(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に付着した研磨材／バインダー複合材料のパターンを有する被覆された研磨材料の製造方法であって、次の（ａ）〜（ｃ）の工程を有する方法：
（ａ）輪転グラビヤ法により、研磨グリット及び硬化性樹脂バインダーの混合物を含む配合物の層を、基材上に分離された構造体のパターンをなすように適用する工程であって、前記配合物の粘度が剪断速度１０3／秒および１５〜５０℃の範囲内の温度で測定して１０，０００〜１０００ｃｐである工程；
（ｂ）前記配合物が輪転グラビアセルから除去された後かつ前記配合物を前記基材の上に分離した構造のパターンで堆積した後、前記堆積された配合物の少なくとも表面層の粘度を、少なくとも部分的に
i)前記配合物の硬化性樹脂バインダーとしてチキソトロピー樹脂を用いること、
ii)温度の変化、または
iii)前記堆積された構造物の表面に粉体を添加すること
により、０．０５／秒の低剪断速度および１５〜５０℃の範囲内の温度で測定して４０００ｃｐを超える粘度に増加させて、前記構造体の分離を維持する工程、ここで構造体の分離を維持するとは、構造体が隣の構造体と接触していないか、構造体が隣の構造体と接触しているとしても、縁の周りの全ての点で接触しているその接触点の配合物の深さが、基材の上方の接触している構造体の最大高さの１０％以下であることをいう；及び
（ｃ）前記配合物のバインダー成分を硬化して前記基材上に分離された構造体の前記パターンを保持する工程。
【請求項２】
前記バインダー樹脂が熱可塑性成分を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記配合物が、分離した斑点及び分離した線から選ばれるパターンをなして横たわる、請求項１または２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、基体上に、金属、木材、プラスチック及びガラスのような物質の微細な仕上げに有用な形態に、輪転グラビヤ法を用いてパターン化された研磨表面を製作することに関する。
【０００２】
【背景技術】
基材上にバインダー及び研磨材の混合物の島のような分離された構造体を堆積することについての提案は、多年知られている。もしこれらの島が基材の上に非常に類似した高さを持ち、適当に分離されていれば、（多分、少しのドレッシング操作の後）この製品を使用すれば、表面の掻き傷が減り、表面平滑性が改善されるであろう。更に、島々の間の空間は、それによって研磨によって発生した切り屑が作業領域から分散する通路を提供するであろう。
【０００３】
従来の被覆された研磨材料において、研磨表面の検討をしたところ、有効に研磨しているゾーンにおける比較的少数の表面研磨グリットが同時に被加工物と接触していることが明らかとなっている。表面が磨耗するに連れて、この数は増すが、一方ではこれら研磨材のいくらかは有効性が目つぶれによって減少する。分離された複数の島の均一な配列を有する研磨表面を使用すると、本質的に同じ速度で均一な島が磨耗するので、より長期にわたって均一な速度の研磨が維持される。ある意味では、研磨加工は、より多数の研削点の間でより均一に分担される。更に、これら島は多数のより小さい研磨粒子を有するので、島の浸食は、未使用のまだ目詰まりしていない研磨粒子を露出させる。
【０００４】
既述のそのような分離された島又は斑点の配列を形成する１つの方法は、輪転グラビヤ印刷のそれである。
【０００５】
輪転グラビヤ印刷の方法はその表面にセルのパターンが彫り込まれたロールを用いる。これらセルは配合物で満たされ、このロールは表面に押しつけられ、前記セル中の配合物はこの表面に移動される。次いで、通常、前記配合物は、全ての個々のセルから堆積された配合物の間に分離部がなくなるまで流れるのが常であった。最終的には、本質的に均一な厚さの層が得られるのであった。例えば、米国特許Ｎo.５１５２９１７の比較例Ｃ及びＤは、輪転グラビヤ法によって得られたパターンがセルから堆積された個々の量の全ての分離部を速やかに失うプロセスを記載している。
【０００６】
米国特許Ｎo.５０１４４６８では、バインダー／研磨材配合物が研磨材のない領域を囲む一連の構造体をなして塗り付けられるように、輪転グラビヤセルからローラーに堆積された。これはセルの全体積より少ない量を堆積し、各セルの周辺部からのみ堆積した結果であり、これが、記載された環形成を残すものであると考えられる。
【０００７】
それ故、輪転グラビヤ法に付随する問題は、常に、島に有用な形状を保持することであった。堆積されるに十分流動的であり、且つ基体上に堆積されたとき本質的に均一な層被膜に崩れ落ちてしまわない程度に十分に非流動的である研磨材／バインダー混合物を配合することは、非常に難しいことが分かった。
【０００８】
Ｃｈａｓｅｍａｎ等は、米国特許Ｎo.４７７３９２０において、輪転グラビヤコーターを用いることによって、バインダー組成物に尾根と谷の均一なパターンを適用することができ、これは硬化すると、潤滑剤と削り屑の除去のための溝として寄与できることを開示している。しかしながら、可能性の記述以上に、どのようにしてこれを実施するかを教えるような説明は何もない。
【０００９】
米国特許Ｎo.４６４４７０３において、Ｋａｃｚｍａｒｅｋ等は輪転グラビヤをもっと従来的な方法で用いて、研磨材／バインダー配合物を堆積させて層となし、次いでこれを平坦にし、その後第２の層を輪転グラビヤ法により、平坦化した第１の層の上部に堆積させている。最終の硬化した表面の性質については何も教えていない。
