(57)【要約】  本発明は、研磨物品に関し、より具体的には、不織布バッキングを有するコーティング研磨物品及びその調製方法に関する。
2019500225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）不織布バッキング、及び
ｂ）前記バッキング上に付着した研磨スラリーの１層以上の層
を含む、研磨物品であって、
前記不織布バッキングがアクリルエマルジョンで含浸されており、かつ前記研磨スラリーが、１種以上の鉱物粒子、及び結合剤を含む、研磨物品。
【請求項２】
前記不織布バッキングが、ポリマー材料からなる群から選択される、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項３】
前記ポリマー材料が、スパンボンドポリプロピレン不織布である、請求項２に記載の物品。
【請求項４】
前記バッキング上に付着した研磨スラリーの２層以上の層を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記鉱物粒子が、研磨スラリーの最外層中で、より粗くなり、バッキングに向けて、研磨スラリーの層中で、より微細な粒子へと徐々に小さくなる、請求項４に記載の物品。
【請求項６】
前記鉱物粒子が、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、クロミア、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネット及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１、４、及び５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項７】
前記結合剤が、樹脂、充填剤及び／又は硬化剤を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記樹脂が、熱硬化性フェノール樹脂、油変性アルキッド、熱硬化性エポキシ又は紫外線硬化性エポキシアクリレートからなる群から選択される、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
前記充填剤が、粘土、シリカ、タルク、炭酸カルシウム又はそれらの混合物からなる群から選択される、請求項７に記載の物品。
【請求項１０】
前記硬化剤が、熱硬化剤、紫外線硬化剤又はそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項７に記載の物品。
【請求項１１】
アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布を含む、研磨物品用バッキング。
【請求項１２】
前記アクリルエマルジョンが、ＳＢＲラテックス、ニトリルラテックス、ビニルラテックス、アクリル化ウレタン、アクリル化アクリル、アクリル化エポキシ、ペンダントアルファ、β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、アクリル化ポリエステル、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１１に記載のバッキング。
【請求項１３】
前記アクリルエマルジョンが、任意に少なくとも１つの充填剤を含む、請求項１１に記載のバッキング。
【請求項１４】
請求項１１に記載のバッキングの調製プロセスであって、
ａ）スパンボンドポリプロピレン不織布を準備すること、
ｂ）前記不織布に表面処理又は下塗りすること、及び
ｃ）前記不織布にアクリルエマルジョンを含浸させること、
を含む、プロセス。
【請求項１５】
請求項１１に記載のバッキング、及び前記バッキング上に付着した研磨スラリーの１層以上の層を含む、コーティング研磨物品。
【請求項１６】
シート、ディスク又はロールの形態のうちのいずれかであり、耐カール性及び耐穿刺性である、請求項１〜１０又は請求項１５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項１７】
研磨物品の調製プロセスであって、
ａ）バッキング上に１種以上の鉱物粒子及び結合剤を含む研磨スラリーを層として付着させる工程、
ｂ）前記バッキング上に付着した前記研磨スラリーを加熱する工程、並びに
ｃ）前記バッキング上に付着した前記研磨スラリーを硬化させる工程、
ｄ）任意に、
ｅ）工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことで、バッキング上に研磨スラリーの１層以上の層を得る工程、
ｆ）前記硬化させた研磨スラリーにステアレート配合物をコーティングする工程、
を含む、プロセス。
【請求項１８】
前記バッキングが、不織布材料からなる群から選択される、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記バッキングを、アクリルエマルジョンで含浸させる、請求項１７及び１８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記不織布材料がスパンボンドポリプロピレン不織布である、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記バッキングをアクリルエマルジョンで含浸させる前に、下塗り又は表面処理する、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記バッキング上の研磨スラリーの前記付着を、ロールコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、ナイフコーティング、又はそれらの組み合わせから選択される技術によって行う、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記加熱する工程を、５０℃〜１５０℃の範囲の温度で行う、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記硬化させる工程を、熱硬化若しくは紫外線硬化、又はそれらの組み合わせによって行う、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記ステアレート配合物が、ステアリン酸カルシウム及び／又はステアリン酸亜鉛を含む、請求項１７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨物品に関し、より具体的には、不織布バッキングを有するコーティング研磨物品及びその調製プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング研磨剤及び接着された研磨剤などの研磨物品は、摺り合わせ、研削又は研磨などにより、工作部材を機械加工するために、様々な産業において使用される。研磨物品を利用する機械は、光学産業、自動車塗料補修産業から金属加工産業までの幅広い産業範囲にわたるものである。これらの例の各々において、製造設備が研磨剤を使用することにより、バルク材料は除去され、又は製品の表面特性に影響が及ぶ。
