(57)【要約】  研磨物品は突出研磨ユニットの配列を含む。各ユニットはベースと、ベースと同一平面上にある平面上へ投影された時にベースの中心から外れている先端頂上とを有する。研磨物品は、前述の研磨ユニットを含むように形成された研磨コーティングに接合されたバッキングを含む。研磨物品の製造方法は製造ツール、研磨スラリー、およびバッキングを締め付ける工程を含む。スラリー中のバインダーは製造中に硬化する。研磨物品はワークピースを研磨するために使用されてもよい。
2007505756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーを製造ツール上へ導入する工程であって、前記製造ツールが２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されており、
各突出ユニットが周囲を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入り、かつ、前記先端領域の投影と前記ベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定し、そして
前記複数の突出ユニットについての前記オフセットベクトルがゼロの極限に近づく合計を示さない、工程と、
（ｂ）前記スラリーがバッキングの１側面を湿らせるようにバッキングを前記製造ツールの外面に導入して中間物品を形成する工程と、
（ｃ）前記中間物品が前記製造ツールの外面から離れる前に前記バインダーを少なくとも部分的に硬化させて被覆研磨物品を形成する工程と、
（ｄ）前記被覆研磨物品を前記製造ツールから取り外す工程と、
を含む被覆研磨物品の製造方法。
【請求項２】
各先端領域が線状である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各先端領域が直線状である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各先端領域が曲線状である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
各ベースが平行四辺形である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記平行四辺形の側面のどれもがその上に研磨材配列が配置されている物品のエッジに平行ではない、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入る、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
連続的なベースが接していない、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
（ａ）複数の研磨複合材がその少なくとも１つの主面に接着されたバッキングを含む被覆研磨物品を提供する工程であって、前記研磨複合材が２次元に分配された複数の突出ユニットを含み、
各突出ユニットが周囲を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入り、かつ、前記先端領域の投影と前記ベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定し、そして
前記複数の突出ユニットについての前記オフセットベクトルがゼロの極限に近づく合計を示さない、工程と、
（ｂ）前記研磨複合材がそれに接着された前記物品の表面をワークピースの表面と接触して置く工程と、
（ｃ）前記ワークピースの表面を研磨するために前記物品の表面または前記ワークピースの表面の少なくとも一方を他方に関して動かす工程と、
を含むワークピースの表面の研磨方法。
【請求項１０】
各先端領域が線状である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
各先端領域が直線状である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
各先端領域が曲線状である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
各ベースが平行四辺形である、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記平行四辺形の側面のどれもがその上に研磨材配列が配置されている物品のエッジに平行ではない、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入る、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
連続的なベースが接していない、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーをバッキングの表面上へ導入する工程と、
（ｂ）その上にスラリーが導入されたバッキングの表面に製造ツールを導入して中間物品を形成する工程であって、前記製造ツールが２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されており、
各突出ユニットが周囲を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入り、かつ、前記先端領域の投影と前記ベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定し、そして
前記複数の突出ユニットについての前記オフセットベクトルがゼロの極限に近づく合計を示さない、工程と、
（ｃ）前記中間物品が前記製造ツールから離れる前に前記バインダーを少なくとも部分的に硬化させて被覆研磨物品を形成する工程と、
（ｄ）前記被覆研磨物品を前記製造ツールから取り外す工程と、
を含む被覆研磨物品の製造方法。
【請求項１８】
各先端領域が線状である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
各先端領域が直線状である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
各先端領域が曲線状である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
各ベースが平行四辺形である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記平行四辺形の側面のどれもがその上に研磨材配列が配置されている物品のエッジに平行ではない、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入る、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
連続的なベースが接していない、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
（ａ）バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーを製造ツール上へ導入する工程であって、前記製造ツールが２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されており、
各突出ユニットが周囲を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入り、かつ、前記先端領域の投影と前記ベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定し、そして
前記複数の突出ユニットについての前記オフセットベクトルがゼロの極限に近づく合計を示さない、工程と、
（ｂ）前記スラリーがバッキングの１側面を湿らせるようにバッキングを前記製造ツールの外面に導入して中間物品を形成する工程と、
（ｃ）前記中間物品を前記製造ツールから取り外す工程と、
（ｄ）前記バインダーを硬化させて被覆研磨物品を形成する工程と、
を含む被覆研磨物品の製造方法。
【請求項２６】
各先端領域が線状である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
各先端領域が直線状である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
各先端領域が曲線状である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
各ベースが平行四辺形である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記平行四辺形の側面のどれもがその上に研磨材配列が配置されている物品のエッジに平行ではない、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入る、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
