JP6454796B2 - 不織布研磨物品及びその製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

（技術分野）
本開示は概して、不織布研磨物品及びそれらの製造及び使用方法に関する。

（背景）
不織布研磨物品は、一般に、不織布ウェブ（例えば、嵩高で目の粗い繊維不織布ウェブ）と、研磨粒子と、バインダー剤（通常、「バインダー」と呼ばれる）とを有し、このバインダー剤は、不織布ウェブ内の繊維を互いに接着させ、研磨粒子を不織布ウェブに固定する。不織布研磨物品の例としては、３Ｍ社（3M Company）（ミネソタ州、セントポール）から商品名「ＳＣＯＴＣＨ−ＢＲＩＴＥ」として販売されているもののような、不織布研磨ハンドパッド並びに表面仕上げ研磨ディスク及びベルトが挙げられる。

別の種類の不織布研磨物品に不織布研磨ホイールがある。不織布研磨ホイールの例としては、渦巻型研磨ホイール（不織布研磨ウェブがコアの周囲に螺旋状に巻回されている）及び一体型研磨ホイール（１つ以上の個々の不織布研磨ウェブディスクを積み重ねて形成される）が挙げられる。不織布研磨ホイールも、３Ｍ社（ミネソタ州、セントポール）から商品名「ＳＣＯＴＣＨ−ＢＲＩＴＥ」として入手可能である。

一製造方法では、不織繊維ウェブをバインダー前駆体材料で被覆する。次に、研磨粒子をバインダー前駆体材料に付着させて、次にそれを硬化させて研磨粒子を繊維ウェブに固定する。

歴史的に、嵩高で目の粗い不織布研磨物品は、様々な被覆技術を用いて製造されてきた。例えば、米国特許第２，９５８，５９３号（Ｈｏｏｖｅｒ ｅｔ ａｌ．）では、不織布研磨物品は、バインダーと、溶剤と、研磨粒子とからなる溶液を含む比較的薄いスラリーの噴霧塗布によって製造される。別の方法では、国際特許出願公開第２０１４／１３７９７２（Ａ１）号（Ｋａｕｒ ｅｔ ａｌ．）に記載されているような滴下コーティング法によって研磨粒子を塗布してもよい。

米国特許第６，０１７，８３１号（Ｂｅａｒｄｓｌｅｙ ｅｔ ａｌ．）には、均一に分散した無数の微細な研磨粒子をバインダー前駆体で被覆された繊維上に（好ましくは重力により沈降させることによって）沈着させる更に別の被覆技術が記載されている。静電コーティングを使用して研磨粒子を方向付けてそれらを嵩高な不織布材料に接着することが、米国特許第７，３９３，３７１号（Ｏ’Ｇａｒｙ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。

（概要）
上記の開示にもかかわらず、本発明者らは、期せずして、好適な条件下で、研磨粒子が繊維軸の周りで四方八方に垂直に延びた状態でこれらの研磨粒子が１つの層として（好ましくは密集して）配置されるように、研磨材小板（abrasive platelet）を不織繊維ウェブの繊維に沿って連続的に被覆することができることを見出した。

第１の態様において、本開示は、
不織布研磨物品であって、
交絡した繊維を含む嵩高で目の粗い不織繊維ウェブと、
少なくとも１つのバインダー材料によって交絡した繊維に固定された研磨材小板とを備え、
研磨材小板の大多数は、それぞれ、交絡した繊維の少なくとも１本に縁部方向で接着されている、不織布研磨物品を提供する。

本開示による不織布研磨物品は、ハンドパッド、フロアパッド、表面仕上げパッド、フラップブラシ、ディスク、ベルトなどの形態を有するか、又は一体型若しくは渦巻型研磨ホイールに転換することができる。

第２の態様において、本開示は、研磨物品を製造する方法を提供し、この方法は、
ｉ）複数の交絡した繊維を含む嵩高で目の粗い不織繊維ウェブを提供するステップと、
ｉｉ）嵩高で目の粗い不織繊維ウェブの少なくとも一部分を第１の硬化性バインダー前駆体で被覆して、被覆された繊維ウェブを提供するステップと、
ｉｉｉ）複数の研磨材小板を第１の硬化性バインダー前駆体の少なくとも一部分に静電沈着させるステップと、
ｉｖ）第１の硬化性バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化するステップとを含み、
研磨材小板の大多数は、各々、交絡した繊維の少なくとも１本に縁部方向で接着されている。

特定の好ましい実施形態において、この方法は、第１の硬化性バインダー前駆体及び研磨材小板の少なくとも一部分を第２の硬化性バインダー前駆体で被覆するステップと、第２のバインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化するステップとを更に含む。

期せずして有利なことに、本開示による不織布研磨物品は、研磨材技術分野に特有の従来の不織布研磨物品よりも優れた研磨性能を示す。

本明細書で使用する場合、
繊維に接着された研磨材小板に関する「縁部方向で接着される」という用語は、研磨材小板が主にそれらの周縁部で繊維に接着されていることを意味する。

繊維に接着された研磨材小板に関する「密集している（closely-packed）」という用語は、研磨材小板の大多数（例えば、少なくとも５０％、少なくとも６０％、又は少なくとも７５％）が、隣接する研磨材小板からそれらの隣接する研磨材小板の幅よりも小さい距離だけ離れて配置されていることを意味する。

「直交する」という用語は、７５度〜１０５度（好ましくは、８０度〜１００度、より好ましくは、８５度〜９５度）の角度を形成することを意味する。

「研磨材小板」という用語は、微細な平坦体及び／又は幅及び長さより実質的に短い厚さによって特徴付けられる薄片に似た（無作為に破砕され、意図的に成形されかつ／又は成型された（例えば、薄い切頭三角錐）か何らかの）研磨粒子を指す。研磨材小板は、一般に、研磨材小板の長さ及び幅を画定する２つの対向する主面を有し、これらの主面は、それらの間に厚さを配置した状態で、少なくとも１つの線及び／又は少なくとも１つの面を含む周縁部に沿って接合されている。例えば、厚さは、長さ及び／又は幅の１／２、１／３、１／４、１／５、１／６、１／７、１／８、１／９、又は１／１０以下であってもよい。

「長さ」という用語は、物体の最長寸法を指す。

「幅」という用語は、長さに対して垂直な物体の最長寸法を指す。

「厚さ」という用語は、長さ及び幅に対して垂直である残りの寸法を指す。

本開示の特徴及び利点は、「発明を実施するための形態」並びに添付された「特許請求の範囲」を考慮することで、更に理解される。

例示的な不織布研磨物品１００の斜視図である。 図１Ａに示した不織布研磨物品１００の領域１Ｂの拡大図である。 例示的な渦巻型研磨ホイール２００の斜視図である。 例示的な一体型研磨ホイール３００の斜視図である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。 以下の「実施例」の項で作製される各不織布研磨物品の顕微鏡写真である。

本明細書及び図中で繰り返し使用される参照符合は、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことが意図される。本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる他の多くの改変形態及び実施形態が当業者によって考案されうることが理解されるべきである。図面は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。

（詳細な説明）
一体型研磨ホイール及び渦巻型研磨ホイールなどの不織布研磨ホイールは、ダイヤモンド又は立方晶硝酸化ホウ素（cubic boron nitrate）研磨粒子のような超砥粒を含有する嵩高な繊維状の接着された不織布シート又はウェブから作製することができる。そのようなシート又はウェブは、典型的にはスラリー状の硬化性バインダー前駆体を不織繊維ウェブ上に又はそれ全体に被覆することを含む処理によって製造され得る。一体型又は渦巻型研磨ホイールの形成において、不織繊維ウェブは、典型的には、嵩高で目の粗い不織布物品に用いられる不織繊維ウェブに比べて圧縮（すなわち、高密度化）されている。

