(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形研磨粒子を形成する方法であって：
塗布領域内でスクリーンの開口部に混合物を押し出す工程と；
前記スクリーンおよびベルトを解放領域に移動させて前記スクリーンとベルトとを分離させ、前記ベルト上に前駆体成形研磨粒子を形成する工程と、を含む成形研磨粒子を形成する方法において、
前記スクリーンおよびベルトは、１５度以上かつ４５度以下の解放角度で分離し、前記解放角度は前記スクリーンの下方の表面と前記ベルトの表面との間の角度として定義され、
前記ベルトの表面に連結された方向調整器の上で前記ベルトを移動させる工程をさらに含む、
成形研磨粒子を形成する方法。
【請求項２】
成形研磨粒子を形成する方法であって：
塗布領域内で、ダイのダイ開口部を通して、前記ダイ開口部の下に位置するスクリーンの開口部に混合物を押し出す工程、および
前記混合物の少なくとも一部を前記開口部に押し入れると同時に、前記ダイの表面と一体的に形成された刃の下に前記スクリーンを移動させる工程を含み、
前記スクリーンおよびベルトを解放領域に移動させて、前記ベルトの表面に連結された方向調整器の上で前記ベルトを移動させる工程をさらに含む、
成形研磨粒子を形成する方法。
【請求項３】
前記スクリーンが、前記スクリーンの下に位置するベルトから、１５度以上かつ４５度以下の解放角度で分離される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
６インチ以下の解放半径をさらに有する方法であって、前記解放半径が、前記解放領域におけるベルトの曲率によって定義される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記方向調整器が、前記解放角度を調整するよう構成されている、請求項１または３に記載の方法。
【請求項６】
前記方向調整器が、前記解放半径を調整するよう構成されている、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記塗布領域内の台の上で前記ベルトを移動させる工程をさらに含む方向であって、前記ベルトが、前記塗布領域内の前記台の表面と直接接し、かつ、前記台が、前記ベルトの前記垂直位置、解放半径、および解放角度の少なくとも１つを変更するために第１の位置と第２の位置の間で調整可能であるように構成されている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
ダイと一体的に形成され、前記ダイ開口部からの押し出し時に前記混合物と係合するよう構成された刃をさらに有し、前記刃が摩滅可能な表面を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記刃が、前記ダイの下に位置する表面に接するよう構成され、かつ、前記刃と表面との間で力のバランスが保持されるまで摩滅する、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記刃がポリマー材料を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
成形研磨粒子を形成するためのシステムであって：
ダイ開口部を有するダイと、
塗布領域内で前記ダイ開口部の下に位置するスクリーンと、
前記塗布領域内で前記スクリーンの下に位置するベルトと、
前記スクリーンとベルトとの間の解放角度であって、解放領域における前記スクリーンの下方の表面と前記ベルトの表面との間の角度として定義される解放角度、および前記解放領域における前記ベルトの曲率によって定義される前記ベルトの解放半径、のうち少なくとも１つを変更するためのコンポーネントと、を備え、
前記コンポーネントが、前記ベルトの表面に連結された方向調整器を有する、
成形研磨粒子を形成するためのシステム。
【請求項１２】
前記方向調整器が、第１の位置と第２の位置の間で移動可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ダイと一体的に形成され、前記ダイ開口部からの押し出し時に前記混合物と係合するよう構成された刃をさらに有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記刃がポリマー材料を含む、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形研磨粒子、より具体的には、成形研磨粒子を形成するスクリーン印刷工程および結果として得られる粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨粒子を組み込んだ研磨品は、研削、仕上げ、研磨などを含む多様な材料除去作業に有用である。研磨材の種類に応じて、そのような研磨粒子は、物品の製造工程において多様な材料の成形や研削に有用であり得る。これまで、例えば三角形の成形研磨粒子や、そのような物体を組み込んだ研磨品など、特定の形状を有する何種類かの研磨粒子が作られてきた。例として、米国特許第５，２０１，９１６号、第５，３６６，５２３号、および第５，９８４，９８８号明細書を参照されたい。
【０００３】
これまでは、３つの基本技術を用いて、特定の形状を有する研磨粒子が生産されてきた。それらは、融合、焼結、および化学セラミックである。融合工程では、研磨粒子は冷却ローラで成形することができ、その表面は刻設してもしなくてもよく、型に溶融材料を注ぎ込むか、または酸化アルミニウムに浸漬したヒートシンク材料を溶融させる。例として、米国特許第３，３７７，６６０号明細書を参照されたい。焼結工程では、研磨粒子を、直径１０μｍ以下の粒径を有する耐火性粉体から形成することができる。長さや直径が多様なプレートレットまたはロッドに成形することができる混合物を形成するのに適した溶剤や潤滑剤とともに、結合剤を粉体に添加してもよい。例として、米国特許第３，０７９，２４２号明細書を参照されたい。化学セラミック技術は、コロイド分散またはコロイド溶液（ゾルと呼ぶこともある）を、成分の移動度、乾燥および焼成を抑制するゲルまたはそれらの他の物理的状態に変換し、セラミック材料を得る工程を含む。例として、米国特許第４，７４４，８０２号および第４，８４８，０４１号明細書を参照されたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当業界は、改良された研磨材や研磨品を求め続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様に従って、成形研磨粒子を形成する方法は、塗布領域内でスクリーンの開口部に混合物を押し出す工程と、スクリーンおよびベルトを解放領域に移動させる工程と、スクリーンとベルトとを分離してベルト上に前駆体成形研磨粒子を形成する工程とを含み、スクリーンおよびベルトは、約１５度以上かつ約４５度以下の解放角度で分離させ、解放角度はスクリーンの表面とベルトの表面との間の角度として定義される。
【０００６】
さらに別の態様では、成形研磨粒子を形成する方法は、塗布領域内でダイのダイ開口部を通してダイ開口部の下に位置するスクリーンの開口部に混合物を押し出す工程と、混合物の少なくとも一部を開口部に押し入れると同時に、ダイの表面と一体的に形成された刃の下にスクリーンを移動させる工程とを含む。
【０００７】