連続的なベースが接していない、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
（ａ）バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーをバッキングの表面上へ導入する工程と、
（ｂ）その上にスラリーが導入されたバッキングの表面に製造ツールを導入して中間物品を形成する工程であって、前記製造ツールが２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されており、
各突出ユニットが周囲を有するベースを有し、
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入り、かつ、前記先端領域の投影と前記ベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定し、そして
前記複数の突出ユニットについての前記オフセットベクトルがゼロの極限に近づく合計を示さない、工程と、
（ｃ）前記中間物品を前記製造ツールから取り外す工程と、
（ｄ）前記バインダーを硬化させて被覆研磨物品を形成する工程と、
を含む被覆研磨物品の製造方法。
【請求項３４】
各先端領域が線状である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
各先端領域が直線状である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
各先端領域が曲線状である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
各ベースが平行四辺形である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記平行四辺形の側面のどれもがその上に研磨材配列が配置されている物品のエッジに平行ではない、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域が、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、前記ベースの周囲内に入る、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
連続的なベースが接していない、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨材配列、研磨物品、かかる研磨物品の製造方法およびかかる研磨物品の使用方法に関する。研磨物品は、研磨コーティングがバッキングの少なくとも１つの表面に接合されたバッキングを含む。研磨コーティングは、有用なジオメトリを示す突出ユニットを含むように造形されている。
【背景技術】
【０００２】
研磨物品は、優に百年を超えてワークピース表面を研磨するおよび仕上げるために利用されてきた。これらの用途は、高い素材除去、高圧金属研磨法から眼科用レンズの精密研磨までに及んできた。一般的な研磨物品は、一緒に接合された（例えば、接合研磨または研磨車）か、バッキングに接合された（例えば、被覆研磨材）かのどちらかの複数の研磨粒子を含む。被覆研磨材のためには、典型的には単層の、または時々２層の研磨粒子が存在する。いったんこれらの研磨粒子がすり減ると、被覆研磨材は本質的には使い古しであり、典型的には廃棄される。
【０００３】
構造化研磨材は特許文献１（ピーパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）によって教示されている。重要なことには、ピーパーによって教示された構造化研磨材は、比較的高い速度のカットとワークピース表面上の比較的微細な表面仕上げとをもたらす。構造化研磨材はランダムでない、バッキングに接合されている正確な形状の研磨複合材を含む。
【０００４】
ピーパーによって教示されたもののような構造化研磨材は、高いカット速度のような望ましい特性を示すが、構造化研磨材は依然として時間がたてばそれらの有効性を失う傾向がある。このように、構造化研磨材は、その最初の３または４サイクルの研磨では特定のカット速度（例えば、サイクル当たりのグラム単位で表現されて）をもたらすが、５または１０サイクル後にその初期値のほんの一部分のカット速度をもたらすかもしれない。カット速度のかかる劣化は、効率的な研磨技術を提供するという目標に反している。
【０００５】
前述の事項から明らかであるように、それによって構造化研磨材がその寿命を延ばし、かつ、そのカット速度劣化を最小限にするように製造されるかもしれないスキームに対するニーズが存在する。
【特許文献１】米国特許第５，１５２，９１７号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、研磨材配列、研磨物品、研磨物品の製造方法および研磨物品の使用方法に関する。本発明の一実施形態によれば、被覆研磨物品の製造方法は、バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーを製造ツール上へ導入する工程を含んでもよい。製造ツールは２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されている。各突出ユニットは周囲を有するベースを有する。各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、先端領域の投影とベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定する。複数の突出ユニットについてのオフセットベクトルはゼロの極限に近づく合計を示さない。本方法は、スラリーがバッキングの１側面を湿らせるようにバッキングを製造ツールの外面に導入して中間物品を形成する工程をさらに含んでもよい。本方法は、中間物品が製造ツールの外面から離れる前にバインダーを少なくとも部分的に硬化させてまたはゲル化させて被覆研磨物品を形成する工程をさらに含んでもよい。最後に、本方法は、被覆研磨物品を製造ツールから取り外す工程を含んでもよい。
【０００７】
別の実施形態によれば、ワークピースの表面の研磨方法は、複数の研磨複合材がその少なくとも１つの主面に接着されたバッキングを含む被覆研磨物品を提供する工程を含んでもよい。研磨複合材は、２次元に分配された複数の突出ユニットを含む。各突出ユニットは、周囲を有するベースを有する。各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、先端領域の投影とベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定する。複数の突出ユニットについてのオフセットベクトルはゼロの極限に近づく合計を示さない。本方法は、研磨複合材がそれに接着された前記物品の表面を前記ワークピースの表面と接触して置く工程をさらに含む。最後に、本方法は、前記ワークピースの表面を研磨するために前記物品の表面または前記ワークピースの表面の少なくとも他に関して動かす工程をさらに含む。
【０００８】
別の実施形態によれば、被覆研磨物品の製造方法は、バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーをバッキングの表面上へ導入する工程を含んでもよい。本方法は、その上にスラリーが導入されたバッキングの表面に製造ツールを導入して中間物品を形成する工程をさらに含んでもよい。製造ツールは２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されている。各突出ユニットは周囲を有するベースを有する。各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、先端領域の投影とベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定する。複数の突出ユニットについてのオフセットベクトルはゼロの極限に近づく合計を示さない。本方法は、中間物品が製造ツールから離れる前にバインダーを少なくとも部分的に硬化させてまたはゲル化させて被覆研磨物品を形成する工程をさらに含む。最後に、本方法は、被覆研磨物品を製造ツールから取り外す工程をさらに含む。
【０００９】
別の実施形態によれば、被覆研磨物品の製造方法は、バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーを製造ツール上へ導入する工程を含んでもよい。製造ツールは２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されている。各突出ユニットは周囲を有するベースを有する。各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、先端領域の投影とベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定する。複数の突出ユニットについてのオフセットベクトルはゼロの極限に近づく合計を示さない。本方法は、スラリーがバッキングの１側面を湿らせるようにバッキングを製造ツールの外面に導入して中間物品を形成する工程をさらに含んでもよい。本方法は中間物品を製造ツールから取り外す工程をさらに含んでもよい。最後に、本方法は、バインダーを硬化させてまたはゲル化させて被覆研磨物品を形成する工程をさらに含んでもよい。
