JP6640193B2 - 研磨物品の作製方法及び研磨物品 - Google Patents
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Description
本開示は、研磨物品及びこれらを作製する方法に広く関する。
結合研磨物品は、成形塊としてこれらを一緒に結合するバインダー(当該技術において結合媒体としても既知である)に保持されている研磨粒子を有する。典型的な接合研磨材の例には、研削ホイール、砥石、ホーン及び切削ホイールが挙げられる。バインダーは、有機樹脂、セラミック若しくはガラス材料(両方ともガラス状バインダーの例として当該技術において既知である)又は金属でありうる。例えば研削ホイール及び切削ホイールなどの結合研磨材は、多くの場合に補強材として1つ以上のスクリムを含有する。
一態様では、本開示は、研磨物品を作製する方法であって、
a)相対する第1及び第2の主面を有する多孔質研磨部材であって、開口部が第1の主面から第2の主面まで多孔質研磨部材を貫通して延び、少なくとも1つのバインダー材料により多孔質基材に固定されている研磨粒子を含む、多孔質研磨部材を提供する工程と、
b)展性熱硬化性溶融流動性組成物(malleable thermosettingmelt-flowable composition)を、多孔質研磨部材の開口部の中へ促し、研磨物品前駆体を形成する工程と、
c)研磨物品前駆体を加熱して、研磨物品であって、相対する第1及び第2の主面を含み、第1及び第2の主面の両方が展性熱硬化性溶融流動性組成物の架橋反応生成物を含む、研磨物品を形成する工程と、を含む、方法を提供する。
i)複数の研磨物品前駆体であって、各研磨物品前駆体が、それぞれ、
a)相対する第1及び第2の主面を有する多孔質研磨部材であって、開口部が第1の主面から第2の主面まで多孔質研磨部材を貫通して延び、少なくとも1つのバインダー材料により多孔質基材に固定されている研磨粒子を含む、多孔質研磨部材を提供する工程、及び
b)展性熱硬化性溶融流動性組成物を、多孔質研磨部材の開口部の中へ促して、研磨物品前駆体を形成する工程を含む方法によって調製される、研磨物品前駆体を提供する工程と、
ii)複数の研磨物品前駆体を、研磨物品前駆体の各々に隣接して配置されている1つ以上の補強スクリムと任意に積み重ねて、研磨物品前駆体積層体を提供する工程と、
iii)研磨物品前駆体積層体を加熱して、相対する第1及び第2の主面を含み、第1及び第2の主面の両方が展性熱硬化性溶融流動性組成物の架橋反応生成物を含む、結合研磨物品を形成する工程と、を含む、方法を提供する。
図1は、本開示による研磨物品160を作製する例示的な方法100を記載する。ここで図1を参照すると、最初の工程では、多孔質研磨部材110が提供される。多孔質研磨部材110は、相対する第1及び第2の主面112、114を有する。開口部116は、第1の主面112から第2の主面114まで多孔質研磨部材110を貫通して延びている。展性熱硬化性溶融流動性組成物120及び多孔質研磨部材110は、ニップロール130a、130bによって供給され、これらは展性熱硬化性溶融流動性組成物120を、研磨部材の開口部の中へ促して、研磨物品前駆体150を形成する。
第1の実施形態では、本開示は、研磨物品を作製する方法であって、
a)相対する第1及び第2の主面を有する多孔質研磨部材であって、開口部が第1の主面から第2の主面まで多孔質研磨部材を貫通して延び、少なくとも1つのバインダー材料により多孔質基材に固定されている研磨粒子を含む、多孔質研磨部材を提供する工程と、
b)展性熱硬化性溶融流動性組成物を、多孔質研磨部材の開口部の中へ促し、研磨物品前駆体を形成する工程と、
