(57)【要約】  結合した研磨ホイール材は、バインダー内に保持されるセラミックの成形された研磨粒子を含む。セラミックの成形された研磨粒子は、対応する基部と、基部及び上部を接続する複数の側部とによって画定される。隣接する側部は、５０マイクロメートル未満の平均曲率半径を有して、対応する側縁部と合流する。【選択図】図２
2013521144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー内に保持されるセラミックの成形された研磨粒子を含む、結合した研磨剤であって、前記セラミックの成形された研磨粒子の各々が、多角形基部と、多角形上部と、前記基部及び前記上部を接続する複数の側部と、によってそれぞれ画定され、隣接する側部が、５０マイクロメートル未満の平均曲率半径を有する各側縁部と合流し、前記結合した研磨剤が結合した研磨ホイールを含む、結合した研磨剤。
【請求項２】
前記側部の各々が独立して、前記基部と７５〜８５°の範囲で対応する二面角を形成する、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項３】
特定の公称等級を有する破砕された研磨粒子を更に含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項４】
前記破砕された研磨粒子が、前記セラミックの成形された研磨粒子よりも微細な研磨剤産業界で認められた特定の公称等級のものである、請求項３に記載の結合した研磨剤。
【請求項５】
前記セラミックの成形された研磨粒子が、公称の切頭三角錐を含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項６】
前記セラミックの成形された研磨粒子が、公称の切頭正三角錐を含む、請求項５に記載の結合した研磨剤。
【請求項７】
前記セラミックの成形された研磨粒子が、１：１〜８：１の最大長さと厚さの比を有する、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項８】
前記セラミックの成形された研磨粒子が、２：１〜４：１の最大長さと厚さの比を有する、請求項７に記載の結合した研磨剤。
【請求項９】
前記セラミックの成形された研磨粒子がゾル−ゲル法によるアルミナ研磨粒子を含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項１０】
前記セラミックの成形された研磨粒子が、その上に無機粒子のコーティングを有する、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項１１】
前記結合した研磨ホイールが、その対向する主表面上に配置された補強材を含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項１２】
前記結合した研磨ホイールが対向する主表面を有し、及び前記セラミックの成形された研磨粒子の大部分に関して、前記基部が前記対向する主表面に実質的に平行に位置合わせされる、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項１３】
前記バインダーがフェノール樹脂を含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項１４】
前記結合した研磨ホイールが切削ホイールを含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【請求項１５】
前記結合した研磨ホイールが、凹状の中央の研削ホイールを含む、請求項１に記載の結合した研磨剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は結合した研磨物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
結合した研磨物品は、結合媒体によって一緒に結合される研磨粒子を有する。結合した研磨剤には、例えば石、ホーン、研削ホイール、及び切削ホイールが挙げられる。結合媒体は一般的に有機樹脂であるが、セラミック又はガラスなどの無機材料（すなわち、ガラス質結合剤）であってもよい。
【０００３】
切削ホイールは典型的に、一般的な切断操作に使用される薄型のホイールである。ホイールは典型的に、約２〜約１００センチメートルの直径、及び１ミリメートル（ｍｍ）未満〜数ｍｍの厚さである。それらは典型的に、１分当たり約１０００〜約５００００回転の速度で操作され、金属又はガラスを公称長さまで切断するなどの操作で使用される。切削ホイールはまた「工業切削用鋸刃」としても既知であり、鋳物工場など一部の設定では「チョップ・ソー」としても既知である。それらの名前が暗示するように、切削ホイールは、例えば金属ロッドなどのストックを、ストックにわたって研磨することによって切断するのに使用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本開示は、バインダー内に保持されるセラミックの成形された研磨粒子を含む、結合した研磨剤であって、セラミックの成形された研磨粒子の各々が、多角形基部と、多角形上部と、基部及び上部を接続する複数の側部とによってそれぞれ画定され、隣接する側部は、５０マイクロメートル未満の平均曲率半径を有して、対応する側縁部と合流し、結合した研磨剤は結合した研磨ホイールを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、結合した研磨剤は、特定の公称等級を有する破砕された研磨粒子を更に含む。いくつかの実施形態では、破砕された研磨粒子は、セラミックの成形された研磨粒子よりも微細な研磨剤産業界で認められた特定の公称等級のものである。
【０００６】
いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子が公称の切頭三角錐を含む。いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は公称の切頭正三角錐を含む。いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、１：１〜８：１の最大長さと厚さの比を有する。いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、２：１〜４：１の最大長さと厚さの比を有する。いくつかの実施形態では、側部の各々は独立して、７５〜８５°の範囲で基部と対応する二面角を形成する。
【０００７】
いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子はゾル−ゲル法によるアルミナ研磨粒子を含む。いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、その上に無機粒子のコーティングを有する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、結合した研磨ホイールは、その対向する主表面上に配置された補強材を含む。いくつかの実施形態では、結合した研磨ホイールは対向する主表面を有し、セラミックの成形された研磨粒子の大部分に関して、基部は対向する主表面に実質的に平行に位置合わせされる。一部の実施形態では、バインダーはフェノール樹脂を含む。いくつかの実施形態では、結合した研磨ホイールは切削ホイールを含む。いくつかの実施形態では、結合した研磨ホイールは、凹状の中央の研削ホイール（例えば、タイプ２６、２７、又は２８の凹状の中央の研削ホイール）を含む。
【０００９】
有利なことに、本開示による結合した研磨ホイール（例えば切削ホイール）は、使用中に優れた切断性能及び／又は製品寿命を呈することができる。より鋭い縁部は高い初期の切断となり得るが、それらは使用中にすぐに切れなくなると予想されるため、このような性能は予想外である。
【００１０】
本明細書で使用されるとき、用語「成形された研磨粒子」は、成形された研磨粒子の前駆体の形成に使用される成形型のキャビティに対応する、公称の所定の形状を有する研磨粒子の少なくとも一部分を備える研磨粒子を指し、これは次いで焼成され、焼結されて成形された研磨粒子を形成する。本明細書で使用されるとき、成形研磨粒子は、機械的な粉砕動作によって得られる研磨粒子を除く。本明細書で使用するとき、「公称」は、実際とは異なり得る指定若しくは理論的寸法及び／又は形状、あるいは実際とは異なり得る指定若しくは理論的寸法及び／又は形状に関連するということを意味する。
【００１１】
本開示の特徴及び利点は、発明を実施するための形態、及び図面、並びに添付の特許請求の範囲を考慮することで更に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の１つの実施形態による、例示の結合した研磨剤の切削ホイールの斜視図。
【図２】線２−２に沿ってとった、図１に示される例示の結合した研磨剤の切削ホイールの断面側面図。
【図３Ａ】例示のセラミックの成形された研磨粒子３２０の概略的平面図。
【図３Ｂ】例示のセラミックの成形された研磨粒子３２０の概略的側面図。
【図３Ｃ】図３Ｂの面３−３の断面の平面図。
【図３Ｄ】図３Ｃの側縁部３２７ａの拡大図。
【図４】本開示の１つの実施形態による例示の凹状の中央の研削ホイールの斜視図。
【００１３】
上記の図面には本開示の複数の実施形態が記載されているが、考察の中で記述したとおり、その他の実施形態も考えられる。図は、縮尺どおりに描かれていない場合もある。同様の参照番号が、同様の部分を示すために複数の図を通じて使用されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで図１を参照すると、本開示の一実施形態による例示の結合した研磨剤の切削ホイール１００は、切削ホイール１００を例えば動力駆動の工具に取り付けるために使用される中央孔１１２を有する。切削ホイール１００は、セラミックの成形された研磨粒子２０、任意の従来的な破砕され、かつ寸法決めされた研磨粒子３０、及びバインダー材料２５を含む。
【００１５】
