(57)【要約】  本開示は、バインダー中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品を提供する。研磨粒子は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向している。拡大下での顕微鏡画像解析を用いて測定されるとき、研磨粒子の５０パーセント以上は、この角度の上下１５度以内に配向している。本開示は、逐次的に行う工程を含む、結合研磨物品の製造方法を更に提供する。工程は、（ａ）逐次的に、ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、この固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙が、研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、ｉｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスを含む。工程ｂ）は、工程ａ）を多数回独立して実施して、結合粉末粒子及び残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程を含む。工程ｃ）は、残りの固まっていない粉末粒子を結合研磨物品プリフォームから分離することを含む。工程ｄ）は、結合研磨物品プリフォームを加熱して結合研磨物品を提供することを含む。更に、１つ以上のプロセッサを有する製造デバイスによって、結合研磨物品を特定するデータを含むデジタルオブジェクトを受信することと、製造デバイスを用いて、付加製造プロセスによって、このデジタルオブジェクトに基づいて結合研磨物品プリフォームを生成することと、を含む方法が提供される。結合研磨物品の３Ｄモデルを表示するディスプレイと、ユーザによって選択された３Ｄモデルに応じて、結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを３Ｄプリンターに作製させる、１つ以上のプロセッサと、を含むシステムも提供される。
2019531913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品であって、前記研磨粒子が、前記結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記研磨粒子の５０％以上が、前記角度の上下１５度以内に配向している、結合研磨物品。
【請求項２】
ガラス質ボンド材料を更に含む、請求項１に記載の結合研磨物品。
【請求項３】
メタルボンド材料を更に含む、請求項１に記載の結合研磨物品。
【請求項４】
樹脂ボンド材料を更に含む、請求項１に記載の結合研磨物品。
【請求項５】
前記角度が４５度である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項６】
前記研磨粒子は、１．５以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項７】
前記研磨粒子は、４．０以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項８】
前記研磨粒子が、成形研磨粒子、精密成形研磨粒子、研磨板状片、研磨ロッド、研磨粒子の成形凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項９】
前記研磨粒子が、粉砕研磨粒子、研磨粒子の凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項１０】
前記バインダー中に保持されており、かつ前記結合研磨物品の前記長手方向軸に対してランダムに配向している複数の研磨粒子を更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項１１】
前記研磨物品が、研磨研削ビット、研磨セグメント、研磨リム、研磨パッド、及び研磨ホイールからなる群から選択される、請求項１〜１０いずれか一項に記載の結合研磨物品。
【請求項１２】
バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む結合研磨物品であって、前記複数の研磨粒子の第１の部分が、前記結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、前記複数の研磨粒子の第２の部分が、前記第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの前記研磨粒子の５０％以上が、それぞれ前記第１の角度及び前記第２の角度の上下１５度以内に配向している、結合研磨物品。
【請求項１３】
結合研磨物品の製造方法であって、
ａ）逐次的に、
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、前記固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、
ｉｉ）前記固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、前記拡散バー又はローラと前記限定された領域のベース面との間の空隙が、前記研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、
ｉｉｉ）前記固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、前記結合した粉末粒子及び残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程であり、各工程ａ）において、前記固まっていない粉末粒子が独立して選択される、工程と、
ｃ）前記残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記結合研磨物品プリフォームから分離する工程と、
ｄ）前記結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された前記研磨粒子を含む前記結合研磨物品を提供する工程と、を逐次的に行う工程を含む、製造方法。
【請求項１４】
前記拡散バー又はローラと前記限定された領域の前記ベース面との間の前記空隙の長さと、前記研磨粒子の平均長との比が、２：１〜０．５：１（両端の値を含む）の範囲である、請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記拡散バー又はローラと前記限定された領域の前記ベース面との間の前記空隙の長さと、前記マトリックス粒子の平均長との比が、５：１以上である、請求項１３又は請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記研磨粒子が、前記結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記研磨粒子の５０％以上が、前記角度の上下１５度以内に配向している、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
結合研磨物品の三次元モデルを表すデータを有する非一時的機械可読媒体であって、３Ｄプリンターとインターフェースする１つ以上のプロセッサによってアクセスされたときに、前記結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを前記３Ｄプリンターに作製させるものであり、前記結合研磨物品プリフォームは、
ａ）バインダー中に保持された研磨粒子であって、前記研磨粒子が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記研磨粒子の５０％以上が、前記角度の上下１５度以内に配向している、研磨粒子、又は
ｂ）バインダー中に保持された複数の研磨粒子であって、前記複数の研磨粒子の第１の部分が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、前記複数の研磨粒子の第２の部分が、前記第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの前記研磨粒子の５０％以上が、それぞれ前記第１の角度及び前記第２の角度の上下１５度以内に配向している、複数の研磨粒子
を含む、非一時的機械可読媒体。
【請求項１８】
非一時的機械可読媒体から、結合研磨物品の３Ｄモデルを表すデータを検索することと、
１つ以上のプロセッサによって、前記データを使用して製造デバイスとインターフェースする３Ｄプリンティングアプリケーションを実行することと、
前記製造デバイスによって、前記結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを生成することと、を含む方法であって、前記結合研磨物品プリフォームが、
ａ）バインダー中に保持された研磨粒子であって、前記研磨粒子が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記研磨粒子の５０％以上が、前記角度の上下１５度以内に配向している、研磨粒子、又は
ｂ）バインダー中に保持された複数の研磨粒子であって、前記複数の研磨粒子の第１の部分が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、前記複数の研磨粒子の第２の部分が、前記第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの前記研磨粒子の５０％以上が、それぞれ前記第１の角度及び前記第２の角度の上下１５度以内に配向している、複数の研磨粒子
を含む、方法。
【請求項１９】
１つ以上のプロセッサを有する製造デバイスによって、結合研磨物品の複数の層を規定するデータを含むデジタルオブジェクトを受信することと、
前記製造デバイスを用いて、付加製造プロセスによって、前記デジタルオブジェクトに基づいて前記結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを生成することと、を含む方法であって、前記結合研磨物品プリフォームが、
ａ）バインダー中に保持された研磨粒子であって、前記研磨粒子が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記研磨粒子の５０％以上が、前記角度の上下１５度以内に配向している、研磨粒子、又は
ｂ）バインダー中に保持された複数の研磨粒子であって、前記複数の研磨粒子の第１の部分が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、前記複数の研磨粒子の第２の部分が、前記第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの前記研磨粒子の５０％以上が、それぞれ前記第１の角度及び前記第２の角度の上下１５度以内に配向している、複数の研磨粒子
を含む、方法。
【請求項２０】
付加製造機器が、
ａ）逐次的に、
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、前記固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、
ｉｉ）前記固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、前記拡散バー又はローラと前記限定された領域のベース面との間の空隙が、前記研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、
ｉｉｉ）前記固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、前記結合した粉末粒子と残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程であり、各工程ａ）には、前記固まっていない粉末粒子が独立して選択される、逐次的に行う工程と、
を実施して、前記結合研磨物品プリフォームを形成する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ｃ）前記残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記結合研磨物品プリフォームから分離することと、
ｄ）前記結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された前記研磨粒子を含む前記結合研磨物品を提供することとを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
結合研磨物品の３Ｄモデルを表示するディスプレイと、
ユーザによって選択された前記３Ｄモデルに応じて、前記結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを３Ｄプリンターに作製させる、１つ以上のプロセッサと、を含むシステムであって、前記結合研磨物品プリフォームが、
ａ）バインダー中に保持された研磨粒子であって、前記研磨粒子が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記研磨粒子の５０％以上が、前記角度の上下１５度以内に配向している、研磨粒子、又は
ｂ）バインダー中に保持された複数の研磨粒子であって、前記複数の研磨粒子の第１の部分が、前記結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、前記複数の研磨粒子の第２の部分が、前記第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの前記研磨粒子の５０％以上が、それぞれ前記第１の角度及び前記第２の角度の上下１５度以内に配向している、複数の研磨粒子
を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、結合研磨物品及びメタルボンドマトリックス、ガラス質ボンドマトリックス、又は樹脂ボンドマトリックス内に研磨粒子を有する研磨物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビトリファイドボンド研磨物品（例えば、研磨ホイール、研磨セグメント、及び砥石）は、研磨粒子（例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、アルミナ、若しくはＳｉＣ）、ガラス質ボンド前駆体（例えば、ガラスフリット、セラミック前駆体）、任意選択的な細孔誘導剤（例えば、グラスバブルズ、ナフタレン、破砕されたヤシ若しくはクルミ殻、又はアクリルガラス若しくはＰＭＭＡ）、並びに液状ビヒクル中の一時的樹脂ボンド（例えば、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、尿素ホルムアルデヒド樹脂、若しくはデキストリンの水溶液）のブレンドを圧縮することによって製造されている。研磨粒子、ガラス質ボンド前駆体、及び通常は細孔誘導剤を、典型的には、合わせてドライブレンドする。次に、一時的樹脂ボンド溶液を加え、砥粒混合物を浸潤させる。その後、ブレンドされた混合物を、離型剤で処理された焼入鋼成形型内に置く。充填された成形型を、次いで、プレス機内で圧縮して、型成形されたグリーン体を形成する。グリーン体を成形型から取り出し、その後、一時的樹脂ボンドがバーンアウトして、ガラス質ボンド前駆体がガラス質ボンドマトリックス（当該技術分野において「ガラス質ボンド」及び「ガラス質バインダー」とも呼ばれる）に変換されるまで加熱する。
【０００３】
従来、メタルボンド研磨物品は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、又は他の研磨砥粒などの研磨グリットと、非融解性金属粉末（例えば、タングステン、ステンレス鋼、その他）、融解性金属粉末（例えば、青銅若しくは銅）、又はこれらの組み合わせとを混合することによって製造されている。細孔誘導剤、一時的バインダー、及び他の添加剤を添加してもよい。この混合物を、次いで、離型剤が塗布された成形型に導入する。充填された成形型を、次いで、プレス機内で圧縮して、型成形されたグリーン体を形成する。次いで、グリーン体を成形型から取り出し、その後に、金属組成物の一部分を溶融させるために炉内で高温で加熱するか、又は溶融した金属を注入する。加熱は、典型的には、不活性ガス若しくは還元ガス（例えば、窒素、アルゴン、水素）の好適な制御された雰囲気内で、又は減圧下で、行われる。
【０００４】
これらの製造アプローチには多数の欠点が存在する：各研磨物品の形状は特殊な成形型を必要とする；成形型は典型的には高額で、製造までのリードタイムが長い；何らかの設計変更は新たな成形型の製造を必要とする；研磨砥粒は研磨物品内でランダムな方向に配向している；型成形できる形状に制限があり、アンダーカット又は冷却チャネルなどの内部構造がある複雑な形状は、概ね不可能である；成形型は摩滅し、１つの成形型で製造できる単位数は限られる；成形型に研磨混合物が充填されている場合、構成成分の分離が起こり、不均質な研磨成分及び濃度のばらつきを招く可能性があり、これは容易に視認できると共に性能のばらつきの原因となり得る。更に、プロセスは、多くの場合手作業であり、労働集約的である。
【発明の概要】
【０００５】
第１の態様において、本開示は、結合研磨物品を提供する。結合研磨物品は、バインダー中に保持された研磨粒子を含み、研磨粒子は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０パーセント以上は、この角度の上下１５度以内に配向している。
