特許 5734522 研磨具用マイクロファイバー補強材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5734522

(24)【登録日】2015年4月24日

(45)【発行日】2015年6月17日

(54)【発明の名称】研磨具用マイクロファイバー補強材

(51)【国際特許分類】

   B24D 3/02 20060101AFI20150528BHJP

   B24D 3/20 20060101ALI20150528BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20150528BHJP

【ＦＩ】

   B24D3/02 310E

   B24D3/20

   B24D3/02 310A

   B24D3/00 320A

【請求項の数】15

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-526278(P2014-526278)

(86)(22)【出願日】2012年8月24日

(65)【公表番号】特表2014-524358(P2014-524358A)

(43)【公表日】2014年9月22日

(86)【国際出願番号】US2012052196

(87)【国際公開番号】WO2013028945

(87)【国際公開日】20130228

【審査請求日】2014年2月14日

(31)【優先権主張番号】13/216,534

(32)【優先日】2011年8月24日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】391010770

【氏名又は名称】サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド

(73)【特許権者】

【識別番号】507169495

【氏名又は名称】サン−ゴバン アブラジフ

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100089347

【弁理士】

【氏名又は名称】木川 幸治

(74)【代理人】

【識別番号】100154379

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・ダブリュ・クレット

(72)【発明者】

【氏名】カレン・エム・コンリー

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン・エフ・パーソンズ

(72)【発明者】

【氏名】ハン・ツァン

(72)【発明者】

【氏名】アラップ・ケイ・カウンド

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０９−５０９１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｄ ３／００ − １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機結合材；
前記有機結合材に分散される研磨材；
当該研磨用品において約０．１体積％〜約１０体積％を構成する、前記有機結合材に分散されるチョップドストランド繊維；
前記有機結合材に均一に分散される鉱物綿マイクロファイバーであって、前記マイクロファイバーは個別フィラメントである、マイクロファイバー；および
マンガン化合物を含む１つまたは複数のフィラー
を含む研磨用品。

【請求項2】

前記マンガン化合物が二塩化マンガンであり、かつ、２体積％〜８体積％のチョップドストランド繊維が当該研磨用品に存在する、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項3】

前記マンガン化合物が約１体積％〜約１０体積％の範囲内の量で当該研磨用品に存在する、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項4】

前記鉱物綿マイクロファイバーが約０．５体積％〜約１０体積％の範囲内の量で当該研磨用品に存在する、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項5】

カリウム塩を含まない、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項6】

前記チョップドストランド繊維がガラス繊維ガラスチョップドストランド繊維であり、かつ、当該研磨用品が１つまたは複数のガラスウエブ補強材を含む、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項7】

前記鉱物綿マイクロファイバーが、少なくとも１０のアスペクト比を有し、かつ、前記チョップドストランド繊維が３未満のアスペクト比を有する、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項8】

２５体積％〜４０体積％の前記有機結合材、５０体積％〜６０体積％の前記研磨材、０．５体積％〜１０体積％の前記マイクロファイバー、３体積％〜６体積％のチョップドストランド繊維、および、１体積％〜１０体積％のマンガン化合物を含む、請求項１に記載の研磨用品。

【請求項9】

被加工品を研磨加工する方法であって、
前記被加工品を、研磨加工を容易にすることができる機械に装着する工程；
研磨用品を前記機械に作動可能に取り付ける工程であって、前記研磨用品が、有機結合材；
前記有機結合材に分散される研磨材；
前記研磨用品の０．１体積％〜１０体積％を構成する、前記有機結合材に分散されるチョップドストランド繊維；
前記有機結合材に均一に分散されるマイクロファイバーであって、前記マイクロファイバーは個別フィラメントである、マイクロファイバー；および
マンガン化合物を含む１つまたは複数のフィラー；
を含む、工程；および
前記研磨用品を前記被加工品の表面に接触させる工程
を含む方法。

【請求項10】

前記マンガン化合物が二塩化マンガンであり、かつ、前記研磨用品がカリウム塩を含まない、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記マンガン化合物が約１体積％〜約１０体積％の範囲内の量で前記研磨用品に存在し、かつ、２体積％〜８体積％のチョップドストランド繊維が前記研磨用品に存在する、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記鉱物綿マイクロファイバーが約０．５体積％〜約１０体積％の範囲内の量で前記研磨用品に存在する、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記チョップドストランド繊維がガラス繊維ガラスチョップドストランド繊維であり、かつ、前記研磨用品が１つまたは複数のガラスウエブ補強材を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記鉱物綿マイクロファイバーが、少なくとも１０のアスペクト比を有し、かつ、前記チョップドストランド繊維が３未満のアスペクト比を有する、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記研磨用品が、２５体積％〜４０体積％の前記有機結合材、５０体積％〜６０体積％の前記研磨材、０．５体積％〜１０体積％の前記マイクロファイバー、３体積％〜６体積％の前記チョップドストランド繊維、および、１体積％〜１０体積％のマンガン化合物を含む、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

チョップドストランド繊維が、樹脂に基づく研磨ホィールを補強するために使用される。そのようなチョップドストランド繊維で典型的に長さが３ｍｍ〜４ｍｍのものは、複数のフィラメントである。フィラメントの数は、製造プロセスに依存して変化し得るが、典型的には１束あたり４００本〜６０００本のフィラメントからなる。これらのフィラメントが、最終的には樹脂マトリックスと適合しなければならない、サイズ剤、バインダーまたは被覆物として知られている接着剤によってまとめられる。チョップドストランド繊維の一例が１８３Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）として示される（これは、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能である）。

【0002】

乾燥状態の研磨ホィール用ミックスへのチョップドストランド繊維の配合が一般には、チョップドストランド繊維、樹脂、フィラーおよび砥粒を指定の時間にわたってブレンドし、その後、このミックスを完成した研磨ホィールに成形し、硬化させ、または、他の場合には加工することによって達成される。

【0003】

いずれかのそのような場合において、チョップドストランド繊維により補強されたホィールは典型的には、チョップドストランド繊維の束の内部におけるフィラメントの不完全な分散におそらくは起因する、より低い強度、不良な研磨性能、同様にまた、不十分なホィール寿命を含むいくつかの問題に悩まされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、研磨性能を損なうことを伴わない、研磨加工用具のための改善された補強技術が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の１つの実施形態は、有機結合材（例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂またはゴム）と、有機結合材に分散される研磨材と、有機結合材に均一に分散されるマイクロファイバーとを含む組成物を提供する。マイクロファイバーは個別フィラメントであり、例えば、鉱物綿繊維、スラグウール繊維、ロックウール繊維、ストーンウール繊維、ガラス繊維（特に、粉砕ガラス繊維）、セラミック繊維、粉砕玄武岩繊維、炭素繊維、アラミド繊維およびポリアミド繊維、ならびに、それらの組合せを含む場合がある。マイクロファイバーは、例えば、約１０００μｍ未満の平均長さを有することができる。１つの特定の場合において、マイクロファイバーは、約１００μｍ〜５００μｍの範囲における平均長さ、および、約１０ミクロン未満の直径を有する。いくつかの実施形態において、チョップドストランド繊維（例えば、ガラス繊維のチョップドストランド繊維）もまた存在する。多くの場合において、本組成物はさらに、研磨期間中に生じる温度でマイクロファイバーと化学反応することができる、少なくとも１つが活性フィラーである１つまたは複数のフィラーを含む。活性フィラーおよびマイクロファイバーのこれらの化学反応により、様々な研磨プロセス上の利点（例えば、改善されたホィール寿命、より大きいＧ比、および／または、研磨具面の抗負荷）が提供される。好適な活性フィラーの例には、マンガン化合物、銀化合物、ホウ素化合物、リン化合物およびそれらの組合せが含まれる。１つの具体的なそのような場合において、１つまたは複数の活性フィラーには、二塩化マンガンが含まれる。マイクロファイバーと化学反応しない他のフィラーもまた配合される場合がある。