図２は、線２−２に沿ってとった、図１の切削ホイール１００の断面図であり、ゾル−ゲルアルミナ系セラミックの成形された研磨粒子２０、任意である従来の粉砕された研磨粒子３０、及びバインダー材料２５を示している。切削ホイール１００は、任意の第１スクリム１１５及び任意の第２スクリム１１６を有し、これは切削ホイール１００の対向する主表面上に配置される。
【００１６】
本開示による結合した研磨ホイールは一般的に、成形プロセスによって作製される。成形中に、液体有機の、粉末無機の、粉末有機の、又はこれらの組み合わせのいずれかのバインダー材料前駆体は研磨粒子と混合される。いくつかの例において、研磨粒子に対してそれらの外側表面を湿潤するために、はじめに、液体培地（樹脂又は溶媒のどちらか）が塗布され、その後、湿潤された粒子は、粉末媒体と混合される。本開示による結合した研磨ホイールは、圧縮成形、射出成形、トランスファー成形等により作製され得る。成形はホットプレス又は冷却圧縮、又は当業者に周知の任意の適切な方法によって実施することができる。
【００１７】
バインダー材料は典型的に、ガラス状の無機材料（例えば、ガラス化研磨ホイールの場合における場合など）、金属、又は有機樹脂（例えば樹脂結合した研磨ホイールの場合など）を含む。
【００１８】
ガラス状の無機バインダーは、異なる金属酸化物の混合物から作製されてもよい。これらの金属酸化物のガラス状バインダーの例としては、シリカ、アルミナ、カルシア、酸化鉄、チタニア、マグネシア、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化リチウム、酸化マンガン、酸化ホウ素、酸化リン等が挙げられる。重量に基づくガラス状バインダーの具体的な例は、例えば４７．６１パーセントのＳｉＯ２、１６．６５パーセントのＡｌ２Ｏ３、０．３８％のＦｅ２Ｏ３、０．３５パーセントのＴｉＯ２、１．５８％のＣａＯ、０．１０パーセントのＭｇＯ、９，６３％のＮａ２Ｏ、２．８６％のＫ２Ｏ、１．７７％のＬｉ２Ｏ、１９．０３％のＢ２Ｏ３、０．０２％のＭｎＯ２、及び０．２２％のＰ２Ｏ５；及び６３％のＳｉＯ２、１２％のＡｌ２Ｏ３、１．２％のＣａＯ、６．３％のＮａ２Ｏ、７．５％のＫ２Ｏ、並びに１０％のＢ２Ｏ３を含む。ガラス状の結合した研磨ホイールの製造中に、粉末形態のガラス状バインダーは、一時的なバインダーと、典型的には有機バインダーと混合され得る。ガラス状バインダーはまた、ガラス原料から、例えば約１〜１００パーセントの溶融したガラス原料、しかし一般的には２０〜１００パーセントの溶融したガラス原料から形成されてもよい。溶融したガラス原料バインダーに使用される一般的な材料のいくつかの例には、長石、ホウ砂、石英、ソーダ灰、酸化亜鉛、白亜、三酸化アンチモン、二酸化チタン、ケイフッ化ナトリウム、フリント、クライオライト、ホウ酸、又はこれらの組み合わせが挙げられる。これらの材料は通常、粉末として一緒に混合され、この混合物を溶解するために燃焼され、次いで溶解した混合物は冷却される。冷却された混合物は粉砕され、非常に微細な粉末までふるいをかけられ、次いで溶融したガラス原料バインダーとして使用される。これらの溶融したガラス原料結合物が成熟する温度はその化学的性質によるが、約６００℃〜約１８００℃のいずれかの範囲であり得る。
【００１９】
金属バインダーの例には、スズ、銅、アルミニウム、ニッケル、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２０】
有機バインダー材料は典型的に、結合した研磨ホイールの総重量に基づいて、５〜３０重量％、より典型的には１０〜２５重量％、及びより典型的には１５〜２４重量％の量の範囲で含まれる。フェノール樹脂は、最も一般的に使用される有機バインダー材料であり、粉末形態及び液状の両方で使用されてもよい。フェノール樹脂が広く使用されているが、例えばエポキシ樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ゴム、セラックニス、及びアクリルバインダーを含む他の有機バインダー材料を使用することも本開示の範囲内である。有機バインダー材料は、他のバインダー材料で改質されて、バインダー材料の特性を改良しても、又は変えてもよい。
【００２１】
有用なフェノール樹脂にはノボラックフェノール樹脂及びレゾール−フェノール樹脂が挙げられる。ノボラックフェノール樹脂類は、酸触媒によることと、ホルムアルデヒドとフェノールの比が１未満、典型的には０．５：１及び０．８：１であることを特徴とする。レゾールフェノール樹脂は、アルカリ触媒されることと、ホルムアルデヒドとフェノールの比が１以上、典型的には１：１〜３：１であることを特徴とする。ノボラックフェノール樹脂及びレゾールフェノール樹脂は、化学的に改質されてもよく（例えばエポキシ組成物との反応によって）、又はそれらは非改質であってもよい。フェノール樹脂を硬化させるのに好適な代表的な酸触媒には、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には、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、有機アミン類、又は炭酸ナトリウムが挙げられる。
【００２２】
フェノール樹脂は周知であり、商業的な供給源から容易に入手可能である。市販されているノボラック樹脂の例には、２ステップの粉末フェノール樹脂（商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば２９３０２）でＤｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｔｅｘａｓ）によって販売されている）であるＤＵＲＥＺ  １３６４、又はＨＥＸＩＯＮ  ＡＤ５５３４  ＲＥＳＩＮ（Ｈｅｘｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｋｅｎｔｕｃｋｙ）から販売されている）が挙げられる。本開示の実施に有用な市販のレゾールフェノール樹脂の例には、Ｄｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば２９２１７、２９３０６、２９３１８、２９３３８、２９３５３）で販売されているもの；Ａｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｂａｒｔｏｗ，Ｆｌｏｒｉｄａ）から商品名ＡＥＲＯＦＥＮＥ（例えばＡＥＲＯＦＥＮＥ  ２９５）で販売されているもの；及びＫａｎｇｎａｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．（Ｓｅｏｕｌ，Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａ）から商品名「ＰＨＥＮＯＬＩＴＥ」（例えばＰＨＥＮＯＬＩＴＥ  ＴＤ−２２０７）で販売されているものが挙げられる。
【００２３】
有機バインダー材料の硬化温度は、選択された材料及びホイールの設計によって様々である。好適な条件の選択は、当業者の能力の範囲内である。フェノールバインダーの代表的な条件は、室温において直径４インチ当たり約２０トン（（２２４ｋｇ／ｃｍ２）２１．９ＭＰａ）の適用圧力を含む場合があり、これに続き有機バインダー材料前駆体を硬化させるのに十分な時間の間、最高約１８５℃までの温度において加熱する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、結合した研磨ホイールは、バインダー材料及び研磨粒子の総重量に基づいて約１０〜６０重量％のセラミックの成形された研磨粒子；典型的には３０〜６０重量％、及びより典型的には４０〜６０重量％を含む。
【００２５】
アルファアルミナ、マグネシウムアルミナスピネル、及び希土類の六方晶系アルミン酸塩の晶子から構成されるセラミックの成形された研磨粒子は、例えば米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）及び米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）及び同第２００９／０１６９８１６（Ａ１）号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載される方法に従って、ゾル−ゲルアルファアルミナ粒子の前駆体を使用して調製され得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、アルファアルミナ系セラミックの成形された研磨粒子は、複数ステップのプロセスに従って作製され得る。つまり、本方法は、アルファアルミナに変換され得る、種晶添加されている又は種晶添加されていない、いずれかのゾル−ゲルアルファアルミナ前駆体分散液を作製する工程と、成形された研磨粒子の所望の外側形状を有する１つ以上の成形型のキャビティをゾル−ゲルで充填する工程と、ゾル−ゲルを乾燥させて前駆体セラミックの成形された研磨粒子を形成する工程と、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を成形型のキャビティから取り外す工程と、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を焼成して、焼成した前駆体セラミックの成形された研磨粒子を形成する工程と、次に焼成した前駆体セラミックの成形された研磨粒子を焼結して、セラミックの成形された研磨粒子を形成する工程と、を含む。このプロセスはここで、更に詳しく説明される。
【００２７】
第１のプロセス工程は、アルファアルミナに変換することができるアルファアルミナ前駆体の種晶添加又は種晶添加されていない分散液のいずれかを提供する工程を伴う。アルファアルミナ前駆体分散液は、揮発性成分である液体を含むことが多い。一実施形態において、揮発性成分は水である。分散液は、成形型のキャビティを充填して成形型表面を複製することを可能にするために、分散液の粘性を十分に低くするために十分な量でありながらも、後に成形型のキャビティから液体を除去することを実現不可能なほど高価にしない程度の量の液体を含まなくてはならない。１つの実施形態では、アルファアルミナ前駆体分散液は、アルファアルミナに変換可能な、酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）粒子などを２重量％〜９０重量％、及び水のような揮発性成分を少なくとも１０重量％、又は５０重量％〜７０重量％、又は５０重量％〜６０重量％含む。逆に、いくつかの実施形態におけるアルファアルミナ前駆体分散液は、３０重量％〜５０重量％、又は４０重量％〜５０重量％の固体を含有する。
