(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を研磨する方法であって、
少なくとも３５０ｍｍの直径を有する、定置式であり回転式の結合研磨ホイールを提供する工程であって、前記結合研磨ホイールは、バインダーに保持されているセラミックの成形された研磨粒子を含み、前記成形された研磨粒子が切頭三角形錐を含む、工程と、
前記回転式の結合研磨ホイールを金属の被加工物に接触させて、該被加工物が金属の削屑の同時形成と共に研磨される工程であって、前記金属の被加工物は、５００℃未満のバルク温度を有し、前記金属の削屑の少なくとも２０重量％は、少なくとも３ｍｍの長さを有するフィラメント状の金属の削屑である、工程と、と含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、結合研磨ホイールを使用して被加工物を研磨する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
結合研磨物品は、結合媒体によって一緒に結合研磨粒子を有する。結合研磨剤には、例えば石、ホーン、研削ホイール、及び切削ホイールが挙げられる。結合媒体は一般的に有機樹脂であるが、セラミック又はガラスなどの無機材料（すなわち、ガラス質結合剤）であってもよい。
【０００３】
切削ホイールは典型的に、一般的な切断操作に使用される薄型のホイールである。ホイールは典型的に、約２０〜約２５００ｍｍの直径、及び約１ミリメートル（ｍｍ）未満〜約１６ｍｍの厚さである。典型的には、厚さは、直径の約１％である。それらは典型的に、約３５ｍ／秒〜１００ｍ／秒の速度で操作され、金属又は石を、例えば、公称長さまで切断するなどの操作で使用される。切削ホイールはまた「研磨切削用鋸刃」としても既知であり、鋳物工場など一部の設定では「チョップ・ソー」としても既知である。それらの名前が意味するように、切削ホイールは、例えば金属ロッドなどのストック（すなわち被加工物）を、ストックを通しで研磨することによって切断するのに一般に使用される。
【０００４】
切削ホイールは、ドライカット、湿式切断、常温切断、及び熱切断の用途に使用することができる。切断時に摩擦によって生じる熱は、切断される材料に物理的な変化を生じさせる場合があり、例えば炭素鋼は、青色を生じ、これは機械的理由（例えば、青熱脆性）、及び／又は審美的な理由にとっても望ましくない場合がある。
【０００５】
研磨ホイール（例えば、研削ホイール及び切削ホイール）の切断性能を評価するとき、Ｇレシオとして知られる比が一般に使用される。Ｇレシオは、除去されたストックのグラムを、ホイールが損耗したグラムによって除したものとして、除去されたストックの体積を、ホイールが損耗した体積によって除したものとして、並びに、ストックに形成された切断の断面積を、切削ホイールの湾曲している側上の損耗した面積によって除したものなど、様々に定義されている。本明細書で使用するとき、用語「Ｇレシオ」は、後者の定義のみを指す（すなわち、ストックに形成された切断の断面積を、切削ホイールの湾曲した面上の損耗した面積によって除したもの）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
思いがけなく本発明者らは、バインダーに保持されるセラミックの成形された研磨粒子を含む、結合研磨剤は、従来の粉砕されたグレインの結合研磨ホイールのものとは似ていない摩耗（例えば、切断）モードを有するホイールに形成することができるということを見出した。このような切削ホイールを適切な条件下で使用するとき、フィラメント状の削屑が、特に大きな閃光のシャワーと火花の軌道と共に生じ、この削屑は、同じ研磨組成物（例えば、αアルミナ）を有する従来の粉砕された研磨グレインの切削ホイールで見られるものよりも実質的に大きい。更に、常温切断条件下では、スチールの青色現象は認められない。
【０００７】
一態様では、本開示は、被加工物を研磨する方法を提供し、本方法は、
少なくとも１５０ｍｍの直径を有する、定置式であり回転式の結合研磨ホイールを提供する工程であって、結合研磨ホイールは、バインダーに保持されるセラミックの成形された研磨粒子を含む、工程と、
回転式の結合研磨ホイールを金属の被加工物と接触させて、この被加工物が金属の削屑の同時形成と共に研磨される工程であって、この金属の被加工物は、５００℃未満のバルク温度を有し、金属の削屑の少なくとも２０重量％は、少なくとも３ミリメートル（ｍｍ）の長さを有するフィラメント状の金属の削屑である、工程と、と含む。
【０００８】
本開示に係る方法では、金属の被加工物は、５００℃未満のバルク温度を有し、一部の実施形態では、３００℃未満、１００℃未満、又は更には５０℃未満のバルク温度を有する。本明細書で使用するとき、用語「バルク温度」は、研磨／切断により生じる熱によって実質的に影響を受けないほど、研磨／切断の部位から十分に遠位の位置における被加工物の温度を指す。
【０００９】
一部の実施形態では、重量ベースで少なくとも２０％、３０％、４０％、５０％、又は更には少なくとも６０％の金属の削屑がフィラメント状である。フィラメント状の金属の削屑は、少なくとも３ミリメートル（ｍｍ）、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、少なくとも２０ｍｍ、又は更には少なくとも２５ｍｍの長さを有する場合がある。一部の実施形態では、フィラメント状の削屑の少なくとも一部は、少なくとも５、１０、２０、５０、又は更には１００のアスペクト比（長さを幅で除したもの）を有する場合がある。有利なことに、本開示に係る方法は、従来の結合研磨ホイールに勝る以下の利点：ａ）所与の温度において、より高い研磨率、及びｂ）所与の研磨率において、より低い温度、の少なくとも１つ達成することができ、結果として機器の耐用年数を延ばすことになる。
【００１０】
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】
【００１１】
【図１】本開示の実施に有用な例示の結合研磨剤の切削ホイールの斜視図である。
【図２】線２−２に沿った、図１に示される例示の結合研磨剤の切削ホイールの断面側面図である。
【図３Ａ】例示のセラミックの成形された研磨粒子３２０の概略的平面図である。
【図３Ｂ】例示のセラミックの成形された研磨粒子３２０の概略的側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂの面３−３の断面の平面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃにおける側縁部３２７ａの拡大図である。
【図４】湿式条件下のＳＴ５２金スチールを切断した結果の実施例１の、削屑の光学顕微鏡写真である。
【００１２】
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。図は、縮尺どおりに描かれていない場合もある。同様の参照番号が、同様の部分を示すために複数の図を通じて使用されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示による研磨方法は、セラミックの成形された研磨粒子を含む結合された研磨切削ホイールを使用する。
【００１４】
ここで図１を参照すると、本開示の方法を実施するのに有用な、例示の結合研磨切削ホイール１００は、切削ホイール１００を例えば動力駆動の工具に取り付けるために使用されるセンター穴１１２を有する。切削ホイール１００は、セラミックの成形された研磨粒子２０、任意の従来通り粉砕され、かつ寸法決めされた研磨粒子３０、及びバインダー材料２５を含む。
【００１５】
図２は、線２−２に沿ってとった、図１の切削ホイール１００の断面図であり、セラミックの成形された研磨粒子２０、任意である従来の粉砕された研磨粒子３０、及びバインダー２５を示している。切削ホイール１００は、任意の第１の補強部材１１５及び任意の第２の補強部材１１６を有し、これらは切削ホイール１００の対向する主表面上に配置される。実際には、セラミックの成形された研磨粒子の向きは、本明細書に示される理想的な向きとは異なる場合がある。また、１つ又は２つ以上の内部の補強部材が含まれる場合もある。
【００１６】
結合研磨切削ホイールは概して成形プロセスによって作製される。成形時に、液体有機、粉末無機、粉末有機、又はこれらの組み合わせのいずれかのバインダー前駆体が研磨粒子と混合される。いくつかの例において、はじめに、液体媒体（樹脂又は溶媒のどちらか）が、研磨粒子に対してそれらの外側表面を湿潤するために塗布され、その後、湿潤された粒子は、粉末媒体と混合される。本開示による結合研磨ホイールは、圧縮成形、射出成形、トランスファー成形などにより作製され得る。成形は、ホットプレス法若しくはコールドプレス法、又は当業者に周知の任意の好適な方法のいずれかによって行われることができる。
【００１７】
バインダーは典型的には、無機ガラス状物質（例えば、ビトリファイド研磨ホイールの場合など）、金属、又は有機樹脂（例えば、樹脂結合研磨ホイールの場合など）を含む。
【００１８】