c)研磨物品前駆体を加熱して、相対する第1及び第2の主面を含む研磨物品であって、第1及び第2の主面の両方が展性熱硬化性溶融流動性組成物の架橋反応生成物を含む研磨物品を形成する工程と、を含む、方法を提供する。
i)複数の研磨物品前駆体であって、各研磨物品前駆体が、それぞれ、
a)相対する第1及び第2の主面を有する多孔質研磨部材であって、開口部が第1の主面から第2の主面まで多孔質研磨部材を貫通して延び、少なくとも1つのバインダー材料により多孔質基材に固定されている研磨粒子を含む、多孔質研磨部材を提供する工程、及び
b)展性熱硬化性溶融流動性組成物を、多孔質研磨部材の開口部の中へ促して、研磨物品前駆体を形成する工程を含む方法によって調製される、研磨物品前駆体を提供する工程と、
ii)複数の研磨物品前駆体を、研磨物品前駆体の各々に隣接して配置されている1つ以上の補強スクリムと任意に積み重ねて、研磨物品前駆体積層体を提供する工程と、
iii)研磨物品前駆体積層体を加熱して、相対する第1及び第2の主面を含み、第1及び第2の主面の両方が展性熱硬化性溶融流動性組成物の架橋反応生成物を含む、結合研磨物品を形成する工程と、を含む、方法を提供する。
切頂三角錐として成形された、0.88mmの公称等辺長さ、0.15mmの公称厚さ及び98°の側壁角を有する、α−アルミナに基づいたセラミック研磨粒子を、米国特許第8,142,531号(Adefrisら)の記載に従い調製した。
切頂三角錐として成形された、1.49mmの公称等辺長さ、0.33mmの公称厚さ及び98°の側壁角を有する、α−アルミナに基づいたセラミック研磨粒子を、米国特許第8,142,531号(Adefrisら)の記載に従い調製した。
展性熱硬化性溶融流動性組成物を、200gのBAKELITE 0224SPノボラック(Momentive,Columbus,Ohio)、258gの粉末フッ化カリウムアルミニウム研削助剤(KBM Affilips B.V.,The Netherlands)及び40gのSIKA炭化ケイ素(Saint−Gobain,Courbevoie,France)を組み合わせ、一緒に混合することによって調製した。この混合物に、40gのフルフリルアルコール(Alfa Aesar、98%、Ward Hill,Massachusetts)を加えた。得られた化合物を、150°F(65.6℃)で2〜10mm厚のシートに圧縮した。
展性熱硬化性溶融流動性組成物を、150gの、MomentiveからのBAKELITE 0224SPノボラック及び350gのケイ酸カルシウムアルミニウム充填剤(Zeeospheres Ceramics,Lockport,LouisianaからZEEOSPHERES N−400として入手可能)を組み合わせ、一緒に混合することによって調製した。この混合物に、25gのフルフリルアルコールを加えた。得られた化合物を、150°F(65.6℃)で2〜10mm厚のシートに圧縮した。
メークコート前駆体を、49部のレゾールフェノール樹脂(モル比が1.5:1〜2.1:1のフェノール:ホルムアルデヒドの塩基触媒縮合物)、41部の炭酸カルシウム(HUBERCARB、Huber Engineered Materials,Quincy,Illinois)及び10部の水を混合することによって調製した。
サイズコート前駆体を、29部のレゾールフェノール樹脂(モル比が1.5:1〜2.1:1のフェノール:ホルムアルデヒドの塩基触媒縮合物)、51部の水晶石、2部の赤色酸化鉄及び18部の水を混合することによって調製した。
シートの長さが40インチ(102cm)、厚さが0.25インチ(6.4mm)の304ステンレス鋼を、その主表面が水平に対して35°の角度で傾斜した状態で固定した。ガイドレールを、傾斜シートの下り傾斜トップ面に沿って固定した。DeWalt Model D28114の4.5インチ(11.4cm)/5インチ(12.7cm)の切削ホイールアングルグラインダーを、工具が重力によって下方に導かれるようにガイドレールに固定した。
