(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成されたセラミック前駆体材料の層であって、前記セラミック前駆体材料の層がセラミック前駆体と液体とを含む、層を提供することと、
レーザービームを用いて、前記セラミック前駆体材料の層を切断し、成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
前記成形セラミック前駆体粒子を乾燥させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
前記乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
前記焼成された成形セラミック前駆体粒子を、液体媒質と、金属酸化物及びその前駆体のうちの少なくとも１つとを含有する混合物を含む含浸組成物で含浸させて、含浸され焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
を含み、前記焼成された成形セラミック前駆体粒子の他の表面よりも前記レーザービームによる切削によって形成された表面で、より軽度に、前記含浸組成物が、前記焼成された成形セラミック前駆体粒子に含浸される、方法。
【請求項２】
前記含浸され焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、研磨粒子、研磨粒子の製造方法、及び研磨粒子を含む研磨物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形されたセラミック研磨粒子を製造することが知られている。例えば、１つの方法は、マイクロレプリカツールの表面上の空隙をベーマイトのゾル−ゲルで充填し、このゾル−ゲルを乾燥させてツールの空隙内に成形ベーマイト粒子を形成し、成形ベーマイト粒子をツールの空隙から除去して、次いで成形ベーマイト粒子を焼結してαアルミナの成形研磨粒子を形成することを順次含む。この方法は概念的には単純であるが、ツールを製造することが概して非常に高価である。更に、セラミックの成形研磨粒子の新しい所望の形状を製造するためには、異なるツールが望ましい。
【０００３】
成形セラミック研磨粒子を製造するための他の方法としては、スクリーン印刷技術が挙げられ、ここで、ゾル−ゲルセラミック前駆体材料が基材上にスクリーン印刷され、乾燥されてセラミックの成形された研磨前駆体粒子を形成し、基材から除去され、焼結されて成形セラミック研磨粒子を形成する。この技術は、マイクロレプリカツールを用いる方法よりもいくらか安価であり、概して分離能が低いが、成形セラミック研磨粒子のそれぞれの所望の形状に関して別々のスクリーンの調製を必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様において、本開示は、
担体上に支持されたセラミック前駆体材料の層であって、セラミック前駆体材料の層がセラミック前駆体と遊離水とを含む、層を提供することと、
レーザービームを用いて、セラミック前駆体材料の層を切断し、成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、を含む方法を提供する。
【０００５】
一部の実施形態では、本方法は、
成形セラミック前駆体粒子を乾燥させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【０００６】
一部の実施形態では、本方法は、
成形セラミック前駆体粒子を乾燥させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子を、第２の液体媒質と、金属酸化物及びその前駆体のうちの少なくとも１つとを含有する混合物を含む含浸組成物で含浸させて、含浸され焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことであって、焼成された成形セラミック前駆体粒子の他の表面よりもレーザービームによる切削によって形成された表面で、より軽度に、含浸組成物が、焼成された成形セラミック前駆体粒子に含浸される、ことと、
必要に応じて、含浸され焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【０００７】
別の態様において、本開示は、
担体上に支持されたセラミック前駆体材料の層であって、セラミック前駆体材料の層がセラミック前駆体と遊離水とを含む、層を提供することと、
レーザービームを用いて、セラミック前駆体材料の層に刻み目をつけ、セラミック前駆体材料の刻み目つきの層をもたらすことと、を含む方法を提供する。
【０００８】
一部の実施形態では、本方法は、
セラミック前駆体材料の刻み目つきの層を、刻み目線に沿って破断させ、成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【０００９】
一部の実施形態では、本方法は、
セラミック前駆体材料の刻み目つきの層を乾燥させて、セラミック前駆体材料の刻み目つきの乾燥した層をもたらすことと、
セラミック前駆体材料の刻み目つきの乾燥した層を、刻み目線に沿って破断させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【００１０】
一部の実施形態では、セラミック前駆体材料の層は、ゾル−ゲルセラミック前駆体層を部分的に乾燥させることによってもたらされる。いくつかの実施形態では、セラミック前駆体材料の層は、ゾル−ゲルセラミック前駆体層を部分的に乾燥させることによってもたらされる。一部の実施形態では、セラミック前駆体材料の層は、重力のために実質的に非流動性である。一部の実施形態では、セラミック前駆体材料の層は、６０〜７０重量％の範囲の固体含量を有する。
【００１１】
好都合なことに、本開示による方法は、高価なマイクロレプリカツールの必要なしに成形セラミック研磨粒子を調製するために用いられ得、所望の粒子形状間で迅速かつ安価に変換され得る。更に、本開示による方法は、マイクロレプリカツール又はスクリーン印刷を用いる乾燥中に亀裂が生じやすい成形セラミック研磨粒子を調製するために用いられ得る。故に、本開示による方法は、今まで信頼性及び経済的根拠で達成し難かった成形セラミック研磨粒子を調製するために用いられ得る。
【００１２】
更に別の態様において、本開示は、本開示によるいずれかの方法により調製された成形セラミック研磨粒子を提供する。
【００１３】
更に別の態様において、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれは、本体部材と本体部材から延在する少なくとも３つのロッド形状部材とを独立して備える。
【００１４】
更に別の態様において、本開示は、結合剤で接着された本開示による成形セラミック研磨粒子を含む研磨物品を提供する。
【００１５】
別の態様において、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は実質的に平面であり、本体部材と本体部材から延在する少なくとも３つのロッド形部材とを備える。一部の実施形態では、少なくとも３つのロッド形部材のそれぞれは、円形、楕円形、正方形、長方形、又は三角形から独立して選択される断面の輪郭を有する。
【００１６】
状況に応じて、本開示による方法によって、成形セラミック研磨粒子の様々な特殊な形状が製造され得る。例えば、一部の実施形態では、少なくとも３つのロッド形部材は、本体部材の平面の外にあり、ここでは少なくとも３つのロッド形部材は、本体部材の同じ側から延在する（すなわち、これらは共通の少なくとも一方向の成分を有する）。
【００１７】
一部の実施形態では、本体部材は、その内部に開口を有する。一部の実施形態において、ロッド形部材の少なくとも２つは同一直線上にある。例えば、一部の実施形態では、の少なくとも３つのロッド形部材は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、及び第８のロッド形部材からなる。一部の実施形態において、第１及び第２のロッド形部材は一直線上にあり、第３及び第４のロッド形部材は同一直線上にあり、第５及び第６のロッド形部材は同一直線上にあり、第７及び第８のロッド形部材は同一直線上にあり、第１及び第２のロッド形部材は同一直線上にあり、第３及び第４のロッド形部材は同一直線上にあり、第５及び第６のロッド形部材は同一直線上にあり、第７及び第８のロッド形部材は同一直線上にあり、第１及び第３のロッド形部材は平行であり、かつ第５及び第７のロッド形部材は平行である。これら実施形態のいくつかにおいて、第１及び第５のロッド形部材は、互いに垂直である。
【００１８】
更に、別の実施形態では、本開示の方法は、成形セラミック研磨粒子をもたらすために用いられ得、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれは、周囲ループ部分によって境界づけられた本体部分を有し、周囲ループ部分は本体部分に比べて粗い表面質感を有する。
【００１９】
別の実施形態において、本開示の方法は、成形セラミック前駆体粒子をもたらすために用いられ得、ここで、成形セラミック前駆体粒子は、内部を包囲しかつそれに接触する周囲ループ部分を有し、この周囲ループ部分はαアルミナを含み、内部はαアルミナ前駆体を含みかつαアルミナを含まない。
【００２０】
別の態様において、本開示の方法は、成形セラミック研磨粒子をもたらすために用いられ得、ここで、成形セラミック研磨粒子は、内部を包囲しかつそれに接触するが、内部を完全には取り囲まない周囲ループ部分を有し、周囲ループ部分が、内部とは異なる微細結晶構造を有する。
【００２１】
別の態様では、本開示の方法は、成形セラミック前駆体粒子をもたらすために用いられ得、ここで、成形セラミック前駆体粒子のそれぞれが、第１及び第２の、表裏となる非隣接の主表面と、第１の主表面と第２の主表面との間から延在する周囲部表面とを有し、周囲部表面が、第１の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第２の主表面とは接触しないアブレーションされた領域と、第２の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第１の主表面とは接触しない断裂領域とを備える。
【００２２】
別の態様において、本開示の方法は、成形セラミック研磨粒子をもたらすために用いられ得、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれが、第１及び第２の、表裏となる非隣接の主表面と、第１の主表面と第２の主表面との間で延在する周囲部表面とを有し、周囲部表面が、第１の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第２の主表面とは接触しないアブレーションされた領域と、第２の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第１の主表面とは接触しない断裂領域とを備える。
【００２３】
別の態様において、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれが、第１及び第２の対向する辺並びに第１及び第２の対向する端部によって接続される第１及び第２の、表裏となる主表面を備え、第１及び第２の主表面が、実質的に滑らかであり、第１及び第２の対向する辺並びに第１及び第２の対向する端部が、屈曲し丸められたマイクロメートルスケールの凸部及び凹部を備える表面トポグラフィーを有し、第１の辺が第１の主表面に接触して鋭角の二面角を形成し、第２の辺が第１の主表面に接触して、鈍角の二面角を形成する。
【００２４】
一部の実施形態において、本開示による成形セラミック研磨粒子は、αアルミナを含む。一部の実施形態において、成形セラミック研磨粒子は、研磨業界公認の公称等級に対応するサイズ分布を有する。
【００２５】
好都合なことに、本開示による成形セラミック研磨粒子は、今まで容易に達成できなかった構成勾配、形状、及び／又は構造を有することが可能であり、これが低充填密度、結合剤に付着する粒子の増大（例えば、研磨粒子表面上の質感のために）、及び／又は研磨性能をもたらす。
【００２６】
結果的に、更に別の態様において、本開示は、結合剤で接着された、若しくは結合剤内に保持された（例えば、接合研磨物品として）、又は結合剤によって裏材に固定された（例えば、被覆研磨物品として）、本開示による成形セラミック研磨粒子を含む研磨物品を提供する。
【００２７】
本明細書で使用する場合、
用語「アブレーションされた領域」とは、融解、蒸発、及び／又は気化（例えば、レーザービームによって生じるような）によって形成され、丸い及び／又は鋭い突起並びに滑らかな凹みを含む不規則なトポグラフィーによって概ね特徴づけられた表面の領域を指し、
用語「焼成」とは、最低でも乾燥した基材内に存在した任意の残留する揮発物（全ての有機材料及び水を含む）が除去される温度に加熱することを指し、
用語「乾燥」とは、乾燥される物品内に含有される少なくとも一部の水を除去することを指し、必ずしも全ての水を除去する必要はなく、
用語「重力」とは、地球の表面での重力の力を指し、
用語「マイクロメートルスケール」とは、０．１マイクロメートル〜１ミリメートルのサイズ範囲を指し、
用語「成形粒子」とは、粒子の製造で用いられる所定の形状から得られる形状（例えば、形状は、所定の精密な形状を有する空隙内での鋳造の結果であり得るか、又は切削レーザーによる特定の切削パターンの結果であり得る）を有する粒子を指し、
用語「焼結」とは、最低でも化学結合が焼成した基材の接触するセラミック粒子間で形成するような温度に加熱することを指し、典型的には、増加した強度及び密度をもたらし、並びに
用語「実質的に平面」とは、厚さに関して比較的広範な表面を備えた平坦な形状を有することを意味する（例えば、厚さは表面の長さ及び／又は幅よりも少なくとも２、３、４、５、又は１０分の１未満であり得る）。
【００２８】
本願では、変更可能な用語「含む（comprise）」は、用語「含む（comprise）」が用語「本質的になる（consist essentially of）」又は「なる（consist of）」によって置き換えられている実施形態も想定することが意図されている。
【００２９】
前述の態様及び実施形態は、組み合わせが本開示の教示から明らかに誤りではない限り、これらを任意に組み合わせて実施してもよい。本開示の特徴及び利点は、発明を実施するための形態、及び添付の特許請求の範囲を考慮することで更に深い理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本開示による例示の方法の流れ図。
【図１Ｂ】線１Ｂに沿って取られた図１Ａのセラミック前駆体材料１４０の層の拡大概略図。
【図２Ａ】本開示の方法によって調製された例示の成形セラミック前駆体粒子２００の概略平面図。
【図２Ｂ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子２７０の概略透視図。
【図３Ａ】本開示による例示の成形セラミック前駆体粒子３００の概略透視図。
【図３Ｂ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子３５０の概略透視図。
【図４】例示の成形セラミック研磨粒子３５０の走査型電子顕微鏡写真。
【図５Ａ】本開示による例示の成形セラミック前駆体粒子５００の概略透視図。
【図５Ｂ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子５５０の概略透視図。