無機ガラス状バインダーは、異なる金属酸化物の混合物から調製され得る。これら金属酸化物ガラス質バインダーの例としては、シリカ、アルミナ、カルシア、酸化鉄、チタニア、マグネシア、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化マンガン、酸化ホウ素、酸化りんなどが挙げられる。重量に基づくガラス質バインダーの具体例としては、例えば、４７．６１％のＳｉＯ２、１６．６５％のＡｌ２Ｏ３、０．３８％のＦｅ２Ｏ３、０．３５％のＴｉＯ２、１．５８％のＣａＯ、０．１０％のＭｇＯ、９．６３％のＮａ２Ｏ、２．８６％のＫ２Ｏ、１．７７％のＬｉ２Ｏ、１９．０３％のＢ２Ｏ３、０．０２％のＭｎＯ２、及び０．２２％のＰ２Ｏ５；並びに６３％のＳｉＯ２、１２％のＡｌ２Ｏ３、１．２％のＣａＯ、６．３％のＮａ２Ｏ、７．５％のＫ２Ｏ、及び１０％のＢ２Ｏ３が挙げられる。ガラス質の結合研磨ホイールの製造中に、粉末形態のガラス状バインダーは、一時的なバインダーと、典型的には有機バインダーと混合され得る。ビトリファイドバインダーはまた、ガラス原料（例えば約１〜１００％のうちのいずれかのフリットであるが、一般には２０〜１００％のフリット）から形成されてもよい。フリットバインダーで使用される一般材料のいくつかの例としては、長石、ホウ砂、石英、ソーダ灰、酸化亜鉛、重質炭酸カルシウム、三酸化アンチモン、二酸化チタン、ケイフッ化ナトリウム、フリント、氷晶石、ホウ酸、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらの材料は、通常、粉末として一緒に混合され、この混合物を融解するために焼成された後、この融解混合物は冷却される。冷却された混合物は粉砕され、ふるいにかけて非常に細かい粉末とした後、フリットバインダーとして称される。これらフリットバインダーが仕上がる温度は、その化学的性質に依存するが、約６００℃〜約１８００℃の間のいずれかであり得る。
【００１９】
ホイールを結合しているバインダーは、結合研磨ホイールの全重量を基準として、典型的には５〜５０重量％、より典型的には１０〜２５重量％、更にはより典型的に１２〜２４重量％の量で含まれる。
【００２０】
金属バインダーの例としては、スズ、銅、アルミニウム、ニッケル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２１】
バインダーは硬化有機バインダー樹脂、充填剤、及び研削助剤を含んでもよい。フェノール樹脂は、最も一般的に使用される有機バインダー樹脂であり、粉末形態及び液状の両方で使用されてもよい。フェノール樹脂は広く使用されているが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、ゴム、セラック、及びアクリルバインダーなどの他の有機バインダー材料を使用することも、本開示の範囲内である。有機バインダーは、他のバインダーで改質されて、バインダーの特性を改良しても、又は変えてもよい。有機バンダー樹脂の量は、例えばバインダーの全重量の１５〜１００重量％であってもよい。
【００２２】
有用なフェノール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂及びレゾールフェノール樹脂が挙げられる。ノボラックフェノール樹脂は、酸性触媒され、ホルムアルデヒドとフェノールとの比が１未満、典型的には０．５：１〜０．８：１であることを特徴とする。レゾールフェノール樹脂は、アルカリ触媒され、ホルムアルデヒドとフェノールとの比が１以上、典型的には１：１〜３：１であることを特徴とする。ノボラック及びレゾールフェノール樹脂は、化学的に改質されてもよく（例えば、エポキシ化合物との反応により）、又は改質されなくてもよい。フェノール樹脂を硬化するのに適した代表的な酸性触媒としては、硫酸、塩酸、リン酸、シュウ酸、ｐ−トルエンスルホン酸が挙げられる。フェノール樹脂を硬化するのに適したアルカリ触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、有機アミン、又は炭酸ナトリウムが挙げられる。
【００２３】
フェノール樹脂は周知であり、商業的供給源から容易に入手可能である。市販されているノボラック樹脂の例には、２ステップの粉末フェノール樹脂（商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば２９３０２）でＤｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｔｅｘａｓ）によって販売されている）であるＤＵＲＥＺ  １３６４、又はＨＥＸＩＯＮ  ＡＤ５５３４  ＲＥＳＩＮ（Ｈｅｘｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｋｅｎｔｕｃｋｙ）から販売されている）が挙げられる。本開示の実施に有用な市販のレゾールフェノール樹脂の例には、Ｄｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば２９２１７、２９３０６、２９３１８、２９３３８、２９３５３）で販売されているもの；Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｂａｒｔｏｗ，Ｆｌｏｒｉｄａ）から商品名ＡＥＲＯＦＥＮＥ（例えばＡＥＲＯＦＥＮＥ  ２９５）で販売されているもの；及びＫａｎｇｎａｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．（Ｓｅｏｕｌ，Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａ）から商品名「ＰＨＥＮＯＬＩＴＥ」（例えばＰＨＥＮＯＬＩＴＥ  ＴＤ−２２０７）で販売されているものが挙げられる。
【００２４】
有機バインダー前駆体の硬化温度は、選択された材料及びホイール設計によって異なる。好適な条件の選択は、当業者の能力の範囲内である。フェノールバインダーの代表的な条件としては、室温で直径４ｉｎ当たり約２０トン（２２４ｋｇ／ｃｍ２）の圧力を印加した後、有機バインダー前駆体が硬化するのに十分な時間、最高約１９０℃までの温度において加熱する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、結合研磨ホイールは、バインダー及び研磨粒子の全重量を基準として約１０〜８０重量％のセラミックの成形された研磨粒子；典型的には３０〜６０重量％、より典型的には４０〜６０重量％を含む。
【００２６】
αアルミナ、マグネシウムアルミナスピネル、及び希土類の六方晶系アルミン酸塩の晶子から構成されるセラミックの成形された研磨粒子は、例えば米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）及び米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）及び同第２００９／０１６９８１６（Ａ１）号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載される方法に従って、ゾル−ゲルαアルミナ粒子の前駆体を使用して調製され得る。
【００２７】
αアルミナ系セラミックの成形された研磨粒子は、複数ステップのプロセスに従って作製され得る。つまり、本方法は、αアルミナに変換され得る、種晶添加されている又は種晶添加されていない、いずれかのゾル−ゲルαアルミナ前駆体分散液を作製する工程と、成形された研磨粒子の所望の外側形状を有する１つ以上の成形型のキャビティをゾル−ゲルで充填する工程と、ゾル−ゲルを乾燥させて前駆体セラミックの成形された研磨粒子を形成する工程と、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を成形型のキャビティから取り外す工程と、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を焼成して、焼成した前駆体セラミックの成形された研磨粒子を形成する工程と、次に焼成した前駆体セラミックの成形された研磨粒子を焼結して、セラミックの成形された研磨粒子を形成する工程と、を含む。このプロセスはここで、更に詳しく説明される。
【００２８】
第１のプロセス工程は、αアルミナに変換することができるαアルミナ前駆体の種晶添加又は種晶添加されていない分散液のいずれかを提供する工程を伴う。αアルミナ前駆体分散液は、揮発性成分である液体を含むことが多い。一実施形態において、揮発性成分は水である。分散体は、成形型のキャビティを充填して成形型表面を複製することを可能にするために、研磨剤分散体の粘度を十分に低くするのに十分な量でありながらも、後に成形型の空洞から液体を除去することを実現不可能なほど高価にしない程度の量の液体を含まなくてはならない。１つの実施形態では、αアルミナ前駆体分散液は、αアルミナに変換可能な、酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）粒子などを２重量％〜９０重量％、及び水のような揮発性成分を少なくとも１０重量％、又は５０重量％〜７０重量％、又は５０重量％〜６０重量％含む。逆に、いくつかの実施形態におけるαアルミナ前駆体分散液は、３０重量％〜５０重量％、又は４０重量％〜５０重量％の固体を含有する。