【００２８】
また、ベーマイト以外の酸化アルミニウム水和物を使用してもよい。ベーマイトは、既知の技術によって調製することができ、あるいは市販のものを入手することができる。市販のベーマイトの例としては、両方ともＳａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＡＬ」、あるいはＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から入手可能な「ＨｉＱ−４０」が挙げられる。これらの酸化アルミニウム一水和物は比較的純粋である。すなわち、それらは、一水和物以外の水和物の相をたとえ含んでいるとしても比較的少なく含み、高い表面積を有する。
【００２９】
得られるセラミックの成形された研磨粒子の物理的特性は、一般に、アルファアルミナ前駆体分散液に使用される材料のタイプによる。一実施形態において、アルファアルミナ前駆体分散液はゲル状である。本明細書で使用される「ゲル」とは、液体に分散した固体の三次元ネットワークである。
【００３０】
アルファアルミナ前駆体分散液は、変性用添加剤又は変性用添加剤の前駆体を含有することができる。変性用添加剤は、研磨粒子のいくつかの望ましい特性を強化するため、又は後の焼結工程の有効性を増加させるために機能することができる。変性用添加剤又は変性用添加剤の前駆体は、溶解性の塩の形状であってよく、典型的には水溶性の塩であってよい。これらは、典型的には、金属含有化合物からなり、マグネシウム、亜鉛、鉄、シリコン、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、イットリウム、プラセオジウム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、チタン、及びこれらの混合物の酸化物の前駆体であってよい。アルファアルミナ前駆体分散液中に存在し得るこれらの添加剤の具体的な濃度は、当該技術に基づき変動する場合がある。
【００３１】
典型的には、変性用添加剤又は変性用添加剤の前駆体の導入によって、アルファアルミナ前駆体分散液はゲルになる。また、一定の時間をかけて加熱することによって、アルファアルミナ前駆体分散液をゲル化することもできる。アルファアルミナ前駆体分散液はまた、水和又は焼成した酸化アルミニウムからアルファアルミナへの変換を促進するために、成核剤（播種）を含有することもできる。本開示に好適な成核剤としては、アルファアルミナ、アルファ酸化第二鉄又はその前駆体、酸化チタン及びチタン酸塩、酸化クロム、又は形質転換の成核剤となるであろう他の任意の物質の微粒子が挙げられる。成核剤を使用する場合、その量は、アルファアルミナの形質転換を引き起こすために十分でなくてはならない。かかるアルファアルミナ前駆体分散液に核を生成する工程は、米国特許第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）に開示されている。
【００３２】
アルファアルミナ前駆体分散液に解膠剤を添加して、より安定したヒドロゾル又はコロイド状アルファアルミナ前駆体分散液を製造することができる。好適な解膠剤は、酢酸、塩酸、ギ酸、及び硝酸のような一塩基酸又は酸化合物である。多塩基酸を使ってもよいが、多塩基酸はアルファアルミナ前駆体分散液を急速にゲルする場合があり、取り扱い又は追加的な成分の導入を困難にする。ベーマイトの一部の市販供給源は、安定したアルファアルミナ前駆体分散液の形成を助ける（吸収されたギ酸又は硝酸のような）酸タイターを含有する。
【００３３】
アルファアルミナ前駆体分散液は任意の好適な手段、例えば、単に酸化アルミニウム一水和物を解膠剤含有水と混合することによって、又は酸化アルミニウム一水和物のスラリーを生成し、そこに解膠剤を加えることによって形成することができる。
【００３４】
気泡を形成する傾向又は混合中に空気を混入する傾向を低減するために、消泡剤又は他の好適な化学物質を加えることができる。湿潤剤、アルコール、又はカップリング剤のような追加的な化学物質を所望により追加することができる。アルファアルミナ研磨粒子は、米国特許第５，６４５，６１９号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に開示されているように、シリカ及び酸化鉄を含有してもよい。アルファアルミナ研磨粒子は、米国特許第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）に開示されているように、ジルコニアを含有してもよい。あるいは、アルファアルミナ研磨粒子は、米国特許第６，２７７，１６１号（Ｃａｓｔｒｏ）に開示されているように、ミクロ構造又は添加剤を有することができる。
【００３５】
第２のプロセス工程は、少なくとも１つの成形型のキャビティ、好ましくは複数のキャビティを有する成形型を提供する工程を伴う。成形型は、一般に平面の底面と複数の成形型のキャビティとを有してよい。複数のキャビティは、生産用金型内で形成することができる。生産用金型は、ベルト、シート、連続ウェブ、輪転グラビアのようなコーティングロール、コーティングロール上に載置されるスリーブ、又はダイであることが可能である。１つの実施形態では、生産用金型は高分子材料を含む。好適な高分子材料の例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はこれらの組み合わせなどの熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性材料が挙げられる。一実施形態において、金型全体が高分子材料又は熱可塑性材料で作製される。別の実施形態において、乾燥中にゾル−ゲルと接触する金型表面（例えば複数のキャビティの表面など）は、高分子材料又は熱可塑性材料を含み、金型の他の部分は他の材料から作製されてもよい。好適な高分子コーティングを金属金型に適用して、実施例の方法によってその表面張力特性を変更してもよい。
【００３６】
高分子の金型又は熱可塑性の金型は、金属マスター金型から複製されてもよい。このマスター金型は、生産用金型に所望の逆パターンを有する。マスター金型は、生産用金型と同様の方法で製造することも可能である。一実施形態において、マスター金型は金属（例えばニッケル）で作製され、ダイヤモンド旋盤加工される。高分子シート材料をマスター金型と共に加熱して、２つを一緒に加圧することにより、マスター金型パターンにて高分子材料がエンボス加工されるようにすることができる。高分子又は熱可塑性材料はまた、マスター金型上へと押出又はキャスティングされ、次に加圧成形することもできる。熱可塑性材料を冷却し固化させて、生産用金型が製造される。熱可塑性の生産用金型が使用される場合、熱可塑性の生産用金型を歪めてその寿命を限定する可能性のある過度の熱を生成しないよう注意が必要である。生産用金型又はマスター金型の設計及び製作に関する更なる情報は、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、同第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）に見出すことができる。
【００３７】
キャビティへは、成形型の上面又は底面にある開口部からアクセスすることができる。場合によっては、キャビティは成形型の厚さ全体に延在することができる。あるいは、キャビティは、成形型の厚さの一部分のみにわたって延在してもよい。一実施形態において、上面は実質的に均一の深さを有するキャビティを備える成形型の底面と実質的に平行である。成形型の少なくとも１つの側部、すなわちキャビティが形成される側部は、揮発性成分が除去される工程の間、周囲の大気に曝露したままにされてもよい。
【００３８】
キャビティはセラミックの成形された研磨粒子を作製するための特定の三次元の形状を有する。深さの寸法は、上面から底面の最下点までの垂直距離と等しい。所与のキャビティの深さは均一であってもよく、又はその長さ及び／又は幅に沿って変化してもよい。所与の成形型のキャビティは、同じ形状であってもよく、又は異なる形状であってもよい。
【００３９】
第３のプロセス工程は、アルファアルミナ前駆体分散液で（例えば従来の技法によって）成形型のキャビティを充填する工程を伴う。いくつかの実施形態において、ナイフロールコーター又は真空スロットダイコーターを使用することができる。必要に応じて、成形型からの粒子の取り出しを支援するために離型剤を使用してよい。典型的な離型剤としてはオイル、例えばピーナッツオイル、又は鉱油、魚油、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、及びグラファイトが挙げられる。一般に、離型剤を所望の場合、成形型の単位面積ごとに約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．０２ｍｇ／ｃｍ２）〜約３．０ｍｇ／ｉｎ２（０．４６ｍｇ／ｃｍ２）、又は約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．０２ｍｇ／ｃｍ２）〜約５．０ｍｇ／ｉｎ２（０．７８ｍｇ／ｃｍ２）の離型剤が存在するように、液体中（水又はアルコールなど）で離型剤（ピーナッツオイルなど）が、ゾル−ゲルと接触する生産用金型の表面に塗布される。いくつかの実施形態において、成形型の上面は、アルファアルミナ前駆体分散液で被覆される。アルファアルミナ前駆体分散液は、上面の上に送り出されてもよい。
【００４０】