【0006】

上記組成物は、例えば、１０体積％〜５０体積％の有機結合材、３０体積％〜６５体積％の研磨材、および、１体積％〜２０体積％のマイクロファイバーを含む場合がある。別の特定の場合において、上記組成物は、２５体積％〜４０体積％の有機結合材、５０体積％〜６０体積％の研磨材、および、２体積％〜１０体積％のマイクロファイバーを含む。別の特定の場合において、上記組成物は、３０体積％〜４０体積％の有機結合材、５０体積％〜６０体積％の研磨材、および、３体積％〜８体積％のマイクロファイバーを含む。いくつかの場合において、上記組成物はまた、チョップドストランド繊維を、例えば、約０．１体積％〜約１０体積％の範囲内の量で、例えば、約２体積％〜約８体積％の範囲内の量で含有する。

【0007】

別の実施形態において、上記組成物は、被加工品の研磨加工において使用される研磨用品の形態である。１つのそのような場合において、研磨用品は、研磨加工のためのホィールまたは他の好適な形態物である。典型的には、上記組成物は、砥粒が三次元の有機結合マトリックに保持される結合型研磨用品（例えば、ホィールまたは別のタイプの用具）である。

【0008】

１つの局面において、研磨用品は、有機結合材と、有機結合材に分散される研磨材と、有機結合材に分散されるチョップドストランド繊維と、有機結合材に均一に分散される鉱物綿マイクロファイバーであって、前記マイクロファイバーは個別フィラメントであるマイクロファイバーと、１つまたは複数のフィラーとを含む。具体的な実施において、１つまたは複数のフィラーには、マンガン化合物が含まれる。いくつかの場合において、研磨用品は、チョップドストランド繊維と、鉱物綿マイクロファイバーと、マンガン化合物と、必要な場合には他のフィラー（例えば、石灰および黄鉄鉱など）とを含有し、それにもかかわらず、研磨用品はカリウム塩（例えば、硫酸カリウムおよび／または塩化カリウム）を含まない。

【0009】

本発明の別の実施形態は、被加工品を研磨加工する方法を提供する。本方法は、被加工品を、研磨加工を容易にすることができる機械に装着すること、および、研磨用品を前記機械に作動可能に取り付けることを含む。研磨用品は、有機結合材と、有機結合材に分散される研磨材と、有機結合材に均一に分散されるマイクロファイバーであって、マイクロファイバーは、例えば、平均長さが、例えば、約１０００μｍ未満である個別フィラメントである、マイクロファイバーとを含む。研磨用品はさらに、有機結合材に分散されるチョップドストランド繊維を含む場合がある。具体的な実施において、研磨用品は、例えば、マンガン化合物を含む１つまたは複数のフィラーを含有する。いくつかの場合において、研磨用品はカリウム塩を除外する。本方法は、研磨用品を被加工品の表面に接触させることにより継続する。

【0010】

上記研磨用品は、例えば、１つまたは複数のガラス繊維補強材を含有して補強（例えば、内部補強）することができる。例えば、研磨用品は、有機結合材と、有機結合材に分散される研磨材と、有機結合材に均一に分散される鉱物綿マイクロファイバーであって、前記マイクロファイバーは個別フィラメントである、マイクロファイバーと、マンガン化合物を含む１つまたは複数のフィラーと、少なくとも１つのガラスウエブ補強材とを含む。

【0011】

本発明の様々な局面は、研磨用品の形態である組成物、例えば、改善された強度（例えば、用具を特徴づけるバースト速度によって反映されるような強度）および耐衝撃性を示す研磨ホィールまたは他の結合型研磨具などを提供し、したがって、本発明の実施形態による用具は頑強であり、破損しにくい。本発明の実施形態による研磨具はまた、改善されたホィール摩耗速度、Ｇ比、および、より長い用具寿命を示す。本明細書中に開示される結合型用品の様々な例が、良好な熱衝撃抵抗性を示すことができ、熱による亀裂形成がほとんどまたは全く認められない。ガラスウエブ補強材と、必要な場合にはチョップドストランド繊維とを含有する研磨用品は典型的には、改善された衝撃特性を示す。

【0012】

本明細書中に記載される特徴および利点は包括的ではなく、特に、多くのさらなる特徴および利点が、図面、明細書および請求項を考慮して当業者には明らかであろう。そのうえ、本明細書において使用される言語は、読みやすさおよび教授目的のために主に選択されており、発明の主題の範囲を限定するために選択されていないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の様々な実施形態に従って構成される組成物の強度分析を表すプロットを示す図である。

【図2】本明細書中に記載される実施形態に従う用具の研磨性能を表すプロットを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

前記で述べられたように、チョップドストランド繊維を、強度および耐衝撃性を増大させるために、密な樹脂に基づく研磨ホィールにおいて使用することができ、この場合、乾燥状態の研磨ホィール用ミックスへのチョップドストランド繊維の配合が一般には、チョップドストランド繊維、樹脂、フィラーおよび砥粒を指定の時間にわたってブレンドすることによって達成される。しかしながら、ブレンド時間または混合時間が、使用可能なミックスの性質を達成することにおいて重要な役割を果たす。不十分な混合は、鋳型における充填および展開を困難にする不均一なミックスをもたらし、より低い性状および大きい変動性を伴う不均質な複合材につながる。他方で、過度な混合は、ミックスに再分散することができない「毛玉（ｆｕｚｚ ｂａｌｌ）」（多数のチョップドストランド繊維のクラスター）の形成を引き起こす。そのうえ、チョップドストランド自体は事実上、結合してまとまったフィラメントの束である。どちらの場合においても、そのようなクラスターまたは束は事実上、研磨ミックスの均質性を低下させ、鋳型内に移し、広げることをより困難にする。さらに、そのようなクラスターまたは束が複合材の中に存在することは、複合材性状（例えば、強度および弾性率など）を低下させ、性状の変動性を増大させる。加えて、ガラス（例えば、チョップドストランドまたはそのクラスターなど）の大きい濃度は、研磨ホィールの寿命に対する悪影響を有する。ホィールにおけるチョップドストランド繊維のレベルを増大することはまた、研磨性能（例えば、Ｇ比および／またはＷＷＲによって測定されるような研磨性能）を低下させる可能性がある。