使用に適した不織繊維ウェブは、研磨材技術分野で既知である。典型的には、不織繊維ウェブは、交絡した繊維のウェブを含む。繊維は、連続繊維、短繊維、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。例えば、繊維ウェブは、少なくとも約２０ミリメートル（ｍｍ）、少なくとも約３０ｍｍ、又は少なくとも約４０ｍｍ、かつ約１１０ｍｍ未満、約８５ｍｍ未満、又は約６５ｍｍ未満の長さを有する短繊維を含んでよいが、より短い繊維及びより長い繊維（例えば、連続繊維）も有用である場合がある。繊維は、少なくとも約１．７デシテックス（ｄｔｅｘ、すなわち、グラム／１００００メートル）、少なくとも約６ｄｔｅｘ、又は少なくとも約１７ｄｔｅｘ、かつ約５６０ｄｔｅｘ未満、約２８０ｄｔｅｘ未満、又は約１２０ｄｔｅｘ未満の繊度又は線密度を有してよいが、より小さな及び／又はより大きな線密度を有する繊維も有用である場合がある。異なる線密度を有する繊維の混合物もまた、例えば、使用時に特に好ましい表面仕上がりが得られる研磨物品を提供するために有用である場合がある。スパンボンド不織布を用いる場合、フィラメントは、実質的により大きな直径であってもよく、例えば、直径２ｍｍ以下又はそれ以上であってよい。

繊維ウェブは、例えば、従来のエアレイド、カード、スティッチボンド、スパンボンド、ウェットレイド及び／又はメルトブローン手順により製造することができる。エアレイド繊維ウェブは、例えば、ランド・マシーン社（Rando Machine Company）（ニューヨーク州、マセドン）から商品名「ＲＡＮＤＯ ＷＥＢＢＥＲ」で市販されているものなどの機器を用いて作製することができる。

不織繊維ウェブは、典型的には、接着バインダー及び研磨粒子との適合性があると同時に、物品の他の構成要素とも適合性があるように選択され、典型的には、硬化性バインダー前駆体の適用及び硬化中に使用されるような加工条件（例えば温度）に耐えることができる。繊維は、例えば、可撓性、弾性、耐久性又は耐用寿命、磨耗性、及び仕上がり特性などの研磨物品の特性に作用するように選択することができる。好適であり得る繊維の例としては、天然繊維、合成繊維、並びに天然繊維及び／又は合成繊維の混合物が挙げられる。合成繊維の例としては、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、ポリカプロラクタム）、ポリプロピレン、アクリロニトリル（すなわち、アクリル）、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、及び塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマーから製造されるものが挙げられる。好適な天然繊維の例としては、綿、羊毛、黄麻、及び麻布が挙げられる。繊維は、未使用材料又は、例えば、裁断、カーペット製造、繊維製造、若しくは繊維加工から再生された、回収材料若しくは屑材料によるものであってよい。繊維は、均質であってもよく、又は２成分繊維（例えば、共紡糸芯鞘型繊維）のような複合体であってもよい。繊維は、伸張されていてもよく、けん縮されていてもよいが、また押出成形プロセスによって形成されるもののような連続フィラメントであってもよい。繊維を組み合わせて使用してもよい。

バインダー前駆体組成物を用いた被覆及び／又は含浸より前に、不織繊維ウェブは、典型的には、単位面積あたりの重量（すなわち坪量）で、少なくとも約５０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）、少なくとも約１００ｇｓｍ、若しくは少なくとも約１５０ｇｓｍを有し、かつ／又は（例えば、硬化性バインダー前駆体又は任意選択のプレボンド樹脂を用いた）任意の被覆の前に測定して、約６００ｇｓｍ未満、約５００ｇｓｍ未満、若しくは約４００ｇｓｍ未満を有するが、より大きい及びより小さい坪量を使用してもよい。更に、硬化性バインダー前駆体を含浸させる前に、繊維ウェブは、典型的には、少なくとも約３ｍｍ、少なくとも約６ｍｍ、若しくは少なくとも約１０ｍｍ、かつ／又は約１００ｍｍ未満、約５０ｍｍ未満、若しくは約２５ｍｍ未満の厚さを有するが、より厚い及びより薄いものも有用である場合がある。

しばしば、研磨材技術分野において既知であるように、硬化性バインダー前駆体で被覆する前に、プレボンド樹脂を不織繊維ウェブに塗布することが有益である。プレボンド樹脂は、例えば、操作中に不織繊維ウェブの一体性を維持することを補助するのに役立ち、ウレタンバインダーの不織繊維ウェブへの接着を促進することもできる。プレボンド樹脂の例としては、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、にかわ、アクリル樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本方式で用いられるプレボンド樹脂の量は、典型的には、架橋接点で繊維同士を接着するのに見合った最小量に調節されている。不織繊維ウェブが熱接着性繊維を含む場合、不織繊維ウェブの熱接着もまた、加工中のウェブの一体性を維持するのに有益である場合がある。

嵩高で目の粗い不織繊維ウェブを含む不織布研磨物品（例えば、ハンドパッド、表面仕上げディスク及びベルト、フラップブラシ、又は一体型若しくは渦巻型の研磨ホイールを製造するために使用される不織布研磨ウェブ）では、バインダー及び研磨粒子によって実質的に充填されていない隣接する繊維間の多数の隙間は、極めて低密度の複合構造体となり、この複合体は、多数の比較的大きな連通した空隙上に網状物を有する。結果として得られた軽量で嵩高な極端に目の粗い繊維構造体は、特に水及び油などの液体と共に使用された場合には、本質的に非閉塞性かつ非充填性である。これらの構造体は、また、洗浄液を用いた簡単な洗い流しで容易に洗浄し、乾燥し、かなりの時間放置したのち再使用することができる。このために、これらの不織布研磨物品の空隙は、複合構造体によって占められる全空間のうちの少なくとも約７５％、好ましくはそれより多くを構成し得る。

好適な硬化性バインダー前駆体（例えば、第１及び／又は第２の硬化性バインダー前駆体に適している）としては、レゾールフェノール樹脂、ノボラックフェノール樹脂、エポキシ樹脂、重合性アクリルモノマーオリゴマー及びポリマー、アルキド樹脂、シアネート樹脂、アミノプラスト樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂（一液型及び二液型）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。選択された硬化性バインダー前駆体システムによっては、適切な硬化剤（例えば、架橋剤、触媒、又は開始剤）が存在してもよい。こうした好適な硬化剤の選択及び量は、研磨材技術分野において周知である。

硬化性バインダー組成物は、様々な添加物を含み得る。例えば、従来の樹脂フィラー（例えば、炭酸カルシウム又は微細繊維）、潤滑剤（例えば、ステアリン酸及び軽質石油のアルカリ金属塩）、破砕助剤（例えば、ホウフッ化カリウム）、湿潤剤又は界面活性剤（例えば、ラウリル硫酸ナトリウム）、消泡剤、顔料、染料、殺生物剤、カップリング剤（例えば、オルガノシラン）、可塑剤（例えば、ポリアルキレンポリオール又はフタル酸エステル）、増粘剤、及びそれらの組み合わせが挙げられる。典型的には、硬化性バインダー前駆体は、少なくとも１種の溶媒（例えば、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、水）を含み、硬化性バインダー前駆体が不織繊維ウェブ上を被覆することを促進するが、これは必要条件ではない。

いくつかの実施形態では、硬化性バインダー前駆体はウレタンプレポリマーである。有用なウレタンプレポリマーの例としては、ポリイソシアネート類及びそのブロック形が挙げられる。典型的には、ブロックポリイソシアネート類は、周囲条件下では（例えば、約２０℃〜約２５℃の範囲の温度では）、イソシアネート反応性化合物（例えば、アミン類、アルコール類、チオール類）と実質的に反応しないが、十分な熱エネルギーの適用時、ブロッキング剤が放出され、それによりアミン硬化剤と反応して共有結合を形成するイソシアネート官能基を生成する。

有用なポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート類（例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート又はトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート）、脂環式ポリイソシアネート類（例えば、水素化キシリレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネート）、芳香族ポリイソシアネート類（例えば、トリレンジイソシアネート又は４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート）、前述のポリイソシアネート類のいずれかと多価アルコールとの付加物（例えば、ジオール、低分子量ヒドロキシル基含有ポリエステル樹脂、及び／又は水）、前述のポリイソシアネート類の付加物（例えば、イソシアヌレート、ビウレット）、及びこれらの混合物が挙げられる。