【００１０】
米国特許Ｎo.５０１４４６８（Ｒａｖｉｐａｔｉ等）において、非ニュートン流体性を有する研磨材／バインダー混合物を用いてフィルム上に輪転グラビヤ法によりこの混合物を堆積させることが提案されている。この方法において、この混合物は輪転グラビヤセルの端部から堆積されて、堆積物がこの混合物のない領域を囲む表面から遠ざかるに連れて厚さが減少する特異な構造体を作り出している。もしセルが相互に十分に近寄っていれば、表面構造体は連結しているように見える。この生成物は非常に有用で、特に目の清澄化操作（ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  ｆｉｎｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）に特に有用である。この方法は非常に有用であるが、輪転グラビヤロールのセル中に材料が蓄積して、長い製造運転中に堆積パターンが少し変化するという潜在的な問題を持っている。更に、この方法は、その性質上、比較的微細な研磨グリット（通常２０μｍ未満）を含む配合物に限られる。
【００１１】
他のアプローチは、研磨材／バインダー混合物を基体表面上に堆積し、次いで望みのパターン化された表面とは反対のパターンを有する型と接触させている間にバインダーを硬化させることにより、分離された島の列を含むパターンを印刻することであった。このアプローチは米国特許Ｎo.５４３７７５４、５３７８２５１、５３０４２２３及び５１５２９１７に記載されている。このテーマに関しては幾つかの変形があるが、それらの全ては型表面と接触している間にバインダーを硬化させることにより、パターン中の各島が固められるという共通の構成を有する。このアプローチもそれ自体の問題を有しており、しばしば型からの不完全な引き出しが起こって、例えばピラミッドを作る代わりに、クレーターで終結した火山形状がしばしば生じる。
【００１２】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、研磨材／バインダーの組み合わせの均一にパターン化された付形物を作る方法であって、型中硬化操作も、特別な非ニュートン流特性を有するバインダー／研磨材の組み合わせを選択する必要のない方法も提示するものである。
【００１３】
従って、本発明は分離された研磨材複合体の形状物の均一な配列を有する被覆された研磨材料の商業規模の生産のための柔軟で有効な方法を提供する。そのような被覆された研磨材料は、広範な基体の処理によく適合して、実質的に均一な研磨速度で長期の運転の間微細な仕上げを生じる。
【００１４】
図面の説明
図１は、本発明の研磨スラリー配合物の剪断速度に対する粘度変化の例を示す。図示のように、高い剪断条件から低い剪断条件への粘度変化は非常に顕著である。
また、図２に示されているように、高剪断条件が除かれたとき、粘度の回復は、一旦高剪断条件が除かれると低剪断条件の５０％超が回復される。これらのレオロジー特性を用いて、前記堆積された被覆配合物は、個々の堆積物の間の分離を持った輪転グラビヤパターンを保持する。
図３及び図４は本発明の研磨配合物の被覆パターンを示すもので、堆積直後に硬化したものと堆積と硬化の間に４０分の遅れを置いたものとである。米国特許Ｎo.５１５２９１７における比較例Ｃ及びＤの塗り付けになったパターンとは対照的に、本発明に従って適正に組み立てられたレオロジーを有する研磨スラリー配合物は、バインダーが最終的に硬化され、ＵＶによってセットされる前に、堆積の後４０分まででもその分離されたパターンを保持することができる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
パターン化された被覆された研磨材料を製造するために輪転グラビヤ法を使用する場合に遭遇する問題は、常に配合物の堆積の後有用な形状及びパターンを保持することであった。最も頻繁に、前記堆積された付形物はその鉛直方向の寸法を失い、表面を流れて隣接する付形物と合体する傾向がある。この問題は米国特許Ｎo.５１５２９１７の比較例Ｃ及びＤに記載されていて、上に言及した。米国特許Ｎo.５０１４４６８において採用された回答は、剪断増粘レオロジー（ｓｈｅａｒ  ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ  ｒｈｅｏｌｏｇｙ）を持った配合物を使用することであり、これは前記混合物を輪転グラビヤセルの端部から堆積させ、そこに記載された特異なパターンを形成した。
【００１６】
もし低剪断粘度と高剪断粘度が適正に制御されるならば、配合物が剪断減少性レオロジー（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ  ｒｈｅｏｌｏｇｙ）を持っているときでも、輪転グラビヤ法を用いて、分離した斑点、連結した斑点、線及び他のパターンを含む種々な明確なパターンを持ったパターン化された被覆された研磨材料を製作することが可能である。鍵は、このバインダー／研磨材混合物を配合して２つの条件を満たすことである。第１の条件は、比較的高い剪断条件（例えば、グラビアセルを充填した後グラビアロールランドをナイフで掻き取る時、及び輪転グラビヤロール及びゴムロールの間のロール間隙で材料を基体に移動させる間、経験するような条件）下で、粘度が比較的低いことである。換言すれば、前記配合物は基体上に被覆堆積を促進するために低い高剪断粘度を有すべきである。第２の条件は、前記配合物は、それが硬化される前に、低剪断条件下で基体上に置かれているとき、過剰の流れ及びレベリングを防ぐために高い低剪断粘度を有することである。被覆堆積及び硬化の間の時間に較べて、粘性回復時間が短いことも非常に望ましい。
