【実施例】
【0035】
サンプルディスク1および2は、約2.5インチのステープル長を有する500デニールのナイロン繊維を50重量%および約2.0インチのステープル長を有する200デニールのナイロン繊維を50重量%で含むステープルナイロン繊維のブレンドから調製される。ブレンドは約530g/m
2の重量を有する。ウェブはニードル織機中でさらにニードルパンチングされる。結合剤をブレンド上に適用する。結合剤配合
物は、約59.3%の水、1.5%のメラミン樹脂(Momentive Specialty Chemicals Inc.からの部分的にメチル化されたメラミン樹脂)、0.2%のトリトン100X(The Dow Chemical Companyからの非イオン性のオクチルフェノールエトキシレート界面活性剤)および39.0%のHycar 26138(Lubrizol Advanced Materials Inc.からの熱反応性アクリルラテックス)を含む。結合剤配合
物はブレンドの1つの側面上で噴霧され、3ステージオーブンのレベル1の上で硬化される。硬化後に、結合剤は反対の側面上で噴霧され、ブレンドは3ステージオーブンのレベル2およびレベル3を介して硬化される。生じた不織ウェブは、約590g/m
2の重量、約1.34mの幅および約2.3cmの厚みを有する。一実施形態において、結合剤の適用に続いて硬化を反復することができる。
【0036】
不織ウェブは浸漬および圧搾のプロセスによってポリウレタン樹脂混合物により飽和される。ポリウレタン樹脂混合物は、56%のポリウレタン樹脂(BLM500、Chemtura Corporationからのブロックされたイソシアネート硬化部位を備えたMDIベースのレタン(rethane)プレポリマー)、6.0%の硬化剤(Air ProductsからのAncamine DL−50)、30.5%のメチルイソブチルケトン(溶媒)、3.5%のステアリン酸リチウム(Chemturaからの抗目詰まり潤滑剤)および4%の着色剤を含む。
【0037】
60グリットまたは100グリットの平均粒度の酸化アルミニウムの凝集物の形態の研磨粒を、約800g/m
2で、飽和した不織ウェブの1つの側面上にホッパーから重力によって滴下させる。その後に、結合剤を側面上に噴霧する。結合剤配合
物は、56%の水、6.0%のHycar 26138(アクリルラテックス)、3.5%のトリトンX100(界面活性剤)および2.5%の着色剤を含む。材料は3ステージ硬化オーブンのレベル1を介して通過させる。第2のレベルに際して、レベル2のオーブンに入る前に、反対側は、60グリットまたは100グリットの平均粒度の酸化アルミニウムの凝集物の形態の研磨粒により重力によって処理され、結合剤により固定される。材料は硬化のためにレベル2およびレベル3上でオーブンの中へ戻される。複数の実施形態において、研磨粒適用、結合剤固定および硬化は反復することができる。研磨不織ウェブは、1.43mの幅、2.3cmの厚みおよび約2.71kg/m
2の重量を有する。研磨不織ウェブは43×43cmのスラブへと切断される。
【0038】
浸漬および圧搾のプロセスによってポリウレタン樹脂混合物中でスラブを飽和させた。飽和配合
物は、66%のポリウレタン樹脂(BLM500)、7.0%の硬化剤(Ancamine DL−50)、17%のメチルイソブチルケトン(溶媒)、4.3%のステアリン酸リチウム(潤滑剤)および5.7%の着色剤を含む。飽和したスラブは、2つの金属板の間に積み重ねて、0.63cm(圧縮比〜73%)の厚みまで圧縮することができる。ラックをオーブン中で配置し、126℃〜99℃の傾斜で18時間硬化させ、その間に熱伝達および揮発性薬品の除去を改善するようにラックを介して空気を出させる。
【0039】
金属板を取り出し、スラブを分離し、商品(研磨ディスク等)までさらに加工する。100グリットの酸化アルミニウム凝集物を含有するサンプル1は、中位の研磨ディスクである。60グリットの酸化アルミニウム凝集物を含有するサンプル2は、粗い研磨ディスクである。
【0040】
実施例1:性能
サンプルを試験して、切削率、ホイール摩耗およびG比を決定する。G比はホイール摩耗の量に対する除去された材料の量の比である。6.35mmの厚みを有するサンプルホイールは76mmの外径および6.35mmの内径まで切削される。金属板(アルミニウムまたはステンレス鋼等)はサンプルディスクによる研削にさらされる。研削は、表面に対して垂直な状態を維持したサンプルディスクにより実行され、その結果サンプルディスクの全厚みが金属板に接して配置されて端の研削が回避される。0.9kgの荷重を使用して金属板に対してディスクを押し付ける。プレートは、各々の周期の間で15秒の冷却期間で、5回の1分の周期で研削される。ホイールは9,000rpmで回転させる。切削率は研削前後のプレートの重量の差から決定される。ホイール摩耗は研削前後のホイールの重量の差から決定される。表1は、3M(アルミニウム上の3M SC CRS Surface Conditioning Disc)からの商品と比較した、サンプル1(中位研磨ディスク、Vortex RB MEDとも表記される)、サンプル2(粗い研磨ディスク、Vortex RB CRSとも表記される)についての性能値を要約する。