【0015】

本発明の１つの特定の実施形態において、マイクロファイバー補強された複合材を製造することは、個別フィラメントを好適な結合材（例えば、有機樹脂）およびフィラーの乾燥ブレンド物の中に完全に分散させることを伴う。完全な分散は、例えば、マイクロファイバー、結合材およびフィラーの十分にブレンド／混合された組合せ物の成形および硬化の後における最大の複合材性状（例えば、強度など）によって規定され得る。例えば、不良な混合は低い強度をもたらし、しかし、良好な混合は大きい強度をもたらす。分散を評価するための別の方法が、非分散物（例えば、混合前の元のマイクロファイバーと似ている物質）を、ふるい分け技術を使用して単離し、重量測定することによってである。実際、マイクロファイバー補強材の分散を、成形および硬化を行う前のミックスの（例えば、顕微鏡を用いた、または用いない）目視検査により評価することができる。本開示に照らして明らかであろうように、不完全な、または、他の場合には不十分なマイクロファイバー分散は一般には、より低い複合材性状および研磨性能をもたらす。

【0016】

本発明の様々な実施形態によれば、マイクロファイバーは、大きい引張弾性率を有する小さくて、短い個別フィラメントであり、無機または有機のどちらも可能である。１つの例において、マイクロファイバーは鉱物綿マイクロファイバーであり、これはまた、スラグウールマイクロファイバーまたはロックウールマイクロファイバーとして知られている。利用することができる他のマイクロファイバーの例には、粉砕ガラス繊維、粉砕玄武岩繊維、セラミック繊維、炭素繊維、アラミド繊維またはパルプ状アラミド繊維、ポリアミド繊維または芳香族ポリアミド繊維が含まれるが、これらに限定されない。

【0017】

本発明の１つの特定の実施形態では、約４，０００ミクロン以下である平均長さ、および、４０ミクロン以下のフィラメント直径、および、少なくとも１０の補強アスペクト比（長さ対直径またはＬ／ｄ）を有する無機の個別フィラメントであるマイクロファイバーが使用される。例えば、約１００ミクロンの平均長さおよび約１０ミクロンのフィラメント直径は１０の補強アスペクト比をもたらす。約５ミクロンのフィラメント直径を伴う約５０ミクロンのフィラメント長さは１０の補強アスペクト比を有する。同様に、約２ミクロンのフィラメント直径を伴う約２０のフィラメント長さは１０の補強アスペクト比を有する。

【0018】

加えて、この例示的マイクロファイバーは、（例えば、８００℃を超える）高い融解温度または分解温度、約５０ＧＰａを超える引張弾性率を有しており、接着性被覆をほとんどまたは全く有しない。好ましくは、マイクロファイバーは離散フィラメントとして高分散性であり、かつ、繊維束形成に対して抵抗性である。典型的には、マイクロファイバーは、使用されている結合材（例えば、有機樹脂）に化学結合するであろう。

【0019】

対照的に、チョップドストランド繊維およびその変化物は、接着剤によってまとめられた複数のフィラメントを含んでおり、１０未満のアスペクト比を有する。しかしながら、いくつかのチョップドストランド繊維は離散フィラメントに粉砕することができ、または、他の場合には解体することができ、そのようなフィラメントを本発明の実施形態に従ってマイクロファイバーとして使用することができる。いくつかのそのような場合においては、生じたフィラメントが、（例えば、フィラメントをチョップドストランドまたは束においてまとめる接着剤または結合剤を除くために要求される加熱プロセスのために）粉砕／解体プロセスによって著しく弱化させられることがある。したがって、結合剤組成物において使用されるマイクロファイバーのタイプは、将来の用途および所望される強度特性に依存するであろう。

【0020】

鉱物綿マイクロファイバーは、個別フィラメントの形態において、約０．４体積パーセント〜数体積パーセントの範囲内の量で、例えば、約０．４ｖｏｌ．％〜約１２ｖｏｌ．％の範囲内の量で、本明細書中に記載される組成物および／または用具に存在することができる。本発明の局面によるいくつかの研磨用品は鉱物綿マイクロファイバーを約０．５ｖｏｌ％〜約１０ｖｏｌ％の量で含有する。具体的な実施において、研磨用品は、鉱物綿マイクロファイバーを、約０．８体積パーセント〜約８体積パーセントの範囲内の量で、例えば、約０．８体積％〜約４体積％の範囲内の量で含有する。

【0021】

１つのそのような実施形態において、本発明における使用のために好適なマイクロファイバーは鉱物綿繊維であり、例えば、Ｓｌｏｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＡＬ）から入手可能な、ＰＭＦ（登録商標）の名称で販売される鉱物綿繊維などである。類似する鉱物綿繊維が、Ｆｉｂｅｒｔｅｃｈ Ｉｎｃ（ＭＡ）から鉱物綿ＦＬＭの製品呼称で入手可能である。Ｆｉｂｅｒｔｅｃｈはまた、ガラス繊維（例えば、Ｍｉｃｒｏｇｌａｓｓ９１１０およびＭｉｃｒｏｇｌａｓｓ９１３２）を販売する。これらのガラス繊維、同様にまた、類似する特質を有する他の天然に存在するか、または合成された鉱物繊維またはガラス質の個別フィラメント繊維（例えば、ストーンウール繊維、ガラス繊維およびセラミック繊維）も同様に使用することができる。鉱物綿には一般に、鉱物または金属酸化物から作製される繊維が含まれる。補強された研磨具の結合剤において本発明の１つの実施形態に従って使用することができるマイクロファイバーのための１つの例示的組成物および一組の性状が表１および表２にそれぞれまとめられる。数多くの他のマイクロファイバー組成物および性状セットが本開示に照らして明らかであろうし、本発明は、いずれかの特定の１つまたはサブセットに限定されることは意図されない。

【0022】

【表1】

【0023】

【表2】

【0024】

組成物はさらに、チョップドストランド繊維を含むことができ、例えば、ガラス繊維のチョップドストランド繊維（例えば、上記で記載されるガラス繊維のチョップドストランド繊維など）を含むことができる。チョップドストランド繊維は、例えば、３ｍｍ〜４ｍｍの長さを有することができ、ただし、この場合、それぞれのストランドが、サイズ剤、バインダーまたは被覆物として知られている接着剤によってまとめられる複数のフィラメントから形成される。フィラメントの数およびフィラメント直径は、製造プロセスに依存して変化し得るが、典型的には１束あたり４００本〜６０００本のフィラメントからなり、フィラメント直径が１０ミクロン以上である。平均補強アスペクト比が３未満である。利用することができるチョップドストランド繊維材の一例が１８３Ｃｒａｔｅｃ（登録商標）として示される（これは、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能である）。