もう１つの態様では、成形研磨粒子を形成するためのシステムは、混合物を収容するよう構成された容器と、混合物がそれを通過するよう構成されたダイ開口部とを備えるダイ、およびダイと一体的に形成され、かつ摩滅可能な材料を含む刃を備える。
【０００８】
１つの特定の態様に従って、成形研磨粒子を形成するためのシステムは、ダイ開口部、塗布領域内でダイ開口部の下に位置するスクリーン、塗布領域内でスクリーンの下に位置するベルト、およびスクリーンとベルトとの間の解放角度を変更するコンポーネントを備えており、解放角度は、解放領域におけるスクリーンの表面とベルトの表面との間の角度として、または解放領域におけるベルトの曲率によって定義されるベルトの解放半径として定義される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示は、添付の図面を参照することによりさらに理解でき、また当業者には多数の特徴および利点が明らかとなるであろう。
【図１】一実施態様に従った成形研磨粒子を形成するためのシステムの概略図である。
【図２】一実施態様に従った図１のシステムの一部の説明図である。
【図３】一実施態様に従った成形研磨粒子を形成するためのシステムの説明図である。
【図４】一実施態様に従った成形研磨粒子を形成するためのシステムの一部の説明図である。
【図５】一実施態様に従ったスクリーンの一部である。
【図６Ａ】一実施態様に従った成形研磨粒子の斜視説明図である。
【図６Ｂ】一実施態様に従った成形研磨粒子の斜視説明図である。
【図６Ｃ】一実施態様に従った成形研磨粒子の斜視説明図である。
【図７】一実施態様に従った成形研磨粒子を含む研磨布紙である。
【図８】一実施態様に従った成形研磨粒子を含む固定砥粒である。
【図９Ａ】スクリーン印刷プロセスに従って形成された前駆体成形研磨粒子の写真である。
【図９Ｂ】スクリーン印刷プロセスに従って形成された前駆体成形研磨粒子の写真である。
【図１０Ａ】本明細書に記載する一実施態様のスクリーン印刷プロセスに従って形成された前駆体成形研磨粒子の写真である。
【図１０Ｂ】本明細書に記載する一実施態様のスクリーン印刷プロセスに従って形成された前駆体成形研磨粒子の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に記載するシステムおよび方法は、成形研磨粒子の形成に利用することができる。成形研磨粒子は、例えば研磨布紙、固定砥粒、遊離砥粒、およびそれらの組み合わせなど、多様な用途において利用することができる。成形研磨粒子について、その他の多様な使用を導き出すことができる。
【００１１】
図１は、一実施態様に従った成形研磨粒子を形成するためのシステムの説明図である。図に示すように、システム１００は、ローラ１７０と１７１との間を移動するよう構成されたスクリーン１５１を備えることができる。スクリーン１５１は、これより多い数のローラ上、または所望に応じてその他の装置上を移動させることが可能であることが理解されよう。図に示すように、システム１００は、ローラ１７２および１７３の上を方向１１６に移動するよう構成されたベルト１０９を備えることができる。ベルト１０９は、これより多い数のローラ上、または所望に応じてその他の装置上を移動してもよいことが理解されよう。
【００１２】
図に示すように、システム１００は、ダイ１０３の容器１０２内に収容された混合物１０１の押し出しを実行するよう構成されたダイ１０３をさらに備えることができる。成形研磨粒子を形成する工程は、セラミック材料と液体とを含む混合物１０１を形成することによって開始することができる。具体的には、混合物１０１はセラミック粉末材料と液体から形成されるゲルであってよく、このゲルは、未焼結（すなわち焼かれていない）状態でも所定の形状を保持する能力を有する形状安定材料と特徴付けることができる。一実施態様に従って、ゲルは、個々の粒子の統合ネットワークであるセラミック粉末材料で形成することができる。
【００１３】
混合物１０１は、特定含有量の固体材料、例えばセラミック粉末材料を含むよう形成することができる。例えば、一実施態様において混合物１０１は、混合物１０１の総重量に対して、約２５質量％以上、例えば約３５質量％以上、または約４２質量％以上の固形分を含むことができる。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、混合物１０１の固形分は、約７５質量％以下、例えば約７０質量％以下、約６５質量％以下、または約５５質量％以下であり得る。混合物１０１における固体材料の含有量は、上述した任意の最小の割合から最大の割合の範囲内にあり得ることが理解されよう。
【００１４】
１つの実施態様によるセラミック粉末材料は、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸炭化物、酸窒化物およびそれらの化合物を含むことができる。具体的な例として、セラミック材料はアルミナを含むことができる。より具体的には、セラミック材料はベーマイト材料を含んでいてよく、ベーマイト材料はαアルミナの前駆体であってよい。「ベーマイト」という用語は、概して本明細書では、通常はＡｌ２Ｏ・３Ｈ２Ｏであり、含水量が約１５％である鉱物ベーマイトの他に、含水量が１５％超、例えば２０〜３８質量％である擬ベーマイトを含むアルミナ水和物を示すために用いる。ベーマイト（擬ベーマイトを含む）は、特有かつ同定可能な結晶構造を有し、したがって独特のＸ線回折パターンを有し、そのため、ベーマイト粒子材料の製造のために本明細書で使用される一般的な前駆体材料であるＡＴＨ（三水酸化アルミニウム）などのその他のアルミナ水和物を含むその他のアルミニウム材料と区別されることが知られている。
【００１５】
さらに、混合物１０１は、特定含有量の液体材料を含むよう形成することができる。適切な液体の一部は、有機材料、例えば水などであってよい。１つの実施態様に従って、混合物１０１は、混合物１０１の固形分より少ない液体含有量を有するよう形成することができる。より具体的な例において、混合物１０１は、混合物１０１の総重量に対して、約２５質量％以上の液体含有量を有することができる。他の実例では、混合物１０１の液体量はそれより多く、例えば約３５質量％以上、約４５質量％以上、約５０質量％以上、または約５８質量％以上であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、混合物の液体含有量は約７５質量％以下、例えば約７０質量％以下、約６５質量％以下、約６０質量％以下、または約５５質量％以下であり得る。混合物１０１における液体含有量は、上述した任意の最小の割合から最大の割合の範囲内にあり得ることが理解されよう。
【００１６】
