JP2007505759A - Structured abrasive article - Google Patents
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Abstract
研磨物品は突出研磨ユニット（４００）の配列を含む。各ユニットはベース（４０１）と、ベースと同一平面上にある平面上へ投影された時にベースの中心から外れている先端頂上（４０６）とを有する。研磨物品は、前述の研磨ユニット（４００）を含むように形成された研磨コーティングに接合されたバッキングを含む。研磨物品の製造方法は製造ツール、研磨スラリー、およびバッキングを締め付ける工程を含む。スラリー中のバインダーは製造中に硬化する。研磨物品はワークピースを研磨するために使用されてもよい。
The abrasive article includes an array of protruding abrasive units (400). Each unit has a base (401) and a tip apex (406) that is off-center from the base when projected onto a plane that is coplanar with the base. The abrasive article includes a backing bonded to an abrasive coating formed to include the aforementioned polishing unit (400). The method for manufacturing an abrasive article includes the steps of clamping a manufacturing tool, an abrasive slurry, and a backing. The binder in the slurry is cured during manufacture. The abrasive article may be used to polish a workpiece.
Description
本発明は研磨材配列、研磨物品、かかる研磨物品の製造方法およびかかる研磨物品の使用方法に関する。研磨物品は、研磨コーティングがバッキングの少なくとも１つの表面に接合されたバッキングを含む。研磨コーティングは、有用なジオメトリを示す突出ユニットを含むように造形されている。 The present invention relates to an abrasive array, an abrasive article, a method for producing such an abrasive article, and a method for using such an abrasive article. The abrasive article includes a backing having an abrasive coating bonded to at least one surface of the backing. The abrasive coating is shaped to include a protruding unit that exhibits useful geometry.
研磨物品は、優に百年を超えてワークピース表面を研磨するおよび仕上げるために利用されてきた。これらの用途は、高い素材除去、高圧金属研磨法から眼科用レンズの精密研磨までに及んできた。一般的な研磨物品は、一緒に接合された（例えば、接合研磨または研磨車）か、バッキングに接合された（例えば、被覆研磨材）かのどちらかの複数の研磨粒子を含む。被覆研磨材のためには、典型的には単層の、または時々２層の研磨粒子が存在する。いったんこれらの研磨粒子がすり減ると、被覆研磨材は本質的には使い古しであり、典型的には廃棄される。 Abrasive articles have been utilized to polish and finish workpiece surfaces for well over a hundred years. These applications ranged from high material removal, high pressure metal polishing methods to precision polishing of ophthalmic lenses. A typical abrasive article includes a plurality of abrasive particles that are either bonded together (eg, bonded abrasive or abrasive wheel) or bonded to a backing (eg, coated abrasive). For coated abrasives, there is typically a single layer or sometimes two layers of abrasive particles. Once these abrasive particles are worn away, the coated abrasive is essentially used and is typically discarded.
構造化研磨材は特許文献１（ピーパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）によって教示されている。重要なことには、ピーパー（Ｐｅｉｐｅｒ）によって教示された構造化研磨材は、比較的高い速度のカットとワークピース表面上の比較的微細な表面仕上げとをもたらす。構造化研磨材はランダムでない、バッキングに接合されている正確な形状の研磨複合材を含む。 Structured abrasives are taught by US Pat. Importantly, the structured abrasive taught by Peipper provides a relatively high speed cut and a relatively fine surface finish on the workpiece surface. Structured abrasives include non-random, precisely shaped abrasive composites joined to a backing.
ピーパーによって教示されたもののような構造化研磨材は、高いカット速度のような望ましい特性を示すが、構造化研磨材は依然として時間がたてばそれらの有効性を失う傾向がある。このように、構造化研磨材は、その最初の３または４サイクルの研磨では特定のカット速度（例えば、サイクル当たりのグラム単位で表現されて）をもたらすが、５または１０サイクル後にその初期値のほんの一部分のカット速度をもたらすかもしれない。カット速度のかかる劣化は、効率的な研磨技術を提供するという目標に反している。 Although structured abrasives such as those taught by Pieper exhibit desirable properties such as high cut speeds, structured abrasives still tend to lose their effectiveness over time. Thus, a structured abrasive provides a specific cut rate (eg expressed in grams per cycle) in its first 3 or 4 cycles of polishing, but its initial value after 5 or 10 cycles. May result in a fraction of the cut speed. Such degradation of the cutting speed is contrary to the goal of providing an efficient polishing technique.
前述の事項から明らかであるように、それによって構造化研磨材がその寿命を延ばし、かつ、そのカット速度劣化を最小限にするように製造されるかもしれないスキームに対するニーズが存在する。
本発明は、研磨材配列、研磨物品、研磨物品の製造方法および研磨物品の使用方法に関する。本発明の一実施形態によれば、複数の突出ユニットの研磨材配列は、各ユニットが少なくとも砥粒およびバインダーよりなる本体を有するような構造であってもよい。各本体はベースおよびベースから最遠位の実質的に線状の領域を有する。研磨材配列は少なくとも２×２配列の突出ユニットを含んでもよい。各突出ユニットは第１側面および向かい合って配置された第２側面を有するベースを有してもよい。各ユニットについて、そのそれぞれの遠位の線状領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、ベースの第１側面上の非中心点とベースの第２側面上の非中心点との間に伸びてもよい。 The present invention relates to an abrasive array, an abrasive article, a method for manufacturing an abrasive article, and a method for using an abrasive article. According to an embodiment of the present invention, the abrasive material array of the plurality of protruding units may have a structure in which each unit has a main body made of at least abrasive grains and a binder. Each body has a base and a substantially linear region distal to the base. The abrasive array may include at least a 2 × 2 array of protruding units. Each protruding unit may have a base having a first side and a second side disposed oppositely. For each unit, its respective distal linear region is projected on a non-center point on the first side of the base and on the second side of the base when projected onto a plane that is coplanar with its respective base. It may extend between the non-center point.
本発明の別の実施形態によれば、研磨物品は表面および裏面を有するバッキングを含んでもよい。研磨コーティンはバッキングの表面に接合されていてもよい。研磨材配列は少なくとも２×２配列の突出ユニットを含んでもよい。各突出ユニットは第１側面および向かい合って配置された第２側面を有するベースを有してもよい。各ユニットについて、そのそれぞれの遠位の線状領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、ベースの第１側面上の非中心点とベースの第２側面上の非中心点との間に伸びてもよい。 According to another embodiment of the invention, the abrasive article may include a backing having a front surface and a back surface. The abrasive coating may be bonded to the surface of the backing. The abrasive array may include at least a 2 × 2 array of protruding units. Each protruding unit may have a base having a first side and a second side disposed oppositely. For each unit, its respective distal linear region is projected on a non-center point on the first side of the base and on the second side of the base when projected onto a plane that is coplanar with its respective base. It may extend between the non-center point.
本発明は研磨材配列、研磨物品、研磨物品の製造方法および研磨物品の使用方法に関する。 The present invention relates to an abrasive array, an abrasive article, a method for manufacturing an abrasive article, and a method for using an abrasive article.
図１について言及すると、研磨物品２０は、境界２５によって分離された研磨複合材２２を含む。研磨複合材はバッキング２１の表面に接合されている。複合材形状に関連する境界は、一研磨複合材が別の隣接研磨複合材からある程度分離される結果をもたらす。個々の研磨複合材を形成するために、研磨複合材の形状を形成する境界の一部は互いに分離していなければならない。図２で、ベースまたはバッキングに最も近い研磨複合材の一部はその隣接する研磨複合材と接し得ることに留意されたい（「隣接する」という語句は必ずしも「近接する」の意味ではないことに留意されたい）。研磨複合材２２は、バインダー２３および研磨助剤２６中に分散されている複数の研磨粒子２４を含む。他の研磨複合材はそれらの間にオープン・スペースを有するが、その中で研磨複合材の幾つかが接しているバッキングに研磨複合材の組合せが接合されることもまた本発明の範囲内である。
With reference to FIG. 1, the
バッキング
本発明のバッキングは表面および裏面を有し、任意の従来の研磨バッキングであることができる。有用なバッキングの例には、ポリマーフィルム、下塗りされたポリマーフィルム、クロス、紙、バルカナイズドファイバー、不織布、およびそれらの組合せが挙げられる。他の有用なバッキングには、米国特許第５，３１６，８１２号明細書に開示されているような繊維強化熱可塑性樹脂バッキングおよび公開された国際公開第９３／１２９１１号パンフレットに開示されているようなエンドレス・シームレスバッキングが含まれる。バッキングはまた、バッキングをシールするおよび／またはバッキングの幾つかの物理的性質を改質するための処理剤を含有してもよい。これらの処理剤は当該技術でよく知られている。
Backing The backing of the present invention has a front side and a back side and can be any conventional abrasive backing. Examples of useful backings include polymer films, primed polymer films, cloth, paper, vulcanized fibers, nonwovens, and combinations thereof. Other useful backings are as disclosed in fiber reinforced thermoplastic backings as disclosed in US Pat. No. 5,316,812 and published WO 93/12911. Includes endless and seamless backing. The backing may also contain a treating agent to seal the backing and / or modify some physical properties of the backing. These treating agents are well known in the art.
バッキングはまた、生じた被覆研磨材を支持パッドまたはバックアップパッドに固定することを可能にするための取付け手段をその裏面上に有してもよい。この取付け手段は、感圧接着剤、フックアンドループ取付けシステムの一表面、または上述の米国特許第５，３１６，８１２号明細書に開示されているようなネジ式突起であることができる。あるいはまた、参照により後で本明細書に援用される譲受人の米国特許第５，２０１，１０１号明細書に記載されているような互いに絡み合う取付けシステムがあるかもしれない。 The backing may also have attachment means on its back surface to allow the resulting coated abrasive to be secured to a support pad or backup pad. The attachment means can be a pressure sensitive adhesive, one surface of a hook and loop attachment system, or a threaded protrusion as disclosed in the aforementioned US Pat. No. 5,316,812. Alternatively, there may be an interlocking attachment system as described in Assignee's US Pat. No. 5,201,101, which is incorporated herein by reference later.