有用な市販のポリイソシアネート類としては、例えば、ケムチュラ社（コネチカット州、ミドルベリー）から商品名「ＡＤＩＰＲＥＮＥ」で市販されているポリイソシアネート類（例えば、ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ ０３１１、ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ １００、ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ １６７、ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ ２１３、ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ ３１５、ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ ６８０、ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＬＦ １８００Ａ、ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＬＦ ６００Ｄ、ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＬＦＰ １９５０Ａ、ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＬＦＰ ２９５０Ａ、ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＬＦＰ ５９０Ｄ、ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＬＷ ５２０、及びＡＤＩＰＲＥＮＥ ＰＰ １０９５）、バイエル社（ペンシルバニア州、ピッツバーグ）から商品名「ＭＯＮＤＵＲ」で市販されているポリイソシアネート類（例えば、ＭＯＮＤＵＲ １４３７、ＭＯＮＤＵＲ ＭＰ−０９５、又はＭＯＮＤＵＲ ４４８）、及び、エアー・プロダクツ・アンド・ケミカルズ社（ペンシルバニア州、アレンタウン）から商品名「ＡＩＲＴＨＡＮＥ」及び「ＶＥＲＳＡＴＨＡＮＥ」で市販されているポリイソシアネート類（例えば、ＡＩＲＴＨＡＮＥ ＡＰＣ−５０４、ＡＩＲＴＨＡＮＥ ＰＳＴ−９５Ａ、ＡＩＲＴＨＡＮＥ ＰＳＴ−８５Ａ、ＡＩＲＴＨＡＮＥ ＰＥＴ−９１Ａ、ＡＩＲＴＨＡＮＥ ＰＥＴ−７５Ｄ、ＶＥＲＳＡＴＨＡＮＥ ＳＴＥ−９５Ａ、ＶＥＲＳＡＴＨＡＮＥ ＳＴＥ−Ｐ９５、ＶＥＲＳＡＴＨＡＮＥ ＳＴＳ−５５、ＶＥＲＳＡＴＨＡＮＥ ＳＭＥ−９０Ａ、及びＶＥＲＳＡＴＨＡＮＥ ＭＳ−９０Ａ）が挙げられる。

可使時間を延長するために、例えば、上記のようなポリイソシアネート類を、当技術分野において既知である種々の技術に従って、ブロッキング剤でブロックすることができる。例示的なブロッキング剤としては、ケトキシム類（例えば、２−ブタノンオキシム）、ラクタム類（例えば、εーカプロラクタム）、マロン酸エステル類（例えば、マロン酸ジメチル及びマロン酸ジエチル）、ピラゾール類（例えば、３，５−ジメチルピラゾール）、第３級アルコール類（例えば、ｔ−ブタノール又は２，２−ジメチルペンタノール）と、フェノール類（例えば、アルキル化フェノール類）と、上記アルコール類の混合物とを含むアルコール類が挙げられる。

例示的な有用な市販のブロックポリイソシアネート類としては、ケムチュラ社から商品名「ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＢＬ １１」、「ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＢＬ １６」、「ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＢＬ ３１」、「ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＢＬ ４６」、及び「ＡＤＩＰＲＥＮＥ ＢＬ ５００」で販売されているもの、また、バクセンデンケミカルズ社（イングランド、アクリントン）から商品名「ＴＲＩＸＥＮＥ」（例えば、ＴＲＩＸＥＮＥ ＢＬ ７６４１、ＴＲＩＸＥＮＥ ＢＬ ７６４２、ＴＲＩＸＥＮＥ ＢＬ ７７７２、及びＴＲＩＸＥＮＥ ＢＬ ７７７４）で販売されているものが挙げられる。

典型的には、硬化性バインダー前駆体中に存在する任意のウレタンプレポリマーの量は、硬化性バインダー前駆体の総重量を基準として１０〜４０重量％、より典型的には１５〜３０重量％、更により典型的には２０〜２５重量％であるが、これらの範囲外の量を用いてもよい。

ウレタンプレポリマー用の例示的な硬化剤としては、芳香族、アルキル−芳香族、又はアルキル多官能性アミン、好ましくは一級アミンが挙げられる。有用なアミン硬化剤の例としては、４，４’−メチレンジアニリン、ダウ・ケミカル社から市販されている商品名「ＣＵＲＩＴＨＡＮＥ １０３」及びバイエル社（ペンシルバニア州、ピッツバーグ）から市販されている商品名「ＭＤＡ−８５」として知られているものを含む２．１〜４．０の官能価を有する高分子メチレンジアニリン、１，５−ジアミン−２−メチルペンタン、トリス（２−アミノエチル）アミン、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミン（すなわち、イソホロンジアミン）、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾエート、ビス（ｏ−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−メチレンビス（ジメチルアントラニレート）、ビス（４−アミノ−３−エチルフェニル）メタン（例えば、日本化薬株式会社（Ｎｉｐｐｏｎ Ｋａｙａｋｕ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．）（日本、東京）により商品名「ＫＡＹＡＨＡＲＤ ＡＡ」として販売）、及びビス（４−アミノ−３，５−ジエチルフェニル）メタン（例えば、ロンザ社（Ｌｏｎｚａ，Ｌｔｄ．）（スイス、バーゼル）により商品名「ＬＯＮＺＡＣＵＲＥ Ｍ−ＤＥＡ」として販売）が挙げられる。必要に応じて、ポリオール（単数又は複数）を硬化性バインダー前駆体に添加し、例えば、意図する用途の必要性に応じて硬化速度を変更する（例えば、遅らせる）ことができる。アミン硬化剤は、意図する用途に必要とされる程度にブロックポリイソシアネートを硬化するのに有効な量（つまり、有効量）存在すべきであり、例えば、アミン硬化剤は、イソシアネート（又はブロックイソシアネート）に対する硬化剤の化学量論比が０．８〜１．３５の範囲、例えば、０．８５〜１．２０の範囲、又は０．９０〜０．９５の範囲で存在してよいが、これらの範囲外の化学量論比も使用することができる。

本発明による不織布研磨物品を製造する１つの方法は、不織繊維ウェブにプレボンドコーティングを（例えば、ロールコーティング又はスプレーコーティングによって）塗布するステップと、このプレボンドコーティングを硬化させるステップと、不織繊維ウェブに、第１の硬化性バインダー前駆体を有するメイク層前駆体（例えば、一般に「メイクコート」と呼ばれ、ロールコーティング又はスプレーコーティングによる）を含浸させるステップと、この硬化性バインダー前駆体に研磨粒子を塗布するステップと、任意選択で、メイク層前駆体及び研磨粒子を覆うように第２の硬化性バインダー前駆体（同一でも異なっていてもよい）（一般に「サイズコート」又は「サイズ層前駆体」と呼ばれる）を塗布するステップと、次に、この硬化性バインダー前駆体を硬化させるステップとを、この順序で含む。

メイク層前駆体（及び任意選択のサイズ層前駆体）中の硬化性バインダー前駆体の量は、一般に、完成品において研磨材小板が不織繊維ウェブにしっかりと付着するのに十分とすべきであるが、目に見えるほどの量の研磨材小板（例えば、１０％未満、５％未満、２％未満）が他の研磨材小板の上に沈着して二重層を形成するほどには多くない。いくつかの実施形態では、好ましくは、不織繊維ウェブ上に、２５〜１０００グラム／平方メートル（ｇｓｍ）、より好ましくは１００〜１０００ｇｓｍ、更により好ましくは７５〜７５０ｇｓｍの量の硬化性バインダー前駆体（存在し得る任意の溶媒を除く）がコーティングされるが、これらの範囲外の値も用いることができる。

