JPH09512757A - 複合研磨材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維基材に結合した付形砥粒を有する複合研磨砥粒は、特に微細なグリットサイズにおいて、不規則に付形された砥粒を有する対抗品よりも効率がよい。

Description

【発明の詳細な説明】 複合研磨材 発明の背景 砥石や研磨用パッドのような複合研磨材は、不織繊維ウェブの繊維に砥粒を有 機ポリマーによって接着させることにより作成される。次いでウェブのような多 数の層がラミネートされ、スラブが作成され、それから生産品が切り出されるこ とができ、あるいはウェブが螺旋状に巻かれて丸太状物を作成し、それから砥石 の形態の生産品が切り出されることもできる。一般に「複合研磨材」と称される これらの広く使用される研磨材製品の用途には、金属部品の研磨、ばり取り、仕 上げ削り、洗浄などが挙げられる。また、それらは木工家具の仕上げに広い用途 を見い出すことができる。 砥粒は溶融アルミナであることが最も多いが、炭化ケイ素、溶融アルミナ／ジ ルコニアやゾルゲルアルミナ砥粒のようなその他の砥粒もまた提案されている。 複合砥石に最も普通に使用される有機バインダーは、例えば米国特許第401106 3号、同4078340号、同4609380号、同4933373号、同5290903号に開示のようなポ リウレタンである。その他の何用可能なバインダーにはアクリル系ポリマー、フ ェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテートが挙げら れる。 発明の説明 本発明は、有機ポリマーを用いて接着された砥粒(abrasive particle）を有す るランダムな不織繊維ウェブを含む新規な複合研磨材を提供するものであり、こ の砥粒が、長手軸にそって実質的に均一 な横断面形状と特定のアスペクト比を有する研磨材料の付形粒子であり、長手と その長手方向に直角な最大寸法の比が少なくとも1.5：１であることを特徴とす る。 砥粒が作成される材料は、アルミナ、炭化ケイ素、アルミナ／ジルコニア、又 は付形粒子にされ得るその他の任意の適切な研磨材であることができる。好まし い材料は、αアルミナ前駆体のゾル又はゲルが乾燥され、次いでその前駆体を加 熱してα相に転化させるプロセスによって作成されたゾルゲルアルミナである。 この前駆体は、極めて小さい結晶の微細構造を生成させる種晶粒子、及び／又は 当該技術で公知のその他の改質剤の例えばマグネシア、ジルコニア、希土類金属 酸化物の例えばランタニア、セリア、サマリアなど、遷移金属酸化物の例えばチ タニア、イットリア、クロミア、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、二酸化 マンガン、シリカの存在によって改質されることができる。 本発明に使用される付形砥粒は、一般に水中の前駆体物質の分散系を押出又は 成形し、次いで所望の形状を有する付形粒子を加熱し、最終の砥粒に転化させる ことによって作成されることができる。 形状は、多くの場合また最も便利には基本的に真円柱状であるが、その他の断 面形状の例えば三角形、四角形、多角形、長円形もまた望ましい結果を与えるこ とが多い。横断面形状が一定性を維持しながら、その寸法は、一定の横断面形状 を維持するピラミッド、切頭円錐、針状その他の規則的形状を許容するように変 化してもよい。 この砥粒は、複合研磨材に使用するのに適する任意の所望のグリットサイズを 有することができる。ここで、本発明の教示による付形砥粒(abrasive grit)の 使用から得られる効果は、砥粒が約120グリット以下と小さいときに最も顕著で あることが見出されており 、最も好ましくは約150グリット〜約400グリットである。本明細書における用語 「グリットサイズ」は、標準FEPAグリットによる測定によるものであり、長手に 垂直な最大横断面寸法であり、篩の開口を通過する実測寸法を与える。この砥粒 のアスペクト比は約1.5：１〜約25：１でよく、通常は約1.5：１〜約10：１が最 も好便な範囲であり、さらに好ましくは約２：１〜６：１である。 本発明の複合砥石は、当該技術で公知の適切な方法によって作成されることが できる。この砥石は、一般に、ユーザーに要求される寸法を有するディスク状又 は円筒状の形状である。砥石のマトリックスは不織繊維ウェブ又は発泡有機ポリ マーのいずれでもよく、強化材は含んでも含まなくてもよい。 好ましい態様の説明 次に本発明を以下の例によって説明するが、本発明はこれらの例に限定される ものではない。特に明記がない限り、部は全て重量部である。例１ ウェブ製造機を用い、15デニールのナイロン６−６繊維から厚さ9.4mmで低密 度の重さ95ｇ／ｍ²の不織繊維ウェブを作成した。得られた低密度のウェブにプ レボンドバインダーをスプレーして40〜48ｇ／ｍ²の付加乾燥重量を加え、これ は、55.9％のスチレンブタジエンラテックス（Reichold社より商品名「Tylac 68 132」として販売）、31.1％の水、10.5％のメラミン樹脂（アメリカンサイアナ ミド社より商品名「サイメル385」として販売）、及び微量の界面活性剤と酸触 媒からなるスプレー用混合物を用いて行なった。スプレーしたウェブを、148.8 ℃に維持した対流式オーブンに3.3分間の滞留時間で入れることによってプレボ ンドバインダーを不粘着状 態まで硬化させた。得られたプレボンド後の不織ウェブは厚さ約８mmで重さ約12 8ｇ／ｍ²であった。 