(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料を含む、砥粒上の第１の表面被覆、ならびにケイ酸塩、アミノシランおよびそれらの混合物からなる群より選ばれるケイ素含有化合物を含み、第１の表面被覆をおおう第２の表面被覆を有する改良した被吸着性（ｐｒｏｊｅｃｔａｂｉｌｉｔｙ）をもつ砥粒。
【請求項２】
第１の表面被覆における導電性材料がカーボンブラックおよび黒鉛から選ばれる請求項１記載の砥粒。
【請求項３】
砥粒表面に堆積される導電性材料の量が砥粒の質量の高々０．１％を示す請求項１記載の砥粒。
【請求項４】
砥粒表面に堆積される導電性材料の量が砥粒の質量の０．０４〜０．０８％を示す請求項１記載の砥粒。
【請求項５】
第２の表面被覆がアルカリ金属ケイ酸塩を含む請求項１記載の砥粒。
【請求項６】
第２の表面被覆が砥粒の質量の０．０１〜０．５％の量（シリカとして測定）のケイ酸塩を含む請求項１記載の砥粒。
【請求項７】
第２の表面被覆が砥粒の質量の０．０２〜０．０４％の量（シリカとして測定）のケイ酸塩を含む請求項１記載の砥粒。
【請求項８】
第２の表面被覆がアミノシランを含む請求項１記載の砥粒。
【請求項９】
第２の表面被覆が砥粒の質量の０．０５〜０．２％である量のアミノシランを含む請求項１記載の砥粒。
【請求項１０】
砥粒が溶融アルミナ／ジルコニアである請求項１記載の砥粒。
【請求項１１】
砥粒がグリット径２４もしくはそれより粗い請求項１記載の砥粒。
【請求項１２】
ａ）アルミナおよび溶融アルミナ／ジルコニアからなる群より選ばれる砥粒を供給すること；
ｂ）キャリア中に分散された導電性材料を含む該砥粒に第１の表面被覆を付着させること；
ｃ）第１の表面被覆にわたって第２の被覆を付着させ、第２の被覆はケイ酸塩、オルガノシランおよびそれらの混合物からなる群より選ばれるケイ素含有化合物を含むこと；ならびに
ｄ）被覆された砥粒を乾燥すること、
を含む、改良した被吸着性を有する砥粒の製造方法。
【請求項１３】
第１の被覆が第２の被覆の付着前に乾燥されない請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第１の被覆のためのキャリアが親水性重合体の液体である請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
キャリアがポリビニルアルコールであり、そして導電性材料がカーボンブラックである請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
第２の被覆がケイ酸ナトリウムの水性溶液として付着される請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
第２の被覆がオルガノシランを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
第１の被覆が導電性材料の砥粒質量にもとづいて０．０４〜０．０８wt％堆積するのに十分な量で付着される請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
付着される第２の被覆の量がケイ酸塩（シリカとして測定）の砥粒質量にもとづいて０．０２〜０．０４％を堆積するのに十分である請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
付着される第２の被覆の量がオルガノシランの砥粒質量にもとづいて、０．０５〜０．２％を堆積するのに十分である請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は被覆研摩材（研磨布紙）（ｃｏａｔｅｄ  ａｂｒａｓｉｖｅｓ）の製造において改良された適合性を有する砥粒に関する。
【０００２】
被覆研摩材は、基板上に、「基礎」（“ｍａｋｅｒ”）被覆と呼ばれる硬化性バインダーレジン配合物の層を堆積し、ついで未硬化もしくは不十分に硬化した基礎被覆の上に砥粒を堆積することにより製造されることが多い。砥粒は、ついで部分的に、もしくは十分に硬化される基礎被覆に粘着し、その後砥粒に上張りする、硬化性レジンバインダーのもう１つの被覆（「上引き」（“ｓｉｇｅ”）被覆）を供給される。この上引き被覆は、硬化されると、被覆研摩材が使用されるときに適切に砥粒を保持するように設計される。
【０００３】
