.3 lb)의 파우더(A)와 900 g(2.0 lb)의 파우더(C)를 7.5 리터(2 갈) 플라스틱 용기에서 혼합시킴으로써 준비된다. 상기 용기에 대한 커버가 고정되고, 상기 혼합물은 5분 동안 교반시킴으로써 전체적으로 혼합된다. 상기 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물은 600 g(1.3 lb)의 파우더(A)와 3400 g(7.5 lb)의 미네럴(B)을 혼합시킴으로써 준비된다. 상기 혼합물은 15분 동안 (펜실베니아주 이스트 스트라운스버그에 소재한 패터슨 켈리 씨오. 인크로부터 상표명 "TWIN SHELL DRY BLENDER"로 입수된) 산업 혼합기로 전체적으로 혼합된다. 상기 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물은 체적식 트윈 스크류 파우더 공급기의 호퍼로 지향된다. 상기 체적식 공급기는 142 g/min (0.31 lb/min)의 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 15.2 ㎝ (6 인치)의 폭 x 45.7 ㎝ (18 인치)의 긴 골(trough)의 후면으로 공급하도록 조절되며, 상기 골은 (팬실베니아주 호머 시티 FMC사로부터 상표명 "SYNTRON MAGNETIC FEEDER,"모델 FT01-A로 입수된) 진동식 공급기의 일부이다. 상기 진동식 공급기는 체적식 공급기로부터 수납된 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물의 충분한 폭의 스트림을 제공하도록 조절된다. 상기 미립자 바인더 연마 입자 혼합물은 분배 장치의 천공식 드럼의 상부를 통해 지향되도록 진동 공급기는 부가적으로 조절되어 분배 장치의 와이퍼 바아 장치의 상류측에 대해 수집되도록 상기 혼합물이 하류로 그리고 분배 장치의 천공식 드럼의 내부 측면 상으로 하강하는 것을 허용한다.

후면(A)은 도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 장치를 통해 인장 제어식 언와인드 및 쓰레디드(unwinded and threaded)로부터 풀려지고 속도 및 인장 제어식 제품 와인더 상에 권취된다. 프라이머 혼합물의 일부는 프라이머 분배 장치의 나이프식 코팅 블레이드를 지나서 파일(pile)에 적층된다. 상기 나이프식 코팅 블레이드는 후면(A) 상에 0.254 ㎜ (0.010 인치)의 갭으로 조절되어 프라이머 파우더가 전방으로 이송될 때 후면의 표면 상에 적층되게 한다. 상기 분배 장치 내의 와이퍼 바아 장치는 분배 장치의 천공식 드럼 구성요소의 내측을 박피하도록 조절되어 미립자 경화성 연마 입자 혼합물의 임의의 상당량이 작동 중에 와이퍼 바아를 지나 이송되는 것을 허용하지 않는다.

183 ㎝ (72 인치)의 프라이머 가열 압반은 110 ℃(230 ℉)로 설정된 영역(1) 및 121 ℃(250 ℉)로 설정된 영역(2 내지 5)과 동일한 길이의 5개의 가열 영역 위에 온도 프로파일을 제공하도록 조절된다. 457 ㎝(180 인치)의 미립자 경화성 압반은 149 ℃(300 ℉)로 설정된 영역(1 내지 2)과 177 ℃(350 ℉)의 영역(3)과 204 ℃(400 ℉)의 영역과 동일한 길이의 12개의 가열 영역 위에 온도 프로파일을 제공하도록 조절된다. 또한, 상기 가열 압반 상에 5 cm(2 인치)에 위치되고 가열 압반의 전방으로부터 약 1m에서 개시하는 적외선 가열기의 뱅크(bank) [각각의 영역이 1m 길이인 3개의 영역]는 232 ℃(450 ℉)로 설정된다.

상기 분배 시스템의 천공식 드럼은 두 개의 지지 플랜지 및 30.5 cm(0.062 인치) 직경의 튜브로 구성되며, 상기 튜브는 33cm(13 인치)의 길이이고, 1.575 mm(0.062 인치)의 벽두께를 갖고, 비례식으로 도시하지 않은 도2에 도시된 바와 같이 엇갈림식 둥근 구멍 패턴을 갖는다. 이러한 구멍은 6.35 mm(0.25 인치) 중심 상에 직경 4.76 mm(0.1875 인치)이며, 약 2.87 구멍/㎠(18.5 구멍/in²) 또는 약 51% 개방 영역의 패턴을 생성한다. 상기 튜브는 와이퍼 바아가 고정식으로 유지되는 동안 천공식 드럼이 샤프트 주위를 회전하게 하는 샤프트에 연결된 플랜지들 사이에서 현수된다. 천공식 드럼의 외부면과 접촉하는 고무 부재를 갖는 외부 와이퍼 바아는 후면(A)과 접촉하기 전에 드럼에서 벗어나는 임의의 초과 미네럴을 닦는 데 사용된다.

