JP2021504171A - 被覆研磨ディスク並びにその製造方法及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ディスクバッキングと、
ディスクバッキングの上に配置された研磨層であって、少なくとも1つの結合剤材料によってディスクバッキングの主表面に固着された研磨要素を備え、研磨要素が、長方形格子パターンの水平線と垂直線との交点に配置され、交点の少なくとも70パーセントに、研磨要素のうちの1つが配置されている、研磨層と、
を備え、
研磨要素の各々が2つの三角形研磨小板を有し、三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、それぞれ、三角形研磨小板の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置され、
研磨要素の第1の部分が、交互の第1の列に配置され、第1の列の三角形研磨小板が、垂直線から10度以内で縦方向に整列して配置され、研磨要素の第2の部分が、交互の第2の列に配置され、第2の列の三角形研磨小板が、水平線から10度以内で縦方向に整列して配置され、
第1の列及び第2の列が、垂直線に沿って反復的に交互になっている、
研磨ディスクを提供する。
硬化性メーク層前駆体をディスクバッキングの主表面に配置することと、
研磨要素を硬化性メーク層前駆体の中に埋め込むことであって、
研磨要素が、水平及び垂直の長方形格子パターンの交点に隣接して配置され、交点の少なくとも70パーセントに、研磨要素のうちの1つが配置されており、
研磨要素の各々が2つの三角形研磨小板を有し、三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、それぞれ、三角形研磨小板の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置され、
研磨要素の第1の部分が、交互の第1の列に配置され、第1の列の三角形研磨小板が、垂直線から10度以内で縦方向に整列して配置され、研磨要素の第2の部分が、交互の第2の列に配置され、第2の列の三角形研磨小板が、水平線から10度以内で縦方向に整列して配置され、
第1の列及び第2の列が、垂直線に沿って反復的に交互になっている、
研磨要素を硬化性メーク層前駆体の中に埋め込むことと、
硬化性メーク層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてメーク層を提供することと、
硬化性サイズ層前駆体を、少なくとも部分的に硬化したメーク層前駆体及び三角形研磨小板の上に配置することと、
サイズ層を提供するために、硬化性サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させることと、を含む。
「軟鋼」という用語は、約0.25重量パーセント未満の炭素を含有する炭素系鋼合金を意味し、
「オフ−ハンド研磨」という用語は、オペレータが手動でディスク/ホイールをワークピースに対して付勢するか、又はその逆である研磨を意味し、
「近接」という用語は、極めて近いか、又は隣接している(例えば結合剤層と接触している、又は結合剤層中に埋め込まれている)ことを意味し、
「ワークピース」という用語は、研磨されている物を意味している。
第1の態様では、本開示は、
ディスクバッキングと、
ディスクバッキングの上に配置された研磨層であって、少なくとも1つの結合剤材料によってディスクバッキングの主表面に固着された研磨要素を備え、研磨要素が、長方形格子パターンの水平線と垂直線との接触した交点に配置され、交点の少なくとも70パーセント(好ましくは少なくとも80パーセント、より好ましくは少なくとも90パーセント)に、研磨要素のうちの1つが配置されている、研磨層と、
を備え、
研磨要素の各々は2つの三角形研磨小板を有し、三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、それぞれ、三角形研磨小板の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置され、
研磨要素の第1の部分が、交互の第1の列に配置され、第1の列の三角形研磨小板が、垂直線から10度以内で縦方向に整列して配置され、研磨要素の第2の部分が、交互の第2の列に配置され、第2の列の三角形研磨小板が、水平線から10度以内で縦方向に整列して配置され、
第1の列及び第2の列は、垂直線に沿って反復的に交互になっている、
被覆研磨ディスクを提供する。
硬化性メーク層前駆体をディスクバッキングの主表面に配置することと、
研磨要素を硬化性メーク層前駆体の中に埋め込むことであって、
研磨要素は、水平及び垂直の長方形格子パターンの交点に隣接して配置され、交点の少なくとも70パーセント(好ましくは少なくとも80パーセント、より好ましくは少なくとも90パーセント)に、研磨要素のうちの1つが配置されており、
研磨要素の各々が2つの三角形研磨小板を有し、三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、それぞれ、三角形研磨小板の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置され、
研磨要素の第1の部分が、交互の第1の列に配置され、第1の列の三角形研磨小板が、垂直線から10度以内で縦方向に整列して配置され、研磨要素の第2の部分が、交互の第2の列に配置され、第2の列の三角形研磨小板が、水平線から10度以内で縦方向に整列して配置され、
