(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のドーパント濃度（Ｄ１ｃ）を有する本体の幾何学的中心を含む中心領域を含む第１の層と；
前記第１の層を覆う第２の層であって、第２のドーパント濃度（Ｄ２ｃ）を有する前記幾何学的中心から間隔があいた前記本体の外面を含む周辺領域を含む第２の層と；
を備える本体を有する成形研磨粒子であって、
前記本体が備える、前記第１のドーパント濃度と前記第２のドーパント濃度との間のドーパント濃度差（ΔＤｃ）が少なくとも約０．２重量％である、成形研磨粒子、
を備える粒子材料。
【請求項２】
本体を有する成形研磨粒子を備える粒子材料であって、
前記本体が長さ（ｌ）、幅（ｗ）および厚さ（ｔ）（長さ≧幅および幅≧厚さ）を備え、前記本体が多角形、楕円体、数字、ギリシャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、多角形形状の組み合わせを有する複雑な形状およびこれらの組み合わせからなる群から選択される前記本体の長さおよび幅により定義される平面に見られる二次元形状を備え、更に前記本体が、
第１のドーパント濃度（Ｄ１ｃ）を有する第１の層と；
第２のドーパント濃度（Ｄ２ｃ）を有する第２の層と；
を備え、前記第１の層および前記第２の層が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｆｅおよびこれらの組み合わせからなる元素の群から選択される少なくとも１種のドーパント材料によって組成が異なる、粒子材料。
【請求項３】
第１の層と；
前記第１の層を覆い、第２のドーパントを備える第２の層と；
を備える本体を有する成形研磨粒子であって、前記第１の層および前記第２の層が互いに関して階段状構成で配置されている成形研磨粒子を備える粒子材料。
【請求項４】
前記第１のドーパント濃度が前記第２のドーパント濃度より大きい、請求項１および２のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項５】
前記第２のドーパント濃度が前記第１のドーパント濃度より大きい、請求項１および２のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項６】
前記第１の層が第１のドーパント濃度を備え、前記第２の層が第２のドーパント濃度を備え、前記本体が備える、前記第１のドーパント濃度と前記第２のドーパント濃度との間のドーパント濃度差（ΔＤｃ）が少なくとも約０．２重量％である、請求項２および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項７】
前記本体が、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸炭化物、酸窒化物およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を備える、請求項１、２、および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項８】
前記本体が長さ（ｌ）、幅（ｗ）および厚さ（ｔ）（長さ≧幅および幅≧厚さ）を備え、前記本体が多角形、楕円体、数字、ギリシャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、多角形形状の組み合わせを有する複雑な形状およびこれらの組み合わせからなる群から選択される前記本体の長さおよび幅により定義される平面に見られる二次元形状を備える、請求項１および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項９】
前記第１の層が第１のドーパントを備え、前記第１のドーパントが、アルカリ元素、アルカリ土類元素、希土類元素、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１、２、および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項１０】
前記第２の層が少なくとも１つの第２の層部分を含む、請求項２に記載の粒子材料。
【請求項１１】
前記階段状構成が前記第２の層に関する前記第１の層の側方偏位により定義される、請求項３に記載の粒子材料。
【請求項１２】
前記第１の層が、前記第２の層の体積部と比べて異なる前記本体の総体積の体積部（体積％）を備える、請求項１、２、および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項１３】
前記第１の層と前記第２の層の少なくとも一部の間に配置された中間領域を含む中間層をさらに備える、請求項１、２、および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項１４】
前記第１の層と前記第２の層との間に配置される拡散界面をさらに備え、前記拡散界面が前記第２の層から前記第１の層への前記第２のドーパントの拡散境界を定義する、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【請求項１５】
前記粒子材料が、結合型研磨物品または被覆研磨物品に組み込まれている、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の粒子材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、成形研磨粒子、より具体的には特定の特徴を有する複合成形研磨粒子および前記複合成形研磨粒子を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨粒子を組み込んだ研磨物品は、研削、仕上げ、研磨などを含む種々の材料除去操作に有用である。研磨材料の種類に応じて、このような研磨粒子は、商品の製造において種々の材料を成形または研削するのに有用となり得る。三角形研磨粒子およびこのような物体を組み込んだ研磨物品などの特定の幾何学を有する特定の種類の研磨粒子が現在までに配合されてきた。例えば、米国特許第５，２０１，９１６号明細書；第５，３６６，５２３号明細書；および第５，９８４，９８８号明細書を参照されたい。
【０００３】
以前は、融合、焼結および化学セラミックの３つの基本的な技術を使用して指定された形状を有する研磨粒子が製造されていた。融合法では、研磨粒子は、その面が彫刻されていてもされていなくてもよいチルロール、溶融材料が注ぎ込まれる型または酸化アルミニウム溶融物に浸漬したヒートシンク材料により成形され得る。例えば、米国特許第３，３７７，６６０号明細書を参照されたい。焼結法では、研磨粒子は、直径が最大１０μｍまでの粒径を有する耐火性粉末から形成され得る。種々の長さおよび直径の小板またはロッドに成形され得る混合物を形成するために、潤滑剤および適当な溶媒と共にバインダーが粉末に添加され得る。例えば、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、コロイド分散体またはヒドロゾル（時々、ゾルと呼ばれる）を、ゲルまたは成分の移動性を保持する任意の他の物理状態に変換するステップと、乾燥するステップと、焼成してセラミック材料を得るステップとを含む。例えば、米国特許第４，７４４，８０２号明細書および第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】
産業界は、研磨材料および研磨物品の改善を要求し続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、粒子材料は、第１のドーパント濃度（Ｄ１ｃ）を有する本体の幾何学的中心を含む中心領域を含む第１の層と、第１の層を覆う第２の層であって、第２のドーパント濃度（Ｄ２ｃ）を有する幾何学的中心から間隔があいた本体の外面を含む周辺領域を含む第２の層とを備える本体を有する成形研磨粒子であって、本体が有する、第１のドーパント濃度と第２のドーパント濃度との間のドーパント濃度差（ΔＤｃ）が少なくとも約０．２重量％である、成形研磨粒子を含む。
【０００６】
別の態様では、成形研磨粒子は、第１のドーパント濃度（Ｄ１ｃ）を有する第１の層と、第１の層を覆い、第２のドーパント濃度（Ｄ２ｃ）を有する第２の層とを有する本体を含み、第１の層および第２の層が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｆｅおよびこれらの組み合わせからなる元素の群から選択される少なくとも１種のドーパント材料によって組成が異なる。
【０００７】
別の態様によると、成形研磨粒子を形成する方法は、単一の形成工程で第１の混合物および第２の混合物を一体型前駆体成形研磨粒子に形成する工程であって、第１の混合物が第２の混合物の組成と異なる組成を有する工程を含む。
【０００８】
さらに別の態様では、成形研磨粒子を形成する方法は、第１の混合物を第１の型から開口部を通して第１のスクリーンに押し出す工程と、第２の混合物を第２の型から開口部を通して第２のスクリーンに押し出して第１の混合物および第２の混合物を備える複合前駆体成形研磨粒子を形成する工程とを含み、第１の混合物が第２の混合物の組成と異なる組成を有する。
【０００９】
さらに別の態様については、被覆研磨物品は、基板と、第１のドーパント濃度（Ｄ１ｃ）を有する本体の幾何学的中心を含む中心領域を含む第１の部分および第２のドーパント濃度（Ｄ２ｃ）を有する幾何学的中心から間隔があいた本体の外面を含む周辺領域を備える第２の部分を備える本体を有する基板を覆う成形研磨粒子であって、本体が第１のドーパント濃度と第２のドーパント濃度との間のドーパント濃度差（ΔＤｃ）を備える成形研磨粒子とを含む。
【００１０】
別の態様によると、粒子材料は、第１の層と、第１の層を覆い、第２のドーパントを備える第２の層とを備える本体を有する成形研磨粒子を含み、第１の層および第２の層が互いに関して階段状構成で配置されている。
【００１１】
別の態様については、粒子材料は、第１の層と、第１の層を覆い、第２のドーパントを備える第２の層と、第１の層と第２の層との間に配置された拡散界面とを備える本体を有する成形研磨粒子を含む。
【００１２】
付随する図面を参照することにより、本開示がより良く理解され、その多数の特徴および利点が当業者に明らかになり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態により粒子材料を形成するためのシステムの概略図である。
【図２】実施形態により粒子材料を形成するためのシステムの一部の概略図である。
【図３】実施形態による分割後の形態の図である。
【図４Ａ】実施形態により粒子材料を形成するためのシステムの図である。
【図４Ｂ】実施形態により粒子材料を形成する工程に使用されるシステムの一部の図である。
【図５】実施形態により粒子材料を形成する工程のために使用されるシステムの一部の図である。
【図６Ａ】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図６Ｂ】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図７】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図８】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図９】実施形態による成形研磨粒子の一部の横断面図である。
【図１０】実施形態による成形研磨粒子の一部の横断面図である。
【図１１】実施形態による成形研磨粒子の一部の横断面図である。
【図１２】実施形態による成形研磨粒子の一部の横断面図である。
【図１３】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図１４Ａ】実施形態による粒子材料の透視図である。
【図１４Ｂ】図１３Ａの成形研磨粒子の一部の横断面図である。
【図１４Ｃ】図１３Ａの成形研磨粒子の一部の横断面図である。
【図１５】実施形態による成形研磨粒子の図である。
【図１６】実施形態による成形研磨粒子の図である。
【図１７】実施形態による成形研磨粒子の図である。
【図１８】実施形態による成形研磨粒子を含む被覆研磨材の図である。
【図１９】実施形態による成形研磨粒子を含む結合型研磨材の図である。
【図２０Ａ】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図２０Ｂ】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図２１】実施形態による成形研磨粒子の透視図である。
【図２２】実施形態による成形研磨粒子の画像である。
【図２３Ａ】実施形態による層を有する成形研磨粒子の画像である。
【図２３Ｂ】実施形態による層を有する成形研磨粒子の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下は、成形研磨粒子を形成する方法および前記成形研磨粒子の特徴に関する。成形研磨粒子は、例えば、結合型研磨物品、被覆研磨物品などを含む種々の研磨物品に使用され得る。あるいは、本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、例えば、研削および／または研磨スラリーを含む遊離研磨技術（ｆｒｅｅ  ａｂｒａｓｉｖｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇies）に利用され得る。
【００１５】
図１は、実施形態により粒子材料を形成するために使用されるシステム１００の概略図を含む。特に、システム１００は、複合前駆体成形研磨粒子の形成に使用され得る。複合前駆体成形研磨粒子が複合成形研磨粒子の形成を容易にし得ることが認識されるだろう。
【００１６】
示されるように、システム１００は、型１０３の下で１１０の方向に移動され得るベルト１０９を含むことができる。特定の例では、型１０３は、第１の混合物１０１を含有するよう構成された第１のリザーバ１７１と、第１のリザーバ１７１とは別の第２の混合物１８０を含有するよう構成された第２のリザーバ１７２とを含むことができる。特に、混合物１０１は、セラミック粉末材料および液体で形成されたゲルであり得、このゲルは、グリーン（すなわち、未焼成）状態でさえ所与の形状を保持する能力を有する形状安定材料として特徴づけられ得る。実施形態によると、ゲルは、離散粒子の統合ネットワークとしてのセラミック粉末材料で形成され得る。
【００１７】
混合物１０１は、セラミック粉末材料などの固形材料の特定の含量を有するように形成され得る。例えば、一実施形態では、混合物１０１は、混合物１０１の総重量に対して少なくとも約２５重量％、例えば、少なくとも約３５重量％またはなお少なくとも約４２重量％の固形分を有することができる。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、混合物１０１の固形分は、約７５重量％以下、例えば、約７０重量％以下、約６５重量％以下、または約５５重量％以下にさえなり得る。混合物１０１中の固形材料の含量は上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００１８】
一実施形態によると、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、酸窒化物およびこれらの組み合わせを含むことができる。特定の例では、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、αアルミナの前駆体であり得るベーマイト材料を含むことができる。「ベーマイト」という用語は一般的に、本明細書において、典型的にはＡｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏであり、１５％程度の含水量を有する鉱物ベーマイト、ならびに１５％より高い、例えば、２０〜３８重量％の含水量を有する擬ベーマイト（ｐｓｅｕｄｏｂｏｅｈｍｉｔｅ）を含むアルミナ水和物を示すために使用される。ベーマイト（擬ベーマイトを含む）は、特定のおよび識別可能な結晶構造、したがって、独特のＸ線回折パターンを有するので、ＡＴＨ（三水酸化アルミニウム）、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などの他の水和アルミナを含む他のアルミナ材料から区別されることが留意される。
【００１９】
さらに、混合物１０１は、液状材料の特定の含量を有するように形成され得る。ある適当な液体は、水などの有機材料を含むことができる。一実施形態によると、混合物１０１は、混合物１０１の固形分未満の液体含量を有するように形成され得る。より具体的な例では、混合物１０１は、混合物１０１の総重量に対して少なくとも約２５重量％の液体含量を有することができる。他の例では、混合物１０１中の液体の量はより多く、例えば、少なくとも約３５重量％、少なくとも約４５重量％、少なくとも約５０重量％または少なくとも約５８重量％にさえなり得る。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、混合物の液体含量は、約７５重量％以下、例えば、約７０重量％以下、約６５重量％以下、約６０重量％以下または約６５重量％以下にさえなり得る。混合物１０１中の液体の含量は上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００２０】
