JPH07316543A - カルシウムオキシドおよび／またはストロンチウムオキシドを含有する研磨グレイン - Google Patents
カルシウムオキシドおよび／またはストロンチウムオキシドを含有する研磨グレインInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミナベース研磨グレインを提供するこ
と。 【構成】 稀土類オキシドおよびカルシウムオキシドお
よび／またはストロンチウムオキシドを含有するアルミ
ナベース研磨グレイン、およびその製造方法。 【効果】 被覆研磨材料、三次元低密度研磨材料および
接着研磨材料のような研磨用品に有用な研磨グレインが
提供された。
と。 【構成】 稀土類オキシドおよびカルシウムオキシドお
よび／またはストロンチウムオキシドを含有するアルミ
ナベース研磨グレイン、およびその製造方法。 【効果】 被覆研磨材料、三次元低密度研磨材料および
接着研磨材料のような研磨用品に有用な研磨グレインが
提供された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカルシウムオキシドおよ
び/またはストロンチウムオキシドを含有するアルミナ
ベースセラミック、およびその製造方法に関する。
び/またはストロンチウムオキシドを含有するアルミナ
ベースセラミック、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、研磨業界は、ワークピース(例
えば、ステンレススチール)を研磨するのに用いるバイ
ンダーおよび複数の研磨グレインを有する研磨製品に関
連する。望ましい研磨グレインは硬く、強靭で、研磨さ
れるワークピースに対して化学的に耐性である。研磨グ
レインが硬い特性を伴う場合は、これは研磨の力でつぶ
れず、鈍化しない。強靭な特性は研磨グレインの強さお
よび耐破砕性を伴う。
えば、ステンレススチール)を研磨するのに用いるバイ
ンダーおよび複数の研磨グレインを有する研磨製品に関
連する。望ましい研磨グレインは硬く、強靭で、研磨さ
れるワークピースに対して化学的に耐性である。研磨グ
レインが硬い特性を伴う場合は、これは研磨の力でつぶ
れず、鈍化しない。強靭な特性は研磨グレインの強さお
よび耐破砕性を伴う。
【０００３】一般に、種々の材料をαアルミナベース研
磨グレインに含有させることでグレインの特性が改変さ
れることが知られている。研磨グレインの特性を改良す
るために通常は添加剤が添加されるけれども、意図しな
い添加剤が存在する場合もある(例えば、不純物)。例え
ば、カルシウムオキシドの0.07重量％以上(通常は0.1％
以上)の程度におけるカルシウムの含有(典型的には不純
物として)は比較的柔らかいβアルミナの望ましくない
形成を伴い、そのことにより比較的低い硬度のセラミッ
ク研磨グレインが提供される。
磨グレインに含有させることでグレインの特性が改変さ
れることが知られている。研磨グレインの特性を改良す
るために通常は添加剤が添加されるけれども、意図しな
い添加剤が存在する場合もある(例えば、不純物)。例え
ば、カルシウムオキシドの0.07重量％以上(通常は0.1％
以上)の程度におけるカルシウムの含有(典型的には不純
物として)は比較的柔らかいβアルミナの望ましくない
形成を伴い、そのことにより比較的低い硬度のセラミッ
ク研磨グレインが提供される。
【０００４】
【発明の要旨】本発明は以下の(a)および(b)を含有する
セラミック研磨グレインを提供する。
セラミック研磨グレインを提供する。
【０００５】(a)αアルミナマトリックス; および(b)上
記セラミック研磨グレインの合計重量を基準にして少な
くとも0.07重量％の、アルミニウムオキシドおよびプラ
セオジムオキシド、サマリウムオキシド、ユーロピウム
オキシド、ホルミウムオキシド、ランタンオキシド、ガ
ドリニウムオキシド、ジスプロシウムオキシド、セリウ
ムオキシド、ネオジムオキシド、エルビウムオキシドお
よびこれらの混合物からなる群から選択される希土類オ
キシド(それぞれPr2O3、Sm2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3、
Gd2O3、Dy2O3、Ce2O3、Nd2O3およびEr2O3としての理論
オキシド基準で計算)との結晶反応生成物(すなわち、１
種以上の反応生成物)の形態でカルシウムオキシド、ス
トロンチウムオキシド、またはこれらの組み合わせ(CaO
およびSrOとしての理論オキシド基準で計算)の一つであ
り、上記結晶反応生成物はαアルミナマトリックス中に
相を有し、上記セラミック研磨グレインは少なくとも17
GPaの平均硬度を有する。好ましくは、存在する実質的
にすべてのカルシウムオキシドおよびストロンチウムオ
キシドはアルミニウムオキシドおよび希土類オキシドと
の結晶反応生成物の形態である。より好ましくは、存在
する実質的にすべてのカルシウムオキシドおよびストロ
ンチウムオキシドはアルミニウムオキシドおよび希土類
オキシドとの結晶反応生成物の形態である。
記セラミック研磨グレインの合計重量を基準にして少な
くとも0.07重量％の、アルミニウムオキシドおよびプラ
セオジムオキシド、サマリウムオキシド、ユーロピウム
オキシド、ホルミウムオキシド、ランタンオキシド、ガ
ドリニウムオキシド、ジスプロシウムオキシド、セリウ
ムオキシド、ネオジムオキシド、エルビウムオキシドお
よびこれらの混合物からなる群から選択される希土類オ
キシド(それぞれPr2O3、Sm2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3、
Gd2O3、Dy2O3、Ce2O3、Nd2O3およびEr2O3としての理論
オキシド基準で計算)との結晶反応生成物(すなわち、１
種以上の反応生成物)の形態でカルシウムオキシド、ス
トロンチウムオキシド、またはこれらの組み合わせ(CaO
およびSrOとしての理論オキシド基準で計算)の一つであ
り、上記結晶反応生成物はαアルミナマトリックス中に
相を有し、上記セラミック研磨グレインは少なくとも17
GPaの平均硬度を有する。好ましくは、存在する実質的
にすべてのカルシウムオキシドおよびストロンチウムオ
キシドはアルミニウムオキシドおよび希土類オキシドと
の結晶反応生成物の形態である。より好ましくは、存在
する実質的にすべてのカルシウムオキシドおよびストロ
ンチウムオキシドはアルミニウムオキシドおよび希土類
オキシドとの結晶反応生成物の形態である。
【０００６】本発明によるカルシウムオキシドを含有す
る研磨グレインは一般に、βアルミナ生成に伴う望まし
くない特性を有さない。本発明による研磨グレインの生
成中に、グレイン前駆体中のカルシウム(存在する場合)
はアルミニウムオキシドおよび希土類オキシドと反応す
ることにより結晶構造を有する反応生成物を形成する。
一般に、これらの反応生成物はαアルミナマトリックス
中に分離相を形成する。
る研磨グレインは一般に、βアルミナ生成に伴う望まし
くない特性を有さない。本発明による研磨グレインの生
成中に、グレイン前駆体中のカルシウム(存在する場合)
はアルミニウムオキシドおよび希土類オキシドと反応す
ることにより結晶構造を有する反応生成物を形成する。
一般に、これらの反応生成物はαアルミナマトリックス
中に分離相を形成する。
【０００７】研磨グレインが、例えば、カルシウムオキ
シド、希土類オキシドなどを含有するという場合は、研
磨グレインがこのような成分の存在を包含することを意
味し、このようなオキシドがそれ自体存在するのではな
い。例えば、幾つかのカルシウムオキシドは、例えば、
CaOとして存在するけれども、幾つかは、例えば、反応
生成物(βアルミナとしての幾つかを含む)において存在
しうる。または、すべてのカルシウムオキシドは反応生
成物として存在する。
シド、希土類オキシドなどを含有するという場合は、研
磨グレインがこのような成分の存在を包含することを意
味し、このようなオキシドがそれ自体存在するのではな
い。例えば、幾つかのカルシウムオキシドは、例えば、
CaOとして存在するけれども、幾つかは、例えば、反応
生成物(βアルミナとしての幾つかを含む)において存在
しうる。または、すべてのカルシウムオキシドは反応生
成物として存在する。
【０００８】他の局面では、本発明は好ましい研磨グレ
インの製造方法を提供し、この方法は以下の工程を包含
する。
インの製造方法を提供し、この方法は以下の工程を包含
する。
【０００９】(a)(i)αアルミナベースセラミック研磨グ
レイン前駆体がαアルミナベースセラミック研磨グレイ
ンに変換された場合に、αアルミナベースセラミック研
磨グレインの合計重量を基準にして少なくとも0.07重量
％のカルシウムオキシド、ストロンチウムオキシドまた
はこれらの混合物の(CaOおよびSrOとしての理論オキシ
ド基準にて計算)一つであるセラミックを含むαアルミ
ナベースセラミック研磨グレインを提供するのに十分な
量のCa/Sr材料(すなわち、カルシウムオキシド、ストロ
ンチウムオキシド、これらの前駆体またはこれらの混合
物の一つ);(ii)プラセオジムオキシド、サマリウムオキ
シド、ユーロピウムオキシド、ホルミウムオキシド、ラ
ンタンオキシド、ガドリニウムオキシド、ジスプロシウ
ムオキシド、セリウムオキシド、ネオジムオキシド、エ
ルビウムオキシド、これらの前駆体およびこれらの混合
物からなる群から選択される希土類材料(それぞれ、Pr2
O3、Sm2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、Ce2O
3、Nd2O3およびEr2O3としての理論的なオキシド基準で
計算)であって; この希土類材料は、焼成中に、αアル
ミナベースセラミック研磨剤前駆体中に存在する実質的
にすべてのCa/Sr材料と反応することにより、得られる
αアルミナマトリックス中に相を有する結晶反応生成物
を形成するのに十分な量で提供され；上記相はアルミニ
ウムオキシド、希土類オキシド、およびカルシウムオキ
シド、ストロンチウムオキシドまたはこれらの組み合わ
せを有するもの;を有するαアルミナベースセラミック
研磨グレイン前駆体を提供する工程; および (b)上記αアルミナベースセラミック研磨グレイン前駆
体を加熱(例えば、焼成および、必要であれば、焼成の
前のか焼)することにより、アルミニウムオキシドおよ
び希土類オキシドとの結晶反応生成物中にその中に研磨
グレインの合計重量を基準にして少なくとも0.07重量％
のカルシウムオキシド、ストロンチウムオキシドまたは
これらの組み合わせの一つを含有するαアルミナベース
セラミック研磨グレインであって、このαアルミナベー
ス(焼成物)セラミック研磨グレインが少なくとも17GPa
の平均硬度を有するものを提供する工程。
レイン前駆体がαアルミナベースセラミック研磨グレイ
ンに変換された場合に、αアルミナベースセラミック研
磨グレインの合計重量を基準にして少なくとも0.07重量
％のカルシウムオキシド、ストロンチウムオキシドまた
はこれらの混合物の(CaOおよびSrOとしての理論オキシ
ド基準にて計算)一つであるセラミックを含むαアルミ
ナベースセラミック研磨グレインを提供するのに十分な
量のCa/Sr材料(すなわち、カルシウムオキシド、ストロ
ンチウムオキシド、これらの前駆体またはこれらの混合
物の一つ);(ii)プラセオジムオキシド、サマリウムオキ
シド、ユーロピウムオキシド、ホルミウムオキシド、ラ
ンタンオキシド、ガドリニウムオキシド、ジスプロシウ
ムオキシド、セリウムオキシド、ネオジムオキシド、エ
ルビウムオキシド、これらの前駆体およびこれらの混合
物からなる群から選択される希土類材料(それぞれ、Pr2
O3、Sm2O3、Eu2O3、Ho2O3、La2O3、Gd2O3、Dy2O3、Ce2O
3、Nd2O3およびEr2O3としての理論的なオキシド基準で
計算)であって; この希土類材料は、焼成中に、αアル
ミナベースセラミック研磨剤前駆体中に存在する実質的
にすべてのCa/Sr材料と反応することにより、得られる
αアルミナマトリックス中に相を有する結晶反応生成物
を形成するのに十分な量で提供され；上記相はアルミニ
ウムオキシド、希土類オキシド、およびカルシウムオキ
シド、ストロンチウムオキシドまたはこれらの組み合わ
せを有するもの;を有するαアルミナベースセラミック
研磨グレイン前駆体を提供する工程; および (b)上記αアルミナベースセラミック研磨グレイン前駆
体を加熱(例えば、焼成および、必要であれば、焼成の
前のか焼)することにより、アルミニウムオキシドおよ
び希土類オキシドとの結晶反応生成物中にその中に研磨
グレインの合計重量を基準にして少なくとも0.07重量％
のカルシウムオキシド、ストロンチウムオキシドまたは
これらの組み合わせの一つを含有するαアルミナベース
セラミック研磨グレインであって、このαアルミナベー
ス(焼成物)セラミック研磨グレインが少なくとも17GPa
の平均硬度を有するものを提供する工程。
【００１０】本発明の方法の利点は、上述のように、研
磨グレイン前駆体中にカルシウムおよび/またはストロ
ンチウムの存在を許容することである。何故ならば、焼
成中において、これらの材料は所望の硬く、稠密なαア
ルミナセラミック製品の形成を阻害しない結晶形態に形
成されるからである。
磨グレイン前駆体中にカルシウムおよび/またはストロ
ンチウムの存在を許容することである。何故ならば、焼
成中において、これらの材料は所望の硬く、稠密なαア
ルミナセラミック製品の形成を阻害しない結晶形態に形
成されるからである。
【００１１】希土類材料の存在より提供される利点は、
焼成中に、例えば、カルシウムおよび/またはストロン
チウムβアルミナではなくて「希土類オキシド-アルミニ
ウムオキシド-カルシウムオキシドおよび/またはストロ
ンチウムオキシド」相が形成されることである。カルシ
ウムオキシドおよび/またはストロンチウムオキシドは