【００２９】
また、ベーマイト以外の酸化アルミニウム水和物を使用してもよい。ベーマイトは、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、両方ともＳａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＡＬ」、あるいはＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から入手可能な「ＨｉＱ−４０」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、また高表面積を有する。
【００３０】
得られるセラミックの成形された研磨粒子の物理的特性は、一般に、αアルミナ前駆体分散液に使用される材料のタイプによる。一実施形態において、αアルミナ前駆体分散液はゲル状である。本明細書で使用される「ゲル」とは、液体に分散した固体の３次元ネットワークである。
【００３１】
αアルミナ前駆体分散液は、改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を含有することができる。改質用添加剤は、研磨粒子のいくつかの望ましい特性を強化するため、又は後の焼結工程の有効性を増加させるために機能することができる。改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体は、粒子、粒子の懸濁液、ゾル、又は溶解性の塩の形態であってよく、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、金属含有化合物からなり、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、ジルコニウム、及びこれらの混合物の酸化物の前駆体であってよい。αアルミナ前駆体分散液中に存在し得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。
【００３２】
典型的には、改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体の導入によって、αアルミナ前駆体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って、αアルミナ前駆体分散液をゲル化することもできる。αアルミナ前駆体分散液はまた、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（播種）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。かかるαアルミナ前駆体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。
【００３３】
αアルミナ前駆体分散液に解膠剤を添加して、より安定したヒドロゾル又はコロイド状αアルミナ前駆体分散液を製造することができる。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αアルミナ前駆体分散液を急速にゲル化する場合があり、取り扱い又は追加的な成分の導入を困難にする。ベーマイトの一部の市販供給源は、安定したαアルミナ前駆体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。
【００３４】
αアルミナ前駆体分散液は任意の好適な手段、例えば、単に酸化アルミニウム一水和物を解膠剤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形成することができる。
【００３５】
気泡を形成する傾向又は混合中に空気を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。αアルミナ研磨粒子は、米国特許第５，６４５，６１９号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に開示されているように、シリカ及び酸化鉄を含有してもよい。αアルミナ研磨粒子は、米国特許第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）に開示されているように、ジルコニアを含有してもよい。あるいは、αアルミナ研磨粒子は、米国特許第６，２７７，１６１号（Ｃａｓｔｒｏ）に開示されているように、ミクロ構造又は添加剤を有することができる。
【００３６】
第２のプロセス工程は、少なくとも１つの成形型のキャビティ、好ましくは複数のキャビティを有する成形型を提供する工程を伴う。成形型は、一般に平面の底面と複数の成形型のキャビティとを有してよい。複数の空洞は、生産工具内で形成することができる。生産工具は、ベルト、シート、連続ウェブ、輪転グラビアのようなコーティングロール、コーティングロール上に載置されるスリーブ、又はダイであることが可能である。１つの実施形態では、生産用金型は高分子材料を含む。好適な高分子材料の例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はこれらの組み合わせなどの熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性材料が挙げられる。一実施形態において、工具全体が高分子材料又は熱可塑性材料で作製される。別の実施形態において、乾燥中にゾル−ゲルと接触する金型表面（例えば複数のキャビティの表面など）は、高分子材料又は熱可塑性材料を含み、金型の他の部分は他の材料から作製されてもよい。好適な高分子被覆を金属工具に適用して、実施例の方法によって表面張力性状を変更することができる。
【００３７】
高分子の金型又は熱可塑性の金型は、金属マスター金型から複製されてもよい。このマスター金型は、生産用金型に所望の逆パターンを有する。マスター工具は、生産工具と同様の方法で製造することも可能である。一実施形態において、マスター工具を例えばニッケルのような金属で作製し、ダイヤモンドターニング加工することができる。高分子シート材料をマスター工具と共に加熱して、２つを一緒に加圧成形することにより、マスター工具パターンにて高分子材料がエンボス加工されるようにすることができる。高分子又は熱可塑性材料はまた、マスター金型上へと押出又はキャスティングされ、次に加圧成形することもできる。熱可塑性材料を冷却し固化させて、生産用金型が製造される。熱可塑性生産工具が使用される場合、熱可塑性生産工具を歪めて寿命を制限することが可能な過度の熱を生成しないよう注意が必要である。生産用金型又はマスター金型の設計及び製作に関する更なる情報は、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、同第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）に見出すことができる。
【００３８】
キャビティへは、成形型の上面又は底面にある開口部からアクセスすることができる。場合によっては、空洞は、成形型の全厚さまで延在することができる。あるいは、空洞は、成形型の厚さの一部分のみにわたって延在することができる。一実施形態において、上面は実質的に均一の深さを有するキャビティを備える成形型の底面と実質的に平行である。成形型の少なくとも１つの面、すなわち空洞が形成される面は、揮発性成分の除去工程の間、周囲の外気に曝露したままにされることができる。
【００３９】
成形型は、セラミックの成形された研磨粒子を作製するための特定の三次元形状を有する。深さの寸法は、上面から底面の最下点までの垂直距離と等しい。与えられたキャビティの深さは、均一であってもよく、又はその長さ及び／又は幅に沿って変化してもよい。与えられた成形型の空洞は、同じ形であってもよく、又は異なる形であってもよい。
【００４０】
第３のプロセス工程は、αアルミナ前駆体分散液で（例えば従来の技法によって）成形型のキャビティを充填する工程を伴う。いくつかの実施形態において、ナイフロールコーター又は真空スロットダイコーターを使用することができる。必要に応じて、成形型からの粒子の取り出しを支援するために離型剤を使用してよい。典型的な離型剤としては、例えば、ピーナッツオイル又は鉱油、魚油のような油、シリコン、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、及びグラファイトが挙げられる。一般に、離型剤が望ましい場合、成形型の単位面積ごとに約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．０２ｍｇ／ｃｍ２）〜約３．０ｍｇ／ｉｎ２（０．４６ｍｇ／ｃｍ２）又は約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．０２ｍｇ／ｃｍ２）〜約５．０ｍｇ／ｉｎ２（０．７８ｍｇ／ｃｍ２）の離型剤が存在するように、液体中（水又はアルコールなど）で離型剤（ピーナッツホイルなど）がゾル−ゲルと接触する生産用金型の表面に塗布される。いくつかの実施形態において、成形型の上面は、αアルミナ前駆体分散液で被覆される。αアルミナ前駆体分散液は、上面の上に送り出されてもよい。