さらに、本明細書の実施形態による成形研磨粒子を加工および形成するのを容易にするために、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、少なくとも約１×１０４Ｐａ、例えば、少なくとも約４×１０４Ｐａまたはなお少なくとも約５×１０４Ｐａ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つの非限定的実施形態では、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することができる。混合物１０１の貯蔵弾性率は上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。貯蔵弾性率は、Ｐｅｌｔｉｅｒプレート温度制御システムを備えたＡＲＥＳまたはＡＲ−Ｇ２回転レオメータを使用した平行平板システムを通して測定され得る。試験のために、混合物１０１は、互いに約８ｍｍ離れるよう設定された２枚の平板間の間隙内に押し出され得る。間隙に押し出した後、混合物１０１が平板間の間隙を完全にふさぐまでに、間隙を定義する２枚の平板間の距離は２ｍｍに減少する。過剰な混合物を拭き取った後、間隙は０．１ｍｍ減少し、試験を開始する。試験は、２５ｍｍ平行平板を使用し、１０倍当たり１０個のポイントを記録して、６．２８ｒａｄ／秒（１Ｈｚ）で０．１％〜１００％の間のひずみ範囲の機器設定により行う振動ひずみスイープ試験とする。試験が終了した後１時間以内に、間隙を再度０．１ｍｍ下げ、試験を繰り返す。試験は少なくとも６回繰り返され得る。第１の試験は第２および第３の試験とは異なっていてよい。各標本について第２および第３の試験の結果のみ報告されるべきである。粘度は、貯蔵弾性率値を６．２８秒−１で割ることにより計算され得る。
【００２１】
さらに、本明細書の実施形態による成形研磨粒子を加工および形成するのを容易にするために、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、少なくとも約４×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約５×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約６×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約８×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約１０×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約２０×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約３０×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約４０×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約５０×１０３Ｐａ  ｓ、少なくとも約６０×１０３Ｐａ  ｓまたはなお少なくとも約６５×１０３Ｐａ  ｓの粘度を有することができる。少なくとも１つの非限定的実施形態では、混合物１０１は、約１×１０６Ｐａ  ｓ以下、約５×１０５Ｐａ  ｓ以下、約３×１０５Ｐａ  ｓ以下またはなお約２×１０５Ｐａ  ｓ以下の粘度を有することができる。混合物１０１の粘度は上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００２２】
さらに、本明細書の実施形態による成形研磨粒子を加工および形成するのを容易にするために、混合物１０１は、例えば、液体とは異なり得る有機添加剤を含む有機材料の特定の含量を有するように形成され得る。ある適当な有機添加剤は、安定剤、バインダー、例えば、果糖、ショ糖、乳糖、ブドウ糖、ＵＶ硬化性樹脂などを含むことができる。
【００２３】
特に、本明細書の実施形態は、従来のテープ成形操作に使用されるスラリーとは異なる混合物１０１を利用することができる。例えば、混合物１０１中の有機材料、特に、上記有機添加剤のいずれかの含量は、混合物１０１中の他の成分と比べて少量となり得る。少なくとも一実施形態では、混合物１０１は、混合物１０１の総重量に対して約３０重量％以下の有機材料を有するように形成され得る。他の例では、有機材料の量はより少なく、例えば、約１５重量％以下、約１０重量％以下または約５重量％以下にさえなり得る。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、混合物１０１中の有機材料の量は、混合物１０１の総重量に対して少なくとも約０．５重量％となり得る。混合物１０１中の有機材料の量は上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００２４】
さらに、本明細書の実施形態による成形研磨粒子を加工および形成するのを容易にするために、混合物１０１は、液体とは異なる酸または塩基の特定の含量を有するように形成され得る。ある適当な酸または塩基は、硝酸、硫酸、クエン酸、塩素酸、酒石酸、リン酸、硝酸アンモニウム、クエン酸アンモニウムを含むことができる。１つの特定の実施形態によると、混合物１０１は、硝酸添加剤を使用して、約５未満、より具体的には、約２〜約４の間の範囲のｐＨを有することができる。
【００２５】
特に、第２の混合物１８０は、例えば、貯蔵弾性率、固形材料の量、液体材料の量、および有機材料の量を含む第１の混合物１０１と同じ特性のいずれかを有するゲルであってもよい。さらに、特定の例では、第２の混合物１８０は、第１の混合物１０１とは異なる少なくとも１つの特徴を有することができる。特定の例では、第１の混合物１０１および第２の混合物１８０は、２つの混合物間で少なくとも１種の元素が異なる、異なる組成を有することができる。例えば、第１の混合物１０１は、第２の混合物１８０中に存在しないドーパント材料を含有してもよい。あるいは、第２の混合物１８０は、第１の混合物１０１中に存在しないドーパント材料を有することができる。
【００２６】
さらに別の実施形態では、第１の混合物１０１は、混合物中の成分の含量に基づいて第２の混合物１８０と異なっていてもよい。例えば、混合物の一方が、他方の混合物中のバインダー、細孔形成剤、繊維状材料などの添加剤の量とは異なる、ある量の添加剤を含有することができる。別の実施形態では、第１の混合物１０１は、第２の混合物１８０と比べて異なる量のセラミック粉末材料などの固形材料を含有してもよい。さらに他の実施形態では、第１の混合物１０１は、第２の混合物１８０中の液体材料の量と比べて異なる量の液体材料を含有することができる。さらに、第１の混合物１０１は、第２の混合物１８０と比べて異なる貯蔵弾性率などの特性を有してもよい。
【００２７】
さらに示されるように、型１０３は、第１の混合物１０１がリザーバ１７２とは別のリザーバ１７１内に含有され得るように形成され得る。第１の混合物１０１は、型開口部１０５の下にあるベルト１０９の上に型開口部１０５を通して方向１９１に押し出され得る。実際、第１の混合物１０１は、型開口部１０５を通して型１０３を出た後、ベルト１０９の直接上に押し出され得る。これにより、特定の例では、システム１００が、第１の混合物１０１をベルト１０９上に押し出して方向１１０にベルト１０９に沿って移動され得る第１の形を形成するのを容易にするために使用され得る。
【００２８】
実施形態によると、型開口部１０５は、長方形形状を有することができる。さらに、型開口部１０５を通して押し出される混合物１０１は、型開口部１０５と本質的に同じ横断面形状を有することができる。これにより、特定の実施形態について、混合物１０１は、ある形として押し出され得る。本明細書でのある形の言及は、任意の形状のセラミック体の一般的言及である。形は、所望の形状および形成する方法に応じて、種々の形状および輪郭を有することができる。示される実施形態では、工程は、シート１１１の形状を有する形を押し出すことを含むことができる。シート１１１は、シート１１１の厚さ（ｔ）および幅（ｗ）により定義される平面に見られる概して長方形の横断面形状を有することができる。
【００２９】
第１の材料１０１の押出は、力１９０（または圧力）を混合物１０１に印加して型開口部１０５を通して混合物１０１を押し出すことを容易にする工程により容易にされ得る。実施形態によると、特定の圧力が押出中に利用され得る。例えば、圧力は、少なくとも約１０ｋＰａ、例えば、少なくとも約５００ｋＰａとなり得る。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、押出中に利用される圧力は約４ＭＰａ以下となり得る。混合物１０１を押し出すために使用される圧力は上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００３０】
さらに示されるように、システム１００は、型開口部１７３を通した方向１７５へのリザーバ１７２からの第２の材料１８０の押出を含むことができる。特に、型開口部１７３は、型開口部１０５と間隔をあけられた、異なるものであることができる。第２のリザーバ１７２からの第２の材料１８０の押出は、方向１８０への圧力の印加により容易にされ得ることが認識されるだろう。特定の例では、第２の混合物１８０を押し出すために使用される力は、リザーバ１７１から第１の材料１０１を押し出すために使用される力と本質的に同じであってもよい。さらに、他の例では、リザーバ１７２から第２の混合物１８０を押し出すために使用される力は、リザーバ１７１から第１の材料１０１を押し出すために使用される力と異なっていてもよい。
【００３１】
実施形態によると、工程は、システム１００が第１のシート１８１の形成および第１のシート１８１を覆う第２のシート１８２の形成を含むことができる、複合シート１１１の形成を含むことができる。特定の例では、第１のシート１８１は第２のシート１８２の下にあってよい、より具体的には、第１のシート１８１は第２のシート１８２と直接接触していてよい。さらに、複合シート１１１が第１のシート１８１および第２のシート１８２から形成されているものとして示されているが、複数の部分または層を複合シート１１１に追加するために追加の混合物または材料が形成され得ることが認識されるだろう。
【００３２】
特定の例では、システム１００は、第１の混合物１０１および第２の混合物１８０が移動しているベルト１０９上に同時に押し出されて複合シート１１１の形成を容易にする、共押出工程として特徴づけられ得る。さらに、システム１００が第１の型開口部１０５と第２の型開口部１７３との間の特定の配置を示しているが、型の代替配置が利用され得る。例えば、他の実施形態では、型開口部１０５および１７３は、互いに関して同軸の関係で配置され得る。さらに他の実施形態では、型開口部１０５および１７３は、型開口部がシート１１１の幅の寸法に並ぶように、横方向に隣接する配向に配置され得る。さらに、システム１００が、各型開口部が別個の離れた型に伴う、異なる型を使用してもよいことが認識されるだろう。
【００３３】
また、システム１００は２つの型開口部１０５および１７３を含む型１０３を示しているが、他の型が追加のリザーバに伴う追加の型開口部を含んでもよい。例えば、型１０３は、第３の混合物を含有するよう構成された第３のリザーバを含有してもよい。第３の混合物は、第１の混合物１０１または第２の混合物１７１と比べて異なっていてもよい。さらに、第１の混合物１０１、第２の混合物１７１および第３の混合物を含む複合押出成形物形の形成を容易にするために、第３の混合物は第１および第２の混合物と共押出され得る。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ベルト１０９は、型開口部１０５を通して混合物１０１を押し出しながら移動され得る。システム１００に示されるように、混合物１０１は方向１９１に押し出され得る。ベルト１０９の移動方向１１０は、混合物の押出方向１９１に対して角度をつけられ得る。システム１００において移動方向１１０と押出方向１９１との間の角度は実質的に直交として示されているが、例えば、鋭角または鈍角を含む他の角度も考えられる。さらに、混合物１０１は、ベルト１０９の移動方向１１０に対して角度をつけられた方向１９１に押し出されているものとして示されているが、代替実施形態では、ベルト１０９および混合物１０１は実質的に同じ方向に押し出され得る。
【００３５】
ベルト１０９は、加工を容易にするために特定の速度で移動され得る。例えば、ベルト１０９は、少なくとも約３ｃｍ／秒の速度で移動され得る。他の実施形態では、ベルト１０９の移動速度はより高く、例えば、少なくとも約４ｃｍ／秒、少なくとも約６ｃｍ／秒、少なくとも約８ｃｍ／秒または少なくとも約１０ｃｍ／秒にさえなり得る。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、ベルト１０９は、約５ｍ／秒以下、約１ｍ／秒以下またはなお約０．５ｍ／秒以下の速度で方向１１０に移動され得る。スクリーン１５１は上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内の速度で移動され得ることが認識されるだろう。
【００３６】
本明細書の実施形態による特定の工程について、方向１９１の混合物１０１の押出速度と比べたベルト１０９の移動速度は、適切な加工を容易にするよう制御され得る。例えば、ベルト１０９の移動速度は、確実に適当なシート１１１を形成するために押出速度と本質的に同じとすることができる。
【００３７】
混合物１０１が型開口部１０５を通して押し出された後、混合物１０１は型１０３の表面に取り付けられたナイフ刃１０７の下でベルト１０９に沿って移動され得る。ナイフ刃１０７はシート１１１を形成することを容易にし得る。シート１１１は、例えば、長さ（ｌ）、幅（ｗ）および厚さ（ｔ）を含む特定の寸法を有することができる。実施形態によると、シート１１１は、幅より大きくてもよい、移動しているベルト１０９の方向に広がる長さを有することができ、シート１１１の幅はベルト１０９の長さおよびシートの長さに垂直な方向に広がる寸法である。シート１１１は厚さ１８４を有することができ、長さおよび幅はシート１１１の厚さ１８４より大きい。一実施形態によると、シート１１１は長さ（ｌ）、幅（ｗ）および高さ（ｈ）（長さ＞幅＞高さ）を有することができる。さらに、シート１１１は、少なくとも約１０、例えば、少なくとも約１００、少なくとも約１０００またはなお少なくとも約１０００の長さ：高さの二次アスペクト比を有することができる。
【００３８】
特に、シート１１１の厚さ１８４は、ベルト１０９の表面から垂直に広がる寸法とすることができる。実施形態によると、シート１１１は厚さ１８４の特定の寸法を有するように形成され得、厚さは複数の測定から得られるシート１１１の平均厚さとなり得る。例えば、シート１１１の厚さ１８４は、少なくとも約０．１ｍｍ、例えば、少なくとも約０．５ｍｍとなり得る。他の例では、シート１１１の厚さ１８４はより大きく、例えば、少なくとも約０．８ｍｍ、少なくとも約１ｍｍ、少なくとも約１．２ｍｍ、少なくとも約１．６ｍｍまたは少なくとも約２ｍｍにさえなり得る。さらに、１つの非限定的実施形態では、シート１１１の厚さ１８４は、約１０ｍｍ以下、約５ｍｍ以下または約２ｍｍ以下にさえなり得る。シート１１１は上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内の平均厚さを有することができることが認識されるだろう。
【００３９】
型１０３から混合物１０１を押し出した後、シート１１１はベルト１０９の表面に沿って方向１１２に移動され得る。ベルト１０９に沿ったシート１１１の移動は、前駆体成形研磨粒子を形成するためのさらなる加工を容易にし得る。例えば、シート１１１は、成形ゾーン１１３内で成形工程を受けることができる。特定の例では、成形工程は、例えば、シート１１１の上主面１１７を含むシート１１１の面を成形する工程を含むことができる。他の実施形態では、例えば、底面または側面を含むシートの他の主面が成形を受けることができる。特定の工程については、成形する工程は、エンボス加工、圧延、切断、彫刻、パターニング、伸張、捻回およびこれらの組み合わせなどの１つまたは複数の工程を通してシートの外形を変える工程を含むことができる。
【００４０】
１つの特定の実施形態では、成形工程は、シート１１１の上主面１１７の特徴１１９を形成する工程を含むことができる。より具体的には、成形構造１１５がシート１１１の上主面１１７に接触させられ、上主面１１７の特徴１１９または特徴のパターンの形成を容易にし得る。成形構造１１５は、例えば、表面上に種々の特徴を有するローラーを含む種々の形をとることができ、成形構造１１５と上主面１１７とが接触するとシート１１１の上主面１１７にこのような特徴が与えられ得ることが認識されるだろう。
【００４１】
さらに、シートを成形するための代替成形構造および方法が利用され得ることが認識されるだろう。例えば、ベルト１０９の表面は、肌理の特徴がシート１１１、および最終的に形成される成形研磨粒子に与えられるように肌理を与えられ得る。さらに、特徴または特徴のパターンをシート１１１の側面に与えるために種々の装置が使用され得る。
【００４２】
実施形態によると、成形研磨粒子を形成する工程は、形成ゾーン１２１を通してベルト１０９に沿ってシート１１１を移動させる工程をさらに含むことができる。実施形態によると、成形研磨粒子を形成する工程は、シート１１１を分割して前駆体成形研磨粒子１２３を形成する工程を含むことができる。例えば、特定の例では、形成する工程は、シート１１１の一部を穿孔処理する工程を含むことができる。他の例では、形成する工程は、シート１１１をパターニングしてパターン化シートを形成する工程およびパターン化シートから形状を抽出する工程を含むことができる。
【００４３】