次に、スクレーパ又はならし棒を使用して、アルファアルミナ前駆体分散液を成形型のキャビティに完全に押し入れることができる。キャビティに入り込まないアルファアルミナ前駆体分散液の残余部分は、成形型の上面から取り除いて再利用することができる。いくつかの実施形態では、アルファアルミナ前駆体分散液のごく一部分が上面に残る場合があり、他の実施形態では上面には分散液が実質的に存在しない。スクレーパ又はならし棒により適用される圧力は、典型的には、１００ｐｓｉ（０．７ＭＰａ）未満、又は５０ｐｓｉ（０．３ＭＰａ）未満、又は更には１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）未満である。いくつかの実施形態では、アルファアルミナ前駆体分散液の曝露された表面が実質的に上面を超えて延在することはなく、得られるセラミックの成形された研磨粒子の均一な厚さが確保される。
【００４１】
第４のプロセス工程は、揮発性成分を除去して分散液を乾燥させる工程を伴う。望ましくは、揮発性成分は速い蒸発速度で除去される。いくつかの実施形態において、蒸発による揮発性成分の除去は、この揮発性成分の沸点を超える温度で生じる。乾燥温度の上限は、成形型を作製する材料に依存することが多い。ポリプロピレンの金型では、温度はこのプラスチックの融点未満でなくてはならない。一実施形態において、固体が約４０〜５０％の水分散液とポリプロピレン成形型では、乾燥温度は約９０℃〜約１６５℃、又は約１０５℃〜約１５０℃、又は約１０５℃〜約１２０℃であってよい。高温は生産速度の改善をもたらすことができるが、ポリプロピレンの金型を劣化させて成形型としての耐用年数を制限する場合もある。
【００４２】
第５のプロセス工程は、結果として得られたセラミックの成形された研磨粒子の前駆体を成形型のキャビティから取り出すことを含む。セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は、成形型のキャビティから粒子を取り除くために以下のプロセスを、重力、振動、超音波振動、真空、又は加圧空気を単独で又は組み合わせて成形型上に用いることによって取り除くことができる。
【００４３】
研磨粒子の前駆体を成形型の外で更に乾燥させることができる。アルファアルミナ前駆体分散液を、成形型内で望ましいレベルまで乾燥させる場合には、この追加的な乾燥工程は必要ない。しかしながら、場合によっては、この追加的な乾燥工程を採用して、成形型内にアルファアルミナ前駆体分散液が滞留する時間を最低限にすることが経済的である場合がある。典型的には、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は１０〜４８０分間、又は１２０〜４００分間、５０℃〜１６０℃、又は１２０℃〜１５０℃の温度において乾燥される。
【００４４】
第６のプロセス工程は、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体の焼成を伴う。焼成の間、本質的に全ての揮発性材料が除去され、アルファアルミナ前駆体分散液中に存在していた多様な成分は、金属酸化物へと変換される。セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は、一般に約４００℃〜８００℃の温度まで加熱され、遊離水及び９０重量％を超すいずれかの結合揮発性物質が除去されるまで、この温度範囲内に維持される。選択的工程において、所望により、含浸プロセスによって変性用添加剤を導入すること望ましい場合がある。焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体の孔に、水溶性の塩を含浸によって導入してもよい。次に、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体を再び予備焼成する。このオプションは、米国特許第５，１６４，３４８号（Ｗｏｏｄ）に更に記載されている。
【００４５】
第７のプロセス工程は、焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体を焼結して、アルファアルミナ粒子を形成する工程を伴う。焼結前は、焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は完全には緻密化されておらず、したがってセラミックの成形された研磨粒子として使用するための所望の硬度が足りない。焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体を１，０００℃〜１，６５０℃の温度に加熱し、実質的に全てのアルファアルミナ一水和物（又は同等のもの）がアルファアルミナに変換され、多孔率が１５体積％未満に低減されるまで、それらをこの温度範囲内に維持することによって焼結を行う。このレベルの変換を達成するために、焼成された、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体をこの焼結温度に曝露しなくてはならない時間の長さは、多様な因子に依存するが、通常、５秒〜４８時間が典型的である。
【００４６】
別の実施形態において、焼結工程の持続時間は１分間〜９０分間の範囲である。焼結後、セラミックの成形された研磨粒子は、１０ＧＰａ、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ以上のヴィッカース硬度を有してよい。
【００４７】
記述したプロセスを修正するために、例えば、焼成温度から焼結温度まで物質を急速に加熱する工程、アルファアルミナ前駆体分散液を遠心分離してスラッジ及び／又は廃棄物等を除去する工程といった他の工程を使用することができる。更に、所望により２つ以上のプロセス工程を組み合わせることによってこのプロセスを修正することができる。本開示のプロセスを修正するために使用できる従来のプロセス工程は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）により完全に詳述されている。
【００４８】
セラミックの成形された研磨粒子の作製方法に関する詳細については、同時係属中の米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａｌ）号（Ｃｕｌｌｅｒら）に開示されている。
【００４９】
ここで図３Ａ〜３Ｂを参照して、例示のセラミックの成形された研磨粒子３２０は、多角形基部３２１と、三角形上部３２３と、基部３２１及び上部３２３を接続する複数の側部３２５ａ、３２５ｂ、３２５ｃとによって画定される。基部３２１は、５０マイクロメートル未満の平均曲率半径を有して、側縁部３２７ａ、３２７ｂ、３２７ｃを有する。図３Ｃ〜３Ｄは、側縁部３２７ａに関して曲率半径３２９ａを示す。一般に、曲率半径が小さいほど側縁部は鋭くなる。
【００５０】
セラミックの成形された研磨粒子は、セラミックの成形された研磨粒子の基部及び上部を接続しながら、側縁部に沿って、５０マイクロメートル以下の曲率半径を有する。曲率半径は例えば、倒立光学顕微鏡が接続されたＣｌｅｍｅｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｌｏｎｇｕｅｕｉｌ，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）から入手可能なＣＬＥＭＥＸ  ＶＩＳＩＯＮ  ＰＥ画像解析プログラム、又は他の適切な画像解析ソフトウェア／機器を使用して、上面と底面との間で取られた研磨された断面から測定することができる。成形研磨粒子の点の各々の曲率半径は、横断面で見たときに（例えば１００Ｘの倍率において）、点の各々の先端において３つの点を画定することによって決定することができる。第１の点は先端の曲線の始点に配置され、そこでは直線の縁部から曲線の始点への移行があり、第２の点は先端の頂点に位置し、第３の点は湾曲した先端から直線の縁部に戻る移行が存在する。次に画像解析ソフトウェアは、３つの点（曲線の始点、中間点、及び終点）によって画定される弧を描き、曲率半径を算出する。少なくとも３０の頂点について曲率半径が測定され、平均先端半径が決定される。
【００５１】
本開示に使用されるセラミックの成形された研磨粒子は典型的に、ダイヤモンド金型を使用して、金型（すなわち成形型）カットを使用して作製することができ、これは例えば鍛造又はパンチングなど他の製造の代替手段よりも、形状のより高い精細度を提供する。典型的に、金型面におけるキャビティは鋭角な縁部に沿って合流する平坦な面を有し、側部と切頭角錐の頂部を形成する。結果として得られるセラミックの成形された研磨粒子は、対応する公称平均形状を有し、これは金型面においてキャビティの形状（例えば切頭角錐）に対応するが、しかし、公称平均形状からの変形（例えばランダムな変形）が製造中に生じる場合があり、かかる変形を呈するセラミックの成形された研磨粒子は、本明細書で使用されるセラミックの成形された研磨粒子の定義内に含まれる。
【００５２】
典型的に、セラミックの成形された研磨粒子の基部及び頂部は実質的に平行であり、結果としてプリズム状又は切頭角錐の形状（図３Ａ〜３Ｂに示すように）となるが、これは必要条件ではない。示されるように、側部３２５ａ、３２５ｂ、３２５ｃは等しい寸法を有し、基部３２１と約８２°の二面角を形成する。しかしながら、他の二面角（９０°を含む）も使用され得るということが理解されるであろう。例えば、基部と側部の各々との間の二面角は独立して、４５〜９０°、典型的には７０〜９０°、より典型的には７５°〜８５°の範囲であってもよい。
【００５３】
セラミックの成形された研磨粒子を指すのに本明細書で使用するとき、用語「長さ」は成形された研磨粒子の最大寸法を指す。「幅」は、長さと垂直な成形研磨粒子の最大寸法を指す。「厚さ」すなわち「高さ」は、長さ及び幅に垂直である成形された研磨粒子の寸法を指す。
【００５４】
セラミックの成形された研磨粒子は典型的に、０．００１ｍｍ〜２６ｍｍ、より典型的には０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、及びより典型的には０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の長さを有するように選択されるが、他の長さもまた使用されてもよい。一実施形態では、長さは、結合した研磨ホイールが内部で含まれる厚さの分数として表され得る。例えば、成形された研磨粒子は、結合した研磨ホイールの厚さの半分より大きい長さを有してもよい。一実施形態では、長さは、結合した研磨ホイールの厚さよりも大きくてもよい。
