(57)【要約】  研磨物品およびその製造方法が開示される。研磨物品（１００）は、バッキング（１３０）と、バッキング上の造形体（１２０）のアレイ（１１０）とを含む。それぞれの造形体は、基部および本体を含む。本体は、アンダーカット（１２５）を有する面を含む。１つの実施形態では、造形体は、研磨粒子がその上に配置された平面上部も含む。もう１つの実施形態では、造形体は、基部に隣接するアンダーカット側壁（１２４）上に曲率部も含む。
2007505758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッキングと、複数の造形体と、を含む研磨物品であって、
前記造形体が更にバインダーおよび研磨粒子を含み、前記造形体が基部および少なくとも３つの側面を有し、前記基部と、前記側面の１つとの間の角度が、正のすくい角を形成する研磨物品。
【請求項２】
前記研磨造形体の１つにおいて、更に、前記基部に関して角度を付けられた平面上部を含む、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項３】
更に、前記研磨造形体の平面上部上に研磨粒子を含む、請求項２に記載の研磨物品。
【請求項４】
前記本体が、基部から最も末端に位置する領域または地点を含み、更に前記領域または地点が、基部の周縁部の外側に突出する、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記研磨造形体の少なくとも１つが、更に、前記基部に関して角度を付けられた上部平面区画を含む、請求項４に記載の研磨物品。
【請求項６】
研磨造形体を形成するためのパターンを含むツールを提供する工程と、
前記ツール内に研磨粒子を配置する工程と、
前記ツールをスラリーで充填させる工程と、
前記スラリーをバッキングと接触させる工程と、
前記スラリーを硬化させて、前記研磨粒子に結合された上部と、前記バッキングに結合された底部とを含む研磨造形体を形成する工程と、
を含む研磨物品の製造方法。
【請求項７】
前記ツールの提供工程が、平面上部を有する研磨造形体を形成するためのツールを提供することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記平面上部が、バッキングにより画定される基準面に関して角度を付けられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記研磨粒子が酸化アルミニウムである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
バッキングと、前記バッキング上の複数の研磨造形体と、を含む研磨物品であって、
前記研磨造形体のそれぞれが基部および本体を含み、前記本体が４つの表面によって画定され、前記表面の少なくとも１つがアンダーカット部分を含む研磨物品。
【請求項１１】
更に、前記基部と反対側の平面表面を含む、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
更に、前記平面表面に配置された研磨粒子を含む、請求項１１に記載の物品。
【請求項１３】
前記平面表面が、前記基部に関して角度を付けられる、請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
前記アンダーカット部分が、前記基部に隣接する曲率部分を含む、請求項１２に記載の物品。
【請求項１５】
前記アンダーカット部分が、前記基部に隣接する曲率部分を含む、請求項１０に記載の物品。
【請求項１６】
前記複数の造形体が、各アンダーカット部分が同じ方向に向けられたアレイで配列される、請求項１０に記載の研磨物品。
【請求項１７】
前記アレイが、前記研磨物品上でバイアスされて方向付けられる、請求項１６に記載の研磨物品。
【請求項１８】
基部および本体を含む研磨物品のための造形体であって、前記本体が４つの側壁を含み、少なくとも１つの側壁が正のすくい角を有する表面を形成する造形体。
【請求項１９】
更に、前記基部から末端に配置される平面上部区画を含む、請求項１８に記載の造形体。
【請求項２０】
前記平面上部区画が、前記基部と実質的に平行に方向付けられる、請求項１９に記載の造形体。
【請求項２１】
前記平面上部区画が、前記基部に関して約２度よりも大きい角度で方向付けられ、更に前記平面上部区画が、負のすくい角を有する表面から離れて傾斜される、請求項１９に記載の造形体。
【請求項２２】
更に、前記平面上部区画上に配置された研磨粒子を含む、請求項１９に記載の造形体。
【請求項２３】
前記表面が、前記基部に隣接する曲率部を含む、請求項１８に記載の造形体。
【請求項２４】
前記表面が、前記基部に隣接する曲率部を含む、請求項２２に記載の造形体。
【請求項２５】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の研磨物品を製造するためのツール。
【請求項２６】
ベルト形状を画定するバッキングと、
前記バッキング上の複数の研磨複合材料と、
を含む、材料を研磨するためのベルトであって、
前記研磨複合材料のそれぞれが基部および本体を含み、前記本体が４つの表面により画定され、前記表面の少なくとも１つがアンダーカット部分を含むベルト。
【請求項２７】
更に、前記基部と反対側の平面表面を含む、請求項２６に記載のベルト。
【請求項２８】
更に、前記平面表面に配置された研磨粒子を含む、請求項２７に記載のベルト。
【請求項２９】
前記平面表面が、前記基部に関して角度を付けられる、請求項２８に記載のベルト。
【請求項３０】
前記アンダーカット部分が、前記基部に隣接する曲率部分を含む、請求項２８に記載のベルト。
【請求項３１】
前記アンダーカット部分が、前記基部に隣接する曲率部分を含む、請求項２６に記載のベルト。
【請求項３２】
前記複数の複合材料が、各アンダーカット部分が同じ方向に向けられたアレイで配列される、請求項２６に記載のベルト。
【請求項３３】
前記アレイが、研磨物品上でバイアスされて方向付けられる、請求項３２に記載のベルト。
【請求項３４】
研磨物品をワークピースに接触させる工程を含む、木製ワークピースの研磨方法であって、前記研磨物品が、
バッキングと、
前記バッキング上の複数の研磨複合材料と、
を含み、前記研磨複合材料のそれぞれが基部および本体を含み、前記本体が４つの表面により画定され、前記表面の少なくとも１つがアンダーカット部分を含み、前記アンダーカット部分の区画が、前記本体の他のどの表面よりも前にワークピースと係合する方法。
【請求項３５】
前記研磨物品の接触工程が、更に、平面上部区画を含む研磨物品を接触させることを含み、研磨粒子が前記上部区画上に配置される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記研磨物品の接触工程が、更に、前記基部に隣接する曲率部を前記アンダーカット部分上に含む研磨物品を接触させることを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
更に、前記曲率部によって削り屑を除去することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記バッキングがベルトである、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、研磨物品、特に構造化研磨物品、製造方法、および使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨物品は、百年をはるかに超える間、ワークピース表面を研磨および仕上げするために用いられてきた。これらの用途は、高研削量の高圧金属研削方法から、眼科用レンズなどの微細研磨までの範囲にわたっている。一般に、研磨物品は、互いに結合される（例えば、結合された研磨または研削ホイール）か、あるいはバッキングに結合された（例えば、被覆研磨材）複数の研磨粒子で製造される。被覆研磨材では、通常は単一層、場合によっては２層の研磨粒子が存在する。これらの研磨粒子が磨耗すると被覆研磨材は本質的に摩滅し、通常は廃棄される。