【図６Ａ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図６Ｂ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図６Ｃ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図６Ｄ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図６Ｅ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図６Ｆ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図６Ｇ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図７Ａ】ロッド形部材が本体部材の平面の外にある、例示の成形セラミック研磨粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【図７Ｂ】図５Ａに示される例示の成形セラミック研磨粒子の拡大図。
【図８Ａ】本開示による例示の成形セラミック研磨粒子の概略透視図。
【図８Ｂ】図８Ａに示される実施形態による例示の成形セラミック研磨粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【図９】本開示による、例示の接合研磨材のカットオフホイール９００の透視図。
【図１０】本開示による例示の被覆研磨物品１０００の側面図。
【図１１】本開示による例示の被覆研磨物品１１００の側面図。
【図１２Ａ】本開示による例示の不織布研磨物品１２００の透視図。
【図１２Ｂ】図１２Ａの領域１２Ｂの拡大図。
【図１３】それぞれ実施例１及び２のセラミック前駆体材料の層をレーザー切断した結果を示す顕微鏡写真。
【図１４】それぞれ実施例１及び２のセラミック前駆体材料の層をレーザー切断した結果を示す顕微鏡写真。
【図１５】実施例２で生成された成形セラミック前駆体研磨粒子を示す走査型電子顕微鏡写真。
【図１６】実施例４において切削レーザーによって用いられたビームトレースパターンの概略平面図。
【図１７Ａ】実施例６において生じた様々な粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【図１７Ｂ】実施例６において生じた様々な粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【図１７Ｃ】実施例６において生じた様々な粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【図１８Ａ】実施例８で調製された成形セラミック研磨粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【図１８Ｂ】実施例８で調製された成形セラミック研磨粒子の走査型電子顕微鏡写真。
【００３１】
上記の図面には本開示の複数の実施形態が記載されているが、考察の中で記述したとおり、その他の実施形態も考えられる。いかなる場合も、本開示は本開示を代表して提示するものであって、限定するものではない。本開示の原理の範囲及び趣旨の範囲内に含まれる他の多くの改変例及び実施形態が当業者によって考案されうる点は理解されるはずである。図は、縮尺どおりに描かれていない場合もある。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１Ａを参照すると、本開示による例示の方法１００において、セラミック前駆体材料１４０の層が担体１９０上に支持されている。セラミック前駆体材料１４０の層は、レーザービーム１８０を通過させるので、レーザービーム１８０は、セラミック前駆体材料１４０の層にカット１８４（図１Ｂに示される）を形成して成形セラミック前駆体粒子１４２を形作り、これがヒータ１５０によって更に乾燥され、ローラ１９５上を通過することによって屈曲され、乾燥した成形セラミック前駆体粒子１４４の担体１９からの分離をもたらす。この乾燥した成形セラミック前駆体粒子１４４は、必要に応じて焼成され、焼成された乾燥成形セラミック前駆体粒子１４６を形成し、所望により無機塩で含浸され、更に焼結されて、成形セラミック研磨粒子１６０をもたらす。取り扱いを容易にするために成形セラミック前駆体粒子１４２を乾燥することが一般的であるが、これは必ずしも必要ではない。同様に、乾燥した成形セラミック前駆体粒子１４４を焼成し、焼結前に硬度を増加させるために得られた焼成され乾燥した成形セラミック前駆体粒子１４６を無機希土類塩で含浸させることが一般的ではあるが、これらは必ずしも必要ではない。
【００３３】
レーザーがセラミック前駆体材料１４０の層を部分的にのみ貫通する（例えば、刻み目をつける）実施形態において、このセラミック前駆体材料の層が、更なる乾燥及びローラ１９５上の通過による屈曲の後に、乾燥した成形セラミック前駆体粒子１４４として互いから分離する潜在的な成形セラミック前駆体粒子を形成する。ローラが図１Ａの実施形態で示されているが、例えば、ビーターバー又は、バー若しくはナイフエッジ上を通過させるなどの他の方法も使用されてもよいことが認識されるであろう。
【００３４】
図１Ａ及び１Ｂに示される実施形態において、セラミック前駆体材料１４０の層、すなわち、乾燥され焼結される場合にセラミック材料（例えば、ベーマイトのゾル−ゲル層）を形成する材料が、担体１９０上にコーティングされるが、他の方法が用いられてもよい。典型的なコーティング処理は、レーザー切断（すなわち、レーザービームによる切断）工程のために望ましい粘度よりも比較的低い粘度を有する材料に最適である。結果的に、レーザー切断工程の前に、ヒータ１１５によって、セラミック前駆体材料１４０の層が部分的に乾燥される。
【００３５】
図１Ａ及び１Ｂに記載される方法の変法において、レーザービームがセラミック前駆体材料の層を切断しないが、この代わりに単に部分的に切断するか又は穿孔を形成することによってセラミック前駆体材料の層に刻み目線を形成して、セラミック前駆体材料の刻み目つきの層を形成し、これが必要に応じて更に乾燥され（例えば、ヒータ及び／又はオーブンを用いて）、次いで刻み目線に沿って乾燥した成形セラミック前駆体粒子に破断される。次いで得られた乾燥した成形セラミック前駆体粒子が、図１Ａに記載されるように処理され、成形セラミック研磨粒子をもたらす。
【００３６】
上記の例示の処理は、ここで更に詳細に説明される。
第１の工程は、担体上への、すなわち最終的にセラミック材料に変換され得るセラミック前駆体材料の層（例えば、セラミック前駆体の粒子を含有する種添加又は種非添加分散液として）をコーティングすることを伴う。好適なセラミック前駆体の例としては、酸化アルミニウム一水和物（例えば、ベーマイト）などのαアルミナ前駆体、並びに米国特許第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）に記載されたものなどのジルコニア前駆体及び混合したジルコニア−アルミナ前駆体が挙げられる。セラミック前駆体の粒子は、水を含有する揮発性成分を含む液体中に分散されてもよい（又はそれと混合されてもよい）が、これは必ずしも必要ではない。分散液及び／又はスラリーは、担体上の品質コーティングを可能にするように分散液の粘度が十分に低くなるための液体の十分な量を含むことが好ましいが、後続の液体分散の除去を極端に高価にさせるほどの多量な液体を含まない。この分散液は、典型的には、３０〜５０重量％のセラミック前駆体粒子及び５０〜７０重量％の揮発性成分を含むが、他の比率が用いられてもよい。結果として生じる成形セラミック研磨粒子の物理的特性は、一般に、分散液で使用される材料の種類に依存する。
【００３７】
ベーマイト分散液は、既知の技術によって調製すること、あるいは市販のものを入手することができる。市販のベーマイトの例としては、いずれもＳａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃから入手可能な商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＡＬ」の製品、並びにＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な商品名「ＨｉＱ−４０」の製品が挙げられる。これらの酸化アルミニウム一水和物は比較的純粋であり、すなわち、一水和物以外の水和相を、たとえ含んでいるとしても比較的少なく含み、また表面積を有する。
【００３８】
一実施形態では、セラミック前駆体材料の層（例えば、セラミック前駆体粒子の分散液）は、ゲル状態にある。本明細書で使用される「ゲル」とは、液体に分散された３次元網状組織の固体である。分散液は、修正用添加剤、又は修正用添加剤の前駆体を含有することができる。修正用添加剤は、成形セラミック研磨粒子の１つ以上の所望の特性を改良するか又は後続の焼結工程の効力を増加させるよう機能することができる。修正用添加剤又は修正用添加剤の前駆体は、溶解性の塩の形状であってよく、典型的には水溶性の塩であってよい。これらは、典型的には、金属含有化合物を含有し、マグネシウム、亜鉛、鉄、シリコン、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、イットリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、チタン、及びこれらの混合物の酸化物の前駆体であり得る。分散液中に存在できるこれらの添加剤の具体的な濃度は、当該技術に基づき変動する場合がある。典型的には、修正用添加剤又は修正用添加剤の前駆体の導入によって、分散液はゲルになる。また、一定の時間をかけて加熱することにより、分散液をゲルに誘導することもできる。
【００３９】
セラミック前駆体粒子の分散液はまた、水和又は焼成した酸化アルミニウムからαアルミナへの変換を促進するために、成核剤を含有することもできる。本開示に好適な成核剤としては、αアルミナ、α酸化第二鉄又はその前駆体、酸化チタン及びチタン酸塩、酸化クロム、並びにこの形質転換の成核剤となるであろう他の任意の物質の微粒子が挙げられる。成核剤を使用する場合、その量は、αアルミナの形質転換を引き起こすために十分でなくてはならない。そのような分散液に核を生成する工程は、米国特許第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）に開示されている。
【００４０】
解膠剤をセラミック前駆体粒子の分散液に加えて、より安定したヒドロゾル又はコロイド分散液を作製することができる。好適な解膠剤は、酢酸、塩酸、ギ酸、及び硝酸のような一塩基酸又は酸化合物である。多塩基酸を使ってもよいが、多塩基酸は研磨材分散液を急速にゲル化し、取り扱い又は追加的な成分の導入を困難にする。ベーマイトのいくつかの商用ソースは、安定した研磨材分散液の形成を助ける（吸収されたギ酸又は硝酸のような）酸タイターを含有する。
【００４１】
セラミック前駆体粒子の分散液は任意の好適な手段、例えば、解膠剤を酸化アルミニウム一水和物含有水と混合することによって、又は酸化アルミニウム一水和物のスラリーを生成し、そこに解膠剤を加えることによって、容易に作り出す又は形成することができる。気泡を形成する傾向又は混合中に空気が混入する傾向を低減するために、消泡剤又は他の好適な化学物質を加えることができる。湿潤剤、アルコール、又はカップリング剤のような追加的な化学物質を所望により追加することができる。
【００４２】
αアルミナセラミック前駆体材料の分散液に有用な追加の添加剤としては、米国特許第５，６４５，６１９号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に開示されたようなシリカ及び鉄酸化物、米国特許第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）に開示されたようなジルコニア、及び米国特許第６，２７７，１６１号（Ｃａｓｔｒｏ）に開示されたような成核剤が挙げられる。
【００４３】
セラミック前駆体材料の層を形成するためのセラミック前駆体材料の分散液のコーティングは、例えば、ナイフコーティング、バーコーティング、スロットダイコーティング、カーテンコーティング、グラビアコーティング、又はロールコーティングを含む任意の好適な方法によって達成され得る。担体は、典型的には、紙、フィルム、フォイル、ベルトなどの薄くて容易に取り扱い可能な基材であるが、所望により他の基材が用いられてもよい。この担体は、成形セラミック前駆体粒子に剥離可能に接着するよう選択され得るが、例えば、レーザー切断動作中に基材が切断され、引き続き焼成中に焼去されるような場合には、これは必ずしも必要ではない。好適な担体の例としては、紙（例えば、シリコン紙又はパラフィン紙を含む）、ポリマーフィルム（例えば、ポリプロピレン、又はポリエステルフィルム）、及び金属ベルト（例えば、ステンレス鋼ベルト）が挙げられる。この担体は、所望により、使用前に剥離剤（例えば、フッ素性化学物質、ピーナッツ油、又はシリコーン）で処理されてもよい。
【００４４】
第２番目として、必要に応じて、コーティングの後に、セラミック前駆体材料の分散液が、重力のみの作用下でセラミック前駆体材料の層を非流動性にさせるために十分な量が部分的に乾燥される（例えば、５〜２０分のスパンにわたって）。これが、成形セラミック前駆体粒子がレーザー切断後に更に処理され得るまで、それらの弛み又はスランピングを防止することに役立つ。適切に乾燥されれば、セラミック前駆体材料の層は、典型的には、ゾル−ゲル層を乾燥することによって生じるクラックを実質的に含まない。しかしながら、過剰な乾燥は、セラミック前駆体材料の層の望ましくないクラッキングにつながる可能性がある。αアルミナセラミック前駆体材料については、部分的乾燥後に、４０〜７５重量％の、より典型的には６０〜７０重量％の固体含量が特に有用である。コーティングされた分散液を部分的に乾燥させるために好適な装置としては、ヒータ（例えば、赤外ヒータ、ヒートガン、担体を通した下からの放射熱、及び／又はマイクロ波灯）、オーブン、熱缶、過熱蒸気、及び強制空気が挙げられる。
【００４５】
第３番目に、セラミック前駆体粒子を形成するように、セラミック前駆体材料の層が切断される。セラミック前駆体材料の層を切断するために用いられるレーザーは、赤外、可視、及び／又は紫外出力波長で作動する任意の好適なレーザーであり得る。好適なレーザーの例には、ガスレーザー、エキシマーレーザー、固定レーザー、及び化学レーザーが挙げられる。代表的ガスレーザーには、二酸化炭素レーザー（例えば、１０．６μｍで１００ｋＷまでのパワーを生じるもの）、アルゴン−イオンレーザー（例えば、４５８ナノメートル（ｎｍ）、４８８ｎｍ又は５１４．５ｎｍで光を放射するもの）、一酸化炭素レーザー（例えば、５００ｋＷまでのパワーを生じることができるもの）、及び深紫外波長を発生するガスレーザーである金属イオンレーザーが挙げられる。ヘリウム−銀（ＨｇＡｇ）２２４ｎｍレーザー及びネオン−銅（ＮｅＣｕ）２４８ｎｍレーザーは２つの例である。これらレーザーは、３ＧＨｚ（０．５ピコメートル）未満の特に狭い振動線幅を有する。ＣＯ２レーザーは、本開示の実行に典型的に適切である。
【００４６】
化学レーザーは、化学反応によってエネルギー供給されており、高パワーを連続運転で達成することができる。例えば、フッ化水素レーザー（２７００〜２９００ｎｍ）及びフッ化重水素レーザー（３８００ｎｍ）においては、反応は、三フッ化窒素中における、水素又は重水素ガスとエチレンの燃焼生成物との混合である。