【０００６】
第２の態様において、本開示は、別の結合研磨物品を提供する。結合研磨物品は、バインダーに保持された複数の研磨粒子を含み、複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向している。複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０パーセント以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０００７】
第３の態様では、本開示は、逐次的に行う工程を含む、結合研磨物品の製造方法を提供する。工程ａ）は、逐次的に、ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、この固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙が、研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、ｉｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスを含む。工程ｂ）は、工程ａ）を独立して複数回実施して、結合粉末粒子及び残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程を含む。各工程ａ）では、固まっていない粉末粒子が独立して選択される。工程ｃ）は、残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを研磨物品プリフォームから分離することを含む。工程ｄ）は、結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品を提供することを含む。
【０００８】
第４の態様では、非一時的機械可読媒体が提供される。非一時的機械可読媒体は、結合研磨物品の三次元モデルを表すデータを有し、３Ｄプリンターとインターフェースする１つ以上のプロセッサによってアクセスされたときに、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを３Ｄプリンターに作製させる。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。この研磨粒子は、ａ）結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内で配向しているか、又はｂ）複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向しているかのいずれかである。ａ）又はｂ）のいずれかにおいて、角度は、顕微鏡画像解析を用いて、１０〜１，０００倍の倍率で測定される場合のものである。
【０００９】
第５の態様では、方法が提供される。この方法は、非一時的機械可読媒体から、結合研磨物品の３Ｄモデルを表すデータを検索する工程と、１つ以上のプロセッサによって、製造デバイスとインターフェースする３Ｄプリンティングアプリケーションをこのデータを用いて実行することと、製造デバイスによって、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを生成することと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。この研磨粒子は、ａ）結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内で配向しているか、又はｂ）複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向しているかのいずれかである。ａ）又はｂ）のいずれかにおいて、角度は、顕微鏡画像解析を用いて、１０〜１，０００倍の倍率で測定される場合のものである。
【００１０】
第６の態様では、別の方法が提供される。この方法は、１つ以上のプロセッサを有する製造デバイスによって、結合研磨物品の複数の層を規定するデータを含むデジタルオブジェクトを受信することと、製造デバイスを用いて、付加製造プロセスによって、このデジタルオブジェクトに基づいて結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを生成することと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。この研磨粒子は、ａ）結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内で配向しているか、又はｂ）複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向しているかのいずれかである。ａ）又はｂ）のいずれかにおいて、角度は、顕微鏡画像解析を用いて、１０〜１，０００倍の倍率で測定される場合のものである。
【００１１】
第７の態様では、システムが提供される。このシステムは、結合研磨物品の３Ｄモデルを表示するディスプレイと、ユーザによって選択された３Ｄモデルに応じて、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを３Ｄプリンターに作製させる、１つ以上のプロセッサと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。この研磨粒子は、ａ）結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内で配向しているか、又はｂ）複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向しているかのいずれかである。ａ）又はｂ）のいずれかにおいて、角度は、顕微鏡画像解析を用いて、１０〜１，０００倍の倍率で測定される場合のものである。
【００１２】
本開示の特徴及び利点は、詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を考慮することにより更に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】先行技術による結合研磨物品の成形方法の概略図である。
【００１４】
【図２Ａ】本開示による結合研磨物品の製造方法の概略プロセスフロー図である。
【００１５】
【図２Ｂ】サーマルプリントヘッド熱源を用いた図２Ａのプロセスの第３の工程の概略断面側面図である。
【００１６】
【図２Ｃ】加熱チップ熱源を用いた図２Ａのプロセスの第３の工程の概略断面側面図である。
【００１７】
【図２Ｄ】レーザー熱源を用いた図２Ａのプロセスの第３の工程の概略断面側面図である。
【００１８】
【図３】研磨粒子を実質的に水平方向に押圧する拡散ローラの概略断面側面図である。
【００１９】
【図４Ａ】本開示に従って調製可能な研磨粒子の２つの層を含む結合研磨物品の一部の概略断面側面図である。
【００２０】
【図４Ｂ】本開示に従って調製された結合研磨物品の光学顕微鏡画像である。
【００２１】
【図４Ｃ】粉末床を傾斜させるための改質された可動ピストン及びヒンジ板を有する粉末の限定された領域の概略断面側面図である。
【００２２】
【図５Ａ】本開示に従って調製可能な結合研磨物品の概略断面側面図である。
【００２３】
【図５Ｂ】本開示に従って調製された結合研磨物品の光学顕微鏡画像であり、画像は、図５Ａの矢印で示すような物品の上部（軸方向）表面の一部である。
【００２４】
【図５Ｃ】図５Ａの結合研磨物品の概略断面側面図である。
【００２５】
【図５Ｄ】本開示に従って調製された結合研磨物品の光学顕微鏡画像であり、画像は、図５Ｃの矢印で示すような物品の側部（径方向）表面の一部である。
【００２６】
【図６Ａ】本開示に従って調製可能な結合研磨物品の概略断面側面図である。
【００２７】
【図６Ｂ】本開示に従って調製された結合研磨物品の光学顕微鏡画像であり、画像は、物品の側部（径方向）表面の一部である。
【００２８】
【図６Ｃ】図６Ｂの結合研磨物品のより低い倍率での光学顕微鏡画像である。
【００２９】
【図７Ａ】本開示に従って調製可能な結合研磨物品の概略断面側面図である。
【００３０】
【図７Ｂ】本開示に従って調製された結合研磨物品の光学顕微鏡画像であり、画像は、図７Ａの矢印で示すような物品の上部（軸方向）表面の一部である。
【００３１】
【図７Ｃ】図７Ａの結合研磨物品の概略断面側面図である。
【００３２】
【図７Ｄ】本開示に従って調製された結合研磨物品の光学顕微鏡画像であり、画像は、図７Ｃの矢印で示すような物品の側部（径方向）表面の一部である。
【００３３】
【図８】実施例１の結合研磨物品についての研磨中の移動された材料の総重量の時間に対するグラフである。
【００３４】
【図９】本開示に従って調製可能な、例示的なガラス質ボンド又はメタルボンド研磨ホイール９００の概略断面平面図である。
【００３５】
【図１０】本開示に従って調製可能な、例示的なガラス質ボンド又はメタルボンド研磨ホイール１０００の概略断面平面図である。
【００３６】
【図１１】本開示に従って調製可能な、例示的なガラス質ボンド又はメタルボンド研磨セグメント１１００の概略斜視図である。
【００３７】
【図１２】本開示に従って調製可能な、ガラス質ボンド又はメタルボンド研磨ホイール１２００の概略斜視図である。
【００３８】
【図１３】本開示に従って調製可能な、回転研磨工具１３００の概略斜視図である。
【００３９】
【図１４】本開示に従って調製可能な、例示的な歯科用バー１４００の概略斜視図である。
【００４０】
【図１５】物品の付加製造のための一般化されたシステム１５００のブロック図である。
【００４１】
【図１６】物品プリフォームのための一般化された製造プロセスのブロック図である。
【００４２】
【図１７】例示的な物品製造プロセスの高レベルフローチャートである。
【００４３】
【図１８】例示的な物品付加製造プロセスの高レベルフローチャートである。
【００４４】
【図１９】例示的なコンピューティングデバイス１９００の概略正面図である。
【００４５】
明細書及び図面中の参照文字が繰り返して使用されている場合、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。多くの他の変更形態及び実施形態を当業者であれば考案することができ、それらは本開示の原理の趣旨及び範囲に入ることは理解されるべきである。図面は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
近年の研究は、板状片成形粉砕研磨粒子（例えば、Ｋｒｕｓｃｈｋｅの米国特許第４，８４８，０４１号）又は精密成形研磨粒子（例えば、Ａｄｅｆｒｉｓらの米国特許第８，１４２，５３１号）が、被覆されたディスク又はベルト物品において高い研削性能を提供し得ることを特定した。しかしながら、混合される結合研磨材の性能は、様々な試験において、これらの物品を製造する際の配向がランダムであるように見える。板状片成形研磨粒子を含有する結合物品では、摩耗が起こることを妨げ得る摩滅につながる、平坦側に配向したいくつかの砥粒を見出すことができる。例えば、このような板状片成形研磨粒子で結合研磨物品を製造するとき、これらは一般的には、ボンドマトリックスと混合され、キャビティ内で成形される。一般的には、図１に示すように、粒子は、板状片の形状であれば、一部の粒子が平坦な側にある接触面をもたらすランダムな仕方でパックされる傾向がある。
【００４７】
現在、結合研磨物品が効果的な性能を有するように、研磨粒子が選択された配向で優先的に配向している、研磨粒子及び結合材料を含む結合研磨物品を調製できることが発見されている。このような構造は、付加製造法を用いて形成することができる。
【００４８】
第１の態様において、本開示は、結合研磨物品を提供する。結合研磨物品は、バインダー中に保持された研磨粒子を含み、研磨粒子は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０パーセント以上は、この角度の上下１５度以内に配向している。
【００４９】
第２の態様では、本開示は、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む結合研磨物品を提供する。複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０パーセント以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。ある特定の実施形態では、結合研磨物品は、第１の角度及び第２の角度とは異なる所定の第３の角度で配向した、複数の研磨粒子の第３の部分を更に含む。第３の部分の研磨粒子の５０パーセント以上は、第３の角度の上下１５度以内に配向している。
【００５０】
研磨粒子の配向の所定の角度は、結合研磨物品の長手方向軸に対して１度〜８９度の範囲内で選択される。いくつかの実施形態では、この角度は、２度以上、５度以上、１０度以上、１５度以上、２０度以上、２５度以上、３０度以上、４０度以上、又は４５度以上であり、あるいは８９度以下、８５度以下、８０度以下、７５度以下、７０度以下、６５度以下、６０度以下、５５度以下、又は５０度以下である。例えば、第２の態様による実施形態では、第１の角度は４５度であってもよく、第２の角度は６０度であってもよい。他の実施形態では、第１の角度と第２の角度との差は、５度未満であってもよい。角度を決定するために好適なイメージング方法には、光学顕微鏡法及び走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）が含まれる。
【００５１】
本開示によるガラス質ボンド研磨物品、メタルボンド研磨物品、及び樹脂ボンド研磨物品の製造方法は、共通の付加サブプロセスを含む。サブプロセス工程は、少なくとも３つの工程を逐次的に、好ましくは連続的に（ただし、必須ではない）実施する工程を含む。有利には、本方法は、固まっていない粉末粒子の領域を選択的に処理して粉末粒子を一緒に結合させることを含む。より詳細には、第３の態様では、本開示は、逐次的に行う工程を含む、結合研磨物品の製造方法を提供する。工程ａ）は、逐次的に、ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、この固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙が、研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、ｉｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスを含む。工程ｂ）は、工程ａ）を独立して複数回実施して、結合粉末粒子及び残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程を含む。各工程ａ）では、固まっていない粉末粒子が独立して選択される。工程ｃ）は、残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを研磨物品プリフォームから分離することを含む。工程ｄ）は、結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品を提供することを含む。
【００５２】
図２Ａは、結合研磨物品の製造に使用される例示的な粉末床プロセス１００を概略的に図示している。第１の工程では、固まっていない粉末粒子１１０の層１３８を、可動ピストン１２２ａを有する粉末槽１２０ａから、可動ピストン１２２ｂを有する粉末槽１２０ｂの限定された領域１４０に堆積させる。ある特定の実施形態では、固まっていない粒子の層は、ホッパ、オーガ、トラフ、シフター、又は別の好適な粉末取扱い機構から、限定された領域に供給されてもよい。
【００５３】
上記のように、固まっていない粉末粒子の層は、拡散バー又はローラを用いて拡散されて、実質的に均一な厚さを提供する。重要なことに、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙は、研磨粒子の平均長よりも短くなるように選択される。この「ベース面」は、固まっていない粉末粒子の第１の層が上に配置される限定された領域の平坦面であるか、又は固まっていない粉末粒子の第２の層若しくは後続の層が、固まっていない粉末粒子の第２の層若しくは後続の層の直前に添加された層の上に配置されたときの前の層の上面である。図３を参照すると、研磨粒子１１２（マトリックス粒子１１４と混合された）を実質的に水平の配向に押圧する拡散ローラ１３０の概略断面側面図が提供されている。限定された領域１４０のベース面１３４と拡散バー又はローラ１３０（例えば、その下面）との間の空隙１３２（研磨粒子１１２のほぼ平均長である）の使用は、拡散ローラ１３０が、研磨粒子１１２を、概ね水平な配向に（限定された領域１４０のベース面１３４に対して）押圧するか、ないしは別の方法で押し込むことを可能にする。
【００５４】
図３に描かれたように、拡散ローラ１３０により接触された層１３８の部分での研磨粒子１１２は、ほぼ水平配向に配置されている。実際には、各研磨粒子１１２の正確な配向は、限定された領域１４０のベース面１３４と完全に平行である状態とは対照的に、おそらく様々となる。これにより、研磨粒子の５０％以上、６０％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、又は９０％以上の配向角度は、＋／−１５度、＋／−１０度、又は＋／−５度まで変化し得る。対照的に、図３に示す矢印方向に移動する拡散ローラ１３０によってまだ接触されていない層１３８の部分の研磨粒子１１２は、層１３８内のマトリックス粒子１１４の間でランダムに配向している。図３に示す実施形態を含むある特定の実施形態では、層１３８の固まっていない粉末は、拡散ローラ１３０によって圧縮することができ、まだ拡散されていない層１３８の部分よりも厚さが薄い状態である。
