(57)【要約】  研磨工具は、本体と本体の主面に結合されたバリア層とを含む結合型研磨材を含み得る。本体は、結合材料内に含有された研磨粒子を含み得る。バリア材料は、二軸延伸材料を含むポリマーを含み得る。実施形態において、バリア層は、研磨工具の外側表面としてポリマー含有フィルムを含み得る。研磨工具は、バリア層が結合型研磨材の形成と共にその場で形成されるように形成され得る。【選択図】図２Ａ
2019505400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材料内に含有された研磨粒子を含む本体を含む結合型研磨材（ｂｏｎｄｅｄ  ａｂｒａｓｉｖｅ）と、
前記本体の少なくとも主面に結合されたバリア層であって、二軸延伸材料を含むポリマーを含む、バリア層と、を含む、研磨工具。
【請求項２】
前記バリア層が、金属含有フィルムの上に重なるポリマー含有フィルムを含み、前記ポリマー含有フィルムが、前記ポリマーを含む、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項３】
前記バリア層が、前記金属含有フィルムと前記ポリマー含有フィルムとの間に配設されたタイ層を含む、請求項２に記載の研磨工具。
【請求項４】
前記バリア層が、前記本体に隣接するシーラント層を含む、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項５】
前記シーラント層が、ポリエチレン系材料を含む、請求項４に記載の研磨工具。
【請求項６】
前記シーラント層が、直鎖状低密度ポリエチレン系材料を含む、請求項４に記載の研磨工具。
【請求項７】
前記ポリマー含有フィルムが、本質的に前記二軸延伸材料からなり、前記研磨工具の外側表面である、請求項２に記載の研磨工具。
【請求項８】
前記ポリマー含有層が、本質的に、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートまたは二軸延伸ナイロンからなる、請求項７に記載の研磨工具。
【請求項９】
前記本体と前記バリア層との間に配設された補強層をさらに備え、前記補強層が、布、繊維、フィルム、織物材料、不織物材料、ガラス、繊維ガラス、セラミック、ポリマー、樹脂、ポリマー、フッ素化ポリマー、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ゴム、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、変性フェノール樹脂、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項１０】
前記バリア層が、前記補強層に直接結合されている、請求項９に記載の研磨工具。
【請求項１１】
前記バリア層が、ポリマー含有フィルム、第１のタイ層、金属含有フィルム、第２のタイ層、及びシーラント層を含み、前記シーラント層が、前記本体に隣接しており、前記ポリマー含有フィルムが、前記研磨工具の外側表面であり、前記金属含有フィルムが、アルミニウムを含む、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項１２】
前記ポリマー含有フィルムが、二軸延伸ナイロンまたは二軸延伸ポリエチレンテレフタレートからなる、請求項１１に記載の研磨工具。
【請求項１３】
研磨物品を形成する方法であって、
研磨粒子と有機材料を含む結合前駆体材料とを含む混合物を形成することと、
前記混合物をグリーン体へと形成することと、
前記混合物を前記グリーン体へと形成しながら、バリア層構造を前記グリーン体に接合することと、を含む、方法。
【請求項１４】
前記バリア層構造が、バリア層に付着された補強部分を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記グリーン体を硬化させて結合体を形成することを含み、
前記グリーン体の硬化中に、前記バリア層が、前記補強部分に結合され、前記補強部分が、前記結合体に結合される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、研磨工具に関し、具体的には、バリア層を含む結合型研磨材（ｂｏｎｄｅｄ  ａｂｒａｓｉｖｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
結合型研磨材物品は、研磨砥粒を結合剤及び任意の添加剤とブレンドし、例えば、好適な金型を使用して、結果として生じた混合物を成形することにより、調製され得る。混合物を成形し、例えば、硬化により加熱処理され得るグリーン体を形成して、研磨砥粒が三次元結合マトリックス内に保持される物品を生成することができる。結合型研磨材工具の中でも特に、例えば、樹脂などの有機材料を含む、種々の結合マトリックス材料が、存在している。いくつかの樹脂系結合マトリックス材料は、吸水の影響を受けやすい場合があり、研磨物品の性能が損なわれる場合がある。改善された研磨物品の必要性が、今なお存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
実施形態は、例示の方法で例証されており、添付の図に限定されない。
【０００４】
【図１】本明細書に記載されている実施形態による、結合型研磨材ホイールの結合型研磨材等の研磨工具の断面図を含む。
【図２Ａ】実施形態による、研磨層、補強層、及びバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図２Ｂ】実施形態による、研磨層及びバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図２Ｃ】実施形態による、研磨層及びバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図２Ｄ】実施形態による、研磨層及びバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図３Ａ】実施形態による、研磨層の上に重なるバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図３Ｂ】実施形態による、研磨層の上に重なるバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図３Ｃ】実施形態による、研磨層の上に重なるバリア層を含む研磨工具の一部分の断面図を含む。
【図４Ａ】実施形態による、金属含有フィルム及びポリマー含有フィルムを含むバリア層の一部分の断面図を含む。
【図４Ｂ】実施形態による、１つ超のポリマー含有フィルム及び１つのポリマー含有フィルムを含むバリア層の一部分の断面図を含む。
【図４Ｃ】実施形態による、１つ超のポリマー含有フィルム及び１つのポリマー含有フィルムを含むバリア層の一部分の断面図を含む。
【図５】結合型研磨材ホイール試料の吸湿性の経時的な描画を含む。
【図６】結合型研磨材ホイール試料のＧ比の描画を含む。
【図７】経時的な結合型研磨材ホイール試料の吸湿性の描画を含む。
【図８】結合型研磨材ホイール試料のＧ比の描画を含む。
【０００５】
当業者は、図中の要素が単純化及び明確化のために例証されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことを理解する。例えば、図中の要素のうちのいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を深める助けとなるように、他の要素に対して誇張されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図と組み合わせて、下記の説明は、本明細書に開示されている教示の理解を助けるために提供されている。下記の考察は、本教示の特定の実装及び実施形態に焦点を当てるだろう。この焦点は、本教示の記載を助けるために提供されるものであり、本教示の範囲または適用性に対する限定として解釈されるべきではない。しかしながら、本願において他の教示を使用することも当然ながら可能である。
【０００７】
本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらの任意の他の変動範囲は、包括的含有を含めることを企図している。例えば、特徴の列挙を含む方法、物品、または装置は、必ずしもこうした特徴にのみ限定されるものではないが、明示的に列挙されていないか、またはそのような方法、物品、もしくは装置に固有の他の特徴を含んでもよい。さらに、別段の表示がない限り、「または」とは、包括的なまたは、を指すものであり、排他的なまたは、を指すものではない。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが当てはまり（または存在する）、かつＢが誤りである（または存在しない）、Ａが誤りであり（または存在しない）、かつＢが当てはまる（または存在する）、ならびにＡ及びＢの両方が当てはまる（または存在する）のうちのいずれか１つにより満たされる。
【０００８】
また、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書に記載されている要素及び構成要素を記載するために用いられている。これは単に、利便性のため、かつ本発明の範囲についての一般的な意味を与えるために使用されている。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むものとして読むべきであり、別段意味すると明らかでない限り、単数は複数も含み、逆もまた同様である。例えば、単一の品目が本明細書に記載されているとき、単一の品目の代わりに、１つ超の品目を使用してもよい。同様に、１つ超の品目が本明細書に記載されている場合、単一の品目をその１つ超の品目に代替してもよい。
【０００９】
別段定義されていない限り、本明細書で使用されている全ての技術的かつ科学的用語は、本発明が属する当業者により一般に理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、及び例は、例証のみのためにあり、限定することを企図していない。特定の材料及び加工行為に関する一定の詳細が記載されていない限り、そのような詳細は、参考書及び製造技術内の他の源内に見られ得る従来型のアプローチを含む場合がある。
【００１０】
本明細書に開示されている実施形態は、結合型研磨材及びバリア層を含む研磨工具に関する。結合型研磨材は、結合材料内に含有された研磨粒子を含む本体を含み得る。実施形態において、バリア層は、本体の主面に結合され得る。バリア層は、結合マトリックス材料の老化を減少させるために、保存、出荷、及び／または使用中に水及び／または水蒸気を含む一定の材料の吸収の減少を促進し得る。バリア層は、結合マトリックス材料の劣化を減少させ得る水蒸気等の一定の種の材料の吸収を減少させることにより、研磨物品の寿命及び性能の改善を促進し得る。
【００１１】
いくつかの他の実施形態は、結合型研磨材の形成と共にバリア層がその場で形成される研磨工具を形成する方法を対象としている。本明細書で使用される場合、その場でとは、結合型研磨材の形成中を意味することを企図している。具体的には、その場でとは、有機材料を使用して結合型研磨材の結合材料を形成するときに、グリーン体の形成中にバリア層が成形され、グリーン体の硬化中に本体に結合されることを意味している。
【００１２】
本明細書に開示されている研磨工具は、結合型研磨材を含む。特定の実装において、結合型研磨材は、円板状研磨物品を含む、当該技術分野で知られている、任意の好適な種類の研磨材ホイールを含み得る。例えば、結合型研磨材ホイールは、例えば、ＡＮＳＩ（米国規格協会）２７型、２８型、もしくは２９型のホイール、または欧州標準（ＥＮ  １４３１２）４２型のホイール等の凹陥中心ホイールであり得る。特定の実施形態において、結合型研磨材工具は、内側内に窪みを有しないが、同じ外形を有し、ホイールの直径の長さに沿った同じ平面に沿って延在している、直線状ホイールと称され得る４１型または１型のホイールを含み得る。また、本質的に、任意の結合型研磨材ホイール構造が、本発明の実施形態に利用され得る。さらに、研磨工具は、カットオフホイールの形態であり得る。非制限的実施形態において、結合型研磨材は、回旋状研磨材ホイールまたは不織物研磨物品とみなされない。
【００１３】
例えば、後（上）面１２及び前（底）面１４を含む本体を含み得る結合型研磨材１０の凹陥中心の断面図を図１Ａに示している。後面１２は、隆起ハブ領域１６及び外部の平坦な後ホイール領域１８を含み得る。前面１４は、凹陥中心領域２０及び外部の平坦な前ホイール領域２２（ホイールの作業面を提供する）を含み得る。次に、隆起ハブ領域１６は、隆起ハブ面２４及び後傾斜（または斜め）面２６を有し得、凹陥中心領域２０は、凹陥中心２８及び前傾斜（または斜め）面３０を含み得る。結合型研磨材１０の本体は、工具、例えば、手持ちアングル研削盤の回転スピンドル上に結合型研磨材１０を取り付けるための中心開口３２を有し得る。作業中に、例えば、好適なフランジシステム等のハードウエア（図１Ａに示さず）を取り付けることにより、結合型研磨材１０を固定し得る。結合型研磨材１０はまた、取り付けハードウエアを含む一体化配置の一部であり得る。
【００１４】
結合型研磨材１０の本体は、結合型研磨材本体の周辺に含む種々の位置で測定され得る厚さ「ｔ」を有し得る。結合型研磨材１０の本体の厚さは、中心開口３６から径方向に沿って結合型研磨材１０の外縁（周辺）３８まで同じであり得るか、本質的に同じであり得る。他の設計において、本体の厚さ「ｔ」は、中心開口３６から径方向距離に沿って周辺３８まで変化し得る（増加または減少し得る）。例えば、結合型研磨材１０の本体は、少なくとも０．９ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１．２ｍｍ、少なくとも１．３ｍｍ、少なくとも１．５ｍｍ、少なくとも１．８ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも２．２ｍｍ、少なくとも２．５ｍｍ、少なくとも２．８ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも３．２ｍｍ、少なくとも３．５ｍｍ、少なくとも３．８ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも４．２ｍｍ、少なくとも４．５ｍｍ、少なくとも４．８ｍｍ、またはさらには少なくとも５ｍｍ等、少なくとも０．８ｍｍの厚さ「ｔ」を有し得る。別の非制限的な実施形態において、結合型研磨材１０の本体の厚さ「ｔ」は、１８ｍｍ以下、１６ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、１２ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、９ｍｍ以下、８ｍｍ以下、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５．８ｍｍ以下、５．５ｍｍ以下、５．２ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４．５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３．５ｍｍ以下、またはさらには３ｍｍ以下等、２０ｍｍ以下であり得る。結合型研磨材１０の本体は、０．８ｍｍ〜１５ｍｍの範囲、またはさらには０．８ｍｍ〜１０ｍｍの範囲等、０．８ｍｍ〜２０ｍｍを含む範囲内を含む、上記の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内の厚さ「ｔ」を有し得ると理解されるだろう。