【００５５】
セラミックの成形された研磨粒子は典型的に、０．００１ｍｍ〜２６ｍｍ、より典型的には０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、及びより典型的には０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の幅を有するように選択されるが、他の長さが使用されてもよい。
【００５６】
セラミックの成形された研磨粒子は典型的に、０．００５ｍｍ〜１．６ｍｍ、より典型的には０．２〜１．２ｍｍの範囲の厚さを有するように選択される。
【００５７】
いくつかの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、少なくとも２、３、４、５、６又はそれ以上のアスペクト比（長さ対厚さ）を有してもよい。
【００５８】
セラミックの成形された研磨粒子上の表面コーティングは、セラミックの成形された研磨粒子と、研磨粒子内のバインダー材料との間の接着を改善するために使用されてもよく、又はセラミックの成形された研磨粒子の静電堆積を促進するために使用されてもよい。一実施形態では、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に記載されるように、成形された研磨粒子の重量に対して０．１〜２％の量の表面コーティングが使用されてもよい。かかる表面コーティングは、例えば、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、同第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄら）、同第１，９１０，４４４号（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ）、同第３，０４１，１５６号（Ｒｏｗｓｅら）、同第５，００９，６７５号（Ｋｕｎｚら）、同第５，０８５，６７１号（Ｍａｒｔｉｎら）、同第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、及び同第５，０４２，９９１（Ｋｕｎｚら）号に記載されている。加えて、表面コーティングは、成形された研磨粒子のキャッピングを防ぐことができる。キャッピングとは、研磨中の被加工物からの金属粒子が、セラミックの成形された研磨粒子の頂部に溶着するようになる現象を表す用語である。上記の機能を発揮する表面コーティングは、当業者には既知である。
【００５９】
結合した研磨ホイールは、破砕された研磨粒子（すなわち、セラミックの成形された研磨粒子の破壊の結果として得られるものではない研磨粒子、及び研磨産業が指定する公称等級に対応する研磨粒子、又はこれらの組み合わせ）を更に含んでもよい。破砕された研磨粒子は典型的に、セラミックの成形された研磨粒子よりも微細な寸法等級又は等級（複数）のもの（例えば複数の寸法の等級が使用される場合）であるが、これは必要条件ではない。
【００６０】
有用な破砕された研磨粒子には、例えば溶融酸化アルミニウム、熱処理された酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム材料、例えば商品名３Ｍ  ＣＥＲＡＭＩＣ  ＡＢＲＡＳＩＶＥ  ＧＲＡＩＮで３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販のもの、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、ゾル−ゲル法による研磨粒子、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩、酸化スズ、シリカ（石英、ガラスビーズ、ガラス泡、及びガラスファイバーなど）ケイ酸塩（タルク、粘土（例えばモンモリロナイト）、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸塩カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）、フリント、並びにエメリーが挙げられる。ゾル−ゲル法による研磨粒子の例は、米国特許第４，３１４，８２７（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）に見出すことができる。研磨粒子は、例えば米国特許第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）又は同第４，７９９，９３９号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）に記載されるような研磨粒塊を含んでもよい。
【００６１】
典型的に、従来の破砕された研磨粒子は、研磨剤産業界で認められた特定の公称等級により、個別に寸法決めされる。代表的な研磨剤産業界が認める等級分け規格としては、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）、Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒｓ  ｏｆ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ（ＦＥＰＡ）規格、及び日本工業規格（ＪＩＳ）により公布されるものが挙げられる。このような業界が承認する等級分け規格には、例えば、ＡＮＳＩ  ４、ＡＮＳＩ  ６、ＡＮＳＩ  ８、ＡＮＳＩ  １６、ＡＮＳＩ  ２４、ＡＮＳＩ  ３０、ＡＮＳＩ  ３６、ＡＮＳＩ  ４０、ＡＮＳＩ  ５０、ＡＮＳＩ  ６０、ＡＮＳＩ  ８０、ＡＮＳＩ  １００、ＡＮＳＩ  １２０、ＡＮＳＩ  １５０、ＡＮＳＩ  １８０、ＡＮＳＩ  ２２０、ＡＮＳＩ  ２４０、ＡＮＳＩ  ２８０、ＡＮＳＩ  ３２０、ＡＮＳＩ  ３６０、ＡＮＳＩ  ４００、及びＡＮＳＩ  ６００；ＦＥＰＡ  Ｐ８、ＦＥＰＡ  Ｐ１２、ＦＥＰＡ  Ｐ１６、ＦＥＰＡ  Ｐ２４、ＦＥＰＡ  Ｐ３０、ＦＥＰＡ  Ｐ３６、ＦＥＰＡ  Ｐ４０、ＦＥＰＡ  Ｐ５０、ＦＥＰＡ  Ｐ６０、ＦＥＰＡ  Ｐ８０、ＦＥＰＡ  Ｐ１００、ＦＥＰＡ  Ｐ１２０、ＦＥＰＡ  Ｐ１５０、ＦＥＰＡ  Ｐ１８０、ＦＥＰＡ  Ｐ２２０、ＦＥＰＡ  Ｐ３２０、ＦＥＰＡ  Ｐ４００、ＦＥＰＡ  Ｐ５００、ＦＥＰＡ  Ｐ６００、ＦＥＰＡ  Ｐ８００、ＦＥＰＡ  Ｐ１０００、ＦＥＰＡ  Ｐ１２００；ＦＥＰＡ  Ｆ８、ＦＥＰＡ  Ｆ１２、ＦＥＰＡ  Ｆ１６、及びＦＥＰＡ  Ｆ２４；並びにＪＩＳ  ８、ＪＩＳ  １２、ＪＩＳ  １６、ＪＩＳ  ２４、ＪＩＳ  ３６、ＪＩＳ  ４６、ＪＩＳ  ５４、ＪＩＳ  ６０、ＪＩＳ  ８０、ＪＩＳ  １００、ＪＩＳ  １５０、ＪＩＳ  １８０、ＪＩＳ  ２２０、ＪＩＳ  ２４０、ＪＩＳ  ２８０、ＪＩＳ  ３２０、ＪＩＳ  ３６０、ＪＩＳ  ４００、ＪＩＳ  ４００、ＪＩＳ  ６００、ＪＩＳ  ８００、ＪＩＳ  １０００、ＪＩＳ  １５００、ＪＩＳ  ２５００、ＪＩＳ  ４０００、ＪＩＳ  ６０００、ＪＩＳ  ８０００、及びＪＩＳ  １０，０００が挙げられる。より典型的に、破砕された酸化アルミニウム粒子及び種晶を添加されていないゾル−ゲル法によるアルミナ系研磨粒子は個別にＡＮＳＩ  ６０及び８０、又はＦＥＰＡ  Ｆ３６、Ｆ４６、Ｆ５４及びＦ６０、又はＦＥＰＡ  Ｐ６０及びＰ８０の等級分け規格に寸法決めされる。
【００６２】
あるいは、セラミックの成形された研磨粒子は、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ  Ｃｌｏｔｈ  ａｎｄ  Ｓｉｅｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に準拠する米国標準試験用ふるいを用いて公称のふるいにかけられた等級に等級分けすることができる。ＡＳＴＭ  Ｅ−１１は、所定の粒径に従って物質を分類するために枠に実装された金網の媒体を用いて試験用ふるいを設計及び構築するための要件について記載している。典型的な表記は、−１８＋２０のように表される場合があり、これは、セラミックの成形された研磨粒子がＡＳＴＭ  Ｅ−１１の１８号ふるいの規格に準拠する試験用ふるいを通過するものであり、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１の２０号ふるいの規格に準拠する試験用ふるいに残るものであることを意味する。１つの実施形態では、セラミックの成形された研磨粒子は、大部分の粒子が１８号のメッシュ試験用ふるいを通過し、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０号のメッシュ試験用ふるいに残るような粒径を有する。様々な実施形態において、セラミックの成形された研磨粒子は、−１８＋２０、−２０／＋２５、−２５＋３０、−３０＋３５、−３５＋４０、５  −４０＋４５、−４５＋５０、−５０＋６０、−６０＋７０、−７０／＋８０、−８０＋１００、−１００＋１２０、−１２０＋１４０、−１４０＋１７０、−１７０＋２００、−２００＋２３０、−２３０＋２７０、−２７０＋３２５、−３２５＋４００、−４００＋４５０、−４５０＋５００、又は−５００＋６３５を含む公称スクリーニング等級を有することができる。あるいは、−９０＋１００など特化したメッシュサイズの使用が可能である。
【００６３】
研磨粒子は、例えば結合した研磨物品全体に均一に、又は非均一に分配されてもよい。例えば、結合した研磨ホイールは研削ホイール又は切削ホイールであり、研磨粒子は、中央に向かって集中していてもよく（例えば研削ホイール若しくは切断ホールの外面から離れて位置する）、又は外側縁部においてのみ（すなわち研削ホイール若しくは切削ホイールの外周部）に集中していてもよい。凹状の中央の部分は、より少ない量の研磨粒子を含んでもよい。他の変形例では、異なる研磨粒子が他方の側部上にある状態で、第１の研磨粒子がホイールの一方の側部にあってもよい。しかしながら、典型的に研磨粒子全てが互いに均一に分配される。なぜならば、ホイールの製造がより容易であり、切断効果は、２つのタイプの研磨粒子が互いに密接に配置されたときに最適化されるからである。