【００１７】
堆積物のパターン保持の理論的な検討を行ったところ、表面張力が流れにつながる駆動力であり（従って、パターンの喪失につながる）、粘度が抵抗力であることを示した。従って、パターンの保持には、低表面張力及び高粘度が都合がよい。しかしながら、本発明が主として関与する研磨材／バインダー配合物に一般に使用されるような放射線硬化性バインダーに関しては、表面張力はさほど変わらず、一般的に約３０〜４０ダイン／cmの範囲にある。適当に配合された水ベースの研磨材／バインダー混合物も一般に同じ範囲の表面張力を有する。従って、粘度が、調整できる、最も結果に影響するパラメーターである。
【００１８】
それ故、本発明は基材に付着した研磨材／バインダー複合体のパターンを含む被覆された研磨材料の製造方法を含み、前記方法は次の工程を含むものである：
（ａ）研磨グリット、（並びに任意に研削助剤、充填材、及び添加剤）及び硬化性樹脂バインダーを含む配合物の層を輪転グラビヤにより分離された構造のパターンに適用する工程（前記配合物は１０3／秒の高剪断速度で１０，０００〜１０００ｃｐの粘度を有する）；
（ｂ）前記基材の上に配合物を堆積した後、堆積された配合物の少なくとも表面層の粘度を低剪断速度０．０５／秒で４０００ｃｐ超に増して構造体の分離を維持する工程；並びに
（ｃ）前記配合物のバインダー成分を硬化して前記基材上の分離された構造体の前記パターンを保持する工程。
【００１９】
ここで、粘度は、典型的には約１５℃〜５０℃である被覆温度でＢｏｈｌｉｎ  ＶＯＲレオメーターを用いて測定した。鍵は、輪転グラビヤセルを充填し、過剰な配合物を除くためのロールのナイフ掻き取り及びセルからの堆積の間に遭遇する高剪断条件で穏当に低くなければならないが、堆積後は粘度は、配合物が流れて堆積された構造体が分離するのを防ぐために十分に急速に上昇する必要がある。もし縁が適当に接触しているが、構造体が隣の構造体と縁の周りの全ての点で接触しており、これら接触点での配合物の深さが、基材の上方、接触している構造体の最大高さの少なくとも１０％である場合にのみ分離は失われたとは考えない。
【００２０】
前記分離の保持を確保する１つの非常に適当な方法は、チキソトロープ性、即ち、時間に依存した剪断減少（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ）挙動を示す性質を有する樹脂配合物を使用することである。そのような配合物は、高い剪断条件が除かれたとき、高い粘度を急速に再獲得する。通常、低剪断条件下で約３０秒以内に粘度はその値の少なくとも５０％を再獲得した。これは、硬化過程が始まって粘度を増すまでに分離の喪失を回避するのに十分である。
【００２１】
製造の便宜上、粘度はＢ型粘度計を用いて測定するのが便利である。従って、本発明の好ましい方法は次の（ａ）〜（ｃ）の工程を含む：
（ａ）研磨グリット、（並びに任意に研削助剤、充填材、及び添加剤）並びに硬化性樹脂バインダーを含む配合物の層を輪転グラビヤ法により分離された構造のパターンに適用する工程（前記配合物はスピンドル速度６０ｒｐｍでのブルックフィールド粘度が５０，０００〜１０００ｃｐ、（好ましくは２５，０００〜２０００、最も好ましくは１５，０００〜５０００ｃｐ）である）；
（ｂ）前記基材の上に堆積した後、堆積した配合物の少なくとも表面層での粘度を、スピンドル速度６ｒｐｍで、１５０，０００〜５０００ｃｐ、（好ましくは５０，０００〜７０００、最も好ましくは２５，０００〜８０００ｃｐ）に増す工程；並びに
（ｃ）前記配合物のバインダー成分を硬化して前記基材上の分離された構造体の前記パターンを保持する工程。
【００２２】
粘度は温度によって影響され、上に示した粘度は前記配合物が上記プロセスで適用された温度でのものである。典型的には、これは例えば約１５℃〜５０℃でのものである。前記粘度はＢ型粘度計ＬＶＦ  ５Ｘモデルで＃４スピンドルを持ったものである。
【００２３】
剪断条件が除かれたとき、高剪断条件下での低粘度が通常の高粘度に復帰する時間である粘度回復時間は比較的短く、例えば６０秒未満、好ましくは３０秒未満であることが更に望ましい。
【００２４】
しかしながら、上記範囲における低い高剪断粘度（高剪断下で低粘度をいう。以下同じ。）を有するどんな配合物も、非チキソトロープ性のものであっても、前記配合物が堆積されるときの比較的低い粘度で起こる傾向のある流れを限定するように、上述の比較的高い低剪断粘度（低剪断下で高粘度をいう。以下同じ。）レベルに、粘度を急速に調節するように、堆積したとき修正することが出来る。前記配合物の全体の粘度をより高いレベルに調節する必要もない。もし外側に露出した層が急速に比較的高い粘度を得るならばしばしばそれで十分である。何故ならば、これは皮膚として作用して、内部が比較的長い期間比較的低い粘度を保持しても、前記構造体の形状を保持するからである。
【００２５】
