(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎖編みを形成した複数の縦糸、および隣り合った鎖編みを形成した縦糸の間に伸長する複数の横打込糸を有している、少なくとも２つの主表面を有するメリヤス支持体であって、
該横打込糸は、パターン化された配列の支持部分、および隣り合った支持部分の間に、支持体全体に存在する複数の開口を形成し、
該開口は、支持体全体に均一に分散しており、支持体各主表面の面積の約２０％〜約８０％を占めている、
支持体と；
該パターン化された配列の支持部分に接着固定され、該開口の周囲に配置された複数の研磨表面を形成する研磨材料のコーティングであって、
該複数の研磨表面は、単一の研磨表面として機能するとともに該開口は屑を通すことができるように構成されている研磨材料のコーティングと；
を有する研磨材製品。
【請求項２】
前記複数の開口の軸寸法は、約０．５ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲である請求の範囲第１項に記載の研磨材製品。
【請求項３】
前記複数の開口の前記各々が、六角形をしている請求の範囲第１項に記載の研磨材製品。
【請求項４】
前記パターン化された配列の支持部分はさらに、複数の第１の部分と複数の第２の部分とを含み、前記第２の部分の表面積は前記第１の部分の表面積よりも大きく、前記第１および前記第２の部分は前記複数の開口の周囲に配置されている請求の範囲第１項に記載の研磨材製品。
【請求項５】
前記研磨材料のコーティングは、研磨粒子が分散された研磨材バインダーを含む請求の範囲第１項に記載の研磨材製品。
【請求項６】
前記バインダーは、本質的に、フェノール樹脂と、ペンダントα，β-不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂と、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン系不飽和樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フルオレン変性エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせからなる群から選択される熱硬化性樹脂接着剤である請求の範囲第５項に記載の研磨材製品。
【請求項７】
前記研磨粒子は、本質的に、酸化アルミニウムの粒子、シリコンカーバイド粒子、アルミナジルコニア粒子、ダイアモンド粒子、セリア粒子、立方晶窒化ホウ素粒子、ざくろ石粒子およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、前記酸化アルミニウムは、セラミック酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウムおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求の範囲第５項に記載の研磨材製品。
【請求項８】
鎖編みを形成した複数の縦糸、および隣り合った鎖編みを形成した縦糸の間に伸長する複数の横打込糸を有している、少なくとも２つの主表面を有するメリヤス支持体を提供する工程であって、
該横打込糸は、パターン化された配列の支持部分、および隣り合った支持部分の間に、支持体全体に存在する複数の開口を形成し、
該開口は、支持体全体に均一に分散しており、支持体各主表面の面積の約２０％〜約８０％を占めている、支持体を提供する工程；
該支持体の少なくとも片側に、研磨材層を塗布する工程であって、
該研磨材層は、該パターン化された配列の支持部分に接着固定されて該開口の周囲の該支持部分の上に研磨表面を形成する工程；及び
該研磨材層を塗布した後に、該支持体を研磨材製品に形成する工程；
を包含する研磨材製品の作製方法。
【請求項９】
前記メリヤス支持体を提供する工程は、複数の第１の部分および複数の第２の部分が形成されるように前記部分を提供することを含み、前記第２の部分の表面積は前記第１の部分の表面積よりも大きい請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１０】
前記メリヤス支持体を提供する工程は、前記開口の軸寸法が約０．５ｍｍ〜約２０ｍｍになるよう前記開口の周囲に前記部分を配置することを含む請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１１】
前記メリヤス支持体を提供する工程は、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアラミド、ポリエステル、綿、絹、大麻、ジュート、ゴム、金属セラミックおよびこれらの組み合わせからなる群から選択された繊維から前記支持体を編むことを含み、前記繊維のデニールは約１５〜約６００の範囲である請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１２】
前記支持体を延伸させることによって、前記開口の形状を矩形から六角形に変形させることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１３】
