JPH08505572A - 研磨用品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は研磨用品を作製する方法を提供する。本発明の方法は、a）表表面を有する裏材料を提供する工程；b）接触表面を有する照射エネルギー伝達性製造用具を提供する工程；c）該製造用具の接触表面の上に、複数の研磨粒子およびバインダー前駆体を含む混合物を設ける工程；d）該製造用具の接触表面上の混合物を、この混合物が裏材料の表表面を濡らすように、裏材料の表表面と接触させる工程；e）該製造用具を通して照射エネルギーを伝達することにより、該バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、成形された取り扱い可能な構造物を提供する工程；およびf）該成形された取り扱い可能な構造物を該製造用具から分離する工程；を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】 研磨用品の製造方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は研磨用品の製造方法に関し、より詳しくは、照射エネルギーを用いて バインダー前駆体を硬化させる工程を含む方法に関する。 ２．技術分野の説明 被覆研磨用品は、１種以上のバインダーにより裏材料に結合された複数の研磨 粒子を典型的に有する。典型的なバインダーの例には以下の硬化樹脂が含まれる 。フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレ ン性不飽和樹脂、アクリレート化イソシアヌレート樹脂、尿素−ホルムアルデヒ ド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリレート化ウレタン樹脂、アクリレート化 エポキシ樹脂およびこれらの混合物である。中でも、硬化フェノール樹脂は最も 一般的なバインダーである。ほとんどの被覆研磨用品は連続工程により製造され 、そこでは、まず、裏材料がバインダー前駆体および研磨粒子で被覆される。次 いで、バインダー前駆体は硬化されてバインダーを形成する。この硬化工程によ りバインダー前駆体は重合および固形化される。ある場合には、被覆研磨材料は モールドされてその研磨表面上にパターン形成されることが望ましい。モールド 法により、正確に成形された研磨粒子を有する再現可能な被覆が提供される。バ インダー前駆体が熱硬化性樹脂である場合は、熱硬化サイクルは１０時間を越え て持続しうる。この硬化サイクルの長さは極めて長く、多くの場合、正確に成形 された研磨粒子を有する被覆研磨用品を調製するためには非実用的である。正確 に成形された研磨コンポジットを支持する表面を有する被覆研磨用品を調製する ために短いサイクル時間を有する方法の開発が望まれている。 発明の要旨 本発明は研磨用品を製造する方法を提供する。 一般に、本発明の方法は、 a．研磨粒子およびバインダー前駆体を含有する混合物を提供する工程； b．表表面を有する裏材料を提供する工程； c．裏材料の表表面が製造用具の接触表面に対面することにより該製造用具の 接触表面と該裏材料の表表面との間に混合物受容空間が決定されるように、接触 表面を有する照射エネルギー透過性製造用具に対して裏材料を位置させる工程； d．工程（a）の該混合物を該混合物受容空間に導入する工程； e．照射エネルギーを該製造用具を通して伝達することにより、該バインダー 前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、成形された取り扱い可能な構造物を提 供する工程；及び f．該成形された取り扱い可能な構造物を該製造用具から分離する工程； を包含する。 経済的な理由を含む種々の理由から、混合物受容空間を完全に満たすことが望 ましい。 一実施態様では、本発明の方法は、 a．表表面を有する裏材料を提供する工程； b．接触表面を有する照射エネルギー伝達性製造用具を提供する工程； c．該製造用具の接触表面の上に、複数の研磨粒子およびバインダー前駆体を 含む混合物を設ける工程； d．該製造用具の接触表面上の混合物を、この混合物が裏材料の表表面を濡ら すように、裏材料の表表面と直接接触させる工程； e．該製造用具を通して照射エネルギーを伝達することにより、該バインダー 前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、そのことにより、成形された取り扱い 可能な構造物を提供する工程；および f．該成形された取り扱い可能な構造物を該製造用具から分離する工程； を包含する。 本発明の方法の第２の実施態様では、この混合物は裏材料の表表面に設けられ ；照射エネルギー伝達性製造用具の接触表面は、この混合物が製造用具の接触表 面を濡らすように、この混合物に直接接触され；次いで、照射エネルギーが製造 用具を通して伝達されてバインダー前駆体が少なくとも部分的に硬化されて、こ の混合物が成形された取り扱い可能な構造物に変換され；そして成形された取り 扱い可能な構造物が製造用具から分離される。 この混合物は複数の研磨粒子およびバインダー前駆体を含む。バインダー前駆 体は液状であり、重合または硬化されていない。この混合物は液状なので、これ は流動可能であり、これは裏材料の表面上か、または製造用具の表面上のいずれ かに被覆される。この混合物のバインダー前駆体は照射エネルギーの源への露出 により部分的に硬化されうる。部分的な硬化の結果、バインダー前駆体は固形化 してバインダーを成形する。バインダーが部分的に硬化された場合、得られる固 形化した混合物を、成形された取り扱い可能な構造物と呼ぶ。成形された取り扱 い可能な構造物中のバインダーが完全に硬化された場合は、裏材料とこの成形さ れた取り扱い可能な構造物との組み合わせを被覆研磨用品と呼ぶ。 照射エネルギーの源の例には、電子線、紫外光および可視光が含まれる。製造 用具は照射エネルギーをほとんど吸収しない材料から作製されるべきである。照 射エネルギーはこの用具を通して混合物に伝達されるので、照射エネルギーを吸 収する裏材料は用いうる。照射エネルギーは裏材料を通して伝達される必要はな いからである。 この混合物と接触する製造用具の表面は、好ましくは、パターンにおいて配置 されたキャビティーまたは窪みを有する。本発明の方法の間において、この混合 物はこれらのキャビティー中に濡れ、そして好ましくは、これらのキャビティー を溢れさせる。