JP2000507885A - パターン化された研磨表面の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基体の上に、研磨グリット、充填材、研削助剤、添加剤及びバインダー樹脂を含む配合物の層を堆積し、この配合物を処理して粘度を増し、それを可塑性であるが非流動性にし、この層の表面に適当なパターンをエンボスし、次いで上記配合物のバインダー成分を硬化させることにより、非常に微細な研磨用途に適した被覆された研磨材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 パターン化された研磨表面の製造 発明の背景 本発明は、基体上に、金属、木材、プラスチック及びガラスのような物質の微 細な仕上げに有用な形態に、パターン化された研磨表面を製作することに関する 。 基材上にバインダー及び研磨材の混合物の島のような分離された構造体を堆積 することについての提案は、多年知られている。もしこれらの島が基材の上に非 常に類似した高さを持ち、適当に分離されていれば、（多分、少しのドレッシン グ操作の後）この製品を使用すれば、表面の掻き傷が減り、表面平滑性が改善さ れるであろう。更に、島々の間の空間は、それによって研磨によって発生した切 り屑が作業領域から分散する通路を提供するであろう。 従来の被覆された研磨材料において、研磨表面の検討をしたところ、有効に研 磨しているゾーンにおける比較的少数の表面研磨グリットが同時に被加工物と接 触していることが明らかとなっている。表面が磨耗するに連れて、この数は増す が、一方ではこれら研磨材のいくらかは有効性が目つぶれによって減少する。分 離された複数の島の均一な配列を有する研磨表面を使用すると、本質的に同じ速 度で均一な島が磨耗するので、より長期にわたって均一な速度の研磨が維持され る。ある意味では、研磨加工は、より多数の研削点の間でより均一に分担される 。更に、これら島は多数のより小さい研磨粒子を有するので、島の浸食は、未使 用のまだ目詰まりしていない研磨粒子を露出させる。 既述のそのような分離された島又は斑点の配列を形成する１つの 方法は、輪転グラビヤ印刷のそれである。 輪転グラビヤ印刷の方法はその表面にセルのパターンが彫り込まれたロールを 用いる。これらセルは配合物で満たされ、このロールは表面に押しつけられ、前 記セル中の配合物はこの表面に移動される。次いで、通常、前記配合物は、全て の個々のセルから堆積された配合物の間に分離部がなくなるまで流れるのが常で あった。最終的には、本質的に均一な厚さの層が得られるのであった。例えば、 米国特許No.５１５２９１７の比較例Ｃ及びＤは、輪転グラビヤ法によって得ら れたパターンがセルから堆積された個々の量の全ての分離部を速やかに失うプロ セスを記載している。 米国特許No.５０１４４６８では、バインダー／研磨材配合物が研磨材のない 領域を囲む一連の構造体をなして塗り付けられるように、輪転グラビヤセルから ローラーに堆積された。これはセルの全体積より少ない量を堆積し、各セルの周 辺部からのみ堆積した結果であり、これが、記載された環形成を残すものである と考えられる。 それ故、輪転グラビヤ法に付随する問題は、常に、島に有用な形状を保持する ことであった。堆積されるに十分流動的であり、且つ基体上に堆積されたとき本 質的に均一な層被膜に崩れ落ちてしまわない程度に十分に非流動的である研磨材 ／バインダー混合物を配合することは、非常に難しいことが分かった。 Ｃｈａｓｅｍａｎ等は、米国特許No.４７７３９２０において、輪転グラビヤ コーターを用いることによって、バインダー組成物に尾根と谷の均一なパターン を適用することができ、これは硬化すると、潤滑剤と削り屑の除去のための溝と して寄与できることを開示している。しかしながら、可能性の記述以上に、どの ようにしてこれを実施するかを教えるような説明は何もない。 米国特許No.４６４４７０３において、Ｋａｃｚｍａｒｅｋ等は輪転グラビヤ をもっと従来的な方法で用いて、研磨材／バインダー配合物を堆積させて層とな し、次いでこれを平坦にし、その後第２の層を輪転グラビヤ法により、平坦化し た第１の層の上部に堆積させている。最終の硬化した表面の性質については何も 教えていない。 米国特許No.５０１４４６８（Ｒａｖｉｐａｔｉ等）において、非ニュートン 流体性を有する研磨材／バインダー混合物を用いてフィルム上に輪転グラビヤ法 によりこの混合物を堆積させることが提案されている。この方法において、この 混合物は輪転グラビヤセルの端部から堆積されて、堆積物がこの混合物のない領 域を囲む表面から遠ざかるに連れて厚さが減少する特異な構造体を作り出してい る。もしセルが相互に十分に近寄っていれば、表面構造体は連結しているように 見える。この生成物は非常に有用で、特に目の清澄化操作（ｏｐｈｔｈａｌｍｉ ｃ ｆｉｎｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）に特に有用である。この方法は非常 に有用であるが、輪転グラビヤロールのセル中に材料が蓄積して、長い製造運転 中に堆積パターンが少し変化するという潜在的な問題を持っている。更に、この 方法は、その性質上、比較的微細な研磨グリット（通常２０μｍ未満）を含む配 合物に限られる。 他のアプローチは、研磨材／バインダー混合物を基体表面上に堆積し、次いで 望みのパターン化された表面とは反対のパターンを有する型と接触させている間 にバインダーを硬化させることにより、分離された島の列を含むパターンを印刻 することであった。このアプローチは米国特許No.５４３７７５４、５３７８２ ５１、５３０４２２３及び５１５２９１７に記載されている。