상기 공정은 가요성 후면(A)에 대한 권취 장치 텐션을 제공하도록 제품 와인더 상에 회전하고 이후 천공식 드럼을 변형시키지 않으면서 후면(A)의 위치 드라이브를 보장하도록 충분한 압력으로 천공식 드럼에 대해 후면(A)와 접촉하는 고무 커버식 드라이브 롤을 당김으로써 개시된다. 상기 풀림으로부터의 텐션은 분배 장치의 천공식 드럼에 대해 후면(A)의 양호한 접촉을 부가적으로 보장한다. 상기 고무 드라이브 롤은 천공식 드럼의 회전을 개시하고 가요성 후면(A)이 약 113 ㎝/분 (3.7 ft/분)의 속도로 장치를 통해 이동되게 하도록 회전된다. 프라이머 혼합기는 나이프식 코팅 블레이드에 의해 후면(A) 상에 코팅되며, 혼합기를 완전히 경화시키지는 않지만 부분적으로 융합시키도록 선택된 온도로 충분하게 가열되어, 프라이머 혼합물은 파우더식 본성으로 유지되는 것을 시각적으로 알 수 있지만, 후면(A)으로부터 웨브 통로를 제어하는 데 필요한 임의의 이송 롤러로 이송되지는 않는다. 상기 후면(A)으로 커버된 프라이머 혼합물은 회전식 스크린 프린터의 천공식 드럼과 접촉할 때, 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물의 유동은 개시된다. 상기 와이퍼 바아는 천공식 드럼의 수평 접선에 대략적으로 인접한 위치로 설정되며, 후면(A) 상의 드럼의 구멍을 통해 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물을 박피하는 데 조력한다. 상기 와이퍼를 지나는 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물의 소량은 코팅 작업 선형 속도로 결정되는 바와 같은 드럼의 천공을 통과하는 유출 유량과 미립자 경화성 바인더 연마 입자의 유입 유동 사이의 균형에 의해 유지된다. 이후, 적층된 일시적 형상 구조물을 함유한 후면(A)은 사실상 수평 통로에서 미립자 경화 압반의 금속면으로 이송된다. 상기 미립자 경화 압반의 제1 영역으로부터의 열은 연성화하여 현저하게 더 응집성이게 하고 진동 또는 운동에 덜 민감하게 한다. 프린트식 일시적 형상 구조물을 함유한 후면(A)이 미립자 경화 압반을 따라 더 진행될 때, 증가한 접촉 시간 및 온도는 일시적 형상 구조물이 영구적 형상 구조물로 변화하게 한다. 미립자 경화 압반을 벗어난 이후, 영구적 형성 구조물을 함유한 후면(A)은 공냉되고 사실상 와인더에 의해 롤로 권취된다. 개별적인 영구적 형상 구조물은 (로드 아일랜드주 노쓰 킹스톤에 소재한 프라운 앤드 샤페 사로부터 상표명 "DIGIT-CAL MK Ⅳ"로 입수된) 디지털 마이크로미터를 사용하여 적어도 약 6개의 구조물의 평균 직경으로부터 계산된 바와 같이 직경이 약 4.34 ㎜(0.171 인치)이며 약 12.7 ㎝(5 인치)의 폭의 엇갈린 패턴으로 증착된다. 상기 형상 구조물들은 (뉴욕주 아미티빌에 소재한 테스팅 머쉰 인크로부터 상표명 "MODEL-49-70"으로 습득된) 자동 두께 테스터를 사용하여 약 적어도 5개의 구조물의 평균 높이로부터 계산된바와 같은 1.3 ㎜(0.051 인치)이며, 후면(A)의 상부에 구조물의 전체 두께를 취하고 프라이머 혼합물 및 후면(A)의 결합된 두께를 차감함으로써 결정된다. 상기 개별적인 구조물은 구조물, 프라이머 혼합물 및 후면(A)의 전체 중량을 얻고, 프라이머 혼합물 및 후면(A)의 중량을 차감한 뒤 샘플 영역 상의 구조물에 개수로 나눔으로써 계산된 바와 같이 약 0.0308 g(0.001 oz)의 중량이다. 이후, 상기 개별적인 중량은 형상 구조물의 밀도 및 빈 체적을 계산하는 데 사용되어 그 결과 약 1.6 g/㎤(0.058 lb/in³)의 값이다. 상기 형상 구조물은 (뉴욕주 자마이카 쇼어 인스트루먼트 앤드 매뉴팩츄어 사로부터 상표명 "SHORE TYPE D"로 입수된) 경도 측정 게이지를 사용하여 측정된 적어도 10개의 구조물의 평균 측정치로부터 계산된 바와 같이 약 71의 쇼어 디(Shore D) 경도를 갖는다. 상기 프라이머 두께는 후면(A) 상의 경화된 프라이머 혼합물의 전체 두께를 얻고 후면(A)두께를 차감함으로 측정된 바와 같이 약 0.101 ㎜(0.004 인치)이다. 영구적 형상 구조물을 하유한 최종 후면(A)은 약 38 ㎜ x 216 ㎜(1 1/2 인치 x 8 1/2 인치)의 스트립 및 127 ㎜ (5 인치) 디스크로 절단된다. 이후, 후면(A)의 코팅되지 않은 측면은 연속적인 테스트용 샘플 홀더에 부착하는 데 사용가능한 (미네소타주, 세인트 폴에 소재한 3M사로부터 상표명 "SCOTCH 9690"으로 입수된) 보호성 라이너를 갖는 점착 테이프로 커버된다.