【0025】

組成物または研磨用品の総体積に基づいて、チョップドストランド繊維は、数体積パーセントに相当するレベルで添加される場合がある。より大きいレベルまたはより少ないレベルを、例えば、完成した研磨用品における所望される性状（耐衝撃性）に基づいて選択することができる。いくつかの実施形態において、研磨用品は、１つまたは複数のそのような所望される性状を提供するために決定される最小レベルのチョップドストランド繊維を含有する。具体的な実施において、チョップドストランド繊維は、約０ｖｏｌ．％〜約１０ｖｏｌ．％の量で、例えば、約０．１ｖｏｌ．％〜約１０ｖｏｌ．％の量で、例えば、約２ｖｏｌ．％〜約８ｖｏｌ．％の量で、例えば、約３ｖｏｌ．％〜約６ｖｏｌ．％の量で存在する。

【0026】

本発明の実施形態に従って構成される研磨具の結合剤において使用することができる結合材は、有機樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂およびシアナートエステル樹脂、ならびに、他の好適な熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂など）を含む。１つの特定の実施形態において、ポリフェノール樹脂が使用される（例えば、ノボラック樹脂など）。使用することができる樹脂の具体的な例には、下記のものが含まれる：Ｄｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＴＸ）によって下記のカタログ／製品番号：２９７２２、２９３４４および２９７１７で販売される樹脂；Ｄｙｎｅａ Ｏｙ（フィンランド）によってＰｅｒａｃｉｔ（登録商標）の商品名で販売され、下記のカタログ／製品番号８５２２Ｇ、８７２３Ｇおよび８６８０Ｇで入手可能な樹脂；ならびに、Ｈｅｘｉｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ＯＨ）によってＲｕｔａｐｈｅｎ（登録商標）の商品名で販売され、下記のカタログ／製品番号９５０７Ｐ、８６８６ＳＰおよび８４３１ＳＰで入手可能な樹脂。数多くの他の好適な結合材が、本開示に照らして明らかであろう（例えば、ゴム）。本発明は、いずれかの特定の１つまたはサブセットに限定されることは意図されない。

【0027】

本発明の実施形態に従って構成される研磨具を製造するために使用することができる研磨材には、市販の材料、例えば、アルミナ（例えば、押出しボーキサイト、焼結アルミナおよびゾルゲル焼結アルミナ、溶融アルミナ）、炭化ケイ素およびアルミナ−ジルコニアの各粒子が含まれる。超砥粒、例えば、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）もまた、与えられた適用に依存して使用される場合がある。１つの特定の実施形態において、研磨粒子は１６００ｋｇ／ｍｍ２〜２５００ｋｇ／ｍｍ２の間のヌープ硬度を有し、かつ、約１０ミリメートル〜３０００ミクロンの間のサイズ、または、一層より具体的には約５ミリメートル〜約２０００ミクロンの間のサイズを有する。２つ以上のタイプの砥粒の組合せもまた利用することができる。１つの場合において、研磨具が作製される組成物は、約５０重量％以上の研磨材を含む。

【0028】

具体的な実施形態において、組成物はさらに、少なくとも１つのフィラーが研磨期間中に生じる温度でマイクロファイバーと化学反応することができる１つまたは複数の活性フィラーを含む。１つのそのような場合において、マイクロファイバーと反応し得る活性フィラーが、マンガン化合物、銀化合物、ホウ素化合物、リン化合物およびそれらの任意の組合せから選択される。具体的な実施において、利用される活性フィラーはマンガン化合物である：例えば、ハロゲン化マンガン（例えば、二塩化マンガンなど）、マンガンを含有する金属化合物錯塩、および、１つまたは複数のマンガン化合物を含有する組合せなどである。組成物および／または研磨用品に存在するマンガン化合物系活性フィラーの量は、約１ｖｏｌ．％〜約１０ｖｏｌ．％の範囲内が可能であり、例えば、約２ｖｏｌ．％〜約４ｖｏｌ．％の範囲内が可能である。他の量を利用することができる。

【0029】

したがって、マイクロファイバー（例えば、鉱物綿マクロファイバー）および活性フィラーの混合物を含む研磨用品用組成物が提供される。この組成物の利点には、例えば、強度および研磨性能の両方における改善が含まれる。

【0030】

マイクロファイバーと化学反応しない他のフィラーもまた配合される場合がある。これらのさらなるフィラーは、当業者に知られている従来の機構（例えば、樹脂分解、被加工品分解、研磨剤分解、抗負荷性および潤滑など）を介してマイクロファイバーの分散を容易にするために、または、研磨性能を高めるために添加される場合がある。好適な例には、黄鉄鉱、硫化亜鉛、氷晶石、フッ化カルシウム、フッ化カリウムアルミニウム、フロロホウ酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｌｏｒｏｂｏｒａｔｅ）、硫酸カリウム、塩化カリウムおよびそれらの組合せが含まれる。

【0031】

研磨用品の製造期間中において、フィラーは多くの場合、マイクロファイバーを分散させるために、また、プレス成形サイクル期間中の潤滑を提供するために、また、硬化処理期間中の水分または揮発物を吸収するために、また、その他のために、加工助剤として作用する化合物の組合せを含有するフィラー「パッケージ」（これはまた、本明細書中ではフィラー「成分」として示される）として提供される。そのようなフィラーは、この技術分野では知られているように、例えば、完成した研磨用品と、被加工品との間の摩擦を低下させること、使用される砥粒を保護すること、および／または、他の利点を提供することが可能である。本明細書中に記載される組成物および／または用品において用いることができるフィラー成分には、例えば、石灰、黄鉄鉱、硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、硫化亜鉛、氷晶石、フッ化カルシウム、フッ化カリウムアルミニウム、フロロホウ酸カリウム、それらの組合せ、同様にまた、活性フィラー（例えば、上記で議論されるマンガン化合物など）などが含まれる。本明細書中に記載されるいくつかの局面において、フィラーパッケージはカリウム塩を除外する。

【0032】

１つの実施において、組成物および／または研磨用品は、砥粒、有機結合剤、有機結合剤に均一に分散される鉱物綿マクロファイバーであって、鉱物綿マクロファイバーは個別フィラメントであるである、鉱物綿マクロファイバー、チョップドストランド繊維、マンガン化合物、および、場合により他のフィラーを含む。しかしながら、組成物および／または研磨用品はカリウム塩（例えば、硫酸カリウムおよび／または塩化カリウムなど）を除外する。カリウム塩を本明細書中に記載される組成物および／または研磨用品のいくつかから省くことにより、硫酸カリウムおよび／または他のカリウム塩を含有する比較用具に対して、用具の高まった研磨性能がもたらされ得ることが発見された。本明細書中で使用されるように、用語「比較の」は、調べられている量、特性および／または化合物もしくは成分を除いてすべての点で、実験中の用品または組成物と類似している用品または組成物を示す。