研磨物品の裏面はまた、耐スリップ性コーティングまたは摩擦コーティングを含有してもよい。かかるコーティングの例には、接着剤中に分散された無機微粒子（例えば、炭酸カルシウムまたは石英）が挙げられる。 The back side of the abrasive article may also contain a slip resistant coating or a friction coating. Examples of such coatings include inorganic particulates (eg, calcium carbonate or quartz) dispersed in an adhesive.
研磨コーティング
研磨粒子
研磨粒子は典型的には約０．１〜１５００マイクロメートル、通常は約０．１〜４００マイクロメートル、好ましくは０．１〜１００マイクロメートル、最も好ましくは０．１〜５０マイクロメートルの範囲の粒度を有する。研磨粒子は少なくとも約８、より好ましくは９を超えるモース（Ｍｏｈｓ）硬度を有することが好ましい。かかる研磨粒子の例には、溶融酸化アルミニウム（それは茶色酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色酸化アルミニウムを含む）、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、炭化ケイ素、クロミア、アルミナ・ジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、酸化セリウム、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネットおよびそれらの組合せが挙げられる。
Abrasive Coating Abrasive Particles Abrasive particles are typically about 0.1-1500 micrometers, usually about 0.1-400 micrometers, preferably 0.1-100 micrometers, most preferably 0.1-50 micrometers. Has a particle size in the meter range. It is preferred that the abrasive particles have a Mohs hardness of at least about 8, more preferably greater than 9. Examples of such abrasive particles include molten aluminum oxide (which includes brown aluminum oxide, heat treated aluminum oxide and white aluminum oxide), ceramic aluminum oxide, green silicon carbide, silicon carbide, chromia, alumina zirconia, diamond, iron oxide, Examples include cerium oxide, cubic boron nitride, boron carbide, garnet, and combinations thereof.
用語「研磨粒子」はまた、単一研磨粒子が一緒に接合されて研磨凝集塊を形成する場合をも包含する。研磨凝集塊は、参照により本明細書に援用される米国特許第４，３１１，４８９号明細書、同第４，６５２，２７５号明細書および同第４，７９９，９３９号明細書にさらに記載されている。 The term “abrasive particles” also encompasses the case where single abrasive particles are joined together to form an abrasive agglomerate. Abrasive agglomerates are further described in US Pat. Nos. 4,311,489, 4,652,275, and 4,799,939, which are incorporated herein by reference. Has been.
研磨粒子上に表面コーティングを有することもまた本発明の範囲内である。表面コーティングは多くの異なる機能を有するかもしれない。幾つかの場合には、表面コーティングは、バインダーへの研磨粒子の接着性を上げる、研磨粒子の研磨特性を変える、などをする。表面コーティングの例には、カップリング剤、ハライド塩、シリカをはじめとする金属酸化物、耐熱性の金属窒化物、耐熱性の金属炭化物などが挙げられる。 It is also within the scope of the present invention to have a surface coating on the abrasive particles. The surface coating may have many different functions. In some cases, the surface coating increases the adhesion of the abrasive particles to the binder, alters the abrasive properties of the abrasive particles, and so forth. Examples of surface coatings include coupling agents, halide salts, metal oxides such as silica, heat resistant metal nitrides, heat resistant metal carbides, and the like.
研磨複合材中に希釈粒子がまた存在してもよい。これらの希釈粒子の粒度は研磨粒子と同じ位の大きさであってもよい。かかる希釈粒子の例には、石膏、大理石、石灰石、火打石、シリカ、ガラス球、ガラスビーズ、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。 Diluent particles may also be present in the abrasive composite. These diluted particles may have the same particle size as the abrasive particles. Examples of such diluted particles include gypsum, marble, limestone, flint, silica, glass spheres, glass beads, aluminum silicate and the like.
バインダー
研磨粒子は有機バインダーに分散されて研磨複合材を形成する。バインダーは、有機重合性樹脂を含むバインダー前駆体から誘導される。本発明の研磨物品の製造中に、バインダー前駆体は、重合または硬化プロセスの開始に役立つエネルギー源に曝される。エネルギー源の例には、熱エネルギーおよび放射エネルギーが挙げられ、後者には、電子ビーム、紫外線、および可視光線が含まれる。この重合プロセス中に、樹脂は重合し、バインダー前駆体は固化したバインダーへ変換される。バインダー前駆体が固化すると、研磨コーティングが形成される。研磨コーティング中のバインダーはまた一般に、研磨コーティングをバッキングに接着するのに関与する。
Binder Abrasive particles are dispersed in an organic binder to form an abrasive composite. The binder is derived from a binder precursor that includes an organic polymerizable resin. During manufacture of the abrasive article of the present invention, the binder precursor is exposed to an energy source that helps initiate the polymerization or curing process. Examples of energy sources include thermal energy and radiant energy, the latter including electron beam, ultraviolet light, and visible light. During this polymerization process, the resin polymerizes and the binder precursor is converted to a solidified binder. As the binder precursor solidifies, an abrasive coating is formed. The binder in the abrasive coating is also generally responsible for adhering the abrasive coating to the backing.
本発明での使用に好ましい２クラスの樹脂、縮合硬化性および付加重合性樹脂がある。付加重合性樹脂は放射エネルギーへの曝露によって容易に硬化するので、好ましいバインダー前駆体はこれらの樹脂を含む。付加重合性樹脂は、カチオン機構またはフリーラジカル機構によって重合することができる。利用されるエネルギー源およびバインダー前駆体化学に依存して、硬化剤、開始剤、または触媒が時々、重合を開始するのを助けるために好ましい。 There are two classes of resins preferred for use in the present invention, condensation curable and addition polymerizable resins. Preferred binder precursors include these resins because addition polymerizable resins are easily cured by exposure to radiant energy. The addition polymerizable resin can be polymerized by a cationic mechanism or a free radical mechanism. Depending on the energy source utilized and the binder precursor chemistry, curing agents, initiators, or catalysts are sometimes preferred to help initiate polymerization.
典型的なそして好ましい有機樹脂の例には、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、アクリレートウレタン、アクリル化エポキシ、エチレン系不飽和化合物、ペンダント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つのペンダント・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つのペンダント・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、ならびにそれらの混合物および組合せが挙げられる。用語「アクリレート」はアクリレートおよびメタクリレートを包含する。 Examples of typical and preferred organic resins include phenolic resins, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, acrylate urethanes, acrylated epoxies, ethylenically unsaturated compounds, aminoplast derivatives having pendant unsaturated carbonyl groups, at least Examples include isocyanurate derivatives having one pendant acrylate group, isocyanate derivatives having at least one pendant acrylate group, vinyl ethers, epoxy resins, and mixtures and combinations thereof. The term “acrylate” includes acrylates and methacrylates.
フェノール樹脂は、それらの熱的性質、入手可能性、およびコストのために研磨物品バインダーで広く使用されている。２タイプのフェノール樹脂、レゾールおよびノボラックがある。レゾールフェノール樹脂は、１対１より大きいもしくはそれに等しい、典型的には１．５：１．０〜３．０：１．０のホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。ノボラック樹脂は、１対１未満のホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。商業的に入手可能なフェノール樹脂の例には、オクシデンタル・ケミカルズ社（Ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐ．）製の商品名「デュレッツ（Ｄｕｒｅｚ）」および「ヴァーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」、モンサント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ）製の「レジノックス（Ｒｅｓｉｎｏｘ）」、アッシュランド・ケミカル社（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）製の「エアロフェン（Ａｅｒｏｆｅｎｅ）」およびアッシュランド・ケミカル社製の「エアロタップ（Ａｅｒｏｔａｐ）」が挙げられる。 Phenolic resins are widely used in abrasive article binders because of their thermal properties, availability, and cost. There are two types of phenolic resins, resole and novolak. The resole phenolic resin has a molar ratio of formaldehyde to phenol of greater than or equal to 1: 1, typically 1.5: 1.0 to 3.0: 1.0. The novolak resin has a formaldehyde to phenol molar ratio of less than 1 to 1. Examples of commercially available phenolic resins include the trade names “Durez” and “Varcum” from Occidental Chemicals Corp., “Reginox” from Monsanto. (Resinox), “Aerofen” manufactured by Ashland Chemical Co. and “Aerotap” manufactured by Ashland Chemical.
アクリレートウレタンは、ヒドロキシ末端イソシアネートＮＣＯ延長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。商業的に入手可能なアクリレートウレタンの例には、モートン・チオコール・ケミカル（Ｍｏｒｔｏｎ Ｔｈｉｏｋｏｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）から入手可能な、商品名「ウビタン（ＵＶＩＴＨＡＮＥ）７８２」、ならびにラドキュア・スペシャルティーズ（Ｒａｄｃｕｒｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）から入手可能な、「ＣＭＤ６６００」、「ＣＭＤ８４００」、および「ＣＭＤ８８０５」で知られるものが挙げられる。 Acrylate urethanes are diacrylate esters of hydroxy-terminated isocyanate NCO extended polyesters or polyethers. Examples of commercially available acrylate urethanes are available from Morton Thiokol Chemical, under the trade name “UVITHANE 782,” and from Radcure Specialties In addition, those known as “CMD6600”, “CMD8400”, and “CMD8805” may be mentioned.
アクリレート化エポキシは、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のような、エポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。商業的に入手可能なアクリレート化エポキシの例には、ラドキュア・スペシャルティーズから入手可能な、商品名「ＣＭＤ３５００」、「ＣＭＤ３６００」、および「ＣＭＤ３７００」で知られるものが挙げられる。 An acrylated epoxy is a diacrylate ester of an epoxy resin, such as a diacrylate ester of a bisphenol A epoxy resin. Examples of commercially available acrylated epoxies include those known from trade names “CMD3500”, “CMD3600”, and “CMD3700” available from Radcure Specialties.