【００１０】
さらに別の実施形態によれば、被覆研磨材の製造方法は、バインダーと複数の砥粒との混合物を含有するスラリーをバッキングの表面上へ導入する工程を含んでもよい。本方法は、その上にスラリーが導入されたバッキングの表面に製造ツールを導入して中間物品を形成する工程をさらに含んでもよい。製造ツールは２次元に分配された複数の突出ユニットを含むように造形されている。各突出ユニットは周囲を有するベースを有する。各ユニットについて、そのそれぞれの先端領域は、そのそれぞれのベースと同一平面上にある平面上へ投影された時に、先端領域の投影とベースの中心点との間にオフセットベクトルを規定する。複数の突出ユニットについてのオフセットベクトルはゼロの極限に近づく合計を示さない。本方法は、中間物品を製造ツールから取り外す工程をさらに含んでもよい。最後に、本方法は、バインダーを硬化させてまたはゲル化させて被覆研磨物品を形成する工程を含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は研磨材配列、研磨物品、研磨物品の製造方法および研磨物品の使用方法に関する。
【００１２】
図１について言及すると、研磨物品２０は、境界２５によって分離された研磨複合材２２を含む。研磨複合材はバッキング２１の表面に接合されている。複合材形状に関連する境界は、一研磨複合材が別の隣接研磨複合材からある程度分離される結果をもたらす。個々の研磨複合材を形成するために、研磨複合材の形状を形成する境界の一部は互いに分離していなければならない。図２で、ベースまたはバッキングに最も近い研磨複合材の一部はその隣接する研磨複合材と接し得ることに留意されたい。研磨複合材２２は、バインダー２３および研磨助剤２６中に分散されている複数の研磨粒子２４を含む。他の研磨複合材はそれらの間にオープン・スペースを有するが、その中で研磨複合材の幾つかが接しているバッキングに研磨複合材の組合せが接合されることもまた本発明の範囲内である。
【００１３】
バッキング
本発明のバッキングは表面および裏面を有し、任意の従来の研磨バッキングであることができる。有用なバッキングの例には、ポリマーフィルム、下塗りされたポリマーフィルム、クロス、紙、バルカナイズドファイバー、不織布、およびそれらの組合せが挙げられる。他の有用なバッキングには、米国特許第５，３１６，８１２号明細書に開示されているような繊維強化熱可塑性樹脂バッキングおよび公開された国際公開第９３／１２９１１号パンフレットに開示されているようなエンドレス・シームレスバッキングが含まれる。バッキングはまた、バッキングをシールするおよび／またはバッキングの幾つかの物理的性質を改質するための処理剤を含有してもよい。これらの処理剤は当該技術でよく知られている。
【００１４】
バッキングはまた、生じた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することを可能にするための取付け手段をその裏面上に有してもよい。この取付け手段は、感圧接着剤、フックアンドループ取付けシステムの一表面、または上述の米国特許第５，３１６，８１２号明細書に開示されているようなネジ式突起であることができる。あるいはまた、参照により後で本明細書に援用される譲受人の米国特許第５，２０１，１０１号明細書に記載されているような互いに絡み合う取付けシステムがあるかもしれない。
【００１５】
研磨物品の裏面はまた、耐スリップ性コーティングまたは摩擦コーティングを含有してもよい。かかるコーティングの例には、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）が挙げられる。
【００１６】
研磨コーティング
研磨粒子
研磨粒子は典型的には約０．１〜１５００マイクロメートル、通常は約０．１〜４００マイクロメートル、好ましくは０．１〜１００マイクロメートル、最も好ましくは０．１〜５０マイクロメートルの範囲の粒度を有する。研磨粒子は少なくとも約８、より好ましくは９を超えるモース（Ｍｏｈｓ）硬度を有することが好ましい。かかる研磨粒子の例には、溶融酸化アルミニウム（それは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、ダイヤモンド、酸化鉄、酸化セリウム、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネットおよびそれらの組合せが挙げられる。
【００１７】
用語「研磨粒子」はまた、単一研磨粒子が一緒に接合されて研磨凝集塊を形成する場合をも包含する。研磨凝集塊は、参照により本明細書に援用される米国特許第４，３１１，４８９号明細書、同第４，６５２，２７５号明細書および同第４，７９９，９３９号明細書にさらに記載されている。
【００１８】
研磨粒子上に表面コーティングを有することもまた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かもしれない。幾つかの場合には、表面コーティングは、バインダーへの研磨粒子の接着性を上げる、研磨粒子の研磨特性を変える、などをする。表面コーティングの例には、カップリング剤、ハライド塩、シリカをはじめとする金属酸化物、耐熱性の金属窒化物、耐熱性の金属炭化物などが挙げられる。
【００１９】
研磨複合材中に希釈粒子がまた存在してもよい。これらの希釈粒子の粒度は研磨粒子と同じ位の大きさであってもよい。かかる希釈粒子の例には、石膏、大理石、石灰石、火打石、シリカ、ガラス球、ガラスビーズ、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。
【００２０】
バインダー
研磨粒子は有機バインダーに分散されて研磨複合材を形成する。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。本発明の研磨物品の製造中に、バインダー前駆体は、重合または硬化プロセスの開始に役立つエネルギー源に曝される。エネルギー源の例には、熱エネルギーおよび放射エネルギーが挙げられ、後者には、電子ビーム、紫外線、および可視光線が含まれる。この重合プロセス中に、樹脂は重合し、バインダー前駆体は固化したバインダーへ変換される。バインダー前駆体が固化すると、研磨コーティングが形成される。研磨コーティング中のバインダーはまた一般に、研磨コーティングをバッキングに接着するのに関与する。
【００２１】
本発明での使用に好ましい２クラスの樹脂、縮合硬化性および付加重合性樹脂がある。付加重合性樹脂は放射エネルギーへの曝露によって容易に硬化するので、好ましいバインダー前駆体はこれらの樹脂を含む。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。利用されるエネルギー源およびバインダー前駆体化学に依存して、硬化剤、開始剤、または触媒が時々、重合を開始するのを助けるために好ましい。
【００２２】
典型的なそして好ましい有機樹脂の例には、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、アクリレートウレタン、アクリル化エポキシ、エチレン系不飽和化合物、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、ならびにそれらの混合物および組合せが挙げられる。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。
【００２３】
フェノール樹脂は、それらの熱的性質、入手可能性、およびコストのために研磨物品バインダーで広く使用されている。２タイプのフェノール樹脂、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より大きいもしくはそれに等しい、典型的には１．５：１．０〜３．０：１．０の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未満のホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。商業的に入手可能なフェノール樹脂の例には、オクシデンタル・ケミカルズ社（Ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｒｐ．）製の商品名「デュレッツ（Ｄｕｒｅｚ）」および「ヴァーカム（Ｖａｒｃｕｍ）」、モンサント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ）製の「レジノックス（Ｒｅｓｉｎｏｘ）」、アッシュランド・ケミカル社（Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）製の「エアロフェン（Ａｅｒｏｆｅｎｅ）」およびアッシュランド・ケミカル社製の「エアロタップ（Ａｅｒｏｔａｐ）」が挙げられる。
