(57)【要約】  超砥粒と、少なくとも２８０℃の加工温度を有する熱可塑性ポリマーと、充填剤と、を含む組成物、およびその製造方法。該組成物は、研磨物品を製造するために有用である。
2007532334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超砥粒と、
少なくとも２８０℃の加工温度を有する熱可塑性ポリマーと、
充填剤と、を含む組成物であって、
前記熱可塑性ポリマーが、前記組成物を結合するのに十分な量で存在し、前記充填剤が、前記組成物の少なくとも４０容量パーセントの量で存在する球状粒子を含む、組成物。
【請求項２】
前記超砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記超砥粒が、少なくとも５０マイクロメートルから１５０マイクロメートルまでの範囲の平均粒度を有する、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
前記超砥粒が、少なくとも９０マイクロメートルから１０５マイクロメートルまでの範囲の平均粒度を有する、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記超砥粒がダイヤモンド凝集体を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記超砥粒が、前記組成物の少なくとも２．５容量パーセントから２０容量パーセントまでの範囲で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記超砥粒が、前記組成物の約５容量パーセントで存在する、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、ポリアリールエーテルエーテルケトン、ポリ（アミド−イミド）、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリイミド、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記熱可塑性ポリマーがポリエーテルエーテルケトンである、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記熱可塑性ポリマーが、前記組成物の少なくとも２０容量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記熱可塑性ポリマーが、前記組成物の少なくとも３０容量パーセントの量で存在する、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記熱可塑性ポリマーが、前記組成物の少なくとも３５容量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記球状充填剤粒子が、前記組成物の少なくとも４５容量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記球状充填剤粒子が、前記組成物の少なくとも５０容量パーセントの量で存在する、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記球状充填剤粒子が、ガラス球、セラミック球、炭酸カルシウム球、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
前記球状充填剤粒子がソーダ石灰−ホウケイ酸ガラス球を含む、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
前記球状充填剤粒子がシリカ−アルミナセラミック球を含む、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１８】
前記球状充填剤粒子が少なくとも１０マイクロメートルの平均粒度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
前記球状充填剤粒子が１０〜２０００マイクロメートルの範囲の平均粒度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
前記球状充填剤粒子が２５〜５０マイクロメートルの範囲の平均粒度を有する、請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
オルガノシラン、ジルコアルミネート、ジルコネートおよびチタネートからなる群から選択されるカップリング剤をさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
前記カップリング剤が、前記充填剤の少なくとも０．１重量パーセントから２重量パーセントまでの量で存在する、請求項２１に記載の組成物。
【請求項２３】
前記カップリング剤が粒状固体の形態にある、請求項２１または２２に記載の組成物。