このテーマに関し ては幾つかの変形があるが、それらの全ては型表面と接触している 間にバインダーを硬化させることにより、パターン中の各島が固められるという 共通の構成を有する。このアプローチもそれ自体の問題を有していて、しばしば 型からの不完全な引き出しが起こって、例えばピラミッドを作る代わりに、クレ ーターで終結した火山形状がしばしば生じる。 本発明は、研磨材／バインダーの組み合わせの均一にパターン化された付形物 を作る方法であって、型中硬化操作も、特別な非ニュートン流特性を有するバイ ンダー／研磨材の組み合わせも選択する必要のない方法を提示するものである。 従って、本発明は分離された研磨材複合体の形状物の均一な配列を有する被覆 された研磨材料の商業規模の生産のための柔軟で有効な方法を提供する。そのよ うな被覆された研磨材料は、広範な基体の処理によく適合して、実質的に均一な 研磨速度で長期の運転の間微細な仕上げを生じる。 発明の一般的な説明 パターン化された被覆された研磨材料を製造するために輪転グラビヤ法を使用 する場合に遭遇する問題は、常に配合物の堆積の後有用な形状及びパターンを保 持することであった。最も頻繁に、前記堆積された付形物はその鉛直方向の寸法 を失い、表面を流れて隣接する付形物と合体する傾向がある。この問題は米国特 許No.５１５２９１７の比較例Ｃ及びＤに記載されていて、上に言及した。米国 特許No.５０１４４６８において採用された回答は、剪断増粘レオロジー（ｓｈ ｅａｒ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｒｈｅｏｌｏｇｙ）を持った配合物を使用する ことであり、これは前記混合物を輪転グラビヤセルの端部から堆積させ、そこに 記載された特異なパターンを形成した。 もし、堆積された配合物の少なくとも表面層のレオロジーがエンボスの前に変 化されるならば、研磨材／バインダー配合物を基体の表面に堆積することが出来 、エンボス法によりこの配合物表面上にパターンを形成できることが見いだされ た。 堆積物のパターン保持の理論的な検討を行ったところ、表面張力が流れにつな がる駆動力であり（従って、パターンの喪失につながる）、粘度が抵抗力である ことを示した。従って、パターンの保持には、低表面張力及び高粘度が都合がよ い。しかしながら、本発明が主として関与する研磨材／バインダー配合物に一般 に使用されるような放射線硬化性バインダーに関しては、表面張力はさほど変わ らず、一般的に約３０〜４０ダイン／cmの範囲にある。適当に配合された水ベー スの研磨材／バインダー混合物も一般に同じ範囲の表面張力を有する。従って、 粘度が、調整できる、最も結果に影響するパラメーターである。 それ故、本発明は基材に付着した研磨材／バインダー複合体のパターンを含む 被覆された研磨材料の製造方法を含み、前記方法は次の工程を含むものである： （ａ）研磨グリット（及び任意に充填材、研削助剤、及び他の添加剤）、及び 硬化性樹脂バインダーを含むスラリーを、連続的な又はパターン化された方法で 基体上に堆積する工程； （ｂ）前記堆積した配合物を処理して、この配合物の少なくとも表面部を可塑 性であるが非流動性にする工程； （ｃ）前記バインダー／研磨材配合物の上にパターンをエンボスする工程；並 びにそれに続く （ｄ）前記配合物のバインダー成分を硬化して前記パターンを保持する工程。 この方法の鍵は、この配合物の少なくとも表面部分を可塑性であ るが、非流動性にする処理である。このことは、前記表面が十分に可塑性であっ て、エンボス用工具を用いてエンボスすることができるが、このエンボス用工具 を取り除いた後少なくとも３０秒エンボスされた形状を実質的に保持することを 意味する。もし基体上の前記エンボスされた付形物の前記鉛直な高さが１０％を 超えて減らないならば、形状が「実質的に保持された」と考えられる。 エンボスに先立って、前記バインダー／研磨材配合物の粘度を変更して、配合 物が従来法で堆積される比較的低い粘度では生じる傾向のある流れを制限するよ うにする。しかしながら、この配合物の全体の粘度を高いレベルに調節する必要 はない。もし外側に露出した部分が迅速に比較的高い粘度を得るならば、しばし ばそれで十分である。何故ならば、内部が比較的長い期間にわたって比較的低い 粘度を保持しても、これが皮膚として作用してエンボスされた形状を保持するか らである。 少なくとも表面層の粘度変更は、配合物が基材上に堆積されたとき、恐らく高 い周囲温度の助けによって、又は熱ガスの局部的吹き付けによって急速に失われ る揮発性溶剤を前記配合物中に添加することによって、達成することが出来る。 温度も勿論粘度に影響を与え得る。それ故、結果が粘度を上昇させるものであ ることを確保するために、これらの競合する効果をバランスさせることが重要で ある。この方向を助ける１つのファクターは、熱硬化性樹脂系の場合に温度上昇 が硬化促進を引き起こす傾向であろう。他の選択は、この構造体の温度を下げて 粘度を増すことであろう。これは、例えば、その上に堆積された配合物の層を有 する基体を、冷却ロール及び／又は冷ガス流のもとに通過させることによって行 えるであろう。 温度の変化又は液体の除去による調節に加えて、固体の配合量を 増すことによって粘度を変えることも可能である。一般に、その後にその上にエ ンボスされる形状を維持するように、表面層が比較的高い粘度を獲得すれば十分 である。従って、構造体の表面の上に微細に分割された「機能性粉末」を適用す るのは、この構造体上に増加した粘度の局部的「皮膚」を形成し、硬化が印刻さ れた形状を永久的なものにするまでこの形状を保持するように作用するであろう 。 