【００２４】
アクリレートウレタンは、ヒドロキシ末端イソシアネート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。商業的に入手可能なアクリレートウレタンの例には、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「ウビタン（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、「ＣＭＤ６６００」、「ＣＭＤ８４００」、および「ＣＭＤ８８０５」で知られるものが挙げられる。
【００２５】
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のような、エポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。商業的に入手可能なアクリレート化エポキシの例には、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」で知られるものが挙げられる。
【００２６】
エチレン系不飽和樹脂には、炭素、水素、および酸素、ならびに場合により窒素およびハロゲンの原子を含有するモノマー化合物およびポリマー化合物の両方が含まれる。酸素もしくは窒素原子または両方は一般にエーテル、エステル、ウレタン、アミド、およびウレア基中に存在する。
【００２７】
エチレン系不飽和化合物は好ましくは約４，０００未満の分子量を有し、好ましくは、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、マレイン酸などのような不飽和カルボン酸との反応から製造されたエステルである。アクリレート樹脂の代表的な例には、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル・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挙げられる。他のエチレン系不飽和樹脂には、フタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、およびＮ，Ｎ−ジアリルアジパミド（Ｎ，Ｎ−ｄｉａｌｌｙｌａｄｋｉｐａｍｉｄｅ）のような、カルボン酸のモノアリル、ポリアリル、およびポリメタリルエステルおよびアミドが含まれる。さらに他の窒素含有化合物には、トリス（２−アクリルオキシエチル）イソシアヌレート、１，３，５−トリ（２−メタクリルオキシエチル）−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含まれる。
【００２８】
アミノプラスト樹脂は、分子またはオリゴマー当たり少なくとも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基であることができる。かかる材料の例には、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、ならびにそれらの組合せが挙げられる。これらの材料は、両方とも参照により本明細書に援用される米国特許第４，９０３，４４０号明細書および同第５，２３６，４７２号明細書にさらに記載されている。
【００２９】
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、参照により後で本明細書に援用される米国特許第４，６５２，２７４号明細書にさらに記載されている。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。
【００３０】
エポキシ樹脂はオキシランを有し、開環によって重合する。かかる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。幾つかの好ましいエポキシ樹脂の例には、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「ＤＥＲ−３３１」、「ＤＥＲ−３３２」、および「ＤＥＲ−３３４」で商業的に入手可能な材料が挙げられる。他の好適なエポキシ樹脂には、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」）が含まれる。
【００３１】
本発明のエポキシ樹脂は、適切なカチオン硬化剤の添加で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発生させ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メタロイド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。他のカチオン硬化剤には、参照により後で本明細書に援用される米国特許第４，７５１，１３８号明細書（列６、行６５〜列９、行４５）にさらに記載されている有機金属錯体カチオンと金属またはメタロイドのハロゲン含有錯体アニオンとを有する塩が含まれる。別の例は有機金属塩およびオニウム塩であり、すべてが参照により援用される、米国特許第４，９８５，３４０号明細書（列４、行６５〜列１４、行５０）、ならびに両方とも１９８９年３月８日に公表された、欧州特許出願第３０６，１６１号明細書および第３０６，１６２号明細書に記載されている。さらに他のカチオン硬化剤には、金属が周期表ＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族およびＶＩＩＩＢ族の元素から選択される有機金属錯体のイオン性塩が含まれ、それは、参照により援用される、１９８３年１１月２１日に公開された欧州特許出願第１０９，５８１号明細書に記載されている。
【００３２】
フリーラジカル硬化性樹脂に関しては、幾つかの場合には、研磨スラリーがフリーラジカル硬化剤をさらに含むことが好ましい。しかしながら電子ビームエネルギー源のケースでは、電子ビームがそれ自体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とされない。
【００３３】
フリーラジカル熱開始剤の例には、過酸化物、例えば、過酸化ベンゾイル、アゾ化合物、ベンゾフェノン類、およびキノンが挙げられる。紫外線か可視光線かどちらかのエネルギー源については、この硬化剤は時々光開始剤と言われる。紫外線に曝された時にフリーラジカル源を発生させる開始剤の例には、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン類、ニトロソ化合物、アクリルハライド、ヒドラゾン（ｈｙｄｒｏｚｏｎｅ）、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、クロロアルキルトリアジン、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、ならびにそれらの混合物よりなる群から選択されたものが挙げられるが、それらに限定されない。紫外線に曝された時にフリーラジカル源を発生させる開始剤の例は、参照により本明細書に援用される、「三元光開始剤システムを含有する被覆研磨バインダー（Ｃｏａｔｅｄ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｂｉｎｄｅｒ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｔｅｒｎａｒｙ  Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）」という表題の米国特許第４，７３５，６３２号明細書に見いだすことができる。可視光線での使用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）から商業的に入手可能な「イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）３６９」である。
【００３４】
研磨助剤
研磨助剤は、研磨物品へのその添加が研磨の化学的および物理的プロセスに重大な影響を及ぼし、改善された性能をもたらす材料、好ましくは粒子状材料と定義される。典型的にはおよび好ましくは、研磨助剤は微粒子としてスラリーに加えられるが、それは液体としてスラリーに加えられてもよい。研磨助剤の存在は、研磨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磨効率またはカット速度（損失した研磨物品の重量当たりの除去されたワークピースの重量と定義される）を上げるであろう。特に、当該技術では研磨助剤は、１）砥粒と研磨中のワークピースとの間の摩擦を減らす、２）砥粒が「キャッピングする」のを防ぐ、すなわち、金属粒子（金属ワークピースのケースで）が砥粒の表面に溶接されてしまうのを防ぐ、３）砥粒とワークピースとの間の界面温度を下げる、４）必要とされる研磨力を下げる、または５）金属ワークピースの酸化を防ぐのうちのどれかであろうと考えられる。一般に、研磨助剤の添加は研磨物品の可使時間を延ばす。
【００３５】