【0033】

具体的な実施において、組成物または研磨用品は、（組成物または研磨用品の総体積に基づいて）約１０ｖｏｌ％〜約５０ｖｏｌ％（例えば、約３８ｖｏｌ％〜約４１ｖｏｌ％）の有機結合剤、約３０ｖｏｌ％〜約６５ｖｏｌ％（例えば、約４９ｖｏｌ％〜約５９ｖｏｌ％）の砥粒、約０．４ｖｏｌ％〜約１２ｖｏｌ％（例えば、約０．８ｖｏｌ％〜約８ｖｏｌ％）の鉱物綿マクロファイバー、約０ｖｏｌ％〜約１０ｖｏｌ％（例えば、約０．１ｖｏｌ％〜約１０ｖｏｌ％、例えば、約２ｖｏｌ％〜約８ｖｏｌ％、または、約３ｖｏｌ％〜約６ｖｏｌ％）のチョップドストランド繊維、および、約１ｖｏｌ％〜約１０ｖｏｌ％（例えば、約２ｖｏｌ％〜約４ｖｏｌ％）のマンガン化合物系活性フィラーを含む。

【0034】

必要な場合には、１つまたは複数の他のフィラー（例えば、上記で記載されるようなもの、例えば、石灰、鉄黄鉄鉱、硫酸カリウムおよび塩化カリウムなど）もまた存在する。使用される好適な量を、この技術分野では知られているように選択することができる。いくつかの場合において、カリウム塩の体積％は０である。

【0035】

また、必要な場合には、組成物または研磨用品はさらに、フィラーとして作用することができる二次的な砥粒を含むことができる。例には、この技術分野では知られているように、炭化ケイ素および褐色溶融アルミナなどが含まれる。

【0036】

本明細書中に記載される研磨用品のいくつかは、砥粒、結合剤、個別フィラメントであるマイクロファイバー（例えば、鉱物綿マクロファイバー）、活性フィラー（例えば、マンガン化合物）、１つまたは複数の補強材、および、場合によりチョップドストランド繊維を含有することができる。本明細書中で使用されるように、「補強された」または「補強」などの用語は、結合型研磨具を作製するために用いられる結合材および研磨材とは異なる補強用材料の別個の層または挿入物あるいは他のそのような成分を示す。「内部補強」または「内部補強された（される）」などの用語は、これらの成分が用具の本体内にあるか、または、用具の本体に埋め込まれることを示す。補強技術および補強材料に関する背景的詳細が、例えば、米国特許第３，８３８，５４３号（１９７４年１０月１日発行、Ｌａｋｈａｎｉ）に記載される（これはその全体において参照によって本明細書中に組み込まれる）。補強されたホィールもまた、米国特許第６，７４９，４９６号（Ｍｏｔａ他、２００４年６月１５日発行）および同第６，９４２，５６１号（Ｍｏｔａ他、２００５年９月１３日発行）に記載される（これらはともに、それらの全体において参照によって本明細書中に組み込まれる）。

【0037】

多くの場合において、内部補強された研磨ホィールは、ナイロン、炭素、ガラスまたは綿の布地から切断されたディスクを含む。具体的な実施において、研磨用品は、ウエブの形態であるガラス繊維補強材、例えば、ガラスの非常に細かい繊維から織られる材料（これはまた、本明細書中ではガラスクロスとして示される）を含む。１つ、２つ、または、３つ以上のそのようなガラス繊維ウエブを使用することができ、それらを任意の好適な様式で結合型研磨具において配置することができる。

【0038】

利用されるガラス繊維は、Ｅガラス（１ｗｔ％未満のアルカリ酸化物を有するアルミノホウケイ酸ガラス）が可能である。他のタイプのガラス繊維、例えば、Ａガラス（ホウ素酸化物をほとんどまたは全く有しないアルカリ石灰ガラス）、Ｅ−ＣＲガラス（１ｗｔ％未満のアルカリ酸化物を有し、大きい耐酸性を有するアルミノ石灰ケイ酸塩）、Ｃガラス（大きいホウ素酸化物含有量を有し、例えば、ガラスのステープルファイバーのために使用されるアルカリ石灰ガラス）、Ｄガラス（大きい誘電率を有するホウケイ酸ガラス）、Ｒガラス（ＭｇＯおよびＣａＯを有さず、大きい機械的要件を有するアルミノケイ酸塩ガラス）、および、Ｓガラス（ＣａＯを有しないが、大きいＭｇＯ含有量を有し、大きい引張り強さを有するアルミノケイ酸塩ガラス）、ならびに、ガラス繊維ウエブなどを使用することができる。

【0039】

研磨用品の形態での組成物は、多孔性を、例えば、与えられた適用のために好適なレベルで含むことができる。具体的な例において、多孔性は３０体積％未満であり、例えば、約２体積％〜約８体積％の範囲内である。

【0040】

何らかの特定の解釈に固定されることを望まないが、マンガン化合物が鉱物綿マクロファイバーと化学的に相互作用して、それにより、多数の研磨プロセス上の利益（例えば、増大した用具強度および研磨性能など）および／またはホィール寿命上の利益を提供すると考えられる。チョップドストランド繊維とは対比して、マイクロファイバー（例えば、鉱物綿繊維、粉砕ガラス繊維または粉砕玄武岩繊維）の大きいアスペクト比は、増大した表面積をもたらし、それにより、用いられた活性フィラー（１つまたは複数）との相乗的反応を生じさせる。非常に低い被覆レベルを伴う離散フィラメントが１つまたは複数のマンガン化合物と併せて存在することにより、大きい被覆レベルを伴う繊維束とは対照的に、最適な複合材上の利益および研磨性能上の利益が提供される。そのうえ、カリウム塩（例えば、塩化カリウムまたは硫酸カリウムなど）の存在がマンガン塩および離散フィラメントのこの「相乗的」相互作用を妨害することが認められた。ガラスウエブ補強材および／またはチョップドストランド繊維を含有する研磨用品は典型的には、改善された衝撃特性を示す。（繊維束とは対照的に）個別フィラメントである鉱物綿マクロファイバーを、好ましくは活性フィラー（例えば、マンガン化合物）の存在下、（束にされた）チョップドストランド繊維および／または繊維ウエブ製造物（補強材）と組み合わせることにより、増大した用具強度、増大した研磨性能、および／または、改善された用具寿命、同様にまた、高まった耐衝撃性がもたらされ、これにより、研磨用品の破損しやすい傾向が軽減される。

【0041】

マイクロファイバー補強された研磨複合材の多数の例が今回、本発明の実施形態に従って構成される研磨具複合材の特徴および利点をさらに明らかにするために提供される。特に、実施例１は、鉱物綿を含む場合および含まない場合の結合剤棒材およびミックス棒材の複合体性状を明らかにする；実施例２は複合体性状をミックス特性の関数として明らかにする；実施例３は研磨性能データをミックス特性の関数として明らかにする；実施例４は、研磨性能を、鉱物綿を含む場合および含まない場合の活性フィラーの関数として明らかにする。実施例５は、マンガン化合物系活性フィラーを鉱物綿マイクロファイバーに添加することによって得られる、研磨性能に対する相乗効果を、マンガン化合物系活性フィラーをチョップドストランド繊維に添加することに対して比較する。実施例６は、研磨性能を、鉱物綿マイクロファイバーがガラス系チョップドストランド繊維との組合せで使用される活性フィラーの関数として明らかにする。