【０００３】
研磨粒子の三次元コーティングにおけるつい最近の開発によって、「構造化研磨材」と呼ばれることが多い研磨物品が提供された。例えば、特許文献１（ピーパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）（参照によって本明細書中に援用される）には、構造化研磨物品の様々な構成が開示されている。ピーパーは、比較的高いカット比と、ワークピース表面の比較的微細な表面仕上げとをもたらす構造化研磨材を教示する。構造化研磨材は、バッキングに結合された無作為でない正確に形作られた研磨複合材料を含む。
【０００４】
構造化研磨物品およびその製造方法に関するその他の参考文献としては、特許文献２（ステゼル（Ｓｔｏｅｔｚｅｌ）ら）、特許文献３（フープマン（Ｈｏｏｐｍａｎ）ら）、特許文献４（スパージョン（Ｓｐｕｒｇｅｏｎ）ら）、特許文献５（カラー（Ｃｕｌｌｅｒ）ら）、特許文献６（ピーパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）、および特許文献７（ラビパチ（Ｒａｖｉｐａｔｉ）ら）があり、これらは全て参照によって本明細書中に援用される。
【０００５】
ピーパーおよびその他の構造化研磨材の特許は、研磨材の技術分野における著しい進歩であるが、常に改善の余地がある。
【特許文献１】米国特許第５，１５２，９１７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８５５，６３２号明細書
【特許文献３】米国特許第５，６８１，２１７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４３５，８１６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，３７８，２５１号明細書
【特許文献６】米国特許第５，３０４，２２３号明細書
【特許文献７】米国特許第５，０１４，４６８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の１つの態様は、研磨物品のための造形体（ｆｅａｔｕｒｅ）に関する。造形体は、基部および本体を含む。本体は多面体であり、１つの実施形態では、本体を画定する４つの側壁を有するピラミッド形の多面体である。１つの側壁は、すくい角を形成するアンダーカットを有する。１つの実施形態では、アンダーカット側壁は、基部に隣接する曲率部（ｒａｄｉｕｓｅｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む。もう１つの実施形態では、本体は、研磨粒子を有する平面上部も含む。
【０００７】
本開示のもう１つの態様は、バッキング上に造形体のアレイを有する研磨物品に関する。アレイは複数の造形体を含み、各造形体は基部および本体を含む。各本体は多面体であり、１つの実施形態では、本体を画定する４つの側壁を有するピラミッド形の多面体である。１つの側壁は、すくい角を形成するアンダーカットを有する。１つの実施形態では、アンダーカット側壁は、基部に隣接する曲率部を含む。もう１つの実施形態では、本体は、研磨粒子を有する平面上部も含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
一般に、本開示は、研磨物品ならびにその製造および使用方法に関する。１つの例となる実施形態では、研磨物品は、複数の微細反復（ｍｉｃｒｏｒｅｐｌｉｃａｔｅｄ）造形体を含む。本開示との関連では、造形体および複合材料という用語は交換可能に使用される。
【０００９】
造形体は、基部および本体を含む。本体は、アンダーカット部分を有する面を含む。またその面は、基部に隣接する弓形部分も含む。また造形体は、平面上部を含むこともできる。平面上部は、基部に関して角度を付けることができる。
【００１０】
もう１つの例となる実施形態では、研磨物品はベルトである。ベルトは、バッキングと、ベルト上に配列された複数の造形体とを含む。１つの例となる実施形態では、造形体は、全てのアンダーカット面が同様に方向付けられるように配列される。もう１つの例となる実施形態では、平面上部は、バッキングに関して角度を付けられる。その他の実施形態は、上記で記載された特色のうちの１つまたは組み合わせを含むことができる。
【００１１】
図１を参照すると、研磨物品１００は、間隙または境界によって隔てられた研磨複合材料１２０を含む。研磨複合材料は、バッキング１３０の表面に結合される。複合材料の形状に関連する境界によって、１つの研磨複合材料は、別の隣接する研磨複合材料からいくらか隔てられるようにされる。個々の研磨複合材料を形成するために、研磨複合材料の基部形状を形成する境界の部分は、互いに隔てられていなければならない。いくつかの実施形態では、基部または研磨複合材料のバッキングに最も近い部分は、その隣の研磨複合材料と当接することができる。研磨複合材料１２０は、バインダー中に分散された複数の研磨粒子と、研削助剤とを含む。また、研磨複合材料のいくつかは当接するが、他の研磨複合材料はその間に開放空間を有する、バッキングに結合された研磨複合材料の組み合わせを有することも本発明の範囲内である。
【００１２】
バッキング
本発明のバッキングは表側表面および裏側表面を有し、従来のどの研磨材バッキングでもよい。有用なバッキングの例としては、高分子フィルム、プライマー処理した高分子フィルム、布、紙、バルカンファイバー、不織布、およびこれらの組み合わせがある。その他の有用なバッキングとしては、米国特許第５，３１６，８１２号明細書に開示されるような繊維強化熱可塑性バッキング、ならびに国際公開第９３／１２９１１号パンフレットに開示されるような継ぎ目のない無端バッキングがあげられる。またバッキングは、バッキングを密封するためおよび／またはバッキングのいくつかの物理特性を変更するための処理を含有することもできる。これらの処理は、当該技術分野においてよく知られている。
【００１３】
またバッキングは、得られる被覆研磨材を支持パッドまたはバックアップパッドに固定できるようにするために、その裏側表面に取付手段を有することもできる。この取付手段は、上記の米国特許第５，３１６，８１２号明細書に開示されるように、感圧接着剤、フックアンドループ取付けシステムの一方の表面、またはねじ山の付いた突出部であり得る。あるいは、本願譲受人の米国特許第５，２０１，１０１号明細書に記載されるように、互いにかみ合った取付けシステムが存在してもよい。これらは全て参照によって以下に援用される。
【００１４】
また研磨物品の裏側は、スリップ防止または摩擦コーティングを含有することもできる。このようなコーティングの例としては、接着剤中に分散された無機微粒子（例えば、炭酸カルシウムまたは石英）があげられる。
【００１５】
研磨コーティング
研磨粒子
研磨粒子は、通常、約０．１〜１５００マイクロメートルの範囲、普通は約０．１〜４００マイクロメートルの間、好ましくは０．１〜１００マイクロメートルの間、最も好ましくは０．１〜５０マイクロメートルの間の粒径を有する。１つの実施形態では、研磨粒子は、少なくとも約８、より好ましくは約９のモース硬度を有する。このような研磨粒子の例としては、溶融酸化アルミニウム（茶色酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色酸化アルミニウムを含む）、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、炭化ケイ素、クロミア、アルミナジルコニア、ダイアモンド、酸化鉄、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネットおよびこれらの組み合わせがあげられる。