【００４１】
次に、スクレーパ又はならし棒を使用して、αアルミナ前駆体分散液を成形型のキャビティに完全に押し入れることができる。キャビティに入り込まないαアルミナ前駆体分散液の残余部分は、成形型の上面から取り除いて再利用することができる。いくつかの実施形態では、αアルミナ前駆体分散液のごく一部分が上面に残る場合があり、他の実施形態では上面には分散液が実質的に存在しない。スクレーパ又はならし棒により適用される圧力は、典型的には、１００ｐｓｉ（０．７ＭＰａ）未満、又は５０ｐｓｉ（０．３ＭＰａ）未満、又は更には１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）未満である。いくつかの実施形態では、αアルミナ前駆体分散液の曝露された表面が実質的に上面を超えて延在することはなく、得られるセラミックの成形された研磨粒子の均一な厚さが確保される。
【００４２】
第４のプロセス工程は、揮発性成分を除去して分散液を乾燥させる工程を伴う。望ましくは、揮発性成分は速い蒸発速度で除去される。いくつかの実施形態において、蒸発による揮発性成分の除去は、この揮発性成分の沸点を超える温度で生じる。乾燥温度の上限は、成形型を作製する材料に依存することが多い。ポリプロピレン工具では、温度はこのプラスチックの融点未満でなくてはならない。一実施形態において、約４０〜５０固形分％の水分散体及びポリプロピレン製の成形型では、乾燥温度は、約９０℃〜約１６５℃、若しくは約１０５℃〜約１５０℃、又は約１０５℃〜約１２０℃であり得る。高い温度は生産速度の向上をもたらすことができるが、ポリプロピレン工具の劣化をもたらし、成形型としての耐用年数を制限し得る。
【００４３】
第５のプロセス工程は、結果として得られたセラミックの成形された研磨粒子の前駆体を成形型のキャビティから取り出すことを含む。前駆体セラミックの成形された研磨粒子は、成形型の空洞から粒子を取り出すために重力、振動、超音波振動、真空、又は加圧空気のプロセスを、単独で又は組み合わせで成形型に対して用いることによって、キャビティから取り出すことができる。
【００４４】
研磨粒子の前駆体を成形型の外で更に乾燥させることができる。αアルミナ前駆体分散液を、成形型内で望ましいレベルまで乾燥させる場合には、この追加的な乾燥工程は必要ではない。しかしながら、場合によっては、この追加的な乾燥工程を採用して、成形型内にαアルミナ前駆体分散液が滞留する時間を最低限にすることが経済的である場合がある。典型的には、前駆体セラミックの成形された研磨粒子は、５０℃〜１６０℃、又は１２０℃〜１５０℃の温度で、１０〜４８０分、又は１２０〜４００分の間乾燥される。
【００４５】
第６のプロセス工程は、前駆体セラミックの成形された研磨粒子の焼成工程を伴う。焼成の間、本質的に全ての揮発性材料が除去され、αアルミナ前駆体分散液中に存在していた多様な成分は、金属酸化物へと変換される。前駆体セラミックの成形された研磨粒子は、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。選択的工程において、所望により、含浸プロセスによって改質用添加剤を導入することができる。焼成された前駆体セラミックの成形された研磨粒子の孔に、水溶性の塩を含浸によって導入することができる。次に、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を再び予備焼成する。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。
【００４６】
第７のプロセス工程は、焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体を焼結して、αアルミナ粒子を形成する工程を伴う。焼結前は、焼成された前駆体セラミックの成形された研磨粒子は完全には緻密化されていないので、セラミックの成形された研磨粒子として使用するための所望の硬度が足りない。焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体を１，０００℃〜１，６５０℃の温度に加熱し、実質的に全てのαアルミナ一水和物（又は同等のもの）がαアルミナに変換され、多孔率が１５体積％未満に低減されるまで、それらをこの温度範囲内に維持することによって焼結を行う。このレベルの変換を達成するために焼成された前駆体セラミックの成形された研磨粒子をこの焼結温度に曝露しなくてはならない時間の長さは、様々な要因にもよるが、通常、５秒〜４８時間が典型的である。
【００４７】
焼結工程の持続時間は例えば１分間〜９０分間の範囲であってもよい。焼結後、セラミックの成形された研磨粒子は、１０ギガパスカル（ＧＰａ）、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ以上のビッカース硬度を有し得る。
【００４８】
記述したプロセスを修正するために、例えば、焼成温度から焼結温度まで物質を急速に加熱する工程、αアルミナ前駆体分散液を遠心分離してスラッジ及び／又は廃棄物などを除去する工程といった他の工程を使用することができる。更に、所望により２つ又はそれ以上のプロセス工程を組み合わせることによってこのプロセスを修正することができる。本開示のプロセスを修正するために使用できる従来のプロセス工程は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）により完全に詳述されている。
【００４９】
セラミックの成形された研磨粒子の製造方法に関する更なる情報については、同時係属の米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）に開示されている。
【００５０】
セラミックの成形された研磨粒子の形状に関して具体的な制限はないが、研磨は、例えばセラミック前駆体材料（例えば、ベーマイトのゾル−ゲル）を含む前駆体粒子を成形型を使用し成形することによって、これに続いて焼結することによって所定の形状に成形することが好ましい。セラミックの成形された研磨粒子は、例えば三角柱、切頭角錐（例えば、切頭三角形錐）、及び／又は他の規則的又は不規則な多角形として成形されてもよい。研磨粒子は、単一種類の研磨粒子、又は２つ若しくは３つ以上の研磨剤又は研磨集合体、あるいは、２つ若しくは３つ以上の種類の研磨剤の研磨剤混合物を含んでもよい。一部の実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、任意の焼成及び焼結前に、実質的に成形のキャビティの部分である形状、又は内部で粒子前駆体が乾燥した成形型又は製造金型のキャビティの部分の形状を有するように、精密に成形される。
【００５１】
図３Ａ〜３Ｂは、三角形基部３２１と、三角形上部３２３と、基部３２１及び上部３２３を接続する複数の側部３２５ａ、３２５ｂ、３２５ｃとによって画定される、例示の有用なセラミックの成形された研磨粒子３２０を示す。一部の実施形態では、基部３２１は、５０μｍ未満の平均曲率半径を有して、側縁部３２７ａ、３２７ｂ、３２７ｃを有する。図３Ｃ〜３Ｄは、側縁部３２７ａに関して曲率半径３２９ａを示す。一般に、曲率半径が小さいほど側縁部は鋭くなる。
【００５２】
一部の実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、セラミックの成形された研磨粒子の基部及び上部を接続しながら、側縁部に沿って、５０μｍ以下の曲率半径を有し得る。曲率半径は例えば、倒立光学顕微鏡が接続されたＣｌｅｍｅｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｌｏｎｇｕｅｕｉｌ，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）から入手可能なＣＬＥＭＥＸ  ＶＩＳＩＯＮ  ＰＥ画像解析プログラム、又は他の適切な画像解析ソフトウェア／機器を使用して、上面と底面との間で取られた研磨された断面から測定することができる。成形研磨粒子の点の各々の曲率半径は、横断面で見たときに（例えば１００Ｘの倍率において）、点の各々の先端において３つの点を画定することによって決定することができる。第１の点は先端の曲線の始点に配置され、そこでは直線の縁部から曲線の始点への移行があり、第２の点は先端の頂点に位置し、第３の点は湾曲した先端から直線の縁部に戻る移行が存在する。次に画像解析ソフトウェアは、３つの点（曲線の始点、中間点、及び終点）によって画定される弧を描き、曲率半径を算出する。少なくとも３０の頂点について曲率半径が測定され、平均先端半径が決定される。
【００５３】