さらに、本明細書に記載する実施態様による成形研磨粒子の処理および形成を促すために、混合物１０１は特定の貯蔵弾性率を有することができる。例えば、混合物１０１は、約１×１０４Ｐａ以上、例えば約４×１０４Ｐａ以上、または約５×１０４Ｐａ以上の貯蔵弾性率を有することができる。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、混合物１０１は、約１×１０７Ｐａ以下、例えば約１×１０６Ｐａ以下の貯蔵弾性率を有していてよい。混合物１０１の貯蔵弾性率は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内にあり得ることが理解されよう。貯蔵弾性率は、ペルチェプレート温度制御システムを備えたＡＲＥＳまたはＡＲ−Ｇ２回転式レオメータを用いた平行平板システムで計測することができる。試験のために、混合物１０１は、互いに約８ｍｍ離して設置した２枚の平行平板の隙間に押し出すことができる。ゲルを隙間に押し出した後に、この隙間を形成している２枚の平行平板の距離を、混合物１０１が平行平板間の隙間を完全に埋めるまで、２ｍｍに狭める。余分な混合物を拭き取った後、隙間を０．１ｍｍ狭め、試験を始める。試験は振動ひずみ掃引試験で、装置設定をひずみ範囲０．１％〜１００％、６．２８ｒａｄ／ｓ（１Ｈｚ）とし、２５ｍｍの平行平板を使用して、周波数１桁あたりの測定数１０で実施する。試験終了後１時間以内に、隙間を再び０．１ｍｍ狭め、試験をくり返す。この試験を少なくとも６回くり返す。初回の試験は、２回目および３回目の試験と異なる場合がある。各試料につき、２回目および３回目の結果のみ報告するものとする。粘度は、貯蔵弾性率の値を６．２８ｓ−１で割って計算することができる。
【００１７】
さらに、本明細書に記載する実施態様による成形研磨粒子の処理および形成を促すために、混合物１０１は特定の粘度を有することができる。例えば、混合物１０１は、約４×１０３Ｐａ・ｓ以上、約５×１０３Ｐａ・ｓ以上、約６×１０３Ｐａ・ｓ以上、約８×１０３Ｐａ・ｓ以上、約１０×１０３Ｐａ・ｓ以上、約２０×１０３Ｐａ・ｓ以上、約３０×１０３Ｐａ・ｓ以上、約４０×１０３Ｐａ・ｓ以上、約５０×１０３Ｐａ・ｓ以上、約６０×１０３Ｐａ・ｓ以上、または約６５×１０３Ｐａ・ｓ以上の粘度を有することができる。少なくとも１つの限定されない実施態様において、混合物１０１は、約１×１０６Ｐａ・ｓ以下、約５×１０５Ｐａ・ｓ以下、約３×１０５Ｐａ・ｓ以下、または約２×１０５Ｐａ・ｓ以下の粘度を有していてよい。混合物１０１の粘度は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内にあり得ることが理解されよう。粘度は、上述した貯蔵弾性率と同じ方法で測定することができる。
【００１８】
加えて、混合物１０１は、本明細書に記載する実施態様による成形研磨粒子の処理および形成を促すために、特定含有量の有機材料、例えば、液体とは異なる可能性もある有機添加剤などを含むことができる。適切な有機添加剤の一部は、安定剤、結合剤、例えばフルクトース、スクロース、ラクトース、グルコース、紫外線硬化性樹脂などであってよい。
【００１９】
特に、本明細書に記載する実施態様では、従来のテープ成形作業で使用されるスラリーとは異なる混合物１０１を利用してよい。例えば、混合物１０１中の有機材料、特に、上述した任意の有機添加剤の含有量は、混合物１０１中のその他の成分と比べて少ない量であってよい。少なくとも１つの実施態様において、混合物１０１は、混合物１０１の総重量に対して、約３０質量％以下の有機材料を含むよう形成することができる。他の実例では、有機材料の量はそれより少なく、例えば約１５質量％以下、約１０質量％以下、または約５質量％以下であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、混合物１０１中の有機材料の量は、混合物１０１の総重量に対して、約０．５質量％以上であり得る。混合物１０１中の有機材料の量は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内にあり得ることが理解されよう。
【００２０】
加えて、混合物１０１は、本明細書に記載する実施態様による成形研磨粒子の処理および形成を促すために、液体とは異なる酸または塩基を特定含有量で含むよう形成することができる。適切な酸または塩基の一部は、硝酸、硫酸、クエン酸、塩素酸、酒石酸、リン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、クエン酸アンモニウムなどであり得る。１つの特定の実施態様による混合物１０１は、硝酸添加剤を用いて、約５未満、より具体的には、約２〜約４の範囲内のｐＨを有することができる。
【００２１】
図１および２を参照すると、混合物１０１はダイ１０３の内部に供給し、ダイ１０３の一方の端に位置するダイ開口部１０５を通して押し出すように構成することができる。さらに図に示すように、押し出す工程には、混合物１０１にかける力１８０（または圧力）を含むことができ、ダイ開口部１０５を通して混合物１０１を押し出す工程を促す。一実施態様に従って、押し出し時に特定圧力を用いることができる。例えば、この圧力は、約１０ｋＰａ以上、例えば約５００ｋＰａ以上であり得る。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、押し出し時に用いられる圧力は約４ＭＰａ以下であり得る。混合物１０１を押し出すのに用いられる圧力は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内にあり得ることが理解されよう。
【００２２】
特定の実例において、混合物１０１は、スクリーン１５１のすぐ近くのダイ１０３の一方の端にあるダイ開口部１０５を通して押し出すことができる。一実施態様に従って、スクリーン１５１は、特定の速度で方向１５３に移動させ、適切な処理工程を促すことができる。特に、スクリーン１５１は、ダイ開口部１０５を含む塗布領域１８３を通して移動させ、前駆体成形研磨粒子の形成を促すことができる。スクリーン１５１は、約３ｃｍ／ｓ以上の速度で塗布領域を通して移動させてよい。他の実施態様では、スクリーン１５１の移動速度はそれより速くてよく、例えば約４ｃｍ／ｓ以上、約６ｃｍ／ｓ以上、約８ｃｍ／ｓ以上、または約１０ｃｍ／ｓ以上であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、スクリーン１５１は、約５ｍ／ｓ以下の速度、例えば約１ｍ／ｓ以下、または約０．５ｍ／ｓ以下の速度で方向１５３に移動させてよい。スクリーン１５１は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内の速度で移動させてよいことが理解されよう。
【００２３】
加えて、ベルト１０９は、特定の速度で方向１１６に移動させ、適切な処理工程を促すことができる。例えば、ベルト１０９は、約３ｃｍ／ｓ以上の速度で移動させることができる。他の実施態様では、ベルト１０９の移動速度はそれより速くてよく、例えば約４ｃｍ／ｓ以上、約６ｃｍ／ｓ以上、約８ｃｍ／ｓ以上、または約１０ｃｍ／ｓ以上であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、ベルト１０９は、約５ｍ／ｓ以下の速度、例えば約１ｍ／ｓ以下、または約０．５ｍ／ｓ以下の速度で方向１１６に移動させてよい。ベルト１０９は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内の速度で移動させてよいことが理解されよう。
【００２４】
特定の実施態様に従って、スクリーン１５１は、ベルト１０９の移動速度に対して特定の速度で移動させることができる。例えば、塗布領域１８３内で、スクリーン１５１はベルト１０９と実質的に同じ移動速度で移動させてよい。つまり、スクリーンとベルトとの移動速度の差は、スクリーン１５１の移動速度に基づいて、約５％以下、例えば約３％以下、または約１％以下であってよい。
【００２５】