【００６４】
本開示による結合した研磨ホイールは、上記のものを超越して、他の構成成分が満たしている重量範囲の必要条件の対象となる追加の研磨粒子を含んでもよい。例としては溶融酸化アルミニウム（溶融アルミナ−ジルコニアを含む）、褐色酸化アルミニウム、青色酸化アルミニウム、炭化ケイ素（緑色炭化ケイ素を含む）、ガーネット、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、クロミア、セリア、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６５】
いくつかの実施形態では、研磨粒子はカップリング剤（例えばオリガノシランカップリング剤）と共に処理され、バインダーに対する研磨粒子の接着を強化する。研磨粒子は、それらがバインダー材料と組み合わされる前に処理されてもよく、あるいはそれらは、バインダー材料に対するカップリング剤を含むことによって、その場で表面処理されてもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、本開示による結合した研磨ホイールは、追加の研削助剤、例えばポリテトラフルオロエチレン粒子、クライオライト、塩化ナトリウム、ＦｅＳ２（二硫化鉄）、又はＫＢＦ４を、他の構成成分が満たしている重量範囲の必要条件の対象となる、典型的に１〜２５重量％、より典型的に１０〜２０重量％の量で含んでもよい。粉砕助剤は切削ホイールの切削特性を改良するために、通常、切削界面の温度を下げることによって添加される。粉砕助剤は、単一粒子又は粉砕助剤粒子の凝集物の形態であってもよい。精確に成形された研削助剤粒子の実施例は、米国特許出願公開第２００２／００２６７５２（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）に教示される。
【００６７】
いくつかの実施形態では、バインダー材料は可塑剤、例えば  ＵＮＩＶＡＲ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）からＳＡＮＴＩＣＩＺＥＲ  １５４  ＰＬＡＳＴＩＣＩＺＥＲとして入手可能なものなどを含む。
【００６８】
本開示による結合した結合した研磨ホイールは、他の構成成分が満たしている重量範囲の必要条件の対象となる追加の構成要素（例えば充填剤粒子など）を含んでもよい。充填剤粒子が添加されて、空間を占有し、及び／又は多孔性をもたらしてもよい。多孔性は研磨ホイールが、使用済の若しくは摩耗した研磨粒子を剥ぎ取り、新しい、すなわち未使用の研磨粒子を露出させるのを可能にする。
【００６９】
本開示による結合した研磨ホイールは、例えば約１体積％〜５０体積％、典型的には１体積％〜４０体積％の任意の範囲で多孔性を有する。充填剤の例には、気泡及びビーズ（例えばガラス、セラミック（アルミナ）、粘土、高分子、金属）、コルク、セッコウ、大理石、石灰岩、フリント、シリカ、ケイ酸アルミニウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００７０】
本開示による結合した研磨ホイールは任意の好適な方法によって作製されてもよい。１つの好適な方法では、種晶を添加されていないゾル−ゲル法によるアルミナ系研磨粒子は、硬化性レゾール型フェノールと混合される前にカップリング剤でコーティングされる。カップリング剤の量は一般的に、それが５０〜８４部毎の研磨粒子に対して０．１〜０．３部の量で存在するように選択されるが、この範囲外の量もまた使用されてもよい。得られる混合物に対して、液体樹脂、並びに硬化性ノボラック型フェノール樹脂、及びクライオライトが添加される。この混合物は、室温において成形型に圧入される（例えば、直径４インチ当たり２０トンの適用圧（２２４ｋｇ／ｃｍ２（２１．９ＭＰａ））。成形されたホイールは次いで、最高約１８５℃までの温度において、硬化性フェノール樹脂が硬化するのに十分な時間の間加熱することによって硬化される。
【００７１】
カップリング剤は研磨技術における当業者に周知である。カップリング剤の例にはトリアルコキシシラン（例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）、チタン酸塩、及びジルコン酸塩が挙げられる。
【００７２】
本開示による結合した研磨ホイールは、例えば切削ホイールとして、及び研磨剤産業界のタイプ２７の凹状の中央の研削ホイール（例えばＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ＩｎｓｔｉｔｕｔｅのＡＮＳＩ  Ｂ７．１−２０００（２０００）、１．４．１４項において）として有用である。
【００７３】
切削ホイールは典型的に、厚さ０．８０ミリメートル（ｍｍ）〜１６ｍｍ、より典型的には１ｍｍ〜８ｍｍであり、典型的に直径２．５ｃｍ〜１００ｃｍ（４０インチ）、より典型的に約７ｃｍ〜１３ｃｍを有するが、他の寸法もまた使用されてもよい（例えば、直径１００ｃｍもの大きさのホイールも既知である）。任意の中央孔もまた、切削ホイールを動力駆動工具に取り付けるために使用されてもよい。存在する場合、中央孔は典型的に約０．５ｃｍ〜２．５ｃｍの直径を有するが、他の寸法が使用されてもよい。任意の中央孔は、例えば金属フランジによって強化されてもよい。あるいは、機械的締結具は切削ホイールの一方の表面に軸方向に固定されてもよい。例には、ねじ付き支柱、ねじ付きナット、Ｔｉｎｎｅｒｍａｎのナット、及び差し込み取り付け支柱が挙げられる。
【００７４】
図４は、本開示の一実施形態によるタイプ２７の凹状の中央の研削ホイール４００の例示の実施形態を示す。中央孔４１２は、タイプ２７の凹状の中央の研削ホイール４００を、例えば動力駆動工具に取り付けるために使用される。タイプ２７の凹状の中央の研削ホイール４００は、セラミックの成形された研磨粒子２０及びバインダー材料２５を含む。
【００７５】
任意に、本開示による結合した研磨ホイール、及び特に切削ホイールは、例えば結合した研磨ホイールの１つ若しくは２つの主表面上に配置された、又は結合した研磨ホイール内に配置された、結合した研磨ホイールを強化するスクリムを更に含んでもよい。スクリムの例は、織布又は織られた布を含む。スクリム内の繊維は、ガラスファイバー（例、ファイバーガラス）、有機繊維、例えばポリアミド、ポリエステル、又はポリイミドから作製されてもよい。いくつかの例において、強化短繊維が結合媒体内に含まれることが望ましい場合があり、これによって繊維は切削ホイール全体に均一に分散される。
【００７６】
本開示による結合した研磨ホイールは、例えば被加工物を研磨するのに有用である。例えば、それらは、良好な研削特性を呈する一方で、被加工物への熱による損傷を避けることができる比較的低い動作温度を維持する研削ホイール若しくは切削ホイール内に形成されてもよい。
【００７７】
切削ホイールは、例えばＩｎｇｅｒｓｏｌｌ−Ｒａｎｄ（Ｓｉｏｕｘ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ）及びＤｏｔｃｏから入手可能なものなど、任意の直角の研削器具上で使用することができる。器具は一般的に、約１０００〜５００００ＲＰＭの速度において電気式又は空気圧式に駆動することができる。
【００７８】
使用中に、結合した研磨ホイールは乾式又は湿式で使用することができる。湿式研削中に、ホイールは水、オイル系潤滑剤、又は水性潤滑剤と併用して使用される。本開示による結合した研磨ホイールは、例えばカーボン・スチールシート若しくはバーストック、及び、より新種の金属（例えばステンレス鋼又はチタン）、又はより柔軟な第一鉄金属（例えば軟鋼、低合金鋼、鋳鉄）など様々な被加工材料上で特に有用であり得る。
【００７９】
以下の非限定的な実施例によって本開示の目的及び利点を更に例示するが、これら実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限するものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【００８０】
特に記載がない限り、実施例及びこれ以降の明細書における部、割合、比率などはいずれも重量基準である。
【００８１】
実施例で使用した材料
【表１−１】
2013521144.tif 000003
【表１−２】
2013521144.tif 000004
【００８２】
セラミックの成形された研磨粒子を作製するために使用される成形型の説明
ＳＡＬ１、ＳＡＬ３、ＳＡＬ４及びＳＡＬ５：成形型は、３つの側部全てが等しい長さを備える、最密成形の三角形キャビティを有した。ＳＡＬ１、ＳＡＬ３、ＳＡＬ４及びＳＡＬ５を作製するために使用される成形型のキャビティの側部の長さは２．７９ｍｍ（１１０ミル）だった。ＳＡＬ１及びＳＡＬ４に関して、成形型は、三角形の一辺と９０度の角度で交差するキャビティの底面から上昇する、平行な隆起部を成形型のキャビティが有するように製造された。平行な隆起部は０．２７７ｍｍ（１０．９ミル）離間され、隆起部の横断面は、高さ０．０１２７ｍｍ（０．５ミル）で、先端における隆起部の各々の側部間が４５度を有する三角形であった。ＳＡＬ１及びＳＡＬ４に関して、側壁深さは０．９１ｍｍ（３６ミル）だった。ＳＡＬ３及びＳＡＬ５に関して、成形型は、三角形の一辺と９０度の角度で交差する、成形型のキャビティの底面へ突出する平行な隆起部を成形型のキャビティが有するように製造された。平行な隆起部は０．１０ｍｍ（３．９ミル）離間され、隆起部の横断面は、高さ０．００３２ｍｍ（０．１２６ミル）で、先端における隆起部の各々の側部が４５度を有する三角形であった。ＳＡＬ３及びＳＡＬ５に関して、側壁深さは０．４６ｍｍ（１８ミル）だった。
【００８３】
ＳＡＬ２：ＳＡＬ２を作製するために使用される成形型のキャビティの側部の長さは１．６６ｍｍ（６５ミル）だった。側壁深さは０．８０ｍｍ（３１ミル）だった。成形型のキャビティは、三角形の一辺と９０度の角度で交差する、底部から上昇する平行な隆起部を有した。平行な隆起部は０．１５０ｍｍ（５．９ミル）離間され、隆起部の横断面は、高さ０．０１２７ｍｍ（０．５ミル）で、先端における隆起部の各々の側部間が３０度を有する三角形であった。