少なくとも表面層の粘度変更は、配合物が基材上に堆積されたとき、恐らく高い周囲温度の助けによって、又は熱ガスの局部的吹き付けによって急速に失われる揮発性溶剤を前記配合物中に添加することによって、達成することが出来る。温度の増加も勿論粘度を減らすことができる。それ故、結果が粘度を上昇させるものであることを確保するために、これらの競合する効果をバランスさせることが重要である。この方向を助ける１つのファクターは、温度上昇が硬化促進を引き起こす傾向であろう。
【００２６】
他の選択は、この構造体の温度を下げて粘度を増すことであろう。これは、例えば、その上に堆積された配合物の構造体を有する基体を、冷却ロールの上に及び／又は冷ガス流の下に通過させることによって行えるであろう。
【００２７】
温度の変化又は液体の除去により粘度を調節する他に、固体含量を増すことによって粘度を調節することができる。これは堆積された配合物の内部では行うことはできないが、これは必ずしも必要でない。表面層が比較的高い粘度を得て、堆積されたパターンの形状を保持すれば十分である。従って、微細に分割された粉末を散布すれば前記構造体の上に比較的高い粘度の局部的「皮膚」を形成するように作用し、硬化がその形状を永久的なものにするまで、その形状を保持させるであろう。前記粉末それ自体は、研磨材、充填材、若しくは有利な性質を与える粉末材料、例えば、研削助剤例えばテトラフルオロホウ酸カリウム、静電防止剤例えばグラファイト、抗負荷剤、例えばステアリン酸亜鉛、固体潤滑剤例えばロウ、又はそのような材料のいずれかの組み合わせであり得る。これは、実際、本発明の有利で好ましい態様である。
【００２８】
輪転グラビヤロールを加熱し、前記配合物が堆積される表面を冷却することによっても、このプロセスを助けることができる。しかしながら、前記輪転グラビヤロールの加熱は、熱硬化性樹脂配合物の場合に、結局バインダーが硬化を始めて粘度が増すようなレベルであるべきではない。
【００２９】
【発明を実施するための最良の形態】
前記堆積物はどんな望みのパターンをしていてもよく、これは輪転グラビヤロール上のセルのサイズと分布によって大部分決定されるであろう。一般に、六角形の、四角形の（ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ）、三角形の、そして四角形の（ｑｕａｄｒａｎｇｕｌａｒ）断面の、セルが非常に適当である。尤も他のものも使用できる。セルが、例えばロール中に切り込まれた溝（例えば、三本螺旋の（ｔｒｉｈｅｌｉｃａｌ）溝）の形態をしているものを提供することも可能である。これはしばしば非常に有利な形状であり、非常に独特であると同時に研削に非常に有効である斜めの縞のパターンを作り出すのに適合させることができる。単位長さ当たりのセルの数も変化させることが出来るが、セル密度が高くなるに従ってセルの体積は、前記表面上の堆積の後セル内容物の間の分離を最大にするために、好ましくはより小さくなる。もしセルが非常に近くに配置されると、堆積された配合物がデザインによって相互に流れ合い、本質的に連続的な線を作り出す可能性がある。
【００３０】
分離された斑点又は斑点の群を含む他のデザインも、非常に適当である。堆積された斑点はそれ自体円形になる傾向があるが、輪転グラビヤロールの速度及びセルが充填される方法を含む堆積方法によっては堆積される斑点の形状を、円形から変移させることが出来る。従って、前記斑点は三日月形の形状を持つことも出来るし、また「彗星の尾」の形状を持つこともできる。場合によっては、これらの形状は何らかの利点を持ち得るが、一般にそれらは好ましくない。それ故、型押し圧力及びそれに前記配合物が適用されるべき基体の表面に輪転グラビヤロールが接触する状況を調節して、堆積される配合物の丸い分離された斑点が得られるようにすることが好ましい。
【００３１】
この配合物の研磨成分は、当業界で知られた入手可能な材料なら何でもよく、例えばαアルミナ（溶融又は焼結セラミック）、炭化ケイ素、溶融アルミナ／ジルコニア、立方晶窒化ケイ素、ダイヤモンド等、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。この種の製品が主として意図される用途において、好ましい研磨材はアルミナ及び特に溶融アルミナである。本発明で有用な研磨粒子は、典型的には且つ好ましくは平均粒度が１μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは１μｍ〜８０μｍである。
【００３２】
前記配合物中の研磨材の割合は、勿論部分的には上述の粘度限定及び適用の種類によって決定される。しかしながら、一般的には、存在する研磨材の量は、この配合物の重量の約１０％〜約９０％、好ましくは約３０％〜約８０％である。
【００３３】
この配合物の他の主要な成分はバインダーである。これは放射線硬化性樹脂配合物であり、放射線硬化性樹脂、例えば電子ビーム、ＵＶ線又は可視光線を用いて硬化するもの、例えばアクリル化エポキシ樹脂、アクリル化ウレタン及びポリエステルアクリレートのアクリル化オリゴマー；モノアクリル化モノマー、マルチアクリル化モノマーを包含するアクリル化モノマー；熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、尿素／ホルムアルデヒド樹脂及びエポキシ樹脂；並びにこれらの樹脂の混合物から選ぶことができる。実際、熱硬化性樹脂の他に、放射線硬化性成分を前記配合物中に存在させれば、この配合物は堆積した後比較的早く硬化でき、堆積された形状体に安定性を与えることが出来て、しばしば便利である。この用途の場合に、用語「放射線硬化性」は、硬化をもたらす因子として、可視光線、紫外（ＵＶ）線、及び電子ビーム放射線を包含するものと理解される。場合によっては、熱硬化性機能及び放射線硬化性機能が、同じ分子中に種々の官能基によって備えられることができる。これはしばしば望ましい手段である。