【００５５】
図２Ａ及び図３の両方を参照すると、層１３８は、実質的に均一な厚さでなければならない。例えば、層の厚さは、５０ミクロン未満、好ましくは３０ミクロン未満、より好ましくは１０ミクロン未満で変化しうる。層の厚さは、処理が選択的に適用される固まっていない粉末の全てを結合することができる限り、最長５ミリメートルの最小の粒子の長さよりもわずかに大きい範囲とすることができる。好ましくは、層の厚さは、約１０ミクロン〜約５００ミクロン、１０ミクロン〜約２５０ミクロン、より好ましくは、約５０ミクロン〜約２５０ミクロン、及びより好ましくは、約１００ミクロン〜約２００ミクロンである。
【００５６】
ある特定の実施形態では、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙の長さは、研磨粒子の長さ寸法とほぼ同じである。別の言い方をすれば、典型的に、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙の長さと研磨粒子の平均長との比は、空隙を研磨粒子の最小寸法（すなわち、厚さ）よりも大きく更に保ちながら、２：１〜０．５：１及びそれより小さい範囲とすることができる。いくつかの実施形態では、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙の長さと、マトリックス粒子の平均長との比は、０．１：１以上、５：１以上、又は１０：１以上である。様々な研磨粒子の形状、様々なマトリックス粒子の形状、及び固まっていない粉末粒子の層の拡散中の固まっていない粉末粒子間の相互作用の範囲内で、これらの比を調整して、研磨粒子を配向させる（又は実質的に配向させる）目的を達成することができる。
【００５７】
ここで図４Ａを参照すると、本開示に従って調製可能な、研磨粒子の２つの層を含む、結合研磨物品の一部の概略断面側面図が提供されている。複数の研磨粒子の第１の部分１１２ａは、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分１１２ｂは、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０パーセント以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。ある特定の実施形態では、結合研磨物品は、第１の角度及び第２の角度とは異なる所定の第３の角度で配向した、複数の研磨粒子の第３の部分を更に含む。第３の部分の研磨粒子の５０パーセント以上は、第３の角度の上下１５度以内に配向している。第２の角度を提供するための１つの方法は、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙を、後続の逐次的拡散工程の前の１つの逐次的拡散工程後に変更することを含む。別の方法は、後続の逐次的処理工程の前の１つの逐次的処理工程後に限定された領域を傾斜させることである。図４Ｂを参照すると、本開示に従って調製された結合研磨物品の１．６倍の倍率での光学顕微鏡画像が提供されている。ルーラーマークは、結合研磨物品の複数の層の角度の範囲を強調するコントラストを提供する。図４Ｂの結合研磨物品を調製は、下記の実施例３に記載されている。
【００５８】
ここで図４Ｃを参照すると、例示的な改質された粉末床が概略的に描画されており、この中で、結合研磨物品を製造するのに使用されるプロセス中に粉末床を傾斜させることができる。ピストン１２２ｂ上に固定されたポスト１６２（又はポスト（複数））があり、その結果、ポスト１６２はピストン１２２ｂと共に垂直方向に移動する。ポスト１６２の上には、粉末槽１２０ｂの側面１２４に取り付けられたヒンジ１６６に動作可能に接続されたプレート１６４がある。動作中に、図２Ａの描写と同様に、固まっていない粉末粒子の層を、可動ピストンを有する粉末槽から、可動ピストン１２２ｂを有する粉末槽１２０ｂの限定された領域１４０に堆積させる。固まっていない粒子の層は、ホッパ、オーガ、トラフ、シフター、又は他の好適な粉末取扱い機構から、限定された領域に供給されてもよい。拡散ローラ１３０は、研磨粒子（マトリックス粒子と混合された）を実質的に水平の配向に押圧する。次いで、処理を選択的に適用して、層の（例えば、所定の）領域を処理する。次の工程では、ピストン１２２ｂ及びポスト（複数可）１６２を下降させ、プレート１６４を水平軸に対して傾斜させる。粉末の次の層は、下降して傾斜下プレート１６４の上に拡散され、ここでは研磨粒子は、実質的に水平の配向にある。次の工程では、別の所定の領域を処理するために選択的に処理が適用される。次の工程では、プレート１６４を下降及び傾斜させるプロセスが連続して、プレート１６２及び前の粉末層に対する研磨粒子の配向の変化をもたらす。当業者であれば、付加的な機構、粉末取扱い、及び動作を提供して、本開示の範囲内の粒子の配向における変化を生じさせることができる。図４Ｃの両頭矢印は、層中の研磨粒子の実質的に水平な配向をそれぞれ示し、複数の層がこの実施形態により形成されるとき、４Ｂの画像に描画される扇形を実現することができる。
【００５９】
本開示による研磨粒子は、典型的には、成形研磨粒子、精密成形研磨粒子、研磨板状片、研磨ロッド、研磨粒子の成形凝集体、又はこれらの組み合わせを含む。ある特定の実施形態では、研磨粒子は、粉砕研磨粒子、研磨粒子の凝集体、又はこれらの組み合わせを含む。使用される特定の研磨粒子に応じて、研磨粒子は、２つの実質的に平行な平坦面を含んでもよい。マトリックス粒子は、ガラス質ボンド前駆体粒子、メタルボンド前駆体粒子、樹脂ボンド前駆体粒子、有機化合物粒子、又はこれらの組み合わせを含む。
【００６０】
更に、結合研磨物品は、任意選択的に、バインダー中に保持されており、かつ結合研磨物品の長手方向軸に対してランダムに配向している複数の研磨粒子を更に含む。更に、いくつかの実施形態では、研磨粒子は、研磨粒子の２つ以上の隣接する層を含み、第１の層が、第２の層とは異なる種類の研磨粒子を含む。
【００６１】
好適な研磨粒子は、研磨剤産業において用いられる任意の研磨粒子を含み得る。好ましくは、研磨粒子は、少なくとも４、好ましくは、少なくとも５、より好ましくは、少なくとも６、より好ましくは、少なくとも７、より好ましくは、少なくとも８、より好ましくは、少なくとも８．５、及びより好ましくは、少なくとも９のモース硬度を有する。ある特定の実施形態では、研磨粒子は超研磨粒子を含む。本明細書で使用するとき、用語「超研磨」は、炭化ケイ素の硬度以上の硬度を有する任意の研磨粒子（例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、及びダイヤモンド）を指す。
【００６２】
いくつかの実施形態では、研磨粒子は、１．５以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する。本明細書で使用される場合、粒子に対しての「長さ」という用語は、粒子の最長寸法を指す。粒子に対しての「厚さ」という用語は、粒子の最短寸法を指す。ある特定の実施形態では、研磨粒子は、２．０以上、２．５以上、３．０以上、４．０以上、５．０以上、７．５以上、１０．０以上、１２．５以上、又は１５．０以上の、及び２０．０以下、１８．０以下、又は１６以下、又は１５以下、又は１４以下、又は１２以下の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する。例えば、好適な研磨粒子は、これらのアスペクト比を有する限り、ロッド、プリズム、楕円体、板状片、不規則な（例えば、粉砕された）形状などの形状を含むことができる。
【００６３】
ある特定の実施形態では、研磨粒子は、２５００マイクロメートル以下、２０００マイクロメートル以下、１５００マイクロメートル以下、１０００マイクロメートル以下、８００マイクロメートル以下、６００マイクロメートル以下、５００マイクロメートル以下、４００マイクロメートル以下、３００マイクロメートル以下、２５０マイクロメートル以下、又は２００マイクロメートル以下の、及び１０マイクロメートル以上、１５マイクロメートル以上、２５マイクロメートル以上、５０マイクロメートル以上、７５マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以上、１２５マイクロメートル以上、１５０マイクロメートル以上、又は１７５マイクロメートル以上の長さ（即ち、最大寸法）を含む。ある特定の実施形態では、研磨粒子は、７００マイクロメートル以下、６００マイクロメートル以下、５００マイクロメートル以下、４００マイクロメートル以下、３００マイクロメートル以下、２００マイクロメートル以下、１００マイクロメートル以下、５５マイクロメートル以下、又は５０マイクロメートル以下の、及び４マイクロメートル以上、５マイクロメートル以上、６マイクロメートル以上、８マイクロメートル以上、１０マイクロメートル以上、１５マイクロメートル以上、２０マイクロメートル以上、又は２５マイクロメートル以上の厚さ（すなわち、最小寸法）を含む。
【００６４】
好適な研磨材料の具体例としては、酸化アルミニウム（例えば、αアルミナ）材料（例えば、溶融、熱処理、セラミック、及び／若しくは焼結酸化アルミニウム材料）、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、窒化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、ガーネット、溶融アルミナ−ジルコニア、ゾル−ゲル由来研磨粒子、金属酸化物、例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。ある特定の実施形態では、研磨粒子は金属酸化物セラミック粒子を含む。米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、及び同第４，８８１，９５１号（Ｍｏｎｒｏｅら）に、ゾル−ゲル由来研磨粒子の例を見出すことができる。ガラス質ボンドマトリックス中により微細な研磨粒子を含む凝集研磨粒子（例えば、米国特許第６，５５１，３６６号（Ｄ’Ｓｏｕｚａら）に記載されているとおりの）も同様に用いられ得る。
【００６５】
ガラス質ボンド研磨物品を形成する際に、固まっていない粉末粒子は、ガラス質ボンド前駆体粒子及び研磨粒子を含む。メタルボンド研磨物品を形成する際に、固まっていない粉末粒子は、金属粒子及び研磨粒子を含む。メタルボンド研磨物品を形成するある特定の実施形態では、金属粒子は、高融点金属粒子を含む。樹脂ボンド研磨物品を形成する際に、固まっていない粉末粒子は、樹脂ボンド前駆体粒子及び研磨粒子を含む。任意選択的に、有機化合物粒子が、上記物品のいずれかに含まれる。
【００６６】
ガラス質ボンド前駆体粒子は、ガラス質材料に熱的に転換され得る任意の材料の粒子を含み得る。例としては、ガラスフリット粒子、セラミック粒子、セラミック前駆体粒子、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６７】
本開示に係る研磨砥粒を互いに固結するガラス質ボンドは、研磨剤の技術分野において既知の任意の好適な組成のものであることができる。ガラス質ボンド相はまた、当技術分野において、「セラミックボンド」、「ガラス質相」、「ガラス質マトリックス」、又は「ガラスボンド」として様々に知られており、（例えば、組成に依存して）、高温に加熱されると反応して一体的なガラス質ボンド相を形成する、１つ以上の酸化物（例えば、金属酸化物及び／又はボリア）、及び／又はフリット（即ち、小粒子）としての少なくとも１つのケイ酸塩から生成されてもよい。例としては、ガラス粒子（例えば、再生ガラスフリット、水ガラスフリット）、シリカフリット（例えば、ゾル−ゲルシリカフリット）、アルミナ三水和物粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適なフリット、これらの原料、及び組成物は当該技術分野において既知である。
【００６８】
ガラス質結合研磨物品は、典型的には、研磨砥粒、ガラス質ボンド前駆体、任意選択の細孔形成剤、及び一時的バインダーで構成された未焼成構造体を形成することによって調製される。未焼成構造体はその後焼成される。ガラス質ボンド相は通常、本開示の研磨物品を生成するためのプロセスの焼成工程において生成される。典型的な焼成温度は、５４０℃〜１７００℃（１０００°Ｆ〜３１００°Ｆ）の範囲である。焼成工程のために選択される温度及びガラス質ボンド相の組成は、ガラス質ボンド研磨物品中に含有される研磨粒子の物理的特性及び／又は組成に悪影響を与えないように選定されなければならないことを理解されたい。
【００６９】
有用なガラスフリット粒子は、ガラス質ボンド研磨物品における使用のために知られている任意のガラスフリット材料を含み得る。例としては、シリカガラスフリット、ケイ酸塩ガラスフリット、ホウケイ酸塩ガラスフリット、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるガラスフリットが挙げられる。一実施形態では、典型的なガラス質固結材料は、約７０〜９０％のＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３、１〜２０％のアルカリ酸化物、１〜２０％のアルカリ土類酸化物、及び１〜２０％の遷移金属酸化物を含有する。別の実施形態では、ガラス質固結材料は、約８２重量％のＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３、５％のアルカリ金属酸化物、５％の遷移系列金属酸化物、４％のＡｌ２Ｏ３、及び４％のアルカリ土類酸化物の組成を有する。別の実施形態では、ガラス質固結材料として、約２０％のＢ２Ｏ３、６０％のシリカ、２％のソーダ、及び４％のマグネシアを有するフリットを使用することができる。当業者であれば、上記の特定の成分及びそれらの成分の量が、組成物で形成される最終研磨物品に特定の性質を与えることを一部目的として選択されることができる点が理解されよう。
【００７０】
ガラスフリットのサイズは様々であり得る。例えば、それは研磨粒子と同じサイズであっても異なってもよい。典型的には、ガラスフリットの平均粒径は、約０．０１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、好ましくは、約０．０５マイクロメートル〜約５０マイクロメートル、及び最も好ましくは、約０．１マイクロメートル〜約２５マイクロメートルの範囲である。少なくとも約４のモース硬度を有する研磨粒子の平均粒径に対する、ガラスフリットの平均粒径は、様々であり得る。典型的には、ガラスフリットの平均粒径は、研磨剤の平均粒径の約１〜約２００パーセント、好ましくは、約１０〜約１００パーセント、及び最も好ましくは、約１５〜約５０パーセントである。
【００７１】
典型的には、固まっていない粉末粒子中における、ガラス質ボンド前駆体粒子の、研磨粒子に対する重量比は、約１０：９０〜約９０：１０の範囲である。ガラス質ボンド前駆体粒子の形状もまた、様々であり得る。典型的に、それらは形状が不規則である（例えば、破砕され、任意選択的に選別される）。ただし、これは必要条件ではない。例えば、それらは、球状、立方体状、又は何らかの他の所定の形状であってもよい。
【００７２】
好ましくは、ガラス質ボンド前駆体粒子の熱膨張係数は研磨粒子のものと同じであるか、又は実質的に同じである。
【００７３】
１つの好ましいガラス質ボンドは、ＳｉＯ２  ６３．２８、ＴｉＯ２  ０．３２、Ａｌ２Ｏ３  １０．９９、Ｂ２Ｏ３  ５．１１、Ｆｅ２Ｏ３  ０．１３、Ｋ２Ｏ  ３．８１、Ｎａ２Ｏ  ４．２０、Ｌｉ２Ｏ  ４．９８、ＣａＯ  ３．８８、ＭｇＯ  ３．０４及びＢａＯ  ０．２６の酸化物ベースのモルパーセント（％）組成を有する。これらの成分の焼結は、典型的には、温度を室温から所望の焼結温度（例えば、１１４９℃（２１００°Ｆ））まで長時間（例えば、約２５〜２６時間）かけて上昇させ、最高温度で保持し（例えば、数時間）、その後、焼結された物品を長時間（例えば、約２５〜３０時間）かけて室温まで冷却することによって達成される。
【００７４】
研磨物品の製造を補助し、及び／又はこのような物品の性能を向上させるために、ガラス質結合研磨物品の製造において様々な添加物を使用することは当該技術分野において既知である。本開示の実施において同様に使用され得るこのような従来の添加物としては、限定するものではないが、潤滑剤、フィラー、細孔誘導剤、及び加工助剤が挙げられる。潤滑剤の例としては、黒鉛、硫黄、ポリテトラフルオロエチレン及び二硫化モリブデンが挙げられる。細孔誘導剤の例としては、グラスバブルズ及び有機粒子が挙げられる。例えば、添加物の意図された目的のために、当技術分野において知られているとおりの添加物の濃度が採用されてもよい。好ましくは、添加物は、本開示の実施において採用された研磨粒子に対してほとんど又は全く悪影響を及ぼさない。
【００７５】
ガラス質ボンド前駆体粒子はセラミック粒子を含んでもよい。このような場合には、セラミック粒子の焼結及び／又は溶融がガラス質マトリックスを形成する。任意の焼結可能及び／又は溶融可能セラミック材料が用いられ得る。好ましいセラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、及びこれらの組み合わせが挙げられる。無機ガラス質ボンド前駆体は、任意選択的にαアルミナの前駆体を含む。ある特定の実施形態では、研磨粒子とガラス質ボンド材料とは、同じ化学組成を有する。