【０００３】
コーティング研磨剤は、広範な用途で使用される。ほとんどの用途では、手による砂磨きが必要とされ、使用者は、コーティング研磨物品を手中に握り、それを処理している表面に適用する。コーティング研磨剤は、一般に、バッキング、砥粒、及び粒子をバッキングに結合するための接着剤から構成される。コーティング研磨工具は、ディスク、ロール、ベルト、及びスパイラルポイントなどの異なる形態で使用可能であり、手／機械研磨及び仕上げ用途の両方で使用される。コーティング研磨剤は、熱及び湿度の極端な条件下での砂磨き、仕上げ、及び研磨操作に使用される。
【０００４】
コーティング研磨物品のためのバッキング材料としては、一般に、紙、処理された紙、ポリマー、繊維、不織布材料、及び布などの材料が用いられる。手による砂磨き用コーティング研磨物品のバッキング材料は、紙、布、繊維、フィルム、又は不織布材料を主体とする。湿式砂磨き用途のため、バッキング材料は、一般的には、ラテックス処理紙からなる。コーティング研磨物品の性能は、研磨物品から除去されていく材料の量、及び仕上げ面の平滑度を指標とすることができる。コーティング研磨物品は、特定の表面仕上げを得るために、研磨している表面から所望のレベルの材料の除去をもたらすように、設計することができる。更に、研磨物品は、長期にわたって可撓性及び耐久性があることを必要とし、これは、バッキング層、及びバッキング層上に付着した砥粒に応じて変化する。
【０００５】
従来の紙バッキングを有するコーティング研磨剤は、保存条件下及び乾式用途での操作中にカールしやすい。撥水剤処理された紙バッキングについては、カール挙動は、湿度条件に依存する。乾式操作では、摩擦熱により、コーティング研磨剤中の発熱は増強され、研磨粒子がバッキングから分離することがある。湿潤条件下での用途のため、バッキングは、一般的にはラテックス処理紙からなる。このようなバッキングは、操作及び保存条件における高湿度により、膨張及びカールしやすく、その研磨能の大きな喪失、激しい刈り込みにおける弱体化、及び短寿命化につながる。
【０００６】
米国特許第３０１４７９５号（Ｓｃｈｍｉｄｌｉｎら）には、湿式砂磨き操作に使用するコーティング研磨物品のバッキング材料としてのマイラポリエステルフィルムが報告されている。
【０００７】
米国特許第５５８２６２５号（Ｗｒｉｇｈｔら）には、実質的に等方性の繊維ウェブを中に分散させた連続固体樹脂マトリックスを含む耐カールコーティング研磨剤バッキングが報告されている。
【０００８】
米国特許第６４３２５４９号（Ｋｒｏｎｚｅｒら）には、第１の表面及び第２の表面を有する、ラテックス強化紙を含む耐カール性防滑性研磨バッキングが列挙されている。
【０００９】
欧州特許第０６１７６５２号には、強靭で耐熱性の熱可塑性結合剤材料と有効量の繊維状補強材料とを含む研磨物品用バッキングが報告されている。
【００１０】
また、コーティング研磨物品の耐久性は、研磨スラリーの調製方法及びバッキング上への付着方法によっても影響を受ける。
【００１１】
米国特許第８６５２２２５号（Ｍａｃｋａｙら）には、要望に合わせた切断能を有し、耐用寿命が長く、簡便な方法で製造でき、研磨仕上げ用物品の可撓性を決して阻害することのない、可撓性研磨仕上げ用物品が報告されている。
【００１２】
一般に、研磨粒子の層がバッキング上にランダムパターンで付着し、硬化されて、研磨物品が得られる。研磨粒子が所定の形状に付着しているパターニングされた研磨物品は、研磨粒子がランダムに付着した研磨物品よりも、良好な性能を発揮することができる。バッキング上に研磨粒子の付着を正しく向けることによって、所望のパターンのコーティング研磨剤を得ることができることから、研磨物品の性能を向上させることができる。
【００１３】
英国特許公開第２，０９４，８２４号（Ｍｏｏｒｅら）は、パターニングされた摺り合わせ用フィルムに関連している。研磨剤／結合剤樹脂スラリーを準備し、マスクを介してスラリーを適用して、個別のアイランドを形成する。次に、結合剤樹脂を硬化させる。マスクは、シルクスクリーン、ステンシル、ワイヤー、又はメッシュであってよい。
【００１４】
米国特許公開第２０１４０３０８８８４号（Ｊｅｆｆｒｅｙら）には、研磨物品が、横方向に伸縮可能な追従性ポリマーを含む主表面を有する可撓性バッキングを含むことにより、樹脂は、主表面に接触し、所定のパターンで主表面にわたって延びることが報告されている。
【発明の概要】
【００１５】
一態様では、ａ）不織布バッキング、及びｂ）バッキング上に付着した研磨スラリーの１層以上の層を含む、コーティング研磨物品であって、バッキングの材料が、アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンド不織布材料から選択され、研磨スラリーが、鉱物粒子及び結合剤を含む、コーティング研磨物品が提供される。
【００１６】
有利には、可撓性で反りがなく、耐引裂性及び耐カール性の研磨物品が提供される。研磨物品のいくつかの好ましい実施形態では、一定の激しい刈り込みが維持され、それと同時に、手及び機械の用途に好適なものにできる。
【００１７】
別の態様では、アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布を含むバッキングが提供される。
【００１８】