これらの調製中のいずれかの適当な時期にセラミック前
駆体中に導入されうる。例えば、他の成分の不純物とし
て、または処理水中にて、および/またはCaO、SrOおよ
び/またはこれらの前駆体としてが挙げられる。しかし
ながら、ストロンチウムは不純物として存在しにくい。
焼成中に、例えば、カルシウムおよび/またはストロン
チウムβアルミナではなくて「希土類オキシド-アルミニ
ウムオキシド-カルシウムオキシドおよび/またはストロ
ンチウムオキシド」相が形成されることである。カルシ
ウムオキシドおよび/またはストロンチウムオキシドは
これらの調製中のいずれかの適当な時期にセラミック前
駆体中に導入されうる。例えば、他の成分の不純物とし
て、または処理水中にて、および/またはCaO、SrOおよ
び/またはこれらの前駆体としてが挙げられる。しかし
ながら、ストロンチウムは不純物として存在しにくい。
【００１２】アルミニウムオキシドおよび希土類材料と
の反応生成物において「実質的にすべてのCa/Sr材料と反
応するまたは取り上げる」のような用語の使用は、この
ような反応が生じることなくそれらの中にCa/Sr材料が
存在する場合に伴われる得られるセラミックの硬度また
は同様の物理特性に対する重大な悪影響を及ぼさないた
めに焼成中にアルミニウムオキシドおよび希土類材料と
反応するのに十分な量のCa/Sr材料を意味する。一般
に、カルシウムの存在の悪影響は、例えば、セラミック
前駆体中のカルシウム材料の程度が、セラミック研磨グ
レインの合計重量を基準にして約0.07重量％のカルシウ
ムオキシド(CaOとしての理論オキシドを基準に計算)を
有するセラミック研磨グレインを有する(焼成物)セラミ
ック研磨グレインを提供するのに十分な量までは観察さ
れない。例えば、約0.07％以上のカルシウムオキシドが
アルミニウムオキシドおよび希土類オキシドと反応せず
に残る場合は、得られるセラミックにおいて重大な悪影
響は観察されず、「実質的にすべて」のCa/Sr材料は反応
していると考えられる。同様の分析は存在するいずれか
のストロンチウムオキシドにも当てはまる。
の反応生成物において「実質的にすべてのCa/Sr材料と反
応するまたは取り上げる」のような用語の使用は、この
ような反応が生じることなくそれらの中にCa/Sr材料が
存在する場合に伴われる得られるセラミックの硬度また
は同様の物理特性に対する重大な悪影響を及ぼさないた
めに焼成中にアルミニウムオキシドおよび希土類材料と
反応するのに十分な量のCa/Sr材料を意味する。一般
に、カルシウムの存在の悪影響は、例えば、セラミック
前駆体中のカルシウム材料の程度が、セラミック研磨グ
レインの合計重量を基準にして約0.07重量％のカルシウ
ムオキシド(CaOとしての理論オキシドを基準に計算)を
有するセラミック研磨グレインを有する(焼成物)セラミ
ック研磨グレインを提供するのに十分な量までは観察さ
れない。例えば、約0.07％以上のカルシウムオキシドが
アルミニウムオキシドおよび希土類オキシドと反応せず
に残る場合は、得られるセラミックにおいて重大な悪影
響は観察されず、「実質的にすべて」のCa/Sr材料は反応
していると考えられる。同様の分析は存在するいずれか
のストロンチウムオキシドにも当てはまる。
【００１３】本発明による研磨グレインは得られるセラ
ミック研磨グレインに所望の物理的および/または化学
的特性を提供する「他の変性オキシド添加剤」をさらに含
有しうる。このような変性添加剤はセラミック研磨グレ
インの合計重量を基準にして0.1重量％以上の量で存在
することが好ましく、これは、マグネシウムオキシド、
イットリウムオキシド、亜鉛オキシド、ジルコニウムオ
キシド、チタンオキシド、ハフニウムオキシド、ニッケ
ルオキシド、シリコンオキシド、コバルトオキシド、ク
ロムオキシド、酸化鉄およびこれらの混合物からなる群
から選択されうる(それぞれ、MgO、Y2O3、ZnO、ZrO2、N
iO、TiO2、HfO2、SiO2、CoO、Cr2O3およびFe2O3として
の理論的なオキシド基準にて計算)。より好ましくは、
これらの変性剤は約0.1〜約５重量％の範囲で存在しう
る。
ミック研磨グレインに所望の物理的および/または化学
的特性を提供する「他の変性オキシド添加剤」をさらに含
有しうる。このような変性添加剤はセラミック研磨グレ
インの合計重量を基準にして0.1重量％以上の量で存在
することが好ましく、これは、マグネシウムオキシド、
イットリウムオキシド、亜鉛オキシド、ジルコニウムオ
キシド、チタンオキシド、ハフニウムオキシド、ニッケ
ルオキシド、シリコンオキシド、コバルトオキシド、ク
ロムオキシド、酸化鉄およびこれらの混合物からなる群
から選択されうる(それぞれ、MgO、Y2O3、ZnO、ZrO2、N
iO、TiO2、HfO2、SiO2、CoO、Cr2O3およびFe2O3として
の理論的なオキシド基準にて計算)。より好ましくは、
これらの変性剤は約0.1〜約５重量％の範囲で存在しう
る。
【００１４】本発明による研磨グレインは研磨製品(例
えば、被覆研磨材料、３次元、低密度(「不織」)研磨材
料、カットオフ・ホイールおよび研磨ホイール)に有用
である。
えば、被覆研磨材料、３次元、低密度(「不織」)研磨材
料、カットオフ・ホイールおよび研磨ホイール)に有用
である。
【００１５】
【発明の構成】典型的には、本発明による研磨グレイン
は硬く(例えば、約17GPaの硬度を有する)および強靭(例
えば、少なくとも３MPa・m1/2以上の強度を有する)であ
る。
は硬く(例えば、約17GPaの硬度を有する)および強靭(例
えば、少なくとも３MPa・m1/2以上の強度を有する)であ
る。
【００１６】ここで、「研磨グレイン」、「セラミックグ
レイン」またはこれらの類似の用語は、研磨製品に含ま
せるための調製された(焼成された)後の顆粒状研磨材料
を示すために用いられる。「ベース砂(base grits)」、
「ベース砂材料」および「研磨グレイン前駆体」またはこれ
らの類似の用語はか焼および焼成された場合に(セラミ
ック)研磨グレインを提供するセラミック研磨グレイン
前駆体を示すのに用いられる。
レイン」またはこれらの類似の用語は、研磨製品に含ま
せるための調製された(焼成された)後の顆粒状研磨材料
を示すために用いられる。「ベース砂(base grits)」、
「ベース砂材料」および「研磨グレイン前駆体」またはこれ
らの類似の用語はか焼および焼成された場合に(セラミ
ック)研磨グレインを提供するセラミック研磨グレイン
前駆体を示すのに用いられる。
【００１７】本発明による研磨グレインの調製 ベース砂 一般に、ベース砂は、乾燥することによりベース砂材料
を提供するアルミナ水和物の分散体を調製することによ
り作製される。この乾燥した分散体は破壊することによ
り粒子を提供しうる。または、この分散体は部分的に乾
燥され、成形され、次いでさらに乾燥されることにより
ベース砂材料とされうる。このベース砂材料は焼成する
ことにより研磨グレインに変換される。必要に応じて、
ベース砂は焼成工程の前に分級および/または変性され
うる。ベース砂材料はそれらの中に含有されるカルシウ
ムオキシド、ストロンチウムオキシドおよび/または他
のオキシド(すなわち、希土類材料および/または他の変
性添加剤)とともに初期に形成されうる(例えば、分散体
から)。および/またはベース砂材料はその初期形成の後
にこのような材料を含有させることにより変性されう
る。
を提供するアルミナ水和物の分散体を調製することによ
り作製される。この乾燥した分散体は破壊することによ
り粒子を提供しうる。または、この分散体は部分的に乾
燥され、成形され、次いでさらに乾燥されることにより
ベース砂材料とされうる。このベース砂材料は焼成する
ことにより研磨グレインに変換される。必要に応じて、
ベース砂は焼成工程の前に分級および/または変性され
うる。ベース砂材料はそれらの中に含有されるカルシウ
ムオキシド、ストロンチウムオキシドおよび/または他
のオキシド(すなわち、希土類材料および/または他の変
性添加剤)とともに初期に形成されうる(例えば、分散体
から)。および/またはベース砂材料はその初期形成の後
にこのような材料を含有させることにより変性されう
る。
【００１８】本発明による方法における粒子としての使
用のために好ましいベース砂材料は公知のゾル-ゲル法
の変性により調製される。例えば、このような方法は、
米国特許第5,011,508号(ワルド)、同第4,744,802号(シ
ュワベル)、同第4,574,003号(ガーク)、同第4,518,397
号(ライティザーら)および同第4,314,827号(ライティザ
ーら)および米国特許第4,623,364号(コットリンガー)に
記載されている。本発明の改良された生成物を得るため
の変性方法はここに示される。
用のために好ましいベース砂材料は公知のゾル-ゲル法
の変性により調製される。例えば、このような方法は、
米国特許第5,011,508号(ワルド)、同第4,744,802号(シ
ュワベル)、同第4,574,003号(ガーク)、同第4,518,397
号(ライティザーら)および同第4,314,827号(ライティザ
ーら)および米国特許第4,623,364号(コットリンガー)に
記載されている。本発明の改良された生成物を得るため
の変性方法はここに示される。
【００１９】ゾル-ゲル法によるベース砂の調製は、約
２〜60重量％のαアルミニウムオキシドモノヒドレート
(典型的にはベーマイト)を含有する分散体をまず調製す
る工程を典型的に包含する。しかしながら、他の水和物
も用いうる。重量％は補助剤または添加剤に関係なく水
和物と液体キャリアとの合計を基準にする。ベーマイト
は種々の従来の技術より調製されるか、または市販のも
のを購入しうる。好ましいベーマイトはハンブルク、ド
イツのコンデア・ケミー, GmbH由来の「ディスパール」の
商標で、およびビスタ化学社、ヒューストン、TX由来の
「カタパル」の商標で市販されている。これらのアルミニ
ウムオキシドモノヒドレートはα形態であり、これらは
比較的純粋(あったとしても比較的少量のモノヒドレー
ト以外のヒドレート相しか含まない)、そして高い表面
積を有する。
２〜60重量％のαアルミニウムオキシドモノヒドレート
(典型的にはベーマイト)を含有する分散体をまず調製す
る工程を典型的に包含する。しかしながら、他の水和物
も用いうる。重量％は補助剤または添加剤に関係なく水
和物と液体キャリアとの合計を基準にする。ベーマイト
は種々の従来の技術より調製されるか、または市販のも
のを購入しうる。好ましいベーマイトはハンブルク、ド
イツのコンデア・ケミー, GmbH由来の「ディスパール」の
商標で、およびビスタ化学社、ヒューストン、TX由来の
「カタパル」の商標で市販されている。これらのアルミニ
ウムオキシドモノヒドレートはα形態であり、これらは
比較的純粋(あったとしても比較的少量のモノヒドレー
ト以外のヒドレート相しか含まない)、そして高い表面
積を有する。
【００２０】この液体キャリヤは非極性有機キャリヤ
(例えば、ヘプタンまたはヘキサン)でありうるけれど
も、典型的には、液体キャリヤは水(脱イオン水を含む)
である。一般に、分散体(全成分に関する)は少なくとも
10重量％、好ましくは約30〜約80重量％の液体キャリヤ
を含有する。
(例えば、ヘプタンまたはヘキサン)でありうるけれど
も、典型的には、液体キャリヤは水(脱イオン水を含む)
である。一般に、分散体(全成分に関する)は少なくとも
10重量％、好ましくは約30〜約80重量％の液体キャリヤ
を含有する。
【００２１】より安定なヒドロゾルまたはコロイダル分
散体を調製するためのベーマイト分散体中に釈解剤を用
いうる。酢酸、塩酸、ギ酸および硝酸を含むモノプロト
ン酸が釈解剤として用いうる。硝酸は好ましい釈解剤で
ある。一般に、マルチプロトン酸は避けられる。これら
は分散体を即座にゲル化する傾向にあり、そうなると取
り扱いおよび他の成分との混合が困難となるからであ
る。いくつかの市販のベーマイトは安定な分散体を形成
するのを補助するための酸タイター(例えば、酢酸、ギ
酸または硝酸)を含有する。
散体を調製するためのベーマイト分散体中に釈解剤を用
いうる。酢酸、塩酸、ギ酸および硝酸を含むモノプロト
ン酸が釈解剤として用いうる。硝酸は好ましい釈解剤で
ある。一般に、マルチプロトン酸は避けられる。これら
は分散体を即座にゲル化する傾向にあり、そうなると取
り扱いおよび他の成分との混合が困難となるからであ
る。いくつかの市販のベーマイトは安定な分散体を形成
するのを補助するための酸タイター(例えば、酢酸、ギ
酸または硝酸)を含有する。
【００２２】ゾル-ゲル分散体(砂形成のための)中に存
在するこれらの成分の正確な割合は本発明の原理におい
て重要でなく、適当に変化させうる。
在するこれらの成分の正確な割合は本発明の原理におい
て重要でなく、適当に変化させうる。
【００２３】この分散体はαアルミナへの変化を増強す
るのに効果的な量で成核材料を含有しうる。ここで用い
る「成核材料」という用語は、成核剤これらの前駆体を意
味する。好ましい成核材料には、αアルミナ、α酸化鉄
(III)またはその前駆体、チタネートまたはそれらの前
駆体、クロムオキシドまたはその前駆体の微粒子、およ
び焼成中にベース砂の変化を成核しうる他の材料が含ま
れる。このような分散体の成核は、例えば、米国特許第
4,774,802号(シュワベル)、同第4,964,883号(モリス)、
同第4,623,364号(コットリンゲル)および同第5,219,806
号(ウッド)に開示されている。
るのに効果的な量で成核材料を含有しうる。ここで用い
る「成核材料」という用語は、成核剤これらの前駆体を意
味する。好ましい成核材料には、αアルミナ、α酸化鉄
(III)またはその前駆体、チタネートまたはそれらの前
駆体、クロムオキシドまたはその前駆体の微粒子、およ