28.5％の水、29.2％のフェノール樹脂バインダー（Bendix社より商品名「BM− 11」として入手可能）、0.1％の脱泡剤、及び無機フィラーとしての29.1％のAlp ineタルクからなる接着剤バインダー（以下「第１パスバインダー」と称す）を 、1.6ｇ／ｍ²の乾燥付加重量でプレボンド後のウェブの含浸剤として使用した。 このバインダーが未だ粘着性があるとき、砥粒がバインダーに付着するように、 砥粒をウェブの表面に重力供給した。付加された砥粒の重量は0.8ｇ／ｍ²であっ た。この含浸されたウェブを160℃に維持した対流式オーブンに８分間の滞留時 間で入れることによって接着剤バインダーを不粘着状態まで硬化させた。得られ たウェブは厚さ約6.4mmで重さ約3.3ｇ／ｍ²であった。 次いで砥粒／バインダーを含浸させたウェブの断片を、もう１つの砥粒／バイ ンダーの混合物（以下「第２パスバインダー」と称す）で再度含浸し、部分的に 硬化させ、複合砥石を作成するためのラミネート用の「スラブ」と称される層を 作成した。 同じタイプの第２パスバインダーを含む部分的に乾燥されたスラブの14枚の27 5mm平方の断片を、２枚の金属板の間に配置して25.4mmの厚さまで圧縮すること によってラミネートした。次いでそのアセンブリーの全体を、121℃に維持した オーブンの中に１時間入れた。１時間後、金属板を除去し、さらに16時間にわた って硬化を続けた。その硬化されたラミネートのスラブを室温まで放冷させた後 、248mmの直径と32mmのセンターホールを有する砥石を、厚さ25mmのラミネート されたスラブから打ち抜いた。 ４組の砥石を作成し、種晶(seeded)ゾルゲルアルミナから得られた３：１のア スペクト比を有する付形砥粒の性能を、２つの異な るグリットサイズで標準溶融アルミナ砥粒と比較した。それぞれについて基本的 に同じ作成プロセスを使用したが、但し、異なるグリットサイズについては異な るバインダーを使用した。 表１の例１〜６に示されている砥石は、切削した金属のグラム数と、切削の際 に脱落した砥粒のグラム数について評価した。砥石を取り付けるに適する卓上旋 盤ベルト研磨機のシャフトに砥石を装着し、その砥石は５馬力のモーターで駆動 させる水平シャフトに装着した。砥石のシャフトを1800rpmで運転した。 第１のシャフトに平行な第２の水平駆動シャフトは、外径90mm×内径83mm×長 さ90mmの円筒状試験片を取り付けるに適し、テストされている砥石に試験片の外 径が接触するように、1362ｇのヘッド重量で第１シャフトの方向に押される。テ スト中に、試験片は回転軸の方向にも往復運動し、基本的に全ての外径部分が砥 石に接触することを保証する。 試験片は砥石と同じ方向に９rpmで回転し、15分間の２回の接触期間が与えら れる。各期間の後に試験片が取り外され、その重量と表面状態がチェックされる 。テスト砥石は、外径の低下についても測定される。 その結果を下記の表１に示す。 バインダーとして使用した樹脂は、ユニロイヤルケミカル社から商品名「Vibr athane」（指示記号あり）のポリウレタンであった。付形グレインは円筒状の横 断面と３：１のアスペクト比を有した。 上記のデータより、付形砥粒を有する砥石は、標準溶融アルミナ砥石よりもは るかに攻撃的に切削することが分かる。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年５月２３日 【補正内容】 請求の範囲 １．ランダムな不織繊維ウェブと、有機ポリマーによってそのウェブに接着さ れた砥粒を含んでなり、その砥粒が、長手軸にそって実質的に均一な横断面形状 と少なくとも1.5：１のアスペクト比を有する研磨材の付形粒子であることを特 徴とする複合研磨材。 ２．砥粒がゾルゲルアルミナを含んでなる請求項１に記載の複合研磨材。 ３．ゾルゲルアルミナが、１μｍ未満のαアルミナ結晶サイズを有する請求項 ２に記載の複合研磨材。 ４．砥粒のグリットサイズが150グリット未満である請求項１〜３項のいずれ か１項に記載の複合研磨材。 ５．ポリウレタンのバインダーによって接着された150以下のグリットサイズ を有する種晶ゾルゲルアルミナ砥粒を含むランダムな不織繊維ウェブを含んでな り、その砥粒が、長手軸にそって実質的に均一な横断面形状と２：１〜６：１の アスペクト比を有する付形粒子であることを特徴とする複合研磨砥石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ランダムな不織繊維ウェブと、有機ポリマーによってそのウェブに接着さ れた砥粒を含んでなり、その砥粒が、長手軸にそって実質的に均一な横断面形状 と少なくとも1.5：１のアスペクト比を有する研磨材の付形粒子であることを特 徴とする複合研磨材。 ２．砥粒がゾルゲルアルミナを含んでなる請求項１に記載の複合研磨材。 ３．ゾルゲルアルミナが、１μｍ未満のαアルミナ結晶サイズを有する請求項 ２に記載の複合研磨材。 ４．砥粒のグリットサイズが150グリット未満である請求項１に記載の複合研 磨材。 ５．付形砥粒が、ほぼ円形の横断面形状を有する請求項１に記載の複合研磨材 。 ６．アスペクト比が約２：１〜約６：１である請求項１に記載の複合研磨砥石 。 ７．砥石の形状である請求項１に記載の複合研磨製品。 ８．ポリウレタンのバインダーによって接着された150以下のグリットサイズ を有する種晶ゾルゲルアルミナ砥粒を含むランダムな不織繊維ウェブを含んでな り、その砥粒が、長手軸にそって均一な横断面形状と約２：１〜約６：１のアス ペクト比を有する付形粒子であることを特徴とする複合研磨砥石。