有利には、研磨物品用バッキングは、迅速で効率的かつ費用対効果の高い方法で得られ、湿潤及び乾燥条件下で使用するための研磨物品に使用することができる。
【００１９】
更に別の態様では、（ａ）不織布を準備すること、及び（ｂ）不織布をアクリルエマルジョンを含浸させること、を含む、バッキングの調製プロセスが提供される。
【００２０】
更なる態様では、（ａ）鉱物粒子及び結合剤を含む、研磨スラリーを、準備すること、（ｂ）研磨スラリーをバッキング上に層として付着させること、（ｃ）付着した研磨スラリーを予備加熱すること、並びに（ｄ）付着した研磨スラリーを硬化させること、を含む、コーティング研磨物品の調製方法が提供される。
【００２１】
上記の点は、本発明の最も適切な態様のいくつかを概説したものである。これらの態様は、意図される本発明の、より顕著な特徴及び用途のいくつかの単なる例示に過ぎないと解釈されるべきである。本発明は、以下に記載する又は以下の「発明を実施するための形態」から明らかになる他の特徴及び利点を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
前述の要約に加え、以下の本発明の「発明を実施するための形態」は、添付の図面と併せて読むことでより深く理解される。本発明の説明を支援する目的で、図面には、現在好適であって例示的であると考えられる実施形態が示されている。しかし、本発明は、記載された特定の実施形態に限定されないと理解されるべきである。図面において、
【図１】アクリルエマルジョンを有するスパンボンドポリプロピレン不織布、及びラテックス処理紙の、耐カール性挙動を示す写真画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に本発明開示について、本明細書で以下、より詳細に説明する。以下の発明を実施するための形態の目的のため、本発明では、そうでないことが明示的に指示される場合を除いて、様々な代替的変形形態及び工程順序を想定することができることを理解されたい。したがって、本発明について詳細に説明する前に、本発明は、具体的に例示するシステム又は実施形態に限定されるものではなく、当然ながら、これらのシステム又は実施形態は様々であってよいことを理解されたい。本明細書に論じる任意の用語の例を含めて、本明細書のいずれの箇所における例の使用も例示のみを目的とし、本発明又は例示するあらゆる用語の範囲及び意味を一切限定しない。同様に、本発明は、本明細書に記載する様々な実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
本明細書で使用するとき、別途定義されていない限り、本発明に関連する全ての技術用語及び科学用語は、当業者に通常理解される意味と同じ意味を有する。
【００２５】
本明細書で使用するとき、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上そうでないことを明確に示さない限り、複数形の指示対象を含む。用語「及び／又は」は、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。
【００２６】
用語「好ましい（preferred）」及び「好ましくは（preferably）」とは、特定の状況において特定の利点をもたらし得る、本発明の実施形態を指す。しかし、他の実施形態もまた、同じ又は他の状況において好ましい場合がある。更にまた、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用でないことを含意するものではなく、他の実施形態を本発明の範囲から排除することを意図するものでもない。
【００２７】
用語「約（about）」を、範囲の値又は端点を記載するのに使用するとき、本開示は、特定の値及び言及する端点の両方を含むものと理解すべきである。
【００２８】
本明細書で使用するとき、「備える、含む、含有する（comprises）」、「備える、含む、含有する（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「含む（containing）」、「特徴とする（characterized by）」、「有する（having）」という用語、又はこれらの任意の他の変形は、排他的でない包含に及ぶことを意図する。
【００２９】
本明細書で使用するとき、用語「アクリルエマルジョン」とは、アクリル酸のポリマー又はコポリマーの水分散体を指す。
【００３０】
本明細書で使用するとき、用語「研磨粒子」とは、摩擦により他の材料を摩耗させるために使用することができる材料、多くの場合は鉱物を指す。
【００３１】
本明細書で使用するとき、用語「バッキング」とは、砥粒が付着しているコーティング研磨剤の構成要素である、基材を指す。
【００３２】
本明細書で使用するとき、用語「コーティング研磨剤」とは、研磨及び仕上げ用途のため、研磨粒子がバッキング上に付着した研磨剤の種類を指す。
【００３３】
本明細書で使用するとき、用語「含浸」とは、物質を用い、不織布に拡散又は浸入させることを指す。本明細書で、用語「含浸」及び「飽和」は、互換的に使用される。
【００３４】
本明細書で使用するとき、用語「不織布」とは、布帛の個々の繊維が結合剤で一緒に保持され、布帛を形成している布帛を指す。不織布は、織ることも編むこともされていない。
【００３５】
本明細書で使用するとき、用語「熱可塑性」とは、加熱時にしなやか又は柔軟になりやすく、冷却時に固化するポリマーからなる、プラスチックの種類を指す。
【００３６】
従来のコーティング研磨剤は、湿式砂磨き及び研磨操作中のバッキングのカール、並びに乾式砂磨き操作中の発熱という問題をかかえている。これらの問題は、研磨物品の早期損傷及び機能不良の原因となり、最終的に研磨物品の寿命に影響を及ぼす場合がある。現状での解決策としては、紙バッキングの処理、及びポリエステルフィルムの使用が挙げられる。しかし、このような処理又は代替材料の使用によっては、コーティング研磨物品が、乾燥及び湿潤の両方の条件下での用途に好適なものとならない。したがって、従来から知られている物品は、変化した極端な条件における使用に不適当であり、研磨物品を極端な条件下において効果的に使用できるものとするバッキングが必要とされている。
【００３７】