び焼成中にベース砂の変化を成核しうる他の材料が含ま
れる。このような分散体の成核は、例えば、米国特許第
4,774,802号(シュワベル)、同第4,964,883号(モリス)、
同第4,623,364号(コットリンゲル)および同第5,219,806
号(ウッド)に開示されている。
【００２４】多くの場合に、改良された特性を有するセ
ラミック研磨グレインを得るために、研磨グレイン前駆
体中にジルコニウムオキシドおよび/またはセリウムオ
キシドを含有させることが望ましいとされてきた。セリ
ウムオキシドおよび/またはジルコニウムオキシドが含
有される場合は、好ましくは、これらはαアルミニウム
オキシドモノヒドレートの分散体中にゾルとして導入さ
れることが見出されている。より詳細は、PTC出願第PCT
/US93/08988号およびPTC/US93/08987号を参照のこと。
ラミック研磨グレインを得るために、研磨グレイン前駆
体中にジルコニウムオキシドおよび/またはセリウムオ
キシドを含有させることが望ましいとされてきた。セリ
ウムオキシドおよび/またはジルコニウムオキシドが含
有される場合は、好ましくは、これらはαアルミニウム
オキシドモノヒドレートの分散体中にゾルとして導入さ
れることが見出されている。より詳細は、PTC出願第PCT
/US93/08988号およびPTC/US93/08987号を参照のこと。
【００２５】分散体のpHは分散体が増減するかまたはゲ
ル化する速度に影響する。典型的には、pHは約1.5〜約
４の範囲である。一般に、pHが低くなると、ゲル化の速
度が高くなる。一般に、変性剤前駆体の添加は分散体が
ゲル化する結果となる。
ル化する速度に影響する。典型的には、pHは約1.5〜約
４の範囲である。一般に、pHが低くなると、ゲル化の速
度が高くなる。一般に、変性剤前駆体の添加は分散体が
ゲル化する結果となる。
【００２６】必要に応じて行なわれるゲルの成形は、圧
縮、モールディング、コーティング、押し出し、カッテ
ィングまたはこれらの工程の組み合わせおよび乾燥のよ
うな従来法により行いうる。例えば、まず押し出しによ
り部分的に乾燥した分散体の可塑体を形成する。得られ
た可塑体を圧縮、モールディングまたは押し出しのよう
ないずれかの適当な方法により成形し、次いで、乾燥さ
せることにより例えば、ロッド、ピラミッド、ディス
ク、ダイヤモンド、コーンまたは同様の形状の所望の形
状を提供するような工程によっても行いうる。不規則形
状の研磨グレイン生成物は、分散体をいずれかの適当な
寸法および乾燥ベッセル(例えば、パン形状のベッセル)
の形状に析出させ、典型的には、分散体の泡立つ温度以
下の温度において乾燥させることにより好適に形成され
る。
縮、モールディング、コーティング、押し出し、カッテ
ィングまたはこれらの工程の組み合わせおよび乾燥のよ
うな従来法により行いうる。例えば、まず押し出しによ
り部分的に乾燥した分散体の可塑体を形成する。得られ
た可塑体を圧縮、モールディングまたは押し出しのよう
ないずれかの適当な方法により成形し、次いで、乾燥さ
せることにより例えば、ロッド、ピラミッド、ディス
ク、ダイヤモンド、コーンまたは同様の形状の所望の形
状を提供するような工程によっても行いうる。不規則形
状の研磨グレイン生成物は、分散体をいずれかの適当な
寸法および乾燥ベッセル(例えば、パン形状のベッセル)
の形状に析出させ、典型的には、分散体の泡立つ温度以
下の温度において乾燥させることにより好適に形成され
る。
【００２７】成形されているかいないかに拘わらず、こ
の分散体またはゲル化分散体は一般に固体に乾燥される
(例えば、脱水される)。分散体を乾燥させるのに従来法
を用い得る。空気乾燥工程、ならびに種々の脱水法を用
いうる。乾燥は、例えば、強制空気オーブン中で約50〜
約200℃の範囲の温度、好ましくは約75〜約125℃の間の
温度において行いうる。一般に、ゲル化分散体は泡立ち
を防止するために乾燥中は徐々に加熱される。
の分散体またはゲル化分散体は一般に固体に乾燥される
(例えば、脱水される)。分散体を乾燥させるのに従来法
を用い得る。空気乾燥工程、ならびに種々の脱水法を用
いうる。乾燥は、例えば、強制空気オーブン中で約50〜
約200℃の範囲の温度、好ましくは約75〜約125℃の間の
温度において行いうる。一般に、ゲル化分散体は泡立ち
を防止するために乾燥中は徐々に加熱される。
【００２８】分散体が乾燥した後に、これはいずれかの
適当な方法により破壊または成形されうる。破壊技術の
例には、ハンマーミル、ボールミルまたはロール破壊機
の使用が含まれる。固体を粉末化するいずれかの方法を
用いうる。「破壊」という用語はいずれかのこのような方
法を意味する。一般に、広範囲の粒子寸法、すなわち、
約10〜約4000μm、をベース砂として用いうる。一般
に、選択される寸法の範囲はいずれかの用途において異
なりうる。スクリーニングのような分級工程も選択され
た粒子寸法または寸法フラクションを得るために用いう
る。焼成工程、またはか焼および焼成工程では、一般
に、直線寸法の約33％の程度の粒子収縮が生じることに
注意する必要がある。これはフラクションの選択におい
て考慮に入れるべきである。
適当な方法により破壊または成形されうる。破壊技術の
例には、ハンマーミル、ボールミルまたはロール破壊機
の使用が含まれる。固体を粉末化するいずれかの方法を
用いうる。「破壊」という用語はいずれかのこのような方
法を意味する。一般に、広範囲の粒子寸法、すなわち、
約10〜約4000μm、をベース砂として用いうる。一般
に、選択される寸法の範囲はいずれかの用途において異
なりうる。スクリーニングのような分級工程も選択され
た粒子寸法または寸法フラクションを得るために用いう
る。焼成工程、またはか焼および焼成工程では、一般
に、直線寸法の約33％の程度の粒子収縮が生じることに
注意する必要がある。これはフラクションの選択におい
て考慮に入れるべきである。
【００２９】典型的な用途では、ベース砂材料をか焼す
ることにより水または他の揮発分を除去することが望ま
しい。液体キャリヤとして非極性有機溶媒を用いて砂が
形成される場合は、典型的には、か焼工程は不要であ
る。
ることにより水または他の揮発分を除去することが望ま
しい。液体キャリヤとして非極性有機溶媒を用いて砂が
形成される場合は、典型的には、か焼工程は不要であ
る。
【００３０】か焼工程中には、砂前駆体から実質的にす
べての揮発分が除去される。また、分散体中に存在し、
砂前駆体中に保持されているいずれかの変性剤前駆体は
か焼工程中にオキシドに変化される。か焼中に、ベース
砂は一般に約400〜約1000℃、好ましくは約400〜約800
℃の間の温度に加熱される。ベース砂は遊離の水および
好ましくは約90重量％を上回るいずれかの結合揮発分が
除去されるまでの温度範囲内に保たれる。さらに、砂前
駆体が改質剤前駆体を含有する場合は、好ましくは、ベ
ース砂は改質剤前駆体のオキシドへの変換が実質的に完
成されるのに十分な時間か焼される。得られるか焼後の
ベース砂は多孔性粒子である。
べての揮発分が除去される。また、分散体中に存在し、
砂前駆体中に保持されているいずれかの変性剤前駆体は
か焼工程中にオキシドに変化される。か焼中に、ベース
砂は一般に約400〜約1000℃、好ましくは約400〜約800
℃の間の温度に加熱される。ベース砂は遊離の水および
好ましくは約90重量％を上回るいずれかの結合揮発分が
除去されるまでの温度範囲内に保たれる。さらに、砂前
駆体が改質剤前駆体を含有する場合は、好ましくは、ベ
ース砂は改質剤前駆体のオキシドへの変換が実質的に完
成されるのに十分な時間か焼される。得られるか焼後の
ベース砂は多孔性粒子である。
【００３１】Ca/Sr材料および希土類材料および、必要
に応じて、他のオキシド材料のベース砂中への含有 本発明によれば、ベース砂はその中にCa/Sr材料および
希土類材料および、必要に応じて他のオキシドを含有さ
せることにより変性される。各成分に関する変性の工程
は(独立してまたは共に)ベース砂形成中(例えば、分散
体への添加により)および/または以下のベース砂形成中
のいずれかにて行いうる。
に応じて、他のオキシド材料のベース砂中への含有 本発明によれば、ベース砂はその中にCa/Sr材料および
希土類材料および、必要に応じて他のオキシドを含有さ
せることにより変性される。各成分に関する変性の工程
は(独立してまたは共に)ベース砂形成中(例えば、分散
体への添加により)および/または以下のベース砂形成中
のいずれかにて行いうる。
【００３２】一般に、得られる研磨グレインにおいて改
良を達成するために効果的な量のカルシウムオキシドお
よび/またはストロンチウムオキシドおよび特定の他の
金属オキシドを含有させることが望ましい。一般に、改
良は添加材料(すなわち、Ca/Sr材料)の含有で製造され
た研磨材料の硬度、強度、密度または特性を添加材料な
しの研磨グレインと比較することにより測定される。ま
たは、この改良は物理特性または研磨特性の重大な損失
(例えば、約15％を上回るもの)なしにカルシウムおよび
/またはストロンチウム不純物に耐えうることである。
良を達成するために効果的な量のカルシウムオキシドお
よび/またはストロンチウムオキシドおよび特定の他の
金属オキシドを含有させることが望ましい。一般に、改
良は添加材料(すなわち、Ca/Sr材料)の含有で製造され
た研磨材料の硬度、強度、密度または特性を添加材料な
しの研磨グレインと比較することにより測定される。ま
たは、この改良は物理特性または研磨特性の重大な損失
(例えば、約15％を上回るもの)なしにカルシウムおよび
/またはストロンチウム不純物に耐えうることである。
【００３３】典型的な用途では、最終の(焼成)セラミッ
ク研磨グレインが、セラミック研磨グレインの合計重量
を基準にして約70〜約99.8重量％、好ましくは約80〜約
99％、最も好ましくは約90〜約96％のアルミニウムオキ
シド、約0.01〜約２％、好ましくは約0.1〜約２％およ
び最も好ましくは約0.5〜約1.5％のカルシウムオキシド
および/またはストロンチウムオキシド、および約0.01
〜約15％、好ましくは約0.5〜約10％、および最も好ま
しくは約２〜５％の希土類オキシドを含有するのに十分
な量の成分でベース砂材料が提供される場合に改良が得
られる。この重量％は、存在する相に関係なく、および
研磨グレインにおけるいずれかの被覆の存在に関係なく
述べられる。したがって、研磨グレインが被覆される場
合は、この重量％はグレイン(すなわち、焼成コア)から
被覆重量を差し引いたものを基準にするかまたは基準に
して計算される。
ク研磨グレインが、セラミック研磨グレインの合計重量
を基準にして約70〜約99.8重量％、好ましくは約80〜約
99％、最も好ましくは約90〜約96％のアルミニウムオキ
シド、約0.01〜約２％、好ましくは約0.1〜約２％およ
び最も好ましくは約0.5〜約1.5％のカルシウムオキシド
および/またはストロンチウムオキシド、および約0.01
〜約15％、好ましくは約0.5〜約10％、および最も好ま
しくは約２〜５％の希土類オキシドを含有するのに十分
な量の成分でベース砂材料が提供される場合に改良が得
られる。この重量％は、存在する相に関係なく、および
研磨グレインにおけるいずれかの被覆の存在に関係なく
述べられる。したがって、研磨グレインが被覆される場
合は、この重量％はグレイン(すなわち、焼成コア)から
被覆重量を差し引いたものを基準にするかまたは基準に
して計算される。
【００３４】カルシウムオキシド、ストロンチウムオキ
シド、または両方および希土類オキシド(上述のように
理論オキシド基準にて計算)とアルミニウムオキシドと
の化学量論比は得られる生成物の特性(および微細構造)
に影響する。特に、過剰のカルシウムオキシドおよび/
またはストロンチウムオキシドは(カルシウムおよびス
トロンチウム)βアルミナを形成する傾向があるので避
けられる。
シド、または両方および希土類オキシド(上述のように
理論オキシド基準にて計算)とアルミニウムオキシドと
の化学量論比は得られる生成物の特性(および微細構造)
に影響する。特に、過剰のカルシウムオキシドおよび/
またはストロンチウムオキシドは(カルシウムおよびス
トロンチウム)βアルミナを形成する傾向があるので避
けられる。
【００３５】希土類材料、Ca/Sr材料、特に添加される
場合は、他の変性添加剤(例えば、マグネシウムオキシ
ド、イットリウムオキシド、亜鉛オキシド、ジルコニウ
ムオキシド、チタンオキシド、ハフニウムオキシド、ニ
ッケルオキシド、シリコンオキシド、コバルトオキシ
ド、クロムオキシド、酸化鉄およびこれらの組み合わ
せ)は、ベース砂形成中のアルミニウムモノヒドレート
の分散体中にオキシドおよび/またはこれらの前駆体(例
えば、ニトレート塩のような塩)を添加することにより
導入され得、および/または含浸によりこれらの形成後
に(典型的には、ベース砂のか焼後)にベース砂中にそれ
らの前駆体が導入される。好ましくは、希土類材料、Ca
/Sr材料、特に添加される場合は、他の変性添加剤(添加
される場合)は塩溶液のベース砂材料への含浸により導
入される。この理由は、前駆体塩がゾル-ゲル法(すなわ
ち、αアルミナモノヒドレートの分散体中に)中に導入
される場合は、乾燥中における塩の移動により焼成後の
セラミック研磨グレインにおけるオキシドの不均一砂な
いし砂分散体が生じる。
場合は、他の変性添加剤(例えば、マグネシウムオキシ
ド、イットリウムオキシド、亜鉛オキシド、ジルコニウ
ムオキシド、チタンオキシド、ハフニウムオキシド、ニ
ッケルオキシド、シリコンオキシド、コバルトオキシ
ド、クロムオキシド、酸化鉄およびこれらの組み合わ
せ)は、ベース砂形成中のアルミニウムモノヒドレート
の分散体中にオキシドおよび/またはこれらの前駆体(例
えば、ニトレート塩のような塩)を添加することにより