本開示に使用されるセラミックの成形された研磨粒子は典型的に、ダイヤモンド金型を使用して、金型（すなわち成形型）カットを使用して作製することができ、これは例えば鍛造又はパンチングなど他の製造の代替手段よりも、形状のより高い精細度を提供する。典型的に、金型面におけるキャビティは鋭角な縁部に沿って合流する平坦な面を有し、側部と切頭掻くの頂部を形成する。結果として得られるセラミックの成形された研磨粒子は、対応する公称平均形状を有し、これは金型面においてキャビティの形状（例えば切頭三角錐）に対応するが、しかし、公称平均形状からの変形（例えばランダムな変形）が製造中に生じる場合があり、かかる変形を呈するセラミックの成形された研磨粒子は、本明細書で使用されるセラミックの成形された研磨粒子の定義内に含まれる。
【００５４】
一部の実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子の基部及び頂部は実質的に平行であり、結果としてプリズム状又は切頭三角錐の形状（図３Ａ〜３Ｂに示すように）となるが、これは必要条件ではない。示されるように、側部３２５ａ、３２５ｂ、３２５ｃは等しい寸法を有し、基部３２１と約８２°の二面角を形成する。しかしながら、他の二面角（９０°を含む）も使用され得るということが理解されるであろう。例えば、基部と側部の各々との間の二面角は独立して、４５〜９０°、典型的には７０〜９０°、より典型的には７５°〜８５°の範囲であってもよい。
【００５５】
セラミックの成形された研磨粒子を指すのに本明細書で使用するとき、用語「長さ」は成形された研磨粒子の最大寸法を指す。「幅」は、長さと垂直な成形研磨粒子の最大寸法を指す。用語「厚さ」すなわち「高さ」は、長さ及び幅に垂直である成形された研磨粒子の寸法を指す。
【００５６】
セラミックの成形された研磨粒子は典型的に、０．１μｍ〜１６００μｍ、より典型的には１０μｍ〜約１０００μｍ、更にはより典型的には１５０〜８００μｍの長さを有するように選択されるが、他の長さもまた使用されてもよい。一実施形態では、長さは、結合研磨ホイールが内部で含まれる厚さの分数として表され得る。例えば、成形された研磨粒子は、結合研磨ホイールの厚さの半分より大きい長さを有してもよい。一実施形態では、長さは、結合切削ホイールの厚さよりも大きくてもよい。
【００５７】
セラミックの成形された研磨粒子は典型的に、０．００１ｍｍ〜２６ｍｍ、より典型的には０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、及びより典型的には０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の幅を有するように選択されるが、他の長さが使用されてもよい。
【００５８】
セラミックの成形された研磨粒子は典型的に、０．００５ｍｍ〜１０ｍｍ、より典型的には０．２〜１．２ｍｍの範囲の厚さを有するように選択される。
【００５９】
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。
【００６０】
セラミックの成形された研磨粒子上の表面コーティングを使用して、研磨物品中のセラミックの成形された研磨粒子とバインダーとの間の接着を改善してもよく、又はセラミックの成形された研磨粒子の静電沈着を助けるために表面被覆を使用することができる。一実施形態において、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に記載されているような表面コーティングを、成形研磨粒子の重量に対して０．１〜２％表面被覆の量で使用してもよい。そのような表面コーティングは、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、同第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄら）、同第１，９１０，４４４号（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ）、同第３，０４１，１５６号（Ｒｏｗｓｅら）、同第５，００９，６７５号（Ｋｕｎｚら）、同第５，０８５，６７１号（Ｍａｒｔｉｎら）、同第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、及び同第５，０４２，９９１号（Ｋｕｎｚら）に記載されている。更に、表面コーティングは成形研磨粒子のキャッピングを防ぎ得る。キャッピングは、研磨中の被加工品からの金属粒子が、セラミックの成形された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コーティングは、当業者には既知である。
【００６１】
結合研磨ホイールは、追加の研磨粒子（これは粉砕され得る）（すなわち、セラミックの成形された研磨粒子の破壊の結果として得られるものではない研磨粒子、及び研磨産業が指定する公称等級に対応する研磨粒子、又はこれらの組み合わせ）を更に含んでもよい。粉砕された研磨粒子は、典型的には、セラミックの成形された研磨粒子よりも細かいサイズ等級又は複数のサイズ等級（例えば、複数のサイズ等級が用いられる場合）であるが、これは要件ではない。
【００６２】
有用な更なる研磨粒子としては、例えば、融解酸化アルミニウム、熱処理された酸化アルミニウム、白色融解酸化アルミニウム、商品名「３Ｍ  ＣＥＲＡＭＩＣ  ＡＢＲＡＳＩＶＥ  ＧＲＡＩＮ」で３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販のもののようなセラミック酸化アルミニウム材料、褐色酸化アルミニウム、青色酸化アルミニウム、シリコンカーバイド（グリーンシリコンカーバイドを含む）、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、タングステンカーバイド、ざくろ石、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ざくろ石、融解アルミナジルコニア、ゾル−ゲル法で抽出された研磨剤粒子、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩、酸化スズ、シリカ（石英、ガラビーズ、ガラスバブル、及びガラス繊維など）、ケイ酸塩（タルク、粘土類（例えば、モンモリロナイトなど）、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムなど）、フリント、及び金剛砂、及びこれらの組合せの粒子が挙げられる。ゾルゲル法による研磨粒子の例は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、及び、同第４，８８１，９５１号（Ｍｏｎｒｏｅら）に見出すことができる。研磨粒子は、例えば米国特許第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）又は同第４，７９９，９３９号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）に記載されるような研磨粒塊を含んでもよいということも想到される。一部の実施形態では、バインダーに対する研磨粒子の接着を強化するために、研磨粒子はカップリング剤（例えば、オルガノシランカップリング剤）又は他の物理的処理（例えば、酸化鉄又は酸化チタン）で表面処理されてもよい。研磨粒子は、それらがバインダーと組み合わされる前に処理されてもよく、あるいはそれらは、バインダーに対するカップリング剤を含むことによって、その場で表面処理されてもよい。
【００６３】
典型的に、従来の粉砕された研磨粒子は、研磨剤産業界で認められた特定の公称等級により、個別に寸法決めされる。代表的な研磨産業で認められている等級規格としては、ＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）、ＦＥＰＡ（Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒｓ  ｏｆ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ）、及びＪＩＳ（日本工業規格）によって公表されているものが挙げられる。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、例えばＡＮＳＩ  ４、ＡＮＳＩ  ６、ＡＮＳＩ  ８、ＡＮＳＩ  １６、ＡＮＳＩ  ２４、ＡＮＳＩ  ３６、ＡＮＳＩ  ４６、ＡＮＳＩ  ５４、ＡＮＳＩ  ６０、ＡＮＳＩ  ７０、ＡＮＳＩ  ８０、ＡＮＳＩ  ９０、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。代表的なＦＥＰＡ等級表記としては、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ１０、Ｆ１２、Ｆ１４、Ｆ１６、Ｆ１６、Ｆ２０、Ｆ２２、Ｆ２４、Ｆ３０、Ｆ３６、Ｆ４０、Ｆ４６、Ｆ５４、Ｆ６０、Ｆ７０、Ｆ８０、Ｆ９０、Ｆ１００、Ｆ１２０、Ｆ１５０、Ｆ１８０、Ｆ２２０、Ｆ２３０、Ｆ２４０、Ｆ２８０、Ｆ３２０、Ｆ３６０、Ｆ４００、Ｆ５００、Ｆ６００、Ｆ８００、Ｆ１０００、Ｆ１２００、Ｆ１５００、及びＦ２０００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。
【００６４】