【００１６】
用語「研磨粒子」は、単一の研磨粒子が一緒に結合されて、研磨凝集体を形成する場合も包含する。研磨凝集体は、米国特許第４，３１１，４８９号明細書、同第４，６５２，２７５号明細書、および同第４，７９９，９３９号明細書（参照によって本明細書中に援用される）に更に記載されている。
【００１７】
また、研磨粒子上に表面コーティングを有することも、本発明の範囲内である。表面コーティングは、多くの異なる機能を有することができる。場合によって、表面コーティングは、研磨粒子のバインダーへの接着を増大させたり、研磨粒子の研磨特性を変更したりする。表面コーティングの例としては、カップリング剤、ハライド塩、シリカを含む金属酸化物、耐火性金属窒化物、耐火性金属炭化物などがある。
【００１８】
研磨複合材料中には、希釈粒子が存在してもよい。これらの希釈粒子の粒径は、研磨粒子と同程度の大きさでよい。このような希釈粒子の例としては、石膏、大理石、石灰岩、フリント（ｆｌｉｎｔ）、シリカ、ガラスバブル、ガラスビーズ、アルミニウムケイ酸塩などがある。
【００１９】
バインダー
研磨粒子は有機バインダー中に分散されて、研磨複合材料を形成する。バインダーは、有機重合性樹脂を含むバインダー前駆体から誘導される。本発明の研磨物品を製造する間、バインダー前駆体は、重合または硬化工程の開始に役立つエネルギー源に曝露される。エネルギー源の例としては熱エネルギーおよび放射エネルギーがあり、後者は、電子ビーム、紫外光、および可視光を含む。この重合工程の間に、樹脂は重合され、バインダー前駆体は凝固したバインダーに変化される。バインダー前駆体が凝固すると、研磨コーティングが形成される。また研磨コーティング中のバインダーは、通常、研磨コーティングのバッキングへの接着を担う。
【００２０】
本発明で使用するための２つの好ましい種類の樹脂、縮合硬化性樹脂および付加重合性樹脂が存在する。好ましいバインダー前駆体は、付加重合性樹脂を含む。というのは、これらの樹脂は、放射エネルギーへの暴露によって容易に硬化されるからである。付加重合性樹脂は、カチオン機構またはフリーラジカル機構によって重合することができる。使用されるエネルギー源およびバインダー前駆体の化学的性質に依存して、重合の開始を助けるために硬化剤、開始剤、または触媒が好ましいこともある。
【００２１】
典型的で好ましい有機樹脂の例としては、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アクリレート化ウレタン、アクリレート化エポキシ、エチレン性不飽和化合物、ペンダント不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト誘導体、少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体、少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂、ならびにこれらの混合物および組み合わせがあげられる。用語「アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートを包含する。
【００２２】
フェノール樹脂は、その熱特性、有効性、およびコストのために、研磨物品バインダーにおいて広く使用されている。２つの型のフェノール樹脂、レゾールおよびノボラックがある。レゾールフェノール樹脂は、１対１以上、通常は１．５：１．０〜３．０：１．０であるホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。ノボラック樹脂は、１対１より小さいホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。市販のフェノール樹脂の例としては、オクシデンタル・ケミカルズ社（Ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｒｐ．）からの商品名「デュレズ（Ｄｕｒｅｚ）」および「バルカム（Ｖａｒｃｕｍ）」と、モンサント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ）からの商品名「レジノックス（Ｒｅｓｉｎｏｘ）」と、アシュランド・ケミカル社（Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）からの商品名「エアロフェン（Ａｅｒｏｆｅｎｅ）」と、アシュランド・ケミカル社からの「エアロタップ（Ａｅｒｏｔａｐ）」とによって知られているものがある。
【００２３】
アクリレート化ウレタンは、ヒドロキシ末端のイソシアネートＮＣＯ延長ポリエステルまたはポリエーテルのジアクリレートエステルである。市販のアクリレート化ウレタンの例としては、モートン・チオコール・ケミカル（Ｍｏｒｔｏｎ  Ｔｈｉｏｋｏｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）から入手可能な商品名「ユビセイン（ＵＶＩＴＨＡＮＥ）７８２」、ならびにラドキュア・スペシャルティーズ（Ｒａｄｃｕｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ）から入手可能な商品名「ＣＭＤ６６００」、「ＣＭＤ８４００」、および「ＣＭＤ８８０５」で知られているものがある。
【００２４】
アクリレート化エポキシは、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステルなどのエポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。市販のアクリレート化エポキシの例としては、ラドキュア・スペシャルティーズから入手可能な商品名「ＣＭＤ３５００」、「ＣＭＤ３６００」、および「ＣＭＤ３７００」で知られているものがある。
【００２５】
エチレン性不飽和樹脂は、炭素、水素、および酸素、そして任意で窒素およびハロゲンの原子を含有するモノマーおよびポリマー化合物の両方を含む。酸素または窒素原子もしくはその両方は、一般に、エーテル、エステル、ウレタン、アミド、および尿素基中に存在する。
【００２６】
エチレン性不飽和化合物は、好ましくは約４，０００未満の分子量を有し、脂肪族モノヒドロキシ基または脂肪族ポリヒドロキシ基を含有する化合物と、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸などの不飽和カルボン酸との反応から製造されるエステルであるのが好ましい。アクリレート樹脂の代表例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレートスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、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、ペンタエリスリトールメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートおよびペンタエリスリトールテトラアクリレートがあげられる。その他のエチレン性不飽和樹脂としては、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、およびＮ，Ｎ−ジアリルアドキプアミド（ｄｉａｌｌｙｌａｄｋｉｐａｍｉｄｅ）などの、モノアリル、ポリアリル、およびポリメタリルエステルならびにカルボン酸のアミドがあげられる。更にその他の窒素含有化合物としては、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、１，３，５−トリ（２−メチアクリロキシエチル（ｍｅｔｈｙａｃｒｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ））−トリアジン、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、およびＮ−ビニルピペリドンがあげられる。