本発明は、バッキング、及びバッキング上に付着した研磨スラリーの１層以上のコーティング層を含むコーティング研磨物品であり、現在使用されているバッキング及びこれらのバッキングを含む物品に関連する問題、例えば砂磨き用途に現在使用されているバッキングの使用に関連する問題を解決する。本発明は、アクリルエマルジョンで含浸された不織布を含むバッキングを、準備することにより、コーティング研磨物品におけるカール、発熱、及び耐引裂性の問題に対する解決策を提示する。コーティング研磨物品は、コストが明確に低減される安価な原料を使用することから、経済的に有利である。
【００３８】
一実施形態では、研磨物品は、（ａ）バッキング、及び（ｂ）１層以上の研磨スラリー層を含み、研磨層は、鉱物粒子及び結合剤を含む研磨スラリーを、バッキング上に付着することによって形成される。研磨物品は、繰り返し使用中、耐カール性及び耐穿刺性である。
【００３９】
バッキングは、熱可塑性ポリマー不織布材料からなる群から選択される。適切な熱可塑性ポリマーとしては、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリイミド、フルオロポリマー、ポリカーボネート、ポリウレタン、及びポリスチレンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４０】
一実施形態では、不織布材料は、スパンボンドポリプロピレン不織布である。スパンボンドポリプロピレン不織布は、極細連続ポリプロピレン繊維をウェブ形態でランダムに分布させることによって形成される。このウェブは、シートの一体性を維持するための結合剤が使用されることなく、自己結合している。結合した表面のテクスチャは、他の部分と比較して相対的に異なり圧縮されている。スパンボンド不織布は、低コストで、同様の坪量（ｇｓｍ）の織布と比較して、良好な破裂強度及び引張強度を示す。
【００４１】
バッキングは、アクリルエマルジョンで含浸されている。適切なエマルジョンとしては、ＳＢＲラテックス、ニトリルラテックス、ビニルラテックス、アクリル化ウレタン、アクリル化アクリル、アクリル化エポキシ、ペンダントアルファ（pendant alpha）、β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、アクリル化ポリエステル、並びにそれらの混合物及び組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、アクリルエマルジョンは、アクリレートアクリルである。
【００４２】
別の実施形態では、バッキングは、少なくとも１つの充填剤を含むアクリルエマルジョンで含浸されている。アクリルエマルジョンへの充填剤の添加により、バッキングは不透性がより高まり、また、研磨物品の全体のコストが低下する。適切な充填剤としては、粘土、シリカ、タルク、炭酸カルシウム又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４３】
バッキングは、第１の表面及び第２の表面で表される２つの表面を含む。バッキングの第１の表面は、研磨スラリーの１層以上の層が適用されて、コーティング研磨物品が形成される。バッキングの第２の表面とは、研磨スラリーが付着していないバッキングの表面を指す。
【００４４】
一実施形態では、アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布からなるバッキングは、バッキングの第１の表面及び第２の表面の両表面上で、研磨スラリーの１層以上の層と付着する。
【００４５】
（ａ）スパンボンドポリプロピレン不織布を準備する工程、及び（ｂ）スパンボンドポリプロピレン不織布をアクリルエマルジョンを含浸させる工程、を含む、バッキングの調製プロセスが、本明細書で提供される。
【００４６】
スパンボンドポリプロピレン不織布の含浸は、浸漬、飽和、加圧、及び加熱によって行うことができる。
【００４７】
一実施形態では、ポリプロピレン不織布上へのアクリルエマルジョンの含浸は、ポリプロピレン不織布をアクリルエマルジョンの流れの中に浸漬すること、及び布帛を２つのローラー間に通すことによって、布帛から過剰のエマルジョンを絞り出すことによって、行うことができる。ローラーにより布帛にかかる圧力を調整して、含浸ポリプロピレン不織布を得る。アクリルエマルジョン含浸ポリプロピレン不織布を、１１０〜１６０℃の範囲の温度にて５〜５０分間、更に乾燥させる。アクリルエマルジョン含浸ポリプロピレン不織布の乾燥を、次いで、静的オーブン又は連続式オーブンで行う。
【００４８】
別の実施形態では、不織布を、表面処理又は下塗り後、アクリルエマルジョンで含浸させる。表面下塗りにより、バッキングに対する研磨スラリーの接着及びアクリルエマルジョン含浸が改善される。
【００４９】
別の実施形態では、バッキングを、塩素化ポリオレフィンを有する接着促進剤で表面処理する。バッキングの表面処理を、バッキングの表面にわたって均一に、接着促進剤を噴霧して行う。バッキング上のポリオレフィン系接着促進剤コーティングの厚さは、１０ミクロン〜２０ミクロンの範囲とする。
【００５０】
アクリルエマルジョンでのバッキングの処理により、有利にも、研磨物品の易引裂性がもたらされる。バッキング処理により、更に研磨物品は、機械及び手による砂磨き操作に望ましい三次元形状を形成するのに適応したものとなる。また、バッキング処理により、有利にも、湿潤条件下での使用のために研磨物品にカール防止性がもたらされる。バッキング処理により、好都合にも研磨物品に繰り返し使用中の耐穿刺性がもたらされ、それにより、研磨物品の長寿命化に寄与する。アクリルエマルジョンを使用したバッキングの含浸によって、バッキングの多孔率が減少することにより、使用中の研磨物品の引裂強度が向上する。加えて、含浸により更に、研磨物品は、適切な大きさに変換され得る。また、含浸により、より多くの層を研磨スラリーで更に付着させるのに好適な、表面が提供される。また、多孔率の減少により、バッキングを通っての研磨スラリーの染み出しが防止される。アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布をバッキング材料として含む研磨物品は、物品の切断速度の遅い減衰を有利にもたらし、その結果、仕上がり及び耐久性（使用寿命）が安定する。
