JPH08511733A - パターン化された研磨用製品並びに製法及び使用法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 型押しされた研磨表面を有する研磨用製品10を提供する。本発明において、該製品は、表面を有する支持体12を含む。多数の突起20は、各突起20間のくぼみ14を境界とするような突起20で、支持体12の表面に配置される。第一接着剤層24は、これらの突起20に塗布され、かつ研磨材26は、該第一接着剤層上に付着され、これによって、該支持体12の突起20を被覆し、該研磨材26の付着していないくぼみ14と共に、研磨コーティングを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 パターン化された研磨用製品並びに製法及び使用法 本発明は、パターン化された研磨用製品に関し、そして、詳細には突起上に付 着された研磨材を伴う、複数の突起を有する支持体を含む、パターン化された研 磨用製品に関する。 被覆された研磨用製品は、一般に１種以上の接着剤層によって基材に結合され た研磨材を含み、典型的には砥粒の形状で含んでいる。研磨用製品は、様々な表 面、例えばスチール及び他の金属類、木材、積層集成木材、プラスチック、ガラ ス繊維、皮又はセラミックなどの、サンディング、研削、又は艶だしに使用する ことができる。 研削組立品において、多くの研磨用製品が、ディスクとして使用されている。 典型的な研磨用サンディング又は研削の組立品は、ゴム又はプラスチックのよう な弾性がありかつ強化された物質から製造された支持体パッド、通常該バックア ップパッドに摩擦で取り付けられた研磨ディスク、及び該研磨ディスク及び該バ ックアップパッドを取付けるための回転可能なシャフト及びキャップを具備し、 これがシャフトにキャップをねじ止めすることで、該ディスクにかかる圧力によ って取付けられていて、その結果該ディスクは、該バックアップパッドに対し押 し込まれた状態となる。使用時には、この組立品のシャフトは回転し、かつ該デ ィスクの研磨材で被覆された表面が、工作物に対し押し付けられる。 一般に、被覆された研磨ディスクを製造する方法は、２種類ある。第一の方法 は、例えば、布、加硫された繊維、紙又は類似の基材の上を少なくとも１種の結 合剤及び砥粒で被覆するような、公知の 方法で製造された被覆された研磨布から、研磨ディスクを製造する方法である。 その後この硬化された研磨布は、実質的に円形のディスクに打抜かれることによ って、変形される。 第二の研磨ディスクの製造法は、すでに所望の最終的な形状のもの、すなわち 所望の直径及び任意の中央の１個又は複数の穴を有する円形の基材から開始する 。次に、このディスク基材を、第一の結合剤で被覆し、これは通常メイクコーテ ィング(make coating)と称される。その後砥粒を、前述のメイクコーティングに 埋込み、かつこのメイクコーティングを、砥粒が基材に付着する程度にまでメイ クコーティングを凝固するのに十分な条件に晒す。その後第二結合剤を、該砥粒 上に被覆し、かつ凝固する。別の方法は、該基材を、樹脂及び鉱物のスラリーで 被覆する。使用される典型的な基材は、加硫されたゴム、加硫された繊維、及び 金属（アルミニウム又はスチール）である。 前述の製造法は両方共、研磨ディスクの製造に広範に使用されているが、それ ぞれに問題がある。布から打抜かれたディスクは、通常かなり薄い基材であり、 典型的には約100〜2500μｍである。このような厚さの基材は、容易にほころび かつ引き裂け、並びに容易にしわを生じたり、かつ折れたりする。布から作られ たディスクは、理想的な湿度条件下に保存されない場合は、加齢に伴い、巻きあ がる、もしくは丸まる傾向がある。このような薄い基材を避ける意図でより厚い 基材が使用される場合には、残念なことに、ディスクの切断又は打抜きは、その より厚い基材のために、困難になる。更に、より厚くかつ堅い基材類は、刃をよ り切れ味悪くする。 あらかじめ作成された基材の被覆によって製造された研磨ディスクは、通常ナ イフ塗布機又は蝕刻ロールによって、もしくは時には塗料はけを用いて手動で、 単層に被覆される。残念なことに、この コーティングが円形の基材の前縁に接する時、前述のコーティング手段は、その ディスクの周囲に、該コーティング物質の望ましくない高いリップを残すように 、わずかに跳び上がることがある。このリップは、該ディスクによって研磨され ている工作物に、所望でないかき傷及びえぐれを生じるような、研磨ディスク上 の高い地点となる。ディスクの周囲を被覆するのを避け、それによってリップの 形成を防ぐ手段は、その周囲の部分をマスクするか、もしくはそれをより低くし て、被覆されないようにするかのいずれかである。このような方法は、均一な厚 さのコーティングの維持に関連した労力及び製造コストの増加のために望ましく ない。 