【００８４】
ＳＡＬ１〜ＳＡＬ５に関して、傾斜角度（すなわち、キャビティの底面（成形研磨粒子の上部に対応する）と側部の各々との間に形成される二面角）は９８°だった。
【００８５】
比較用セラミックの成形された研磨粒子（ＳＡＬ０）の調製
米国特許第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔら）に開示される手順に従って、セラミックの成形された研磨粒子が作製された。次の手順により、アルファアルミナ前駆体分散液（４４％固体）が作製された：水（３０２６部）及び７０％水性硝酸（７１部）を含有する溶液を連続的に混合することにより、Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」として入手可能なアルミニウム一水和物粉末（１２３５部）が分散された。得られたゾルを約１２５℃の温度で連続乾燥機内で乾燥させ、４４％固体のアルファアルミナ前駆体分散液を作製した。アルファアルミナ前駆体分散液は、ゴムスキージを用いて、三角形に成形された成形型のキャビティ内に導入した。アルファアルミナ前駆体分散液を導入する前に、キャビティをシリコーン剥離材でコーティングした。成形型は、アルミニウムシートを打ち抜かれた、多数の正三角形に成形された穴を含むアルミニウムシートだった。三角形の穴の寸法は、２８ミル（０．７１ｍｍ）の深さ及び各辺１１０ミル（２．７９ｍｍ）だった。充填された成形型は、７１℃の温度に維持される強制空気炉に２０分間配置された。アルファアルミナ前駆体分散液は、それが乾燥するにつれて相当収縮し、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体はキャビティ内で収縮した。セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は、重力によって成形型から取り出され、１２１℃の温度で３時間乾燥された。
【００８６】
セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は、約６５０°において焼成され、次いでＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣｏＯ及びＬａ２Ｏ３の混合硝酸溶液で飽和させた。過剰な硝酸溶液を除去し、飽和したセラミックの成形された研磨粒子の前駆体は乾燥され、その後、セラミックの成形された研磨粒子の前駆体は再び６５０℃で焼成され、約１４００℃で焼結されて、セラミックの成形された研磨粒子を作製した。焼成及び焼結は双方とも、回転式管状釜を使用して実施された。得られる組成物は、１．２重量パーセントのＭｇＯ、１．２重量パーセントのＹ２Ｏ３、２．４重量パーセントのＬａ２Ｏ３、及び少量のＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＣａＯ、及びＣｏＯ並びにＦｅを含有するアルミナ組成物であった。
【００８７】
ＲＥＯドープされたセラミックの成形された研磨粒子（ＳＡＬ１、ＳＡＬ２、ＳＡＬ３、及びＳＡＬ６）の調製
次の処方を使用してベーマイトゾル−ゲルのサンプルを作製した：Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．からＤＩＳＰＥＲＡＬとして入手可能な酸化アルミニウム一水和物粉末（１６００部）を、水（２４００部）及び７０％含水硝酸（７２部）を含有する溶液と、１１分間、高剪断混合することにより分散させた。得られたゾル−ゲルは、コーティング前に少なくとも１時間エージングした。このゾル−ゲルを、上記の寸法の三角形に成形された成形型のキャビティを有する生産用金型内に押し入れた。
【００８８】
ゾル−ゲルは、生産用金型の開口部が完全に充填されるように、パテナイフを使用してキャビティに押し入れた。離型剤（メタノール中１％のピーナッツオイル）を使用して生産用金型をコーティングし、生産用金型に約０．５ｍｇ／ｉｎ２（０．０８ｍｇ／ｃｍ２）のピーナッツオイルが塗布された。過剰なメタノールは、生産用金型のシートを空気対流炉に４５℃で５分間配置することにより除去した。ゾル−ゲルで被覆された生産用金型は、４５℃の空気対流炉に少なくとも４５分間配置して乾燥させた。超音波ホーン上を通過させることにより、前駆体セラミックの成形された研磨粒子を生産用金型から取り出した。前駆体のセラミックの成形された研磨粒子は、約６５０°において焼成され、次いでＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣｏＯ及びＬａ２Ｏ３の混合した硝酸溶液で飽和させた。余剰の硝酸溶液は除去され、開口部を有する、飽和したセラミックの成形された研磨粒子の前駆体は乾燥させ、その後、この粒子は再び６５０℃で焼成され、約１４００℃で焼結された。焼成及び焼結は双方とも、回転式管状釜を使用して実施された。得られる組成物は、１重量パーセントのＭｇＯ、１．２重量パーセントのＹ２Ｏ３、４重量パーセントのＬａ２Ｏ３、及び０．０５重量％のＣｏＯを、少量のＴｉＯ２、ＳｉＯ２、並びにＣａＯを含有するアルミナ組成物であった。
【００８９】
ＲＥＯドープされたセラミックの成形された研磨粒子（ＳＡＬ４及びＳＡＬ５）の調製
セラミックの成形された研磨粒子ＳＡＬ４及びＳＡＬ５は、得られる粒子が１．２重量％のＭｇＯ、１．２重量％のＹ２Ｏ３、２．４重量％のＬａ２Ｏ３、及び少量のＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＣａＯ、及びＣｏＯ、並びにＦｅを含有するアルミナ組成物であったということを除き、ＳＡＬ１のものと同じように調製された。
【００９０】
表面コーティング処理（ＳＡＬ１、ＳＡＬ２、ＳＡＬ３、及びＳＡＬ６）
セラミックの成形された研磨粒子の一部はセラミックの成形された研磨粒子の静電塗布を向上させるために、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に開示される粉砕研磨粒子の製造に使用する方法に類似したやり方で処理された。この焼成されたセラミックの成形された研磨粒子の前駆体は、１．４％のＭｇＯ、１．７％のＹ２Ｏ３、５．７％のＬａ２Ｏ３、及び０．０７％のＣｏＯを含む、代替の希土類酸化物（ＲＥＯ）で含浸させた。７０グラムのＲＥＯ溶液にＡｌｍａｔｉｓ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ、ＰＡ）より入手可能なＨＹＤＲＡＬ  ＣＯＡＴ  ５粉末（約０．５マイクロメートルの平均粒径）１．４グラムを開放ビーカー内で撹拌することで分散させた。約１００グラムの焼成されたセラミックの成形された研磨粒子の前駆体を、次いでＲＥＯ溶液中の７１．４グラムのＨＹＤＲＡＬ  ＣＯＡＴ  ５粉末分散体で浸透させた。次に、浸透させ、焼成したセラミックの成形された研磨粒子の前駆体を次いで、最終硬度に焼結させる前に再度焼成させた。
【００９１】
研磨粒子の寸法は表２（以下）に報告されている。
【００９２】
【表２】
2013521144.tif 000005
【００９３】
曲率半径を測定する技法
全てのサンプルの曲率半径は以下の方法に従って決定された：セラミックの成形された研磨粒子は、セラミックの成形された研磨粒子の基部及び上部を接続する側縁部に沿って、５０マイクロメートル未満の曲率半径を有する。曲率半径は例えば、倒立光学顕微鏡が接続されたＣｌｅｍｅｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｌｏｎｇｕｅｕｉｌ，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）から入手可能なＣＬＥＭＥＸ  ＶＩＳＩＯＮ  ＰＥ画像解析プログラム、又は他の適切な画像解析ソフトウェア／機器を使用して、上面と底面との間で取られた研磨された断面から測定された。成形研磨粒子の点の各々の曲率半径は、横断面で見たときに（例えば１００Ｘの倍率において）、点の各々の先端において３つの点を画定することによって決定された。第１の点は先端の曲線の始点に配置され、そこでは直線の縁部から曲線の始点への移行があり、第２の点は先端の頂点に位置し、第３の点は湾曲した先端から直線の縁部に戻る移行が存在する。次に画像解析ソフトウェアは、３つの点（曲線の始点、中間点、及び終点）によって画定される弧を描き、曲率半径を算出する。少なくとも３０の頂点について曲率半径が測定され、平均先端半径が決定される。
【００９４】
粒子長さを測定するための技法
最終的な粒子の寸法は、ｗｗｗ．ＢｉｇＣ．ｃｏｍ（Ｔｏｒｒｅｎｃｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手した、市販の「ＡＭ４１３ＺＴ  ＤＩＮＯ−ＬＩＴＥ  ＰＲＯ」を使用して測定された。バッチの各々の５つの粒子が平坦に置かれ、画像は１００倍の倍率で撮られた。粒子の各々の３つの側部全ての流さは、デジタルカメラの内蔵コンピュータソフトウェアを使用して測定された。これらの１５の長さの平均、並びに標準偏差が算出された。
【００９５】
粒子の厚さを測定するための技法
最終的な粒子の寸法は、ｗｗｗ．ＢｉｇＣ．ｃｏｍ（Ｔｏｒｒｅｎｃｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から市販の「ＡＭ４１３ＺＴ  ＤＩＮＯ−ＬＩＴＥ  ＰＲＯ」を使用して測定された。平均粒子の厚さは、各タイプの横向き（テーブル面に垂直である平坦な側部）の５つの粒子を搭載し、この粒子の側部の画像を１００倍の倍率で撮ることによって測定される。縁部の各々の中央及びこれに密接する粒子の厚さは、側部の各々に関して、提供されているソフトウェアのカーソルを使用して測定された。粒子は次いで、テーブル面に対して垂直に１２０°回転され、３つの高さ測定は、第２側部及び第３側部それぞれ実施した。このように、サンプルの各々の９の粒子厚さ測定、５つの粒子に関して合計４５の測定が実施された。平均及び標準偏差が算出された。
【００９６】
