(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨製品を製造する方法であって、
ａ）第１の側面と第２の側面とを有し、複数の繊維を含む不織ウェブを提供するステップと、
ｂ）液体一次塗布前駆物質を起泡するステップと、
ｃ）該ウェブの繊維に沿って該一次塗布前駆物質の実質的に均一なコーティングが達成できるように、該起泡した一次塗布前駆物質を該ウェブの少なくとも該第１の側面に塗布するステップと、
ｄ）複数の研磨粒子を該ウェブの該第１の側面に吹き付けるステップであって、実質的に均一な分布で該ウェブの該繊維に堆積する研磨粒子の曇りを形成するように該粒子が吹き付けられるステップと、
ｅ）該一次塗布前駆物質を硬化して、それによって、該研磨粒子を該ウェブへ接着する固化した一次塗布前駆物質を形成するステップであって、該研磨粒子は該固化した一次塗布の外表面から実質的に突出するステップと、
を含む研磨製品製造方法。
【請求項２】
前記ステップｂ）は、ブロー比２：１〜９９：１で前記一次塗布前駆物質を起泡することを含む請求項１記載の研磨製品製造方法。
【請求項３】
前記ステップｄ）の次に、二次塗布前駆物質を塗布した前記研磨粒子が前記ウェブの前記繊維から実質的に突出するように前記一次塗布前駆物質及び該研磨粒子を実質的に被覆するように液体二次塗布前駆物質を塗布して、その後、該二次塗布前駆物質を硬化する更なるステップを含む請求項１記載の研磨製品製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は主に研磨製品を製造する方法及び装置に関し、特に微細研磨粒子を含む不織研磨製品を製造する方法及び装置に関する。
発明の背景
相互接触点で互いに結合した目の粗い厚く弾力のある三次元構造の繊維を含む不織ウェブは、様々な表面のいずれかを清掃し研磨し仕上げ磨く用途のための研磨製品の製造に広範囲に使用されている。そのような不織製品の例は、Hoover et al.に付与された米国特許第２，９５８，５９３号に記載されたものである。そのような不織ウェブは、ナイロン、ポリエステル、それらの混紡等の適切な繊維を含み、含浸用樹脂及び接着結合剤が一般に硬化する温度に耐えることができる。ウェブの繊維は伸長しけん縮することが多いが、例えば、Fitzerに付与された米国特許第４，２２７，３５０号に記載された等の押出工程によって形成される連続フィラメントでもよい。不織ウェブは、例えば、ランドウェバー（Rando Webber）機械（ニューヨーク州のRando Machine Companyが販売）等の従来の機器で容易に形成される。
微細研磨粒子（本明細書では、分布におけるメジアン粒子直径が約６０ミクロン以下であるサイズの分布を有する粒子と定義される）を不織ウェブの繊維に結合して、様々な研磨用途のいずれかに使用するのに適切な研磨製品を提供し、そのような製品はエンドレスベルト、ディスク、ハンドパッド、圧縮ホイール、床磨きパッド等の形態で提供することができる。前述の微細粒子を含む製品用の特定の適切な使用は、自動車アフターマーケット業界にあり、そこでは研磨製品を使用して、塗装準備のために自動車ボディを「こすり（scuff）」すなわち軽く研磨する。この用途では、研磨製品は、先に塗装した表面に、塗布される。塗布の間、製品中の研磨粒子は表面をひっかき、表面光沢を「つや消し」にする。市販の研磨製品の商業的成功は銘記されるが、例えば特に自動車アフターマーケットの用途では一定の研磨製品の性能を更に改善することが望まれる。
これらの製品を製造する際に、前述のように不織ウェブが準備される。ウェブは、例えば、相互接触点で繊維を結合するプレボンド樹脂を塗布することによって強化される。追加樹脂層を次にプレボンドウェブに塗布してもよい。プレボンドウェブの繊維の上に一次塗布（make）前駆物質を塗布し、一次塗布前駆物質は少なくとも部分的に硬化する。一次塗布前駆物質上に二次塗布（size）前駆物質を塗布し、一次塗布前駆物質及び二次塗布前駆物質の両方を、公知の方法（例えば熱硬化によって）で十分に固化する。微細研磨粒子は、製品の構造に含まれるとき、従来、一次塗布前駆物質とともに、スラリーで繊維に塗布される。
一次塗布の硬化前または硬化中に一次塗布前駆物質と微細研磨粒子との樹脂スラリーは、ウェブの２つ以上の繊維の交点で、または、例えば、公知の表面張力効果のため単一の繊維自体が交差する点で、拡散し、凝縮するかまたは、凝集することが知られている。結果として得られる研磨粒子は、繊維の長さ方向に沿って凝集した樹脂と微細研磨粒子との実質的に不均一な分布を有する。更に、粒子は樹脂スラリーでウェブに塗布されるため、図１に例示するように、微細研磨粒子は硬化した樹脂内に吸い込まれる傾向があり、樹脂系接着剤は不織ウェブの繊維１０の長さ方向に沿って凝集体１２を形成し、研磨粒子は樹脂内に分散し吸い込まれる。そのような構造において、微細研磨粒子は完成製品の研磨用途ではすぐには利用できず、製品の全体的研磨性能は最適条件とは言えず、性能に改良の余地はある。例えば、自動車アフターマーケット業界において、研磨粒子を最初に利用できないことは、製品を表面に塗布するときに望ましくないほど低い研磨作用という結果になり、研磨操作の間中、使用者が製品に高い圧力をかけなければならなくなり、処理対象の表面に望ましくない効果を与える。
歴史的に、目の粗い厚く弾力のある三次元不織研磨製品は、様々な塗布技術を使用して製造されている。例えば前述の米国特許第２，９５８，５９３号（Hoover et al.）において、不織製品は、結合剤の溶液と有機溶剤と研磨粒子とを含む比較的希薄なスラリーを吹付塗布することによって製造された。特定の状況下では他の塗布方法及び手順が利点を提供すると予想された。
Hoover et al.より：
「しかし、吹付以外の技術を使用することにより、幾分厚いウェブを本発明の構造を形成するのに適切に処理することができることに注意しなければならない。実際、ロール塗布、ディップ塗布、接着剤と材料との分離塗布等は、先の実施例に記載した吹付塗布に比べて利点を有する。例えば、接着剤を先に吹き付け、次いで研磨剤中で別々に篩い分けすることは、粗粒無機質（例えば、粒度５０以上）を組み込むには特に適切であり、研磨特性がわずかに異なる生成品ができあがる。」
時の経過により、過剰吹付からの樹脂廃棄を最小限にして、製造過程での使用から揮発有機化合物を最小限にするかまたは排除することが望まれている。結果として、Hoover et al.によって例証された吹付塗布は一般に好まれなくなってきており、今日では、水系樹脂／研磨スラリーを塗布するロール塗布技術の使用が本格的に開始された。不織研磨製品の性能特性はより要求が厳しくなったため、不織研磨製品の製造に使用される樹脂／研磨剤コーティング、及びそのようなコーティングを塗布する方法が発展し続けた。しかし、微細研磨粒子を不織ウェブの繊維に均一に塗布する前述の問題は依然として残っている。
研磨粒子を不織布に塗布する際の樹脂及び粒子の凝集問題を克服する努力には、アテンプトドロップ塗布またはHoover et al.が教示または示唆したような吹付塗布技術が含まれる。これらの努力において、乾燥研磨粒子は、未硬化一次塗布前駆物質の塗布後、ウェブの繊維上に堆積される。しかし、これらの技術による研磨粒子の堆積において、粒子の分布は、材料（例えば粒子）内及び堆積過程に使用される機器内に自然に発生する静電力及び周囲湿分状態に大いに影響される。これらの力の結果として、微細研磨粒子は、塗布機器内にあるときも粒子を放出した後も、常に凝集する傾向を示した。この粒子と粒子との相互作用、すなわち凝集は、結果として研磨製品がかなりの粒子凝集を含むことになり、結果として得られるウェブ内に不均一な粒子分布ができる。そのような製品は不均一な性能特性を有し、不均一な粒子分布によって粒子の凝集が存在するため、製品の外観は商業的に受け入れられないものになる。更に、一次塗布前駆物質の塗布に使用される標準ロール塗布技術はウェブに過剰な量の樹脂を加えることになり、結果として樹脂層は、ひとたび研磨粒子がウェブに塗布されると研磨粒子を容易に吸い込むことになる。
研磨粒子のない一次塗布前駆物質を塗布して、その後研磨粒子を塗布することも示唆された。研磨粒子を塗布する示唆された方法の例として、ドロップ塗布、静電塗布、及び、サンドブラストに使用される方法に類似しているがより穏やかな条件で行うことが異なる吹付方法が挙げられる。例えば、Fitzerに付与された米国特許第４，２２７，３５０号及びHeyer et al.に付与された米国特許第５，３６３，６０４号を参照のこと。
上述の問題を解決し、それによって不織表面処理製品の微細研磨粒子分布を最適化することに関する長期の必要性を満たすことが望まれる。微細研磨粒子がウェブの繊維に接着した不織ウェブを含み、粒子は実質的に均一な方法でウェブの繊維の長さ方向に沿って分布され、割合が増加した研磨粒子を研磨用途にすぐに利用できる不織表面処理製品を製造する方法を提供することが望まれる。
発明の開示
本発明は不織研磨製品を製造する方法及び装置を提供し、その方法は、研磨効果があるように繊維に沿って粒子を分布するように、微細研磨粒子を不織ウェブの繊維に堆積する堆積方法を使用する。結果として得られる粒子は、所望の粒子分布で不織ウェブの繊維に接着した微細研磨粒子を含む。製品は、例えば、金属、木及びプラスチック表面の仕上げ及び磨き等の研磨剤塗布に有用であり、特に自動車アフターマーケット業界において、塗装自動車パネル等の処理に有用である。
本発明の１つの態様は研磨製品を製造する方法を呈する。この方法は、ａ）第１の側面と第２の側面とを有し、複数の繊維を含む不織ウェブを提供するステップと、ｂ）液体一次塗布前駆物質を起泡するステップと、ｃ）ウェブの繊維に沿って一次塗布前駆物質の実質的に均一なコーティングが達成できるように、起泡した一次塗布前駆物質をウェブの少なくとも第１の側面に塗布するステップと、ｄ）複数の微細研磨粒子をウェブの第１の側面に吹き付けるステップであって、実質的に均一な分布でウェブの繊維に堆積する研磨粒子の曇りを形成するように粒子が吹き付けられるステップと、ｅ）一次塗布前駆物質を硬化して、それによって、研磨粒子をウェブへ接着する固化した一次塗布前駆物質を形成するステップであって、研磨粒子は固化した一次塗布の外表面から実質的に突出するステップと、を含む。
上記方法の好適な１つの態様において、ステップｄ）は、出口を有する粒子吹付機で研磨粒子を吹き付けることと、ウェブの第１の側面に垂直ではない方向に出口の近傍に研磨粒子を方向づけることと、を含む。この方法の１つの変形例において、この方法は、研磨粒子を吹き付ける前に、研磨粒子の供給を流動化して、流動化した研磨粒子／空気混合物を粒子吹付機に供給する更なるステップを含む。この方法の他の変形例において、ステップｄ）は、粒子吹付機の出口に装着された粒子そらせ板で研磨粒子を方向づけることを含む。この方法の別の変形例において、ステップｄ）は、粒子吹付機の出口にあるスピニングプレートで研磨粒子を方向づけることを含む。