本発明は、パターン化された研磨面を有する、被覆された研磨用製品である。 本製品は、表面を有する円板型の熱可塑性支持体を含む。多数の突起が、各突起 間を画定するくぼみを有する該支持体の表面に配置されている。第一接着剤層は 、これらの突起に塗布される。更に研磨材が、該第一接着剤層に付着され、これ によって、該結合剤の突起を被覆し、実質的に研磨材が付着していない前述のく ぼみに研磨コーティングを形成する。これらの突起は、被覆された研磨用製品製 造時に、盛り上がったリップを形成する傾向を減少するような支持体を結果的に もたらす。 図１は、本発明の突起を有する支持体を具備する研磨用製品の平面図である； 図２は、図１の研磨用製品の線2-2にそった、断面図である； 図３は、本発明の別の実施態様の平面図である； 図４は、本発明の更に別の実施態様の平面図である。 図１は、様々な工作面（示さず）の研削、サンディング及び艶だし用の、本発 明の研磨ディスク、通常10で示す、の平面図を示している。ディスク10は、好ま しくは熱可塑性結合剤の射出成形によっ て形成された実質的に円形の支持体12を具備している。本発明の支持体12が、熱 可塑性結合剤を含むことが明らかになっている一方で、ゴム又は他のプラスチッ クのような、いずれかの弾性がありかつ強化された物質も本発明の範囲である。 該支持体は、好ましくは熱可塑性物質及び繊維物質で構成される硬質構造である 。 この支持体12は、くぼんだ部分又は領域14、裏面又は非研削面16（図２に表 示）、及び周囲17を有す。該支持体のほぼ中央を通って伸びている開口部18は、 この支持体12を適当な研削機（表示せず）に装着するための、適当な道具（表示 せず）の受けである。 この支持体12は、好ましくは直径が約５〜約30cmであり、更に好ましくは約17 cmであり、かつ中央の開口部の直径は、好ましくは約1.27cm〜約2.54cmの範囲で ある。この支持体の厚さ（突起を含まない）は、典型的かつ好ましくは、約100 〜約2500μｍの範囲である。しかし、直径、厚さ及び開口部は、これらの好まし い範囲未満又はこれよりも大きい値も、本発明の範囲に含まれることを特記しな ければならない。支持体12は、好ましくは円形であるが、長方形、正方形、六角 形、八角形、楕円形などの形状の支持体も、本発明の範囲内である。更にこのデ ィスクは、中央部分から突出している腕を伴う中央部分を有することができる。 これに類似の構造は、譲受人の米国特許第5,142,829号に開示されている。 上面21を有する多数の突起20は、該支持体12のくぼみ14間に配置される。該支 持体12が射出成形法によって形成される場合は、好ましくは突起20は、支持体12 と同じ材料から作られ、かつ支持体12上に形成される。しかし、これらの突起20 のために異なる材料を使用すること、及び／又は独立した突起20を接着又は他の 手段で該支持体12に付着することは、本発明の範囲である。 これらの突起20は、円形、長円、長方形、三角形、線状、渦巻、 もしくはいずれか不均一又は不定形の形状を含む、様々な幾何学的形状に形成さ れる。それらの突起の寸法、すなわち長さ及び幅は、約0.1cm〜約5.0cmの間が好 ましい。線状33又は渦巻32の幾何学的形状を有する突起20の場合、これらの線33 又は渦巻32の長さは、ほぼ支持体12の半径であり、渦巻32では、幅が最も狭い部 分で約0.1cm、広いところで約５cmである。くぼみ14の表面からのこれらの突起2 0の高さは、約0.05mm（50μｍ）〜約10mmの間である。突起20の高さは、約0.1mm （100μｍ）〜約５mmの間が好ましい。 これらの突起20は、くぼみ14の間に、いずれかの方法で、該支持体12上に配列 されている。しかし、好ましい実施態様において、これらの突起20は、該支持体 12上で、図１で説明されたように、開口部18及び周囲17の間に同心円状に配列さ れ、もしくはいずれも該支持体12の開口部18近傍から周囲17付近の地点まで伸び る、図３に示された半径方向に伸びる渦巻、又は図４に示された半径方向に伸び る線である。 本発明の支持体は、様々な方法のいずれかで製造することができる。最も好ま しい方法は、くぼみを有する金型へ熱可塑性物質を射出し、このくぼみに熱可塑 性物質をいれ、その結果支持体上に突起を形成する。当該技術分野において公知 であるように、適当な離型剤が、この方法のためには必要である。本方法におい ては、金型は、支持体の平面又はくぼみが単一性を持つような突起を有する単一 の構造を形成するために、所定の外形及び寸法を有す。別の方法は、最初に、熱 可塑性物質の押出し、又は熱可塑性物質の射出成形のいずれかによって、平らな 支持体を形成する。その後突起を、この平らな支持体に、適当な接着剤で結合さ せる。