エチレン系不飽和樹脂には、炭素、水素、および酸素、ならびに場合により窒素およびハロゲンの原子を含有するモノマー化合物およびポリマー化合物の両方が含まれる。酸素もしくは窒素原子または両方は一般にエーテル、エステル、ウレタン、アミド、およびウレア基中に存在する。 Ethylenically unsaturated resins include both monomeric and polymeric compounds containing carbon, hydrogen, and oxygen, and optionally nitrogen and halogen atoms. Oxygen or nitrogen atoms or both are generally present in ether, ester, urethane, amide, and urea groups.
エチレン系不飽和化合物は好ましくは約４，０００未満の分子量を有し、好ましくは、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含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製造されたエステルである。アクリレート樹脂の代表的な例には、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル・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、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、およびペンタエリスリトールテトラアクリレートが挙げられる。他のエチレン系不飽和樹脂には、フタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、およびＮ，Ｎ−ジアリルアジパミド（Ｎ，Ｎ−ｄｉａｌｌｙｌａｄｋｉｐａｍｉｄｅ）のような、カルボン酸のモノアリル、ポリアリル、およびポリメタリルエステルおよびアミドが含まれる。さらに他の窒素含有化合物には、トリス（２−アクリルオキシエチル）イソシアヌレート、１，３，５−トリ（２−メタクリルオキシエチル）−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。 The ethylenically unsaturated compound preferably has a molecular weight of less than about 4,000, preferably a compound containing an aliphatic monohydroxy group or an aliphatic polyhydroxy group and acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, Esters made from reaction with unsaturated carboxylic acids such as isocrotonic acid, maleic acid and the like. Typical examples of acrylate resins include methyl methacrylate, ethyl methacrylate / styrene, divinyl benzene, vinyl toluene, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol methacrylate, hexanediol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate. Acrylate, glycerol triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol methacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, and pentaerythritol tetraacrylate. Other ethylenically unsaturated resins include monoallyl, polyallyl, and polymethallyl esters of carboxylic acids such as diallyl phthalate, diallyl adipate, and N, N-diallyladakipamide. Amides are included. Still other nitrogen-containing compounds include tris (2-acryloxyethyl) isocyanurate, 1,3,5-tri (2-methacryloxyethyl) -triazine, acrylamide, methylacrylamide, N-methylacrylamide, N, N -Dimethylacrylamide, N-vinyl pyrrolidone, and N-vinyl piperidone.
アミノプラスト樹脂は、分子またはオリゴマー当たり少なくとも１つのペンダント・α，β−不飽和カルボニル基を有する。これらの不飽和カルボニル基はアクリレート、メタクリレート、またはアクリルアミド型基であることができる。かかる材料の例には、Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−オキシジメチレンビスアクリルアミド、オルトおよびパラアクリルアミドメチル化フェノール、アクリルアミドメチル化フェノール・ノボラック、ならびにそれらの組合せが挙げられる。これらの材料は、両方とも参照により本明細書に援用される米国特許第４，９０３，４４０号明細書および同第５，２３６，４７２号明細書にさらに記載されている。 Aminoplast resins have at least one pendant α, β-unsaturated carbonyl group per molecule or oligomer. These unsaturated carbonyl groups can be acrylate, methacrylate, or acrylamide type groups. Examples of such materials include N- (hydroxymethyl) acrylamide, N, N'-oxydimethylenebisacrylamide, ortho and paraacrylamide methylated phenol, acrylamide methylated phenol novolac, and combinations thereof. These materials are further described in US Pat. Nos. 4,903,440 and 5,236,472, both of which are hereby incorporated by reference.
少なくとも１つのペンダント・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つのペンダント・アクリレート基を有するイソシアネート誘導体は、参照により後で本明細書に援用される米国特許第４，６５２，２７４号明細書にさらに記載されている。好ましいイソシアヌレート材料はトリス（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。 Isocyanurate derivatives having at least one pendant acrylate group and isocyanate derivatives having at least one pendant acrylate group are further described in US Pat. No. 4,652,274, which is incorporated herein by reference. Are listed. A preferred isocyanurate material is triacrylate of tris (hydroxyethyl) isocyanurate.
エポキシ樹脂はオキシランを有し、開環によって重合する。かかるエポキシド樹脂には、モノマーエポキシ樹脂およびオリゴマーエポキシ樹脂が含まれる。幾つかの好ましいエポキシ樹脂の例には、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）ならびにシェル・ケミカル社（Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）から入手可能な商品名「エポン（Ｅｐｏｎ）８２８」、「エポン１００４」、および「エポン１００１Ｆ」、ダウ・ケミカル社（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）から入手可能な「ＤＥＲ−３３１」、「ＤＥＲ−３３２」、および「ＤＥＲ−３３４」で商業的に入手可能な材料が挙げられる。他の好適なエポキシ樹脂には、フェノール・ホルムアルデヒド・ノボラックのグリシジルエーテル（例えば、ダウ・ケミカル社から入手可能な「ＤＥＮ−４３１」および「ＤＥＮ−４２８」）が含まれる。 Epoxy resins have an oxirane and polymerize by ring opening. Such epoxide resins include monomeric epoxy resins and oligomeric epoxy resins. Examples of some preferred epoxy resins include 2,2-bis [4- (2,3-epoxypropoxy) -phenylpropane] (diglycidyl ether of bisphenol) as well as Shell Chemical Co. Available trade names “Epon 828”, “Epon 1004”, and “Epon 1001F”, “DER-331”, “DER-332”, available from Dow Chemical Co., And commercially available materials under “DER-334”. Other suitable epoxy resins include glycidyl ethers of phenol, formaldehyde, novolac (eg, “DEN-431” and “DEN-428” available from Dow Chemical Company).
本発明のエポキシ樹脂は、適切なカチオン硬化剤の添加でカチオン機構によって重合することができる。カチオン硬化剤は酸源を発生させてエポキシ樹脂の重合を開始させる。これらのカチオン硬化剤は、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むことができる。他のカチオン硬化剤には、参照により後で本明細書に援用される米国特許第４，７５１，１３８号明細書（列６、行６５〜列９、行４５）にさらに記載されている有機金属錯体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が含まれる。別の例は有機金属塩およびオニウム塩であり、すべてが参照により援用される、米国特許第４，９８５，３４０号明細書（列４、行６５〜列１４、行５０）、ならびに両方とも１９８９年３月８日に公表された、欧州特許出願第３０６，１６１号明細書および第３０６，１６２号明細書に記載されている。さらに他のカチオン硬化剤には、金属が周期表ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族およびＶＩＩＩＢ族の元素から選択される有機金属錯体のイオン性塩が含まれ、それは、参照により援用される、１９８３年１１月２１日に公開された欧州特許出願第１０９，５８１号明細書に記載されている。
The epoxy resins of the present invention can be polymerized by a cationic mechanism with the addition of a suitable cationic curing agent. The cationic curing agent generates an acid source and initiates polymerization of the epoxy resin. These cationic curing agents can include salts with onium cations and metal or metalloid halogen-containing complex anions. Other cationic curing agents include organics further described in US Pat. No. 4,751,138 (column 6, row 65 to column 9, row 45), which is incorporated herein by reference later. Salts having metal complex cations and metal or metalloid halogen-containing complex anions are included. Another example is organometallic and onium salts, US Pat. No. 4,985,340 (
フリーラジカル硬化性樹脂に関しては、幾つかの場合には、研磨スラリーがフリーラジカル硬化剤をさらに含むことが好ましい。しかしながら電子ビームエネルギー源のケースでは、電子ビームがそれ自体フリーラジカルを発生させるので、硬化剤は必ずしも必要とされない。 With respect to free radical curable resins, in some cases it is preferred that the polishing slurry further comprises a free radical curing agent. However, in the case of an electron beam energy source, the curing agent is not necessarily required because the electron beam itself generates free radicals.
フリーラジカル熱開始剤の例には、過酸化物、例えば、過酸化ベンゾイル、アゾ化合物、ベンゾフェノン類、およびキノンが挙げられる。紫外線か可視光線かどちらかのエネルギー源については、この硬化剤は時々光開始剤と言われる。紫外線に曝された時にフリーラジカル源を発生させる開始剤の例には、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン類、ニトロソ化合物、アクリルハライド、ヒドラゾン（ｈｙｄｒｏｚｏｎｅ）、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、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、およびアセトフェノン誘導体、ならびにそれらの混合物よりなる群から選択されたものが挙げられるが、それらに限定されない。紫外線に曝された時にフリーラジカル源を発生させる開始剤の例は、参照により本明細書に援用される、「三元光開始剤システムを含有する被覆研磨バインダー（Ｃｏａｔｅｄ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｂｉｎｄｅｒ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｔｅｒｎａｒｙ Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ）」という表題の米国特許第４，７３５，６３２号明細書に見いだすことができる。可視光線での使用に好ましい開始剤は、チバ・ガイギー・コーポレーション（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から商業的に入手可能な「イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）３６９」である。 Examples of free radical thermal initiators include peroxides such as benzoyl peroxide, azo compounds, benzophenones, and quinones. For energy sources that are either ultraviolet or visible, this curing agent is sometimes referred to as a photoinitiator. Examples of initiators that generate free radical sources when exposed to ultraviolet light include organic peroxides, azo compounds, quinones, benzophenones, nitroso compounds, acrylic halides, hydrazones, mercapto compounds, pyrylium compounds, Examples include, but are not limited to, those selected from the group consisting of acrylic imidazole, bisimidazole, chloroalkyltriazine, benzoin ether, benzyl ketal, thioxanthone, and acetophenone derivatives, and mixtures thereof. Examples of initiators that generate a free radical source when exposed to ultraviolet light are incorporated herein by reference, such as "Coated Abrasive Binder Containing Tenantry Photoinitiator System". U.S. Pat. No. 4,735,632, entitled "". A preferred initiator for use with visible light is “Irgacure 369”, commercially available from Ciba Geigy Corporation.