【００５１】
アクリルエマルジョンで含浸された不織布を含むバッキングは、柔軟で、反りがなく、又はカールがなく、その激しい刈り込みの価値を維持しつつ、手による砂磨き操作中に効果的に保持され得る。
【００５２】
一実施形態では、アクリルエマルジョンで含浸されたポリプロピレン不織布からなるバッキング、及びバッキング上の１層以上の研磨コーティング層、を備えたコーティング研磨物品であって、研磨コーティング層が、研磨スラリーを付着することにより形成され、研磨スラリーは１種以上の鉱物粒子、及び結合剤を含む、コーティング研磨物品を提供する。
【００５３】
研磨スラリー中の結合剤は、上記研磨粒子の、バッキングの上記第１の表面への結着という目的にかなう。適切な研磨粒子としては、クロミア、金剛砂、酸化アルミニウム、ジルコニア、ダイヤモンド、酸化第一鉄／酸化第二鉄、炭化ケイ素、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、セリア、立方晶炭化ホウ素、ガーネット及びそれらの混合物の鉱物が挙げられるが、これらに限定されない。コーティング研磨物品に適した研磨鉱物は、平均粒子径が２５０ミクロン〜８ミクロンの範囲である。
【００５４】
バッキング上の研磨スラリーの層数により、コーティング研磨物品の厚さが決定される。研磨スラリーの個々の層における研磨鉱物は、研磨性を有する均質及び／又は異種の鉱物を含む。研磨スラリーに用いる鉱物の硬度は、鉱物粒子の選択に依存する。研磨スラリー中の鉱物粒子の大きさ及び種類により、コーティング研磨物品の所望の性能が提供される。
【００５５】
結合剤は、少なくとも１種の樹脂、少なくとも１種の硬化剤及び／又は少なくとも種の１充填剤を含む。適切な樹脂としては、熱硬化性フェノール樹脂、油変性アルキッド、熱硬化性エポキシ又はＵＶ（紫外線）硬化性エポキシアクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。適切な硬化剤としては、熱硬化剤及び紫外線硬化剤が挙げられるが、これらに限定されない。適切な硬化剤としては、Ｄｕｒａｃｕｒ１１７３及びＣＰＩ６９７６などの、紫外線硬化性エポキシ硬化剤のための光開始剤が挙げられるが、これらに限定されない。適切な充填剤としては、シリカ、粘土、タルク、炭酸カルシウム又はそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。一態様では、研磨スラリー中の結合剤は、１つの樹脂及び硬化剤を含む。
【００５６】
結合剤は、熱を加えることによって前処理され、性能が向上する。予備加熱により樹脂の粘度を低下させ、バッキングに樹脂を流動させることにより、バッキングに対する研磨スラリーの接着が向上し、鉱物は露出し、性能が均一となる。結合剤の予備加熱を５０℃〜１５０℃の範囲の温度で行い、研磨スラリー中の鉱物に対する結合剤の比を、鉱物の大きさ及び種類に応じて調整する。結合剤の鉱物に対する比は、１：１０から１０：１まで、又は８：２から２：８までの範囲である。
【００５７】
研磨スラリー層をバッキング上に付着させる適切な方法としては、静電塗装、ドロップコーティング、機械的投射、スプレーコーティング、ロールコーティング、ダイコーティング、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、ナイフコーティング、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。バッキング上の研磨スラリー層の被覆面積は、１０％〜１００％、又は２０％〜８０％、又は３０％〜６０％の範囲である。あるいは、コーティングされていない空き領域は、０％以上９０％以下の範囲である。
【００５８】
研磨スラリー層中の鉱物粒子は、その鉱物粒子が研磨スラリーの最外層中で、より粗くなり、バッキングに向けて、研磨スラリーの層中で、より微細な粒子へと徐々に小さくなるように、分布している。研磨スラリーは、ランダムに又は所望のパターンで付着している。バッキング上の個々の層に付着した研磨スラリーの量は、所望の要件に応じて変更することができる。
【００５９】
付着後、研磨スラリー層を硬化させる。適切な硬化方法としては、熱硬化、紫外線硬化、化学的硬化、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。硬化させ仕上げた製品により、コーティング研磨物品が得られる。仕上げた研磨物品は、砂磨き用途で使用するために、ベルト、ディスク、ハンドパッドなどの形態で使用することができる。
【００６０】
一実施形態では、バッキング上に付着した、硬化させた研磨スラリーは、ステアリン酸カルシウム及び／又はステアリン酸亜鉛から構成されるステアレート配合物により更にコーティングされ、乾燥条件におけるコーティング研磨物品の性能を向上させることができる。硬化させた研磨スラリー上に適用されたステアレート配合物は、乾式操作中に研磨物品における発熱を防止し、研磨物品における熱の蓄積を抑制する。
【００６１】
コーティング研磨物品の調製プロセスが本明細書に提供される。本プロセスは、
ａ）バッキング上に１種以上の鉱物粒子及び結合剤を含む研磨スラリーを層として付着させる工程、
ｂ）バッキング上に付着した研磨スラリーを加熱する工程、
ｃ）バッキング上に付着した研磨スラリーを硬化させる工程、
を含み、任意に
ｄ）（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことで、バッキング上に研磨スラリーの１層以上の層を得る工程、
ｅ）硬化させた研磨スラリーにステアレート配合物をコーティングする工程、
を含む。
【００６２】
適切なバッキング用材料としては、不織布材料が挙げられる。一実施形態では、バッキングは、アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布である。
【００６３】
別の実施形態では、バッキングを、ポリオレフィン接着促進剤で下塗り又は表面処理した後、アクリルエマルジョンを含浸する。
【００６４】