このバインダー前駆体は製造用具の表面上で少なくとも部分的に 硬化されるので、得られる研磨用品は地形状パターンを有しており、これは製造 用具上のパターンの逆に必然的に対応する。 本発明の方法では、紫外線または可視光照射により通過されない裏材料、例え ば、非常に厚いかまたは不透明であるかまたはこの両方の裏材料、を用いてもよ い。さらに、ピラミッド型を有する研磨コンポジットの場合は、ピラミッドの頂 上はより高い線量の照射を受容するように作製し、そのことにより、後硬化工程 の必要なく硬いチップを有する研磨コンポジットが得られる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法により研摩用品を調製するための装置の模式図である。 図２は、本発明の方法により研摩用品を調製するための他の装置の模式図であ る。 図３は、本発明の方法に有用な製造用具の一部の断面図である。 詳細な説明 本発明は、バインダーによりそれに接着された複数の研摩粒子を有する裏材料 を有する研摩用品を作成する方法を提供する。 図１は、研摩用品を作成するための装置１０を説明する。製造用具１１は２個 の主要表面および２個の端部を有するベルト状である。表表面１３および裏表面 １４を有する裏材料１２は巻戻しステーション１５を出発する。同時に、製造用 具１１は巻戻しステーション１６を出発する。製造用具１１の接触表面１７は被 覆ステーション１８において研摩粒子およびバインダー前駆体の混合物で被覆さ れる。この混合物は、その粘度を低くするために被覆工程の前に加熱されうる。 被覆ステーション１８は、ナイフコーター、ドロップダイコーター、カーテンコ ーター、真空ダイコーターまたは押出ダイコーターのようないずれかの従来の被 覆手段を有しうる。製造用具１１の接触表面１７が被覆された後に、裏材料１２ および製造用具１１は、上記混合物が裏材料１２の表表面１３を濡らすように一 緒にされる。図１において、この混合物は接触ニップロール２０により裏材料１ ２と接触させられ、また、これは製造用具／混合物／裏材料構成を支持ドラム２ ２に対して押しつける。ついで、十分な線量の照射エネルギーが照射エネルギー の源２４により製造用具１１の裏表面２５を通して混合物中に伝達され、バイン ダー前駆体が少なくとも部分的に硬化し、そのことにより、成形された取り扱い 可能な構造物２６が形成される。ついで、製造用具１１が成形された取り扱い可 能な構造物２６から分離される。製造用具１１の成形された取り扱い可能な構造 物２６からの分離はローラー２７において生じる。成形された取り扱い可能な構 造物２６とローラー２７を通過した直後の製造用具１１との間の角度αは急勾配 であることが好ましく、たとえば、３０度を越える。そのことにより、成形され た取り扱い可能な構造物２６が製造用具１１からきれいに分離される。製造用具 １１はマンドレル２８に再度巻かれることにより再使用されうる。成形された取 り扱い可能な構造物２６はマンドレル３０上に巻かれる。バインダー前駆体が完 全硬化していない場合は、熱エネルギーの源または他の照射エネルギーの源のよ うな追加のエネルギー源に露出することによりこれを完全硬化させて被覆研摩用 品を形成しうる。または、追加のエネルギー源を用いなくても結果的に完全硬化 が生じて被覆研摩用品が形成されうる。ここで用いる「完全硬化」などのような 用語は、バインダー前駆体が十分に硬化して得られる製品が研摩用品、たとえば 、被覆研摩用品として機能することをいう。 研摩用品が形成された後に、これは変形される前に可撓化および／または湿潤 化されうる。研摩用品は、使用の前にコーン、エンドレスベルト、シート、ディ スクなどのような所望の形態に変形されうる。 図２は、研摩用品を調製する他の方法のための装置４０を説明する。この装置 において、混合物は製造用具上ではなくて裏材料上に被覆される。この装置にお いて、製造用具４１は表表面および裏表面を有するエンドレスベルトである。裏 表面４３および表表面４４を有する裏材料４２は巻戻しステーション４５を出発 する。裏材料の表表面４４は被覆ステーション４６において研摩粒子およびバイ ンダー前駆体の混合物で被覆される。この混合物は接触ニップロール４８により 製造用具４１の接触表面４７に対して押し付けられ、これは、製造用具／混合物 ／裏材料構成を支持ドラム５０に対して押し付け、そのことにより、この混合物 は製造用具４１の接触表面４７を濡らす。製造用具４１は３個の回転マンドレル ５２、５４および５６上を移動する。ついで、照射エネルギーが製造用具４１の 裏表面５７を通して混合物中に伝達され、バインダー前駆体が少なくとも部分的 に硬化する。１個の照射エネルギーの源５８が存在しうる。また、第２の照射エ ネルギーの源６０があっても良い。これらのエネルギー源は同一もしくは異なる 形式でありうる。バインダー前駆体が少なくとも部分的に硬化された後に、成形 された取り扱い可能な構造物６２が製造用具４１から分離され、マンドレル６４ 上に巻かれる。製造用具４１の成形された取り扱い可能な構造物６２からの分離 はローラー６５において生じる。成形された取り扱い可能な構造物６２とローラ ー６５を通過した直後の製造用具４１との間の角度αは急勾配であることが好ま しく、たとえば、３０度を越える。そのことにより、成形された取り扱い可能な 構造物６２の製造用具４１からのきれいな分離が提供される。バインダー前駆体 が完全硬化していない場合は、熱エネルギーの源またはその他の照射エネルギー の源のような追加のエネルギー源に露出することによりこれを完全硬化させて被 覆研摩用品を形成しうる。または、追加のエネルギー源を用いなくても結果的に 完全硬化が生じて被覆研摩用品が形成されうる。 研摩用品が形成された後に、これは、変換される前に可撓化および／または湿 潤化されうる。研摩用品は、使用前に、コーン、エンドレスベルト、シート、デ ィスクなどのようないずれかの所望の形態に変換されうる。 いずれかの実施態様において、製造用具の接触表面と裏材料の表表面との間の 空間は研摩粒子およびバインダー前駆体の混合物で完全に満たすことが好ましい 。 本発明の方法で用いるのに好ましい裏材料は表表面および裏表面を有する。裏 材料を調製するのに好ましい材料の代表例には、ポリマーフィルム、下塗りポリ マーフィルム、サイズされていない布、あらかじめサイズされた布、サイズされ ていない紙、あらかじめサイズされた紙、バルカンファイバー、不織布およびこ れらの組み合わせが含まれる。