本願において、用語「機能性粉末」は、この配合物の性質を変更する微細に分 割された（即ち、平均粒度、Ｄ₅₀、が２５０μｍ未満である）材料を言うのに用 いる。これは粘度変更、又は研削効率のような硬化された配合物における改善さ れた性質のように簡単であり得る。この機能性粉末は、剥離剤、即ち、前記樹脂 配合物とエンボス具の間のバリヤーとして作用し、粘着の問題を減らしてエンボ ス具からの改善された剥離をさせるようにも働くことができる。 この粉末は、研磨材／バインダー複合物の上部に単一の層として、又は幾つか の層として特異な研削性を有する構造体複合物を形成する幾つかの層の形で適用 され得る。これは、実際、本発明の有利で好ましい態様である。 粉末それ自体は、先に提示した有利な性質の組み合わせの研磨材又は種々のの 粉末化した材料であり得る。機能性粉末として使用し得る研磨粒子は、どんなタ イプの研磨粒子及びグリットサイズであってもよく、このサイズは場合によって は、前記接着性配合物において使用された粒子のサイズとは異なり、特異な研削 特性に繋がることもある。この機能性粉末は、いずれかの種類の研削助剤、静電 防止剤、いずれかの種類の充填材、及び滑剤からなってもよい。 この機能性粉末層の堆積は、種々の従来の堆積法を用いて行うことができる。 これらの方法は、重力被覆（ｇｒａｖｉｔｙ ｃｏａ ｔｉｎｇ）、静電被覆、スプレー、振動被覆、等を含む。種々の粉末の堆積は同 時に又は順番に起こって、エンボスの前に複合構造を作り出す。 本発明の１つの好ましい具体例において、研磨材／バインダースラリー配合物 の基材上への堆積は２又はそれ以上の層をなして行うことができる。従って、例 えば、最初に第１の研磨粒子を有するスラリー配合物を堆積させ、次いで異なっ た研磨粒子を有する第２の層を上部に堆積させることが可能である。そのとき、 この上部の層の粒子含量をより高くするか、又は下部層における粒子よりも優れ た品質のものとすることができる。これに代えて、又は恐らく追加的に、上部層 には研磨助剤成分を提供し、一方下部層はなしにすることができる。そのような アプローチ、及び容易に思いつくことのできる類似の他のアプローチは、被覆さ れた研磨製品がより効率的に研削することが出来るようにする。この理由は、分 離された研磨材／バインダー複合材料の島を含む構造体にされた研磨材がエンボ スの段階で形成されるとき、被覆された研磨製品が廃棄される前に実際に使用さ れる部分は、典型的に基材から最も遠くで除去される部分であるからである。そ れ故、高価な研磨粒子をこの複合材料の底部に配置することを避けて、前記複合 材料構造体の露出した表面付近でより大きい研磨材含量にするのは意味がある。 同じ理由はいずれの研削助剤もこの複合材料構造体の上部表面付近に濃縮して添 加することに当てはまるであろう。 前記配合物が複数の層に堆積されるときは、恐らく、比較的高濃度の研磨砥粒 又は研削助剤の添加の結果、上方の層はそれ自体より粘ちょうな配合物である。 これは操作の一部又は全部におけるスラリー配合物の表面を可塑性であるが非流 動性にすることができる。 粘度上昇を達成した後、この層をエンボスしてパターンを印刻す る。このパターンは配合物の分離された島、又は谷によって分離された尾根のパ ターンを含み得る。これらのパターンは、層の浸食と共に増大する研削表面の面 積を有する基材から等距離の複数の研削表面を有する研磨製品を提供するように 一般に設計されている。複数の研削表面の間に、研削流体が循環し、研削によっ て発生する削り屑を除去するための溝がしばしば設けられる。 エンボスは、配合物の層と接触して押し込まれるプレートのようなエンボス用 工具によって達成することが出来る。或いは、しばしばより簡単に、この工具は 、前記スラリー配合物と接触したときその表面に彫られたパターンの反対のパタ ーンを印刻する望みのパターンをその表面に彫られたローラーを含み得る。更に 、このエンボス用工具は、粘度を上げてこの配合物の表面を可塑性であるが非流 動性にするのに寄与するために加熱し又は冷却することができる。しかしながら 、この加熱は前記バインダーが前記工具と接触している間に硬化するようなレベ ルであるべきではない。前記樹脂配合物又は表面層の粘度を調節する最終目標は 、エンボスした後、エンボス用工具によって印刻された形状が、少なくとも３０ 秒、好ましくは１分実質的に保持されることである。最も好ましくは、この形状 はこのバインダー成分の後硬化が実施できるまで保持される。 前記エンボスされた表面は、このエンボスの後にも比較的粘着性であり、硬化 の前にその上に機能性粉末が堆積でき、この硬化を終了したときこの機能性粉末 がこのエンボスされた形状の外側表面に接着されるようになることがしばしば好 ましい。この粉末が研磨性であるときは、これは最初の切断の激しさを大いに増 す。更に、もしこの粉末が研削助剤又は抗負荷添加剤（ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎ ｇ ａｄｄｉｔｉｖｅ）であるときは、それはこの複合材料中の研磨粒子に関し て最適な位置に配置される。これに代えて、「エンボ スされた、又は恐らく硬化されエンボスされた表面の上に」接着剤の薄い層を、 その後更に上述のような種類の機能性粉末の被膜を適用することが可能である。 この接着剤は、前記研磨材／バインダー配合物中に存在するものと同じ又は異な るタイプのものであり得る。 図面の説明 図１〜５は、研磨スラリーで被覆され、追加の研磨粒子を有する本発明方法で 作られた製品のＳＥＭ顕微鏡写真である。 発明の詳細な説明 従来の基体の上に前記スラリーを載せるのに使用される被覆方法は、種々の従 来の被覆方法を含み得る。