(57)【要約】  被覆研磨製品は通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有する未処理、未焼成研磨凝結体を含有する微粒質を含み、凝結体は研磨粗粒子とナノ粒子結合剤を含む組成物から形成される。自由研磨製品、結合研磨製品、および微粒物質もまた凝結体を含有する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体；及び
該支持体に結合される微粒質であって、通常回転楕円面形または円錐曲線回転体形を有する生、未焼成研磨凝結体を含み、該凝結体は研磨粗粒子及びナノ粒子結合剤を含む組成物から形成される該微粒質を含む、被覆研磨製品。
【請求項２】
該ナノ粒子結合剤は該研磨粗粒子が均一に分布される連続母材相を形成する、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項３】
該凝結体は前記回転楕円面形を有し、中空である、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項４】
該凝結体は凝結体平均粒度の約0.08〜0.4倍の範囲内の肉厚twを有する、請求項３に記載の被覆研磨製品。
【請求項５】
該微粒質は円錐曲線回転体形及び回転楕円面形の両方の凝結体を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項６】
該微粒質は約10〜約150μmの範囲内の平均粒度を有する、請求項１に記載の研磨被覆製品。
【請求項７】
該研磨粗粒子は約0.2μm〜10μmの範囲内の平均粒度を有する、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項８】
該研磨粗粒子はモース硬度5以上を有する物質を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項９】
該研磨粗粒子は酸化物、炭化物、窒化物および炭素質物質からなる群から選択される物質を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１０】
前記物質は酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、窒化珪素硼素窒化物、ダイヤモンド及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項９に記載の被覆研磨製品。
【請求項１１】
該研磨粗粒子は金属被膜で被覆される、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１２】
該金属被膜はニッケル、チタン、銅、銀及び合金ならびにそれらの混合物からなる群から選択される物質を含む、請求項１１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１３】
該凝結体は金属被膜を塗被される、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１４】
該金属被膜はニッケル、チタン、銅、銀及び合金ならびにそれらの混合物からなる群から選択される物質を含む、請求項１３に記載の被覆研磨製品。
【請求項１５】
該ナノ粒子結合剤は平均粒度150ナノメートル以下を有する、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１６】
該ナノ粒子結合剤は酸化セリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、及びダイヤモンドからなる群から選択される、請求項１５に記載の被覆研磨製品。
【請求項１７】
該ナノ粒子結合剤は酸化珪素を含む、請求項１６に記載の被覆研磨製品。
【請求項１８】
該組成物はさらに可塑剤を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１９】
該可塑剤は無機塩分散剤、及び該組成物の該研磨粗粒子の分散を改良するために有効な高分子可塑剤からなる群から選択される、請求項１８に記載の被覆研磨製品。
【請求項２０】
該可塑剤は単量体または重合体ポリオールを含む、請求項１８に記載の被覆研磨製品。
【請求項２１】
可塑剤は1,2-プロパンジオール、1,4-プロパンジオール、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリトリトール、マリトール、ソルビトール、イソマルト、またはそれらの任意組合せからなる群；またはそれらの任意組合せから選択される単量体ポリオールを含む、請求項２０に記載の被覆研磨製品。
【請求項２２】
可塑剤はポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、グリセリン及びプロピレンオキシド、エチレンオキシド、またはそれらの組合せの反応生成物、ジオール及びジカルボン酸またはその誘導体の反応生成物、天然油ポリオール；またはそれらの任意組合せからなる群から選択される重合体ポリオールを含む、請求項２０に記載の被覆研磨製品。
【請求項２３】
可塑剤はジオール及びジカルボン酸またはその誘導体の反応生成物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、またはグリセリンおよびプロピレンオキシドもしくはエチレンオキシドの反応生成物からなる群から選択される重合体ポリオールを含む、請求項２２に記載の被覆研磨製品。
【請求項２４】
該可塑剤はポリエチレングリコールを含む、請求項２３に記載の被覆研磨製品。
【請求項２５】
高分子可塑剤は約10〜約3000の範囲内の分子量を有する、請求項１８に記載の被覆研磨製品。
【請求項２６】
さらに該凝結体を該支持体に結合するポリマー結合物質を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項２７】
該凝結体は該支持体に該ポリマー結合物質が該凝結体が分散される連続結合母材を形成するほどスラリー塗布される、請求項２６に記載の被覆研磨製品。
【請求項２８】
該ポリマー結合物質はポリエステル樹脂を含む、請求項２７に記載の被覆研磨製品。
【請求項２９】
該支持体はポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリイミド、不織布、織物、紙、及び金属からなる群から選択される物質を含む、請求項２７に記載の被覆研磨製品。
【請求項３０】
該ポリマー結合物質は該支持体上に重なる構造塗層の形態であり、該凝結体は該支持体に該構造塗層で被着される、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項３１】
さらに該凝結体の上に重なるサイズ塗層を含む、請求項３０に記載の被覆研磨製品。
【請求項３２】
該サイズ塗層の上に重なる上部サイズ塗層を含む、請求項３１に記載の被覆研磨製品。
【請求項３３】
さらに該構造塗層及び該支持体の間に配置される従順塗層を含む、請求項３０に記載の被覆研磨製品。
【請求項３４】
さらに該支持体上に該構造塗層に向かう側に重なる下塗りを含む、請求項３０に記載の被覆研磨製品。
【請求項３５】
該組成物は該研磨粗粒子を約0.1〜約85重量パーセント、該ナノ粒子結合剤を約0.1〜約80重量パーセント、及び該可塑剤を約0.5〜約40重量パーセント、該組成物の全固体含有量に基づく重量パーセント含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項３６】
該組成物は約10〜50重量パーセント研磨粗粒子、約50〜90重量パーセントナノ粒子結合剤、及び約0.5〜15重量パーセント可塑剤を含む、請求項３５に記載の被覆研磨製品。
【請求項３７】
該組成物は約15〜40重量パーセント研磨粗粒子及び約60〜85重量パーセントナノ粒子結合剤を含む、請求項３６に記載の被覆研磨製品。
【請求項３８】
該製品は歯科用途に適合され、歯または義歯用に有効である、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項３９】
懸濁液で供給される生、未焼成凝結体を含み、該凝結体は通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有し、該凝結体は研磨粗粒子とナノ粒子結合剤を含む、研磨スラリー。
【請求項４０】
該凝結体は水性懸濁液で供給される、請求項３９に記載の研磨スラリー。
【請求項４１】
通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有する凝結体、該凝結体は研磨粗粒子とナノ粒子結合剤を含み；及び
該凝結体の位置を互いに関して固定する相互凝結体結合物質を含む結合研磨製品。
【請求項４２】
通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有する生、未焼成研磨凝結体を含み、該凝結体は研磨粗粒子、ナノ粒子結合剤、及び可塑剤を含む組成物から形成される、微粒物質。
【請求項４３】
研磨微粒物質を形成する方法であって、液体運搬体、研磨粗粒子及びナノ粒子結合剤を含むスラリーを形成すること；
及び
該スラリーを噴霧乾燥して該研磨粗粒子及び該ナノ粒子結合剤を含有する生、未焼成凝結体を形成し；および
研磨製品において用いる該凝結体を分級することを含む、方法。
【請求項４４】