【００１５】
一定の代替的な実施形態において、結合型研磨材の本体は、パターン化された作業面を利用してもよく、作業面は、加工対象物に接触し、材料の除去作業を行うことを企図した研磨工具の主面（例えば、前（底）面１４）である。例えば、取り付け穴１５５、中心領域１５１、及び凹部（またはチャネル）１５９により分離された突起１５７のアレイを有するようにパターン化され得る作業面１５３を有するホイール１５０の正面図を図１Ｂに示している。任意の配置、分布、またはパターンが、本明細書の実施形態のうちのいずれかと共に利用され得ると理解されるだろう。
【００１６】
代替的な実施形態において、結合型研磨材は、本質的に、パターン化された特徴を有しない作業面を有し得る。例えば、中心領域１０１、取り付け穴１０５、及び略滑らかな（例えば、パターン化されていない）作業面１０３を有する結合型研磨材１００の本体の正面図を図１Ｃに示している。換言すると、作業面１０３は、突起またはチャネル（凹部）を有しない。
【００１７】
さらに、結合型研磨材本体を有する結合型研磨材ホイールの形態である一定の結合型研磨材が、切削工具として使用され得、本体の周面は、研磨材料の除去作業のために使用されると理解されるだろう。そのような例において、それぞれ、図１Ｂ及び１Ｃの作業面１５３及び１０３等の本体の主面は、材料の除去作業を行うのに必ずしも使用されない。代わりに、本体の外周面（例えば、図１Ｂの周面１６１または図１Ｃの周面１０７）は、加工対象物の表面に接触し、材料の除去作業を行うように構成され得る。そのような研磨工具は、カットオフ薄型ホイール及び同様のものであり得る。
【００１８】
さらに、本明細書の実施形態の結合型研磨材の本体は、周囲上の２点間に、垂直に見られるような円形本体の中心を通して延在する、その長さを画定する直径を含み得る。非制限的実施形態において、直径は、少なくとも５５ｍｍ、少なくとも６０ｍｍ、少なくとも６５ｍｍ、少なくとも７０ｍｍ、またはさらには少なくとも７５ｍｍ等、少なくとも５０ｍｍであり得る。別の非制限的な実施形態において、直径は、３５０ｍｍ以下、３００ｍｍ以下、２７５ｍｍ以下、２３０ｍｍ以下、２００ｍｍ以下、またはさらには１５０ｍｍ以下等、４００ｍｍ以下であり得る。結合型研磨材本体の直径は、例えば、５０ｍｍ〜２３０ｍｍの範囲内、７５ｍｍ〜２３０ｍｍ、またはさらには７５ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内等、５０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内である、上記の最小値〜最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ると理解されるだろう。
【００１９】
結合型研磨材の本体は、一定の研磨作業を促進し得る本体（直径：厚さ）の厚さ（ｔ）に対する本体の直径（Ｄ）の比である特定のアスペクト比を有し得る。例えば、本体は、少なくとも１０：１、少なくとも１５：１、少なくとも２０：１、少なくとも３５：１、少なくとも５０：１、少なくとも７５：１、少なくとも１００：１、またはさらには少なくとも１２５：１のアスペクト比を有し得る。他の例において、結合型研磨材の本体は、１２５：１以下、１００：１以下、７５：１以下、５０：１以下、３５：１以下、２５：１以下、２０：１以下、または１５：１以下のアスペクト比（直径：厚さ）を有し得る。比は、１００：１〜３０：１等、１２５：１〜１５：１の範囲内等、上の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得る。しかしながら、ホイールが異なる寸法及び寸法間の異なる比を有する状態で、本発明を実施することができる。例えば、薄型ホイール研磨物品はまた、１５〜１６０の範囲内、１５〜１５０の範囲内、またはさらには２０〜１２５の範囲内等、５〜１６０の範囲内の望ましいアスペクト比を有し得る。
【００２０】
本明細書の実施形態の結合型研磨材は、一定の構造を有し得る。本明細書の実施形態の本体は、結合型研磨材の本体の容積全体にわたって略均一のグレード及び構造を有する単一構造を有する単一層から形成されたモノシリック物品であり得ると理解されるだろう。代替的に、本明細書の実施形態の本体は、１つ以上の層を有する複合体であり得、層のうちの少なくとも２つは、研磨粒子の種類、研磨粒子の含有量、細孔の種類（例えば、閉鎖型または開放型）、細孔の含有量、結合材料の種類、結合材料の含有量、研磨粒子の分布、硬度、可撓性、充填剤の含有量、充填剤の材料、層の形状、層の大きさ（例えば、厚さ、幅、直径、円周、または長さ）、層の構造（例えば、固体、織物、不織物等）、及びそれらの組み合わせ等の特徴に基づいて互いに異なる。
【００２１】
研磨粒子
凹陥中心ホイールを含む補強層を有するか、または全く有しない結合型研磨材ホイール等の結合型研磨材は、１種類以上の研磨粒子または細粒、結合材料（例えば、有機材料（樹脂）または無機材料）、及び多くの事例において、例えば、活性充填剤もしくは不活性充填剤、加工助剤、潤滑剤、架橋剤、静電気防止剤等の他の成分を含むことにより調製され得る。
【００２２】
研磨粒子は、無機材料、有機材料、天然に産する材料（例えば、鉱物）、超研磨材料、合成材料（例えば、多結晶ダイヤモンド成形体）、及びそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの好適かつ例示的な研磨粒子は、酸化物、炭化物、炭素系材料、窒化物、ホウ化物、酸炭化物、酸窒化物、酸ホウ化物、及びそれらの組み合わせを含み得る。具体的な例は、アルミナ系研磨粒子を含み得る。本明細書で使用される場合、「アルミナ」、「Ａｌ２Ｏ３」、及び「酸化アルミニウム」という用語は、ほとんど同じ意味で使用されている。本発明に用いられ得る好適なアルミナ系研磨砥粒の具体的な例は、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ＆Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．製のホワイトアランダム細粒、またはＴｒｅｉｂａｃｈｅｒ  Ｓｃｈｌｅｉｆｍｉｔｔｅｌ，ＡＧ製のピンクアランダム、単結晶アルミナ、被覆もしくは非被覆褐色溶融アルミナ、熱処理アルミナ、炭化ケイ素、及びそれらの組み合わせを含む。
【００２３】
他の研磨粒子は、希土類酸化物、ＭｇＯ、及び同様のもの等の化学的修飾を有するか、または有しない、シードもしくは非シード焼結ソルゲルアルミナを含み、利用し得る。また別の実施形態において、結合型研磨材において使用するための研磨粒子は、シリカ、アルミナ（溶融または焼結）、ジルコニア、アルミナジルコニア、炭化ケイ素、ガーネット、ホウ素アルミナ、ダイアモンド、立方晶窒化ホウ素、アルミニウム酸窒化物、セリア、二酸化チタン、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、酸化スズ、炭化タングステン、炭化チタン、酸化鉄、クロミア、フリント、エメリー、ボーキサイト、それらの利用される組み合わせを含み得る。
【００２４】
研磨粒子はまた、種々の形状、構造、及び／または構成を含み得る。例えば、研磨粒子は、成形された研磨粒子であり得る。成形された研磨粒子は、十分に定義された規則的な配置（すなわち、ランダムでない）の縁及び側を有し得、よって識別可能な制御された形状を画定している。さらに、成形された研磨粒子は、従来型の破砕された研磨粒子が互いに対してそれらの形状において大きく異なるところ、成形された研磨粒子は互いに対して略同じ形状を有するため、従来型の破砕されているか、または成形されていない研磨粒子とははっきりと異なる。例えば、成形された研磨粒子は、長さ、幅、及び高さのうちのいずれか２つの寸法により画定された平面内に見られる（例えば、長さ及び幅により画定された平面内で見られる）ような多角形状を有してもよい。いくつかの例示的な多角形状は、三角形、四辺形（例えば、長方形、四角形、台形、平行四辺形）、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形、及び同様のものであり得る。加えて、成形された研磨粒子は、角柱形状または同様のもの等の多面体形状により画定された三次元形状を有し得る。さらに、成形された研磨粒子は、成形された研磨粒子が凸状、凹状、楕円形状を有し得るように、湾曲縁及び／または湾曲面を有し得る。例示的な成形された研磨粒子は、米国特許第８，７５８，４６１号に開示されており、その全体は、本明細書に組み込まれる。
【００２５】
成形された研磨粒子は、任意の英数字、例えば、１、２、３等、Ａ、Ｂ、Ｃ等の形態であり得る。さらに、成形された研磨粒子は、図柄、商標、ギリシア語アルファベット、近代ラテンアルファベット、古代ラテンアルファベット、ロシア語アルファベット、任意の他のアルファベット（例えば、漢字）、及びそれらの任意の組み合わせから選択される文字の形態であり得る。
【００２６】
研磨粒子の大きさは、粒度として表さすことができ、ミクロンまたはインチで表される、粒度とその対応する平均粒径との間の関係を示すチャートは、対応する米国標準篩（ＵＳＳＳ）のメッシュの大きさとの相関関係と同様に、当該技術分野で知られている。粒子の大きさの選択は、研磨工具が企図している適用またはプロセスに依存しており、ＡＮＳＩ粒度当たりの表示として１０〜３２５の範囲であり得る。具体的には、粒度は、１６〜１２０または１６〜８０の範囲であり得る。
【００２７】
１つの特定の実施形態によると、研磨粒子は、少なくとも１０ミクロン、少なくとも２０ミクロン、少なくとも３０ミクロン、または少なくとも４０ミクロン等、少なくとも１ミクロンの平均粒径（Ｄ５０）を有し得る。また、別の非制限的な実施形態において、研磨粒子は、１ｍｍ以下、８００ミクロン以下、６００ミクロン以下、５００ミクロン以下、４００ミクロン以下、３００ミクロン以下、２８０ミクロン以下、２５０ミクロン以下、２００ミクロン以下等、２ｍｍ以下の平均粒径を有し得る。研磨粒子は、例えば、１ミクロン〜２ｍｍの範囲内、１０ミクロン〜１ｍｍの範囲内、またはさらには２０ミクロン〜２００ミクロンの範囲内を含む、上記の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内の平均粒径を有し得ると理解されるだろう。
【００２８】
結合材料
本発明の研磨工具、ならびに研磨工具を製造及び使用する方法は、種々の結合材料及び前駆体結合材料を含み得る。本発明の特定の実装において、結合材料及び前駆体結合材料のうちの少なくとも１つは、硬化により最終的に形成された結合材料へと形成され得る、「ポリマー」または「樹脂」材料とも称される有機材料である。結合型研磨材物品を組み立てるために用いられ得る有機結合材料の例は、フェノール樹脂を含み得る。そのような樹脂は、アルデヒド類、具体的には、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、またはフルフラールにより、フェノールをポリマー化することにより得られ得る。フェノールに加えて、クレゾール、キシレノール、及び置換フェノールを用いることができる。比較可能なホルムアルデヒドを含まない樹脂も利用することができる。他の好適な有機結合材料の例は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ゴム、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、変性フェノール樹脂（例えば、エポキシ変性及びゴム変性樹脂、または可塑剤とブレンドされたフェノール樹脂ブレンド等）等、ならびにそれらの混合物を含む。
【００２９】
アルカリ系触媒の存在下で水性ホルムアルデヒドとフェノールとの間の１段階反応により、フェノール樹脂の中でも特に、レゾールを得ることができる。酸性条件下で、ヘキサメチレンテトラミン（「ヘキサ」ともよく称される）等の架橋剤とブレンドされる製粉プロセス中に、２段階フェノール樹脂としても知られているノボラック樹脂を生成することができる。例示的なフェノール樹脂は、レゾール及びノボラックを含み得る。レゾールフェノール樹脂は、アルカリ系触媒され得、１：１〜３：１等の１つ以上のフェノールに対するホルムアルデヒドの比を有する。ノボラックフェノール樹脂は、酸性触媒され得、０．５：１〜０．８：１等の１つ未満のフェノールに対するホルムアルデヒドの比を有する。
【００３０】
結合材料は、例えば、少なくとも１つのレゾール及び少なくともノボラック型フェノール樹脂を含む１つ超のフェノール樹脂を含有し得る。多くの事例において、少なくとも１つのフェノール系樹脂は、液体形態である。フェノール樹脂の好適な組み合わせは、Ｇａｒｄｚｉｅｌｌａらに対する米国特許第４，９１８，１１６号に記載されており、その全体的な内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３１】
エポキシ樹脂は、芳香族エポキシまたは脂肪族エポキシを含み得る。芳香族エポキシ構成要素は、１つ以上のエポキシ基及び１つ以上の芳香環を含む。例示的な芳香族エポキシは、ポリフェノール、例えば、ビスフェノールＡ（４，４’−イソプロピリデンジフェノール）、ビスフェノールＦ（ビス［４−ヒドロキシフェニル］メタン）、ビスフェノールＳ（４，４’−スルホニルジフェノール）、４，４’−シクロヘキシリデンビスフェノール、４，４’−ビフェノール、４，４’−（９−フルオレニリデン）ジフェノール、またはそれらの任意の組み合わせ等のビスフェノール由来のエポキシを含む。ビスフェノールは、アルコキシル化（例えば、エトキシル化またはプロポキシル化）、またはハロゲン化（例えば、臭素化）され得る。ビスフェノールエポキシの例は、ビスフェノールＡまたはビスフェノールＦのジグリシジルエーテル等のビスフェノールジグリシジルエーテルを含む。芳香族エポキシのさらなる例は、トリフェニロールメタントリグリシジルエーテル、１，１，１−トリス（ｐ−ヒドロキシフェニル）エタントリグリシジルエーテル、またはモノフェノール、例えば、レゾールシノール（例えば、レゾールシンジグリシジルエーテル）もしくはハイドロキノン（例えば、ハイドロキノンジグリシジルエーテル）由来の芳香族エポキシを含む。別の例は、ノニルフェニルグリシジルエーテルである。加えて、芳香族エポキシの例は、エポキシノボラック、例えば、フェノールエポキシノボラック及びクレゾールエポキシノボラックを含む。脂肪族エポキシ構成要素は、１つ以上のエポキシ基を有し、芳香環を含まない。外部位相は、１つ以上の脂肪族エポキシを含み得る。脂肪族エポキシの例は、Ｃ２−Ｃ３０アルキルのグリシジルエーテル；Ｃ３−Ｃ３０アルキルの１，２エポキシ；１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジブロモネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ポリテトラメチレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、グリセロール、及びアルコキシル化脂肪族アルコール等の脂肪族アルコールまたはポリオールのモノまたはマルチグリシジルエーテル；またはポリオールを含む。一実施形態において、脂肪族エポキシは、１つ以上の脂環式環構造を含む。例えば、脂肪族エポキシは、１つ以上のシクロヘキセン酸化物構造、例えば、２つのシクロヘキセン酸化物構造を有し得る。