예12

예12는 접촉 롤이 도1에 도시된 바와 같이 적외선 가열기의 뱅크가 232 ℃(450 ℉)의 온도로 설정되기 바로 전에 장치로 도입된다는 점을 제외하고는 예11과 동일한 방식으로 준비된다. 상기 지점에서, 보다 많은 응집성이 있지만 아직도 변형 가능한 형상 구조물은 후면(A) 상의 일시적 형상 구조물의 두께보다 적은 갭에서 냉각 접촉 롤 세트 아래로 통과된다. 상기 접촉 롤은 상기 구조물의 밀도는 높이고 상기 구조물의 말단부를 평평하게 하는 변형가능 형상 구조물을 압축한다. 현재 평평하고 밀도가 높아진 구조물을 함유한 후면(A)이 113 ㎝/분(3.7 ft/분)의 속도로 미립자 경화 압반 상에 이송될 때, 접촉 시간 및 온도의 증가는 일시적 형상 구조물이 영구적 형상 구조물로 변화하게 한다. 개별적인 영구적 형상 구조물은 약 15.2 ㎝(6 인치) 폭, 약 5.0 ㎜(0.197 인치)의 직경 및 0.79 ㎜(0.031 인치)의 높이로 엇갈린 패턴으로 적층된다. 약 0.0311 g(0.0011 oz)의 중량의 개별적 구조물은 약 2.01 g/㎤ (0.073 lb/in³)의 밀도와 약 34%의 빈 체적이다. 프라이머 두께는 약 0.102 ㎜(0.004 인치)이다. 형상 구조물은 약 79의 쇼어 디 경도를 갖는다.

예13

예13은 3,300 g(7.3 lb)의 미네럴(F)에 700 g(1.5 lb)의 파우더(A)를 결함시킴으로써 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물이 준비되는 것을 제외하고는 예11에서와 동일한 방식으로 준비된다. 형상 구조물을 함유한 후면(A)은 137 ㎝/분 (4.5 ft/분)의 속도로 이송되면서 경화되고, 적외선 가열기의 뱅크는 232 ℃(450 ℉)의 온도로 설정된다. 상기 개별적인 영구적 형상 구조물은 약 12 ㎝(4.75 인치)의 폭, 약 4.76 ㎜(0.188 인치)의 직경 및 약 1.4 ㎜(0.055 인치)의 높이로 엇갈린 패턴으로 적층된다. 약 0.0239 g(0.00084 oz) 중량의 개별적 구조물은 약 1.20 g/㎤(0.043 lb/in³)의 밀도와 약 61%의 빈 체적으로 이루어진다. 프라이머 두께는 약 0.152 ㎜(0.006 인치)이다. 형상 구조물은 약 63의 쇼어 디 경도를 갖는다.