【００２７】
アミノプラスト樹脂は、１つの分子またはオリゴマーあたり、少なくとも１つのペンダントα，β−不飽和カルボニル基を有する。これらの不飽和カルボニル基は、アクリレート、メタクリレート、またはアクリルアミド型の基であり得る。このような材料の例としては、Ｎ−（ヒドロキシメチル）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−オキシジメチレンビスアクリルアミド、オルトおよびパラアクリルアミドメチル化フェノール、アクリルアミドメチル化フェノールノボラック、およびこれらの組み合わせがあげられる。これらの材料は、米国特許第４，９０３，４４０号明細書および同第５，２３６，４７２号明細書（いずれも参照によって本明細書中に援用される）に更に記載されている。
【００２８】
少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体および少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアネート誘導体は、参照によって以下に援用される米国特許第４，６５２，２７４号明細書に更に記載されている。好ましいイソシアヌレート材料は、トリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアクリレートである。
【００２９】
エポキシ樹脂はオキシランを有し、開環により重合される。このようなエポキシド樹脂には、モノマーエポキシ樹脂およびオリゴマーエポキシ樹脂が含まれる。いくつかの好ましいエポキシ樹脂の例としては、２，２−ビス［４−（２，３−エポキシプロポキシ）−フェニルプロパン］（ビスフェノールのジグリシジルエーテル）、ならびにシェル・ケミカル社（Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）から入手可能な商品名「エポン（Ｅｐｏｎ）８２８」、「エポン１００４」、および「エポン１００１Ｆ」、ダウ・ケミカル社（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）から入手可能な商品名「ＤＥＲ−３３１」、「ＤＥＲ−３３２」、および「ＤＥＲ−３３４」などの市販の材料があげられる。その他の適切なエポキシ樹脂としては、フェノールホルムアルデヒドノボラックのグリシジルエーテル（例えば、ダウ・ケミカル社から入手可能な「ＤＥＮ−４３１「および「ＤＥＮ−４２８」）がある。
【００３０】
本発明のエポキシ樹脂は、適切なカチオン硬化剤を添加して、カチオン機構によって重合することができる。カチオン硬化剤は酸源を生成して、エポキシ樹脂の重合を開始させる。これらのカチオン硬化剤は、オニウムカチオンと、金属または半金属のハロゲン含有錯体アニオンとを有する塩を含むことができる。その他のカチオン硬化剤には、参照によって以下に援用される米国特許第４，７５１，１３８号明細書（６欄、６５行〜９欄、４５行）に更に記載される、有機金属錯体カチオンと、金属または半金属のハロゲン含有錯体アニオンとを有する塩が含まれる。もう１つの例は有機金属塩であり、米国特許第４，９８５，３４０号明細書（４欄、６５行〜１４欄、５０行）、ならびに欧州特許出願第３０６，１６１号明細書および同第３０６，１６２号明細書（両方とも１９８９年３月８日に公開）（全て参照によって援用される）には、オニウム塩が記載されている。更に他のカチオン硬化剤としては、欧州特許出願第１０９，５８１号明細書（１９８３年１１月２１日公開、参照によって援用される）に記載される有機金属錯体のイオン性塩があり、この場合、金属は、周期表のＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩＢ族の元素から選択される。
【００３１】
フリーラジカル硬化性樹脂に関して、場合によって、研磨スラリーは、更に、フリーラジカル硬化剤を含むのが好ましい。しかしながら、電子ビームエネルギー源の場合には、電子ビーム自体がフリーラジカルを発生させるので、硬化剤は必ずしも必要であるとは限らない。
【００３２】
フリーラジカル熱開始剤の例としては、過酸化物、例えば過酸化ベンゾイル、アゾ化合物、ベンゾフェノン、およびキノンがあげられる。紫外光または可視光のいずれかのエネルギー源では、この硬化剤は、光開始剤と呼ばれることもある。紫外光に露光されたときにフリーラジカル源を生成する開始剤の例としては、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン、ニトロソ化合物、アクリルハライド、ヒドロゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、トリアクリルイミダゾール、ビスイミダゾール、クロロアルキトリアジン（ｃｈｌｏｒｏａｌｋｙｔｒｉａｚｉｎｅ）、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、チオキサントン、およびアセトフェノン誘導体、ならびにこれらの混合物からなる群から選択されるものがあげられるが、これらに限定されない。可視放射に露光されたときにフリーラジカル源を生成する開始剤の例は、三元光開始剤系を含有する被覆研磨材バインダーという表題の米国特許第４，７３５，６３２号明細書（参照によって本明細書中に援用される）において見出すことができる。可視光と共に使用するのに好ましい開始剤は、チバ・ガイギー・コーポレーション（Ｃｉｂａ  Ｇｅｉｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販されている「イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）３６９」である。
【００３３】
研削助剤
研削助剤は、研磨物品に添加すると研磨の化学的および物理的な工程に著しい影響を有し、改良された性能をもたらす材料、好ましくは微粒子材料と定義される。通常、そして好ましくは、研削助剤は微粒子としてスラリーに添加されるが、液体でスラリーに添加されてもよいし、あるいは、生成物の負荷を低減するためにオーバーコートとして添加されてもよい。研削助剤の存在は、研削助剤を含有しない研磨物品と比較して、対応する研磨物品の研削効率またはカット比（ｃｕｔ  ｒａｔｅ）（消失された研磨物品の重量あたりの、除去されたワークピースの重量と定義される）を増大させ得る。特に、当該技術分野では、研削助剤は、１）研磨粒と研磨中のワークピースとの間の摩擦を低下させる、２）研磨粒が「キャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）」することを防止する、すなわち、金属粒子（金属ワークピースの場合）が研磨粒の上部に融合されることを防止する、３）研磨粒とワークピースの間の界面温度を低下させる、４）必要とされる研削力を低減する、または５）金属ワークピースの酸化を防止する、のいずれかであろうと確信される。一般に研削助剤の添加は、研磨物品の耐用年数を増大させる。
【００３４】