【００４７】
エキシマーレーザーは、２つの化学種（原子）で、その少なくとも１つが励起した電子状態であるものから形成された半減期の短い二量体分子又はヘテロ二量体分子である励起した二量体（すなわち「エキシマー」）を伴う化学反応によって電力供給される。これらは、典型的には紫外線を生じる。通常用いられるエキシマー分子としては、Ｆ２（フッ素、１５７ｎｍで放射する）、及び稀ガス化合物（ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、ＫｒＣｌ（２２２ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、及びＸｅＦ（３５１ｎｍ））が挙げられる。
【００４８】
固体レーザー材料は通常、結晶性固体ホストを必要とされるエネルギー状態をもたらすイオンでドーピングすることによって製造される。例として、ルビーレーザー（例えば、ルビー又はクロムドープされたサファイアから作られる）が挙げられる。別の一般的なタイプは、Ｎｄ：ＹＡＧとして知られるネオジミウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）から作られる。ＮＤ：ＹＡＧレーザーは、１０６４ｎｍでの赤外スペクトルにおいて高出力を生み出すことができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーはまた、可視の（緑色）コヒレントなソースが望ましい場合、一般的に周波数が二倍になり５３２ｎｍを生じる。
【００４９】
イッテルビウム、ホルミウム、ツリウム、及びエルビウムは、固体レーザーにおける他の一般的ドーパントである。イッテルビウムは、典型的には１０２０〜１０５０ｎｍ周辺で作動する、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｙｂ：ＫＹＷ、Ｙｂ：ＳＹＳ、Ｙｂ：ＢＯＹＳ、Ｙｂ：ＣａＦ２などの結晶で用いられる。これらは、小さい量子欠損のために潜在的に非常に効率的かつ高パワーである。超短パルスにおける極めて高いパワーが、Ｙｂ：ＹＡＧで達成され得る。ホルミウムドープＹＡＧ結晶は、２０９７ナノメートル（ｎｍ）で放射し、貯水組織によって強く吸収される赤外波長で作動する有効なレーザーを形成する。Ｈｏ−ＹＡＧは、通常パルスモードで作動される。チタンドープサファイア（Ｔｉ：サファイア）は、一般的に分光法に、並びに最も一般的な超短パルスレーザーに用いられる、高度に同調可能な赤外レーザーを生じる。固体レーザーはまた、例えば、活性化学種としてのエルビウム又はイッテルビウムイオンを有するガラス又は光ファイバホストレーザーも包含する。ファイバレーザー（例えば、赤外ファイバレーザー）は、本開示を実行するために好適である固体レーザーの１つの代表的種類である。ファイバレーザーは、レーザー媒質であるファイバコア（典型的には０．１マイクロメートル（μｍ）〜１０００μｍの範囲の直径を有する）を有する。
【００５０】
このレーザーは、パルスモード及び／又は持続波モードで用いられ得る。例えば、レーザーは少なくとも部分的に持続波モードで及び／又は少なくとも部分的にパルスモードで動作し得る。個々のパルスは時間的にプロファイルされ得る。好適なパルスレーザーの１つの特定の例は、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｉｎｉａ）から入手可能なＣＯ２レーザー、モデルＤｉａｍｏｎｄ  ８４であり、以下の技術仕様を有する：高周波励起、密封式ＣＯ２パルスレーザー、スキャナー系、入力ビーム径＝７．０ミリメートル（ｍｍ）、及び最終ビーム径＝０．２５０ｍｍ；動作波長＝１０．６μｍ；１キロヘルツ（ｋＨｚ）で６０％デューティサイクルでの最大パワー＝３００Ｗ；パルスエネルギー域＝１０〜４５０ミリジュール（ｍＪ）；パルス幅域＝１０〜１０００マイクロ秒（μＳ）；及びパルス上昇及び下降時間＜６０μＳ。
【００５１】
好適な持続波レーザーの１つの特定の例は、Ｓｙｎｒａｄ（Ｍｕｋｉｌｔｅｏ，Ｗｅｓｔ  Ｖｉｒｇｉｎｉａ）から入手可能な、ＣＯ２レーザー、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎシリーズであり、これは以下の技術仕様を有する：波長：１０．６μｍ；最大パワー：−持続モード：１００ワット（Ｗ）、−パルスモード：１５０Ｗ；変調：２０ｋＨｚまで；上昇時間：＜１５０μＳ；説明：高周波励起、持続波出力への密封式ＣＯ２パルスレーザー；送達の方法：ＸＹプロッタ系；入力ビーム径：４．０ｍｍ；最終ビーム径：０．２５０ｍｍ。
【００５２】
アルミニウム系水性ゾル−ゲルが、セラミック前駆体材料の層を含むこれら実施形態において、９．３７マイクロメートルの波長に同調されるＣＯ２レーザーが特に有用であり得る。
【００５３】
レーザー切断の制動効力は、レーザービームが、切断される媒質（例えば、セラミック前駆体材料の層）によって吸収される度合いに対して感度が高い。一部の紫外波長（例えば、ＵＶ−Ｂ又はＵＶ−Ｃ波長）では、吸収は適切であり得るが、より長い波長の吸収は、典型的に問題になり、レーザービームの波長がセラミック前駆体材料の層の特定の吸収に同調されるか、又は吸収剤（すなわち、レーザー波長で高度に吸収性である材料）がセラミック前駆体に添加されるかのいずれかが好ましい。吸収剤の役割は、レーザービームの電磁放射線を吸収し、それを熱に変換することである。好適な吸収剤は、電磁スペクトルの紫外、可視、及び／又は赤外部分において吸収バンドを有することが好ましい。広くは、吸収剤は、レーザービームの波長と同時に、高いモル吸光係数を有するべきである。好ましくは、吸収剤は、レーザービームの主波長で少なくとも１，０００（モル／リットル）−１−センチメートル−１（Ｍ−１ｃｍ−１）、５００Ｍ−１ｃｍ−１、１０，０００Ｍ−１ｃｍ−１又は更に少なくとも２５０００Ｍ−１ｃｍ−１のモル吸光係数を有する。吸収剤の混合もまた用いられ得る。存在する場合、吸収剤（複数可）は、レーザービームの入射電磁放射線の少なくとも５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０％、又は少なくとも８０％さえも吸収するために十分な量で存在することが好ましい。使用される量は、吸収剤（複数可）の吸収スペクトル、レーザービームの波長（複数可）、及びゾル−ゲルセラミック前駆体の層の厚さに応じて変化するであろうし、例えば、ベール・ランバートの法則により容易に決定され得る。
【００５４】
典型的には、収束したレーザースポットサイズは、レーザー波長の約１０倍のスポットサイズに限定される。したがってＵＶレーザーについては、レーザースポットは、１０マイクロメートル未満の直径に収束され得る。しかしながら、赤外レーザーについては、収束したスポット直径は、典型的には１００〜２５０マイクロメートルのオーダーであるが、これは必ずしも必要ではない。一部の実施形態において、最終的に作製された成形セラミック研磨粒子は、好ましくは６マイクロメートル以下の曲率半径を有する、鮮鋭なエッジ及び角部を有するだろう。角部が小さい曲率半径を達成することは、より大きなスポットサイズでは困難な場合がある。例えば、半径が１０マイクロメートル未満である角部を引き出すために、２５０マイクロメートルの広いスポット直径を有するレーザービームを用いることは難しい。
【００５５】
好適な吸収剤としては、例えば、フタラジン、シアニン、ピリリウム、ルミノール、ナフトールグリーンＢ（酸グリーン１）、インドシアニングリーン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラキスアミニウム化合物、金属チオレン、スルホン化又はカルボキシル化金属フタロシアニン、及びカーボンブラックなどの染料及び色素（好ましくは少なくともいくらかの水溶解性を有するもの）が挙げられる。市販の近赤外染料の例としては、Ｆａｂｒｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐａｔｅｒｓｏｎ，Ｎｅｗ  ＪｅｒｓｅｙからＴＥＴＲＡＡＲＹＬＤＩＡＭＩＮＥ、製品コードＦＨＩ  １０４４２２Ｐとして入手可能なもの、Ｌｕｍｉｃｈｅｍ，Ｂｕｄａｐｅｓｔ，ＨｕｎｇａｒｙからＬＵＮＩＲ５  ＮＩＲ吸収色素及びＬＵＷＳＩＲ−３  Ｗａｔｅｒ  Ｓｏｌｕｂｌｅ  ＮＩＲ  Ａｂｓｏｒｂｅｒとして入手可能なもの、並びにＥｐｏｌｉｎ，Ｉｎｃ．Ｎｅｗａｒｋ，Ｎｅｗ  ＪｅｒｓｅｙからＥＰＯＬＩＧＨＴ  ２７３５  ＮＥＡＲ  ＩＮＦＲＡＲＤ  ＤＹＥとして入手可能なものが挙げられる。好ましくは、吸収剤（複数可）は、少なくともいくらかの水への溶解度又は分散性を有するが、これは必ずしも必要ではない。水分散性を増加させるために、セラミック前駆体材料の層への組み込みを容易にするように、吸収剤（複数可）は、界面活性剤及び／又は分散剤と組み合わせて用いられてもよい。
【００５６】
必ずしも必要ではないが、セラミック前駆体材料の層を支持する担体は、担体の損傷を最小限にとどめるためにレーザービームの吸収性が高くないことが好ましい。このことは、例えば、レーザーの選択、担体の選択、セラミック前駆体材料の層内における吸収剤（複数可）の封入、又はこれらの組み合わせによって達成され得る。例えば、典型的ベーマイトのゾル−ゲルは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ポリエステルによる吸収が最小である波長である、約９．４マイクロメートルで吸収極大を有する。このような場合においては、約９．４マイクロメートルの波長を有するレーザーが用いられることが好ましい。したがって、レーザー放射が担体にほとんど到達しないように、セラミック前駆体材料の層によって高度に吸収される波長を有するレーザーを選択することが望ましい。
【００５７】
レーザービームは、典型的には、光学的に方向付けされるか又は走査され、かつ変調され、所望の成形セラミック研磨粒子形状を得る所望の切削パターンを形成する。レーザービームは、１つ以上のミラー（例えば、回転ミラー及び／又は走査ミラー）及び／又はレンズの組み合わせを通じて方向付けされ得る。あるいは又はそれに加えて、基材がレーザービームに対して移動され得る。更に別の構成において、収束要素が、ウェブ（例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚアルファ、又はシータ方向の１つ以上）に対して移動することができる。レーザービームは、セラミック前駆体材料の層の表面（例えば上面）に対して入射角で走査され得る。例えば、入射角は９０°（すなわち、セラミック前駆体材料の層に垂直）、８５°、８３°、８０°、７０°、６０°、５０°、４５°又はこれ未満でもあり得る。
【００５８】
典型的には、切削パターンは、得られる成形セラミック前駆体粒子の高充填密度（例えば、最大充填密度）が達成されるように生じる。例えば、このパターンは、セラミック前駆体材料の層を三角形、正方形、長方形、又は六角形などの形状の最密配置に切断してもよい。
【００５９】
図２Ａは、成形セラミック前駆体粒子２１０の例示のアレイ２００を示す。少なくともいくつかのレーザー切断条件（例えば、その中でレーザービームがセラミック前駆体材料の層を実質的に又は完全に切断したような条件）下では、切断線２３０に沿って発生する加熱が、ゾル−ゲル内の水のフラッシュ蒸発をもたらし得、これによって、多孔質表面質感をもたらし、次いでこれが後続の処理工程全体にわたって固定化されたままで残る（すなわち、「定位置に凍結される」）。結果的に、一部の実施形態において、成形セラミック前駆体粒子２１０は、本体部分２３７を有し、これは本体部分２３７の表面質感に比べて粗い表面質感を有する周囲ループ部分２３５によって囲まれているが、他の実施形態においては、レーザー切断後に、切断線に沿った滑らかな表面が観察され得る。成形セラミック前駆体粒子２１０を焼成及び焼結することは、成形セラミック研磨粒子２７０をもたらし（図２Ｂを参照）、ここで、成形セラミック前駆体粒子２１０の表面質感が、成形セラミック研磨粒子２７０にも維持されている。したがって、一部の実施形態において、成形セラミック研磨粒子２７０（図２Ｂに示される）は本体部分２７７を有し、これは本体部分２７７（例えば、図７Ａ及び７Ｂに示されるような）に比べて粗い表面質感を有する周囲ループ部分２７５によって囲まれている。この粗い表面質感は、静電塗装及び／又は結合剤樹脂への接着（例えばメークコート又はスラリーコートにおける）を容易にし得る。
【００６０】
一部の実施形態において、レーザー切断は、セラミック前駆体材料の層を貫通する。一部の実施形態において、レーザーはセラミック前駆体材料の層を貫通しないが、セラミック前駆体材料の層を刻み目線に沿って破断することによって、通常更なる乾燥後に、それに沿って成形セラミック前駆体粒子を得ることが可能な刻み目線を切削する。例えば、超音波振動、ビーターバー、ローラ、スクラッパー、及びこれらの組み合わせによって、破断は実行され得る。
【００６１】
必ずしも必要ではないが、効率のために、セラミック前駆体材料の層がレーザービームによって刻み目をつけられることで、潜在的な研磨前駆体粒子の最密配置を形成し、レーザービームがセラミック前駆体材料の層を完全に切断する場合、これらが分離されるが互いに隣接し、あるいはレーザービームがセラック前駆体材料の層を単に部分的に切断する場合でも、これらは、セラミック前駆体材料の層でレーザービームによって形成された刻み目線に沿って互いに結合される。
【００６２】
レーザービームがセラミック前駆体材料の層を完全に切断する実施形態において、後続の乾燥及び変形（例えば、図１Ａに示されるように、担体１９０がローラ１９５の周りを走行すると同時に屈曲すること）が、成形セラミック前駆体粒子の担体からの分離を導く。
【００６３】
レーザービームがセラミック前駆体材料の層を単に部分的にのみ切断する実施形態においては、後続する乾燥及び変形（例えば、図１Ａに示されるように、担体１９０がローラ１９５の周りを走行すると同時に屈曲すること）が、刻み目線に沿ってクラックを形成させて、これによって、成形セラミック前駆体粒子の互いからの分離及び担体からの分離を容易にする。最良の結果のために、セラミック前駆体材料の層は、クラック（例えば、外観上は泥割れと類似）が層の周囲部領域で形成され始めるポイントを乾燥させておかねばならない。
【００６４】
この方法で形成された成形セラミック前駆体粒子は、二重の特性を有する周囲部表面によって特徴づけられることができ、これは前駆体セラミック材料の蒸発／アブレーションによって形成された部分、及び図３Ａに示されるような、少なくとも部分的な乾燥後の層の断裂によって形成された部分である。ここで図３Ａを参照すると、成形セラミック前駆体粒子３００は、第１及び第２の、表裏となる非隣接の主表面３１２、３１４と、第１の主表面３１２と第２の主表面３１４との間で延在する周囲部表面３２０とを有する。周囲部表面３２０は、第１の主表面３１２に隣接して周囲部表面３２０に沿って延在するが第２の主表面３１４には接触しないアブレーションされた領域３２４を備える。断裂領域３２６は、第２の主表面に隣接して周囲部表面３２０に沿って延在するが第１の主表面３１２に接触しない。
【００６５】