鉱物粒子は、クロミア、金剛砂、アルミナ、アルミナ、ジルコニア、ダイヤモンド、酸化第二鉄／酸化第二鉄、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、セリア、立方晶炭化ホウ素、ガーネット及びそれらの組み合わせからなる群から選択される鉱物を含む。研磨鉱物の平均粒子径は、２５０ミクロン〜０８ミクロンの範囲である。研磨スラリー中の鉱物粒子の大きさ及び種類は、コーティング研磨物品の所望の性能に依存する。研磨スラリーの鉱物含有量は、研磨スラリーの総重量に対して２０重量％〜８０重量％の範囲である。
【００６５】
研磨スラリー中の結合剤は、少なくとも１種の樹脂と、少なくとも１種の硬化剤と、少なくとも種の充填剤とを含む。樹脂は、熱硬化性フェノール樹脂、油変性アルキッド、熱硬化性エポキシ又は紫外線硬化性エポキシアクリレートからなる群から選択することができる。硬化剤は、紫外線硬化剤又は熱硬化剤からなる群から選択することができる。充填剤は、粘土、シリカ、タルク、炭酸カルシウム又はこれらの混合物からなる群から選択することができる。一実施形態では、結合剤は、少なくとも１種の樹脂と、少なくとも１種の硬化剤とを含む。
【００６６】
バッキングの上記第１の表面上への研磨スラリーの層としての付着は、静電塗装、ドロップコーティング、機械的投射、スプレーコーティング、ロールコーティング、ダイコーティング、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、ナイフコーティングなどの方法によって行われる。
【００６７】
工程（ｂ）の加熱は、５０℃〜１５０℃の範囲の温度にて、３分〜５０分の範囲の期間で行なわれる。バッキング上に付着した研磨スラリーによって、結合剤の粘度が低下することにより、バッキングに対する研磨スラリーの接着が向上し、鉱物は露出し、性能が均一になりかつ高まる。工程（ｃ）の硬化は、熱硬化、化学的硬化、紫外線硬化、又はこれらの組み合わせにより行われる。
【００６８】
ステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことで、バッキング上に研磨スラリーの所望の数の層が得られる。バッキング上に付着した研磨スラリーを硬化させ、層を形成した後、後続の層に研磨スラリーを更に付着させ、研磨スラリーの２層以上の層を有する、研磨物品が得られる。バッキングにわたって研磨スラリーを付着したパターンにより、均一な切断及びスクラッチパターンが得られる。付着は、いずれのパターンにも限定されず、要求に応じたものとなる。研磨スラリー層中の鉱物粒子は、バッキングより近い研磨スラリー層中で、より微細となり、バッキングから離れた研磨スラリー層中で、より粗くなるように、分布している。
【００６９】
一実施形態では、バッキング上に付着した硬化させた研磨スラリーに、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛又はそれらの組み合わせを含むステアレート配合物でコーティングする。
【００７０】
当業者であれば利用可能な、意図した発明を同様に成功裡に実施可能とする、様々な代替技術及び手順がある。以下に記載された特定の材料及び方法の全てが、全体的に又は部分的に、本発明の範囲内にある。これらの特定の組成物、材料、及び方法は、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内にある特定の実施形態を単に示すのみのものである。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、発明に到る能力を発揮せずとも、同等の材料及び方法を開発することができる。本明細書における手順において、多くの変形を成し得るが、本発明の範囲内になお留まっていることを理解されたい。このような変形が本発明の範囲内に含まれていることは、本発明者の意図するところである。
【００７１】
例示的な実施形態
実施形態Ａは、ａ）不織布バッキング、及びｂ）バッキング上に付着した研磨スラリーの１層以上の層を含む、研磨物品であって、上記不織布バッキングがアクリルエマルジョンで含浸されており、かつ研磨スラリーが、１種以上の鉱物粒子、及び結合剤を含む、研磨物品である。
【００７２】
実施形態Ｂは、不織布バッキングが、ポリマー材料からなる群から選択される、実施形態Ａに記載の物品である。
【００７３】
実施形態Ｃは、ポリマー材料がスパンボンドポリプロピレン不織布である、実施形態Ｂに記載の物品である。
【００７４】
実施形態Ｄは、バッキング上に付着した研磨スラリーの２層以上の層を含む、実施形態Ａに記載の物品である。
【００７５】
実施例Ｅは、鉱物粒子が、研磨スラリーの最外層中で、より粗くなり、バッキングに向けて、研磨スラリーの層中で、より微細な粒子へと徐々に小さくなる、実施形態Ｄに記載の物品である。
【００７６】
実施形態Ｆは、鉱物粒子が、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、クロミア、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネット及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態Ａ、Ｄ、及びＥに記載の物品である。
【００７７】
実施形態Ｇは、結合剤が、樹脂、充填剤及び／又は硬化剤を含む、実施形態Ａに記載の物品である。
【００７８】
実施形態Ｈは、樹脂が、熱硬化性フェノール樹脂、油変性アルキッド、熱硬化性エポキシ又は紫外線硬化性エポキシアクリレートからなる群から選択される、実施形態Ｇに記載の物品である。
【００７９】
実施形態Ｉは、充填剤が、粘土、シリカ、タルク、炭酸カルシウム又はこれらの混合物からなる群から選択される、実施形態Ｇに記載の物品である。
【００８０】
実施形態Ｊは、硬化剤が、熱硬化剤、紫外線硬化剤又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態Ｇに記載の物品である。
【００８１】
実施形態Ｋは、アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布を含む研磨物品用バッキングである。
【００８２】