【００３２】
環構造を含む脂肪族エポキシの例は、水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールＳジグリシジルエーテル、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）メタンジグリシジルエーテル、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンジグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロへキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボン酸、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボン酸、ジ（３，４−エポキシシクロへキシルメチル）ヘキサンジオアート、ジ（３，４−エポキシ−６メチルシクロヘキシルメチル）ヘキサンジオアート、エチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサンカルボン酸）、エタンジオールジ（３，４−エポキシシクロへキシルメチル）エーテル、または２−（３，４−エポキシシクロへキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−１，３−ジオキサンを含む。
【００３３】
例示的な多官能アクリルは、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、メタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビタールヘキサアクリレート、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。別の例において、アクリルポリマーは、１〜４個の炭素原子を有するアルキル基、グリシジル基、または１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基を有するモノマーから形成され得る。代表的なアクリルポリマーは、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリグリシジルアクリレート、ポリヒドロキシエチルアクリレート、及びそれらの混合物を含む。
【００３４】
利用され得る硬化剤または架橋剤は、選択される結合材料に依存する。例えば、フェノールノボラック樹脂を硬化させるための典型的な硬化剤は、ヘキサである。他のアミン、例えば、エチレンジアミン；エチレントリアミン；メチルアミン及び硬化剤の前駆体、例えば、ホルムアルデヒドと反応してヘキサを形成する水酸化アンモニウムも用いることができる。好適な量の硬化剤は、例えば、全ノボラック樹脂の１００重量部当たり、硬化剤の５〜２０重量部、または８重量部〜１５重量部の範囲内にあり得る。例えば、使用される樹脂の具体的な種類、必要とされる硬化度、ならびに強度、硬度、及び研削性能等の物品に対する所望の最終的な特性を含む種々の要因に基づいて比率が調節され得ると理解されるだろう。
【００３５】
非制限的実施形態において、硬化後、結合されたモノシリック体を含む結合型研磨材を形成することができる。結合されたモノシリック体は、結合材料及び研磨粒子を含み得る。さらなる非制限的な実施形態において、結合されたモノシリック体は、結合体の研磨部分の全容積にわたって連続的に延在している結合材料の三次元マトリックスを含み得る。
【００３６】
補強層
一実施形態によると、層、部分的な層、結合材料全体にわたって分布された個別の束の材料、及びそれらの組み合わせの形態であり得る、１つ以上の（例えば、２つまたは３つの）補強層により、結合型研磨材を補強することができる。本明細書で使用される場合、「補強層」という用語は、結合型研磨材本体内に研磨層を製造するのに利用される結合材料及び研磨粒子とは異なる材料から製造され得る個別の構成要素を指し得る。実施形態において、補強層は、研磨粒子を含まない。結合型研磨材の厚さに関して、補強層は、結合型研磨材の本体内に埋め込まれ得、そのような結合型研磨材は、「内部的に」補強されるものと称され得る。補強層はまた、結合型研磨材の本体の前面及び／もしくは後面に近いか、または付着され得る。いくつかの補強層は、結合型研磨材の厚さにわたって種々の深さで配設され得る。
【００３７】
一定の補強層は、円形状を有し得る。補強層の外部周辺はまた、四角形、六角形、または別の多角形状を有し得る。不規則的な外縁も使用することができる。利用され得る好適な非円形は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，７４９，４９６号及び同第６，９４２，５６１号に記載されている。結合型研磨材がホイールまたはディスクの形態である一定の例において、補強層は、結合型研磨材本体の内径（中心開口の縁）から最外縁（例えば、周面）まで延在し得る。部分的な補強層を用いることができ、そのような事例において、補強層は、例えば、取り付け穴から半径に沿って少なくとも３０％まで、または非円形に対して結合型研磨材本体の最大「半径」の同等物に沿って延在し得る。例えば、部分的な補強層は、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、またはさらには少なくとも９９％に対して半径に沿って、または非円形に対して、結合型研磨材の本体の最大「半径」の同等物に沿って延在し得る。別の非制限的な実施形態において、部分的な補強層は、半径に沿って、または結合型研磨材本体の最大「半径」の同等物に沿って、９９％以下、９７％以下、９５％以下、９０％以下、８５％以下、８０％以下、７０％以下、またはさらには６０％以下等、１００％以下に対して延在し得る。部分的な補強層は、上記の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内に延在し得ると理解されるだろう。例えば、部分的な補強層は、半径に沿って、または結合型研磨材本体の最大「半径」の同等物に沿って、７０％〜９９％の範囲内、または８０％〜９０％の範囲内等、６０％〜１００％の範囲内に延在し得る。
【００３８】
補強層は、単一の材料または複合材料等の１つ超の種類の材料を含む、種々の材料を含み得る。さらに、本明細書の実施形態の結合型研磨材は、単一の種類の補強層を使用し得るか、または互いに対して異なる材料を用い得る異なる種類の補強層を使用し得る。いくつかの好適な補強層材料は、織物材料または不織物材料を含み得る。非制限的実施形態において、結合型研磨材の本体は、本質的に不織物材料を含まない可能性がある。少なくとも１つの実施形態において、補強層は、限定されないが、繊維ガラス材料を含むガラス材料を含み得る。また他の実施形態において、補強層は、繊維（例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標））、玄武岩、炭素、布有機材料（例えば、エラストマー、ゴム）、材料の組み合わせ等を含み得る。例示的な補強層は、例えば、ポリオレフィンフィルム（例えば、二軸延伸ポリプロピレンを含むポリプロピレン）を含むポリマーフィルム（プライマー処理したフィルムを含む）、ポリエステルフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、ポリアミドフィルム、セルロースエステルフィルム、金属箔、メッシュ、発泡体（例えば、天然スポンジ材料またはポリウレタン発泡体）、生地（例えば、繊維ガラス、ポリエステル、ナイロン、シルク、コットン、ポリコットン、またはレーヨンを含む繊維またはヤムから製造された生地）、紙、バルカン紙、バルカンゴム、バルカン繊維、不織物材料、またはそれらの任意の組み合わせ、またはそれらの処理済み型を含み得る。生地の裏地は、織られているか、またはステッチ結合され得る。特定の例において、補強層は、紙、ポリマーフィルム、生地、コットン、ポリコットン、レーヨン、ポリエステル、ポリナイロン、バルカンゴム、バルカン繊維、繊維ガラス布、金属箔、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。他の例において、補強層は、織物繊維ガラス布を含む。具体的な例において、結合型研磨材は、ブレンド研磨砥粒または粒子がポリマーマトリックス等の結合材料内で結合されたもう１層の繊維ガラスを含み得る。補強層の使用により、結合型研磨材の補強層と隣接する領域（複数可）（三次元結合材料マトリックス内に分配された研磨砥粒または粒子を含有する）との間の接合部でのせん断も可能になり得る。補強層は、本質的に上記のように、前述の材料のうちのいずれかからなり得るか、または本質的に前述の材料のうちの２つ以上からなると理解されるだろう。
【００３９】
特定の例において、結合型研磨材の本体は、例えば、繊維ガラスウェブ（複数可）の形態である条件で、少なくとも１つ以上の繊維ガラス補強層を含み得る。繊維ガラスウェブは、ガラスの微細な繊維製の繊維ガラス織物を含み得る。繊維ガラスウェブは、絡み織物または平織物を含み得る。利用される繊維ガラスは、Ｅガラス（１重量％未満のアルカリ酸化物を含むアルミノホウケイ酸ガラス）を含み得る。他の種類の繊維ガラスは、例えば、Ａガラス（酸化ホウ素をわずかに有するか、または全く有しないアルカリ石灰ガラス）、Ｅ−ＣＲガラス（高い耐酸性を有する、１重量％未満のアルカリ酸化物を含むケイ酸アルミノ石灰）、Ｃガラス（例えばガラス短繊維に使用される、高い酸化ホウ素含有量を有するアルカリ石灰ガラス）、Ｄガラス（高い誘電率を有するホウケイ酸ガラス）、Ｒ−ガラス（高い機械的要求を有する、ＭｇＯ及びＣａＯを含まないアルミノケイ酸ガラス）、またはＳガラス（高い引っ張り強度を有する、ＣａＯを含まないが、高いＭｇＯ含有量を有するアルミノケイ酸ガラス）を含み得る。
【００４０】
繊維ガラスウェブは、任意の好適な方法で結合型研磨材ホイール等の結合型研磨材内に配置され得る。一定の実装において、ホイールの作業面での繊維ガラスウェブの留置を回避し得る。本明細書の実施形態のうちのいずれも、ホイールの取り付け穴に対応する穴及びホイールと同じ直径を有する少なくとも１つの繊維ガラスウェブにより補強され得る。ホイールの一部ではないが全体ではない半径を通して取り付け穴から延在している部分的なウェブ補強層を、他のウェブ補強留置であり得るように使用され得る。
【００４１】
補強層は、下記の物理的パラメータ：縦糸の引っ張り強度（ロールの長さに対して連続的に広がる長尺ウェブ構成要素）及び横糸の引っ張り強度（ロール方向に対して横方向に広がる短い構成要素）に関してさらに描写され得る、重量（ｇ／ｍ２）、厚さ（ｍｍ）、開口／ｃｍ及び引っ張り強度（ＭＰａ）のうちの１つ以上を特徴とし得る。一定の例において、用いられている繊維ガラスウェブのうちの１つ以上が、少なくとも２００ＭＰａの最小引っ張り強度を有する。他の要因は、フィラメント径、塗装の量、例えば、当該技術分野で知られているような塗装及びその他によるウェブの被覆を含む。
【００４２】
化学的パラメータは、繊維ガラスウェブ上に提供された塗装の化学的性質に関し得る。概して、２つの種類の化学的「塗装」がある。「サイジング」とも称される第１の塗装は、ブッシングから流出した直後にガラス繊維ストランドに適用され得、例えば、水中に分散され得るフィルム形成要素、潤滑剤、シラン等の成分を含み得る。サイジングは、加工関連の劣化（摩耗等）からのフィラメントの保護を提供し得る。サイジングはまた、ウェブへの製織等の二次的な加工中に摩耗保護も提供し得る。第１の塗装（サイジング）と関連する特性の戦略的操作は、次に、樹脂結合による塗装の親和性に影響を与え得る、第２の塗装によるガラス繊維の親和性に影響を与え得る。第２の塗装は、ガラスウェブに適用され得、出荷及び保管中のウェブの「閉塞」を防止するために主に使用されるワックスを通常含む。多くの事例において、第２の塗装は、サイジング（第１の塗装）及び補強を企図するマトリックス樹脂の両方と親和性があり得る。
【００４３】
研磨砥粒もしくは粒子、結合材料、例えば、有機材料（樹脂）もしくは無機材料、多くの事例において、例えば、充填剤、加工助剤、潤滑剤、架橋剤、静電気防止剤等の他の成分を組み合わせることにより、１つ以上の補強層を有するか、または有しない結合型研磨材ホイール工具等の結合型研磨材を調製することができる。
【００４４】
種々の成分を任意の好適な順序で加え、例えば、アイリッヒ混合器、例えば、Ｍｏｄｅｌ  ＲＶ０２、Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄ、ボウル型混合器及びその他等の知られている技術及び機器を使用してブレンドすることができる。結果として生じる混合物を使用してグリーン体を形成することができる。本明細書で使用される場合、「グリーン」という用語は、次のプロセスステップ中にその形状を維持するが、概してその形状を永久的に維持するのに十分な強度ではない本体を指す。グリーンはまた、未完成であるか、またはグリーン体を最終的に形成された結合型研磨材へと変換させる前に完了されるべきさらなるプロセスがある本体を指し得る。例えば、グーン体内に存在する樹脂結合は、非硬化状態であるか、または非ポリマー化状態である。グリーン体は、好ましくは、例えば、結合型研磨材ホイール（冷間成形、温間成形、またた熱間成形）を含む所望の物品の形状に成形される。
【００４５】
１つ以上の補強層をグリーン体内に組み込むことができる。例えば、１種類以上の研磨砥粒または粒子及び結合材料を含有する混合物の第１の部分を適切な金型キャビティの底に留置及び分配し、次に第１の補強層により被覆することができる。次に、結合／研磨混合物の第２の部分を第１の補強層にわたって配設及び分配することができる。所望される場合、追加的な補強層及び／または結合／研磨混合物層を提供することができる。特定の層厚さを形成するために追加される混合の量を研磨物品の企図される目的に対して好適に改変することができる。補強されたグリーン体を成形するのに、他の好適な配列及び／または技術を用いることができる。例えば、第１の混合前に、１片の紙もしくは繊維ガラスメッシュもしくはウェブ、または繊維ガラスメッシュもしくはウェブを含む１片の紙を金型キャビティ内に挿入してもよい。