図に示すように、システム１００は、ダイ１０３のダイ開口部１０５を含む塗布領域１８３を含むことができる。塗布領域１８３内で、混合物１０１はダイ１０３から直接スクリーン１５１上に押し出すことができる。より具体的には、混合物１０１の一部は、ダイ開口部１０５から押し出し、さらに、スクリーン１５１にある１つまたは複数の開口部を通して、その下に位置するベルト１０９の上に押し出すことができる。
【００２６】
図５について簡単に説明すると、スクリーン１５１の一部を図示したものである。図に示すように、スクリーン１５１は開口部１５２を、より具体的には、複数の開口部１５２を備えることができる。開口部は、スクリーン１５１の厚みにわたって伸び、混合物１０１がこの開口部を通過してベルト１０９上に到達するよう促す。一実施態様に従って、開口部１５２は、スクリーンの長さ（ｌ）と幅（ｗ）によって定義される平面において二次元形状を有することができる。開口部１５２が二次元三角形を有するように図示されているものの、他の形状が検討される。例えば、開口部１５２は、多角形、楕円形、数字、ギリシャ文字、アルファベット文字、ロシア文字、多角形を組み合わせた複雑な形状、およびそれらの組み合わせなどの二次元形状を有することができる。特定の実例において、開口部１５２は、二次元の多角形、例えば三角形、長方形、四辺形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形、およびそれらの組み合わせを有していてよい。さらに、スクリーン１５１は、複数の異なる二次元形状を有する開口部１５２の組み合わせを有するよう形成することができる。
【００２７】
再び図１を参照すると、混合物１０１をダイ開口部１０５に押し通し、混合物１０１の一部をスクリーン１５１の開口部１５２に押し通した後に、前駆体成形研磨粒子１５３を、スクリーン１５１の下に配置されたベルト１０９上に印刷することができる。特定の実施態様による前駆体成形研磨粒子１５３は、実質的に開口部１５２の形状を複製した形状を有することができる。
【００２８】
混合物１０１をスクリーン１５１の開口部１５２に押し出した後、ベルト１０９およびスクリーン１５１は解放領域１８５に移動させることができ、ここでベルト１０９とスクリーン１５１とを分離して、前駆体成形研磨粒子の形成を促すことができる。一実施態様に従って、スクリーン１５１およびベルト１０９は、解放領域１８５内で特定の解放角度１５５で互いから分離させることができる。具体的な実施態様に従って、解放角度１５５は、スクリーン１５１の下面１５４とベルト１０９の上面１５６との間の角度であり得る。
【００２９】
一実施態様に従って、解放角度１５５は、スクリーン１５１とベルト１０９とを個別に制御して成形研磨粒子の適切な形成を促すことができる。例えば、一実施態様に従って、解放角度は約１５度以上かつ約４５度以下であり得る。より具体的な実例では、解放角度１５５は約１８度以上、例えば約２０度以上、約２２度以上、約２４度以上、または約２６度以上であってよい。しかしながら、解放角度は、約４２度以下、例えば約４０度以下、約３８度以下、または約３６度以下であってよい。解放角度は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内であり得ることが理解されよう。
【００３０】
特に、混合物１０１は、開口部１５２内の混合物１０１の平均滞留時間が、約２分未満、約１分未満、約４０秒未満、または約２０秒未満であり得るように、速やかにスクリーン１５１から押し出すことができる。特定の限定されない実施態様において、混合物１０１は、印刷中は、スクリーン開口部１５２を通って移動する際に実質的に不変であり得るため、構成要素の量に変化が生じず、また、スクリーン１５１の開口部１５２内で感知され得る乾燥を生じることがない。
【００３１】
図２は、一実施態様に従った図１のシステムの一部の説明図である。図に示すように、システム２００は、混合物１０１を収容する容器１０２を備えるダイ１０３を含むことができる。一実施態様に従って、処理中に混合物１０１を方向１８０の圧力下に置き、混合物１０１を、ダイ開口部１０５を通して方向１９１に押し出すのを促すことができる。一実施態様に従って、スクリーン１５１は、押し出し方向１９１に対し角度を付けた方向１５３に移動させることができる。図に示すように、スクリーン１５１の移動方向１５３と押し出し方向１９１との角度は、実質的に直角（９０度）であり得る。しかしながら、他の実施態様において、この角度は、例えば鋭角または代替的に鈍角など、異なっていてもよい。
【００３２】
さらに図に示すように、スクリーン１５１の下に位置するベルト１０９は、押し出し方向１９１に対して特定の方向１１６に移動させることができる。本明細書に記載する１つの実施態様によるベルト１０９は、スクリーン１５１に関して上述した任意の実施態様を含めて、移動方向１１６と押し出し方向１９１との間に角度を生じる方向に移動させることができる。
【００３３】
さらに図に示すように、塗布領域１８３内での押し出し時に、スクリーン１５１は、ベルト１０９の一部と直接接触していることができる。さらに、塗布領域１８３内での押し出し時に、混合物１０１は、ダイ開口部１０５を通して押し出すことができ、また、刃１０７を用いてスクリーン１５１の開口部１５２に押し入れることができる。ダイ１０３は、ダイ１０３の本体と一体的に形成された刃１０７を有することができる。特定の実例において、刃１０７はダイ１０３上に位置し、ダイ開口部１０５からの押し出し時に混合物１０１と係合するよう促すことができる。１つの実施態様による刃１０７は、スクリーン１５１の上面１５８と係合するよう構成されるように配置することができる。それにより、押し出し時に、刃１０７を用いて、混合物１０１をスクリーン１５１の開口部１５２に押し入れることができる。
【００３４】
特定の実例において、刃１０７はダイ１０３と一体的に作られていてよい。したがって、刃１０７はダイ１０３の材料と同じ材料でできていてよい。他の実施態様では、刃１０７は、ダイ１０３の材料とは異なる材料でできていてよい。
【００３５】
一実施態様に従って、刃１０７は、刃１０７とスクリーン１５１との間の力の最初のバランスの保持を促すことができ、したがって、パラメータの適切な処理を促す。システム１００内で力のバランスが保持されるように、刃１０７は使用時に摩滅するよう構成してよい。より具体的な例において、刃１０７は、刃１０７の表面の少なくとも一部が、スクリーン１５１と接しながら摩滅され得るように形成されている。
【００３６】
刃は摩滅可能な表面、より具体的には、スクリーン１５１の上面１５８と接している表面を有していてよい。摩滅可能な材料、より具体的には、スクリーン１５１と接する摩滅可能な材料を含む刃１０７の使用により、処理中に刃１０７の適切な摩耗を促すことができる。刃１０７の適切な材料の一部はポリマー材料であり得る。より具体的には、このポリマー材料は、フッ素化ポリマー、例えばポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）であってよい。一実施態様に従って、刃１０７は基本的にＰＴＦＥで構成することができる。
【００３７】
さらに図に示すように、刃１０７は特定の寸法で形成することができる。例えば、刃１０７は、約０．５ｍｍ以上、例えば約１ｍｍ以上、または約２ｍｍ以上の高さであり得る。
【００３８】