図３Ａに示される成形セラミック前駆体粒子の成形セラミック研磨粒子（図３Ｂに示される）への変換の際には、例えば、焼結によって、成形セラミック研磨粒子３５０が得られる。ここで図３Ｂを参照すると、成形セラミック研磨粒子３５０は、第１及び第２の、表裏となる非隣接の主表面３６２、３６４と、第１の主表面３６２と第２の主表面３６４との間で延在する周囲部表面３７０とを有する。周囲部表面３７０は、第１の主表面３６２に隣接して周囲部表面３７０に沿って延在するが第２の主表面３６４に接触しないアブレーションされた領域３７４を備える。断裂領域３７６は、第２の主表面に隣接して周囲部表面３２０に沿って延在するが第１の主表面３１２に接触しない。示されるように、アブレーションされた領域３７４及び断裂領域３７６は互いに接触し、周囲部表面の全領域を構成するが、これは必ずしも必要ではない。更なる参照のために、この実施形態による例示の成形セラミック前駆体粒子の顕微鏡写真が、図４に示される。成形セラミック前駆体粒子を形成するために使用される刻み目線の深さに応じて、破断領域又はアブレーションされた領域のいずれかが、周囲部表面の領域の大部分を構成してもよい。迅速な処理を容易にするために、刻み目線の深さが最小にとどめられ、これが比較的大きな破断領域につながることが好ましい。
【００６６】
セラミック前駆体材料の層を部分的にのみ貫通する刻み目線を形成するようにレーザーを用いる場合、場合によっては、この刻み目線に一致しない望ましくないクラックも形成される可能性がある。この影響を最小にとどめるために、セラミック前駆体材料の層を、セラミック前駆体材料の層にわたって完全に延在する線によって境界づけられた複数の領域に分割するようにレーザービームを用いることが好ましい場合がある。この境界線（これは任意の幅を有するが、単一のレーザー走査線の幅であることが好ましい）は、セラミック前駆体材料の層の一部分を形成し得るいかなる無関係のクラックの伝搬も分断するよう働き、これによって廃棄を低減する。結果的に、一部の実施形態において、レーザービームを用いてセラミック前駆体材料の層を切断することによって、境界線がセラミック前駆体材料の層内に（例えば、潜在的な乾燥したセラミック前駆体粒子の最密配置を取り囲むか又はその内部に）形成されることで、境界線が潜在的な乾燥したセラミック前駆体粒子の最密配置の部分を分離する。
【００６７】
一部の実施形態では、成形セラミック研磨粒子は、少なくとも１つの側壁によって接続されかつ厚さによって分離された表裏となる主表面を有する薄い本体を備える。幾つかの実施形態では、厚さは、約２５マイクロメートル〜約５００マイクロメートルの範囲である。一般的に、厚さを増加させることは、切削の有用なレベルを達成するために、所与のレーザーについて滞留時間を増加させることに関係する。
【００６８】
好都合なことに、一部の状況下（例えば、高レーザーパワーが用いられる場合）において、レーザービームによって生じる急激な加熱が、レーザービームによって作り出されるセラミック近隣切断部へのセラミック前駆体材料の変換をもたらし得る。ベーマイトゲルの場合には、これは、αアルミナが成形セラミック前駆体粒子の周囲部表面で形成されるが、粒子の内部は前駆体（例えば、少なくとも部分的に乾燥したベーマイトのゾル−ゲル）内に留まっていることを意味する。結果的に、本開示による方法は、図５Ａに示される種類の成形前駆体粒子を製造することが可能であり、ここで、成形セラミック前駆体粒子５００は、内部５２０を包囲しかつそれに接触する周囲ループ部分５１０を有する。周囲ループ部分５１０（例えば、図１８Ｂを参照）は、内部５２０（例えば、図１８Ａを参照）とは異なる微細結晶構造を有する。
【００６９】
図５Ａに示される成形セラミック前駆体粒子の成形セラミック研磨粒子（図５Ｂに示される）への変換の際に、例えば、焼結によって、得られた成形セラミック研磨粒子５５０は、内部５７０を包囲しかつそれに接触する周囲ループ部分５６０を有する。成形セラミック前駆体粒子におけるαアルミナでは周囲ループ部分５６０が、成形セラミック研磨粒子におけるセラミック微細結晶粒（例えば、αアルミナ微細結晶粒）の形成を制御するように働き、周囲部ループ部分と内部との間での微細結晶構造での差異をもたらす。
【００７０】
加えて、本開示によるレーザー切断処理を用いることで、鋳型における乾燥の際の収縮及び／又はクラッキングのために従来の開放鋳型を用いては不可能である形状を備えた成形セラミック研磨粒子を容易に製造することが可能である。このような形状の例として、本体部材と、本体部材から延在する少なくとも３つのロッド形部材を備える成形セラミック研磨粒子が挙げられる。このロッド形部材は、任意の断面の輪郭を有してよい。例えば、それらは、円形、楕円形、正方形、長方形、又は三角形から独立に選択される断面の輪郭を有してよい。思いがけないことに、本発明者は、いくつかの状況下において、レーザー切断動作中に、ロッド形部材が担体から離れてカールすることを発見した。カールの程度は、一般的には乾燥中の湿度条件によって影響される。乾燥中のより湿った条件は、観察したカールを減少させる傾向がある。このような場合には、少なくとも３つのロッド形部材は、本体部材に関する平面の外にあり、本体部材の同じ辺から延在する。このことが、低い嵩充填密度を有する成形セラミック研磨粒子へと導く。例えば、この成形セラミック研磨粒子は、理論的最大値の２０％〜９０％、理論的最大値の２０％〜６０％、又は理論的最大値の２０％〜４０％の嵩充填密度を有し得る。
【００７１】
開放鋳型における収縮がクラッキング及び／又は破断へと導く可能性があるような成形セラミック研磨粒子形状として、例えば、ラムダ、クロスハッチ、Ｔ、Ｙ、又は井桁（tic-tac-toe）パターンが挙げられる。例示のこのような形状は、図６Ａ〜６Ｇに示されている。
【００７２】
例えば、図６Ａは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ａを示し、これは本体部材６７０Ａと、本体部材６７０Ａから延在する４つのロッド形部材６８１Ａ、６８２Ａ、６８３Ａ、及び６８４Ａを備え、十字の形状を形成する。ロッド形部材の端部は、方形化されてもよく、端部６９１Ａのように実質的に方形化されてもよく、端部６９２Ａのように丸められてもよく、先細りの形状でもよく、又は他の形状でもよく、あるいは前述の形状の混合を総じて備えてもよい。
【００７３】
図６Ｂは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ｂを示し、これは本体部材６７０Ｂと、本体部材６７０Ｂから延在する３つのロッド形部材６８１Ｂ、６８２Ｂ、及び６８３Ｂを備え、Ｔ字の形状を形成する。この実施形態において、ロッド形部材６８１Ｂ及び６８２Ｂは、同一直線上にある。
【００７４】
図６Ｃは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ｃを示し、これは本体部材６７０Ｃと、本体部材６７０Ｃから延在する６つのロッド形部材６８１Ｃ、６８２Ｃ、６８３Ｃ、６８４Ｃ、６８５Ｃ、及び６８６Ｃを備え、星形又はアスタリスクの形状を形成する。この実施形態において、対応のロッド形部材６８１Ｃ及び６８２Ｃ、６８３Ｃ及び６８４Ｃ、並びに６８５Ｃ及び６８６Ｃは同一直線上にある。
【００７５】
図６Ｄは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ｄを示し、これは本体部材６７０Ｄと、本体部材６７０Ｄから延在する３つのロッド形部材６８１Ｄ、６８２Ｄ、及び６８３Ｄを備え、ギリシャ文字ラムダの形状を形成する。この実施形態において、ロッド形部材６８１Ｄ及び６８２Ｄは、同一直線上にある。
【００７６】
一部の実施形態において、成形セラミック研磨粒子は、第１及び第２のロッド形部材が同一直線上にあり、第３及び第４のロッド形部材が同一直線上にあり、第５及び第６のロッド形部材が同一直線上にあり、第７及び第８のロッド形部材が同一直線上にあり、第１及び第２のロッド形部材が同一直線上にあり、第３及び第４のロッド形部材が同一直線上にあり、第５及び第６のロッド形部材が同一直線上にあり、第７及び第８のロッド形部材が同一直線上にあり、第１及び第３のロッド形部材が平行であり、並びに第５及び第７のロッド形部材が平行であるように、成形されてもよい。一部の実施形態では、第１及び第５のロッド形部材が互いに垂直である。
【００７７】
図６Ｅは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ｅを示し、これは本体部材６７０Ｅと、本体部材６７０Ｅから延在する８つのロッド形部材６８１Ｅ、６８２Ｅ、６８３Ｅ、６８４Ｅ、６８５Ｅ、６８６Ｅ、６８７Ｅ、及び６８８Ｅを備え、その中に開口６６５Ｅを有する。ロッド形部材６８１Ｅ及び６８２Ｅ、６８３Ｅ及び６８４Ｅ、６８５Ｅ及び６８６Ｅ、並びに６８７Ｅ及び６８８Ｅは同一直線上にある。ロッド形部材６８１Ｅ及び６８５Ｅは互いに垂直であり、井桁格子を形成する。この場合は、本体部材６７０Ｅは、中空の正方形の形状を有する。
【００７８】
同様に、図６Ｆは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ｆを示し、これは本体部材６７０Ｆと、本体部材６７０Ｆから延在する８つのロッド形部材６８１Ｆ、６８２Ｆ、６８３Ｆ、６８４Ｆ、６８５Ｆ、６８６Ｆ、６８７Ｆ、及び６８８Ｆを備える。ロッド形部材６８１Ｆ及び６８２Ｆ、６８３Ｆ及び６８４Ｆ、６８５Ｆ及び６８６Ｆ、並びに６８７Ｆ及び６８８Ｆは同一直線上にある。ロッド形部材６８１Ｆ及び６８５Ｆは互いに垂直であり、埋められた井桁格子を形成する。この場合には、本体部材６７０Ｆは、埋められた正方形の形状を有する。
【００７９】
同様に、図６Ｇは、実質的に平面の成形セラミック研磨粒子６００Ｇを示し、これは本体部材６７０Ｇと、本体部材６７０Ｇから延在する８つのロッド形部材６８１Ｇ、６８２Ｇ、６８３Ｇ、６８４Ｇ、６８５Ｇ、６８６Ｇ、６８７Ｇ、及び６８８Ｇを備え、これは、その内部に開口６６５Ｇを有する。ロッド形部材６８１Ｇ及び６８２Ｇ、６８３Ｇ及び６８４Ｇ、６８５Ｇ及び６８６Ｇ、並びに６８７Ｇ及び６８８Ｇは同一直線上にある。ロッド形部材６８１Ｇ及び６８５Ｇは互いに垂直であり、本体部材６７０Ｇ内の中央に位置する円形の中央開口を有する井桁格子を形成する。
【００８０】
思いがけないことに、発明者は、本明細書に記載されるようなレーザー処理技術を用いて、ロッド形部材が本体部材に対して平面の外にあり、本体部材の同じ辺から延在する形状をもたらすように、レーザー切断中にロッド形部材が本体部材から延在しかつ担体基材から離れてカールするような成形セラミック研磨粒子を作製することが可能であることをここで発見した。ロッド形部材のこのようなカール／曲がりは、レーザー処理中の担体基材の特異収縮及び／又は変形の結果であり得る。実施例４により作製された例示のこのような成形セラミック研磨粒子は、図７Ａ及び７Ｂに示されている。
【００８１】
別の実施形態において、本開示の方法は、押出し成形及び鋳造などの他の方法によっては容易に調製されない細長い成形セラミック研磨粒子を調製するために有用である。ここで図８Ａを参照すると、例示の成形セラミック研磨粒子８００は、第１及び第２の対向する辺８２０、８２２並びに第１及び第２の対向する端部８３０、８３２によって接続された第１及び第２の、表裏となる主表面８１０、８１２を備える。第１及び第２の、表裏となる主表面８１０、８１２は、実質的に滑らかである（本明細書で使用されるような「実質的に滑らか」とは、概ね滑らかであるが、例えば、調製中の不完全性及び不規則性から得られたものとしての少量の表面粗さを含有する可能性があることを意味する）。第１及び第２の対向する辺８２０、８２２並びに第１及び第２の対向する端部８３０、８３２は、屈曲し丸められたマイクロメートルスケールの凸部８４０及び凹部８５０を備える表面トポグラフィーを有する。一部の実施形態において、表面トポグラフィーは、屈曲し丸められたマイクロメートルスケールの凸部及び凹部からなり、一方他の実施形態においては、屈曲し丸められたマイクロメートルスケールの凸部及び凹部が、第１及び第２の対向する辺並びに第１及び第２の対向する端部の一部分のみを被覆する。図８Ａに示される実施形態において、第１の辺８２０は、第１の主表面８１０と接触し、鋭角の二面角８７０を形成する。第２の辺８２２は、第１の主表面８１０と接触し、鈍角の二面角８７２を形成する。図１８は、実施例７により調製された例示のこのような成形セラミック研磨粒子を示す。好ましくは、第１及び第２の対向する端部は、平行の平行四辺形を備える。好ましくは、第１及び第２の対向する辺は、実質的に平行である。
【００８２】
前述の成形セラミック研磨粒子は、本開示によるレーザー切断処理によって製造され得るが、これらは、例えばゾル−ゲルセラミック前駆体材料のマイクロ押出し成形法などの他の技術によっても製造され得る。このような実施形態において、ロッド形部材は、これらが接触するところで互いに重なり合って本体部材を形成し得、及び／又はこれらは本体部材とぴったり重なることができる。
【００８３】
所望の場合、切削パターンは、セラミック前駆体粒子の複数の形状を生成することが可能であり、これは組み合わされた状態で残されてもよく、又は形状によって分離されてもよい（例えば、ふるい分け）。一部の実施形態では、切削がその露出面に対して実質的に垂直であるように、レーザーがセラミック前駆体材料の層で方向づけされてもよい。一部の実施形態において、切削がその露出面に対して実質的にある角度であるように、レーザーがセラミック前駆体材料の層で方向づけされてもよい。
【００８４】
典型的には、レーザービームは、出力が特定の部分（例えば、ビーム中心）において集中される特性を有するが、これは必ずしも必要、又は好ましいというわけではない。結果として、レーザー切断は、傾斜する側壁を備えた谷部分に似る可能性がある。他の実施形態では、ビームは、例えば、垂直壁を作成するために、平坦形状を有してもよい。
【００８５】
一旦形成されると、成形セラミック前駆体粒子は、必要に応じて、例えば、担体から分離する前に、本明細書で上述されたような乾燥技術を用いて更に乾燥される。この段階での更なる乾燥の目的は、粒子の耐久性を増加させるため、並びに後続の処理中でのクラッキング及び／又は破損の可能性を低減するためのものである。例えば、成形セラミック前駆体粒子は、５０℃〜１６０℃又は１２０℃〜１５０℃の範囲の温度で、１〜４８０分、又は１２０〜４００分乾燥され得る。
【００８６】
成形セラミック前駆体粒子は、一般的に、例えば、焼成、金属イオンドーピング、及び焼結を含むことができる後続の処理工程の前に、担体から分離される。場合によっては、例えば、担体が可燃性であるような場合には、焼成又は焼結中に担体が焼却されてしまうために、成形セラミック前駆体粒子をその上に載せたままで担体を更に処理することが可能であり得る。例えば、振動（超音波振動を含む）、剥離、又は加圧空気などの方法が、分離を容易にするために有用であり得る。場合によっては、成形セラミック前駆体粒子は、例えば、ロールの周りを通過すると同時に、自然に分離し得る。
【００８７】
次の工程は、典型的には成形セラミック前駆体粒子を焼成することを伴う。焼成中に、本質的に全ての揮発性材料が除去され、研磨剤分散液中に存在していた多様な成分は、金属酸化物へと形質転換される。焼成中、成形セラミック前駆体研磨粒子は、一般に、４００℃〜８００℃の温度に加熱され、遊離水及び９０重量％を超すあらゆる結合揮発性材料が除去されるまで、この温度範囲内に維持される。
【００８８】
任意の次の工程において、含浸処理によって、添加剤金属などの修正添加剤を導入することが望ましい場合がある。例えば、金属酸化物添加剤、又は可溶性金属塩などのその前駆体が、焼成した成形セラミック前駆体粒子の孔への含浸によって導入され得る。次いで、含浸粒子が、再度予備焼成される。この選択肢は、米国特許第５，１６４，３４８号（Ｗｏｏｄ）に更に記載されている。添加剤金属の例としては、ジルコニウム、マグネシウム、ハフニウム、コバルト、ニッケル、亜鉛、イットリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、セリウム、ジスプロシウム、及びエルビウムが挙げられる。好ましい修正添加剤は、イットリウム、マグネシウムの酸化物、並びにプラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、セリウム、ジスプロシウム、及びエルビウムから選択される希土類金属の酸化物である。