裏材料は紫外線または可視光照射に対して透明も しくは不透明でありうる。または、これは紫外線および可視光照射の両方に対し て透明または不透明でありうる。この裏材料は、裏材料をシールするため、また は裏材料のいくつかの物理特性を改変するため、またはこれら両方のために処理 されうる。これらの処理は当業者に周知である。たとえば、布裏材料は含浸被覆 、 裏サイズ被覆、プレサイズ被覆、またはこれらのいずれかの組み合わせを有しう る。含浸被覆は裏材料を飽和して裏材料中の微小な開口部を満たす。裏材料の裏 側に設けられる裏サイズ被覆は、使用中にファイバーまたはヤーンを保護しうる 。プレサイズ被覆は裏材料の表側に設けられる。布の表側上のプレサイズ被覆は 布をシールするために機能する。布を処理するのに有用な樹脂の例には、フェノ ール類、ラテックス、エポキシ、アクリレート、アクリレート化エポキシ、アク リレート化ウレタン、ポリエステル、スターチおよびこれらの組み合わせが含ま れる。布を処理するための樹脂は、たとえば、フィラー、ファイバー、カップリ ング剤、湿潤剤、染料および顔料のような他の添加剤を含有しうる。 研摩コンポジットを形成するのに用いる混合物はバインダー前駆体中に分散さ れた複数の研摩粒子を有する。ここで用いる「混合物」という用語は、バインダ ー前駆体中に分散された複数の研摩粒子を有するいずれかの組成物を意味する。 この混合物は流動可能であることが好ましい。しかしながら、混合物が流動可能 でない場合は、これは、たとえば加熱または加圧またはこれら両方のような他の 手段により、製造用具の接触表面上、または裏材料の表表面上に押出または強制 されうる。混合物は変形可能であるとして特徴付けられる。すなわち、これは押 し付けられて、製造用具の接触表面および裏材料の表表面と同一の形態、外形ま たは輪郭をとりうる。 典型的には、研摩粒子は約０.１〜１５００μｍ、通常は約１〜４００μｍの 範囲の寸法を有する。少なくとも約８、より好ましくは９を越えるモース硬度を 有する研摩粒子が好ましい。しかしながら、この粒子は８を下回るモース硬度を 有しても良い。本発明に用いるのに好ましい研摩粒子の例には、溶融酸化アルミ ニウム、セラミック酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、ホワイト酸化 アルミニウム、グリーンシリコンカーバイド、シリコンカーバイド、アルミナジ ルコニア、ダイアモンド、セリア、立方体窒化ホウ素、ガーネットおよびこれら の組み合わせが含まれる。「研摩粒子」という用語には、個々の研摩粒およびと もに接着されて集合体を形成した複数の個々の研摩粒の両方を含む。研摩集合体 については、米国特許第４,３１１,４８９号、同第４,６５２,２７５号および同 第４,７９９,９３９号にさらに説明されている。 バインダー前駆体はエネルギー、好ましくは照射エネルギー、より好ましくは 紫外光、可視光または電子線源由来の照射エネルギーにより硬化されうる。他の エネルギー源には、赤外、熱およびマイクロ波が含まれる。このエネルギーは本 発明の方法で用いる製造用具に悪影響を及ぼさないものが好ましい。そのことに より、この用具が再使用できる。バインダー前駆体はフリーラジカル機構または カチオン性機構により重合されうる。照射エネルギーへの露出により重合されう るバインダー前駆体の例には、アクリレート化ウレタン、アクリレート化エポキ シ、エチレン性不飽和化合物、垂れ下がった不飽和カルボニル基を有するアミノ プラスト誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシ アヌレート誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソ シアネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせが 含まれる。「アクリレート」という用語はアクリレートおよびメタクリレートを 含む。 アクリレート化ウレタンは、ヒドロキシ末端ＮＣＯ伸張ポリエステルまたはポ リエーテルのジアクリレートエステルである。市販されているアクリレート化ウ レタンの例には、モートンチオコール化学社より入手可能な「ユビタン７８２」 、およびラドキュア・スペシャルティズ社より入手可能な「ＣＭＤ６６００」、 「ＣＭＤ８４００」および「ＣＭＤ８８０５」が含まれる。 アクリレート化エポキシはエポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。た とえば、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステルが挙げられる 。市販されているアクリレート化エポキシの例には、ラドキュア・スペシャルテ ィズ社より入手可能な「ＣＭＤ３５００」、「ＣＭＤ３６００」および「ＣＭＤ ３７００」が含まれる。 エチレン性不飽和化合物には炭素、水素および酸素および必要に応じて窒素お よびハロゲンの原子を含有するモノマー性およびポリマー性化合物の両方が含ま れる。一般に、酸素または窒素原子またはこれらの両方は、エーテル、エステル 、ウレタン、アミドおよび尿素基中に存在する。エチレン性不飽和化合物は、好 ましくは、約４,０００を下回る分子量を有する。好ましいエチレン性不飽和化 合物は、脂肪族モノヒドロキシ基または脂肪族ポリヒドロキシ基を有する化合物 と、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マ レイン酸などのような不飽和カルボン酸との反応から作成されるエステルである 。エチレン性不飽和化合物の代表例には、メチルメタクリレート、エチルメタク リレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、エチレングリコール ジアクリレート、エチレングリコールメタクリレート、ヘキサンジオールジアク リレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパント リアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリア クリレート、ペンタエリスリトールメタクリレートおよびペンタエリスリトール テトラアクリレートが含まれる。他のエチレン性不飽和化合物には、ジアリルフ タレート、ジアリルアジペートおよびＮ,Ｎ−ジアリルアジパミドのようなカル ボン酸のモノアリル、ポリアリル、およびポリメタアリルエステルおよびアミド が含まれる。