該スラリーはさらに可塑剤を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
噴霧乾燥は温度400℃未満で実施される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
噴霧乾燥は温度350℃未満で実施される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
該凝結体を支持体に接着し、被覆研磨製品を形成することを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
さらに該凝結体を互いに粘着し、結合研磨製品を形成することを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
さらに該凝結体を水性基剤で展開し、スラリーを形成することを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
工作物を機械加工する方法であって、初表面粗さRaiを有する工作物を供給し；
該工作物を単一研磨製品で研磨し、該工作物から資材を除去することを含み、
該工作物は仕上げ表面粗さRafを有し、しかもRafは0.2Rai以下であり、該仕上げ表面粗さは前記単一製品で別研磨製品を用いずに達成される、方法。
【請求項５１】
Rafは0.1Rai以下である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
Rafは0.05Rai以下である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
Rafは0.01Rai以下である、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
該研磨製品は生、未焼成研磨凝結体を含み、該凝結体は通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有し、該凝結体は研磨粗粒子とナノ粒子結合剤を含む、請求項５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に研磨微粒物質、研磨微粒物質を組込む研磨製品、及び工作物を機械加工する方法に向けられる。
【背景技術】
【０００２】
研磨製品は一般に研磨微粒物質を含有するかそれから形成される。そのような研磨微粒物質はスラリー形態のような自由研磨剤、または固着研磨剤、典型的には被覆研磨剤か接着研磨用品として使用可能である。研磨製品は異なった工業でラップ仕上げ、研出し、または磨きによるような工作物を機械加工するために使用される。研磨用品を利用する機械加工は光学機械工業から、自動車塗料補修工業、歯科用途、金属加工品仕上げまで広工業範囲にわたる。手によるかまたは回転式艶出し器（無作為及び固定軸の両方）、及び調帯ならびに振動砂磨き装置のような通例利用できる工具を絶えず用いるような機械加工はまた家庭用途で消費者によってもなされる。これらの例各自で研磨剤は塊状材料を取り除く及び／又は製品表面特性（例えば、平面性、ざらつき）をとるのに使用される。
【０００３】
表面特性は光沢、きめ、及び均一性を含む。例えば、金属部品製造業者は研磨用品を微艶出し面に使用し、よく一様平滑面を望む。同様に光学機械製造業者は無欠点表面を生じ、光の回折及び散乱を防止する研磨用品を望む。この故に研磨用品の研磨面は一般に表面品質に影響する。
【０００４】
化学合成経路を通じてまたは塊状材料加工処理経路を通じるような研磨粒子形成はかなり十分に発達した成熟技術領域と考えられる。それ故に顕著な開発物資は被覆研磨剤の文脈内の強化研磨剤製品及び結合研磨剤の関係において特定三次元構造ならびに配合の発現のようなマクロ構造の発現に奉げられた。続けられる開発にもかかわらず必要は当該分野で改良微粒物質について存在し続ける。
【０００５】
微粒物質は本質的にアルミナ、珪素炭化物、シリカ、セリアのような単一相無機物質、及び立方晶窒化硼素ならびにダイヤモンドのような硬質高性能超砥粒を含む。向上され、もっと精巧にもされる研磨性質は複合微粒物質の発現を通して達せられた。そのような物質は揮発または蒸発を通した液体運搬体の除去を含み、生凝集物を後に残し、高温処理（すなわち、焼成）が続いて有効焼成凝集物を形成するスラリー処理路によって形成されることができる結合体の形成を含む。
【０００６】
そのような複合凝集物は異なった研磨製品展開で商業使用を認めた。しかしながら工業界はさらに改良された微粒物質までも及び特に向上機械加工性能を提供することが可能である複合凝結体を求め続けた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
1つの実施形態によれば被覆研磨製品は支持体及びそれに結合される微粒質を含み、微粒質は通常回転楕円面形または円錐曲線回転体形を有する生、未焼成凝結体を含有し、凝結体は研磨粗粒子、ナノ粒子結合剤を含む組成物から形成される。
【０００８】
別実施形態によれば研磨スラリーは懸濁液で供給される生、未焼成研磨凝結体を含み、凝結体は通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有し、凝結体は研磨粗粒子とナノ粒子結合剤を含む。
【０００９】
別実施形態によれば結合研磨剤形態の固着研磨剤は互いに関して所定の位置に相互凝結体結合剤で固定される生、未焼成凝結体を含み、凝結体は通常回転楕円面または円錐曲線回転体形を有し、凝結体は研磨粗粒子とナノ粒子結合剤を含む。
【００１０】
別実施形態によれば研磨微粒物質を形成する方法は液体運搬体、研磨粗粒子及びナノ粒子結合剤を含むスラリーを形成すること；及びスラリーを噴霧乾燥して研磨粗粒子及びナノ粒子結合剤を含有する生、未焼成凝結体を形成することを含む。さらにまた凝結体は研磨製品における使用に分級される。
【００１１】
別実施形態によれば工作品を機械加工する方法は初表面粗さRaiを有する工作品を供給し、工作品を単一研磨製品で研磨し、工作品から物質を取り除いて、工作品は仕上げ表面粗さRafを有し、Rafは0.2 Rai以下である、ことを含む。
【００１２】
本開示はもっとよく理解され、多くの特徴ならびに利点は添付の図面を参照することにより当該分野で熟練したものに明らかにされることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の1つの実施形態によって支持体被膜においてシリカナノ粒子と組合わせられたダイヤモンド粗粒を含む研磨凝結体を示し、走査電子顕微鏡で撮影された微小写真である。
【図２】本開示の1つの実施形態によって支持体被膜においてシリカナノ粒子と組合わせられたダイヤモンド粗粒を含む研磨凝結体を示し、走査電子顕微鏡で撮影された微小写真である。
【図３】本開示の1つの実施形態によって支持体被覆においてシリカナノ粒子と組み合わせられたダイヤモンド粗粒を含む研磨凝結体を示し、走査電子顕微鏡で撮影された微小写真である。
【図４】本開示の別実施形態によって支持体被膜においてシリカナノ粒子と組み合わせられた炭化珪素を含む研磨凝結体を示し、走査電子顕微鏡で撮影された微小写真である。
【図５】本開示の別実施形態によって支持体被膜においてシリカナノ粒子と組み合わせられた炭化珪素を含む研磨凝結体を示し、走査電子顕微鏡で撮影された微小写真である。
【図６】本開示の別実施形態によって支持体被膜においてシリカナノ粒子と組み合わせられた炭化珪素を含む研磨凝結体を示し、走査電子顕微鏡で撮影された微小写真である。
【図７】実施形態による実例の熱重量分析法（TGA）の結果を示す図である。
【図８】実施形態に該当する凝結体を含有するダイヤモンドの合成後熱処理結果を示す図である。
【図９】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１０】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１１】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１２】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１３】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１４】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１５】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【図１６】異配合または加工媒介変数に従って形成される異なった凝結体を示す図である。
【００１４】
異なる図面で同参照符号の使用は同様または同一項目を指示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施形態によれば機械加工作業に特に適当である研磨凝結体が提供され、研磨は物質を除去し、表面品質を改良するために実施される。研磨凝結体はスラリー基剤処理を通して形成されることができる。ここで実施形態は噴霧乾燥を利用し、ただし、凝結体の組成物質及び水のような液状運搬体を含有するスラリーは一緒に混合され、液滴に噴霧され、そして乾燥される。もっと詳細に一定の実施形態は微粒子形態であることが可能である研磨粗粒、ナノ粒子の形態であることが可能である結合剤、取扱い及び加工処理容易のために水であることができる液状運搬体を組み合わせる。異なった実施形態はさらに分散剤として知られる可塑剤をスラリーに含み、かくして形成される噴霧乾燥凝結体内で研磨粗粒の分散を促進する。