前記研磨材層を前記支持体に塗布する工程は、研磨粒子が分散した研磨材バインダーを前記支持体の少なくとも一部に塗布することを含み、前記バインダーは、本質的に、フェノール樹脂と、ペンダントα，β-不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂と、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン系不飽和樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フルオレン変性エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせからなる群から選択される熱硬化性樹脂接着剤である請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１４】
前記研磨材粒子は、本質的に、酸化アルミニウム粒子、シリコンカーバイド粒子、アルミナジルコニア粒子、ダイアモンド粒子、セリア粒子、立方晶窒化ホウ素粒子、ざくろ石粒子およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む請求の範囲第１３項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、支持体に接着された研磨材料の層を有する新規な研磨材製品と、このような製品を製造するための方法とに関する。より詳細には、本発明は、製品全体に存在している複数の開口の周囲に配置された繰り返し研磨表面の系を有する「スクリーン研磨材」として知られている研磨材製品に関する。研磨表面の系は、全体として総表面積が周知のスクリーン研磨材よりも大きい効果的な研磨表面として機能する離散的な部分を有する。
研削および前処理用のスクリーン研磨材は一般に、織布支持体またはメリヤス支持体の繊維に接着された研磨材層で作製されている。支持体および完成品はいずれも、工作物の屑を直接表面から取り除くために研磨材製品全体に存在している複数の開口を有する目の粗いメッシュすなわちスクリーンのような構造をしている。メッシュ構造にすることで、処理後の表面から屑を取り除くための通路が形成される形になるため、大量の屑が発生する研磨作業の際の充填による問題を軽減できるという効果がある。本願明細書において、「充填」は研磨作業の際に発生する屑が残って研磨材の孔および細隙がふさがれてしまう傾向を意味する。例えば、石膏やペイントなどを研磨する際には、従来の研磨材（例えば、スクリーン状ではない製品）を目詰まりさせてしまうだけの量の研磨屑が出るため、用途によっては実質的に研磨効果が落ちてしまうことになる。しかしながら、スクリーン研磨材の目の粗いメッシュは、このような用途において充填に絡む問題を軽減できるものであることが知られている。
上述したような利点があるにも関わらず、いくつかの欠点がゆえにスクリーン研磨材は研磨用として広く用いられているわけではない。明らかに問題となっていることの１つとして、研磨用としての多くの用途においてスクリーン研磨材の切り屑除去率が低いということが挙げられる。スクリーン研磨材製品の目の粗い構造によって上述したような充填に絡む問題が軽減されることが知られてはいるが、これは研削効率および研磨効率を犠牲にして初めて達成できる利点である。このような目の粗い構造になっているため、非スクリーン研磨材や標準的な塗布研磨材製品と比べると、スクリーン研磨材の研磨表面の表面領域は一般に、実質的に十分な切り屑除去率を提供し得るだけのものではない。したがって、スクリーン研磨材を利用できる用途は限られてしまう。
上述した問題については今までも知られてはいたが、従来技術においては適切な解決策を得ることはできなかった。例えば、繊維のデニールおよび／または支持体の打込数を調節することによって、スクリーン研磨材の表面領域をわずかに改善することができる。しかしながら、繊維のデニールまたは打込数を調節することによって、スクリーン研磨材の有効表面積を大幅に増やすようにしても、切り屑除去率および最終的に得られる工作物の仕上げ面はいずれも改善されなかった。したがって、改良されたスクリーン研磨材製品およびこのような改良品を製造するための方法に対しては、現在までのところ満たされてはいないが認識はされている需要がある。
このように、様々な研磨用途に利用できる研磨材製品を提供できると望ましい。このような製品を、大量の屑が発生する用途や、かつてはスクリーン研磨材製品にとっての悩みの種となっていたような困難な研磨用途を含む様々な用途に利用できるスクリーン研磨材製品として提供できると望ましい。周知のスクリーン研磨材の有効表面積よりも大きい実質的な研磨表面領域を有する改良されたスクリーン研磨材を提供できると特に望ましい。様々な研磨作業に供すると、このような改良品は、一般のスクリーン研磨材製品に固有の非充填特性を維持したまま望ましい形で切り屑除去率が改善される。
本発明は、新規かつ発明性のあるスクリーン研磨材製品およびその製造方法を提供することによって、従来技術のスクリーン研磨材における周知の問題を解決するものである。本発明のスクリーン研磨材製品は、支持体全体に存在している複数の開口の周囲に組織された表面領域の繰り返し配列を有する支持体で構成されている。表面領域の配列によって、研磨材層を接着することのできる実質的な表面領域が得られる。
本発明の一態様では、複数の第１の部分と複数の第２の部分とを有する支持体であって、前記第２の部分の表面積は前記第１の部分の表面積よりも大きく、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記支持体全体に存在している複数の開口の周囲に配置されている前記支持体と、前記支持体に接着固定され、該支持体上に第１および第２の研磨表面を形成している研磨材料のコーティングとを備え、前記第１および第２の表面は前記開口の周囲に配置されて単一の研磨表面として共同機能し、前記開口は屑を通すことができるスクリーン研磨材製品が得られる。