形成する特定の工程は、切断、圧搾、穴開け、破砕、圧延、捻回、曲げ加工、乾燥およびこれらの組み合わせを含むことができる。一実施形態では、形成する工程は、シート１１１を分割する工程を含むことができる。シート１１１を分割する工程は、気体、液体または固体材料の形であり得る少なくとも１つの機械的物体の使用を含むことができる。分割する工程は、切断、圧搾、穴開け、破砕、圧延、捻回、曲げ加工および乾燥の少なくとも１つまたは組み合わせを含むことができる。さらに、分割する工程は、シート１１１の全高を通して広がらなくてもよい、シート１１１の一部を通る部分的開口部を穿孔処理または作成する工程を含むことができることが認識されるだろう。例えば、分割する工程は、ウォータージェット切断工程を含むことができる。別の実施形態では、シート１１１を分割する工程は、ブレード、ワイヤー、ディスクおよびこれらの組み合わせの１つまたは複数を含む機械的物体の使用を含むことができる。ブレードは、所望の分割を達成するよう互いに対して種々の構成に配向され得る。例えば、ブレードは、ガング構成（ｇａｎｇ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）など、互いに平行に配置され得る。あるいは、機械的物体は、互いに接続したまたは互いに独立したひと組の螺旋ブレードを含んでもよい。
【００４４】
あるいは、成形研磨粒子を形成する工程は、放射線を使用してシート１１１を離散前駆体成形研磨粒子に分割する工程を含むことができる。例えば、放射線の使用は、レーザーを使用してシート１１１から離散成形研磨粒子に刻み目をつけるまたは切断することを含むことができる。
【００４５】
分割を容易にするために少なくとも１つのブレードがシート１１１を通して移動され得ることが認識されるだろう。特定の例では、ブレードを使用して分割する工程は、シート１１１を通して第１の方向および第１の方向とは異なる第２の方向を含む複数の方向にブレードを移動させることを含むことができる。特に、特定の分割する工程は、複数の方向にシート１１１を横切っておよび通して移動され得る複数のブレードを利用して前駆体成形研磨粒子１２３の形成を容易にすることができる。
【００４６】
特定の例では、分割する方法は、シート１１１中に形成される開口部または穿孔を維持する工程を含むことができる。シート１１１を機械的物体により分割した後に開口部を維持する工程は、成形研磨粒子および成形研磨粒子の特徴および成形研磨粒子のバッチの特徴の適当な形成を容易にし得る。開口部を維持する工程は、開口部を定義するシート１１１の少なくとも１つの面を少なくとも部分的に乾燥させる工程を含むことができる。少なくとも部分的に乾燥させる工程は、乾燥材料を開口部に向ける工程を含むことができる。乾燥材料は、液体、固体または気体さえ含むことができる。１つの特定の実施形態によると、乾燥材料は空気を含むことができる。さらに、開口部を維持する工程は、気体などの乾燥材料を開口部に選択的に向ける工程と、開口部から実質的に間隔があいたシート１１１の他の面に気体が衝突することを制限する工程とを含むことができる。
【００４７】
特定の例では、分割する工程は、シートを十分に乾燥させる前に行われ得る。例えば、分割する工程は、シート１１１の初期形成中のシートの元の液体含量と比べて、シート１１１から液体の約２０％以下が揮発する前に行われ得る。他の実施形態では、分割する前または間に起こることが許される揮発量はより少なく、例えば、シートの元の液体含量の約１５％以下、約１２％以下、約１０％以下、約８％以下または約４％以下にさえなり得る。
【００４８】
本明細書の実施形態の説明により示されるように、分割する工程は、形成する工程と同時に行われ得る。さらに、分割する工程は、形成する工程中連続的に行われ得る。分割する工程は、蒸発に頼るアブレーション工程の場合など、シートに対する組成の変化を必ずしも含まなくてもよい。
【００４９】
一実施形態によると、分割する工程は、形成する工程を容易にするための特定の条件で行われ得る。例えば、分割する工程は、制御された湿度、制御された温度、制御された気圧、制御された気流、制御された環境ガス組成およびこれらの組み合わせの少なくとも１つを含む制御された分割条件で行われ得る。このような条件の制御は、シートの乾燥の制御を容易にし、特定の特徴を有する成形研磨粒子の形成を容易にし得る。特定の実施形態によると、分割する工程は、それだけに限らないが、湿度、温度、気圧、気流、環境ガス組成およびこれらの組み合わせを含む１つまたは複数の特定の環境条件の監視および制御を含むことができる。
【００５０】
少なくとも１つの実施形態については、分割する工程に使用される環境の温度（すなわち、分割温度）は、他の工程で使用される環境の温度に対して制御され得る。例えば、分割温度は、シートの形成（例えば、押出）中に使用される温度と比べて実質的に異なる温度で行われ得る。あるいは、シートの形成中に使用される温度は、分割温度と実質的に同じであってもよい。さらに、別の実施形態では、機械的物体は、分割中にシート１１１の温度より高い温度を有することができる。代替条件では、機械的物体は、シート１１１の温度より低い温度を有することができる。
【００５１】
別の態様については、分割する工程は、少なくとも１種の開口剤を分割する工程後にシート１１１に形成される開口部に供給する工程を含むことができ、開口剤は分割後にシート中に開口部を維持するのに十分なものである。開口剤を供給するのに適したいくつかの方法は、沈着、被覆、噴霧、印刷、圧延、移動およびこれらの組み合わせを含むことができる。１つの特定の実施形態では、機械的物体が少なくとも１種の開口剤で被覆され得、開口剤は機械的物体の表面から開口部を定義するシートの表面まで移動され得る。開口剤は、無機材料、有機材料、ポリマーおよびこれらの組み合わせの群から選択される材料を含むことができる。一実施形態では、開口剤は、発泡剤、界面活性剤およびこれらの組み合わせであり得る。
【００５２】
図２は分割を容易にするために形成ゾーン１２１内で利用され得る特定の装置の図を含む。示されるように、分割する工程は、互いに平行に配置された複数のブレード２０２、２０３、２０４、２０５および２０６を有する切断装置２０１の使用を含むことができる。前駆体成形研磨粒子１２３の形成を容易にするために、切断装置２０１はシート２１１を通して複数の方向に移動され得る。例えば、図２に示されるように、切断装置２０１は、シート２１１の長さ（ｌ）に対して角度をつけられた方向２０７に最初に移動され得る。その後、切断装置２０１は、第１の方向２０７とは異なり、第１の方向２０７に対して角度をつけられた第２の方向２０９に移動され得る。最後に、前駆体成形研磨粒子の形成を容易にするために、切断装置２０１は、第１の方向２０７または第２の方向２０９とは異なる第３の方向２０８にシート２１１を横切っておよび通して移動され得る。本明細書の言及は単一の切断装置２０１が複数方向に移動され得ることを述べているが、離散したおよび個々の切断方向に個々の切断装置が利用され得ることが認識されるだろう。
【００５３】
分割する工程は、単一の分割する工程で異なる型の成形研磨粒子を作成することができる。異なる型の成形研磨粒子は、本明細書の実施形態の同じ工程から形成され得る。異なる型の成形研磨粒子は、第１の二次元形状を有する第１の型の成形研磨粒子と、異なる二次元形状を有する第２の型の成形研磨粒子とを含む。さらに、異なる型の成形研磨粒子は、サイズが互いに異なっていてもよい。例えば、異なる型の成形研磨粒子は、互いと比べて異なる体積を有してもよい。異なる型の成形研磨粒子を形成することができる単一の工程は、特定の型の研磨物品を製造するのに特に適したものであってよい。
【００５４】
さらに示されるように、切断装置２０１を使用してシート２１１を分割すると、複数の前駆体成形研磨粒子がシート２１１で形成され得る。特定の例では、図２に示されるように、第１の型の前駆体成形研磨粒子２４０がシート２１１から形成され得る。前駆体成形研磨粒子２４０は、シート２１１の長さ（ｌ）および幅（ｗ）により定義される平面に見られる概して三角形形状の二次元形状を有することができる。
【００５５】
さらに、分割する工程は、シート２１１の縁に接近しているおよび縁の別の型の前駆体成形研磨粒子２４３を形成することができる。前駆体成形研磨粒子２４３は、シート２１１の長さ（ｌ）および幅（ｗ）により定義される平面に見られる三角形の二次元形状を有することができる。しかしながら、前駆体成形研磨粒子２４３は、前駆体成形研磨粒子２４０と比べてサイズが小さくなり得る。特定の例では、前駆体成形研磨粒子２４３は、前駆体成形研磨粒子２４０の体積の約９５％以下の体積を有することができる。体積は、同じ型の少なくとも２０個の成形研磨粒子についての体積の測定により計算される平均値とすることができる。他の例では、前駆体成形研磨粒子２４３は、前駆体成形研磨粒子２４０の体積の約９２％以下、約９０％以下、約８５％以下、例えば、約８０％以下、約７５％以下、約６０％以下またはなお約５０％以下の体積を有することができる。さらに、１つの非限定的実施形態では、前駆体成形研磨粒子２４３は、前駆体成形研磨粒子２４０の体積の少なくとも約１０％、例えば、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％またはなお少なくとも約４０％の体積を有することができる。前駆体成形研磨粒子２４３と前駆体成形研磨粒子２４０との間の体積の差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができる。
【００５６】
シート２１１から前駆体成形研磨粒子２４０および２４３を形成するために使用されるのと同じ分割する工程で、別の型の前駆体成形研磨粒子２４２が形成され得る。特に、前駆体成形研磨粒子２４２は、シート２１１の幅（ｗ）および長さ（ｌ）により定義される平面に見られる四辺形の二次元形状を有することができる。１つの特定の実施形態によると、前駆体成形研磨粒子２４２は、平行四辺形の二次元形状を有してもよい。前駆体成形研磨粒子２４２は、本明細書の他の実施形態に記載される他の前駆体成形研磨粒子と比べて体積差を有することができることが認識されるだろう。
【００５７】
分割する工程は、同じシート２１１から前駆体成形研磨粒子２４０、２４２および２４３を形成するために使用される別の型の成形研磨粒子２４４を作成することができる。特に、前駆体成形研磨粒子２４４は、前駆体成形研磨粒子２４０、２４２または２４３と比べて異なる二次元多角形形状を有することができる。図２の実施形態に示されるように、前駆体成形研磨粒子２４４は、シート２１１の幅（ｗ）および長さ（ｌ）により定義される平面に見られる、四辺形形状、より具体的には台形形状を有することができる。前駆体成形研磨粒子２４４は、本明細書の他の実施形態に記載される他の前駆体成形研磨粒子と比べて体積差を有することができることが認識されるだろう。
【００５８】
図３は、実施形態による分割する工程後のシート３１１の一部の図を含む。特に、シート３１１は、第１の方向３０８に切断され、その後、第１の方向３０８に対してある角度の第２の方向３０７で切断され得る。分割する工程は、シート３１１の長さおよび幅により定義される平面に見られる概して四辺形の多角形形状を有する前駆体成形研磨粒子３２１を作成することができる。さらに、分割する工程に応じて、前駆体成形研磨粒子３２１を作成するために使用されるのと同じ分割する工程で、異なる型の前駆体成形研磨粒子３２２が作成され得る。特に、前駆体成形研磨粒子３２２は、二次元形状、サイズおよびこれらの組み合わせの点から前駆体成形研磨粒子３２１と比べて異なっていてもよい。例えば、前駆体成形研磨粒子３２２は、前駆体成形研磨粒子３２１と比べて大きな体積を有することができる。
【００５９】
図１を再度参照すると、前駆体成形研磨粒子１２３を形成した後、粒子は形成後ゾーン１２５を通して移動され得る。例えば、加熱、硬化、振動、含浸、ドーピングおよびこれらの組み合わせを含む種々の工程が形成後ゾーン１２５で行われ得る。
【００６０】
一実施形態では、形成後ゾーン１２５は、前駆体成形研磨粒子１２３が乾燥され得る加熱工程を含む。乾燥する工程は、特定の含量の水などの揮発性物質を含む材料を除去する工程を含むことができる。実施形態によると、乾燥する工程は、３００℃以下、例えば、２８０℃以下または２５０℃以下の乾燥温度で行われ得る。さらに、１つの非限定的実施形態では、乾燥する工程は、少なくとも５０℃の乾燥温度で行われ得る。乾燥温度は、上記最低および最高温度のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００６１】
さらに、前駆体成形研磨粒子１２３は、特定の速度、例えば、少なくとも約０．２フィート／分および約８フィート／分以下で形成後ゾーンを通して移動され得る。
【００６２】
さらに、乾燥する工程は、特定の期間行われ得る。例えば、乾燥する工程は約６時間以下であってよい。
【００６３】
前駆体成形研磨粒子１２３が形成後ゾーン１２５を通して移動された後、粒子はベルト１０９から除去され得る。前駆体成形研磨粒子１２３は、さらなる加工のためにビン１２７に回収され得る。
【００６４】
実施形態によると、成形研磨粒子を形成する工程は、焼結工程をさらに備えることができる。特定の工程について、焼結工程は、ベルト１０９から前駆体成形研磨粒子１２３を回収した後に行われ得る。あるいは、焼結工程は、前駆体成形研磨粒子１２３がベルト上にある間に行われる工程であってもよい。前駆体成形研磨粒子１２３の焼結は、概してグリーン状態の粒子を高密度化するために利用され得る。特定の例では、焼結工程は、セラミック材料の高温相の形成を容易にし得る。例えば、一実施形態では、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され得る。１つの例では、成形研磨粒子は、粒子の総重量に対して少なくとも約９０重量％のαアルミナを備えることができる。他の例では、αアルミナの含量は、成形研磨粒子がαアルミナから本質的になるようにより多くてもよい。
【００６５】
システム１００は、特定のゾーンと関連する工程の特定の配置を有するものとして示されているが、前記工程が異なる順序で完了され得ることが認識されるだろう。さらに、特定の工程が、ベルト１０９が横切る特定のゾーンと関連するものとして記載されているが、工程は必ずしも示されているコンベアアセンブリ様式で実施される必要はない。本明細書の工程のいずれも、システム１００から離れて完了され得る。
【００６６】
図４Ａは、別の実施形態による複合前駆体成形研磨粒子の形成に使用され得るシステムの概略図を含む。特定の例では、システム４００は、一般的に複合前駆体成形研磨粒子を形成するためのスクリーン印刷工程と呼ばれ得る。実施形態によると、システム４００は、方向４５３に移動されるよう構成され、スクリーン４５１が下を通過するにつれて型４０３から押し出される材料を受け取るよう構成された開口部４５２を有するスクリーン４５１を含むことができる。さらに示されるように、システム４００は、方向４１０に移動され、塗布ゾーン４６５内で型４０３の下に進むよう構成されたベルト４０９を含むことができる。システム４００は、異なる混合物をスクリーン４５１の開口部４５２に送達すし、複合成形研磨粒子の形成を容易にするための複数のリザーバを含む型４０３を含むことができる。特に、印刷工程では、材料は型４０３からおよび開口部４５２を通してスクリーン中およびベルト４０９上に押し出され得る。
【００６７】
実施形態によると、型４０３は、第１の混合物４０１を含有するよう構成されたリザーバ４１１を含むことができる。さらに示されるように、混合物４０１は、型開口部４０７を通して方向４９１に第１の混合物４０１を押し出すことを容易にするための力（または圧力）の下に置かれ得る。第１の混合物４０１は、本明細書の実施形態に記載される任意の混合物の任意の特性を有することができる。特定の例では、リザーバ４１１は、第１の壁４３１と第２の壁４３２との間の体積として定義され得る。
【００６８】
さらに示されるように、型４０３は、壁４３２と壁４３３との間に定義される体積内に第２の混合物４０２を含有するよう構成された第２のリザーバ４１２を含むことができる。特定の例では、第２の混合物４０２は、力（または圧力）を第２の混合物４０２に印加することにより、型開口部４０８を通して方向４９２にリザーバ４１２から押し出され得る。第２の混合物４０２は、本明細書の実施形態に記載される任意の混合物の任意の特性を有することができる。特に、第２の混合物４０２は、第１の混合物４０１と異なっていても同じであってもよい。
【００６９】
さらに示されるように、型４０３は、壁４３３と壁４３４との間の体積として定義されるリザーバ４１３を含んでもよい。実施形態によると、第３の混合物４０５は、力（または圧力）を第３の混合物４０５に印加し、型開口部４１９を通して方向４９３に第３の混合物４０５を押し出すことによりリザーバ４１３から押し出され得る。第３の混合物４０３は、本明細書の実施形態に記載される任意の混合物の任意の特性を有することができる。特に、第３の混合物４０３は、第１の混合物４０１と異なっていても同じであってもよい。特に、第３の混合物４０３は、第２の混合物４０２と異なっていても同じであってもよい。
【００７０】
操作中、第１の混合物が第１の型開口部４０７を通してスクリーン４５１上に押し出され得るように型が操作され得る。特定の例では、第１の混合物４０１の少なくとも一部は、スクリーン４５１の開口部４５２に、より具体的には、スクリーン４５１の開口部４５２を通してベルト４０９上に押し出され得る。さらに、操作中、第２の混合物４０２は、リザーバ４１２からスクリーン４５１上に押し出され得る。特定の例では、型開口部４０８からスクリーン４５１上に押し出された第２の材料４０２の少なくとも一部は、スクリーン内の開口部４５２を充填し得る。特に、第１の材料４０１および第２の材料４０２が同時にそれぞれの型開口部４０７および４０８を通して押し出されるように工程が行われ得る。
【００７１】
さらに、操作中、第３の材料４０５はリザーバ４１３から型開口部４９３を通してスクリーン４５１上に押し出され得る。特定の例では、第３の材料４０５は、開口部４５２が少なくとも部分的に第３の材料４０５で充填されるように、型開口部４１９を通してスクリーン４５１上に押し出され得る。