上記方法の別の好適な態様において、ステップｂ）は、ブロー比２：１〜９９：１で一次塗布前駆物質を起泡することを含む。この方法の１つの変形例において、ステップｂ）は、ブロー比５：１〜２１：１で一次塗布前駆物質を起泡することを含む。
上記方法の別の好適な態様において、この方法は、ステップｄ）の次に、二次塗布前駆物質を塗布した研磨粒子がウェブの繊維から実質的に突出するように一次塗布前駆物質及び研磨粒子を実質的に被覆するように液体二次塗布前駆物質を塗布して、その後二次塗布前駆物質を硬化する更なるステップを含む。この方法の１つの変形例において、この方法は、二次塗布前駆物質を、ウェブに塗布する前にブロー比２：１〜９９：１で起泡する更なるステップを含む。
本発明は研磨製品を製造する別の方法を呈する。この方法は、ａ）第１の側面と第２の側面とを有し、複数の繊維を含む不織ウェブを提供するステップと、ｂ）液体一次塗布前駆物質をブロー比２：１〜９９：１で起泡するステップと、ｃ）ウェブの繊維に沿って一次塗布前駆物質の実質的に均一なコーティングが達成できるように、起泡した一次塗布前駆物質をウェブの少なくとも第１の側面に塗布するステップと、ｄ）複数の微細研磨粒子を出口を有する粒子吹付機で吹き付けて、ウェブの第１の側面に垂直な方向に出口の近傍に研磨粒子を方向づけるステップであって、実質的に均一な分布でウェブの繊維に堆積する研磨粒子の曇りを形成するように粒子が吹き付けられるステップと、ｅ）ブロー比２：１〜９９：１で液体二次塗布前駆物質を起泡するステップと、ｆ）二次塗布前駆物質を塗布した研磨粒子がウェブの繊維から実質的に突出するように一次塗布前駆物質及び研磨粒子を実質的に被覆するように、起泡した二次塗布前駆物質を塗布するステップと、ｇ）一次塗布前駆物質と二次塗布前駆物質とを硬化して、それによって、研磨粒子をウェブに接着する固化したコーティングを形成するステップと、を含む。
１つの変形例において、上記方法は、ステップｆ）の前に、一次塗布前駆物質を少なくとも部分的に硬化する更なるステップを含む。
上記方法の別の変形例において、ステップｂ）はブロー比５：１〜２１：１で一次塗布前駆物質を起泡することを含み、ステップｅ）はブロー比５：１〜２１：１で二次塗布前駆物質を起泡することを含む。
更に別の変形例において、上記方法は、研磨粒子を吹き付ける前に、研磨粒子の供給を流動化して、流動化した研磨粒子／空気混合物を粒子吹付機に供給する更なるステップを含む。
本発明は研磨製品を製造する更なる方法を呈する。この方法は、ａ）第１の側面と第２の側面とを有し、複数の繊維を含む不織ウェブを提供するステップと、ｂ）ウェブの繊維に沿って一次塗布前駆物質の実質的に均一なコーティングが達成できるように、一次塗布前駆物質をウェブの少なくとも第１の側面に塗布するステップと、ｃ）複数の微細研磨粒子を出口を有する粒子吹付機で吹き付けて、ウェブの第１の側面に垂直な方向に出口の近傍に研磨粒子を方向づけるステップであって、実質的に均一な分布でウェブの繊維に堆積する研磨粒子の曇りを形成するように粒子が吹き付けられるステップと、ｄ）一次塗布前駆物質を硬化して、それによって、研磨粒子をウェブへ接着する固化した一次塗布前駆物質を形成するステップであって、研磨粒子は固化した一次塗布の外表面から実質的に突出するステップと、を含む。
上記方法の１つの変形例において、ステップｃ）は、粒子吹付機の出口に装着された粒子そらせ板で研磨粒子を方向づけることを含む。
上記方法の別の変形例において、ステップｃ）は、粒子吹付機の出口にあるスピニングプレートで研磨粒子を方向づけることを含む。
更に別の変形例において、上記方法は、ステップｃ）の次に、二次塗布前駆物質を塗布した研磨粒子がウェブの繊維から実質的に突出するように一次塗布前駆物質及び研磨粒子を実質的に被覆するように二次塗布前駆物質を塗布して、その後二次塗布前駆物質を硬化する更なるステップを含む。
更に別の変形例において、上記の方法は、研磨粒子を吹き付ける前に、研磨粒子の供給を流動化して、流動化した研磨粒子／空気混合物を粒子吹付機に供給する更なるステップを含む。
本発明は研磨製品を製造する更に別の方法を呈する。この方法は、ａ）第１の側面と第２の側面とを有し、複数の繊維を含む不織ウェブを提供するステップと、ｂ）液体一次塗布前駆物質を起泡するステップと、ｃ）ウェブの繊維に沿って一次塗布前駆物質の実質的に均一なコーティングが達成できるように、起泡した一次塗布前駆物質をウェブの少なくとも第１の側面に塗布するステップと、ｄ）複数の微細研磨粒子をウェブの第１の側面に塗布するステップであって、粒子はウェブの繊維に沿って実質的に均一な分布で塗布されるステップと、ｅ）一次塗布前駆物質を硬化して、それによって、研磨粒子をウェブに接着する固化した一次塗布を形成するステップであって、研磨粒子は固化した一次塗布の外表面から実質的に突出するステップと、を含む。
上記方法の１つの態様において、ステップｂ）は、ブロー比２：１〜９９：１で一次塗布前駆物質を起泡することを含む。この方法の１つの変形例において、ステップｂ）は、ブロー比５：１〜２１：１で一次塗布前駆物質を起泡することを含む。
別の態様において、この方法は、ステップｄ）の次に、二次塗布前駆物質を塗布した研磨粒子がウェブの繊維から実質的に突出するように一次塗布前駆物質及び研磨粒子を実質的に被覆するように液体二次塗布前駆物質を塗布して、その後二次塗布前駆物質を硬化する更なるステップを含む。この方法の１つの変形例において、この方法は、二次塗布前駆物質を、ウェブに塗布する前にブロー比２：１〜９９：１で起泡する更なるステップを含む。
本発明は研磨製品を製造する更に別の方法を呈する。この方法は、ａ）第１の側面と第２の側面とを有し、複数の繊維を含む不織ウェブを提供するステップと、ｂ）液体一次塗布前駆物質を起泡するステップと、ｃ）ウェブの繊維に沿って一次塗布前駆物質の実質的に均一なコーティングが達成できるように、起泡した一次塗布前駆物質をウェブの少なくとも第１の側面に塗布するステップと、ｄ）複数の研磨粒子をウェブの第１の側面に吹き付けるステップであって、実質的に均一な分布でウェブの繊維に堆積する研磨粒子の曇りを形成するように粒子が吹き付けられるステップと、ｅ）一次塗布前駆物質を硬化して、それによって、研磨粒子をウェブに接着する固化した一次塗布を形成するステップであって、研磨粒子は固化した一次塗布の外表面から実質的に突出するステップと、を含む。
上記方法の１つの態様において、ステップｄ）は、出口を有する粒子吹付機で研磨粒子を吹き付けることと、ウェブの第１の側面に垂直ではない方向に出口の近傍に研磨粒子を方向づけることと、を含む。この方法の１つの変形例において、この方法は、研磨粒子を吹き付ける前に、研磨粒子の供給を流動化して、流動化した研磨粒子／空気混合物を粒子吹付機に供給する更なるステップを含む。この方法の他の変形例において、ステップｄ）は、粒子吹付機の出口に装着された粒子そらせ板で研磨粒子を方向づけることを含む。更に別の変形例において、ステップｄ）は、粒子吹付機の出口にあるスピニングプレートで研磨粒子を方向づけることを含む。
別の態様において、上記方法は、ステップｄ）の次に、二次塗布前駆物質を塗布した研磨粒子がウェブの繊維から実質的に突出するように一次塗布前駆物質及び研磨粒子を実質的に被覆するように液体二次塗布前駆物質を塗布して、その後二次塗布前駆物質を硬化する更なるステップを含む。この方法の１つの変形例において、この方法は、ウェブに塗布する前に、二次塗布前駆物質を起泡する更なるステップを含む。
明細書及び請求の範囲に一定の用語を使用しており、大半の部分はよく知られているが、説明が必要なものもある。本発明を記載するにあたり、「プレボンド樹脂」は、繊維をその相互接触点で互いに結合するために、結合していない不織ウェブの繊維に直接塗布する塗布可能な樹脂系接着剤である。「プレボンドウェブ」は、ウェブの繊維をプレボンド樹脂で処理し、樹脂は固化して繊維をその相互接触点で結合した不織ウェブである。「一次塗布前駆物質」は、研磨粒子を固定するために不織ウェブの繊維に塗布した塗布可能な樹脂系接着剤材料である。「一次塗布」は、一次塗布前駆物質を固化することによって形成された不織ウェブの繊維上の固化した樹脂の層である。「二次塗布前駆物質」は、一次塗布上の不織ウェブの繊維に塗布した塗布可能な樹脂系接着剤材料である。「二次塗布」は、二次塗布前駆物質を固化することによって形成された不織ウェブの繊維上の固化した樹脂の層である。「硬化した」または「完全に硬化した」は固化した重合した硬化可能な塗布可能な樹脂を意味する。「繊維」は糸状構造物である。「微細研磨粒子」は本明細書に記載したいずれの材料を具備し、メジアン粒子直径が約６０ミクロン以下の粒子サイズの分布を有する研磨効果のある粒子である。球粒子形状は、例えば、ANSI試験法B74.18-1984等の粒子直径測定法として利用可能な標準試験方法に基づいて、メジアン粒子直径に関すると仮定される。繊維の長さ方向に沿った微細研磨粒子の分布に関する「実質的に均一」は、繊維の顕微鏡検査によって目で観察されるように、完成製品の粒子が、樹脂と粒子との大きな凝集はなく繊維の長さ方向に沿って分布されることを意味する。完成製品において、製品の最初の塗布に研磨効果のあるように、粒子の大半は繊維に沿って位置決めされる。
一次塗布及び二次塗布の結合剤組成に関して、「変わりやすい」は、結合剤材料（例えば、一次塗布前駆物質または二次塗布前駆物質）の液体分散に与えられた発泡条件を意味し、結合剤分散液の発泡状態は移ろいやすい。「発泡」という用語によって、液体中に気泡が分散することを意味し、各泡は液体の薄いフィルム内に閉じこめられている。本発明で使用される変わりやすい発泡は、「起泡」または比較的大きな気泡からなる不安定な発泡である。
【図面の簡単な説明】
本発明は添付の図面に関連して更に詳しく説明するが、数枚の図面にわたって同一の構造物には同一の参照符号が付される。
図１は、先行技術の表面処理製品の一部の拡大図であり、不織ウェブの個別繊維を示す。
図２は、本発明の厚く弾力のある不織研磨製品を製造する方法及び装置の部分概略図である。
図３は、本発明の粒子塗布機の１つの実施態様の部分概略図である。
図４は、表面処理製品の一部の拡大図であり、本発明の方法によって製造された繊維の表面に接着された研磨粒子を伴う個別繊維を示す。
図５は、本発明に使用する別の粒子吹付機の立面図である。
図６は、線６−６に沿って切った図５のノズルの部分断面図である。
図６Ａは、ノズルの別の実施態様の図６と同様の図である。
図７は、本発明に使用する粒子吹付機の更に別の実施態様の断面図である。
図８Ａ〜８Ｄは、本発明の塗布装置の別のパターンの概略平面図である。
発明の詳細な説明