【実施例】

【0042】

実施例１
実施例１（これは、表３、表４および表５を含む）は、鉱物綿繊維を含む場合および含まない場合の結合剤棒材および複合材棒材の性状を明らかにする。結合剤棒材は研磨剤を全く含有せず、これに対して、複合材棒材は研磨剤を含み、研磨ホィール用組成物を反映することに留意されたい。表３において認められ得るように、８個のサンプル結合剤組成物の成分が（体積パーセントまたはｖｏｌ％で）提供される。これらの結合剤サンプルのいくつかは補強材を全く含まない（サンプル＃１およびサンプル＃５）；いくつかは粉砕ガラス繊維またはチョップドストランド繊維を含む（サンプル＃３、サンプル＃４、サンプル＃７およびサンプル＃８）；いくつかは、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿を本発明の１つの実施形態に従って含む（サンプル＃２およびサンプル＃６）。他のタイプの個別フィラメント繊維（例えば、セラミック繊維またはガラス繊維）が、本開示に照らして明らかであろうように、同様に使用される場合がある。結合剤における褐色溶融アルミナ（２２０グリット）がこれらの結合剤サンプルではフィラーとして使用され、しかし、これはまた、二次的な研磨剤として作用する場合があること（一次研磨剤は、例えば、押出しボーキサイト（１６グリット）であってもよい）に留意されたい。さらに、Ｓａｒａｎ（商標）５０６は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されるポリ塩化ビニリデン結合剤であること、褐色溶融アルミナが Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｍｉｌｌｓから得られたことに留意されたい。

【0043】

【表3】

【0044】

表３のサンプル結合剤１〜サンプル結合剤４の一組について、それらの組成は、使用された補強材のタイプを除いて同等である。補強材が何ら存在しないサンプル１およびサンプル５において、フィラー（この場合には褐色溶融アルミナ）のｖｏｌ％をそれに従って増大させた。同様に、表３のサンプル５〜サンプル８の一組について、それらの組成は、使用された補強材のタイプを除いて同等である。

【0045】

表４は、表３の８個のサンプルのそれぞれについての応力および弾性係数（Ｅ−Ｍｏｄ）を含めて、結合剤棒材（研磨剤なし）の性状を明らかにする。

【0046】

【表4】

【0047】

表５は、表３の８個のサンプルのそれぞれについての応力および弾性係数（Ｅ−Ｍｏｄ）を含めて、（研磨剤（例えば、押出しボーキサイトなど）に加えて表３の結合剤を含む）複合材棒材の性状を明らかにする。表４および表５のそれぞれにおいて認められ得るように、鉱物綿により補強された結合剤／複合材（サンプル２およびサンプル６）は、示される他のサンプルに対してより大きい強さを有する。

【0048】

【表5】

【0049】

これらの研磨複合材サンプル（１〜８）のそれぞれにおいて、約４４ｖｏｌ％が、（研磨剤を除いて、記される結合剤成分を含む）結合剤であり、約５６ｖｏｌ％が研磨剤である（例えば、押出しボーキサイトまたは他の好適な砥粒）。加えて、少量ではあるが、十分な量のフルフラール（研磨剤全体の約１ｖｏｌ％以下）を、研磨粒子を湿らすために使用した。これらのサンプル組成物（１〜８）を、成形前に２時間にわたって時効処理したフルフラール湿潤化砥粒とブレンドした。それぞれの混合物を前もって重量測定し、その後、３個取り金型（２６ｍｍ×１０２．５ｍｍ）（１．５ｍｍ×１１４．５ｍｍ）の中に移し、１６０℃で４５分間、１４０ｋｇ／ｃｍ２の下で熱間プレスし、その後、２００℃での対流オーブンにおける１８時間の硬化を続けた。得られた複合材棒材を、ＡＳＴＭ手順Ｄ７９０−０３を使用して３点曲げ（５：１のスパン対深さ比）で試験した。

【0050】

実施例２
実施例２（これは、表６、表７および表８を含む）は、複合材性状をミックス特性の関数として明らかにする。表６において認められ得るように、８個のサンプル組成物の成分が（ｖｏｌ％で）提供される。サンプルＡは補強材を全く含まず、サンプルＢ〜サンプルＨは、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿を本発明の１つの実施形態に従って含む。他のタイプの単フィラメントマイクロファイバー（例えば、セラミック繊維またはガラス繊維）が前記のように同様に使用される場合がある。サンプルＡの結合材は炭化ケイ素（２２０グリット）をフィラーとして含み、サンプルＢ〜サンプルＨの結合剤は褐色溶融アルミナ（２２０グリット）をフィラーとして使用する。前記で記されたように、そのようなフィラーは分散を助けており、これはまた、二次的な研磨剤として働く場合がある。サンプルＡ〜サンプルＨのそれぞれにおいて、使用される一次研磨剤は褐色溶融アルミナの６０グリットおよび８０グリットの組合せである。１つの一次研磨剤グリットは同様に結合剤と混合することができ、かつ、所望される除去速度および表面仕上げなどの要因に依存して、グリットサイズにおいて（例えば、６グリットから２２０グリットまで）変化する場合があることに留意されたい。

【0051】

【表6】

【0052】

認められ得るように、サンプルＢ〜サンプルＨは組成において同等である。補強材が全く存在しないサンプルＡにおいて、他の結合剤成分のｖｏｌ％が、示されるようにそれに従って増大する。

【0053】

【表7】

【0054】

表７は、サンプルのそれぞれについて使用された混合手法を示す。サンプルＡおよびサンプルＢはそれぞれ、パドルを使用するＨｏｂａｒｔタイプのミキサーにより３０分間混合した。サンプルＣは、ホイスク（ｗｉｓｋ）を使用するＨｏｂａｒｔタイプのミキサーにより３０分間混合した。サンプルＤは、パドルを使用するＨｏｂａｒｔタイプのミキサーにより３０分間混合し、その後、Ｉｎｔｅｒｌａｔｏｒ（または他の好適なハンマーミル装置）により６５００ｒｐｍで処理した。サンプルＥはＥｉｒｉｃｈタイプのミキサーにより１５分間混合した。サンプルＦはＩｎｔｅｒｌａｔｏｒにより３５００ｒｐｍで処理した。サンプルＧはＩｎｔｅｒｌａｔｏｒにより６５００ｒｐｍで処理した。サンプルＨはＥｉｒｉｃｈタイプのミキサーにより１５分間混合し、その後、Ｉｎｔｅｒｌａｔｏｒにより３５００ｒｐｍで処理した。分散試験を、非分散の鉱物綿の量をサンプルＢ〜サンプルＨのそれぞれについて測定するために使用した。分散試験は下記の通りであった：１００グラムのミックスを、Ｒｏｔｏｔａｐ法を使用して１分間振とうし、その後、２０番ふるいによるふるい分けを行った後で生じる残渣の量。認められ得るように、サンプルＢは、０．９グラムの残渣の鉱物綿がふるいのふるい網に残っていることが認められ、サンプルＣは、０．６グラムの残渣が残っていることが認められ、サンプルＥは、０．５グラムの残渣が残っていることが認められた。サンプルＤ、サンプルＦ、サンプルＧおよびサンプルＨのそれぞれは、有意な残留繊維がふるいのふるい網に残っていなかった。したがって、鉱物綿の所望される分散に依存して、様々な混合技術を利用することができる。