【００７２】
認識されるように、システムは、少なくとも第１の混合物４０１および第２の混合物４０２がスクリーン４５１の開口部４５２に同時に押し出され得るように利用され得る。さらに、型４０３が、互いに縦方向に配置されている個々のリザーバ４１１、４１２および４１３を有するものとして示されているが、リザーバと型開口部との間の他の配置も考えられることが認識されるだろう。例えば、代替実施形態では、第１の型開口部４０７および第２の型開口部４０８が、互いに関して同軸に配置され得る。さらに、型開口部４１９などの第３の型開口部も、第１の型開口部４０７および第２の型開口部４０８に関して同軸に配置され得る。
【００７３】
図４Ｂを簡単に参照すると、スクリーン４５１の一部が示されている。示されるように、スクリーン４５１は、開口部４５２、より具体的には、スクリーン４５１の体積を通して広がる複数の開口部４５２を含むことができる。実施形態によると、開口部４５２は、種々の形状、例えば、多角形、楕円体、数字、ギリシャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、多角形形状の組み合わせを含む複雑な形状およびこれらの組み合わせを含むスクリーンの長さ（ｌ）および幅（ｗ）により定義される平面に見られる二次元形状を有することができる。特定の例では、開口部４５２が、三角形、長方形、四辺形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形およびこれらの組み合わせなどの二次元多角形形状を有してもよい。
【００７４】
混合物４０１、４０２および４０３をそれぞれの型開口部４０７、４０８および４１９ならびにスクリーン４５１中の開口部４５２に押し通した後、前駆体成形研磨粒子４２３がスクリーン４５１の下に配置されたベルト４０９上に印刷され得る。特定の実施形態によると、前駆体成形研磨粒子４２３は、開口部４５２の形状を実質的に複製した形状、ならびにスクリーンの長さおよび幅により定義される平面に見られる開口部４５２の形状を実質的に複製した少なくとも二次元形状を有することができる。特に、混合物４０１、４０２および４０３は開口部４５２中で合わせられ、開口部４５２内の混合物４０１、４０２および４０３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秒未満にさえなり得るように迅速にスクリーンに押し通され得る。１つの非限定的実施形態では、混合物４０１、４０２および４０３は、スクリーン開口部４５２を通って進む際、印刷中に実質的に変化しないままであり得る、より具体的には、スクリーン４５１の開口部４５２中で揮発性材料の明らかな損失も乾燥も経験し得ない。
【００７５】
操作中、連続印刷操作を容易にするために、スクリーン４５１が方向４５３に移動され得る一方で、ベルト４０９は方向４２３と実質的に類似の方向４１０に移動され得る。そのため、前駆体成形研磨粒子４２３は、ベルト４０９上に印刷され、ベルトに沿って移動されてさらなる加工を受けることができる。さらなる加工は、例えば、成形、ドーパント材料の塗布、乾燥、焼結などを含む、本明細書の実施形態に記載される工程を含むことができることが認識されるだろう。実際、示されるように、前駆体成形研磨粒子４２３は成形ゾーン１１３を通して移動され得、ここで前駆体成形研磨粒子４２３の少なくとも１つの外面が本明細書の実施形態に記載されるように成形され得る。前駆体成形研磨粒子４２３は塗布ゾーン１３１を通して移動され得、ここでドーパント材料が粒子の少なくとも１つの外面に塗布され得る。そしてさらに、前駆体成形研磨粒子４２３が形成後ゾーン４２５を通してベルト４０９上に移動され、ここで例えば、乾燥を含む種々の工程が本明細書の実施形態に記載されるように前駆体成形研磨粒子４２３に行われ得る。
【００７６】
特定の前記実施形態は１つのスクリーンを使用したスクリーン印刷工程を記載してきたが、前記スクリーン印刷工程が複数のスクリーンを利用してもよいことが認識されるだろう。例えば、複合成形研磨粒子を形成するための１つのスクリーン印刷工程は、第１の混合物で完全にまたは部分的に充填された第１のスクリーンの使用、および第１のスクリーンとは異なってもよい第２のスクリーンの供給、および第２のスクリーンの開口部内への第２の混合物の供給を含むことができる。第２のスクリーンは第１のスクリーン上または第１のスクリーンから形成された前駆体成形研磨粒子上に配置され得る。複合前駆体成形研磨粒子を形成するために、第２の混合物が第１の混合物の前駆体成形研磨粒子上に供給され得る。第１のスクリーンおよび第２のスクリーンは、必ずしも利用する必要はないが、異なるサイズの開口部、異なる二次元形状の開口部およびこれらの組み合わせを有することができることが認識されるだろう。
【００７７】
さらに、特定の例では、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンは、第１および第２の混合物を成形するための複合スクリーンとして同時に使用され得る。さらに、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンは、別の工程で使用され得る。例えば、ここでは、第１の混合物が第１の時点で第１のスクリーンに供給され、第２の混合物が第２の時点で第２のスクリーンに供給される。上記のように、第１の時点および第２の時点は、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンが第１および第２の混合物を成形するために同時に使用される場合など、互いに同時でもよい。さらに、第１の混合物が最初に第１のスクリーンの開口部に供給され得、第１の混合物が第１のスクリーンの開口部中で形成された後に第２の混合物が第１の混合物上に供給され得るように、第１の時点および第２の時点が異なっていてもよい。第１のスクリーン中の開口部と第２のスクリーン中の開口部との間の整列を容易にして第１のスクリーンの開口部に含有される第１の混合物上への第２の混合物の適当な送達を容易にするように第２のスクリーンが第１のスクリーン上に配向され得る。さらに、代替実施形態では、第１の混合物の前駆体成形研磨粒子を形成するために、第１の混合物が第１のスクリーンの開口部から最初に取り出され得る。その後、第１の混合物の前駆体成形研磨粒子が第２のスクリーンの開口部に対して配向され得、第２の混合物が第２のスクリーンの開口部および第１の混合物の前駆体成形研磨粒子上に配置されて、第１の混合物および第２の混合物を含む複合前駆体成形研磨粒子の形成を容易にし得る。
【００７８】
図５は、実施形態により複合前駆体成形研磨粒子を形成するシステムの一部の図を含む。特に型５０３は、互いに関して同軸に配置された一連の型開口部を含むことができる。例えば、型５０３は、第２のリザーバ５１２を囲む第１のリザーバ５１１を含むことができる。一実施形態では、リザーバ５１１は、環状型開口部５０７により定義され得る。さらに示されるように、リザーバ５１２は、第２の混合物４０２を含有し、型開口部５０８を通して方向５９３に押し出されるよう構成された、壁５３２と５３３との間に定義され得る。型開口部５０８は、第１のリザーバ５１１の環状型開口部５０７の中心内に配置され得る。互いに関する型開口部５０７および５０８の配置は、本明細書のさらなる実施形態に記載される特定の型の複合前駆体成形研磨粒子の形成を容易にし得る。特に、型５０３は、本体内に特定の配置の異なる材料を有する複合成形研磨粒子の形成を容易にするための異なる配置で異なる混合物を送達するために使用され得る型開口部５０７および５０８の代替配置を表す。
【００７９】
本明細書の実施形態の工程は、最終的に形成される成形研磨粒子中のドーパントの形成を容易にし得る１種または複数のドーパントの使用を組み込んでもよい。ドーパント前駆体は、ドーパント前駆体とは異なる形態または組成を有する対応するドーパントを形成するための１つまたは複数の工程により変えられる第１の形態および／または組成を有する材料であり得る。さらに、ドーパント前駆体を供給する特定の様式が、最終的に形成される成形研磨粒子中の対応するドーパントの特定の配置および濃度を容易にし得る。
【００８０】
特定の態様では、１種または複数のドーパント前駆体が１種または複数の混合物に組み込まれ得る。ドーパント前駆体のいくつかの適当な例は、それだけに限らないが、ポリマーを含む化合物または錯体の形であり得る有機材料を含むことができる。さらに、いくつかの他の適当な前駆体は、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、酸炭化物、酸窒化物、塩化合物およびこれらの組み合わせの化合物などの無機材料を含むことができる。
【００８１】
一実施形態では、本明細書の実施形態の混合物の１つが、混合物中の材料の離散相であり得るドーパント前駆体を含んでもよい。例えば、ドーパント前駆体は、それだけに限らないが、コロイド混合物を含む粒子材料の形であり得る。
【００８２】
ドーパント前駆体粒子材料はまた、例えば、成形研磨粒子の平均粒度より小さい平均粒径を有する成形研磨粒子中のドーパント材料を形成するよう構成された平均粒径を含む特定の平均粒径を有してもよい。１つの特定の実施形態では、ドーパント前駆体粒子材料は、約２００ミクロン以下、例えば、約１５０ミクロン以下、約１００ミクロン以下、約８０ミクロン以下、約５０ミクロン以下、約２０ミクロン以下またはなお約１０ミクロン以下の平均粒径を有することができる。さらに、別の非限定的実施形態では、ドーパント前駆体粒子材料は、少なくとも約１ｎｍ、例えば、少なくとも約１０ｎｍ、少なくとも約１００ｎｍまたはなお少なくとも約５００ｎｍの平均粒径を有することができる。ドーパント前駆体粒子材料は、上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内の平均粒径を有することができることが認識されるだろう。
【００８３】
あるいは、ドーパント前駆体は、固溶体の形などの、混合物を含む溶液であってもよい。塩の形のあるドーパント前駆体が混合物に添加され、離散相と対照的に、混合物の相を有する固溶体を形成し得る。
【００８４】
複数のドーパント前駆体が任意の組み合わせで使用され得ることが認識されるだろう。さらに、本明細書の実施形態の１種または複数の混合物に関して、２種以上のドーパント前駆体が使用され得る。特定の例では、異なる混合物は異なる含量の同じドーパント前駆体を含んでもよい。さらに、異なる混合物は異なるドーパント前駆体を含んでもよい。
【００８５】
本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、成形研磨粒子の任意の辺の最長寸法であり得る長さ（ｌ）と、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）と、長さおよび幅に垂直な方向に広がる成形研磨粒子の最短寸法として定義される厚さ（ｔ）とにより定義される本体を有することができる。具体的な例では、長さは幅より大きいまたは幅と等しくてよい。さらに、幅は厚さより大きいまたは厚さと等しくてよい。
【００８６】
さらに、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、多角形形状、楕円体形状、数字、ギリシャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、多角形形状の組み合わせを利用する複雑な形状およびこれらの組み合わせを有する長さおよび幅により定義される平面に見られる二次元形状を有することができる。特定の多角形形状は、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、これらの任意の組み合わせを含む。
【００８７】
成形研磨粒子の本体は、例えば、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸炭化物、酸窒化物およびこれらの組み合わせを含むセラミック材料でできていてもよい。特定の例では、本体はアルミナを含むことができる。より具体的には、本体はαアルミナから本質的になることができる。
【００８８】
図６Ａは、実施形態による複合成形研磨粒子の透視図を含む。示されるように、複合成形研磨粒子６００は、上主面６０２と上主面６０２に対向する底主面６０３とを含む本体６０１を有することができる。上主面６０２および底主面６０３は、側面６０６、６０５および６０４により互いに離され得る。示されるように、成形研磨粒子６００の本体６０１は、本体６０１の長さおよび幅により定義される上主面６０２の平面に見られる三角形の二次元形状を有することができる。特に、本体６０１は、長さ（ｌ）と、本体６０１の中点６９１を通って広がる幅（ｗ）と、厚さ（ｔ）とを有することができる。実施形態によると、本体６０１は、長さ：幅の比として定義される一次アスペクト比を有することができる。特定の例では、本体６０１の一次アスペクト比は、少なくとも約１．２：１、例えば、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１または少なくとも約４：１にさえなり得る。さらに、一次アスペクト比は約１００：１以下となり得る。本体６０１の一次アスペクト比は、上記最小および最大比のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００８９】
さらに、本体６０１は、長さ：厚さ比により定義される二次アスペクト比を有することができる。特定の例では、本体６０１の二次アスペクト比は、少なくとも約１．２：１、例えば、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、少なくとも約５：１または少なくとも約１０：１にさえなり得る。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、本体６０１は、約１００：１以下の二次アスペクト比を有することができる。二次アスペクト比は、上記最小および最大比のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００９０】
さらに、本体６０１は、幅：厚さの比により定義される三次アスペクト比を有することができる。特定の例では、本体６０１の三次アスペクト比は、少なくとも約１．２：１、例えば、少なくとも約１．５：１、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、少なくとも約５：１または少なくとも約１０：１にさえなり得る。さらに、少なくとも１つの非限定的実施形態では、本体６０１は、約１００：１以下の三次アスペクト比を有することができる。三次アスペクト比は、上記最小および最大比のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００９１】
本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、本体の長さにより測定される特定のサイズを有することができる。例えば、成形研磨粒子は、約５ｍｍ以下の中央粒径を有することができる。あるいは、中央粒径（ｍｅｄｉａｎ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）はより小さく、例えば、約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下または約１．５ｍｍ以下にさえなり得る。さらに別の態様では、成形研磨粒子の中央粒径は、少なくとも約１０ミクロン、少なくとも約１００ミクロン、少なくとも約２００ミクロン、少なくとも約４００ミクロン、少なくとも約６００ミクロンまたは少なくとも約８００ミクロンにさえなり得る。成形研磨粒子の中央粒径は、上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００９２】
本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、特にαアルミナの粒子について、特定の粒度を有することができる。例えば、成形研磨粒子は、約５００ミクロン以下、例えば、約２５０ミクロン以下または約１００ミクロン以下、約５０ミクロン以下、約２０ミクロン以下またはなお約１ミクロン以下の平均粒度を有することができる。別の態様では、平均粒度は、少なくとも約０．０１ミクロン、例えば、少なくとも約０．０５ミクロン、少なくとも約０．０８ミクロンまたは少なくとも約０．１ミクロンにさえなり得る。成形研磨粒子の平均粒度は、上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００９３】
特定の例では、本明細書の実施形態の複合成形研磨粒子は、各本体の異なる領域内に異なる材料を含んでもよい。より具体的には、特定の例では、複合成形研磨粒子は、本体内の異なる領域に種々の濃度のドーパントを備えてもよい。例えば、図６Ａの複合成形研磨粒子に関して、本体６０１は層状構造を備えることができる。より具体的には、本体は、第１の層６２１と、第１の層６２１の下にある第２の層６２２と、第２の層６２２の下にある第３の層６２３とを含み得る。特定の例では、第１の層６２１は、上主面６０２の有意な部分、より具体的には上主面の本質的に全面を定義するように形成され得る。さらに、第３の層６２３は、例えば、底主面６０３を含む本体の有意な部分を定義するように形成され得る。特定の例では、本体６０１は、第３の層６２３が本体６０１の底主面６０３の本質的に全面積を形成するように構造化され得る。
【００９４】