さらに、刃１０７は特定の接触面１７６を有するように形成してよい。接触面１７６は、スクリーン１４１に接することによって平らに摩滅した刃１０７の領域であってよく、また、実質的に平面輪郭を有することができる。加えて、接触面１７６は、本明細書に記載する実施態様による成形研磨粒子の処理および形成を促す特定の寸法を有していてよい。例えば、接触面１７６は、約０．０１ｍｍ以上、例えば約０．０５ｍｍ以上、約０．０８ｍｍ以上、約０．１ｍｍ以上、約０．４ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、または約１ｍｍ以上の幅１７８を有することができる。しかしながら、刃１０７の接触面１７６の幅１７８は、約２０ｍｍ以下、例えば約１０ｍｍ以下、または約３ｍｍ以下であってよい。接触面１７６の幅１７８は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内であり得ることが理解されよう。
【００３９】
さらに図に示すように、混合物１０１は、ダイ開口部１０５を通して押し出すことができ、また、刃１０７を用いてスクリーン１５１の開口部１５２に押し入れることができる。スクリーン１５１を塗布領域に移動させるとき、スクリーン１５１の開口部１５２は、実質的に開放されており、未充填であってよい。しかしながら、スクリーン１５１がダイ開口部１０５および刃１０７の下を通過した後に、開口部１５２が混合物１０１で充填されていることができる。理解されるように、スクリーン１５１をベルト１０９から分離する際、開口部１５２内の混合物１０１は、ベルト１０９上に保持され、その結果、前駆体成形研磨粒子を形成することができる。
【００４０】
図３は、一実施態様に従った成形研磨粒子を形成するためのシステムの説明図である。図に示すように、システムは、ダイ１０３を含む塗布領域１８３を含むことができ、ここで混合物１０１をスクリーン１５１およびベルト１０９に塗布することができる。さらに図に示すように、システム３００は、解放領域１８５内に位置する方向調整器１８６を含むことができる。方向調整器１８６は、ベルト１０９の表面に接するよう構成することができ、スクリーン１５１に対するベルト１０９の位置を変更することができる。いくつかの実例において、方向調整器１８６は、ベルト１０９の上面１５６と接することができる。１つの実施態様による方向調整器１８６は、解放領域１８５内で少なくとも第１の位置と第２の位置の間で作動させ、かつ移動させることができる。特に、方向調整器１８６は、使用者が作動させてよい。代替的に、方向調整器１８６は、コンピュータ制御し、ユーザパラメータに応じてベルト１０９の進路を調節するよう設定してよい。
【００４１】
一実施態様に従って、方向調整器１８６は多様な方向に、例えば横の方向１８８に、縦の方向１８７に、およびそれらの組み合わせで移動させることができる。方向調整器１８６は、さまざまな位置に移動させ、ベルト１０９の進路を調節することができる。ベルトの進路を調節することにより、スクリーン１５１とベルト１０９との間の解放角度１５５の変更を促すことができる。さらに、方向調整器１８６は、少なくとも第１の位置と第２の位置の間を移動させることで、解放半径を変更することができる。解放半径は、解放領域１８５内のベルト１０９の曲率によって定義することができる。解放半径については、本明細書でさらに詳しく説明する。
【００４２】
さらに図に示すように、システム３００は、塗布領域１８３内に位置する台１３７を含むことができる。図に示すように、ベルト１０９は、塗布領域１８３内で台１３７の上を伸びていることができ、より具体的には、塗布領域１８３内で台１３７の表面１３８と直接接していてよい。一実施態様に従って、台１３７は移動可能で、システム３００の処理条件の変更、とりわけ、スクリーン１５１とベルト１０９との間の関係の変更を促すことができる。１つの実施態様による台１３７は、使用者が移動させることができ、または代替的に、コンピュータ制御し、ユーザパラメータに応じて移動させることができる。
【００４３】
一実施態様に従って、台１３７は、少なくとも第１の位置と第２の位置の間で移動可能であることができる。例えば、台１３７は、横の方向１４５、縦の方向１４４、およびそれらの組み合わせで移動させることができる。したがって、いくつかの実例では、台１３７を移動させて、塗布領域１８３内でベルト１０９の垂直位置を変更することができる。代替的に、台１３７を、第１の位置と第２の位置の間で移動させ、塗布領域１８３内でベルト１０９の水平位置の変更を促すこともできる。したがって、台１３７を作動させ、スクリーン１５１とベルト１０９との間の解放角度１５５の制御と変更を促すことができる。代替的に、またさらに、台１３７を移動させて、ベルト１０９の解放半径の変更を促してもよい。
【００４４】
図４は、一実施態様に従った成形研磨粒子を形成するためのシステムの一部の説明図である。図に示すように、システムは、スクリーン１５１、およびスクリーン１５１の下に位置するベルト１０９を含むことができる。さらに図に示すように、ベルト１０９は、解放領域１８５内でスクリーン１５１から解放され、スクリーン１５１内の開口部１５２からの前駆体成形研磨粒子１２３の解放、および結果として得られる成形研磨粒子の適切な成形を促すことができる。特定の実施態様において、ベルト１０９は、特定の半径４０３でスクリーン１５１から分離させることができ、半径４０３は、点４０１と点４０２との間のベルトの弧で測定されるベルト１０９の曲率の半径を定義する。点４０１および点４０２は、ベルトが線形経路上を伸び、曲率４０３の半径を定義しなくなる点を定義することが理解されよう。一実施態様に従って、解放領域内のベルト１０９は、約６インチ以下である解放半径４０３を有することができる。他の実施態様では、解放半径４０３はそれよりも小さくてよく、例えば約５．８インチ以下、約５．４インチ以下、約４．８インチ以下、約４．４インチ以下、約４インチ以下、約３．８インチ以下、約３．４インチ以下、約３インチ以下、約２．８インチ以下、または約２．４インチ以下であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、ベルト１０９は、０．２インチ以上、例えば約０．５インチ以上、約０．８インチ以上、または約１インチ以上である解放半径４０３を有することができる。ベルト１０９の解放半径４０３は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内であり得ることが理解されよう。
【００４５】
理解されるように、スクリーン１５１とベルト１０９とを互いから解放した後に、前駆体成形研磨粒子１２３は、さらなる処理のために、ベルト１０９に沿って移動させることができる。さらなる処理は、成形、ドーパント材料の塗布、乾燥、焼結などであり得ることが理解されよう。実際に、前駆体成形研磨粒子１２３は成形領域を通して移動させてよく、そこで粒子の少なくとも１つの外面を成形してよい。成形は、１つまたは複数の工程、例えばエンボス加工、圧延、切削、彫刻、パターニング、伸張、ねじり、およびそれらの組み合わせによる、前駆体成形研磨粒子１２３の外形の変更を含むことができる。１つの特定の実施態様において、成形工程は、粒子の外面にテクスチャを設けるために、前駆体成形研磨粒子１２３の外面に対する特定のテクスチャを備える成形構造との接触工程を含むことができる。成形構造は、例えば表面に多様な特徴を有するローラなど、多様な形態をとり得ることが理解されよう。
【００４６】