この結果、同様の突起及びくぼみを有する支持体をもたらす。他の方法は 、平らな支持体を型押しして、突起及びくぼみを形成する。まず、熱可塑性物質 を加熱し、軟化状態とし、かつその後型押し機に押し付け、それから取り外し、 かつ次に冷却し、該熱可塑性物質を再度硬化する。 本発明の突起20の上面21から成る領域は、このディスク10の研削面を含む。こ の支持体は、すでに最終製品の用途に適した寸法及び形状を有している。各支持 体は、個別に被覆されている。くぼみ14は、研削には関連しない。図２に詳細に 説明されたように、樹脂接着剤で形成された第一接着剤層24は、該支持体12の上 面21に塗布されている。メイクコーティングと称されることもある、この第一接 着剤層は、ロール塗布、しごき塗布、スクリーン印刷、グラビア塗布、ナイフ塗 布、吹付け塗布などを含む、様々な方法のいずれかによって塗布される。このコ ーティング法は、該支持体の突起にのみ塗布される接着剤をもたらさなければな らない。 次に研磨材又は砥粒26は、前述の突起20の接着剤で被覆された上面21に塗布さ れるが、突起20間のくぼみ14には、研磨材が付着されない。この研磨材は、ドロ ップ塗布(drop coating)、静電塗装又はそれに類似の方法によって、塗布される 。得られた構成体は、その後前述の第一接着剤コーティングが該支持体の突起に 砥粒を保持する程度に、少なくとも部分的に凝固するような条件に、該第一接着 層が晒される。次に、第二接着剤層を、この砥粒及び第一接着剤層の上に塗布す る。得られる構成体は、第一及び第二の接着剤が凝固するのに十分な条件に晒さ れる。この接着剤層を、少なくとも部分的に、もしくは完全に凝固するために、 接着剤層の化学的性質に応じて、この構成体を、熱エネルギー、放射エネルギー （電子ビーム、紫外線又は可視光）のいずれか、もしくはそれらの組み合わせに 暴露される。この支持体は、個別に被覆されているので、該突起は支持体上に形 成されるべき均一なコーティングの手段を提供し、過剰な接着端（すなわち“リ ップ”）の形成を最少にする。 本発明の都合が良い塗布のための砥粒26の平均粒度は、少なくともおよそ50μ ｍであり、かつ約2500μｍまでの範囲であることができる。この砥粒は、米国特 許第5,201,916号に開示された砥粒のような、均一で、あらかじめ定められた形 状を有することができる。更にこの研磨材26は、特定の型で延伸されるか、もし くはこれは型延伸せずに、突起の上面21に塗布される。これらの砥粒は、モース 硬度で７以上であることが好ましく、かつ非研磨（モース硬度７未満）の希釈用 粒子をこれに添加することができる。 前述の研磨材26の塗布後に、サイジング樹脂28が、研磨材26及び第一接着剤層 の上に塗布される。（図２のみ、突起に塗布されたサイジング樹脂を示す。支持 体の露呈された表面全体、すなわち突起及びくぼみの両方を含む表面上に、サイ ジング樹脂28を塗布することも可能である。）このサイジング樹脂28は、充填フ ェノール樹脂を含有することが好ましいが、該支持体12の熱可塑性物質と適合可 能な、メイクコート24、又は他のコーティングと同一の物質を含むことができる 。 好ましい硬化された基材組成物は、工作物の研磨接触面において、低くても約 200℃の温度、及び少なくとも約１kg/cm²の圧力、好ましくは少なくとも約２kg/ cm²に認容性がある。すなわち、好ましい成形可能な熱可塑性物質は、低くとも 約200℃の融点を持つ。更に、この強靭な、耐熱性の熱可塑性物質の融点は、繊 維補強剤の融点よりも十分低いことが好ましく、すなわち少なくとも約25℃低い 。この方法で、前記補強剤は、該熱可塑性結合剤の成形時には、悪影響を受けな い。更に、該基材中の熱可塑性物質は、接着剤層に使用された物質と、十分適合 可能であり、基材は劣化せず、かつ研磨材の効果的接着が保たれる。更に好まし い熱可塑性物質類は、本発明の被覆された研磨用製品を少なくとも湿表面上で使 用するために 、一般に水性環境に不溶性である。 本発明の製品類の基材の製造に適している熱可塑性物質の例は、ポリカーボネ ート、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリスチレン、アク リロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、アセタールポリマー 、ポリアミド、又はそれらの組み合わせである。これらの例の中で、ポリアミド 及びポリエステルが好ましい。ポリアミド物質は、最も好ましい熱可塑性結合剤 物質であり、少なくともこれらは本質的に強靭かつ耐熱性であり、典型的には好 ましい接着樹脂に下塗りなしで良い接着性をもたらし、かつ比較的安価であるか らである。 