研削ホイールの評価は、1分当たり6000回転(1平方インチ当たり90ポンド圧(620kPa)で作動する7インチ(18cm)Ingersoll Rand空気式グラインダーをオフハンド(off hand)で使用して実施した。長さが18インチ(46cm)及び厚さが3/8インチ(0.95cm)の304型ステンレス鋼シート金属加工物を、1分間隔で研磨した。加工物の重量を、研磨の前後に記録して、質量損失を決定した。研削ホイールを、5分間の切断の前後に計量した。G比率(単位なし)は、5分間の切断による平均ストック除去を1分間の切断5回によるホイール質量損失で割ることによって決定した。
比較例Aは、3M Company,Saint Paul,Minnesotaからの直径5インチ(12.5cm)、厚さ0.06インチ(1.6mm)の3M CUBITRON II TYPE I CUT−OFF WHEELであった。
MCP1を、1mmの開口部を有する直径が5インチ(12.7cm)のファイバーグラススクリムの両側に刷毛塗りした。0.11g/in2(0.017g/cm2)のMCP1塗膜重量を使用した。次に、表1に示されている成形された、αアルミナに基づいたセラミック研磨粒子を、メーク塗膜前駆体被覆スクリム材料の両側に落下コーティングした。研磨粒子の塗膜重量は26gであった。得られた鉱物被覆スクリムを、オーブンにより90℃で3時間にわたって予備硬化し、その後、SCP1をロールコーティングにより両側に任意に(示されているように)塗布し、オーブンにより90℃で2時間にわたって予備硬化した。SCP1の塗膜重量は5gであった。次に被覆スクリムを、液圧プレスにより150°F(65.6℃)及び1平方インチ当たり1050ポンドの圧力でMTMFC1と組み合わせた。研磨物品の厚さは、研磨物品を形成するために一緒に積層された鉱物被覆スクリムのグリットサイズ、量及び数よって決定される。過剰量のMTMFC1を研磨ホイールの縁から取り除き、得られた研磨ディスク前駆体をバッチオーブンにより、温度をピーク温度の190℃にゆっくりと勾配させながら36時間にわたって硬化した。研磨ディスクの構成成分は、6重量%のファイバーグラス補強材、4重量%のメーク塗膜前駆体、10重量%のサイズ塗膜前駆体、55重量%の鉱物及び25重量%の溶融流動性化合物であった。
比較例Bは、3M Company,Saint Paul,Minnesotaからの直径7インチ(17.8cm)、厚さ0.25インチ(6.35mm)の3M CUBITRON II TYPE 27 DEPRESSED CENTER GRINDING WHEELであった。
MCP1を、1mmの開口部を有する直径が7インチ(17.8cm)のファイバーグラススクリムの両側に刷毛塗りした。0.11g/in2(0.017g/cm2)のMCP1塗膜重量を使用した。次に、1.49mmの公称等辺長さ、0.33mmの公称厚さ及び98°の側壁角を有する、切頂三角錐として成形され、米国特許第8,142,531号(Adefrisら)の記載に従って調製された、α−アルミナに基づいたセラミック研磨粒子を、メーク塗膜前駆体被覆スクリム材料の両側に落下コーティングした。塗膜重量は52gであった。得られた鉱物被覆スクリムを、オーブンにより90℃で3時間にわたって予備硬化し、その後、10gのSCP1をロールコーティングにより両側に塗布し、オーブンにより90℃で2時間にわたって予備硬化した。上記のように調製した2つの鉱物被覆スクリムを、互いに積層した。次に被覆スクリムを、液圧プレスにより150°F(65.6℃)及び1平方インチ当たり1050ポンドの圧力でMTMFC1と組み合わせた。研磨物品の厚さは、研磨物品を形成するために一緒に積層された鉱物被覆スクリムのグリットサイズ、量及び数よって決定される。過剰量のMTMFC1を研磨ホイールの縁から取り除き、得られた研磨ディスク前駆体をバッチオーブンにより、温度をピーク温度の190℃にゆっくりと勾配させながら36時間にわたって硬化した。研磨ディスクの構成成分は、6重量%のファイバーグラス補強材、4重量%のメーク塗膜前駆体、10重量%のサイズ塗膜前駆体、55重量%の鉱物及び25重量%の溶融流動性化合物であった。