第1の列及び第2の列が、垂直線に沿って反復的に交互になっている、
研磨要素を硬化性メーク層前駆体の中に埋め込むことと、
硬化性メーク層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてメーク層を提供することと、
硬化性サイズ層前駆体を、少なくとも部分的に硬化したメーク層前駆体及び三角形研磨小板の上に配置することと、
サイズ層を提供するために、硬化性サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させることと、を含む。
PCT特許公開国際公開第2015/100018(A1)号(Adefrisら)に示されているような幾何構造を有する三角形空洞の正方形アレイからなる7インチ(178mm)円形プラスチック転写工具が3−D印刷によって準備された。工具表面の空洞は、図4及び図4A〜4Dに示されるように、対になされた空洞のアレイ内に配置された。このパターンは、1平方インチ当たり312個の空洞密度(48空洞/cm2)で工具の表面全体にわたって繰り返された。転写工具は、研磨粒子の放出を促進するために、硫化モリブデン噴霧潤滑剤(Michigan州Midland在所のDow Corning Corporationから商標名MOLYCOATで入手された)で処理された。
比較例Aは、AP2粒子(Minnesota州Saint Paul在所の3M Companyから商標名982Cグレード36+の商品名で入手)を使用して製造された、商用的に入手可能な、電気コーティングされた加硫ファイバディスクであった。
比較例Bは、概ね、実施例1で説明されているように準備された。転写工具空洞は、正方形の格子パターンで配置され、粒子の半径方向の配置方向は、両方の格子方向に90度で交互になっている。空洞アレイは、両方の方向において、1インチ当たり17個(1cm当たり6.7個)であり、すなわち1平方インチ当たり289個(1平方cm当たり44.8)、すなわち工具全体で約10950個の空洞であった。このパターンは、米国特許第9,776,302号(Keipert)における実施例4として既に説明されている。転写工具にはAP1粒子が充填された。メーク樹脂量は3.6+/−0.2グラムであった。ドロップ・コート二次粒子は10.5+/−0.6グラムのAP2であった。氷晶石サイズ樹脂レベルは11.4+/−0.2グラムであった。
比較例Cは、概ね、実施例1で説明されているように準備された。転写工具パターンは、中心から縁までの螺旋パターンであり、すべての空洞開口は、回転研磨ディスクの研削方向に対して実質的に縁に沿って配置方向が定められた。螺旋の長さに沿った空洞間隔は、1インチ当たり約11個であり、螺旋ピッチは1インチ当たり約26列であった。実施例1及び比較例Bでは、1ディスク当たりの総空洞密度及び空洞数は転写工具に匹敵した。使用された研磨粒子はAP1であった。メーク樹脂重量は3.4+/−0.1グラムであった。AP2ドロップ・コート二次粒子の量は10.2+/−0.4グラムであり、氷晶石サイズ樹脂の量は12.0+/−0.2グラムであった。
比較例Dは、概ね、実施例1で説明されているように準備された。転写工具パターンは空洞の長方形アレイであり、空洞開口は、1つのアレイの方向に沿って、それらの長さの方向に沿って整列され、ピッチは1インチ当たり10個の空洞(3.94個/cm)であり、その方向はアレイに対して直角であり、空洞開口は、それらの幅の方向に沿って整列され、ピッチは1インチ当たり28個の空洞(11個/cm)であり、面積空洞密度は1平方インチ当たり280個(1平方cm当たり43.4個)であった。使用された研磨粒子はAP1であった。メーク樹脂重量は3.4+/−0.1グラムであった。AP2ドロップ・コート二次粒子の量は10.5+/−0.6グラムであり、氷晶石サイズ樹脂の量は12.1+/−0.1グラムであった。
以下の手順を使用して1018軟炭素鋼を研削することにより、様々なディスクの研削性能が評価された。評価のための直径7インチ(17.8cm)の研磨ディスクが、5000rpmの一定の回転速度で動作するように設定された自動サーボ・モータ回転研削盤に取り付けられ、かつ、7インチ(17.8cm)のリブ付きディスク・パッド面プレート(「051144」EXTRA HARD RED RIBBED、3M Companyから入手)を使用して固定された。試験の間、研削盤に掛かるトルクが測定された。研削盤が起動され、6ポンド(2.7kg)の開始負荷の下で、1インチ×1インチ(2.54cm×2.54cm)の予め計量された1018鋼棒材の端面に押し付けられた。これらの条件の下で、10秒の研削インターバル(通過)でワークピースが研磨された。個々の研削インターバルの後、一定のトルク測値を維持するために負荷が調整された。個々の10秒間のインターバルに続いて、ワークピースが室温に冷却され、かつ、計量されて、研磨操作の研削量が決定された。試験結果は、インターバル毎の増分研削量及び除去された総研削量として報告された。研削量が初期研削量の値の25%未満になるか、又は負荷が18ポンド(8.2kg)に達すると、試験終了点が決定された。総研削量は累積研削量として獲得され、データは、研削インターバル研削量が15グラム未満になる点で打ち切られた。実施例1及び比較例A〜Dの研削試験データは、4つの標本からの平均として表2に報告されている。
Claims (15)
- 研磨ディスクであって、
ディスクバッキングと、