【００３４】
浸食性を高めることによって、前記堆積された研磨複合材料の先鋭化（ｓｅｌｆ−ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）特性を高めることが出来る、非反応性熱可塑性樹脂をも、前記樹脂バインダー配合物は含み得る。そのような熱可塑性樹脂の例としては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、及びポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリマー、等を挙げることが出来る。
【００３５】
配合物のレオロジー、並びに硬化されたバインダーの硬さ及び靱性を修飾するために、前記研磨性スラリー配合物に充填材を添加することができる。有用な充填材の例としては次のようなものがある：金属炭酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム；シリカ類、例えば石英、ガラスビーズ、ガラス中空球；シリケート、例えばタルク、クレー、カルシウムメタシリケート；金属硫酸塩、例えば硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム；金属酸化物、例えば酸化カルシウム、酸化アルミニウム；並びにアルミニウムトリハイドレート。
【００３６】
前記研磨スラリー配合物は、研削効率及び切断速度を増すために研削助剤を含んでも良い。有用な研削助剤は無機ベースのもの、例えばハロゲン化物塩、例えばナトリウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、等；又は有機ベースのもの、例えば塩素化ワックス類、例えばポリ塩化ビニルであり得る。この配合物における好ましい研削助剤は、粒度が１〜８０μｍ、最も好ましくは５μｍ〜３０μｍの氷晶石及びテトラフルオロホウ酸カリウムである。研削助剤の重量％は、０％〜５０％、最も好ましくは１０〜３０％の範囲である。
【００３７】
本発明の実施における研磨スラリー配合物は、次の添加剤を含み得る：カップリング剤、例えばシランカップリング剤、例えばＯｓｉ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＡ−１７４及びＡ−１１００、チタネート及びジルコアルミネート；静電防止剤、例えばグラファイト、カーボンブラック、等；沈殿防止剤、例えばフュームドシリカ、例えばＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ  Ｍ５、Ａｅｒｏｓｉｌ  ２００；抗負荷剤（ａｎｔｉ−ｌｏａｄｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、例えばステアリン酸亜鉛；滑剤、例えばワックス；湿潤剤；染料；分散剤；及び脱泡剤。
【００３８】
その上に前記配合物が堆積される基材は、布（織布、不織布、又はフリース）、紙、プラスチックフィルム、金属フォイル、又はこれらの組み合わせであり得る。一般に、本発明に従って作られた製品は、微細な研削材料を製作するのに最大の有用性を持ち、それ故、非常に平滑な表面が好ましい。従って、微細にカレンダー掛けされた紙、プラスチックフィルム又は平滑な表面被覆を有する布が、本発明の複合配合物の堆積にとって、通常好ましい基体である。
【００３９】
本発明を或る特定の具体例に関して更に記載するが、これらは説明のためのものに過ぎず、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００４０】
略語
データの表示を簡単にするために、以下の略語を使用する：
バインダー成分
Ｅｂｅｃｒｙｌ  ３６００、３７００＝ＵＣＢ  Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なアクリル化エポキシオリゴマー。
ＴＭＰＴＡ＝  Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から入手可能なトリメチロールプロパントリアクリレート。
ＨＤＯＤＡ＝  Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．から入手可能な１，６−ヘキサンジオールジアクリレート。
Ｖ−ＰＹＲＯＬ＝  ＧＡＦ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なビニルピロリドン。
ＩＣＴＡ＝  Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．から入手可能なイソシアヌレートトリアクリレート。
ＴＲＰＧＤＡ＝  Ｓｔａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．から入手可能なトリプロピレングリコールジアクリレート。
Ｋｕｓｔｏｍ  ＫＳ−２０１＝  Ｋｕｓｔｏｍ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｉｎｃ．から入手可能なアクリレートモノマーゲル。