【００７６】
所望の場合には、αアルミナセラミック粒子は、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、イットリア、希土類酸化物、ジルコニア、ハフニウム、クロム、又は同様のものなどの金属の酸化物で修飾されてもよい。アルミナ及びジルコニア研磨粒子は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，５１８，３９７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，５７４，００３号（Ｇｅｒｋ）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、及び同第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）において開示されているとおりの、ゾル−ゲルプロセスによって製造されてもよい。
【００７７】
ガラス質ボンド前駆体粒子は、ガラス質ボンド前駆体粒子と研磨粒子との複合体積の１０〜４０体積パーセント、好ましくは、研磨組成物の１５〜３５体積パーセントの量で存在してもよい。
【００７８】
メタルボンド前駆体粒子の場合、任意の高融点金属粒子は、例えば、元素周期表の第２族から第１５族の、任意の金属を含んでもよい。これらの金属の合金、及び、任意選択的に周期表の第１族及び第１５族の１つ以上の元素（例えば、金属、及び／又は、炭素、ケイ素、ホウ素などの非金属）を含む合金を使用してもよい。好適な金属粒子の例としては、マグネシウム、アルミニウム、鉄、チタン、ニオブ、タングステン、クロム、タンタル、コバルト、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、カドミウム、スズ、インジウム、タンタル、亜鉛、前述のいずれかの合金、及びこれらの組み合わせを含む粉末が挙げられる。
【００７９】
高融点金属粒子は、好ましくは少なくとも約１１００℃、より好ましくは少なくとも１２００℃の融点を有するが、より低い融点の金属も使用してもよい。例としては、ステンレス鋼（約１３６０〜１４５０℃）、ニッケル（１４５２℃）、鋼（１３７１℃）、タングステン（３４００℃）、クロム（１６１５℃）、インコネル（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ、１３９０〜１４２５℃）、鉄（１５３０℃）、マンガン（１２４５〜１２６０℃）、コバルト（１１３２℃）、モリブデン（２６２５℃）、モネル（Ｎｉ＋Ｃｕ、１３００〜１３５０℃）、ニオブ（２４７０℃）、チタン（１６７０℃）、バナジウム（１９００℃）、アンチモン（１１６７℃）、ニクロム（Ｎｉ＋Ｃｒ、１４００℃）、前述の金属の合金（任意選択的に、炭素、ケイ素、及びホウ素のうちの１つ以上も含む）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。異なる２つ以上の高融点金属粒子の組み合わせを使用してもよい。
【００８０】
固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、低融点金属粒子（例えば、ろう材粒子）を更に含んでいてもよい。低融点金属粒子は、高融点金属粒子の最低融点よりも少なくとも５０℃低い（好ましくは少なくとも７５℃低い、少なくとも１００℃又は少なくとも１５０℃低い）最高融点を有することが好ましい。本明細書で使用するとき、用語「融点」は、ある材料の融解温度範囲内の全ての温度を含む。好適な低融点金属粒子の例としては、アルミニウム（６６０℃）、インジウム（１５７℃）、黄銅（９０５〜１０８３℃）、青銅（７９８〜１０８３℃）、銀（９６１℃）、銅（１０８３℃）、金（１０６４℃）、鉛（３２７℃）、マグネシウム（６７１℃）、ニッケル（１４５２℃、高融点金属と共に使用される場合）、亜鉛（４１９℃）、スズ（２３２℃）、活性金属ろう材（例えば、ＩｎＣｕＡｇ、ＴｉＣｕＡｇ、ＣｕＡｇ）、前述の金属の合金、及びこれらの組み合わせなどの金属の粒子が挙げられる。
【００８１】
典型的には、研磨粒子に対する高融点金属粒子及び／又は任意選択的な低融点金属粒子の重量比は、約１０：９０〜約９０：１０の範囲に及ぶが、このことは必須ではない。
【００８２】
樹脂結合研磨物品に関して、樹脂ボンド前駆体材料のためのバインダー材料前駆体、一般に、例えば、フィラー、硬化剤（例えば、触媒、硬化剤、フリーラジカル開始剤（光又は熱）、研削助剤（例えば、クライオライト）、顔料、可塑剤、目詰まり防止化合物、潤滑剤、カップリング剤、抗酸化剤、光安定剤、及び／又は帯電防止剤などの１つ以上の添加剤（複数可）を典型的に含有する１つ以上の有機熱硬化性化合物を含む。好適な有機熱硬化性化合物の例としては、フェノール樹脂（例えば、ノボラック型及び／又はレゾール型のフェノール樹脂）、アクリル系モノマー（例えば、ポリ（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド）、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、イソシアネート樹脂（ポリ尿素及びポリウレタン樹脂を含む）、アルキド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、アミノプラスト樹脂、及びこれらの組み合わせが挙げられる。硬化中、これらの熱硬化性化合物は、得られる樹脂ボンド材料を硬化かつ強化する共有架橋結合網を展開する。
【００８３】
有用なフェノール樹脂としてはノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。ノボラック型フェノール樹脂は、酸触媒され、フェノールに対するホルムアルデヒドの比が１未満、典型的に０．５：１〜０．８：１であることを特徴とする。レゾール型フェノール樹脂は、アルカリ触媒され、フェノールに対するホルムアルデヒドの比が１以上、典型的に１：１〜３：１であることを特徴とする。ノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂は化学修飾されていてもよく（例えば、エポキシ化合物との反応によって）又は未修飾であってもよい。フェノール樹脂の硬化に好適な例示的な酸性触媒としては、硫酸、塩酸、リン酸、シュウ酸、及びｐ−トルエンスルホン酸が挙げられる。フェノール樹脂の硬化に好適なアルカリ触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、有機アミン、及び／又は炭酸ナトリウムが挙げられる。
【００８４】
市販のフェノール樹脂の例としては、Ｄｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｏｖｉ，Ｍｉｃｈｉｇａｎからの商品名「ＤＵＲＥＺ」及び「ＶＡＲＣＵＭ」；Ｍｏｎｓａｎｔｏ  Ｃｏｒｐ．，Ｓａｉｎｔ  Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉからの「ＲＥＳＩＮＯＸ」；Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，Ｏｈｉｏからの「ＡＲＯＦＥＮＥ」及び「ＡＲＯＴＡＰ」；及びＭｏｍｅｎｔｉｖｅ，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，Ｏｈｉｏによる「ＲＵＴＡＰＨＥＮ」；並びにＫａｎｇｎａｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．，ｏｆ  Ｓｅｏｕｌ，Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａによる「ＰＨＥＮＯＬＩＴＥ」として知られるものが挙げられる。市販のノボラック型樹脂の例としては、Ｄｕｒｅｚ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＤＵＲＥＺ  １３６４及びＶＡＲＣＵＭ  ２９３０２として市販されているものが挙げられる。市販のレゾール型フェノール樹脂の例としては、ＶＡＲＣＵＭレゾールの２９２１７、２９３０６、２９３１８、２９３３８、並びに２９３５３グレード；ＡＥＲＯＦＥＮＥ  ２９５；及びＰＨＥＮＯＬＩＴＥ  ＴＤ−２２０７が挙げられる。
【００８５】
有用なアミノプラストの例としては、Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｃ．，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔからＣＹＭＥＬ  ３７３及びＣＹＭＥＬ  ３２３として入手可能なものが挙げられる。
【００８６】
有用な尿素−ホルムアルデヒド樹脂の例としては、Ｂｏｒｄｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯｈｉｏからＡＬ３０２９Ｒとして市販されているもの、及びＧｅｏｒｇｉａ  Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｃｏｒｐ．，Ａｔｌａｎｔａ，ＧｅｏｒｇｉａによりＡＭＲＥＳ  ＬＯＰＲ、ＡＭＲＥＳ  ＰＲ２４７ＨＶ並びにＡＭＲＥＳ  ＰＲ３３５ＣＵとして市販されているものが挙げられる。
【００８７】
有用なポリイソシアネートの例としては、モノマー、オリゴマー、及びポリマーポリイソシアネート（例えば、ジイソシアネート及びトリイソシアネート）、並びにこれらの混合物及びブロック化バージョンが挙げられる。ポリイソシアネートは、脂肪族、芳香族、及び／又はそれらの混合物であってもよい。
【００８８】
有用なポリエポキシドの例としては、モノマーポリエポキシド、オリゴマーポリエポキシド、ポリマーポリエポキシド、及びこれらの混合物が挙げられる。ポリエポキシドは、脂肪族、芳香族、又はそれらの混合物であってもよい。
【００８９】
脂環式ポリエポキシドモノマーの例としては、エポキシシクロヘキサン−カルボキシレート（例えば、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈ．）から商品名「ＥＲＬ−４２２１」で入手可能なもの）；３，４−エポキシ−２−メチルシクロヘキシルメチル３，４−エポキシ−２−メチルシクロヘキサン−カルボキシレート、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、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キシレート（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＥＲＬ−４２０１として入手可能）；ビニルシクロヘキセンジオキシド（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＥＲＬ−４２０６として入手可能）；ビス（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＥＲＬ−０４００として入手可能）、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＥＲＬ−４２８９として入手可能）、ジペンテリックジオキシド、（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＥＲＬ−４２６９として入手可能）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，１’−スピロ−３’，４’−エポキシシクロヘキサン−１，３−ジオキサン、及び２，２−ビス（３，４エポキシシクロヘキシル）プロパン、並びにエピクロロヒドリンから誘導されたポリエポキシド樹脂が挙げられる。
【００９０】
芳香族ポリエポキシドの例としては、ビスフェノールＡ型樹脂及びそれらの誘導体などの多価フェノールのポリグリシジルエーテル、例えば、Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓから入手可能な商品名「ＥＰＯＮ」を有するエポキシ樹脂など；エポキシクレゾールノボラック樹脂；ビスフェノールＦ樹脂並びにその誘導体；エポキシフェノールノボラック樹脂；及び芳香族カルボン酸のグリシジルエステル（例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル、及びピロメリット酸テトラグリシジルエステル）、並びにこれらの混合物が挙げられる。市販されている芳香族ポリエポキシドとしては、例えば、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋから入手可能な商品名「ＡＲＡＬＤＩＴＥ」を有するもの；Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから入手可能な商品名「ＥＰＯＮ」を有する芳香族ポリエポキシド；及びＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能な商品名「ＤＥＲ」、「ＤＥＮ」、並びに「ＱＵＡＴＲＥＸ」を有する芳香族ポリエポキシドが挙げられる。
【００９１】
ポリエポキシド（複数可）は、典型的には、例えば、ポリアミン（例えば、ビス（イミダゾール））、ポリアミド（例えば、ジシアンジアミド）、ポリチオールなどの硬化触媒、又は酸性触媒と組み合わされるが、硬化に必要とされない場合もある。
【００９２】
有用なアクリル樹脂は、少なくとも２つ、例えば、少なくとも３つ、４つ、又は更には５つの平均アクリレート官能基数を有する、少なくとも１つの（メタ）アクリレート（「（メタ）アクリレート」は、アクリレート及び／又はメタクリレートを指す）モノマー又はオリゴマーを含んでもよく、異なる（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及び／又は（メタ）アクリレートポリマーのブレンドであってもよい。多種多様な（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及び（メタ）アクリル化ポリマーは、例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｅｘｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ、及びＵＣＢ  Ｒａｄｃｕｒｅ，Ｓｍｙｒｎａ，Ｇｅｏｒｇｉａなどの供給メーカーから商業的に容易に入手可能である。例示的なアクリレートモノマーとしては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ソルビトールトリ（メタ）アクリレート、ソルビトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシル化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、及びこれらの混合物が挙げられる。追加の有用な多官能（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  ＣｏｍｐａｎｙによりＳＲ  ２５９として市販されているポリエチレングリコール２００ジアクリレートなどのポリエーテルオリゴマー；及びＳａｒｔｏｍｅｒ  ＣｏｍｐａｎｙによりＳＲ  ３４４として市販されているポリエチレングリコール４００ジアクリレートが挙げられる。
【００９３】
上記のものなどの重合性アクリル系モノマーオリゴマーは、典型的には、少なくとも１つのフリーラジカル熱開始剤（例えば、有機過酸化物）又は光開始剤（例えば、チオキサントン、アシルホスフィン、アシルホスフィンオキシド類、ベンゾインケタール、アルファ−ヒドロキシケトン、及びアルファ−ジアルキルアミノケトン）を用いて硬化される。典型的な量は、樹脂ボンド材料前駆体の重量に基づいて、０．１〜１０重量パーセント、好ましくは１〜３重量パーセントの範囲に及ぶ。
【００９４】
有機熱硬化性化合物（複数可）及び任意の熱可塑性ポリマー（存在する場合）は、得られた結合研磨物品の総重量に基づいて、約５〜約３０重量パーセント、より典型的には約１０〜約２５重量パーセント、及びより典型的には約１５〜約２４重量パーセントの総樹脂ボンド材料含有量をもたらすのに十分な量で典型的に使用されるが、他の量もまた使用されてもよい。
【００９５】
好ましい実施形態では、バインダー材料前駆体は、フルフリルアルコール及びフィラーと組み合わせたノボラック型フェノール樹脂を含む。ノボラック型樹脂は、典型的には、室温で固体であるが、フルフリルアルコール及びフィラー（並びに任意の追加成分）を添加することにより、これらは好ましく配合され、成形可能である可鍛の及び／又はパテ状の組成物を形成するが、加熱され、及び／又は機械的力に曝されない（例えば、引き伸ばされるか、又は押しつぶされない）限り、その形状を保持するであろう。市販のノボラック型フェノール樹脂の例としては、Ｇｅｏｒｇｉａ  Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｒｅｓｉｎｓ，Ａｔｌａｎｔａ，ＧｅｏｒｇｉａからＧＰ  ２０７４、ＧＰ  ５３００、ＧＰ  ５８３３、ＲＥＳＩ−ＦＬＡＫＥ  ＧＰ−２０４９、ＲＥＳＩ−ＦＬＡＫＥ  ＧＰ−２０５０、並びにＲＥＳＩ−ＦＬＡＫＥ  ＧＰ−２２１１として入手可能なもの；Ｂａｋｅｌｉｔｅ  ＡＧ，Ｆｒｉｅｌｅｎｄｏｒｆ，ＧｅｒｍａｎｙからＲＵＴＡＰＨＥＮ  ８６５６Ｆとして入手可能なもの；及びＢｏｒｄｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｉｎｃ．Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯｈｉｏからＤＵＲＩＴＥ  ４２３  Ａ並びにＤＵＲＩＴＥ  ＳＤ  １７３１として入手可能なものが挙げられる。