研磨助剤
研磨助剤は、研磨物品へのその添加が研磨の化学的および物理的プロセスに重大な影響を及ぼし、改善された性能をもたらす材料、好ましくは粒子状材料と定義される。典型的にはおよび好ましくは、研磨助剤は微粒子としてスラリーに加えられるが、それは液体としてスラリーに加えられてもよい。研磨助剤の存在は、研磨助剤を含有しない研磨物品と比較して対応する研磨物品の研磨効率またはカット速度（損失した研磨物品の重量当たりの除去されたワークピースの重量と定義される）を上げるであろう。特に、当該技術では研磨助剤は、１）砥粒と研磨中のワークピースとの間の摩擦を減らす、２）砥粒が「キャッピングする」のを防ぐ、すなわち、金属粒子（金属ワークピースのケースで）が砥粒の表面に溶接されてしまうのを防ぐ、３）砥粒とワークピースとの間の界面温度を下げる、４）必要とされる研磨力を下げる、または５）金属ワークピースの酸化を防ぐのうちのどれかであろうと考えられる。一般に、研磨助剤の添加は研磨物品の可使時間を延ばす。
Abrasive aid Abrasive aid is defined as a material, preferably a particulate material, whose addition to an abrasive article has a significant impact on the chemical and physical processes of polishing and provides improved performance. Typically and preferably, the polishing aid is added to the slurry as particulates, but it may be added to the slurry as a liquid. The presence of a grinding aid is the grinding efficiency or cutting speed of the corresponding abrasive article compared to an abrasive article that does not contain a grinding aid (defined as the weight of the workpiece removed per weight of lost abrasive article). Will raise. In particular, in the art, polishing aids 1) reduce friction between the abrasive grains and the workpiece being polished, 2) prevent the abrasive grains from “capping”, ie, metal particles (of the metal workpiece). 3) reduce the interface temperature between the abrasive and the workpiece, 4) reduce the required polishing power, or 5) the metal workpiece. It is thought to be one of the prevention of oxidation. In general, the addition of a grinding aid extends the pot life of the abrasive article.
本発明で有用な研磨助剤は多種多様な異なる材料を包含し、無機または有機ベースであることができる。研磨助剤の化学的グループの例には、ワックス、有機ハライド化合物、ハライド塩ならびに金属およびそれらの合金が挙げられる。有機ハライド化合物は典型的には研磨中に分解し、ハロゲン酸またはガス状ハライド化合物を放出するであろう。かかる材料の例には、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン、およびポリ塩化ビニルのような塩素化ワックスが挙げられる。ハライド塩の例には、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウムが挙げられる。金属の例には、錫、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、チタンが挙げられ、他の種々雑多な研磨助剤には、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイトおよび金属硫化物が含まれる。異なる研磨助剤の組合せを使用することもまた本発明の範囲内であり、幾つかの場合にはこれは相乗効果を生み出すかもしれない。 The polishing aids useful in the present invention include a wide variety of different materials and can be inorganic or organic based. Examples of chemical groups of polishing aids include waxes, organic halide compounds, halide salts and metals and their alloys. The organic halide compound will typically decompose during polishing and release a halogen acid or gaseous halide compound. Examples of such materials include chlorinated waxes such as tetrachloronaphthalene, pentachloronaphthalene, and polyvinyl chloride. Examples of halide salts include sodium chloride, potassium cryolite, sodium cryolite, ammonium cryolite, potassium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, silicon fluoride, potassium chloride, and magnesium chloride. Examples of metals include tin, lead, bismuth, cobalt, antimony, cadmium, iron, titanium, and other miscellaneous polishing aids include sulfur, organic sulfur compounds, graphite, and metal sulfides. . It is also within the scope of the present invention to use a combination of different polishing aids, which in some cases may produce a synergistic effect.
研磨助剤の上述の例は代表的であるに過ぎないことを意図される。本発明での使用に好ましい研磨助剤は氷晶石であり、テトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）が最も好ましい。 The above examples of polishing aids are intended to be representative only. A preferred polishing aid for use in the present invention is cryolite, most preferably potassium tetrafluoroborate (KBF 4 ).
研磨助剤は非研磨性であると考えられる、すなわち、研磨助剤のモース硬度は８未満である。研磨助剤はまた不純物を含有してもよく、これらの不純物は研磨物品の性能に重大な悪影響を及ぼさないはずである。 The polishing aid is considered non-abrasive, ie, the polishing aid has a Mohs hardness of less than 8. The polishing aid may also contain impurities, which should not have a significant adverse effect on the performance of the abrasive article.
研磨助剤粒度は好ましくは約０．１〜１００マイクロメートル、より好ましくは１０〜７０マイクロメートルの範囲である。一般に、研磨助剤の粒度は好ましくは研磨粒子のサイズに等しいかもしくはそれ未満である。 The polishing aid particle size is preferably in the range of about 0.1 to 100 micrometers, more preferably 10 to 70 micrometers. In general, the particle size of the polishing aid is preferably equal to or less than the size of the abrasive particles.
研磨コーティングは一般には少なくとも約１重量％、典型的には少なくとも約２．５重量％、好ましくは少なくとも約５重量％、より好ましくは少なくとも約１０重量％の研磨助剤、最も好ましくは少なくとも約２０重量％の研磨助剤を含む。約５０重量％より多い研磨助剤は、研磨性能が低下するであろう（より少ない研磨粒子が存在するので）と理論上想定されるので、有害であるかもしれない。研磨助剤の量が増えるにつれて、カット速度で測定されるような相対的な研磨性能もまた上がることは驚くべきであった。これは、研磨コーティング中の研磨助剤の量が増えるにつれて、研磨粒子の相対量が減るので、予期されなかった。研磨粒子はワークピース表面のカットに関与し、研磨助剤は関与しない。一般に、研磨コーティングは５〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％の研磨粒子、５〜８０重量％、好ましくは５〜４０重量％のバインダー、および５〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％の研磨助剤を含む。 The abrasive coating is generally at least about 1% by weight, typically at least about 2.5% by weight, preferably at least about 5% by weight, more preferably at least about 10% by weight, and most preferably at least about 20%. Contains weight percent polishing aid. A polishing aid greater than about 50% by weight may be detrimental as it is theoretically assumed that polishing performance will be degraded (because there are fewer abrasive particles). It was surprising that as the amount of polishing aid increased, the relative polishing performance as measured by the cutting speed also increased. This was unexpected because the relative amount of abrasive particles decreased as the amount of polishing aid in the abrasive coating increased. The abrasive particles are involved in cutting the workpiece surface, and no polishing aids are involved. In general, the abrasive coating is 5 to 90 wt%, preferably 20 to 80 wt% abrasive particles, 5 to 80 wt%, preferably 5 to 40 wt% binder, and 5 to 60 wt%, preferably 10 to 40 wt%. Contains weight percent polishing aid.
任意の添加剤
本発明で有用なスラリーは、例えば、フィラー、繊維、滑剤、湿潤剤、チキソトロピック材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、カップリング剤、可塑剤、および沈澱防止剤のような任意の添加剤をさらに含んでもよい。これらの材料の量は所望の特性を提供するように選択される。これらの使用は研磨複合材の磨滅性に影響を及ぼすことができる。幾つかの場合には、添加剤は研磨複合材をより磨滅性にし、それによって鈍化した研磨粒子を駆逐し、新たな研磨粒子を露出させるために意図的に添加される。
Optional Additives Slurries useful in the present invention include, for example, fillers, fibers, lubricants, wetting agents, thixotropic materials, surfactants, pigments, dyes, antistatic agents, coupling agents, plasticizers, and anti-settling agents. An optional additive such as The amounts of these materials are selected to provide the desired properties. Their use can affect the attrition of the abrasive composite. In some cases, additives are intentionally added to make the abrasive composite more abrasive and thereby drive out blunted abrasive particles and expose new abrasive particles.
本発明で有用な帯電防止剤の例には、グラファイト、カーボンブラック、酸化バナジウム、保湿剤などが挙げられる。これらの帯電防止剤は、参照により後で本明細書に援用される米国特許第５，０６１，２９４号明細書、同第５，１３７，５４２号明細書、および同第５，２０３，８８４号明細書に開示されている。 Examples of antistatic agents useful in the present invention include graphite, carbon black, vanadium oxide, humectants and the like. These antistatic agents are described in U.S. Pat. Nos. 5,061,294, 5,137,542, and 5,203,884, which are incorporated herein by reference. It is disclosed in the specification.
カップリング剤は、バインダー前駆体とフィラー粒子または研磨粒子との間の会合ブリッジを提供することができる。有用なカップリング剤の例には、シラン、チタネート、およびジルコアルミネートが挙げられる。有用なスラリーは好ましくは約０．０１〜３重量％のカップリング剤を含有する。 The coupling agent can provide an association bridge between the binder precursor and the filler or abrasive particles. Examples of useful coupling agents include silanes, titanates, and zircoaluminates. Useful slurries preferably contain about 0.01 to 3 weight percent coupling agent.
本発明で有用な沈澱防止剤の例は、１５０平方メートル／グラム未満の表面積を有し、「ＯＸ−５０」の商品名で、デグッサ社（ＤｅＧｕｓｓａ Ｃｏｒｐ．）から商業的に入手可能である非晶質シリカ粒子である。 An example of an anti-settling agent useful in the present invention is an amorphous material having a surface area of less than 150 square meters per gram and commercially available from DeGussa Corp. under the trade designation “OX-50”. Silica particles.
研磨複合材を含む研磨コーティング
本発明の好ましい一態様では、研磨コーティングは、バッキングに接合された複数の研磨複合材の形にある。各研磨複合材は正確な形状を有することが一般に好ましい。各複合材の正確な形状は、明確なおよび識別できる境界によって決定される。これらの明確なおよび識別できる境界は、研磨物品の断面が走査電子顕微鏡のような顕微鏡下で調べられる時に容易に目に見え、明らかである。対照的に、正確な形状を持たない複合材を含む研磨コーティングでは、境界は明確ではなく、判読できないかもしれない。これらの明確なおよび識別できる境界は、正確な形状の外形または輪郭を形成する。これらの境界は、ある程度１つの研磨複合材を別のものから分離させ、また１つの研磨複合材を別のものから区別する。
Abrasive coating comprising an abrasive composite In one preferred aspect of the invention, the abrasive coating is in the form of a plurality of abrasive composites bonded to a backing. It is generally preferred that each abrasive composite has an accurate shape. The exact shape of each composite is determined by clear and discernable boundaries. These clear and distinguishable boundaries are readily visible and obvious when the cross section of the abrasive article is examined under a microscope such as a scanning electron microscope. In contrast, for abrasive coatings containing composites that do not have the correct shape, the boundaries are not clear and may not be readable. These clear and identifiable boundaries form a precisely shaped outline or contour. These boundaries somehow separate one abrasive composite from another and distinguish one abrasive composite from another.