【００４６】
いくつかの配置において、１種類以上の研磨粒子及び結合材料を含有する層（本明細書で「研磨層」とも称される）は、例えば、層厚さ、層の配合（例えば、用いられる成分の量及び／または種類、粒度、粒形状、細孔率）、充填剤材料、結合組成物、結合含有量、研磨含有量、研磨粒子組成物、細孔率、孔径、細孔の分布、細孔の種類（すなわち、閉鎖型及び／または開放型細孔）、及び同様のもの等の１つ以上の特徴に関して互いに異なり得る。
【００４７】
結合型研磨材ホイール等の結合型研磨材を形成するために、第１の研磨層、ａ１（研磨粒子及び結合材料を含有する）を金型内に敷く。第１の補強層Ｖ１を第１の研磨層ａ１上に配設し、続いて、第１の研磨層、ａ１と同じか、または異なり得る第２の研磨層、ａ２上に配設する。第２の補強層、Ｖ２（Ｖ１と同じか、または異なり得る）を第２の研磨層、ａ２にわたって配設することができる。所望される場合、研磨粒子及び結合材料を含む第３の研磨層、ａ３を使用して第２の補強層、Ｖ２を被覆することができる。第３の研磨層ａ３は、研磨層ａ１及び／またはａ２のうちの１つ以上に関して同じであるか、または異なり得る。本質的に記載されているように、追加的な補強層及び研磨層を追加して所望の数の研磨層及び補強層を得ることができる。別のアプローチにおいて、第１の補強層Ｖ１を金型の底に留置し、追加的な研磨層及び補強層が上に記載されているように配設された状態で、第１の研磨層ａ１により被覆する。２つ以上の補強層、例えば、Ｖｎ及びＶｎ＋１が研磨層により分離されない配置と同様に、隣接する研磨層ａｎ及びａｎ＋１が補強層により分離されない配置が可能である。紙またはポリマーから製造されたラベルも、ホイールの主面に固着させてもよい。これらのラベルを使用してホイールを識別することができる。それらは、研磨材ホイール形成プロセス中にホイールに固着され得るか、または硬化後に適用され得る。
【００４８】
混合層の個々の厚さは、略同じであり得る。一定の例において、混合層の厚さは、異なり得る。混合層のうちのいずれか２つ間の厚さの差は、化学式［（タブ１−タブ２）／タブ１］×１００％を使用することにより計算され得、タブ１は、２つの混合層の厚さのうちの大きい方の厚さであり、タブ２は、タブ１に対して小さい方の厚さである。例えば、２つの研磨層間の厚さの差は、少なくとも５％異なり、少なくとも１０％異なり、少なくとも２０％異なり、少なくとも２５％異なり、少なくとも３０％異なり、またはさらには少なくとも５０％異なり得る。２つの研磨層間の厚さの工学的差は、一定の機械特性及び研削性能における利点を促進し得る。厚さ変動に加えて、または代替的に、研磨層及び／または補強層は、配合、用いられる材料、及び／または他の特性に関して異なり得る。
【００４９】
充填剤
本明細書の実施形態の研磨層のいずれも、結合剤内に含有され得る１つ以上の充填剤を含み得る。実施形態によると、充填剤は、粉末、顆粒、球体、繊維、またはそれらの組み合わせを含み得る。別の実施形態において、充填剤は、無機材料、有機材料、またはそれらの組み合わせを含み得る。例えば、好適な充填剤は、砂、炭化ケイ素、バブルアルミナ、ボーキサイト、クロム鉄鉱、マグネサイト、ドロマイト、バブルムライト、ホウ化物、二酸化チタン、炭素製品（例えば、カーボンブラック、コークス、または黒鉛）、木粉、粘土、滑石、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデン、長石、霞石閃長岩、ガラス繊維、ガラス球、ＣａＦ２、ＫＢＦ４、氷晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）、カリウム氷晶石（Ｋ３ＡｌＦ６）、黄鉄鉱、ＺｎＳ、硫化銅、鉱油、フッ化物、炭酸塩、炭酸カルシウム、またはそれらの組み合わせを含み得る。さらなる実施形態において、充填剤は、静電気防止剤、金属酸化物、潤滑剤、細孔誘導剤、着色剤、またはそれらの組み合わせを含み得る。潤滑剤の例は、ステアリン酸、グリセロールモノステアラート、黒鉛、炭素、二硫化モリブデン、ワックスビーズ、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。金属酸化物の例は、石灰、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００５０】
研削助剤、潤滑剤、及び細孔誘導剤等の充填剤は、官能性であり得ることに留意されたい。代替的な例において、官能性及び／または美的感覚のために、着色剤等の充填剤を使用することができる。実施形態によると、充填剤は、研磨粒子とは異なり得る。また別の実施形態において、充填剤は、二次的な研磨砥粒を含み得る。
【００５１】
実施形態において、充填剤の量は、少なくとも２重量部、少なくとも３重量部、少なくとも４重量部、またはさらには少なくとも５重量部等、全組成物の全重量の少なくとも１重量部であり得る。別の実施形態において、充填剤の量は、全組成物の重量当たり、２８重量部以下、２７重量部以下、またはさらには２５重量部以下等、３０重量部以下であり得る。充填剤の量は、上記の最小値〜最大値のうちのいずれかを含む範囲内にあり得ると理解されるだろう。例えば、充填剤の量は、全組成物の重量当たり、２重量部〜２８重量部、または５〜２５重量部等、１及び３０重量部の範囲内にあり得る。
【００５２】
結合型研磨材またはそれらの混合層（複数可）は、結合型研磨材の全容積もしくは研磨層の特定の容積の少なくとも２０容積％の結合材料を含むように形成され得る。例えば、少なくとも３０容積％、少なくとも４０容積％、少なくとも５０容積％、またはさらには少なくとも６０容積％を利用することができる。また、別の実施形態において、結合材料の含有量は、８０％以下、または７０％以下、または６０％以下、または５０％以下、または４０％以下等、９０％以下であり得る。本体または本体内の研磨層は、上記の最小及び最大パーセントのうちのいずれかを含む範囲内の結合材料の含有量を有し得ると理解されるだろう。
【００５３】
結合型研磨材（または結合型研磨材の本体内の研磨の所与の層）は、少なくとも３５％、または少なくとも４５％、または少なくとも５５％、または少なくとも６０％、または少なくとも６５％の研磨粒子等、本体もしくは本体内の研磨層の全容積に対して、少なくとも２０％の研磨粒子等の研磨粒子の特定の含有量を含み得る。また、別の非制限的な実施形態において、研磨粒子の含有量は、９０％以下、または８０％以下、または７０％以下、または６０％以下、または５０％以下、または４０％以下であり得る。本体または本体内の研磨層は、上記の最小及び最大パーセントのうちのいずれかを含む範囲内の研磨粒子の含有量を有し得ると理解されるだろう。
【００５４】
本明細書に記載されている結合型研磨材本体は、一定の細孔率を有するように組み立てられ得る。硬度、強度、及び初期の剛性、ならびにチップクリアランス及び切粉除去等のパラメータを含む、結合型研磨材の特定の性能を提供するように、細孔率を設定することができる。細孔は、結合型研磨材の本体全体にわたって均一に、または非均一に分配され得、結合マトリックス内の細粒の配置、利用される研磨砥粒及び／または結合前駆体の形状、圧縮条件、硬化条件等により得られる固有の最高率であり得るか、または細孔誘導剤の使用により生成され得る。両方の種類の細孔が、存在してもよい。
【００５５】
細孔は、閉鎖型及び／または連通（開放）型であり得る。「閉鎖」型の細孔において、孔は、概して、互いに対して個別的であり、連通していない。対照的に、「開放」型の細孔は、互いに連通する孔を提示してチャネルの連通網を生成する。
【００５６】
最終的に形成された結合型研磨材は、結合型研磨材の本体内の研磨層の全容積当たり、少なくとも１容積％、少なくとも２容積％、少なくとも３容積％、またはさらには少なくとも５容積％等、少なくとも０．１容積％の細孔率を含み得る。別の非制限的な実施形態において、細孔率は、結合型研磨材の本体内の研磨層の全容積に対して、３５容積％以下、３０容積％以下、２５容積％以下、または２０容積％以下、１５容積％以下、１０容積％以下、またはさらには５容積％以下等、４０容積％以下であり得る。結合型研磨材の細孔率は、０容積％〜４０容積％の範囲内等、上記の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ると理解されるだろう。例えば、本明細書に記載されている結合型研磨材の（またはそれらの混合層の）細孔率は、０容積％〜３０容積％の範囲内、例えば、１容積％〜２５容積％、または５容積％〜２５容積％の範囲内であり得る。
【００５７】
例えば、補強層を有するか、または有しない結合型研磨材ホイールを含む結合型研磨材を生成するのに使用され得る技術は、冷却圧縮、温間圧縮、または高温圧縮を含み得る。特定の実施形態によると、本明細書の研磨物品を形成するプロセスは、冷却圧縮を含み得る。冷却圧縮において、金型内の材料は、セ氏３０℃（Ｃ）未満等、およそ周囲温度で維持される。金型内の材料に力を適用することができる。例えば、適用される力は、少なくとも４０トンであり得る。適用される力は、２０００トン以下であってもよい。適用される力は、１００トン〜２０００トンの範囲内にあり得る。代替的に、液圧プレス等、好適な方法により材料に圧力を加えることができる。適用される圧力は、例えば、４．２ｋｇ／ｃｍ２（６０ｐｓｉまたは０．０３ｔｓｉ）〜８．４ｋｇ／ｃｍ２（１２０ｐｓｉまたは０．０６ｔｓｉ）の範囲内、７０．３ｋｇ／ｃｍ２（０．５ｔｓｉ）〜２１０９．３ｋｇ／ｃｍ２（１５ｔｓｉ）の範囲内、または１４０．６ｋｇ／ｃｍ２（１ｔｓｉ）〜８４３，６ｋｇ／ｃｍ２（６ｔｓｉ）の範囲内であり得る。プレス内の保持時間は、例えば、２．５秒未満〜１分の範囲内であり得る。
【００５８】
ホイールは、別個に成形され得るか、または大きい「バット」が成形され得、そこから後に、個々のホイールから芯を取る。実施形態によると、研磨細粒、樹脂及び充填剤、繊維ガラス補強材、ならびにバリア層材料を含む種々の研磨混合層は、適切な構成で金型キャビティ内に順に留置され得る。バリア層は、積層の最外層として機能し得る。完全な積層は、上に記載されている圧力と等しい力を使用して圧縮され得る。バリア層は、研磨混合物に接着され得、よって最終的に、硬化プロセスの結果としてその場で研磨材ホイールに結合され得る。
【００５９】
別の実施形態によると、結合前駆体材料及び研磨粒子を含む混合物を形成することができる。混合物はまた、本明細書の実施形態において留意されるように、所望の充填剤、二次的な研磨粒子、または両方等の他の構成要素を含み得る。混合物は、金型等の成形装置を使用して、グリーン体へと形成され得、同時に、バリア層に接合し得る。グリーン体は、結合前駆体材料内に含有される研磨粒子を含み得る。特定の実施形態において、バリア層材料は、繊維ガラス補強材等の補強部分に接合してバリア層構造を形成し得、次に、バリア層構造は、混合物が金型内に配設される前または後に、金型内に留置され得る。バリア層構造の補強部分は、混合物と直接接触し得る。所望のように、グリーン体が形成されたときに、バリア層構造がグリーン体の１つまたは各主面に接合されるように、混合物、または両方の上表面の上に重なる金型の底内にバリア層構造を留置することができる。より具体的には、バリア構造の補強部分は、グリーン体に直接接合される。グリーン体を硬化させることを可能にして、結合材料内に含有された研磨粒子を含む結合体を形成することができる。グリーン体の硬化中に、補強部分は、本体に結合され、バリア層は、バリア層が結合体の外側表面を形成するように、補強部分に結合される。
【００６０】
しかしながら、温間圧縮または高温圧縮を利用して研磨物品を形成し得ることが理解されるだろう。温間圧縮及び高温圧縮は、圧力の適用中に、より高い温度を利用し得ることを除いて、冷却圧縮作業と同様である。
【００６１】
有機結合材料を用いる実施形態において、有機結合材料を硬化させることにより、結合型研磨材を形成することができる。本明細書で使用される場合、「最終的な硬化温度」という用語は、有機結合材料のポリマー化、例えば、架橋結合に影響を与えるように保持され、それにより結合材料の最終的な組成物を形成する温度であるが、架橋結合は、低温で始まり得る。硬化温度は、冷却圧縮作業中等、他のプロセス中に利用され得る。代替的に、本明細書の実施形態の一定のプロセスは、冷却圧縮作業等の他のプロセスとは区別され得る別個の硬化ステップを利用することができる。そのような例において、圧縮作業を最初に行ってもよく、非硬化研磨物品をプレスから除去し得、硬化を促進するように温度制御チャンバ内に留置され得る。本明細書で使用される場合、「架橋結合」は、熱の存在下で、かつしばしば「ヘキサ」またはヘキサメチレンテトラミン等の架橋剤の存在下で行われ、それにより有機結合組成物が硬化する化学反応（複数可）を指す。概して、成形された物品は、６時間〜４８時間、１０〜３６時間等の一定時間の間、または成形された物品の質量の中心が架橋結合温度及び所望の研削性能（例えば、架橋の密度）に達するまで、最終的な硬化温度で保持され得る。
【００６２】
硬化温度の選択は、例えば、用いられる結合材料の種類、強度、硬度、所望の研削性能等の要因に依存する。一定の実施形態によると、硬化温度は、少なくとも１００℃〜２５０℃以下を含む範囲内にあり得る。有機結合剤を用いるより具体的な実施形態において、硬化温度は、少なくとも１５０℃〜２３０℃以下を含む範囲内にあり得る。ノボラック系樹脂のポリマー化は、少なくとも１１０℃及び２２５℃以下を含む範囲内の温度で生じ得る。レゾール樹脂は、少なくとも１００℃及び２２５℃以下を含む範囲内の温度でポリマー化し得る。本明細書の実施形態に対して好適な一定のノボラック樹脂は、少なくとも１１０℃及び２５０℃以下を含む範囲内の温度でポリマー化し得る。
【００６３】
バリア層
研磨工具の性能の改善を促進するために、結合型研磨材の本体上に、１つ以上のバリア層を用いてもよい。例えば、１つ以上のバリア層を結合型研磨材の本体の特定の面に適用して、例えば、研磨工具の性能の改善を促進し得る結合材料を含む、本体による一定の種（例えば、水）の吸収を制限することができる。
【００６４】
実施形態によると、結合型研磨材の本体は、本明細書に開示されている研磨工具の構造に対してバリア層と非常に近接し得る。特定の実施形態において、バリア層は、結合型研磨材本体の結合材料及び研磨粒子を含む少なくとも１つの主面と直接接触（すなわち、隣接する）し得る。よりいっそう具体的な実施形態において、バリア層は、研磨工具の作業中に、バリア層が結合型研磨材から区別されないように、結合型研磨材本体の結合材料及び研磨粒子を含む少なくとも１つの主面に直接結合され得る。特定の非制限的な実施形態において、バリア層は、結合体とバリア層との間に接着剤を使用することなく、結合体の主面に直接結合され得る。