本発明において有用な研削助剤は様々な種類の異なる材料を包含し、無機ベースでも有機ベースでもよい。研削助剤の化学基の例としては、ワックス、セッケン、有機ハライド化合物、ハライド塩、ならびに金属およびその合金があげられる。有機ハライド化合物は、通常、研磨の間に破壊されて、ハロゲン酸または気体のハライド化合物を放出し得る。このような材料の例としては、テトラクロロナフタレン（ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｎａｐｈｔａｌｅｎｅ）、ペンタクロロナフタレンおよびポリ塩化ビニルのような塩素化ワックスがある。セッケンの例としては、ステアリン酸リチウムおよび亜鉛がある。ハライド塩の例としては、塩化ナトリウム、カリウムクリオライト、ナトリウムクリオライト、アンモニウムクリオライト、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウムがある。金属の例としては、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄チタンがあり、その他の種々雑多な研削助剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイトおよび金属硫化物がある。また、異なる研削助剤の組み合わせを使用し、場合によってはこれが相乗効果を生じ得ることも本発明の範囲内である。
【００３５】
上記の研削助剤の例は、単なる代表例であることが意図される。本発明において使用するために好ましい研削助剤はクリオライトであり、最も好ましくは、テトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）である。
【００３６】
研削助剤は、研磨材ではないと考えられる。すなわち、研削助剤のモース硬度は８未満である。また研削助剤は不純物を含有することもあり、これらの不純物は、研磨物品の性能に著しく悪い影響を与えてはならない。
【００３７】
研削助剤の粒径は、好ましくは、約０．１〜１００マイクロメートルの範囲であり、より好ましくは、１０〜７０マイクロメートルの間である。一般に、研削助剤の粒径は、好ましくは研磨粒子の粒径と等しいか、あるいはそれより小さい。
【００３８】
研磨コーティングは、一般に、少なくとも約１重量％、通常少なくとも約２．５重量％、好ましくは少なくとも約５重量％、より好ましくは少なくとも約１０重量％の研削助剤を含み、そして最も好ましくは、少なくとも約２０重量％の研削助剤を含む。約５０重量％よりも多い研削助剤は、研削性能が低下し得ると理論付けられるので（より少ない研磨粒子が存在するので）、有害であり得る。研削助剤の量が増大するにつれて、カット比により測定される相対的な研削性能も増大することは驚くべきことであった。研磨コーティング中の研削助剤の量が増大するにつれて研磨粒子の相対量は減少するので、これは思いがけないことであった。研削助剤ではなく、研磨粒子がワークピース表面のカッティングを担う。一般に、研磨コーティングは、５〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％の研磨粒子と、５〜８０重量％、好ましくは５〜４０重量％のバインダーと、５〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％の研削助剤とを含む。
【００３９】
任意的な添加剤
本発明において有用なスラリーは、更に、例えば、フィラー、繊維、潤滑剤、湿潤剤、チキソトロピー材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、カップリング剤、可塑剤、および懸濁化剤などの添加剤を任意で含むことができる。これらの材料の量は、所望される特性を提供するように選択される。これらの使用は、研磨複合材料の侵食性に影響を与え得る。場合によっては、添加剤は、研磨複合材料をより浸食性にするために故意に添加され、それにより、鈍くなった研磨粒子を排除して新しい研磨粒子を露出させる。
【００４０】
本発明において有用な帯電防止剤の例としては、グラファイト、カーボンブラック、酸化バナジウム、保湿剤などがある。これらの帯電防止剤は、米国特許第５，０６１，２９４号明細書、同第５，１３７，５４２号明細書、および同第５，２０３，８８４号明細書に開示されており、その全ては、参照によって以下に援用される。
【００４１】
カップリング剤は、バインダー前駆体と、フィラー粒子または研磨粒子との間に結合ブリッジを提供することができる。有用なカップリング剤の例としては、シラン、チタネート、およびジルコアルミネートがある。有用なスラリーは、好ましくは、約０．０１〜３重量％のカップリング剤を含有する。
【００４２】
本発明において有用な懸濁化剤の例は、１５０平方メートル／グラム未満の表面積を有するアモルファスシリカ粒子であり、デグサ社（ＤｅＧｕｓｓａ  Ｃｏｒｐ．）から商品名「ＯＸ−５０」で市販されている。
【００４３】
研磨複合材料を含む研磨コーティング
本発明の１つの好ましい態様では、研磨コーティングは、バッキングに結合された複数の研磨複合材料の形態である。一般に、各研磨複合材料は、正確な形状を有することが好ましい。各複合材料の正確な形状は、明確で認識可能な境界によって決定される。これらの明確で認識可能な境界は、研磨物品の断面を走査型電子顕微鏡などの顕微鏡下で検査すると、容易に目で見ることができ、明らかである。比較において、正確な形状を持たない複合材料を含む研磨コーティングでは、境界は確定的ではなく、判読しがたいこともある。これらの明確で認識可能な境界は、正確な形状のアウトラインまたは輪郭を形成する。これらの境界は、１つの研磨複合材料を別の研磨複合材料からいくらか隔てると共に、１つの研磨複合材料を別の研磨複合材料と区別する。
【００４４】
図１〜１Ｂを参照すると、本開示に従う研磨物品１００の例となる実施形態が示されている。研磨物品１００は、研磨複合材料１２２を含む。いくつかの実施形態では、複合材料の形状に関連する境界によって、１つの研磨複合材料は、別の隣接する研磨複合材料からいくらか隔てられるようにされる。個々の研磨複合材料を形成するために、研磨複合材料の形状を形成する境界の部分は、互いに隔てられていなければならない。図１Ａにおいて、基部、またはバッキングに最も近い研磨複合材料の部分は、その隣の研磨複合材料に当接できることに注意されたい。研磨複合材料１２２は、バインダー中に分散された複数の研磨粒子と、研削助剤とを含む。また、研磨複合材料のいくつかは当接するが、他の研磨複合材料はその間に開放空間を有する、バッキングに結合された研磨複合材料の組み合わせを有することも本発明の範囲内である。
【００４５】
場合によっては、形状を形成する境界は平面である。平面を有する形状では、少なくとも３つの平面が存在する。所与の形状のための平面の数は所望のジオメトリによって変化することができ、例えば平面の数は、３から、２０を超える範囲であり得る。一般に、３〜１０の平面、好ましくは３〜６の平面が存在する。これらの平面は交差して所望の形状を形成し、これらの平面が交差する角度は、形状の寸法を決定し得る。
【００４６】
本発明のもう１つの態様では、研磨複合材料の一部は、異なる寸法の研磨複合材料を隣に有する。本発明のこの態様では、少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも５０％、そして最も好ましくは少なくとも６０％の研磨複合材料は、異なる寸法を持つ隣接の研磨複合材料を有する。これらの異なる寸法は、研磨複合材料の形状、平面境界間の角度、または研磨複合材料の寸法に関係し得る。隣の研磨複合材料のこれらの異なる寸法の結果、研磨または微細化中のワークピース上に比較的微細な表面仕上げを生じる研磨物品がもたらされる。
【００４７】