特定の例では、示されるように、本体６０１は、６０４、６０５および６０６を含む側面が第１の層６２１、第２の層６２２および第３の層６２３の組み合わせで形成され得るように形成され得る。層６２１、６２２および６２３の各々は、組成が互いに異なっていてもよいことが認識されるだろう。特定の例では、第１の層６２１の組成は、少なくとも１種の元素が第２の層６２２の組成と異なっていてもよい。より具体的な例では、第１の層６２１の組成は、特定のドーパント材料の存在が第２の層６２２の組成と異なっていてもよい。
【００９５】
層６２１、６２２または６２３のいずれかに使用するのに適したドーパント材料は、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、バナジウムおよびこれらの組み合わせを含む元素または化合物を含むことができる。１つの特定の実施形態では、ドーパント材料は、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、ジルコニウム、タンタル、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、亜鉛およびこれらの組み合わせなどの元素を含む元素または化合物を含む。
【００９６】
本体６０１は、層６２１、６２２および６２３のいずれか１つが、一部は層を形成する対応する混合物中に供給され得るドーパント、または隣接層中のドーパントの量に基づき得る特定の量のドーパントを含有することができるように形成され得る。特定の例では、本体６０１の層のいずれか中のドーパントの量は、層中に存在するドーパントの総量に対して少なくとも約０．２重量％、例えば、少なくとも約０．６重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約１．４重量％、少なくとも約１．８重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約２．５重量％、少なくとも約３重量％、少なくとも約３．５重量％、少なくとも約４重量％または少なくとも約５重量％にさえなり得る。さらに、１つの非限定的実施形態によると、層６２１、６２２および６２３のいずれか中のドーパント材料の総量は、層の総重量に対して約３０重量％以下、例えば、約２６重量％以下、約２４重量％以下、約２０重量％以下、約１８重量％以下または約１６重量％以下にさえなり得る。層のいずれか１つ中のドーパントの量は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができる。
【００９７】
別の実施形態では、層のいずれかの間のドーパント材料濃度の差は、式［（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃ１］×１００％（式中、Ｃ１はドーパント材料の高濃度の層であり、Ｃ２は低ドーパント材料濃度の層である）により定義される、少なくとも５％となり得る。他の例では、濃度差はより大きく、例えば、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％または少なくとも約９０％にさえなり得る。さらに他の例では、差は約１００％以下、例えば、約９９％以下、約９５％以下、約８５％以下、約７５％以下、約６５％以下、約５５％以下、約４５％以下、約３５％以下、約２５％以下、約１５％以下または約１０％以下にさえなり得る。層のいずれかの間のドーパント濃度の差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【００９８】
特定の例では、本体６０１は、本体６０１の幾何学的中心６０２を含む中心領域を有することができる。中心領域は、上主面６０２または底主面６０３などの外面などの本体６０１の他の部分に対して特に低い含量のドーパント材料を有してもよい。特定の例では、本体６０１の中心領域は、ドーパント材料を本質的に含まないことができる。１つの特定の実施形態によると、本体６０１は、本体６０１の中心領域が第１のドーパント濃度（Ｄ１Ｃ）を有することができ、本体６０１の幾何学的中心６９１から間隔があいた本体の周辺領域が第２のドーパント濃度（Ｄ２Ｃ）を有することができるように形成され得る。特定の例では、本体６０１の中心領域は、層の形であり、本体６０１の上主面６０２および底主面６０３から間隔があいていることができる。さらに、中心領域は、側面６０４、６０５または６０６などの側面の１つの少なくとも一部と交差してもよい。図６Ａの特定の実施形態では、中心領域は層６２２により定義され得る。このため、中心領域は、上主面６０２および底主面６０３から間隔があいていることができる。さらに、中心領域は、層６２１により定義される周辺領域と６２３により定義される周辺領域との間に配置され得る。すなわち、中心領域は、少なくとも部分的に周辺領域６２１の下にあり、部分的に層６２３により定義される周辺領域を覆うことができる。
【００９９】
少なくとも一実施形態について、周辺領域は、上主面６０２、底主面６０３などの本体６０１の主面または側面６０４、６０５もしくは６０６と交差することができる。特定の例では、周辺領域は、本体６０１の外面の１つまたは組み合わせと交差してもよいことが認識されるだろう。複合成形研磨粒子６００によると、周辺領域は、層６２１または層６２３により定義され得る。このため、本体６０１の周辺領域は、本体６０１の上主面６０２ならびに側面６０４、６０５および６０６と交差する層６２１を含むことができる。さらに、本体６０１は、層６２３により定義され、本体６０１の底主面６０３ならびに側面６０４、６０５および６０６と交差する第２の周辺領域を有することができる。
【０１００】
別の実施形態によると、中心領域は、本体内の周辺領域の第２のドーパント濃度とは異なる第１のドーパント濃度を有するように形成され得る。特定の例では、第１のドーパント濃度が第２のドーパント濃度より大きくなり得る。さらに他の例では、第２のドーパント濃度が第１のドーパント濃度より大きくてもよい。少なくとも一実施形態によると、本体は、第２のドーパント濃度とは異なり、したがってドーパント濃度差を定義する第１のドーパント濃度を有することができる。特定の例では、ドーパント濃度差は、本体の総重量に対するドーパント材料の差（重量％）により測定される、少なくとも約０．２重量％となり得る。さらに他の例では、ドーパント濃度差はより大きく、例えば、少なくとも約０．４重量％、少なくとも約０．６重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約１．４重量％または少なくとも約１．８重量％にさえなり得る。さらに、ドーパント濃度差は、約３０重量％以下、例えば、約２０重量％以下、約１５重量％以下、例えば、約１２重量％以下、約１１重量％以下、約１０重量％以下、約８重量％以下または約６重量％以下にさえなり得る。ドーパント濃度差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。周辺領域または中心領域などの任意の領域中のドーパントの総量は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることがさらに認識されるだろう。
【０１０１】
図６Ｂは、実施形態による複合成形研磨粒子の透視図を含む。示されるように、複合成形研磨粒子６５０は、上主面６５２と、上主面６５２に対向する底主面６５３とを含む本体６５１を有することができる。上主面６５２および底主面６５３は、側面６５４、６５５および６５６により互いに離され得る。成形研磨粒子６５０の本体６５１は、本体６５１の長さおよび幅により定義される上主面６５２の平面に見られる三角形の二次元形状を有することができる。特に、本体６５１は、本実施形態に記載されるアスペクト比、中央粒径および粒度の特徴を有することができる。
【０１０２】
特定の例では、本明細書の実施形態の複合成形研磨粒子は、各本体の異なる領域内に異なる材料を含んでもよい。より具体的には、特定の例では、複合成形研磨粒子は、本体内の異なる領域中に種々の濃度のドーパントを備えてもよい。本明細書の任意の実施形態について、濃度は、ドーパント材料の重量％または体積％を指すことができる。重量％または体積％は、本体全体、特定の領域または層の重量または体積に基づくことができる。
【０１０３】
例えば、図６Ｂの複合成形研磨粒子に関して、本体６５１は層状構造を有することができる。本体は、第１の層６５７と、第１の層６５７の下にある第２の層６５８とを含んでよい。特定の例では、第１の層６５７は、底主面６５３の有意な部分を定義する、より具体的には、底主面６５３の全外面を本質的に定義することができるように形成され得る。さらに、一実施形態では、第２の層６５８は、例えば、上主面６５２を含む、本体６５１の有意な部分を定義することができる。特定の例では、本体６５１は、第２の層６５８が本体６５１の上主面６５２の面積の少なくとも一部を形成するように構造化され得る。１つの特定の実施形態では、第１の層６５７は、第２の層６５８と直接接触していることができる。
【０１０４】
第１の層６５７は、本体６５１の全長および幅にわたって広がる、ならびに本体６５１の外面の相当な部分を定義する実質的に平面状の構造を有することができる。さらに、第２の層６５８は、本体６５１の全長および幅にわたって広がる、ならびに本体６５１の外面の相当な部分を定義する実質的に平面状の構造を有することができる。
【０１０５】
特定の例では、示されるように、本体６５１は、６５４、６５５および６５６を含む側面が第１の層６５７および第２の層６５８の組み合わせで形成され得るように形成され得る。示されるように、本体６５１は、第１の層６５７が第１の厚さ（ｔ１）を有することができ、第２の層６５８が第２の厚さ（ｔ２）を有することができるように形成され得る。特定の実施形態では、第１の厚さおよび第２の厚さは実質的に同じであり得る。さらに他の例では、第１の厚さおよび第２の厚さは実質的に異なり得る。例えば、第１の厚さおよび第２の厚さは、互いに少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％または少なくとも約３０％さえ異なり得る。さらに、１つの非限定的実施形態では、第１の厚さおよび第２の厚さは、互いに約９０％以下、例えば、約８０％以下、約７０％以下、約５０％以下異なり得る。第１の厚さと第２の厚さとの間の厚さ差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【０１０６】
一実施形態によると、第１の厚さは、本体の平均厚さの少なくとも約５％であり得る。他の例では、第１の厚さはより大きく、例えば、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％または少なくとも約５０％にさえなり得る。１つの非限定的実施形態では、第１の厚さは、本体の平均厚さの約９９％以下、例えば、約９０％以下、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、約５０％以下、約４０％以下または約３０％以下にさえなり得る。第１の厚さは、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。さらに、第２の厚さも、本体の平均厚さに関して第１の厚さと同じ属性を有することができる。また、中間層などの他の追加の層も、同じ特徴を有することができる。
【０１０７】
層６５７および６５８の各々は、互いに組成が異なっていてもよいことが認識されるだろう。特定の例では、第１の層６５７の組成は、少なくとも１種の元素が第２の層６５８の組成と異なっていてもよい。より具体的な例では、第１の層６５７の組成は、少なくとも１種のドーパント材料またはなお複数のドーパント材料が第２の層６５８の組成と異なっていてもよい。
【０１０８】
層６５７および６５８のいずれかに使用するのに適したドーパント材料は、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、バナジウムまたはこれらの組み合わせなどの元素または化合物を含むことができる。１つの特定の実施形態では、ドーパント材料は、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、ジルコニウム、タンタル、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、亜鉛およびこれらの組み合わせなどの元素を含む元素または化合物を含む。
【０１０９】
本体６５１は、層６５７および６５８のいずれか１つが互いに異なる量のドーパントを含有することができるように形成され得る。特定の例では、第１の層６５７は、本体６０１の幾何学的中心６０２を含む本体６５１の中心領域を含むことができる。他の実施形態では、第２の層６５８は、本体６５１の周辺領域を含んでもよい。一実施形態によると、第１の層６５７は第１のドーパント濃度（Ｄ１Ｃ）を有することができ、第２の層は第２のドーパント濃度（Ｄ２Ｃ）を有することができる。別の実施形態によると、第１の層６５７は、本体内の第２の層６５８の第２のドーパント濃度とは異なる第１のドーパント濃度を有することができる。特定の例では、第１のドーパント濃度は第２のドーパント濃度より高くなり得る。さらに他の代表的な本体では、第２のドーパント濃度は第１のドーパント濃度より高くなり得る。少なくとも一実施形態によると、本体６５１は、第２のドーパント濃度と異なる、したがって、ドーパント濃度差（ΔＤｃ）を定義する第１のドーパント濃度を有することができる。
【０１１０】
特定の例では、本体６５１の２つの層６５７と６５８との間のドーパント濃度差（ΔＤｃ）は、本体６５１内に存在するドーパントの総量に対して少なくとも約０．２重量％、例えば、少なくとも約０．６重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約１．４重量％、少なくとも約１．８重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約２．５重量％、少なくとも約３重量％、少なくとも約３．５重量％、少なくとも約４重量％または少なくとも約５重量％にさえなり得る。さらに、１つの非限定的実施形態によると、層６５７および６５８のいずれか１つの間のドーパント材料の量の全差は、本体の総重量に対して約３０重量％以下、約２６重量％以下、約２４重量％以下、約２０重量％以下、約１８重量％以下または約１６重量％以下にさえなり得る。層のいずれか１つの間のドーパント材料の量の差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができる。本明細書に記載されるように、前記重量百分率が本体の重量に基づいて列挙されているが、同百分率が対応する層の総重量に基づくことができることが認識されるだろう。例えば、第１の層６５７が層の総重量に対して５重量％のドーパントを有し、第２の層６５８が層の総重量に対して２重量％の同ドーパントを有したら、２つの層間の重量％差は３重量％と計算され得るだろう。
【０１１１】
別の実施形態では、層６５７と６５８層との間のドーパント材料濃度の差は、式［（Ｃ１−Ｃ２）／Ｃ１］×１００％（式中、Ｃ１はドーパント材料の高濃度の層であり、Ｃ２は低ドーパント材料濃度の層である）により定義される、少なくとも５％となり得る。他の例では、濃度差はより大きく、例えば、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％または少なくとも約９０％にさえなり得る。さらに他の例では、差は約１００％以下、例えば、約９９％以下、約８５％以下、約７５％以下、約６５％以下、約５５％以下、約４５％以下、約３５％以下、約２５％以下、約１５％以下または約１０％以下にさえなり得る。層のいずれかの間のドーパント濃度の差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【０１１２】
一実施形態によると、第２の層６５８は、ジルコニウムを含む第２のドーパントを含むことができる。より具体的には、第２のドーパントはジルコニアを含んでよい、より具体的にはジルコニアから本質的になることができる。特定の実施形態について、第２の層６５８は、第１の層６５７中のジルコニアの含量より多い含量のジルコニアを含むことができる。別の実施形態では、第１の層６５７と第２の層６５８との間のジルコニアのドーパント濃度差は、少なくとも約０．２重量％、例えば、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約１．４重量％、少なくとも約１．８重量％または少なくとも約２重量％にさえなり得る。さらに、１つの非限定的実施形態によると、層６５７および６５８のいずれか１つの間のドーパント材料の量の全差は、本体の総重量に対して約５０重量％以下、例えば、約３０重量％以下、約２５重量％以下、約２０重量％以下、約１５重量％以下または約１２重量％以下にさえなり得る。第１の層６５７と第２の層６５８との間のジルコニアドーパント材料の量の差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができる。
【０１１３】
１つの特定の態様によると、第１の層６５７は、第２の層６５８内の第２のドーパントとは異なる第１のドーパントを含むことができ、より具体的には、第１の層６５７は、第２の層６５８中に存在する第２のドーパント材料を本質的に含まなくてよい。同様に、特定の例では、第２の層６５８は、第１の層６５７内の第１のドーパントとは異なる第２のドーパントを含むことができ、より具体的には、第２の層６５８は、第１の層６５７中に存在する第１のドーパント材料を本質的に含まなくてよい。
【０１１４】
さらに、他の実施形態では、ドーパントは、加工中にある隣接層から別の層に拡散し得る。特に、制御された加工が、単一層中に最初に存在するドーパント材料の制御された放出が１つまたは複数の隣接層に伝達されて、特定の含量のドーパントを有する適当な複合成形研磨粒子を形成するまたは階段関数拡散境界を示しさえし得るように、層間のドーパントの制御された拡散を容易にし得る。
【０１１５】