예14

예14는 프라이머 혼합물이 750 g(1.65 lb)의 파우더(A)와 750 g(1.65 lb)의 파우더(D)를 혼합시킴으로써 준비되고, 미립자 경화성 바인더 연마 입자 혼합물은 700 g(1.5 lb)의 파우더(G)에 3300 g (7.1 lb)의 미네럴(B)를 혼합시킴으로써 준비된다는 점을 제외하고는 예11과 동일한 방식으로 준비된다. 형상 구조물이 계속 이어지는 후면(A)는 76 ㎝/분(2.5 ft/분)의 속도로 이송되면서 경화되고, 적외선 가열기의 뱅크는 315 ℃(600 ℉)로 설정된다. 개별적인 영구적 형상 구조물은 약 12 ㎝(4.75 인치)의 폭과, 4.19 ㎜(0.165 인치)의 직경과, 약 1.27 ㎜(0.050 인치)의 높이로 엇갈린 패턴으로 적층된다. 약 0.0408 g(0.0014 oz)의 중량의 개별적인 구조물은 약 2.33 g/㎠ (0.084 lb/in³)의 밀도와 20%의 빈 체적으로 이루어진다. 프라이머 두께는 약 0.102 ㎜(0.004 인치)이다. 형상 구조물은 약 80의 쇼어 디 경도를 갖는다.

예15

예15는 미립자 경화성 바인더 입자 혼합물이 600 g(1.31 lb)의 파우더(D)에 3,400g(7.5 lb)의 미네럴(B)을 혼합시킴으로써 준비된다는 점을 제외하고는 에11과 동일한 방식으로 준비된다. 형상 구조물이 계속해서 이어지는 후면(A)은 116 ㎝/분 (3.8 ft/분)의 속도로 이송되면서 경화되며, 적외선 가열기의 뱅크는 274℃ (525 ℉)의 온도로 설정된다. 개별적인 영구적 형상 구조물은 12 ㎝ (4.75 인치)의 폭과, 약 4.44 ㎜(0.175 인치)의 두께와, 약 1.3 ㎜(0.051 인치)의 높이로 엇갈린 패턴으로 적층된다. 약 0.0415 g(0.0015 oz)의 중량의 개별적인 구조물은 약 2.07 g/㎤ (0.075 lb/in³)의 밀도와 약 32%의 빈 체적으로 이루어진다. 프라이머 두께는 약 0.152 ㎜(0.006 인치)이다. 형상 구조물은 약 66의 쇼어 디 경도를 갖는다.

예16

예16은 분배 장치로써 사용된 회전식 스크린 프린터의 스크린이 30.5 ㎝(12 인치)의 직경과 1.27 ㎜(0.050 인치)의 벽 두께를 갖는 33 ㎝(13 인치) 길이의 투브로 구성되고, 도8에 도시된 엇갈린 구멍 패턴을 갖는 점을 제외하고는 예11과 동일한 방식으로 준비된다. 이러한 천공 구멍은 2.54 ㎜(0.050 인치)의 폭과, 7.62 ㎜(0.300 인치)의 길이를 갖고, 2.54 ㎜(0.100 인치)의 간격으로 행으로 이격되며, 상기 행은 약 1.94 구멍/㎠(12.5 구멍/in²)의 패턴 또는 약 38 %의 개방 영역을 생성하도록 5.08 ㎜(0.200 인치) 중심 상에 위치된다. 형상 구조물이 계속해서 이어지는 후면(A)은 146 ㎝/분(4.8 ft/분)의 속도로 이송 중에 경화되며, 적외선 가열기의 뱅크는 232℃ (450 ℉)의 온도로 설정된다. 개별적인 영구적 형상 구조물은 약 12 ㎝(4.75 인치)의 폭과, 약 6.83 ㎜(0.269 인치)의 길이와, 약 2.1 ㎜(0.083 인치)의 폭과 약 1.14 ㎜(0.045 인치)의 높이로 엇갈린 패턴으로 적층된다. 약 0.0333 g(0.0012 oz)의 중량의 개별적 구조물은 약 1.82 g/㎤(0.066 lb/in³)의 밀도와 약 40%의 빈 체적으로 이루어진다. 프라이머 두께는 약 0.152 ㎜(0.006 인치)이다. 형상 구조물은 약 72의 쇼어 디 경도를 갖는다.