他の窒素含有エチレン性不飽和化合物には、トリス（２−アクリロ イルオキシエチル）イソシアヌレート、１,３,５−トリ（２−メチアクリルオキ シエチル）−ストリアジン、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、Ｎ−メチ ルアクリルアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドンお よびＮ−ビニルピペリドンが含まれる。 本発明に好ましいアミノプラスト樹脂は、１分子またはオリゴマー当たり少な くとも１個の垂れ下がったα,β−不飽和カルボニル基を有する。これらの材料 は、米国特許第４,９０３,４４０号および１９９１年２月２４日に出願された米 国特許出願第０７/６５９,７５２号にさらに記載されている。 少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導 体および少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシアネート 誘導体は米国特許第４,６５２,２７５号にさらに説明されている。好ましいイソ シアヌレート誘導体はトリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアク リレートである。 エポキシ樹脂はオキシラン環を有し、これはこの環が開くことにより重合され る。本発明に好ましいエポキシ樹脂には、モノマー性エポキシ樹脂およびオリゴ マー性エポキシ樹脂が含まれる。本発明に好ましいエポキシ樹脂の代表例には、 ２,２−ビス［４−（２,３−エポキシプロポキシ）フェニルプロパン］（ビスフ ェノールのジグリシジルエーテル）およびシェル化学社より「エポン８２８」、 「エポン１００４」および「エポン１００１Ｆ」の商標で、ダウ化学社より「Ｄ ＥＲ−３３１」、「ＤＥＲ−３３２」および「ＤＥＲ−３３４」の商標で市販さ れている材料が含まれる。本発明に好適な他のエポキシ樹脂には、フェノールホ ルムアルデヒドのノボラックのグリシジルエーテル（たとえば、ダウ化学社より 入手可能な「ＤＥＮ−４３１」および「ＤＥＮ−４２８」）が含まれる。本発明 に有用なエポキシ樹脂は１種以上の適当な光開始剤の存在下にカチオン性機構に より重合されうる。これらの樹脂は米国特許第４,３１８,７６６号にさらに記載 されている。 紫外線照射または可視光照射のいずれかが用いられる場合は、バインダー前駆 体が光開始剤をさらに含有することが好ましい。フリーラジカル源を発生させる 光開始剤の例には、とくに限定されないが、有機パーオキシド、アゾ化合物、キ ノン、ベンゾフェノン、ニトロソ化合物、アシルハライド、ヒドラゾン、メルカ プト化合物、ピリリウム化合物、トリアクリルイミダゾール、ビスイミダゾール 、ホスフェンオキシド、クロロアルキルトリアジン、ベンゾインエーテル、ベン ジルケタール、チオキサントン、アセトフェノン誘導体およびこれらの組み合わ せが含まれる。 カチオン性光開始剤は酸源を発生させることによりエポキシ樹脂の重合を開始 させる。カチオン性光開始剤は、オニウムカチオンと、金属またはメタロイドの ハロゲン含有錯体アニオンとを有する塩を含みうる。他のカチオン性光開始剤に は、有機金属錯カチオンと、金属またはメタロイドのハロゲン含有錯アニオンと を有する塩が含まれる。 これらは米国特許第４,７５１,１３８号（第６欄第６５行〜第９欄第４５行） にさらに記載されている。カチオン性光開始剤の他の例は米国特許第４,９８５, ３４０号（第４欄第６５行〜第１４欄第５０行）、欧州特許出願第３０６,１６ １号、同第３０６,１６２号に記載の有機金属塩およびオニウム塩である。その 他のカチオン性光開始剤には、欧州特許出願第１０９,５８１号に記載のような 、周期表第ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩＢ族の元素から選択 される金属の有機金属錯体のイオン性塩が含まれる。 照射硬化性樹脂に加えて、バインダー前駆体は、縮合硬化性樹脂のような照射 エネルギー以外のエネルギー源により硬化しうる樹脂をさらに含みうる。このよ うな縮合硬化性樹脂の例には、フェノール樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹 脂および尿素−ホルムアルデヒド樹脂が含まれる。 バインダー前駆体は、たとえば、フィラー（研摩助剤を含む）、ファイバー、 潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、カップリング剤、可塑剤および懸濁 剤のような任意の添加剤をさらに含有しうる。流動特性を補助するための添加剤 の例は、デグサ社より市販されている「ＯＸ−５０」の商標のものである。これ らの材料の量は所望の特性を提供するよう調整されうる。フィラーの例には、カ ルシウムカーボネート、シリカ、クオーツ、アルミニウムスルフェート、クレー 、ドロマイド、カルシウムメタシリケートおよびこれらの組み合わせが含まれる 。研摩助剤の例には、カリウムテトラフルオロボレート、クライオライト、イオ ウ、鉄ピライト（iron pyrites）、グラファイト、塩化ナトリウムおよびこれら の組み合わせが含まれる。混合物は７０重量％まで、典型的には４０重量％まで 、そして好ましくは１〜１０重量％、より好ましくは１〜５重量％のフィラーま たは研摩助剤を含有する。 その混合物は、それら成分を好ましくは低剪断混合機により混合することによ って調製され得る。また、高剪断混合機が使用され得る。通常、研磨粒子はバイ ンダー前駆体に徐々に加えられる。加えて、その混合物中の気泡量を低減するこ と が可能である。これは、混合段階で真空に引くことにより達成される。 成形され、取扱い可能な構造物の製造中に、照射エネルギーを製造用具を通し て、その混合物に伝達させ、そのバインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化す る。「部分硬化」の語により、バインダー前駆体が重合され、得られる混合物が 製造用具から剥離するような状態になることを表す。バインダー前駆体は、エネ ルギー源、例えば熱エネルギーまたは照射エネルギーにより、一旦製造用具から 除去されれば、十分に硬化され得る。また、バインダー前駆体は十分に硬化され 、成形され、取扱い可能な構造物が製造用具から除去され得る。 