【００１６】
ここで使用されるときは術語「微粒子」は約0.1μm〜約50μm、好ましくは0.2μm、0.5μm、もしくは0.75μm以上、しかも約20μm以下、10μm以下ほどの平均粒度を有する粒子をいうために使用されることが可能である。特定実施形態は平均粒度約0.5μm〜約10μmを有する。
【００１７】
ここで使用されるときは術語「ナノ粒子」は約5 nm〜約150 nm、典型的には約100 nm、80 nm、60 nm、50 nm未満、もしくは約40 nm未満の平均粒度を有する粒子をいうために使用されることが可能である。ナノ粒子の代表的平均粒度は約20 nm〜約50 nmの範囲内にある。
【００１８】
ここで使用されるときは術語「凝結体」は凝結体粒子を圧力または動揺の適用でより小粒子に比較的分解または砕解し難い意味で組み合わされた複数の小粒子から製造される粒子をいうために使用されることが可能である。これは圧力または手動揺の適用によるように比較的凝結体粒子を分解または粒子をもとの小粒子に砕解容易である意味で組み合わされた複数の小粒子から製造される粒子をいうためにここで使用される術語「凝集物」と対照的である。現実施形態によれば凝結体は、微粒子範囲内の寸法を有する研磨粗粒と研磨粗粒が包埋されるか含有される凝結体母材を提供するナノ粒子結合剤の両方を含む複合構造を有する。もっと詳細に記述されることになるように実施形態による凝結体はナノ粒子結合剤において研磨粗粒の一様分布を特性とする傑出した組織形態を有する。
【００１９】
顕著な結果について異なった実施形態による凝結体は生、未焼成状態にある。ここで凝結体は仮焼、焼結、または微結晶寸法、列理寸法、密度、引張強さ、ヤング率、及び凝集物の同様のものを変更する再結晶のような顕著な形成後熱処理なく研磨製品としてかそれに活用される。そのような熱処理過程は一般的にセラミック加工において実施され、有用製品を提供するがここでは活用されない。そのような熱処理工程は400℃、通常500℃およびそれより上を超過して実施される。実際は温度はかなりのセラミック種で800℃〜1200℃およびそれより上の範囲で容易に変動することができる。
【００２０】
研磨粗粒子は一般に約3超過、及び好ましくは約3〜約10のモース硬度を有する。特定用途として研磨粗粒子はモース硬度5、6、7、8、もしくは9以上を有する。研磨粗粒子は一般に研磨凝結体で一次活性研出しまたは磨き剤として働くらしい。適性研磨組成物の例は炭化物、酸化物、窒化物のような非金属、無機固体ならびに相当炭素質物質を含む。酸化物は酸化珪素（水晶、クリストバライトおよびガラス状形態のような）、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムを含む。炭化物及び窒化物はこれらに限定されないが炭化珪素、アルミニウム、硼素窒化物（立方晶窒化硼素を含む）、炭化チタン、窒化チタン、窒化珪素を含む。炭素質物質は広く合成ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、およびフラーライトのような関連炭素質物質ならびに集成ダイヤモンドナノ小枝を包含するダイヤモンドを含む。物質はまた例としてガーネット、クリストバライト、水晶、コランダム、長石のような広範囲の天然産出採掘鉱物質を含む。本開示の一定実施形態はダイヤモンド、炭化珪素、酸化アルミニウム、および／または酸化セリウム物質を利用し、ダイヤモンドが顕著に効果的であると証明される。加えて熟練を有するものは望ましい硬度特性をもつ異なった他の組成物は本開示の研磨凝結体で研磨粗粒子として使用されるものであることを認めるであろう。ほかに本開示による一定実施形態で二以上の異なる研磨粗粒子は同一凝結体に使用可能である。
【００２１】
前述記載からわかるだろうように広範多種の研磨粗粒子は実施形態で活用されることが可能である。前述の中で立方晶窒化硼素及びダイヤモンドは「超研磨」粒子と考慮され、広まった商業使用を高度限界磨き作業を含む特殊機械加工作業に求めた。さらにまた研磨粗粒子は凝結体に組込み前に各個粒子に金属塗被を形成するように処理されることが可能である。超研磨粗粒は被膜に特に適当である。典型的金属塗被はニッケル、チタン、銅、銀及び合金ならびにそれらの混合物を含む。
【００２２】
大抵研磨粗粒子の寸法は微粒子範囲にある。研磨粗粒子は研磨凝結体ナノ粒子のような小粒子の研磨凝結体から形成されることができる、けれどももっと一般的に研磨グリットは微粒子範囲内の単一粒子から形成される。例えば、複数のナノ寸法のダイヤモンド粒子は集合されて微粒子のダイヤモンド粒度を規定する。研磨粗粒子の寸法は使用される粗粒子の類型に依存して変動できる。例として本開示の一定実施形態でダイヤモンド粗粒子が好ましくは使用され、約0.5〜2μm、約1μmほどの寸法を有する。本開示のほかの実施形態で炭化珪素粗粒子が好ましくは使用され、約3〜約8μmの寸法を有する。本開示のさらにほかの実施形態で酸化アルミニウム粗粒子が好ましくは使用され、約3〜約5μmの寸法を有する。
【００２３】
研磨粗粒子は大抵凝結体の約0.1％〜約85％間で構成することが可能である。凝結体はもっと好ましくは研磨粗粒子の約10％〜約50％間を含む。
【００２４】
本開示による1つの実施形態で研磨凝結体は単一寸法の研磨粗粒子を使用して形成されることが可能であり、粗粒子及び結果として生ずる凝結体の寸法は望ましい磨き適用に合わせて作られる。別実施形態で二以上の異なる寸法の研磨粗粒子の混合物は組み合わせて使用されることが可能であり、各粗粒子寸法にあるとする有利な特性を有する研磨凝結体を形成する。
【００２５】
本開示による研磨凝結体は上述のとおりナノ粒子結合剤物質を含む。ナノ粒子結合剤は一般に研磨凝結体内で研磨粗粒子を形成し結合させる連続基材相を形成し、結合剤の範疇に入る。この点でところが一方で連続基材相を形成するナノ粒子結合剤それ自体は親密接触であり、連結され、ある程度は互いに原子結合される個々に識別できるナノ粒子から構成されることを意味されるだろう。しかしながらかくして形成される凝結体の生、未焼成状態のために各個ナノ粒子は焼結セラミック物質の場合においてのように大抵融合されず、結晶粒を形成する。ここで使用されるようにナノ粒子結合剤の記述は一または多数種の結合剤に及ぶ。
【００２６】
粗粒物質は一次研磨剤としての機能を果たすと考えられるところが、ナノ粒子物質は本開示の凝結体の多少の実施形態で二次研磨剤としての機能を果たすこともできる。凝結体の寸法及び磨き特性はナノ粒子結合剤物質の組成、ナノ粒子結合剤物質と研磨粗粒子の相対濃度比率、及び研磨粗粒子の寸法のような母数を変動することにより調整されることが可能である。ナノ粒子結合剤物質はそれ自体液体コロイドまたは懸濁液のナノ寸法の二酸化珪素（コロイドシリカとして知られる）のような大変細度セラミック及び炭素質粒子を含むことが可能である。ナノ粒子結合剤物質はまたこれらに限定されないがコロイドアルミナ、ナノ寸法の酸化セリウム、ナノ寸法のダイヤモンド、及びそれらの混合物を含むことが可能である。コロイドシリカは本開示の一定実施形態でナノ粒子結合剤として用いるために好ましい。例えば、好結果に使用された商業的利用可能なナノ粒子結合剤はコロイドシリカ溶液BINDZEL 2040 BINDZIL 2040（Eka Chemicals Inc. of Marietta、Georgiaから利用可能）ならびにNEXSIL 20（Nyacol Nano Technologies, Inc. of Ashland、Massachusettsから利用可能）を含む。
【００２７】
混合物は噴霧乾燥され、凝結体を形成する前に混合物は約0.1％〜約80％の間、好ましくは湿量基準で約10％〜約30％の間で変化するナノ粒子結合剤物質量を含むことが可能である。形成された研磨凝結体においてナノ粒子結合剤物質は乾燥重量基準ですべて凝結体の約1％〜約90％間、好ましくは凝結体の約20％〜約80％間、最も好ましくは凝結体の約50％〜約75％間を構成することが可能である。
【００２８】
研磨凝結体を形成するスラリーは主として可塑剤として働き、分散剤としても知られ、かくして形成される凝結体内で研磨粗粒の分散を促進する別物質を含む。使用される低加工温度のために可塑剤はかくして形成される凝結体に残るらしく、熱重量分析法（TGA）で残存するとして定量化された。可塑剤はまた混合物が噴霧乾燥されるときに粗粒子及びナノ粒子結合剤物質を凝結体に結合させることを援助するかもしれない。
【００２９】
この点で図７はSiC含有凝結体及びダイヤモンド含有凝結体両方のTGA分析結果を示し、250℃〜およそ400℃の残存可塑剤除去を示す。注についてダイヤモンドは高温で焼き切れることがわかった。TGA分析が純粋に特性決定手段として行なわれ、凝結体がさらされる高温は凝結体を形成する処理流れの部分ではなかったことは言及に耐える。
【００３０】