より典型的に、粉砕された酸化アルミニウム粒子及び種晶を添加されていないゾル−ゲル法によるアルミナ系研磨粒子は個別にＡＮＳＩ  ６０及び８０、又はＦＥＰＡ  Ｆ１６、Ｆ２０、Ｆ２４、Ｆ３０、Ｆ３６、Ｆ４６、Ｆ５４及びＦ６０の等級分け規格に寸法決めされる。本発明の実施形態によると、研磨粒子の平均直径は、ＦＥＰＡ等級分け規格Ｆ６０〜Ｆ２４によれば、２６０〜１４００μｍの範囲内であり得る。
【００６５】
あるいは、セラミックの成形された研磨粒子は、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ  Ｃｌｏｔｈ  ａｎｄ  Ｓｉｅｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に準拠する米国標準試験用ふるいを用いて公称のふるいにかけられた等級に等級分けすることができる。ＡＳＴＭ  Ｅ−１１は、指定された粒径に従って物質を分類するためにフレームに装着された織金網の媒体を用いて、試験用ふるいの設計及び構築に関する要件を規定する。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、セラミックの成形された研磨粒子が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。１つの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、大部分の粒子が１８号のメッシュ試験用ふるいを通過し、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０号のメッシュ試験用ふるいに残るような粒径を有する。本発明の様々な実施形態において、特定の研磨粒子は、−１８＋２０、−２０／＋２５、−２５＋３０、−３０＋３５、−３５＋４０、５−４０＋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。あるいは、−９０＋１００などのカスタムメッシュ寸法が使用されてもよい。結合研磨ホイールにおける研磨粒子の合計量（セラミックの成形された研磨粒子と任意の他の研磨粒子）は、結合研磨ホイールの全重量を基準として３５重量％〜８０重量％の量であることが好ましい。
【００６６】
研磨粒子は、例えば、結合研磨物品全体に均一又は不均一に分配されてもよい。例えば、研磨粒子は、切削ホイールの外側縁部（すなわち外周部）に向かって集結する場合がある。中央部分は、より少ない量の研磨粒子を含んでもよい。他の変形例では、第１の研磨粒子は、中央において異なる研磨粒子を備えて、ホイールの側部にあってもよい。しかしながら、典型的には、ホイールの製造がより簡単であるという理由から、全ての研磨粒子は互いの間で均質的に分配され、また、２種類の研磨粒子が互いに近接して配置される場合に切削効率が最適化される。
【００６７】
結合研磨ホイールは、追加の研削助剤、例えばポリテトラフルオロエチレン粒子、グラファイト、硫化モリブデン、クライオライト、塩化ナトリウム、塩化カリウム、ＦｅＳ２（二硫化鉄）、硫化亜鉛、又はＫＢＦ４を、他の構成成分の重量要件範囲にあっていることを条件として、典型的に１〜２５重量％、より典型的に１０〜２０重量％の量で含んでもよい。研削助剤は切削ホイールの切削特性を改良するために添加され、通常、切削界面の温度を下げることになる。研削助剤は、研削助剤粒子の単一粒子又は粒塊の形態であってもよい。精確に成形された研削助剤粒子の実施例は、米国特許出願公開第２００２／００２６７５２（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）に教示される。
【００６８】
いくつかの実施形態では、バインダーは可塑剤、例えばＵＮＩＶＡＲ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）からＳＡＮＴＩＣＩＺＥＲ  １５４  ＰＬＡＳＴＩＣＩＺＥＲとして入手可能なものなどを含む。
【００６９】
結合研磨ホイールは、他の構成成分の重量要件範囲にあっていることを条件として、追加の構成要素（例えば充填剤粒子など）を含んでもよい。充填剤粒子は、すき間を占有する及び／又は多孔性を提供するために添加されてもよい。多孔性は研磨ホイールが、使用済の若しくは摩耗した研磨粒子を剥ぎ取り、新しい、すなわち未使用の研磨粒子を露出させるのを可能にする。充填剤の例としては、バブル及びビーズ（例えば、ガラス、セラミック（アルミナ）、粘土、ポリマー系、金属）、方解石、金属炭酸塩、セッコウ、大理石、石灰岩、フリント、シリカ、ケイ酸塩（例えば、ケイ酸アルミニウム）、金属硫酸塩、金属硫化物、金属酸化物、スズ若しくはアルミニウムなどの金属、及び金属亜硫酸塩、並びに金属ハロゲン化合物が挙げられる。充填剤は切断性能及び切削ホイールの性能を支持し、摩擦、摩耗及び研削ゾーンの見掛け温度を抑制する。充填剤は単独で使用されてもよく、又はバインダーの全重量を基準として、約１重量％〜６０重量％の範囲で、好ましくは２０重量％〜４０重量％の範囲で組み合わされて使用されてもよい。粒径は、充填剤の種類によって変化する場合があり、１〜１５０μｍの範囲の寸法を有する。
【００７０】
結合研磨ホイールは、例えば１体積％〜５０体積％、典型的には１体積％〜４０体積％の任意の範囲で多孔性を有する。
【００７１】
結合研磨ホイールは、任意の好適な方法によって作製されてもよい。１つの好適な方法では、種晶を添加されていないゾル−ゲル法によるアルミナ系研磨粒子は、硬化性レゾール型フェノール樹脂と混合される前にカップリング剤で被覆される。カップリング剤の量は、一般に、５０〜８４部の研磨粒子ごとに０．１〜０．３部の量で存在するように選択されるが、この範囲外の量も用いることができる。得られた混合物には、液状樹脂、並びに硬化性ノボラックフェノール樹脂及び氷晶石が加えられる。この混合物を成形型内に押し込める（例えば、室温又は高温において、直径４ｉｎ当たり２０トン（２２４ｋｇ／ｃｍ２の適用圧力において）。成形されたホイールを次いで、最高約１８５℃までの温度において、硬化性フェノール樹脂を硬化するのに十分な時間、加熱することによって硬化させる。
【００７２】
カップリング剤は、研磨分野の当業者に周知である。カップリング剤の例にはトリアルコキシシラン（例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）、チタン酸塩、及びジルコン酸塩が挙げられる。
【００７３】
有用な結合研磨ホイールには、例えば切削ホイール、及び研磨剤産業界のタイプ２７の凹状の中央の研削ホイール（例えばＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ＩｎｓｔｉｔｕｔｅのＡＮＳＩ  Ｂ７．１−２０００（２０００）、１．４．１４項において）が挙げられる。
【００７４】
任意選択のセンター穴は、定置式機械工具を含め、駆動電力式工具に、結合研磨ホイールを取り付けるために使用することができる。存在する場合は、センター穴は、円形又は任意の他の形状であってもよく、断面直径が典型的には５ｍｍ〜２５ｍｍ、又はそれ以上であり、しかし他の寸法を使用してもよい。センター穴は典型的に、結合研磨ホイールの直径の約１／１０である。任意のセンター穴は、例えば、金属フランジによって補強されてもよい。場合によっては、研磨ホイールは、外側の結合された研磨リングを備える、スチールコアを有してもよい。
【００７５】
いくつかの実施形態において、結合研磨ホイールは、少なくとも１５０ミリメートル（ｍｍ）、２００ｍｍ、２３０ｍｍ、２６０ｍｍ、３５０ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、８００ｍｍ、１０００ｍｍ、１２００ｍｍ、１５００ｍｍ、２０００ｍｍ又は更には少なくとも２５００ｍｍの直径を有する場合がある。
【００７６】
必要に応じて、結合研磨ホイール、及び特に本開示に係る方法で使用される切削ホイールは、結合研磨ホイールを補強する、例えば結合研磨ホイールの１つ又は２つの主表面上に配置されるか、又は結合研磨ホイール内に配置されるスクリム又は他の補強材（例えば、紙、不織布、編布、又は織布材料）を更に含んでもよい。補強材料の例には、織布若しくは編布、又はスクリムが挙げられる。補強材料内の繊維は、ガラス繊維（例えば、繊維ガラス）、炭素繊維、又はポリアミド、ポリエステル若しくはポリイミドなどの有機繊維から作製されてもよい。いくつかの例において、補強短繊維が結合媒体内に含まれることが望ましい場合があり、これによって繊維は切削ホイール全体に均一に分散される。
【００７７】
補強繊維は、結合研磨ホイールに添加されて、結合研磨ホイールの安定性及び／又は安全性を改善することができる。それらは、樹脂、好ましくはフェノール樹脂に浸透したガラス繊維を含んでもよい。その位置は、ホイールの両面の外側上、及び／又はホイールの内側部分であってもよい。強化剤の数は、結合研磨ホイールの用途によって決まる。
【００７８】