本発明に好ましい照射エネルギー源には、電子ビーム、紫外線および可視光線 を含む。その他の照射エネルギー源には、赤外線およびマイクロ波を含む。また 、熱エネルギーが使用され得る。電子ビームは、電離線として公知であり、線量 約0.1〜約10Mrad、好ましくは約1〜10Mradで使用され得る。紫外線は、約200〜 約400nm、好ましくは約250〜400nmの範囲内の波長を有する非粒状線（non-parti culate radiation）である。紫外線は線量100〜300W/cmの紫外線より提供される のが好ましい。可視光線は、約400〜約800nm、好ましくは約400〜約550nmの範囲 内の波長を有する非粒状線である。 本発明の方法では、照射エネルギーを製造用具を通して、その混合物に直接伝 達させる。その製造用具を作製する材料は感知できる量の放射線を吸収せず、ま た、照射エネルギーにより劣化されないことが望ましい。例えば、電子ビームを 用いる場合、その電子がセルロースを劣化させるので、製造用具はセルロース材 料から作製されないことが望ましい。紫外線または可視光線を用いる場合、製造 用具材料は十分な紫外線または可視光線をそれぞれ伝達し、所望の硬化レベルを 提供するべきである。 その製造用具は、照射源による劣化を回避するのに十分な速度で操作されるべ きである。照射源による劣化に対して比較的高耐性を有する製造用具は比較的よ り低速度で操作され得；照射源による劣化に対して比較的低耐性を有する製造用 具は比較的より高速度で操作され得る。簡単に言うと、製造用具の適当な速度は 、 製造用具が作製される材料に依存する。 製造用具はベルト、例えばエンドレスベルト、シート、連続シートまたはウェ ブ、被覆ロール、被覆ロール上にマウントされたスリーブ、またはダイの形状で あってもよい。混合物と接触する製造用具の表面は、平滑であり、また、トポグ ラフィー（topography）またはパターンを有してもよい。この表面は本明細書中 では「接触表面」として表される。製造用具がベルト、シート、ウェブ、スリー ブの形状である場合、それは接触表面および非接触表面を有する。製造用具がロ ールの形状である場合、それは接触表面のみを有する。本発明の方法により作製 された研磨物品のトポグラフィーは、その製造用具の逆のパターンを有する。そ の製造用具の接触表面のパターンは一般に、多数のキャビティーまたはくぼみ（ recess）により特徴付けられる。これらキャビティーの開口部は、規則的または 不規則な形状、例えば長方形、半円形、円形、三角形、正方形、六角形、八角形 等を有する。そのキャビティーの壁面は垂直または面取りをしていてもよい。キ ャビティーにより形成されたパターンは、ある特定の計画に従って配置されてい ても、ランダムであってもよい。そのキャビティーは互いに接触（butt up）し ていてもよい。 その製造用具を作製するのに使用され得る熱可塑性材料には、ポリエステル類 、ポリカーボネート類、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（メチルメタクリレー ト）、ポリウレタン類、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン類、ポリスチレン、ま たはそれらの組合せが挙げられる。熱可塑性材料には、添加剤、例えば可塑剤、 フリーラジカル掃去剤または安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、および紫外線吸収 剤を含んでいてもよい。これら材料は実質的に、紫外線および可視光線に対して 透明である。製造用具の一例を図３に示す。製造用具70は２層71および72から成 る。層71の表面は比較的平坦および平滑である。層72の表面はパターンを有する 。層71は高耐熱および高強度を示す。層71に好適な材料の例として、ポリカーボ ネートおよびポリエステルが含まれる。層72は低表面エネルギーを示す。低表面 エネルギーを有する材料により、製造用具からの研磨物品を剥離する容易性が改 良され る。層72に好適な材料の例として、ポリプロピレンおよびポリエチレンが含まれ る。熱可塑性材料から作製されたいくつかの製造用具では、その物品を製造する 操作条件は、過剰な熱が発生しないように設定すべきである。過剰な熱が発生す る場合、これが熱可塑性用具を変形または溶融し得る。ある場合には、紫外線が 熱を発生する。また、１層から成る用具も許容され、多くの例から選択される用 具であることに、注意すべきである。 熱可塑性製造用具は以下の方法に従って作製され得る。原型（master）用具が まず提供される。その原型用具は好ましくは金属、例えばニッケル製である。そ の原型用具は従来の技術、例えば彫刻（engraving）、ホビング加工（hobbing） 、ローレット切り（knurling）、電鋳（electroforming）、ダイヤモンド旋削（ turning）、レーザー機械加工等によって加工され得る。その製造用具表面にパ ターンが所望の場合、その原型用具は表面に製造用具の逆のパターンを有するべ きである。その熱可塑性材料は原型用具を用いてエンボス加工され、パターンを 形成する。エンボス加工は、熱可塑性材料が流動性状態である内に行われ得る。 エンボス加工後、その熱可塑性材料を冷却し、固形化し得る。 また、その製造用具は熱硬化性樹脂から作製され得る。熱硬化性材料から作製 された製造用具は、以下の方法に従って作製され得る。未硬化熱硬化性樹脂を前 記のタイプの原型用具に設ける。その未硬化樹脂を原型用具上に乗せると同時に 、それを加熱により硬化または重合し、その原型用具表面のパターンの逆の形状 を有するように固化する。次いで、その硬化熱硬化性樹脂を原型用具表面から外 す。その製造用具を、硬化した照射硬化性樹脂、例えばアクリレートウレタンオ リゴマーから作製し得る。照射硬化された製造用具は、硬化を放射線、例えば紫 外線の照射により行う以外は、熱硬化性樹脂から作製した製造用具と同様に作製 する。 特に有用な製造用具は以下の方法より作製される。ニッケルから作製し、平坦 な裏表面および製造用具の所望の表面トポグラフィーと逆のものを有する表表面 を有する原型用具を、表表面を上にして、レベル表面上に置く。1/4インチ（0.0 64cm）角の鋼材を原型用具のエッジの回りに置くことにより、原型用具の表表面 を 囲む堤防を形成する。