図２は、本発明の研磨製品を製造する装置及び方法の第１の実施態様を部分概略的に例示する。方法は、要約すると、下記を含む。第１の側面１０４及び第２の側面１０６を有する厚く弾力のある不織ウェブまたは支持体１００が装置１４に供給される。ウェブ１００は第１の接着剤または一次塗布（make）前駆物質塗布機２０を通る。次いでウェブ１００は第１の研磨粒子塗布機２２を通り、塗布機２２は研磨粒子１０２をウェブ１００の少なくとも第１の側面１０４に塗布する。研磨粒子を第２の側面１０６に塗布することが所望される場合、ロール２４ａ、２４ｂを通り、逆転して第２の側面１０６を上に向ける。次いで逆転したウェブ１００は、任意の第２の研磨粒子塗布機２６を通る。研磨粒子を塗布した後、一次塗布前駆物質は少なくとも部分的に硬化することが好ましく、任意に完全に硬化してもよい。次いでウェブは第２の接着剤または二次塗布（size）前駆物質塗布機２８を通る。次いで塗布されたウェブ１００は当業界では公知のように完全に硬化する。上述のようにロール２４ａからロール２４ｂを通るところ以外は、ウェブ１００は装置１４中を移動ベルト上で運搬されることが好ましい。そのような移動ベルトの構成及び操作は当業界の実務技術範囲内であり、明瞭化のため図面では省略してある。
本発明で使用する好適なウェブ１００は、繊維の目の粗い厚く弾力のある不織ウェブ１００を含み、硬化したプレボンド樹脂によって相互接触点で互いに結合されていることが好ましい。あるいは、ウェブは溶融結合可能な二成分繊維を含んでもよく、繊維は、シースコア構造または横並び構造であり、繊維の少なくとも１つの要素の溶融点まで加熱してその接触点で繊維の間で溶融結合を生じる。適切な溶融結合可能な繊維は、Hayes et al.に付与された米国特許第５，０８２，７２０号に記載されたものを含む。複数の微細研磨粒子１０２は、ウェブに塗布された硬化した樹脂結合剤によって繊維１００に結合され、本明細書に記載のように一次塗布及び二次塗布を提供する。研磨粒子１０２は繊維１００に沿った好適な分布で配列されるため、粒子１０２は繊維に沿って実質的に均一に分布され、凝集した樹脂内に繊維が埋まることはない。この構造において、粒子１０２は、例えば、塗装済自動車本体パネルの処用理等、完成製品の最初の研磨剤塗布に即座に効果的であるように位置決めされる。
本発明の製品に使用するのに適切な不織ウェブは、エアレイド、カード、ステッチボンド、スパンボンド、ウェットレイド、またはメルトブロー構造によって製造することができる。好適な不織ウェブは、Hoover et al.に付与された米国特許第２，９５８，５９３号に記載されている目の粗い厚く弾力のある三次元エアレイド不織支持体である。あるいは、本願に使用される不織ウェブは、多数のけん縮フィラメント（例えば、熱可塑性フィラメント）から形成される低密度不織製品であってもよく、実質的に全てのフィラメントの第１の端が一緒になって第１の結合サイトで結合し、実質的に全てのフィラメントの第２の端が一緒になって第２の結合サイトで結合し、フィラメントの結合しない部分は第１の結合サイトと第２の結合サイトとの間に配列される。そのような不織ウェブは、Heyer et al.に付与された米国特許第４，９９１，３６２号及び第５，０２５，５９６号に記載されている。
不織ウェブは、第１の主要ウェブ面１０４と、第２の主要ウェブ面１０６と、第１の主要ウェブ面と第２の主要ウェブ面との間に延在する中間ウェブ部分とを具備することが好ましい。ウェブは、含浸用樹脂及び接着結合剤が変形せずに硬化する温度に耐えることのできる適切な合成繊維から製造される。本発明の製品に使用するのに適切な繊維は、天然繊維、合成繊維及びそれらの混合物を含む。合成繊維は、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン（例えば、ヘキサメチレンアジパミド、ポリカブロラクタム）、ポリプロピレン、アクリル（アクリロニトリルの重合体から形成される）、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン-塩化ビニル共重合体、塩化ビニル-アクリロニトリル共重合体等から製造されるものを含むことが好適である。適切な天然繊維は、綿、ウール、ジュート及び大麻製のものを含む。使用される繊維は、未使用繊維であるか、または、例えば、衣服裁断、カーペット製造、繊維製造または織物工程から再利用される廃棄繊維であってもよい。繊維材料は、均質繊維であってもよく、または、二成分繊維（例えば、コスパンシースコア繊維）等の複合繊維であってもよい。ウェブの異なる部分（例えば、第１のウェブ部分、第２のウェブ部分及び中間のウェブ部分）に異なる繊維を含む製品を提供することも本発明の範囲である。ウェブの繊維は伸長しけん縮することが好ましいが、Fitzerに付与された米国特許第４，２２７，３５０号に記載されたもの等の押出工程によって形成される連続フィラメント、及びHeyer et al.に付与された前述の’３６２号特許及び’５９６号特許に記載の連続繊維でもよい。
不織ウェブが上述のように識別されたHeyer et al.によって記載された型のものである場合、不織ウェブに使用される申し分のない繊維は、長さ約２０〜約１１０mmであり、約４０〜約６５mmが好ましく、繊度すなわち線状密度は約１．５〜５００デニールの範囲であり、約１５〜１１０デニールが好ましい。所望の表面仕上げを得るために、デニールの混合した繊維を不織ウェブの製造に使用することもできると企図される。長繊維の使用も企図され、当業者は本発明が、使用される繊維の性質によって、またはそれぞれの長さ、線状密度等によって制限されるものではないと理解する。
前述の不織ウェブは、ランドウェバー（Rando Webber）機械（ニューヨーク州のRando Machine Companyが販売）で容易に形成される。または、他の従来の方法によって形成してもよい。スパンボンド型不織ウェブ材料を使用する場合、フィラメントは実質的に直径が長く、例えば、直径２mm以上までであってもよい。有用な不織ウェブは好ましくは単位面積当たりの重量が少なくとも約５０g/m2であり、５０〜２００g/m2であることが好ましく、７５〜１５０g/m2であることがより好ましい。不織ウェブ内の繊維の量が少ないと、提供される製品は用途によっては適切でありうるが、低繊維重量の製品は商品としての使用寿命が短い場合がある。前述の繊維重量は一般に、ニードリングまたは含浸前の厚さが約５〜約２００mm、一般には６〜７５mm、好ましくは１０〜３０mmのウェブを提供する。
不織ウェブは任意に、ニードルタッキング、すなわち、有刺針を不織ウェブに通すことによって不織ウェブを機械的に強化する処理によって、補強し、強固にすることができる。この処理の間に、針はその針があるウェブの繊維を引きながら不織ウェブ中を通るため、針を抜いた後、ウェブの繊維の個々の集まりは不織ファブリックの厚さ方向に配向される。ニードルタッキングの量または程度は、１５×１８×２５×３．５ＲＢ，Ｆ２０ ６-３２-５．５Ｂ／３Ｂ／２Ｅ／Ｌ９０針（ウィスコンシン州、マニトウォックのFoster Needle Companyが販売）を使用するとき、ウェブ表面の１平方センチ当たり約８〜約２０針貫通が使用される。ニードルタッキングは、例えば、ノースカロライナ州シャーロットのDilo,Inc.が販売の従来のニードル織機を使用することによって容易に達成される。
ウェブがエンドレスベルトまたは研磨ディスク等の機械駆動研磨製品に組み込まれる場合、補強ファブリックバッキングをウェブの主表面の１つに添加することが好ましい。補強ファブリックは、反対方向に引かれるときに伸縮値が低い耐伸縮性のある織布ファブリックが好ましい。約２０％未満の伸縮値が好適であり、約１５％未満の伸縮値が更に好適である。本発明の製品の補強ファブリックとして使用するのに適切な材料は、熱結合ファブリック、メリヤス生地、ステッチボンドファブリック等を含むが、それらに限定されない。当業者は、本発明は補強織の選択に限定されるものではないことを認識し、本発明は本明細書に記載の必須特性を有する材料のいずれの型を含んでもよいと企図される。ファブリックバッキングは不織ウェブに接着剤で添付されるか、または、前述のニードルタッキングステップの間に、すべて公知のやり方で、添付することができる。次いで、適切な重合体を含む追加層を、１９９６年１月９日に登録され本願譲受人に譲渡された米国特許第５，４８２，７５６号に記載された方法で、または１９９５年１月６日に出願され本願譲受人に譲渡された米国特許出願第０８／３６９，９３３号に記載された方法で、ファブリックバッキングの露出面上に加えてもよい。
プレボンド樹脂は、ウェブ内の繊維を相互接触点で互いに結合するのに使用するときに、下記に記載の一次塗布前駆物質に類似した、または同一の塗布可能な樹脂系接着剤を含むことが好ましい。プレボンドは、熱硬化性水系フェノール樹脂製であることがより好ましい。プレボンドは、比較的軽いコーティングでウェブに加えられ、一般に、乾燥含浸重量は、上記範囲内の繊維重量を有する不織ウェブに加えられるフェノールプレボンド樹脂に対して約５０〜２００g/m2の広い範囲である。ポリウレタン樹脂及び他の樹脂を使用することもでき、当業者は、実際に加えられる樹脂の選択及び量は、例えば、不織ウェブの繊維重量、繊維密度、繊維型、及び完成製品の企図される最終使用等を含む様々な要因のいずれにも左右されうることを認識する。当然ながら、本発明はプレボンド樹脂の使用を必要とせず、本発明はいずれの特定のプレボンド樹脂を含む不織ウェブに限定されるとは解釈されないものとする。
図２に見られるように、好ましくは前述したものであり第１の側面１０４及び第２の側面１０６を有する厚く弾力のある不織ウェブ１００が装置１４に供給される。この段階で、不織ウェブ１００はプレボンドしたウェブであることが好ましく、研磨粒子はまだ含んでいない。下記に詳述するように、接着層は、樹脂系一次塗布前駆物質または第１の樹脂と、任意にその一次塗布前駆物質に加えられる二次塗布前駆物質または第２の樹脂とを、ウェブに加えることによって形成される。接着層は、硬化したときに研磨粒子を繊維に強力に結合する必要な接着力を提供する塗布量でウェブに塗布される一次塗布前駆物質及び二次塗布前駆物質から形成されることが好ましい。本発明の完成製品において、接着層は、粒子を樹脂に包埋せずに微細研磨粒子上に樹脂の軽いコーティングを提供する。例えば、顕微鏡で観察すると、個々の粒子が繊維にしっかり固定され、繊維の外表面から外側に延在することが観察される。この構造においいては、微細研磨粒子は、完成製品の最初の塗布で即座に研磨効果があるように製品内に位置決めされる。更に、粒子はウェブの繊維に強力に接着し、申し分のない使用寿命を備えた研磨製品を提供する。