本発明のもう１つの態様において、好ましいスクリーン研磨材製品は、支持体であって、該支持体全体に存在している複数の開口の周囲に配置された部分からなるパターン化された配列を有するとともに、前記開口は前記支持体の全表面の約２０％〜約８０％を占める前記支持体と、前記部分からなる配列に接着固定され、前記開口の周囲に配置されて単一の研磨表面として共同機能し、前記開口は屑を通すことができる研磨表面を形成する研磨材料のコーティングとを備える。
支持体は、縦糸繊維（走行方向に走っている繊維）を鎖編みし、横糸繊維（横断方向に走っている繊維）を縦糸繊維の間に挿入する縦横メリヤス打込技術を利用して作製されたメリヤス支持体であると好ましい。
また、本発明は上述した製品を製造するための方法も含む。本発明のさらに他の態様において、このような製品を製造するための好ましい方法は、支持体材料であって、該支持体全体に存在している複数の開口の周囲に配置された部分からなるパターン化された配列を有するとともに、前記開口は前記支持体の全面積の約２０％〜約８０％を占める前記支持体を提供することと、前記支持体に研磨材層を取り付けることであって、該研磨材層は前記部分からなる配列に接着固定されて該部分の上に研磨表面を形成するとともに前記開口を保持することと、前記研磨材層を前記支持体に取り付けた後に前記支持体を研磨材製品にすることと、を含む。
当業者であれば、好ましい実施例の詳細な説明および添付の請求の範囲を含む本願明細書の開示内容の残りの部分を考慮すれば、本発明の詳細をさらに理解できるであろう。
本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、複数の図面を参照する。
第１図は、従来技術の円盤形スクリーン研磨材製品の斜視図である。
第２図は、第１図のスクリーン研磨材製品の一部を取り出して詳細に示したセグメントの拡大図である。
第３図は、本発明の第１の実施例によるスクリーン研磨材製品の主面を示す平面図である。
第４図は、図３の研磨材製品中に含ませるのに適したメリヤス支持体の一部を示す拡大平面図である。
第５図は、第４図に示されるタイプのメリヤス支持体が見えるよう一部を切り欠いた第３図のスクリーン研磨材製品のセグメントの拡大平面図である。
第６図は、第４図のメリヤス支持体のセグメントを線６−６に沿った方向に伸ばし、本発明の第２の実施例による研磨材製品に含ませるのに適した構造を形成することを示した拡大図である。
第７図は、織物支持体が見えるよう一部を切り欠いた本発明による研磨材製品の第３の実施例のセグメントを示す拡大平面図である。
以下、本発明の好ましい実施例の詳細について詳しく説明する。当業者であれば、後述する実施例の詳細はいかなる形でも限定されず、単に本発明の特徴を説明するためだけのものであることは理解できよう。好ましい実施例を説明するにあたり、本発明の構造上の特徴に参照符号を付し、同様の構造には同様の参照符号を付した複数の図面を参照する。
図面を参照すると、第１図および第２図は従来技術において周知のスクリーン研磨材製品１０を示すものである。製品１０は一般に、縦糸１１および１３を交互に絡み合わせながら間に横糸１５を通した第２図に示されるようなからみ織りの織物である支持体などの目の粗いメッシュの支持体１２を含む。支持体１２にはプレサイジングまたは含浸処理を施して糸１１、１３および１５の上にシーリング層１４を形成する。シーリング層１４は耐水性かつ水不溶性であり、支持体を水分から保護するとともに、糸１１、１３および１５を交点部分で互いに接着することで寸法安定性を高めるものである。シーリング層１４については、技術分野において周知の様々な材料のうちのいかなる材料からでも作製することができる。最も一般的には、ラテックスまたはラテックス／フェノール配合接着剤材料が用いられる。層１４によって、その上に塗布されるその他の樹脂接着剤と化学的および物理的に匹敵する表面が得られる。
第１の樹脂または接着剤層を支持体のプレサイズ層１４に塗布し、メークコーティング１６を形成する。メークコーティング１６は、樹脂接着剤材料から作られたものであると好ましく、最も一般的には例えばフェノール樹脂で作られたものである。次に、後述するような研磨効果のある物質からなる群から選択することのできる研磨粒子１８のミネラルコート１８でメークコーティング１６を処理する。一般にはメークコーティング１６に用いられているものと同一のフェノール樹脂または同様に配合されたものである研磨材料の層すなわちサイズコーティング２０をメークコーティング１６および研磨粒子１８の両方に塗布し、２枚の樹脂接着層１６と２０との間に粒子１８を定着させて研磨効果のある表面を形成できるようにする。任意に、耐充填接着剤層（図示せず）をサイズコーティング上に塗布してもよい。研磨用として用いる際に、開口３２によって製品１０を介して屑すなわち磨きかすを工作物から取り除くことができる。製品１０などの従来技術のスクリーン研磨材の切り屑除去率は、多くの用途において非スクリーン研磨材または製品１０よりも前のコート研磨材の切り屑除去率よりも低い。