実施形態Ｌは、アクリルエマルジョンが、ＳＢＲラテックス、ニトリルラテックス、ビニルラテックス、アクリル化ウレタン、アクリル化アクリル、アクリル化エポキシ、ペンダントアルファ、β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、アクリル化ポリエステル、及びそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態Ｋに記載のバッキングである。
【００８３】
実施形態Ｍは、アクリルエマルジョンが、任意に少なくとも１種の充填剤を含む、実施形態Ｋに記載のバッキングである。
【００８４】
実施形態Ｎは、実施形態Ｋに記載のバッキングの調製プロセスであって、ａ）スパンボンドポリプロピレン不織布を準備すること、ｂ）不織布に表面処理又は下塗りすること、及びｃ）不織布にアクリルエマルジョンを含浸させること、を含む、プロセスである。
【００８５】
実施形態Ｏは、実施形態Ｋのバッキング、及びバッキング上に付着した研磨スラリーの１層以上の層を含む、コーティング研磨物品である。
【００８６】
実施形態Ｐは、シート、ディスク又はロールの形態のうちのいずれかであり、耐カール性及び耐穿刺性である、実施形態Ａ〜Ｊ及びＯのいずれかに記載の物品である。
【００８７】
実施形態Ｑは、研磨物品の調製プロセスであって、ａ）バッキング上に１種以上の鉱物粒子及び結合剤を含む研磨スラリーを層として付着させる工程、ｂ）バッキング上に付着した研磨スラリーを加熱する工程、並びにｃ）バッキング上に付着した研磨スラリーを硬化させる工程、任意にｄ）工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返すことで、バッキング上に研磨スラリーの１層以上の層を得る工程、ｅ）硬化させた研磨スラリーにステアレート配合物をコーティングする工程、を含む、プロセスである。
【００８８】
実施形態Ｒは、バッキングが、不織布材料からなる群から選択される、実施形態Ｑのプロセスである。
【００８９】
実施形態Ｓは、上記バッキングを、アクリルエマルジョンで含浸させる、実施例Ｑ及びＲに記載のプロセスである。
【００９０】
実施形態Ｔは、上記不織布材料が、スパンボンドポリプロピレン不織布である、実施形態Ｑに記載のプロセスである。
【００９１】
実施形態Ｕは、バッキングをアクリルエマルジョンで含浸させる前に、下塗り又は表面処理する、実施形態Ｑに記載のプロセスである。
【００９２】
実施形態Ｖは、バッキング上の研磨スラリーの付着を、ロールコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、輪転グラビア印刷、ナイフコーティング、又はそれらの組み合わせから選択される技術によって行う、実施形態Ｑに記載のプロセスである。
【００９３】
実施形態Ｗは、加熱する工程を、５０℃〜１５０℃の範囲の温度で行う、実施形態Ｑに記載のプロセスである。
【００９４】
実施形態Ｘは、硬化させる工程を、熱硬化若しくは紫外線硬化、又はそれらの組み合わせによって行う、実施形態Ｑに記載のプロセスである。
【００９５】
実施形態Ｙは、ステアレート配合物が、ステアリン酸カルシウム及び／又はステアリン酸亜鉛を含む、実施形態Ｑに記載のプロセスである。
【実施例】
【００９６】
以下の実施例は、本発明を更に例示するために記載され、その限定を意図するものではない。
【００９７】
実施例１  バッキングの準備
８０ｇｓｍのベージュ色のスパンボンドポリプロピレン不織布（Ｍ／Ｓ．Ｓｉｄｗｉｎ  Ｆａｂｒｉｃ（Ｈｉｍｍａｔ  Ｎａｇａｒ，Ｇｕｊａｒａｔ，Ｉｎｄｉａ）から入手可能）を、バッキングとして使用した。バッキングを処理するには、ポリオレフィン接着促進剤として、３Ｍ  Ａｕｔｏｍｉｘ（登録商標）品番０５９０７（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）を、バッキング上に噴霧することによった。スパンボンドポリプロピレン不織布のロールに、ポリオレフィン接着促進剤による下塗りするには、布帛を、スプレーチャンバをロールツーロールで通すことによった。スプレーチャンバにより、ポリオレフィン接着促進剤の均一な層を、バッキング上に付着させる。バッキング上に付着したポリオレフィン接着促進剤の層の厚さは、１０ミクロン〜２０ミクロンである。プライマーからの溶媒をスプレーチャンバ内で蒸発させた後、布帛を第２のロール上に再巻き取りした。準備したプライマーは、不織布に対する研磨スラリーの接着を改善するのに役立った。
【００９８】
バッキング中へのアクリルエマルジョンの含浸
接着促進剤でコーティングした布帛を、アクリルエマルジョンＳａｖｒｏｎ３１０７（Ｍａｇｎｕｍ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｂｏｉｓａｒ，Ｍａｈａｒａｓｔｒａ，Ｉｎｄｉａ））の流れの中に浸漬した。アクリルエマルジョンの、全固形分含有量は４４〜４６％の範囲、ｐＨは２〜３の範囲、粘度［２５℃におけるブルッカフィールド］は２０ｃｐｓ、Ｔｇは３０〜３４℃、及び飽和重量は４０〜６０ｇｓｍの範囲である。不織布を織物エマルジョン中に浸漬後、Ｓａｖｒｏｎ３１０７に浸漬した不織布を２本のローラーの間に通すことにより、過剰のアクリルエマルジョンを不織布から除去する。不織布から過剰のアクリルエマルジョンを２本のローラーによって絞り出し、乾燥飽和重量が４０〜６０ｇｓｍ、湿潤飽和重量が８０〜１２０ｇｓｍのアクリルエマルジョン含浸ポリプロピレン不織布を得た。スパンボンドポリプロピレン不織布の含浸に使用したアクリルエマルジョンの粘度を、２５℃で２０〜８０ｃｐｓとした。アクリルエマルジョン含浸ポリプロピレン不織布を、１１０℃〜１６０℃の温度で０５分〜５０分の期間、更に乾燥させた。アクリルエマルジョン含浸ポリプロピレン不織布の乾燥を静的オーブンで行った。
【００９９】
実施例２  コーティング研磨物品の調製
アクリルエマルジョンで含浸されたスパンボンドポリプロピレン不織布で、所望の大きさのシートに変換したものを、スクリーン印刷機の下に置き、研磨スラリーを付着させた。結合剤及び鉱物粒子の混合物を含む、研磨スラリーを、不織布の表面上に、５０Ｔグレードの金属メッシュを用いてスクリーン印刷した。スラリーコーティングポリプロピレン不織布シートを、温度５０〜１５０℃で、３分〜５０分の範囲の期間、熱オーブンに入れた。次に、これらのシートを紫外線硬化装置のコンベア上に置くことにより、紫外光に曝露した。紫外線硬化装置を、１５００〜３０００ｍＪ／ｃｍ３のエネルギーを供給するように予め設定する。硬化させたシートは、要求される形状及び大きさに変換しやすい。