【００４１】
光開始剤及び添加剤
Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１＝  Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な光開始剤。
Ｓｐｅｅｄｃｕｒｅ  ＩＴＸ＝  Ａｃｅｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．から入手可能な２−イソプロピルチオキサントン。
Ｓｐｅｅｄｃｕｒｅ  ＥＤＢ＝  Ａｃｅｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なエチル−４−ジメチルアミノベンゾエート。
ＫＲ−５５＝  Ｋｅｎｒｉｃｈ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なチタネートカップリング剤。
ＦＣ−１７１＝  ３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なフルオロカーボン界面活性剤。
ＢＹＫ−Ａ５１０＝  Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能な抑泡剤。
Ａ−１１００＝  Ｏｓｉ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なアミノプロピルトリエトキシシラン。
ＳＯＬＯＸ＝  ＥＭ  Ｓｃｉｅｎｃｅから入手可能なイソプロピルアルコール。
Ｄｙｅ  ９Ｒ−７５＝  Ｐｅｎｎ  Ｃｏｌｏｒから入手可能な分散体であるキナクリドンバイオレットＵＶ。
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  ２５Ｒ２＝  ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリマー。
Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ  Ｍ５＝  Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なフュームドシリカ。
ＡＴＨ  Ｓ３＝  Ａｌｃｏａから入手可能なアルミニウムトリハイドレート。
粒子
ＦＵ…フジミから入手可能な３μｍの溶融Ａｌ2Ｏ3。
Ｔ…Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒから入手可能なＦＲＰＬ溶融Ａｌ2Ｏ3（グレードは「Ｐ−」数で示される。）。
ＴＢ…Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒから入手可能なＢＦＲＰＬＣＣセラミックコーティングを有する熱処理された溶融Ａｌ2Ｏ3（グレードは「Ｐ−」数で示される。）。
【００４２】
研削助剤
ＫＢＦ4＝Ｓｏｌｖａｙ，Ｉｎｃ．から入手可能なメジアン粒度が２０μｍであるトリフルオロホウ酸カリウム。
【００４３】
基材
Ａ…眼科学（ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ）用の３ミルマイラー（「マイラー」はポリエチレンテレフタレートフィルムの商標）フィルム。
Ｂ…金属工作用の５ミルマイラーフィルム。
Ｃ…厚さ７５μｍのサーリン＊の表面押し出し被膜を有するＪ−ウェイトポリエステル布。
Ｄ…厚さ５０μｍのサーリンの表面押し出し被膜を有するＪ−ウェイトポリエステル布。
Ｆ…Ｆ７５５フェノール（ｐｈｅｎｏｌｉｃ）仕上げしたＪ−ウェイトポリエステル布。
＊サーリンはｄｕ  Ｐｏｎｔから入手可能なアイオノマー樹脂ＳＵＲＬＹＮ  １６５２−１である。
【００４４】
配合：
【表１】
0003958373.tif 000002
【００４５】
配合物調製手順
モノマー及び／又はオリゴマー成分を高剪断ミキサーを用いて１０００ｒｐｍで５分間混合した。次いで、このバインダー配合物をもしあれば開始剤、湿潤剤、脱泡剤、分散剤等のいずれかと混合し、この混合を更に５分間同じ攪拌速度で継続した。次いで、以下の成分を、ゆっくりと指示された順序で、添加の間１５００ｒｐｍで５分間攪拌しつつ、添加した：沈殿防止剤、研削助剤、充填材及び研磨粒子。研磨粒子の添加の後、攪拌速度を２０００ｒｐｍに増し、１５分間継続した。この間、温度を注意深く監視し、温度が４０．６℃に達したときは、攪拌速度を１０００ｒｐｍに減らした。その後温度及び粘度を回復した。
【００４６】
グラビア被覆装置
被覆装置は、ショアＡ硬度７５を有するゴムロール、及び接触点での接線に対して５５〜７５°の角度をなすように設定したドクターブレードを含んでいた。グラビアロールは塗料槽中で回転して前記配合物をセル中に充填する。次いで、充填されたセルを有するグラビアロールはドクターブレードの下を通過して過剰の配合物を除き、その後ゴムロールを通過するときに基体と接触する。このゴムロールは前記配合物をセルから取り出し、基材上に堆積させる。
【００４７】
硬化
前記パターンが基体上に堆積された後、前記パターン化された基体は硬化ステーションに送られる。硬化が加熱による場合には、適当な手段を設ける。硬化が光開始剤で行われる場合は、光源を設けることができる。ＵＶ硬化が用いられるときは、２つの３００ワット源を用いる：Ｄ球及びＨ球、パターン化された基体がこれら線源の下を通過する速度により線量を調節した。
【００４８】