不織ウェブ１００はまず塗布機２０を通り、塗布機２０は第１の接着剤または一次塗布前駆物質をウェブ１００へ塗布する。塗布機２０は、吹付塗布機、ロールコーター、ディップコーター、ロール式ナイフ塗布機等、当業界で公知のいずれの適切な塗布機を具備してもよい。下記に記載の好適な発泡一次塗布前駆物質を塗布するとき、好適な塗布機２０は二重ロールコーターを具備し、ウェブ１００は２つの対向するロールによって形成されるニップを通る。そのような塗布機は当業界ではよく知られているため、本明細書に更に記載する必要はない。発泡一次塗布前駆物質は、当業界では公知のようにスロットダイを通して発泡機から上ロールへ塗布される。１つの好適な実施態様において、発泡機は、ペンシルバニア州ウェストローンのSKG Industriesが「F2S-8」として販売の型のものである。発泡一次塗布前駆物質をウェブに塗布する他の適切な構成は下記を含むが、それらに限定されない。すなわち、一次塗布前駆物質をスロットダイで二重ロールコーターの下ロールまたは両方のロールに塗布することと、二重ロールコーターのニップへ入る前に一次塗布前駆物質をスロットダイで直接ウェブへ塗布することと、一次塗布前駆物質をロールコーターを使用せずにスロットダイで塗布し、任意にスロットダイと反対側のウェブにわたって真空にすること、対向するスロットダイでウェブの両側に一次塗布前駆物質を塗布して、次にウェブをロールコーターに通すか、または通さないことと、ウェブを横切るホースまたはダクトで一次塗布前駆物質を塗布すること、である。
本発明に使用するのに適切な一次塗布前駆物質は、塗布可能で固化可能な接着結合剤であり、一つ以上の熱可塑性または好ましくは熱硬化性の樹脂系接着剤を含んでもよい。本発明に使用するのに適切な脂系接着剤として、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、ユリア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、及びこれらの組み合わせが挙げられる。触媒及び／または硬化剤を結合剤前駆物質に追加して、重合過程を開始及び／または促進してもよい。
エポキシ樹脂はオキシランを有し、開環によって重合される。そのようなエポキシ樹脂は、単量体エポキシ樹脂及び重合体エポキシ樹脂を含む。これらの樹脂は、主鎖及び置換基の性質が極めて変動しやすい。例えば、主鎖は、通常エポキシ樹脂に関連するいずれの型でもよく、その上にある置換基は、室温でオキシラン環に反応する活性水素原子のないいずれの基でもよい。受容可能な置換基の代表例として、ハロゲン、エステル基、エーテル基、スルホン基、シロキサン基、ニトロ基及び燐酸基が挙げられる。好適なエポキシ樹脂の例として、２，２-ビス〔４-（２，３-エポキシプロポキシ）-フェニル）プロパン（ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル）〕及び、シェルケミカル社が販売の「Epon 828」、「Epon 1004」及び「Epon 1001F」、ダウケミカル社が販売の「DER-331」、「DER-332」及び「DER-334」という商品名の市販材料が挙げられる。他の適切なエポキシ樹脂として、フェノールホルムアルデヒドノボラックのグリシジルエーテル（例えばダウケミカル社が販売の「DEN-431」及び「DEN-428」）が挙げられる。
エチレン系不飽和結合剤の例として、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単量体または低重量体、エチレン系不飽和単量体または低重量体、アクリル化イソシアヌレート単量体、アクリル化ウレタン低重量体、アクリル化エポキシ単量体または低重量体、エチレン系不飽和単量体または稀釈剤、アクリル化分散液、またはそれらの混合物が挙げられる。
アミノプラスト結合剤前駆物質は、単量体または低重量体１つにつき少なくとも１つのペンダントα、β不飽和カルボニル基を有する。これらの材料については、米国特許第４，９０３，４４０号（Larson et al.）及び第５，２３６，４７２号（Kirk et al.）に更に記載されている。
エチレン系不飽和単量体または低重量体は、一官能価、二官能価、三官能価、四官能価、またはそれ以上の官能価でもよい。アクリレートという用語は、アクリレートとメタクリレートとの両方を含む。エチレン系不飽和結合剤前駆物質は、炭素、水素及び酸素の原子を含み、任意に窒素及びハロゲンを含む単量体及び重合体両方の化合物を含む。酸素または窒素の原子、またはその両方は、一般に、エーテル基、エステル基、ウレタン基、アミ基ド及び尿素基内に存在する。エチレン系不飽和化合物の分子量は約４０００未満であることが好ましく、脂肪族モノヒドロキシ基または脂肪族ポリヒドロキシ基を含む化合物と、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸との反応から作られるエステルであることが好ましい。エチレン系不飽和単量体の代表例として、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ビニルトルエン、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート及びペンタエリトリトールテトラメタクリレートが挙げられる。他のエチレン系不飽和樹脂として、モノアリル、ポリアリル及びポリメタリル、及び、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート及びＮ，Ｎ-ジアリルアジパミド等のカルボン酸のアミドが挙げられる。更に他の窒素含有化合物として、トリ（２-アクリル-オキシエチル）イソシアヌレート、１，３，５-トリ（２-メチアクリロキシエチル）-ｓ-トリアジン、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、Ｎ-メチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ-ジメチルアクリルアミド、Ｎ-ビニル-ピロリドン及びＮ-ビニル-ピペリドンが挙げられる。
少なくとも１つのペンダントアクリル基を有するイソシアヌレート誘導体及び少なくとも１つのペンダントアクリル基を有するイソシアネート誘導体は、米国特許第４，６５２，２７４号（Boettcher et al.）に更に記載されている。好適なイソシアヌレート材料は、トリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアクリレートである。
アクリル化ウレタンは、ヒドロキシを末端基とするイソシアネート増量ポリエステルまたはポリエーテルのジアクリレートエステルである。市販のアクリル化ウレタンの例として、Morton Chemicalが販売の「UVITHANE 782」及びUCB Radcure Specialtiesが販売の「CMD 6600」、「CMD 8400」及び「CMD 8805」が挙げられる。アクリル化エポキシは、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステル等のエポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。市販のアクリル化エポキシの例として、UCB Radcure Specialtiesが販売の「CMD 3500」、「CMD 3600」及び「CMD 3700」が挙げられる。
アクリル化ウレタンは、ヒドロキシを末端基とするＮＣＯ増量ポリエステルまたはポリエーテルのジアクリレートエステルである。市販のアクリル化ウレタンの例として、Morton Chemicalが販売のUVITHANE 782及びUCB Radcure Specialtiesが販売のCMD 6600、CMD 8400及びCMD 8805が挙げられる。
アクリル化エポキシは、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステル等のエポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。市販のアクリル化エポキシの例として、UCB Radcure Specialtiesが販売のCMD 3500、CMD 3600及びCMD 3700が挙げられる。
エチレン系不飽和稀釈剤または単量体は、米国特許出願第０８／５，２３６，４７２号（Kirk et al.）及び米国特許出願第０８／１４４，１９９号（Larson et al.）に見いだすことができる。これらのエチレン系不飽和稀釈剤は水に対する相溶性を示す傾向があるため有用な場合もある。
アクリル化分散液に関する更なる詳細は米国特許第５，３７８，２５２号（Follensbee）に見いだすことができる。
結合剤前駆物質に部分的に重合したエチレン系不飽和単量体を使用することも本発明の範囲内である。例えば、アクリレート単量体を部分的に重合して一次塗布前駆物質に組み込むことができる。部分重合の程度は、結果として得られる部分的に重合したエチレン系不飽和単量体が過度に高い粘性を有さず結合剤前駆物質が塗布可能な材料であるように制御されなければならない。部分的に重合することができるアクリレート単量体の例としてイソオクチルアクリレートが挙げられる。部分的に重合したエチレン系不飽和単量体と、別の部分的に重合したエチレン系不飽和単量体及び／または縮合硬化可能結合剤との組み合わせを使用することも本発明の範囲内である。
上述の自動車用途に使用するハンドパッドの製造において、本発明の一次塗布前駆物質として使用される接着材料は、Kirk-Othmerの「Encyclopedia of Chemical Technology」第３版、Wiley & Sons、１９８１、ニューヨーク、第１７巻、p.384-p.399記載のレゾール及びノボラック樹脂等の熱硬化性フェノール樹脂を含むことが好ましい。レゾールフェノール樹脂は、アルカリ触媒及び一般にホルムアルデヒドとフェノールとのモル比が１．０：１．０〜３．０：１．０であるモル比の大きいホルムアルデヒドで製造される。ノボラック樹脂は酸触媒下で製造され、ホルムアルデヒドとフェノールとのモル比は１．０：１．０未満である。本発明の製品の製造に有用な一般的なレゾール樹脂は約０．７５％（重量）〜約１．４％の遊離ホルムアルデヒド、約６％〜約８％の遊離フェノール及び７８％の固体を含み、残りは水である。そのような樹脂のｐＨは約８．５である、粘度は約２４００〜約２８００センチポアズの間である。本発明に使用するのに適切な市販のフェノール樹脂は、Occidental Chemicals Corporation（ニューヨーク州、ノーストナワンダ）が販売の「Durez」及び「Varcum」、Monsanto Corporationが販売の「Resinox」、及びAshland Chemical Companyが販売の「Arofene」及び「Arotap」という商品名で公知のもの、及び、カナダ、オンタリオ州、ミシソーガのNeste Canadaの事業部、Neste Resinsが「BB077」という商品名で販売のレゾール前駆物質を含む。必要に応じてまたは所望により、有機溶剤をフェノール樹脂に加えてもよい。