【００６５】
非制限的実施形態において、補強層は、結合体の主面に結合し得、結合体の最外面を画定し得、バリア層は、補強層に結合し得る。図２Ａは、研磨工具２００の一部分の断面図を含む。研磨工具２００は、結合体２０６の主面に付着された補強層２３０の上に重なるバリア層２０２を含む。補強層２３０は、本明細書に開示されている補強材料のうちのいずれかを含み得る。具体的な例において、補強層２３０は、繊維ガラスを含み得る。より具体的には、補強層２３０は、本質的に繊維ガラスからなり得る。別の実施形態において、補強層は、結合体の両主面に適用され得、バリア層は、補強層に結合し得る。
【００６６】
別の非制限的な実施形態において、研磨工具の形成を促進するために、補強層とバリア層との間に中間層を適用することができる。中間層は、片側上で補強層に、反対側上でバリア層に結合され得る。特定のまた非制限的な実施形態において、中間層は、不織物フリース等の不織物材料を含み得る。
【００６７】
他の実施形態において、バリア層は、結合体の主面、周面、または両方と直接接触し得る。図２Ｂは、実施形態による研磨工具の一部分の断面図を含む。研磨工具２００は、結合型研磨材の本体２０６の上に重なるバリア層２０２を含む。本体２０６は、主面２０８及び２１０を含み、その中でも特に、バリア層２０２は、主面２０８に当接している。図２Ｃにおいて、本体２０６は、バリア層２０２の上にあり得、主面２１０は、バリア層２０２と直接接触している。代替的に、研磨工具２００は、１つ超のバリア層を含み得る。さらに、バリア層は、結合型研磨材の本体の１つ以上の主面と直接接触し得る。図２Ｄは、実施形態によるバリア層を含む結合型研磨材の本体の一部分の断面図を含む。例証されているように、結合型研磨材の本体２０６は、第１のバリア層２０２と第２のバリア層２０４との間に配設され得る。例えば、バリア層２０２は、主面２０８と直接接触し得、バリア層２０４は、主面２１０直接接触し得る。
【００６８】
バリア層２０２及び２０４は、単一層であるものとして例証されているが、バリア層２０２及び２０４は、本明細書の実施形態に記載されているように、１つ超の層（すなわち、フィルム）を含み得ると理解されるだろう。
【００６９】
一実施形態によると、バリア層は、本体の主面の表面積全体の上に重なり得る。さらなる実施形態において、バリア層は、本体の主面間に延在している周面にわたって延在していない場合がある。図３Ａにおいて、バリア層３０２は、３１０の周面にわたって延在することなく、結合型研磨材本体３１２の主面３０６の上に重なり得る。図３Ｂにおいて、バリア層３０２は、本体３１２の主面３０６の上に重なり得、周面３１０の少なくとも一部分にわたって延在し得る。代替的に、図３Ｃにおいて、バリア層３０２は、主面３０６の上に重なり得、本体３１２の周面３１０の表面積全体の上に重なるように延在し得る。別の非制限的な実施形態において、主面３０６に結合されたバリア層は、周面３１０に結合されたバリア層とは異なる組成を含み得る。これらの実施形態によると、研磨工具の使用前に、必ずしもバリア層を除去する必要がない場合がある。例えば、研削または切削等の研磨工具の作業中に、作業のプロセスを妨げることなく、バリア層を除去することができる。別の例について、研磨工具の適用中に引き起こされる力がバリア層の少なくとも一部分を選択的に除去するのに十分であり、結合型研磨材の作業面の少なくとも一部分を露出させることができるように、バリア層を形成することができる。バリア層の除去は、結合型研磨材の研磨能力に影響を与えることなく生じ得る。
【００７０】
実施形態によると、バリア層は、単一層を含み得るか、または１つ超の層を含み得、各個別の層は、フィルムとも称され得る。実施形態によると、バリア層は、金属含有フィルムを含み得る。金属含有フィルムは、金属または金属合金を含み得る。具体的には、金属は、アルミニウム、鉄、スズ、銅、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、パラジウムカドミウム、タンタル、タングステン、プラチナ、金、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。金属合金は、本明細書に開示されている金属のうちの１つ以上を含む合金を含み得る。さらに、金属含有フィルムは、本質的に上記の金属のうちのいずれか１つからなり得る。さらに、金属含有フィルムは、本質的に上記の金属のうちの２つ以上から製造された金属合金からなり得る。
【００７１】
別の実施形態によると、バリア層は、ポリマー含有フィルムを含み得る。ポリマー含有フィルムは、ポリマーを含み得る。特定の実施形態において、ポリマー含有フィルムは、本質的にポリマーからなり得る。ポリマーの例は、熱可塑性物質、熱硬化性物質、または同様のものを含み得る。特定の実施形態において、ポリマーは、熱可塑性物質及び熱硬化性物質からなる群から選択され得る。熱可塑性物質の例は、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリベンゾイミダゾール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、熱可塑性エラストマー、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。熱硬化性物質の例は、ポリエステル、ポリウレタン、フェノールホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。より具体的な実施形態において、ポリマーは、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリビニル、エポキシ、樹脂、ポリウレタン、ゴム、ポリイミド、フェノール、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、イオノマー（例えば、イオン含有ポリマー及びイオン含有コポリマー）、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。例示的なイオノマーは、亜鉛、セシウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、またはカリウム等の金属イオンと部分的もしくは完全に中和されている酸性基を含み得る。酸性基は、アクリル酸、カルボン酸、メタクリル酸、スルホン酸、及びそれらのコポリマーの酸性基であり得る。より具体的な実施形態において、ポリマーは、本質的にポリエチレンテレフタレートからなる。
【００７２】
別の実施形態によると、バリア層は、二軸延伸材料を含み得る。例示的な二軸延伸材料は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６，６及びナイロン６等のポリアミド、及びポリプロピレン等のポリオレフィンを含み得る。さらなる実施形態によると、ポリマー含有フィルムは、二軸延伸材料を含み得る。具体的には、ポリマー含有フィルムは、本質的に、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートまたは二軸延伸ナイロン等の二軸延伸材料からなり得る。より具体的には、ポリマー含有フィルムは、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムまたは二軸延伸ナイロンフィルムであり得る。別の実施形態によると、ポリマー含有フィルムは、改善された特性及び／または性能を有する研磨工具の形成を促進し得る特定の引っ張り強度を有し得る。例えば、ポリマー含有フィルムは、少なくとも２８，０００ｐｓｉまたは少なくとも２９，０００ｐｓｉ等、少なくとも２５，０００ｐｓｉの機械方向での引っ張り強度を含み得る。別の例において、機械方向での引っ張り強度は、最大３２，０００ｐｓｉ等、最大３５，０００ｐｓｉであり得る。さらなる例において、機械方向での引っ張り強度は、少なくとも２５，０００ｐｓｉ及び最大３５，０００ｐｓｉを含む範囲内等、本明細書に記載されている最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得る。また別の例において、ポリマー含有フィルムは、少なくとも３４，０００ｐｓｉ等、少なくとも３２，０００ｐｓｉの横断方向での引っ張り強度を含み得る。加えてまたは代替的に、横断方向での引っ張り強度は、最大３９，０００ｐｓｉ等、最大４１，０００ｐｓｉであり得る。さらなる例において、横断方向での引っ張り強度は、少なくとも３２，０００ｐｓｉ及び最大４１，０００ｐｓｉを含む範囲内等、本明細書に記載されている最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得る。本明細書に開示されているように、引っ張り強度は、ＡＳＴＭ−Ｄ８８２に従って測定される。
【００７３】
バリア層は、本質的に前述の材料のうちのいずれかからなり得るか、または本質的に上記のような前述の材料のうちの２つ以上からなり得ると理解されるだろう。特定の実施形態において、バリア層は、本質的にエポキシを含まない可能性がある。別の特定の実施形態によると、バリア層は、本質的にパラフィンを含まない可能性がある。また別の特定の実施形態において、バリア層は、本質的にワックスを含まない可能性がある。
【００７４】
いくつかの例において、バリア層は、本明細書の実施形態におけるフィルムの組み合わせ等の１つ超の層を含み得る。図４Ａに示されているように、バリア層４１０は、金属含有フィルム４０４の上に重なるポリマー含有フィルム４０２を含み得る。具体的には、ポリマー含有フィルムは、バリア層の構造安定性を向上させる助けになり得る金属含有フィルムに直接結合され得る。バリア層はまた、１つ超の金属含有フィルム、ポリマー含有フィルム、またはこれらのフィルムの複数の層の組み合わせを含んでもよい。図４Ｂ〜４Ｄは、バリア層４１０のいくつかの例示的な構成を含む。図４Ｂは、２つのポリマー含有フィルム４０２及び４０６間に配設された金属含有フィルム３０４を図示している。図４Ｃにおいて、ポリマー含有フィルム４０２は、図４Ｃに示されているように、ポリマー含有フィルム４０６と金属含有フィルム４０４との間に配設されている。特定の実施形態において、結合体とバリア層との間の結合を改善するために、シラン等の接着を促進することができる薬剤により、ポリマー含有フィルム、金属含有フィルム、または両方を処理することができる。
【００７５】
別の実施形態において、バリア層は、隣接するフィルム間に配設された１つ以上のタイ層を含み得る。タイ層は、別様に、互いに接着し得ない異種の層間の結合を促進するために、接着剤等のポリマーを含み得る。例えば、タイ層は、ＰＥＴフィルムと金属含有層またはポリマー含有層との間に留置され得る。
【００７６】
また別の実施形態において、バリア層は、バリア層と結合体との間の結合を促進するように、ポリマー系シーラント層を含み得る。特定のまた非制限的な実施形態において、シーラント層は、改善された特性及び／または性能を有する研磨工具の形成を促進することができる一定の融点を有するポリエチレン系材料を含み得る。例えば、融点は、最大１８０℃または最大１６０℃等、最大２００℃であり得る。別の例において、融点は、少なくとも１２０℃等、少なくとも１００℃であり得る。さらなる実施形態において、融点は、少なくとも１００℃〜最大２００℃の範囲内等、本明細書に記載されている最小値及び最大値のうちのいずれかを含み得る。より具体的な実施形態において、シーラント層は、直鎖状低密度ポリエチレン系材料を含み得る。別の実施形態において、シーラント層は、イオノマーを含み得る。イオノマーは、亜鉛、セシウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、またはそれらの組み合わせを含むイオンにより中和されたポリ（エチレン−コ−メタクリル酸）を含み得る。１つ以上の金属含有フィルムまたはポリマー含有フィルムの種々の組み合わせが、本発明の実施形態の範囲内にあり、１つ超の層の金属含有フィルム及びポリマー含有フィルムを含むバリア層の多くの他の構成が可能であり、本明細書の実施形態の範囲内にあると理解されるだろう。
【００７７】
特定の実施形態によると、バリア層は、例えば、２つの金属含有フィルムを含む複数の金属含有層間に配設されたポリマー含有フィルムを含み得る。２つの金属含有フィルムは、アルミニウム等の同じ金属材料を含んでもよいが、これは、常に必要であるわけではない。ポリマーは、例えば、ポリエチレンを含む本明細書に記載されているポリマーのうちのいずれかを含み得る。具体的には、バリア層は、２層のアルミニウム間に配設されたポリエチレン織物補強を有する両面反射型アルミニウムであり得る。
【００７８】
別の特定の実施形態によると、バリア層は、金属含有フィルム及びポリマー含有フィルムを含み得る。ポリマー含有フィルムは、結合型研磨材本体と金属含有フィルムとの間に留置され得る。より具体的な実施形態において、ポリマー含有フィルムは、金属含有フィルムと直接接触し得る。別のより具体的な実施形態において、金属含有フィルムは、バリア層の最外層であり得る。
【００７９】
別の特定の実施形態によると、バリア層は、複数のフィルムを含み得る。バリア層は、第１のポリマー含有フィルム、第２のポリマー含有フィルム、金属含有フィルム、第３のポリマー含有フィルム、及び第４のポリマー含有フィルムを含み得る。第１のポリマー含有フィルムは、二軸延伸ナイロン、ＰＥＴまたはポリプロピレンを含み得る。第２のポリマー含有フィルムは、ポリエチレンを含み得る。金属含有フィルムは、箔であり得る。第３のポリマー含有フィルムは、ポリエチレンを含み得る。第４のポリマー含有フィルムは、共押出ポリエチレン等のポリエチレンを含み得る。よりいっそう具体的な実施形態において、第４のポリマー含有フィルムは、結合型研磨材本体から離れて面するバリア層の最外層であり得る。別のより具体的な本体において、金属含有フィルムは、バリア層の最外層であり得る。前述のフィルム及びそれぞれの材料のうちのいずれかは、本質的に上記のような対応する材料からなるフィルムを含むと理解されるだろう。例えば、第４のポリマー含有フィルムは、本質的に共押出ポリエチレンからなり得る。
【００８０】
金属含有フィルム及びポリマー含有フィルムを含むバリア層を用いる実施形態において、これらのフィルムの平均厚さは、同様であるか、または異なる可能性がある。いくつかの実施形態において、ポリマー含有フィルムの平均厚さは、金属含有フィルムの平均厚さより大きい可能性がある。他の実施形態において、金属含有フィルムの平均厚さは、ポリマー含有フィルムの平均厚さより大きい場合がある。
【００８１】