研磨複合材料形状はどんな形状でもよいが、好ましくは、矩形、円錐形、半円形、円形三角形、四角形、六角形、ピラミッド形、八角形などのジオメトリ形状である。好ましい形状の実施形態は、「ジオメトリ」という表題のセクションにおいて以下で提示される。個々の研磨複合材料形状は、本明細書中では、「突出ユニット」と呼ばれることもある。好ましい形状はピラミッド形であり、このピラミッドの基部には、３つまたは４つの側面をつけることができる。また、研磨複合材料の断面の表面積は、バッキングから離れると減少する、あるいはその長さに沿って減少することが好ましい。この変化する表面積は、結果として、研磨複合材料が使用中に磨耗するにつれて不均一な圧力を生じる。更に、研磨物品の製造中、この変化する表面積の結果、研磨複合材料は、製造ツールから容易に解放される。一般に、１平方ｃｍあたり少なくとも５つの個々の研磨複合材料が存在する。場合によっては、１平方ｃｍあたり少なくとも５００の個々の研磨複合材料が存在し得る。
【００４８】
研磨物品の製造方法
本発明の研磨物品のいずれかを製造するための本質的なステップは、スラリーの調製である。スラリーは、適切な混合技術により、バインダー前駆体、研削助剤、研磨粒子および任意的な添加剤を一緒に混ぜ合わせて製造される。混合技術の例としては低せん断および高せん断混合があるが、高せん断混合が好ましい。研磨スラリーの粘度を低下させるために、混合ステップと組み合わせて超音波エネルギーが用いられてもよい。通常、研磨粒子および研削助剤は、バインダー前駆体中に徐々に添加される。スラリー中の気泡の量は、混合ステップの間、真空に引くことによって最小限にすることができる。場合によっては、通常３０°〜７０℃の範囲でスラリーを加熱し、粘度を低下させるのが好ましい。スラリーは、スラリーが十分に被覆可能であり、研磨粒子および研削助剤がスラリーから沈降しない神学的（ｔｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ）特性を有することが重要である。
【００４９】
エネルギー源
スラリーが製造ツール（以下に説明される）からの転移などによりバッキング上に被覆された後、スラリーをエネルギー源に曝露して、バインダー前駆体中の樹脂の重合を開始させることができる。エネルギー源の例としては、熱エネルギーおよび放射エネルギーがある。エネルギーの量は、バインダー前駆体の化学的性質、研磨スラリーの寸法、研磨粒子の量およびタイプ、ならびに任意的な添加剤の量およびタイプなどのいくつかの因子に依存する。熱エネルギーでは、温度は約３０°〜１５０℃の範囲でよく、一般に４０°〜１２０℃の範囲である。曝露時間は、約５分から、２４時間を超える範囲であり得る。
【００５０】
適切な放射エネルギー源としては、電子ビーム、紫外光、または可視光がある。電離放射としても知られる電子ビーム放射は、約０．１〜約１０Ｍｒａｄのエネルギーレベル、好ましくは約１〜約１０Ｍｒａｄのエネルギーレベルで用いることができる。紫外放射は、約２００〜約４００ナノメートルの範囲内、好ましくは約２５０〜４００ナノメートルの範囲内の波長を有する微粒子ではない放射を指す。可視放射は、約４００〜約８００ナノメートルの範囲内、好ましくは約４００〜約５５０ナノメートルの範囲内の波長を有する微粒子でない放射を指す。３００〜６００ワット／インチの可視光を使用するのが好ましい。
【００５１】
この重合工程が完了した後、バインダー前駆体はバインダーに変化され、スラリーは研磨コーティングに変化される。得られた研磨物品は、一般に、使用できる状態にある。しかしながら、場合によっては、加湿または屈曲などの他の工程が更に必要であることもある。研磨物品は、研磨物品が使用される前に円錐形、無端ベルト、シート、ディスクなどの所望の形態に変えることができる。
【００５２】
製造ツール
本発明の第３および第４の態様に関して、場合によっては、研磨コーティングは正確に成形された研磨複合材料として存在するのが好ましい。このタイプの研磨物品を製造するために、通常、製造ツールが必要とされる。
【００５３】
製造ツールは、複数の空洞を含有する。これらの空洞は、実質的に研磨複合材料の反対の形状であり、研磨複合材料の形状の作成を担う。空洞の寸法は、研磨複合材料の所望の形状および寸法を提供するように選択される。空洞の形状または寸法が適切に製造されないと、得られた製造ツールは、研磨複合材料の所望の寸法を提供することができない。
【００５４】
空洞は、隣接する空洞の間に空間のあるドットのようなパターンで存在することもできるし、あるいは、空洞は互いに接合されてもよい。空洞は、互いに接合されるのが好ましい。更に、空洞の形状は、研磨複合材料の断面積がバッキングから離れると減少するように選択される。
【００５５】
製造ツールは、ベルト、シート、連続シートまたはウェブ、ロートグラビアロールなどのコーティングロール、コーティングロールに取り付けられたスリーブ、またはダイであり得る。製造ツールは、金属、（例えば、ニッケル）、金属合金、またはプラスチックで構成することができる。金属製の製造ツールは、彫刻、ボビング、電鋳、ダイアモンド旋削などの従来の技術によって製造することができる。金属製の製造ツールのための１つの好ましい技法は、ダイアモンド旋削である。
【００５６】
熱可塑性のツールは、金属製マスターツールから複製することができる。マスターツールは、製造ツールに所望されるものと反対のパターンを有し得る。マスターツールは、製造ツールと同じ方法で製造することができる。マスターツールは、好ましくは、金属、例えばニッケルから製造され、ダイアモンド旋削される。熱可塑性シート材料は、任意でマスターツールと共に加熱することができ、２つを一緒にプレスすることにより熱可塑性材料はマスターツールパターンでエンボス加工される。また、熱可塑性樹脂は、マスターツール上に押出または鋳造し、次にプレスすることもできる。熱可塑性材料は冷却されて凝固し、製造ツールを作り出す。好ましい熱可塑性樹脂製の製造ツールの材料の例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびこれらの組み合わせがあげられる。熱可塑性樹脂製の製造ツールが用いられる場合、熱可塑性樹脂製の製造ツールを変形させ得る過剰の熱を発生しないように注意しなければならない。
【００５７】
また、製造ツールは、研磨物品を製造ツールから容易に解放可能にするために剥離コーティングを含有してもよい。金属のためのこのような剥離コーティングの例としては、硬質炭化物、窒化物またはホウ化物コーティングがある。熱可塑性樹脂のための剥離コーティングの例としては、シリコーンおよびフルオロケミカルがある。
【００５８】
図２に示される本発明の研磨物品を製造するための１つの方法は、図２に示されている。バッキング４１は、捲き戻しステーション４２を出て行き、同時に製造ツール４６は、捲き戻しステーション４５を出て行く。製造ツール４６は、被覆ステーション４４によってスラリーで被覆される。粘度を低下させるために、被覆の前にスラリーを加熱すること、および／またはスラリーを超音波にさらすことも可能である。被覆ステーションは、ドロップダイコーター（ｄｒｏｐ  ｄｉｅ  ｃｏａｔｅｒ）、ナイフコーター、カーテンコーター、真空ダイコーターまたはダイコーターなどの従来の被覆手段でよい。被覆の間、気泡の形成は最小限にされなければならない。好ましい被覆技術は、米国特許第３，５９４，８６５号明細書、同第４，９５９，２６５号明細書、および同第５，０７７，８７０号明細書（全て参照によって本明細書中に援用される）に開示されるような真空流体ベアリングダイ（ｖａｃｕｕｍ  ｆｌｕｉｄ  ｂｅａｒｉｎｇ  ｄｉｅ）である。製造ツールが被覆されたら、バッキングおよびスラリーは、スラリーがバッキングの表側表面を湿潤させるように、任意の手段で接触させられる。図２において、スラリーは、接触ニップロール４７によってバッキングと接触させられる。