一次塗布として使用される接着結合剤は、不織ウェブの繊維に塗布する前に発泡または起泡することが好ましい。結合剤組成は乾燥時に硬化する結合剤の水様分散液であってもよい。これらの結合剤組成の中で最も好適なものは、発泡可能、塗布可能、硬化可能なレゾールフェノール樹脂であり、界面活性剤を含み、気泡の形成を助け、その安定性を高めるものである。市販の界面活性剤の例として、カリフォルニア州、Paso RoblesのChemron Corporationが販売の「SULFOCHEM SLS」という商品名で知られているものが挙げられる。そのような発泡剤（乳化剤）または界面活性剤を一次塗布樹脂に加えて、液体塗料に適合する塗布方法を使用して不織ウェブに塗布する。総湿成分の１．０％〜６．０％に近似する量、好ましくは約３％量を使用した。
本発明の一次塗布前駆物質として有用な、発泡可能、塗布可能、硬化可能な樹脂組成は、発泡がひどく壊れる前に不織ウェブに発泡を塗布することができるよう、十分長い間発泡形態を維持することができるものでなければならない。発泡一次塗布は不織ウェブに塗布するとすぐに壊れ始めるため、繊維の最上面を越えて粒子がウェブに浸透するようなやり方で研磨粒子の塗布を達成することができることが好ましい。樹脂組成は、機械的発泡または起泡、不溶性気体の注入及び分散、または、熱等によって分解して気相材料を形成する化学発泡剤の使用等、公知の方法によって発泡させることができる。本発明の目的のために、発泡可能、塗布可能、硬化可能な樹脂組成は、ブロー比、すなわち発泡した容量の未発泡の出発原料に対する比が、２：１〜９９：１の間で発泡可能でなければならない。フェノール発泡結合剤樹脂分散液は、気体含有量が少なくとも２０容量％であることが好ましく、５０％〜９９％がより好ましい（あるいは、ブロー比が２：１〜９９：１の間であり、５：１〜２５：１の間が好ましく、約１０：１がより好ましい）。変わりやすい発泡は、繊維層に加えられる樹脂の湿式含浸重量を減少するために、少なくともウェブの繊維に発泡を加えるまで構造的保全性を保持しなければならない。一次塗布を発泡することによって、発泡樹脂を空気で大いに稀釈して、発泡がない場合に必要な量よりも少ない量を使用しながら樹脂容量を大幅に増量することができるため、所望の且つ経済的に魅力のある樹脂含浸重量の低下を提供する。発泡樹脂をウェブの繊維に加えることにより、繊維の長さ方向に沿った樹脂の実質的に均一な単分子層を作ることができ、繊維は、今度は、微細研磨粒子用の結合表面を提供する。
発泡樹脂は不織ウェブに加えられ、乾燥時に不織ウェブの繊維をシース状に被覆する量を提供する。上述の繊維重量を有するウェブにとって、起泡フェノール一次塗布前駆物質含浸重量は、約３３g/m2〜約１０５g/m2の範囲内にあることが好ましい。使用されている特定の含浸重量は、不織ウェブの性質（例えば、繊維重量、繊維型等）及び使用されている樹脂の性質等のいくつの要因に左右される。適切な一次塗布含浸重量は、当該分野に従事する者の技術範囲内である。
第１の接着剤塗布機２０を出ると、ウェブ１００は第１の粒子塗布機２２を通る。第１の粒子塗布機２２は、研磨粒子１０２をウェブの第１の表面１０４に塗布するよう構成されることが好ましい。下記に更に説明するように、研磨砥粒１０２は表面１０４からウェブ１００のある深さへ浸透する。研磨砥粒をウェブ１００の第２の側面１０６へ塗布することが所望されるとき、ウェブはロール２４ａ、２４ｂ上を通り、ウェブを再配向して第２の側面１０６を上へ向かせる。次いでウェブ１００は、研磨粒子１０２をウェブ１００の第２の側面１０６へ塗布するよう構成された任意の第２の粒子塗布機２６を通る。第２の粒子塗布機２６は第１の粒子塗布機２２と同一の構造であることが好ましい。しかし、用途によっては、第１の粒子塗布機２２とは異なる型または異なる構成の第２の粒子塗布機２６を使用することが好ましいこともある。また、第２の粒子塗布機２６は、第１の粒子塗布機２２によって塗布される研磨粒子と同一のまたは異なる組成及び／またはサイズを有する研磨粒子を塗布してもよい。
本発明の研磨製品に含まれるのに適切な研磨粒子は、公知の全微細研磨粒子を含む。そのような微細研磨粒は、メジアン粒子直径が約６０ミクロン以下の粒子サイズの分布で提供されることが好ましい。前述の自動車用途に使用されるハンドパッドを製造する際には、メジアン粒子直径は６０ミクロンより小さくてもよい。そのような製品において、４０ミクロン以下のメジアン粒子直径が幾分より好適である。他の製品においては、メジアン粒子直径が６０ミクロンを超える粒子が好適でありうる。本発明に有用な研磨材料の様々な型の中に、酸化セラミックアルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム等の酸化アルミニウム粒子、及び、炭化ケイ素、アルミナジルコニア、ダイアモンド、酸化セリウム、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、及びそれらの組み合わせが含まれる。有用な研磨粒子として、熱硬化性または熱可塑性重合体粒子等のより柔らかく攻撃性の少ない材料、及び、例えば、堅果の果皮等の砕けた天然産品が挙げられる。
当業者は、粒子組成及び粒子サイズの選択は、完成研磨製品の企図された最終使用に左右され、製品によって処理される工作物表面の性質及び所望の研磨効果を考慮に入れることを認識する。本発明の研磨製品に含まれるのに適切な微細研磨粒子は、モース硬度が少なくとも約５である材料を含むことが好ましいが、用途によってはより柔らかい粒子でもよく、本発明は特定の硬度値を有する粒子に限定されると解釈されるものではない。前述の自動車用途に使用されるハンドパッドを製造する際には、微細研磨粒子は、前述の粒子サイズの分布を有する酸化アルミニウム粒子を含むことが好ましい。粒子を、不織ウェブの第１の主表面または第２の主表面の少なくとも一方に加え、完成製品の企図された最終使用に適切な粒子添加量を提供する。前述の自動車用途の製品を製造する際には、例えば微細研磨粒子をウェブに塗布して、ウェブの各側面につき約６３〜１６８g/m2（２４平方インチにつき約１５〜４０砥粒）の範囲内にあることが好ましい含浸重量を提供する。
微細研磨粒子１０２をウェブ１００の少なくとも第１の表面１０４に塗布し、任意に第２の表面１０６に塗布した後、ウェブ１００は例えば赤外線ランプまたは赤外線加熱炉等の熱源（図示せず）に露出され、少なくとも部分的に樹脂を硬化するのに必要な程度まで一次塗布前駆物質を加熱することが好ましい。用途によっては、この段階で樹脂を完全に硬化することが好ましいこともある。加熱は、十分な熱分布及び空気流れを与えるいずれの熱源で行ってもよい。適切な熱源の例として、強制空気炉、熱対流炉、赤外線加熱等が挙げられる。放射線エネルギの使用も本発明の範囲内である。熱活性化可能な熱硬化性樹脂発泡のために、溶剤（例えば、水）を少なくとも駆逐し、樹脂の少なくとも部分硬化（架橋）を開始するのに十分な時間、加熱することが好適である。
好適な実施態様において、ウェブ１００は、第２の粒子塗布機２６を出た後、第２の接着剤または二次塗布前駆物質塗布機２８を通る。二次塗布前駆物質塗布機は第１の接着剤塗布機２０と同一の構造であることが好ましい。用途によっては、その代わりに、第１の接着剤塗布機２０とは異なる構成の塗布機２８を使用することが所望されることもある。用途によっては、二次塗布を加えないことが好適であることもある。
二次塗布前駆物質は、前述の一次塗布前駆物質と同一でもよく、または一次塗布前駆物質とは異なっていてもよい。二次塗布前駆物質は、例えば、フェノール樹脂、ユリアホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アミノプラスト樹脂、及びそれらの組み合わせ及び混合物等の、前述のいずれの樹脂系接着剤または粘着性接着剤を含んでもよい。二次塗布前駆物質は、一次塗布前駆物質に使用した接着剤に類似したあるいは同一の樹脂系接着剤を含むことが好ましい。二次塗布前駆物質は、熱硬化性樹脂または放射線硬化可能樹脂のいずれかを含むことがより好ましい。二次塗布前駆物質は、上述の熱硬化性フェノール樹脂を含むことが最も好ましい。二次塗布前駆物質も、樹脂の含浸重量を低下させて、研磨粒子が樹脂塗膜内に包埋しないようにし、完成製品の最初の塗布のために使用するのに利用不可能ではないように、一次塗布に塗布する前に発泡させることが好ましい。二次塗布前駆物質は、約５：１〜約２５：１のブロー比で発泡させることが好ましく、約２０：１のブロー比であることがより好ましい。発泡したまたは起泡した二次塗布前駆物質を不織ウェブに塗布して、粒子を樹脂の下に包埋せずに薄く実質的に均一なコーティングで研磨粒子を被覆する含浸重量を提供することが好ましい。前述の発泡フェノール樹脂を前述の繊維重量を有する不織ウェブに塗布する場合、二次塗布の乾燥含浸重量は、約３３g/m2〜１０５g/m2の範囲内にあることが好ましい。しかし、特定の含浸重量は、不織ウェブの性質（例えば、繊維重量、繊維型等）及び使用される樹脂の性質等のいくつの要因に左右される。適切な二次塗布含浸重量の決定は、当該分野に従事する者の技術範囲内である。
一次塗布前駆物または二次塗布前駆物質あるいはその両方は、充填剤、繊維、潤滑剤、研削助剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、カップリング剤、可塑剤、沈殿防止剤、静電防止剤等の任意の添加剤を含んでもよい。可能な充填剤として、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミナ三水和物、氷晶石、マグネシア、カオリン、石英及びガラスが挙げられる。研削助剤として機能する充填剤として、氷晶石、フッ化ホウ素酸カリウム、長石及び硫黄が挙げられる。充填剤は、一次または二次塗布前駆物質１００部に対して約４００部までの量、好ましくは約３０〜１５０部の量を使用することができ、硬化した塗料の良好な柔軟性及び靱性を維持する。これらの材料の量は、当業者には公知なように、所望の特性を提供するように選択される。
有機溶剤及び／または水を前駆物質組成に加えて粘性を変えてもよい。発泡前の好適な粘度は、室温（例えば２５℃）で１０〜１０，０００cpsの範囲であり（ブルックフィールド粘度計を使用して測定）、通常５０〜１，０００cpsの範囲である。特定の有機溶剤及び／または水の選択は当該分野に従事する者の技術範囲内であると思われ、結合剤前駆物質に使用する熱硬化性樹脂及び使用されるこれらの樹脂の量に左右される。