実施形態によると、金属含有フィルムは、金属含有フィルムが本体の結合材料及び研磨粒子を含む主面と直接接触し得るように、本体の主面に結合され得る。そのような実施形態において、金属含有フィルムは、本体の主面と金属含有フィルム（例えば、ポリマー含有フィルム）の上に重なる別のフィルムとの間に配設され得る。別の実施形態によると、ポリマー含有フィルムは、ポリマー含有フィルムが本体の結合材料及び研磨粒子を含む主面と直接接触し得るように、本体の主面に結合され得る。そのような実施形態において、ポリマー含有フィルムは、本体の主面とポリマー含有フィルム（例えば、金属含有フィルム）の上に重なる別のフィルムとの間に配設され得る。金属含有フィルム及びポリマー含有フィルムの両方を含むバリア層についての特定の実施形態において、ポリマー含有フィルムは、本体の主面に直接結合され得る。
【００８２】
さらなる実施形態において、バリア層は、ワックスを含むフィルムを含み得る。例えば、バリア層は、本質的にワックスからなるフィルムを含み得る。別の例において、バリア層は、ワックスを含むフィルム、ならびにワックス及びポリマーのブレンド等のワックスと異なる材料を含み得る。特定の非制限的な実施形態において、ワックス含有フィルムは、ワックス及びポリエチレンのブレンドを含み得る。より具体的で非制限的な実施形態において、バリア層は、結合体の主面に直ぐ隣接するワックス含有フィルムを含む複数のフィルムを含み得る。
【００８３】
別の実施形態において、ワックス含有フィルムは、バリア層の最外フィルム（例えば、結合体から最も遠い）であり得る。特定の非制限的な実施形態において、バリア層は、複数のフィルムを含み得、最外フィルムは、ワックス含有フィルムであり得、より具体的には、最外フィルムは、本質的にワックスからなり得る。
【００８４】
別の実施形態において、結合体の主面に接触しているバリア層は、ワックス含有フィルムを含む複数のフィルム（例えば、ポリマー含有フィルム、金属含有フィルム、またはそれらの組み合わせ）を含み得る。具体的には、ワックス含有フィルムは、主面上のバリア層の最外フィルムであり得、より具体的には、最外フィルムは、本質的にワックスからなり得る。また別の実施形態において、結合体の周面に接触しているバリア層は、ワックスを含み得る。特定の非制限的な実施形態において、周面に接触しているバリア層は、本質的にワックス含有フィルムからなり得る。より具体的で、また非制限的な実施形態において、周面に接触しているバリア層は、本質的にワックスからなり得る。
【００８５】
本明細書の実施形態の特定の形成プロセスに鑑み、バリア層は、バリア層の厚さを通して延在し得る（例えば、厚さを通して部分的に、または厚さを通して全体的に）孔の形成等、損傷に対する感受性があり得ることが留意されている。研磨工具の形成プロセス中に、バリア層内に孔が形成され得る。加えて、ルーチン処理及び出荷中に、孔が形成され得る。孔は、同様または異なる大きさを有し得る。例えば、孔は、種々の大きさの直径を有し得る。実施形態において、孔径は、８μｍ、少なくとも１３μｍ、少なくとも２５μｍ、少なくとも５０μｍ、少なくとも７５μｍ、少なくとも１０５μｍ、少なくとも１４５μｍ、少なくとも２２０μｍ、またはさらには少なくとも２８０μｍ等、少なくとも２μｍであり得る。別の実施形態において、孔の孔径は、９５０μｍ以下、８９０μｍ以下、８１０μｍ以下、７５０μｍ以下、６８０μｍ以下、６１０μｍ以下、５２０μｍ以下、またはさらには４２０μｍ以下等、１０００μｍ以下であり得る。孔の直径は、本明細書に開示されている最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内にあり得ると理解されるだろう。例えば、孔の直径は、５０μｍ〜８９０μｍの範囲内等、２μｍ〜１０００μｍの範囲内であり得る。
【００８６】
孔は、平均的な直径等の平均的な大きさを有し得る。実施形態において、孔の平均的な直径は、少なくとも２００μｍ、少なくとも２４０μｍ、少なくとも２６０μｍ、少なくとも２８５μｍ、またはさらには少なくとも３１０μｍであり得る。別の実施形態において、平均的な直径は、５２０μｍ以下、４８０μｍ以下、４３０μｍ以下、またはさらには３８０μｍ以下等、５８０μｍ以下であり得る。孔の平均的な直径は、上記の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内にあり得ると理解されるだろう。例えば、孔は、２８５μｍ〜４３０μｍの範囲内等、２００μｍ〜５８０μｍの範囲内の平均的な直径を有し得る。
【００８７】
孔の密度は、結合型研磨材本体から離れるように面しているバリア層の表面のランダムに選択される領域内の孔の数を数えることにより判定され得る。少なくとも４つの領域を選択し得る。孔の識別を助けるために、裏面照射を有する拡大鏡または顕微鏡を使用することができる。孔の密度は、検査される全領域により正常化された孔の総数であり得る。
【００８８】
別の実施形態によると、孔の密度は、１８０個以下の孔／ｃｍ２、１６０個以下の孔／ｃｍ２、１４０個以下の孔／ｃｍ２、１２０個以下の孔／ｃｍ２、１００個以下の孔／ｃｍ２、９０個以下の孔／ｃｍ２、８０個以下の孔／ｃｍ２、７０個以下の孔／ｃｍ２、６０個以下の孔／ｃｍ２、５０個以下の孔／ｃｍ２、４０個以下の孔／ｃｍ２、３０個以下の孔／ｃｍ２、２０個以下の孔／ｃｍ２、１５個以下の孔／ｃｍ２、１０個以下の孔／ｃｍ２、９個以下の孔／ｃｍ２、８個以下の孔／ｃｍ２、７個以下の孔／ｃｍ２、６個以下の孔／ｃｍ２、または５個以下の孔／ｃｍ２、４個以下の孔／ｃｍ２、３個以下の孔／ｃｍ２、２個以下の孔／ｃｍ２、１個以下の孔／ｃｍ２等、２００個以下の孔／ｃｍ２であり得る。少なくとも１つの実施形態について、バリア層は、本質的に孔を含まない可能性がある。また、少なくとも１つの非制限的な実施形態において、孔の密度が、少なくとも０．５個の孔／ｃｍ２、少なくとも１個の孔／ｃｍ２、少なくとも１．５個の孔／ｃｍ２、少なくとも１．８個の孔／ｃｍ２、少なくとも２個の孔／ｃｍ２、少なくとも２．３個の孔／ｃｍ２、少なくとも２．５個の孔／ｃｍ２、少なくとも３個の孔／ｃｍ２、少なくとも３．５個の孔／ｃｍ２、少なくとも４個の孔／ｃｍ２、少なくとも４．５個の孔／ｃｍ２、少なくとも５個の孔／ｃｍ２、少なくとも５．６個の孔／ｃｍ２、少なくとも６個の孔／ｃｍ２、少なくとも６．５個の孔／ｃｍ２、少なくとも７．２個の孔／ｃｍ２、少なくとも８個の孔／ｃｍ２、少なくとも９個の孔／ｃｍ２、またはさらには少なくとも１０個の孔／ｃｍ２等、少なくとも０．１個の孔／ｃｍ２であり得るように、いくつかの微量の含有量の孔が存在し得る。孔の密度は、上記の最小値〜最大値のうちのいずれかを含む範囲内にあり得ると理解されるだろう。例えば、孔の密度は、０．５個の孔／ｃｍ２〜１８０個の孔／ｃｍ２の範囲内、１個の孔／ｃｍ２〜１６０個の孔／ｃｍ２の範囲内、２個の孔／ｃｍ２〜１４０個の孔／ｃｍ２の範囲内、５個の孔／ｃｍ２〜１２０個の孔／ｃｍ２の範囲内、または１０個の孔／ｃｍ２〜１００個の孔／ｃｍ２の範囲内等、０．１個の孔／ｃｍ２〜２００個の孔／ｃｍ２の範囲内にあり得る。
【００８９】
実施形態において、バリア層は、従来型の研磨工具と比較して、結合型研磨材本体内への水蒸気の透過を防止するか、または減少させ得る。非制限的実施形態において、バリア層の耐水蒸気は、ＡＳＴＭ  Ｆ１２４９−０１（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｗａｔｅｒ  Ｖａｐｏｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｉｌｍ  ａｎｄ  Ｓｈｅｅｔｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ）を使用して判定し得る水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を測定することにより試験され得る。非制限的実施形態において、バリア層は、約２．０ｇ／ｍ２−日（すなわち、グラム毎平方メートル、２４時間毎）以下のＷＶＴＲを有してもよく、例えば、ＷＶＴＲは、約１ｇ／ｍ２−日以下、約０．１ｇ／ｍ２−日以下、約０．０１５ｇ／ｍ２−日以下、約０．０１０ｇ／ｍ２−日以下、約０．００５ｇ／ｍ２−日以下、約０．００１ｇ／ｍ２−日以下、またはさらには約０．０００５ｇ／ｍ２−日以下等、約１．５ｇ／ｍ２−日以下であってもよい。別の非制限的な実施形態において、バリア層のＷＶＴＲは、少なくとも０．００００１ｇ／ｍ２−日等、０ｇ／ｍ２−日より大きい可能性がある。バリア層は、本明細書に記載されている最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内にＷＶＴＲを有し得ると理解されるべきである。例えば、ＷＶＴＲは、少なくとも０．００００１ｇ／ｍ２−日及び２．０ｇ／ｍ２−日以下を含む範囲内等、０ｇ／ｍ２−日超及び２．０ｇ／ｍ２−日以下を含む範囲内であってもよい。
【００９０】
一定の実施形態において、バリア層のフィルムの延伸は、孔の密度に影響を与え得る。いくつかの例において、加工中、ポリマー含有フィルム材料に応じて、材料は、バリア層内に形成されたいくつかの孔を封止するように構成された自己封止能力を表し得るため、バリア層に対する最外層としてポリマー含有フィルムを有することが望ましい場合がある。とりわけ、一定のポリマー含有フィルムは、加工中に形成された孔の流動及び封止を促進する加工中の流れ挙動を表し得る。例えば、いくつかの実施形態において、バリア層の孔の密度を減少させるために最外層を得ることができるように、共押出ポリエチレンを含むポリマー含有フィルムを配設してもよい。
【００９１】
少なくとも１つの他の適用において、ポリマー含有フィルムは、金属含有フィルムと結合型研磨材本体との間に留置され得、研磨工具を形成するプロセス中に、金属含有フィルム内の孔の形成を減少させる助けとなり得る。例えば、硬化中に、ポリマー含有フィルムの材料は流動し得、金属含有フィルム内に形成された孔の少なくともいくつかを封止し得る。加えて、または代替的に、加工中、材料は、流動、及び金属含有フィルム内の孔の封止を促進し得る。金属含有フィルムは、バリア層に対する最外層として使用され得る。
【００９２】
バリア層の形成は、結合型研磨材（例えば、研磨材ホイール）の形成と共にその場で行われ得る。とりわけ、バリア層は、結合型研磨材を形成する形成プロセスに耐えることができるように選択され得る。バリア層は、バリア層のその場での形成中に、孔の形成を最小にするか、またはさらには少なくすることができるように耐穿刺性であり得る。例えば、耐穿刺性バリア層は、本明細書に開示されている孔の密度を有し得る。さらに、バリア層は、研磨物品の機能または性能を妨げない場合がある。具体的には、バリア層は、バリア層全体を通して延在する孔の形成に抵抗することができ、バリア層の存在は、研削性能等の性能に悪影響を及ぼさない場合がある。さらに、バリア層は、例えば、結合型研磨材本体の１面以上に対するバリア層の結合を促進するいくつかの物理的または化学的変化を含めて、形成プロセス中にいくつかの改変を被る場合がある。
【００９３】
実施形態によると、バリア層は、耐穿刺性である少なくとも１つのフィルムを含み得る。耐穿刺性フィルムは、本明細書に開示されている二軸延伸材料を含むポリマー含有フィルムであり得る。特定の実施形態によると、バリア層は、耐穿刺性フィルム、タイ層、金属含有フィルム、別のタイ層、及びシーラント層を含み得る。シーラント層は、本体の主面に面し得、耐穿刺性フィルムは、研磨物品の外側表面を形成し得る。より具体的な実施形態において、バリア層は、二軸延伸ＰＥＴフィルム、タイ層、アルミニウム含有フィルム、タイ層、及びポリエチレンシーラント層を含み得、ポリエチレンシーラント層は、研磨工具の外側表面を画定している本体の主面及び二軸延伸ＰＥＴフィルムに面している。別のより具体的な実施形態において、バリア層は、二軸延伸ナイロンフィルム、タイ層、アルミニウム含有フィルム、タイ層、及びポリエチレンシーラント層を含み得、ポリエチレンシーラント層は、研磨物品の外側表面を形成する本体の主面及び二軸延伸ナイロンフィルムに面している。
【００９４】
１つの特定の形成プロセスによると、バリア層を金型内に配設することができ、その上に、本明細書の実施形態による方法で、結合材料内に含有された研磨粒子を含む研磨層を加えることができる。研磨層は、グリーン体、混合物、種々の層の形態、または上に記載されている任意の他の形態であり得る。一定の例において、別のバリア層を研磨本体の上に敷いてもよい。いくつかの他の実施形態において、バリア層を研磨本体の底または上にのみ隣接して留置してもよい。さらに、結合型研磨材本体の周面上にバリア層を形成することができるように、研磨層の周面に隣接するようにバリア層を金型内に留置してもよい。
【００９５】
結合材料を形成するために有機結合材料を利用する実施形態において、有機結合材料の硬化中、バリア層は、本体の１つ以上の本体の主面及び／または周面に接着し得る。非制限的実施形態において、バリア層は、本体の主面及び／または周面に硬化結合され得る。別の非制限的な実施形態において、バリア層は、本体の主面及び／または周面に溶融結合され得る。
【００９６】
いくつかの実施形態において、高温圧縮を使用して結合型研磨材を形成することができ、バリア層に対して利用して主面に直接結合し得る。高温圧縮作業は、本明細書の実施形態に詳述されているようなパラメータを含み得る。
【００９７】
実施形態において、バリア層が結合型研磨材本体の１つ以上の主面に適用された後、硬化に対して隣接する工具間に留置された金属分離器により、研磨工具を積層することができる。別の非制限的な実施形態において、工具と金属分離器との間にスペーサを使用して、工具が硬化中に金属分離器に接着することを防止することができる。金属分離器からの工具の分離を促進するために、スペーサは、非粘着性であり得る。特定の実施形態において、スペーサは、シリコン、Ｔｅｆｌｏｎ、またはＫａｐｔｏｎを含む非粘着性フィルムであり得る。別の特定の実施形態によると、スペーサは、ＰＴＦＥ、被覆繊維ガラス等のフルオロポリマー被覆を含み得る。スペーサの使用はまた、バリア層と結合体の主面との間の接触を改善し得、研磨工具の耐湿性を改善すると予測され得る。
【００９８】
一定の温度範囲は、バリア層の処理に特に好適であり得る。例えば、温度は、少なくとも５０℃、少なくとも１００℃、または少なくとも１５０℃であり得る。別の例において、温度は、２５０℃以下、２２５℃以下、または２００℃以下であり得る。温度は、本明細書に開示されている最小値及び最大値のいずれか内にあり得る。例えば、温度は、研磨材ホイールを硬化させる同様の範囲内にあり得る。
【００９９】
本明細書に開示されている実施形態は、先行技術の研磨物品からの逸脱を表している。本明細書の実施形態によるバリア層は、湿気に対して全体的に不透過性である等、略不透過性であり得る。結合型研磨材の吸湿性を減少させるためにバリア層を利用することで、経時的な研磨工具の性能を改善し、老化を緩和し得る。
【０１００】
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。こうした態様及び実施形態のうちのいくつかを本明細書に記載している。本明細書を読んだ後、当業者であれば、こうした態様及び実施形態が、例証のみのためにあり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解するだろう。実施形態は、下に列挙されている品目のうちのいずれか１つ以上によるものであり得る。