本発明で有用な研磨助剤は多種多様な異なる材料を包含し、無機または有機ベースであることができる。研磨助剤の化学的グループの例には、ワックス、有機ハライド化合物、ハライド塩ならびに金属およびそれらの合金が挙げられる。有機ハライド化合物は典型的には研磨中に分解し、ハロゲン酸またはガス状ハライド化合物を放出するであろう。かかる材料の例には、テトラクロロナフタレン、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挙げられる。ハライド塩の例には、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、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挙げられる。金属の例には、錫、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、チタンが挙げられ、他の種々雑多な研磨助剤には、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイトおよび金属硫化物が含まれる。異なる研磨助剤の組合せを使用することもまた本発明の範囲内であり、幾つかの場合にはこれは相乗効果を生み出すかもしれない。
【００３６】
研磨助剤の上述の例は代表的であるに過ぎないことを意図される。本発明での使用に好ましい研磨助剤は氷晶石であり、テトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）が最も好ましい。
【００３７】
研磨助剤は非研磨性であると考えられる、すなわち、研磨助剤のモース硬度は８未満である。研磨助剤はまた不純物を含有してもよく、これらの不純物は研磨物品の性能に重大な悪影響を及ぼさないはずである。
【００３８】
研磨助剤粒度は好ましくは約０．１〜１００マイクロメートル、より好ましくは１０〜７０マイクロメートルの範囲である。一般に、研磨助剤の粒度は好ましくは研磨粒子のサイズに等しいかもしくはそれ未満である。
【００３９】
研磨コーティングは一般には少なくとも約１重量％、典型的には少なくとも約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％の研磨助剤、最も好ましくは少なくとも約２０重量％の研磨助剤を含む。約５０重量％より多い研磨助剤は、研磨性能が低下するであろう（より少ない研磨粒子が存在するので）と理論上想定されるので、有害であるかもしれない。研磨助剤の量が増えるにつれて、カット速度で測定されるような相対的な研磨性能もまた上がることは驚くべきであった。これは、研磨コーティング中の研磨助剤の量が増えるにつれて、研磨粒子の相対量が減るので、予期されなかった。研磨粒子はワークピース表面のカットに関与し、研磨助剤は関与しない。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、５〜８０重量％、好ましくは５〜４０重量％のバインダー、および５〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％の研磨助剤を含む。
【００４０】
任意の添加剤
本発明で有用なスラリーは、例えば、フィラー、繊維、滑剤、湿潤剤、チキソトロピック材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、カップリング剤、可塑剤、および沈澱防止剤のような任意の添加剤をさらに含んでもよい。これらの材料の量は所望の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の磨滅性に影響を及ぼすことができる。幾つかの場合には、添加剤は研磨複合材をより磨滅性にし、それによって鈍化した研磨粒子を駆逐し、新たな研磨粒子を露出させるために意図的に添加される。
【００４１】
本発明で有用な帯電防止剤の例には、グラファイト、カーボンブラック、酸化バナジウム、保湿剤などが挙げられる。これらの帯電防止剤は、参照により後で本明細書に援用される米国特許第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いる。
【００４２】
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の会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には、シラン、チタネート、およびジルコアルミネートが挙げられる。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。
【００４３】
本発明で有用な沈澱防止剤の例は、１５０平方メートル／グラム未満の表面積を有し、「ＯＸ−５０」の商品名で、デグッサ社（ＤｅＧｕｓｓａ  Ｃｏｒｐ．）から商業的に入手可能である非晶質シリカ粒子である。
【００４４】
研磨複合材を含む研磨コーティング
本発明の好ましい一態様では、研磨コーティングは、バッキングに接合された複数の研磨複合材の形にある。各研磨複合材は正確な形状を有することが一般に好ましい。各複合材の正確な形状は、明確なおよび識別できる境界によって決定される。これらの明確なおよび識別できる境界は、研磨物品の断面が走査電子顕微鏡のような顕微鏡下で調べられる時に容易に目に見え、明らかである。対照的に、正確な形状を持たない複合材を含む研磨コーティングでは、境界は明確ではなく、判読できないかもしれない。これらの明確なおよび識別できる境界は、正確な形状の外形または輪郭を形成する。これらの境界は、ある程度１つの研磨複合材を別のものから分離させ、また１つの研磨複合材を別のものから区別する。
【００４５】
図１について言及すると、研磨物品１０は、境界２５によって分離された研磨複合材２２を含む。複合材形状に関連する境界は、一研磨複合材が別の隣接研磨複合材からある程度分離される結果をもたらす。個々の研磨複合材を形成するために、研磨複合材の形状を形成する境界の一部は互いに分離していなければならない。図１で、ベースまたはバッキングに最も近い研磨複合材の一部はその隣接する研磨複合材と接し得ることに留意されたい。研磨複合材２２は、バインダー２３および研磨助剤２６中に分散されている複数の研磨粒子２４を含む。他の研磨複合材はそれらの間にオープン・スペースを有するが、その中で研磨複合材の幾つかが接しているバッキングに研磨複合材の組合せが接合されていることもまた本発明の範囲内である。
【００４６】
幾つかの場合には形状を形成する境界は平面である。平面を有する形状については、少なくとも３つの平面がある。所与の形状についての平面の数は、所望のジオメトリに依存して変わることができ、例えば、平面の数は３から２０より上までの範囲であることができる。一般に、３〜１０の平面、好ましくは３〜６の平面がある。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が形状寸法を決定するであろう。
【００４７】
本発明の別の態様では、研磨複合材の一部は異なる寸法の隣接する研磨複合材を有する。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％、最も好ましくは少なくとも６０％の研磨複合材は、異なる寸法を有する隣接研磨複合材を有する。これらの異なる寸法は、研磨複合材形状、平面境界間の角度または研磨複合材の寸法に関連し得る。隣接する研磨複合材についてこれらの異なる寸法の結果は、研磨中のまたは磨上げ中のワークピース上に比較的微細な表面仕上げを生み出す研磨物品をもたらす。本発明のこの態様は、１９９３年９月１３日に出願された譲受人の同時係属米国特許出願第０８／１２０，３００号明細書にさらに記載されている。
【００４８】
研磨複合材形状は任意の形状であることができるが、それは好ましくは、長方形、円錐、半円形、円形、三角形、正方形、六角形、ピラミッド、八角形などのような幾何学的形状である。好ましい形状の実施形態は、「ジオメトリ」という題名の節で下に提示される。個々の研磨複合材形状は、本明細書では「突出ユニット」と言われる。１つの他の形状はピラミッドであり、このピラミッドのベースは三面または四面であることができる。研磨複合材断面表面積がバッキングから離れて減少するまたはその高さに沿って減少することもまた好ましい。この可変表面積は、研磨複合材が使用中に摩耗するにつれて一様でない圧力をもたらす。さらに、研磨物品の製造中に、この可変表面積は製造ツールからの研磨複合材のより容易な剥離をもたらす。一般に、平方ｃｍ当たり少なくとも５つの個々の研磨複合材がある。幾つかの場合には、少なくとも５００の個々の研磨複合材／平方ｃｍがある。
【００４９】
研磨物品の製造方法