これらの方法は、ロール上のナイフ、ウェブ上のナイ フ、２本又は３本ロール被覆、リバースロール被覆、グラビヤ被覆、スロットダ イ被覆、スプレー、カーテン被覆、スクリーン印刷、等を含む。スラリー被覆が 連続被覆の形態であっても、グラビヤセルによって堆積されるようなパターン化 された方法であってもよいことは重要である。更に、複数の被膜を幾つかの層を なして、又は機能性粉末を用いて交互の層をなして特異な研削特性を有する複合 体を得ても良い。 前記エンボス用工具は、どんな望みのパターンを持ってもよく、これは被覆さ れた研磨製品の意図された目的によって大部分決定される。例えば、ロール表面 に切り目を入れた表面溝（例えば、３本螺旋溝）を有するローラーの形態の工具 を提供することも可能である。これはしばしば非常に有利な形状であり、同時に 「非常に独特であり且つ非常に研削に効果的である」斜めの縞のパターンを作り 出すのに適合することができる。これに代えて、この工具は、研磨 材／バインダー層上に印刻されたパターン中の分離された島として複写されても よい。多数の有用な表面デザインを考案することが出来、これには配合物の分離 された島、又は複数の島のパターンの群が含まれる。工具それ自体はどんなタイ プの従来のエンボス化型であってよく、それは例えば、金属でメッキされた工具 、プラスチックの工具、セラミックの工具、等であり得る。 この配合物の研磨成分は、当業界で知られた入手可能な材料なら何でもよく、 例えばαアルミナ（溶融又は焼結セラミック）、炭化ケイ素、溶融アルミナ／ジ ルコニア、立方晶窒化ケイ素、ダイヤモンド等、及びこれらの組み合わせを挙げ ることができる。本発明で有用な研磨粒子は、典型的には且つ好ましくは平均粒 径が１〜１５０μｍ、より好ましくは１μｍ〜８０μｍである。しかしながら、 一般的には、存在する研磨材の量は、この配合物の重量の約０％〜約９０％、好 ましくは約３０％〜約８０％である。 この配合物の他の主要な成分はバインダーである。これは放射線硬化性樹脂配 合物であり、放射線硬化性樹脂、例えば電子ビーム、ＵＶ線又は可視光線を用い て硬化することのできるもの、例えばアクリル化エポキシ樹脂、アクリル化ウレ タン及びポリエステルアクリレートのアクリル化オリゴマー；モノアクリル化モ ノマー、マルチアクリル化モノマーを包含するアクリル化モノマー；熱硬化性樹 脂、例えばフェノール樹脂、尿素／ホルムアルデヒド樹脂及びエポキシ樹脂；並 びにこれらの樹脂の混合物から選ぶことができる。実際、放射線硬化性成分を前 記配合物中に存在させれば、この配合物は堆積した後比較的早く硬化でき、堆積 された形状体に安定性を与えることが出来て、しばしば便利である。この用途の 場合に、用語「放射線硬化性」は、硬化をもたらす因子として、可視光線、紫外 （ＵＶ）線、及び電子ビーム放射線を包含するものと理解される。 場合によっては、熱硬化性機能及び放射線硬化性機能が、同じ分子中に種々の官 能基によって備えられることができる。これはしばしば望ましい手段である。 浸食性を高めることによって、前記堆積された研磨複合材料の先鋭化（ｓｅｌ ｆ−ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）特性を高めることが出来る、非反応性熱可塑性樹脂 をも、前記樹脂バインダー配合物は含み得る。そのような熱可塑性樹脂の例とし ては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、及びポリオキシプ ロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリマー、等を挙げることが出来る。 配合物のレオロジー、並びに硬化されたバインダーの硬さ及び靱性を修飾する ために、前記研磨性スラリー配合物に充填材を添加することができる。有用な充 填材の例としては次のようなものがある：金属炭酸塩、例えば炭酸カルシウム、 炭酸ナトリウム；シリカ類、例えば石英、ガラスビーズ、ガラス中空球；シリケ ート、例えばタルク、クレー、カルシウムメタシリケート；金属硫酸塩、例えば 硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム；金属酸化物、例えば酸化カ ルシウム、酸化アルミニウム；並びにアルミニウムトリハイドレート。 前記研磨スラリー配合物は、研削効率及び切断速度を増すために研削助剤を含 んでも良い。有用な研削助剤は無機ベースのもの、例えばハロゲン化物塩、例え ばナトリウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、等；又は有機ベースのも の、例えば塩素化ワックス類、例えばポリ塩化ビニルであり得る。この配合物に おける好ましい研削助剤は、粒度が１〜８０μｍ、最も好ましくは５μｍ〜３０ μｍの氷晶石及びテトラフルオロホウ酸カリウムである。研削助剤の重量％は、 ０％〜５０％、最も好ましくは１０〜３０％の範囲である。 本発明の実施において使用される研磨材／バインダースラリー配合物は、次の 添加剤を含み得る：カップリング剤、例えばシランカップリング剤、例えばＯｓ ｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＡ−１７４及びＡ−１１ ００、オルガノチタネート及びジルコ−アルミネート；静電防止剤、例えばグラ ファイト、カーボンブラック、等；沈殿防止剤、例えばフュームドシリカ、例え ばＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ Ｍ５、Ａｅｒｏｓｉｌ ２００；抗負荷剤（ａｎｔｉ− ｌｏａｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、例えばステアリン酸亜鉛；滑剤、例えばワック ス；湿潤剤；染料；充填材；粘度調製剤；分散剤；及び脱泡剤。 