図１について言及すると、研磨物品１０は、境界２５によって分離された研磨複合材２２を含む。複合材形状に関連する境界は、一研磨複合材が別の隣接研磨複合材からある程度分離される結果をもたらす。個々の研磨複合材を形成するために、研磨複合材の形状を形成する境界の一部は互いに分離していなければならない。図１で、ベースまたはバッキングに最も近い研磨複合材の一部はその隣接する研磨複合材と接し得ることに留意されたい（「隣接する」という語句は必ずしも「近接する」の意味ではないことに留意されたい）。研磨複合材２２は、バインダー２３および研磨助剤２６中に分散されている複数の研磨粒子２４を含む。他の研磨複合材はそれらの間にオープン・スペースを有するが、その中で研磨複合材の幾つかが接しているバッキングに研磨複合材の組合せが接合されていることもまた本発明の範囲内である。
Referring to FIG. 1, the abrasive article 10 includes an abrasive composite 22 separated by a boundary 25. The boundary associated with the composite shape results in some separation of one abrasive composite from another adjacent abrasive composite. In order to form individual abrasive composites, some of the boundaries that form the shape of the abrasive composite must be separated from one another. It should be noted that in FIG. 1, the portion of the abrasive composite closest to the base or backing can contact the adjacent abrasive composite (the phrase “adjacent” does not necessarily mean “adjacent”). Please note.) The
幾つかの場合には形状を形成する境界は平面である。平面を有する形状については、少なくとも３つの平面がある。所与の形状についての平面の数は、所望のジオメトリに依存して変わることができ、例えば、平面の数は３から２０より上までの範囲であることができる。一般に、３〜１０の平面、好ましくは３〜６の平面がある。これらの平面は交差して所望の形状を形成し、これらの平面が交差する角度が形状寸法を決定するであろう。 In some cases, the boundary that forms the shape is a plane. For shapes having a plane, there are at least three planes. The number of planes for a given shape can vary depending on the desired geometry, for example, the number of planes can range from 3 to above 20. In general, there are 3 to 10 planes, preferably 3 to 6 planes. These planes will intersect to form the desired shape, and the angle at which these planes will intersect will determine the geometry.
本発明の別の態様では、研磨複合材の一部は異なる寸法の隣接する研磨複合材を有する。本発明のこの態様では、少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも５０％、最も好ましくは少なくとも６０％の研磨複合材は、異なる寸法を有する隣接研磨複合材を有する。これらの異なる寸法は、研磨複合材形状、平面境界間の角度または研磨複合材の寸法に関連し得る。隣接する研磨複合材についてこれらの異なる寸法の結果は、研磨中のまたは磨上げ中のワークピース上に比較的微細な表面仕上げを生み出す研磨物品をもたらす。本発明のこの態様は、１９９３年９月１３日に出願された譲受人の同時係属米国特許出願第０８／１２０，３００号明細書にさらに記載されている。 In another aspect of the invention, a portion of the abrasive composite has adjacent abrasive composites of different dimensions. In this aspect of the invention, at least 10%, preferably at least 30%, more preferably at least 50%, and most preferably at least 60% of the abrasive composites have adjacent abrasive composites having different dimensions. These different dimensions may relate to the abrasive composite shape, the angle between the planar boundaries, or the dimensions of the abrasive composite. These different dimensional results for adjacent abrasive composites result in an abrasive article that produces a relatively fine surface finish on the workpiece being polished or polished. This aspect of the invention is further described in assignee's co-pending US patent application Ser. No. 08 / 120,300, filed Sep. 13, 1993.
研磨複合材形状は任意の形状であることができるが、それは好ましくは、矩形、円錐、半円形、円形、三角形、正方形、六角形、ピラミッド、八角形などのような幾何学的形状である。好ましい形状の実施形態は、「ジオメトリ」という題名の節で下に提示される。個々の研磨複合材形状は、本明細書では「突出ユニット」と言われる。好ましい形状はピラミッドであり、このピラミッドのベースは三面または四面であることができる。研磨複合材断面表面積がバッキングから離れて減少するまたはその高さに沿って減少することもまた好ましい。この可変表面積は、研磨複合材が使用中に摩耗するにつれて一様でない圧力をもたらす。さらに、研磨物品の製造中に、この可変表面積は製造ツールからの研磨複合材のより容易な剥離をもたらす。一般に、平方ｃｍ当たり少なくとも５つの個々の研磨複合材がある。幾つかの場合には、少なくとも５００の個々の研磨複合材／平方ｃｍがある。 The abrasive composite shape can be any shape, but it is preferably a geometric shape such as a rectangle, cone, semi-circle, circle, triangle, square, hexagon, pyramid, octagon, and the like. Preferred shape embodiments are presented below in the section entitled “Geometry”. The individual abrasive composite shapes are referred to herein as “protruding units”. A preferred shape is a pyramid, and the base of the pyramid can be three or four sides. It is also preferred that the abrasive composite cross-sectional surface area decrease away from or along the height of the backing. This variable surface area provides uneven pressure as the abrasive composite wears during use. Further, during the manufacture of abrasive articles, this variable surface area results in easier peeling of the abrasive composite from the production tool. In general, there are at least 5 individual abrasive composites per square centimeter. In some cases, there are at least 500 individual abrasive composites / square centimeter.
研磨物品の製造方法
本発明の研磨物品の任意を製造するための本質的な工程は、スラリーを調製することである。スラリーは、バインダー前駆体、研磨助剤、研磨粒子および任意の添加剤を任意の好適な混合技法により一緒に組み合わせることによって製造される。混合技法の例には、低剪断および高剪断混合が挙げられ、高剪断混合が好ましい。超音波エネルギーもまた、研磨スラリー粘度を低くするために混合工程と組み合わせて利用されてもよい。典型的には、研磨粒子および研磨助剤はバインダー前駆体へ徐々に加えられる。スラリー中の気泡の量は、混合工程の間ずっと真空に引くことによって最小限にすることができる。幾つかの場合には一般に３０℃〜７０℃の範囲に加熱してスラリー粘度を下げることが好ましい。スラリーがスラリーにうまくコートさせる神学的性質を有し、研磨粒子および研磨助剤がスラリーから沈降しないことが重要である。
Method for Manufacturing Abrasive Article An essential step for manufacturing any of the abrasive articles of the present invention is to prepare a slurry. The slurry is made by combining the binder precursor, polishing aids, abrasive particles and optional additives together by any suitable mixing technique. Examples of mixing techniques include low shear and high shear mixing, with high shear mixing being preferred. Ultrasonic energy may also be utilized in combination with the mixing step to reduce the polishing slurry viscosity. Typically, abrasive particles and polishing aids are gradually added to the binder precursor. The amount of bubbles in the slurry can be minimized by pulling a vacuum throughout the mixing process. In some cases, it is generally preferred to lower the slurry viscosity by heating in the range of 30 ° C to 70 ° C. It is important that the slurry has theological properties that allow the slurry to coat well and that the abrasive particles and polishing aids do not settle out of the slurry.
エネルギー源
スラリーが、例えば製造ツール（下に説明される）からの転写によってなど、バッキング上へコートされた後、スラリーはバインダー前駆体中の樹脂の重合を開始するためにエネルギー源に曝されてもよい。エネルギー源の例には、熱エネルギーおよび放射エネルギーが挙げられる。エネルギーの量は、バインダー前駆体化学、研磨スラリーの寸法、研磨粒子の量およびタイプ、ならびに任意の添加剤の量およびタイプのような幾つかの因子に依存する。熱エネルギーについては、温度は約３０℃〜１５０℃、一般には４０℃〜１２０℃の範囲であることができる。曝露時間は約５分から２４時間を超える範囲であることができる。
Energy source After the slurry is coated onto a backing, such as by transfer from a manufacturing tool (described below), the slurry is exposed to an energy source to initiate polymerization of the resin in the binder precursor. Also good. Examples of energy sources include thermal energy and radiant energy. The amount of energy depends on several factors such as the binder precursor chemistry, the size of the abrasive slurry, the amount and type of abrasive particles, and the amount and type of optional additives. For thermal energy, the temperature can range from about 30 ° C to 150 ° C, generally 40 ° C to 120 ° C. The exposure time can range from about 5 minutes to over 24 hours.
好適な放射エネルギー源には、電子ビーム、紫外線、または可視光線が含まれる。電離放射線としてもまた知られる電子ビーム放射は、約０．１〜約１０メガラド（Ｍｒａｄ）のエネルギーレベルで、好ましくは約１〜約１０Ｍｒａｄのエネルギーレベルで使用することができる。紫外線は、約２００〜約４００ナノメートルの範囲内、好ましくは約２５０〜４００ナノメートルの範囲内の波長を有する非微粒子放射を意味する。可視光は、約４００〜約８００ナノメートルの範囲内、好ましくは約４００〜約５５０ナノメートルの範囲内の波長を有する非微粒子放射を意味する。３００〜６００ワット／インチ可視光線が使用されることが好ましい。 Suitable radiant energy sources include electron beams, ultraviolet light, or visible light. Electron beam radiation, also known as ionizing radiation, can be used at an energy level of about 0.1 to about 10 megarads (Mrad), preferably at an energy level of about 1 to about 10 Mrad. Ultraviolet light refers to non-particulate radiation having a wavelength in the range of about 200 to about 400 nanometers, preferably in the range of about 250 to 400 nanometers. Visible light means non-particulate radiation having a wavelength in the range of about 400 to about 800 nanometers, preferably in the range of about 400 to about 550 nanometers. Preferably 300 to 600 watts / inch visible light is used.