【００９６】
上記のように、固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、有機化合物粒子を含み、熱を選択的に適用すると、研磨粒子（並びに、固まっていない粉末粒子中に存在する他の種類の粒子）を一緒に保持できることが発見された。多くの実施形態において、有機化合物粒子は、５０℃〜２５０℃（両端の値を含む）、例えば、１００℃〜１８０℃（両端の値を含む）の融点を有する。別の言い方をすれば、ある特定の実施形態において、有機化合物粒子は、少なくとも５０℃、又は少なくとも６０℃、又は少なくとも７０℃、又は少なくとも８０℃、又は少なくとも９０℃、又は少なくとも１００℃、又は少なくとも１１０℃、又は少なくとも１２０℃、又は少なくとも１３０℃の融点、及び最大２５０℃、又は最大２４０℃、又は最大２３０℃、又は最大２２０℃、又は最大２１０℃、又は最大２００℃、又は最大１９０℃、又は最大１８０℃、又は最大１７０℃、又は最大１６０℃の融点を有する。
【００９７】
有機化合物粒子は特に限定されず、ワックス、糖、デキストリン、２５０℃以下の融点を有する熱可塑性材料、アクリレート、メタクリレート、及びこれらの組み合わせから任意選択的に選択される。
【００９８】
好適なワックスとしては、例えば、限定するものではないが、植物、動物、石油、及び／又は鉱物由来の材料が挙げられる。代表的なワックスとしては、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、酸化フィッシャートロプシュワックス、微結晶性ワックス、ラノリン、ヤマモモワックス、パーム核ワックス、羊脂ワックス、ポリエチレンワックス、ポリエチレンコポリマーワックス、石油由来ワックス、モンタンワックス誘導体、ポリプロピレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００９９】
好適な糖としては、例えば、限定するものではないが、ラクトース、トレハロース、グルコース、スクロース、レボロース、デキストロース、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【０１００】
好適なデキストリンとしては、例えば、限定するものではないが、γ−シクロデキストリン、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、グルコシル−α−シクロデキストリン、マルトシル−α−シクロデキストリン、グルコシル−β−シクロデキストリン、マルトシル−β−シクロデキストリン、２−ヒドロキシ−β−シクロデキストリン、２−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、２−ヒドロキシプロピル−γ−シクロデキストリン、ヒドロキシエチル−β−シクロデキストリン、メチル−β−シクロデキストリン、スルホブチルエーテル−α−シクロデキストリン、スルホブチルエーテル−β−シクロデキストリン、スルホブチルエーテル−γ−シクロデキストリン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【０１０１】
好適な熱可塑性材料としては、例えば、限定するものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ビスフェノールＡポリカーボネート（ＢＰＡ−ＰＣ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、及びこれらの組み合わせ等の、２５０℃以下の融点を有する熱可塑性材料が挙げられる。
【０１０２】
好適なアクリレート及びメタクリレートとしては、例えば、限定するものではないが、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、アクリル化（メタ）アクリル、ポリエーテルアクリレート、アクリル化ポリオレフィン、及びこれらの組み合わせ、又はこれらのメタクリレート類似体が挙げられる。
【０１０３】
有機化合物粒子は、典型的には、固まっていない粉末粒子の２．５重量％〜３０重量％（両端の値を含む）、例えば、５重量％〜２０重量％（両端の値を含む）の量で存在する。別の言い方をすれば、ある特定の実施形態において、有機化合物粒子は、固まっていない粉末粒子の少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１２重量％；かつ固まっていない粉末粒子の最大３０重量％、又は最大２８重量％、又は最大２５重量％、又は最大２３重量％、又は最大２０重量％、又は最大１８重量％の量で存在する。典型的には、有機化合物粒子の平均粒径は、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、好ましくは約５マイクロメートル〜約５０マイクロメートル、最も好ましくは約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲である。
【０１０４】
固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、例えば、細孔誘導剤、フィラー、及び／又は融剤粒子などの他の成分を更に含んでもよい。細孔誘導剤の例としては、グラスバブルズ及び有機粒子が挙げられる。いくつかの実施形態では、低融点金属粒子は、例えば米国特許第６，８５８，０５０号明細書（Ｐａｌｍｇｒｅｎ）に記載されるように、融剤の役割も果たしうる。
【０１０５】
固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、それらの流動性及び層の展開の均一性を向上するために改質されていてもよい。粉末の改良方法としては、凝集、噴霧乾燥、ガス噴霧又は水噴霧、フレーム形成、粒状化、ミリング加工、及び篩分けが挙げられる。追加的に、例えば、ヒュームドシリカ、ナノシリカ、ステアリン酸塩類、及びデンプンなどの流動剤が任意選択的に添加されてもよい。
【０１０６】
微細な細粒度を達成するために、固まっていない粉末粒子は、好ましくは、２５００ミクロン以下、好ましくは、７５０ミクロン以下、より好ましくは、２００ミクロン以下、より好ましくは、１５０ミクロン以下、１００ミクロン以下、又は更に８０ミクロン以下の最大サイズを有するように（例えば、篩い分けによって）サイズが設定される。ただし、より大きなサイズもまた用いられ得る。ある特定の実施形態では、固まっていない粉末粒子は、１ミクロン以下（例えば、「サブミクロン」）；例えば、５００ナノメートル（ｎｍ）以下、又は更には１５０ｎｍ以下の平均粒径を有する。固まっていない粉末粒子の様々な構成成分は、最大粒径、Ｄ９０、Ｄ５０、及び／又はＤ１０粒径分布パラメータが同じでも異なっていてもよい。
【０１０７】
更に図２Ａを参照すると、処理１７０は、選択的に適用されて、層１３８の（例えば、所定の）エリア１８０を処理する。典型的には、処理１７０は、バインダー噴射、伝導又は照射を介しての加熱、又はこれらの組み合わせを含む。バインダー噴射については、液状バインダー前駆体材料がプリンター１５０によって所定のエリア１８０上に噴射される。この処理方法は、以下において詳述する。加熱については、処理の供給源１５０は特に限定されず、例えば単一供給源又は多点供給源が挙げられるが、これらに限定されない。好適な単一点供給源としては、例えば加熱チップ１５６及びレーザー１５８が挙げられる。加熱チップとしては、典型的には、加熱された金属チップ又は加熱されたセラミックチップ、例えば一般的なはんだづけツールに見られる金属チップが挙げられる。当業者は、適切な低出力レーザー、例えば、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ）のＣＵＢＥ  ４０５−１００Ｃダイオードレーザーシステムを選択することができる。有用な多点供給源としては、直接感熱印刷又は熱転写印刷で一般的に使用されるようなサーマルプリントヘッド、及び２つ以上のレーザーが挙げられる。例えば、好適なサーマルプリントヘッドの１つは、京セラ株式会社（京都、日本）から入手可能なモデルＫＥＥ−５７−２４ＧＡＧ４−ＳＴＡである。したがって、図２Ｂを参照すると、図２Ａのプロセスの第３の工程が、サーマルプリントヘッド１５２熱源と共に表示されている。フィルム１５４は、層１３８の上に配置され、サーマルプリントヘッド１５２熱源と層１３８のエリア１８０との間に障壁を提供している。好適なフィルムとしては、例えば、限定するものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、及び高温で安定であることが知られる他のフィルムが挙げられる。
【０１０８】
図２Ｃを参照すると、図２Ａのプロセスの第３の工程が、単一チップ１５６熱源と共に表示されている。フィルム１５４が層１３８の上に配置され、単一チップ１５６熱源と層１３８のエリア１８０との間に障壁を提供する。ここで図２Ｄを参照すると、図２Ａのプロセスの第３の工程が、レーザー１５８熱源と共に表示されている。図２Ｄは、層１３８のエリア１８０に向けられているレーザービーム１７０を更に含む。この図示された例示的な実施形態では、フィルムは設けられていない。
【０１０９】
熱は、層１３８の選択領域１８０内のマトリックス粒子及び／又は有機化合物粒子を軟化及び／又は溶融し、固まっていない粉末粒子を所定のパターン（及び複数回繰り返したときの最終的な３Ｄ形状）に従って互いに結合する。熱が単一の加熱チップを用いて適用されるある特定の実施形態では、チップは、固まっていない粉末粒子の層の（例えば、所定の）エリアに任意選択的に圧力を更に適用する。圧力適用の利点は、特に、固まっていない粉末粒子が多量の有機化合物粒子を含有する場合に、圧力が粉末粒子を高密度化するのに有効となり得ることである。再び図２Ａを参照すると、マトリックス材料及び／又は有機化合物材料は、固まっていない粉末粒子の少なくとも１つの所定の領域（又はエリア）において、固まっていない粉末粒子を一緒に結合して、結合粉末粒子の層を形成する。
【０１１０】
その後、上記の工程は、３次元（３Ｄ）研磨物品プリフォームにおいて、繰り返しにより得られる所定のデザインに従って、熱の適用が実施される領域を層毎に変更しながら、繰り返される（工程１８５）。各繰り返しにおいて、固まっていない粉末粒子は独立して選択されてもよく、すなわち、固まっていない粉末粒子の一部又は全部は、隣接する堆積層と同じであっても異なっていてもよい。
【０１１１】
粉末床バインダー噴射は、付加製造法、又は「３Ｄプリンティング」の技術であり、この技術では、粉末の薄層が、噴射された液状バインダー混合物により所望の箇所で一時的に結合する。典型的には、そのバインダー混合物は、インクジェットプリントヘッドにより吐出され、好適な溶剤又は担体液に溶けたポリマーから成る。一方法では、バインダーは、他の粉末と混合した粉末、又は粉末にコーティングし乾燥した粉末であり、次いで、水又は溶剤混合物などの活性化液を、粉末に噴射して、選択エリアのバインダーを活性化する。そして、プリントされた粉末層を、少なくとも部分的に乾燥し、位置を下げて、次の粉末層を展開できるようにする。完全な物体が形成されるまで、粉末の展開、結合及び乾燥のプロセスを繰り返すことができる。物体及び周囲の粉末を、プリンターから取り出し、多くの場合、乾燥又は硬化して更に強度を付加して、硬化した物体を周囲の粉末から取り出せるようにする。
【０１１２】
図２Ａを再び参照すると、ある特定の実施形態では、液状バインダー前駆体物質１７０を、層１３８の所定の領域（複数可）１８０にプリンター１５０により噴射する。液状バインダー前駆体物質は、よって、領域１８０内の固まっていない粉末粒子をコーティングし、その後に、領域１８０内の固まっていない粉末粒子を互いに結合するバインダー物質に転換される。液状バインダー前駆体物質は、（例えば、気化、又は熱硬化、化学硬化、及び／又は（例えば、ＵＶ光又は可視光を用いる）放射線硬化によって）、噴射パターン（及び、複数の繰り返しによる最終３Ｄ形状）に従って、固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダー物質に転換されうる任意の組成であってよい。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、液状バインダー前駆体物質は、溶存ポリマーを含有する液状ビヒクルを含む。液体は、有機溶剤及び水の１つ以上を含みうる。例示的な有機溶媒としては、アルコール（例えば、ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル）、ケトン、及びエーテル、好ましくは１００℃以上の引火点を有するものが挙げられる。好適な溶媒又は溶媒（複数）の選択は、典型的には、例えば、選択された粒子状固体の所望の表面張力及び粘度などの特定の用途の要件に依存するであろう。液状ビヒクルは、完全に水とすることができ、又は１つ以上の有機溶剤との組み合わせで水を含有することができる。水溶性ビヒクルは、総重量ベースで、少なくとも２０パーセントの水、少なくとも３０パーセントの水、少なくとも４０パーセントの水、少なくとも５０パーセントの水、又は少なくとも７５パーセントの水を含有することが好ましい。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、１つ以上の有機溶媒は、例えば、液状ビヒクルの乾燥スピードを制御するために、液状ビヒクルの表面張力を制御するために、（例えば、界面活性物質等の）含有成分の溶解を可能にするために、又は、含有成分のうちのいずれかの二次的成分として、液状ビヒクルに含まれていてもよく、例えば、有機共溶媒が、液状ビヒクルに成分として添加された界面活性剤中に存在してもよい。例示的な有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、及びイソブチルアルコールなどのアルコール；アセトン、メチルエチルケトン、及びジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール；酢酸エチル及び乳酸エチルなどのエステル；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，２，４−ブタントリオール、１，５−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、ヘキシレングリコール、グリセロール、グリセロールエトキシレート、トリメチロールプロパンエトキシレートなどの多価アルコール；エチレングリコールメチル又はエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル又はエチルエーテル、エチレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、及びジプロピレングリコールジメチルエーテルなどの低級アルキルエーテル；２−ピロリジノン及びＮ−メチル−２−ピロリジノンなどの窒素含有化合物；ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、及びチオグリコールなどの硫黄含有化合物；並びに前述したものの任意の組み合わせが挙げられる。
【０１１５】
液状ビヒクル内の有機溶剤及び／又は水の量は、特に、粘度、表面張力、及び／又は乾燥速度など、液状バインダー前駆体物質の所望の特性などの多くの要因に依存する場合があり、それらは、例えば、ピエゾ式又はサーマル式のプリントヘッドなど、液状ビヒクルインクと共に使用されることが意図されるインクジェット印刷技術のタイプなどの要因に依存する場合がある。
【０１１６】
液状バインダー前駆体物質は、液状ビヒクル内に溶解可能又は分散可能であるポリマーを含みうる。好適なポリマーの例としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）（ＰＥＯＸ）、ポリビニルブチラート、メチルビニルエーテル及び無水マイレン酸のコポリマー、アクリル酸の特定のコポリマー、及び／又はヒドロキシエチルアクリレート、メチルセルロース、天然ポリマー（例えば、デキストリン、グアーガム、キサンタンガム）が挙げられうる。これらのうち、主に水である液状ビヒクルともに使用するためには、ポリビニルピロリドン類が好ましい。所望に応じて、代わりに又は追加で、上に列挙したもの以外の他の有機ポリマーを使用してもよい。
【０１１７】
液状バインダー前駆体物質は、１つ以上のフリーラジカル重合性、そうでければ放射線硬化性材料の物質、例えば、アクリル系モノマー類及び／若しくはオリゴマー類並びに／又はエポキシ樹脂類を含んでもよい。また、フリーラジカル重合性の、そうでなければ放射線硬化性の物質を硬化させるための有効量の光開始剤及び／又は光触媒が含まれてもよい。好適な（メタ）アクリレートモノマー及びオリゴマー、そうでなければ放射線硬化性物質（例えば、エポキシ樹脂）の例が、例えば米国特許第５，７６６，２７７号（ＤｅＶｏｅら）に見られる。
【０１１８】
いくつかの好ましい実施形態では、液状バインダー前駆体物質は、金属ナノ粒子及び／又は金属酸化物ナノ粒子を本質的に含まない（例えば、それらを１パーセント未満、０．１パーセント未満、０．０１パーセント未満を含有するか、又は含まない）。本明細書で使用する時、用語「ナノ粒子」は、１ミクロン以下、例えば、５００ナノメートル（ｎｍ）以下、又は更に１５０ｎｍ以下の平均粒子径を有する粒子を指す。
【０１１９】