【請求項２４】
少なくとも２８０℃から４００℃までの範囲の温度における射出成形のために適している、請求項１に記載の組成物。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか一項に記載の組成物から形成された成形塊に結合媒体によって一緒に結合された複数の砥粒を含む結合研磨製品。
【請求項２６】
研磨砥石、磨き棒、のこ刃、カッティングスティック、マウンテッドポイント、スナッギングホイール、目直し工具、カップホイール、センターへこみ形研削ホイール、研削ホイール、またはフラップホイールの１つの形態にある、請求項２５に記載の結合研磨製品。
【請求項２７】
研削ホイールの形態にある、請求項２５に記載の結合研磨製品。
【請求項２８】
請求項１に記載の組成物を提供する工程と、
２８０℃から４００℃までの範囲の温度において前記組成物を加熱して、加熱された組成物を提供する工程と、
前記加熱された組成物を型に射出する工程と、
前記加熱された組成物を冷却して結合研磨物品を提供する工程と、を含む結合研磨物品の製造方法。
【請求項２９】
射出の前に、前記型を少なくとも１５０℃から２５０℃までの範囲の温度において加熱する工程をさらに含む、請求項２８に記載の結合研磨物品の製造方法。
【請求項３０】
射出圧力が少なくとも７０ＭＰａから２１０ＭＰａまでの範囲である、請求項２８または２９に記載の結合研磨物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨物品および研磨物品を製造するための方法および組成物に関する。特に、本発明は、超研磨グリットを含む結合研磨工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
用語「超研磨（ｓｕｐｅｒａｂｒａｓｉｖｅ）」は、一般に、例外的な硬度を有する研磨材料を指す。酸化アルミニウムおよび炭化ケイ素などの代表的な「従来の」研磨剤は、２０００〜２５００ｋｇ／ｍｍ２の範囲の硬度を有し、「超研磨」立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）およびダイヤモンドは、それぞれ、４５００および８０００ｋｇ／ｍｍ２のオーダーの硬度を有する。
【０００３】
ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素などの超研磨グリットを含む様々な結合研磨物品がある。このような研磨物品の例には、研磨砥石、磨き棒、のこ刃、カッティングスティック、マウンテッドポイント、スナッギングホイール、目直し工具、カップホイール、センターへこみ形研削ホイール、研削ホイール、およびフラップホイールなどがある。
【０００４】
研削ホイールは一般に、ハブとハブの外面に固定された作動リムとを含む。ハブは金属、樹脂プラスチックまたはそれらの組合せから製造されてもよく、一般に、研削機械への取付けを容易にする手段を含む。作動リムは、単一環状片であるか、または複数のセグメントから形成されてもよい。作動リムは典型的に、金属母材、ガラス母材に、またはフェノール−ホルムアルデヒド、尿素−ホルムアルデヒドまたはメラミン−ホルムアルデヒド樹脂などの熱硬化性樹脂に分散された超砥粒を含む。熱硬化性樹脂は、研削ホイールの運転に伴う高い温度に耐えるそれらの能力のために、および多くの熱硬化性樹脂の脆い性質によって研削の間にそれらが分解するのを可能にするので、使用されている。
【０００５】
熱硬化性樹脂を用いる、研削ホイールなどの結合研磨製品の製造は一般に長くかかり、緩慢である。物品は典型的に圧縮成形によって、または型が粒状研磨充填剤およびバインダーの正確な容量を充填される定容量成形によって製造される。バインダーは、粉末の形態、液体またはそれらの組合せであってもよい。加熱は伝導によって行なわれ、加熱は型と加熱圧力プラテンとの間に十分な表面接触があることに依拠するので、型の容量は上部および底部が型壁と同一平面であるように正確に充填されることが必要である。成形材料は典型的に、不十分な熱伝導率を有し、粉末混合物を数時間加熱して研磨物品の全体にわたって十分な硬化を確実にすることが必要である場合がある。また、成形プロセスは、不快であるだけでなく望ましくない環境的影響をもたらす放出物を生じる。
【０００６】
射出成形方法を用いて、樹脂結合研磨製品を製造することが提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、研磨材料とそれにわたって均質に散在された二次充填材料とを有する射出成形されたポリマー材料から製造された成形研磨体を含む研磨物品が開示されており、前記研磨体は、ダイヤモンド硬度研磨グリット１容量パーセント〜２０容量パーセント、二次充填剤５容量パーセント〜８０容量パーセント、および１００℃より高く２５０℃より低い軟化点温度を有する熱可塑性ポリマー材料から選択された熱成形性ポリマー５容量パーセント〜９０容量パーセント、および熱硬化性ポリマーを含む。このような熱可塑性ポリマー材料を含む樹脂結合研磨製品の熱的特性はすべての用途について良好であるわけではない。