次に第３図、第４図および第５図を参照すると、本発明によるスクリーン研磨材製品２４の第１の好ましい実施例が示されている。製品２４は、支持体２６全体に存在している複数の開口３０を囲んでいる部分２８および３２を有する支持体すなわち支持体２６（第４図）を含む。第１の部分２８は、縦糸（すなわち走行）方向に伸長している第１の列２９における鎖編み２７と隣接する分離開口との間で支持体２６内に形成されている。第１の部分２８によって、研磨材料を塗布するための複数の第１の表面が形成される。第２の部分３２も、開口３０を含む列２９の間において縦糸方向に伸長している別の第２の列３１における鎖編み２７と第１の部分２８との間に配置されている。以下において後述するように、第１の部分２８および第２の部分３２は、開口３０の周囲に表面部分の系統立った配列を形成し、全体として研磨層を固定することのできる実質的な表面領域となる。
図面から明らかなように、第２の部分３２は第１の部分２８の表面領域よりも大きい第２の表面領域を有するものであってもよい。しかしながら、本発明は部分２８および３２による相対的な表面領域によって限定されるものではなく、部分２８および３２は、研磨表面領域が改善されたスクリーン研磨材製品の改良品の一態様を示すためのものであるにすぎない。
研磨材製品に含まれると研磨に使用する際に強く耐性のあるものとなる材料で支持体２６を作製することもできる。織布支持体およびメリヤス支持体はいずれも本発明の範囲に包含されるものである他、本発明の最も広義な教示内容に基づいて効果的な研磨材製品を作製するための実質的な表面領域となる他の技術によって作製された支持体も本発明の範囲に包含される。織布支持体およびメリヤス支持体のいずれかを選択する際にはメリヤス支持体にすると好ましい。この支持体は縦メリヤス横糸打込メリヤス支持体であるとさらに好ましい。縦メリヤス横編工程には、走行方向に走っている縦糸繊維で鎖編みを形成し、横断方向に走っている横糸繊維を縦糸繊維の間に挿入する工程を含む。当業者によって明らかなように、特定の用途において必要となった場合に支持体のパターンを簡単に変えることができるため、このような編技術を用いると好ましい。
適切な支持体を製造する上で使用される好ましい編技術では、支持体すなわち支持体２６の幅全体にわたって横切るよう挿入するか、あるいは少数の縦糸のみを横切るように短く部分的に挿入することができる横糸すなわち横編み糸によって支持体２６のパターンを調節する。横糸繊維は、所望のパターンに応じて１本の縦糸から次の縦糸までの間を横断するか、あるいは３本の縦糸にまたがって横断する。支持体２６は１００％ポリエステル繊維で形成された３本バー縦糸メリヤス生地である。この支持体２６は、２本の諸撚糸を機械の各バー（図示せず）にかける「Ｒａｓｃｈｅｌ」縦糸編み機などの市販の編み機によって製造される。糸はそれぞれ１５０デニールで３３フィラメントの表面模様付ポリエステルである。支持体は、１本目のバーに２−０、０−２パターンの糸メリヤスを１つ有し、第２のバーに０−０、４−４、０−０、６−６、２−２、６−６パターンの第２の糸メリヤスを有し、３本目のバーに６−６、２−２、６−６、０−０、４−４、０−０の第３の糸メリヤスを有する。当業者であれば、横糸すなわち横編み糸を絡ませることによって形成できる支持体２６のパターンには様々なものがあり、これらも本発明の範囲に包含されることは理解できよう。例えば第４図に示される支持体２６などの支持体は市販されているものであり、カーペット下敷織物としてサウスカロライナ州ＳｐａｒｔａｎｂｕｒｇのＭｉｌｌｉｋｅｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手することができる。
未処理の支持体では、研磨材層を形成するのに利用できる表面領域を最適化することは本発明の重要な態様である。この目的のため、研磨作業時に屑を通過させることができる開口３０を形成する一方、第１の部分２８と第２の部分３２とを組み合わせた全表面領域を最適化する。本発明のこの態様では、支持体２６の少なくとも一方の側の総面積の約２０％〜約８０％が開口３０で構成される支持体を用いると満足できる。一般に、さらに困難な研削作業には有効表面積の大きな製品２４（例えば、総面積に対する開口３０の比率が小さい）が必要になることが多く、さほど困難ではない用途は有効研削表面が小さな製品２４（総面積に対する開口３０の比率が大きい）でまかなうことができる。しかしながら、開口の比率が支持体の総面積の約２０％未満になると、使用時に顕著な充填が発生しやすくなる。開口領域が約８０％を超えると、完成した研磨材製品は強度に欠けるものとなることが多く、満足のいく形で研削作業を行うことのできる十分な表面領域は得られない。上記の表面積パラメータとする場合には、軸方向の直径が約０．５ｍｍ〜約２０ｍｍの開口領域３０を有する未処理の支持体を用いればよい。上記のパラメータの範囲内では、後述の実施例において説明するように、軸方向の寸法が約３ｍｍの開口３０を用いることによって木材研削およびアクリル研削の用途で所望の開口度を達成することができる。
支持体２６は、モノフィラメントまたはステープルフィラメントから作られた様々な糸またはフィラメントスフ糸で作製できるものであり、本発明の範囲は多種多様な繊維のうちの１種以上を必要とするものに限定されるものではない。これらのフィラメントを押し出したり、あるいは押し出されたコアを囲む織りシースを含むものとすることができる。本発明において用いられる繊維および／またはフィラメントとしては、例えば綿、絹、大麻、ジュートなどを含む合成、天然、有機または無機ものが挙げられる。熱可塑性材料および熱硬化性材料などの有機材料を使用することもでき、一例として、ポリアミド（ナイロンなど）、ポリオレフィン、ポリウレタン、アラミド、ポリエステルなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。支持体に含ませることができる無機材料の例としては、アルミニウムまたは鋼の金属繊維の他、ガラスおよびファイバーガラスを含むセラミック繊維が挙げられる。これらの繊維については、模様付きのものとすることも平滑なものとすることもできる。特に明記しない限り、本願明細書における「繊維」という用語は、撚りフィラメントを含むあらゆる種類の糸すなわちフィラメントを含むものとして広義に解釈されるものとする。