【００８９】
成形セラミック研磨粒子の作製における最後の工程は、焼成された、必要に応じて含浸させた、成形セラミック前駆体粒子を焼結することを伴う。焼結前は、焼成された成形セラミック前駆体粒子は完全には緻密化されていないので、研磨粒子として使用するための硬度が足りない。焼結は、焼成された成形セラミック前駆体粒子を、１０００℃〜１６５０℃の温度に加熱し、実質的に全てのセラミック前駆体がセラミックに変換されるまで、それらをこの温度範囲に維持することによって行われる。
【００９０】
アルミナ一水和物（又はその等価物）の場合には、焼結は、それをαアルミナに変換し、多孔性は体積で１５％未満に低減される。焼成された成形セラミック前駆体粒子が変換の十分なレベルを達成するために焼結温度にさらされるべき時間の長さは、様々な因子に依存するが、通常は５秒〜４８時間が一般的である（例えば、αアルミナの場合）。一実施形態において、焼結工程の持続時間は１分間〜９０分間の範囲である。一旦焼結されると、得られた成形セラミック研磨粒子は、１０ギガパスカル（ＧＰａ）、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ、又はそれを超えるビッカース硬さを有することができる。
【００９１】
記載される処理を変更するために、他の工程、例えば、材料を焼成温度から焼結温度まで急激に加熱する、スラッジ、廃物、及び他の固体粒子を除去するためにセラミック前駆体粒子の分散液を遠心分離するなどといった工程を用いることができる。更に、所望により２つ以上の処理工程を組み合わせることによってこの処理を変更することができる。本開示の処理を修正するために使用できる従来の処理工程は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）においてより完全に詳述されている。
【００９２】
成形セラミック研磨粒子は、表面被覆を有してもよい。表面被覆は、研磨物品の研磨粒と結合剤との接着を改善することで知られており、又は成形セラミック研磨粒子の静電蒸着を支援するために使用することができる。かかる表面被覆は、例えば、米国特許第１，９１０，４４４号（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ）、同第３，０４１，１５６号（Ｒｏｗｓｅら）、同第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、同第５，００９，６７５号（Ｋｕｎｚら）、同第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄら）、同第５，０４２，９９１号（Ｋｕｎｚら）、同第５，０８５，６７１号（Ｍａｒｔｉｎら）、及び同第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）に記載されている。加えて、表面被覆は、成形セラミック研磨粒子のキャッピングを防ぐことがある。キャッピングとは、研磨中の加工物からの金属粒子が、成形セラミック研磨粒子の頂部に溶着するようになる現象を表す用語である。上記の機能を発揮する表面被覆は、当業者には既知である。
【００９３】
本開示に従って作製される成形セラミック研磨粒子は、研磨物品に組み込まれるか、又は粉状（loose form）で用いられてよい。研磨粒子は、概して、使用前に、定められた粒径分布に等級分けされる。そのような分布は典型的には、粗粒子から微粒子までのある範囲の粒径を有している。研磨の技術分野において、この範囲は、ときには「粗い」画分、「統制された」画分、及び「細かい」画分と呼ばれる。研磨業界公認の等級基準に従って等級分けされた研磨粒子は、各公称等級に対する粒径分布を数量的限界内で指定している。このような工業的に認められた等級分け規格（すなわち、研磨業界規格の公称等級）としては、アメリカ規格協会（ＡＮＳＩ）規格、研磨製品の欧州生産者連盟（ＦＥＰＡ）規格及び日本工業規格（ＪＩＳ）規格として知られているものが挙げられる。本明細書で使用するとき、「公称」は、実際とは異なり得る指定又は理論的寸法及び／若しくは形状、あるいは実際とは異なり得る指定又は理論的寸法及び／若しくは形状に関連するということを意味する。
【００９４】
ＡＮＳＩ等級の表記（すなわち、公称等級として指定される）としては、ＡＮＳＩ  ４、ＡＮＳＩ  ６、ＡＮＳＩ  ８、ＡＮＳＩ  １６、ＡＮＳＩ  ２４、ＡＮＳＩ  ３６、ＡＮＳＩ  ４０、ＡＮＳＩ  ５０、ＡＮＳＩ  ６０、ＡＮＳＩ  ８０、ＡＮＳＩ  １００、ＡＮＳＩ  １２０、ＡＮＳＩ  １５０、ＡＮＳＩ  １８０、ＡＮＳＩ  ２２０、ＡＮＳＩ  ２４０、ＡＮＳＩ  ２８０、ＡＮＳＩ  ３２０、ＡＮＳＩ  ３６０、ＡＮＳＩ  ４００、及びＡＮＳＩ  ６００が挙げられる。ＦＥＰＡ等級表記としては、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、及びＰ１２００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。
【００９５】
あるいは、成形セラミック研磨粒子は、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ  Ｃｌｏｔｈ  ａｎｄ  Ｓｉｅｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に従う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分けすることができる。ＡＳＴＭ  Ｅ−１１は、所定の粒径に従って物質を分類するために枠に実装された金網の媒体を用いて試験用ふるいを設計及び構築するための要件について記載している。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、成形セラミック研磨粒子がＡＳＴＭ  Ｅ−１１の１８号ふるいの規格に準拠する試験用ふるいを通過するものであり、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１の２０号ふるいの規格に準拠する試験用ふるいに残るものであることを意味する。例えば、成形セラミック研磨粒子は、−１８＋２０、−２０＋２５、−２５＋３０、−３０＋３５、−３５＋４０、−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。
【００９６】
所望の場合、成形セラミック研磨粒子及び／又は成形セラミック前駆体粒子は、非基準寸法等級に基づき選択されてもよい。例えば、成形セラミック研磨粒子及び／又は成形セラミック前駆体粒子は、０．００１マイクロメートル〜２６マイクロメートル、０．１マイクロメートル〜１０マイクロメートル、若しくは０．５マイクロメートル〜１マイクロメートルもの範囲で長さ（すなわち最大寸法）を有するよう、及び／又は０．００１マイクロメートル〜２６マイクロメートル、０．１マイクロメートル〜１０マイクロメートル、若しくは０．５マイクロメートル〜５マイクロメートルもの範囲で幅を有するよう、及び／又は０．００５マイクロメートル〜１０マイクロメートル、若しくは０．２マイクロメートル〜１．２マイクロメートルの範囲で厚さを有するよう選択されてもよい。いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、少なくとも２、３、４、５、６又はそれ以上のアスペクト比（長さ対厚さ）を有してもよい。本明細書で使用する場合、長さは、最長粒子寸法であり、幅はこの長さに垂直な最大粒子寸法であり、厚さはこの長さ及び幅に垂直である。
【００９７】
成形セラミック研磨粒子の複数の形状が同時に生成される実施形態において、様々な粒径及び／又は形状を分離するためには、ふるい分けが有用であり得る。
【００９８】
成形セラミック研磨粒子は、例えば、粒塊研磨粒、被覆研磨物品（例えば、従来のメークコート及びサイズコートされた研磨物品、スラリーコートされた研磨物品、及び構造化研磨物品）、研磨ブラシ、不織布研磨物品、並びに研削ホイール、ホーン及び砥石などの接合研磨物品が挙げられる例えば研磨物品の構成において有用である。
【００９９】
例えば、図９は、本開示の一実施形態による、タイプ２７の凹状の中央の研削ホイール９００の例示の実施形態（すなわち、接合研磨物品の実施形態）を示す。中央孔９１２は、タイプ２７の凹状の中央の研削ホイール９００を、例えば動力駆動工具に取り付けるために使用される。タイプ２７の凹状の中央の研削ホイール９００は、結合剤９２５内に保持された、本開示による成形セラミック研磨粒子９２０を備える。好適な結合剤の例としては、エポキシ結合剤、フェノール樹脂結合剤、アミノプラスト結合剤、及びアクリルの結合剤などの有機結合剤、並びにガラス状の結合剤などの無機結合剤が挙げられる。
【０１００】
被覆研磨物品の１つの例示の実施形態では、研磨コートは、メークコート、サイズコート、及び研磨粒子を備えることができる。図１０を参照すると、例示の被覆研磨物品１０００は、裏材１０２０と研磨材層１０３０とを有する。研磨材層１０３０は、それぞれが、同一でも異なるものであってもよい対応の結合剤（例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、アクリル樹脂）を有するメーク層１０５０及びサイズ層１０６０によって、裏材１０２０に固定された本開示による研磨粒子１０４０を含有する。
【０１０１】
被覆研磨物品の別の例示の実施形態では、研磨コートは、硬化可能な結合剤前駆体及び本開示による研磨粒子の硬化したスラリーを含んでもよい。図１１を参照すると、例示の被覆研磨物品１１００は、裏材１１２０と研磨材層１１３０とを有する。研磨材層１１３０は、研磨粒子１１４０と結合剤１１４５（例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、アクリル樹脂）とを含有する。
【０１０２】
本開示による成形セラミック研磨粒子を、上記の実施形態による被覆研磨物品に組み込むための技術及び材料は、当業者には明らかであるだろうし、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）、同第４，７３４，１０４号（Ｂｒｏｂｅｒｇ）、米国特許第４，７５１，１３７号（Ｔｕｍｅｙら）、同第５，１３７，５４２号（Ｂｕｃｈａｎａｎら）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，４１７，７２６号（Ｓｔｏｕｔら）、同第５，５７３，６１９号（Ｂｅｎｅｄｉｃｔら）、同第５，９４２，０１５号（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第６，２６１，６８２号（Ｌａｗ）に見ることができる。
【０１０３】
不織布研磨物品は、一般的には、結合剤によってそこに結合された研磨粒子を有する多孔性（例えば、嵩高な開放多孔性）ポリマーフィラメント構造を含有する。本発明による不織布研磨物品の例示の実施形態は、図１２Ａ及び１２Ｂに示されており、ここで嵩高な開放した低密度の繊維ウェブ１２００が、結合剤１２２０（例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、アクリル樹脂）で含浸された絡み合わされたフィラメント１２１０から形成されている。本開示による研磨粒子１２４０が、フィラメント１２１０の露出表面上の繊維ウェブ１２００の全体にわたって分散されている。結合剤１２２０は、フィラメント１２１０の一部をコーティングし、個々のフィラメント若しくはフィラメントの束を取り囲む、フィラメントの表面に付着する、及び／又は、接触するフィラメントの交点に集まることができる小球１２５０を形成し、不織布研磨物品全体にわたって研磨部位を提供する。
【０１０４】
本開示による成形セラミック研磨粒子を、上記の実施形態による不織布研磨物品に組み込むための技術及び材料は、当業者には明らかであるだろうし、例えば、米国特許第２，９５８，５９３号（Ｈｏｏｖｅｒら）、同第４，０１８，５７５号（Ｄａｖｉｓら）、同第４，２２７，３５０号（Ｆｉｔｚｅｒら）、同第４，３３１，４５３号（Ｄａｕら）、同第４，６０９，３８０号（Ｂａｒｎｅｔｔら）、同第４，９９１，３６２号（Ｈｅｙｅｒら）、同第５，５５４，０６８号（Ｃａｒｒら）、同第５，７１２，２１０号（Ｗｉｎｄｉｓｃｈら）、同第５，５９１，２３９号（Ｅｄｂｌｏｍら）、同第５，６８１，３６１号（Ｓａｎｄｅｒｓ）、同第５，８５８，１４０号（Ｂｅｒｇｅｒら）、同第５，９２８，０７０号（Ｌｕｘ）、同第６，０１７，８３１号（Ｂｅａｒｄｓｌｅｙら）、同第６，２０７，２４６号（Ｍｏｒｅｎら）、及び同第６，３０２，９３０号（Ｌｕｘ）に見ることができる。
【０１０５】
本開示による成形セラミック研磨粒子を、上記の実施形態による接合研磨物品に組み込むための技術及び材料は、当業者には明らかであるだろうし、例えば米国特許第４，８００，６８５号（Ｈａｙｎｅｓら）、同第４，８９８，５９７号（Ｈａｙら）、同第４，９３３，３７３号（Ｍｏｒｅｎ）、及び同第５，２８２，８７５号（Ｗｏｏｄら）で見ることができる。
【０１０６】
本開示の研磨物品は、加工物を研磨するために有用である。研磨の方法は、スナッギング（すなわち、高圧高ストック除去）から艶出し仕上げ（例えば、被覆研磨材ベルトで医療用インプラントを艶出し仕上げする）まで及び、ここにおいて、後者は一般的には、より微細な等級の研磨粒子で実行される。１つのこのような方法は、研磨物品（例えば、被覆研磨物品、不織布研磨物品、又は接合研磨物品）を加工物の表面に摩擦接触させる工程と、研磨物品又は加工物の少なくとも一方を、他方に対して動かして表面の少なくとも一部分を研磨する工程と、を含む。
【０１０７】
加工物材料の例としては、金属、合金、新合金（exoticmetal）、セラミックス、ガラス、木材、木材様材料、複合材料、塗装表面、プラスチック、強化プラスチック、石、及び／又はこれらの組み合わせ物が挙げられる。加工物は、平らであってもよく、又は関連した形状若しくは外形を有してもよい。代表的な加工物としては、金属構成成分、プラスチック構成成分、パーティクルボード、カムシャフト、クラクシャフト、家具、及びタービンブレードが挙げられる。研磨中に加えられる力は、典型的には、約１キログラム〜約１００キログラムの範囲である。
【０１０８】
本開示による研磨物品は、手で使用してもよく、及び／又は機械と組み合わせて使用してもよい。研磨物品及び加工物の少なくとも一方は、研磨時に他方に対して動かされる。研磨は、湿潤状態で実施されても、又は乾燥状態で実施されてもよい。代表的な湿潤研磨用液体としては、水、慣用の腐食防止化合物を含有する水、潤滑剤、油、石鹸液、及び切削液が挙げられる。その液体はまた、消泡剤、脱脂剤などを含有してもよい。
【０１０９】
好適な結合剤の例としては、エポキシ結合剤、フェノール樹脂結合剤、アミノプラスト結合剤、及びアクリルの結合剤などの有機結合剤、並びにガラス状の結合剤などの無機結合剤が挙げられる。
【０１１０】
本開示の選択された実施形態
第１の実施形態では、本開示は、
担体上に支持されたセラミック前駆体材料の層であって、セラミック前駆体材料の層がセラミック前駆体と遊離水とを含む、層を提供することと、