導入され得、および/または含浸によりこれらの形成後
に(典型的には、ベース砂のか焼後)にベース砂中にそれ
らの前駆体が導入される。好ましくは、希土類材料、Ca
/Sr材料、特に添加される場合は、他の変性添加剤(添加
される場合)は塩溶液のベース砂材料への含浸により導
入される。この理由は、前駆体塩がゾル-ゲル法(すなわ
ち、αアルミナモノヒドレートの分散体中に)中に導入
される場合は、乾燥中における塩の移動により焼成後の
セラミック研磨グレインにおけるオキシドの不均一砂な
いし砂分散体が生じる。
【００３６】オキシド前駆体のゾル-ゲルへの導入に
は、適当なオキシド前駆体(例えば、金属塩)の分散体中
への混合が包含される。例えば、カルシウムオキシド前
駆体はカルシウムアルキレート、典型的にはカルシウム
ホルメートまたはカルシウムアセテートまたはカルシウ
ムニトレートのような塩である。このような塩は水溶性
であり、したがって、ゾル-ゲル法において分散体中に
容易に混合されうる。ただし、液体キャリヤは水(脱イ
オン水を含む)である。希土類材料の最も容易に得られ
る形態は、典型的には、過剰の濃硝酸との反応により塩
(変性剤前駆体)に変換されるオキシドである。ニトレー
ト溶液は撹拌によりゾル-ゲル法の分散体中に容易に導
入されうる。研磨グレインにおける改質剤の添加および
それらの使用のより詳細は、例えば、米国特許第4,518,
397号(ライテイザーら)、同第4,770,671号(モンロー)お
よび同第4,881,951号(ウッド)を参照のこと。さらに、
成核材料の含有の詳細のためには、例えば、米国特許第
4,774,802号(シュワベル)、同第4,964,883号(モリス)、
同第5,164,348号(ウッド)および同第5,219,806号(ウッ
ド)を参照のこと。
は、適当なオキシド前駆体(例えば、金属塩)の分散体中
への混合が包含される。例えば、カルシウムオキシド前
駆体はカルシウムアルキレート、典型的にはカルシウム
ホルメートまたはカルシウムアセテートまたはカルシウ
ムニトレートのような塩である。このような塩は水溶性
であり、したがって、ゾル-ゲル法において分散体中に
容易に混合されうる。ただし、液体キャリヤは水(脱イ
オン水を含む)である。希土類材料の最も容易に得られ
る形態は、典型的には、過剰の濃硝酸との反応により塩
(変性剤前駆体)に変換されるオキシドである。ニトレー
ト溶液は撹拌によりゾル-ゲル法の分散体中に容易に導
入されうる。研磨グレインにおける改質剤の添加および
それらの使用のより詳細は、例えば、米国特許第4,518,
397号(ライテイザーら)、同第4,770,671号(モンロー)お
よび同第4,881,951号(ウッド)を参照のこと。さらに、
成核材料の含有の詳細のためには、例えば、米国特許第
4,774,802号(シュワベル)、同第4,964,883号(モリス)、
同第5,164,348号(ウッド)および同第5,219,806号(ウッ
ド)を参照のこと。
【００３７】ゾル-ゲル法により調製されるベース砂は
多孔性である。すなわち、一般に、これらは外側表面か
らそれらの中に伸長する寸法(直径)約７〜９nmの孔を有
する。その中に溶解された金属塩を含有する液体キャリ
ヤ(脱イオン水を包含する)と混合した場合に、金属塩は
キャピラリー作用により孔に侵入しうる。乾燥およびか
焼した場合に、含浸物(金属オキシド前駆体)は金属オキ
シドに変換される。
多孔性である。すなわち、一般に、これらは外側表面か
らそれらの中に伸長する寸法(直径)約７〜９nmの孔を有
する。その中に溶解された金属塩を含有する液体キャリ
ヤ(脱イオン水を包含する)と混合した場合に、金属塩は
キャピラリー作用により孔に侵入しうる。乾燥およびか
焼した場合に、含浸物(金属オキシド前駆体)は金属オキ
シドに変換される。
【００３８】一般に、含浸法により金属オキシド前駆体
の導入のために必要とされるすべては適当な量のキャリ
ヤ液体とベース砂との混合である。一般に、十分な液体
キャリヤは砂の実質的な飽和(少なくとも70％の飽和)を
提供するために用いるべきである。ベース砂が上述のゾ
ル-ゲル法により調製され、ベース砂が「ディスパール」
ベーマイトの水性分散体から誘導される場合は、含浸物
がその中に溶解された約50ml以上の液体キャリヤがベー
ス砂のそれぞれ100gと混合されるべきである。この割合
が100gに対して50〜60mlの範囲内である場合は、一般に
すべての溶解されたオキシド前駆体がベース砂を含浸す
る(すなわち、過剰の溶液は除去することが好まし
い。)。上記の説明より、含浸が用いられる場合は、変
性剤(または変性剤前駆体)は研磨グレインの外側部に向
かって優先的に区切られることが理解される。含浸法に
よる種々の材料のベース砂中への導入は、一般に、米国
特許第5,164,348号(ウッド)に記載されている。
の導入のために必要とされるすべては適当な量のキャリ
ヤ液体とベース砂との混合である。一般に、十分な液体
キャリヤは砂の実質的な飽和(少なくとも70％の飽和)を
提供するために用いるべきである。ベース砂が上述のゾ
ル-ゲル法により調製され、ベース砂が「ディスパール」
ベーマイトの水性分散体から誘導される場合は、含浸物
がその中に溶解された約50ml以上の液体キャリヤがベー
ス砂のそれぞれ100gと混合されるべきである。この割合
が100gに対して50〜60mlの範囲内である場合は、一般に
すべての溶解されたオキシド前駆体がベース砂を含浸す
る(すなわち、過剰の溶液は除去することが好まし
い。)。上記の説明より、含浸が用いられる場合は、変
性剤(または変性剤前駆体)は研磨グレインの外側部に向
かって優先的に区切られることが理解される。含浸法に
よる種々の材料のベース砂中への導入は、一般に、米国
特許第5,164,348号(ウッド)に記載されている。
【００３９】乾燥ゲルの含浸のために、液体媒体は乾燥
ゲルがそれにより溶解されないように選択されるべきで
ある。例えば、水性ゲルから導かれる乾燥ゲルは水中に
溶解される。水性ゲルから導かれる乾燥ゲルのための含
浸溶液のために好ましい液体媒体は非極性溶媒である。
または、乾燥ゲルがか焼される場合は、含浸のための液
体媒体は水でありうる。
ゲルがそれにより溶解されないように選択されるべきで
ある。例えば、水性ゲルから導かれる乾燥ゲルは水中に
溶解される。水性ゲルから導かれる乾燥ゲルのための含
浸溶液のために好ましい液体媒体は非極性溶媒である。
または、乾燥ゲルがか焼される場合は、含浸のための液
体媒体は水でありうる。
【００４０】本発明による研磨グレインは表面被覆(す
なわち、焼成コアを覆う被覆)をさらに包含する。典型
的には、この被覆は金属(または半金属)オキシド、最も
典型的には、ジルコニア、シリカまたはアルミナ(例え
ば、αアルミナ、遷移アルミナまたは水和アルミナ)を
含有する。種々の被覆法のいずれかを用いうる。これら
には、米国特許第5,011,508号(ワルド)、同第1,910,440
号(ニコルソン)、同第3,041,156号(ローズ)、同第5,00
9,675号(クルツ)、同第4,997,361号(マークホフ-マテニ
ィ)および同第5,042,991号(クンツ)に記載のものが含ま
れる。被覆の調製は成核材料の使用を含みうる。ある場
合には、上述の参照文献に記載されていない好ましい被
覆もベース砂に用いうる。これは、その中に無機粒子
(典型的に金属オキシド)を含有する分散体または懸濁体
をベース砂に添加することにより行なわれる。この方法
において無機粒子から形成される被覆は米国特許第5,21
3,591号(セリッカヤ)およびPTC出願第PTC/US93/06689号
に記載されている。
なわち、焼成コアを覆う被覆)をさらに包含する。典型
的には、この被覆は金属(または半金属)オキシド、最も
典型的には、ジルコニア、シリカまたはアルミナ(例え
ば、αアルミナ、遷移アルミナまたは水和アルミナ)を
含有する。種々の被覆法のいずれかを用いうる。これら
には、米国特許第5,011,508号(ワルド)、同第1,910,440
号(ニコルソン)、同第3,041,156号(ローズ)、同第5,00
9,675号(クルツ)、同第4,997,361号(マークホフ-マテニ
ィ)および同第5,042,991号(クンツ)に記載のものが含ま
れる。被覆の調製は成核材料の使用を含みうる。ある場
合には、上述の参照文献に記載されていない好ましい被
覆もベース砂に用いうる。これは、その中に無機粒子
(典型的に金属オキシド)を含有する分散体または懸濁体
をベース砂に添加することにより行なわれる。この方法
において無機粒子から形成される被覆は米国特許第5,21
3,591号(セリッカヤ)およびPTC出願第PTC/US93/06689号
に記載されている。
【００４１】ベース砂(か焼していない乾燥ゲルまたは
か焼した乾燥ゲル)を研磨グレインに変換する主な工程
は、焼成することによりαアルミナおよびアルミニウム
オキシドおよび希土類オキシドとのカルシウムオキシド
またはストロンチウムオキシド反応生成物の少なくとも
１種を形成することである。
か焼した乾燥ゲル)を研磨グレインに変換する主な工程
は、焼成することによりαアルミナおよびアルミニウム
オキシドおよび希土類オキシドとのカルシウムオキシド
またはストロンチウムオキシド反応生成物の少なくとも
１種を形成することである。
【００４２】グレインの焼成は種々の従来法により行い
うる。典型的には、焼成は約1200〜1650℃の間の温度に
おいて前駆体から研磨グレインへの変換を完結するのに
十分な時間行なわれる。一般に、焼成工程はαアルミナ
前駆体(例えば、遷移アルミナ)のアルミニウムオキシド
および希土類オキシド(存在する場合は、オキシド変性
剤)との反応生成物を形成するαアルミナおよびカルシ
ウムオキシドおよび/またはストロンチウムオキシドへ
の変換を包含する。処理後のベース砂が焼成温度にさら
されるべき時間の長さは砂の正確な組成のような要因に
依存して変化しうるが、一般に、焼成は数秒〜約120分
の時間内で行なわれる。ベース砂の種々のタイプの焼成
は、一般に、米国特許第4,314,827号(ライテイザーら)
に記載されている。この参照文献に記載の方法は本発明
により調製される砂に適用しうる。
うる。典型的には、焼成は約1200〜1650℃の間の温度に
おいて前駆体から研磨グレインへの変換を完結するのに
十分な時間行なわれる。一般に、焼成工程はαアルミナ
前駆体(例えば、遷移アルミナ)のアルミニウムオキシド
および希土類オキシド(存在する場合は、オキシド変性
剤)との反応生成物を形成するαアルミナおよびカルシ
ウムオキシドおよび/またはストロンチウムオキシドへ
の変換を包含する。処理後のベース砂が焼成温度にさら
されるべき時間の長さは砂の正確な組成のような要因に
依存して変化しうるが、一般に、焼成は数秒〜約120分
の時間内で行なわれる。ベース砂の種々のタイプの焼成
は、一般に、米国特許第4,314,827号(ライテイザーら)
に記載されている。この参照文献に記載の方法は本発明
により調製される砂に適用しうる。
【００４３】得られる研磨グレイン 本発明による特定の好ましい研磨グレインは図４の電子
顕微鏡写真に示される。図４および５の電子顕微鏡写真
は熱エッチを有しない破砕面である。図４の研磨グレイ
ンは、存在する相に関係なく、95.1％のアルミニウムオ
キシド、3.7％のネオジムオキシドおよび1.2％のカルシ
ウムオキシド(研磨グレインの合計重量を基準にして、
それぞれAl2O3、Nd2O3およびCaOとしての理論オキシド
基準にて計算)を含有する。図４の研磨グレインは実施
例４により調製した。図４に示すように、血小板状であ
ることが証明される。これらの血小板状物の形成はカル
シウムオキシドの存在に起因し、一般に、アルミニウム
オキシド、ネオジムオキシドおよびカルシウムオキシド
を含む結晶反応生成物が含まれる。図５(比較A)の研磨
グレインは95.1％のアルミニウムオキシド、4.9％のネ
オジムオキシドおよび０％のカルシウムオキシド(それ
ぞれ、Al2O3、Ns2O3およびCaOとしての理論オキシド基
準にて計算)を含む。図５の試料においては、いずれの
血小板状物の存在も確認されない。図５中の微小な白色
粒子はNdAlO4である。
顕微鏡写真に示される。図４および５の電子顕微鏡写真
は熱エッチを有しない破砕面である。図４の研磨グレイ
ンは、存在する相に関係なく、95.1％のアルミニウムオ
キシド、3.7％のネオジムオキシドおよび1.2％のカルシ
ウムオキシド(研磨グレインの合計重量を基準にして、
それぞれAl2O3、Nd2O3およびCaOとしての理論オキシド
基準にて計算)を含有する。図４の研磨グレインは実施
例４により調製した。図４に示すように、血小板状であ
ることが証明される。これらの血小板状物の形成はカル
シウムオキシドの存在に起因し、一般に、アルミニウム
オキシド、ネオジムオキシドおよびカルシウムオキシド
を含む結晶反応生成物が含まれる。図５(比較A)の研磨
グレインは95.1％のアルミニウムオキシド、4.9％のネ
オジムオキシドおよび０％のカルシウムオキシド(それ
ぞれ、Al2O3、Ns2O3およびCaOとしての理論オキシド基
準にて計算)を含む。図５の試料においては、いずれの
血小板状物の存在も確認されない。図５中の微小な白色
粒子はNdAlO4である。
【００４４】一般に、血小板状物はアルミニウムオキシ
ド、Ca/Sr材料、希土類材料および、必要に応じて、磁
鉛鉱構造を有する相を提供するためのスピネルを形成す
ることが可能な二価の金属カチオン材料の反応から得ら
れる。αアルミナマトリックスとともに分散された血小
板状物の存在により、研磨グレインを通るクラックの増
加が防止されると考えられる。
ド、Ca/Sr材料、希土類材料および、必要に応じて、磁
鉛鉱構造を有する相を提供するためのスピネルを形成す
ることが可能な二価の金属カチオン材料の反応から得ら
れる。αアルミナマトリックスとともに分散された血小