有用な研磨材小板は、破砕操作（例えば、形状及びサイズについて分類された破砕研磨粒子）又は成形操作（すなわち、成形された研磨材小板）の結果であってもよく、成形操作では、研磨前駆体材料を成形（例えば、成型）し、乾燥させ、セラミック材料に転換する。破砕で得られる研磨材小板を成形操作の結果として生じる研磨材小板と組み合わせて使用することもできる。研磨材小板は、例えば、個々の粒子、粒塊、複合粒子、及びこれらの混合物の形態であってもよい。

研磨材小板は、研磨プロセス中に破砕研磨粒子として機能するのに十分な硬度及び表面粗さを有しなければならない。好ましくは、研磨材小板は、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、又は更には少なくとも８のモース硬度を有する。

破砕研磨材小板は、既知の方法によって、及び／又は破砕研磨粒子を当技術分野で既知の形状ソーティングテーブルを使用するなどして形状選別することによって、商業的供給源から得ることができる。

本開示による不織布研磨物品に含まれ得る好適な研磨粒子（研磨材小板及び任意選択でブロック状又は針状の研磨粒子を含む）としては、破砕研磨粒子が挙げられ、この破砕研磨粒子は、溶融酸化アルミニウム、熱処理された酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、３Ｍ社（ミネソタ州、セントポール）から３Ｍ ＣＥＲＡＭＩＣ ＡＢＲＡＳＩＶＥ ＧＲＡＩＮとして市販されているものなどのセラミック酸化アルミニウム材料、茶色酸化アルミニウム、青色酸化アルミニウム、炭化ケイ素（緑色炭化ケイ素を含む）、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、ガーネット、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、酸化鉄、クロミア、ジルコニア、チタニア、酸化スズ、石英、長石、フリント、エメリー、ゾルゲル誘導セラミック（例えばαアルミナ）、及びこれらの組み合わせを含む。研磨材小板を単離させることができるゾルゲル誘導研磨粒子の例及びそれらの作製方法は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅ ｅｔ ａｌ．）、及び同第４，８８１，９５１号（Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．）に見出すことができる。研磨粒子は、例えば、米国特許第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ．）又は同第４，７９９，９３９号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ．）に記載のもののような研磨粒塊を含み得ることも考えられる。いくつかの実施形態では、バインダーに対する破砕研磨粒子の接着を強化するために、研磨粒子はカップリング剤（例えば、オルガノシランカップリング剤）又はその他の物理的処理（例えば、酸化鉄又は酸化チタン）で表面処理されてもよい。研磨粒子は、それらがバインダーと組み合わされる前に処理されてもよく、あるいは、バインダーにカップリング剤を含むことによってインサイチュで表面処理されてもよい。

好ましくは、研磨粒子（及び、特に、研磨材小板）は、例えば、ゾルゲル誘導多結晶質αアルミナ粒子などのセラミック研磨粒子を含む。αアルミナ、マグネシウムアルミナスピネル、及び希土類の六方晶系アルミン酸塩の晶子から構成されるセラミック研磨粒子は、例えば、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ ｅｔ ａｌ．）、米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．）及び同第２００９／０１６９８１６（Ａ１）号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）に記載される方法に従って、ゾルゲル前駆体αアルミナ粒子を使用して作製することができる。

ゾルゲル誘導研磨粒子の製造方法に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎ ｅｔ ａｌ．）、同第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、同第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、同第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、及び米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．）に見出すことができる。

研磨粒子の大多数は、研磨材小板である。研磨材小板は、好ましくは、不織布研磨物品に含まれる研磨粒子の総重量の少なくとも５０重量パーセント、好ましくは、少なくとも５５重量パーセント、少なくとも６０重量パーセント、少なくとも６５重量パーセント、少なくとも７０重量パーセント、少なくとも７５重量パーセント、少なくとも８０重量パーセント、少なくとも８５重量パーセント、少なくとも９０重量パーセント、少なくとも９５重量パーセント、少なくとも９９重量パーセント、又は更には１００重量パーセントを構成するが、これは必要条件ではない。

いくつかの好ましい実施形態では、有用な研磨粒子（特に、研磨材小板の場合）は成形研磨粒子でもよいことが、米国特許第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇ）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ（Ｒｅ ３５，５７０））、及び同第５，９８４，９８８号（Ｂｅｒｇ）に見出すことができる。米国特許第８，０３４，１３７号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）は、特定の形状に形成され、その後破砕されて元の形状特徴の一部を保持する破片を形成するアルミナ研磨粒子について説明している。いくつかの実施形態では、成形αアルミナ粒子は高精度成形される（すなわち、粒子は、それらを製造するのに使用される製造工具内の複数の空洞の形状によって少なくとも部分的に決定される形状を有する）。このような研磨粒子及びそれらを作製するための方法に関する詳細は、例えば、米国特許第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓ ｅｔ ａｌ．）、同第８，１４２，８９１号（Ｃｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．）、及び同第８，１４２，５３２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）、並びに米国特許出願公開第２０１２／０２２７３３３号（Ａｄｅｆｒｉｓ ｅｔ ａｌ．）、同第２０１３／００４０５３７号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ ｅｔ ａｌ．）、及び同第２０１３／０１２５４７７号（Ａｄｅｆｒｉｓ）に見出すことができる。

研磨粒子上の表面被覆を使用して、研磨物品の破砕研磨粒子とバインダーとの間の接着を改善してもよく、又は研磨粒子の静電沈着を助けることもできる。一実施形態では、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に記載されているような表面被覆を、研磨粒子の重量に対して０．１〜２％の表面被覆の量で使用してもよい。このような表面被覆は、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ ｅｔ ａｌ．）、同第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄ ｅｔ ａｌ．）、同第１，９１０，４４４号（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ）、同第３，０４１，１５６号（Ｒｏｗｓｅ ｅｔ ａｌ．）、同第５，００９，６７５号（Ｋｕｎｚ ｅｔ ａｌ．）、同第５，０８５，６７１号（Ｍａｒｔｉｎ ｅｔ ａｌ．）、同第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙ ｅｔ ａｌ．）、及び同第５，０４２，９９１号（Ｋｕｎｚ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。更に、表面被覆は、成形された研磨粒子のキャッピングを防ぐことができる。キャッピングとは、研磨中の加工対象物からの金属粒子が研磨物品の頂上部に溶接されるようになる現象を表す用語である。上記の働きを行う表面被覆は、当業者には既知である。

研磨材小板は、０．１マイクロメートル〜３．５ミリメートル（ｍｍ）、より典型的には０．０５ｍｍ〜３．０ｍｍ、及びより典型的には０．１ｍｍ〜２．６ｍｍの範囲の長さ及び／又は幅を有するように選択されるが、他の長さ及び幅もまた使用されてもよい。

研磨材小板は、０．１マイクロメートル〜１．６ｍｍ、より典型的には１マイクロメートル〜１．２ｍｍの範囲の厚さを有するように選択されるが、他の厚さもまた使用されてもよい。いくつかの実施形態では、板状破砕研磨粒子は、少なくとも２、３、４、５、６、又はそれ以上のアスペクト比（厚さに対する長さ）を有し得る。

いくつかの好ましい実施形態では、研磨材小板は成形された研磨材小板であり、上面及び下面とそれらの間に配置された複数の側壁とによって画定される。例としては、切頭三角柱又は切頭三角錐として成形された小板が挙げられる。

研磨材小板の長さ、幅、及び厚さは、所望に応じて、個別的に又は平均に基づいて決定することができる。適した技術としては、個々の粒子の検査及び測定、並びに試験方法ＩＳＯ １３３２２−２：２００６「粒子径解析−画像解析法−第２部：動的画像解析法」に従った自動画像解析技術を使用した（例えば、レッチェ・テクノロジー社（ドイツ、ハーン）製のＣＡＭＳＩＺＥＲ ＸＴ画像分析器などの動的画像分析器を使用した）検査及び測定を挙げることができる。