レーザービームを用いて、セラミック前駆体材料の層を切断し、成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、を含む方法を提供する。
【０１１１】
第２の実施形態では、本開示は第１の実施形態による方法を提供し、この方法は、
成形セラミック前駆体粒子を乾燥させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【０１１２】
第３の実施形態では、本開示は、第２の実施形態による方法を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、αアルミナ系成形セラミック研磨粒子を含む。
【０１１３】
第４の実施形態では、本開示は、第１〜第３の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の層は、ゾル−ゲル層を部分的に乾燥することによってもたらされる。
【０１１４】
第５の実施形態では、本開示は、第１〜第４の実施形態のいずれか１つによる方法をもたらし、ここで、セラミック前駆体材料の層は、重力のために実質的に非流動性である。
【０１１５】
第６の実施形態では、本開示は、第１〜第５の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の層は、６０〜７０重量％の範囲の固体含量を有する。
【０１１６】
第７の実施形態では、本開示は、第１の実施形態による方法を提供し、この方法は、
成形セラミック前駆体粒子を乾燥させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子を、第２の液体媒質と、金属酸化物及びその前駆体のうちの少なくとも１つとを含有する混合物を含む含浸組成物で含浸させて、含浸され焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、を更に含み、焼成された成形セラミック前駆体粒子の他の表面よりもレーザービームによる切削によって形成された表面で、より軽度に、含浸組成物が、焼成された成形セラミック前駆体粒子に含浸される。
【０１１７】
第８の実施形態では、本開示は、第７の実施形態による方法を提供し、この方法は、
含浸され焼成された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことを更に含む。
【０１１８】
第９の実施形態では、本開示は、
担体上に支持されたセラミック前駆体材料の層であって、セラミック前駆体材料の層がセラミック前駆体と遊離水とを含む、層を提供することと、
レーザービームを用いて、セラミック前駆体材料の層に刻み目をつけ、セラミック前駆体材料の刻み目つきの層をもたらすことと、を含む方法を提供する。
【０１１９】
第１０の実施形態では、本開示は、第９の実施形態による方法を提供し、この方法は、
セラミック前駆体材料の刻み目つきの層を、刻み目線に沿って破断させ、成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
必要に応じて成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子又は成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【０１２０】
第１１の実施形態では、本開示は、第１０の実施形態による方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の刻み目つきの層は、セラミック前駆体材料の層内の刻み目線に沿って、互いに結合した潜在的な研磨材前駆体粒子の最密配置を形成するように刻み目がつけられている。
【０１２１】
第１２の実施形態では、本開示は、第１１の実施形態による方法を提供し、この方法は、
レーザービームを用いてセラミック前駆体材料の層を切断することによって、潜在的な研磨材前駆体粒子の最密配置内に境界線を形成することを更に含み、この境界線が、潜在的なセラミック前駆体粒子の最密配置の部分を分離する。
【０１２２】
第１３の実施形態では、本開示は、第１２の実施形態による方法を提供し、この方法は、
潜在的な研磨材前駆体粒子の最密配置の部分が、刻み目線の少なくとも何本かに沿って破断し、成形セラミック前駆体粒子を形成するように、担体を変形させることを更に含む。
【０１２３】
第１４の実施形態では、本開示は、第９の実施形態による方法を提供し、この方法は、
セラミック前駆体材料の刻み目つきの層を乾燥させて、セラミック前駆体材料の刻み目つきの乾燥した層をもたらすことと、
セラミック前駆体材料の刻み目つきの乾燥した層を、刻み目線に沿って破断させて、乾燥した成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
必要に応じて乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼成して、焼成された成形セラミック前駆体粒子をもたらすことと、
焼成された成形セラミック前駆体粒子又は乾燥した成形セラミック前駆体粒子を焼結して、成形セラミック研磨粒子をもたらすことと、を更に含む。
【０１２４】
第１５の実施形態では、本開示は、第１４の実施形態による方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の層は、セラミック前駆体材料の層内の刻み目線に沿って、互いに結合した潜在的な乾燥したセラミック前駆体粒子の最密配置を形成するように刻み目がつけられている。
【０１２５】
第１６の実施形態では、本開示は、第１５の実施形態による方法を提供し、この方法は、
レーザービームを用いて、セラミック前駆体材料の層を切断することによって、潜在的な乾燥したセラミック前駆体粒子の最密配置内に境界線を形成することを更に含み、この境界線は、潜在的な乾燥したセラミック前駆体粒子の最密配置の部分を分離する。
【０１２６】
第１７の実施形態では、本開示は、第１６の実施形態による方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の刻み目つきの層を刻み目線に沿って破断させることが、少なくとも一部で、潜在的なセラミック前駆体粒子の最密配置の部分が、刻み目線の少なくとも何本かに沿って破断し、乾燥した成形セラミック前駆体粒子を形成するように担体を変形させることによって起こる。
【０１２７】
第１８の実施形態では、第１０〜第１７の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、αアルミナ系の成形セラミック研磨粒子を含む。
【０１２８】
第１９の実施形態では、本開示は、第９〜第１８の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の層は、ゾル−ゲル層を部分的に乾燥させることによってもたらされる。
【０１２９】
第２０の実施形態では、本開示は、第９〜第１９の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の層は、重力のために実質的に非流動性である。
【０１３０】
第２１の実施形態では、本開示は、第９〜第２０の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料の層は、６０〜７０重量％の範囲の固体含量を有する。
【０１３１】
第２２の実施形態では、本開示は、第９〜第２１の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、レーザービームは、赤外ファイバレーザーによって発生される。
【０１３２】
第２３の実施形態では、本開示は、第９〜第２２の実施形態のいずれか１つによる方法を提供し、ここで、セラミック前駆体材料は、レーザービームの入射電磁放射線を吸収しかつそれを熱へと変換する吸収剤を更に含む。
【０１３３】
第２４の実施形態では、本開示は、第２３の実施形態による方法を提供し、ここで、この吸収剤は、レーザービームの主波長で少なくとも１０，０００Ｍ−１ｃｍ−１のモル吸光係数を有する。
【０１３４】
第２５の実施形態では、本開示は、第２３又は第２４の実施形態による方法を提供し、ここで、吸収剤は、レーザービームの入射電磁放射線の少なくとも３０％を吸収するのに十分な量で存在する。
【０１３５】
第２６の実施形態では、本開示は、第１〜第２５の実施形態のいずれか１つの方法により調製される、成形セラミック研磨粒子を提供する。
【０１３６】
第２７の実施形態では、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれは、本体部材と、本体部材から延在する少なくとも３つのロッド形部材とを独立して備える。
【０１３７】
第２８の実施形態では、本開示は、第２７の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、少なくとも３つのロッド形部材のうちのそれぞれ１つは、円形、正方形、長方形、又は三角形から独立して選択される断面の輪郭を有する。
【０１３８】
第２９の実施形態では、本開示は、第２７又は第２８の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、少なくとも３つのロッド形部材は、本体部材の平面の外にあり、少なくとも３つのロッド形部材は、本体部材の同じ辺から延在する。
【０１３９】
第３０の実施形態では、本開示は、第２７〜第２９の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、αアルミナを含む。
【０１４０】
第３１の実施形態では、本開示は、第２７〜第３０の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、本体部材は、その内部に開口を有する。
【０１４１】
第３２の実施形態では、本開示は、第２７〜第３１の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、少なくとも３つのロッド形部材は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、及び第８のロッド形部材を備える。
【０１４２】
第３３の実施形態では、本開示は、第２７〜第３２の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、αアルミナを含む。
【０１４３】
第３４の実施形態では、本開示は、第２７〜第３３の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、研磨業界公認の公称等級に対応するサイズ分布を有する。
【０１４４】
第３５の実施形態では、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれは、周囲ループ部分によって境界づけられた本体部分を有し、周囲ループ部分は本体部分に比べて粗い表面質感を有する。
【０１４５】
第３６の実施形態では、本開示は、第３５の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、研磨業界公認の公称等級に対応するサイズ分布を有する。
【０１４６】
第３７の実施形態では、本開示は、第３５又は第３６の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、αアルミナを含む。
【０１４７】
第３８の実施形態では、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、内部を包囲しかつそれに接触する周囲ループ部分を有し、周囲ループ部分が、αアルミナを含み、内部が、αアルミナ前駆体を含みかつαアルミナを含まない。
【０１４８】
第３９の実施形態では、本開示は、第３８の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、αアルミナ前駆体は、ベーマイトゲルを含む。
【０１４９】
第４０の実施形態では、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、内部を包囲しかつそれに接触するが、内部を完全には取り囲まない周囲ループ部分を有し、周囲ループ部分が、内部とは異なる微細結晶構造を有する。
【０１５０】
第４１の実施形態では、本開示は、第４０の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、研磨業界公認の公称等級に対応するサイズ分布を有する。
【０１５１】
第４２の実施形態では、本開示は、結合剤内に保持された、第４０又は第４１の実施形態による成形セラミック研磨粒子を含む接合研磨物品を提供する。
【０１５２】
第４３の実施形態では、本開示は、成形セラミック前駆体粒子を提供し、ここで、成形セラミック前駆体粒子のそれぞれは、第１及び第２の、表裏となる非隣接の主表面と、第１の主表面と第２の主表面との間から延在する周囲部表面とを有し、周囲部表面が、第１の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第２の主表面とは接触しないアブレーションされた領域と、第２の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第１の主表面とは接触しない断裂領域とを備える。
【０１５３】
第４４の実施形態では、本開示は、第４３の実施形態による成形セラミック前駆体粒子を提供し、ここで、断裂領域は、アブレーションされた領域の面積よりも大きい面積を有する。
【０１５４】
第４５の実施形態では、本開示は、第４３又は第４４の実施形態による成形セラミック前駆体粒子を提供し、ここで、成形セラミック前駆体粒子は、αアルミナ前駆体を含む。
【０１５５】
第４６の実施形態では、本開示は、成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子のそれぞれは、第１及び第２の、表裏となる非隣接の主表面と、第１の主表面と第２の主表面との間で延在する周囲部表面とを有し、周囲部表面が、第１の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第２の主表面とは接触しないアブレーションされた領域と、第２の主表面に隣接して周囲部表面に沿って延在するが第１の主表面とは接触しない断裂領域とを備える。
【０１５６】
第４７の実施形態では、本開示は、第４６の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、断裂領域は、アブレーションされた領域の面積よりも大きい面積を有する。
【０１５７】
第４８の実施形態では、本開示は、第４６又は第４７の実施形態による成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック成形粒子は、αアルミナを含む。
【０１５８】
第４９の実施形態では、本開示は、第４６〜第４８の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、ここで、成形セラミック研磨粒子は、研磨業界公認の公称等級に対応するサイズ分布を有する。
【０１５９】
第５０の実施形態では、本開示は、結合剤内に保持された、第４６〜第４９の実施形態のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を含む接合研磨物品を提供する。
【０１６０】