被覆されたパターン及び関係する粘度を以下の表２及び３に示す。”ＨＥＸ”は六角形セルを示し；”ＱＵＡＤ”は正方形セルを示し；そして”ＴＨ”は三本螺旋線（ｔｒｉｈｅｒｉｃａｌ）パターンを示す。前記六角形に隆起した尾根状パターンは先行技術の米国特許Ｎo.５０１４４６８によるものの典型である。「分離Δ斑点」は、分離した斑点が三角形であったことを示す。全ての例が前述の範囲内の粘度を有し、全てが個々の堆積物の間に分離空間をもつ分離されたパターンを示していたことに注意のこと。
【００４９】
【表２】
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【表３】
0003958373.tif 000004
【００５０】
１７ＨＥＸ六角形グラビアパターンは、深さが５５９μｍで、頂部が１０００μｍで底部が１００μｍの等辺を有するセルを有するものであった。
１０ＴＨ三本螺旋パターンは、ロール軸に対して４５°にカットした連続溝であって、深さが６９９μｍであり、頂部開き幅が２５００μｍであるものを有していた。
１０ＱＵＡＤ四角形パターンは、深さが４２０μｍで、頂部辺寸法が２３４０μｍであり、底部辺寸法が６５０μｍの正方形セルを有していた。
【００５１】
グラビアロールが「斑点」を堆積するときは、これら斑点の形状はグラビアロールの回転速度及びゴムロールで加えられる圧力によって影響され得ることが見いだされた。高過ぎる速度又はゴムロールとグラビアロールの間の高過ぎる圧力は、形状を円形から三角形に歪める傾向があり、隣り合う斑点が連結するようにさえなる。しかしながら、理想的な条件（これは、配合、ゴムロール硬度、グラビアロールに掛かる圧力、グラビアパターン及び堆積の速度によって変化するであろう）下では、理想の「斑点」パターンは円形である。
【００５２】
硬化は、配合物の堆積の３０秒以内にＵＶ放射線を用いて開始した。
上述の例は、修正した１２１  Ｆｓｓ  Ｒｉｎｇ  Ｔｅｓｔ法を用いて研削試験に供した。各場合において、６．４cm×１５２．４cmのベルトを用い、このベルトを１５２４ｓｍｐｍの速度で動かした。このベルトを３０４ステンレススチールリング被加工物（外径１７．８cm、内径１５．２cm、及び幅３．１cm）と、圧力１０ｐｓｉ（６９ＫＮ／m2）で接触させた。このベルトの後ろのコンタクトホイールは、ジュロメーター硬度６０の７インチ（１７．８cm）平面ゴムホイールであった。この被加工物を３ｓｍｐｍの速度で動かした。
【００５３】
１０個のリングを初期Ｒａが５０となるように予備粗面化した。１分の研削間隔の後、切削量、被加工物温度、及び表面仕上げの測定を行った。１０個のリングを用いて、各ベルトについて全部で１０分の研削を行い、全切削、及び平均表面仕上げＲａ，Ｒｔｍ、及び被加工物の温度を報告した。Ｒａは中心線（ｍｅａｎ  ｌｉｎｅ）からの粗さプロファイル（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ｐｒｏｆｉｌｅ）の偏差の算術平均であり、Ｒｔｍは頂上−谷底の高さの平均（ＤＩＮ，ＩＳＯ）であり、Ｒｚ（十点平均高さ；ＩＳＯ）にほぼ対応する。Ｒａ及びＲｔｍ値の両方は単位がマイクロインチである。これらの結果を表４に示す。比較例Ｃ−１は、Ｒ２４５の名称の下にＮｏｒｔｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能な、Ｐ−４００溶融アルミナ研磨グリットを用いた微細な研磨材製品を用いる。Ｒ２４５は、パターン化された表面を有していない研磨材製品である。
【表４】
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【００５４】
パターン被覆されたサンプルは、従来の被覆された研磨材Ｒ２４５よりも高い全切削を与える一方、冷切削を与える。
第２のセットの例は、リングを初期Ｒａが７０となるように予備粗面化したこと以外は、同じ試験方法を行った。それらの結果を表５に示す。比較例Ｃ−２は、Ｒ２４５の名称の下にＮｏｒｔｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能な、Ｐ−３２０溶融アルミナ研磨グリットを用いた微細な研磨材製品を用いる。Ｒ２４５はパターン化された表面を有していない研磨材製品である。
【表５】
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【００５５】
再び、種々の基材上の１０Ｑ及び１０ＴＨパターン化研磨材は、全切削及びより冷たい切削において、従来の非パターン化被覆研磨材よりもよい性能を示す一方、許容できる表面仕上げを提供した。
【００５６】
以下の一連の試験において、２０個のリングを予備粗面化して初期Ｒａが７０となるようにし、各ベルトについて全体で２０分の研削時間を使用したことが異なるほかは、上述のものと同じ試験方法を用いた。最初の１分の研削の後初期切削も報告した。それらの結果を表６に示す。
【表６】
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【００５７】