一定デニールの糸または繊維を使用することで、これらの糸または繊維から作られる支持体の全体としての安定性を調節することができる。従来技術において周知のように、デニールは単位長さあたりの標準質量を基準とした繊維の繊度の単位であり、本願明細書においては、繊維４５０ｍあたり５０ｍｇを基準とした繊度を意味するものとする。一般に、支持体に用いられている糸または繊維のデニールは広範囲にわたるが、最も一般的には約１５〜約６００デニールである。糸のデニールが約１００〜約３００デニールであるとさらに好ましい。糸１本あたりのフィラメントの数および各フィラメントのデニールも多種多様であるが、いずれも本発明の範囲内に包含されるものとする。支持体２６に用いられる糸の１ストランドあたり約２〜約５０フィラメントである糸が好ましい。各ファイバまたは糸を構成するフィラメントのデニールは約２〜約１００デニール、より好ましくは約１０〜約３０デニールの範囲とすることができる。また、本発明による研磨材製品の支持体では、１枚の支持体に糸のデニールとフィラメントのデニールを組み合わせて用いることもできる。
本願明細書において、支持体の「ゲージ」は１ｃｍあたりの縦糸の数を意味し、「ステッチ密度」は１ｃｍあたりの横糸の数を意味するものと理解されたい。
本発明の研磨材製品にはゲージが約２〜約３０の支持体を使用するのが適しており、ゲージが約１０〜約２０であるとより好ましい。支持体支持体のステッチ密度は、ゲージとほぼ等しい、すなわち一般に約２〜約３０の範囲であると好ましい。
周知のように、製品２４を製造するにあたって任意ではあるが好ましいステップは、研磨材コーティングを施す前にメリヤス支持体支持体２６をシーラントまたはプレサイジング用材料で処理することである。プレサイズコーティング３４は、研磨材製品の製造時に多くの利点を伴うことが知られている。例えば、プレサイズコーティング３４は支持体の繊維を水分から保護し、支持体２６の繊維を交点で互いに固定することによって支持体に寸法安定性を持たせ、研磨材コーティングに用いられている樹脂接着剤によって支持体２６の繊維が劣化するのを防止する。処理後の支持体２６（プレサイズコーティング３４を含む）を完全な製品２４に組み入れると、支持体は通常、このようなコーティング３４を施していない場合よりも脆性の低いものとなる。プレサイズコーティングは、一般的にはラテックス系接着剤またはラテックス／フェノール配合物などの周知の材料で形成され、コーティング重量が特定の範囲、好ましくは１平方センチメートルあたり約０．１３５ｇ（ｇ／ｃｍ2）から約０．１６５ｇ／ｃｍ2になるよう支持体２６の少なくとも主面に塗布される。許容できるラテックス接着剤の１つは、Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈから商品名「Ｈｙｃａｒ ２６０９１」として市販されているものである。
従来技術において周知のもの等のその他の材料を用いることも可能である。処理後の支持体２６には一般にテンターフレームなどにおいて応力がかけられ、コーティング３４が硬化される。このように、コーティング３４を用いることで、接着剤の層を形成することのできる支持体２６を得ることができる。
次に、プレサイジング後の支持体２６を樹脂接着剤で処理し、メークコーティング３６を形成する。メークコーティング３６は一般に、支持体２６の少なくとも一方の面、通常は両面に液体または流動可能な形で塗布され、コーティング重量が好ましくは約０．３５１ｇ／ｃｍ2〜約０．１６５ｇ／ｃｍ2の範囲となるフェノール樹脂で形成される。次に、ドロップコーティングまたは静電コーティングなどの周知の技術によって複数の研磨粒子３８をメークコーティング３６に塗布する。静電コーティング技術によって粒子３８をメークコーティング３６の上に突出させると好ましい。これらの粒子は、好ましくはコーティング重量約２．７２ｇ／ｃｍ2〜約３．３２ｇ／ｃｍ2で塗布される。メークコーティング３６を少なくとも部分的に硬化すなわち固化し、研磨粒子３８の上にサイズコーティング４０を施す。次に、メークコーティング３６およびサイズコーティング４０を周知の方法で完全に硬化すなわち固化させる。メークコーティング３６と同様に、サイズコーティング４０も一般にフェノール接着剤樹脂で作られる。サイズコーティング４０に好ましいコーティング重量は、約０．８７３ｇ／ｃｍ2〜約０．１．０６７ｇ／ｃｍ2の範囲内である。