前述の基材が形成される熱可塑性結合性物質が、ポリカーボネート、ポリエー テルイミド、ポリエステル、ポリスルホン又はポリスチレン物質である場合には 、該基材及び該メイクコート間の接着を増強するために、下塗りを行うことが好 ましい。本願明細書中で使用された用語“下塗り”は、機械的及び化学的な、下 塗り又は下塗り工程の両方を意味する。機械的下塗り工程の例は、コロナ処理及 びひきずり(scuffing)であるが、これらに限定されるものではなく、これらは両 方とも該基材の表面積を増加する。好ましい化学的下塗りの例は、米国特許第4, 906,523号に開示された、例えばポリウレタン、アセトン、イソプロパノール、 水のコロイド分散系、及びコロイド状ケイ素酸化物である。 本発明の基材が形成される最も好ましい熱可塑性物質は、ポリアミド樹脂物質 であり、これはアミド基、すなわち-C(O)NH-を有することが特徴である。ポリア ミド樹脂物質の様々な種類、すなわちナイロン6/6又はナイロン６のようなナイ ロン類を使用することができる。フェノールを基本にしたメイクコートを行う場 合には、中でもナイロン６が最も好ましい。（用語“メイク”コーティング及び “サイズ”コーティングは、当該技術分野で周知であり、更なる説明は必要ない と考えられる。）これは、ナイロン６及びフェノール系接着剤の間で、優れた接 着を得ることができるためである。この性質のポリマー基材は、1992年10月８日 に出願された、欧州特許出願第EPO 93.921664.6号に記載されている。 本発明の基材は、前述の熱可塑性結合剤物質に加え、有効量の繊維補強剤を含 むことが好ましい。この場合の繊維状物質の“有効量”は、前述の硬化された基 材の物理特性、すなわち耐熱性、靭性、柔軟性、剛性、形制御性、接着性などに 少なくとも改善をもたらすのに十分な量であるが、いずれか顕著な数の空隙を生 じ、該基材の構造的結着性に悪影響を及ぼすほど多くの繊維補強剤ではない。好 ましくは、基材中の繊維補強剤は、その基材の約１〜40重量％の範囲、更に好ま しくは約５〜35重量％の範囲、最も好ましくは約15〜30重量％の範囲である。 前述の繊維状の物質が使用される場合は、独立した複数の繊維又は繊維状スト ランドの形状、もしくは繊維のマット又は布であることができる。この補強剤は 、製に都合が良いように、独立した複数の繊維又は繊維状ストランドの形状であ ることが好ましい。繊維類は、典型的にはアスペクト比が、少なくとも約100:1 である、細い糸片と定義される。繊維のアスペクト比とは、繊維の長さの幅に対 する比である。前記マット又は布は、織布又は不織布のいずれかのマトリックス 形状である。不織布マットは、機械的、熱的又は化学的手段によって、結合し又 は交絡することにより製造されたランダム分布のマトリックスである。 本発明の塗布において有用な補強用繊維の例は、金属繊維又は非金属繊維を含 む。非金属繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、無機繊維、耐熱性有機物質から形成 された合成又は天然の繊維、もしくはセ ラミック物質から形成された繊維である。本発明の塗布において好ましい繊維は 、非金属繊維であり、更に好ましいのは耐熱性有機繊維、ガラス繊維又はセラミ ック繊維である。 “耐熱性”有機繊維は、使用可能な有機繊維が、本発明の被覆された研磨基材 の製造及び使用の条件下で、融解、又は切断に対して抵抗性を持たなければなら ないことを意味する。有用な天然有機繊維の例は、ウール、絹、綿、又はセルロ ースである。有用な合成有機繊維の例は、ポリビニルアルコール繊維、ポリエス テル繊維、レーヨン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、又は フェノール繊維である。本発明の適用において好ましい有機繊維は、アラミド繊 維である。このような繊維は、デュポン社(Wilmington,DE)から、“ケブラー(Ke vlar)”及び“ノメックス(Nomex)”の商標で市販されている。 本発明の適用のための最も好ましい補強用繊維は、ガラス繊維であり、少なく ともこれらが、該被覆された研磨用製品に対し所望の特性を有し、かつ比較的安 価であるという理由からである。更に適している界面結合剤が、ガラス繊維の熱 可塑性物質への接着を増強するために存在する。ガラス繊維は、通常文字を使っ たグレードで分類されている。例えば、Ｅガラス（電気的）及びＳガラス（強度 ）である。更に文字コードは直径の範囲を示し、例えばサイズ“Ｄ”は、約６μ ｍの直径をもつフィラメントを表わし、サイズ“Ｇ”は、約10μｍの直径をもつ フィラメントを表わす。ガラス繊維の有用なグレードは、フィラメント名がＤか らＵであるＥガラス及びＳガラスの双方を含む。ガラス繊維の好ましいグレード は、フィラメント“Ｇ”のＥガラス及びフィラメント“Ｇ”のＳガラスである。 