第１の粒子塗布機２２の好適な実施態様を図３に詳細に示す。ウェブ１００は、移動ベルト３０によって塗布機２２を通って運搬され、移動ベルト３０はロール３２ａ及び３２ｂの回りを通り、そのうちの少なくとも１つは駆動ロールである。ウェブ１００は粒子吹付ブース３４を通る。ブース３４は、第１の側部３６、第２の側部３８、上部４０及び底部４２を含む。ブース４０は図示しない前部及び後部も含む。第１の側部３６は、ウェブ１００及び移動ベルト３０がブース３４に入る大きさ及び構成の入口スロット４４ａを含む。第２の側部３８は、ウェブ１００及び移動ベルト３０がブース３４に出る大きさ及び構成の出口スロット４４ｂを含む。スロット４４ａ、４４ｂは、それぞれ側部３６、３８の底部近くに位置する。ブース３４の上部４０の開口を通って粒子吹付機４６が装着され、粒子吹付機４６は吹付機の出口４７に装着されたそらせ板４８を有する。ウェブ１００は、この点で一次塗布前駆物を含み、ブース３４を通るベルト３０によって担持される。ウェブが入口スロット４４ａから出口スロット４４ｂへ動くと、粒子吹付機４６は粒子１０２をブースへ導入し、ウェブの第１の側面１０４に研磨粒子を塗布する。下記に記載するように、粒子１０２はウェブ１００のある深さへ浸透する。ウェブ１００は、現在一次塗布前駆物によってウェブに接着した研磨粒子を具備しており、次いでブース３４を出る。
１つの好適な実施態様において、粒子吹付機４６は流動床５２から研磨粒子／空気混合物を受ける。研磨粒子１０２は流動空気（適切な源からによる、図示せず）によって床５２内で流動化され、流動空気入口５３を介して床に導入される。流動空気流量は流動化を発生させるほど十分高くなければならないが、床に「虫喰い傷」、すなわち、床中の大幅な流動化を発生させずに空気が粒子を通る少数の散在した地点、が発生するほど高くはない。流動空気流量は粒子１０２の「層形成」、すなわち、小さい粒子が床の頂部に向けて移動する傾向があり、大きな粒子は床の底部に向けて移動する傾向がある状態、を最小化するよう選択しなければならない。
流動床５２の頂上に当業界では公知のようにベンチュリ入口５６がある。例示した実施態様において、ベンチュリ５６は、一次空気入口５８を介して適切な源から一次空気を受ける。一次空気はベンチュリ５６を通って流動粒子と引抜管５４を通る空気との混合物を引き、引抜管５４はベンチュリ５６から流動床５２内に延在する。二次空気入口６０を介して二次空気を任意にベンチュリ入口５６に加えてもよい。粒子がベンチュリ内に引かれた後に二次空気を流動研磨粒子に加えて、粒子ホース６４を介して流動研磨粒子／空気混合物を吹付機４６へ分配する助けをし、粒子ホース６４はベンチュリ出口６２から粒子吹付機４６の入口へ延在する。
粒子吹付機４６の出口４７に装着されたそらせ板４８は、流動研磨粒子／空気混合物を再方向づける。そらせ板４８は、そらせ板頂部４９（図５、６に例示）、そらせ板底部５０及びそらせ板壁５１を含む。上述の、ウェブ１００上に微細研磨粒子の好適な均一分布を得るために、本願発明者は、流動研磨粒子／空気混合物を直接ウェブ１００に吹き付けないように、流動研磨粒子／空気混合物の流れを再方向づけることが好適であることを発見した。代わりに、研磨粒子１０２の所望の均一分布は、液体一次塗布前駆物質を上に有するウェブ１００上に吹付ブース３４の研磨粒子の均一に分散された曇りを作ることによって、本発明の方法及び装置で達成される。次いで曇りは、重力による沈降によって、ウェブ１００上に所望の均一パターンで堆積する。そのように均一に分散した曇りによって、個々の微細研磨粒子が凝集したり、互いに群れたりするのを防止する助けとなる。代わりに、研磨粒子は、図４に示すように、一次塗布前駆物質を上に有するウェブ上に曇りから沈降する。１つの好適な配列において、そらせ板底部５０は直径３２mm（１．２６インチ）であり、そらせ板の底縁は、スプレーガンの出口から２０mm（０．７９インチ）延在し、不織ウェブ１００上の高さ１５５mm（６．１インチ）で保持される。当然ながら、他の配列も本発明の範囲内である。例えば、そらせ板のサイズ、そらせ板の形状、壁５１の輪郭、粒子吹付機４６の数及び場所、ウェブ上のそらせ板の高さ、ウェブ１００の速度及び流動研磨粒子／空気混合物内の空気圧及び研磨粒子の率は、各々変動することができる。そのようなパラメータを変えて、研磨粒子の所望の含浸重量、研磨粒子のウェブ１００への所望の浸透及びウェブ１００上の研磨粒子の所望の均一性を達成することができる。
１つの好適な実施態様において、吹付機４６、流動床５２及び制御機（図示せず）はインジアナ州、インディアナポリスのGema、Illinois Tool Works Companyが販売のモデルPG 1-E Manual Enamel Powder Gunを含むMPS 1-L Manual Powder Systemとして知られている市販のシステムであり、実質的に図３に示す丸みを帯びたそらせ板を備える。
別の好適な実施態様において、研磨粒子吹付装置は、イリノイ州、フランクリンパークのBinks Manufacturing Company（Sames）が販売の型であり、５０lb流動床、GCM-200ガン制御モジュール、SCM-100安全制御モジュール、STAJETSRV型414ガンを含み、標準粉体圧送ポンプを備える。
粒子吹付機４６の別の好適な実施態様は、図５、６に示す。この実施態様において、吹付機は、細長い管６６を有し、細長い管６６は一端に出口４７と、管の対向する端に入口６８とを有する。使用時にはこの吹付機４６の実施態様は、先に記載した図３の実施態様に関連して示したように、入口６８に取り付けられた研磨粒子／空気混合物ホース６４を有する。図５、６に示す吹付機４６の実施態様は、吹付ブース３４に装着され、図３に示した粒子塗布機２２の実施態様に関して記載したように作用する。
図５、６に戻ると、吹付機４６は管６６の出口４７に装着された粒子そらせ板４８を含む。そらせ板４８はいずれの適切な装着手段によって管６６に装着される。１つの好適な実施態様において、そらせ板マウント７０は、第１の端７４と第２の端７６とを有する略矩形プレートを具備する基部７２を含む。基部７２は、出口４７に近接する管６６の端にあるスロット６９に嵌合するような大きさ且つ構成である。マウント７０は、永久にまたは取り外し可能に管６６に装着される。例示した実施態様において、基部７２は、基部７２の第１及び第２の端の穴７８に添付されたばね、クリップまたは他の適切な締結具（図示せず）によってスロット６９に解放可能に保持される。基部７２から、基部に添付された（例えば、鑞付けによって）第１の端と、管６６の出口４７を越えて延在する第２の端８４とを有するねじ山を切ったロッド８０が延在する。ねじ山を切ったロッド８２は、そらせ板４８の頂部４９の同様のねじ山を切った穴に係合するように構成される。これによってそらせ板４８の位置は、そらせ板４８を回転することによって管６６の出口４７に対して適宜調節することができる。これによって、上述のように吹付機４６を離れる粒子１０２の動作の方向を変えることができる。そらせ板４８は、頂部４９に対向する底部５０と、頂部４９と底部５０との間を延在するそらせ板壁５１も含む。
吹付機４６の代替実施態様を図６Ａに示す。この実施態様において、ねじ山を切ったロッド８０は細長く、テーパ状端８２を含み、管６６を通る研磨粒子の流れを方向づける助けをする。ピン７３は管６６の壁にある穴７５を通って延在し、ロッド８０の穴を通って延在し、吹付機４６のロッド８０に装着する。１つの実施態様において、ロッド８０のテーパ状端８２は入口６８で終結する。他の実施態様において、端８２は入口６８を越えて延在するか、または入口はロッドの端８２を越えて延在する。そらせ板４８は、上述のようにねじ山を切った端８４に装着される。
管６６及びそらせ板４８は、研磨粒子１０２の所望の均一な吹付パターンを提供する大きさ且つ構成でなければならない。１つの好適な実施態様において、管６６は、長さ約６１cm（２４インチ）、内径１．０８cm（０．４２５インチ）、外径１．２７cm（０．５インチ）であり、ステンレス鋼から製造される。管６６の他のサイズ及び材料も本発明の範囲内であると理解される。
研磨粒子吹付機４６の別の好適な実施態様を図７に示す。この実施態様において、吹付機４６は、回転する第１及び第２の円形ディスク９０、９１を具備し、それぞれスタッド９３によって接合される。第２のディスク９１はその中央に穴９２を有する。第２のディスクは、中央穴９２と同心の回転シャフト９４に接合する。回転シャフト９４は、軸受９８によって静止供給管９５の外側に、回転シャフト９４が静止供給管９５に同心なように、回転可能に装着される。このようにして、回転シャフト９４、第１のプレート９０及び第２のプレート９１は、静止供給管９５の周りを一体として一緒に回転することができる。回転シャフト９４は、空気モータ（図示せず）等のいずれの適切な動力手段によって駆動することができる。供給管９５は入口９６及び出口９７を含む。１つの好適な実施態様において、供給管９５の入口９６は研磨粒子／空気混合物ホース６４に接着され、粒子吹付機４６は、図３の実施態様に関連して説明したように粒子ブース３４の頂部４０に装着される。そのような配列において、粒子吹付機４６は、流動床５２から流動研磨粒子を受ける。この実施態様の変形例において、流動床５２の代わりに振動供給装置を使用してもよい。振動供給装置は研磨粒子を供給管９５の入口９６に供給するように接続される。
操作において、回転シャフト９４はプレート９０、９１を回転させるように駆動される。研磨粒子は供給管９５を通り、出口９７から出る。管出口９７は、研磨粒子が第１及び第２のプレート９０、９１の間の空間に入るように第２のプレート９１の穴を通って位置決めされる。研磨粒子は回転プレート９０の上表面に衝突し、出口４７を通って、第１及び第２のプレート９０、９１の平面に略平行な方向に分散する。粒子は、上記の実施態様に関して説明したように、好ましくは重力による沈降によって、ウェブ１００の表面に堆積する曇りを形成することが好ましい。１つの好適な実施態様において、粒子吹付機４６は、イリノイ州、フランクリンパークのBinks Manufacturing Company（Sames）が販売のBinks EPB-2000を具備し、研磨粒子は、オハイオ州、クリーブランドのCleveland Vibratory Companyが「Type 151」として販売の振動予供給装置によって粒子吹付機に供給される。粒子吹付機のプレート９０、９１は６０００〜９０００RPMで駆動されることが好ましいが、これよりも遅い速度及び速い速度も本発明の範囲内である。研磨粒子供給速度、粒子供給装置の型及びプレートの回転速度を選択して、所望の研磨粒子吹付パターン、所望の研磨粒子含浸重量、及び研磨粒子のウェブ１００への所望の浸透程度を提供することができる。