ロールコーティング、スプレーコーティング、カーテンコーティングなどの周知の技術を利用してメークコーティングおよびサイズコーティングをプレサイズ処理した支持体２６に塗布する。メークコーティングおよびサイズコーティングの両方に用いられている樹脂接着剤は、感想などの適当な処理または熱源などのエネルギ源あるいは電子線、紫外線、可視光線、Ｘ線などのその他の適当なエネルギ源に曝露することによって硬化すなわち固化させることのできるものである。任意に、スーパーサイズコーティング（図示せず）をサイズコーティング４０の上に施し、最終的な研磨材製品の非充填特性を改善することもできる。スーパーサイズコーティングは、当業者間において周知のものなどの様々な形態のうちの１つとして提供できるものである。例えば、スーパーサイズコーティングは、ステアリン酸塩（通常は濃度約２５重量％のステアリン酸亜鉛）などの耐充填添加剤の水溶液とすることができる。あるいは、スーパーサイズコーティングは、氷晶石および／またはその他の研削補助物と共に、フェノール樹脂中に上述したステアリン酸を含有するものであってもよい。
本発明の範囲は研磨材コーティングを支持体に塗布する場合にのみ限定されるものではないことは明らかであろう。本願明細書において、「研磨材コーティング」は、メークコーティングと研磨粒子とサイズコーティングとの組み合わせを意味するものとする。上述した手順に関わらず、研磨材コーティングをスラリーとして塗布することも可能である。この場合、研磨粒子を樹脂バインダー先駆物質に分散させる。ロールコーティング、スプレーコーティング、ナイフコーティングなどによってスラリーを支持体に塗布し、一般的にはプレサイジング処理を施した支持体に直接塗布する。スラリー物質を硬化させた後、スーパーサイズコーティングを硬化すなわち固化した研磨材コーティング上に施す。
本発明による研磨材製品を作製するのに使用される研磨粒子としては、あらゆる周知の研磨材料ならびにこれらの材料の組み合わせおよび凝集物が挙げられる。研磨粒子の平均粒度は一般に約４〜約１３００マイクロメータ（＃３０００〜１６粒度）の範囲であり、可能であれば約１２〜約５００マイクロメータ（＃１０００〜４０粒度）である。研磨粒子のモース硬度は少なくとも約８であると好ましく、約９であるとさらに好ましい。本発明において有用な様々な種類の研磨材料としては、セラミック酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色溶融酸化アルミニウムの粒子を含む酸化アルミニウム粒子ならびにシリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ダイアモンド、セリア、立方晶窒化ホウ素、ざくろ石およびこれらの組み合わせが挙げられる。研磨材層には、開示内容全体が本願明細書に引用されるものとする米国特許第４，６５２，２７５号および第４，７９９，９３９号に記載されているもののような凝集物を含有することもできる。
上述したように、メークコーティングおよびサイズコーティングならびに考えられるスーパーサイズコーティングは接着剤バインダであり、熱可塑性樹脂接着剤または好ましくは熱硬化性接着剤で形成される。本発明において使用するのに適した樹脂接着剤としては、フェノール樹脂、ペンダントα，β-不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン系不飽和樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フルオレン変性エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせが挙げられる。触媒および／または硬化剤をバインダー先駆物質に添加し、重合プロセスを開始および／または加速することもできる。
好ましくは、本発明において使用される接着剤材料は、開示内容全体が本願明細書に引用されるものとするKirt-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3d Ed. John, Wiley & Sons, 1981, New York, Vol. 17, pp 384-399に記載されているもののようなレゾール型樹脂およびノボラック型樹脂などのフェノール樹脂である。レゾール型フェノール樹脂は、アルカリ性触媒およびモル過剰なホルムアルデヒドで生成され、一般にはこのフォルムアルデヒドのフェノールに対するモル比は１．０：１．０〜３．０：１．０の間である。ノボラック型樹脂は酸性触媒下で調製され、フェノールに対するフォルムアルデヒドのモル比は１．０：１．０未満である。本発明の製品を製造するにあたって有用な一般的なレゾール樹脂は、約０．７５％（重量比）〜約１．４％の遊離ホルムアルデヒドと、約６％〜約８％の遊離フェノールと、約７８％の固体とを含有し、残りは水である。このような樹脂のｐＨは約８．５であり、粘度は約２４００〜約２８００センチポイズである。本発明において使用するのに適した市販のフェノール樹脂には、Ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎ．Ｔｏｎａｗｏｎｄａ，ＮＹ）から入手可能な商品指定「Ｄｕｒｅｚ」および「Ｖａｒｃｕｍ」として知られているもの、Ｍｏｎｓａｎｔｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な「Ｒｅｓｉｎｏｘ」、Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な「Ａｒｏｆｅｎｅ」および「Ａｒｏｔａｐ」が含まれる。
研磨材コーティングの組成に含ませることのできる任意の成分としては、フィラー、研削補助剤、繊維、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、脱泡剤、染料、結合剤、可塑剤、懸濁剤、帯電防止剤などが挙げられる。本発明の製品において使用するのに適したフィラー材料の例としては、カルシウムカーボネート、カルシウムメタシリケート、シリカ、シリケート、スルフェート塩およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これに限定されるものではない。適した研削補助剤としては、クリオライト、アンモニウムクリオライトおよびテトラフルオロホウ酸カリウムなどが挙げられる。