代替的に、又は加えて、液状バインダー前駆体は、アルミナ及び／又はジルコニアのためのセラミック前駆体を含む水性ゾルであってもよい。例としては、水性ベーマイトゾル類及びジルコニアゾル類が挙げられる。このような場合には、焼成後に、液状バインダー前駆体は、研磨粒子と同じ、又は異なる組成を有し得る。例えば、米国特許第６，３７６，５９０号（Ｋｏｌｂら）に、ジルコニアゾル類に関する詳細を見出すことができる。ベーマイトゾルに関する詳細は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第５，１７８，８４９号（Ｂａｕｅｒ）、同第４，５１８，３９７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、同第４，８８１，９５１号（Ｗｏｏｄら）、同第４，９６０，４４１号（Ｐｅｌｌｏｗら）、同第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄら）、同第５，０９０，９６８号（Ｐｅｌｌｏｗ）、同第５，１３９，９７８号（Ｗｏｏｄ）、同第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇら）、同第５，２２７，１０４号（Ｂａｕｅｒ）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔら）、同第５，４２９，６４７号（Ｌａｒｍｉｅ）、同第５，５４７，４７９号（Ｃｏｎｗｅｌｌら）、同第５，４９８，２６９号（Ｌａｒｍｉｅ）、同第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）、同第５，７２５，１６２号（Ｇａｒｇら）、及び同第５，７７６，２１４号（Ｗｏｏｄ））で見出すことができる。
【０１２０】
噴出された液状バインダー前駆体物質は、例えば、液状バインダー前駆体物質中の液状ビヒクルの蒸発によって、固まっていない粉末粒子の所定の領域内で固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダー物質へ転換されて、結合した粉末粒子の層を形成する。これらの実施形態では、バインダー物質を十分に高い温度に加熱することで、後続の焼成工程の間にそれを揮発及び／又は分解（例えば、「バーンアウト」）させる。冷却は、当技術分野において周知の任意の手段（例えば、サブゼロ急冷又は室温への空冷）によって達成されうる。
【０１２１】
図２Ａを再び参照すると、噴出された液状バインダー前駆体物質１７０は、例えば、液状バインダー前駆体物質中の液状ビヒクルの気化によって、固まっていない粉末粒子の少なくとも１つの所定の領域にある固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダー物質へ転換されて（工程１９０）、結合した粉末粒子の層を形成する。これらの実施形態では、バインダー物質を十分に高い温度に加熱することによって、その後の焼結又は注入工程において揮発及び／又は分解（例えば、「バーンアウト」）させる。
【０１２２】
次いで、上記の工程は、３次元（３−Ｄ）研磨物品プリフォームにおいて、繰り返しにより得られる所定のデザインに従って、噴射が実施される領域を層毎に変更しながら、繰り返される（工程１８５）。各繰り返しにおいて、固まっていない粉末粒子及び液状バインダー前駆体材料は、独立して選択されてもよく、すなわち、固まっていない粉末粒子及び液状バインダー前駆体材料のいずれか又は両方は、隣接する堆積層のものと同じであっても異なっていてもよい。
【０１２３】
研磨物品プリフォームは、結合した粉末粒子及び残りの固まっていない粉末粒子を含む。研磨物品プリフォームを形成するために十分な繰り返しを実施した後、同プリフォームを、残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全て（例えば、少なくとも８５パーセント、少なくとも９０パーセント、好ましくは少なくとも９５パーセント、より好ましくは少なくとも９９パーセント）から分離することが好ましいが、このことは必須ではない。ある特定の実施形態では、任意の樹脂ボンド前駆体材料及び／又は有機化合物材料の少なくとも一部は、結合した粉末粒子の分離の後、かつ金属の注入の前又は注入と同時に、バーンオフ（例えば、揮発及び／又は分解）される。
【０１２４】
所望に応じて、異なる粉末を各々に含有する複数の粒子貯蔵槽を使用してもよい。この結果、異なる粉末／バインダーが、研磨物品の異なる個別の領域に分配される。例えば、比較的廉価であるが性能の低い研磨粒子及び／又はガラス質ボンド前駆体粒子は、高い性能特性を有することが特に重要とされない（例えば、研磨面から離れた内部における）ビトリファイドボンド研磨物品の領域に割り当てられてもよい。同じアプローチを、メタルボンド研磨物品又は樹脂ボンド研磨物品に適用することができる。
【０１２５】
概して、本開示のやり方で製造されたガラス質ボンド研磨物品は、その体積全体にわたって相当な多孔性を有する。したがって、研磨物品プリフォームは、次に、追加のガラス質ボンド前駆体材料の溶液若しくは分散液、又は結晶粒成長変性剤を注入されてもよい。
【０１２６】
固まっていない粉末粒子が高融点金属粒子及び低融点金属粒子を含む実施形態では、研磨物品プリフォームを十分に加熱して、低融点金属粒子を軟化／溶融させ、固まっていない粉末粒子の少なくとも一部分に結合させた後、冷却してメタルボンド研磨物品を得る。固まっていない粉末粒子が、高融点金属粒子を含むが、低融点金属粒子を含まない実施形態では、研磨物品プリフォームを十分に加熱して、高融点金属粒子を少なくとも焼結させ、固まっていない粉末粒子の少なくとも一部分に結合させた後、冷却してメタルボンド研磨物品を得る。冷却は、例えば、サブゼロ急冷又は室温への空冷など、当該技術で知られている任意の手段によって実現されうる。
【０１２７】
本開示により製造される、メタルボンド研磨物品及び／又は研磨物品プリフォームは、体積全体で相当な多孔率を有する多孔性の金属含有マトリックス（例えば、焼結されうる、金属粒子及び研磨粒子を含みうる）を含みうるが、このことは必須ではない。例えば、多孔性の金属含有マトリックスは、１〜６０体積パーセント、好ましくは５〜５０体積パーセント、より好ましくは１５〜５０体積パーセント、より好ましくは４０〜５０体積パーセントの空隙率を有してもよいが、このことは必須ではない。したがって、次いで、研磨物品プリフォームに、他の任意の金属成分の（１つ以上の）融点よりも低い温度の溶融した金属を注入した後、冷却してもよい。溶融され、研磨物品プリフォームに注入にされ得る好適な金属の例としては、アルミニウム、インジウム、黄銅、青銅、銀、銅、金、鉛、コバルト、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、スズ、鉄、クロム、ケイ素合金、前述の金属の合金、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【０１２８】
焼結及びその後の溶融金属の注入に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第２，３６７，４０４号明細書（Ｋｏｔｔ）及び米国特許出願公開第２００２／０９５８７５号明細書（Ｄ’Ｅｖｅｌｙｎら）に見ることができる。
【０１２９】
有利に、本開示の少なくともある特定の実施形態による方法は、他の方法によっては容易に、又はたやすく製作され得ない様々な結合研磨物品を製造するために適している。例えば、結合していない固まっていない粉末の除去のための研磨剤プリフォームの外部への開口部が存在している限り、内部空隙を含むことが可能である。したがって、本開示の方法を用いて、蛇行状及び又は弓状経路を有する冷却チャネルを容易に製作することができる。冷却チャネルは結合研磨物品の外部に対して開いている。いくつかの実施形態では、それらは単一の開口部を有するが、より典型的には、それらは２つ以上の開口部を有する。冷却媒体（例えば、空気、水、エマルション、又は油）は、冷却チャネル（複数可）を通って循環し、研磨プロセスの間に発生した熱を除去する。したがって、本開示は、メタル結合研磨物品を少なくとも部分的に通って延びる少なくとも１つの蛇行状冷却チャネル；及び結合研磨物品を少なくとも部分的に通って延びる少なくとも１つの弓状冷却チャネルのうちの少なくとも１つを備える結合研磨物品を提供する。
【０１３０】
次いで、研磨物品プリフォーム１９０を加熱し（図２Ａの工程１９５）、研磨粒子を金属又はガラス質ボンド前駆体粒子で研磨粒子と共に焼結させるか、又は研磨粒子を樹脂ボンド前駆体粒子と結合させ（例えば、有機化合物材料をバーンオフさせることによって、存在し得る任意の有機化合物材料を除去し）、これにより結合研磨物品を提供する。
【０１３１】
ある特定の実施形態では、結合研磨物品は、研磨研削ビット、研磨セグメント、研磨リム、研磨パッド、及び研磨ホイール、並びに多数のこれまで未知の結合研磨物品からなる群から選択される。いくつかの好ましい実施形態では、メタルボンド研磨物品は、歯科用回転ツール（例えば、歯科用ドリルビット、歯科用バー、又は歯科用艶出しツール）の少なくとも一部分を構成する。
【０１３２】
図５Ａを参照すると、結合研磨物品の概略断面側面図が提供されている。結合研磨物品の研磨粒子は、各層が堆積された限定された領域のベース面に対して実質的に水平である。図５Ｂは、結合研磨物品の１００倍の倍率での光学顕微鏡画像であり、画像は、図５Ａの矢印で示すような物品の上部（軸方向）表面の一部である。この画像は、結合研磨物品の表面上の研磨粒子の少なくとも５０パーセントが、ゼロ度角度の１５％以内に配向した状態で、複数の三角のプリズム状の研磨粒子の平坦面を示している。
【０１３３】
ここで図５Ｃを参照すると、図５Ａの結合研磨物品の概略断面側面図が提供されている。図５Ｄは、結合研磨物品の１００倍の倍率での光学顕微鏡画像であり、画像は、図５Ｃの矢印で示すような物品の側部（径方向）表面の一部である。この画像は、結合研磨物品の表面上の研磨粒子の少なくとも５０パーセントが、ゼロ度角度の１５％以内に配向した状態で、複数の三角のプリズム状の研磨粒子のエッジ面を示している。
【０１３４】
水平のマトリックス粒子内に配置された実質的に水平な研磨粒子の層から始まって、各層の所定のエリアを選択的に結合することにより、配向した粒子を有する結合研磨物品を形成することが可能である。図６Ａは、本開示に従って調製可能な結合研磨物品の概略断面側面図である。各層の所定のエリアを選択して、固まっていない粉末粒子を長手方向軸に対して傾斜された（層状）物品の形状に結合することによって、個々の粒子を実質的に水平以外の角度に配向させる必要なく、配向した研磨粒子を有する物品を形成することが可能である。
【０１３５】
ここで図６Ｂを参照すると、本開示に従って調製された結合研磨物品の１００倍の倍率での光学顕微鏡画像が提供されている。例えば、結合研磨物品は、バインダー中に保持された研磨粒子を含み、研磨粒子が、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。この画像は、結合研磨物品の一部の複数のプリズム状の研磨粒子のエッジ面を示す。図６Ｃは、図６Ｂの結合研磨物品の３０倍の倍率での光学顕微鏡画像であり、個々の結合層のエッジを見ることができる。
【０１３６】
ここで図７Ａ〜７Ｄを参照すると、図７Ａは、結合研磨物品の概略断面側面図であり、図７Ｂは、本開示に従って調製された結合研磨物品の５０倍の倍率での光学顕微鏡画像あり、画像は、図７Ａの矢印で示すような物品の上部（軸方向）表面の一部である。この画像は、結合研磨物品の表面上の研磨粒子の少なくとも５０パーセントが、ゼロ度角度の１５％以内に配向した状態で、複数のプリズム状の研磨粒子の平坦面を示している。図７Ｃは、図７Ａの結合研磨物品の概略断面側面図であり、図７Ｄは、本開示により調製された結合研磨物品の５０倍の倍率での光学顕微鏡画像あり、画像は、図７Ｃの矢印で示すような物品の側部（径方向）表面の一部である。この画像は、結合研磨物品の表面上の研磨粒子の少なくとも５０パーセントが、ゼロ度角度の１５％以内に配向した状態で、複数のプリズム状の研磨粒子のエッジ面を示している。
【０１３７】
図５Ａ〜７Ｄに描写されたモノリシックの形状に加えて、各固まっていない粉末層のエリアを選択して結合させる能力のために、様々な異なる形状を有する結合研磨物品が可能となる。
【０１３８】
ここで図９を参照すると、例示的な結合研磨ホイール９００は、弓状及び蛇行状冷却チャネル９２０をそれぞれ有する。
【０１３９】
図１０は、蛇行状の冷却チャネル１０２０を有する別の例示的な結合研磨ホイール１０００を示す。
【０１４０】
図１１は、例示的な結合研磨セグメント１１００を示す。典型的な使用においては、複数の結合研磨セグメント１１００を、金属ディスクの周縁に沿って一様に間隔を設けて取り付け、研磨ホイールを形成する。
【０１４１】
図１２は、ガラス質ボンド又はメタルボンド研磨ディスク１２００が２つの領域１２１０、１２２０を有することを示す。各領域は、樹脂ボンド、ガラス質ボンド、又はメタルボンドマトリックス材料１２５０、１２６０中にそれぞれ保持された研磨粒子１２３０、１２４０を有する。
【０１４２】
図１３は、回転研磨工具１３００（例えば、Ｄｒｅｍｅｌ工具などの、手持ち式モータ駆動シャフトのためのビット）を示す。
【０１４３】
例示的な歯科用バー１４００を図１４に示す。ここで図１４を参照すると、歯科用バー１４００は、軸１４２０に固定されたヘッド１４３０を含む。歯科用バー１４００は、多孔性のメタルボンド、樹脂ボンド、又はガラス質ボンド１４１０に固定された研磨粒子１４０５を含む。
【０１４４】
図９及び図１０に示される上記の研磨ホイールは、対応するグリーン体（即ち、同じ大まかな形状特徴を有するが、一時的バインダーによって一緒に保持されたガラス質ボンド又はメタルボンド前駆体粒子を含む）を焼成することによって、調製することができる。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、本開示の少なくともある特定の態様に従って、（例えば、非一時的）機械可読媒体が、結合研磨物品の付加製造に用いられる。データは、典型的には機械可読媒体に保存される。データは、結合研磨物品の三次元モデルを表し、付加製造機器（例えば、３Ｄプリンター、製造デバイス等）とインターフェースする少なくとも１つのコンピュータプロセッサによってアクセスできる。データは、例えば、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを付加製造機器に作製させるために使用される。ある特定の実施形態では、結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含み、研磨粒子が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。他の実施形態では、結合研磨物品は、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含み、複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０１４６】
結合研磨物品を表すデータは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データなどのコンピュータモデリングを使用して生成されてもよい。結合研磨物品の設計を表す画像データは、ＳＴＬフォーマットで、又は任意の他の適切なコンピュータ処理可能なフォーマットで、付加製造機器にエクスポートすることができる。三次元オブジェクトを走査するための走査方法も、結合研磨物品を表すデータの作成に使用できる。データを取得するための例示的な技法の１つは、デジタル走査である。Ｘ線写真、レーザー走査、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、及び超音波画像診断を含む、任意の他の好適な走査技法を、物品を走査するために使用できる。他の可能な走査方法が、例えば米国特許出願公開第２００７／００３１７９１号（Ｃｉｎａｄｅｒ，Ｊｒ．ら）に記載されている。走査オペレーションからの生データ、及び生データから導出した物品を表わすデータの両方を含み得る当初のデジタルデータセットを処理して、任意の周囲構造（例えば、結合研磨物品用支持具）から物品の設計を分割することができる。
【０１４７】
多くの場合、機械可読媒体は、コンピューティングデバイスの一部として提供される。コンピューティングデバイスは、１つ以上のプロセッサ、揮発性メモリ（ＲＡＭ）、機械可読媒体を読み取るためのデバイス、並びに、例えば、ディスプレイ、キーボード等の入力／出力デバイス、及びポインティングデバイスを有し得る。更に、コンピューティングデバイスは、オペレーティングシステム及び他のアプリケーションソフトウェア等の他のソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせも含み得る。コンピューティングデバイスは、例えば、ワークステーション、ラップトップ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、サーバ、メインフレーム又は任意の他の汎用若しくは特定用途向けコンピューティングデバイスであってもよい。コンピューティングデバイスは、コンピュータ可読媒体（例えば、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、又はコンピュータメモリ等）から実行可能なソフトウェアの命令を読み出してもよく、又は別のネットワーク化コンピュータ等の、コンピュータに論理的に接続された別のソースからの命令を受信してもよい。図１９を参照すると、コンピューティングデバイス１９００は、多くの場合、内部プロセッサ１９８０、ディスプレイ１９１０（例えば、モニタ）、並びにキーボード１９４０及びマウス１９２０等の１つ以上の入力デバイスを含む。図１９では、回転研磨工具１９３０がディスプレイ１９１０に表示されている。