테스트 방법

테스트 과정Ⅰ

작업편으로써 작동하는 1010 탄소 강철의 기중량식(pre-weighed) 원형 디스크는 관련된 디스크의 외부 에지에서 분당 1353 표면 미터(분당 5035 표면 피트)의 테스트 속도를 발생시키도록 조절된 굴대(arbor)의 분당 선회를 갖는 기계식으로 구동되는 다양한 속도 선반의 굴대 상에 장착된다. 각각이 31.75 ㎜(1.25 인치)의 중심 구멍과 4.75 ㎜(0.187 인치)의 두께를 갖는 203 ㎜(8 인치) 직경인 이러한 디스크들은 14.25 ㎜(0.561 인치)의 중실 두께를 형성하도록 상기 굴대 상에 서로 무리짓는다. 상기 표면 상에 장착된 약 216 ㎜ x 38 ㎜(8.5 인치 x 1.5 인치) 크기의 테스트 견본을 갖는 기중량식 샘플 홀더를 함유한 캐리지는 상기 디스크가 22.2 뉴튼(5 lb_f)의 힘으로 테스트 견본에 접촉되도록 회전식 디스크에 대해 수평으로 안내된다. 상기 캐리지는 초당 66 ㎜(2.6 인치)의 스트로크 속도로 127 ㎜(5 인치)의 스트로크 길이로 접선식으로 상하 왕복한다. 상기 회전식 작업편과 테스트 견본 사이의 접촉은 접촉이 26초동안 제거된 후 14초 동안 유지된다. 이러한 순서는 테스트 견본 및 작업편의 중량 손실이 결정된 후 테스트 과정 중에 10번 반복된다. 3 개의 테스트 견본의 평균은 각각의 테스트 결과로 보고된다. 이러한 결과는 표3으로 보고한다.

테스트 과정 Ⅱ

본 테스트 과정은 작업편과 테스트 견본 사이의 접촉 시간이 22초인 테스트 과정 Ⅰ와 상이하며, 상기 작업편 및 테스트 견본은 각각의 사이클 후 중량이 부가된다. 이러한 순서는 15번 또는 상기 테스트 견본이 후면에 마모될 때까지 수행된다. 상기 작업편 및 테스트 견본의 중량 손실은 시간을 초과하는 연마 성능을 증명하는 테스트 사이클 수와 관련된다. 하나의 테스트 견본은 각각의 테스트 결과로 보고된다. 상기 결과들은 표4에 보고한다.

테스트 과정 Ⅲ

이러한 테스트 방법은 테스트 견본에 부과된 표면 거칠기의 측정을 제공하며, 작업편에 피니시(finish)를 제공하도록 건조 조건 하에서 사용된다. (상표명 "SKIKIT"로 미네소타주 세인트 폴에 소재한 3M사로부터 입수가능한 부품 번호 88740)의 디스크 패드 또는 (상표명 "HOOKIT"로 ALSPTHXKWN 세인트 폴에 소재한 3M사로부터 입수 가능한 부품 번호 70417)의 디스크 패드인 적절한 백업 패드에 의해 지지된 127 ㎜(5 인치) 직경의 연마 디스크를 사용하는 (뉴저지주 우드클리프 래이크에 소재한 인겔솔-랜드사로부터 입수가능한 공기력식 모델 88S45W109)인 궤도식 샌더(sander)는 약 5kg(11 lb) 중량의 하중으로 4500 rpm의 디스크 속도를 사용하여 금속 작업편(1018 탄소 강철)을 연마하도록 설정되며, 금속 표면에 대해 약 5도로 유지된다. 상기 작업편은 약 7초 내에 하나의 152.4 ㎜(6 인치)가 완전히 통과하기 위해 샌더 아래에서 기계식으로 가로지른다.

작업편의 최종 표면 거칠기는 노쓰캐롤라이나 샤롯테에 소재한 페인프루프사로부터 상표명 "MAHR M4PI PERTHOMETER"로 입수 가능한 표면 피니시 테스팅 장치를 사용하여 결정된다. 측정은 스크래치 패턴을 횡단하면서 이루어진다. 중간선과 Rz(또는 Rtm으로써 공지)로부터 프로파일의 이탈의 수학적 평균인 Ra의 최종 인덱스는 각각의 테스트에 기록된 최대 정점 대 최저값의 평균이다.