【0041】
【表1】
【0042】
サンプル1およびサンプル2(すなわちVortex RB MEDおよびVortex RB CRS)は、3Mの製品の切削の2倍以上の切削率(除去された材料)ならびにサンプル1について2.5倍およびサンプル2について4倍で3Mの製品の寿命を超える寿命を備えた良好な性能を示す。
【0043】
図6は、時間の関数としてサンプル1(Vortex RB MED)、サンプル2(Vortex RB CRS)および3M SC CRSのアルミニウムの中への切削率を図示する。任意の与えられた時間間隔において、サンプル1および2の切削は3Mの製品の切削より優れている。さらに、3Mの製品の寿命の間に、すなわち最初の45分以内に、両方のVortexディスクは3Mの製品よりも多くの材料を切削した。これは、 Vortex製品が、寿命の延長に起因してだけではなく、本質的により高い品質にも起因して3Mの製品より優れていることを示す。
【0044】
図7は、時間の関数としてサンプル1(Vortex RB MED)、サンプル2(Vortex RB CRS)および3M SC CRSのステンレス鋼の中への切削率を図示する。ステンレス鋼のより硬いワークピースでさえ、任意の与えられた時間間隔において、サンプル1および2の切削は3Mの製品の切削より優れている。3Mの製品の寿命の間に、すなわち最初の50分以内に、両方のVortexディスクは3Mの製品よりも多くの鋼を切削した。これは、Vortex製品が軟質材料(アルミニウム等)に関してだけではなく、硬質材料(鋼等)にも3Mの製品より優れていることを示す。
【0045】
図8は3つのディスクの総ステンレス鋼切削率を図示する。市販の3Mの製品よりも、Vortex RB MEDディスクは約78%高い性能を有し、Vortex RB CRSは100%以上良い性能を有する。
【0046】
研磨品はステープルファイバーの不織ウェブを含む。ステープルファイバーの不織ウェブは、ステープルファイバーの不織ウェブのいかなる追加層もない単層を形成することができる。不織ウェブは不織ウェブに結合された研磨粒子をさらに含む。一実施形態において、不織ウェブは結合剤をさらに含む。別の実施形態において、結合剤は、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリメタクリル酸、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリエーテル、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエステル、フェノキシ、ラテックス、フッ素化ポリマー、塩素化ポリマー、シロキサン、シリル化合物、シランまたはその任意の組み合わせから選択される有機ポリマーで構成することができる。
【0047】
研磨品の別の実施形態において、ブレンドは、少なくとも約80デニールであり、約300デニールを超えない(約100デニールと約250デニールの間等、約125デニールと約250デニールの間等、約150デニールと約225デニールの間等、約180デニールと約220デニールの間等)線密度を有するステープルファイバーの最初の部分を含むことができる。ブレンドは、少なくとも約320デニールであり、約1000デニールを超えない(約350デニールと約800デニールの間等、約400デニールと約600デニールの間等、約450デニールと約550デニールの間等)線密度を有しているステープルファイバーの第2の部分をさらに含むことができる。
【0048】
研磨品の別の実施形態において、ブレンドはステープルファイバーの二峰性のブレンドを含み、そこで第1の方式は第1の線密度を有するステープルファイバーの第1の部分であり、第2の方式は第2の線密度を有するステープルファイバーの第2の部分であり、そこで第1の方式と第2の方式との間の最大限の差は少なくとも50デニールである。別の実施形態において、第1の方式と第2の方式との間の差は、少なくとも100デニール(少なくとも150デニール等、少なくとも200デニール等、少なくとも250デニール等、少なくとも300デニール等、少なくとも350デニール等、少なくとも400デニール等、少なくとも450デニール等、少なくとも500デニール等)である。
【0049】