また接触ニップロール４７は、次に、得られた構造を支持ドラム４３に対して押圧する。エネルギー源４８（好ましくは可視光源）は、十分な量のエネルギーをスラリー中に透過させ、バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化させる。部分的に硬化という用語は、逆さにした試験管からスラリーが流出しない状態までバインダー前駆体が重合されることを意味する。バインダー前駆体は、任意のエネルギー源により、製造ツールから取り外されたらすぐに完全に硬化され得る。これに続いて、製造ツールは、もう一度製造ツールを再使用できるようにマンドレル４９に巻き直される。任意で、製造ツールは、前駆体が少しも硬化しないうちにバインダー前駆体から取り外されてもよい。取り外された後、前駆体は硬化され、製造ツールは、再使用のためにマンドレル４９に巻き直され得る。更に、研磨物品１２０は、マンドレル１２１に巻き取られる。バインダー前駆体が完全に硬化されていなければ、バインダー前駆体は、時間の経過によって、および／またはエネルギー源への曝露によって完全に硬化させることができる。この第１の方法に従う研磨物品を製造するための更なるステップは、更に、米国特許第５，１５２，９１７号明細書（ピーパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）および同第６，１２９，５４０号明細書（フープマン（Ｈｏｏｐｍａｎ）ら）に記載されており、いずれも参照によって本明細書中に援用される。無作為に形作られた研磨複合材料は、米国特許第６，１２９，５４０号明細書（フープマン（Ｈｏｏｐｍａｎ）ら）に記載される工具および手順によって製造することができる。
【００５９】
バインダー前駆体は、放射エネルギーによって硬化されるのが好ましい。放射エネルギーは、製造ツールが放射エネルギーをあまり吸収しない限りは、製造ツールを透過することができる。更に、放射エネルギー源は、製造ツールをあまり劣化させてはならない。熱可塑性樹脂製の製造ツールおよび紫外または可視光を使用するのが好ましい。
【００６０】
スラリーは、製造ツールの空洞内ではなく、バッキング上に被覆させることもできる。次に、スラリーが被覆されたバッキングは、スラリーが製造ツールの空洞内に流れ込むように製造ツールと接触させられる。研磨物品を製造するための残りのステップは、上記で詳述したものと同じである。
【００６１】
図３にはもう１つの方法が示されている。バッキング５１は、捲き戻しステーション５２を出て行き、スラリー５４は、被覆ステーション５３によって製造ツール５５の空洞内に被覆される。スラリーは、ドロップダイコーティング、ロールコーティング、ナイフコーティング、カーテンコーティング、真空ダイコーティング、またはダイコーティングなどの多くの技法のうちの１つによって、ツール上に被覆させることができる。この場合もやはり、粘度を低下させるために、被覆の前にスラリーを加熱すること、および／またはスラリーを超音波にさらすことが可能である。被覆の間、気泡の形成は最小限にされなければならない。次に、バッキングと、研磨スラリーを含有する製造ツールとは、スラリーがバッキングの表側表面を湿潤させるように、ニップロール５６によって接触させられる。次に、スラリー中のバインダー前駆体は、エネルギー源５７に曝露することにより少なくとも部分的に硬化される。この少なくとも部分的な硬化の後、スラリーは、バッキングに結合または接着した研磨複合材料５９に変化される。得られた研磨物品は、ニップロール５８によって製造ツールから取り外され、捲き直しステーション６０に巻き取られる。任意で、製造ツールは、前駆体が少しも硬化しないうちにバインダー前駆体から取り外されてもよい。製造ツールが取り外されたら、前駆体を硬化させることができる。いずれの場合でも、エネルギー源は、熱エネルギーまたは放射エネルギーであり得る。エネルギー源が紫外光または可視光のいずれかであれば、バッキングは紫外または可視光に対して透過性であるのが好ましい。このようなバッキングの例は、ポリエステルバッキングである。
【００６２】
スラリーは、バッキングの表側表面に直接被覆させることもできる。次に、スラリーが被覆されたバッキングは、スラリーが製造ツールの空洞内を湿潤させるように、製造ツールと接触させられる。研磨物品を製造するための残りのステップは、上記で詳述したものと同じである。
【００６３】
ワークピース表面の微細化方法
本発明のもう１つの態様は、金属または木製表面を研磨する方法に関する。この方法は、本発明の研磨物品と、金属または木製表面を有するワークピースとを摩擦接触させることを伴う。用語「研磨する」は、金属製ワークピースの一部が研磨物品によってカットまたは除去されることを意味する。更に、ワークピース表面に関連する表面仕上げは、通常、この微細化工程の後に減少される。１つの典型的な表面仕上げの尺度はＲａであり、Ｒａは算術的な表面仕上げであり、通常はマイクロインチまたはマイクロメートルで測定される。表面仕上げは、ペルトメータ（Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒ）またはサートロニック（Ｓｕｒｔｒｏｎｉｃ）などのプロファイロメータによって測定することができる。
【００６４】
ワークピース
金属製ワークピースは、軟鋼、ステンレス鋼、チタンなどの金属、金属合金、異種金属合金（ｅｘｏｔｉｃ  ｍｅｔａｌ  ａｌｌｏｙ）などのどのタイプでもよい。ワークピースは平坦でもよいし、あるいは、形状またはそれに関連する輪郭を有していてもよい。
【００６５】
用途に応じて、界面を研磨する力は、約０．１ｋｇから、１０００ｋｇを超えるまでの範囲であり得る。一般には、この範囲は、１ｋｇ〜５００ｋｇの界面を研磨する力である。また、用途に応じて、研磨中に液体が存在してもよい。この液体は、水および／または有機化合物であり得る。典型的な有機化合物の例としては、潤滑剤、油、乳化された有機化合物、切削液、セッケンなどがあげられる。また、これらの液体は、消泡剤、脱脂剤、防蝕剤などのその他の添加剤を含有してもよい。研磨物品は、使用中に、研磨界面で振動してもよい。場合によっては、この振動は、研磨中のワークピースにより微細な表面をもたらすことができる。
【００６６】
本発明の研磨物品は手で使用することもできるし、あるいは、機械と組み合わせて使用することもできる。研磨物品およびワークピースのうちの少なくとも１つまたは両方は、研削中に他方に対して動かされる。研磨物品は、ベルト、テープロール、ディスク、シートなどに加工することができる。ベルト用途では、研磨材シートの２つの自由端部が互いいに接合されて、接合部が形成される。１９９２年７月２４日に出願された本願譲受人の同時係属中の米国特許出願第０７／９１９，５４１号明細書（参照よって以下に援用される）に記載されるような、接合部のないベルトを使用することも本発明の範囲内である。一般に無端研磨材ベルトは、少なくとも１つのアイドラーロールおよびプラテンまたは接触ホイールを横切る。プラテンまたは接触ホイールの硬度は、所望のカット比およびワークピース表面の仕上げを得るように調整される。研磨材ベルトの速度は、所望されるカット比および表面仕上げに依存する。ベルトの寸法は、幅約５ｍｍ〜１，０００ｍｍ、および長さ約５ｍｍ〜１０，０００ｍｍの範囲でよい。研磨材テープは、連続した長さの研磨物品である。これらは、幅が約１ｍｍ〜１，０００ｍｍの範囲、一般には５ｍｍ〜２５０ｍｍの間でよい。研磨材テープは、通常、巻き戻され、テープをワークピースに対して押圧する支持パッドを横切って、次に巻き直される。研磨材テープは、研磨界面を通って連続的に供給され、インデックスを付けることができる。研磨材ディスクは、直径が約５０ｍｍ〜１，０００ｍｍの範囲でよい。通常、研磨材ディスクは、取付手段によってバックアップパッドに固定される。これらの研磨材ディスクは、１００〜２０，０００回転／分、通常１，０００〜１５，０００回転／分で回転することができる。