【０１４８】
図１５を参照すると、ある特定の実施形態では、本開示は、システム１５００を提供する。システム１５００は、結合研磨物品（例えば、図１９のディスプレイ１９１０に表示されているような回転研磨工具１９３０）の３Ｄモデル１５１０を表示するディスプレイ１５２０と、ユーザにより選択された３Ｄモデル１５１０に応じて結合研磨物品の物品プリフォーム１５６０の物理的オブジェクトを３Ｄプリンター／付加製造デバイス１５５０に作製させる、１つ以上のプロセッサ１５３０と、を含む。多くの場合、入力デバイス１５４０（例えば、キーボード及び／又はマウス）は、特にユーザが３Ｄモデル１５１０を選択するために、ディスプレイ１５２０及び少なくとも１つのプロセッサ１５３０と共に使用される。物品プリフォーム１５６０は、結合研磨物品プリフォームを含む。ある特定の実施形態では、結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含み、研磨粒子が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。他の実施形態では、結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含み、複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０１４９】
図１６を参照すると、プロセッサ１６２０（又は２つ以上のプロセッサ）は、機械可読媒体１６１０（例えば、非一時的媒体）、３Ｄプリンター／付加製造デバイス１６４０、及び任意選択的にユーザが見るためのディスプレイ１６３０のそれぞれと通信する。３Ｄプリンター／付加製造デバイス１６４０は、機械可読媒体１６１０から、物品プリフォーム１６５０（例えば、図１９のディスプレイ１９１０に示すような回転研磨工具１９３０）の３Ｄモデルを表すデータを提供するプロセッサ１６２０からの命令に基づいて、物品の１つ以上の物品プリフォーム１６５０（例えば、結合研磨物品プリフォーム）を製造するように構成されている。
【０１５０】
図１７を参照すると、例えば、限定するものではないが、付加製造方法は、（例えば、非一時的）機械可読媒体から、本開示の少なくとも１つの実施形態による結合研磨物品の３Ｄモデルを表すデータを検索すること１７１０を含む。方法は、１つ以上のプロセッサによって、データを使用する製造デバイスとインターフェースする付加製造アプリケーションを実行すること１７２０と、製造デバイスによって、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを生成すること１７３０と、を更に含む。付加製造機器は、
ａ）逐次的に、
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、この固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙が、研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、
ｉｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子と残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程であり、各工程ａ）には、固まっていない粉末粒子が独立して選択される、逐次的に行う工程と、を実施して、結合研磨物品プリフォームを形成することができる。
【０１５１】
ある特定の実施形態では、結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含み、研磨粒子が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。他の実施形態では、結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含み、複数の研磨粒子の第１の部分が、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向しており、複数の研磨粒子の第２の部分が、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上が、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。１つ以上の様々な任意の後処理工程１７４０を実行してプリフォームから結合研磨物品を形成することができ、例えば、ｃ）残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを結合研磨物品プリフォームから分離することと、ｄ）結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品を提供することとなどである。
【０１５２】
更に、図１８を参照すると、結合研磨物品プリフォームの製造方法は、１つ以上のプロセッサを有する製造デバイスによって、結合研磨物品の複数の層を規定するデータを含むデジタルオブジェクトを受信すること１８１０と、製造デバイスを用いて、付加製造プロセスによって、このデジタルオブジェクトに基づいて結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを生成すること１８２０と、を含む。再び、結合研磨物品プリフォームは、例えば、結合研磨物品を提供するために、後処理１８３０の１つ以上の工程を実行することができる。
【０１５３】
本開示の選択された実施形態
【０１５４】
実施形態１は、結合研磨物品である。結合研磨物品は、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。研磨粒子は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。
【０１５５】
実施形態２は、ガラス質ボンド材料を更に含む、実施形態１に記載の結合研磨物品である。
【０１５６】
実施形態３は、メタルボンド材料を更に含む、実施形態１に記載の結合研磨物品である。
【０１５７】
実施形態４は、樹脂ボンド材料を更に含む、実施形態１に記載の結合研磨物品である。
【０１５８】
実施形態５は、角度が４５度である、実施形態１〜４のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１５９】
実施形態６は、研磨粒子が、１．５以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、実施形態１〜５のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６０】
実施形態７は、研磨粒子が、４．０以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、実施形態１〜６のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６１】
実施形態８は、研磨粒子が、成形研磨粒子、精密成形研磨粒子、研磨板状片、研磨ロッド、研磨粒子の成形凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１〜７のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６２】
実施形態９は、研磨粒子が、粉砕研磨粒子、研磨粒子の凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１〜７のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６３】
実施形態１０は、バインダー中に保持されており、かつ結合研磨物品の長手方向軸に対してランダムに配向している複数の研磨粒子を更に含む、実施形態１〜９のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６４】
実施形態１１は、研磨粒子が、研磨粒子の２つ以上の隣接する層を含み、第１の層が、第２の層とは異なる種類の研磨粒子を含む、実施形態１〜１０のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６５】
実施形態１２は、研磨粒子が、２つの実質的に平行な平坦面を含む、実施形態１〜１１のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６６】
実施形態１３は、研磨物品が、研磨研削ビット、研磨セグメント、研磨リム、研磨パッド、及び研磨ホイールからなる群から選択される、実施形態１〜１２のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６７】
実施形態１４は、研磨物品が、弓形の冷却チャネル又は蛇行冷却チャネルのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜１３のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６８】
実施形態１５は、研磨粒子が、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜１４のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１６９】
実施形態１６は、研磨粒子が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、金属酸化物粒子、又は金属酸化物セラミック粒子のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜１５のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１７０】
実施形態１７は、結合研磨物品である。結合研磨物品は、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む。複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向している。複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０１７１】
実施形態１８は、第１の角度及び第２の角度とは異なる所定の第３の角度で配向した、複数の研磨粒子の第３の部分を更に含む、実施形態１７に記載の結合研磨物品である。第３の部分の研磨粒子の５０％以上は、第３の角度の上下１５度以内に配向している。
【０１７２】
実施形態１９は、ガラス質ボンド材料を更に含む、実施形態１７又は実施形態１８に記載の結合研磨物品である。
【０１７３】
実施形態２０は、メタルボンド材料を更に含む、実施形態１７又は実施形態１８に記載の結合研磨物品である。
【０１７４】
実施形態２１は、樹脂ボンド材料を更に含む、実施形態１７又は実施形態１８に記載の結合研磨物品である。
【０１７５】
実施形態２２は、第１の角度が４５度である、実施形態１７〜２１のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１７６】
実施形態２３は、第２の角度が６０度である、実施形態１７〜２１のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１７７】
実施形態２４は、研磨粒子が、１．５以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、実施形態１７〜２３のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１７８】
実施形態２５は、研磨粒子が、４．０以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、実施形態１７〜２４のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１７９】
実施形態２６は、研磨粒子が、成形研磨粒子、精密成形研磨粒子、研磨板状片、研磨ロッド、研磨粒子の成形凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１７〜２５のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８０】
実施形態２７は、研磨粒子が、粉砕研磨粒子、研磨粒子の凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態１７〜２５のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８１】
実施形態２８は、バインダー中に保持されており、かつ結合研磨物品の長手方向軸に対してランダムに配向している複数の研磨粒子を更に含む、実施形態１７〜２７のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８２】
実施形態２９は、研磨粒子が、研磨粒子の２つ以上の隣接する層を含み、第１の層が、第２の層とは異なる種類の研磨粒子を含む、実施形態１７〜２８のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８３】
実施形態３０は、研磨粒子が、２つの実質的に平行な平坦面を含む、実施形態１７〜２９のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８４】
実施形態３１は、研磨物品が、研磨研削ビット、研磨セグメント、研磨リム、研磨パッド、及び研磨ホイールからなる群から選択される、実施形態１７〜３０のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８５】
実施形態３２は、研磨物品が、弓形の冷却チャネル又は蛇行冷却チャネルのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１７〜３１のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８６】
実施形態３３は、研磨粒子が、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１７〜３２のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８７】
実施形態３４は、研磨粒子が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、金属酸化物粒子、又は金属酸化物セラミック粒子のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１７〜３３のいずれかに記載の結合研磨物品である。
【０１８８】
実施形態３５は、結合研磨物品の製造方法である。方法は、
ａ）逐次的に、
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、この固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙が、研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、
ｉｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子及び残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程であり、各工程ａ）において、固まっていない粉末粒子が独立して選択される、工程と、
ｃ）残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを結合研磨物品プリフォームから分離することと、
ｄ）結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品を提供することと、を逐次的に行う工程を含む。
【０１８９】
実施形態３６は、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙の長さと、研磨粒子の平均長との比が、２：１〜０．５：１（両端の値を含む）の範囲である、実施形態３５に記載の製造方法である。
【０１９０】
実施形態３７は、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙の長さと、マトリックス粒子の平均長との比が、５：１以上である、実施形態３５又は実施形態３６に記載の製造方法である。
【０１９１】
実施形態３８は、マトリックス粒子が、ガラス質ボンド前駆体粒子、メタルボンド前駆体粒子、樹脂ボンド前駆体粒子、有機化合物粒子、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態３５〜３７のいずれかに記載の方法。
【０１９２】
実施形態３９は、固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させることが、バインダー噴射、有機化合物結合、伝導若しくは照射を介しての加熱、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態３５〜３８のいずれかに記載の方法である。