研磨品の一実施形態において、ブレンドは約5:95〜約95:5にわたる比でステープルファイバーの第1の部分および第2の部分を含む。一実施形態において、比は約20:80〜約80:20にわたる。別の実施形態において、比は約30:70〜約70:30にわたる。なお他の実施形態において、比は約40:60〜約60:40にわたる。別の実施形態において、比は約40:60である。なお他の実施形態において、比は約50:50である。なお他の実施形態において、比は約60:40である。
【0050】
さらなる一実施形態において、不織ウェブは高密度化される。別の実施形態において、研磨品は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ケナフ繊維、麻繊維、ジュート繊維、亜麻繊維もしくはサイザル繊維、またはその任意の組み合わせを含むステープルファイバーを有する。別の実施形態において、ポリアミドはナイロン、アラミドまたはその組み合わせから選択される。なお他の実施形態において、ナイロンは、ナイロン−6;ナイロン−6,6;またはその組み合わせから選択される。
【0051】
研磨品の他の一実施形態において、研磨粒子は不織ウェブ中で均一に分布する。研磨粒子は、U.S.Coated Abrasive Manufacturers Instituteの等級システムの約24グリット〜約150グリットにわたる平均粒度を有する。別の実施形態において、研磨粒子は、少なくとも約93ミクロン、少なくとも約116ミクロンまたは少なくとも約141ミクロンの平均粒度を有する。なお他の実施形態において、研磨粒子は、約715ミクロンを超えない、約745ミクロンを超えないまたは約764ミクロンを超えない平均粒度を有する。
【0052】
研磨品のさらなる実施形態において、研磨粒子は、アルミナ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、凝集粒またはその任意の組み合わせから選択される。一実施形態において、研磨粒子はシリル化される。
【0053】
一実施形態において、研磨粒子は接着剤によって不織ウェブに結合される。接着剤は、エポキシ系接着剤、ポリサルファイド系接着剤、ポリウレタン系接着剤、フェノール系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリビニルブチラール系接着剤、ポリオレフィン系接着剤またはビニルエステル系接着剤から選択される。
【0054】
一実施形態において、研磨品の単層材料は少なくとも約10%の圧縮比で圧縮される。圧縮率は、圧縮されていない物品の厚みによって割った、圧縮されていない物品の厚みおよび圧縮された物品の厚みの差である。別の実施形態において、圧縮比は少なくとも約20%である。別の実施形態において、圧縮比は少なくとも約50%である。なお他の実施形態において、圧縮比は約90%を超えない。
【0055】
研磨品の一実施形態において、単層材料は少なくとも約10のG比を有する。G比は、ワークピースの切削材料の質量の比(単層から磨耗された材料の質量に対するアルミニウムまたはステンレス鋼等)である。別の実施形態において、G比は少なくとも約15である。さらなる実施形態において、G比は少なくとも約17である。なお他の実施形態において、G比は少なくとも約19である。
【0056】
圧縮された研磨品はステープルファイバーの不織ウェブを含む。ステープルファイバーは、第1の線密度を有する繊維の第1の部分および第2の線密度を有する繊維の第2の部分のブレンドを含む。圧縮された研磨品は結合剤および研磨粒子をさらに含む。一実施形態において、ブレンドは二峰性のブレンドであり得、第1の部分と第2の部分の線密度の間の最大限の差は少なくとも約50デニール(約75デニール等、約100デニール等、約125デニール等、約150デニール等、約175デニール、約200デニール等、約250デニール等、約300デニール等、約350デニール等、約400デニール等、約450デニール等、約500デニール等)である。
【0057】
圧縮された研磨品は少なくとも約10%の圧縮比を有する。別の実施形態において、圧縮比は少なくとも約20%である。なお他の実施形態において、圧縮比は少なくとも約50%である。なお他の実施形態において、圧縮比は約90%を超えない。
【0058】
一実施形態において、圧縮された研磨品は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ケナフ繊維、麻繊維、ジュート繊維、亜麻繊維、サイザル繊維、またはその任意の組み合わせを含むステープルファイバーを有する。ポリアミドはナイロン、アラミドまたはその組み合わせから選択することができる。一実施形態において、ナイロンは、ナイロン−6;ナイロン−6,6;またはその組み合わせから選択することができる。
【0059】
一実施形態において、第1の部分および第2の部分は30:70〜70:30にわたる比である。別の実施形態において、比は約40:60である。さらなる実施形態において、比は約50:50である。なお他の実施形態において、比は約60:40である。