例１３−ａは、ベルトが使用に先立って予備ドレッシングされたこと以外は例１３で使用したのと同じであったことを示している。これは初期切削（最初の１分の研削の後の）及び表面の平滑さを明らかに改善したが、得られた全切削において幾分コストがかかった。例１３−ｂは研削助剤成分（ＫＢＦ4）を前記配合物から除いたもの、即ち、スラリー中に７０重量％のＰ３２０酸化アルミニウム粒子（Ｔ）を有し、何らのＫＢＦ4もないものの効果を示す。例１３−ｂの初期切削は、試験の前の予備ドレッシングの後であっても、低いままであった。例１６は、異なった樹脂配合物を用いると、比較的低い初期切削及び全切削を示すが、より微細な表面仕上げが得られることを示す。
【００５８】
以下の切削例のセットにおいて、パターン化された被覆された研磨材スラリー上の粉末材料の追加の被膜の効果を示す。初期Ｒａが８０であるように、予備粗面化した２０リングについて上記と同じ試験方法を行った。Ｒａ及びＲｔｍ値を、最初の１分、第１０分、及び第２０分の間隔の研削の後にのみ測定した。報告されたＲａ及びＲｔｍは、これら３つの読みの平均である。最初の１分の研削の後の初期切削も報告した。それらの結果を表７に示す。
【表７】
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【００５９】
例１４は、熱処理された酸化アルミニウム粒子（ＢＦＲＰＬＣＣ）及びＫＢＦ4研削助剤を用いたスラリー配合物を用いた１０個の三本螺旋パターン化された研磨材は、比較例Ｃ−２よりも遥かに高い全切削及び冷切削を示した。例１４−ａは、ＢＦＲＰＬＣＣ研磨材粒子の追加の層をパターン化された研磨材スラリー上に被覆し、次いでＵＶ硬化を行った他は例１４と同じである。これは初期切削（１分の研削の後）及び表面仕上げを改善するが、全切削を減らす。もし、単なる粒子の代わりにＢＦＲＰＬＣＣ粒子及びＫＢＦ4
研削助剤の粉末ブレンドをパターン化された研磨材スラリーの表面上に被覆し、次いでＵＶ硬化することによって、初期切削及び全切削の間の、この妥協を排除できる。例１４−ｂに示されているように、粒子／研削助剤ブレンド（重量比２対１）の追加の粉末被覆は、初期切削を大幅に改善する一方、全切削及び微細な表面仕上げを維持した。このアプローチは、実際本発明の好ましい態様である。
【００６０】
以下の例のセットは、非反応性熱可塑性ポリマーがパターン化された研磨材の研削性能にどのように影響するかを示す。表８の例１３−ｃは、ＦＲＰＬ／ＫＢＦ4ブレンド（重量比２対１）の追加の粉末被膜が研磨材スラリーの表面上に適用された他は、表６中の例１３と同じである。他の全てが同じであれば、非反応性ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリマーであるＰｌｕｒｏｎｉｃ  ２５Ｒ２の添加は、追加の表面粉末被覆がある場合及びない場合の両方の場合において、全切削を大幅に改善する（例２５対２６及び例２４対例１３−ｃ）ことに注意のこと。
【表８】
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【００６１】
本発明の製品の研削効率を評価する実験の更なるセットにおいて、これら製品のあるものを、Ｃｏｂｕｒｎ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  Ｔｅｓｔｉｎｇ法Ｉ（５０５  Ｔｐｗ−２ＦＭ）を実施するように設計されたＣｏｂｕｒｎ  Ｍｏｄｅｌ  ５０００機で試験した。この試験は、直径６．４cm、厚さ３１７．５cmを有するＣＲ−３９プラスチックレンズを磨くことを含んでいた。これらレンズを１７２５ｒｐｍで振動させ、５ミルのマイラー基材を有し、研磨材を有するシートを、レンズの表面を適用圧力２０ｐｓｉ（１３８ＫＮ／m2）のもとで接触させながら振動するようにセットする。これらレンズは第１清澄処理を受けていて、前記試験された一連の比較において試験された適用は第２の清澄操作であった。
【００６２】
表９に示した結果において、前記研削は２分間継続した。表１０において、データは繰り返し研削間隔３０秒の後に得られたものであり、１、５及び１０分の後の累積切削を報告する。
【表９】
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【表１０】
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【００６３】
表９中の上記データから、グラビアパターンのない平滑な被膜は貧弱な切削及び表面仕上げを示すことが見て取れる。パターンの頻度及び種類は重要であることも明らかである。Ｃ−３は名称Ｑ−１３５のもとにＮｏｒｔｏｎ  Ｃｏ．から入手可能な成功した商業的製品である。しかしながら、それは、分離した斑点のパターンを有する製品によって楽に性能がしのがれた。
【００６４】
後者の点は再び表１０に示され、これは、六角形に隆起した尾根（ｒｉｄｇｅ）状のパターン化された製品が有効性を終えた後長く有効に、分離された斑点パターンは研削を継続することを示している。上の２つの表中の全ての配合物は、同じ樹脂配合物及び同じ３μｍのサイズの研磨グリットを用いた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨スラリー配合物の剪断速度に対する粘度変化の例を示す。
【図２】図２は、高剪断条件が除かれたとき、粘度の回復を示す。
【図３】本発明の研磨配合物の被覆パターンを示す。
【図４】本発明の研磨配合物の被覆パターンを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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