【０００８】
また、バインダー樹脂として、より高い軟化点温度を有する熱可塑性ポリマーを用いて特定の樹脂結合研磨製品を製造することが提案されている。特許文献２には、射出成形されたのこセグメントを製造するための方法が開示されており、この方法は、
（ａ）射出成形機のバレル内の非多孔性熱可塑性ポリマー母材に分散された超硬質砥粒の塊を約２８０℃〜４００℃の温度において加熱し、セグメントの研磨剤含量が少なくとも４容積パーセントである、工程と、
（ｂ）工程（ａ）の前記加熱された生成物を約７０ＭＰａ〜１５０ＭＰａの圧力において型に射出する工程と、
（ｃ）工程（ｂ）の前記射出された生成物を少なくとも約２〜約１０秒間、約３５ＭＰａ〜約７５ＭＰａの圧力において前記型内に維持する工程と、を含む。
【特許文献１】ＥＰ０５５１７１４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３１４，５１２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、
超砥粒と、
少なくとも２８０℃の加工温度を有する熱可塑性ポリマーと、
充填剤と、を含む組成物が提供され、
前記熱可塑性ポリマーが、組成物を結合するのに十分な量で存在し、前記充填剤が、組成物の少なくとも４０容量パーセントの量で存在する球状粒子を含む。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、上記のような組成物から形成された成形塊に結合媒体によって一緒に結合された複数の砥粒を含む結合研磨製品が提供される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、
２８０℃から４００℃までの範囲の温度において上記の組成物を加熱して、加熱された組成物を提供する工程と、
前記加熱された組成物を型に射出する工程と、
前記加熱された組成物を冷却して結合研磨物品を提供する工程と、を含む結合研磨物品の製造方法が提供される。
【００１２】
前記型を、射出の前に少なくとも１５０℃から２５０℃までの範囲の温度において有利に加熱することができる。射出圧力は一般に、少なくとも７０ＭＰａから２１０ＭＰａまでの範囲である。
【００１３】
本発明の文脈で用いられるとき、用語「超研磨グリット（ｓｕｐｅｒａｂｒａｓｉｖｅ  ｇｒｉｔ）」は、４０００ｋｇ／ｍｍ２より大きい硬度を有する研磨グリットを指す。
【００１４】
本発明によれば、大きな困難を伴わずに組成物を射出成形することができ、得られた研磨製品は典型的に、素材の除去に関して良い性能を示すという点において、結合研磨製品の製造のための、超砥粒と比較的高い結晶化融点を有する熱可塑性ポリマーとを含む組成物は、充填剤として比較的多量の球状粒子を添加することによって改良することができる。
【００１５】
少なくとも１０マイクロメートルから２０００マイクロメートルまでの範囲の平均粒度を有する球状充填剤は、組成物の少なくとも４０容量パーセントから７０容量パーセントまで、またはそれ以上の範囲の高充填剤レベルにおいて用いられてもよく、射出成形のための適した粘度を有する組成物を提供することがわかる。多くの従来の充填剤は、不規則な形態の粒子または針状粒子を有する。射出成形の間、充填剤粒子が相対流動することが必要であり、不規則な形態の粒子の間の粒子間摩擦力は高く、流動に抵抗し、それによって組成物の粘度を増加させる。対照的に、球状粒子は容易に相対流動し、粒子間摩擦によって与えられた粘度増加はかなり低減され、より高い配合レベルの充填剤を射出成形のためにうまく使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に使用するために適した球状充填剤粒子には、ガラス球、セラミック球およびそれらの混合物がある。好ましい充填剤粒子は、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス球、炭酸カルシウム球およびシリカ−アルミナセラミック球を含む。充填剤粒子は一般に、少なくとも１０マイクロメートルから２０００マイクロメートルまで、より好ましくは少なくとも１０マイクロメートルから４００マイクロメートルまでの範囲の平均粒度を有する。少なくとも２５マイクロメートルから５０マイクロメートルまでの範囲の平均粒度を有する粒子が特に有用である。
【００１７】
球状粒子は、組成物の少なくとも４０、４５、または５０容量パーセントから６０、６５、または７０容量パーセント以上、例えば、組成物の少なくとも４５容量パーセントから６５容量パーセントまで、好ましくは少なくとも５０容量パーセントから６０容量パーセントまでの範囲の量で存在する。
【００１８】