【０１０１】
実施形態１
結合材料内に含有された研磨粒子を含む本体を含む結合型研磨材と、
本体の少なくとも主面に結合されたバリア層であって、金属含有フィルムを含む、バリア層と、を含む、研磨工具。
【０１０２】
実施形態２  バリア層が、金属含有フィルムの上に重なるポリマー含有フィルムを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０３】
実施形態３  バリア層が、金属含有フィルムに直接結合されたポリマー含有フィルムを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０４】
実施形態４  バリア層が、本質的にポリマーからなるポリマー含有フィルムを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０５】
実施形態５  ポリマーが、熱可塑性物質及び熱硬化性物質からなる群から選択される、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０６】
実施形態６  ポリマーが、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニル、エポキシ、樹脂、ポリウレタン、ゴム、ポリイミド、フェノール、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０７】
実施形態７  バリア層が、二軸延伸材料を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０８】
実施形態８  バリア層が、二軸延伸材料を含むポリマーを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１０９】
実施形態９  ポリマーが、ポリエチレンテレフタレートを含むか、またはポリマーが、本質的にポリエチレンテレフタレートからなる、実施形態８に記載の研磨工具。
【０１１０】
実施形態１０  バリア層が、ポリマー含有フィルムを含み、ポリマー含有フィルムが、金属含有フィルムの平均厚さより大きい平均厚さを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１１】
実施形態１１  バリア層が、ポリマー含有フィルムを含み、ポリマー含有フィルムが、金属含有フィルムの平均厚さ未満の平均厚さを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１２】
実施形態１２  バリア層が、ポリマー含有フィルムを含み、ポリマー含有フィルムが、本体の主面に直接結合されている、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１３】
実施形態１３  本体が、第１の主面及び第１の主面と反対側の第２の主面、ならびに第１の主面と第２の主面との間に延在している周面を含み、バリア層が、第１の主面及び第２の主面に直接結合されている、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１４】
実施形態１４  バリア層が、周面の少なくとも一部分の上に重なっている、実施形態１３に記載の研磨工具。
【０１１５】
実施形態１５  バリア層が、第１の主面及び第２の主面の表面積全体の上に重なっている、実施形態１３に記載の研磨工具。
【０１１６】
実施形態１６  金属含有フィルムが、本体の主面と直接接触している、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１７】
実施形態１７  金属含有フィルムが、金属または金属合金を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１８】
実施形態１８  バリア層が、本質的に金属含有フィルムからなり、バリア層が、本質的に単一層の金属含有フィルムからなる、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１１９】
実施形態１９  金属含有フィルムが、アルミニウム、鉄、スズ、銅、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、亜鉛、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、パラジウムカドミウム、タンタル、タングステン、プラチナ、金、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１２０】
実施形態２０  研磨粒子が、酸化物、窒化物、炭化物、炭素系材料、ホウ化物、酸窒化物、酸炭化物、酸ホウ化物、天然に産する鉱物、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、研磨粒子が、成形された研磨粒子を含み、研磨粒子が、アルミナを含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１２１】
実施形態２１  本体が、結合剤内に含有された充填剤を含み、充填剤が、粉末、顆粒、球体、繊維、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、充填剤が、無機材料、有機材料、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、充填剤が、砂、バブルアルミナ、ボーキサイト、クロム鉄鉱、マグネサイト、ドロマイト、バブルムライト、ホウ化物、二酸化チタン、炭素製品（例えば、カーボンブラック、コークスまたは黒鉛）、木粉、粘土、滑石、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデン、長石、霞石閃長岩、ガラス球、ガラス繊維、ＣａＦ２、ＫＢＦ４、氷晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）、カリウム氷晶石（Ｋ３Ａ１Ｆ６）、黄鉄鉱、ＺｎＳ、硫化銅、鉱油、フッ化物、炭酸塩、炭酸カルシウム、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、充填剤が、静電気防止剤、金属酸化物、潤滑剤、細孔誘導剤、着色剤、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、充填剤が、研磨粒子と異なる、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１２２】
実施形態２２  本体が、本体の少なくとも一部分を通して径方向に延在している少なくとも１つの補強層を含み、少なくとも１つの補強層が、布、繊維、フィルム、織物材料、不織物材料、ガラス、繊維ガラス、セラミック、ポリマー、樹脂、ポリマー、フッ素化ポリマー、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ゴム、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、変性フェノール樹脂、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１２３】
実施形態２３  本体が、本体にわたって径方向に延在している直径（Ｄ）、及び本体にわたって軸方向に延在している厚さ（ｔ）を含み、本体が、少なくとも約１０：１または少なくとも約２０：１または少なくとも約５０：１、または少なくとも約１００：１の直径：厚さの比を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１２４】
実施形態２４  研磨物品を形成する方法であって、
有機材料を含む結合材料内に含有された研磨粒子を含む本体を含む結合型研磨材の形成と共に、その場でバリア層を形成することを含む、方法。
【０１２５】
実施形態２５  結合材料が硬化する間に、バリア層が、本体の主面に接着される、実施形態２４に記載の方法。
【０１２６】
実施形態２６  バリア層が、結合型研磨材本体を形成するのに使用される高温圧縮作業を使用して、本体の主面に直接結合されている、実施形態２４に記載の方法。
【０１２７】
実施形態２７  バリア層が、少なくとも２０℃及び５０℃以下を含む範囲内の温度で適用されるように構成されており、バリア層が、主面に一体的に結合されており、バリア層が、冷却圧縮作業中に、主面に一体的に結合され、バリア層が、結合型研磨材の結合材料の硬化中に、主面に一体的に結合される、実施形態２４に記載の方法。
【０１２８】
実施形態２８  バリア層が、４０トン〜２０００トンの範囲内の力を適用する高温圧縮作業中に、適用される、実施形態２４に記載の方法。
【０１２９】
実施形態２９  バリア層が、第１の金属含有フィルム、第２の金属含有フィルム、及びポリマー含有フィルムを含み、ポリマー含有フィルムが、第１の金属含有フィルムと第２の金属含有フィルムとの間に配設されている、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１３０】
実施形態３０  第１の金属含有フィルム及び第２の金属含有フィルムが、アルミニウムを含む同じ金属を含み、ポリマー含有フィルムが、ポリエチレン織物補強を含む、実施形態２９に記載の研磨工具。
【０１３１】
実施形態３１  第１のポリマー含有二軸延伸ナイロン、ポリエチレンを含む第２のポリマー含有フィルム、ポリエチレンを含む第３のポリマー含有フィルム、及び共押出ポリエチレンを含む第４のポリマー含有フィルムをさらに含み、金属含有フィルムが、箔を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１３２】
実施形態３２  金属含有フィルムが、バリア層の最外フィルムである、実施形態３１に記載の研磨工具。
【０１３３】
実施形態３３  第４のポリマー含有フィルムが、バリア層の最外層である、実施形態３１に記載の研磨工具。
【０１３４】
実施形態３４  バリア層が、バリア層の表面にわたる孔の密度を含み、孔の密度が、少なくとも０．１個の孔／ｃｍ２、または少なくとも０．５個の孔／ｃｍ２、または少なくとも１個の孔／ｃｍ２、または少なくとも２／ｃｍ２、または少なくとも５個の孔／ｃｍ２、または少なくとも１０個の孔／ｃｍ２である、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１３５】
実施形態３５  バリア層が、２００個以下の孔／ｃｍ２、または１８０個以下の孔／ｃｍ２、１６０個以下の孔／ｃｍ２、または１４０個以下の孔／ｃｍ２、または１２０個以下の孔／ｃｍ２、または１００個以下の孔／ｃｍ２の孔の密度を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１３６】
実施形態３６  バリア層が、０．１個の孔／ｃｍ２〜２００個の孔／ｃｍ２の範囲内か、または０．５個の孔／ｃｍ２〜１８０個の孔／ｃｍ２の範囲内か、または１個の孔／ｃｍ２〜１６０個の孔／ｃｍ２の範囲内か、または２個の孔／ｃｍ２〜１４０個の孔／ｃｍ２の範囲内か、または５個の孔／ｃｍ２〜１２０個の孔／ｃｍ２の範囲内か、または１０個の孔／ｃｍ２〜１００個の孔／ｃｍ２の範囲内のバリア層の表面にわたる孔の密度を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１３７】
実施形態３７  バリア層が、少なくとも０．００００１ｇ／ｍ２−日及び２．０ｇ／ｍ２−日以下を含む範囲内の水蒸気透過率を含む、実施形態１に記載の研磨工具。
【０１３８】
実施例１
従来型の研磨結合型研磨材ホイールＡ及び異なるバリア層を有する本明細書の実施形態を代表する研磨材ホイール（ホイールＢ〜Ｆ）を試験して、性能に対する湿気の効果を判定した。およそ室温で９０〜１２０バールの範囲内の圧力の適用を含む冷却圧縮の方法により、ホイールＡ〜Ｆを形成した。次に、およそ２００℃でオーブン内に全ホイールを積層及び硬化させた。バリア層を有しないホイールＡを製造した。ホイールＢ〜Ｆは、バリア層／繊維ガラス補強材／研磨混合物／繊維ガラス補強材／バリア層からなる構造を有する４１型のホイールであった。研磨混合物は、研磨混合物の本体の全容積に対して、４０％の４６粒セラミック被覆褐色溶融アルミナ、３４．５％の樹脂（レゾール及びノボラック）、５．７５％のカリウムアルミニウムフッ化物及び硫酸化カリウムの各々、ならびに１４％の細孔を含有した。ホイールＢ〜Ｆのバリア層は、本明細書の実施形態に記載されているポリマー含有フィルム及び金属含有フィルムの異なる組み合わせを含んだ。各バリア層に対するフィルムの延伸は、最外層〜最内層（例えば、繊維ガラス層と接触しているか、または研磨物品に最も近い）から順に本明細書に提供されている。ホイールＢのバリア層は、二軸延伸ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム、箔、別のポリエチレンフィルム、及び共押出ポリエチレンのフィルムを含んだ。ホイールＣのバリア層は、延伸ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、箔、及び別のポリエチレンフィルムを含んだ。ホイールＤは、アルミニウムフィルムが最内及び最外フィルムであるように、アルミニウムフィルム間に配設されたポリエチレン織物補強材を含むバリア層を含んだ。ホイールＥのバリア層は、アルミニウム箔を含んだ。ホイールＦのバリア層は、低密度ポリエチレンフィルムを含んだ。ホイールＢ〜Ｆのバリア層のさらなる情報を下の表１に提供する。
【０１３９】
【表１】
2019505400.tif 000003
【０１４０】
全ての研磨材ホイールは、１２５×１．６×２２．３ｍｍであり、少なくとも５日間、９０％の相対湿度の同じ老化条件に供された。研磨材ホイールＡ、Ｂ、及びＤは、３３日間、老化条件に供され、研磨材ホイールＣ、Ｅ、及びＦは、２０日間、供された。供される前と後のホイール間の重量差を判定し、重供される前の重量と重量差を比較することにより、一定の日数について各ホイールの吸湿性を測定した。結果を図５に例証する。５日目に、従来型の研磨材ホイールＡの吸湿性を０．７５重量％になるように測定し、ホイールＢ〜Ｆは、それぞれ、およそ０．１０％、０．２５％、０．３０％、０．４０％、及び０．５０％のみの吸湿性を有した。１０日目に、従来型のホイールＡの吸湿性は、およそ０．９０％超に増加し、２０日目におよそ１．００％に達した。ホイールＢ〜Ｆは、１０日目に、それぞれ、およそ０．１０％、０．３０％、０．４０％、０．５０％、及び０．７０％の吸湿性を有し、２０日目に、それぞれ、およそ０．２０％、０．５５％、０．５５％、〜０．７０％、及び０．８０％を有した。３３日目に、ホイールＡは、１．１０％の吸湿性を有したが、ホイールＢ及びＤは、それぞれ、およそ０．２５％及び０．６５％のみの吸湿性を有した。