加えて、前駆体成形研磨粒子１２３は、塗布領域１３１を通して移動させてよく、そこでドーパント材料を、粒子の少なくとも１つの外面に塗布することができる。塗布領域１３１内で、ドーパント材料を、多様な方法、例えば噴霧、浸漬、被覆、含浸、転写、押し抜き、切削、プレス、破砕、およびそれらの任意の組み合わせを利用して塗布してよい。特定の実例において、塗布領域では、ドーパント材料を前駆体成形研磨粒子１２３に噴霧する噴霧ノズルまたは噴霧ノズルの組み合わせを利用してよい。
【００４７】
一実施態様に従って、ドーパント材料の塗布工程は、塩などの特定材料の塗布を含むことができ、この塩は、最終的に形成される成形研磨粒子に組み込まれるドーパント材料を含む前駆体塩材料であり得る。例えば金属塩は、ドーパント材料である元素または化合物を含むことができる。塩材料は液状、例えば塩と液体担体から成る分散であってよいことが理解されよう。塩は窒素を含んでいてよく、より具体的には、硝酸塩を含むことができる。１つの実施態様において、塩は金属硝酸塩を含むことができ、より具体的には、基本的に金属硝酸塩から成ることができる。
【００４８】
１つの実施態様において、ドーパント材料は、元素または化合物、例えばアルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類元素、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、バナジウム、またはそれらの化合物を含むことができる。１つの特定の実施態様において、ドーパント材料は、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セシウム、プラセオジム、ニオブ、ハフニウム、ジルコン、タンタラ、モリブデン、バナジウム、クロム、コバルト、鉄、ゲルマニウム、マンガン、ニッケル、チタン、亜鉛などの元素およびそれらの化合物などの元素または化合物を含む。
【００４９】
またさらに、前駆体成形研磨粒子１２３は、成形後領域１２５を通してベルト１０９上を移動させることができる。成形後領域１２５では、多様な工程、例えば加熱、硬化、振動、含浸、ドーピング、およびそれらの組み合わせを実施してよい。１つの実施態様では、成形後領域１２５は加熱工程を含み、前駆体成形研磨粒子１２３を乾燥させることができる。乾燥工程は、水などの揮発性物質を含む、特定含有量の材料の除去を含んでいてよい。一実施態様に従って、乾燥工程は、約３００℃以下、例えば約２８０℃以下、または約２５０℃以下の乾燥温度で実施することができる。しかしながら、１つの限定されない実施態様では、乾燥工程は、約５０℃以上の乾燥温度で実施してよい。乾燥温度は、上述した任意の最小値から最大値の範囲内であってよいことが理解されよう。
【００５０】
成形後領域１２５を通して前駆体成形研磨粒子１２３を移動させた後に、粒子は、ベルト１０９から取り除くことができる。前駆体成形研磨粒子１２３は、さらなる処理のために、箱１２７に回収してよい。
【００５１】
一実施態様に従って、成形研磨粒子を形成する工程はさらに焼結工程を含んでいてよい。いくつかの工程において、焼結は、前駆体成形研磨粒子１２３をベルト１０９から回収した後に実施することができる。代替的に、焼結工程は、前駆体成形研磨粒子１２３がベルト上にあるときに実施することができる工程であってよい。前駆体成形研磨粒子１２３の焼結工程を利用して、一般に未焼結状態である粒子を圧縮してもよい。特定の実例において、焼結工程はセラミック材料の高温相の形成を促すことができる。例えば１つの実施態様において、前駆体成形研磨粒子１２３は、αアルミナなどのアルミナの高温相が形成されるように焼結してよい。１つの実例において、成形研磨粒子は、粒子の総重量に対して、約９０質量％以上のαアルミナを含むことができる。他の実例において、αアルミナの含有量は、成形研磨粒子が基本的にαアルミナから成るように、より多くてもよい。
【００５２】
さらに、洗浄などの追加工程をスクリーン上で行い、定期的に行うくり返しの処理を促すことができる。例えば、洗浄工程は、混合物の押し出し工程後にスクリーン上で、より具体的には、解放領域１８５を通してスクリーン１５１を移動させた後に、スクリーン１５１の開口部１５２の洗浄工程を実施してよい。
【００５３】
加えて、ベルト１０９はさらなる工程を実施し、処理の効率性を促すことができる。例えば、ベルト１０９に、混合物の押し出し工程後に、より具体的には、解放領域１８５を通してベルト１０９を移動させた後に、乾燥工程を実施してよい。加えて、ベルト１０９は、洗浄することで、連続使用できる状態にすることができる。一実施態様に従って、ベルト１０９は、押し出し工程後に、より具体的には、解放領域１８５内でスクリーン１５１から分離させた後に洗浄工程を実施してよい。特に、ベルト１０９の洗浄工程は、前駆体成形研磨粒子１２３を解放し、ベルト１０９から取り除いた後に実施することができる。
【００５４】
本明細書に記載する実施態様の成形研磨粒子は、本体の長さによって測定される、特定の大きさを有することができる。例えば、成形研磨粒子は約５ｍｍ以下の平均粒径を有していてよい。代替的に、平均粒径はそれより小さく、例えば約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ、または約１．５ｍｍ以下であってよい。さらに別の態様では、成形研磨粒子の平均粒径は、約１０μｍ以上、約１００μｍ以上、約２００μｍ以上、約４００μｍ以上、約６００μｍ以上、または約８００μｍ以上であり得る。成形研磨粒子の平均粒径は、任意の上述の最小値から最大値の範囲内であり得ることが理解されよう。
【００５５】
本明細書に記載する実施態様の成形研磨粒子は、特にαアルミナ粒について、特定の大きさを有することができる。例えば、成形研磨粒子は、約５００μｍ以下、例えば約２５０μｍ以下、または約１００μｍ以下、約５０μｍ以下、約２０μｍ以下、または約１μｍ以下の平均粒径を有していてよい。別の態様では、平均粒径は、少なくとも約０．０１μｍ、例えば約０．０５μｍ以上、約０．０８μｍ以上、または約０．１μｍ以上であり得る。成形研磨粒子の平均粒径は、任意の上述の最小値から最大値の範囲内であり得ることが理解されよう。
【００５６】
本明細書に記載する実施態様の成形研磨粒子はドーパント材料を含んでいてよく、このドーパント材料は、元素または化合物、例えばアルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類元素、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、バナジウム、またはそれらの化合物を含むことができる。１つの特定の実施態様では、ドーパント材料は、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セシウム、プラセオジム、ニオブ、ハフニウム、ジルコン、タンタラ、モリブデン、バナジウムなどの元素、およびそれらの化合物などの元素または化合物を含む。
【００５７】
いくつかの実例では、成形研磨粒子は特定含有量のドーパント材料を有するよう形成することができる。例えば、成形研磨粒子の本体は、本体の総重量に対して約１２質量％以下を含んでいてよい。他の実例では、ドーパント材料の量はそれより少なく、例えば本体の総重量に対して約１１質量％以下、約１０質量％以下、約９質量％以下、約８質量％以下、約７質量％以下、約６質量％以下、または約５質量％以下であり得る。少なくとも１つの限定されない実施態様において、ドーパント材料の量は、本体の総重量に対して約０．５質量％以上、例えば約１質量％以上、約１．３質量％以上、約１．８質量％以上、約２質量％以上、約２．３質量％以上、約２．８質量％以上、または約３質量％以上であり得る。成形研磨粒子の本体内のドーパント材料の量は、上述した任意の最小の割合から最大の割合の範囲内であり得ることが理解されよう。