市販されているガラス繊維は、スペシャルティーガラス(Specialty Glass)社(Ol dsmar,FL)；オーウェンコーニングファイバーガラス (Owens-Corning Fibergla s)社(Toledo,OH)；及びモサイ(Mo-Sci)社(Rolla,MO) のものである。 ガラス繊維が使用される場合は、好ましくはガラス繊維が、界面結合剤、すな わちシランカップリング剤のようなカップリング剤と併用され、該熱可塑性物質 への接着を増強する。シランカップリング剤の例は、ダウコーニング(Dow Corni ng)社(Midland,MI)から市販されている“Z-6020”及び“Z-6040”である。 長さが100μｍぐらい短い、もしくはある連続繊維に必要な程度に長い、繊維 物質の使用によって、利点を得ることができる。この繊維の長さは、約0.5mm〜 約50mmの範囲が好ましく、約１mm〜約25mmがより好ましく、かつ約1.5mm〜約10m mの範囲が最も好ましい。好ましい繊維の補強用繊維デニール、すなわち繊度は 、約１〜約5000デニールの範囲であり、典型的には約１〜約1000デニールの範囲 である。更に好ましくは、この繊維デニールは、約５〜約300の範囲であり、か つ最も好ましくは約５〜約200の範囲である。このデニールは、使用された補強 用繊維の特定の型によって、強い影響を受けることが理解される。 前記補強用繊維は、熱可塑性物質の表面に単に埋封されるよりもむしろ、熱可 塑性物質全体に、すなわち該基材の本体全体に分布することが好ましい。これは 、該基材の本体全体に改善された強度及び磨耗特性を生じるためである。前述の 繊維補強剤が、基材の熱可塑性結合物質全体に分布しているような構造は、最終 基材の寸法と実質的に等しい寸法の、個別の繊維又はストランド、もしくは繊維 状マット又は布構造物のいずれかを用いて形成することができる。この好ましい 実施態様において、該基材の別の領域が、その中に繊維補強剤を含有しない場合 にも、この繊維補強剤が、基材全体に実質的に均一に分布していることが好まし い。 この繊維補強剤は、本発明に都合がよい塗布のために、所望のように延伸され る。これは、繊維が無作為に分布することができるように、もしくはそれらが改 善された強度及び磨耗特性を生じるために望ましい方向に沿って拡張されるよう に延伸することができる。通常延伸が望ましい場合は、繊維は一般に引裂きを避 けるような方向に横断的に（±20°）延長されなければならない。 本発明の基材は、更に有効量の強化剤を含有することができる。これは、特定 の塗布において好ましいであろう。この強化剤の第一の目的は、該被覆された研 磨用基材の衝撃強さを増強することである。“有効量の強化剤”は、強化剤が、 柔軟すぎることなく、該基材の靭性を少なくとも増強する量で存在することを意 味する。本発明の基材は、前述の所望の衝撃試験値を達成するのに十分な強化剤 を含むことが好ましい。 典型的には、本発明の好ましい基材は、前述の強化剤を、基材の全重量の約１ ％〜約30％含有するであろう。更に好ましくは、前述の強化作用を有する薬剤、 すなわち強化剤は、約５〜15重量％の量で存在する。基材中に存在する強化剤の 量は、使用された強化剤によって、変化することができる。例えば、弾性特性が 少ない強化剤の方法では、本発明の基材に所望の特性を授けるために、より大量 の強化剤が必要とされる。 本発明の基材に所望の剛性特性を授けるために好ましい強化剤は、ゴム型のポ リマー類及び可塑剤類である。これらの中でより好ましいのは、ゴム強化剤で、 最も好ましいのは合成弾性体である。 好ましい強化剤、すなわちゴム強化剤及び可塑剤の例は：トルエンスルホンア ミド誘導体（N-ブチル-及びN-エチル-p-トルエンスルホンアミドの混合物など、 アクゾケミカル(Akzo Chemicals)社(Chicago,IL)から、“ケトジェンフレックス ８(Ketjenflex)”の登録 商標で販売されている）；スチレンブタジエンコポリマー；ポリエーテル骨格の ポリアミド（登録商標“ペバックス(Pebax)”で、アトケム(Atochem)社(Glen Ro ck,NJ)から販売）；ゴム−ポリアミドコポリマー（登録商標“ザイテル(Zytel)F N”で、デュポン社(Wilmington,DE)から販売）；及びスチレン−（エチレンブチ レン）−スチレンの官能基化された三量体ポリマー（登録商標“クラトン(Krato n)FG1901”で、シェルケミカル社(Houston,TX)から販売）；並びにこれらの物質 の混合物である。本発明の基材及び製造法に有利な特性をもたらすという理由で 、この群において、ゴム−ポリアミドコポリマー及びスチレン−（エチレンブチ レン）−スチレンの三量体ポリマーが、更に好ましい。本発明の基材に有利な衝 撃及び研削特性をもたらすという理由で、ゴム−ポリアミドコポリマーが最も好 ましい。 