【００６７】
ジオメトリ
図１〜１Ｂを参照すると、研磨物品１００の例となる実施形態の一部が示されている。研磨物品１００は、バッキング１３０を含む。バッキング１３０は通常ベルトであるが、他の形状および形態も可能である。バッキング１３０がベルトである場合、通常、互いに直行して配列される機械方向および横断方向を含む。
【００６８】
バッキング１３０は、微細反復造形体１２０のアレイ１１０に隣接して連結される。通常、造形体１２０は、オフセットを含むアレイ１１０で、バッキング１３０上に配列される。アレイ１１０は、通常、物品１００の機械方向に関して角度を付けてまたはバイアスされて方向付けられる。
【００６９】
アレイ１１０は、複数の造形体１２０を含む。図示される例となる実施形態では、各造形体は、基部１２２および本体１２３を含む。１つの実施形態では、基部１２２は、平行四辺形であるが、特定の用途により必要とされるときには他の形状でもよい。基部１２２は、バッキング１３０に隣接または近接し、それに連結または結合される。図示される例となる実施形態では、各造形体は、基部から突出して多面体を形成する４つの側壁１２７または表面を含む。図示される例となる造形体は４つの側壁を含むが、特定の用途に依存して、これより多くても少なくてもよい。多面体は任意の形状を有することができるが、通常は、ピラミッドまたはプリズム形状である。
【００７０】
各造形体１２０は、基部１２２に関して正のすくい角γを形成する少なくとも１つの側壁１２４を含む。側壁１２４上のすくい角γは、側壁１２４上にアンダーカット区画１２５を形成する。アンダーカット１２５は、研磨物品１００で研磨すべき材料が木である用途において特によく機能する。
【００７１】
木工用途では、削り屑またはその他の残骸は、研磨物品１００に蓄積して詰まらせる傾向がある。削り屑またはその他の残骸の除去は、アンダーカット１２５を有する側壁１２４上に曲率部Ｒを含むことによって容易にされる。曲率部Ｒは、バッキング１３０に隣接して位置する。隣接する造形体の間に間隙またはランド領域を含むことによっても、蓄積された材料の除去が容易になる。
【００７２】
通常、アンダーカット面１２５は、研磨物品１００がワークピースと係合して材料を除去する際の研磨物品の前縁１２４である。既に説明したように、前縁１２４は、直接係合するかあるいはバイアスで係合するように方向付けられた前縁で、ワークピースと係合することができる。わずかなバイアス角を含むことにより、削り屑またはその他の残骸は、除去のために、研磨物品１００の１つの縁に優先的に押し付けられるようになる。また、１つの実施形態では、基部１２２から最も末端に位置する本体１２３の点は、基部１２２の周縁部により画定される領域内に突出しない。これは図１Ａに示されており、バッキング１３０から延在する垂直な線は、最も左側の造形体１２０の本体１２３上の最も末端の点が、基部１２２の周縁部により画定される領域の外側に突出することを示す。
【００７３】
また、各造形体１２０は、造形体１２０の基部１２２に関して角度θで角度が付けられた上部平面部分１２８を含むことができる。１つの実施形態では、上部区画１２８は、研磨粒子１４０で被覆される。研磨粒子１４０は、ワークピースからの材料の除去、ワークピースの更なるコンディショニングの助けとなる。
【００７４】
アレイ１１０の造形体１２０は、通常、機械方向（アンダーカット表面がワークピースと係合する方向）のピッチＰと、機械方向に垂直な方向（横断方向）の隣接する造形体１２０の間の間隙Ｍとを有するように配列される。係合（または機械）方向の造形体１２０の間のピッチＰは、アンダーカット１２５の側壁の前縁が、直接隣接するまたは隣の造形体の基部１２２と重なり合うように変えることができる。ピッチＰは一定でもよいし変えられてもよい。
【００７５】
また、１つの実施形態では、後側の側壁１２７（アンダーカット側壁と反対側）は、基部１２２から９０度よりも小さい角度αで傾斜される。また、横断方向の各側壁の基部に曲率部分Ｒ２を追加することも、材料の除去の助けになるであろう。また、横断方向の反対側の側壁は、角度βで垂直から角度が付けられてもよい。
【実施例】
【００７６】
実施例１
本開示に従う研磨物品を製造および試験した。物品は、バッキング材料上に配列された造形体のアレイを含有した。造形体が横断方向にオフセットされるように造形体を配列した。各造形体は、バッキングから最も末端にある点における約２０ミル（１ミルは、０．００１インチに等しい）高さと、約３２ミルの機械方向のピッチＰと、約２ミルの横断方向の間隙とを有していた。アンダーカット側壁における側壁の半径は約４ミルであり、横断方向における各側壁の半径は約１．３ミルであった。アンダーカット側壁は、約５度の正のすくい角を有した。アンダーカット側壁と反対側の側壁には、基部から約４５度で角度を付け、平面上部には、基部に関して平行から約１０度で角度を付けた。
【００７７】
上記の研磨物品は、特に、木製のワークピースから材料を除去するのによく適することが本発明者らによって発見された。アンダーカット側壁は、材料除去の大部分を行なう。平面上部区画上の研磨粒子は、次に、ワークピースの表面を軽く擦り、ワークピースが、更なる調製を行なうことなく汚れをとることができるようにする。
【００７８】
上記の研磨物品の製造は、まず、アレイにより形成されるイメージの反対であるツールを作製することによって行なった。工具は、ワシントン・ミルズ（Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ  Ｍｉｌｌｓ）から入手可能な中級の研磨鉱物、酸化アルミニウムで被覆した。次に、タセイク（Ｔａｔｈｅｉｃ）／ＴＭＰＴＡアクリル樹脂、ＫＢＦ４、イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）３６９、ＯＸ−５０シリカおよびＡ１７４シランおよび鉱物で製造したスラリーをバッキング上に被覆した。スラリーがバッキング上にあるうちに、ツールをスラリーに適用させた。使用したバッキングは、ミリケン（Ｍｉｌｌｉｋｅｎ）から入手可能なポリエステル／綿織物バッキングであった。次に生成物を硬化させ、工具から分離した。当業者は、研磨物品に所望される特定の用途に応じて、研磨鉱物または粒子、スラリー、バッキング材料の多数の異なる組み合わせを使用できることを認識するであろう。また、アンダーカット側壁と、基部に隣接する１つまたは複数の側壁における曲率部分と、研磨粒子を有する平面上部との使用は、特定の用途が上記の特色の組み合わせから利益を受ける場合には、様々な形で組み合わせることができる。
【００７９】
上記の明細書、実施例およびデータは、本開示の発明の製造および使用の完全な説明を提供する。本発明の多くの実施形態は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行なうことができるので、本発明は特許請求の範囲に存する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本開示に従う研磨物品の例となる実施形態の断面の斜視図である。
【図１Ａ】図１の物品の線Ａ−Ａに沿った側面図である。
【図１Ｂ】図１の物品の線Ｂ−Ｂに沿った正面図である。
【図２】本開示に従う研磨物品を製造するためのシステムの例となる実施形態である。
【図３】本開示に従う研磨物品を製造するためのシステムのもう１つの例となる実施形態である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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