好ましくは、研磨材小板は、名目上、同じサイズ及び形状を有するが、これは必要条件ではない。

好適な研磨粒子（研磨材小板及び他の形状を含む）は、研磨材業界で認識されている規定公称等級に従って、独立してサイズ決めすることができる。研磨材業界で認識されている例示的な等級分け規格としては、アメリカ規格協会（American National Standards Institute）（ＡＮＳＩ）、欧州研磨材製造業者連盟（Federation of European Producers of Abrasives）（ＦＥＰＡ）、及びＪＩＳ（日本工業規格）によって公表されているものが挙げられる。ＡＮＳＩ等級の表記（すなわち、規定公称等級）としては、例えばＡＮＳＩ４、ＡＮＳＩ６、ＡＮＳＩ８、ＡＮＳＩ１６、ＡＮＳＩ２４、ＡＮＳＩ３６、ＡＮＳＩ４６、ＡＮＳＩ５４、ＡＮＳＩ６０、ＡＮＳＩ７０、ＡＮＳＩ８０、ＡＮＳＩ９０、ＡＮＳＩ１００、ＡＮＳＩ１２０、ＡＮＳＩ１５０、ＡＮＳＩ１８０、ＡＮＳＩ２２０、ＡＮＳＩ２４０、ＡＮＳＩ２８０、ＡＮＳＩ３２０、ＡＮＳＩ３６０、ＡＮＳＩ４００、及びＡＮＳＩ６００が挙げられる。ＦＥＰＡ等級表記としては、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ１０、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１６、Ｆ１６、Ｆ２０、Ｆ２２、Ｆ２４、Ｆ３０、Ｆ３６、Ｆ４０、Ｆ４６、Ｆ５４、Ｆ６０、Ｆ７０、Ｆ８０、Ｆ９０、Ｆ１００、Ｆ１２０、Ｆ１５０、Ｆ１８０、Ｆ２２０、Ｆ２３０、Ｆ２４０、Ｆ２８０、Ｆ３２０、Ｆ３６０、Ｆ４００、Ｆ５００、Ｆ６００、Ｆ８００、Ｆ１０００、Ｆ１２００、Ｆ１５００、及びＦ２０００が挙げられる。ＪＩＳ等級表記としては、ＪＩＳ８、ＪＩＳ１２、ＪＩＳ１６、ＪＩＳ２４、ＪＩＳ３６、ＪＩＳ４６、ＪＩＳ５４、ＪＩＳ６０、ＪＩＳ８０、ＪＩＳ１００、ＪＩＳ１５０、ＪＩＳ１８０、ＪＩＳ２２０、ＪＩＳ２４０、ＪＩＳ２８０、ＪＩＳ３２０、ＪＩＳ３６０、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ６００、ＪＩＳ８００、ＪＩＳ１０００、ＪＩＳ１５００、ＪＩＳ２５００、ＪＩＳ４０００、ＪＩＳ６０００、ＪＩＳ８０００、及びＪＩＳ１０，０００が挙げられる。

あるいは、破砕研磨粒子は、ＡＳＴＭ Ｅ−１１「試験目的のワイヤクロス及びふるいの標準仕様（Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for TestingPurposes）」に準拠した米国標準試験用ふるいを用いて公称スクリーニング等級に等級付けすることができる。ＡＳＴＭ Ｅ−１１は、指定された粒径に従って物質を分類するために、枠に装着された織ワイヤクロスからなる媒体を使用した試験用ふるいの設計及び構築に関する必要条件を定めている。典型的な表記は、−１８＋２０のように表される場合があり、これは、破砕研磨粒子がＡＳＴＭ Ｅ−１１の１８号ふるいの規格を満たす試験用ふるいを通過するものであり、かつＡＳＴＭ Ｅ−１１の２０号ふるいの規格を満たす試験用ふるいに残るものであることを意味する。一実施形態では、破砕研磨粒子は、大多数の粒子が１８号のメッシュ試験用ふるいを通過し、かつ２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０号のメッシュ試験用ふるいに残ることができる粒径を有する。様々な実施形態において、破砕研磨粒子は、−１８＋２０、−２０／＋２５、−２５＋３０、−３０＋３５、−３５＋４０、５−４０＋４５、−４５＋５０、−５０＋６０、−６０＋７０、−７０／＋８０、−８０＋１００、−１００＋１２０、−１２０＋１４０、−１４０＋１７０、−１７０＋２００、−２００＋２３０、−２３０＋２７０、−２７０＋３２５、−３２５＋４００、−４００＋４５０、−４５０＋５００、又は−５００＋６３５の公称スクリーニング等級を有することができる。あるいは、−９０＋１００などの特化したメッシュサイズの使用が可能である。

典型的には、研磨粒子の被覆重量は（硬化性バインダー前駆体中の他の成分とは無関係に）、例えば、使用した特定のバインダー、研磨粒子を塗布するプロセス、及び研磨粒子のサイズに依存し得る。例えば、（任意の圧縮前の）不織布ウェブ上の研磨粒子の被覆重量は、少なくとも１００グラム／平方メートル（ｇｓｍ）、少なくとも６００ｇｓｍ、若しくは少なくとも８００ｇｓｍ、かつ／又は３０００ｇｓｍ未満、約２０００ｇｓｍ未満、若しくは約１０００ｇｓｍ未満であってもよいが、より重い又はより軽い被覆重量もまた用いられてもよい。
静電コーティングを使用して、研磨材小板をメイクコート処理された不織繊維ウェブに塗布する。静電コーティングの間、静電荷が研磨粒子に加えられ、これにより粒子と電気的に接地された不織布ウェブとの間に電位差が生じる。電位差は、不織布ウェブに研磨粒子を引き寄せる。静電コーティングは、研磨粒子を方向付ける傾向があり、より良好な研磨性能をもたらす傾向がある。

１つの有用な静電コーティング装置は、静電場を通って移動するコンベヤベルトを有する。コータが不織繊維ウェブ上にメイク層前駆体コーティングを塗布し、その後、ウェブ経路がその不織布をコンベヤベルトの上の静電場を通ってガイドする。砥粒フィーダが研磨粒子を塗布して、コンベアベルト上に研磨粒子の層を形成する。コンベヤベルトが静電場を通して粒子層を移動させるに従って、研磨粒子がコンベヤベルトからメイク層前駆体被覆された不織繊維ウェブへ上方に転写される。被覆された研磨物品の製造に適用されるようなこの種類の粒子被覆プロセスに関する更なる詳細は、不織繊維ウェブが裏地と置き換えられるべきことを除いて、米国特許第８，８６９，７４０（Ｂ２）号（Ｍｏｒｅｎ ｅｔ ａｌ．）に見出すことができる。

結果として得られた構造体は、メイク層前駆体を凝固させるのに十分な状態に曝される。特定のバインダー前駆体被覆された不織繊維ウェブの電圧及び沈着速度に関する詳細は、当業者によって容易に決定することができる。バインダー前駆体被覆された不織繊維ウェブの片面又は両面に静電コーティングを施してもよい。通常の噴霧法を用いて不織布ウェブに向かって粒子を発射し、その後印加された静電荷によって繊維上の粒子を方向付けるなどの他の静電コーティング方法を使用することもできる。

この時点で、サイズ層前駆体を、任意選択で、メイク層前駆体及び研磨粒子（例えば、研磨材小板）小板の少なくとも一部分を覆うように塗布してもよい。サイズ層前駆体は、メイク層前駆体と同じであっても異なっていてもよい第２の硬化性バインダー前駆体を含む。例えば、メイク層前駆体に使用される任意の材料は、サイズ層前駆体にも使用されてよい。同様に、メイク層前駆体のプロセス条件を使用してサイズ層前駆体を被覆及び硬化させ、メイク層の少なくとも一部に配置されたサイズ層及び研磨粒子を形成してもよい。結果として得られた構造体は、サイズ層前駆体を凝固させるのに十分な状態に曝される。

静電コーティングプロセスの結果として、典型的にはバインダー前駆体の量を制御して過剰を回避することと組み合わせて、研磨材小板が、それらが接着されるそれぞれ少なくとも１本の繊維に対して直交するように研磨材小板を方向付けることができる。更に、研磨材小板は、少なくともいくつかの実施形態において、それらが接着される少なくとも１本の繊維に実質的に直交するように配置することができる（すなわち、その繊維と７０〜１１０度、好ましくは８０〜１００度の角度を形成する）。