板状物の存在により、研磨グレインを通るクラックの増
加が防止されると考えられる。
【００４５】研磨グレインにおける選択されるオキシド
の存在におけるカルシウムオキシドおよび/またはスト
ロンチウムオキシドの効果 αアルミナおよびカルシウムオキシドおよび/またはス
トロンチウムオキシド、アルミニウムオキシドおよび希
土類オキシドの組み合わせは、特に反応生成物を含まな
いαアルミナおよびカルシウムオキシドおよび/または
ストロンチウムオキシドを含む研磨グレインと比較した
場合に、望ましい研磨特性を示す研磨グレインが生じ
る。この証拠は以下の実施例で詳細に説明する。いずれ
かの特定の理論に縛られることを意図する訳ではない
が、αアルミナに加えて上記の成分を用いることに関す
る利点の達成は、硬く稠密なセラミック研磨グレインの
ための好ましい微細構造を発達させることである。
の存在におけるカルシウムオキシドおよび/またはスト
ロンチウムオキシドの効果 αアルミナおよびカルシウムオキシドおよび/またはス
トロンチウムオキシド、アルミニウムオキシドおよび希
土類オキシドの組み合わせは、特に反応生成物を含まな
いαアルミナおよびカルシウムオキシドおよび/または
ストロンチウムオキシドを含む研磨グレインと比較した
場合に、望ましい研磨特性を示す研磨グレインが生じ
る。この証拠は以下の実施例で詳細に説明する。いずれ
かの特定の理論に縛られることを意図する訳ではない
が、αアルミナに加えて上記の成分を用いることに関す
る利点の達成は、硬く稠密なセラミック研磨グレインの
ための好ましい微細構造を発達させることである。
【００４６】より詳しくは、セラミック研磨グレインを
形成するためのベース砂材料の焼成中に、遷移アルミナ
はαアルミナに変化される。焼成中においては、Ca/Sr
材料は希土類材料およびアルミニウムオキシドと反応す
ることにより反応生成物を形成しうる。カルシウムオキ
シドおよび/またはストロンチウム-アルミニウムオキシ
ド-希土類オキシド反応生成物は一般に結晶反応生成物
を含み、これはαアルミナマトリックス中に分離相を形
成する。カルシウム、ストロンチウムのいずれかまたは
両方が存在するかどうか、またはその他の材料が存在す
るかどうかに依存して、結晶反応生成物は、式SrLnAl
O4、Sr1-xLnxAl12-xO19-x、Sr1-xLnxMxAl12-xO19、CaLn
AlO4、Ca1-xLnxAl12-xO19-xおよびCa1-xLnxMxAl12-xO19
[式中、LnはPr、Sm、Eu、Ho、La、Gd、Dy、Ce、Nd、Er
およびこれらの混合物のイオンからなる群から選択され
るものであり、Mは二価の金属カチオン(例えば、Mg、F
e、Ni、Zn、Coまたはこれらの組み合わせ)であり、Srは
ストロンチウムイオンであり、Caはカルシウムイオンで
あり、Alはアルミニウムイオンであり、Oは酸素であ
り、１≧x≧０である。]を含みうる。Mを含む生成物
は、セラミック研磨グレイン前駆体中における二価金属
イオンの源の存在と考えられることに注意すべきであ
る。このような金属のオキシドは十分である。このよう
な反応生成物の存在は焼成後のセラミック研磨グレイン
の耐破砕性または強度を増大させると考えられる。
形成するためのベース砂材料の焼成中に、遷移アルミナ
はαアルミナに変化される。焼成中においては、Ca/Sr
材料は希土類材料およびアルミニウムオキシドと反応す
ることにより反応生成物を形成しうる。カルシウムオキ
シドおよび/またはストロンチウム-アルミニウムオキシ
ド-希土類オキシド反応生成物は一般に結晶反応生成物
を含み、これはαアルミナマトリックス中に分離相を形
成する。カルシウム、ストロンチウムのいずれかまたは
両方が存在するかどうか、またはその他の材料が存在す
るかどうかに依存して、結晶反応生成物は、式SrLnAl
O4、Sr1-xLnxAl12-xO19-x、Sr1-xLnxMxAl12-xO19、CaLn
AlO4、Ca1-xLnxAl12-xO19-xおよびCa1-xLnxMxAl12-xO19
[式中、LnはPr、Sm、Eu、Ho、La、Gd、Dy、Ce、Nd、Er
およびこれらの混合物のイオンからなる群から選択され
るものであり、Mは二価の金属カチオン(例えば、Mg、F
e、Ni、Zn、Coまたはこれらの組み合わせ)であり、Srは
ストロンチウムイオンであり、Caはカルシウムイオンで
あり、Alはアルミニウムイオンであり、Oは酸素であ
り、１≧x≧０である。]を含みうる。Mを含む生成物
は、セラミック研磨グレイン前駆体中における二価金属
イオンの源の存在と考えられることに注意すべきであ
る。このような金属のオキシドは十分である。このよう
な反応生成物の存在は焼成後のセラミック研磨グレイン
の耐破砕性または強度を増大させると考えられる。
【００４７】研磨グレイン前駆体中の種々の金属オキシ
ド(またはオキシド前駆体)の割合はどのような反応生成
物が形成されるかにおいて重大な影響を有する。例え
ば、アルミニウムオキシド、カルシウムオキシドおよび
ランタンオキシドを含有する前駆体の焼成後の反応生成
物を含有する研磨グレインはαアルミナ相およびCaLaAl
O4相を有しうる。
ド(またはオキシド前駆体)の割合はどのような反応生成
物が形成されるかにおいて重大な影響を有する。例え
ば、アルミニウムオキシド、カルシウムオキシドおよび
ランタンオキシドを含有する前駆体の焼成後の反応生成
物を含有する研磨グレインはαアルミナ相およびCaLaAl
O4相を有しうる。
【００４８】さらに、Ca/Sr材料はアルミニウムオキシ
ドと反応することにより、それぞれCaAl12O19またはSrA
l12O19(すなわち、βアルミナ相)を形成しうる。このよ
うな材料は比較的柔らかく、必ずしも好適に焼成させる
ことにより望ましい稠密化を提供しない。結晶反応生成
物の形成のための希土類オキシドに対して化学量論的に
過剰に存在しないカルシウムオキシドおよび/またはス
トロンチウムオキシドに関する限り、重大な問題は存在
しない。その理由は、これは希土類反応生成物(例え
ば、Sr1-xLnxAl12-xO19-x、Sr1-xLnxMxAl12-xO19、Ca
1-xLnxAl12-xO19-xおよびCa1-xLnxMxAl12-xO19)が好ま
しく生成するからと考えられる。
ドと反応することにより、それぞれCaAl12O19またはSrA
l12O19(すなわち、βアルミナ相)を形成しうる。このよ
うな材料は比較的柔らかく、必ずしも好適に焼成させる
ことにより望ましい稠密化を提供しない。結晶反応生成
物の形成のための希土類オキシドに対して化学量論的に
過剰に存在しないカルシウムオキシドおよび/またはス
トロンチウムオキシドに関する限り、重大な問題は存在
しない。その理由は、これは希土類反応生成物(例え
ば、Sr1-xLnxAl12-xO19-x、Sr1-xLnxMxAl12-xO19、Ca
1-xLnxAl12-xO19-xおよびCa1-xLnxMxAl12-xO19)が好ま
しく生成するからと考えられる。
【００４９】さらに、希土類材料はアルミニウムオキシ
ドとのみ(アルミニウムオキシドおよびCa/Sr材料の両方
ではなくて)反応することにより第２相を形成しうる。
特に、プラセオジムオキシド、サマリウムオキシド、ユ
ーロピウムオキシド、ホルミウムオキシド、ランタンオ
キシド、ガドリニウムオキシド、ジスプロシウムオキシ
ド、セリウムオキシド、ネオジムオキシド、エルビウム
オキシド、これらの前駆体およびこれらの２種以上の混
合物は、典型的にアルミニウムオキシドと反応すること
によりガーネット、βアルミナまたはペロブスカイト相
を形成する。
ドとのみ(アルミニウムオキシドおよびCa/Sr材料の両方
ではなくて)反応することにより第２相を形成しうる。
特に、プラセオジムオキシド、サマリウムオキシド、ユ
ーロピウムオキシド、ホルミウムオキシド、ランタンオ
キシド、ガドリニウムオキシド、ジスプロシウムオキシ
ド、セリウムオキシド、ネオジムオキシド、エルビウム
オキシド、これらの前駆体およびこれらの２種以上の混
合物は、典型的にアルミニウムオキシドと反応すること
によりガーネット、βアルミナまたはペロブスカイト相
を形成する。
【００５０】存在する場合は、希土類材料および二価金
属カチオン(例えば、Mg、Ni、ZnまたはCoのイオン)はア
ルミニウムオキシドと反応することによりLnMAl11O
19[式中、LnはLa、Nd、Ce、Pr、Sm、GdまたはEuのよう
な三価金属イオンであり、Mは二価の金属カチオンであ
り、Alはアルミニウムであり、そしてOは酸素である。]
で示す五角形希土類アルミネートを形成する。このよう
な反応生成物は、一般に、焼成後の研磨グレインの微細
構造中に血小板状物として存在する。血小板状物は、約
0.5〜１μmの直径および約0.05μmの厚さを典型的に有
する。さらに、コバルトオキシド、ニッケルオキシド、
亜鉛オキシドおよびマグネシウムオキシドは、アルミニ
ウムオキシドと共にスピネル構造を典型的に形成する
(例えば、MgAl2O4)。
属カチオン(例えば、Mg、Ni、ZnまたはCoのイオン)はア
ルミニウムオキシドと反応することによりLnMAl11O
19[式中、LnはLa、Nd、Ce、Pr、Sm、GdまたはEuのよう
な三価金属イオンであり、Mは二価の金属カチオンであ
り、Alはアルミニウムであり、そしてOは酸素である。]
で示す五角形希土類アルミネートを形成する。このよう
な反応生成物は、一般に、焼成後の研磨グレインの微細
構造中に血小板状物として存在する。血小板状物は、約
0.5〜１μmの直径および約0.05μmの厚さを典型的に有
する。さらに、コバルトオキシド、ニッケルオキシド、
亜鉛オキシドおよびマグネシウムオキシドは、アルミニ
ウムオキシドと共にスピネル構造を典型的に形成する
(例えば、MgAl2O4)。
【００５１】典型的には、本発明による研磨グレインの
密度は理論値の約90％(以上)、好ましくは約95％(以上)
である。一般に、本発明による研磨グレインは約17GPa
以上の平均硬度を有する。好ましくは、硬度は少なくと
も18GPaであり、より好ましくは少なくとも20GPaであ
る。
密度は理論値の約90％(以上)、好ましくは約95％(以上)
である。一般に、本発明による研磨グレインは約17GPa
以上の平均硬度を有する。好ましくは、硬度は少なくと
も18GPaであり、より好ましくは少なくとも20GPaであ
る。
【００５２】上記の観察および詳細な説明における以下
の実施例の結果は以下の原理にまとめられる。
の実施例の結果は以下の原理にまとめられる。
【００５３】１．セラミック研磨グレイン前駆体中にお
けるカルシウム(またはストロンチウム)、例えば、カル
シア、ストロンチアまたはこれらの前駆体としての存在
は、一般に、焼成において比較的柔らかい望ましくない
研磨グレインの形成を伴う。この現象はβアルミナの形
成により一部明白である。この理由により、アルミナベ
ースセラミック研磨グレインの形成のための従来の技術
は研磨グレイン前駆体からのカルシウムおよびストロン
チウムの厳密な除去が包含される。通常は、これは比較
的少量のカルシウム(またはストロンチウム)不純物をそ
の中に有する脱イオン水およびミネラル添加剤を含む工
程を伴う。悪影響の現象は、一般に、セラミック中に約
0.07重量％以上(CaOおよびSrOとしての理論オキシド基
準にて計算)のカルシウムオキシド(および/またはスト
ロンチウムオキシド)を伴い、典型的には、これは約0.1
％とされる。
けるカルシウム(またはストロンチウム)、例えば、カル
シア、ストロンチアまたはこれらの前駆体としての存在
は、一般に、焼成において比較的柔らかい望ましくない
研磨グレインの形成を伴う。この現象はβアルミナの形
成により一部明白である。この理由により、アルミナベ
ースセラミック研磨グレインの形成のための従来の技術
は研磨グレイン前駆体からのカルシウムおよびストロン
チウムの厳密な除去が包含される。通常は、これは比較
的少量のカルシウム(またはストロンチウム)不純物をそ
の中に有する脱イオン水およびミネラル添加剤を含む工
程を伴う。悪影響の現象は、一般に、セラミック中に約
0.07重量％以上(CaOおよびSrOとしての理論オキシド基
準にて計算)のカルシウムオキシド(および/またはスト
ロンチウムオキシド)を伴い、典型的には、これは約0.1
％とされる。
【００５４】２．本発明によれば、アルミナベース研磨
グレイン前駆体中に存在する場合は、Ca/Sr材料は、焼
成において得られる焼成後のセラミック研磨グレインの
硬度および/または強度に望ましくない効果を及ぼさな
いように成されうる。一般に、これを行うための方法
は、Ca/Sr材料を反応させることにより焼成後のセラミ
ックのαアルミナマトリックス中に分離相を形成する結
晶構造を形成するためにCa/Sr材料を反応させることで
ある。例えば、プラセオジムオキシド、サマリウムオキ
シド、ユーロピウムオキシド、ホルミウムオキシド、ラ
ンタンオキシド、ガドリニウムオキシド、ジスプロシウ
ムオキシド、セリウムオキシド、ネオジムオキシド、エ
ルビウムオキシド、これらの前駆体およびこれらの混合
物からなる群から選択される十分な量の希土類材料を提
供することにより、実質的にすべてのカルシウムおよび
/またはストロンチウムとの結晶反応生成物の形成が確
実とされる。焼成後のセラミックにおける約２重量％(C
aOおよびSrOとしての理論オキシド基準にて計算)のカル
シウムオキシドおよび/またはストロンチウムオキシド
のレベルはここで開示の方法により適用される。さら
に、２重量％程度におけるカルシウムオキシドおよび/
またはストロンチウムオキシドのレベルはここで開示の
方法により適用されうる。
グレイン前駆体中に存在する場合は、Ca/Sr材料は、焼
成において得られる焼成後のセラミック研磨グレインの
硬度および/または強度に望ましくない効果を及ぼさな