本発明の研磨物品の任意を製造するための本質的な工程は、スラリーを調製することである。スラリーは、バインダー前駆体、研磨助剤、研磨粒子および任意の添加剤を任意の好適な混合技法により一緒に組み合わせることによって製造される。混合技法の例には、低剪断および高剪断混合が挙げられ、高剪断混合が好ましい。超音波エネルギーもまた、研磨スラリー粘度を低くするために混合工程と組み合わせて利用されてもよい。典型的には、研磨粒子および研磨助剤はバインダー前駆体へ徐々に加えられる。スラリー中の気泡の量は、混合工程の間ずっと真空に引くことによって最小限にすることができる。幾つかの場合には一般に３０℃〜７０℃の範囲に加熱してスラリー粘度を下げることが好ましい。スラリーがスラリーにうまくコートさせる神学的性質を有し、研磨粒子および研磨助剤がスラリーから沈降しないことが重要である。
【００５０】
エネルギー源
スラリーが、例えば製造ツール（下に説明される）からの転写によってなど、バッキング上へコートされた後、スラリーはバインダー前駆体中の樹脂の重合を開始するためにエネルギー源に曝されてもよい。エネルギー源の例には、熱エネルギーおよび放射エネルギーが挙げられる。エネルギーの量は、バインダー前駆体化学、研磨スラリーの寸法、研磨粒子の量およびタイプ、ならびに任意の添加剤の量およびタイプのような幾つかの因子に依存する。熱エネルギーについては、温度は約３０℃〜１５０℃、一般には４０℃〜１２０℃の範囲であることができる。曝露時間は約５分から２４時間を超える範囲であることができる。
【００５１】
好適な放射エネルギー源には、電子ビーム、紫外線、または可視光線が含まれる。電離放射線としてもまた知られる電子ビーム放射は、約０．１〜約１０メガラド（Ｍｒａｄ）のエネルギーレベルで、好ましくは約１〜約１０Ｍｒａｄのエネルギーレベルで使用することができる。紫外線は、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非微粒子放射を意味する。可視光は、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非微粒子放射を意味する。３００〜６００ワット／インチ可視光線が使用されることが好ましい。
【００５２】
この重合プロセスが完了した後、バインダー前駆体はバインダーへ変換され、スラリーは研磨コーティングへ変換される。生じた研磨物品は一般には使える状態である。しかしながら、幾つかの場合には、加湿または折り曲げのような他のプロセスが依然として必要であるかもしれない。研磨物品が使用される前に、研磨物品は円錐、エンドレスベルト、シート、ディスクなどのような任意の所望の形へ変換することができる。
【００５３】
製造ツール
本発明の第３および第４の態様に関して、幾つかの場合には、研磨コーティングは正確な形状の研磨複合材として存在することが好ましい。このタイプの研磨物品を製造するために、製造ツールが一般に必要とされる。
【００５４】
製造ツールは複数の空洞を含有する。これらの空洞は本質的には研磨複合材と逆の形状であり、研磨複合材の形状を作り出すことに関与する。空洞の寸法は、研磨複合材の所望の形状および寸法を与え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ていない場合、生じた製造ツールは研磨複合材に望まれる寸法を与えないであろう。
【００５５】
空洞は隣接空洞間にスペースありのドット様パターンで存在することができ、または空洞は互いに隣接していることができる。空洞は互いに隣接していることが好ましい。さらに、空洞の形状は、研磨複合材の断面積がバッキングから離れて減少するように選択される。
【００５６】
製造ツールはベルト、シート、連続シートまたはウェブ、輪転グラビアロールのようなコーティングロール、コーティングロール上に取り付けられたスリーブ、またはダイであることができる。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よりなることができる。金属製造ツールは、彫り込み、ボビング、電鋳、ダイヤモンド旋盤などのような任意の従来の技法によって製造することができる。金属製造ツールにとって好ましい一技法はダイヤモンド旋盤である。
【００５７】
熱可塑性樹脂ツールは金属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、製造ツールに望まれるものとは逆のパターンを有するであろう。マスターツールは製造ツールと同じように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できており、ダイヤモンド旋盤にかけられる。熱可塑性樹脂材料が２つを一緒にプレスすることによってマスターツール・パターンでエンボス化されるように、熱可塑性樹脂シート材料は、場合によりマスターツールと一緒に加熱することができる。熱可塑性樹脂はまた、マスターツール上へ押し出しまたはキャストし、次にプレスすることができる。熱可塑性材料は冷却されて凝固し、製造ツールを生み出す。好ましい熱可塑性樹脂製造ツール材料の例には、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それらの組合せが挙げられる。熱可塑性樹脂製造ツールが利用される場合、熱可塑性樹脂製造ツールを変形させるかもしれない過剰の熱を発生させないように注意しなければならない。
【００５８】
製造ツールはまた、製造ツールからの研磨物品のより容易な剥離を可能にするための剥離コーティングを含有してもよい。金属向けのかかる剥離コーティングの例には、硬い炭化物、窒化物またはホウ化物コーティングが挙げられる。熱可塑性樹脂向けの剥離コーティングの例には、シリコーンおよびフルオロケミカルが挙げられる。
【００５９】
図２に例示される本発明の研磨物品を製造するための一方法は図２に例示される。バッキング４１は巻戻しステーション４２を出て、同時に製造ツール４６は巻戻しステーション４５を出る。製造ツール４６は、コーティング・ステーション４４によってスラリーでコートされる。スラリーを加熱するおよび／またはスラリーをコーティング前に超音波にかけて粘度を下げることは可能である。コーティング・ステーションは、ドロップ・ダイコーター、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のような任意の従来のコーティング手段であることができる。コーティング中に気泡の形成は最小限にされるべきである。好ましいコーティング技法は、すべてが参照により本明細書に援用される、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号明細書に開示されているような、真空流体ベアリング・ダイである。製造ツールがコートされた後に、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面を湿らすような任意のやり方で接触させられる。図２では、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。次に、接触ニップロール４７はまた、生じた構築物を支持ドラム４３に向かって押し付ける。エネルギー源４８（好ましくは可視光線源）は、バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化させるのに十分な量のエネルギーをスラリー中へ伝える。用語「部分硬化」は、スラリーが逆にした試験管から流れないような状態までバインダー前駆体が重合することを意味する。バインダー前駆体は、いったんそれが製造ツールから取り外されたら任意のエネルギー源によって十分に硬化させることができる。これに続いて、製造ツールは、製造ツールを再び再使用できるように、マンドレル４９上に再巻取りされる。場合により、製造ツールは、前駆体が少しでも硬化する前にバインダー前駆体から取り外されてもよい。取り外しの後、前駆体は硬化させられ、製造ツールは再使用のためにマンドレル４９上に再巻取りされてもよい。さらに、研磨物品１２０はマンドレル１２１上に巻き取られる。バインダー前駆体が十分に硬化していない場合には、バインダー前駆体は次に、時間および／またはエネルギー源への曝露のどちらかによって十分に硬化させることができる。この第１方法によって研磨物品を製造するための追加の工程は、両方とも参照により本明細書に援用される、米国特許第５，１５２，９１７号明細書および１９９３年１月１４日に出願された米国特許出願第０８／００４，９２９号明細書にさらに記載されている。ランダム形状の研磨複合材は、参照により本明細書に援用される、１９９３年９月１３日に出願された、同時係属米国特許出願第０８／１２０，３００号明細書に記載されている工具および手順によって製造されてもよい。
【００６０】
バインダー前駆体は放射エネルギーによって硬化することが好ましい。放射エネルギーは、製造ツールが放射エネルギーを感知できるほどに吸収しない限り、製造ツールを通して伝えることができる。さらに、放射エネルギー源は検知できるほどに製造ツールを分解させるべきではない。熱可塑性樹脂製造ツールおよび紫外線または可視光線を使用することが好ましい。
【００６１】
スラリーはバッキング上へコートすることができるが、製造ツールの空洞中へコートできない。スラリー被覆バッキングは次に、スラリーが製造ツールの空洞中へ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工程は上に詳述されたのと同じものである。