この重合プロセスが完了した後、バインダー前駆体はバインダーへ変換され、スラリーは研磨コーティングへ変換される。生じた研磨物品は一般には使える状態である。しかしながら、幾つかの場合には、加湿または折り曲げのような他のプロセスが依然として必要であるかもしれない。研磨物品が使用される前に、研磨物品は円錐、エンドレスベルト、シート、ディスクなどのような任意の所望の形へ変換することができる。 After this polymerization process is complete, the binder precursor is converted to a binder and the slurry is converted to an abrasive coating. The resulting abrasive article is generally ready for use. However, in some cases other processes such as humidification or folding may still be necessary. Before the abrasive article is used, the abrasive article can be converted into any desired shape such as a cone, endless belt, sheet, disk, and the like.
製造ツール
本発明の第３および第４の態様に関して、幾つかの場合には、研磨コーティングは正確な形状の研磨複合材として存在することが好ましい。このタイプの研磨物品を製造するために、製造ツールが一般に必要とされる。
Manufacturing Tool With respect to the third and fourth aspects of the present invention, in some cases it is preferred that the abrasive coating be present as a precisely shaped abrasive composite. Manufacturing tools are generally required to produce this type of abrasive article.
製造ツールは複数の空洞を含有する。これらの空洞は本質的には研磨複合材と逆の形状であり、研磨複合材の形状を作り出すことに関与する。空洞の寸法は、研磨複合材の所望の形状および寸法を与えるように選択される。空洞の形状または寸法が適切に製造されていない場合、生じた製造ツールは研磨複合材に望まれる寸法を与えないであろう。 The manufacturing tool contains a plurality of cavities. These cavities are essentially the opposite shape of the abrasive composite and are responsible for creating the shape of the abrasive composite. The cavity dimensions are selected to give the desired shape and dimensions of the abrasive composite. If the cavity shape or dimensions are not properly manufactured, the resulting manufacturing tool will not give the desired dimensions to the abrasive composite.
空洞は隣接空洞間にスペースありのドット様パターンで存在することができ、または空洞は互いに隣接していることができる。空洞は互いに隣接していることが好ましい。さらに、空洞の形状は、研磨複合材の断面積がバッキングから離れて減少するように選択される。 The cavities can exist in a dot-like pattern with spaces between adjacent cavities, or the cavities can be adjacent to each other. The cavities are preferably adjacent to one another. Further, the shape of the cavity is selected such that the cross-sectional area of the abrasive composite decreases away from the backing.
製造ツールはベルト、シート、連続シートまたはウェブ、輪転グラビアロールのようなコーティングロール、コーティングロール上に取り付けられたスリーブ、またはダイであることができる。製造ツールは金属（例えば、ニッケル）、金属合金、またはプラスチックよりなることができる。金属製造ツールは、彫り込み、ボビング、電鋳、ダイヤモンド旋盤などのような任意の従来の技法によって製造することができる。金属製造ツールにとって好ましい一技法はダイヤモンド旋盤である。 The production tool can be a belt, sheet, continuous sheet or web, a coating roll such as a rotogravure roll, a sleeve mounted on the coating roll, or a die. The manufacturing tool can be made of metal (eg, nickel), metal alloy, or plastic. The metal production tool can be produced by any conventional technique such as engraving, bobbing, electroforming, diamond lathe and the like. One preferred technique for metal production tools is a diamond lathe.
熱可塑性樹脂ツールは金属マスターツールから複製することができる。マスターツールは、製造ツールに望まれるものとは逆のパターンを有するであろう。マスターツールは製造ツールと同じように製造することができる。マスターツールは好ましくは金属、例えばニッケルからできており、ダイヤモンド旋盤にかけられる。熱可塑性樹脂材料が２つを一緒にプレスすることによってマスターツール・パターンでエンボス化されるように、熱可塑性樹脂シート材料は、場合によりマスターツールと一緒に加熱することができる。熱可塑性樹脂はまた、マスターツール上へ押し出しまたはキャストし、次にプレスすることができる。熱可塑性材料は冷却されて凝固し、製造ツールを生み出す。好ましい熱可塑性樹脂製造ツール材料の例には、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびそれらの組合せが挙げられる。熱可塑性樹脂製造ツールが利用される場合、熱可塑性樹脂製造ツールを変形させるかもしれない過剰の熱を発生させないように注意しなければならない。 The thermoplastic tool can be replicated from a metal master tool. The master tool will have the opposite pattern that is desired for a manufacturing tool. The master tool can be manufactured in the same way as the manufacturing tool. The master tool is preferably made of metal, such as nickel, and is subjected to a diamond lathe. The thermoplastic sheet material can optionally be heated with the master tool so that the thermoplastic material is embossed with the master tool pattern by pressing the two together. The thermoplastic resin can also be extruded or cast onto a master tool and then pressed. The thermoplastic material is cooled and solidified to produce a manufacturing tool. Examples of preferred thermoplastic resin production tool materials include polyester, polycarbonate, polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene and combinations thereof. If a thermoplastic production tool is utilized, care must be taken not to generate excessive heat that may deform the thermoplastic production tool.
製造ツールはまた、製造ツールからの研磨物品のより容易な剥離を可能にするための剥離コーティングを含有してもよい。金属向けのかかる剥離コーティングの例には、硬い炭化物、窒化物またはホウ化物コーティングが挙げられる。熱可塑性樹脂向けの剥離コーティングの例には、シリコーンおよびフルオロケミカルが挙げられる。 The production tool may also contain a release coating to allow easier release of the abrasive article from the production tool. Examples of such release coatings for metals include hard carbide, nitride or boride coatings. Examples of release coatings for thermoplastic resins include silicones and fluorochemicals.
図２に例示される本発明の研磨物品を製造するための一方法は図２に例示される。バッキング４１は巻戻しステーション４２を出て、同時に製造ツール４６は巻戻しステーション４５を出る。製造ツール４６は、コーティング・ステーション４４によってスラリーでコートされる。スラリーを加熱するおよび／またはスラリーをコーティング前に超音波にかけて粘度を下げることは可能である。コーティング・ステーションは、ドロップ・ダイコーター、ナイフコーター、カーテンコーター、真空ダイコーターまたはダイコーターのような任意の従来のコーティング手段であることができる。コーティング中に気泡の形成は最小限にされるべきである。好ましいコーティング技法は、すべてが参照により本明細書に援用される、米国特許第３，５９４，８６５号明細書、同第４，９５９，２６５号明細書および同第５，０７７，８７０号明細書に開示されているような、真空流体ベアリング・ダイである。製造ツールがコートされた後に、バッキングおよびスラリーは、スラリーがバッキングの表面を湿らすような任意のやり方で接触させられる。図２では、スラリーは接触ニップロール４７によってバッキングと接触させられる。次に、接触ニップロール４７はまた、生じた構築物を支持ドラム４３に向かって押し付ける。エネルギー源４８（好ましくは可視光線源）は、バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化させるのに十分な量のエネルギーをスラリー中へ伝える。用語「部分硬化」は、スラリーが逆にした試験管から流れないような状態までバインダー前駆体が重合することを意味する。バインダー前駆体は、いったんそれが製造ツールから取り外されたら任意のエネルギー源によって十分に硬化させることができる。これに続いて、製造ツールは、製造ツールを再び再使用できるように、マンドレル４９上に再巻取りされる。場合により、製造ツールは、前駆体が少しでも硬化する前にバインダー前駆体から取り外されてもよい。取り外しの後、前駆体は硬化させられ、製造ツールは再使用のためにマンドレル４９上に再巻取りされてもよい。さらに、研磨物品１２０はマンドレル１２１上に巻き取られる。バインダー前駆体が十分に硬化していない場合には、バインダー前駆体は次に、時間および／またはエネルギー源への曝露のどちらかによって十分に硬化させることができる。この第１方法によって研磨物品を製造するための追加の工程は、両方とも参照により本明細書に援用される、米国特許第５，１５２，９１７号明細書および１９９３年１月１４日に出願された米国特許出願第０８／００４，９２９号明細書にさらに記載されている。ランダム形状の研磨複合材は、参照により本明細書に援用される、１９９３年９月１３日に出願された、同時係属米国特許出願第０８／１２０，３００号明細書に記載されている工具および手順によって製造されてもよい。
One method for producing the abrasive article of the present invention illustrated in FIG. 2 is illustrated in FIG. The backing 41 exits the
バインダー前駆体は放射エネルギーによって硬化することが好ましい。放射エネルギーは、製造ツールが放射エネルギーを感知できるほどに吸収しない限り、製造ツールを通して伝えることができる。さらに、放射エネルギー源は検知できるほどに製造ツールを分解させるべきではない。熱可塑性樹脂製造ツールおよび紫外線または可視光線を使用することが好ましい。 The binder precursor is preferably cured by radiant energy. Radiant energy can be transmitted through the manufacturing tool as long as the manufacturing tool does not absorb the radiant energy appreciably. Furthermore, the radiant energy source should not decompose the manufacturing tool to be detectable. It is preferred to use a thermoplastic resin production tool and ultraviolet or visible light.
スラリーはバッキング上へコートすることができるが、製造ツールの空洞中へコートできない。スラリー被覆バッキングは次に、スラリーが製造ツールの空洞中へ流れ込むように製造ツールと接触させられる。研磨物品を製造するための残りの工程は上に詳述されたのと同じものである。 The slurry can be coated onto the backing, but not into the cavities of the production tool. The slurry coated backing is then contacted with the production tool so that the slurry flows into the cavity of the production tool. The remaining steps for manufacturing the abrasive article are the same as detailed above.