付加的な充填剤が組成物の溶融粘度に悪影響を及ぼして射出成形を妨げることがない場合、組成物は、少量の他の充填剤、例えば炭化ケイ素、酸化アルミニウム、銅粉末、アルミニウム粉末、シリカ、ガラス繊維などを含有してもよい。
【００１９】
熱可塑性ポリマーの選択は一般に、研磨物品の最終用途において生成される可能性がある温度に依存する。熱可塑性ポリマーは、少なくとも２８０℃、一般に２８０〜４２０℃、好ましくは２８０〜４００℃の範囲の加工温度を有する。加工温度は、ポリマーがそれを射出成形に適したものにする圧力下で流動する温度である。熱可塑性ポリマーのための加工温度は、文献に広範囲に引用されている。
【００２０】
熱可塑性ポリマーは典型的に、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン、ポリアリールエーテルエーテルケトン、ポリ（アミド−イミド）（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）および液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのエンジニアリング・サーモプラスチックから選択される。このような材料は、容易に商業的に入手可能である。例えばＰＥＥＫは、英国、ヴィクトレックス社（Ｖｉｃｔｒｅｘ  ｐｌｃ，Ｕ．Ｋ．）から商品名「ヴィクトレックス（ＶＩＣＴＲＥＸ）」として市販されており、ＰＰＳは、米国、フォートロン・インダストリーズ（Ｆｏｒｔｒｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＵＳＡ）から商品名「フォートロン（ＦＯＲＴＲＯＮ）」として市販されている。
【００２１】
２つ以上のポリマーが、各ポリマーの有益な特性を用いるためにポリマー母材中で同時に用いられてもよい。例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）は、ＬＣＰの低溶融粘度が比較的高粘性のＰＥＥＫの易流動特性を促進するためにポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と共に用いられてもよい。
【００２２】
熱可塑性ポリマーは、組成物を結合するのに十分な量で存在し、それは一般に、組成物の少なくとも２０、３０、または３５容量パーセントから４５、５０、または５９容量パーセントまで、またはそれ以上、例えば、組成物の少なくとも３０容量パーセントから５０容量パーセントまで、好ましくは少なくとも３５容量パーセントから４５容量パーセントまでの量である。
【００２３】
本発明において用いられる超研磨グリットは一般に、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素およびそれらの混合物から選択される。超研磨グリットは、少なくとも３０マイクロメートルから３００マイクロメートルまで、またはそれ以上、一般に少なくとも５０マイクロメートルから１５０マイクロメートルまで、好ましくは少なくとも９０マイクロメートルから１０５マイクロメートルまでの範囲の平均粒度を有する。超研磨グリットは一般に、組成物の少なくとも２．５容量パーセントから２０容量パーセントまで、好ましくは組成物の約５容量パーセントを占める。
【００２４】
使用することができるダイヤモンドの例は、すべて英国、ロンドンのエデル・インダストリアル・ダイヤモンド（ＥＩＤ）（Ｅｄｅｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｄｉａｍｏｎｄ（ＥＩＤ）製の商品名「ＥＤＡ２０２１」として市販されている樹脂結合銘柄２００／２３０、商品名「シン・グリーン（ＳＹＮ  ＧＲＥＥＮ）」および「シン・ブラック（ＳＹＮ  ＢＬＡＣＫ）」として市販されている樹脂結合銘柄１４０／１７０、および商品名「ＥＤＡ２０５０」として市販されている金属結合銘柄１４０／１７０である。様々なダイヤモンド銘柄の粒度：２００／２３０＝６３〜７５マイクロメートル、１４０／１７０＝９０〜１０５マイクロメートル、ＬＧＤ１０  １２０／１４０（１０５〜１２５マイクロメートル）およびＬＧＤ１０  １００／１２０（１２５〜１５０マイクロメートル）が米国、カリフォルニア州、サンノゼのロンガー社（Ｌｏｎｇｅｒ  Ｉｎｃ．，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）から市販されている。
【００２５】
凝集体の粒度が３６０マイクロメートルより大きいダイヤモンド凝集体粒子を用いてもよい。
【００２６】