本発明は基礎被覆上に砥粒を堆積するための方法に主として関する。２つの基本的なアプローチがある：砥粒は基礎被覆の表面上に重力で供給されうる；または砥粒は同一表面上に吸着され（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）うる。後者の方法は最も広く使用され、そして吸着する力（ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）は事実上、静電気である。砥粒はベッドもしくはトレイ上に置かれ、そしてその上に基礎被覆を有する基板は下方に面する基礎被覆とともにベッドを横切る。静電気の差異は基板の背後（そしてベッドのすぐ上方）、およびベッド自体の下のプレートの間に設けられる。砥粒は帯電され、そして基礎被覆の方に吸着され、そしてそれに接着する。これはＵＰ−堆積といわれることが多い。
【０００４】
これが理論であり、多くの砥粒に対してきわめて有効である。しかし、特にアルミナ／ジルコニア砥粒のような、いくつかの砥粒は、保持しうる電荷量および電荷が保持されうる時間によって、空気の水分接触に非常に影響を受けやすい。非吸着性を改良するために塩化マグネシウムのような塩で砥粒を処理することが知られているが、水分効果はそのときでさえ支配的要因である。吸着する領域の湿度が変動されうるならば、作業で堆積される砥粒の量は、はじめと終わりで異なり、または砥粒の被覆は不調和であることが多い。この問題の標準的な解決は新たに処理された砥粒のみを用いること、および／または温度および湿度を調節された環境内で砥粒を堆積させることである。
【０００５】
問題の重大さは粒子の大きさに部分的に依存する。砥粒が大きければ大きいほど、多くの帯電がうまく砥粒を吸着させることを可能にするために保持されなければならない。その問題は２４グリット径およびそれより粗いアルミナ／ジルコニア砥粒で最も重大な表現に達するようにみえる。
【０００６】
本発明は湿度条件の変動範囲において、比較的一定の被吸着性を維持する砥粒を提供する。さらに本発明は被吸着性を改良するために砥粒を処理する方法を提供する。本発明は幅広い適用可能性を有するが、アルミナ／ジルコニア砥粒のような水分の影響を受けやすい砥粒に主として有用である。
【０００７】
発明の説明
本発明は、導電性材料を含む、砥粒上の第１の表面被覆、ならびにケイ酸塩、オルガノシランおよびそれらの混合物を含む群から選ばれるケイ素含有化合物を含み、第１の表面被覆をおおう第２の表面被覆を有する改良した被吸着性をもつ砥粒を提供する。
【０００８】
第１の表面被覆の成分である導電性材料は、カーボンブラックもしくは黒鉛、または導電性である炭素の他の元素形態でありうる。炭素を砥粒表面にもっと容易に付着させることを可能にするために、炭素はポリビニルアルコール溶液のような有機バインダーのスラリーとして付着されるのが好適である。使用されうる他のバインダーはポリビニルアセテートのような不飽和ポリエステルを含む。
【０００９】
第２の被覆は、金属ケイ酸塩もしくは有機ケイ酸塩であり、容易に加水分解してケイ酸になる。最も容易に利用しうるケイ酸塩はケイ酸ナトリウムのようなアルカリ金属ケイ酸塩である。これは容易に利用し得、水に分散性であり、そして安価であるという利点を有する。しかしケイ酸エチルのようなアルキルシリケートも使用されうる。代替的にもしくは付加的に、ケイ素含有化合物は付着調節もしくはカップリング添加剤として一般的に用いられる種類のオルガノシランでありうる。このような化合物はＺ−６０３０としてＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、そしてＡ−１７４およびＡ−１１００としてＵｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから現在、商業的に入手しうる。最も好適なオルガノシラン類のいくつかはＡ−１１００のようなアミノシラン類である。
【００１０】
第２の被覆は第１の被覆が乾燥される前に第１の被覆にわたって付着されるのが好適である。このように中間の乾燥段階は必要とされない。
【００１１】
第１の層を含む導電性炭素被覆の量は、砥粒の質量の０．０３％以上から、０．１％程度までであり得る。しかし、好適には、使用される量は砥粒の０．０４〜０．０８％である。
【００１２】
第２の被覆において砥粒上に堆積されるケイ酸塩の量は（シリカとして測定されて）、好ましくは砥粒自体の質量の０．０１〜０．５％、そしてもっと好ましくは０．０２〜０．０４％である。
【００１３】
オルガノシランが使用されるとき、添加される量は砥粒質量にもとづいて好ましくは０．０５〜０．２％、特に０．０８〜０．１５％である。
【００１４】
砥粒自体は溶融もしくはセラミックアルミナ、炭化ケイ素およびアルミナ／ジルコニアのような今日使用されているいかなる典型的な砥粒であってもよい。前述のように、問題は溶融アルミナ／ジルコニア砥粒について最も強烈である。このような溶融混合物におけるジルコニアの量は質量で約２０％から質量で約４３％の理論的共融値でありうる。