本明細書に記載した好適な実施態様に共通なことは、粒子吹付機が、吹付機を出る粒子１０２の流れの方向を、ウェブ１００に対する垂直方向から、ウェブ１００に平行な平面に近づく方向または越える方向へ、変える手段を含むことである。そのような方向は、粒子吹付機４６の出口４７をすぐ囲繞する域に関して記載する。その後、粒子１０２はブース３４の粒子の曇り内に分散することが好ましい。次いで粒子は重力の影響下で曇りからウェブへ沈降する。このようにして、本発明の方法の１つの好適な実施態様において、粒子がウェブ１００に接着する直前に、重力は、粒子吹付機４６によって与えられる運動量よりも、大きい影響を研磨粒子の動作に与える。ある用途では、粒子吹付機４６によって与えられる運動量は、粒子がウェブ１００に接着する直前に、粒子１０２の動作にほとんどあるいは全く影響を与えない。他の用途では、例えば、研磨粒子１０２がウェブ１００に深く浸透することが所望される場合は、上述の装置パラメータ及び構成を選択して、粒子吹付機４６によって粒子１０２に与えられる下向きの運動量は、粒子がウェブに接着する直前に、粒子の動作により大きい影響を与える。
図３、５、６に関連して記載した実施態様において、粒子吹付機４６を出る粒子１０２の流れを方向づける手段は、そらせ板４８のそらせ板壁５１である。粒子吹付機の出口４７に対するそらせ板４８の位置を変動して、粒子吹付機を出る研磨粒子１０２の所望の再方向の流れを得られることが好ましい。そらせ板４８がないと、粒子吹付機４６を出る研磨粒子１０２は、ウェブ１００に対して略垂直である吹付機の長手方向軸に対して略平行に移動することが認識される。一般に、そらせ板の壁５１及び底部５０が出口４７に近づくと、粒子１０２の動作の方向は、ウェブ１００に対する垂直から大幅に変動する。壁５１及び底部５０が出口４７から更に動くと、粒子の動作の方向がウェブ１００に対する垂直から変動する量が低下する。図７に関連して記載した実施態様において、研磨粒子の流れを方向づける手段は回転プレート９０、９１である。
用途によっては、セラミックインサート等の堅いインサートを、部品を通る研磨粒子の長い流れのために摩耗しやすい装置１４の部品内に配置することが所望される場合もある。これは、例えば、粒子吹付機４６、ベンチュリ入口５６及びそらせ板４８に所望される。そのようなインサートは装置１４の一定の部品の有用年数を長くするが、装置の性能に大幅な影響を与えるとは予想されない。
用途によっては、単一の吹付ブース３４内に複数の粒子吹付機４６を使用することが好ましい。粒子吹付機の各々は同一の構成であることが好ましいが、異なる型の粒子吹付機を単一の吹付ブース内に使用することもできると理解される。粒子吹付機４６は、ウェブがブース３４を通るときに、ウェブ１００に対して研磨粒子１０２が均一に塗布されるようなパターンで配列されなければならない。これは、第１の縁１０７から第２の縁１０８へウェブ１００の幅にわたる各位置が粒子吹付機４６の各々によって生じる粒子パターン４５の等しい数を横切るように、複数の粒子吹付機４６を配列することによって達成することができる。粒子吹付機配列の例を図８Ａ〜８Ｄに概略的に示す。これらの図は、ブース３４（図示せず）の頂部４０に装着された粒子吹付機４６によって作られた吹付パターン４５の下を通るウェブ１００の概略上面図である。ウェブ１００上の研磨粒子１０２の所望の塗布パターンを得るために、複数の吹付機４６の各々の流量を変えるか、または、異なる構成の吹付機４６を使用することは可能である。当業界で公知のように所望の吹付パターンを達成するために粒子吹付機４６を振動させるかまたは往復運動させること可能である。
複数の粒子吹付機４６を使用するときには、図３に示したように同一数の粒子塗布機２２を使用することもでき、各粒子吹付機は、それぞれの流動床５２用の研磨粒子１０２を受ける。用途によっては、単一の流動床５０から複数の粒子吹付機４６を供給することが好ましい。そのような配列の１つにおいて、複数のベンチュリインゼクタ５６が単一の流動床に装着される。別の配列において、複数の容量制御オーガー式供給装置を流動床の側壁に装着して、流動床５０から所望の速度で研磨粒子／空気混合物を引き出す。そのような供給装置の操作及び設計はよく知られており、更に検討する必要はない。各オーガー式供給装置は、上述のように、研磨粒子をベンチュリインゼクタ５６内に堆積させる。各ベンチュリインゼクタ５６は、上述のように研磨粒子／空気混合物ホース６４に接続され、研磨粒子／空気混合物を粒子吹付機４６へ運搬する。１つの好適な実施態様において、上に装着された複数のオーガー式供給装置を有する流動床５０は、インジアナ州、インディアナポリスのGema、Illinois Tool Works Companyが「粉末分布制御ユニット（Powder Delivery Control Unit）」として販売の型である。ウィスコンシン州、ホワイトウォーターのAccuRateが乾燥材料供給装置（Dry Material Feeder）として販売の型の容量供給装置から研磨粒子を供給することも本発明の範囲内である。
ウェブの中央部分により深い浸透を達成するのに十分な力で研磨粒子をウェブ１００に吹き付けるよう構成された更なる粒子吹付機を含むことも本発明の範囲内である。そのような追加の粒子吹付機を、上述のように粒子吹付機４６に沿って吹付ブース３４内に、粒子吹付機４６の配列内に、またはウェブが吹付機４６の下を通る前または後にウェブ１００に吹き付けるように配列されて、含むことも可能である。そのような追加の粒子吹付機は、上述のように吹付機２２、２６の前または後の第２の粒子吹付ブース内に配列されてもよい。追加の粒子吹付機は、吹付機４６によって達成された有利な吹付パターンを妨害したり壊したりしないように吹付機４６の前に粒子をウェブに堆積するように配列されることが好ましい。吹付機のそのような組み合わせを用いて、本明細書に記載のように、表面１０４、１０６に有利な微細粒子分布を有し、耐用年数のより長い研磨製品のためにウェブの中央部分に粒子を備えたウェブ１００を提供することができる。
１つの好適な実施態様において、ウェブ１００は第１の端１０７から第２の端１０８までの幅が６１cm（２４インチ）であり、装置１４を通って供給されるウェブ速度は約３〜３０メートル／分（１０〜１００フィート／分）であり、約１６メートル／分（５２．５フィート／分）がより好ましい。第１の接着剤塗布機２０は二重ロール塗布機であり、ウェブ１００は２つの対向するロールによって形成されたニップを通る。発泡一次塗布前駆物質は、当業界では公知なようにスロットダイを通って起泡機から上ロールに加えられる。１つの好適な実施態様において、起泡機は、ペンシルバニア州、ウェストローンのSKG Industriesが「F2S-8」として販売の型である。一次塗布前駆物質は、ブロー比１０：１で起泡され、およそ３４〜８４g/m2（２４平方インチにつき約８〜２０砥粒）の乾燥含浸重量、より好ましくは約６３g/m2（２４平方インチにつき約１５砥粒））の乾燥含浸重量を達成する量の熱硬化性フェノール樹脂を含むことができる。研磨粒子は、図５、６に関連して略記載し、流動床５２に装着された８つのベンチュリインゼクタ５６によって供給される８つの粒子吹付機４６によって塗布される。インゼクタの吹付パターンは図８Ｃに関連して略例示した。研磨粒子１０２は、メジアン粒子サイズが約６０ミクロンの酸化アルミニウム粒子を具備することが好ましく、一面につき約６３〜１６８g/m2（２４平方インチにつき約１５〜４０砥粒）の量で、より好ましくは約１０５g/m2（２４平方インチにつき２５砥粒）の量で、両側に塗布する。次いで一次塗布前駆物質は部分的に硬化される。第２の接着剤塗布機２６は、第１の接着剤塗布機２０と同一型であることが好ましい。二次塗布前駆物質は一次塗布前駆物質と同一の組成物を有することが好ましく、上述の所望のブロー比で起泡され、適切な乾燥含浸重量を提供する量で塗布される。上述のGema粒子塗布機のパラメータは下記の通りである。流動空気は約２〜１５psiの圧力で入口５３を通って導入される。一次空気は９０psiまでの圧力で、好ましくは３０〜６０psiの圧力でベンチュリ５６の入口５８内に導入される。二次空気は０〜約９０psiの圧力で、好ましくは０〜約２０psiの圧力で入口６０へ導入される。
本明細書に記載の方法及び装置は、図４に示す有利な研磨製品を提供する。発泡一次塗布前駆物質を本明細書に記載したように塗布することにより、一次塗布前駆物質が拡散または凝縮し、凝集する傾向は低下する。一次塗布前駆物質をより均一に塗布されたウェブ１００の繊維が提供されることによって、研磨粒子はより均一な分布で塗布され、ウェブに接着される。一次塗布前駆物質と研磨粒子とを別々のステップで塗布することによって、先行技術の一次塗布前駆物質／研磨粒子スラリーを塗布する方法では発生しやすかったのであるが、研磨粒子が一次塗布内に「包埋」されることが起こりにくくなる。本発明の方法及び装置によって製造された完成製品において、二次塗布は、樹脂内に粒子を包埋せずに微細研磨粒子上に樹脂の軽い塗膜を提供する。顕微鏡で観察すると、例えば、個々の粒子は繊維につなぎとめられ、繊維の外表面から外側へ延在することが観察される。この構造において、微細研磨粒子は、完成製品の最初の塗布に即座に研磨効果があるように製品内に位置決めされる。更に、粒子はウェブの繊維に強力に接着され、申し分のない使用寿命を備えた研磨製品を提供する。
本発明の操作は下記の詳細実施例に関連して詳述する。これらの実施例は様々な特定の好適な実施態様及び技術を更に説明するために提供される。しかし、本発明の範囲内にありながら、数多くの変形例及び修正が可能であると理解しなければならない。他に指定のない限り、すべての部及びパーセンテージは重量パーセンテージである。
試験方法
下記に述べる実施例において、次の試験方法を用いた。
スカフィング試験
スカフィング試験を用いて、一般的な自動車塗装面上の研磨製品の研磨品質をシミュレートした。試験試料は、ニュージャージー州、ウェインのAmerican Cyanamidが「Acrylite」の商品名で４８×９６インチ（１．２２×２．４４ｍ）のシートで販売の、厚さ１／８インチ（３．２mm）、ロックウェルボール硬度９０〜１０５のポリ（メチル）メタクリレートシート材料から準備した。アクリルシートの上部から保護被覆を取り外し、「PPGブラックユニバーサル下塗（Black Universal Base Coat）」ペイント（オハイオ州、クリーブランドのPPG Industries Inc.、自動車仕上げ部門）の両面塗を、製造業者の推奨基準に従って塗布した。黒下塗の上に、「PPG Paint DAU 82、透明」（オハイオ州、クリーブランドのPPG Industries Inc.）の両面塗を３回、製造業者の推奨基準に従って塗布したが、各両面塗の間に約３０分の「フラッシュタイム」を設けた。塗布されたシートをおよそ７２時間空気乾燥した。塗布表面のひっかき傷を最小限にするように気を付けて、塗布したシートから数多くの４インチ（１０．２cm）直径の試験試料を切断した。次いで切断したディスクを１５０°Ｆ（６６℃）の炉で、塗布した表面が接触するのを避けて、約１６時間ベークし、ペイントコーティングを完全に硬化した。試験試料は試験用の準備ができた。