可塑剤は界面活性剤ならびにほかの界面張力改質剤を含む有機及び無機物質の両方を含む。特定実施形態はポリマー及びモノマーのような有機種を使用する。例示的実施形態で可塑剤はポリオールである。例えば、ポリオールは単量体ポリオールであることが可能であるか重合体ポリオールであることが可能である。例示的単量体ポリオールは1,2-プロパンジオール；1,4-プロパンジオール；エチレングリコール；グリセリン；ペンタエリトリトール；マリトール、ソルビトール、イソマルト、またはそれらの任意組合せのような糖アルコール；またはそれらの任意組合せを含む。例示的重合体ポリオールはポリエチレングリコール；ポリプロピレングリコール；ポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール；ポリエチレンオキシド；ポリプロピレンオキシド；グリセリン及びプロピレンオキシド、エチレンオキシド、またはそれらの組合せの反応生成物；ジオール及びジカルボン酸またはその誘導体の反応生成物；天然油ポリオール；またはそれらの任意組合せを含む。例においてポリオールはジオール及びジカルボン酸またはその誘導体の反応生成物のようなポリエステルポリオールであることが可能である。別例においてポリオールはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、またはグリセリンおよびプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドの反応生成物のようなポリエーテルポリオールである。特に可塑剤はポリエチレングリコール（PEG）を含む。
【００３１】
可塑剤、特にポリエチレングリコールは分子量範囲を有することができる。適当分子量は50〜1000、50〜500、もしくは50〜400のように約10〜3000の範囲内にある。PEG 200は本開示の一定実施形態により著しく有用可塑剤であることがわかった。可塑剤濃度は混合物で噴霧乾燥前に約0.5％〜約40％の間、好ましくは約0.5％〜約5％の間で変化することが可能である。
【００３２】
はっきりわかるだろうように凝結体を形成する使用組成物は主要種の研磨粗粒、ナノ粒子結合剤、及び大抵可塑剤を含有する。これらの種は異なった凝結体を形成する組成物に相対含有量で存在することが可能である。凝結体の相対固体含有量は凝結体を形成する組成物において固体含有量を反映するだろう、けれども可塑剤の最終含有量は噴霧乾燥作業の間に凝結体において可塑剤保留性を示すTGA分析を通して乾燥／揮発のために変更されることが可能である。組成物は研磨粗粒子を約0.1〜約85重量パーセント、ナノ粒子結合剤を約0.1〜約80重量パーセント、可塑剤を約0.5〜約40重量パーセント、組成物の全固体含有量に基づく重量パーセント含むことが可能である。一定の実施形態で組成物は約10〜50重量パーセント研磨粗粒子、約50〜90重量パーセントナノ粒子結合剤、及び約0.5〜15重量パーセント可塑剤を含有できる。特別の実施形態は約15〜40重量パーセント研磨粗粒子及び約60〜80重量パーセントナノ粒子結合剤である。
【００３３】
揮発性液体は組成物にも含まれ、混合物が噴霧乾燥機に流入し、細凝結体液滴に噴霧され、そこで乾燥されることが可能であるほど、それで運搬体の機能を果たし、研磨粗粒子、ナノ粒子結合剤物質、及び可塑剤の混合物を液化または流動化する。ほかの揮発性液体は使用されることが可能であり、典型噴霧乾燥温度で追い払われるものであり、実質的に混合物の組成を変更しないが好ましくは揮発性液体運搬体は脱イオン水である。液化混合物は研磨粗粒子、ナノ粒子結合剤物質、及び可塑剤を含むことが可能であり、均衡は揮発性液体である。組成物はスラリー形態において水基剤であることができ、約7.5％〜約15％の間の研磨粗粒子、約2.5％〜約7.5％の間、および約0.5％〜約1.5％の間の可塑剤をスラリーの全重量に基づくパーセント含むことができる。
【００３４】
処理の間に本開示による一定の実施形態でどの集積静電荷も粗粒子から混合物へ添加より前に実質的に取り除くことが好ましいことが注目されるだろう。噴霧乾燥工程で形成される凝結体の安定性は粗粒子が実質的に集積クーロン電荷がないとすれば実質的に改良されることが認められた。一度よく混合されると研磨粗粒子、ナノ粒子結合剤物質、及び可塑剤の成分を含む液化混合物は噴霧乾燥機で研磨凝結体を形成するために処理される。
【００３５】
異なった噴霧乾燥器械は使用されることが可能であり、回転式噴霧装置、単流動ノズル噴霧装置、および双流動ノズル噴霧装置を含む。比較的小型研磨粗粒子を有する混合物には、そして比較的小凝結体を形成することに噴霧乾燥機は好ましくは回転式噴霧装置である。比較的大型研磨粒子を有する混合物、特に約80μm大のものには、そして比較的大凝結体、特に約90μm大のものを形成することに単流動または双流動ノズル噴霧装置は好ましいかもしれない。
【００３６】
噴霧乾燥器械は典型的には少なくとも2つの物質集合点、サイクロンに1つ、主乾燥室の底部に1つを含むものである。本開示によって形成される凝結体は両位置から集められることができる；しかしながらサイクロンから集められる凝結体は通常寸法が小で重量が軽いと認められたところが一方で主乾燥室から集められる凝結体は通常寸法が大で重量が重くなることが認められた。乾燥機のサイクロンから集められる凝結体は典型的に約5μm〜約25μmの寸法を有することが認められた。他方では主乾燥室から集められる凝結体は典型的に約20μm〜約100μmの寸法を有することが認められた。
【００３７】
噴霧乾燥を始めるためにスラリーは噴霧乾燥機器に通常定速度でポンプで注入される。スラリーは次に噴霧乾燥機内部の微粉細機または噴霧器を通過して通常回転楕円状液滴を形成する。噴霧装置を通過する間にこれらの液滴は熱空気渦に巻き込まれ、スラリーの液体部分は殆ど即時に蒸発し、スラリーの固体部分は凝結体を形成する。スラリーの液体部分を揮発し、固体粒子をあとに残す熱空気は375℃、350℃、もしくは300℃以下のように典型的には400℃以下である。典型的に噴霧乾燥は約90℃を越えるほど、約80℃を越える温度で実施される。特定実施形態は約90℃〜約250℃の温度で実施された。噴霧乾燥機の高温部分内の滞留時間は通常0.5〜10秒のように秒に限定され、典型的セラミック製品の焼結、仮焼、または焼成に関連した典型的な熱処理滞留時間と全く対照的であることが注目される。
【００３８】
スラリーは熱空気渦に入れば液体は大体吹き払われ、混合物は各研磨凝結体が形状において通常長円である多数凝結体を含む微粉に形成される。ここで使用されるときは術語「回転楕円状」とは球形、または楕円体およびほかの球順列を含む一般球形を有する凝結体をいい、噴霧乾燥法の当然の結果である。このように回転楕円面は球、楕円体、切形球及び楕円体を含む、しかしすべて一般に角型よりむしろ丸みのある構造を有する。はっきりわかるだろうように各凝結体はナノ粒子結合剤物質により一緒に結合される研磨粗粒子と蒸発されなかった可塑剤残量少しでも含有する。凝結体、噴霧乾燥工程の最終湿分は通常約1〜約3 wt％である。
【００３９】
有利に本開示によれば形成されたまま、未焼成、生の噴霧乾燥凝結体の組成または組織形態を顕著に改良する後続処理工程は有用研磨凝結体を生産するために必要とされない。実際には本開示の一定の実施形態によれば凝結体を製造する方法は本質的に前述の混合及び噴霧乾燥工程だけからなり、ほとんど目に見えて凝結体の組織形態に影響を及ぼすであろう熱処理工程は避けられる。詳細には物質が混合物のシリカまたはほかのナノ粒子結合剤を溶融、焼結またはさもなければ融解するために約500℃〜1000℃またはそれ以上の範囲の極高温に加熱される工程は実行されない。かくして本開示による一定の実施形態で凝結体製造方法の工程すべては約400℃またはそれ以下の温度で実行されることが可能である。
【００４０】
これは焼結工程を典型的に約500℃〜1000℃またはそれ以上の大変高温で要する集成粒子を有する研磨粉を製造する常法と対照的である。
【００４１】
凝結体は焼結または他の高温処理を要すると考えられないが形成される凝結体は高度に耐久性があるとわかった。詳細には一度形成されると凝結体はメチルエチルケトン（MEK）、イソプロピルアルコール（IPA）、及び1,4-ジオキサンを含む広範種類の化学溶剤で耐溶解性であることが認められた。
【００４２】
一度形成されると凝結体は支持体に適用されるかさもなければ磨き作業に利用される前に望まれる異なった寸法範囲に分級、または分割されることが可能である。研磨凝結体に加えて結果として生ずる粉末は望まれる粒子寸法より小さい物質量を含むことが可能である。かくして形成される凝結体から構成される微粒物質は通常約10μm〜150μmの範囲内の平均粒度を有する。典型的に物質は約25μm以上のように約20μm以上の平均粒度を有する。平均粒度の上限は製法束縛及び特定の最終用途適用で推進され、一般に物質は約90、80μm以下のように、もしくは70μm以下までも約100μm以下の平均粒度を有する。一定の実施形態で凝結体物質の平均粒度は好ましくは約20μmと50μmの間である。凝結体の大きさ、及び寸法範囲は調整されることが可能であり、混合物の組成及び噴霧乾燥機供給量を含む多くの因子に依存することが可能である。例えば、ほぼ10μm．20μm、35μm、40μm、及び45μmのものを含む寸法の研磨凝結体は回転式微粒化噴霧乾燥機を用いてうまく生産された。
【００４３】
倍率のもとで見ると凝結体は通常回転楕円形を有し、図４〜図６の走査電子顕微鏡写真で見えるほど丸くまたは球状に特性を決定される。しかしながら多少の例で凝結体は凝結体の中心近傍に空隙を有し、かくして図１〜図３の走査電子顕微鏡写真で見えるもっと楕円曲線回転体もしくは円環体同様形状を示すことが観察された。ダイヤモンド粗粒のような研磨粗粒物質の各個粒子は凝結体表面に一緒に凝集する各個粗粒子の比較的少ない事例で凝結体表面の上及びその内側以内に分散されることを観察されることがある。図１〜図６は樹脂結合剤系で一緒に結合される分散された各個凝結体を示すことが注目される。
【００４４】