【００５８】
図６Ａは、一実施態様に従った成形研磨粒子の斜視説明図である。本明細書に記載する実施態様の成形研磨粒子は、成形研磨粒子の任意の辺の最長寸法であり得る長さ（ｌ）、成形研磨粒子の中点を通る成形研磨粒子の最長寸法として定義される幅（ｗ）、および長さと幅に対して垂直な方向に伸びる成形研磨粒子の最短寸法として定義される厚さ（ｔ）によって定義される本体を有することができる。いくつかの実例において、長さは幅より長いか、または幅と等しい可能性がある。さらに、幅は厚さより長いか、または厚さと等しい可能性がある。
【００５９】
加えて、成形研磨粒子の本体は、特定の二次元形状を有することができる。例えば本体は、多角形、楕円形、数字、ギリシャ語のアルファベット文字、ラテン語のアルファベット文字、ロシア語のアルファベット文字、多角形を組み合わせた複雑な形状、およびそれらの組み合わせを有する、長さと幅によって定義される平面において二次元形状を有することができる。特定の多角形は、三角形、長方形、四辺形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形、およびそれらの組み合わせを有している。
【００６０】
図６Ａは、一実施態様に従った成形研磨粒子の斜視説明図である。図に示すように、成形研磨粒子は、角が取られた三角形を有することができる。具体的には、成形研磨粒子の本体６０１は、長さ（ｌ）、本体６０１の中点６０２を通って伸びる幅（ｗ）、および厚さ（ｔ）を有することができる。一実施態様に従って、本体６０１は、長さ：幅の比として定義される第１のアスペクト比を有することができる。いくつかの実例では、本体６０１の第１のアスペクト比は、約１．２：１以上、例えば約１．５：１以上、約２：１以上、約３：１以上、または約４：１以上であり得る。しかしながら、第１のアスペクト比は約１００：１以下であってよい。本体６０１の第１のアスペクト比は、上述した任意の最小比から最大比の範囲内であってよいことが理解されよう。
【００６１】
さらに、本体６０１は、長さ：厚さの比として定義される第２のアスペクト比を有することができる。いくつかの実例では、本体６０１の第２のアスペクト比は、約１．２：１以上、例えば約１．５：１以上、約２：１以上、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、または約１０：１以上であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、本体６０１は、約１００：１以下である第２のアスペクト比を有することができる。第２のアスペクト比は、上述した任意の最小比から最大比の範囲内であってよいことが理解されよう。
【００６２】
さらに、本明細書に記載する実施態様の成形研磨粒子は、幅：厚さの比として定義される第３のアスペクト比を有することができる。いくつかの実例では、本体６０１の第３のアスペクト比は、約１．２：１以上、例えば約１．５：１以上、約２：１以上、約３：１以上、約４：１以上、約５：１以上、または約１０：１以上であってよい。しかしながら、少なくとも１つの限定されない実施態様において、本体６０１は、約１００：１以下である第３のアスペクト比を有することができる。第３のアスペクト比は、上述した任意の最小比から最大比の範囲内であってよいことが理解されよう。
【００６３】
図６Ｂは、一実施態様に従って形成される成形研磨粒子の斜視説明図である。特に、本体６０５は概して四辺形を有することができる。しかしながら、１つの特定の実施態様では、本体６０５は角が取られた四辺形であってよく、より具体的には、角が取られた平行四辺形または台形であってよい。具体的には、成形研磨粒子の本体６０５は、長さ（ｌ）、本体６０５の中点６０６を通って伸びる幅（ｗ）および厚さ（ｔ）を有することができる。本体６０５は、本明細書の実施態様に記載する任意の成形研磨粒子の任意の特徴を備えていることができる。
【００６４】
図６Ｃは、一実施態様に従って形成される成形研磨粒子の斜視説明図である。特に、本体６０７は概して多角形を有すること、より具体的には、長さ（ｌ）と幅（ｗ）によって定義される平面において二次元三角形を有することができる。具体的には、成形研磨粒子の本体６０７は、長さ（ｌ）、本体６０７の中点６０８を通って伸びる幅（ｗ）および厚さ（ｔ）を有することができる。本体６０７は、本明細書の実施態様に記載する任意の成形研磨粒子の任意の特徴を備えていることができる。
【００６５】
図７は、一実施態様に従った研磨粒子材料を組み込んだ研磨布紙品の断面説明図である。図に示すように、研磨布紙７００は、基材７０１、および基材７０１の表面を覆うメークコート７０３を含むことができる。研磨布紙７００は、研磨粒子材料７０６をさらに含むことができる。研磨粒子材料７０６は、成形研磨粒子７０５を含む第１の種類の粒子と、希釈研磨粒子の形態をとる研磨粒子材料７０７の第２の種類とを含むことができる。希釈研磨粒子は不規則な形状を有していることができ、また、必ずしも成形研磨粒子でなくてよい。研磨布紙７００は、研磨粒子材料７０５、７０６、７０７、およびメークコート７０４を覆い、かつこれらに結合しているサイズコート７０４をさらに含んでいてよい。
【００６６】
１つの実施態様による基材７０１は、有機材料、無機材料、およびそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実例では、基材７０１は織布材料を含むことができる。しかしながら、基材７０１は不織布材料で作られていてもよい。特に適切な基材は、ポリマーなどの有機材料、特に、ポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレン、デュポン社のカプトンなどのようなポリイミド、紙を含むことができる。適切な無機材料の一部は、金属、金属合金、特に銅箔、アルミニウム、鋼、およびそれらの組み合わせなどであってよい。
【００６７】
メークコート７０３は、単一の工程で基材７０１の表面に塗布することができるか、または代替的に、研磨粒子材料７０５、７０６、７０７をメークコート７０３材料と混合し、基材７０１の表面に混合物として塗布することができる。メークコート７０３の適切な材料は、有機材料、特にポリマー材料、例えばポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリシロキサン、シリコーン、酢酸セルロース、ニトロセルロース、天然ゴム、デンプン、セラック、およびそれらの混合物などを含むことができる。１つの実施態様では、メークコート７０３はポリエステル樹脂を含むことができる。その後で塗布基材は、樹脂および研磨粒子材料を硬化させるために加熱することができる。一般に塗布基材７０１は、この硬化工程中に約１００℃〜約２５０℃未満の温度で加熱することができる。
【００６８】
研磨粒子材料７０６は、本明細書に記載する実施態様による成形研磨粒子を含むことができる。特定の実例において、研磨粒子材料７０６は、さまざまな種類の成形研磨粒子を含んでいてよい。さまざまな種類の成形研磨粒子は、本明細書の実施態様に記載する組成、二次元形状、三次元形状、大きさ、およびその組み合わせにおいて互いに異なっていてよい。図に示すように、研磨布紙７００は、概して二次元三角形を有する成形研磨粒子７０５を含むことができる。