【００６２】
別の方法は図３に例示される。バッキング５１は巻戻しステーション５２を出て、スラリー５４はコーティング・ステーション５３によって製造ツール５５の空洞中へコートされる。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のような多くの技法のうちの任意の１つによってツール上へコートすることができる。再び、スラリーを加熱するおよび／またはスラリーをコーティング前に超音波にかけて粘度を下げることは可能である。コーティング中に気泡の形成は最小限にされるべきである。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面を湿らす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への曝露によって少なくとも部分的に硬化する。この少なくとも部分的な硬化の後、スラリーは、バッキングに接合しているまたは接着している研磨複合材５９へ変換される。生じた研磨物品は、ニップロール５８によって製造ツールから取り外され、再巻取りステーション６０上へ巻き取られる。場合により、製造ツールは、前駆体が少しでも硬化する前にバインダー前駆体から取り外されてもよい。製造ツールの取り外しの後、前駆体は硬化させられてもよい。いずれにしても、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線か可視光線かのどちらかである場合、バッキングは紫外線または可視光線を通すことが好ましい。かかるバッキングの例はポリエステル・バッキングである。
【００６３】
スラリーは、バッキングの表面上へ直接コートすることができる。スラリー被覆バッキングは次に、スラリーが製造ツールの空洞中を湿らす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工程は上に詳述されたのと同じものである。
【００６４】
ワークピース表面の磨上げ方法
本発明の別の態様は金属表面の研磨方法に関する。本方法は、本発明の研磨物品を、金属表面を有するワークピースと摩擦接触させる工程を含む。用語「研磨」は、金属ワークピースの一部が研磨物品によってカットされるまたは除去されることを意味する。さらに、ワークピース表面に関連した表面仕上げは、この磨上げプロセス後に典型的には減少する。典型的な一表面仕上げ測定はＲａであり、Ｒａは、マイクロインチまたはマイクロメートル単位で一般に測定される算術表面仕上げである。表面仕上げは、パーソメーター（Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒ）またはサントロニック（Ｓｕｒｔｒｏｎｉｃ）のような、表面形状測定装置によって測定することができる。
【００６５】
ワークピース
金属ワークピースは、軟鋼、ステンレススチール、チタン、金属合金、エキゾチック金属合金などのような任意のタイプの金属であることができる。ワークピースは平らであっても、それに関連した形状または輪郭を有してもよい。
【００６６】
用途に依存して、研磨界面での力は約０．１ｋｇから１０００ｋｇを超える範囲であることができる。一般に、この範囲は研磨界面で１ｋｇ〜５００ｋｇの力である。また用途に依存して、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ることができる。典型的な有機化合物の例には、滑剤、オイル、乳化有機化合物、切削液、石鹸などが挙げられる。これらの液体はまた、消泡剤、脱脂剤、腐食防止剤などのような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。幾つかの場合には、この振動は、研磨中のワークピース上により微細な表面をもたらすかもしれない。
【００６７】
本発明の研磨物品は手動で使用する、または機械と組み合わせて使用することができる。研磨物品およびワークピースの少なくとも一方または両方が研磨中に他方に関して動かされる。研磨物品は、ベルト、テープロール、ディスク、シートなどへ変換することができる。ベルト用途向けには、研磨シートの２つの自由端が一緒に接合され、接合部が形成される。参照により後で本明細書に援用される、１９９２年７月２４日に出願された、譲受人の同時係属米国特許出願第０７／９１９，５４１号明細書に記載されているもののような接合部なしベルトを使用することもまた本発明の範囲内である。一般に、エンドレス研磨ベルトは、少なくとも１つのアイドラー・ロールおよび圧盤または接触ホイール上をトラバースする。圧盤または接触ホイールの硬度は、所望のカット速度およびワークピース表面仕上げを得るために調節される。研磨ベルト速度は所望のカット速度および表面仕上げに依存する。ベルト寸法は、幅が約５ｍｍ〜１，０００ｍｍ、長さが約５ｍｍ〜１０，０００ｍｍの範囲であることができる。研磨テープは研磨物品の長尺物である。それらは、幅が約１ｍｍ〜１，０００ｍｍ、一般には５ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲であることができる。研磨テープは通常は巻き取られず、支持パッド上をトラバースし、支持パッドはワークピースに向かってテープを押し付け、次に再巻取りされる。研磨テープは、研磨界面を通して連続的に供給することができ、割り出しすることができる。研磨ディスクは、直径が約５０ｍｍ〜１，０００ｍｍの範囲であることができる。典型的には、研磨ディスクは取付け手段によってバックアップパッドに固定される。これらの研磨ディスクは、１００〜２０，０００回転毎分、典型的には１，０００〜１５，０００回転毎分で回転することできる。
【００６８】
ジオメトリ
「研磨複合材を含む研磨コーティング」という題名の本開示の節でそれとなく触れられたように、研磨複合材は、それらが接合しているバッキングから突き出ているユニットに造形されてもよい。個々の造形複合研磨材は、本明細書では「突出ユニット」と言われる。突出ユニットのために選ばれた特定のジオメトリは、それらが置かれている構造化研磨物品の性能に影響を与えるかもしれない。下に提示されるジオメトリスキームは、高められた初期カット速度（サイクル当たりの質量単位で測定されるような）を提供するように、および各一連の研磨サイクルでカット速度の最小限の低下を示すように選ばれる。
【００６９】
図４Ａ〜Ｈ、５、６Ａおよび６Ｂに示される突出ユニット、ならびに本明細書で説明される他の突出ユニットは、上記の製造方法を用いて、上記の材料から構造化されてもよい。図４Ａ〜Ｈ、５、６Ａおよび６Ｂは、突出ユニット内の砥粒およびバインダーを描いていないが、突出ユニットは砥粒およびバインダーを成分材料として有するので、かかる砥粒およびバインダーが存在することは理解される。
【００７０】
図４Ａは突出ユニット４００の平面図を描く。突出ユニットは、正方形の形状にあるベース４０１を有する。ベース４０１以外に、突出ユニット４００は、ベース４０１の様々な側面のそれぞれから線状頂上４０６まで伸びる４つの側面を有する。図４Ａの斜視図のために、側面４０３および４０５のみが目に見える。
【００７１】
図４Ａから理解できるように、線状頂上４０６は、ベース４０１と同一平面上にある平面上へ投影された時に、ベース４０１の向かい合って配置された側面の間に伸びる。突出ユニットのベースと同一平面上にある平面上への頂上４０６のような、頂上の投影について言及する時に、用語「頂上の投影」または「線状頂上の投影」が本明細書で用いられるかもしれない。その間に線状頂上４０６の投影が伸びる、向かい合って配置された側面の中心点は、小さなハッシングで特定されている。線状頂上４０６の投影は、向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
【００７２】
図４Ａの突出ユニットは、図４Ｂに示されるように、二次元配列へ配置されてもよい。図４Ｂは、各突出ユニット４００のベースが隣接突出ユニット４００のベースに接するように配置された実質的に同一の突出ユニット４００の配列を描く。突出ユニット４００は、バッキング４０８に接合されて研磨物品を生み出すように示されている。図４Ｂに描かれた配列は２×２であるように示されているが、配列は、原理上は任意のサイズのものであってもよい。さらに、図４Ｃに示されるように、配列は、隣接突出ユニット４００のベースが互いに接しないように構築されてもよい。
【００７３】
図４Ｄは突出ユニット４１０を描く。この図で理解できるように、突出ユニットは、その投影がベース４１４の１側面から他側面まで伸びるのに不十分である長さを有する線状頂上４１２を有する。このように、側面のそれぞれは、ベース４１４から先端線状頂上の方へ内向きに先細りしている。明白に、線状頂上４１２の投影が外挿される場合、その外挿は、ベース４１４のどちらの向かい合って配置された側面の中心点とも出会わない。このように、線状頂上４１２の投影はベース４１４の向かい合って配置された側面の中心点の「間に」伸びないと言うことができる。
【００７４】