用途に依存して、前記スラリー表面に堆積される前記機能性粉末は、前記研磨 製品に特異な研削特性を付与できる。機能性粉末の例としては次のものを含む： １）研磨粒子−全てのタイプ及びグリットサイズ；２）充填材−炭酸カルシウム 、クレー、シリカ、ウォラストナイト、アルミニウムトリハイドレート、等；３ ）研削助剤−ＫＢＦ₄、氷晶石、ハロゲン化物塩、ハロゲン化炭化水素、等；４ ）アンチローディング剤−ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、等；５ ）静電防止剤−カーボンブラック、グラファイト、等；６）滑剤−ワックス類、 ＰＴＦＥ粉末、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリシロ キサン等。 その上に前記配合物が堆積される基材は、布（織布、不織布、又はフリース） 、紙、プラスチックフィルム又は金属フォイルであり得る。一般に、本発明に従 って作られた製品は、微細な研削材料を製作するのに最大の有用性を持ち、それ 故、非常に平滑な表面が好ましい。従って、微細にカレンダー掛けされた紙、プ ラスチックフィルム又は平滑な表面被覆を有する布が、本発明の複合配合物の堆 積にとって、通常好ましい基体である。 本発明を或る特定の具体例に関して更に記載するが、これらは説明のためのも のに過ぎず、本発明の範囲を何ら限定するものではない。 略語 データの表示を簡単にするために、以下の略語を使用する： ポリマー成分 Ｅｂｅｃｒｙｌ ３６０５、３７００＝ＵＣＢ Ｒａｄｃｕｒｅ Ｃｈｅｍｉ ｃａｌ Ｃｏｒｐ．から入手可能なアクリル化エポキシオリゴマー。 ＴＭＰＡ＝Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から入手可能なト リメチロールプロパントリアクリレート。 ＩＣＴＡ＝Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．から入手可能なイソシアヌ レートトリアクリレート。 ＴＲＰＧＤＡ＝Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．から入手可能なトリプ ロピレングリコールジアクリレート。 バインダー成分 Ｄａｒｏｃｕｒｅ １１７３＝Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙから入 手可能な光開始剤。 Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１＝Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙから入手 可能な光開始剤。 ２−Ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｅ＝ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．から入手可能な 触媒。 Ｐｌｕｒｏｎｉｃ ２５Ｒ２＝ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．から入手可能なポリオキ シプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリマー。 ＫＢＦ₄＝Ｓｏｌｖａｙから入手可能なメジアン粒度が約２０μｍである研削 助剤。 Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ Ｍ５＝Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可 能なフュームドシリカ。 粒子 ＦＲＰＬ＝Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒから入手可能な溶融Ａｌ₂Ｏ₃（Ｐ３２０又は Ｐ１０００：「Ｐ数」で示されたグレード）。 焼成（ｃａｌｃｉｎｅｄ）Ａｌ₂Ｏ₃（４０μｍ）＝Ｍｉｃｒｏａｂｒａｓｉｖ ｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手のもの。 基材 眼科学（ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ）用の３ミルマイラー（「マイラー」はポリエ チレンテレフタレートフィルムの商標）フィルム。 金属工作用の５ミルマイラーフィルム。 サーリン（商標）被覆Ｊ−ウェイトポリエステル布 ＊サーリンはｄｕ Ｐｏｎｔから入手可能なアイオノマー樹脂ＳＵＲＬＹＮ １６５２−１である。 研磨スラリー配合 配合物調製手順 モノマー及び／又はオリゴマー成分を高剪断ミキサーを用いて１０００ｒｐｍ で５分間混合した。次いで、このバインダー配合物をもしあれば開始剤、湿潤剤 、脱泡剤、分散剤等のいずれかと混合し、この混合を更に５分間同じ攪拌速度で 継続した。次いで、以下の成分を、ゆっくりと指示された順序で、添加の間ｌ５ ００ｒｐｍで５分間攪拌しつつ、添加した：沈殿防止剤、研削助剤、充填材及び 研磨粒子。研磨粒子の添加の後、攪拌速度を２０００ｒｐｍに増し、１５分間継 続した。この間、温度を注意深く監視し、温度が４０．６℃に達したときは、攪 拌速度をｌ０００ｒｐｍに減らした。 