【０１９３】
実施形態４０は、有機化合物粒子が、５０℃〜２５０℃（両端の値を含む）の融点を有する、実施形態３８又は実施形態３９に記載の方法である。
【０１９４】
実施形態４１は、有機化合物粒子が、ワックス、糖、デキストリン、２５０℃以下の融点を有する熱可塑性材料、アクリレート、メタクリレート、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態３８〜４０のいずれかに記載の方法である。
【０１９５】
実施形態４２は、有機化合物粒子が、ワックス、アクリレート、メタクリレート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態３８〜４１のいずれかに記載の方法である。
【０１９６】
実施形態４３は、研磨粒子が、結合研磨物品の長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している、実施形態３５〜４２のいずれかに記載の方法である。
【０１９７】
実施形態４４は、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙を、１つの逐次的拡散工程から後続の逐次的拡散工程まで変更することを更に含む、実施形態３５〜４３のいずれかに記載の方法である。
【０１９８】
実施形態４５は、角度が４５度である、実施形態３５〜４４のいずれかに記載の方法である。
【０１９９】
実施形態４６は、研磨粒子が、１．５以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、実施形態３５〜４５のいずれかに記載の方法である。
【０２００】
実施形態４７は、研磨粒子が、１０．０以上の平均厚さに対する平均長のアスペクト比を構成する、実施形態３５〜４６のいずれかに記載の方法である。
【０２０１】
実施形態４８は、研磨粒子が、成形研磨粒子、精密成形研磨粒子、研磨板状片、研磨ロッド、研磨粒子の成形凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態３５〜４７のいずれかに記載の方法である。
【０２０２】
実施形態４９は、研磨粒子が、粉砕研磨粒子、研磨粒子の凝集体、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態３５〜４８のいずれかに記載の方法である。
【０２０３】
実施形態５０は、結合研磨物品が、バインダー中に保持されており、かつ結合研磨物品の長手方向軸に対してランダムに配向している複数の研磨粒子を更に含む、実施形態３５〜４９のいずれかに記載の方法である。
【０２０４】
実施形態５１は、研磨粒子が、研磨粒子の２つ以上の隣接する層を含み、第１の層が、第２の層とは異なる種類の研磨粒子を含む、実施形態３５〜５０のいずれかに記載の方法である。
【０２０５】
実施形態５２は、研磨粒子が、２つの実質的に平行な平坦面を含む、実施形態３５〜５１のいずれかに記載の方法である。
【０２０６】
実施形態５３は、研磨物品が、研磨研削ビット、研磨セグメント、研磨リム、研磨パッド、及び研磨ホイールからなる群から選択される、実施形態３５〜５２のいずれかに記載の方法である。
【０２０７】
実施形態５４は、研磨物品が、弓形の冷却チャネル又は蛇行冷却チャネルのうちの少なくとも１つを含む、実施形態３５〜５３のいずれかに記載の方法である。
【０２０８】
実施形態５５は、研磨粒子が、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、実施形態３５〜５４のいずれかに記載の方法である。
【０２０９】
実施形態５６は、研磨粒子が、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、金属酸化物粒子、又は金属酸化物セラミック粒子のうちの少なくとも１つを含む、実施形態３５〜５５のいずれかに記載の方法である。
【０２１０】
実施形態５７は、非一時的機械可読媒体である。非一時的機械可読媒体は、結合研磨物品の三次元モデルを表すデータを有し、３Ｄプリンターとインターフェースする１つ以上のプロセッサによってアクセスされたときに、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを３Ｄプリンターに作製させる。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。研磨粒子は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。
【０２１１】
実施形態５８は、非一時的機械可読媒体である。非一時的機械可読媒体は、結合研磨物品の三次元モデルを表すデータを有し、３Ｄプリンターとインターフェースする１つ以上のプロセッサによってアクセスされたときに、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを３Ｄプリンターに作製させる。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む。複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向している。複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０２１２】
実施形態５９は、方法である。この方法は、非一時的機械可読媒体から、結合研磨物品の３Ｄモデルを表すデータを検索する工程と、１つ以上のプロセッサによって、製造デバイスとインターフェースする３Ｄプリンティングアプリケーションをこのデータを用いて実行することと、製造デバイスによって、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを生成することと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。研磨粒子は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。
【０２１３】
実施形態６０は、方法である。この方法は、非一時的機械可読媒体から、結合研磨物品の３Ｄモデルを表すデータを検索する工程と、１つ以上のプロセッサによって、製造デバイスとインターフェースする３Ｄプリンティングアプリケーションをこのデータを用いて実行することと、製造デバイスによって、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを生成することと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む。複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向している。複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０２１４】
実施形態６１は、実施形態５９又は実施形態６０に記載の方法を用いて生成された物品である。
【０２１５】
実施形態６２は、方法である。この方法は、１つ以上のプロセッサを有する製造デバイスによって、結合研磨物品の複数の層を規定するデータを含むデジタルオブジェクトを受信することと、製造デバイスを用いて、付加製造プロセスによって、このデジタルオブジェクトに基づいて結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを生成することと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。研磨粒子は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。
【０２１６】
実施形態６３は、方法である。この方法は、１つ以上のプロセッサを有する製造デバイスによって、結合研磨物品の複数の層を規定するデータを含むデジタルオブジェクトを受信することと、製造デバイスを用いて、付加製造プロセスによって、このデジタルオブジェクトに基づいて結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームを生成することと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む。複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向している。複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【０２１７】
実施形態６４は、付加製造機器が、
ａ）逐次的に、
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限定された領域内に堆積させる工程であって、この固まっていない粉末粒子はマトリックス粒子と研磨粒子とを含む、工程と、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層を、拡散バー又はローラを用いて拡散させて、実質的に均一な厚さを提供する工程であって、拡散バー又はローラと限定された領域のベース面との間の空隙が、研磨粒子の平均長よりも短いように選択される、工程と、
ｉｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の領域を選択的に処理して、粉末粒子を一緒に結合させる工程と、を含むサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子と残りの固まっていない粉末粒子を含む結合研磨物品プリフォームを生成する工程であり、各工程ａ）には、固まっていない粉末粒子が独立して選択される、逐次的に行う工程と、を実施して、結合研磨物品プリフォームを形成する、実施形態６２又は実施形態６３に記載の方法である。
【０２１８】
実施形態６５は、ｃ）残りの固まっていない粉末粒子の実質的に全てを結合研磨物品プリフォームから分離することと、ｄ）結合研磨物品プリフォームを加熱して、マトリックス材料中に保持された研磨粒子を含む結合研磨物品を提供することとを更に含む、実施形態６４に記載の方法である。
【０２１９】
実施形態６６は、システムである。このシステムは、結合研磨物品の３Ｄモデルを表示するディスプレイと、ユーザによって選択された３Ｄモデルに応じて、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを３Ｄプリンターに作製させる、１つ以上のプロセッサと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された研磨粒子を含む。研磨粒子は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の角度で配向しており、顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、研磨粒子の５０％以上が、この角度の上下１５度以内に配向している。
【０２２０】
実施形態６７は、システムである。このシステムは、結合研磨物品の３Ｄモデルを表示するディスプレイと、ユーザによって選択された３Ｄモデルに応じて、結合研磨物品の結合研磨物品プリフォームの物理的オブジェクトを３Ｄプリンターに作製させる、１つ以上のプロセッサと、を含む。結合研磨物品プリフォームは、バインダー中に保持された複数の研磨粒子を含む。複数の研磨粒子の第１の部分は、結合研磨物品プリフォームの長手方向軸に対して０度超かつ９０度未満の所定の第１の角度で配向している。複数の研磨粒子の第２の部分は、第１の角度と異なる所定の第２の角度で配向している。顕微鏡画像解析を用いて１０〜１，０００倍の倍率で測定されるとき、第１の部分及び第２の部分のそれぞれの研磨粒子の５０％以上は、それぞれ第１の角度及び第２の角度の上下１５度以内に配向している。
【実施例】
【０２２１】
特に記載のない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。
【表１】
2019531913.tif 000003
【０２２２】
実施例１
固まっていない粉末混合物を、２００〜２５０マイクロメートルの名目上の（nominal）寸法及び７０マイクロメートルの厚さを有する７５重量％の三角プリズム状砥粒で調整し、プラスチック容器中で２５重量％のガラス粒子と混合し、少なくとも１時間回転させた。混合物を、ＥｘＯｎｅ  Ｍ−ｌａｂ付加製造プリンターで印刷した。各層の高さは２００ミクロンであって、スプレッダー速度は１秒当たり５ミリメートルであって、バインダー噴射の印字飽和度を、プリンターソフトウェアを用いて名目上の１００％のレベルに設定し、乾燥時間を１２０秒に設定した。バインダーは、ＥｘＯｎｅ  ＰＭ−Ｂ−ＳＲ１−０４であった。得られたグリーンパーツを、周囲大気において摂氏１９５度に設定したオーブン内で２時間焼成し、その後過剰の固まっていない粉末を除去した。次に、この部品を摂氏４００度で２時間加熱して、有機バインダー材料をバーンオフさせた後、摂氏７２０度で２時間焼結した。この方法を用いて、３つの配向を、ビトリファイド結合研磨ディスクを製造するために選択した。得られた表面を、図５Ｂ、５Ｄ、及び６Ｂに示す。
【０２２３】
実施例２
実施例１のディスクのそれぞれを、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍａｐｌｅｗｏｏｄ，ＭＮ）から得られるミニオービタルサンダに取り付けて、研磨試験を行った。サンダ回転速度は、８０００ｒｐｍであった。摩耗性能を、製鋼所から得られる１０１８炭素鋼（例えば、いずれかの製鋼所から市販されている）で試験した。研磨粒子の配向の結果として、図８に示すように、ビルドの配向に依存して著しい性能差があった。この図において、Ｖ３１２８  ４５は、４５度であったビルドを指し、一方Ｖ３１２８  ０及びＶ３１２８  ９０は、それぞれ軸方向及び径方向ビルドを指す。また、これらの試料間に多孔性の差があった。
【０２２４】
配向に関する予期せぬ結果があった。より詳細には、Ｖ３１２８  ９０は、Ｖ３１２８  ４５と同じような性能であることが期待されたが、驚くべきことに、４５度の角度で配向した（ディスクの長手方向軸に対して）粒子を有するディスクは、９０度の角度で配向した（ディスクの長手方向軸に対して）粒子を有するディスクよりも性能が優れていた。このことは、三角プリズム状の研磨粒子が、使用時に簡単に摩滅する代わりに、新たな研磨面を提供するために、９０度の角度で使用すると破損するように構成されていることに少なくとも起因して、予期せぬことであった。
【０２２５】
実施例３
固まっていない粉末混合物を、実施例１に記載のとおりに調製した。バインダー溶液は、ＥｘＯｎｅ  ＰＭ−Ｂ−ＳＲ１−０４であった。混合物を、ＥｘＯｎｅ  Ｍ−ｌａｂ付加製造プリンターで印刷した。各層の高さは、約２００ミクロンであって、スプレッダー速度は１秒当たり５ミリメートルであって、バインダー噴射の印字飽和度を、プリンターソフトウェアを用いて名目上の１００％のレベルに設定し、乾燥時間を１２０秒に設定した。固まっていない粉末の各層の拡散に先立って、粉末床を支持するプレートを、約２４度の総傾斜角度が、部品の第１の層から最後の４２番目の層まで実現できるように、ローラの走行方向に対して漸増的に傾斜させた。得られたグリーンパーツを、周囲大気において摂氏１９５度に設定したオーブン内で４時間焼成し、その後過剰の固まっていない粉末を除去した。得られた研磨物品プリフォームの光学顕微鏡画像を、図４Ｂに示している。
【図１】
2019531913.tif 000004
【図２Ａ】
2019531913.tif 000005
【図２Ｂ】
2019531913.tif 000006
【図２Ｃ】
2019531913.tif 000007
【図２Ｄ】
2019531913.tif 000008
【図３】
2019531913.tif 000009
【図４Ａ】
2019531913.tif 000010
【図４Ｂ】
2019531913.tif 000011
【図４Ｃ】
2019531913.tif 000012
【図５Ａ】
2019531913.tif 000013
【図５Ｂ】
2019531913.tif 000014
【図５Ｃ】
2019531913.tif 000015
【図５Ｄ】
2019531913.tif 000016
【図６Ａ】
2019531913.tif 000017
【図６Ｂ】
2019531913.tif 000018
【図６Ｃ】
2019531913.tif 000019
【図７Ａ】
2019531913.tif 000020
【図７Ｂ】
2019531913.tif 000021
【図７Ｃ】
2019531913.tif 000022
【図７Ｄ】
2019531913.tif 000023
【図８】
2019531913.tif 000024
【図９】
2019531913.tif 000025
【図１０】
2019531913.tif 000026
【図１１】
2019531913.tif 000027
【図１２】
2019531913.tif 000028
【図１３】
2019531913.tif 000029
【図１４】
2019531913.tif 000030
【図１５】
2019531913.tif 000031
【図１６】
2019531913.tif 000032
【図１７】
2019531913.tif 000033
【図１８】
2019531913.tif 000034
【図１９】
2019531913.tif 000035
【国際調査報告】
2019531913.tif 000036
2019531913.tif 000037