【0055】

サンプル組成物（Ａ〜Ｈ）を、成形前に２時間にわたって時効処理したフルフラール湿潤化砥粒とブレンドした。それぞれの混合物を前もって重量測定し、その後、３個取り金型（２６ｍｍ×１０２．５ｍｍ）（１．５ｍｍ×１１４．５ｍｍ）の中に移し、１６０℃で４５分間、１４０ｋｇ／ｃｍ２の下で熱間プレスし、その後、２００℃での対流オーブンにおける１８時間の硬化を続けた。得られた複合材棒材を、ＡＳＴＭ手順Ｄ７９０−０３を使用して３点曲げ（５：１のスパン対深さ比）で試験した。

【0056】

【表8】

【0057】

図１は、サンプルＡ〜サンプルＨのそれぞれについての複合材強度の１元配置ＡＮＯＶＡ分析である。表８は平均および標準偏差を明らかにする。標準誤差は誤差分散のプールされた推定量を使用する。認められ得るように、（本発明の実施形態に従って鉱物綿によりそれぞれが補強される）サンプルＢ〜サンプルＨのそれぞれについての複合材強度は、補強されないサンプルＡの複合材強度よりも有意に良好である。

【0058】

実施例３
実施例３（これは表９および表１０を含む）は、研磨性能をミックス特性の関数として明らかにする。表９において認められ得るように、２つのサンプル配合物の成分が（ｖｏｌ％で）提供される。これらの配合物は、配合物１が４５分間混合され、配合物２が１５分間混合されたことを除いて同一である（使用された混合方法も同様に、記されるような混合時間を除いて同一であった）。それぞれの配合物が、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿を本発明の１つの実施形態に従って含む。他のタイプの単フィラメントマイクロファイバー（例えば、ガラス繊維またはセラミック繊維）が前記のように同様に使用される場合がある。

【0059】

【表9】

【0060】

表９からまた認められ得るように、本発明の１つの実施形態に従って構成されるマイクロファイバー補強された研磨複合材の製造シーケンスは、５つの工程、すなわち、結合剤調製、混合、複合材調製、鋳型充填および冷間プレス成形、ならびに、硬化を含む。結合剤特性評価を結合剤調製工程および混合工程の後で行った。前記で議論されたように、結合剤特性を評価するための１つの方法が、Ｒｏｔｏｔａｐ法から得られる非分散鉱物綿の重量パーセントを求めるために分散試験を行うことである。この特定の場合において、Ｒｏｔｏｔａｐ法は、５０ｇ〜１００ｇの結合剤サンプルを４０メッシュのふるい網に加えること、その後、５分間のＲｏｔｏｔａｐ撹拌の後での４０メッシュのふるい網における残渣の量を測定することを含んでいた。工程３で両方の配合物において使用された研磨剤は押出しボーキサイト（１６グリット）であった。褐色溶融アルミナ（２２０グリット）が工程１の結合剤調製においてフィラーとして使用されるが、これは、前記で説明されたように二次的研磨剤として作用する場合がある。Ｖａｒｃｕｍ９４−９０６は、Ｄｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なフルフロール（Ｆｕｒｆｕｒｏｌ）系レゾールであることに留意されたい。

【0061】

表１０は、配合物１および配合物２の両方から作製される補強された研磨ホィールの研磨性能を、０．７５秒／切削、１．０秒／切削および１．２秒／切削を含む様々な切削速度において明らかにする。

【0062】

【表10】

【0063】

認められ得るように、配合物１の物質除去速度（ＭＲＲ）（これは立方インチ／分で測定される）が配合物２の物質除去速度と比較的類似していた。しかしながら、配合物１のホィール摩耗速度（ＷＷＲ）（これは立方インチ／分で測定される）が配合物２のホィール摩耗速度よりも一貫して低い。さらに、配合物１のＧ比（これは、ＭＲＲをＷＷＲによって除することによって算出される）が配合物２のＧ比よりも一貫して大きいことに留意されたい。配合物１の例示的結合剤は４５分間混合され、配合物２は１５分間混合されたことを表９から思い出してほしい。したがって、混合時間が、研磨性能に対する直接的な相関を有する。この特定の例において、配合物２について使用された１５分の混合時間は、配合物１の改善された性能およびその４５分の混合時間と比較したとき、事実上、短すぎた。

【0064】

実施例４
実施例４（これは、表１１、表１２および表１３を含む）は、研磨性能を、鉱物綿を含む場合および含まない場合の活性フィラーの関数として明らかにする。表１１において認められ得るように、４個のサンプル複合材の成分が（ｖｏｌ％で）提供される。複合材サンプルＡおよび複合材サンプルＢは、サンプルＡがチョップドストランド繊維を含み、褐色溶融アルミナ（２２０グリット）またはＳｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿を含まないことを除いて同一である。一方、サンプルＢは、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿および褐色溶融アルミナ（２２０グリット）を含み、チョップドストランド繊維を含まない。複合材密度（これはグラム／立方センチメートルで測定される）が、サンプルＡに対して、サンプルＢについてはわずかにより大きい。複合材サンプルＣおよび複合材サンプルＤは、サンプルＣがチョップドストランド繊維を含み、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿を含まないことを除いて同一である。一方、サンプルＤは、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿を含み、チョップドストランド繊維を含まない。複合材密度が、サンプルＤに対して、サンプルＣについてはわずかにより大きい。加えて、少量ではあるが、十分な量のフルフラール（研磨剤全体の約１ｖｏｌ％以下）を、研磨粒子を湿らすために使用し、この場合における研磨粒子が、サンプルＣおよびサンプルＤについてはアルミナ粒子であり、サンプルＡおよびサンプルＢについてはアルミナ−ジルコニア粒子であった。

【0065】

【表11】

【0066】

表１２は、鉱物綿および例示的活性フィラーの二塩化マンガン（ＭＫＣ−Ｓ、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｍｉｌｌｓから入手可能）の混合物からともに作製されたサンプルＢおよびサンプルＤの間において、また、鉱物綿のチョップドストランド繊維を用いて作製されたサンプルＡおよびサンプルＣの間において研磨性能を比較するために行われた試験によって明らかにする。