前記ディスクバッキングの上に配置された研磨層であって、少なくとも1つの結合剤材料によって前記ディスクバッキングの主表面に固着された研磨要素を備え、前記研磨要素が、長方形格子パターンの水平線と垂直線との交点に配置され、前記交点の少なくとも70パーセントに、前記研磨要素のうちの1つが配置されている、研磨層と、
を備え、
前記研磨要素の各々が2つの三角形研磨小板を有し、前記三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、それぞれ、前記三角形研磨小板の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、前記ディスクバッキングに面すると共に前記ディスクバッキングに近接して配置され、
前記研磨要素の第1の部分が、交互の第1の列に配置され、前記第1の列の前記三角形研磨小板が、前記垂直線から10度以内で縦方向に整列して配置され、前記研磨要素の第2の部分が、交互の第2の列に配置され、前記第2の列の前記三角形研磨小板が、前記水平線から10度以内で縦方向に整列して配置され、
前記第1の列及び前記第2の列が、前記垂直線に沿って反復的に交互になっている、
研磨ディスク。 - 前記交点の少なくとも90パーセントに、前記研磨要素のうちの1つが配置されている、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記第1の列の前記三角形研磨小板が、前記垂直線から5度以内で縦方向に整列して配置され、前記第2の列の前記三角形研磨小板が、前記水平線から5度以内で縦方向に整列して配置される、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記研磨層が、破砕研磨粒子又は非研磨粒子を更に含む、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記ディスクバッキングが、加硫ファイバを含む、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記研磨層が、メーク層と、前記メーク層及び前記研磨要素の上に配置されたサイズ層と、を備える、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記三角形研磨小板がアルファ・アルミナを含む、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- ワークピースを研磨する方法であって、請求項1に記載の被覆研磨ディスクの前記研磨層の一部を前記ワークピースと摩擦接触させることと、前記ワークピースを研磨するために、前記ワークピース及び研磨物品のうちの少なくとも一方を他方に対して移動させることと、を含む方法。
- 前記ワークピースが軟鋼溶接部を含み、前記研磨層が前記軟鋼溶接部に接触する、請求項8に記載の方法。
- 被覆研磨ディスクを製造する方法であって、
硬化性メーク層前駆体をディスクバッキングの主表面に配置することと、
研磨要素を前記硬化性メーク層前駆体の中に埋め込むことであって、
前記研磨要素が、水平及び垂直の長方形格子パターンの交点に隣接して配置され、前記交点の少なくとも70パーセントに、前記研磨要素のうちの1つが配置されており、
前記研磨要素の各々が2つの三角形研磨小板を有し、前記三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、それぞれ、前記三角形研磨小板の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、前記ディスクバッキングに面すると共に前記ディスクバッキングに近接して配置され、
前記研磨要素の第1の部分が、交互の第1の列に配置され、前記第1の列の前記三角形研磨小板が、垂直線から10度以内で縦方向に整列して配置され、前記研磨要素の第2の部分が、交互の第2の列に配置され、前記第2の列の前記三角形研磨小板が、水平線から10度以内で縦方向に整列して配置され、
前記第1の列及び第2の列が、前記垂直線に沿って反復的に交互になっている、
研磨要素を前記硬化性メーク層前駆体の中に埋め込むことと、
硬化性メーク層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてメーク層を提供することと、
硬化性サイズ層前駆体を、少なくとも部分的に硬化した前記メーク層前駆体及び三角形研磨小板の上に配置することと、
サイズ層を提供するために、前記硬化性サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させることと、
を含む、方法。 - 前記交点の少なくとも90パーセントに、前記研磨要素のうちの1つが配置されている、請求項10に記載の方法。
- 前記研磨要素の前記第1の部分が第1の列に配置され、前記三角形研磨小板が、前記水平線から5度以内で縦方向に整列して配置され、前記研磨要素の第2の部分が第2の列に配置され、前記三角形研磨小板が、前記垂直線から5度以内で縦方向に整列して配置される、請求項10に記載の方法。
- 研磨層が破砕研磨粒子又は非研磨粒子を更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ディスクバッキングが加硫ファイバを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記三角形研磨小板がアルファ・アルミナを含む、請求項10に記載の方法。
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