本発明者らには、従来のエレクトロスプレープロセスは、本開示を実施するためには概して非効率的であることが分かった。

不織布研磨物品１００の例示的な実施形態を図１Ａ及び図１Ｂに示す。嵩高で目の粗い低密度繊維ウェブ１１０は、バインダー１２０によって全体として保持されたフィラメント１１５から形成される。研磨材小板１４０は、バインダー１２０によってフィラメント１１５の露出面上で繊維ウェブ１１０に固定されている。大多数の研磨材小板１４０は、それが接着される少なくとも１本の繊維に直交して方向付けられ、刀部１５０が繊維に対して外方に方向付けることになる。

渦巻型研磨ホイールは、例えば、サイズ層前駆体をメイク層及び研磨粒子に塗布して部分的に硬化した後に、含浸された不織繊維層が圧縮されるように不織繊維ウェブをコア部材（例えば、管状又はロッド状コア部材）の周りに張力をかけて巻き付け、次にサイズ層前駆体を完全に硬化させることによって製造することができる。渦巻型研磨ホイール２００を図２に示し、この図において、不織繊維ウェブ２１０はバインダーで被覆され、このバインダーは、研磨粒子を（例えば、図１Ａ及び図１Ｂのように）この層状不織繊維ウェブに固定し、層状不織繊維ウェブ２１０の層を互いに結合させる。不織繊維ウェブ２１０は、コア部材２３０の周りに螺旋状に配置され、コア部材２３０に貼り付けられている。所望により、渦巻型研磨ホイールは、例えば研磨材技術分野において既知である方法を用いて、使用前に目直しし、表面の凹凸を取り除いてよい。

同様に、一体型研磨ホイールは、例えば、サイズ層前駆体被覆ウェブを巻き付ける代わりに硬化前にサイズ層前駆体被覆ウェブを積み重ねて圧縮することを除いては、渦巻型研磨ホイールと同様に製造することができる。圧縮され硬化された複数の不織布研磨層３１０を有する一体型不織布研磨ホイール３００を図３に示す。硬化性バインダー前駆体を硬化した後、結果的に得られた溶融スラブを打ち抜いて、中心孔３２０を有する研磨ホイールを形成することができる。

研磨ホイールの製造において、含浸された不織繊維ウェブの層を圧縮するときに、典型的には、１つ以上の層を圧縮して、それらの圧縮されていない状態での層密度の１〜１０倍の密度を有するスラブを形成する。次に、典型的には、選択された硬化性バインダー前駆体及びスラブ／バンの大きさに応じて、典型的には、高温（例えば１３５℃）でスラブに熱成型（例えば２〜２０時間）を施す。

前述の研磨ホイールに加えて、本開示による不織布研磨物品の製造方法は、例えば、ハンドパッド、フロアパッド、フラップブラシ、表面仕上げパッド、ディスク、及びベルトの作製に有用である。

不織布研磨物品、研磨ホイール、及びそれらの製造方法に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第２，９５８，５９３号（Ｈｏｏｖｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第５，５９１，２３９号（Ｌａｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）、同第６，０１７，８３１号（Ｂｅａｒｄｓｌｅｙ ｅｔ ａｌ．）、及び米国特許出願公開第２００６／００４１０６５（Ａ１）号（Ｂａｒｂｅｒ，Ｊｒ．）に見出すことができる。

本開示の精選した実施形態
第１の実施形態において、本開示は、
交絡した繊維を含む嵩高で目の粗い不織繊維ウェブと、
少なくとも１つのバインダー材料によって交絡した繊維に固定された研磨材小板とを備え、
研磨材小板の大多数はそれぞれ、交絡した繊維の少なくとも１本に縁部方向で接着されている、不織布研磨物品を提供する。

第２の実施形態において、本開示は、研磨材小板が三角形状の研磨材小板である、第１の実施形態による不織布研磨物品を提供する。

第３の実施形態において、本開示は、研磨材小板が交絡した繊維の長さに沿って密集している、第１又は第２の実施形態による不織布研磨物品を提供する。

第４の実施形態において、本開示は、不織布研磨物品が、ハンドパッド；フロアパッド；フラップブラシ；又は、表面仕上げパッド、ディスク、若しくはベルトである、第１〜第３の実施形態のいずれか１つによる不織布研磨物品を提供する。

第５の実施形態において、本開示は、研磨材小板が、名目上、同じサイズ及び形状を有する、第１〜第４の実施形態のいずれか１つによる不織布研磨物品を提供する。

第６の実施形態において、本開示は、研磨材小板の大多数が研磨材小板が接着される交絡した繊維に直交するように配置されている、第１〜第５の実施形態のいずれか１つによる不織布研磨物品を提供する。

第７の実施形態において、本開示は、研磨材小板が、上面及び下面とそれらの間に配置された複数の側壁とによって画定される成形された研磨材小板である、第１〜第６の実施形態のいずれか１つによる不織布研磨物品を提供する。

第８の実施形態において、本開示は、螺旋状に巻回され圧縮された第１〜７の実施形態のいずれか１つによる不織布研磨物品を備える、渦巻型不織布研磨ホイールを提供する。

第９の実施形態において、本開示は、研磨物品を製造する方法であって、
ｉ）複数の交絡した繊維を含む嵩高で目の粗い不織繊維ウェブを提供するステップと、
ｉｉ）嵩高で目の粗い不織繊維ウェブの少なくとも一部を第１の硬化性バインダー前駆体で被覆して、被覆された繊維ウェブを提供するステップと、
ｉｉｉ）複数の研磨材小板を第１の硬化性バインダー前駆体の少なくとも一部に静電沈着させるステップと、
ｉｖ）第１の硬化性バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化するステップとを含み、
研磨材小板の大多数は各々、交絡した繊維の少なくとも１本に縁部方向で接着されている。

第１０の実施形態において、本開示は、第１の硬化性バインダー前駆体と研磨材小板の少なくとも一部分を第２の硬化性バインダー前駆体で被覆するステップと、第２の硬化性バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化するステップとを更に含む、第９の実施形態による方法を提供する。

第１１の実施形態において、本開示は、不織布研磨物品を、少なくとも１つのハンドパッド；少なくとも１つのフロアパッド；少なくとも１つのフラップブラシ；又は少なくとも１つの表面仕上げパッド、ディスク、若しくはベルトとのうちの少なくとも１つに転換するステップを更に含む、第９又は第１０の実施形態による方法を提供する。

第１２の実施形態において、本開示は、
ｖ）不織布研磨物品を渦巻型研磨ホイール又は一体型研磨ホイールのうちの少なくとも１つに転換するステップを更に含む、第９又は第１０の実施形態による方法を提供する。

第１３の実施形態において、本開示は、研磨材小板が三角形状の研磨材小板である、第９〜第１２の実施形態のいずれか１つによる方法を提供する。

第１４の実施形態において、本開示は、研磨材小板が交絡した繊維の長さに沿って密集している、第９〜第１３の実施形態のいずれか１つによる方法を提供する。

第１５の実施形態において、本開示は、研磨材小板の大多数が、研磨材小板が接着される交絡した繊維に直交するように配置されている、第９〜第１４の実施形態のいずれか１つによる方法を提供する。

第１６の実施形態において、本開示は、研磨材小板が成形された研磨材小板である、第９〜第１５の実施形態のいずれか１つによる方法を提供する。

本開示の目的及び利点は、以下の非限定的な実施例によって更に例示されるが、これらの実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。

実施例
特に指示のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての部、割合、比率などは、重量による。

材料

方向試験
３枚の１００倍の顕微鏡写真を、研磨粒子で被覆されたウェブの表面の代表的領域から得る。次に、顕微鏡写真を詳しく調べ、ウェブ繊維に対するそれら粒子の定性的方向を判断する。粒子が、点又は縁で繊維表面に接着されている場合、粒子は半径方向に方向付けられていると数えられる。粒子が主面の繊維表面に接着している場合、粒子は接線方向に方向付けられていると数えられる。また、各粒子の付着点において、繊維の中心からその粒子の遠位端までの距離を測定する。