別の方法は図３に例示される。バッキング５１は巻戻しステーション５２を出て、スラリー５４はコーティング・ステーション５３によって製造ツール５５の空洞中へコートされる。スラリーは、ドロップ・ダイコーティング、ロールコーティング、ナイフコーティング、カーテンコーティング、真空ダイコーティング、またはダイコーティングのような多くの技法のうちの任意の１つによってツール上へコートすることができる。再び、スラリーを加熱するおよび／またはスラリーをコーティング前に超音波にかけて粘度を下げることは可能である。コーティング中に気泡の形成は最小限にされるべきである。次に、バッキングと研磨スラリーを含有する製造ツールとは、スラリーがバッキングの表面を湿らすようにニップロール５６によって接触させられる。次に、スラリー中のバインダー前駆体はエネルギー源５７への曝露によって少なくとも部分的に硬化する。この少なくとも部分的な硬化の後、スラリーは、バッキングに接合しているまたは接着している研磨複合材５９へ変換される。生じた研磨物品は、ニップロール５８によって製造ツールから取り外され、再巻取りステーション６０上へ巻き取られる。場合により、製造ツールは、前駆体が少しでも硬化する前にバインダー前駆体から取り外されてもよい。製造ツールの取り外しの後、前駆体は硬化させられてもよい。いずれにしても、エネルギー源は熱エネルギーまたは放射エネルギーであり得る。エネルギー源が紫外線か可視光線かのどちらかである場合、バッキングは紫外線または可視光線を通すことが好ましい。かかるバッキングの例はポリエステル・バッキングである。
Another method is illustrated in FIG. The backing 51 exits the unwind station 52 and the
スラリーは、バッキングの表面上へ直接コートすることができる。スラリー被覆バッキングは次に、スラリーが製造ツールの空洞中を湿らすように製造ツールと接触させられる。研磨物品を製造するための残りの工程は上に詳述されたのと同じものである。 The slurry can be coated directly onto the surface of the backing. The slurry-coated backing is then contacted with the production tool so that the slurry wets the cavities of the production tool. The remaining steps for manufacturing the abrasive article are the same as detailed above.
ワークピース表面の磨上げ方法
本発明の別の態様は金属表面の研磨方法に関する。本方法は、本発明の研磨物品を、金属表面を有するワークピースと摩擦接触させる工程を含む。用語「研磨」は、金属ワークピースの一部が研磨物品によってカットされるまたは除去されることを意味する。さらに、ワークピース表面に関連した表面仕上げは、この磨上げプロセス後に典型的には減少する。典型的な一表面仕上げ測定はＲａであり、Ｒａは、マイクロインチまたはマイクロメートル単位で一般に測定される算術表面仕上げである。表面仕上げは、パーソメーター（Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒ）またはサントロニック（Ｓｕｒｔｒｏｎｉｃ）のような、表面形状測定装置によって測定することができる。
Method for Polishing Workpiece Surface Another aspect of the present invention relates to a method for polishing a metal surface. The method includes bringing the abrasive article of the present invention into frictional contact with a workpiece having a metal surface. The term “abrasive” means that a portion of the metal workpiece is cut or removed by the abrasive article. Furthermore, the surface finish associated with the workpiece surface is typically reduced after this polishing process. One typical surface finish measurement is Ra, which is an arithmetic surface finish commonly measured in microinches or micrometers. The surface finish can be measured by a surface profilometer, such as a Persometer or a Santronic.
ワークピース
金属ワークピースは、軟鋼、ステンレススチール、チタン、金属合金、エキゾチック金属合金などのような任意のタイプの金属であることができる。ワークピースは平らであっても、それに関連した形状または輪郭を有してもよい。
Workpiece The metal workpiece can be any type of metal such as mild steel, stainless steel, titanium, metal alloy, exotic metal alloy and the like. The workpiece may be flat or have a shape or contour associated with it.
用途に依存して、研磨界面での力は約０．１ｋｇから１０００ｋｇを超える範囲であることができる。一般に、この範囲は研磨界面で１ｋｇ〜５００ｋｇの力である。また用途に依存して、研磨中に液体が存在してもよい。この液体は水および／または有機化合物であることができる。典型的な有機化合物の例には、滑剤、オイル、乳化有機化合物、切削液、石鹸などが挙げられる。これらの液体はまた、消泡剤、脱脂剤、腐食防止剤などのような他の添加剤を含有してもよい。研磨物品は使用中に研磨界面で振動してもよい。幾つかの場合には、この振動は、研磨中のワークピース上により微細な表面をもたらすかもしれない。 Depending on the application, the force at the polishing interface can range from about 0.1 kg to over 1000 kg. In general, this range is a force of 1 kg to 500 kg at the polishing interface. Depending on the application, liquid may also be present during polishing. This liquid can be water and / or an organic compound. Examples of typical organic compounds include lubricants, oils, emulsified organic compounds, cutting fluids, soaps and the like. These liquids may also contain other additives such as antifoams, degreasing agents, corrosion inhibitors and the like. The abrasive article may vibrate at the polishing interface during use. In some cases, this vibration may result in a finer surface on the workpiece being polished.
本発明の研磨物品は手動で使用する、または機械と組み合わせて使用することができる。研磨物品およびワークピースの少なくとも一方または両方が研磨中に他方に関して動かされる。研磨物品は、ベルト、テープロール、ディスク、シートなどへ変換することができる。ベルト用途向けには、研磨シートの２つの自由端が一緒に接合され、接合部が形成される。参照により後で本明細書に援用される、１９９２年７月２４日に出願された、譲受人の同時係属米国特許出願第０７／９１９，５４１号明細書に記載されているもののような接合部なしベルトを使用することもまた本発明の範囲内である。一般に、エンドレス研磨ベルトは、少なくとも１つのアイドラー・ロールおよび圧盤または接触ホイール上をトラバースする。圧盤または接触ホイールの硬度は、所望のカット速度およびワークピース表面仕上げを得るために調節される。研磨ベルト速度は所望のカット速度および表面仕上げに依存する。ベルト寸法は、幅が約５ｍｍ〜１，０００ｍｍ、長さが約５ｍｍ〜１０，０００ｍｍの範囲であることができる。研磨テープは研磨物品の長尺物である。それらは、幅が約１ｍｍ〜１，０００ｍｍ、一般には５ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲であることができる。研磨テープは通常は巻き取られず、支持パッド上をトラバースし、支持パッドはワークピースに向かってテープを押し付け、次に再巻取りされる。研磨テープは、研磨界面を通して連続的に供給することができ、割り出しすることができる。研磨ディスクは、直径が約５０ｍｍ〜１，０００ｍｍの範囲であることができる。典型的には、研磨ディスクは取付け手段によってバックアップパッドに固定される。これらの研磨ディスクは、１００〜２０，０００回転毎分、典型的には１，０００〜１５，０００回転毎分で回転することできる。 The abrasive articles of the present invention can be used manually or in combination with a machine. At least one or both of the abrasive article and the workpiece are moved relative to the other during polishing. Abrasive articles can be converted into belts, tape rolls, disks, sheets, and the like. For belt applications, the two free ends of the abrasive sheet are joined together to form a joint. Joints such as those described in assignee's co-pending US patent application Ser. No. 07 / 919,541, filed Jul. 24, 1992, which is incorporated herein by reference. It is also within the scope of the present invention to use a none belt. In general, endless abrasive belts traverse over at least one idler roll and platen or contact wheel. The hardness of the platen or contact wheel is adjusted to obtain the desired cutting speed and workpiece surface finish. The abrasive belt speed depends on the desired cut speed and surface finish. Belt dimensions can range from about 5 mm to 1,000 mm in width and from about 5 mm to 10,000 mm in length. An abrasive tape is a long article of an abrasive article. They can range in width from about 1 mm to 1,000 mm, generally 5 mm to 250 mm. The abrasive tape is not normally wound, but traverses over the support pad, which presses the tape toward the workpiece and then rewinds. The polishing tape can be fed continuously through the polishing interface and can be indexed. The abrasive disc can range in diameter from about 50 mm to 1,000 mm. Typically, the abrasive disc is secured to the backup pad by attachment means. These abrasive discs can rotate at 100 to 20,000 revolutions per minute, typically 1,000 to 15,000 revolutions per minute.
ジオメトリ
「研磨複合材を含む研磨コーティング」という題名の本開示の節でそれとなく触れられたように、研磨複合材は、それらが接合しているバッキングから突き出ているユニットに造形されてもよい。個々の造形複合研磨材は、本明細書では「突出ユニット」と言われる。突出ユニットのために選ばれた特定のジオメトリは、それらが置かれている構造化研磨物品の性能に影響を与えるかもしれない。下に提示されるジオメトリスキームは、高められた初期カット速度（サイクル当たりの質量単位で測定されるような）を提供するように、および各一連の研磨サイクルでカット速度の最小限の低下を示すように選ばれる。
Geometry As mentioned in the section of this disclosure entitled “Abrasive Coatings Containing Abrasive Composites”, the abrasive composites may be shaped into units protruding from the backing to which they are joined. Each shaped composite abrasive is referred to herein as a “projection unit”. The particular geometry chosen for the protruding units may affect the performance of the structured abrasive article in which they are placed. The geometry scheme presented below provides a minimal initial reduction in cut rate with each initial polishing cycle to provide an increased initial cut rate (as measured in mass units per cycle) So chosen.
図４Ａ〜Ｈ、５、６Ａおよび６Ｂに示される突出ユニット、ならびに本明細書で説明される他の突出ユニットは、上記の製造方法を用いて、上記の材料から構造化されてもよい。図４Ａ〜Ｈ、５、６Ａおよび６Ｂは、突出ユニット内の砥粒およびバインダーを描いていないが、突出ユニットは砥粒およびバインダーを成分材料として有するので、かかる砥粒およびバインダーが存在することは理解される。 The protruding units shown in FIGS. 4A-H, 5, 6A and 6B, as well as other protruding units described herein, may be structured from the materials described above using the manufacturing methods described above. 4A-H, 5, 6A and 6B do not depict the abrasive and binder in the protruding unit, the protruding unit has abrasive and binder as component materials, so that such abrasive and binder are present. Understood.