いように成されうる。一般に、これを行うための方法
は、Ca/Sr材料を反応させることにより焼成後のセラミ
ックのαアルミナマトリックス中に分離相を形成する結
晶構造を形成するためにCa/Sr材料を反応させることで
ある。例えば、プラセオジムオキシド、サマリウムオキ
シド、ユーロピウムオキシド、ホルミウムオキシド、ラ
ンタンオキシド、ガドリニウムオキシド、ジスプロシウ
ムオキシド、セリウムオキシド、ネオジムオキシド、エ
ルビウムオキシド、これらの前駆体およびこれらの混合
物からなる群から選択される十分な量の希土類材料を提
供することにより、実質的にすべてのカルシウムおよび
/またはストロンチウムとの結晶反応生成物の形成が確
実とされる。焼成後のセラミックにおける約２重量％(C
aOおよびSrOとしての理論オキシド基準にて計算)のカル
シウムオキシドおよび/またはストロンチウムオキシド
のレベルはここで開示の方法により適用される。さら
に、２重量％程度におけるカルシウムオキシドおよび/
またはストロンチウムオキシドのレベルはここで開示の
方法により適用されうる。
【００５５】３．一般に、カルシウムおよび/またはス
トロンチウム研磨グレイン前駆体由来の望ましくない効
果の制御を達成するために、Ca/Sr材料と反応するため
の少なくとも化学量論量の希土類材料が必要である。好
ましくは、化学量論的に過剰の希土類材料が提供され
る。この方法において、研磨グレイン前駆体中の比較的
大量のCa/Sr材料が許容されうる。
トロンチウム研磨グレイン前駆体由来の望ましくない効
果の制御を達成するために、Ca/Sr材料と反応するため
の少なくとも化学量論量の希土類材料が必要である。好
ましくは、化学量論的に過剰の希土類材料が提供され
る。この方法において、研磨グレイン前駆体中の比較的
大量のCa/Sr材料が許容されうる。
【００５６】４．その中にアルミニウムオキシドおよび
希土類オキシドを含む研磨グレイン処方中にカルシウム
および/またはストロンチウムを存在させることによ
り、改良された特性を有するセラミック研磨グレインが
生成しうる。ただし、カルシウムオキシドおよび/また
はストロンチウムオキシドは希土類オキシドとの反応生
成物の形成に関して過剰量を下回る量で存在する。言い
替えると、研磨グレインの性能はCa/Sr材料と希土類材
料との反応生成物が存在する場合に、カルシウムオキシ
ドおよび/またはストロンチウムオキシドを含有するこ
のような反応生成物が存在しない場合の性能と比較して
改良される。
希土類オキシドを含む研磨グレイン処方中にカルシウム
および/またはストロンチウムを存在させることによ
り、改良された特性を有するセラミック研磨グレインが
生成しうる。ただし、カルシウムオキシドおよび/また
はストロンチウムオキシドは希土類オキシドとの反応生
成物の形成に関して過剰量を下回る量で存在する。言い
替えると、研磨グレインの性能はCa/Sr材料と希土類材
料との反応生成物が存在する場合に、カルシウムオキシ
ドおよび/またはストロンチウムオキシドを含有するこ
のような反応生成物が存在しない場合の性能と比較して
改良される。
【００５７】研磨製品 本発明は、ここで記載の研磨グレインを含む研磨製品の
提供をその視野に含む。
提供をその視野に含む。
【００５８】本発明による研磨製品の一つのタイプはバ
インダーによりそれらに接着されたここで記載のような
研磨グレインを有する裏材料(基材)を有する。裏材料は
布、ポリマーフィルム、ファイバー、不織ウェブ、紙、
これらの組み合わせ、またはこれらの処理品でありう
る。種々の無機または有機バインダーを用いうる。研磨
グレインは１層または複数層に設けうる。被覆研磨材料
を作製する好ましい方法は米国特許第4,734,104号(ブロ
ーベルグ)および同第4,737,163号(ラーキィ)に記載され
ている。
インダーによりそれらに接着されたここで記載のような
研磨グレインを有する裏材料(基材)を有する。裏材料は
布、ポリマーフィルム、ファイバー、不織ウェブ、紙、
これらの組み合わせ、またはこれらの処理品でありう
る。種々の無機または有機バインダーを用いうる。研磨
グレインは１層または複数層に設けうる。被覆研磨材料
を作製する好ましい方法は米国特許第4,734,104号(ブロ
ーベルグ)および同第4,737,163号(ラーキィ)に記載され
ている。
【００５９】被覆研磨製品の例は図１に参照番号１にお
いて提供される。これを参照すると、裏材料(基材)２は
メイク被覆５後およびサイズ被覆６により裏材料２の主
要表面に固定された研磨グレイン４を有する研磨層３を
有する。非表示のスーパーサイズ被覆を用いうる場合も
ある。
いて提供される。これを参照すると、裏材料(基材)２は
メイク被覆５後およびサイズ被覆６により裏材料２の主
要表面に固定された研磨グレイン４を有する研磨層３を
有する。非表示のスーパーサイズ被覆を用いうる場合も
ある。
【００６０】一般に、本発明による接着研磨製品(例え
ば、研磨ホイール、カットオフホイール)はバインダー
により共に保持されたここで記載の研磨グレインの成形
体を有する。研磨ホイールのための従来のバインダーに
は、有機、金属またはガラスバインダーが含まれる。図
２において、研磨ホイール10はホイールにモールドさ
れ、ハブ12上に装着された研磨グレイン11を有するとし
て示される。研磨ホイールの焼成におけるさらなる詳細
は、例えば、米国特許第4,997,461号(マークホッフ-マ
テニィ)を参照のこと。カットオフホイールは当業者に
知られる従来の方法を用いて作製されうる。カットオフ
ホイールのためのバインダーには有機バインダーが含ま
れる。
ば、研磨ホイール、カットオフホイール)はバインダー
により共に保持されたここで記載の研磨グレインの成形
体を有する。研磨ホイールのための従来のバインダーに
は、有機、金属またはガラスバインダーが含まれる。図
２において、研磨ホイール10はホイールにモールドさ
れ、ハブ12上に装着された研磨グレイン11を有するとし
て示される。研磨ホイールの焼成におけるさらなる詳細
は、例えば、米国特許第4,997,461号(マークホッフ-マ
テニィ)を参照のこと。カットオフホイールは当業者に
知られる従来の方法を用いて作製されうる。カットオフ
ホイールのためのバインダーには有機バインダーが含ま
れる。
【００６１】本発明による研磨グレインを含む不織研磨
製品は、ファイバー構造にわたって分散され、その中に
有機バインダーにより接着された本発明の研磨グレイン
を有する開放多孔性ロフティーポリマーフィラメント構
造を典型的に有する。このような構成において用いうる
典型的なファイバー状フィラメント構造はポリアミド、
ポリエステルおよびポリプロピレンを含む。図３におい
て、典型的な不織研磨用品の約100×に拡大された模式
描写を示す。この用品は基材として遷移状マット50を有
し、その上にバインダー54により研磨グレイン52が接着
される。不織研磨製品の調製におけるさらなる詳細は、
例えば、米国特許第2,958,593号(ホーバーら)を参照の
こと。
製品は、ファイバー構造にわたって分散され、その中に
有機バインダーにより接着された本発明の研磨グレイン
を有する開放多孔性ロフティーポリマーフィラメント構
造を典型的に有する。このような構成において用いうる
典型的なファイバー状フィラメント構造はポリアミド、
ポリエステルおよびポリプロピレンを含む。図３におい
て、典型的な不織研磨用品の約100×に拡大された模式
描写を示す。この用品は基材として遷移状マット50を有
し、その上にバインダー54により研磨グレイン52が接着
される。不織研磨製品の調製におけるさらなる詳細は、
例えば、米国特許第2,958,593号(ホーバーら)を参照の
こと。
【００６２】上述したように、一般に、本発明の研磨製
品はその中にバインダーおよび研磨グレインまたは粒子
を有する。本発明による研磨製品において、従来のもの
を含む広範囲のバインダーを用いうる。有用な有機バイ
ンダーには、フェノール樹脂、尿素-ホルムアルデヒド
樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル
樹脂、ニカワ、アミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂、ア
クリレート樹脂、ウレタン樹脂およびこれらの組み合わ
せが含まれる。バインダーは研磨助剤またはフィラーの
ような無機粒子を含みうる。このような研磨助剤の例に
は、クライオライト、アンモニウムクライオライト、カ
リウムテトラフルオロボレート、ポリビニルクロリド、
イオウおよび塩化ナトリウムが挙げられる。フィラーの
例には、カルシウムカーボネート、シリカおよびカルシ
ウムメタシリケートが含まれる。
品はその中にバインダーおよび研磨グレインまたは粒子
を有する。本発明による研磨製品において、従来のもの
を含む広範囲のバインダーを用いうる。有用な有機バイ
ンダーには、フェノール樹脂、尿素-ホルムアルデヒド
樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル
樹脂、ニカワ、アミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂、ア
クリレート樹脂、ウレタン樹脂およびこれらの組み合わ
せが含まれる。バインダーは研磨助剤またはフィラーの
ような無機粒子を含みうる。このような研磨助剤の例に
は、クライオライト、アンモニウムクライオライト、カ
リウムテトラフルオロボレート、ポリビニルクロリド、
イオウおよび塩化ナトリウムが挙げられる。フィラーの
例には、カルシウムカーボネート、シリカおよびカルシ
ウムメタシリケートが含まれる。
【００６３】本発明による研磨製品または用品は、それ
らの中の粒子材料としてここでの記載により調製もしく
は改良されている100％研磨グレインを含みうる。追加
して、またはこれらの代わりに、研磨用品は本発明によ
る研磨グレインと従来の研磨グレインもしくは希釈グレ
インとのブレンドを含有しうる。このように用いうる従
来の研磨グレインには、溶融アルミニウムオキシド、シ
リコンカーバイド、ガーネット、溶融アルミナ、ダイヤ
モンド、立方体ボロンニトリド、溶融アルミナジルコニ
アおよび他のゾル-ゲル研磨グレインが含まれる(例え
ば、米国特許第4,744,802号(シュワベル)、同第4,623,3
64号(コットリンガー)、同第4,574,003号(ゲルク)、同
第5,011,508号(ワルド)、同第4,518,397号(ライテイザ
ーら)および同第4,314,827号(ライテイザー)を参照のこ
と)。希釈グレインには、マーブル、セッコウおよびガ
ラスが含まれる。本発明による研磨グレインは研磨凝集
体と組み合わせうる(例えば、米国特許第4,799,939号
(ブロエカーら)を参照のこと)。
らの中の粒子材料としてここでの記載により調製もしく
は改良されている100％研磨グレインを含みうる。追加
して、またはこれらの代わりに、研磨用品は本発明によ
る研磨グレインと従来の研磨グレインもしくは希釈グレ
インとのブレンドを含有しうる。このように用いうる従
来の研磨グレインには、溶融アルミニウムオキシド、シ
リコンカーバイド、ガーネット、溶融アルミナ、ダイヤ
モンド、立方体ボロンニトリド、溶融アルミナジルコニ
アおよび他のゾル-ゲル研磨グレインが含まれる(例え
ば、米国特許第4,744,802号(シュワベル)、同第4,623,3
64号(コットリンガー)、同第4,574,003号(ゲルク)、同
第5,011,508号(ワルド)、同第4,518,397号(ライテイザ
ーら)および同第4,314,827号(ライテイザー)を参照のこ
と)。希釈グレインには、マーブル、セッコウおよびガ
ラスが含まれる。本発明による研磨グレインは研磨凝集
体と組み合わせうる(例えば、米国特許第4,799,939号
(ブロエカーら)を参照のこと)。
【００６４】本発明の目的および利点は以下の実施例に
よりさらに説明されるが、これらの実施例に引用される
特定の材料およびそれらの量、ならびに他の条件および
詳細は本発明を過度に限定すると解されるべきではな
い。特に、断らない限りすべての部および％は重量％で
ある。
よりさらに説明されるが、これらの実施例に引用される
特定の材料およびそれらの量、ならびに他の条件および
詳細は本発明を過度に限定すると解されるべきではな
い。特に、断らない限りすべての部および％は重量％で
ある。
【００６５】
【実施例】すべての実施例について、以下に概説する操
作の一つにより研磨グレインを作製した。すべての研磨
グレインの処方は、存在する相に無関係に理論的な元素
オキシド基準の重量に基づく。研磨グレインを作製した
後に、説明する操作により作製された被覆研磨ファイバ
ーディスクにそれらに含有させた。
作の一つにより研磨グレインを作製した。すべての研磨
グレインの処方は、存在する相に無関係に理論的な元素
オキシド基準の重量に基づく。研磨グレインを作製した
後に、説明する操作により作製された被覆研磨ファイバ
ーディスクにそれらに含有させた。
【００６６】実施例の幾つかにおいて、研磨グレインの
性能を参照の％として示した(すなわち、参照実施例に
おいて除去された金属の合計量を100％とし、実施例の
研磨グレインのそれを100％に対して測定した。)。
性能を参照の％として示した(すなわち、参照実施例に
おいて除去された金属の合計量を100％とし、実施例の
研磨グレインのそれを100％に対して測定した。)。
【００６７】ある場合には、研磨グレインの密度、硬度
または強度を測定した。硬度はASTM試験法E384(「材料の
微細硬度のための試験法」、1991年ASTM標準の本、第３
節、第3.01巻、第463〜68頁)の一般法を用いて測定し
た。強度は、「刻み目破壊における平衡ペニー状クラッ
ク」、J.Mat.Sci.、10、1974年、第2016〜24頁に記載の