【０１００】
実施例３  強度及び耐性パラメータの評価
実施例１により得られたバッキングを試験し、砂磨き及び仕上げ操作中の過酷な条件に耐える能力を解析した。バッキングの機械的特性を測定する試験方法は、本明細書に記載されている。３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手した、乾式及び湿式操作に好適な１００ｇｓｍ及び１３５ｇｓｍのラテックス処理紙を、参照として使用した。
【０１０１】
引張強度の測定
バッキングの乾燥調整は、環境制御及び湿度（ＣＴＨ）実験室における２４時間の安定化後、行った。バッキングの引張強度を測定する試験は、バッキングを水に６０分間浸漬した後、行った。
【０１０２】
表１に、本発明のバッキング、及び２枚のラテックス処理紙の比較引張強度を示す。引張強度は、ＵＴＭ  ＩＮＳＴＲＯＮ機を用いて、乾燥及び湿潤条件で３０５ｍｍ／分にて引張り、機械方向及び幅方向において試験した。長さが２２５ｍｍで幅が２４ｍｍのバッキングを使用し、引張強度を試験した。バッキングの引張強度を、ＡＳＴＭ規格Ｄ３７５９により試験した。試験条件は、
１．ゲージの長さが１００ｍｍ、
２．クロスヘッド速度が３００ｍｍ／分とした。
【０１０３】
機械方向における測定値は、（ＭＤ）データとして特定される。機械方向とは、垂直方向に保持されたバッキング上で測定がなされたことを、意味する。幅方向（ＣＤ）データを、横方向又は水平方向におけるものと理解した。
【表１】
2019500225.tif 000003
【０１０４】
表２のデータは、ポリプロピレン不織布及びラテックスで処理紙を水に６０分間浸漬することによる、ポリプロピレン不織布及びラテックス処理紙の湿潤条件における引張強度の低下を示す。
【表２】
2019500225.tif 000004
【０１０５】
乾燥条件では、ラテックス処理紙の最大荷重が、機方向及び幅方向共に不織布バッキングに比べて、より高い範囲にある。湿潤条件下では、ラテックス処理紙及び不織布バッキングの引張強度が匹敵するものとなる。紙バッキングについて湿潤条件下で示された引張強度の低下が顕著であったことと比較して、不織布バッキングについては、湿潤条件で示された引張強度の低下がないか、又はほとんどなかった。不織布バッキングは、湿潤条件によって受ける影響が最低限であった。
【０１０６】
表３に、乾燥及び湿潤条件で、ＵＴＭ  ＩＮＳＴＲＯＮ機により３０５ｍｍ／分引張った、機械方向及び幅方向の引張伸び百分率（％）を示す。不織布の引張伸びはラテックス処理紙に比べ、より大きい。不織布バッキングのより良好な引張伸びにより、研磨物品は、湿式又は乾式砂磨き用途での使用時に耐穿刺性となる。
【表３】
2019500225.tif 000005
【０１０７】
曲げ剛性
バッキングのストリップを使用し、下記表４に示すように曲げ剛性を試験した。曲げ剛性は、ラテックス処理紙及び不織布の両方について比較可能である。曲げ剛性試験を、カンチレバーの作用によるＳｈｉｒｌｅｙ剛性試験機を用いて行った。
【０１０８】
不織布バッキングをテンプレートにより切断し、６インチ×１インチの寸法のシートにした。テンプレート及び不織布バッキングの両方を、Ｓｈｉｒｌｅｙ剛性試験機の台に移し、不織布バッキングが下になって前方に押し出されるようにした。不織布バッキングのストリップは台の縁を越えて垂下し、テンプレート及び不織布バッキングの移動が続き、不織布バッキングの先端がミラーに見え、両方の指標線を切り離す。曲げ長さは、台の側面に刻まれたゼロラインに対向する目盛りマークから直ちに読み取ることができる。不織布バッキングを、各端部で、及びストリップの向きを逆にして再度、４回試験した。次に、経方向及び緯方向における曲げ長さの平均値を算出した。
【表４】
2019500225.tif 000006
【０１０９】
引裂強度
実施例１にて得られたバッキングの引裂強度の試験は、Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂試験ＡＳＴＭ  Ｄ１９２２を用いて行った。Ｅｌｍｅｎｄｏｒｆ引裂試験では、定めた長さの生地を介して引裂するのに、十分なエネルギーを加える、振り子を採用した。引裂きは、単一の裂け目で、舌状の引裂である。試験機は、振り子が上昇した時に固定のクランプと整列し、最大のポテンシャルエネルギーを有する開始位置にある、クランプを備え持つ、扇形の振り子からなる。矩形状の生地の試験片をクランプに止着し、裂け目の引裂を開始する。次に、振り子を落下させ、移動顎部が固定顎部から離れる際、試験片が引裂かれる。引裂に必要なエネルギーは、振り子の振れの始点及び終点のポテンシャルエネルギーの差であり、試験終了時の振り子の位置によって測定する。
【０１１０】
表５に、不織布バッキングについての試験強度プロファイルがラテックス処理紙よりもはるかに大きいことを、示す。
【表５】
2019500225.tif 000007
【０１１１】
耐カール性
図２は、水中に浸漬したときの、アクリルエマルジョンで飽和したポリプロピレン不織布を含むバッキング層を有する、研磨物品の耐カール性挙動を、紙系バッキング層を含む研磨物品との比較で示す。表６に、水中に浸漬したときの、アクリルエマルジョンで飽和したポリプロピレン不織布を含むバッキング層の耐カール性挙動を、１００ｇｓｍのラテックス処理紙からなるバッキング層との比較で示す。上記バッキング層の大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍであった。バッキング層を、５分、１５分、及び３０分の期間で、カールについて確認さした。５分後にすぐカールした１００ｇｓｍの紙系バッキング層、及びアクリルエマルジョンで飽和したポリプロピレン不織布を含むバッキングは、水中で２５℃、３０分間の期間後であってもカールしなかった。
【表６】
2019500225.tif 000008
【図１】
2019500225.tif 000009
【国際調査報告】
2019500225.tif 000010
2019500225.tif 000011