【0060】
圧縮された研磨品の一実施形態において、第1の線密度は約80デニール〜約300デニールにわたり、第2の線密度は約320密度〜約1000デニールにわたる。別の実施形態において、第1の線密度は約200デニールであり、第2の線密度は約500デニールである。
【0061】
圧縮された研磨品の別の実施形態において、結合剤は、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリメタクリル酸、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリエーテル、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、ラテックス、フッ素化ポリマー、塩素化ポリマー、シロキサン、シリル化合物、シランまたはその任意の組み合わせから選択される有機ポリマーで構成される。
【0062】
一実施形態において、研磨粒子は、アルミナ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、凝集粒またはその任意の組み合わせから選択される。
【0063】
別の実施形態において、圧縮された研磨品は少なくとも約10のG比を有する。さらなる実施形態において、G比は少なくとも約15であり得る。なお他の実施形態において、G比は少なくとも約17であり得る。その上さらなる一実施形態において、G比は少なくとも約19である。
【0064】
研磨品を製作する方法は、ステープルファイバーの少なくとも2つの部分をブレンドすることと;繊維ウェブを形成することと;繊維ウェブを粒と混合して研磨ウェブを産出することと;飽和配合
物により研磨ウェブを飽和させることと;飽和した研磨ウェブを圧縮することと;圧縮の間に飽和している研磨ウェブを硬化させて研磨品を形成することとを含む。
【0065】
方法の一実施形態において、ブレンドすることはステープルファイバーの2つ以上の部分を高密度化することをさらに含むことができる。一実施形態において、高密度化することは、ニードルパンチング、カーディングまたは水流交絡またはその組み合わせを含むことができる。
【0066】
方法の一実施形態において、ステープルファイバーの各々の部分は、約80デニール〜約1000デニールにわたる線密度を有することができ、2つの線密度は同じではない。一実施形態において、ステープルファイバーは、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはその任意の組み合わせから選択されるポリマーを含むことができる。ポリアミドは、ナイロン、アラミドまたはその組み合わせから選択することができる。ナイロンは、ナイロン−6;ナイロン−6,6;またはその組み合わせから選択することができる。
【0067】
方法の別の実施形態において、繊維ウェブの形成は、ステープルファイバーのブレンドされた部分に結合剤を適用することを含むことができる。結合剤は、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリメタクリル酸、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルアミド、セルロース、ポリエーテル、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン、ラテックス、フッ素化ポリマー、塩素化ポリマー、シロキサン、シリル化合物、シランまたはその任意の組み合わせから選択される有機ポリマーで構成することができる。
【0068】
一実施形態において、結合剤は、ステープルファイバーのブレンドされた部分上に結合剤を噴霧すること;ブレンドされた部分を結合剤配合
物に浸漬すること;ブレンドされた部分を結合剤配合
物に浸漬し浸漬後にブレンドされた部分を圧搾すること;ステープルファイバーのブレンドされた部分上で結合剤にブラシをかけること;もしくはステープルファイバーのブレンドされた部分上に結合剤を巻くこと;またはその任意の組み合わせによって、適用することができる。さらなる一実施形態において、繊維ウェブの形成は、ステープルファイバーのブレンドされた部分を硬化させることをさらに含むことができる。
【0069】
方法のさらなる一実施形態において、ステープルファイバーを混合することは、接着剤により繊維ウェブに粒を接着することを含むことができる。接着剤は、エポキシ系接着剤、ポリサルファイド系接着剤、ポリウレタン系接着剤、フェノール系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリビニルブチラール系接着剤、ポリオレフィン系接着剤またはビニルエステル系接着剤から選択することができる。