일정한 개시 피니시를 제공하기 위해, 작업편은 우선 1번 통과하는 도안 미네소타주 세인트폴 3M사로부터 입수가능한 180 그릿(grit), 3M265L형의 코팅식 연마 디스크로 연마된다. 이러한 기조건설정에 의해 제공된 평균 개시 피니시는 0.42 ㎛(16.9 마이크로인치)의 Ra 및 3.84 ㎛(151 마이크로인치)의 Rz이다. 결과는 표5에 나타낸다.

테스트 결과

표3은 테스트 과정Ⅰ에서 테스트된 예1-7 및 10-16에 대한 비교 결과를 나타낸다. 표3은 비교예 A, B 및 C의 테스트 결과를 포함한다. 표4는 테스트 과정 Ⅱ에서 테스트된 비교예 A, B 및 C와 함께 예1 및 5에 대한 비교 결과를 도시한다.

표3 및 표5에서 각각 볼 수 있는 바와 같이, 유사한 작업편 절단, 테스트 견본 마모 및 부과된 표면 거칠기 결과는 일괄 작업(예1 및 예5)으로 준비된 샘플 및 연속 작업(예11 및 예14)으로 준비된 샘플을 통해 얻어진다. 표3 및 표5에 각각 도시된 예1 내지 10에 대한 절단 및 표면 거칠기 값의 넓은 범위는 상이한 적용예에 적절한 연마 제품을 나타낸다. 예상할 수 있는 바와 같이, 실제 중량을 겪게 되는 테스트 기간 동안의 소량의 마모를 시각적으로 보여주는 예들은 작업편으로부터 테스트 견본 상에서 금속을 픽업함으로써 얻게된다.

다양한 적용예에 대한 본 발명으로부터 제조된 연마 제품의 적합성은 연마 크기 및 형태의 변화, 미립자 경화성 바인더 재료의 변경, 미립자 경화성 바인더 재료에 대한 연마 미네럴의 비율 번경 또는 필러 재료의 첨가에 의해 얻어질 수 있다. 예로써, 높은 절단 작동을 이루는 연마 제품은 큰 미네럴 그릿(예6) 또는 동일한 미네럴 그릿(예5 대 예1)을 갖는 상이한 미립자 바인더 재료의 사용에 의해 얻어진다. 또한, 낮은 표면 거칠기값을 이루는 연마 제품은 연마 그릿의 크기를 감소시키거나(예13 대 예11) 또는 동일한 연마 그릿을 유지하면서 미립자 바인더 재료를 변화시킴으로서(예1 대 예3) 얻어질 수 있다.

또한, 예11 및 예12는 영구적 형상 구조물로의 변환 전에 일시적 형상 구조물을 고밀도화시키도록 접촉 롤을 함유함으로써 얻어질 수 있는 수행 중의 변화를 도시한다. 연마 구조물의 소형화로 인한 낮은 마모값은 보다 오랜기간 지속가능한 연마 제품으로 변형된다.

상기 설명한 예는 본 발명에 따라 제조된 연마 제품의 마모 또는 피니싱 특성은 표면으로부터 재료의 바람직한 제거 및 미립자 표면 거칠기에 대한 필요성을 제공하도록 맞추어질 수 있다는 점을 도시한다. 표4는 본 발명은 연마 제품의 성능을 조절하기 위한 수단을 제공하고, 연마 제품의 절단 및 피니시 성능의 일관성을 재선시키기 위한 예측되지 않은 수단을 제공한 다는 점을 나타낸다. 비교예A 및 B는 높은 수준의 초기 절단을 제공하지만, 제품이 사용될 때 절단에 있어 신속하게 감소된다. 예1 및 예5는 테스트 과정을 통한 절단의 보다 일관적인 수준을 나타낸다. 예1 및 예5는 코팅식 연마 제품(비교예 A 및 B)와 표면 조건설정 제품(예 C) 사이에서 절단 폴링(falling)의 수준을 나타낸다. 표5는 코팅식 연마(비교예 A 및 B) 및 표면 조건설정 연마(비교예 C)에 비교된 예1 및 5의 감소된 표면 거칠기를 도시한다. 본 발명의 제품은 사용가능한 수명을 통해 일정한 성능 수준을 제공하면서 코팅식 연마 제품과 표면 조건설정 제품 사이에서 절단과 피니시 성능을 명백하게 브릿지시킨다.