研磨ホイール研磨試験
直径６インチ（１５．２４ｃｍ）厚さ０．５インチ（１．２７ｃｍ）の試験用研磨ホイールを据付け型バルドー（Baldor）３馬力モータの軸に取り付ける。直径２．０インチ（５．０８ｃｍ）厚さ０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）のステンレス鋼管加工対象物が、移動可能な運搬台に取り付けられたＳＬＯ−ＳＹＮ単相同期モータ（ＳＳ７００）に取り付けられる。加工対象物は、ＳＬＯ−ＳＹＮモータを使用して３２ｒｐｍで縦軸を中心に回転するように設定され、研磨ホイールはバルドーモータを使用して３４５０ｒｐｍで回転するように設定されている。加工対象物の端部は、その縦軸線の周りで回転しながら、８ポンド（３．６ｋｇ）又は１０ポンド（４．５ｋｇ）のいずれかの選択可能な荷重で周辺の研磨ホイールに押し付けられる。この試験の間、予め計量しておいたこの回転管の端部を、予め計量しておいた研磨ホイールに選択された試験荷重で１５秒間隔で押し付け、続いて１５秒の非接触時間を設けた。各研磨試験は、加工対象物が研磨ホイールに接触した合計時間１５分を含んで合計３０分間実行する。合計切削は加工対象物の重量損失によって決定され、研磨ホイールの摩耗は研磨ホイールの重量損失によって決定される。結果は、各試験荷重での試験研磨ホイール毎に切削及び摩耗（グラム）として報告する。

ディスク研磨試験
試験対象の直径３インチ（７．６２ｃｍ）の不織布研磨ディスクを、３馬力の電気サーボモータに取り付ける。このモータはＸ−Ｙテーブル上に配置され、このＸ−Ｙテーブルには、６インチ×１４インチ×１／２インチ（１５０ｍｍ×３６０ｍｍ×１３ｍｍ）の１０１８炭素鋼パネルが固定されている。次に、回転工具を作動させ、９０００ｒｐｍで無負荷で回転させる。次に、研磨物品を、３ポンド（１．４ｋｇ）の荷重でパネルに対して５度の角度で押し付ける。次に、この工具を、−Ｘ方向に４．７インチ／秒（１２０ｍｍ／秒）の速度で１２．５３インチ（３１８．３ｍｍ）の経路を、続いて、−Ｙ方向に１４．０インチ／秒（３５６ｍｍ／秒）の速度で０．２９０インチ（７．３５ｍｍ）の経路を、続いて、＋Ｘ方向に４．７インチ／秒（１２０ｍｍ／秒）の速度で１２．５３インチ（３１８．３ｍｍ）の経路を、続いて、−Ｙ方向に１４．００インチ／秒（３５５．６ｍｍ／秒）の速度で０．２９０インチ（７．３５ｍｍ）の経路を、通過するように設定した。このシーケンスを１０回繰り返してＸ方向に合計２０回通過させる。パネルの長さに沿ったこのような２０回の通過が、合計８サイクルの間に各サイクルにおいて完了する。パネルの質量を各サイクルの前後で測定し、加算して、８サイクルの終わりに累積質量損失（切削）を計算する。ディスクを試験の完了（８サイクル）の前後で計量して磨耗を判断する。各実施例について試験したサンプルの数を表３に報告する。

不織布プレボンドウェブの作製
ランド・マシーン社（ニューヨーク州マセドン）から商品名「ＲＡＮＤＯ ＷＥＢＢＥＲ」として入手可能なエアレイド繊維ウェブ形成機で、不織布ウェブを形成した。繊維ウェブは、６４ｄｔｅｘ（５８ｄ）のナイロン６，６繊維２５％と、７８ｄｔｅｘ（７０ｄ）のナイロン６繊維７５％から形成した。ウェブの重量は約４１５グラム／平方メートル（ｇｓｍ）（９９グレーン／２４平方インチ）であった。不織布ウェブをスクリム織物（１６×１６平織ナイロンＳＴＹＬＥ ６７１３５３１、ハイランド・インダストリーズ社（Highland Industries）（ノースカロライナ州、グリーンズボロ）製）に針で仮付けして固定した。このウェブを２本型ロールコータに運び、そこでプレボンド樹脂を乾燥添加重量（dry add-on weight）５８６ｇｓｍ（１４０グレーン／２４平方インチ）で塗布した。プレボンド樹脂は以下の組成（全て成分重量に対する百分率）、すなわち、ＰＵ３を５４．１％、ＣＵＲ２を１９．９％、ＰＭＡを２６％有した。被覆されたウェブを、３３０°Ｆ（１６６℃）で４．５分間対流式オーブンに通すことにより、プレボンド樹脂を非粘着性状態に硬化し、厚さ約５．８ｍｍ、坪量１１４７ｇｓｍ（２７４グレーン／２４平方インチ）のプレボンド不織繊維ウェブを得た。

比較例Ａ
上記のプレボンド上へ、ＰＲ５１％、水４６．８％、ＰＯＬ２．１％、及びＤＹＮ０．１％からなる接着剤を湿潤添加２１０ｇｓｍまでスプレーした。次に、この湿潤コーティングにＳＡＰ１研磨粒子４０２ｇｓｍを滴下コーティングで塗布した。次に、粒子被覆されたウェブを対流オーブンで８８℃（１９０°Ｆ）で１５分間、１０７℃（２２５°Ｆ）で１５分間、最後に１６３℃（３２５°Ｆ）で１５分間加熱した。結果的に得られた複合体を方向試験によって評価した。複製物を３個作製した。方向試験結果を表２及び表３に報告する。

比較例Ｂ
比較例Ｂは、接着剤を湿潤添加４２０ｇｓｍまでスプレーしたことを除いて、比較例Ａと全く同様に製造した。方向試験結果を表２及び表３に報告する。

実施例１
実施例１は、研磨粒子を静電コーティングによって塗布したことを除いて、比較例Ａと全く同様に製造した。粒子をプレートに接触させ、次に１１ｋＶの電位に帯電させた。それらの粒子を、重力に抗して、接地プレートに取り付けられたウェブの接着剤被膜面に静電転写した。粒子は、静電場の力を受けて垂直に移動し、不織布ウェブの個々の繊維上に沈着し、半径方向に方向付けられた。方向試験結果を表２及び表３に報告する。

実施例２
実施例２は、研磨粒子の５０％を滴下コーティング（第１回）で、その後５０％を静電コーティングで塗布したことを除き、実施例１と全く同様に製造した。方向試験結果を表２及び表３に報告する。

比較例Ｃ及び実施例３、４
研磨ディスク
ＰＲ２１．４重量％、ＰＭＥ１３．２重量％、ＣＡ４．６重量％、ＡＬ２．５重量％、ＢＣ０．９重量％、及びＭＩＮ５７．４重量％からなるサイズコートをスプレーして、比較例Ａと実施例１及び実施例２上に７４１ｇｓｍの湿潤添加（１７７グレーン／２４平方インチ）を作製し遂げ、次に、それを１６３℃で１５分間硬化させた。この研磨ディスクを、それぞれ比較例Ｃと実施例３及び実施例４であるとみなした。結果的に得られた複合体をディスク研磨試験によって評価した。複製物を２個作製した。試験結果を以下の表４に報告する。

表２及び表３に示すように、比較例Ａと実施例１とを比較すると、静電コーティングによる粒子の方向付けは滴下コーティングよりも大きかった。実施例２は、各方法で粒子の半分を塗布することにより滴下コーティングと静電コーティングとの間の方向付け量を示す。比較例Ｂは、樹脂添加レベルを増加させることによって方向付け率の利点がどのように影響され得るかを示しており、増加により多量の被覆量が原因で粒子が繊維上に落下するようになる。表４は、炭素鋼について対応するディスク切削性能を示す。実施例３及び実施例４に見られる比較例Ｃを超える方向付けの増加が、ディスクの切削の増加につながっている。