示されている本体６５１は概して三角形の二次元形状を有する第１の層６５７と、第１の層６５７を覆う、実質的に類似の三角形の二次元形状を有する第２の層６５８とを含むが、本明細書の実施形態の複合本体は、層の各々が互いに異なる二次元形状を有することができる複数の層を含むことができることが認識されるだろう。例えば、図２０Ａに示されるように、成形研磨粒子は、本体２００１の長さおよび幅により定義される平面に見られる第１の二次元形状を有する第１の層２００２と、第２の二次元形状を有する、第１の層２００２を覆う第２の層２００３とを含む本体２００１を有するように形成され得る。特に、示されるように、第１の層２００２は概して多角形の二次元形状を有することができ、第２の層２００３は概して楕円体または円形の二次元形状を有することができる。
【０１１６】
図２０Ｂは、第１の二次元形状を有する第１の層２００５と、第２の二次元形状を有する第２の層２００６とを含む成形研磨粒子２００４を含む別の実施形態の図を含む。図２０Ａおよび２０Ｂは代表的なものであり、本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、それだけに限らないが、多角形、楕円体、数字、ギリシャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、多角形形状の組み合わせを有する複雑な形状、角部切頭形状およびこれらの組み合わせを含む、種々の異なる二次元形状を含む複数の層を含むことができ、本体は長さおよび幅の寸法により定義される平面に見られる多角形形状を備え、本体は三角形、長方形、四辺形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形およびこれらの組み合わせの群から選択される多角形形状を備えることが認識されるだろう。前記は、特定の加工技術の結果であり得る、角の特徴の少なくとも一部が欠けているまたは形状が変わっている角部切頭形状を含む。
【０１１７】
さらに、図２０Ａおよび２０Ｂで明らかなように、層の各々が互いに異なる二次元形状を有することができる層の組み合わせを含む成形研磨粒子は、層の寸法のいずれか１つについて異なる寸法特徴を有してもよい。このような成形研磨粒子を提供することは、研磨物品中の粒子の代替または改善した配置を容易にし得、さらに、研磨物品の性能または使用の改善を容易にし得る。例えば、第１の層２００２の二次元形状は、第２の層２００３の二次元形状の平均長さ（または直径）と有意に異なる平均長さ（または直径）を有することができる。さらに、第１の層２００２の二次元形状は、第２の層２００３の二次元形状の平均幅と有意に異なる平均幅を有することができる。さらに、第１の層２００２の二次元形状は、第２の層２００３の二次元形状の平均厚さと有意に異なる平均厚さを有することができる。
【０１１８】
図２０Ａおよび２０Ｂに同様に示されるように、層の各々は、互いに異なる面積または体積を有することができる。例えば、第１の層２００２の二次元形状の平均面積（例えば、主外面の平均表面積）は、第２の層２００３の二次元形状の平均面積と有意に異なることができる。さらに、第１の層２００２の二次元形状の平均体積は、第２の層２００３の二次元形状の平均体積と有意に異なることができる。例えば、第１の層２００２は、第１の層２００２が、第２の層２００３と比べて大きい本体２００１の総体積の体積部を備えるように、第２の層２００３の体積より有意に大きい体積を有することができる。さらに、代替実施形態では、第１の層２００２は、第２の層２００３の体積より有意に小さい体積を有することができる。
【０１１９】
図６Ｂを再度参照すると、本体は、第１の層６５７と第２の層６５８との間に配置された拡散界面６５９を含んでもよい。一実施形態では、拡散界面６５９は、第１の層６５７および第２の層６５８の境界を定義することができる。さらに、拡散界面６５９は、第１の層６５７および第２の層６５８を分離することができる。一実施形態によると、本体６５１は、第１の層６５７と第２の層６５８との間の拡散境界を定義する拡散界面６５９を有することができ、拡散界面６５９の第１の側（例えば、第１の層６５７内）の少なくとも１種のドーパントの濃度は、拡散界面６５９の反対側（例えば、第２の層６５８内）の同ドーパントの濃度と有意に異なることができる。拡散界面６５９は、第１の層６５７と第２の層６５８との間の２種以上のドーパント濃度の差を特徴づける境界を定義することができることが認識されるだろう。特定の例では、拡散界面６５９は、例えば、第１の層６５７中の第２のドーパントの濃度と比べた第２の層５６８中の第２のドーパントの濃度の階段関数差を含む、第１の層６５７と第２の層６５８との間の少なくとも１種のドーパントの濃度の階段関数差を定義することができる。
【０１２０】
拡散界面６５９は、第１の層６５７と第２の層６５８との間の全面積にわたって広がることができる。特定の例では、拡散界面６５９は、本体６５１の全長にわたって広がることができる。さらに、拡散界面６５９は、本体６５１の全幅にわたって広がることができる。拡散界面６５９は、平面輪郭、あるいは、曲線、弓状または不規則輪郭を有してもよいことが認識されるだろう。拡散界面６５９の形状および配向は、一部は拡散界面を定義する対応する層または部分の形状および配向に依存し得る。
【０１２１】
別の態様によると、第１の層６５７および第２の層６５８などの複数の部分を有する成形研磨粒子は、部分（または層）の１つが第２の隣接部分に対して圧縮状態にあることができ、第２の部分が対応する隣接部分に対して引張り状態にあることができるように形成され得る。例えば、図６Ｂの成形研磨粒子に関して、第１の層６５７は第２の層６５８に対して圧縮状態にあってよく、第２の層６５８は第１の層６５７に対して引張り状態にあってよい。あるいは、第２の層６５８は第１の層６５７に対して圧縮状態にあってよい。
【０１２２】
成形研磨粒子の本体の１つまたは複数の部分（例えば、層６５７および６５８）における圧縮および引張りの相対的な状態は、互いに対する部分の形状、寸法および組成の少なくとも１つの選択により制御され得る。特定の例では、成形研磨粒子の本体は、第１の部分と第２の部分との間の応力（またはひずみ）の差が少なくとも約５％、例えば、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％またはなお少なくとも約９０％となるように形成され得る。さらに、別の例では、第１の部分と第２の部分との間の応力（またはひずみ）の差は、約９０％以下、例えば、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、例えば、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、例えば、約２０％以下、約１０％以下または約５％以下にさえなり得る。本体の第１の部分と第２の部分との間の応力（またはひずみ）の差は、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。
【０１２３】
本明細書に記載されるように、本体６５１は、追加の部分または層を含んでもよい。例えば、本体６５１は、第１の層６５７と第２の層６５８との間に配置された少なくとも１つの中間層を含んでもよい。中間層は、第１の層６５７と実質的に同じ組成を有してもよい。さらに、中間層は、第２の層６５８と実質的に同じ組成を有してもよい。あるいは、中間層は、第１の層の組成と比べて実質的に異なる組成を有することができ、ドーパント材料の少なくとも１つの違いを含んでもよい。同様に、中間層は、第２の層の組成と比べて実質的に異なる組成を有することができ、少なくとも１種のドーパント材料の違いを含んでもよい。
【０１２４】
中間層は、第１の層６５７と第２の層６５８との間に配置され、上記拡散界面に加えて、追加の拡散界面を定義してもよい。したがって、本体は、第１の層と中間層と第２の拡散界面（例えば、中間層と第２の層６５８との間の第２の中間拡散界面）との間に第１の拡散界面（例えば、第１の中間拡散界面）を有してもよい。拡散界面の全てが、本明細書の実施形態により記載される拡散界面の特性を有することができる。
【０１２５】
図７は、実施形態による成形研磨粒子の透視図を含む。複合成形研磨粒子７００は、上主面７０２と、側面７０４、７０５および７０６により上主面７０２から離された下主面７０３とを有する本体７０１を含むことができる。複合成形研磨粒子７００は、複合材料の層の代替配置、特に、本体７０１内の異なる層のコア−シェル配置を表す。一実施形態によると、本体７０１は、側面７０４、７０５および７０６を含む本体の外側面と交差する第１の層７２１を含むことができる。特定の例では、第１の層７２１は、外側面７０４、７０５および７０６と交差し、これを定義することができる。さらに示されるように、第１の層７２１は、上主面７０２および下主面７０３の少なくとも一部を定義することができる。実際、示されるように、第１の層７２１は、第２の層７２３および第３の層７２４が第１の層７２１の内部体積内に配置されている概して環状の形状を有することができる。
【０１２６】
示されるように、本体は、層７２１により定義される周辺領域が、複合成形研磨粒子の中心領域などの別の領域を定義する別の層の少なくとも一部を囲むことができるように形成され得る。さらに、本体７０１は、第１の層７２１の内部体積内に配置されている第２の層７２３を含むことができる。第２の層７２３の一部は、上主面７０２と交差してもよい。さらに、第２の層７２３の一部は、底主面７０３と交差してもよい。実際、第２の層７２３の一部は、上主面７０２および下主面７０３の一部と交差し、これを定義してもよい。特に、第２の層７２３は、外側面７０４、７０５および７０６などの本体の外面の少なくとも一部から間隔をあけられてよい。実施形態によると、第２の層は、第１の層７２１の組成と異なってもよい組成を有する中心領域を定義してもよい。特定の例では、第２の層７２３は、本明細書の他の実施形態に記載されるように、第１の層７２１内のドーパント濃度とは異なるドーパント濃度を有する本体７０１の中心領域を定義してもよい。さらに、第２の層７２３は、第１の層７２１と第３の層７２４との間の中間層を定義してもよい。
【０１２７】
さらに示されるように、複合成形研磨粒子７００は、第２の層７２３および第１の層７２１の体積内に配置されている第３の層７２４を含む本体を含むことができる。第３の層７２４は中心領域を表し得、本体７０１の容積中点を表す本体７０４の幾何学的中心を含むことができる。実施形態によると、第３の層７２４は、例えば、外側面７０４、７０５および７０６を含む本体の１つまたは複数の外面から間隔をあけられ得る中心領域を表すことができる。さらに、第３の層７２４は、上主面７０２および底面７０３の一部と交差しこれを定義することができる本体７０１の中心領域を表し得る。しかしながら、第３の層７２４は、必ずしも本体７０１の外面の任意の部分を定義しなくてもおよびこれと交差しなくてもよく、任意の外面から間隔をあけた内部体積内に完全に含有されてもよいことが認識されるだろう。
【０１２８】
実施形態によると、本体は、周辺領域の体積部に対して本体の総体積の特定の体積部（体積％）を備える中心領域を含むことができる。例えば、本体７０１は、周辺領域の体積部と比べて本体の総体積の小さい体積部を備える中心領域を含有してもよい。さらに、代替実施形態では、本体７０１は、中心領域が周辺領域の体積部と比べて本体の総体積の大きい体積部を占めることができるように形成され得る。
【０１２９】
図８は、実施形態による複合成形研磨粒子の透視図を含む。示されるように、複合成形研磨粒子８００は、上主面８０２と、側面８０４、８０５および８０６により上主面８０２から間隔をあけられた下主面８０３とを有する本体８０１を含むことができる。前記実施形態は概して対称形状を有する周辺領域および中心領域を示しているが、本明細書の実施形態の代替複合研磨粒子は、非対称形状を有する周辺領域および中心領域を利用してもよいことが認識されるだろう。例えば、図８に示されるように、本体は、上主面８０２、下主面８０３ならびに側面８０４、８０５および８０６を含む、外面の種々の部分と交差し、これを定義する第２の層部分８２３のランダム配列を含むことができる。さらに、本体８０１は、本体８０１の幾何学的中心８９１を含むことができる第１の層８２１を含むことができる。
【０１３０】
さらに、第１の層８２１は、例えば、上主面８０２、下主面８０３ならびに側面８０４、８０５および８０６を含む、本体８０１の外面の種々の部分と交差し、これを定義し得る。特定の例では、第１の層８２１は、本体８０１の体積の大部分にわたって広がる連続相またはマトリックスを定義してもよく、第２の層部分は互いに間隔をあけられた分散型および離散的領域として存在する。よって、１つの特定の実施形態では、第１の層８２１は、本体の中心領域を表してもよい。さらに、特定の例では、第２の層部分８２３は、本体８０１の周辺領域を定義してもよい。
【０１３１】
実施形態によると、本体８０１の中心領域を定義する第１の層８２１は、非対称形状を有することができる。非対称形状は、本体８０１の長さおよび幅、あるいは本体８０１の幅および厚さにより定義される平面に見られ得る。さらに、本体８０１は、周辺領域を定義する第２の層部分８２３を含むことができ、周辺領域は非対称形状を有することができる。特定の例では、第２の層部分８２３により定義される周辺領域は、本体８０１の長さおよび幅により定義される平面、あるいは本体８０１の幅および厚さにより定義される平面に見られる非対称形状を有してもよい。
【０１３２】
図９は、実施形態による成形研磨粒子の一部の横断面図を含む。特に、成形研磨粒子は、底面９０４と、底面９０４に対向する上主面９０２と、底面９０４および上主面９０２を結合する側面９０３とを有する本体９０１を含むことができる。さらに示されるように、本体９０１は、底面９０４および上主面９０２を結合する側面９０３に対向する側面９０５を含むことができる。特定の実施形態によると、本体９０１は、曲線上主面９０２を有することができる。特に、いくつかの例では、上主面９０２は、中点での本体９０１の厚さ（ｔｍ）が側面９０３または９０５のいずれか一方での厚さ（ｔｅ）よりも大きくなるように凸状輪郭を有することができる。いくつかの実施形態については、底面９０２は、上主面９０２と比べて実質的に平面状であってもよい。
【０１３３】
図１０は、実施形態による代替成形研磨粒子の横断面図を含む。特に、成形研磨粒子は、底面１００４と、底面１００４に対向する上主面１００２と、互いに対向し、底面１００５および上主面１００２を結合する側面１００３および１００５とを含む本体１００１を有することができる。示されるように、本体１００１は、上主面１００２が凸状輪郭を有し、底面１００４も凸状輪郭を有し、結果として中点での厚さ（ｔｍ）が面１００１および１００５により定義される縁での本体１００１の厚さ（ｔｅ）よりも有意に大きくなる特に独特の輪郭を有することができる。
【０１３４】
図１１は、実施形態による代替成形研磨粒子の横断面図を含む。特に、成形研磨粒子は、底面１１０４と、底面１１０４に対向する上主面１１０２と、互いに対向し、底面１１０４および上主面１１０２を分離する側面１１０３および１１０５とを含む本体１１０１を有することができる。示されるように、本体１１０１は、上主面１１０２が凹状輪郭を有することができ、底面１１０４が実質的に平面状輪郭を有することができ、結果として中点での厚さ（ｔｍ）が面１１０１および１１０５により定義される縁での本体１１０１の厚さ（ｔｅ）よりも有意に小さくなる独特の輪郭を有することができる。
【０１３５】
図１２は、実施形態による代替成形研磨粒子の横断面図を含む。特に、成形研磨粒子は、底面１２０４と、底面１２０４に対向する上主面１２０２と、互いに対向し、底面１２０４および上主面１２０２を分離する側面１２０３および１２０５とを含む本体１２０１を有することができる。示されるように、本体１２０１は、上主面１２０２が凹状輪郭を有することができ、底面１２０４が凹状輪郭を有することができ、結果として中点での厚さ（ｔｍ）が面１２０１および１２０５により定義される縁での本体１２０１の厚さ（ｔｅ）よりも有意に小さくなる独特の輪郭を有することができる。
【０１３６】
実施形態によると、本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、少なくとも２つの外面が互いに有意に異なる二次元形状を有するように形成され得る。特に、成形研磨粒子は、上主面の二次元形状と有意に異なる二次元形状を有する底主面を有することができる。より具体的な実施形態では、二次元形状は、本明細書の実施形態に示される二次元形状のいずれか１つであることができる。例えば、底面は第１の多角形形状であることができ、上主面は異なる多角形形状であることができる。
【０１３７】
図１３は、実施形態による成形研磨粒子の透視図を含む。成形研磨粒子１３００は、底面１３０４と、側面１３０５、１３０６および１３０７により底面１３０４から間隔をあけられた上面１３０３とを有する本体１３０１を含む。図１３に示されるように、底面１３０４は概して三角形の形状を有することができるが、上面１３０３は楕円体形状を有することができる。
【０１３８】
図１４Ａは、実施形態による成形研磨粒子の透視図を含む。特に、本体１４０１は、第１の長辺１４０２と、第２の長辺１４０３と、第３の長辺１４０４とを有することができる。さらに、本体１４０１は、第１の長辺１４０２および第２の長辺１４０３に結合した第１の短辺１４０５を含むことができる。本体１４０１は、第１の長辺１４０２および第３の長辺１４０４に結合した第２の短辺１４０６をさらに含んでもよい。成形研磨粒子の本体１４０１は長さおよび幅により定義される平面に見られる概して五角形の形状を有すると考えられ得るが、特定の例では、本体１４０１は、第１の短辺１４０５および第２の短辺１４０６が、別に角１４２２などの角が存在する平坦な面を定義する角部切頭三角形として定義され得る。特に、このような角部切頭形状は、本明細書に記載される工程を通して形成されるバッチ中の成形研磨粒子の有意な部分を表し得る。