비교예 A, B 및 C에 비해 예1 및 예5에 대한 절단 수준의 일관성은 표6 및 표7에 도시된다. 절단의 일관성은 두 번째 절단과 각각의 예에 대한 11번째 내지 15번째 절단 사이클의 평균 절단을 비교함으로써 도시된다. 표6 및 표7은 예1의 평균은 80.9%, 예5에 대한 평균은 66.3%, 비교예A의 평균은 47.1% 및 비교예B의 평균은 37.6%임을 도시한다. 본 발명의 예는 적어도 60%의 11번째 내지 15번째 절단 사이클 동안 평균 절단을 갖는다. 11번째 내지 15번째 절단 사이클 동안의 평균 절단은 11번째 내지 15번째 절단 사이클의 각각의 절단 사이클 동안의 절단값을 합하고 이들 총합을 5로 나누어서 계산된다.

표3:비교 결과 테스트 과정 Ⅰ

표4:비교 결과 테스트 과정Ⅱ

표5

표6

표7

본 발명은 몇몇 실시예를 참조하여 설명하였다. 이 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 본 명세서에서 설명한 구조로 제한되는 것은 아니며, 청구범위의 언어로 표시한 구조 및 이러한 구조의 균등물에 의해 제한된다.

10: 가요성 후면
12: 제1면
13: 대향 제2면
14: 프라이머(primer) 분배 스테이션
15: 나이프 코터(coater)
16: 프라이머 재료
19: 가열면

Claims

연마 제품을 제조하는 방법이며,
a. 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 지지하는 제1 표면 및 대향 제2 표면을 갖는 사실상 수평 전개식 가요성 후면을 제공하는 단계와,
b. 미립자 경화성 바인더 재료 및 연마 입자를 포함하는 건조 유동 입자 혼합물을 제공하는 단계와,
c. 후면의 제1 표면의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 상에 상기 입자 혼합물로 구성된 복수의 일시적 분리식 형상 구조물을 적층시키는 단계와,
d. 인접 연마 입자들 사이에 접착성을 제공하도록 상기 미립자 경화성 바인더 재료를 연성화시키는 단계와,
e. 상기 일시적 형상 구조물을 영구적 형상 구조물로 전환시키기 위한 연성화된 미립자 경화성 바인더 재료 및 후면의 제1 표면 상의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 경화시키는 단계를 포함하는 연마 제품 제조 방법.
가요성 연마 제품이며,
a. 프라이머 코팅을 지지하는 제1 표면, 대향 제2 표면, 및 대향 단부들을 갖는 가요성 후면과,
b. 상기 후면으로부터 이격된 말단부와 후면 상의 프라이머 코팅에 부착된 부착 단부를 각각 갖고 연마 입자 및 경화된 미립자 바인더로 구성되는 복수의 분리식 형상 구조물들을 포함하는 가요성 연마 제품.
가요성 연마 제품을 제조하는 장치이며,
a. 제1 표면과, 사실상 수평 전개식으로 전개된 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 가요성 후면을 지지하여 분배하는 프레임과,
b. 후면의 제1 표면 위로 경화성 프라이머 재료를 적층시키기 위한 프라이머 분배 시스템과,
c. 후면의 제1 표면 상에 프라이머 코팅을 제공하도록 경화성 프라이머 재료를 적어도 부분적으로 경화시키기 위한 프라이머 경화 시스템과,
d. 미립자 경화성 바인더 재료 및 연마 입자의 건조 유동 입자 혼합물을 수납하고, 후면의 제1 표면의 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅 상에 연마 입자와 미립자 경화성 바인더 재료의 건조 유동 입자 혼합물로 구성된 복수의 일시적 분리식 형상 구조물을 적층시키기 위한 분배 장치와,
e. 인접 연마 입자를 접착시키도록 미립자 경화성 바인더를 연성화시키기 위한 미립자 바인더 연성화 시스템과,
f. 미립자 경화성 바인더 재료를 경화시키고, 상기 일시적 형상 구조물을 후면의 제1 표면 상의 경화된 프라이머 코팅에 부착된 영구적 형상 구조물로 변환시키기 위해 적어도 부분적으로 경화된 프라이머 코팅을 경화시키기 위한 미립자 바인더 경화 시스템을 포함하는 가요성 연마 제품 제조 장치.