【０１４１】
吸湿性と関連して、ホイールの老化及び性能の劣化を観察した。乾燥かつ老化したホイールＡ及びＤが、Ｇ比試験に供された。乾燥したホイールを１２５℃で少なくとも一晩保存した。乾燥したホイールと老化したホイールとの平均Ｇ比間の差を判定し、乾燥したホイールの平均Ｇ比に対する差を分割することにより、Ｇ比での割合の減少を測定した。図６に例証されているように、ホイールＡは、老化試験前と比較して、老化試験後に３９％のＧ比の減少を有し、ホイールＤのＧ比は、老化試験前と比較して、老化試験後に２５％のみ低下した。よって、ホイールＤ及びその特定のバリア層は、バリア層を有しない標準的なホイール（ホイールＡ）と比較して、Ｇ比の１４％高い保持を証明した。
【０１４２】
実施例２
本明細書の実施形態により、ホイールＧ及びＨを形成した。ホイールＧ及びＨのバリア層は両方とも、二軸延伸ナイロンのフィルム、ポリエチレンフィルム、箔のフィルム、別のポリエチレンフィルム、及び共押出ポリエチレンのフィルムを含んだ。ホイールＧにおいて、二軸延伸ナイロンは、バリア層の最外層（結合型研磨材本体から離れるように面する）であり、ホイールＨにおいて、追加的な黒色紙で被覆された共押出ポリエチレンのフィルムは、最外層であった。ホイールＧ及びＨは、７日間、９０％の相対湿度の同じ老化条件に供された。図７及び下の表２に示されているように、バリア層のフィルムの延伸は、ホイールの吸湿性に影響を与えた。図８は、老化試験前及び後に行われたホイールＧ及びＨのＧ比試験の描画を含む。老化したホイールＧのＧ比は、老化試験前と比較して２７％減少した。老化したホイールＨのＧ比は、老化試験前と比較して５０％減少した。したがって、データで示されているように、バリア層の延伸ならびに材料の種類は、ホイールの老化の制限に影響を与える可能性がある。
【０１４３】
【表２】
2019505400.tif 000004
【０１４４】
実施例３
バリア層の組成物の、結合型研磨材ホイールへの吸湿性に対する影響を判定するために、従来型の結合型研磨材ホイール３Ａ及び異なるバリア層（ホイール３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、及び３Ｈ）を有する本明細書の実施形態を代表する研磨材ホイールを試験した。冷却圧縮機（例えば、Ｐｏｇｇｉ  Ｐａｓｑｕａｌｉｎｏにより製造された３５０トンプレス）を利用した冷却圧縮の方法により全てのホイールを形成し、プレス内の圧力を、およそ室温で９０〜１２０バール（９ＭＰａ〜１２ＭＰａに対応する）の範囲内に保った。次に、表３に記載されたホイール試料を製造するために、ホイールの周りにバリア層を留置した。ホイール３Ａにはバリア層を適用しなかった。次に、およそ２００℃のオーブンでホイールを硬化させた。アルミニウムフィルムをピンで穿刺することにより、ホイール３Ｆの各側のバリア層内に、１０個の孔を形成した。バリア層の組成物及び厚さが、表３に含まれる。全ての研磨材ホイールは、１２５×１．６×２２．３ｍｍであり、７日間、表３に示されるような老化条件に供された。実施例１に開示されているように、吸湿性を判定した。
【０１４５】
【表３】
2019505400.tif 000005
【０１４６】
表３に開示されているように、ホイール３Ｂは、最外層として二軸延伸ナイロンフィルムを有する、二軸延伸ナイロンフィルム、ポリエチレン（ＰＥ）フィルム、箔、ＰＥフィルム、及び高強度共押出ポリエチレンフィルムを含むバリア層を有した。３Ｂのバリア層は、従来型の試料、３Ａの０．８３％と比較して、減少した吸湿性、０．０９％を有した。ホイール３Ｃのバリア層は、最外層として二軸延伸ナイロンフィルムを有する、二軸延伸ナイロンフィルム、ＰＥフィルム、クロス積層ＰＥフィルム、ＰＥフィルム、箔、及び高強度共押出ポリエチレンを含んだ。３Ｃのホイールは、３Ｂと同様に低い吸湿性を有した。ホイール３Ｄのバリア層は、両面反射型アルミニウムフィルム、ポリエチレン織物補強、及び第２の両面反射型アルミニウムフィルムを含んだ。ホイール３Ｄは、ホイール３Ａ（０．１４％対０．８３％）と比較して吸湿性の減少を証明した。３Ｅのバリア層は、針穴を有しないアルミニウムフィルムを含み、ホイール３Ｅは、０．２４％の吸湿性を有した。ホイール３Ｆの研磨本体の各側上のアルミニウムフィルムは、１０個の針穴を有し、３Ｆのホイールは、０．３％の吸湿性を有した。ホイール３Ｇは、シラン処理黒色ＰＴＦＥフィルムのバリア層を有し、０．１７％の吸湿性を有した。ホイール３Ｈは、シラン処理クリアＰＴＦＥフィルムのバリア層を有し、０．４５％の吸湿性を有した。
【０１４７】
実施例４
代表的な結合型研磨材ホイール、４Ａ〜４Ｃを調製し、実施例３と同じ方法で形成した。ホイールの吸湿性及びＧ比を試験した。ホイール４Ａのバリア層は、金属化ＰＥＴフィルム、第１のタイ層、第２のタイ層、及びポリエチレン系熱封止可能な層を含んだ。ホイール４Ｂのバリア層は、ポリエステルフィルム、第１の接着フィルム、箔フィルム、第２の接着フィルム、及びポリエチレン系熱封止可能なフィルムを含んだ。ホイール４Ｃのバリア層は、接着剤によりポリエチレン系熱封止可能な層に付着されたＰＶＤＣ被覆ポリエステルフィルムを含んだ。ホイールが成形された後、実施例３のような硬化前に、ホイールの主面に向かってポリエチレン系熱封止可能な層を有する対応するホイールにバリア層を適用した。
【０１４８】
ホイールを７日間、２０℃で９０％の相対湿度に供した後に、実施例１に開示されているものと同じ方法で、ホイールへの吸湿性を判定した。加えて、ホイール４Ａ〜４Ｃのセットを、吸湿性試験に対して使用される条件で老化させ、別のセットを乾燥状態で保った。老化後のホイールのＧ比の変化を判定するために、炭素鋼上で可搬式研削盤による手動での研削で両セットを試験した。老化したホイールの吸湿性及びＧ比の減少の結果は、表４に含まれる。実施例１に開示されているものと同じ方法でＧ比の減少を測定した。他のホイールと比較して、ホイール４Ｂは、顕著な結果を証明した。
【０１４９】
【表４】
2019505400.tif 000006
【０１５０】
実施例５
ホイールの形成中にバリア層を直接適用することによりバリア層をその場で形成する（上に成形する）ことを除いて、実施例３に開示されているものと同様の方法で、追加的かつ代表的な結合型研磨材ホイール、５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃを形成した。形成後、５Ａ及び５Ｂのホイールをそれぞれ積層及び硬化させた。ホイールと金属分離器プレートとの間に適用されたＰＴＦＥ被覆繊維ガラススペーサと共に５Ｃのホイールを積層及び硬化させた。ＰＴＦＥ被覆繊維ガラスは、硬化中にホイールが金属分離器プレートに接着するのを防止するために使用された。バリア層組成物は、ＰＥＴフィルム、第１の接着フィルム、箔フィルム、第２の接着フィルム、及びポリエチレン系熱封止可能なフィルムを含む各試料について同じであった。ポリエチレン系熱封止可能な層は、最内層（例えば、結合型研磨材本体に直ぐ隣接する）であった。ホイール５Ａ及び５Ｃは、ホイールの各主面上に単一のバリア層を有し、ホイール５Ｂは、各主面上に２つのバリア層を有し、各バリア層は、本明細書に開示されているような組成物及び延伸を有した。ホイールの吸湿性及び一定の性能特徴を測定する。
【０１５１】
実施例６
実施例５に開示されているホイール５Ａ及び５Ｂと同じ方法で、代表的なホイール６Ａ及び６Ｂを形成した。いかなるバリア層の適用なしに、同様の方法で従来型のホイールＳＴＤを形成した。６Ａは、ＰＥＴフィルム、第１の接着フィルム、箔フィルム、第２の接着フィルム、及びポリエチレン系熱封止可能なフィルムを含むホイールの各主面上に単一のバリア層を有した。ポリエチレン系熱封止可能なフィルムは、最内層（例えば、結合型研磨材本体に直ぐ隣接する）であった。６Ｂは、ホイール５Ａと同じバリア層組成物及び延伸を有した。ホイールの吸湿性及び性能特徴を測定する。
【０１５２】
実施例７
表５に開示されている組成物及び延伸を有するバリア層を含む追加的かつ代表的なホイールを形成する。実施例３に開示されているものと同じ方法で、ホイール７Ａ〜７Ｐのセットを形成する。実施例５に開示されているホイール５Ａ及び５Ｂと同じ方法で、別のセットを形成する。実施例４に開示されているように、ホイールを老化させ、吸湿性及びＧ比の減少を測定する。
【０１５３】
【表５】
2019505400.tif 000007
【０１５４】
実施例８
実施例７に開示されているようにホイール７Ｃ及び７Ｄを形成し、次に、追加的な塗装を有するためにさらに処理する。バリア層の上部及びホイール本体の縁表面を含む完全なホイール上にワックス上層を形成するように、第１のセットのホイールをワックス内に浸漬させるか、またはペイントする。縁の塗装を形成するために、バリア層により被覆されないホイールの縁にのみワックスを適用するような方法で、第２のセットをワックス内に浸漬させる。ホイールを老化させ、実施例４に開示されているように吸湿性及びＧ比の減少を測定する。
【０１５５】
実施例９
バリア層を有しないホイールを形成し、硬化させる。実施例７の７Ｃ及び７Ｄの組成物を有するバリア層を形成し、異なる方法でホイールに適用する。高温圧縮によるか、または接着剤を使用することにより、いくつかのホイールの主面にバリア層を適用する。代替的に、ホイールの主面上にバリア層を留置し、バリア層をホイールの主面に結合させるように、熱封止可能なフィルムの封止温度より高い温度で熱を適用する。実施例４に開示されているようなバリア層を有するホイール上で吸湿性及びホイールの性能を試験する。
【０１５６】
実施例１０
バリア層を所定位置に配設した後に、隣接するホイール間に留置された非粘着性フィルムを含むホイールを積層し、硬化させることを除いて、実施例３に開示されているものと同様のその場以外での方法で、実施例７のホイール７Ａ〜７Ｐのセットを形成する。非粘着性フィルムの使用により、バリア層とホイール表面との間の接触が改善されると予測される。シリコン、Ｔｅｆｌｏｎ、またはＫａｐｔｏｎを含む非粘着性フィルムを使用する。バリア層を有するホイール上で吸湿性及び一定のホイールの性能特徴を試験する。
【０１５７】
実施例１１
代表的なホイール１１Ａ及び１１Ｂならびに従来型のホイール１１Ｃを形成した。実施例５の試料５Ｃと同様のその場での（上に成形される）方法で、ホイール１１Ａ及び１１Ｂを形成した。実施例３に開示されている従来型の試料と同様の方法で、ホイール１１Ｃを形成した。ホイール１１Ａ及び１１Ｂは、ホイールの各主面上にバリア層を有した。ホイール１１Ａのバリア層は、ホイールの外側表面である二軸延伸ＰＥＴフィルム及びホイールに隣接するシーラントを有する二軸延伸ＰＥＴフィルム／タイ層／箔／タイ層／直鎖状低密度ポリエチレンシーラントを含んだ。ホイール１１Ｂのバリア層は、ホイールに面する第２のアルミニウムフィルム及びホイールの外側表面を画定している第１のアルミニウムフィルムを有する第１のアルミニウムフィルム／ポリエチレン織物補強／第２のアルミニウムフィルムを含んだ。
【０１５８】
ホイールを３〜７日間、２０℃で９０％の相対湿度に供した後、実施例１に開示されているものと同じ方法で試料の吸湿性を判定した。ホイール１１Ｂは、３日間、湿気に供され、吸湿性は、表６に含まれる。ホイール１１Ａ及びＣは、７日間供され、吸湿性は、表７に含まれる。加えて、吸湿性試験のために使用される条件で、ホイール１１Ａ及び１１Ｃを老化させ、老化したホイール上で研削性能を試験し、老化処理を有しない同じホイールと比較した。老化後のＧ比の減少を判定するために、炭素鋼上の可搬式研削盤による手動での研削で研削性能を試験した。実施例１に開示されているものと同じ方法で、Ｇ比の減少を測定し、表７に含む。ホイール１１Ｃと比較して、ホイール１１Ａは、吸湿性の減少及びＧ比の減少を証明した。ホイール１１Ａはまた、３日目のホイール１１Ｂと比較して、７日目に低い吸湿性を有した。
【０１５９】
【表６】
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【０１６０】
【表７】
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【０１６１】
結合型研磨材物品を袋内に留置するか、または表面を封止するためのワックスまたは樹脂材料により結合型研磨材の表面を塗装することを含む、老化の効果を減少させるための一定の試みが行われている。しかしながら、本明細書の実施形態は、これらの技術からの逸脱を表し、具体的には、本明細書の実施形態は、結合型研磨材物品の効率的かつ大規模な製造を促進する。とりわけ、バリア層のその場での形成は、非自明な調査であるものと発見され、バリア層の材料、バリア層の水蒸気透過率、結合型研磨材の構造及びグレード、結合型研磨材に対するバリア層の延伸、穿刺密度、及び同様のもの等の特徴を含む、結合型研磨材と組み合わせたバリア層の１つ以上の特徴が、顕著にかつ／または予期せず発見された。
【０１６２】
一般的な説明または例において上に記載されている活動の全てが必要とされるわけでなく、特定の活動の一部分は必要とされない場合があり、１つ以上のさらなる活動が、記載されているものに加えて実行される場合があることに留意されたい。またさらに、活動が列挙されている順序は、必ずしも実行される順序ではない。
【０１６３】
利益、他の利点、及び問題の解法が、特定の実施形態に関して上に記載されている。しかしながら、利益、利点、問題の解法、及び任意の利益、利点、もしくは解法を生じさせ得るか、またはより顕著にさせ得る任意の特徴（複数可）は、特許請求の範囲のいずれかまたは全部についての重大で、必要とされるか、もしくは本質的な特徴として解釈されるべきではない。
【０１６４】
本明細書及び本明細書に記載されている実施形態の例証は、種々の実施形態の構造についての一般的な理解を提供することを企図している。本明細書及び例証は、本明細書に記載されている構造または方法を使用する装置及びシステムの要素及び特徴の全部についての網羅的かつ包括的な説明として機能することを企図するものではない。別個の実施形態の文脈において本明細書に記載されている、明確性のためにある一定の特徴も、単一の実施形態と組み合わせて提供されている場合がある。反対に、単一の実施形態の文脈において記載されている、簡略化のためにある種々の特徴は、別個にまたは小組み合わせで提供されている場合がある。さらに、範囲内での述べられている値の参照は、そのような範囲内の各々全ての値を含む。多くの他の実施形態は、本明細書を読んだ後にのみ、当業者に明らかであり得る。他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、または別の変更を行い得るように使用され得、本開示に由来し得る。したがって、本開示は、限定するものではなくむしろ例証するものとみなされるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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