前記基材が射出成形によって製造される場合には、典型的には前述の強化剤は 、他の成分と一緒の強化剤ペレットのドライブレンドとして添加される。通常こ の方法は、繊維を含有する熱可塑性物質のペレットと一緒の強化剤のタンブルブ レンドペレットを含む。より好ましい方法は、適当な押出し機の中で、前記熱可 塑性物質、補強用繊維、及び強化剤を一緒に配合し、この混合物をペレット化し 、その後これらの調製されたペレットを射出成形機に供給する方法である。強化 剤及び熱可塑性物質の市販されている組成物、例えばBASF社(Parsippany,NJ)の 登録商標“ウルトラミド(Ultramid)”を使用することが可能である。特に“ウル トラミドB3ZG6”は、本発明で有用な強化剤及びガラス繊維を含むナイロン樹脂 である。 メイク及びサイズコーティングにおいて有用な樹脂系接着剤は、以前参照とし て組み込まれたStoutの出願に開示されているように、基材の熱可塑性物質と適 合性があるものである。更にこの樹脂系 接着剤は、接着剤層が劣化せず、かつ早期に研磨材を放出するように硬化された 場合、本願明細書中で定義されたような、激しい研削条件に認容性がある。 この樹脂系接着剤は、熱硬化性樹脂の層であることが好ましい。本発明に適し た有用な熱硬化性の樹脂系接着剤の例は、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、アクリル酸樹脂、アクリル酸イソシアヌレート 樹脂、ユリア−ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル酸ウレ タン樹脂、アクリル酸エポキシ樹脂、又はそれらの混合物であるが、これらに限 定されるものではない。 硬化性樹脂系接着剤層は、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、又はそれら の組み合わせであることが、好ましい。このフェノール樹脂は、レゾールフェノ ール樹脂であることが好ましい。市販されているフェノール樹脂の例は、オキシ ケム(OxyChem)社(Dallas,TX)の“バルカム(Varcum)”；アシュランド化学(Ashla nd Chemical)社(Columbus,OH)の“アロフェン(Arofene)”；ユニオンカーバイド 社(Danbury,CT)の“ベークライト(Bakelite)”である。好ましいアミノプラスト 樹脂は、１分子につき少なくとも1.1ペンダントα、β-不飽和カルボニル基を有 するもので、これは参照として本願明細書に引用されている米国特許第4,903,44 0号に開示された方法で製造される。 前述のメイク及びサイズコーティングは、研磨用製品において通常使用される 他の物質を含有することが好ましい。添加剤としてのこれらの物質は、研削補助 剤、充填剤、帯電防止剤、カップリング剤、湿潤剤、染料、顔料、可塑剤、解除 剤、又はそれらの組み合わせである。通常は、所望の結果に必要なものよりも、 より多くこれらの物質が使用されることはないであろう。更に充填剤は、第一及 び第二の接着剤層の添加剤として使用される。経済的でかつ利点のある結果のた めに、充填剤は典型的には、接着剤の重量を基に、多くともメイクコートの約50 ％、もしくはサイズコートの約70％の量で存在する。有用な充填剤の例は、シリ カ粉末のようなケイ素化合物、例えば粒度４〜10mmの粉末状シリカ（米国アクゾ ケミエ(Akzo Chemie America)社(Chicago,IL)から入手可能）、及び炭酸カルシ ウム及びカルシウムメタシリケート（ナイコ(Nyco)社(Willsboro,NY)から“ウォ ラストカップ(Wollastokup)”及び“ウォラストナイト(Wollastonite)”として 入手可能）のようなカルシウム塩である。 本発明の塗布に適している研磨材の例は、融解された酸化アルミニウム、熱処 理された酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミ ナジルコニア、ザクロ石、ダイヤモンド、立方晶系窒化ホウ素、又はそれらの混 合物である。用語“研磨材”は、砥粒、凝集物、又は多粒子研磨顆粒を包含して いる。このような凝集物の例は、米国特許第4,652,275号に開示されている。 好ましい研磨材の例は、アルミナを基本にした、つまり酸化アルミニウムを基 本にした砥粒である。本発明の塗布に有用な酸化アルミニウム粒子は、融解酸化 アルミニウム、熱処理された酸化アルミニウム、及びセラミック酸化アルミニウ ムである。有用なセラミック酸化アルミニウムの例は、米国特許第4,314,827号 、第4,744,802号、第4,770,671号、第4,881,951号及び第5,213,591号に開示され ている。 