【０１３９】
示されるように、本体１４０１は、本体１４０１の上主面１４３０で見られる第１の長辺１４０２と第１の短辺１４０５との間に定義される第１の角度１４０７を有することができる。実施形態によると、第１の角度１４０７は、約９０°より大きくなり得る。より具体的な例では、第１の角度１４０７は、少なくとも約９２°、少なくとも約９５°、少なくとも約１００°または少なくとも約１０５°にさえなり得る。さらに、第１の角度は、１つの非限定的実施形態では、約１６０°以下となり得る。
【０１４０】
本体は、本体１４０１の上主面１４３０で見られる第１の短辺１４０５と第２の長辺１４０３との間で形成される第２の角度１４０８をさらに含むことができる。実施形態によると、第２の角度１４０８は、第１の角度１４０７と同じになり得る。さらに、別の実施形態では、第２の角度１４０８は、第１の角度１４０７と異なり得る。１つの例によると、第２の角度１４０８は鈍角となり得る。あるいは、第２の角度１４０８は、約９０°より大きい、より具体的には、少なくとも約９２°、少なくとも約９５°、少なくとも約１００°または少なくとも約１０５°にさえなり得る。さらに、第２の角度１４０８は、１つの非限定的実施形態では、約１６０°以下となり得る。
【０１４１】
さらに示されるように、成形研磨粒子の本体１４０１は、本体１４０１の上主面１４３０で見られる第２の短辺１４０６と第１の長辺１４０２との間の角度として定義される第３の角度１４０９を含むことができる。第３の角度１４０９は、第１の角度１４０７または第２の角度１４０８と同じであってもよい。あるいは、第３の角度１４０９は、第１の角度１４０７および第２の角度１４０８と異なっていてもよい。
【０１４２】
本体１４０１はまた、第２の短面１４０６と第３の長辺１４０４との間の角度として定義される第４の角度１４１０を含むことができる。第４の角度１４１０は、第１の角度１４０７、第２の角度１４０８または第３の角度１４０９と異なっていてもよい。特定の例では、第４の角度１４１０は、第１の角度１４０７より小さい、第２の角度１４０８より小さいまたは第３の角度１４０９より小さくなり得る。少なくとも１つの特定の実施形態では、第４の角度１４１０は、実質的に直交（９０°）であってもよい。さらに他の例では、第４の角度１４１０は９０°より大きくてもよい。
【０１４３】
本体１４０１は、本体１４０１の上主面１４３０で下向きに見られる第３の長辺１４０４と第２の長辺１４０３との間の第５の角度１４１１をさらに含んでもよい。特に、第５の角度１４１１は、第１の角度１４０７、第２の角度１４０８、第３の角度１４０９または第４の角度１４１０と異なり得る。特定の例では、第５の角度１４１１は、第１の角度１４０７より小さい、第２の角度１４０８より小さい、第３の角度１４０９より小さいまたは第４の角度１４１０より小さくさえなり得る。第５の角度１４１１は、三角形の角１４２２を定義することができるので、約９０°より小さい、より具体的には約７０°より小さくなり得る。本体１４０１は第１の短辺および第２の短辺１４０６を有するものとして示されているが、本体が第２の長辺および第３の長辺１４０４を分離する第３の短辺を組み込むことができることが認識されるだろう。
【０１４４】
実施形態によると、第１の短辺１４０５は、第１の長辺１４０２の長さの約６０％以下の長さを有することができる。他の実施形態では、第１の長辺１４０２に対する第１の短辺１４０５の長さはより小さく、例えば、約５０％以下または約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下または約１５％以下にさえなり得る。さらに、第１の短辺１４０５は、第１の長辺１４０２の長さの少なくとも約２％、例えば、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％または少なくとも約２０％にさえなり得る。第１の短辺１４０５の長さは、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内にあることができることが認識されるだろう。さらに、第２の短辺１４０６の長さは、第１の長辺１４０２に対する第１の短辺１４０５と同じ特性を有することができることが認識されるだろう。さらに、第２の短辺１４０６の長さは、第１の短辺１４０５の長さに関して異なっていてもよい。
【０１４５】
実施形態によると、第１の長辺１４０２は、第２の長辺１４０３の長さ（ｌ２）と実質的に等しい長さ（ｌ１）を有することができる。さらに、第１の長辺１４０２の長さ（ｌ１）は、第２の長辺１４０３の長さ（ｌ２）と有意に異なっていてもよい。さらに、第１の長辺１４０２の長さ（ｌ１）は、第３の長辺１４０４の長さ（ｌ３）と実質的に同じであってもよい。あるいは、第１の長辺１４０２の長さ（ｌ１）は、第３の長辺１４０４の長さ（ｌ３）と有意に異なっていてもよい。さらに、第２の長辺１４０３の長さ（ｌ２）は、第３の長辺１４０４の長さ（ｌ３）と実質的に同じであってもよい。あるいは、第２の長辺１４０３の長さ（ｌ２）は、第３の長辺１４０４の長さ（ｌ３）と有意に異なっていてもよい。
【０１４６】
図１４Ｂは、図１４Ａの成形研磨粒子の一部の横断面図を含む。特に、横断面画像は、本体１４０１の１つの角１４２１の点および本体１４０１の中点１４４１により定義される軸１４５０を通ってとられている。特定の実施形態によると、本体１４０１は、角１４２１で測定される本体の厚さと比べて大きい成形研磨粒子の中点１４４１での厚さを有することができる。特定の例では、成形研磨粒子は、少なくとも１．１の角／中点示差厚さ（角／中点示差厚さ（ｃ／ｍΔｔ）は少なくとも１つの角の厚さで割った中点での本体の厚さの尺度である）を有することができる。特定の実施形態では、角／中点示差厚さはより大きく、例えば、少なくとも約１．２、少なくとも約１．４、少なくとも約１．６、少なくとも約１．８、少なくとも約２、少なくとも約２．２、少なくとも約２．４、少なくとも約３または少なくとも約４にさえなり得る。さらに、１つの非限定的実施形態では、角／中点示差厚さ（ｃ／ｍΔｔ）は、約２０以下、例えば、約１８以下、約１５以下、約１２以下、約１０以下、約８以下、約６以下または約４以下にさえなり得る。本明細書の成形研磨粒子は、上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内の角／中点示差厚さ（ｃ／ｍΔｔ）を有する本体を有することができることが認識されるだろう。
【０１４７】
上記特性は、成形研磨粒子のバッチに帰属し得ることが認識されるだろう。バッチは、ランダムに選択される少なくとも約２０個の離散成形研磨粒子の標本を含むことができる。標本の離散成形研磨粒子の各々が、バッチを表す標本の中点厚さおよび角厚さの平均寸法を決定するために測定され得る。
【０１４８】
図１４Ｃは、図１４Ａの成形研磨粒子の一部の横断面図を含む。特に、図１４Ｃは、中点１４４１および本体１４０１の辺１４０３の中点１４４２を通って広がる軸として定義される軸１４６０に沿った成形研磨粒子の横断面図を含む。一実施形態によると、本体１４０１は、本体１４０１の中点縁１４４２での厚さよりも大きい本体１４０１の中点１４４１での厚さを有することができる。特に、成形研磨粒子は、少なくとも１．１の縁／中点示差厚さ（ｅ／ｍΔｔ）（縁／中点示差厚さは２つの角の間の中点での側面の厚さで割った中点１３４１での本体の厚さの尺度である）を有することができる。他の実施形態では、縁／中点示差厚さ（ｅ／ｍΔｔ）はより大きく、例えば、少なくとも約１．２、少なくとも約１．４、少なくとも約１．６、少なくとも約１．８、少なくとも約２、少なくとも約２．２、少なくとも約２．４、少なくとも約３または少なくとも約４にさえなり得る。さらに、１つの非限定的実施形態では、縁／中点示差厚さ（ｅ／ｍΔｔ）は、約２０以下、例えば、約１８以下、約１５以下、約１２以下、約１０以下、約８以下、約６以下または約４以下にさえなり得る。本明細書の成形研磨粒子は、上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内の縁／中点示差厚さ（ｅ／ｍΔｔ）を有する本体を有することができることが認識されるだろう。
【０１４９】
上記特性は、成形研磨粒子のバッチに帰属し得ることが認識されるだろう。バッチは、ランダムに選択される少なくとも約２０個の離散成形研磨粒子の標本を含むことができる。標本の離散成形研磨粒子の各々が、バッチを表す標本の中点厚さおよび角厚さの平均寸法を決定するために測定され得る。
【０１５０】
図１５は、別の実施形態による成形研磨粒子の図を含む。描かれるように、成形研磨粒子１５００は、本明細書の実施形態により形成され得る本体１５０１を含むことができる。特に、成形研磨粒子は穴開け工程を通して押出シートから形成され得る。本体１５０１は、縦軸１５０４に沿って広がる中心部分１５０２を含むことができる。第１の放射状アーム１５０６は、中心部分１５０２の長さに沿って中心部分１５０２から外向きに広がり得る。第２の放射状アーム１５０８は、中心部分１５０２の長さに沿って中心部分１５０２から外向きに広がり得る。第３の放射状アーム１５１０は、中心部分１５０２の長さに沿って中心部分１５０２から外向きに広がり得る。さらに、第４の放射状アーム１５１２は、中心部分１５０２の長さに沿って中心部分１５０２から外向きに広がり得る。放射状アーム１５０６、１５０８、１５１０および１５１２は、成形研磨粒子１５００の中心部分１５０２の周りに等間隔で配置され得る。
【０１５１】
図１５に示されるように、第１の放射状アーム１５０６は、概して矢印形の遠位端１５２０を含み得る。第２の放射状アーム１５０８は、概して矢印形の遠位端１５２２を含み得る。第３の放射状アーム１５１０は、概して矢印形の遠位端１５２４を含み得る。さらに、第４の放射状アーム１５１２は、概して矢印形の遠位端１５２６を含み得る。
【０１５２】
図１５はまた、成形研磨粒子１５００が、第１の放射状アーム１５０６と第２の放射状アーム１５０８との間の第１の空隙１５３０を含んで形成され得ることを示している。第２の空隙１５３２は、第２の放射状アーム１５０８と第３の放射状アーム１５１０との間に形成され得る。また、第３の空隙１５３４は、第３の放射状アーム１５１０と第４の放射状アーム１５１２との間に形成され得る。さらに、第４の空隙１５３６は、第４の放射状アーム１５１２と第１の放射状アーム１５０６との間に形成され得る。
【０１５３】
図１６および図１７は、別の実施形態による成形研磨粒子の図を含む。示されるように、成形研磨粒子１６００は、概して立方体様形状を有する本体１６０１を含み得る。成形研磨粒子が他の多面体形状を有するように形成されてもよいことが認識されるだろう。本体１６０１は、第１の端面１６０２と、第２の端面１６０４と、第１の端面１６０２と第２の端面１６０４との間に広がる第１の側面１６０６と、第１の端面１６０２と第２の端面１６０４との間に広がる第２の側面１６０８とを有し得る。さらに、本体１６０１は、第１の端面１６０２と第２の端面１６０４との間に広がる第３の側面１６１０と、第１の端面１６０２と第２の端面１６０４との間に広がる第４の側面１６１２とを有することができる。
【０１５４】
示されるように、第１の端面１６０２および第２の端面１６０４は、互いに平行であり、側面１６０６、１６０８、１６１０および１６１２により離されており、本体に立方体様構造をもたらすことができる。しかしながら、特定の態様では、第１の端面１６０２が第２の端面１６０４に関して回転してねじり角度１６１４を確立してもよい。特定の例では、成形研磨粒子１６００は、シートを分割する工程、より具体的にはねじり角度を最終的に形成された成形研磨粒子に与える特定の様式で回転されたまたはねじられたシートを分割する工程を含む、本明細書に記載される工程から形成され得る。特定の例では、本体１６０１のねじれは、１つまたは複数の軸に沿っていてもよく、特定の型のねじり角度を定義することができる。例えば、図１７の本体の下向き図に示されるように、縦軸１６８０を見下ろすと、本体１６０１の幅の寸法に沿って広がる横軸１６８１および本体１６０１の高さの寸法に沿って広がる垂直軸１６８２により定義される平面に平行な端面１６０２上の本体１６０１の長さが定義される。
【０１５５】
一実施形態によると、本体１６０１は、端面１６０２および１６０４が互いに対して回転するように、縦軸周りの本体１６０１のねじれを定義する縦ねじり角度１６１４を有することができる。ねじり角度１６１４は、図１７に示されるように、第１の辺１６２２のタンジェントおよび第２の辺１６２４間の角度（第１の辺１６２２および第２の辺１６２４は側面（１６１０および１６１２）の２つの間に縦に広がる共通の辺１６２６により結合されこれを共有している）として測定され得る。他の成形研磨粒子が横軸、垂直軸およびこれらの組み合わせに対するねじり角度を有するように形成されてもよいことが認識されるだろう。いずれのこのようなねじり角度も、本明細書の実施形態に記載される値を有することができる。
【０１５６】
特定の態様では、ねじり角度１６１４は少なくとも約１°となり得る。他の例では、ねじり角度１６１４はより大きく、例えば、少なくとも約２°、少なくとも約５°、少なくとも約８°、少なくとも約１０°、少なくとも約１２°、少なくとも約１５°、少なくとも約１８°、少なくとも約２０°、少なくとも約２５°、少なくとも約３０°、少なくとも約４０°、少なくとも約５０°、少なくとも約６０°、少なくとも約７０°、少なくとも約８０°または少なくとも約９０°にさえなり得る。さらに、特定の実施形態によると、ねじり角度１６１４は、約３６０°以下、例えば約３３０°以下、例えば約３００°以下、約２７０°以下、約２３０°以下、約２００°以下または約１８０°以下にさえなり得る。特定の成形研磨粒子は、上記最小および最大角度のいずれかの間の範囲内のねじり角度を有することができることが認識されるだろう。
【０１５７】
図１８は、実施形態による研磨粒子材料を組み込む被覆研磨物品の横断面図を含む。示されるように、被覆研磨材１８００は、基板１８０１と、基板１８０１の表面を覆うメイクコート１８０３とを含むことができる。被覆研磨材１８００は、研磨粒子材料１８０６をさらに含むことができる。研磨粒子材料は、第１の型の成形研磨粒子１８０５と、必ずしも成形研磨粒子でなくてもよく、ランダムな形状を有する希釈研磨粒子の形の第２の型の研磨粒子材料１８０７とを含むことができる。被覆研磨材１８００は、研磨粒子材料１８０６およびメイクコート１８０４を覆いこれらに結合しているサイズコート１８０４をさらに含んでもよい。
【０１５８】
一実施形態によると、基板１８０１は、有機材料、無機材料およびこれらの組み合わせを含むことができる。特定の例では、基板１８０１は、織布材料を含むことができる。しかしながら、基板１８０１は、不織布材料で作られていてもよい。特に適当な基板材料は、ポリマー、特に、ポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレン、ＤｕＰｏｎｔのＫＡＰＴＯＮなどのポリイミド、紙を含む有機材料を含むことができる。いくつかの適当な無機材料は、金属、金属合金、特に、銅、アルミニウム、鋼の箔およびこれらの組み合わせを含むことができる。
【０１５９】
メイクコート１８０３は、単一工程で基板１８０１の表面に塗布され得る、あるいは、研磨粒子材料１８０６がメイクコート１８０３材料と組み合わされて混合物として基板１８０１の表面に塗布され得る。メイクコート１８０３の適当な材料は、有機材料、特に、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、シェラックおよびこれらの組み合わせを含む高分子材料を含むことができる。一実施形態では、メイクコート１８０３は、ポリエステル樹脂を含むことができる。次いで、樹脂および研磨粒子材料を基板に硬化するために、被覆基板が加熱され得る。一般に、被覆基板１８０１は、この硬化工程中、約１００℃〜約２５０℃未満の間の温度に加熱され得る。
【０１６０】
研磨粒子材料１８０６は、本明細書の実施形態による成形研磨粒子を含むことができる。特定の例では、研磨粒子材料１８０６は、異なる型の成形研磨粒子を含んでもよい。異なる型の成形研磨粒子は、本明細書の実施形態に記載されるように、組成、二次元形状、三次元形状、サイズおよびこれらの組み合わせが互いに異なっていてもよい。示されるように、被覆研磨材１８００は、概して三角形の二次元形状を有する成形研磨粒子１８０５を含むことができる。
【０１６１】
他の型の研磨粒子１８０７は、成形研磨粒子１８０５とは異なる希釈粒子であり得る。例えば、希釈粒子は、組成、二次元形状、三次元形状、サイズおよびこれらの組み合わせが成形研磨粒子１８０５とは異なり得る。例えば、研磨粒子１８０７は、ランダムな形状を有する従来の粉砕研磨粗粒を表すことができる。研磨粒子１８０７は、成形研磨粒子１８０５の中央粒径より小さい中央粒径を有し得る。
【０１６２】
研磨粒子材料１８０６を含有したメイクコート１８０３を十分に形成した後、研磨粒子材料１８０６を覆い定位置に結合するためにサイズコート１８０４が形成され得る。サイズコート１８０４は有機材料を含むことができ、高分子材料から本質的に作られてもよく、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、シェラックおよびこれらの混合物を使用することができる。
【０１６３】
図１９は、実施形態による研磨粒子材料を組み込んだ結合型研磨物品の図を含む。示されるように、結合型研磨材１９００は、ボンド材料１９０１と、ボンド材料に含有される研磨粒子材料１９０２と、ボンド材料１９０１内の気孔１９０８とを含むことができる。特定の例では、ボンド材料１９０１は、有機材料、無機材料およびこれらの組み合わせを含むことができる。適当な有機材料は、エポキシ、樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドおよびこれらの組み合わせなどのポリマーを含むことができる。特定の適当な無機材料は、金属、金属合金、ガラス相材料、結晶相材料、セラミックおよびこれらの組み合わせを含むことができる。