[０００１]研磨凝結体のさらなる検討は一定の実施形態は中空回転楕円体から構成されることを現わした。そのような粒子は凝結体平均粒度の約0.08〜0.4倍の範囲内で肉厚twを有する厚殻ラケットボールになぞらえられることができる。工程助変数及び組成助変数は約0.1、0.15倍凝結体平均粒度以上の肉厚のような異なる肉厚を遂げるように改良されることができる。肉厚の上限は0.35、0.30、0.25、もしくは0.20倍凝結体平均粒度の程度であることが可能である。追加的検討は比表面積（SSA）が通常2 m2/g超過、10 m2/g超過のように10 m2/g超、もしくは15 m2/g超であることを示す。最大SSAは100 m2/g以下のように150 m2/g以下であることが観測された。
【００４５】
一度形成されると研磨凝結体は適当分級で「そのまま」使用されることができ、粒度分布を精製する。過度熱処理のような合成後処理工程は凝結体が生、未焼成状態で使用されるほど避けられるところが、凝結体は各個研磨粗粒が被覆されることができるものと大体同じように金属被膜で被覆されることができる。金属被膜ニッケル、チタン、銅、銀及び合金ならびにそれらの混合物。
【００４６】
一度生成されると研磨凝結体は直接ばらまたは「自由」研磨粉として使用されることが可能である。これに関連して凝結体から形成される研磨粉は乾燥粉末またはスラリーを与えるように水のような液体で濡らされた粉末として改良性能のために使用されることが可能である。研磨粉はまた磨きペーストまたはゲルに均質混合されることが可能である。そのように生成される研磨粉は有利に半導体工業で使用される化学機械的平坦化（CMP）、異なった物質の細表面仕上げ、及び天然と人造両方の歯科物質を磨くような多数の他物質の仕上げおよび／または磨きに使用されることが可能である。代替に凝結体は固着研磨剤に構成され、術語は被覆ならびに結合研磨製品を広く包含する。
【００４７】
しかしながら本開示の他実施形態で研磨凝結体は好ましくは凝結体を支持体表面上に接着するのに使用される樹脂物質と組み合わせられる。凝結体を樹脂結合物質と組み合わせる過程はスラリー形成を含み、凝結体、樹脂及び他添加剤は一緒に組み合わされ、支持体に塗被され、または特有の処理路で凝結体は静電誘引を通じてまたは単純に重力を通じて樹脂塗被支持体に配置される（例えば、支持体に振りかけられる）。後の接近方法は当該分野でよく理解され、大抵最初に「構造塗層」を支持体に付着し、構造塗層の凝結体塗布および続いて「糊付け塗層」の付着である。所望により超糊付け塗層は糊付け塗層に付着されることが可能である。さらにまた従順塗層は構造塗層と支持体の間に配剤されることが可能である。別例で下塗りは支持体の上に構造塗層に向かう側に配剤されることが可能である。
【００４８】
支持体をスラリー塗被することに関して凝結体に加えてスラリーは大抵また水か有機溶剤のような溶剤と高分子樹脂物質も含む。適性高分子樹脂物質はポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリシロキサン、珪素樹脂、酢酸セルロース、ニトロセルロース、天然ゴム、スターチ、セラック、及びそれらの混合物を含む。最も好ましくは樹脂はポリエステル樹脂である。スラリーは追加的に他成分を含むことが可能であり、凝結体粒子を支持体上に結合するために設計される結合系統を形成する。スラリー組成物は例えば、高剪断混合機を使用して完全混合される。
【００４９】
凝結体粒子を含有するスラリーは好ましくはナイフ延展機を用いて支持体に塗布され、塗膜を形成する。選択的にスラリー塗膜はスロットダイ、グラビア、または逆転グラビア塗布法を用いて塗布されることが可能である。被膜厚さは乾燥後に約1〜約5ミル厚で変化することが可能である。支持体はナイフ延展機のもとで望まれる塗被速度で供給されるので凝結体粒子スラリーは支持体に望まれる厚さに塗布される。塗被速度は好ましくは秒毎に約10〜約40フィートである。
【００５０】
塗被支持体は次に樹脂を硬化して凝結体粒子を支持体に結合するために加熱される。一般に塗被支持体はこの硬化過程の間に約100℃〜約250℃未満の間の温度に加熱される。本開示の一定の実施形態で硬化工程は約200℃未満の温度で実行されることが好ましい。
【００５１】
一度樹脂が硬化され、凝結体砥粒が支持体に結合されれば塗被支持体は多様な素材除去、仕上げ及び磨き用途に使用されることが可能である。
【００５２】
本開示の代替実施形態で研磨凝結体は基材に直接混和されることが可能である。例えば、凝結体はポリエステル樹脂に混合され、この凝結体及びポリマー混合物は次いで支持体に形成されることが可能である。
【００５３】
本開示のなおまた代替実施形態で研磨凝結体は接着剤を塗被されそして次に封止される支持体に適用されることが可能である。この被覆技法は典型的に在来紙やすりに使用されるものと同様であり、前に参照される。この実施形態で研磨凝結体は好ましくはスラリーに混合されない。代わりに研磨粉を含有する凝結体は好ましくは接着剤が既に適用された支持体に供給され、構造塗層、糊付け塗層を媒介として封止が続く。所望により支持体は従順塗層または下塗りで前処理されることが可能である。
【００５４】
本開示の代替実施形態で研磨凝結体は電気めっき、静電、吹付被覆及び吹付粉体被覆法により支持体またはほかの資材に適用されうる。
【００５５】
研磨被覆支持体はそれらにほかの資材を仕上げおよび／または磨くラップ仕上げ皮膜または微小仕上げ皮膜として使用されることが可能である。この方法で被覆される支持体物質はこれらに限定されないがポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレン、DuPontからのKAPTONのようなポリイミド、不織布、織布、紙、及び銅、アルミニウム、ならびに鋼箔を包含する金属を含む。ポリエステルフィルムは支持体物質が本開示の一定実施形態であるときに特に好ましい。適当支持体は被覆される前に約1〜約14ミルの厚さを有する。
【００５６】
さらにまた研磨凝結体はダイヤモンド研削砥石および他の研削砥石のような結合研磨剤に組み込まれることも可能である。結合研磨剤はまた、例えばはしご状桟に適用されることが可能である高牽引滑り止め物質を提供するためにも使用されることが可能である。ここで典型的結合研磨剤は一般平面構造よりむしろ三次元構造の被覆研磨剤であり、凝結体が埋込まれる３次元母材の結合物質を含む。すなわち結合物質は凝結体の位置を互いに関して固定し、凝集間相として存在する。結合研磨剤は樹脂、ガラス、金属のような広範な種類の結合剤を活用するところが、ガラス及び金属結合物質のようなかなりの薬剤は高温加工処理を要する。それ故に凝結体の未処理構造を保つために一般に高硬化温度を要する樹脂系が使用されるか、UVのような化学線で硬化されることができる。
【００５７】
本開示による1つの実施形態で研磨製品は電気通信ケーブル、特に光ファイバーケーブルを仕上げ及び磨くことに使用されることができる。光ファイバーケーブルは厖大データ量を高速で光パルスの形態で伝送することができる。これらの光パルスに相互に連結した光ファイバーケーブル間または光ファイバーケーブル及び接続電子装置間で有効伝送されることを許容するために、しかしながら光ファイバー連結器の端末は清浄に切断されるか開裂され、そして次に極平滑面及び適切先端外形を生ずるように高度に磨かれなければならない。本開示により生成され、通常円板か板形態に切断される研磨支持体皮膜はこの目的に使用されることが可能であり、光ファイバー連結器端末の磨きに高度に効果的であることが認められた。
【００５８】
光ファイバー連結器を磨くことに使用されるときに研磨支持体皮膜は好ましくはダイヤモンド粗粒から形成され、シリカナノ粒子結合剤と組み合わせられる凝結体から生産される。粗粒子は好ましくは約1μmの寸法を有し、凝結体の全寸法は好ましくは約30μm〜約80μmである。これらの凝結体は好ましくはポリエステル皮膜支持体に結合される。適当12連結器磨き機械はドマイル・エンジニアリング・オブ・ロチェスター（Domaille Engineering of Rochester、Minnesota）から利用可能であり、光ファイバー連結器を磨く本開示の研磨支持体皮膜で、例えば約60 rpmの速度において約8 psiの加圧力で使用されることが可能である。
【００５９】
本開示による別実施形態で研磨製品は素材除去、鋼板のような硬質金属表面を仕上げ及び磨くことに使用されることが可能である。金属表面を磨くことに使用されるときに研磨支持体皮膜は好ましくはダイヤモンド粗粒から形成され、シリカナノ粒子結合剤と組み合わせられる凝結体から生産される。粗粒子は好ましくは約1μmの寸法を有し、凝結体の全寸法は好ましくは約30μm〜約80μmである。これらの凝結体は好ましくはポリエステル皮膜支持体に結合される。この研磨製品を使用して表面磨きは、例えばシュトルーエル金属バフ盤（シュトルーエル・インク・オブ・ウェストレイク（Struers, Inc. of Westlake、Ohio）から利用可能）を用いて実施されることが可能であり、600 rpmの速度で15ニュートンの加力をもって動作する。代替に硬質金属表面はまたシリカと組み合わせられる炭化珪素粗粒から形成される研磨凝結体を使用して磨かれることが可能である。
【００６０】