実施例１〜３及び比較実施例Ａ〜Ｂ：
実施例１に関して、５４．３５部のＳＡＬ１、４．７％のＡＬ３、及び３．１％のＡＬ４が、パドルミキサーを使用して、５．５部のＰＲ１と混合された。一方、１７．２５部のＰＲ２、１５．１部のＣＲＹが一緒に混合された。乾燥粉末混合物が、樹脂と研磨粒子の湿った混合物にゆっくりと添加されて、回転された。ＳＲ（１．１部）がこの混合物に添加された。この混合された組成物は、１６メッシュのふるいにかけられ、いずれか大きい寸法の、樹脂がコーティングされた粒塊が取り除かれた。３３２１としてＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＆  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｓｈｒｅｗｓｂｕｒｙ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から入手した寸法４インチ（１０５ｍｍ）のガラスファイバースクリム（ＳＭ）が、水圧プレス機の成形型内に配置された。この混合物を１６メッシュのふるいにかけた後、２０ｇの鉱物／樹脂混合物が、スクリムの上部において、水圧プレス機の成形型内に配置された。第２スクリムはこの混合組成物の上部に配置され、２０トン／１２．２７インチ２（２３０ｋｇ／ｃｍ２（２２．６ＭＰａ））の圧力において一回のキャビティ圧縮で圧縮された。切削ホイールは次いで金属プレート間に配置され、ＴＥＦＬＯＮコーティングされたシートによって分離され、硬化オーブン内に配置された。約４０時間の硬化サイクル（セグメント１：設定点１７４°Ｆ（７８．８℃）、４分にわたる上昇、浸漬７時間；セグメント２：設定点２２５°Ｆ（１０７℃）、４時間２０分にわたる上昇、浸漬３時間；セグメント３：設定温度３６５°Ｆ（１８５℃）、３時間１５分にわたる上昇、浸漬１８時間；セグメント４：設定点８０°Ｆ（２６．６℃）、４時間２７分にわたる上昇、浸漬５分）、最終的な切削ホイールの寸法は１０４．０３〜１０４．７６ｍｍ×１．３４〜１．６３ｍｍ×９．５ｍｍだった。
【００９７】
切削ホイールは、２３０Ｖ  ４インチ（１０５ｍｍ）のＢｏｓｃｈグラインダー、モデルＧＷＳ  ６〜１００（公称ｒｐｍ  １０，０００）が取り付けられたＤａｖｉｄｅ  Ｍａｔｅｒｎｉｎｉ  ＳＰＡ（Ｍａｌｎａｔｅ，Ｉｔａｌｙ）からのＭａｔｅｒｎｉｎｉ切断試験機、モデルＰＴＡ  １００／２３０上で試験された。切断試験機は、以下のパラメータで使用された：試験プログラム１００−ＳＳ−Ｒ、切断の電流：３．５Ａ、係数ｋｐ＝１５、係数ｋｄ＝３０。被加工物は１６ｍｍの固体ステンレス鋼のロッドだった。両方の平均切断時間及び切断回数は、切削ホイールが９０ｍｍの寸法に達するまで記録された。結果を表４に示す。
【００９８】
実施例２及び３、並びに比較実施例Ａ〜Ｂは、表３に示された組成物の変更を除き、実施例１と同じように調製された。
【００９９】
１回の切断に対する平均時間、及びホイールが消費されるまでに達する切断回数に関して、比較用試験の結果が表４に示される。
【０１００】
実施例４〜６、及び比較実施例Ｃ〜Ｄ
実施例４〜６、並びに比較実施例Ｃ及びＤは、表３で示されるように、組成物の変更を除き、実施例１と同じように調製された。
【０１０１】
表面処理は、１３７５グラムの脱イオン水の１５グラムのＷＧの８５℃の溶液を、ブフナー漏斗内の研磨粒子１６２５ｇの上に注ぐことによって適用された。鉱物は次いで１００℃において２〜３時間乾燥させた。粒子は次いでふるいにかけられ、凝集塊を取り除いた。次いで、７５ｇのイソプロピルアルコール及び５００ｇの脱イオン水中の３ｇのＣＡの溶液は、ガラス瓶内の事前に処理された研磨粒子１５００ｇの上に攪拌しながら注がれた。瓶は被覆され（密閉はされていない）、１００℃で４時間、オーブン内に配置された。瓶のカバーが次いで取り除かれ、オーブン内で粒子を乾燥させた。
【０１０２】
実施例７〜１０、及び比較実施例Ｅ〜Ｇ
実施例７〜１０、及び比較実施例Ｆ〜Ｈは、表３で報告された組成物の変更を除き、実施例１と同じように調製された。
【０１０３】
実施例１１〜１２及び比較実施例Ｈ〜Ｊ
実施例１１〜１２、及び比較実施例Ｈ〜Ｊは、表３で報告された組成物の変更を除き、実施例１と同じように調製された。
【０１０４】
実施例１３〜１４
実施例１３〜１４は、ＡＰＲの添加を除き、実施例１と同じように調製された。
【０１０５】
表３（以下）において、アスタリスク（＊）でマークされた研磨粒子は、樹脂と混合する前に、実施例４に全体的に記載されている工程を使用して事前処理された。
【０１０６】
【表３】
2013521144.tif 000006
【０１０７】
【表４】
2013521144.tif 000007
【０１０８】
（実施例１５〜１８）
実施例１５〜１８は、セラミックの成形された研磨粒子の表面上に粒子状表面コーティング処理の適用の効果を実証する。実施例１５〜１８は、使用された圧縮が試験用モデルプレス（ＰＨＩモデル番号Ｂ２３７−Ｈ−Ｘ４Ｂ、Ｔｕｌｉｐ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｉｔｙ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）の部門から入手した）が使用されたことを除いて実施例１のように調製され、使用された成形圧力は１０トンであり、粒子組成物は表２に示されたとおりだった。更に、実施例１５及び１７において、ＳＲは混合物には含まれなかった。表面コーティング処理の適用に起因する、切断の回数に対する実質的な影響はなかった。
【０１０９】
【表５】
2013521144.tif 000008
【０１１０】
（実施例１９〜２１）
実施例１９〜２１は、以下の工程に従って調製されたロットから選択された、タイプ２７の凹状の中央の研削ホイールであった。４４４０ｇのＳＡＬ６は、パドルタイプのミキサー内で、５ｇのシラン（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のＤＹＮＡＳＩＬＡＮ  ＤａｍｏＴ）を備える液体樹脂（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ（Ｓｗｅｄｅｎ）のＡ  ５６１４Ｇ−ＰＡ  Ｒｅｓｉｎｓ  ＡＢ）２００ｇと１０分間混合させた。これは混合物１だった。混合物２は、２８０ｇの８５５１Ｇ及び８１２６Ｇの粉末フェノール樹脂（Ｄｙｎｅａ  Ｏｙ（Ｈｅｌｓｉｎｋｉ，Ｆｉｎｌａｎｄ））、４６０ｇのフッ化カリウムアルミニウム（ＫＢＭ  Ｍａｓｔｅｒ  ＡＬｌｏｙｓ（Ｄｅｌｆｚｉｊｌ（Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ））、３２０ｇのクライオライト（Ｓｏｌｖａｙ  Ｓ．Ａ．（Ｂｒｕｓｓｅｌｓ，Ｂｅｌｇｉｕｍ））、及び８ｇのカーボンブラックをパドルタイプのミキサー内で１０分間混合させた。混合物１及び混合物２は次いで組み合わされ、パドルタイプのミキサーで１０分間混合された。更なるアルコール及び鉱油が混合中に添加され、混合物の粘度を制御し、ダストを低減させた。
【０１１１】
この混合物は、開放した浅い容器に配置され、室温及び湿度において調整させた。それは次いで２×２ｍｍの開口物を備えるふるいでふるいにかけられ、凝集塊を取り除いた。このふるいがかけられた混合物は次いで１２５ｍｍの寸法のダイに押圧された。ファイバーガラスのメッシュ（Ｒｙｍａｔｅｘ  Ｓｐ．ｚ．ｏ．ｏ．（Ｒｙｍａｎｏｗ，Ｐｏｌａｎｄ）からのＲＸＰ  ２８として入手された）がダイに配置され、上記の混合物の８２ｇが次いで添加され、第２のファイバーガラスメッシュ（ＲＸＯ  ３８；Ｒｙｍａｔｅｘ）が添加され、追加の８２ｇの上記の混合物がダイに添加され、第３のファイバーガラスメッシュ（ＲＸＯ  ３８）が追加された。薄いペーパーラベル及び金属の中央孔ブッシングが追加された。この混合物は次いで１９７ｋｇ／ｃｍ（１．９３ｋＮ／ｃｍ）２で１２時間押圧された。
【０１１２】
アルミニウムプレート間のスピンドル上に配置されたホイールは、タイプ２７の凹状の中央の研削ホイールに関して欧州ＥＮ規格に成形されている。プレート及び押圧されたホイールの積み重ね体は３気圧（３０４ｋＰａ）において圧縮され、ホイールを成形し、次いで硬化のために圧縮下に置かれた。硬化するためにホイールはオーブン内に配置された。オーブンは２時間７５℃まで、３．５時間９０℃まで、２時間１１０℃まで、５時間１３５まで、３時間１８４℃まで加熱され、次いで１８４℃において５．５時間保持された。加熱を次いで停止し、オーブンを冷却させた。最終的な研削ホイールの寸法は直径が１２３．６ｍｍ〜１２４．２ｍｍ厚さが５．６〜６．３ｍｍであった。中央孔は直径２２．３２ｍｍだった。
【０１１３】
比較実施例Ｋ〜Ｍ
比較実施例Ｋ〜Ｍは、ＡＬ５がＳＡＬ６の代替であったことを除き、実施例１９と同様に調製された。
【０１１４】
ホイールは厚さ８ｍｍ及び長さ３５０ｍｍのステンレス鋼プレート上で、Ｂｏｓｃｈの電気正三角形研削機を使用することにより、５分間研削することで試験した。研削ホイール及びプレートの重量損失は、各試験後に記録された。
【０１１５】
実施例１９〜２１及び比較実施例Ｋ〜Ｍは表６（以下）に記録され、消費された研削ホイールの重量によって除された、消費された被加工物の重量は「重量係数」として記録される。
【０１１６】
【表６】
2013521144.tif 000009
【０１１７】
本明細書に引用した全ての特許及び刊行物は、その全文を参照することにより本明細書に組み込むこととする。本明細書に記載される全ての実施例は、特に指示しない限り非限定的であるとみなすべきである。当業者は、本開示の様々な修正及び変更を、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく行うことができ、また、本開示は、上記で説明した例示的な実施形態に過度に限定して理解すべきではない。
【図１】
2013521144.tif 000010
【図２】
2013521144.tif 000011
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2013521144.tif 000018