第５１の実施形態では、本開示は、成形セラミック研磨粒子であって、成形セラミック研磨粒子のそれぞれが、第１及び第２の対向する辺並びに第１及び第２の対向する端部によって接続される第１及び第２の、表裏となる主表面を備え、第１及び第２の主表面が、実質的に滑らかであり、第１及び第２の対向する辺並びに第１及び第２の対向する端部が、屈曲し丸められたマイクロメートルスケールの凸部及び凹部を備える表面トポグラフィーを有し、第１の辺が第１の主表面に接触して鋭角の二面角を形成し、第２の辺が第１の主表面に接触して、鈍角の二面角を形成する、成形セラミック研磨粒子を提供する。
【０１６１】
以下の非限定的な実施例によって本開示の目的及び利点を更に例示するが、これらの実施例に記載する特定の材料及びその量、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解釈されるべきではない。
【実施例】
【０１６２】
特に記載のない限り又は不適切でない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての部、パーセント、及び比率などは、重量による。
【０１６３】
比較実施例Ａ
１２５°Ｆ（５２℃）で、水及び１．８６％の硝酸を含有する溶液中で連続的に混合することによって、商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」（Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ））を有する酸化アルミニウム一水和物粉末を分散させることで、ベーマイトゲルを作製した。得られたゾル−ゲルは、４０重量％の固体であった。
【０１６４】
変換のためのゲルシートを形成するために、６インチ×６インチ開口×０．０３０インチ厚さ（１５．２４ｃｍ×１５．２４ｃｍ×０．７６２ｍｍ厚さ）のポリカーボネート型板及び８インチ（２０．３ｃｍ）のドライウォールジョイントナイフを用いて、得られたゾル−ゲルを剥離紙、ポリエステルフィルム又はステンレス鋼基材のいずれかの上にコーティングし、セラミック前駆体材料の層を形成した。
【０１６５】
パルスＣＯ２レーザー（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｄｉａｍｏｎｄ  ８４  Ｓｅｒｉｅｓ工業用ＣＯ２レーザー、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）を用いて、ゲルシートを１１０ミル（２．８ｍｍ）の辺を有する等辺の三角形状に切断した。レーザーを、１０００ｍｍ／秒の走査速度、３０マイクロ秒の第１パスパルス持続時間、１０ｋＨｚのパルス周波数、及び２０ミリ秒の第２パスパルス持続時間で、三角形パターンを２回トレースするよう設定した。
【０１６６】
精密な形状の達成は、これら条件下では不可能であった。
【０１６７】
（実施例１）
ゲルシートの周囲の乾燥時間が、３０分まで増加されたことと、ステンレス鋼基材が用いられたことを除けば、比較実施例Ａの手順を繰り返した。図１３は、レーザー切断直後のゲルシートを示す。
【０１６８】
（実施例２）
セラミック前駆体材料の層の周囲の乾燥時間が２時間まで増加されたことと、ポリエステルフィルム基材が用いられたことを除けば、比較実施例Ａの手順を繰り返した。図１４は、レーザー切断直後のゲルシートを示す。
【０１６９】
粒子が、管状炉内１４００℃で焼結（燃焼）された。得られた焼結された粒子は、３．９５０ｇ／ｃｍ３の真密度を有し、約０．３３２ｍｍの厚さであり、約１．８０ｍｍの辺長を有した。図１５は、焼結された粒子のＳＥＭ顕微鏡写真である。
【０１７０】
（実施例３）
実施例２の焼結された研磨粒子を有する２つの７インチ（１７．８ｃｍ）直径×７／８インチ（２．２ｃｍ）の中心孔研磨ディスクを調製した。このディスクは、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（２．５％の水酸化カリウムで触媒された１．５〜２．１：１のフェノール：ホルムアルデヒド比を有する）の７５％固体水溶液４９部、炭酸カルシウム（Ｊ．Ｍ．Ｈｕｂｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅｄｉｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙからの「ＨＵＢＥＲＣＡＲＢ  Ｑ３２５」）４１部、及び水１０部からなるフェノールメークコーティングを用いて、バルカンファイバ裏材上に調製された。実施例２の研磨粒子を、メークコーティング上に静電気的にコーティングし、サイズコーティング［フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（２．５％の水酸化カリウムで触媒された１．５〜２．１：１のフェノール：ホルムアルデヒド比を有する）の７５％固体水溶液２９部、充填剤（Ｋｏｐｐｅｒ  Ｔｒａｄｉｎｇ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）からの「ＣＲＹＯＬＩＴＥ  ＴＹＰＥ  ＲＴＮ−Ｃ」５１部、酸化鉄色素２部、及び水１８部からなる］を塗布した。全てのコーティング重量が表１（以下）に示される。切断に続いて、ディスクを研磨性能について評価した。
【０１７１】
【表１】
0006008861.tif 000002
【０１７２】
各ディスクを、表１に指示される方法に従って試験した。比較ディスクＡは、市販の等級３６ファイバディスク（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）からの「９８８Ｃ等級３６」）であった。各試験に新しい比較ディスクＡを用いた。
【０１７３】
摩耗試験
試験方法１−スイングアーム試験
評価される研磨ディスクを、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから部品番号０５１１４１４５１９２として市販されている２０．３ｃｍの円形受け板に取り付けた。次いで、その受け板を、金属ねじ固定具を使用して、Ｒｅｅｌ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｅｒｖｉｌｌｅ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから商標表記「ＳＷＩＮＧ  ＡＲＭ  ＴＥＳＴＥＲ」として入手した試験装置に固定した。３０．５ｃｍ直径、１．８９７ｍｍ厚さの１４ゲージ（１．９ｍｍ）１０１０鋼のディスク状加工物を計量し、試験装置に金属製固定具で固定した。各試験の間、鋼製の加工物を、研磨物品ディスクに２９１０グラム（２８．５Ｎ）の荷重で適用した。研磨物品ディスクを毎分３５００回転（ｒｐｍ）で回転させ、加工物を２ｒｐｍで回転させながら、加工物をディスクに対して１８．５度の角度で、１分間隔で８回配置した。インクリメンタルカットがイニシャルカットの４０％以下に下降する場合を試験の終点と決定した。除去された鋼の量（スイングアームカットの総量）を記録した。
【０１７４】
試験方法２−スライドアクション試験
評価される研磨ディスクを用いて、１．２５ｃｍ×１８ｃｍ  １０１８の軟鋼加工物の面を研削した。使用した研削盤は、定荷重油圧式のディスク研削盤であった。それぞれの加工物と研磨ディスクとの間の一定の荷重を、１６ポンド（７１．２Ｎ）の力に維持した。切削機の受けパッドは、アルミニウムの受けパッドであった。ディスクは、止めナットでアルミニウム製パッドに固定し、５，０００ｒｐｍで作動させた。動作中に、端部から延在しかつ加工物の中心に向かって３．５ｃｍで延在する研磨バンドを呈するよう、試験ディスクを約７度で傾斜させた（傾けた）。試験の間、加工物は、約８．４ｃｍ／秒の速度で、その長さに沿って横断した。各ディスクを使用して、連続する６０秒間隔で別個の加工物を研削した。終点に到達するまで、更に６０秒の研削間隔にカットを決定した。終点は、１分間の試験間隔中に切削量が、初期の試験間隔の切削量の７０％以下に降下する場合又はディスク一体性が損なわれる場合と決定した。試験結果を表２（以下）で報告する。
【０１７５】
【表２】
0006008861.tif 000003
【０１７６】
（実施例４）
水及び１．８６％の硝酸を含有する溶液中で１２５°Ｆ（５２℃）で連続的に混合することによって、商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」（Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）を有する酸化アルミニウム一水和物粉末を分散させることで、ベーマイトゲルを作製した。得られたゾル−ゲルは、４０重量％の固体であった。
【０１７７】
得られたゾル−ゲルのシート（１００ｍｍ×１５０ｍｍ×１．５ｍｍ厚さ）を、１００ｍｍ幅×１５０ｍｍ長さを備える１．５ｍｍ厚さのポリカーボネート型板へ、アクリルのナイフ（３．０９ｍｍ厚さ×４４．５７ｍｍ幅×３００ｍｍ長さ）を用いて、Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｋｉｔｃｈｅｎｓ（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ）からのＣｕｔ−Ｒｉｇｈｔろう紙で覆われたシートメタル上に鋳造した。
【０１７８】
鋳造の５分以内に、シートを２０ポンド（９．１ｋｇ）のコピー用紙の部分で覆った。次いで、この組立品を周囲条件で１〜２時間乾燥させて、ゲルが約７０重量％の固体含量を有するまで、ゲルを乾燥させた。
【０１７９】
Ｎｕｔｆｉｅｌｄ  ＷＡＶＥＲＵＮＮＥＲソフトウェア及びＰＩＰＥＬＩＮＥコントローラ（Ｎｕｔｆｉｅｌｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｈｕｄｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ）から）を用いる、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）からのＣｏｈｅｒｅｎｔ  ＤＩＡＭＯＮＤ  Ｅ−ＳＥＲＩＥＳ  ４００パルスＣＯ２レーザーを用いてゲルシートを切削し、これは、４８．８ワットのパワー及び毎秒１ｍ／ｓ（１メートル）の走査速度を用いて、ネスト状の「井桁」パターン（図１６にパターン１６００として示され、ここでは最大寸法が６．６７ｍｍであった）を用いて、４８．８ワットのパワー並びに７ｍ／ｓの飛越し速度で４ｍｓの飛越し、１ｍｓのマーク、０．４ｍｓのプライ、１．２ｍｓのレーザーオン、１．５ｍｓのレーザーオフでセットされた遅延で１ｍ／ｓの走査速度を供与するように、５０ｋＨｚ、１０％デューティサイクル（２μＳ）にセットされた。切削されたシートを、６９°Ｆ（２１℃）で３日間乾燥させた。
【０１８０】
次いで切削形状をシートから遊離させて、次いで得られた分離し乾燥した成形セラミック前駆体粒子を、約６５０℃で焼成させて、次いで、ＭｇＯとして１．４％、Ｙ２Ｏ３として１．７％、Ｌａ２Ｏ３として５．７％、及びＣｏＯとして０．０７％を含有する混合した硝酸溶液で飽和させることで、焼成されたゲルの重量を基準として７０重量％のレベルで含浸させた。焼成された成形セラミック前駆体粒子を一旦含浸させたら、粒子を乾燥させて、その後に６５０℃で粒子を再度焼成させ、約１４００℃で焼結させた。焼成及び焼結の双方は、箱型炉を用いて実行した。代表的な得られた成形セラミック研磨粒子が、２種の倍率で図７Ａ及び７Ｂに示される。
【０１８１】
（実施例５）
ＴＥＴＲＡＡＲＹＬＤＩＡＭＩＮＥ（赤外染料、Ｆａｂｒｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐａｔｅｒｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙからの製品コードＦＨＩ  １０４４２２Ｐ）を、比較実施例Ａのように調製されたベーマイトのゾル−ゲルと、０．０８重量％で混合した。得られた修正されたゾル−ゲルを、厚さ５０ミル（１．２７ｍｍ）を有する平坦なポリエチレンテレフタレートポリエステルフィルム上にコーティングした。得られた層を、ＳＰＩ  Ｌａｓｅｒｓ，Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍからの２０ワットのパルスファイバレーザーを用いて切断した。レーザー波長は、１．０６マイクロメートルであった。波形＃１を用いた。選択されたレーザーパルス繰り返し率は、６５ｋＨｚであった。フルパワー（１００％）で、レーザー出力（平均パワー）は１２．８ワットと測定した。１６３ｍｍの焦点距離を有するテレセントリックレンズを備える、Ｓｃａｎｌａｂ  ＡＧ，Ｍｕｎｉｃｈ，ＧｅｒｍａｎｙからのＨＵＲＲＹＳＣＡＮ  １４レーザースキャナーを用いて、レーザーが方向づけされた。ゾル−ゲルの層の上に収束されたスポットサイズは、約１０マイクロメートルであると概算された。レーザーは、ゾル−ゲルシート表面に垂直に入射した。平行線を、互いに対して６０度で三方向で切削し、最密配置の三角形の成形セラミック前駆体粒子を得た。レーザーパワーは、９５％（１２．１Ｗパワー）に設定した。線間距離は２５９マイクロメートルであり、レーザー横断速度は３００ｍｍ／秒であった。代表的粒子（図４に示される）を、切削されたゾル−ゲルシートから除去し、ＳＥＭを介して検査した。上縁（レーザーに面する）は、アブレーションの人工物を示し、粒子エッジの底部は断裂されていた。
【０１８２】
（実施例６）
ＴＥＴＲＡＡＲＹＬＤＩＡＭＩＮＥ（赤外染料、Ｆａｂｒｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐａｔｅｒｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙからの製品コードＦＨＩ  １０４４２２Ｐ）を、比較実施例Ａのように調製されたベーマイトのゾル−ゲルと、０．１３重量％で混合し、高速ミキサを用いて溶液を１０分間攪拌した。得られた０．２５重量％の染料でドープされた溶液は、色が緑色であった。ドープされたゾル−ゲルを、コーティング前に１時間プラスチックボトル内で熟成した。５０ミル（１．２７ｍｍ）のコーティングスロットを有する３インチ（８ｃｍ）の幅の正方形アプリケータを、５インチ×１０インチ×５ミル（１２．７ｃｍ×２５．４×１２７マイクロメートル）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのシート上に配置した。ドープされた溶液の３０グラムをアプリケータの中央に配置して、ＰＥＴフィルムのシートに塗布し、ＰＥＴシートの表面にゾル−ゲルコーティングの５０ミル（１．２７ｍｍ）の層を得た。このゾル−ゲルコーティングを室内条件で１５分間放置し、乾燥させた。ＳＰＩ  Ｌａｓｅｒからの２０ワットのパルスファイバレーザーを用いて、得られた層を切断した。レーザー波長は、１．０７＋／−０．０１マイクロメートルであった。波形＃０を用いた。選択されたレーザーパルス繰り返し率は、３０ｋＨｚであった。９０％のパワーで、レーザー出力（平均パワー）は１２．８ワットと測定した。レーザーパルス幅は、２００ナノ秒（ｎｓｅｃ）周辺と測定した。１６３ｍｍの焦点距離を有するテレセントリックレンズを備える、Ｓｃａｎｌａｂ  ＡＧ，Ｍｕｎｉｃｈ，ＧｅｒｍａｎｙからのＨＵＲＲＹＳＣＡＮ  １４レーザースキャナーを用いて、レーザーが方向づけされた。ゾル−ゲルの層上に収束したスポットサイズは、約１０マイクロメートルと概算された。レーザーは、ゾル−ゲルシートに垂直に入射した。平行線を、互いに対して６０度で三方向で切削し、最密配置の三角形の成形セラミック前駆体粒子を得た。線間距離は、９３．５ミル（２．３７ｍｍ）であった。レーザー横断速度は、１０００ｍｍ／秒であった。図１７Ａは、上記手順から得られた例示の成形セラミック前駆体粒子を示す。図１７Ｂは、後続の焼結後に上記手順から得られた例示の成形セラミック前駆体粒子を示す。図１７Ｃは、後続の焼成及び焼結後に上記手順から得られた例示の成形セラミック前駆体粒子を示す。