一般法を用いて測定した。ダイヤモンドのインデンター
を有する従来の微細硬度テスター(ドイツのライツ社由
来の「ミニロード２微細硬度テスター」の商標において市
販されているもの)を用いて研磨グレインのビッカース
微細硬度を測定した。設けた研磨グレイン試料を従来の
技術を用いて研磨することにより１μmの研磨表面を提
供した。インデンター(高度に磨かれた細くなった136°
の表面角を有する正方形ピラミッド状ダイヤモンド)を
測定される試料に、徐々におよびゆっくりと接触させ
た。予め定めた負荷を500gとした。報告値は少なくとも
５回の測定の平均とした。
または強度を測定した。硬度はASTM試験法E384(「材料の
微細硬度のための試験法」、1991年ASTM標準の本、第３
節、第3.01巻、第463〜68頁)の一般法を用いて測定し
た。強度は、「刻み目破壊における平衡ペニー状クラッ
ク」、J.Mat.Sci.、10、1974年、第2016〜24頁に記載の
一般法を用いて測定した。ダイヤモンドのインデンター
を有する従来の微細硬度テスター(ドイツのライツ社由
来の「ミニロード２微細硬度テスター」の商標において市
販されているもの)を用いて研磨グレインのビッカース
微細硬度を測定した。設けた研磨グレイン試料を従来の
技術を用いて研磨することにより１μmの研磨表面を提
供した。インデンター(高度に磨かれた細くなった136°
の表面角を有する正方形ピラミッド状ダイヤモンド)を
測定される試料に、徐々におよびゆっくりと接触させ
た。予め定めた負荷を500gとした。報告値は少なくとも
５回の測定の平均とした。
【００６８】強度測定はビッカース微細硬度測定のため
に上述したのと同一の装置を用いて行った。その際に、
予め定められた負荷を試験される試料に印加し、インデ
ンターのダイヤモンド型の印象(impression)の頂上にお
いてクラックを生じるか試験した。強度は以下の式を用
いて測定される。
に上述したのと同一の装置を用いて行った。その際に、
予め定められた負荷を試験される試料に印加し、インデ
ンターのダイヤモンド型の印象(impression)の頂上にお
いてクラックを生じるか試験した。強度は以下の式を用
いて測定される。
【００６９】強度、KI=FN/[{(pi)c}3/2(tanβ)] 式中、cはクラックの範囲(radius)であり、FNはインデ
ンターの負荷であり、そしてβはインデンターの準頂角
(semi-apical angle)である(ビッカースダイヤモンドに
ついて68°)。報告値は少なくとも５回の測定の平均値
である。
ンターの負荷であり、そしてβはインデンターの準頂角
(semi-apical angle)である(ビッカースダイヤモンドに
ついて68°)。報告値は少なくとも５回の測定の平均値
である。
【００７０】密度はマイクロメリティクス(ノークロ
ス、GA)のアキュピック1330ヘリウムピクノメーターを
用いて測定した。
ス、GA)のアキュピック1330ヘリウムピクノメーターを
用いて測定した。
【００７１】研磨グレインを作製するための一般的な操
作 高剪断ミキサーを用いて以下の成分を連続的に共に分散
させた。69.8部の約60℃の脱イオン水、2.3部の技術グ
レード(すなわち、70％)の硝酸、および28.5部のαアル
ミニウムオキシドモノヒドレートパウダー(ハンブル
グ、ドイツのコンデア・ケミーエ・GmbHより「ディスパ
ール」の商標において市販されている。)。得られるゾル
を、始めは約100℃の温度において、約180℃の温度まで
24時間乾燥させた。乾燥ゾルは脆い固体であり、次い
で、ハンマーミルおよびロール粉砕機を用いて粉砕し
た。次いで、粒子を１mmの開口部および0.125mmの開口
部を有するスクリーンを用いてそれぞれ分級した。次い
で、分級後の粒子を従来の回転か焼装置を用いてか焼す
ることにより実質的に結合した揮発分を有しないか焼粒
子を提供した。か焼装置の熱領域は700〜750℃の範囲で
あり、滞留時間は20分とした。
作 高剪断ミキサーを用いて以下の成分を連続的に共に分散
させた。69.8部の約60℃の脱イオン水、2.3部の技術グ
レード(すなわち、70％)の硝酸、および28.5部のαアル
ミニウムオキシドモノヒドレートパウダー(ハンブル
グ、ドイツのコンデア・ケミーエ・GmbHより「ディスパ
ール」の商標において市販されている。)。得られるゾル
を、始めは約100℃の温度において、約180℃の温度まで
24時間乾燥させた。乾燥ゾルは脆い固体であり、次い
で、ハンマーミルおよびロール粉砕機を用いて粉砕し
た。次いで、粒子を１mmの開口部および0.125mmの開口
部を有するスクリーンを用いてそれぞれ分級した。次い
で、分級後の粒子を従来の回転か焼装置を用いてか焼す
ることにより実質的に結合した揮発分を有しないか焼粒
子を提供した。か焼装置の熱領域は700〜750℃の範囲で
あり、滞留時間は20分とした。
【００７２】脱イオン水および以下に特定する金属塩を
含有する含浸溶液を調製した。焼成後(セラミック)の研
磨グレイン中にカルシウムオキシドが存在する場合は、
脱イオン水中にCa(NO3)2・４H2O粉体が添加される。ま
ず第１に理論オキシド基準において、28％オキシド、を
提供するのに十分な量の前駆体を有する初期水溶液を提
供することにより他の含浸溶液を調製した。例えば、ネ
オジムにおいては、前駆体の量は理論オキシド基準にお
いて28％のNd2O3とともに初期溶液を提供するのに十分
な量である。初期溶液を組み合わせ、および/または必
要に応じて希釈して(焼成後の)セラミック研磨グレイン
における所望のレベルのオキシドを提供する。それぞれ
の含浸のために、か焼粒子の500gに対して約275mlの含
浸溶液とした。含浸溶液とか焼粒子とともにさらに混合
することによりキャピラリー作用により溶液をか焼粒子
中に含浸させた。得られる含浸粒子の外側表面を従来の
強制空気回転ドライヤー中で乾燥させた。表面乾燥粒子
は従来の回転か焼装置中で約650℃においてか焼した。
複数回の含浸を行う場合は、か焼された(焼成していな
い)粒子は冷却され、所望の含浸溶液で再度含浸され、
次いでか焼される。次いで、か焼された含浸された粒子
は従来の回転キルンを用いて約1400℃において数分間焼
成した。キルンから室温の空気中に排出された生成物は
金属容器中に生成し、室温に冷却した。
含有する含浸溶液を調製した。焼成後(セラミック)の研
磨グレイン中にカルシウムオキシドが存在する場合は、
脱イオン水中にCa(NO3)2・４H2O粉体が添加される。ま
ず第１に理論オキシド基準において、28％オキシド、を
提供するのに十分な量の前駆体を有する初期水溶液を提
供することにより他の含浸溶液を調製した。例えば、ネ
オジムにおいては、前駆体の量は理論オキシド基準にお
いて28％のNd2O3とともに初期溶液を提供するのに十分
な量である。初期溶液を組み合わせ、および/または必
要に応じて希釈して(焼成後の)セラミック研磨グレイン
における所望のレベルのオキシドを提供する。それぞれ
の含浸のために、か焼粒子の500gに対して約275mlの含
浸溶液とした。含浸溶液とか焼粒子とともにさらに混合
することによりキャピラリー作用により溶液をか焼粒子
中に含浸させた。得られる含浸粒子の外側表面を従来の
強制空気回転ドライヤー中で乾燥させた。表面乾燥粒子
は従来の回転か焼装置中で約650℃においてか焼した。
複数回の含浸を行う場合は、か焼された(焼成していな
い)粒子は冷却され、所望の含浸溶液で再度含浸され、
次いでか焼される。次いで、か焼された含浸された粒子
は従来の回転キルンを用いて約1400℃において数分間焼
成した。キルンから室温の空気中に排出された生成物は
金属容器中に生成し、室温に冷却した。
【００７３】被覆研磨ディスクを作製するための一般操
作 研磨グレインを被覆研磨製品に含有させ、次いで研磨性
を試験した。従来の被覆研磨材料作製操作により被覆研
磨製品を作製した。40メッシュのU.S.標準スクリーンを
通過するが、45メッシュのU.S.標準スクリーンに残る研
磨グレイン50％と40メッシュのU.S.標準スクリーンを通
過するが、50メッシュのU.S.標準スクリーンに残る研磨
グレイン50重量％とをブレンドすることによりグレード
50の研磨グレインを調製した。同様に、25メッシュのU.
S.標準スクリーンを通過するが、30メッシュU.S.標準ス
クリーンに残る研磨グレイン50重量％と30メッシュの
Ｕ．Ｓ．標準スクリーンを通過するが、３５メッシュの
U.S.標準スクリーンに残る研磨グレイン50重量％とをブ
レンドすることによりグレード36の研磨グレインを調製
した。従来の技術を用いて、従来のカルシウムカルボネ
ート充填フェノールメイク樹脂および従来のカルシウム
カルボネート充填フェノールサイズ樹脂を用いて研磨グ
レインをバルカンファイバー裏材料に接着した。試験の
前にファイバーディスクを可撓化した。
作 研磨グレインを被覆研磨製品に含有させ、次いで研磨性
を試験した。従来の被覆研磨材料作製操作により被覆研
磨製品を作製した。40メッシュのU.S.標準スクリーンを
通過するが、45メッシュのU.S.標準スクリーンに残る研
磨グレイン50％と40メッシュのU.S.標準スクリーンを通
過するが、50メッシュのU.S.標準スクリーンに残る研磨
グレイン50重量％とをブレンドすることによりグレード
50の研磨グレインを調製した。同様に、25メッシュのU.
S.標準スクリーンを通過するが、30メッシュU.S.標準ス
クリーンに残る研磨グレイン50重量％と30メッシュの
Ｕ．Ｓ．標準スクリーンを通過するが、３５メッシュの
U.S.標準スクリーンに残る研磨グレイン50重量％とをブ
レンドすることによりグレード36の研磨グレインを調製
した。従来の技術を用いて、従来のカルシウムカルボネ
ート充填フェノールメイク樹脂および従来のカルシウム
カルボネート充填フェノールサイズ樹脂を用いて研磨グ
レインをバルカンファイバー裏材料に接着した。試験の
前にファイバーディスクを可撓化した。
【００７４】試験操作 被覆研磨ディスクをベベル化アルミニウム支持パッドに
装着し、1018軟鋼の1.25cm×18cmの面をグラインドする
のに用いた。ディスクを5,500rpnで駆動し、その間支持
パッドのベベル化端を覆うディスクの部分は約６kgの負
荷でワークピースと接触した。１分の間隔で別々のワー
クピースをグラインドするのにそれぞれのディスクを用
いた。合計カット量は12の１分の間隔のそれぞれにおい
て除去されたワークピースの量の合計とした。初期カッ
トはグライディングの最初の１分において除去された金
属の量とした。最終カットは試験の最終分に除去された
金属の量とした。試験した実施例に対して約４枚のディ
スクを試験した。この試験に伴う誤差は約+/-5％であっ
た。
装着し、1018軟鋼の1.25cm×18cmの面をグラインドする
のに用いた。ディスクを5,500rpnで駆動し、その間支持
パッドのベベル化端を覆うディスクの部分は約６kgの負
荷でワークピースと接触した。１分の間隔で別々のワー
クピースをグラインドするのにそれぞれのディスクを用
いた。合計カット量は12の１分の間隔のそれぞれにおい
て除去されたワークピースの量の合計とした。初期カッ
トはグライディングの最初の１分において除去された金
属の量とした。最終カットは試験の最終分に除去された
金属の量とした。試験した実施例に対して約４枚のディ
スクを試験した。この試験に伴う誤差は約+/-5％であっ
た。
【００７５】試験操作II 2.2cmの装着孔を有する直径17.8cmの試験被覆研磨ディ
スクを直径16.5cm、厚さ1.57mmの硬質フェノール性支持
パッドに装着し、これを直径15.2cmのスチールフランジ
上に装着した。装着したディスクを反時計回りに3550rp
nにおいて回転させた。研磨ディスクの通過位置から12
°に配置された直径25cmの304ステンレススチールディ
スク(ワークピース)の1.8mmの周辺エッジを約４kgの負
荷下で研磨ディスクの研磨面と接触して位置させ、２rp
nにおいて反時計回りに回転させた。ワークピースを試
験の開始においておよび120秒の間隔において秤量する
ことにより除去された(すなわち、研磨された)ステンレ
ススチールの量を決定した。試験の終点を12分とした。
スクを直径16.5cm、厚さ1.57mmの硬質フェノール性支持
パッドに装着し、これを直径15.2cmのスチールフランジ
上に装着した。装着したディスクを反時計回りに3550rp
nにおいて回転させた。研磨ディスクの通過位置から12
°に配置された直径25cmの304ステンレススチールディ
スク(ワークピース)の1.8mmの周辺エッジを約４kgの負
荷下で研磨ディスクの研磨面と接触して位置させ、２rp
nにおいて反時計回りに回転させた。ワークピースを試
験の開始においておよび120秒の間隔において秤量する
ことにより除去された(すなわち、研磨された)ステンレ
ススチールの量を決定した。試験の終点を12分とした。
【００７６】実施例1〜４および比較例AおよびB 実施例１〜４および比較例Aのための研磨グレインを、
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
研磨グレイン処方を以下の表１に示す。
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
研磨グレイン処方を以下の表１に示す。
【００７７】
【表１】 研磨グレイン処方実施例 ％Al2O3 ％Nd2O3 ％Pr2O3 ％CoO １ 96.8 2.4 0 0.8 ２ 96.8 0 2.4 0.8 ３ 95.1 3.7 0 1.2 ４ 93.5 4.9 0 1.6 比較例A 95.1 4.9 0 0
【００７８】次いで、研磨グレインをグレード36に分級
し、ファイバーディスク中に含有させた。比較例Bのた
めの研磨グレインは95.6％のアルミニウムオキシド、1.