配合物の堆積 この樹脂配合物を、先に列挙した種々の従来の基体の上に被覆した。列挙した ケースでは研磨スラリーを、ギャップを望みの値に設定してナイフコーティング を用いて適用した。被覆は室温で行った。 機能性粉末の適用及びエンボス エンボスの前に、このスラリーの表面層を、この配合物中に使用されたものと 同じ粒度又は微細な研磨グリットで修正した。未硬化のバインダー成分によって 接着された単一層を形成するに十分な量を堆積させた。過剰の粉末を、この層か ら振動により除いた。この粉末の適用は、従来の、振動篩法によった。 一旦基体が未硬化スラリー配合物で被覆され、機能性粉末が適用 されると、望みのパターンを有するエンボス用工具を用いて、前記研磨樹脂／粒 子配合物に望みの形状を与えた。このエンボス用設備は、スチールの基材ロール を含み、これはスチールのエンボス用ロールで圧力を掛けている間必要な支持を 与えた。ワイヤーブラシ設備を用いて、この工具がその刻印を前記粘度の修正さ れた配合物上に付与された後、セル中に残っている全ての乾燥した残留物又はゆ るい粒子を除いた。 硬化 パターンが粘度修正層中にエンボスされた後、この基体をエンボス用工具から 除き、硬化ステーションに送った。硬化が加熱による場合には、適当な手段を設 ける。硬化が光開始剤で行われる場合は、放射線源を設けることができる。ＵＶ 硬化が用いられるときは、２つの３００ワット源を用いる：Ｄ球及びＨ球、パタ ーン化された基体がこれら線源の下を通過する速度により線量を調節した。表２ に列挙した実験のマトリックスの場合には、硬化はＵＶ光によった。しかしなが ら、式Ｉの場合には、ＵＶ硬化の後直ちに熱硬化が続いた。この硬化プロセスは 最終寸法安定性を確保するのに適切であった。 最初の例において、前記層は、１７六角形パターンに彫刻されたセルを有する ロールでエンボスした。これは、図１及び２に示した六角形の島のパターンを作 り出した。各々において、研磨グリットを機能性粉末として作用させるために、 前記表面に散布した。図１において、前記表面に散布した研磨材は、Ｐ１０００ であり、図２においてはＰ３２０であった。各場合において、前記研磨材／バイ ンダー配合物は配合物Ｉであった。 第２の例において、前記エンボス用ロールは、２５三本螺旋（ｔｒｉ−ｈｅｒ ｉｃａｌ）ロール表面パターンの溝で彫られていた。 図３及び４は、配合物III及びIVを示し、第１の実験で使用したように、それぞ れＰ３２０及びＰ１０００研磨グリットで被覆された。同じ被覆方法が用いられ た。 第３の例において、エンボスロール上に彫られたパターンは配合物Ｉの４５ピ ラミッドであり、分離された正方形ベースのピラミッドのパターンを与えた。第 １及び第２の実験において使用したのと同じ配合物の上にＰ１０００グリットを 適用することによって、この表面を修正した。その結果を図５に示す。 全ての３つの実験において、エンボスされた表面の上の構造体は、エンボスし た時からバインダー成分が完全に硬化するまで、本質的に変わらずに保持された 。 追加の例：形状は同様であったが、配合は変化し、研磨材の含量も表２に列挙 したようにして実施した。全てのケースにおいて、製造方法は最初の３つの例と 同じである。しかしながら、樹脂組成及び機能性粉末において変化させた。 前記１７六角形エンボス用ロールのパターンは、深さ５５９μｍ、頂部１００ ０μｍ、底部１００μｍの等辺からなっていた。 前記２５三本螺旋パターンは、ロール軸に対して４５°にカットされ、深さが ５０８μｍ、頂部開き幅が７５０μｍであった。 前記４０三本螺旋パターンは、ロール軸に対して４５°にカットされ、深さが ３３５μｍ、頂部開き幅が４２５μｍであった。 前記４５ピラミッドパターンは、正方形ベースで、深さが２２１μｍで、辺の 寸法が４２５μｍである逆ピラミッド形セルからなっていた。 研削試験 列挙したサンプルの幾つかを２つの初歩的形態の研削試験に供した。データを 表３〜４に掲記する。第１の形態の試験は、外径１．１インチの中空の３０４ス テンレススチール被加工物上に有効研削圧力２３．２ｐｓｉを与える８Ｌｂｓの 一定の負荷をかけ、６００回までのＳｃｈｉｅｆｆｅｒ試験からなっていた。こ のパターン化 された研磨材料を直径４．５”の円盤に切り取った。基材プレート及び被加工物 の両方は時計回りに回転し、基材プレートはｌ９５ｒｐｍで、被加工物は２００ ｒｐｍで回転する。被加工物の重量損失を５０回転ごとに記録し、６００回転の 終点で合計した。 試験の第２の方法はマイクロ研磨リング試験（ｍｉｃｒｏａｂｒａｓｉｖｅ ｒｉｎｇ ｔｅｓｔｉｎｇ）からなっていた。この試験において、ノジュラーキ ャスト（ｎｏｄｕｌａｒ ｃａｓｔ）鉄リング（外径１．７５インチ、内径１イ ンチ、幅１インチ）を６０μｍの従来のフィルム製品を用いて予備粗面化し、次 いでパターン化した研磨材料で６０ｐｓｉで研削した。この研磨材料を最初に幅 １”のストリップに切断し、ゴム靴でこの被加工物に対して保持した。この被加 工物を１００ｒｐｍで回転し、直角方向に１２５往復／分の速度で往復させた。 全ての研削はＯＨ２００ストレート油の潤滑浴（ｌｕｂｒｉｃａｔｅｄ ｂａｔ ｈ）中で行った。重量損失を１０回転ごとに記録し、この試験の最後に合計した 。 表３において、機能性粉末とパターンの種類の効果は、明らかに証明されてい る。対照としての４５ピラミッド（配合物中にＰ３２０を、機能性粉末としてＰ １０００を使用）に関しては、比較的大きな１７六角形パターンを使用すると、 同じ樹脂配合物及び機能性粉末を使用したとき、合計カットにおける少しの増加 をもたらした。Ｐ１０００をより粗いＰ３２０グレードで置き換えた全ての場合 において、前記カットは更に増した。