「金属結合」および「樹脂結合」ダイヤモンドは超研磨工業において知られている２つの名称であり、それらは通常用いられる配合物のタイプを指し、すなわち「金属結合」ダイヤモンドは一般に、ほとんど金属からなる超研磨製品において用いられ、「樹脂結合」ダイヤモンドは一般に、ほとんど有機樹脂からなる超研磨製品において用いられる。金属結合ダイヤモンドが典型的に外観がより塊状であり、より強靭であるという点において、「金属結合」ダイヤモンドは「樹脂結合」ダイヤモンドと異なる。金属結合の用途は樹脂結合の用途よりもずっと要求がきびしく、金属結合ダイヤモンドは環境の苛酷さに耐えることができなければならないので、この靭性が必要とされる。他方、樹脂結合ダイヤモンドは典型的にずっと脆く、より塊状でなく−新しいダイヤモンドがカッティング境界面において継続的に露出されるように分解し、「それ自体を先鋭化する」ように設計される。「塊性（Ｂｌｏｃｋｉｎｅｓｓ）」は、ダイヤモンド粒子の形態を指し、そして、ダイヤモンドの性能の指標として役立つ。塊状ダイヤモンドの形態は、立方八面体幾何学形態になる傾向があり、非常に強靭な、硬質磨耗ダイヤモンドを提供するが、それほど塊状でないダイヤモンドは形態がより針状になり、破片の形成による「自己先鋭化」機構によって分解する傾向がある。
【００２７】
特に粒状の形態のカップリング剤の存在は、溶融粘度を低減することによって組成物の成形性質を改良できることが見出されている。カップリング剤には電荷を与える充填剤および／または砥粒を混在させてもよく、粒子間の接触を低減する傾向があり、それによって射出成形の間、粒子間の摩擦抵抗を低減する。適したカップリング剤には、オルガノシラン、ジルコアルミネート、ジルコネート、およびチタネートなどがある。カップリング剤は一般に、充填剤の少なくとも０．１から２重量パーセントまでの量で存在する。カップリング剤は、結合媒体と研磨グリットと充填剤との混合物中に直接適用されてもよい。あるいは、研磨グリットおよび／または充填剤をカップリング剤で予備処理してもよい。
【００２８】
射出成形方法は、従来の設備を利用してもよい。適した射出成形構造またはキャビティが研磨物品の所望の形態によって製造される。研磨組成物の成分を混合し、射出成形のために適した粘度を提供する温度において加熱する。温度は一般に、熱可塑性材料の溶融粘度、充填剤の度合およびカップリング剤の存在などに左右される。一般に、温度は、少なくとも２８０℃から４００℃までの範囲である。加熱された組成物を、典型的に少なくとも７０ＭＰａから２１０ＭＰａまでの範囲の射出圧力下で、型に射出する。型を（例えば、少なくとも１５０℃から２５０℃までの範囲の温度において）予備加熱して組成物の射出を容易にしてもよい。その後、型を冷却して研磨組成物を凝固させ、成形された物品を取り出す。
【００２９】
成形された研磨物品は、任意の望ましい形態であってよい。好ましい形態は研削ホイールである。研削ホイールは典型的に、直径が少なくとも約０．１ｃｍから約２メートルまで、より典型的に少なくとも１ｃｍから約２メートルまでの範囲であってもよい。典型的に、研削ホイールの厚さは、少なくとも約０．００１ｃｍから約１メートル、より典型的に少なくとも約０．０１ｃｍから約０．５メートルまでの範囲であってもよい。しかしながら、研磨物品は、研磨砥石、磨き棒、のこ刃、カッティングスティック、マウンテッドポイント、スナッギングホイール、目直し工具、カップホイール、研磨砥石、カットオフホイール、センターへこみ形研削ホイール、フラップホイールなど、他の形態をとってもよい。
【００３０】
本発明は、セラミックまたはガラスタイプ材料をバリ取りするかまたは起こすために適したダイヤモンドバリ取りホイールの製造を開示する以下の実施例によって示される。このような材料には、セラミックタイル、ガラス、および硬質で脆い性質の他の材料がある。バリ取りホイールは、研磨組成物を射出成形することによって製造された作動リムからなった。作動リムは、外径１５０ｍｍ、内径９０ｍｍおよび厚さ８ｍｍを有した。
【００３１】
試験方法
タイルをバリ取りするためのバリ取りホイールの性能は、ティボーＳ．Ａ．（Ｔｈｉｂａｕｔ  Ｓ．Ａ．，ｒｕｅ  ｄｅ  Ｃａｅｎ，１４５００  ヴィレ、フランス（Ｖｉｒｅ，Ｆｒａｎｃｅ））から入手可能な回転研削／磨き機であるティボー（Ｔｈｉｂａｕｔ）機、Ｔ１１０Ｓを用いて評価された。
【００３２】
タイルは、キーオペ  Ｓ．ｐ．ａ（Ｋｅｏｐｅ  Ｓ．ｐ．ａ，Ｖｉａ  Ｓｔａｔａｌｅ  ４６７，２１−４２０１３，カサルグランデ（ＲＥ）、イタリア、（Ｃａｓａｌｇｒａｎｄｅ（ＲＥ）Ｉｔａｌｙ））によって製造された「キーオペ・グラニティ（ＫＥＯＰＥ  ＧＲＡＮＩＴＩ）」３０ｃｍ×３０ｃｍの磁器製品であった。
【００３３】
試験手順は以下の通りである。
１．新しい乾燥タイルの質量を記録する。
２．未使用バリ取りホイールの質量を記録する。
３．ティボー機の所定の位置にタイルを載せ、固定する。
４．ティボー機の所定の位置にバリ取りホイールを載せる。
５．ティボー機を作動させて水をティボーのヘッド中に流れさせる。
６．すべての機器が冷却水に浸されると、回転バリ取りホイールをタイルエッジ表面と接触させる。
７．ティボーのヘッドを手動で８０ｐｓｉ（０．６ＭＰａ）の圧力において合計６０秒間、タイルエッジに沿って、制御された速度で前後に移動させる。