実施例５、６及び比較Ｄ、Ｆ
一体型不織布研磨ホイール及び渦巻型不織布研磨ホイールを、静電スプレーを使用してまた使用せずに製造した。乾燥スプレー鉱物プロセスでは、空気のみを使用してウェブ上に研磨粒子を進ませる。静電プロセスでも空気を用いて研磨材を進ませるが、更にガン（ゲマ社（Ｇｅｍａ ＵＳＡ、Ｉｎｃ．）（インディアナ州、インディアナポリス）製のＥＡＳＹ ＳＥＬＥＣＴ ＭＡＮＵＡＬ ＰＯＷＤＥＲ ＧＵＮ ＵＳＩＮＧ Ａ ＧＥＭＡ ＶＯＬＳＴＡＴＩＣ ＣＯＮＴＲＯＬ ＢＯＸとして入手）の出口先端部の電極を介して粒子に電荷を付与する。

実施例５及び比較例Ｄ
１１９ｇ／ｍ^２の２４デニールのナイロン繊維のエアレイド不織布ウェブを、３８．９重量部のＡ１と、３５．８６重量部の水と、２１．５１重量部のＷＵと、３．０７重量部のＡ２と、０．３９重量部のＧｒｅｅｎと、０．２６重量部のＢｌａｃｋと、０．０００２重量部のＤＦとからなる３０ｇ／ｍ^２（乾燥）のアクリル／ウレタンバインダーでスプレーコーティングすることによって実施例５の一体型研磨ホイールを作製し、続いて華氏２８５度で６分間加熱した。次に、５７．８重量部のＰＵ１と、１２．１４重量部のＣＵＲと、２．８９重量部のＥＲ１と、１５．０３重量部のＫＢＦ４と、５．７８重量部のＰＭＡと、２．８９重量部のＬｉＳｔと、２．３１重量部のシリカと、１．１６重量部のＰＥＧとからなる１７４ｇ／ｍ^２（乾燥）のメイクコーティングをロールコーティングで塗布した。次に、５９３ｇ／ｍ^２のＳＡＰ２を静電スプレーにより塗布し、続いて華氏３００度で５分間加熱した。次に、５５．５９重量部のＰＵ２と、７．７３重量部のＣＵＲと、２．７８重量部のＥＲ１と、２２．７９重量部のＰＭＡと、３．３４重量部のＬｉＳｔと、１．９５重量部のシリカと、１．１１重量部のＰＥＧと、３．３４重量部のＣａＳｔと、０．５６重量部のＥＲ２と、０．８３重量部のＵＶＡとからなる４７４ｇ／ｍ^２（乾燥）のサイズ樹脂をロールコータで塗布した。得られた研磨材組成物を８層積み重ね、型に入れ、０．５インチ（１．２７ｃｍ）の厚さに圧縮した。この型を華氏２４０度のオーブンに６時間入れ、取り出した後、得られた研磨材スラブを最終密度１２ｇ／立方インチ（０．７４ｇ／ｃｍ^３）の直径６インチ（１５．２４ｃｍ）の一体型研磨ホイールに切断した。

比較例Ｄは、静電スプレーの代わりにエアスプレーによりＳＡＰ２を塗布したことを除いて、実施例５と全く同様に製造した。

実施例６及び比較例Ｅ
実施例６は、十分な張力下で直径１インチ（２．５４ｃｍ）のフェノールコアの周りに４３２インチ（１１ｍ）巻き付けることにより、研磨ウェブ組成物を回旋研磨ホイールに転換して、最終密度１２ｇ／立方インチ（０．７４ｇ／ｃｍ^３）の直径６インチ（１５．２４ｃｍ）の研磨ホイールを作成したことを除いて、実施例５と全く同様に作製した。

比較例Ｅは、静電スプレーの代わりにエアスプレーによってＳＡＰ２を塗布したことを除いて、実施例６と全く同様に作製した。

性能は、上記の研磨ホイール研磨試験を用いて測定した。試験結果を表５に示す。比較例Ｄについて結果的に得られた切削は、実施例５に対して、８ポンドの試験の切削では１．３倍高く、１０ポンドの試験の切削では１．７倍高かった。実施例６の結果は、比較例Ｅに対して、８ポンドの試験の切削では１．６倍、１０ポンドの試験の切削では１．２倍高かった。各写真は、乾燥鉱物スプレー装置を使用して塗布された場合にステンレス鋼加工対象物に方向付けられた一体型構造体のＳＡＰ２の先端と、静電プロセスで塗布された場合に加工対象物に方向付けられた渦巻型構造体のＳＡＰ２の先端とを示している。

特許証のための上記出願において引用された全ての参考文献、特許文献又は特許出願は、一貫した形でその全文が参照により本明細書に組み込まれている。組み込まれた参照文献の部分と本出願の部分との間に不一致又は矛盾がある場合は、前述の説明の情報が優先される。特許請求される開示を当業者が実施することを可能にするために示される前述の説明は、特許請求の範囲及びその全ての均等物によって規定される本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. 交絡した繊維を含む嵩高で目の粗い不織繊維ウェブと、
   少なくとも１つのバインダー材料によって前記交絡した繊維に固定された研磨材小板と、を備え、
   前記研磨材小板の大多数はそれぞれ、前記交絡した繊維の少なくとも１本に縁部方向で接着されており、
   前記研磨材小板の大多数は、それらが接着される前記交絡した繊維に前記研磨材小板の主面が直交するように配置されている、不織布研磨物品。
2. 前記研磨材小板は、三角形状の研磨材小板を含む、請求項１に記載の不織布研磨物品。
3. 前記研磨材小板は、前記交絡した繊維の長さに沿って密集している、請求項１又は２に記載の不織布研磨物品。
4. 前記不織布研磨物品は、ハンドパッド；フロアパッド；又は、表面仕上げパッド、ディスク、若しくはベルトを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の不織布研磨物品。
5. 前記研磨材小板は、名目上、同じサイズ及び形状を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の不織布研磨物品。
6. 前記研磨材小板は、上面及び下面とそれらの間に配置される複数の側壁とによって境界付けられる、成形された研磨材小板を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の不織布研磨物品。
7. 螺旋状に巻回され圧縮された請求項１〜６のいずれか一項に記載の不織布研磨物品を備える、渦巻型不織布研磨ホイール。
8. 不織布研磨物品を製造する方法であって、
   ｉ）複数の交絡した繊維を含む、嵩高で目の粗い不織繊維ウェブを準備するステップと、
   ｉｉ）前記嵩高で目の粗い不織繊維ウェブの少なくとも一部分を第１の硬化性バインダー前駆体で被覆して、被覆された繊維ウェブを準備するステップと、
   ｉｉｉ）複数の研磨材小板を前記第１の硬化性バインダー前駆体の少なくとも一部分に静電沈着させるステップと、
   ｉｖ）前記第１の硬化性バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化するステップと、
   を含み、
   前記研磨材小板の大多数はそれぞれ、前記交絡した繊維の少なくとも１本に縁部方向で接着されており、
   前記研磨材小板の大多数は、それらが接着される前記交絡した繊維に前記研磨材小板の主面が直交するように配置されている、方法。
9. 前記第１の硬化性バインダー前駆体及び研磨材小板の少なくとも一部分を第２の硬化性バインダー前駆体で被覆するステップと、前記第２の硬化性バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化するステップとを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記不織布研磨物品を、少なくとも１つのハンドパッド；少なくとも１つのフロアパッド；又は、少なくとも１つの表面仕上げパッド、ディスク、若しくはベルトのうちの少なくとも１つに転換するステップを更に含む、請求項８又は９に記載の方法。
11. ｖ）前記不織布研磨物品を渦巻型研磨ホイール又は一体型研磨ホイールのうちの少なくとも１つに転換するステップを更に含む、請求項８又は９に記載の方法。
12. 前記研磨材小板は、三角形状の研磨材小板を含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記研磨材小板は、前記交絡した繊維の長さに沿って密集している、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記研磨材小板は、成形された研磨材小板を含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。