【０１８３】
（実施例７）
ＴＥＴＲＡＡＲＹＬＤＩＡＭＩＮＥ（赤外染料、Ｆａｂｒｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐａｔｅｒｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙからの製品コードＦＨＩ  １０４４２２Ｐ）を、比較実施例Ａのように調製されたベーマイトのゾル−ゲルと０．２４重量％で混合し、高速ミキサを用いて溶液を１０分間攪拌した。５０ミル（１．２７ｍｍ）のコーティングスロットを有する正方形アプリケータの３インチ（８ｃｍ）の幅を、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの５インチ×１０インチ×６ミル（１２．７ｃｍ×２５．４×１２７マイクロメートル）のシート上に配置した。染料でドープされた溶液を、アプリケータの中央に配置し、ＰＥＴフィルムのシートに塗布し、ゾル−ゲルコーティングの５０ミル（１．２７ｍｍ）の層をＰＥＴシートの表面上にもたらした。ゾル−ゲルコーティングを、レーザー切断実験前に、通常の室内条件下で３時間（午前１０：１９〜午後１：１９）放置して乾燥させる。得られた層を、ＳＰＩ  Ｌａｓｅｒからの４０ワットパルスファイバレーザーを用いて切断した。レーザー波長は、１．０７＋／−０．０１マイクロメートルであった。波形＃２を用いた。選択されたレーザーパルス繰り返し率は、７６ｋＨｚであった。１００％のパワーで、レーザー出力（平均パワー）は、４０．３ワットと測定した。レーザーパルス幅は、６０ナノ秒周辺と測定した。Ｓｃａｎｌａｂ  ＡＧ，Ｍｕｎｉｃｈ，ＧｅｒｍａｎｙからのＨＵＲＲＹＳＣＡＮ  ２５レーザースキャナーを用いて、レーザーが方向づけされた。ゾル−ゲルの層上に収束したスポットサイズは、約１０マイクロメートルであると概算された。
【０１８４】
アングルカットを達成するために、ＰＥＴフィルムをレーザービームに対して４５度の角度で傾斜させた。線間距離はｙ方向で１ｍｍであり、ｘ方向で１０ｍｍであった。ステージが４５度で傾けられたので、ｙ方向に沿う部分の線だけが焦点内にあった。ゾル−ゲル層を切断するために、約５０％のレーザー出力（すなわち、７６ｋＨｚで２０Ｗ周辺の平均出力）及び７５ｍｍ／秒のレーザーラインスキャン速度を用いた。レーザー切断後に、サンプルを１日放置し乾燥させて、粒を分離し、得られた成形セラミック前駆体粒子を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって視覚化し、図８Ｂに示した。
【０１８５】
（実施例８）
ＴＥＴＲＡＡＲＹＬＤＩＡＭＩＮＥ（赤外染料、Ｆａｂｒｉｃ  Ｃｏｌｏｒ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐａｔｅｒｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙからの製品コードＦＨＩ  １０４４２２Ｐ）を、比較実施例Ａのように調製されたベーマイトのゾル−ゲルと０．０８重量％で混合した。得られた変性ゾル−ゲルを、平坦なポリエチレンテレフタレートポリエステルフィルム上に厚さ１０ミル（２５．４ｍｍ）でコーティングした。得られた層を、ＳＰＩ  Ｌａｓｅｒからの２０ワットパルスファイバレーザーを用いて切断した。レーザー波長は、１．０６マイクロメートルであった。波形＃１を用いた。選択されたレーザーパルス繰り返し率は、６５ｋＨｚであった。フルパワー（１００％）で、レーザー出力（平均パワー）は１２．８ワットと測定した。１６３ｍｍの焦点距離を有するテレセントリックレンズを備える、Ｓｃａｎｌａｂ  ＡＧからのＨＵＲＲＹＳＣＡＮ  １４レーザースキャナーを用いて、レーザーが方向づけされた。ゾル−ゲルの層上に収束したスポットサイズは、約１０マイクロメートルと概算された。レーザーは、ゾル−ゲルシート表面に垂直に入射した。平行線を、互いに対して６０度で三方向で切削し、最密配置の三角形の成形セラミック前駆体粒子を得た。線間距離は９３．５ミル（２．３７ｍｍ）であった。レーザー横断速度は、２００ｍｍ／秒であった。
【０１８６】
得られたレーザー切断された成形セラミック前駆体粒子を回収し、約６５０℃で焼成し、次いで以下の濃度（酸化物として示される）の混合した硝酸溶液で飽和した：ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３のそれぞれが１．８％。過剰な酢酸溶液を除去し、飽和した、成形研磨粒子のレーザー切断された前駆体を乾燥させ、その後粒子を６５０℃で再焼成し、約１４００℃で焼結した。焼成及び焼結の双方は、ＲＡＰＩＤ  ＴＥＮＰ  ＦＵＲＮＡＣＥ箱型炉（ＣＭ  Ｉｎｃ．，Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）を用いて実行した。代表的な得られた成形セラミック研磨粒子から得られたミクロ構造を、図１８Ａ及び１８Ｂに示す。レーザー切断エッジに沿う独特かつ予期せぬミクロ構造は、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３ドーパントの外見上の痕跡を示さず、このことは、レーザー切断によって発生した熱の結果として、レーザー切断エッジがαアルミナに変換されたことを示唆する。一旦緻密かつ実質上多孔性でないαアルミナに焼成されると、レーザー切断エッジは、ドーパントを吸収することができなかった。レーザー切断エッジのミクロ構造（例えば、図１８Ｂ参照）は、レーザー切断エッジの非常に迅速な加熱によって生成されると考えられる約８〜１５マイクロメートルの緻密化αアルミナセルを示した。逆に、粒子の内部（図１８Ａに示すように）は、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３ドーパントの多孔性αアルミナ前駆体への吸収から得られる予測されたミクロ構造を呈し、焼結される場合、周囲のαアルミナマトリックス内に形成される板状晶を生成した。
【０１８７】
実施例９及び比較実施例Ｂ〜Ｃ
実施例９及び比較実施例Ｂ〜Ｃは、精密成形された研磨粒子及び先行技術の研磨粒子の研磨有効性と比較された、本発明の研磨粒子に関する経時的な相対的研磨有効性を立証する。
【０１８８】
（実施例９）
研磨粒子の調製
水及び１．８６％の硝酸を含有する溶液中で、１２５°Ｆ（５２℃）で連続的に混合することにより、商品名「ＤＩＥＰＥＲＡＬ」（Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａから）を有する酸化アルミニウム一水和物粉末を分散させて、ベーマイトゲルを作製した。得られたゾル−ゲルは、４０重量％の固体であった。
【０１８９】
得られたゾル−ゲルのシート（１００ｍｍ×１５０ｍｍ×１．５ｍｍ厚さ）を、アクリルのナイフ（３．０９ｍｍ厚さ×４４．５７ｍｍ幅×３００ｍｍ長さ）を用いて、１００ｍｍ幅×１５０ｍｍ長さを備える１．５ｍｍの厚さのポリカーボネート型板内へ、Ｒｅｙｎｏｌｄ  Ｋｉｔｃｈｅｎｓ，Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，ＶｉｒｇｉｎｉａからのＣＵＴ−ＲＩＧＨＴろう紙で被覆された金属薄板上で鋳造した。鋳造したシートを周囲条件で３０分間乾燥させた。
【０１９０】
Ｎｕｔｆｉｅｌｄ  ＷＡＶＥＲＵＮＮＥＲソフトウェア及びＰＩＰＥＬＩＮＥコントローラ（Ｎｕｔｆｉｅｌｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙから）を用いて、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ＤＩＡＭＯＮＤ  Ｅ−ＳＥＲＩＥＳ  ４００パルスＣＯ２レーザー（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｉｎｉａから）を用いて、これを２５ワットのパワー及び２２０μｍのスポットサイズで５００ｍｍ／ｓのスキャン速度を供与するように、５０ｋＨｚ、８％のデューティサイクル（１．５μＳ）に設定して、得られたゲルシートを切削した。走査格子は１０００ｍｍ×１０００ｍｍであり、走査されたパターンは、２．７７ｍｍ×２．７７ｍｍ×２．７７ｍｍ×０．７７ｍｍ厚さの寸法の三角形であった。切削されたシートを、周囲条件で空気乾燥させた。
【０１９１】
次いで切削形状をシートから遊離させ、次いで得られた分離し乾燥した成形セラミック前駆体粒子を約６５０℃で焼成し、次いでＭｇＯとして１．４％、Ｙ２Ｏ３として１．７％、Ｌａ２Ｏ３として５．７％及びＣｏＯとして０．０７％を含有する混合硝酸溶液で飽和し、焼成されたゲルの重量を基準として７０重量％のレベルで含浸させた。焼成された成形セラミック前駆体粒子が一旦含浸されると、この粒子を乾燥させて、その後この粒子を６５０℃で再度焼成し、約１４００℃で焼結した。焼成及び焼結の双方は、箱型炉を用いて実行された。得られた三角形に成形された粒子は、比較実施例Ｂの粒子に寸法で類似した。
【０１９２】
コーティングされた研磨ディスクの調製
中心に直径７／８インチ（２．２ｃｍ）の穴及び０．８３ｍｍ（３３ミル）の厚さを有する直径７インチ（１７．８ｃｍ）のプレカットバルカンファイバ（ＤＹＮＯＳ  ＧｍｂＨ，Ｔｒｏｉｓｄｏｒｆ，Ｇｅｒｍａｎｙから商品名「ＤＹＮＯＳ  ＶＵＬＣＡＮＩＺＥＤ  ＦＩＢＲＥ」で得られる）ディスクブランクを、研磨基材として使用した。このファイバディスクを、フェノールメーク樹脂（これは、塩基触媒された（２．５％のＫＯＨ）１．５：１〜２．１：１のフェノール−ホルムアルデヒド縮合体（水中７５％）の４９．２重量部、ＣＡＣＯの４０．６重量部、及び脱イオン水１０．２重量部を混合することによって調製された）で、ブラシにより、３．８＋／−０．５グラムの重量までコーティングした。研磨粒子１７．３グラムを、静電塗布装置を用いて塗布した。ディスクを９０℃で１時間、続いて１０３℃で３時間加熱した。次いでディスクを、４０．６重量部の塩基触媒された（２．５％のＫＯＨ）１．５：１〜２．１：１のフェノール−ホルムアルデヒド縮合体（水中７５％）、６９．９重量部のクライオライト（Ｋｏｐｐｅｒｓ  Ｔｒａｄｉｎｇ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａから「ＣＲＹＯＬＩＴＥ  ＴＹＰＥ  ＲＴＮ−Ｃ」として得られる）、２．５重量部のベンガラ色素、及び２５重量部の脱イオン水を混合することで調製されたサイズ樹脂でブラシによりコーティングした。浸水した光沢のある外観がマットな外観に変わるまで、過剰なサイズ樹脂をドライブラシで除去した。サイズコーティング重量は、１７．１グラムであった。ディスクを９０℃で９０分間、続いて１０３℃で１６時間加熱した。硬化したディスクを、１．５インチ（３．８ｃｍ）直径のローラ上で直角に屈曲させて、試験前に周囲湿度で１週間均衡化させた。得られたディスクは実施例８である。
【０１９３】
比較実施例Ｂ
比較実施例Ｂを以下のことを除いては実施例８と同様に調製した。１）研磨粒子は、深さ２８ミル（０．７１ｍｍ）及び各辺１１０ミル（２．７９ｍｍ）の三角形状の成形用空隙を有する鋳型から作られた成形されたαアルミナ研磨粒子であり、米国特許出願公開第２０１０／０１５１１９６  Ａ１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）に開示されるような、エッジの勾配について約９８度の夾角、等級３６＋を有するように、より大きな三角面の各辺が約１．５ｍｍの長さ、約０．３ｍｍの厚さで三角形成形研磨粒子を作製したこと、２）メークコート重量が３．２グラムであったこと、３）研磨粒子コート重量が１６．９グラムであったこと、並びに、４）サイズコート重量が１３．９グラムであったこと。
【０１９４】
比較実施例Ｃ
比較実施例Ｃは、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから「ＮＯＲＴＯＮ  ＳＧ  ＢＬＡＺＥ  Ｆ９８０  ＦＩＢＥＲ  ＤＩＳＣ、７インチ×７／８インチ（１７．８ｃｍ×２．２２ｃｍ）、３６等級」として得られる市販の研削ディスクであった。
【０１９５】
摩耗試験−試験方法３
以下の手順を用いて研磨ディスクを試験した。評価用の直径７インチ（１７．８ｃｍ）の研磨ディスクを、７インチ（１７．８ｃｍ）のリブ付きディスクパッド平面皿（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手した「８０５１４  ＥＸＴＲＡ  ＨＡＲＤ  ＲＥＤ」）を装備した回転研削盤に取り付けた。次に、研削盤を稼動させ、０．７５×０．７５インチ（１．９×１．９ｃｍ）の予め計量した１０４５棒鋼の末端面を、１０ポンド（４４．５Ｎ）の荷重下で押し付けた。この荷重下でのこの加工物に対する研削盤の結果的な回転速度は５０００ｒｐｍであった。この加工物を、これらの条件下で合計１００回、２０秒の研削インターバル（サイクル）で研磨した。それぞれの２０秒サイクルの後、加工物を室温まで冷却させ、計量して、研磨動作による切削量を測定した。表３に示すように、試験結果を、それぞれのインターバルについてのインクリメンタルカット及び除去された総切削量として報告した。比較実施例Ｂ及び比較実施例Ｃについては、２つのディスクを試験した。実施例８のディスクは、比較実施例Ｃのものに優る持続性カット及び比較実施例Ｂに匹敵する初期達成カットを示した。
【０１９６】
【表３−１】
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【０１９７】
【表３−２】
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【０１９８】
【表３−３】
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【０１９９】
本明細書で引用された全ての特許文献は、その全体が本明細書に組み込まれるものとする。いかなる矛盾も開示において存在し得るという点で、本開示が支配するものとする。当業者であれば本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく本開示の様々な改変及び変更を行うことが可能であり、また、本開示は上記に記載した例示の実施形態に不要に限定されるべきではない点は理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006008861.tif 000008
【図２Ａ】
0006008861.tif 000009
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
0006008861.tif 000019
【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
0006008861.tif 000030
【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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