８．バリ取りホイールをタイルエッジから外し、ティボー機のスイッチを切る。
９．タイルをティボー機ベッドから取り外す。
１０．吸収紙を用いてタイルを乾燥させ、圧縮空気でブロー乾燥させ、タイルを５分間、１０５℃の加熱された炉内に置いて、すべての水の跡が除去されることを確実にする。
１１．タイルを炉から取り出し、秤量し、質量損失を記録する。
１２．タイルをティボーベッド上に再び載せ、タイルの残りの３面について試験を繰り返す（工程４〜１１）。
１３．タイルのすべての４面がバリ取りされた後、バリ取りホイールをティボー機から取り外し、ホイールを吸収紙を用いて乾燥させ、圧縮空気でブロー乾燥させ、タイルを３０分間、１０５℃の加熱された炉内に置き、すべての水の跡が除去されることを確実にする。
１４．乾燥ホイールの質量損失を記録する。
１５．合計５つのタイルについて工程１〜１４を繰り返す。
１６．結果は、５つのタイルについて総質量損失のグラム数で「総切削量」として表される。
【００３４】
「総切削量」の定義：総切削量は、５つのタイル（２０のエッジ）のティボーでの加工の間、バリ取りホイールによって除去されたタイルの累積総質量である。
【００３５】
「ホイールの総質量損失」の定義：ホイールの総質量損失は、２０のタイルエッジ（合計５つのタイル）をバリ取りした後に失われたホイールの質量の累積合計である。
【００３６】
「ダイヤモンド効率指数」の定義：ダイヤモンド効率指数は、以下のように計算される。ダイヤモンド効率指数は、αに、ホイールの質量損失で割ったタイルの質量損失を乗じた値に等しく、α＝初期配合物に存在するダイヤモンドの質量の比率、である。
【００３７】
他の成分の密度および比率がわかっており、ダイヤモンドの容量の比率は各配合物について公知であるので、失われたホイールの総質量を測定したのでダイヤモンド損失の質量を定量することができる。次いで、ダイヤモンド効率指数は、試験において失われたタイルの質量を試験において失われたダイヤモンドの質量で割ることによって計算される。射出成形の間、構造物の全体にわたってダイヤモンドの均質な分布があると仮定した。
【００３８】
材料
実施例において以下の材料を使用した。
ガラスバブル−米国、ミネソタ州、セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ）から商品名「３Ｍ  スコッチライトガラスバブル（３Ｍ  ＳＣＯＴＣＨＬＩＴＥ  ＧＬＡＳＳ  ＢＵＢＢＬＥＳ）Ｓ６０／１００００」として入手可能。ガラスバブルの平均直径は３０マイクロメートルであり、８０容量％が１５〜５５マイクロメートルであり、最大径が６５マイクロメートルである。
【００３９】
微小球−３Ｍカンパニーから商品名「３Ｍ・ゼーロスフィア（３Ｍ  ＺＥＥＯＳＰＨＥＲＥＳ）ＴＭＧ−８５０」として入手可能。微小球の平均直径は４０マイクロメートルであり、８０容量％が１２〜１００マイクロメートルであり、最大径が２００マイクロメートルである。
【００４０】
ミクロビード−スイス、ブラクのミクロビードＡＧ（Ｍｉｃｒｏｂｅａｄｓ  ＡＧ，Ｂｒｕｇｇ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から商品名「ＭＢ３００／４００」として入手可能な固体ガラス球。ガラス球の粒度は３００〜４００マイクロメートルの範囲である。
【００４１】
ＣａＣＯ３球−英国、スタフォードシャーのローレンス・インダストリーズ社（Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．，Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ，ＵＫ）から商品名「スフェリカーブ（ＳＰＨＥＲＩＣＡＲＢ）」として入手可能な、２０００マイクロメートルの上限の粒度を有する炭酸カルシウム球。
【００４２】
ＰＥＥＫ−英国、ランカシャーのヴィクトレックス社（Ｖｉｃｔｒｅｘ  ｐｌｃ，Ｌａｎｃａｓｈｉｒｅ，ＵＫ）から商品名「１５０ＰＦ」として市販されているポリアリールエーテルエーテルケトン。
【００４３】
ＰＰＳ−ドイツのフランクフルト・アム・マインのフォートロン・インダストリーズ、ティコナＧｍＢＨ、ヨーロッパ・カスタマー・サービス（Ｆｏｒｔｒｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｔｉｃｏｎａ  ＧｍＢＨ，Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｕｓｔｏｍｅｒ  Ｓｅｒｖｉｃｅ，Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ  ａｍ  Ｍａｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商品名「フォートロン００２０Ａ９」として市販されているポリフェニレンスルフィド。
【００４４】