実施例一般的製造法 下記の実施例及び試験結果に詳細に説明されるように、本発明の ディスク10は、他の研削ディスクよりも切削速度を早めた。下記の実施例のため のディスクは、実際の実施例で特に述べられていない限り、以下の一般的製造法 に従って構成した。射出成形で形成された熱可塑性支持体は、厚さ約0.76mm、直 径およそ17.8cm、及び中央の孔の直径がおよそ2.2cmであった。この支持体は、 ナイロン６を74.7重量％、Ｅガラスを20.0重量％、ノリルGTX-910を3.5重量％、 及びクラトンFG-1901Xを1.8重量％含有した。この支持体が突起を有する場合は 、下記の方法で、支持体を作成した。最初に、表面全体（すなわち、研磨面）を 貼り合わせ用接着剤で被覆した。この貼り合せ用接着剤は、下記に記載されたメ イクコートの配合と同一であった。射出成形された平らな支持体からあらかじめ 打抜かれている突起は、貼り合わせ用接着剤中に配置した。これらの突起は、平 らな支持体と同じ組成であった。得られた支持体は、15フィート／分（4.58m/分 ）で、300ワット／インチに操作された、紫外線に４回暴露し、その後88℃で２ 時間、熱硬化した。次にこれらの突起を、平らな支持体に十分に固定し、メイク コーティング、砥粒、及びサイズコーティングを塗布した。レゾールフェノール 樹脂を29.6重量％、ス−アクリルアミドメチルエーテルを24.2重量％、登録商標 “イルガキュアー(Irgacure)651”（チバガイギー社から入手可能）として公知 である光開始剤を0.8重量％、炭酸カルシウム29.6重量％、及び“ウォラストカ ップ”の名称で公知であるカルシウムメタシリケートを15.8重量％含む、合計約 82重量％が固形である、メイクコートを、刷毛を用い該ディスク上に手で被覆し た。次に、研磨鉱物を静電的に塗布し、かつ延伸させ、その後速度15フィート／ 分（4.58m/分）で、300ワット／インチのランプを用い、４回通過させ、紫外線 硬化した。紫外線硬化後に、フェノールサイズ樹脂、76％固形を、該研磨鉱物上 に被覆した。メイク及びサイズコーテ ィング用の溶媒は、水とグリコールエーテルの重量比が、90:10のものを用いた 。該支持体は、約88℃でおよそ90分間、予備硬化した後、約120℃でおよそ12時 間、仕上硬化した。この支持体は、試験前に、相対湿度約45％で４日間保存した 。試験法Ｉ 試験法Ｉは、前記研磨ディスクの切削速度及び12分間に除去された金属量を測 定するために設計した。このディスクを、面取りされたアルミニウムのバックア ップパッド上に取付け、かつ1018軟鋼工作物、18cm×1.25cm、の表面を研削する ために使用した。このディスクは、約5500回転／分で駆動し、約６kg負荷で工作 物に接触させたバックアップパッドの面取りされた角に、該ディスクの一部がか かるようにした。各ディスクを用い、個別の工作物を１分間、合計12分間研削し た。全切削は、この試験期間中に該工作物から取り除かれた加工素材の量の和で あった。このディスク構成体の性能は、比較例について除去された金属の合計量 を、100％とし、かつこの比較例と実施例を比べて測定した、対照に対する百分 率で表わした。実施例１〜６及び比較例Ａ，Ｂ及びＣ 実施例１から６及び比較例Ａ、Ｂ及びＣにおいて、使用した鉱物は、ノルトン (Norton)社(Worcester,MA)から入手可能な、グレード36共融解されたアルミナジ ルコニア粒子であった。表１は、実施例１から６の構成体を示し、表２は、ディ スクの鉱物及び樹脂重量を示し、かつ表３は、試験法Ｉの結果を報告している。 （比較例Ａは、表３における対照実験であった。）比較例Ａ 比較例Ａは、前述の一般的製造法に従って製造した。突起の無い、平らな熱可 塑性の補強された基材を、使用した。比較例Ｂ 比較例Ｂは、登録商標“マーベル(Marvel)”として、ベーテス(Bates)社(Chic ago,IL)から市販されている、突起の無い、グレード36ディスクであった。比較例Ｃ 比較例Ｃは、厚さ約0.76mmで、突起の無い、平らな加硫された繊維基材を使用 したことを除き、前述の一般的製造法に従って製造した。実施例１から６ 実施例１から６のディスクは、前述の一般的製造法に従って製造した。突起の 直径、及び突起の数は、下記の表１に記載した。突起は、各ディスクの周囲を囲 むように配置した。表２は、各ディスクの樹脂及び鉱物重量を示した。 実施例１から６は、試験法Ｉに従って試験し、その結果は表３に示した。 表１、２及び３の検討は、本発明に従って製造された実施例１から６が、比較 例に比べ、重量で、メイクコートを少なく、研磨材を少なく、かつサイズ樹脂を 少なく使用した（いくつかの例では、実施例で使用された量は半分未満である。 ）が、切削はおよそ84％か ら105％に依然維持されていることを明らかにしている。