支持体にメークコーティングおよびサイズコーティング（および場合によってはスーパーサイズコーティング）を施した後、研磨材製品をシートや（例えば第３図に示すもののような）円盤、ロールなどの最終的な所望の形状にする前に樹脂を完全に硬化させる。スクリーン研磨材シートの総表面積（開口部分を含む）は、約１ｃｍ2〜約１０，０００ｃｍ2までの範囲で変えることができ、約１００〜約１０００ｃｍ2であると好ましい。円盤の直径は、約２．５４ｃｍ〜約６１ｃｍであると好ましく、一般には約４１ｃｍである。
第６図を参照すると、第３図、第４図および第５図の支持体２６の第２の構成が示されている。支持体１２６は横糸方向に延伸されて第１の部分１２８および第２の部分１３２が再成形されていること以外は、支持体１２６と第４図の支持体２６とは同じものである。支持体１２６の開口１３０の形状によって、完成品の非充填特性を改善できることに注意されたい。例えばメリヤス支持体では、開口１３０の形状を容易に変化させ、正方形の開口ではなく例えば六角形の開口１３０を有する支持体および完成品とすることができる。一般に、スクリーン研磨材では正方形以外の開口および円形の開口の方が使用時の非充填性がよいと言われている。実用上、円形の開口を形成するのは製造業者にとって困難な作業である場合もあり、六角形の開口を有するものが適していると思われる。支持体１２６に形成される個々の開口の形状は編工程においてある程度までは調節することができるが、開口を正方形または長方形にした上で、支持体にプレサイジング材料を塗布する前または塗布した後に縫いつければ、さらに簡単にメリヤス支持体１２６を作製することができる。このように、正方形の開口３０（第４図）の形状を変え、六角形またはその他の所望の形状にした後で支持体に研磨材コーティングを施す。その他の点については、支持体１２６を用いて作られた製品は上述したものと同一である。
しかしながら、本発明は開口を形成する方法および開口の形状の面で様々な変形例を包含するものであることは明らかであろう。本発明の製品は、幾何学的および非幾何学的な様々な独特の形状の開口を有するように作製することができる。これらの開口は、編み工程の間に最終的な形状にすることもできるし、あるいは例えば開口１３０を形成することについて説明したものと同様の方法で後から変形させることもできるものである。
第７図を参照すると、本発明の第３の実施例が部分的に示されている。以下、これについて説明する。特に明記しない限り、第３の実施例の構造的な特徴は上述したものと同様であり、その説明については省略する。製品２２４は、開口２３０の周囲に格子パターンを形成している繊維密度が増した領域２２８の配列を有するメリヤス支持体２２６を備える。領域２２８は互いに実質的に同一であり、様々な編み技術を利用することができる。上述した他の実施例の場合と同様に、支持体２２６はプレサイズ層（図示せず）で処理され、その上に研磨材コーティングが施されていると好ましい。研磨材コーティングは、上述したメークコーティング２３６およびサイズコーティング２４０を含み、これらの中に研磨粒子２３８が定着されている。任意のスーパーサイズコーティング（図示せず）をサイズコーティング２４０の上に塗布することもできる。領域２２８は、研磨材層で被覆されると、製品２２４全体に存在している開口２３０の領域と共に有効研磨面を形成し、研磨作業時に屑が開口を通り抜けることができるようにされている。
本発明のスクリーン研磨材製品は様々な用途に適用できるものであり、従来のスクリーン研磨材製品と比較すると研磨性能が改善されている。製品に形成された開口は、研磨工程で生成される屑を通すように設計されているため、研磨材製品と工作物との界面から屑を除去するためのメカニズムが得られる。本発明の製品は乾燥状態でも湿った状態でも使用することができ、湿った状態での応用例としては、用途によって水中またはその他の冷却水の中、あるいは軽い霧の中などが挙げられる。本発明の製品の用途として提案されるものには、ペイントのサンダー仕上げ、乾燥石膏またはウォールボードのサンダー仕上げ、木製の床のサンダー仕上げ、石磨き、プラスチック研削および当業者間で周知のその他の研削が挙げられるが、これに限定されるものではない。
以下の実施例は、本願明細書において述べたスクリーン研磨材製品の構造および性能上の特性を例示するためのものである。
実施例１
研磨材製品を作製した。１ｃｍあたり約２．３本の縦糸と１ｃｍあたり約８．７本の横糸とを有する（１インチあたり６×２２縦糸／横糸）第４図に示されるような市販のポリエステル縦メリヤス材料（Ｍｉｌｌｉｋｅｎ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙから入手）を利用して製品の支持体を作製した。Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈから商品指定「Ｈｙｃａｒ ２６０９１」として入手可能なラテックス接着剤プライマーで支持体をコーティングし、濡れコーティング重量が０．１５ｇ／ｃｍ2のシーリング層を形成した。プライマーのコーティングを施す前、支持体の開口率は約２５％であり、開口領域は約３ｍｍ×約２ｍｍで、第４図に示すパターンと類似していた。シーリング層を塗布した後、テンターフレームにおいて約２．２７ｋｇの力を加えて支持体を延伸させ、１３５℃で３分間かけてラテックスを硬化させた。このようにして得られた支持体はかなり剛性の高いものであった。プレサイジング処理した支持体の両面にレゾール型フェノール樹脂のメークコーティングをロールコーティングし、濡れコーティング重量を０．３９ｇ／ｃｍ2とした。