本開示による別実施形態で研磨製品は素材除去、銅もしくは黄銅のような軟質金属表面を仕上げ及び磨くことに使用されることが可能である。金属表面を磨くことに使用されるときに研磨支持体皮膜は好ましくはダイヤモンド粗粒から形成され、シリカナノ粒子結合剤と組み合わせられる凝結体から生産される。粗粒子は好ましくは約3〜5μmの寸法を有し、凝結体の全寸法は好ましくは約30μm〜約80μmである。これらの凝結体は好ましくはポリエステル皮膜支持体に結合される。この研磨製品を使用して表面磨きは、例えばシュトルーエル金属バフ盤（シュトルーエル・インク・オブ・ウェストレイク（Struers, Inc. of Westlake、Ohio）から利用可能）を用いて実施されることが可能であり、150 rpmの速度で45ニュートンの加力をもって動作する。代替に軟質金属表面はまたシリカと組み合わせられる炭化珪素粗粒から形成される研磨凝結体を使用して磨かれることが可能である。
【００６１】
本開示によるなおまた別実施形態で研磨支持体は塗面のような塗布面を仕上げ及び磨くことに使用されることが可能である。詳細に研磨支持体皮膜はバフ磨きまたは艶出塗装自動車表面に使用されることが可能である。塗装自動車表面を磨くことに使用されるときに研磨支持体皮膜は好ましくはシリカナノ粒子結合剤中に埋込まれる炭化珪素から形成される凝結体から生産される。粗粒子は好ましくは約3μm〜約8μmの寸法を有し、凝結体の全寸法は好ましくは約30μm〜約50μmである。これらの凝結体は好ましくはポリエステル皮膜支持体に結合される。
【００６２】
ほかの実施形態は特に歯科用途において仕上げを含むことができる。そこでここに記述される未処理、未焼成凝結体を含有する被覆研磨剤のような研磨製品は全くうまく歯および義歯を仕上げることに活用されることができる。
【００６３】
典型的に前述されるもののような物資磨きは多段階増分過程で実施される。表面は最初に比較的粗研磨材で磨かれ、次にやや細研磨材で再度磨かれる。この過程は数回繰返され、各逐次再磨きは表面が望まれる平滑度に磨かれるまで漸進的細研磨材で実施される。この形式の多段階磨き手順は典型的に研磨剤の粒子が除去される引掻き寸法と同じ尺度になければならないので慣用的に必要とされた。一定の磨き剖験計画案は3の係数だけ減少される粗粒寸法、及び付随Ra（研磨製品及び工作品後機械加工工程上の両方に関して）を有する逐次細製品を使用する。すなわち逐次細製品はその前機械加工工程から欠点除去を確保するために通常3の係数だけの減少に限定される（例えば、9μmから6μm、3μm粗粒寸法）。
【００６４】
しかしながら慣用多段階手順に対比して光学繊維系連結器、金属表面、ならびに塗装自動車表面、および義歯のような資材からの広範な種類の工作品は単段階過程で多数よりもむしろ、本開示による被覆研磨製品のような単一研磨製品を使用して磨かれることが可能であることが全く驚くほど望外に認められた。この結果は全く驚くべきであり、高度に有利である。本開示による研磨支持体が使用されるときに全研磨は1つだけの研磨剤を用いて実施されることが可能であることが認められた。これは望まれる磨き平滑度を達するために必要とされる時間のかなりの減少、および目立つ原価低減に結果としてなる。
【００６５】
理論により束縛されることなく利点は本開示の凝結体で認められる特有の性質に由来することが可能であると考えられる。表面の平均粗さ、もしくはRaは表面の全高分布の変動率の測度である。低粗さ値は一般により平滑であり、表面の異なる位置選定間の小さい全高変動を有する表面を示す。研磨材の粗さ値が測定されれば観測される粗さ値は典型的に研磨粒子の粒度に相互関係を示されることができる。例えば、常用ダイヤモンド粗粒研磨剤でダイヤモンド粗粒の寸法と研磨剤の予想粗さ値は典型的に次のとおりである：
【００６６】
【表１】
2010516487.tif 000003
【００６７】
表面を望まれる最終最大粗さに（すなわち望まれる最終最小平滑度に）仕上げるか磨くために慣習的に該当する最大粗度を有する研磨剤が用いられなければならない。
【００６８】
しかしながら本開示の凝結体は一般的に同等寸法を有する粗粒子に予想されるであろうものを超過する粗さ値を有すると認められた。かくして典型的30ミクロンダイヤモンド粗粒子は一般に約2.5μmの粗さ値を有するであろうところが（前に示されるように）、本開示によって1ミクロンダイヤモンド粗粒とシリカナノ粒子結合剤から形成される30ミクロン凝結体は約5μm〜約6μmの粗さ値を有することが認められた。
【００６９】
さらにもっと驚くほどこの高粗さ値にもかかわらず本開示によるこれら同凝結体は細表面磨きに使用されることが可能であることが認められた。随分1μm下の粗さ値に該当する仕上げ表面平滑性は再度約5μm〜約6μmの粗さ値に測定された前述ダイヤモンド粗粒及びシリカ凝結体を使用して達成されることが可能である。慣用的に約1μm以下の寸法を有する粗粒子は表面をこの平滑度に磨くために必要とされるであろう。
【００７０】
もっと具体的に多くの実施形態の試験に基づいて加工品の初表面粗さは単一工程で常用単一研磨製品の能力をずっと越える単一研磨製品を利用して機械加工され、磨かれることができることがわかった。例えば、初表面粗さRaiを有する工作物について実施形態はここで工作物を研磨する結果として初表面粗さRaiを最終表面粗さに減少する能力を示され、最終表面粗さRafは0.1 Rai以下のように0.2 Rai以下である。単一製品を利用することによる表面粗さの減少の前述達成は、技術の現状が一般に単一製品を利用する表面粗さ減少においてとても限定されるので顕著な注意に耐える。実際に表面粗さ減少は0.5 Rai以下の値に、さらに約0.01 Rai以下も測定され、表面粗さRaの大きさについて顕著な2階数の減少を示す。
【００７１】
実施形態がここでそのような機械加工効果を説明し、多くの場合に加工品でRaの大きさについて1以上の階数に及ぶ正確な理由に関して完全に理解されてはいないところが、顕著な複合構造を有する現生、未焼成凝結体は補完併路を通して機械加工に信頼できることが理論づけされる。例えば、凝結体寸法は大欠点削減（例えば、加工品の6〜7μm引掻きの除去）に信頼できると考えられる。それに対し一次研磨粗粒は中間寸法の欠点の同時削減に信頼できると考えられ、工作物のRa値をもっとさらに下向する。しかもナノ粒子結合剤は工作品の超細磨きに寄与し、工作物のRa値をかなりの加工品に観測されるおよそ10〜20ナノメートルのようなナノメートル領域に下げる。
【００７２】
生、未焼成状態の凝結体は前述される顕著な機械加工効果に寄与することが強調される。凝結体を生、未焼成状態で持続することにより、ナノ粒子結合剤は連結されてある程度は共に原子結合される粒子からなるところがやはりナノ粒子微分子の望ましい超細磨き性を保持し、その性状は高温熱処理を通してそこなわれるであろうことは言うまでもない。すなわち凝結体の多作用性質は制御作業条件を通して持続され、凝結体が顕著な継続時間といったらよいものにわたって高温にさらされることを顕著に防止する。ここでそれはおそらくただ温度だけでなく高温凝結体崩壊の原因であるであろう滞留時間でもあることが言及される。例えば噴霧乾燥の間に、凝結体を形成する固体部分を含有する液滴は典型的に約400℃までのような高温にほんの数秒間さらされ、ところが一方で焼結、仮焼などのような常用高温セラミック製法は一般におよそ15分から多重時間の滞留時間を活用する。しかるべく現実施形態による凝結体はもしそのような上昇が秒程度に制限されるとすれば生状態を高温暴露でも持続することが可能であることはもっともである。そのようなことは噴霧乾燥過程に高温が活用された程度まで実情であろう。
【００７３】
比較試験に基づいてスラリー組成物で可塑剤の均質混合は高度に有効成果でありうることも言及される。もっと特別にはダイヤモンド／コロイドシリカ含有凝結体の試験において可塑剤の除去は顕著な負影響があった。可塑剤は懸濁液またはスラリー形態で研磨粗粒の分散を持続するのを助長し、処理の間に懸濁液を安定させる。噴霧乾燥で研磨粗粒は大変よく分配されて残ることが観測された。可塑剤がスラリー組成物から取り除かれれば結果として生ずる凝結体は初めに異ならず現われ、必要取扱い未処理強度を有した。しかしながら研磨製品展開で機械加工結果は観測される凝結体破損をもって不良であった。どの特定理論によっても束縛されることを求めないで可塑剤はもっと構造的に堅実凝結体の形成をスラリーの粗粒分散と凝結体の一様分布を持続することで可能にすることが考えられる。対比して可塑剤のない比較実施例は局在粗粒凝集塊を有し、使用圧力の適用で破損を受けやすい凝結体の弱点を形成する。
【００７４】
凝結体の一様分布は容易に図８に見られることができ、前述されるTGAにさらされた例であり、高温揮発のために焼損ダイヤモンド粗粒を示す。図８に示される空隙領域はダイヤモンド粗粒位置を例解する。後に残される物質、熱処理ナノ粒子結合剤は明らかに自立連続基質を形成することも言及される。もちろん図８に示される高温形態で結合剤の特定性質は粗粒生長及び焼結のために失われた。
【００７５】
さらなる利点は本開示の凝結体から製造される研磨剤の驚くべき耐久性に見つけられることが可能である。研磨剤は典型的に磨滅し、漸進的に研磨剤で磨かれるか仕上げられる表面から原料資材を取り除く効力を失う。しかしながら本開示の凝結体を組込む研磨剤は常用研磨材と比較して有効に改良された耐久性を有することが認められた。同等用途で使用されるときに本開示の凝結体を組込む研磨剤は効力を常用研磨材ほど2倍以上長く、ある場合に20倍長いほど保持することが認められた。
【００７６】
本開示の特性及び利点はさらに詳細に以下の非限定実施例において例証される。別に示されない限り温度は摂氏度で表わされ、濃度は研磨凝結体の全乾燥重量基準の重量パーセントで表わされる。
【実施例】
【００７７】
実施例1