【００６９】
他の種類の研磨粒子７０７は、成形研磨粒子７０５と異なる希釈粒子であり得る。例えば希釈粒子は、二次元形状、三次元形状、大きさ、およびその組み合わせにおいて成形研磨粒子７０５と異なっていてよい。例えば、研磨粒子７０７は、不規則な形状を有する、従来の粉砕された研磨グリットであり得る。研磨粒子７０７は、成形研磨粒子７０５の平均粒径より小さい平均粒径を有していてよい。
【００７０】
研磨粒子材料７０６を用いてメークコート７０３を十分に形成した後に、サイズコート７０４を形成して、研磨粒子材料７０６を覆い、これを適当な位置で結合させることができる。サイズコート７０４は有機材料を含むことができ、基本的にポリマー材料でできていてよく、また特に、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリシロキサン、シリコーン、酢酸セルロース、ニトロセルロース、天然ゴム、デンプン、セラック、およびそれらの混合物を用いることができる。
【００７１】
図８は、一実施態様に従った研磨粒子材料を組み込んだ固定砥粒品の説明図である。図に示すように、固定砥粒８００は、結合材８０１、結合材に含まれた研磨粒子材料８０２、および結合材８０１内の気孔８０８を含むことができる。特定の実例において、結合材８０１は、有機材料、無機材料、およびそれらの組み合わせを含むことができる。適切な有機材料は、ポリマー、例えばエポキシ、樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミド、およびそれらの化合物を含むことができる。いくつかの適切な無機材料は、金属、金属合金、ガラス相材料、結晶相材料、セラミックス、およびそれらの組み合わせなどであってよい。
【００７２】
一部の実例では、固定砥粒８００の研磨粒子材料８０２は、成形研磨粒子８０３を含むことができる。特定の実例において、成形研磨粒子８０３は、さまざまな種類の粒子であってよく、このさまざまな種類の粒子は、本明細書の実施態様に記載する組成、二次元形状、三次元形状、大きさ、およびその組み合わせにおいて互いに異なっていてよい。代替的に、固定砥粒は単一の種類の成形研磨粒子を有していてもよい。
【００７３】
固定砥粒８００は、希釈粒子である１種類の研磨粒子材料８０７を含むことができ、この希釈粒子は、組成、二次元形状、三次元形状、大きさ、およびその組み合わせにおいて成形研磨粒子８０３と異なっていてよい。
【００７４】
固定砥粒８００の気孔８０８は、開放気孔、閉鎖気孔、およびそれらの組み合わせであり得る。気孔８０８は、固定砥粒８００の本体の総容積に基づいて、過半量（容量％）で存在してよい。代替的に、気孔８０８は、固定砥粒８００の本体の総容積に基づいて、少ない量（容量％）で存在することができる。結合材８０１は、固定砥粒８００の本体の総容積に基づいて、過半量（容量％）で存在してよい。代替的に、結合材８０１は、固定砥粒８００の本体の総容積に基づいて、少ない量（容量％）で存在することができる。加えて、研磨粒子材料８０２は、固定砥粒８００の本体の総容積に基づいて、過半量（容量％）で存在してよい。代替的に、研磨粒子材料８０２は、固定砥粒８００の本体の総容積に基づいて、少ない量（容量％）で存在することができる。
【実施例】
【００７５】
実施例１
前駆体成形研磨粒子の第１のサンプル（ＣＳ１）は、以下に詳しく述べるスクリーン印刷工程を用いて形成する。ゲルの形態である混合物は、最初にＳａｓｏｌ社の種晶のないＤｉｓｐｅｒａｌとして市販されているベーマイト３５〜４０質量％を用いて作る。混合物は、水、硝酸、および有機材料も含む。混合物は、８〜１０ｐｓｉの圧力下でダイ開口部を通して、さらに、長さ２〜２．５ｍｍの一辺を有する等辺三角形の開口部を有するスクリーンを通して押し出す。開口部は約０．８ｍｍの深さを有する。スクリーンおよびベルトは約１０ｃｍ／ｓの速度で移動させる。特に、解放領域内では、ベルトは約８インチの解放半径を示す。この工程によって形成される前駆体成形研磨粒子を図９Ａおよび９Ｂに示す。
【００７６】
実施例２
前駆体成形研磨粒子の第２のサンプル（Ｓ１）は、本明細書に記載する一実施態様によるスクリーン印刷工程により形成する。特に、サンプルＳ１を生産する工程は、ベルト解放半径を約１．７インチに縮小する以外は実施例１と同じである。サンプルＳ１の前駆体（すなわち、非加熱処理の）成形研磨粒子を図１０Ａおよび１０Ｂに示す。前駆体成形研磨粒子のサンプルＣＳ１とＳ１とを比較すると、実施例２（Ｓ１）の工程によって形成された粒子の方が、側壁の傾斜が小さく、スクリーン開口部に残存する混合物が少ないこと、また、Ｓ１の粒子は、サンプルＣＳ１の粒子より高い「形状の正確性」を示したことが明らかである。「形状の正確性」という用語は、開口部の形状に対する前駆体成形研磨粒子の形状における複製の精度の判断である。
【００７７】
本出願は、最先端技術とは一線を画している。当業界では、成形研磨粒子が、鋳造およびスクリーン印刷などの工程によって形成することができると理解されているものの、本明細書に記載する実施態様の工程は、そうした工程とは異なる。特に、本明細書に記載する実施態様は、特定の特徴を有する大量の成形研磨粒子の形成を容易にする工程特徴の組み合わせを含む。加えて、本明細書に記載する実施態様の成形研磨粒子は、他の粒子とは異なる特徴の特定の組み合わせを有することができ、その例にアスペクト比、組成、添加物、二次元形状、三次元形状、およびそれらの組み合わせがあるが、これらに限定されない。また、実際に、そのような組成は、固定砥粒または研磨布紙などの固定した研磨材に関連して研削性能の改善を促すことができる。
【００７８】
以上に開示した内容は、例示的であり、かつ非制限的であるとみなされるべきものであり、また、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲にあるあらゆる修正、拡大、およびその他の実施態様を包含することが意図される。したがって、法律によって認められる最大限の範囲まで、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらに相当するものの許容されるもっとも広い解釈によって定義されるべきであり、また、前述の詳細な説明によって制限または限定されるものではない。
【００７９】
本開示の要約書は、特許法に従って提供されるものであり、特許請求の範囲または意図を解釈または限定するために用いるものではないという理解のもとで提出されている。また、上述の「発明を実施するための形態」において、本開示を簡素化する目的で、単一の実施態様に多様な特徴をまとめ、説明している場合がある。本開示は、請求対象の実施態様は各請求項で明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映すると解釈されるものではない。むしろ、以下の請求項に示すように、発明の主題は、開示された任意の実施態様のすべての特徴よりも少ない特徴を備えるといえる。したがって、以下の請求項は「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は個別に請求される限定的な主題としてそれ自体に基づく。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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