ＫＲ１３５ＳＰ／Ｈ−米国、ニュージャージー州、バヨンヌのケンリッチ・ペトロケミカルズ（Ｋｅｎｒｉｃｈ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｂａｙｏｎｎｅ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡ）から商品名「キャポウ（ＣＡＰＯＷ）ＫＲ１３５ＳＰ／Ｈ」として市販されているモノアルコキシチタネートカップリング剤。
【００４５】
ＫＲ１２／Ｈ−ケンリッチ・ペトロケミカルズから商品名「キャポウ（ＣＡＰＯＷ）ＫＲ１２／Ｈ」として市販されているチタネートカップリング剤。
【００４６】
ＰＴＳ−ドイツのフランクフルト・アム・マインのデガッサＡＧ、エーロシル・アンド・シランズ（Ｄｅｇｕｓｓａ  ＡＧ，Ａｅｒｏｓｉｌ  ＆  Ｓｉｌａｎｅｓ，Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ  ａｍ  Ｍａｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商品名「ダイナシラン（ＤＹＮＡＳＩＬＡＮ）９１６５」として市販されているフェニルトリメトキシシラン。
【００４７】
ＤＬ７０−デガッサＡＧ、エーロシル・アンド・シランズから商品名「シラン９１１６ＤＬ７０ドライリキッド（ＳＩＬＡＮ  ９１１６  ＤＬ７０  ＤＲＹ  ＬＩＱＵＩＤ）」として市販されている粉末ビニルシラン。
【００４８】
ダイヤモンド１−英国、ロンドンのエーデル・インダストリアル・ダイヤモンド（Ｅｄｅｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｄｉａｍｏｎｄ）（ＥＩＤ）から商品名「シン・ブラック（ＳＹＮ  ＢＬＡＣＫ）」として市販されている樹脂結合銘柄１４０／１７０。
【００４９】
ダイヤモンド２−米国、ミシガン州、チェスターバリーのナショナル・リサーチ・カンパニー（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｓｔｅｒｆｉｅｌｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ）から市販されている３６０／１２０ガラス化ダイヤモンド凝集体。３６０／１２０は、１２０マイクロメートルのダイヤモンドを封入する３６０マイクロメートルの立方晶ガラスの寸法を指す。
【実施例】
【００５０】
表１に記載された組成物（数字は組成物の容積パーセントである）を用いて、射出成形によってバリ取りホイールのための作動リムを製造した。射出成形の難易度は、存在する粒子の数（ならびに粒度）に左右される充填剤粒子の表面積によって影響されることから、密度の変化のため質量パーセントの値は紛らわしいので、数字は容積パーセントで表される。容積パーセントは、正規化された「均等な状態」での配合物を示す。例えば、容積パーセントにおいてすべての配合物はダイヤモンドの同量を含有するが、しかしながら、結果が質量パーセントに変換される場合、ダイヤモンドは比例して表されず、ダイヤモンド量は、実際には同じなのに各配合物の間で変化するかのようにみえる。
【００５１】
表１
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Ｔ＝微量
【００５２】
得られたホイールを上記のように試験した。結果を表２に記載する。
【００５３】
2007532334.tif 000004
【００５４】
これらの試験の結果を図１〜３に記載する。
図１は、様々な実施例のホイールによってタイルから除去された質量（切削量）の棒グラフを示す。
図２は、様々な実施例のホイールからの質量の損失の棒グラフを示す。
図３は、様々な実施例のホイールのダイヤモンド効率指数の棒グラフを示す。
【００５５】
各ホイールの総切削量を示す図１を参照して、実施例１は試験されたＰＥＥＫ含有配合物の最低切削量を示し、これは、不安定にさせる球状充填剤が存在しないためであることが留意される。このため、強靭なＰＥＥＫ母材は、分解を促して新しいダイヤモンドの露出を促すように不安定にされなかった。
【００５６】
試験された２つのＰＰＳ含有配合物（実施例２および９）のうち、各々について総切削量が非常に似ていることが図１からわかるが、図２は、実施例９に関してわずかに多いホイール損失があることを示す。実施例９はカップリング剤を含有するが、実施例２は含有しない。各々について総切削量の観察された類似性は、カップリング剤がＰＰＳ配合物中のダイヤモンドの保持を促進しないことを示唆する。しかしながら、カップリング剤を含有するＰＰＳ含有配合物のホイール損失の増加は、カップリング剤が球状Ｓ６０充填剤に十分に結合せず、使用中にそれが失われたことを示唆する。
【００５７】
実施例６は実施例５に比べて切削量を増加させることが見られ、実施例６は実施例５ほどＰＥＥＫを含有せず、それは実施例５よりも容易に分解する傾向があるが、これは、ＰＥＥＫ母材を弱くするのに役立つ微小球の存在のためである。