高出力の定置式機械は本開示の実施に適している。例には、Ｄａｎｉｅｌｉ  ＆  Ｃｉａ  Ｏｆｆｉｃｉｎｅ  Ｍｅｃｃａｎｉｃｈｅ  ＳＰＡ（Ｂｕｔｔｒｉｏ，Ｉｔａｌｙ）、Ｂｒａｕｎ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉｋ（Ｖｏｃｋｌａｂｒｕｃｋ，Ａｕｓｔｒｉａ）、及びＳｉｅｍｅｎｓ  ＶＡＩ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｓ．ｒ．ｌ．（Ｐｏｍｉｎｉ）（Ｍａｒｎａｔｅ，Ｉｔａｌｙ）から入手可能な機械が挙げられる。モータは、一般に１分当たり約１０００〜５００００回転（ｒｐｍ）の速度で、電気駆動式、液圧駆動式、空気駆動式であってもよい。一部の実施形態では、結合研磨ホイールの外周部加工面は、１秒当たり少なくとも３０メートル（ｍ／秒）、少なくとも６０ｍ／秒、又は更には少なくとも８０ｍ／秒で回転する。
【００７９】
本開示に係る、被加工物を研磨する方法は、所望により例えば乾式若しくは湿式、及び／又は高温若しくは低温で実施することができる。湿式処理中、結合研磨ホイールは、水、油性潤滑剤、又は水性潤滑剤と共に使用される。本開示に係る結合研磨ホイールは、例えば、高炭素鋼シート若しくは低炭素鋼シート又はバーストックより新種の金属（例えば、ステンレス鋼又はチタン）などの種々の被加工材料上、又は柔軟でより多くの鉄を含む金属材料（例えば、軟鋼、低合金鋼、又は鋳鉄）上で特に有用であり得る。
【００８０】
有利なことに、本開示に係る方法は、従来よりも高い切削率で実施することができる。例えば、一部の実施形態では、被加工物及び結合研磨ホイールは、互いに付勢されて、１秒当たり少なくとも２０平方ｃｍ（ｃｍ２／秒）、４５ｃｍ２／秒、５０ｃｍ２／秒、５０ｃｍ２／秒、又は更には少なくとも６０ｃｍ２／秒の切断率を達成することができる。
【００８１】
本開示に係る方法から得られる削屑は、フィラメント状の削屑を含むことができ、所望により他の非フィラメント状の構成要素を含んでもよい。すなわち、フィラメント状の削屑は、全ての削屑、又はより典型的には、生成される削屑の合計量未満を表す。概して、フィラメント状の削屑はスチールウールに似ている場合がある。一部の実施形態では、フィラメント状の削屑の少なくとも一部は、少なくとも３ミリメートル（ｍｍ）、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、少なくとも２０ｍｍ、又は更には少なくとも２５ｍｍの長さを有する場合がある。一部の実施形態では、フィラメント状の削屑の少なくとも一部は、少なくとも５、１０、２０、５０、又は更には１００のアスペクト比（幅によって除された長さ）を有し得る。
【００８２】
理論に束縛されるものではないが、本開示の結合研磨ホイールの有用な切断性能は、使用時にセラミックの成形された研磨粒子の自己発刃によるものであり得ると考えられる。
【００８３】
また、本開示の実施において、Ｇレシオは一般的に、セラミックの成形された研磨粒子の代わりに同じ組成物の粉砕された研磨粒子のみを有する従来の結合研磨ホイールと比較して改善されており、より長い耐用年数が得られる。一部の実施形態では、Ｇレシオは少なくとも２、２．５、又は更には３である。
【００８４】
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、被加工物を研磨する方法を提供し、本方法は、
少なくとも１５０ｍｍの直径を有する、定置式であり回転式の結合研磨ホイールを提供する工程であって、結合研磨ホイールは、バインダーに保持されたセラミックの成形された研磨粒子を含む、工程と、
金属の削屑を同時に形成しながら、金属被加工物が研磨されるように、回転式の結合研磨ホイールを金属被加工物と接触させる工程であって、金属被加工物は５００℃未満のバルク温度を有し、少なくとも２０重量％の金属削屑は、少なくとも３ｍｍの長さを有する、フィラメント状の削屑である、工程と、と含む。
【００８５】
第２の実施形態では、本開示は、第１の実施形態に係る方法であって、少なくとも２０重量％の金属削屑が、少なくとも１０ｍｍの長さを有するフィラメント状の金属削屑である。
【００８６】
第３の実施形態では、本開示は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る方法を提供し、回転する結合研磨ホイールは、粉砕した研磨粒子を更に含む。
【００８７】
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つに係る方法を提供し、バインダーは硬化した有機バインダー樹脂を含む。
【００８８】
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つ係る方法を提供し、回転する結合研磨ホイールは、少なくとも３５０ｍｍの直径を有する。
【００８９】
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つに係る方法を提供し、被加工物及び回転する結合研磨ホイールは、互いに付勢されて、少なくとも２０ｃｍ２／秒の切断率を達成する。
【００９０】
第７の実施形態では、本開示は、第１〜第６の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、被加工物及び回転する結合研磨ホイールは、互いに付勢されて、少なくとも４０ｃｍ２／秒の切断率を達成する。
【００９１】
第８の実施形態では、本開示は、第１〜第７の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、セラミックの成形研磨粒子は精密に成形されている。
【００９２】
第９の実施形態では、本開示は第１〜第８の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、セラミックの成形された研磨粒子は切頭三角形錐を含む。
【００９３】
第１０の実施形態では、本開示は第１〜第９の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、セラミックの成形された研磨粒子はαアルミナを含む。
【００９４】
第１１の実施形態では、本開示は、第１〜第１０の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、被加工物はスチールを含む。
【００９５】
第１２の実施形態では、本開示は、第１〜第１１の実施形態のいずれか１つ係る方法を提供し、回転する結合研磨ホイールは、少なくとも１０００ｍｍの直径を有する。
【００９６】
第１３の実施形態では、本開示は、第１〜第１２の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、回転する研磨粒子ホイールは、少なくとも２０ｍ／秒の速度で回転する外周部加工面を有する。
【００９７】
第１４の実施形態では、本開示は、第１〜第１３の実施形態のいずれか１つに係る方法を提供し、常温切断条件に関して、Ｇレシオは少なくとも３である。
【００９８】
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して解釈されるべきではない。
【実施例】
【００９９】
特に断らないかぎり、実施例及び本明細書の残りの部分におけるすべての部、比率及び比などは、重量基準である。省略形「ｐｂｗ」は重量部を指す。
【０１００】
ＲＥＯドープされたセラミックの成形された研磨粒子（ＳＡＰ１）の調製
次の配合を使用してベーマイトゾルゲルの試料を作製した。つまり、水（２４００部）及び７０％の含水硝酸（７２部）を含有する溶液を１１分間高せん断混合することによって、Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．からＤＩＳＰＥＲＡＬとして入手可能な酸化アルミニウム一水和物粉末（１６００部）を分散させた。得られたゾル−ゲルは、コーティング前に少なくとも１時間エージングした。このゾル−ゲルを、２．７９ｍｍ×０．７６２ｍｍ、９８°の傾斜角の三角形の成形用キャビティ寸法を有する、生産用具内に押し入れた。
【０１０１】
ゾル−ゲルは、生産用金型の開口部が完全に充填されるように、パテナイフを使用してキャビティに押し入れた。離型剤（メタノール中１％のピーナッツオイル）を、生産工具にピーナッツオイルを約０．５ｍｇ／ｉｎ２（０．０８ｍｇ／ｃｍ２）になるように塗布して使用し生産工具を被覆した。過剰なメタノールは、生産工具のシートを空気対流炉に４５℃で５分間配置することにより除去した。ゾルゲルで被覆された生産工具は４５℃の空気対流炉に少なくとも４５分間配置して乾燥させた。超音波ホーン上を通過させることにより、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を生産工具から取り出した。前駆体のセラミックの成形された研磨粒子は、約６５０℃において焼成され、次いでＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣｏＯ及びＬａ２Ｏ３の混合した硝酸溶液で飽和させた。
【０１０２】