【0070】
方法の別の実施形態において、粒は、アルミナ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、凝集粒およびその任意の組み合わせから選択することができる。一実施形態において、粒は混合前にカップリング剤により処理することができる。カップリング剤は、アミノアルキルシラン、イソシアナトシラン、クロロアルキルシランまたはその任意の組み合わせから選択することができる。一実施形態において、粒は、U.S.Coated Abrasive Manufacturers Instituteの等級システムの約24グリット〜約150グリットにわたる平均粒度を有することができる。他の一実施形態において、粒は、少なくとも約93ミクロン、少なくとも約116ミクロンまたは少なくとも約141ミクロンの平均粒度を有することができる。なお他の一実施形態において、粒は、約715ミクロンを超えない、約745ミクロンを超えないまたは約764ミクロンを超えない平均粒度を有する。
【0071】
方法の一実施形態において、飽和配合
物は、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂またはその任意の組み合わせを含む。一実施形態において、圧縮は少なくとも約10%の圧縮比に圧縮することを含む。別の実施形態において、圧縮比は少なくとも約20%である。なお他の実施形態において、圧縮比は少なくとも約50%である。その上さらなる一実施形態において、圧縮比は約90%を超えない。
【0072】
概要または実施例における上記の作用のすべてが要求されるとは限らないこと、特定の作用の一部は要求されなくてもよいこと、および1つまたは複数のさらなる作用が記載されたものに加えて実行されてもよいことに注目されたい。なおさらに、作用がリストされる順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。
【0073】
前述の明細書において、概念は特定の実施形態を参照して記載された。しかしながら、当業者は、請求項において以下に記載されるような本発明の範囲から逸脱せずに、様々な修飾および変化を行なうことができることを認識する。したがって、明細書および図は制限的な意味よりむしろ例示的な意味で考慮されるべきであり、かかる修飾はすべて発明の範囲内に含まれることが意図される。
【0074】
「平均化した」という用語は、値を指す場合、平均、幾何平均または中央値を意味することが意図される。
【0075】
本明細書において使用される時、「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「有する(has)」、「有する(having)」という用語、または任意の他のこれらの変化形は、非排他的包含を網羅するように意図される。例えば、特色のリストを含むプロセス、方法、物品または装置は、必ずしもそれらの特色にのみ限定されないが、かかるプロセス、方法、物品または装置の明示的にリストされない他の特色または固有の他の特色を含み得る。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または」は、「包含的なまたは」を指し、「排他的なまたは」を指さない。例えば、条件AまたはBは以下のいずれか1つを満たす。Aは真であり(または存在する)かつBは偽である(または存在しない)、Aは偽であり(または存在しない)かつBは真である(または存在する)、ならびにAおよびBの両方は真である(または存在する)。
【0076】
さらに、「1つの(a)」または「1つの(an)」の使用を用いて、本明細書において記載される要素および成分を記載する。これは単に便宜上および本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行なわれる。この記述は1つまたは少なくとも1つを含むように解釈されるべきであり、単数であることを明らかに意味しない限り、単数は複数も含む。
【0077】
利益、他の利点および問題に対する解決は、特定の実施形態に関して上記された。しかしながら、利益、利点、問題に対する解決、および任意の利益、利点もしくは解決を生じさせ得るか、またはより明らかにさせ得る任意の特色(複数可)は、請求項のいずれかまたはすべての決定的な、必要な、または必須の特色として解釈されるべきでない。
【0078】
本明細書を読了した後には、当業者は、明確にするために分離した実施形態のコンテキストで本明細書において記載される特定の特色が、単一の実施形態における組み合わせでも提供され得ることを認識するだろう。反対に、簡潔さのために単一の実施形態のコンテキストで記載される様々な特色は、分離してまたは任意の小組み合わせでも提供され得る。さらに、範囲中に明示される値への参照は、その範囲内の各々の値およびすべての値を含む。