【００１５】
好適な態様の説明
本発明は次の例に関してここで説明されるが、それらは本発明の必要な制限を意味しないことが理解される。
【００１６】
例において、第１層の炭素成分はカーボンブラック粉末であり、選ばれた試料はＣａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより「Ｖｕｌｃａｎ−ＸＣ７２Ｒ」の商標で販売されている。選ばれた砥粒は２４グリットのアルミナ／ジルコニアであり、登録商標「ＮＯＲＺＯＮ」ＮＺＰでＮｏｒｔｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙにより販売されている。
例１
ポリビニルアルコールの７．５wt％水性溶液がカーボンブラックと混合され、第１の被覆を与える材料を生成した。処理された砥粒の量は４５４gmであり、第１の被覆材料はポリビニルアルコールの７．５％溶液３．５gm、水０．８gmおよびカーボンブラック０．２３ｇを含んでいた。混合物は砥粒上に注がれ、ブレンダーで混合されて砥粒表面上に一様な被覆を形成した。
【００１７】
ついで被覆された砥粒はケイ酸ナトリウム０．４０wt％を含む溶液で処理された。これは第１の被覆が乾燥される前にブレンダーに注がれた。乾燥は、第２の被覆が終了した後に開始されたにすぎない。これは１００℃で一夜行なわれた。
【００１８】
ついで、「砥粒活動性指数」（“Ｇｒａｉｎ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ  Ｉｎｄｅｘ”）が計算された。この指数は２０倍された「砥粒活動性」（“Ｇｒａｉｎ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ”）の逆数として定義された。「砥粒活動性」は一定量の砥粒が一定の帯電差のもとで一定の距離を越えて吸着されるのに要する秒数である。したがって、変動する条件に伴う被吸着性の変動を示す比較手段として主に有用である。それは基準の間隔に維持され、そして一定レベルでの電圧差（この場合、１４．５Ｖ）で帯電された一対の対向するプレートの１つの上に既知の質量の砥粒を置くことにより測定される。プレート表面上の砥粒の質量は連続して測定され、プレート間の帯電差が設けられる。ほとんど２ｇの砥粒が間隔を越えて吸着される時間が測定された。２０秒未満のこの特定の試験についての被吸着時間（砥粒活動性）は許容しうると考えられる。
【００１９】
砥粒活動性指数が約１．９で測定され、許容しうる最小値は約０．９である。したがって、本発明の二重被覆はＵＰ被覆作業において吸着されうる砥粒を提供するのに非常に有効である。
【００２０】
この検討の延長として、一連の実験が実施され、そこではまず第１に、第１層のカーボンブラック含量が一定に保持され、そして第２層のケイ酸ナトリウム量が変動された。結果は図１に表わされるグラフに示される。
【００２１】
第１層のカーボンブラック量を変動させる結果は変動されたが、第２の被覆のケイ酸ナトリウム量は一定に保持された。結果は図２のようにグラフに示される。図を考慮すると、カーボンブラックおよびケイ酸ナトリウムの最適含量は約５００ppm で生じることがわかる。これは炭素０．０５wt％およびケイ酸ナトリウム０．０５wt％（もしくはシリカとして測定されて約０．０２５％）に相当する。
例２
この例において砥粒活動性は、ａ）例１で使用されたのと同一の第２のケイ酸ナトリウム被覆、およびｂ）砥粒質量にもとづいて０．１％のアミノシラン被覆の第２被覆、について得られた。各場合において、第１の被覆は例１に示されたのと全く同一であり、そして活動性の試験方法も同一であった。
【００２２】
図３に示される棒グラフは、ケイ酸塩のようには有効ではないがアミノシランは被覆砥粒について満足しうる水準の被吸着性を達成したことを示す。加えて、それは増大した研削性能を与えたが、それはこの添加剤が促進した、結合剤と砥粒間の比較的良好な接着力の結果と思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第２の被覆に一定のケイ酸塩含量を有する、第１の被覆における炭素含量の変動に伴う砥粒活動性の変動を示す。
【図２】  第１の被覆に一定の炭素含量を有する、第２の被覆におけるケイ酸塩含量の変動に伴う砥粒活動性の変動を示す。
【図３】  第２のケイ酸塩被覆および第２のオルガノシラン被覆についての砥粒活動性を示す棒グラフ。
【図１】
0003771493.tif 000002
【図２】
0003771493.tif 000003
【図３】
0003771493.tif 000004