シリカナノ粒子と組み合わせられるダイヤモンド粗粒を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水と一緒に1.1μmの平均粒度を有するダイヤモンド粗粒と混合された。使用シリカゾルは、エカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能でコロイドシリカ水溶液であると考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【００７８】
【表２】
2010516487.tif 000004
【００７９】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約20％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【００８０】
混合物は次にナイロ，インク（Niro, Inc. of Clumbia, Maryland）から利用可能なFF-1微粉細機を有するNiro SD6.3回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約342℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約152℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約85％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約15％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【００８１】
凝結体は拡大のもとで検査され、ダイヤモンド粗粒の粒子と結合されるシリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。サイクロンから集められた凝結体の平均寸法は測定され、約20μmである。主乾燥室から集められた凝結体の平均寸法は約40μmであった。
【００８２】
実施例2
シリカナノ粒子と組み合わせられるダイヤモンド粗粒を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。コロイドシリカ水溶液（BINDZIL 2040）はポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて1.0μの平均粒度を有するダイヤモンド粗粒と混合された。成分は以下の量で混合された：
【００８３】
【表３】
2010516487.tif 000005
【００８４】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約52％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【００８５】
混合物は次に同Niro銘柄品噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約342℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。生じた凝結体は分析に収集され、粒子の約50％が乾燥サイクロン単位装置から集められ、約50％が噴霧乾燥装置の主乾燥から集められる。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【００８６】
凝結体は拡大のもとで検査され、ダイヤモンド粗粒の粒子と結合されるシリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。凝結体の代表的寸法は測定され、約35μm〜約45μmである。
【００８７】
実施例3
シリカナノ粒子と組み合わせられるダイヤモンド粗粒を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水成コロイドシリカ分散液（BINDZIL 2040）は8μmの平均粒度を有する炭化珪素粗粒（NGC 2500、Nanko Abrasives, Inc. of Tokyo, Japanから利用可能）とポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて混合された。成分は以下の量で混合された：
【００８８】
【表４】
2010516487.tif 000006
【００８９】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約60％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【００９０】
混合物は次に同Niro銘柄品噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約342℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約132℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約150ポンドの凝結体は収集され、粒子の約50％が乾燥機サイクロンから集められ、約50％が噴霧乾燥装置の主乾燥から集められる。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【００９１】
凝結体は拡大のもとで検査され、炭化珪素粗粒の粒子と結合されるシリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。凝結体の平均寸法は測定され、約40μmである。
【００９２】
実施例4
この実施例で炭化珪素と実施例3で前に記述されるように製造されたシリカ凝結体の粉末は塗被され、支持体に結合された。凝結体粉末を支持体に適用するために、凝結体粉末、ポリエステル樹脂（VITEL 3301Bostik, Inc. of Wauwatos, Wisconsinから利用可能）、架橋剤、及びメチルエチルケトン溶剤（Quaker City Chemicals, Inc. of Philadelphia, Pennsylvaniaから利用可能）を含む塗布スラリーは最初に以下の量で調製された：
【００９３】
【表５】
2010516487.tif 000007
【００９４】
組成物は実質的に均一スラリー混合機を規定するように混合された。
【００９５】
MYLAR A型ポリエステル銘柄フィルム（DuPontから利用可能）のロールは支持体として使用された。フィルムは3ミルの厚さを有した。スラリーの塗布は支持体フィルムの上表面にナイフ塗布設備を用いて適用された。フィルムはナイフ塗布場所を通して40フィート／分の速度で前進され、スラリーは支持体フィルムに約3ミルの初厚さで塗被された。
【００９６】
塗被支持体はナイフ塗布機を出るときにフィルムは伸長加熱装置を通して前進された。単位装置内の加熱区画の長さは約37フィートであり、この加熱区画は約340℃の温度で持続された。塗被意は加熱装置において分速40フィートで前進された。被覆フィルムは加熱装置を通過するときにスラリーの樹脂は架橋（すなわち硬化）反応を受けた。加熱装置を出るとこの反応は大体完結し、凝結体は支持体フィルムに架橋樹脂で実質的に結合された。
【００９７】
完成された凝結体結合支持体フィルムは次に冷却することを許容され、その後に複数の研磨円盤に切り分けられた。研磨円盤試料の表面状態は次に研磨円盤の粗さ値（Ra）を決定するためにマー・フェデラル・インク（Mahr Federal Inc. of Providence, Rhode Island）からMahr分布計測定器を用いて分析された。粗さ値は計測され、5.85μmである。
【００９８】
実施例5
この実施例でラップ仕上げフィルム支持体は2つの凝結体粉末の組合せを塗被された。第一は実施例1で前に記述されるダイヤモンド粗粒及びシリカ凝結体から作製される粉末であった。第二は実施例3で前に記述されるように製造される炭化珪素及びシリカ凝結体から作製される粉末であった。凝結体粉末を支持体に適用するために2つの凝結体粉末、ポリエステル樹脂（Bostik, Inc. of Wauwatos, Wisconsinから利用可能）、架橋剤、及びメチルエチルケトン溶剤（Quaker City Chemicals, Inc. of Philadelphia, Pennsylvaniaから利用可能）を含む塗布スラリーは最初に以下の量で調製された：
【００９９】
【表６】
2010516487.tif 000008
【０１００】
組成物は実質的に均一スラリー混合機を規定するように混合された。
【０１０１】
MYLAR A型ポリエステル銘柄フィルムのロールは支持体として使用された。フィルムは約3ミルの厚さを有した。スラリーの塗布は支持体フィルムの上表面にナイフ塗布設備を用いて適用された。フィルムはナイフ塗布場所を通して25フィート／分の速度で前進され、スラリーは支持体フィルムに約2.5ミルの初厚さで塗被された。
【０１０２】
塗被支持体はナイフ塗布機を出るときにフィルムは伸長加熱装置を通して前進された。単位装置内の加熱区画の長さは約37フィートであり、この加熱区画は約340℃の温度で持続された。塗被意は加熱装置において分速25フィートで約2分の全加熱時間で前進された。被覆フィルムは加熱装置を通過するときにスラリーの樹脂は架橋（すなわち硬化）反応を受けた。加熱装置を出るとこの反応は大体完結し、凝結体は支持体に架橋樹脂で大体結合された。
【０１０３】