【００５８】
反対の効果は、添加剤としてＰＴＳを含有する配合物に観察される。ここで、ＰＥＥＫ含量を増加させた試料（実施例３）は実施例４に比べて切削量を増加させることが見られる。試験する間、冷却剤は、暗い濁った灰色の外観を有し、ホイールが分解しつつあり微小球充填剤を失っていることを示す。これは、ＰＥＥＫは薄い色であるが微小球充填剤が暗い灰色であるので結論される。実施例５のＰＥＥＫの不安定化はシラン化充填剤がＰＥＥＫ樹脂と結合しないためであると理論上考えられ、実質的にこれは同様な効果を多孔性の存在に与える。
【００５９】
実施例６と実施例８との比較が示すように、カップリング剤を含有する配合物（実施例６）は総切削量の増加を示す。これは、ＰＥＥＫ配合物においてカップリング剤は、加工助剤として役立つことに加えてダイヤモンドの保持を助けることを示唆する。
【００６０】
配合物が高素材除去を示すために、新しいダイヤモンドを継続的に露出するためにそれ自体分解しなければならないという事実によって、図２に示された結果は、図１に示された結果に正比例している。
【００６１】
実施例１は、ＰＥＥＫ母材を弱くする球状充填剤が存在しないため、低レベルのホイール損失を示す。したがって総切削量も低い（図１）。
【００６２】
実施例１と同様、実施例１０もまた、おそらく、より小さな、中空のガラス球であるガラスバブルによって与えられた不安定化のレベルの低減のため、ホイール損失の比較的低い値を示す。この示唆は、より大きな微小球を含有する実施例のすべてについて観察されたホイール損失の増加によって裏付けられる。さらに、実施例７（微小球より平均粒度がわずかに大きい、ミクロビードを含有する）は、同量のＰＥＥＫを含有する、実施例５よりわずかに大きいホイール損失（および相応してわずかに増加した総切削量）を示すことが見られる。これはさらに、球状充填剤の大きさがＰＥＥＫ母材を不安定化するのに重要な役割を果たすことを示唆する。
【００６３】
実施例３および４（カップリング剤としてＰＴＳを使用する）の場合、興味深い現象があり、実施例３は、実施例４の場合よりも高比率のＰＥＥＫを有するが、実施例３は、より多量のホイール損失がある。前述のように、ＰＴＳは微小球に結合しているがＰＥＥＫ母材には結合していないことが理論上考えられる。そのときこれは、使用中に微小球の損失をもたらし、ホイールの磨耗率の増加につながる。実質的に、理論的に考えられた、微小球がＰＥＥＫ母材に結合しないことは、ホイールの多孔性の存在に等しい。
【００６４】
ホイールの挙動のさらなる量化可能な理解を得るために、素材除去およびホイールの質量損失は性能の見地から非常に重要なパラメーターであり、「ダイヤモンド効率指数」が評価された。
【００６５】
簡単に述べると、ダイヤモンド効率指数は、ダイヤモンドの等グラム当たり除去されたタイルの質量であり、各配合物中のダイヤモンド濃度の情報に基づいて計算される。
【００６６】
高素材除去率をもたらす配合物はそれ自体、高度の磨耗または質量損失を起こすことがよくあるので、素材除去またはホイール損失量の情報それ自体は配合物の性能について説明するためには不十分である。
【００６７】
同様に、ホイール損失の低指数を有する配合物は典型的に低素材除去をもららし、この配合物は確かに使用時に非常に長持ちしうるが、素材除去の要求条件を満たす可能性は少ない。
【００６８】
図３から、実施例１は高いダイヤモンド効率指数をもたらすことがわかるが、しかしながら、図１および２のデータと結びつけるとき、この理由は低素材除去および低量のホイール損失のためであることが明らかにされる。この事例は、実施例４に似ている。
【００６９】
実施例６、５および７は共に、比較的高いダイヤモンド効率指数を有し、図１のデータを調べると、それらは各々、比較的高素材除去をもたらすことを示す。
【００７０】
実施例４は高いダイヤモンド効率指数を有するが、それは低素材除去ももたらすので、実施例３および４は非常に異なる性質を有する。逆に、実施例３は高素材除去をもたらすが、より低いダイヤモンド効率指数によって明らかなように、これはホイールの質量損失と引き換えである。
【００７１】
実施例１〜１３は標準と比較して改良されたダイヤモンド効率指数を有し、従って、より高い効率のダイヤモンド使用であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】様々な実施例のホイールによってタイルから除去された質量（切削量）の棒グラフである。
【図２】様々な実施例のホイールからの質量の損失の棒グラフである。
【図３】様々な実施例のホイールのダイヤモンド効率指数の棒グラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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