試験は、Schiefer研磨機械（メリーランド州、GaithersburgのFrazier Precision Companyが販売）で行われ、Schiefer研磨機械は、プレートを保持して試験試料を下ターンテーブルに固定するばねクリップと、研磨組成を上ターンテーブルに保持する機械的締結具（3M SCOTCHMATE DUAL LOCK SJ3442 Type 170）とに嵌合した。各試験のために、計数器は５００回転するように設定した。試験する対象の研磨粒子の４インチ（１０．２cm）直径ディスクが切断され、機械的締結具を介して上ターンテーブルに装着された。研磨粒子が互いに大幅に異なる接触表面を有する場合、どちらの面を試験したか表記した。先に準備した４インチ（１０．２cm）直径の塗装したアクリルディスクは、ミリグラムの精度まで重量を量り（Ｗ1）、塗装した面を上に向けるようにばねクリップを介して下ターンテーブルに装着した。１０lb（４．５５kg）の重りを研磨テスターの荷重プラットフォームに載せた。研磨テスターを湿式試験のために垂直にする場合は、水の供給は止める。上ターンテーブルを、荷重重量の全力下で下げて塗装したアクリルディスクに接触させ、機械を開始した。５００回転後、機械を止め、研磨粒子を上ターンテーブルから除去して捨てて、塗装したアクリルディスクを下ターンテーブルから取り外した。乾いたペーパータオルで拭くことによって、塗装したアクリルディスクからいずれの挨または破片を除去し、ディスクの重量を量った（Ｗ2）。差Ｗ1−Ｗ2は、ミリグラムの精度まで「カット」として報告した。
試験は、下にあるいずれの黒塗を除去するほど塗布したアクリルディスクをすり減らしてはいけない。すり減りが黒層に進んだ場合、試験を繰り返した。２回目の試みですり減りが黒層を通り抜けた場合、透明塗膜の追加層を備えた新しく塗装したアクリルディスクを準備しなければならない。
材料記載
下記の実施例において、材料は下記の通りである。
ナイロンステープルファイバは、１２デニール（１３．３dtex）×３８mmのナイロン６，６ステープルファイバであり、カナダ、オンタリオ州、ミシソーガのDupont Canada Inc.が「T-885」という商品名で販売しているものである。
フェノール樹脂は、カナダ、オンタリオ州、ミシソーガのNeste Canada Inc.の事業部、Neste Resins Canadaが「BB077」という商品名で販売のレゾール初期縮合物である。
消泡剤は、ミシガン州、ミドランドのDow Corning Corp.が「Q2」という商品名で販売のシリコーン消泡剤である。
界面活性剤は、カリフォルニア州、Paso RoblesのChemron Corporationが「Sulfochem SLS」という商品名で販売の界面活性剤である。
赤染料プレミックスは、赤顔料１４部（デラウェア州、ニューポートのチバガイギー社、顔料事業部）と、「Black Dye Nigro Eclacid」２部（ノースカロライナ州、ハイポイントのRite Industries）と、水８４部からなる混合物である。
研磨粒子は、メジアン粒子直径約２８ミクロンのANSIグレード２８０以上のより微細なＡｌ2Ｏ3である。
実施例１
厚く弾力のある不規則なエアレイドファブリックは、「ランドウェバー」機械（ニューヨーク州、マセドンのRando Machine Companyが販売）で形成され、１４７g/m2の１２デニール×３８mmのナイロンステープルファイバからなる。ウェブは幅およそ６１cm（２４インチ）であった。表１に述べた組成物を有するプレボンド塗料をエアレイドファブリックに塗布して１０９g/m2の乾燥含浸重量を達成した。次いでプレボンドは１７０℃の炉で１０５秒間硬化した。表１に述べた組成物を有する一次塗布前駆物質は、起泡機（ペンシルバニア州、ウェストローンのSKG Industriesが「F2S-8」という商品名で販売）を、ブロー比約１７：１で製造業者の推奨手順に従って使用して、起泡した。起泡した一次塗布はスロットダイを介して２ロール塗布機の上ロールへ運ばれ、それによって、起泡した一次塗布前駆物質を、先に塗布して硬化したプレボンドウェブへ塗布し、６３g/m2の一次塗布乾燥含浸重量を提供した。研磨粒子は、およそ９０００ＲＰＭで操作される粒子吹付機（イリノイ州、フランクリンパークのBinks Manufacturing Companyが「Sames EPB-2000」という商品名で販売）を介して、未硬化一次塗布前駆物質に１０５g/m2の含浸重量で、起泡塗布ウェブの両側に塗布した。研磨粒子は、振動予供給装置（オハイオ州、クリーブランドのCleveland Vibratory Companyが「Type 151」という商品名で販売）から供給空気なしに粒子吹付機へ滴下供給される。粒子吹付機出口は、研磨粒子をウェブ表面全体にわたって堆積させるのにウェブ表面上の十分な高さに設定された。ウェブは、およそ７．６メートル／分（２５フィート／分）のウェブ速度で吹付機の下を通った。次いで研磨剤が塗布されたウェブは１４８℃の炉で７２秒間硬化され、次に１６０℃で７２秒間更に加熱された。表１に述べた組成物を有する二次塗布前駆物質は、ブロー比約１７：１で起泡され、一次塗布前駆物質と同様に塗布され、９２g/m2の二次塗布乾燥含浸重量を提供し、二次塗布前駆物質は１４８℃の炉で７２秒間最終硬化を受け、次に１６０℃で７２秒間加熱された。試験試料は、スカフィング試験手順に従って評価された。結果を表２に示した。
実施例２
実施例２は実施例１に使用した手順及び材料に従って行ったが、下記の点が異なる。１）プレボンド、一次塗布前駆物質及び二次塗布前駆物質として使用した組成物は表１の「実施例２」として述べてある。２）一次塗布前駆物質乾燥含浸重量は５０g/m2であった。３）二次塗布前駆物質乾燥含浸重量は６３g/m2であった。４）研磨粒子は、図８Ｄに関連して略例示したようにウェブ上１５５mmの高さに位置決めされ、図６Ａに例示の型の４つの粒子吹付機を用い、１０５g/m2の含浸重量でウェブの片面のみに塗布した。粒子吹付機は、図３に例示した実施態様に関連して記載したように流動床５２に装着された４つのベンチュリインゼクタ５６によって供給された。粒子塗布機のパラメータは次の通りである。流動空気は約５psiの圧力で入口５３を通って導入される。一次空気は約６０psiの圧力でベンチュリ５６の入口５８内に導入される。二次空気は入口６０へ導入されない。６１cm（２４インチ）幅のウェブが、１５．４メートル／分（５０フィート／分）のウェブ速度で供給される。５）一次塗布前駆物質はわずか１４８℃で７２秒間硬化された。６）二次塗布前駆物質組成物は１４８℃で４３２秒間硬化された。試験試料は、スカフィング試験手順に従って試験され、結果を表２に示した。
比較例Ａ
比較例Ａは、ミネソタ州、セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング社が販売の「SCOTCH-BRITE 07447 A-VFN一般用ハンドパッド」という商品名を有する市販の不織研磨表面状態調節材料である。パッドは、繊維重量約１４７g/m2、総樹脂重量約２５０g/m2及び無機充填配合剤量約２１０g/m2を有する不織支持体を含む。このパッドに使用される無機質は、メジアン粒子直径約２８ミクロンのグレード２８０以上の微細な酸化アルミニウムである。比較例Ａは、スカフィング試験手順に従って試験され、結果を表２に示した。
0004150077.tif 000002
0004150077.tif 000003
表２の比較試験の結果は、本発明の製品のカットの量が思いがけなく高く、比較例Ａの製品によって提供されたカットよりかなり多いことを示す。比較例Ａの製品の平均カットは、実施例２の本発明のパッドによって提供されたカットのわずか２８％、実施例１の本発明のパッドによって提供されたカットの２８％であった。
上述の試験及び試験結果は予測のためではなく、単に例示を意図するものであり、試験手順を変えると異なる結果が得られると予想することができる。
本発明の方法及び装置によって製造された製品を使用して、広い範囲の工作物表面を研磨及び／または磨くことができる。これらの工作物表面は、金属（軟鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、ねずみ鋳鉄、チタン、アルミニウム等を含む）、金属合金（銅、黄銅等）、エキゾチック金属合金、セラミックス、ガラス、木（松、オーク、楓、楡、胡桃、ヒッコリー、マホガニー、桜等を含む）、木材様材料（パーティクルボード、合板、ベニヤ等を含む）複合材料、塗装面、プラスチック（熱可塑性樹脂及び強化熱可塑性樹脂を含む）、石（宝石、大理石、花崗岩及び準貴石を含む）、ガラス表面（ガラステレビスクリーン、窓（家の窓、事務所の窓、自動車の窓、航空機の窓、列車の窓、バスの窓等を含む）、ガラスディスプレイ棚、鏡等を含む）、等を含む。研磨製品を使用して、家庭用品（皿、鍋、釜等を含む）、家具、壁、流し、浴槽、シャワー、床等の表面を清掃してもよい。
工作物は平坦であるか、またはそれに関連した形状または輪郭であってもよい。特定の工作物の例として、眼レンズ、ガラステレビスクリーン、金属エンジン部品（カムシャフト、クランクシャフト、エンジンブロック等を含む）、手工具金属鍛造品、光ファイバ磨き、棺、家具、木製キャビネット、タービンブレード、塗装自動車部品、浴槽、シャワー、流し等が挙げられる。
特定の用途により、研磨界面の力は、約０．０１kg〜１００kg超の範囲でありうるが、一般に０．１〜１０kgである。また、用途により、研磨製品と工作物との界面に磨き液が存在してもよい。この液体は水及び／または有機溶剤でありうる。磨き液は、潤滑剤、油、乳化有機化合物、切削流体、石鹸等の添加剤を更に含んでもよい。研磨製品は使用中は磨き界面で振動運動をすることができる。
本発明の方法及び装置によって製造された研磨製品は、手で使用することも、機械と組み合わせて使用することもできる。例えば、研磨製品は不規則揺動工具または回転工具に固定することができる。研磨製品と工作物との少なくとも一方または両方は、互いに対して動く。
本発明は、いくつかの実施態様に関連して記載してきた。前述の詳細な説明及び実施例は理解を明確にするためにのみ示したものである。それらから不必要な限定をされるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、実施態様に多くの変更を加えることができることは、当業者には明らかである。従って、本発明の範囲は本明細書に記載した通りの詳細及び構造に限定されるものではなく、請求の範囲の文言によって記載された構造及びその構造の等価物によって限定されるものである。
【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６ａ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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