図４Ａは突出ユニット４００の平面図を描く。突出ユニットは、正方形の形状にあるベース４０１を有する。ベース４０１以外に、突出ユニット４００は、ベース４０１の様々な側面のそれぞれから線状頂上４０６まで伸びる４つの側面を有する。図４Ａの斜視図のために、側面４０３および４０５のみが目に見える。
FIG. 4A depicts a plan view of the protruding
図４Ａから理解できるように、線状頂上４０６は、ベース４０１と同一平面上にある平面上へ投影された時に、ベース４０１の向かい合って配置された側面の間に伸びる。突出ユニットのベースと同一平面上にある平面上への頂上４０６のような、頂上の投影について言及する時に、用語「頂上の投影」または「線状頂上の投影」が本明細書で用いられるかもしれない。その間に線状頂上４０６の投影が伸びる、向かい合って配置された側面の中心点は、小さなハッシングで特定されている。線状頂上４０６の投影は、向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
As can be seen from FIG. 4A, the
図４Ａの突出ユニットは、図４Ｂに示されるように、二次元配列へ配置されてもよい。図４Ｂは、各突出ユニット４００のベースが隣接突出ユニット４００のベースに接するように配置された実質的に同一の突出ユニット４００の配列を描く。突出ユニット４００は、バッキング４０８に接合されて研磨物品を生み出すように示されている。図４Ｂに描かれた配列は２×２であるように示されているが、配列は、原理上は任意のサイズのものであってもよい。さらに、図４Ｃに示されるように、配列は、隣接突出ユニット４００のベースが互いに接しないように構築されてもよい。
The protruding units of FIG. 4A may be arranged in a two-dimensional array, as shown in FIG. 4B. FIG. 4B depicts an array of substantially identical protruding
図４Ｄは突出ユニット４１０を描く。この図で理解できるように、突出ユニットは、その投影がベース４１４の１側面から他側面まで伸びるのに不十分である長さを有する線状頂上４１２を有する。このように、側面のそれぞれは、ベース４１４から遠位の線状頂上の方へ内向きに先細りしている。明白に、線状頂上４１２の投影が外挿される場合、その外挿は、ベース４１４のどちらの向かい合って配置された側面の中心点とも出会わない。このように、線状頂上４１２の投影はベース４１４の向かい合って配置された側面の中心点の「間に」伸びないと言うことができる。
FIG. 4D depicts the protruding
図４Ｅはさらに別の突出ユニット４１６を描く。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄに描かれた突出ユニットは、それらのそれぞれの線状頂上４１２が類似のスキームの使用によってそれらのそれぞれのベースの向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びないという特性を示す：線状頂上はそれらのそれぞれのベースの側面のすべてに対して斜めであった。図４Ｅに示されるように、線状頂上４１８の投影は、ベース４２０の側面の幾つかに平行であるかもしれないが、ベース４２０の向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
FIG. 4E depicts yet another protruding
図４Ｆはさらに別の突出ユニット４２２を描く。図４Ｆは、突出ユニットの頂上が線状であるかもしれないが、それが直線状であることは必須ではないことを実証する。突出ユニット４２２は曲線状（直線状とは対照的に）頂上４２４を有する。曲線状頂上４２４の投影は、ベース４２６の向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
FIG. 4F depicts yet another protruding
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、および４Ｆに提示されたベースは、すべて平方形の形状にあった。かかる限定は必須ではない。原理上、ベースは任意の閉じた形状であってもよい。例えば、ベースは任意の規則的なまたは不規則な多角形であっても、平行四辺形、矩形、または四辺形の任意の形であってもよい。ベースは円形または楕円形であってもよい。ベースの側面は直線状または曲線状であってもよい。例えば、図４Ｇに描かれた突出ユニット４２８は４つの側面を有し、そのうちの２つは曲線状４３０および４３２である。ベースの向かい合って配置された曲線状側面の中心点は、第１セグメントの長さが第２セグメントの長さに等しい２つのセグメントへ曲線状側面を分割することによって見いだされるかもしれない。例えば、側面４３０は２つのセグメント：セグメントＡＢおよびＢＣへ分割された。点Ｂ、中心点は、セグメントＡＢの長さがセグメントＢＣの長さに等しいように配置されている。当業者は、中心性の他の方策が直線状でない線の中心点を特定するために用いられてもよいことを理解している。再び、線状頂上４３４の投影は向かい合って配置された側面４３０および４３２の間に伸びるが、それらのそれぞれの中心点ではない。
The bases presented in FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, and 4F were all in a square shape. Such a limitation is not essential. In principle, the base may be any closed shape. For example, the base can be any regular or irregular polygon, or any shape of parallelogram, rectangle, or quadrilateral. The base may be circular or oval. The side surface of the base may be linear or curved. For example, the protruding
図４Ｈは、五角形の形状にあるベース４３８を有する突出ユニット４３６を描く。側面ＡＢの中心点は小さなハッシュ・マークで特定されている。明白に、突出ユニット４３６は、一見して、側面ＡＢに向かい合って配置された側面を有するようには見えない。ベースの向かい合って配置された側面上の非中心点の間に伸びるように線状頂上４４０を配置するために、ＡＢに向かい合った側面は複数部分からなるセグメントＡＣＤＥＢであると考えてもよい。セグメントＡＣＤの長さはセグメントＤＥＢの長さに等しいので、側面ＡＣＤＥＢの中心点は点Ｄである。従って、線状頂上４４０は、ベース４３８の向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
FIG. 4H depicts a protruding
図４Ｈに関連した説明から引き出されるべき一般原則は、特定のスキームがベースの所与の側面に向かい合って配置されている側面を見いだすために用いられ得ることである。手短に言えば、ベースの所与の側面に向かい合う側面一式は、所与の側面に向かい合って配置されている単一側面と集合的に考えられてもよい（例えば、側面ＡＣＤＥＢは側面ＡＢに向かい合っており、側面ＡＢに向かい合って配置されていると考えられてもよい）。 The general principle that should be drawn from the description in relation to FIG. 4H is that a particular scheme can be used to find the side that is located opposite the given side of the base. In short, a set of sides facing a given side of the base may be considered collectively as a single side located facing the given side (eg, side ACDEB faces side AB) And may be considered to be placed facing side AB).
図５は、その幾つかが参照数字５０２で特定された、突出ユニットの二次元配列を含む研磨物品５００の斜視図を描く。各突出ユニット５０２は、矩形であるベースを有する。本発明の一実施形態によれば、ベースの長さおよび幅は１〜１５０ミルであってもよい。各ベースは線状頂上５０４を有する。本発明の一実施形態によれば、線状頂上はベース上方６０ミル以下に配置されてもよい。図５のベースのそれぞれは同じサイズおよびジオメトリを有するように描かれているが、どちらの条件も必須ではない。ベースは様々なサイズおよび／またはジオメトリのものであってもよい。また、線状頂上５０４のそれぞれは互いに平行であるように描かれているが、この条件は必須ではない。線状頂上５０４は互いに平行でなくてもよい。最後に、線状頂上のそれぞれはそれらのそれぞれのベースから一定の距離であるように描かれているが、この条件もまた必須ではない。ベースとそれらのそれぞれの線状頂上５０４との間の距離は、突出ユニット５０２によって様々であってもよい。
FIG. 5 depicts a perspective view of an
図６Ａは突出ユニット６００〜６０６の配列を描く。突出ユニット６００〜６０６のそれぞれは、実質的に点の形状にある頂上６０８〜６１４を有する。先行例の任意のものでの線状頂上のいかなるものも、線状セグメントとして具象体化されるものとは対照的に、点として具象化されてもよい。説明を図６Ａに戻すと、突出ユニット６００〜６０６のそれぞれにおいて、頂上６０８〜６１４は中心から遠く離れて置かれる。各頂上６０８〜６１４の投影は、中心および／またはそれぞれのベースの質量中心から頂上６０８〜６１４の投影へ伸びるオフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４を規定する。明白に、オフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４の合計はゼロに等しくない。例えば、オフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４のそれぞれが単位ベクトルであると仮定すると、ベクトルの合計は２ｙである。突出ユニットの大きな配列について、一緒に合計されたベクトルの数は無限大に近づくので、オフセットベクトルの合計はゼロの極限に近づかないはずである。
図６Ｂは、正味の方向性のアイディアを、それが線状頂上６１６〜６２２を有する突出ユニットに適用されるように示している。図６Ｂから理解できるように、線状頂上６１６〜６２２の投影は、中心および／またはそれぞれのベースの質量中心から頂上６１６〜６２２の投影の中心へ伸びるオフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４を規定する。再度、突出ユニットの大きな配列について、一緒に合計されたベクトルの数は無限大に近づくので、オフセットベクトルの合計はゼロの極限に近づかないはずである。
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者に明らかになるであろうし、本発明は本明細書に述べられた例示的な実施形態に不当に限定されないことが理解されるべきである。 Various modifications and alterations of this invention will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of this invention, and this invention is unduly limited to the exemplary embodiments described herein. It should be understood that this is not done.
Claims (31)
各突出ユニットが第１側面および向かい合って配置された第２側面を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの遠位の線状領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの第１側面上の非中心点と前記ベースの第２側面上の非中心点との間に伸びる、少なくとも２×２配列の突出ユニット
を含む研磨材配列。 An abrasive array of a plurality of protruding units, each unit having a body composed of at least abrasive grains and a binder, each body having a base and a substantially linear region distal to the base,
Each protruding unit has a base having a first side and a second side disposed oppositely;
For each unit, when its respective distal linear region is projected onto a plane that is coplanar with its respective base, the non-center point on the first side of the base and the second of the base An abrasive array comprising at least a 2 × 2 array of protruding units extending between non-center points on the side.
少なくとも２×２配列の突出ユニットを含み、
各突出ユニットが第１側面および向かい合って配置された第２側面を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの遠位の線状領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの第１側面上の非中心点と前記ベースの第２側面上の非中心点との間に伸びる
バッキングの表面に接合された研磨コーティングと、
を含む研磨物品。 A backing having a front surface and a back surface;
Including at least a 2 × 2 array of protruding units;
Each protruding unit has a base having a first side and a second side disposed oppositely;
For each unit, when its respective distal linear region is projected onto a plane that is coplanar with its respective base, the non-center point on the first side of the base and the second of the base An abrasive coating joined to the surface of the backing extending between the non-center points on the sides;
Abrasive article comprising.
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