その堤防は、「３Ｍエクスプレス（Express）」ビニルポ リシロキサン接触圧（impression）材料（ミネソタ・マイニング・アンド・マニ ュファクチュアリング・カンパニー（Minnesota Mining and Manufacturing Com pany）製）のビードを用いて、原型用具と結合させる。エラストマー（シルガー ド（Sylgard）＃184、ダウ・コーニング・コーポレーション（Dow Corning Corp oration）製）に製造者の推奨規格に従って触媒作用を与え、1/16インチ（0.16c m）〜1/8インチ（0.32cm）の厚さを有する層を提供するのに十分な量で、その原 型用具の表表面に注ぐ。このアセンブリを室温で８時間放置して、気泡を消し、 ゲルを形成させる。次いで、そのアセンブリをオーブン内に移動して、49℃で24 時間保持し、そのエラストマーの寸法を固定する。204℃で４時間継続の硬化に より、最大機械強度を有するエラストマーが提供される。冷却後、エラストマー 製造用具を原型用具から外し、その製造用具のエッジをトリムする。完成された エラストマー製造用具を用いて、本発明の方法により研磨物品を製造し得る。 また、製造用具の接触表面は剥離被膜を有してもよく、そのことにより製造用 具からの研磨物品の剥離が容易となる。そのような剥離被膜の例として、シリコ ーン類およびフルオロケミカルが含まれる。 以下の非限定的実施例により、更に本発明を説明する。実施例中の全ての部数 、百分率、比等は、他に表示しない限り、重量による。 試験方法Ｉ 被覆研磨用品を7.6cm×335cmのエントルスベルトに加工し、定負荷表面グライ ンダーにより試験した。寸法約2.5cm×5cm×18cmを有する予め秤量した1018軟鋼 ワークピースをホルダーに取り付けた。そのワークピースを、その上に被覆研磨 ベルトがワン・オン・ワン・ランドで乗せられるのこ歯状（serrated）ゴム接触 ホイール（85ショアー（Shore）Aジュロメーター；直径約36cm）と、2.5cm×18c m面において接触させて、垂直に置いた。ベルトが約2050m/分で作動しながら、 バネ押しプランジャーがワークピースをベルトに4.5kgの荷重で押さえると同時 に、そのワークピースを垂直方向に18cmのパス（path）を20サイクル/分の速度 で往復 運動させた。グラインド時間１分経過後、ワークピースホルダーアセンブリを外 し、ワークピースを再秤量し、元の重量から研磨後重量を引くことにより、取り 去られた素材量を計算した。別の、予め秤量したワークピースおよびホルダーを その装置に取り付けた。その試験の終点を分単位で適当な表、即ち表１および表 ２に示した。 試験方法II 試験方法IIは、その試験終点が５分間であり、ワークピースが304ステンレス 鋼であること以外は、本質的に試験方法Ｉと同様とした。 実施例１ この実施例の裏材料はＪウェイト（weight）レーヨン裏材料であった。その裏 材料は、裏材料の表側にラテックス/フェノール樹脂プレサイズ処理（硬化樹脂 を基準として、ラテックス85部/フェノール樹脂15部）を施した。プレサイズ処 理を支持体に施し、加熱して、実質的に全ての揮発物を除去し、フェノール樹脂 をゲル化した。 この実施例の研磨用品を、図１に示した装置により製造した。その製造用具を ポリプロピレンから作製し、底が互いに接触するように配置したピラミッド形か ら成るパターンを有したダイヤモンド旋削ニッケル原型用具から外してエンボス 加工した。そのピラミッド形の底の幅は約350〜400μm、ピラミッド形の高さは 約350〜400μmであった。このタイプのパターンは、米国特許第5,152,917号の図 １に開示されている。 バインダー前駆体は、トリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリア クリレート（50部）、トリメチロールプロパントリアクリレート（50部）、デグ サ（Degussa）から商品名「OX-50」で市販の非晶質シリカ充填材（１部）、メタ クリレートシランカップリング剤（0.5部）、およびチバ・ガイギー（Ciba Geig y）社から商品名「イルガキュア（Irgacure）651」で市販の2,2-ジメトキシ-1-2 -ジフェニル-1-エタノン光開始剤（0.5部）から成る。ホワイト溶融酸化アルミ ニウム研磨粒子（平均粒径40μm）をバインダー前駆体に徐々に加えて、得られ る混合物はバインダー 前駆体１部に対して研磨粒子2.3部から成るようにした。照射エネルギー源は、1 18W/cmで操作する単一の紫外光であった。その方法は、ウェブ速度約2.4m/分で 操作する連続法であった。その研磨用品を装置から外した後、それを100℃で８ 時間加熱し、ラテックス/フェノール支持体処理を完全に硬化した。研磨用品を 可撓化せず、試験を行った。 比較例Ａ 比較例Ａの用品は従来の被覆研磨用品であった。その裏材料はポリエチレンテレ フタレートフィルムであり、研磨粒子は40μmホワイト酸化アルミニウムであっ た。メイク（make）被膜およびサイズ（size）被膜はレゾルシノールフェノール 樹脂を含有する。その物品は、ミネソタ州セントポール（St.Paul）のミネソタ ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Minnesota Mi ning and Manufacturing Company）から商品名「インペリアル（IMPERIAL）ミク ロフィニシング・フィルム（Microfinishing Film）」として市販されている。 実施例１および比較例Ａの研磨用品を、試験方法Ｉに従って試験した。その結 果を表１に示した。 実施例２ この実施例の研磨用品を、以下の点を除いて、実施例１で用いたものと同様の 方法により製造した。 光開始剤は、チバ・ガイギー（Ciba Geigy）社から商品名「イルガキュア（Ir gacure）369」で市販の2-ベンジル-2-N,N-ジメチルアミノ-1-（4-モルホリノフ ェニル）-1-ブタノンであった。その光開始剤は、バインダー前駆体の１重量％ の濃度で存在した。研磨粒子は、グレードP320熱処理酸化アルミニウムであった 。照射エ ネルギー源は236W/cmで操作する単一の可視光であった。速度は約15.2m/分であ った。 比較例Ｂ 比較例Ｂの用品は従来の被覆研磨材であった。その裏材料は実施例１で用いた ものと同様であり、研磨粒子はグレードP320熱処理酸化アルミニウムであった。 メイク被膜はレゾルシノールフェノール樹脂を含有し；サイズ被膜はレゾールフ ェノール樹脂65％および氷晶石35％から成る充填樹脂を含有する。