1％のランタンオキシド、1.1％のネオジムオキシド、1.
1％のマグネシウムオキシドおよび1.1％のイットリウム
オキシドを含有するゾル-ゲル誘導研磨グレイン(セント
・ポール、MNの３M社由来の「321キュービトロン」の商品
名において市販されている)とした。試験操作Iによりフ
ァイバーディスクを試験した。試験結果および密度およ
び硬度の結果を以下の表２に示す。
し、ファイバーディスク中に含有させた。比較例Bのた
めの研磨グレインは95.6％のアルミニウムオキシド、1.
1％のランタンオキシド、1.1％のネオジムオキシド、1.
1％のマグネシウムオキシドおよび1.1％のイットリウム
オキシドを含有するゾル-ゲル誘導研磨グレイン(セント
・ポール、MNの３M社由来の「321キュービトロン」の商品
名において市販されている)とした。試験操作Iによりフ
ァイバーディスクを試験した。試験結果および密度およ
び硬度の結果を以下の表２に示す。
【００７９】
【表２】 試験結果 実施例 硬度 密度 合計カット量 GPa g/cm3 グラム １ 18.7 3.81 1100 ２ 19.9 3.73 1066 ３ 20.6 3.86 1290 ４ 19.3 3.88 1129 比較例A 22.3 3.94 911 比較例B 22.3 3.91 1133
【００８０】実施例３の研磨グレインの強度は約4.3MPa
・m1/2であった。比較例Aの研磨グレインの強度は約3.6
MPa・m1/2であった。
・m1/2であった。比較例Aの研磨グレインの強度は約3.6
MPa・m1/2であった。
【００８１】この結果は、カルシウムの添加により研磨
グレインの研磨特性が著しく増大されることを示す。さ
らに、実施例３は試験された市販の研磨グレイン(すな
わち、比較例B)よりも優れていた。
グレインの研磨特性が著しく増大されることを示す。さ
らに、実施例３は試験された市販の研磨グレイン(すな
わち、比較例B)よりも優れていた。
【００８２】実施例5〜８および比較例C 実施例５〜８および比較例Cのための研磨グレインを、
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
含浸溶液はマグネシウムニトレート、ランタンニトレー
ト、イットリウムニトレートおよびネオジムニトレート
を含有する。含浸溶液の量は、焼成後の研磨グレインが
以下の表３に示す組成を有するように行った。
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
含浸溶液はマグネシウムニトレート、ランタンニトレー
ト、イットリウムニトレートおよびネオジムニトレート
を含有する。含浸溶液の量は、焼成後の研磨グレインが
以下の表３に示す組成を有するように行った。
【００８３】
【表３】 研磨グレイン処方 部 部 部 部 部実施例 Al2O3 La2O3 Nd2O3 Y2O3 MgO CaO(ppm) 比較例C 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 0 ５ 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 200 ６ 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 1000 ７ 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 3000 ８ 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 6000
【００８４】実施例５〜８の研磨グレインはカルシウム
オキシドを含むが、比較例Cのものはカルシウムオキシ
ドを含まなかった。実施例５〜８において、含浸、乾燥
およびか焼工程の後に、得られる粒子をカルシウムニト
レート溶液で２回目に含浸させた。このように含浸させ
た粒子をか焼および焼成した。
オキシドを含むが、比較例Cのものはカルシウムオキシ
ドを含まなかった。実施例５〜８において、含浸、乾燥
およびか焼工程の後に、得られる粒子をカルシウムニト
レート溶液で２回目に含浸させた。このように含浸させ
た粒子をか焼および焼成した。
【００８５】研磨グレインをグレード50に分級し、ファ
イバーディスクに含有させた。試験操作IIによりファイ
バーディスクを試験した。試験結果および密度および硬
度の結果を以下の表４に示す。
イバーディスクに含有させた。試験操作IIによりファイ
バーディスクを試験した。試験結果および密度および硬
度の結果を以下の表４に示す。
【００８６】
【表４】
【００８７】実施例9〜13および比較例D 実施例９〜13および比較例Dのための研磨グレインを、
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
実施例９〜13において、含浸溶液はカルシウムニトレー
ト、マグネシウムニトレート、ランタンニトレート、イ
ットリウムニトレートおよびネオジムニトレートを含ん
でいた。焼成後の研磨グレイン組成物を以下の表５に示
す。
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
実施例９〜13において、含浸溶液はカルシウムニトレー
ト、マグネシウムニトレート、ランタンニトレート、イ
ットリウムニトレートおよびネオジムニトレートを含ん
でいた。焼成後の研磨グレイン組成物を以下の表５に示
す。
【００８８】
【表５】 研磨グレイン処方 部 部 部 部 部実施例 Ａｌ２Ｏ３ Ｌａ２Ｏ３ Ｎｄ２Ｏ３ Ｙ２Ｏ
３ ＭｇＯ ＣａＯ（ｐｐｍ） 比較例Ｄ ９５．６ １．１ １．１ １．１
１．１ ０ ９ 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 200 10 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 1000 11 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 3000 12 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 6000 13 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 10000
３ ＭｇＯ ＣａＯ（ｐｐｍ） 比較例Ｄ ９５．６ １．１ １．１ １．１
１．１ ０ ９ 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 200 10 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 1000 11 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 3000 12 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 6000 13 95.6 1.1 1.1 1.1 1.1 10000
【００８９】研磨グレインをグレード36に分級し、ファ
イバーディスク中に含有させた。試験法IIによりファイ
バーディスクを試験した。試験結果および密度および硬
度の結果を以下の表６に示す。
イバーディスク中に含有させた。試験法IIによりファイ
バーディスクを試験した。試験結果および密度および硬
度の結果を以下の表６に示す。
【００９０】
【表６】
【００９１】実施例９〜13および比較例Dの研磨グレイ
ンを走査電子顕微鏡で試験した。拡大観察において、
(すなわち、25,000×)、カルシウムオキシドの添加によ
り単位面積当たりのより多くの血小板状物の形成が見ら
れた。
ンを走査電子顕微鏡で試験した。拡大観察において、
(すなわち、25,000×)、カルシウムオキシドの添加によ
り単位面積当たりのより多くの血小板状物の形成が見ら
れた。
【００９２】実施例14〜19および比較例B〜E 実施例14〜19および比較例Eのための研磨グレインを、
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
研磨グレイン処方を以下の表７に示す。
研磨グレインを作製するための一般法により作製した。
研磨グレイン処方を以下の表７に示す。
【００９３】
【表７】 研磨グレイン処方実施例 ％Al2O3 ％Nd2O3 ％SrO ％CaO 14 96 3.2 0 0.8 15 94.5 4.7 0 0.8 16 95.2 3.2 0 1.6 17 93.7 4.7 0 1.6 18 95.1 3.7 0 1.2 19 95.4 3.5 1.1 0 比較例E 94 0 6 0
【００９４】実施例19および比較例Eの研磨グレインは
ストロンチウムオキシドを含有していた。ストロンチウ
ムオキシド源はストロンチウムニトレートであり、これ
は含浸溶液を通して導入される。次いで、研磨グレイン
はグレード36に分級され、ファイバーディスク中に含有
された。試験操作Iによりファイバーディスクを試験し
た。試験結果および密度および硬度の結果を以下の表８
に示す。
ストロンチウムオキシドを含有していた。ストロンチウ
ムオキシド源はストロンチウムニトレートであり、これ
は含浸溶液を通して導入される。次いで、研磨グレイン
はグレード36に分級され、ファイバーディスク中に含有
された。試験操作Iによりファイバーディスクを試験し
た。試験結果および密度および硬度の結果を以下の表８
に示す。
【００９５】
【表８】
【００９６】本発明の視野および精神から離れることの
ない本発明の種々の変形および改変は当業者に明らかで
あり、本発明はここに開示の例示的な実施態様に限られ
ると解するべきではない。
ない本発明の種々の変形および改変は当業者に明らかで
あり、本発明はここに開示の例示的な実施態様に限られ
ると解するべきではない。
【図１】 本発明による研磨グレインをその中に有する
被覆研磨材料の部分断面模式図である。
被覆研磨材料の部分断面模式図である。
【図２】 本発明による研磨グレインを含む接着研磨製
品の斜視図である。
品の斜視図である。
【図３】 本発明による研磨グレインを含む不織研磨製
品の拡大模式図である。
品の拡大模式図である。
【図４】 本発明による研磨グレイン（実施例４)のセ
ラミック材料の組織を示す10000×で撮影した走査電子
顕微鏡写真である。
ラミック材料の組織を示す10000×で撮影した走査電子
顕微鏡写真である。
【図５】 比較研磨グレイン(比較例Ａ)のセラミック材
料の組織を示す10000×で撮影した走査電子顕微鏡写真
である。
料の組織を示す10000×で撮影した走査電子顕微鏡写真
である。
１…被覆研磨製品、 ２…裏材料、 ４…研磨グレイン、 10…研磨ホイール、 11…研磨グレイン、 52…研磨グレイン、 53…バインダー。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/10 Ｃ０９Ｃ 1/68 ＰＡＨ (72)発明者 ウィリアム・ペイトン・ウッド アメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セ ント・ポール、スリーエム・センター（番 地の表示なし)
Claims (3)
- 【請求項１】 (a)αアルミナマトリックス; および(b)
セラミック研磨グレインの合計重量を基準にして少なく
とも0.07重量％の、アルミニウムオキシドおよびプラセ
オジムオキシド、サマリウムオキシド、ユーロピウムオ
キシド、ホルミウムオキシド、ランタンオキシド、ガド
リニウムオキシド、ジスプロシウムオキシド、セリウム
オキシド、ネオジムオキシド、エルビウムオキシドおよ
びこれらの混合物から成る群から選択される稀土類オキ
シドとの結晶反応生成物の形態におけるカルシウムオキ
シド、ストロンチウムオキシドまたはこれらの組み合わ
せの一つであって、該結晶反応生成物が該αアルミナマ
トリックス中に相を有するもの;を含有するセラミック
研磨グレインであって、該セラミック研磨グレインが少
なくとも17GPaの平均硬度を有するセラミック研磨グレ
イン。 - 【請求項２】 前記結晶反応生成物が、SrLnAlO4、Sr
1-xLnxAl12-xO19-x、Sr1-xLnxMxAl12-xO19、CaLnAlO4、
Ca1-xLnxAl12-xO19-x、Ca1-xLnxMxAl12-xO19およびこれ
らの混合物[式中、Lnはプラセオジム、サマリウム、ユ
ーロピウム、ホルミウム、ランタン、ガドリニウム、ジ
スプロシウム、セリウム、ネオジム、エルビウムおよび
これらの混合物であり、Mは二価の金属カチオンであ
り、Caはカルシウムであり、Srはストロンチウムであ
り、Alはアルミニウムであり、Oは酸素であり、そして
１≧x≧０である。]からなる群から選択される請求項１
記載のセラミック研磨グレイン。 - 【請求項３】 (i)αアルミナベースのセラミックグレ
イン前駆体をαアルミナベースのセラミック研磨グレイ
ンに変換した場合に、該αアルミナベースのセラミック
研磨グレインが該αアルミナベースのセラミック研磨グ
レインの合計重量を基準にして少なくとも0.07％のカル
シウムオキシド、ストロンチウムオキシドまたはこれら
の組み合わせを有するのに十分な量のカルシウムオキシ
ド、ストロンチウムオキシド、これらの前駆体、または
これらの混合物の１種; および(ii)プラセオジムオキシ
ド、サマリウムオキシド、ユーロピウムオキシド、ホル
ミウムオキシド、ランタンオキシド、ガドリニウムオキ
シド、ジスプロシウムオキシド、セリウムオキシド、ネ
オジムオキシド、エルビウムオキシド、これらの前駆体
およびこれらの混合物から選択される希土類金属であっ
て、該希土類金属は焼成中に、アルミナベースセラミッ
ク研磨前駆体中に存在する実質的にすべてのカルシウム
オキシド、ストロンチウムオキシド、これらの前駆体ま
たはこれらの組み合わせの一つと実質的にと反応するこ
とにより得られるαアルミナマトリックス中に相を形成
するのに十分な量で提供され、該相はアルミニウムオキ
シド、希土類オキシドおよびカルシウムオキシド、スト
ロンチウムオキシドまたはこれらの組み合わせの少なく
とも一つを含有するもの;を含有するアルミナベースセ
ラミック研磨グレイン前駆体を提供する工程; および
(b)該アルミナベースセラミック研磨グレイン前駆体を
加熱することにより該αアルミナベースセラミック研磨
グレインを提供する工程;を包含する請求項１または２
記載のαアルミナベースセラミック研磨グレインの製造
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US98976092A | 1992-12-14 | 1992-12-14 | |
| US989760 | 1992-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07316543A true JPH07316543A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=25535442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313707A Pending JPH07316543A (ja) | 1992-12-14 | 1993-12-14 | カルシウムオキシドおよび／またはストロンチウムオキシドを含有する研磨グレイン |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5489318A (ja) |
| EP (1) | EP0603715B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07316543A (ja) |
| KR (1) | KR940014247A (ja) |
| AT (1) | ATE178039T1 (ja) |
| CA (1) | CA2102656A1 (ja) |
| DE (1) | DE69324116D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011507718A (ja) * | 2007-12-27 | 2011-03-10 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 成形され断裂された研磨粒子及びこの研磨粒子を使用する研磨物品、並びにそれらの作製方法 |
| JP2012512046A (ja) * | 2008-12-17 | 2012-05-31 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 溝を有する成形された研磨粒子 |
| JP2015531000A (ja) * | 2012-06-13 | 2015-10-29 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 研磨粒子、研磨材物品、並びにその製造及び使用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804522A (en) * | 1994-09-10 | 1998-09-08 | Uegami; Kenjiro | Hardened alumina material |
| US5527369A (en) * | 1994-11-17 | 1996-06-18 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. | Modified sol-gel alumina |
| DE69517496T2 (de) * | 1995-01-03 | 2001-03-01 | General Electric Co., Schenectady | Quantum-Teilungs-Oxidphosphoren und Verfahren zur Herstellung desselben |
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