【０１６４】
いくつかの例では、結合型研磨材１９００の研磨粒子材料１９０２は、成形研磨粒子１９０３を含むことができる。特定の例では、成形研磨粒子１９０３は、本明細書の実施形態に記載されるように、組成、二次元形状、三次元形状、サイズおよびこれらの組み合わせが互いに異なり得る異なる型の粒子であり得る。あるいは、結合型研磨物品は、単一の型の成形研磨粒子を含むことができる。
【０１６５】
結合型研磨材１９００は、組成、二次元形状、三次元形状、サイズおよびこれらの組み合わせが、成形研磨粒子１９０３とは異なり得る希釈研磨粒子を表すある型の研磨粒子材料１９０７を含むことができる。
【０１６６】
結合型研磨材１９００の気孔１９０８は、開放気孔、閉鎖気孔およびこれらの組み合わせであってよい。気孔１９０８は、結合型研磨材１９００の本体の総体積基準で、多量（体積％）で存在し得る。あるいは、気孔１９０８は、結合型研磨材１９００の本体の総体積基準で、少量（体積％）で存在し得る。ボンド材料１９０１は、結合型研磨材１９００の本体の総体積基準で、多量（体積％）で存在し得る。あるいは、ボンド材料１９０１は、結合型研磨材１９００の本体の総体積基準で、少量（体積％）で存在し得る。さらに、研磨粒子材料１９０２は、結合型研磨材１９００の本体の総体積基準で、多量（体積％）で存在し得る。あるいは、研磨粒子材料１９０２は、結合型研磨材１９００の本体の総体積基準で、少量（体積％）で存在し得る。
【０１６７】
図２１は、実施形態による成形研磨粒子の側面図を含む。示されるように、成形研磨粒子２１００は、第１の層２１０２と、第１の層２１０２を覆う第２の層２１０３とを含む本体２１０１を含むことができる。実施形態によると、本体２１０１は、互いに階段状構成で配置された層２１０２および２１０３を有することができる。階段状構成は、成形研磨粒子の本体の２つ以上の部分（例えば、層）の間の誤配向度（ａ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）により特徴づけられ得る。誤配向度は、１つまたは複数の加工パラメータにより制御または事前決定され得、研磨物品中の研磨粒子の配置および研磨物品の性能の改善を容易にし得る。
【０１６８】
階段状構成は、第１の層２１０２の第１の辺２１０５と第２の層２１０６の第２の辺２１０６との間の最大側方距離２１０７として定義され得る側方偏位２１０４により定義され得る。特に、本体２１０１はまた、第２の層２１０３の一部が第１の層２１０２から突き出る階段状構成２１０８も示すが、側方偏位２１０４が階段状構成２１０８の側方距離と比べて大きい側方距離２１０７を有するので、このような階段状構成は必ずしも本体２１０１の側方偏位を定義することができるわけではない。さらに、図２０Ｂに記載されるように、側方偏位２１０９は、上面図から実行可能な側方偏位の分析を行うために、本体２００１の中点２０２０に向かう方向の第１の層２００２の辺と第２の層２００３の辺との間の距離２１１０により測定され得る。例えば、側方偏位を含む本明細書の実施形態の任意の特徴は、例えば、ＩｍａｇｅＪソフトウェアを含む適当な画像化ソフトウェアを使用して分析され得る。
【０１６９】
一実施形態によると、本体２１０１は、本体２１０１の長さの少なくとも約１％の側方距離２１０７により定義される側方偏位を有することができる。他の実施形態では、側方距離２１０７はより大きく、例えば、本体２１０１の長さの少なくとも約２％、少なくとも約５％、少なくとも約８％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％または少なくとも約５０％にさえなり得る。さらに１つの非限定的実施形態では、側方距離２１０７は、本体２１０１の長さの約９０％以下、例えば、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下または約２０％以下にさえなり得る。
【０１７０】
本明細書の実施形態の特性のいずれも、成形研磨粒子のバッチに帰属し得ることが認識されるだろう。成形研磨粒子のバッチは、必ずしも含む必要はないが、同じ形成工程を通して製造された成形研磨粒子の群を含むことができる。さらに別の例では、成形研磨粒子のバッチは、特定の形成法とは独立していてもよいが、粒子の特定の集団中に存在する１つまたは複数の明確な特徴を有する、固定研磨物品、より具体的には被覆研磨物品などの研磨物品の成形研磨粒子の群となり得る。例えば、粒子のバッチは、商業用等級の研磨製品を形成するのに適した量の成形研磨粒子、例えば、少なくとも約２０ｌｂｓ．の粒子を含み得る。
【０１７１】
さらに、本明細書の実施形態の特徴（例えば、アスペクト比、複数の部分、複数の層、拡散界面、厚さの差、二次元形状の違い等）のいずれも、単一粒子の部分、バッチの粒子の標本抽出からの中央値、またはバッチからの粒子の標本抽出の分析から得られる平均値であり得る。明示しない限り、本明細書での特性の言及は、バッチの適当な数の粒子の無作為抽出から得られる統計的に有意な値に基づく中央値の言及とみなされ得る。特に、本明細書の特定の実施形態については、標本サイズは、粒子のバッチから無作為に選択された少なくとも１０個、より典型的には少なくとも４０個の粒子を含むことができる。
【０１７２】
本明細書の実施形態に記載される特徴のいずれも、成形研磨粒子のバッチの少なくとも一部に存在する特徴を表すことができる。一部は、バッチの粒子の総数の少数部分（例えば、５０％未満および１％〜４９％の間の任意の整数）、バッチの粒子の総数の多数部分（例えば、５０％以上および５０％〜９９％の間の任意の整数）、またはバッチの粒子の本質的に全部（例えば、９９％〜１００％の間）でさえあり得る。バッチの任意の成形研磨粒子の１つまたは複数の特徴の提供は、研磨物品中の粒子の代替または改善された配置を容易にし、さらに、研磨物品の性能または使用の改善を容易にし得る。
【０１７３】
粒子材料のバッチは、第１の型の成形研磨粒子を含む第１の部分と、第２の型の成形研磨粒子を含む第２の部分とを含むことができる。バッチ内の第１の部分および第２の部分の含量は、少なくとも一部は特定の加工パラメータに基づいて制御され得る。第１の部分および第２の部分を有するバッチの提供は、研磨物品中の粒子の代替または改善された配置を容易にし得、さらに、研磨物品の性能または使用の改善を容易にし得る。
【０１７４】
第１の部分は、複数の成形研磨粒子を含むことができ、第１の部分の粒子の各々は同じ二次元形状、実質的に類似の複合体を作り出す部分の同じ構成（例えば、同じ数または配向の層）などの実質的に同じ特徴を有することができる。バッチは、種々の含量の第１の部分を含んでよい。例えば、第１の部分は少量で存在しても多量で存在してもよい。特定の例では、第１の部分は、バッチ内の部分の総含量に対して少なくとも約１％、例えば、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％またはなお少なくとも約７０％の量で存在し得る。さらに、別の実施形態では、バッチは、バッチ内の全部分の約９９％以下、例えば、約９０％以下、約８０％以下、約７０％以下、約６０％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約８％以下、約６％以下またはなお約４％以下を含んでもよい。バッチは、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内の含量の第１の部分を含むことができる。
【０１７５】
第２の部分は、複数の成形研磨粒子を含むことができ、第２の部分の成形研磨粒子の各々は、実質的に同じ型の二次元形状を有することができる。第２の部分は、第１の部分の複数の成形研磨粒子と比べて異なり得る本明細書の実施形態の１つまたは複数の特徴を有することができる。特定の例では、バッチは、第１の部分に対して少ない含量の第２の部分を含んでもよく、より具体的には、バッチ内の粒子の総含量に対して少含量の第２の部分を含んでもよい。例えば、バッチは、例えば、約４０％以下、例えば、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約８％以下、約６％以下または約４％以下さえ含む特定の含量の第２の部分を含有してもよい。さらに少なくとも１つの（ｏｎ）非限定的実施形態では、バッチは、バッチ内の部分の総含量に対して少なくとも約０．５％、例えば、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、少なくとも約４％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％または少なくとも約２０％の第２の部分を含有してもよい。バッチは、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内の含量の第２の部分を含有することができることが認識されるだろう。
【０１７６】
さらに、代替実施形態では、バッチは、第１の部分に対して多い含量の第２の部分を含んでもよく、より具体的には、バッチ内の粒子の総含量に対して多含量の第２の部分を含むことができる。例えば、少なくとも一実施形態では、バッチは、バッチの全部分に対して少なくとも約５５％、例えば、少なくとも約６０％の第２の部分を含有してもよい。
【０１７７】
１つの特定の実施形態では、バッチは、複数の成形研磨粒子を含む第１の部分を含むことができ、粒子の各々は第１の層と第１の層を覆う第２の層とを含む本体を有する。バッチは、複数の成形研磨粒子を含む第２の部分を含むことができ、粒子の各々は第１の層と、第１の層を覆う第２の層と、第１の層と第２の層との間に配置された中間層とを含む本体を有する。前記実施形態は、少なくとも第１および第２の部分を含むことができる種々の代表的なバッチの１つであり、部分の各々が複数の成形研磨粒子を含み、異なる部分の粒子の各々が互いに異なる少なくとも１つの特徴を有することが認識されるだろう。
【０１７８】
バッチは、例えば、第１および第２の部分の粒子の特徴とは異なり得る第３の特徴を有する複数の成形研磨粒子を備える第３の部分を含む他の部分を含むことができることが認識されるだろう。バッチは、第２の部分および第１の部分に対して種々の含量の第３の部分を含んでもよい。第３の部分は、少数量で存在しても多数量で存在してもよい。特定の例では、第３の部分は、バッチ内の全部分の約４０％以下、例えば、約３０％以下、約２０％以下、約１０％以下、約８％以下、約６％以下または約４％以下の量でさえ存在してもよい。さらに、他の実施形態では、バッチは、最小含量の第３の部分、例えば、少なくとも約１％、例えば、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％または少なくとも約５０％さえ含んでもよい。バッチは、上記最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内の含量の第３の部分を含むことができる。さらに、バッチは、本明細書の実施形態の部分のいずれかと同じ量で存在し得る一定含量の希釈不規則形状研磨粒子を含んでもよい。
【実施例】
【０１７９】
Ｓａｓｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商業的に入手可能な３５〜４６重量％のベーマイトを含むゲルの形の第１の混合物を製造する。混合物は水、少含量の硝酸および有機材料も含む。第１の混合物を、約１〜２．５ｍｍの辺の長さを有する等辺三角形形状開口部を有する第１のスクリーンの開口部中に印刷し、第１のスクリーンに第１の群の前駆体成形研磨粒子を形成する。
【０１８０】
ドーパント前駆体の総固形分に対して約１重量％の添加剤と共に第１の混合物を使用して、ゲルの形の第２の混合物を製造する。ドーパント前駆体はＮｙａｃｏｌとして商業的に入手可能な酢酸塩安定化コロイドジルコニアとする。第２のスクリーンを第１の群の前駆体成形粒子上に配置する。第２のスクリーンは、約１〜２．５ｍｍの辺の長さを有する等辺三角形形状開口部を有する。第２の混合物を第２のスクリーンの開口部中および第１の群の前駆体成形研磨粒子の表面上に印刷する。粒子を乾燥させ、次いで、１３００℃〜１４００℃で１５分〜１時間空気中で焼成する。
【０１８１】
粒子を実施例１にしたがって形成し、画像化分析に供した。図２２は、実施例１の実施形態により形成される代表的な粒子の側面画像を含む。示されるように、本体２２０１は、第１の層２２０２と第１の層２２０２を覆う第２の層２２０３とを有する。層２２０２および２２０３は、画像に示されるように、階段状構成で配向しており、第２の層２２０３の辺の長さにより測定される本体の長さに対して約１７％の側方偏位距離を定義する。実施例１により形成される粒子の有意な部分がこの階段状構成を示した。
【０１８２】
図２３Ａおよび２３Ｂは、実施例１により製造される成形研磨粒子の画像を含む。図２３Ａの成形研磨粒子は、第１の層２３０２と第１の層２３０２を覆う第２の層２３０３とを含む本体２３０１を有する。示されるように、元素ラインスキャンを本体２３０１の厚さを横切る線２３００で行って、第２の層２３０３のジルコニウム含有ドーパント材料の第１の層２３０２への拡散プロファイルを分析した。特に、第２の層２３０３中、２３０４で示されるドーパントの含量は、２３０５で示される第１の層２３０２中のドーパントの含量と比べて有意に異なる。特に、第２の層２３０３中のドーパントの含量は、第１の層２３０２中のドーパントの含量よりも有意に大きい。
【０１８３】
本体２３０１は、第１の層２３０２と第２の層２３０２との間のドーパント濃度の階段関数差により定義される拡散界面２３０６を含む。ドーパント材料のいくらかの拡散が第２の層２３０３から第１の層２３０２に起こったが、第１の層２３０２中の２３０５で測定されるジルコニウムの含量と比べた第２の層２３０３中の２３０４でのジルコニウム含量の差に基づいて、拡散界面が明らかである。
【０１８４】
図２３Ｂの成形研磨粒子は、第１の層２３１２と第１の層２３１２を覆う第２の層２３１３とを含む本体２３１１を有する。示されるように、元素ラインスキャンを本体２３１１の厚さを横切る線２３１０で行って、第２の層２３１３のジルコニウム含有ドーパント材料の第１の層２３１２への拡散プロファイルを分析した。特に、第２の層２３１３中、２３１４で示されるドーパントの含量は、２３１５で示される第１の層２３１２中のドーパントの含量と比べて有意に異なる、特に有意に大きい。さらに、本体２３１１は、第１の層２３１１と第２の層２３１２との間のドーパント濃度の階段関数差により定義される明らかな拡散界面２３１６を有する。ドーパント材料のいくらかの拡散が第２の層２３１３から第１の層２３１２に起こったが、第１の層２３１２中の２３１５で測定されるジルコニウムの含量と比べた第２の層２３１３中の２３１４でのジルコニウム含量の差に基づいて、拡散界面２３１６が明らかである。
【０１８５】
本出願は、先行技術からの逸脱を表す。産業界は、成型研磨粒子が鋳造およびスクリーン印刷などの工程を通して形成され得ることを認識しているが、本明細書の実施形態の工程は、このような工程とは異なるものである。特に、本明細書の実施形態は、特定の特徴を有する成形研磨粒子のバッチの形成を容易にする工程特徴の組み合わせを含む。さらに、本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、それだけに限らないが、アスペクト比、組成、添加剤、二次元形状、三次元形状、階段状構成、異なる二次元形状、拡散界面、異なる部分、層および領域についてのドーパント濃度の差ならびにこれらの組み合わせを含む、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る。さらに、実際、１つまたは複数のこのような特徴は、研磨物品における代替配置を容易にすることが予想され、さらに、結合型研磨材または被覆研磨材などの固定研磨材の状況での性能の改善を容易にし得る。
【０１８６】
上に開示される主題は説明的であり、制限的ではないとみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲に入る全ての前記修正、補強および他の実施形態を網羅することを意図されている。したがって、法律で許される最大の程度に、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその同等物の最も広い許される解釈により決定されるべきであり、前記詳細な説明により制限も限定もされてはならない。
【０１８７】
本開示の要約書は、特許法に従うよう提供され、特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないという理解の下で提出されている。さらに、前記詳細な説明において、本開示を合理化する目的で、種々の特徴が単一の実施形態に集められるまたは記載され得る。この開示は、主張されている実施形態が各請求項に明確に列挙されているよりも多くの特徴を要する意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、開示されている実施形態のいずれかの全ての特徴未満に関するものとなり得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、詳細な説明に組み込まれており、各請求項は別々に主張されている主題を定義するものとして独立している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２２】
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