セラミックの成形された研磨粒子はセラミックの成形された研磨粒子の静電塗布を向上させるために、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に開示される粉砕研磨粒子の製造に使用する方法に類似したやり方で処理された。この焼成されたセラミックの成形された研磨粒子の前駆体に、１．４％のＭｇＯ、１．７％のＹ２Ｏ３、５．７％のＬａ２Ｏ３、及び０．０７％のＣｏＯを含む、代替の希土類酸化物（ＲＥＯ）溶液を含浸させた。７０ｇのＲＥＯ溶液にＡｌｍａｔｉｓ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）より市販のＨＹＤＲＡＬ  ＣＯＡＴ  ５粉末（およそ０．５μｍの平均粒径）１．４ｇを開放ビーカーで撹拌することで分散させた。次に、約１００ｇの焼成された前駆体セラミックの成形された研磨粒子に、ＲＥＯ溶液に分散させた７１．４ｇのＨｙｄｒａｌ  Ｃｏａｔ  ５粉末を含浸させた。余剰の硝酸溶液は除去され、飽和したセラミックの成形された研磨粒子の前駆体は乾燥させ、その後、この粒子は再び６５０℃で焼成され、約１４００℃で焼結された。焼成及び焼結は共に、回転管状窯を使用して行われた。得られた組成物は、１重量％のＭｇＯ、１．２重量％のＹ２Ｏ３、４重量％のＬａ２Ｏ３、及び０．０５重量％のＣｏＯ、並びに微量のＴｉＯ２、ＳｉＯ２、及びＣａＯを含有するアルミナ組成物であった。得られるセラミックの成形された研磨粒子は、以下の特徴を有した：粒子の平均長さ＝１．３８４ｍｍ（標準偏差＝０．０５５ｍｍ）、粒子の平均厚さ=０．２２９ｍｍ（標準偏差＝０．０２６ｍｍ）、粒子の平均アスペクト比＝６．０、研磨粒子の側縁部の平均曲率半径１２．７１μｍ（標準偏差＝７．４４μｍ）を有した。
【０１０３】
（実施例１）
以下の組成物を調製した：ＳＡＰ１（７０．８ｐｂｗ）のセラミックの成形された研磨粒子を、５．０５ｐｂｗのＤｙｎｅａ  ＯＹ（Ｈｅｌｓｉｎｋｉ，Ｆｉｎｌａｎｄ）からのＰＲＥＦＥＲＥ  ８２５１７４液体フェノール樹脂と混合した。この混合物を５分間混合して、粒子を液体樹脂で被覆した。
【０１０４】
以下を混合してバインダー混合物を調製した：Ｄｙｎｅａ  ＯＹからの５．９ｐｂｗのＰＲＥＦＥＲＥ  ８２８５２８フェノール粉末樹脂：Ｓｕｄ−Ｗｅｓｔ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（Ｎｅｕ−Ｕｌｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）からの１．５ｐｂｗのＳＵＰＲＡＰＬＡＳＴ  １０１４  Ｍフェノール粉末樹脂；Ｆｅｎｏｌｉｔ  ｄ．ｄ．（Ｂｏｒｏｖｎｉｃａ，Ｓｌｏｖｅｎｉａ）からの１．４４ｐｂｗのフェノール粉末樹脂ＢＯＲＯＦＥＮ  ＢＬ  １５／０２；Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ（Ｖｉｅｎｎａ，Ａｕｓｔｒｉａ）からの５．０３ｐｂｗのＴＲＩＢＯＴＥＣ  ＰＹＲＯＸ赤色充填剤；ＫＢＭ  Ａｆｆｉｌｉｐｓ（Ｏｓｓ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）からの５．０３ｐｂｗのフッ化カリウムアルミニウム；及びＣｈｅｍｅｔａｌｌからの４．４７ｐｂｗのＴＲＩＢＯＴＥＣ  ＧＷＺ  １００。バインダー混合物及び液体樹脂が被覆されている研磨剤を一緒に５分間混合した。混合の後、それらをメッシュふるい、サイズ２４を通してふるいをかけた。
【０１０５】
２００〜４００ｇ／ｃｍ２の坪量を有するガラス繊維が織り込まれた補強材を成形型の中に配置した。成形型に次いで上記の混合物１１５７ｇを充填した。補強スクリムの第２の片をこの混合物の上方面上に配置した。成形型を閉じて、５００トンの圧力下に保持した。圧縮したホイールを金属プレートに移し、最高１８０℃までの温度において２８時間、硬化させるためにオーブンの中に置いた。得られたホイールは厚さ４．４ｍｍ、直径４００ｍｍ、及び直径４０ｍｍのセンター穴を有した。
【０１０６】
硬化後、得られたホイールを切削について試験した。Ｈｕｌｓｍｅｔａｌｌ（Ｋａｍｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）からのＴｒｅｎｎｂｌｉｔｚ  ＳＡＨ５２０ＬＡＢ定置式切削機を使用して、試験を実施し、湿式条件下で外周部加工面において６３ｍ／秒の速度で操作した。冷却液は室温の水だった。寸法４５×３５ｍｍの焼入れ炭素工具鋼（材料番号１．２８４２）において、矩形断面の切削操作試験を実施した。切削時間は６〜７秒を測定した。切削中に観察された火花は、標準的なホイールの火花と比較して非常に長かった。
【０１０７】
試験からの削屑を回収して、乾燥させ、図４に示す。削屑のサンプルの乾燥重量は０．３０７ｇだった。長さ３ｍｍ超のフィラメント状の削屑を、低倍率の顕微鏡を使用して、バキュームニードルを使用し、手でサンプルから分離した。この材料は０．０８２１ｇの重量であり、すなわち合計の削屑サンプルの２６．７％だった。
【０１０８】
比較例Ａ〜Ｂ
以下の３つの組成物を調製した。
基準の粒子組成物として、８２．８ｐｂｗの白色酸化アルミニウム、グリットサイズ５４を使用した。
【０１０９】
第２の研磨剤粒子組成物は４１．４ｐｂｗのＳＡＰ１セラミックの成形された研磨粒子（上記で調製した）及び粉砕した白色酸化アルミニウム、グリットサイズＦＥＰＡ  Ｆ５４から構成された。
【０１１０】
３つの研磨剤粒子組成物を個々に、３．１ｐｂｗのＰＲＥＦＥＲＥ  ８２５１７４液体フェノール樹脂と混合した。この混合物を５分間混合し、液体樹脂で粒子を被覆した。
【０１１１】
５．５ｐｂｗのＰＲＥＦＥＲＥ  ８２８２８６フェノール粉末樹脂及び２．７６ｐｂｗのＰＲＥＦＥＲＥ  ８２８２８１フェノール粉末樹脂のバインダー混合物は両方ともＤｙｎｅａ  ＯＹからであり、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ）からの５．５ｐｂｗのフリット９０２６３を各研磨粒子組成物に添加した。バインダー混合物、及び液体樹脂で被覆した研磨混合物を一緒に５分間混合した。混合の後、それらをメッシュふるい、サイズ２４を通してふるいをかけた。
【０１１２】
２００〜４００ｇ／ｃｍ２の坪量を有するガラス繊維が織り込まれた補強材を別々の成形型の中に配置した。成形型を次いで、上記の３つの混合物のそれぞれを９０１ｇずつ別個に充填した。第２の補強スクリム片をこの混合物の上方面上に配置した。成形型を閉じて、５００トンの圧力下に数秒間保持した。圧縮したホイールを金属プレートに移し、最高１８０℃までの温度において２８時間、硬化させるためにオーブンの中に置いた。得られたホイールは３．５ｍｍの厚さ及び４００ｍｍの直径を有した。
【０１１３】
硬化の後、得られたホイール（寸法４００ｍｍ外径×３．５ｍｍ厚さ×４０ｍｍセンター穴）を切削について試験した。Ｈｕｌｓｍｅｔａｌｌ（Ｋａｍｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）からのＴｒｅｎｎｂｌｉｔｚ  ＳＡＨ５２０ＬＡＢ定置式切削機を使用して、試験を実施し、湿式条件下で外周部加工面において８０ｍ／秒の速度で操作した。冷却液は室温の水だった。切削時間は全ての切削に関して、フルカットで６秒測定した。Ｇレシオは、切削ホイールの耐用年数の指数を使って計算した。具体的な切削率は２ｃｍ２／秒だった。
【０１１４】
２つの材料において（１つはＬ字型断面を有する、寸法５０×５０×５ｍｍの建築用鋼材ＳＴ５２（材料番号１．０５７７）、２つめは矩形断面を有する、寸法４５×３５ｍｍの焼入れ炭素工具鋼（材料番号１．２８４２））、切削操作試験を実施した。
【０１１５】
建築用鋼材ＳＴ５２での結果を８２．８ｐｂｗの白色酸化アルミニウムを備える標準ホイールと比較する（比較例Ａ）。基準の研磨粒子組成物を備えるホイールと比較して、第１の研磨粒子組成物（比較例Ｂ）を含有するホイールは、耐用年数において１１３％の増加を示した。全てのカットは、バリがほとんどないか、又は全くなく、きれいな表面を示した。
【０１１６】
第２の一連の試験を焼入れ炭素工具鋼上に行った。第１の研磨粒子組成物を含有するホイールのＧレシオは、基準の研磨粒子組成物を含有するホイールと比較して８％増加した。第１の研磨粒子組成物を含有するホイールのＧレシオは、基準の研磨粒子組成物を含有するホイールと比較して３６２％増加した。全てのカットはこの場合もやはり、バリがほとんどないか、又バリが全くなく、きれいな表面を示した。
【０１１７】
比較試験
ＰＣＴ国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２５６９６号（国際出願日２０１１年２月２２日）の実施例１〜２１又は比較事例Ａ〜Ｍにおける手順に従って行うと、フィラメント状の金属の削屑は何も観察されなかった。
【０１１８】
本明細書に示す全ての実施例は、特に断らないかぎりは非限定的なものとみなされるべきものである。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的な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１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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