【0067】

【表12】

【0068】

認められ得るように、それぞれのサンプルから作製された研磨ホィールを、スラブとして示される様々な被加工品を研磨するために使用した。より詳細には、サンプルＡおよびサンプルＢを、オーステナイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼から作製されたスラブに対して試験し、サンプルＣおよびサンプルＤを、オーステナイト系ステンレス鋼および炭素鋼から作製されたスラブに対して試験した。表１２においてさらに認められ得るように、鉱物綿および二塩化マンガンを使用した場合、サンプルＢおよびサンプルＤは、（鉱物綿の代わりにチョップドストランド繊維を用いて作製された）サンプルＡおよびサンプルＣに対して約２７％〜３６％の改善をもたらした。このことは、鉱物綿と、フィラー（この場合には二塩化マンガン）との間における肯定的な反応に起因する研磨性能における改善を明瞭に示す。そのような肯定的な反応が、チョップドストランドおよび二塩化マンガンの組合せに関しては何ら生じなかった。表１３は、複合材Ａ〜複合材Ｄが試験された条件を列挙する。

【0069】

【表13】

【0070】

実施例５
実験を、ホィールの研磨性能に対する繊維タイプの影響およびＭＫＣＳのレベルを詳しく調べるために着手した。ホィールを実施例４の場合のように調製し、ホィールは、存在する繊維のタイプおよびＭＫＣＳのレベルに関して異なるだけであった。具体的には、ホィールは８ｖｏｌ％の（ガラス）チョップドストランド繊維（ＣＳＦ）または８ｖｏｌ％の鉱物綿（ＭＷ）マイクロファイバーのどちらかを含んでいた。それぞれのカテゴリーについて、ＭＫＣＳのレベルは０ｖｏｌ％または３．４２ｖｏｌ％のどちらかであった。

【0071】

表１４において認められるように、８ｖｏｌ％のＣＳＦを含有するホィールについてのＧ比が、ＭＫＣＳが（ＭＫＣＳを何ら伴わない場合の３３０ｋｇ／ｄｍ３から、ＭＫＣＳを伴う場合の２９６ｋｇ／ｄｍ３にまで）添加されたときには約１０％低下した。逆の傾向が、鉱物綿を用いて調製されたホィールに関して認められ、この場合、ＭＫＣＳを添加することにより、（０レベルのＭＫＣＳにおける３１１ｋｇ／ｄｍ３から、３．４２ｖｏｌ％のＭＫＣＳが添加されたときの３８５ｋｇ／ｄｍ３への）Ｇ比における約２０％の増大がもたらされた。このことは、ＭＫＣＳが、２つの繊維タイプと、異なる様式で相互作用すること、および、相乗効果が、ＭＷマイクロファイバーをＭＫＣＳと組み合わせることによって得られることを明瞭に明らかにする。そのような効果が、ＭＫＣＳ−ＣＳＦの組合せに関しては全く認められなかった。それどころか、ＭＫＣＳを、ＣＳＦを含有する組成物に添加することは、Ｇ比に対する負の影響を有していた。

【0072】

【表14】

【0073】

実施例６
実施例６（これは表１５および図２を含む）は、研磨性能を、鉱物綿およびチョップドストランド繊維との組合せでの活性フィラーの関数として明らかにする。表１５において認められ得るように、８個のサンプル複合材の成分が（ｖｏｌ％で）提供される。
すべてのサンプル（Ｅｘｐ１〜Ｅｘｐ８）が、同じタイプおよび量の砥粒を含んでいた。２つのレベルのガラス繊維チョップドストランド繊維（ＣＳＦ）を用いた：６体積％の高レベル（Ｅｘｐ１、Ｅｘｐ２、Ｅｘｐ５およびＥｘｐ６）および４体積％の低レベル（Ｅｘｐ３、Ｅｘｐ４、Ｅｘｐ７およびＥｘｐ８）。

【0074】

すべての場合において、結合剤は、（有機）樹脂、Ｓｌｏｓｓ ＰＭＦ（登録商標）鉱物綿（ＭＷ）マイクロファイバー、鉄化合物（黄鉄鉱）、石灰、および、活性フィラーの二塩化マンガン（ＭＫＣＳ）を含んでいた。Ｅｘｐ５〜Ｅｘｐ８のサンプルはまた、硫酸カリウムフィラーを含んでいたが、残りのサンプル（Ｅｘｐ１〜Ｅｘｐ４）は硫酸カリウムフィラーを含まなかった。

【0075】

鉱物綿マイクロファイバーと、マンガン化合物系活性フィラーとの間における相乗作用が、低レベルの（ガラス繊維）ＣＳＦを有するサンプルでは特に著しかった。ガラス繊維レベルが増大するにつれ、ＭＫＣＳ／ＭＷの利点がそれほど顕著にならなかった。これらの結果は、マンガン化合物系活性フィラーが、ＭＷマイクロファイバーに関して提供するのと同じ利点をガラスＣＳＦに関しては提供しないことを明らかにする。

【0076】

データはまた、硫酸カリウムを添加した場合（Ｅｘｐ５〜Ｅｘｐ８）、累積Ｇ比に対する悪影響があったことを示した。一般に、最大累積Ｇ比（これは除去金属（ｌｂｓ）／ホィール摩耗（ｌｂｓ）として定義される）の値が、硫酸カリウムを含有しなかったサンプルについて認められ、このことが（ガラス繊維）ＣＳＦの低レベルにおいて特に著しかった。（例えば、Ｅｘｐ３およびＥｘｐ４を参照されたい）。ＭＫＣＳの効果との比較において、硫酸カリウムは研磨性能における増大を全くもたらさなかったか、または、低下した研磨性能をもたらした。

【0077】

これらの結果は、研磨性能が、ＭＫＣＳおよびＭＷを増大させるにつれ増大したこと、および、これら２つの成分に関して認められる相乗効果が、ガラス繊維のチョップドストランド繊維または他のフィラー（例えば、硫酸カリウム）にまで及ばなかったことを明らかにした。これらの実験は、ＭＷおよびＭＫＣＳの組合せが研磨ホィールにおいて使用されるとき、予想外の性能上の利点が存在することを示した。

【0078】

データはまた、カリウム塩が、より大きいレベルのガラスチョップドストランド繊維、鉱物綿マイクロファイバーおよびマンガン化合物を含む組成物においては性能に対する増大した効果を有しており、鉱物綿マイクロファイバー、マンガン化合物、および、より低いレベルのチョップドストランド繊維を含む組成物においてはそれほど効果を有していないことを示している。

【0079】

【表15】

【0080】

本発明の実施形態の前記記載は例示および記述のために示されている。包括的であること、または、発明を開示されたその厳密な形態に限定することは意図されない。多くの改変および変化が、本開示に照らして可能である。発明の範囲は、この詳細な記載によってではなく、むしろ、本明細書に添付された請求項によって限定されることが意図される。

【図1】

【図2】