例えば、実施例２のメ イクコート、研磨材、サイズ樹脂は、比較例Ａの56重量％である一方で、切削合 計は比較例Ａのそれの86％を切削した。更に、実施例６は、重量は比較例Ａの72 ％であるが、比較例Ａとほぼ同じ量を切削した。 実施された試験から、本発明の方法で製造されたディスクは、材料の使用は少 ないが、実質的に同量の切削を行う。少ない材料とは、実質的な経費削減と同じ 意味を持つ。実施例７及び比較例Ｄ及びＥ 実施例７及び比較例Ｄ及びＥにおいて使用された鉱物は、登録商標“キュビト ロン(Cubitron)201”で、ミネソタ鉱業及び製造(Minesota Mining and Manufact uring)社(St.Paul,MN)から入手可能な、グレード50のゾルゲルアルミナ砥粒であ る。比較例Ｄ 比較例Ｄは、登録商標“リーガルレジンボンド”繊維ディスク、No.3M983Cで 、3M社(St.Paul,MN)から市販されている、グレード50ディスクである。比較例Ｅ 比較例Ｅは、前述の一般的製造法に従って、上に突起の無い、厚さ0.76mmの加 硫された繊維状基材上に、グレード50鉱物を用い製造した。１ディスクにつきメ イクコートの重量は、約1.6gで、鉱物は約10gで、かつサイズ樹脂は約５〜６gで あった。実施例７ 実施例７は、前述の一般的製造法に従って製造した。突起の直径は、約2.2cm で、かつディスクの周囲を囲むように配置した。ディスク上には、29個の突起が あった。１ディスクにつき、メイクコートの重量は、約1.6gで、鉱物は約10gで 、かつサイズ樹脂は約５〜 ６gであった。 実施例７の試験において、突起の表面積は、通常のディスク（比較例Ｄ及び比 較例Ｅ）の研削された面積のわずかに41.6％であり、表４の検討は、実施例７の 切削生成物の量は、実際に比較例Ｄ又は比較例Ｅのいずれかによって切削された 量よりも多いことを明らかにしている。実際、実施例７は、同じ終了時までに、 比較例Ｅの111％と多く切削した。実施例７の最初の切削速度は、73.6g/分であ り、比較例Ｄは77.3、及び比較例Ｅは79.6g/分であった。しかし驚くべきことに 、実施例７の最終切削速度は、およそ32.2g/分であるのに対し、比較例Ｄ及びＥ のそれは、それぞれ、約7.1g/分及び約14.0g/分であった。従って、前述の突起 を有する本発明のディスクは、市場で現在使用されている研削ディスクよりも、 ディスクの製造過程で使用される材料はより少なく、より多くの製品を実際に切 削する。 本発明のディスク10には、現在使用されている研削ディスクに優る他の多くの 利点がある。例えば、本発明のディスク10は、改善された柔軟性をもたらし、か つ最終的屈曲の必要性をなくすことができる。更に、一旦該ディスク10上の突起 20が、使用によって磨耗した場合には、突起20の残存部分を、ディスク10から取 りはずすことができる。その後このディスク10に、研磨材を再び被覆することが でき、これによって、過度の追加物質を必要とせずに、該ディスク10を更に使用 し、リサイクルする。 本発明は、好ましい実施態様を参照として記載されているが、当業者は、本発 明の思想及び範囲から離れることなく、形状及び細部を変更することができるこ とは理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パターン化された研磨面を有する、被覆された研磨用製品であって、下記 の特徴を有する製品： 表面を有し、かつ熱可塑性物質を含有する、支持体； 前記支持体の前記表面に配置された複数の突起であって、該突起が各突起間のく ぼみを画定している； 少なくとも前記突起に塗布された、第一接着剤層；並びに 前記第一接着剤層上に付着された研磨材で、これによって前記支持体の突起を被 覆し、研磨コーティングを形成し、該くぼみが実質的に該研磨材に付着していな いようになっている。 ２．前記支持体が、更に繊維物質を含有することを更に特徴とする、請求の範 囲第１項記載の製品。 ３．各突起が、前記支持体と同じ熱可塑性物質を含むを更に特徴とする、請求 の範囲第１項記載の製品。 ４．各突起が、円、楕円、長方形、三角形、線及び渦巻から成る群から選択さ れた幾何学的形状を有することを更に特徴とする、請求の範囲第１項記載の製品 。 ５．前記研磨コーティング上に、第二接着剤層が塗布され、前記研磨材を、前 記支持体にしっかり固定することを更に特徴とする、請求の範囲第１項記載の製 品。 ６．被覆された研磨用製品の製造法であって、下記の工程を特徴とする方法： 熱可塑性物質を含む支持体を提供する工程、ここで、該支持体は表面を有する； 前記支持体の前記表面に突起を形成し、これによって、該突起間にくぼみを確立 する工程； 少なくとも前記突起上に、接着剤層を塗布する工程； 前記第一接着剤層上に研磨材を付着させ、これによって該支持体の突起を被覆す る工程、ここで、くぼみは実質的に研磨材を付着しない。