更に、三本螺旋パターンは六角形パターン より優れていた。機能性粉末がＫＢＦ₄及びＰ３２０の混合物から構成されてい る最後の場合には、カットは劇的に増加した。このセットのデータから、機能性 粉末の種類と組み合わせたパターンの種類は、研削特性を変えることが明らかに 見て取れる。 表４において、パターン化された研磨材料は、比較例Ｃ−１と比較されている 。このＣ−１は、トレードネームＱ１５１の下にＮｏｒｔｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ から入手できる４０μｍのグリットの従来の微細仕上げ用の研磨材である。両方 のパターン化された研磨材において、合計のカットは従来の製品よりも大幅に増 し、２５三本螺旋はより微細な４０三本螺旋を凌駕していることが観察される。 表５において、４０μｍのパターン化された研磨材は微細仕上げ用途について 比較された。再び、比較例Ｃ−１（トレードネームＱ１５１の下にＮｏｒｔｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる従来の研磨製品）に較べれば、パターン化され た研磨材は合計のカットにおいて改善されることを証明している。全体として、 上記パターンは研磨試験用途に良い性能を示し、始めから有効な研磨性を生ずる 。

【手続補正書】 【提出日】１９９９年７月１２日（１９９９．７．１２） 【補正内容】 (1) 明細書第７頁下から３行目の「滑剤」を『ステアリン酸化粉末（ｓｔｅ ａｒａｔｅｄ ｐｏｗｄｅｒ）』に訂正する。 (2) 同書第11頁第13行の「０％」を『10％』に訂正する。 (3) 同書第17頁下から７行目の「作り出した。」の次に次文を挿入する。 『これらの図中、「ＡＭＲＡＹ」はこれら顕微鏡写真の写真機の名称である。他 の図においても同じである。』 (4) 同書第22頁末行の次に次文を挿入する。 『次に本発明の態様を示す。 １．基材に接着された研磨材／バインダー複合材料のパターンを含む被覆され た研磨材の製造方法であって次の工程を含む方法： ａ）研磨材及び硬化性樹脂バインダーを含むスラリー配合物を、連続的又はパ ターン化された方法で堆積する工程； ｂ）前記堆積された配合物を処理して、この配合物の少なくとも表面部分を可 塑性であるが、非流動性にする工程； ｃ）その後、前記バインダー／研磨材配合物の上にパターンをエンボスする工 程；その後の ｄ）この配合物のバインダー成分を硬化させて前記パターンを保持する工程。 ２．前記堆積された配合物を、機能性粉末の適用によって前記配合物の少なく とも表面部分の粘度を増すことによって、可塑性であるが非流動性にする、態様 １の方法。 ３．前記機能性粉末が、研磨材、充填材、研削助剤、静電防止剤、ステアリン 酸化粉末及びこれらの混合物からなる群から選択される、態様２の方法。 ４．前記スラリー配合物が、異なった組成の少なくとも２つの層にて堆積され る、態様１の方法。 ５．機能性粉末が前記スラリー組成物の複数の層の間にも堆積されて多層スラ リー配合物構造体を機能性粉末を形成する、態様２の方法。 ６．研磨材／バインダー配合物が少なくとも１つの揮発性成分を含有し、前記 表面層における研磨材成分の濃度が前記揮発性成分の少なくともいくらかの除去 によって増大する、態様１の方法。 ７．前記堆積された配合物が、エンボス工具の適用前にその温度を低下させる ことによって、可塑性であるが非流動性にされる、態様１の方法。 ８．前記バインダーが放射線硬化性の若しくは熱硬化性の樹脂又はこれらの組 み合わせを含む、態様１〜７のいずれかの方法。 ９．前記バインダー樹脂が非反応性熱可塑性成分を含む、態様１〜８のいずれ かの方法。 １０．前記研磨材が前記配合物の重量の約１０〜９０％を構成する、態様１〜 ９のいずれかの方法。 １１．前記研磨グリットが、セリア、アルミナ、溶融アルミナ／ジルコニア、 炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、及びダイヤモンドからなる群から選ばれる、態 様１〜１０のいずれかの方法。 １２．前記配合物が、研削助剤、不活性充填材、静電防止剤、滑剤、抗負荷剤 （ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、及びこれらの混合物から選ばれる １又はそれ以上の添加剤をも含有する、態様１〜１１のいずれかの方法。 １３．前記配合物が氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム及びこれらの混合 物からなる群から選ばれる研削助剤を含む、態様１〜１２のいずれかの方法。 １４．態様１の方法で調製された被覆された研磨材。 １５．態様２の方法で調製された被覆された研磨材。 １６．態様３の方法で調製された被覆された研磨材。 １７．態様５の方法で調製された被覆された研磨材。』 (5) 請求の範囲を別紙のとおりに補正する。 請求の範囲 １．基材に接着された研磨材／バインダー複合材料のパターンを含む被覆され た研磨材の製造方法であって次の工程を含む方法： ａ）研磨材及び硬化性樹脂バインダーを含むスラリー配合物を、連続的又はパ ターン化された方法で堆積する工程； ｂ）前記堆積された配合物を処理して、この配合物の少なくとも表面部分を可 塑性であるが、非流動性にする工程； ｃ）その後、前記バインダー／研磨材配合物の上にパターンをエンボスする工 程；その後の ｄ）この配合物のバインダー成分を硬化させて前記パターンを保持する工程。 ２．前記堆積された配合物を、機能性粉末の適用によって前記配合物の少なく とも表面部分の粘度を増すことによって、可塑性であるが非流動性にする、請求 項１に記載の方法。 ３．前記機能性粉末が、研磨材、充填材、研削助剤、静電防止剤、ステアリン 酸化粉末（ｓｔｅａｒａｔｅｄ ｐｏｗｄｅｒ）及びこれらの混合物からなる群 から選択される、請求項２に記載の方法。 ４．前記スラリー配合物が、異なった組成の少なくとも２つの層にて堆積され る、請求項１に記載の方法。 ５．機能性粉末が前記スラリー組成物の複数の層の間にも堆積されて多層スラ リー配合物構造体を機能性粉末を形成する、請求項２に記載の方法。 ６．研磨材／バインダー配合物が少なくとも１つの揮発性成分を含有し、前記 表面層における研磨材成分の濃度が前記揮発性成分の少なくともいくらかの除去 によって増大する、請求項１に記載の方法。 ７．前記堆積された配合物が、エンボス工具の適用前にその温度を低下させる ことによって、可塑性であるが非流動性にされる、請求項１に記載の方法。 ８．前記バインダー樹脂が非反応性熱可塑性成分を含む、請求項１〜７のいず れか に記載の方法。 ９．前記配合物が、研削助剤、不活性充填材、静電防止剤、滑剤、抗負荷剤（ ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、及びこれらの混合物から選ばれる１ 又はそれ以上の添加剤をも含有する、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。１０．前記配合物が氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム及びこれらの混合 物からなる群から選ばれる研削助剤を含む、請求項９に記載の方法。 １１．請求項１に記載の方法で調製された被覆された研磨材。 １２．請求項２に記載の方法で調製された被覆された研磨材。 １３．請求項３に記載の方法で調製された被覆された研磨材。 １４．請求項５に記載の方法で調製された被覆された研磨材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スウェイ，グオ シン アメリカ合衆国，ニューヨーク 14051, イースト アムハースト，エイボンサイド コート 8430 (72)発明者 ヤン，ウェンリャン パトリック アメリカ合衆国，ニューヨーク 12019, ボールストン レイク，バーチ ヒル ロ ード ８ (72)発明者 アレン，ケビン ブルース アメリカ合衆国，ニューヨーク 12110, レーサン，レーサン ビレッジ 11，レー ン ＃12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基材に接着された研磨材／バインダー複合材料のパターンを含む被覆され た研磨材の製造方法であって次の工程を含む方法： ａ）研磨材及び硬化性樹脂バインダーを含むスラリー配合物を、連続的又はパ ターン化された方法で堆積する工程； ｂ）前記堆積された配合物を処理して、この配合物の少なくとも表面部分を可 塑性であるが、非流動性にする工程； ｃ）その後、前記バインダー／研磨材配合物の上にパターンをエンボスする工 程；その後の ｄ）この配合物のバインダー成分を硬化させて前記パターンを保持する工程。 ２．前記堆積された配合物を、機能性粉末の適用によって前記配合物の少なく とも表面部分の粘度を増すことによって、可塑性であるが非流動性にする、請求 項１に記載の方法。 ３．前記機能性粉末が、研磨材、充填材、研削助剤、静電防止剤、ステアリン 酸化粉末及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項２に記載の方法 。 ４．前記スラリー配合物が、異なった組成の少なくとも２つの層にて堆積され る、請求項１に記載の方法。 ５．機能性粉末が前記スラリー組成物の複数の層の間にも堆積されて多層スラ リー配合物構造体を機能性粉末を形成する、請求項２に記載の方法。 ６．研磨材／バインダー配合物が少なくとも１つの揮発性成分を含有し、前記 表面層における研磨材成分の濃度が前記揮発性成分の少なくともいくらかの除去 によって増大する、請求項１に記載の方法。 ７．前記堆積された配合物が、エンボス工具の適用前にその温度を低下させる ことによって、可塑性であるが非流動性にされる、請求項１に記載の方法。 ８．前記バインダーが放射線硬化性の若しくは熱硬化性の樹脂又はこれらの組 み合わせを含む、請求項１に記載の方法。 ９．前記バインダー樹脂が非反応性熱可塑性成分を含む、請求項１に記載の方 法。 １０．前記研磨材が前記配合物の重量の約１０〜９０％を構成する、請求項１ に記載の方法。 １１．前記研磨グリットが、セリウム、アルミナ、溶融アルミナ／ジルコニア 、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、及びダイヤモンドからなる群から選ばれる、 請求項１に記載の方法。 １２．前記配合物が、研削助剤、不活性充填材、静電防止剤、滑剤、抗負荷剤 （ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、及びこれらの混合物から選ばれる １又はそれ以上の添加剤をも含有する、請求項１に記載の方法。 １３．前記配合物が氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム及びこれらの混合 物からなる群から選ばれる研削助剤を含む、請求項１２に記載の方法。 １４．請求項１に記載の方法で調製された被覆された研磨材。 １５．請求項２に記載の方法で調製された被覆された研磨材。 １６．請求項３に記載の方法で調製された被覆された研磨材。 １７．請求項５に記載の方法で調製された被覆された研磨材。