＃８０粒度の酸化アルミニウム研磨粒子を支持体の両面にドロップコーティングし、研磨粒子の重量をさらに３．０２ｇ／ｃｍ2増した濡れメークコーティングを得た。濡れコーティング重量０．９７ｇ／ｃｍ2で研磨粒子上にレゾール型フェノール樹脂のサイズコーティングを施し、製品を１７５℃で５時間かけて硬化させた。
実施例２
製品にスーパーサイズコーティングを施した以外は実施例１と同様にして、第２の製品を作製した。約２３重量％の濃度でステアリン酸亜鉛を水に分散させることによって、スーパーサイズコーティング（すなわち耐充填接着剤層）を作製した。サイズコーティング上にステアリン酸塩溶液を均一にロールコーティングし、製品を２２０°Ｆ（１０４℃）でオーブン乾燥させた。
実施例１および２
アクリル（酢酪酸セルロースポリマー）工作物を使用して、切削能および切削能保持率について実施例１および２の製品を試験し、この結果得られたデータと従来技術のスクリーン研磨材２個について得られたデータとを比較した。従来技術のスクリーン研磨材製品は、ミネソタ州Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから商品指定「３Ｍ Ｓａｎｄｉｎｇ Ｓｃｒｅｅｎ」として入手可能な＃８０粒度のシリコンカーバイド研磨材と、日本の東京にあるＫｏｙｏ−Ｓｈａから商品指定「Ｐｏｌｌｉｎｅｔ Ｒｅｓｉｎ Ｂｏｎｄ」（タイプＡＡ−８０）として販売されている＃８０粒度のアルミニウム研磨材製品とを含むものであった。
コーティング後の各研磨材製品を切り取り、直径約１０．２ｃｍの円形の試料とした。これらの円盤を感圧接着剤でバックアップパッドに固定した後、このパッドをＳｃｈｉｅｆｅｒ研磨試験装置（メリーランド州ＧａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇのＦｒａｓｅｒ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）のドライブプレートに固定した。試験対象とした各研磨材に対して円形のアクリル製工作物を使用した。これらの工作物の直径は約１０．１６ｃｍ、厚さは約１．２７ｃｍであった。試験は、乾燥条件下で４．５ｋｇの荷重をかけて行われた。各工作物の初期重量を記録し、コーティングを施した研磨材円盤を用いて、コーティングを施した円盤の５００サイクル分、工作物を研磨した。研磨量を判断するために工作物の中間重量を計測した後、工作物をさらに円盤の５００サイクル分研磨した。１０００サイクル後に工作物の最終重量を測定し、各スクリーン円盤について切削値および切削能保持値をまとめた。比較データを表Ｉに示す。
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表Ｉに示した結果から、本発明の原理に基づいて作製した実施例１および２の研磨材製品の研磨能力は改善されていることが概して分かる。５００サイクル目において、実施例１の試料は従来技術のスクリーンのどれよりも総切削能が大幅に高かった。実施例２の試料（耐充填層あり）は、実施例１の円盤よりもさらに切削能力が高かった。実施例１の円盤で１０００サイクル経過後の総切削能にも同様の改善結果が得られ、総切削値は従来技術の試料の約２倍であった。実施例２の円盤の総切削値も１０００サイクル後に大幅に改善されていた。
実施例１の円盤を試験して「Ｐｏｌｌｉｎｅｔ Ｒｅｓｉｎ Ｂｏｎｄ」（タイプＡＡ−８０）スクリーン研磨材と比較した。これらの円盤について、木製の工作物２個とポリメチルメタクリレート製の工作物１個の２種類の工作物を使用してデータを得た以外は実施例１および２において上述した試験と同様にして比較試験を行った。スクリーン研磨材円盤５０００サイクルについて各工作物の総切削能を測定した。スクリーン研磨材円盤は実施例１の試験において用いたものと同一であるが、この試験では反対側の研磨面を使用した。ポリメチルメタクリレート製の工作物および２個の新しい木製の工作物を作製した。木製の工作物の各面について研磨材円盤を２５００サイクル走らせて試験を行った。比較データを表ＩＩに示す。
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繰り返すが、比較データから本発明の研磨材製品の研磨性能が優れていることが分かる。実施例１の円盤の総切削能はポリメチルメタクリレート製工作物に対しては従来技術の円盤の２倍以上、木製工作物に対しては従来技術の円盤の総切削能の３倍以上であった。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、以下の請求の範囲において定義される本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、上述した実施例に様々な変更および修正を施せることは当業者であれば明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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