この製品は、 ミネソタ州セントポール（St.Paul）のミネソタ・マイニング・アンド・マニュ ファクチュアリング・カンパニー（Minnesota Mining and Manufacturing Compa ny）から商品名「スリーマイト（Three-M-ite）」で市販されている。 実施例１、実施例２および比較例Ｂの被覆研磨用品を、試験方法Ｉおよび試験 方法IIに従って試験した。試験方法IIの結果を表２に示し、試験方法IIの結果を 表３に示した。 実施例２は、硬質砥粒を用いた場合、精密に作製された研磨用品により得られ る切削量がかなり増加することを示している。 本発明の範囲および意図を逸脱することなく、本発明の様々な変形および変更 が当業者に明らかとなり、本発明は本明細書中に例示した態様に不当に限定され るものではないと解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カラー、スコット・アール アメリカ合衆国 55133―3427、ミネソタ 州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ ボックス33427番 （番地の表示なし) (72)発明者 ハーディー、ディビッド・エイチ アメリカ合衆国 55133―3427、ミネソタ 州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ ボックス33427番 （番地の表示なし) (72)発明者 ホームズ、ゲーリー・エル アメリカ合衆国 55133―3427、ミネソタ 州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ ボックス33427番 （番地の表示なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．a．研磨粒子およびバインダー前駆体を含有する混合物を提供する工程； b．表表面を有する裏材料を提供する工程； c．裏材料の表表面が製造用具の接触表面に対面することにより該製造用具の 接触表面と該裏材料の表表面との間に混合物受容空間が決定されるように、接触 表面を有する照射エネルギー透過性製造用具に対して裏材料を位置させる工程； d．工程（a）の該混合物を該混合物受容空間に導入する工程； e．照射エネルギーを該製造用具を通して伝達することにより、該バインダー 前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、成形された取り扱い可能な構造物を提 供する工程；及び f．該成形された取り扱い可能な構造物を該製造用具から分離する工程； を包含する、被覆研磨用品を作製するのに好ましい成形された取り扱い可能な構 造物を調整する方法。 ２．前記製造用具の接触表面がキャビティーを有する請求項１記載の方法。 ３．前記キャビティーが非ランダムパターンにおいて配置される請求項２記載 の方法。 ４．前記裏材料がポリマーフィルム、下塗りポリマーフィルム、非処理布、処 理布、非処理紙、処理紙、バルカンファイバー、不織布およびこれらの組み合わ せからなる群から選択される材料を含む請求項１記載の方法。 ５．前記研磨粒子が、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、 熱処理酸化アルミニウム、グリーンシリコンカーバイド、ホワイト酸化アルミニ ウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ダイアモンド、セリア、立方 体窒化ホウ素、ガーネットおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される 材料を含む請求項１記載の方法。 ６．前記研磨粒子が少なくとも約８のモース硬度を有する請求項１記載の方法 。 ７．前記バインダー前駆体が照射エネルギーにより硬化されうる請求項１記載 の方法。 ８．前記バインダー前駆体がアクリレート化ウレタン、アクリレート化エポキ シ、エチレン性不飽和化合物、垂れ下がった不飽和カルボニル基を有するアミノ プラスト誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソシ アヌレート誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソ シアネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせか らなる群から選択される請求項１記載の方法。 ９．前記バインダー前駆体が光開始剤をさらに含有する請求項８記載の方法。 １０．前記混合物が、ナイフコーター、ドロップダイコーター、カーテンコー ター、真空ダイコーターおよび押出しダイコーターからなる群から選択されるコ ーターにより設けられる請求項１記載の方法。 １１．前記製造用具が紫外線照射、可視光照射または紫外線照射および可視光 照射の両方を伝達する請求項１記載の方法。 １２．前記製造用具が熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または照射硬化性樹脂を含 む請求項１記載の方法。 １３．前記製造用具がエンドレスベルトを含む請求項１記載の方法。 １４．前記エネルギーの源が電子線、紫外線照射および可視光照射からなる群 から選択される請求項１記載の方法。 １５．前記裏材料が前記照射エネルギーに対して不透明である請求項１記載の 方法。 １６．請求項１記載の成形された取り扱い可能な構造物を完全に硬化させる工 程を包含する被覆研磨用品を調製する方法。 １７．a．表表面を有する裏材料を提供する工程； b．接触表面を有する照射エネルギー伝達性製造用具を提供する工程； c．該製造用具の接触表面の上に、複数の研磨粒子およびバインダー前駆体を 含む混合物を設ける工程； d．該製造用具の接触表面上の混合物を、この混合物が裏材料の表表面を濡ら すように、裏材料の表表面と接触させる工程； e．該製造用具を通して照射エネルギーを伝達することにより、該バインダー 前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、成形された取り扱い可能な構造物を提 供する工程；および f．該成形された取り扱い可能な構造物を該製造用具から分離する工程； を包含する被覆研磨用品を作製するための成形された取り扱い可能な構造物を調 整するための方法。 １８．前記製造用具の接触表面がキャビティーを有する請求項１７記載の方法 。 １９．前記キャビティーが非ランダムパターンにおいて配置される請求項１８ 記載の方法。 ２０．前記裏材料がポリマーフィルム、下塗りポリマーフィルム、非処理布、 処理布、非処理紙、処理紙、バルカンファイバー、不織布およびこれらの組み合 わせからなる群から選択される材料を含む請求項１７記載の方法。 ２１．前記研磨粒子が、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム 、熱処理酸化アルミニウム、グリーンシリコンカーバイド、ホワイト酸化アルミ ニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ダイアモンド、セリア、立 方体窒化ホウ素、ガーネットおよびこれらの組み合わせからなる群から選択され る材料を含む請求項１７記載の方法。 ２２．前記研磨粒子が少なくとも約８のモース硬度を有する請求項１７記載の 方法。 ２３．前記バインダー前駆体が照射エネルギーにより硬化されうる請求項１７ 記載の方法。 ２４．前記バインダー前駆体がアクリレート化ウレタン、アクリレート化エポ キシ、エチレン性不飽和化合物、垂れ下がった不飽和カルボニル基を有するアミ ノプラスト誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソ シアヌレート誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイ ソシアネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせ からなる群から選択される請求項１７記載の方法。 ２５．前記バインダー前駆体が光開始剤をさらに含有する請求項２４記載の方 法。 ２６．前記混合物が、ナイフコーター、ドロップダイコーター、カーテンコー ター、真空ダイコーターおよび押出しダイコーターからなる群から選択されるコ ーターにより設けられる請求項１７記載の方法。 ２７．前記製造用具が紫外線照射、可視光照射または紫外線照射および可視光 照射の両方を伝達する請求項１７記載の方法。 ２８．前記製造用具が熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または照射硬化性樹脂を含 む請求項１７記載の方法。 ２９．前記エネルギーの源が電子線、紫外線照射および可視光照射からなる群 から選択される請求項１７記載の方法。 ３０．前記裏材料が前記照射エネルギーに対して不透明である請求項１７記載 の方法。 ３１．前記製造用具がエンドレスベルトを含む請求項１７記載の方法。 ３２．請求項１７記載の成形された取り扱い可能な構造物を完全に硬化させる 工程を包含する被覆研磨用品を調製する方法。 ３３．a．表表面を有する裏材料を提供する工程； b．接触表面を有する照射エネルギー伝達性製造用具を提供する工程； c．該裏材料の表表面上に、複数の研磨粒子およびバインダー前駆体を含む混 合物を設ける工程； d．該裏材料の表表面上の混合物を、この混合物が該製造用具の接触表面を濡 らすように、該製造用具の接触表面に直接接触させる工程； e．該製造用具を通して照射エネルギーを伝達することにより、該バインダー 前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、成形された取り扱い可能な構造物を提 供する工程； f．該成形された取り扱い可能な構造物を製造用具から分離する工程； を包含する、被覆研磨用品を作製するための成形された取り扱い可能な構造物を 調整するための方法。 ３４．前記製造用具の接触表面がキャビティーを有する請求項３３記載の方法 。 ３５．前記キャビティーが非ランダムパターンにおいて配置される請求項３４ 記載の方法。 ３６．前記裏材料がポリマーフィルム、下塗りポリマーフィルム、非処理布、 処理布、非処理紙、処理紙、バルカンファイバー、不織布およびこれらの組み合 わせからなる群から選択される材料を含む請求項３３記載の方法。 ３７．前記研磨粒子が、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム 、熱処理酸化アルミニウム、グリーンシリコンカーバイド、ホワイト酸化アルミ ニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ダイアモンド、セリア、立 方体窒化ホウ素、ガーネットおよびこれらの組み合わせからなる群から選択され る材料を含む請求項３３記載の方法。 ３８．前記研磨粒子が少なくとも約８のモース硬度を有する請求項３３記載の 方法。 ３９．前記バインダー前駆体が照射エネルギーにより硬化されうる請求項３３ 記載の方法。 ４０．前記バインダー前駆体がアクリレート化ウレタン、アクリレート化エポ キシ、エチレン性不飽和化合物、垂れ下がった不飽和カルボニル基を有するアミ ノプラスト誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイソ シアヌレート誘導体、少なくとも１個の垂れ下がったアクリレート基を有するイ ソシアネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせ からなる群から選択される請求項３３記載の方法。 ４１．前記バインダー前駆体が光開始剤をさらに含有する請求項４０記載の方 法。 ４２．前記混合物が、ナイフコーター、ドロップダイコーター、カーテンコー ター、真空ダイコーターおよび押出しダイコーターからなる群から選択されるコ ーターにより設けられる請求項３３記載の方法。 ４３．前記製造用具が紫外線照射、可視光照射または紫外線照射および可視光 照射の両方を伝達する請求項３３記載の方法。 ４４．前記製造用具が熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または照射硬化性樹脂を含 む請求項３３記載の方法。 ４５．前記エネルギーの源が電子線、紫外線照射および可視光照射からなる群 から選択される請求項３３記載の方法。 ４６．前記裏材料が前記照射エネルギーに対して不透明である請求項３３記載 の方法。 ４７．前記製造用具がエンドレスベルトを含む請求項３３記載の方法。 ４８．請求項３３記載の成形された取り扱い可能な構造物を完全に硬化させる 工程を包含する被覆研磨用品を調製する方法。