Claims (9)
- 研磨物品を作製する方法であって、
a)相対する第1及び第2の主面を有する多孔質研磨部材であって、開口部が前記第1の主面から前記第2の主面まで前記多孔質研磨部材を貫通して延び、少なくとも1つのバインダー材料により多孔質基材に固定されている研磨粒子を含む、前記多孔質研磨部材を提供する工程と、
b)展性熱硬化性溶融流動性組成物を、前記多孔質研磨部材の前記開口部の中へ促し、研磨物品前駆体を形成する工程と、
c)前記研磨物品前駆体を加熱して、研磨物品であって、相対する第1及び第2の主面を含み、前記第1及び第2の主面の両方が前記展性熱硬化性溶融流動性組成物の架橋反応生成物を含む、前記研磨物品を形成する工程と、を含み、
前記多孔質基材は、前記開口部とは独立して多孔質性を有し、
前記展性熱硬化性溶融流動性組成物が、ノボラックフェノール樹脂及びフルフリルアルコールを含む、方法。 - 前記基材が織スクリムを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記基材が嵩高な開放不織繊維ウェブを含む、請求項1に記載の方法。
- 工程b)が、前記展性熱硬化性溶融流動性組成物を前記研磨部材の前記第1の主面に対して配置し、前記展性熱硬化性溶融流動性組成物及び前記研磨部材を、一対のニップロールの間に通過させることを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 研磨物品を作製する方法であって、
i)複数の研磨物品前駆体であって、各研磨物品前駆体が、それぞれ、
a)相対する第1及び第2の主面を有する多孔質研磨部材であって、開口部が前記第1の主面から前記第2の主面まで前記多孔質研磨部材を貫通して延び、少なくとも1つのバインダー材料により多孔質基材に固定されている研磨粒子を含む、多孔質研磨部材を提供する工程、及び
b)展性熱硬化性溶融流動性組成物を、前記多孔質研磨部材の前記開口部の中へ促して、研磨物品前駆体を形成する工程を含む方法によって調製される、研磨物品前駆体を提供する工程と、
ii)前記複数の研磨物品前駆体を、前記研磨物品前駆体の各々に隣接して配置されている1つ以上の補強スクリムと任意に積み重ねて、研磨物品前駆体積層体を提供する工程と、
iii)前記研磨物品前駆体積層体を加熱して、相対する第1及び第2の主面を含む物品であって、前記第1及び第2の主面の両方が前記展性熱硬化性溶融流動性組成物の架橋反応生成物を含む前記研磨物品を形成する工程と、を含み、
前記多孔質基材は、前記開口部とは独立して多孔質性を有し、
前記展性熱硬化性溶融流動性組成物がノボラックフェノール樹脂及びフルフリルアルコールを含む、方法。 - 工程iii)が、前記研磨物品前駆体積層体が圧縮状態である間に実施される、請求項5に記載の方法。
- 前記基材が織繊維スクリム又はワイヤメッシュを含む、請求項5又は6に記載の方法。
- 前記基材が嵩高な開放不織繊維ウェブを含む、請求項5又は6に記載の方法。
- 工程b)が、前記展性熱硬化性溶融流動性組成物を前記研磨部材の前記第1の主面に対して配置し、前記展性熱硬化性溶融流動性組成物及び前記研磨部材を、一対のニップロールの間に通過させることを含む、請求項5〜8のいずれか一項に記載の方法。
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