図４Ｅはさらに別の突出ユニット４１６を描く。図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄに描かれた突出ユニットは、それらのそれぞれの線状頂上４１２が類似のスキームの使用によってそれらのそれぞれのベースの向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びないという特性を示す：線状頂上はそれらのそれぞれのベースの側面のすべてに対して斜めであった。図４Ｅに示されるように、線状頂上４１８の投影は、ベース４２０の側面の幾つかに平行であるかもしれないが、ベース４２０の向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
【００７５】
図４Ｆはさらに別の突出ユニット４２２を描く。図４Ｆは、突出ユニットの頂上が線状であるかもしれないが、それが直線状であることは必須ではないことを実証する。突出ユニット４２２は曲線状（直線状とは対照的に）頂上４２４を有する。曲線状頂上４２４の投影は、ベース４２６の向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
【００７６】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、および４Ｆに提示されたベースは、すべて平方形の形状にあった。かかる限定は必須ではない。原理上、ベースは任意の閉じた形状であってもよい。例えば、ベースは任意の規則的なまたは不規則な多角形であっても、平行四辺形、長方形、または四辺形の任意の形であってもよい。ベースは円形または楕円形であってもよい。ベースの側面は直線状または曲線状であってもよい。例えば、図４Ｇに描かれた突出ユニット４２８は４つの側面を有し、そのうちの２つは曲線状４３０および４３２である。ベースの向かい合って配置された曲線状側面の中心点は、第１セグメントの長さが第２セグメントの長さに等しい２つのセグメントへ曲線状側面を分割することによって見いだされるかもしれない。例えば、側面４３０は２つのセグメント：セグメントＡＢおよびＢＣへ分割された。点Ｂ、中心点は、セグメントＡＢの長さがセグメントＢＣの長さに等しいように配置されている。当業者は、中心性の他の方策が直線状でない線の中心点を特定するために用いられてもよいことを理解している。再び、線状頂上４３４の投影は向かい合って配置された側面４３０および４３２の間に伸びるが、それらのそれぞれの中心点ではない。
【００７７】
図４Ｈは、五角形の形状にあるベース４３８を有する突出ユニット４３６を描く。側面ＡＢの中心点は小さなハッシュ・マークで特定されている。明白に、突出ユニット４３６は、一見して、側面ＡＢに向かい合って配置された側面を有するようには見えない。ベースの向かい合って配置された側面上の非中心点の間に伸びるように線状頂上４４０を配置するために、ＡＢに向かい合った側面は複数部分からなるセグメントＡＣＤＥＢであると考えてもよい。セグメントＡＣＤの長さはセグメントＤＥＢの長さに等しいので、側面ＡＣＤＥＢの中心点は点Ｄである。従って、線状頂上４４０は、ベース４３８の向かい合って配置された側面の中心点の間に伸びない。
【００７８】
図４Ｈに関連した説明から引き出されるべき一般原則は、特定のスキームがベースの所与の側面に向かい合って配置されている側面を見いだすために用いられ得ることである。手短に言えば、ベースの所与の側面に向かい合う側面一式は、所与の側面に向かい合って配置されている単一側面と集合的に考えられてもよい（例えば、側面ＡＣＤＥＢは側面ＡＢに向かい合っており、側面ＡＢに向かい合って配置されていると考えられてもよい）。
【００７９】
図５は、その幾つかが参照数字５０２で特定された、突出ユニットの二次元配列を含む研磨物品５００の斜視図を描く。各突出ユニット５０２は、長方形であるベースを有する。本発明の一実施形態によれば、ベースの長さおよび幅は１〜１５０ミルであってもよい。各ベースは線状頂上５０４を有する。本発明の一実施形態によれば、線状頂上はベース上方６０ミル以下に配置されてもよい。図５のベースのそれぞれは同じサイズおよびジオメトリを有するように描かれているが、どちらの条件も必須ではない。ベースは様々なサイズおよび／またはジオメトリのものであってもよい。また、線状頂上５０４のそれぞれは互いに平行であるように描かれているが、この条件は必須ではない。線状頂上５０４は互いに平行でなくてもよい。最後に、線状頂上のそれぞれはそれらのそれぞれのベースから一定の距離であるように描かれているが、この条件もまた必須ではない。ベースとそれらのそれぞれの線状頂上５０４との間の距離は、突出ユニット５０２によって様々であってもよい。
【００８０】
図６Ａは突出ユニット６００〜６０６の配列を描く。突出ユニット６００〜６０６のそれぞれは、実質的に点の形状にある頂上６０８〜６１４を有する。先行例の任意のものでの線状頂上のいかなるものも、線状セグメントとして具象体化されるものとは対照的に、点として具象化されてもよい。説明を図６Ａに戻すと、突出ユニット６００〜６０６のそれぞれにおいて、頂上６０８〜６１４は中心から遠く離れて置かれる。各頂上６０８〜６１４の投影は、中心および／またはそれぞれのベースの質量中心から頂上６０８〜６１４の投影へ伸びるオフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４を規定する。明白に、オフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４の合計はゼロに等しくない。例えば、オフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４のそれぞれが単位ベクトルであると仮定すると、ベクトルの合計は２ｙである。突出ユニットの大きな配列について、一緒に合計されたベクトルの数は無限大に近づくので、オフセットベクトルの合計はゼロの極限に近づかないはずである。
【数１】
2007505756.tif 000003
別の言い方をすれば、全体として見られた時に、配列は頂上６０８〜６１４の位置決めに関して正味の方向性を示すはずである。
【００８１】
図６Ｂは、正味の方向性のアイディアを、それが線状頂上６１６〜６２２を有する突出ユニットに適用されるように示している。図６Ｂから理解できるように、線状頂上６１６〜６２２の投影は、中心および／またはそれぞれのベースの質量中心から頂上６１６〜６２２の投影の中心へ伸びるオフセットベクトルｖ１、ｖ２、ｖ３、およびｖ４を規定する。再度、突出ユニットの大きな配列について、一緒に合計されたベクトルの数は無限大に近づくので、オフセットベクトルの合計はゼロの極限に近づかないはずである。
【数２】
2007505756.tif 000004
別の言い方をすれば、全体として見られた時に、配列は頂上６０８〜６１４の位置決めに関して正味の方向性を示すはずである。
【００８２】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者に明らかになるであろうし、本発明は本明細書に述べられた例示的な実施形態に不当に限定されないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の別の研磨物品実施形態を表す、拡大された断面図である。
【図２】図１の研磨物品の製造方法の略図である。
【図３】図１の研磨物品の別の製造方法の略図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの平面図を描く。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの平面図を描く。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に従った研磨物品の平面図を描く。
【図４Ｄ】本発明の実施形態に従った研磨物品の別の平面図を描く。
【図４Ｅ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの別の平面図を描く。
【図４Ｆ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの別の平面図を描く。
【図４Ｇ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの別の平面図を描く。
【図４Ｈ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの別の平面図を描く。
【図５】本発明の実施形態に従った別の研磨物品を描く。
【図６Ａ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの配列を描く。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に従った突出ユニットの別の配列を描く。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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