完成された凝結体結合支持体フィルムは次に冷却することを許容され、その後に複数の研磨円盤に切り分けられた。研磨円盤試料の表面状態は次に研磨円盤の粗さ値（Ra）を決定するためにMahr分布計測定器を用いて分析された。粗さ値は計測され、11.13μmである。
【０１０４】
実施例6
シリカ中に入れられる酸化アルミニウム粗粒を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて3.27μmの平均粒度を有する酸化アルミニウム粗粒と混合された。使用シリカゾルはエカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能な水成コロイドシリカと考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１０５】
【表７】
2010516487.tif 000009
【０１０６】
成分は高剪断混合機を用いて15分間完全混合され、均一水性分散液を用意する。
【０１０７】
混合物は次に同Niro銘柄品噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約240℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約120℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約15ポンドの凝結体はサイクロン区画から噴霧乾燥装置の1.5時間運転の間に集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１０８】
凝結体は拡大のもとに検査され、シリカならびにPEG相から形成されることが観察され、それに酸化アルミニウム粗粒の粒子が埋没される。凝結体の平均粒度は湿式及び乾式試料方法の両方を使用するミクロトラック（Microtrack）寸法分布分析を用いて測定された。平均寸法は測定され、湿式試料方法により17.08μmであり、乾式試料方法により19.12μmである。凝結体の最終湿分は噴霧乾燥後に1.4重量％であった。
【０１０９】
実施例7
シリカ中に入れられる酸化アルミニウム粗粒を含む細研磨凝結体の粉末が以下の方法により製造された。コロイドシリカ水溶液（BINDZIL 2040）はポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて3.27μmの平均粒度を有する酸化アルミニウム粗粒と混合された。成分は以下の量で混合された：
【０１１０】
【表８】
2010516487.tif 000010
【０１１１】
成分は高剪断混合機を用いて15分間完全混合され、均一水性分散液を用意する。
【０１１２】
混合物は次に同Niro銘柄品噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約343℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約150℃である。噴霧乾燥機は350ヘルツで作動された。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約26ポンドの凝結体の総計は噴霧乾燥装置の2時間運転の間に集められ、約8ポンドの凝結体は主乾燥室から集められ、約18ポンドの凝結体はサイクロンから集められる。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１１３】
凝結体は拡大のもとで検査され、シリカならびにPEG相から形成されることが観察され、それに酸化アルミニウム粗粒の粒子が埋没される。凝結体の平均寸法は湿式及び乾式試料方法の両方を使用するMicrotrack寸法分布分析を用いて測定された。サイクロン凝結体としては平均寸法が測定され、湿式試料方法により20.38μmであって乾式試料方法により22.4μmである。乾燥室凝結体としては平均寸法が湿式試料方法により45.97μmであって乾式試料方法により45.91μmである。凝結体の最終湿分は噴霧乾燥後にサイクロン凝結体について1.76 wt％、乾燥室凝結体について1.54であった。
【０１１４】
実施例8（ダイヤモンド1画室）
シリカナノ粒子と組み合わせられるダイヤモンド粗粒を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて1.1μmの平均粒度を有するダイヤモンド粗粒と混合された。使用シリカゾルはエカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能なコロイドシリカ水溶液と考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１１５】
【表９】
2010516487.tif 000011
【０１１６】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約20％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【０１１７】
混合物は次にニロ・インク（Niro, Inc. of Columbia, Maryland）から利用可能なFF-1微粉細機を有するNiro SD6.3回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約342℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約152℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約85％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約15％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１１８】
凝結体は拡大のもとに検査され、ダイヤモンド粗粒の粒子と結合されるシリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約40〜50μmである。凝結体は図９に示される。
【０１１９】
実施例9（ダイヤモンド1サイクロン）
シリカナノ粒子を組み合わせられるダイヤモンド粗粒を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて1.1μmの平均粒度を有するダイヤモンド粗粒と混合された。使用シリカゾルはエカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能なコロイドシリカ水溶液と考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１２０】
【表１０】
2010516487.tif 000012
【０１２１】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約20％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【０１２２】
混合物は次にニロ・インク（Niro, Inc. of Columbia, Maryland）から利用可能なFF-1微粉細機を有するNiro SD6.3回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約342℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約152℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約85％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約15％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１２３】
凝結体は拡大のもとに検査され、ダイヤモンド粗粒の粒子と結合されるシリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。サイクロンから集められた凝結体の平均寸法は測定され、約25μmである。凝結体は図１０に示される。
【０１２４】
実施例10（NGC 2500画室）
シリカナノ粒子と組み合わせられるNGC 2500を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて8μmの平均粒度を有するNGC 2500粗粒と混合された。使用シリカゾルはエカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能なコロイドシリカ水溶液であると考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１２５】
【表１１】
2010516487.tif 000013
【０１２６】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約54％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【０１２７】
混合物は次にニロ・インク（Niro, Inc. of Columbia, Maryland）から利用可能なFF-1微粉細機を有するNiro SD6.3回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は加熱され、約342℃の温度で噴霧乾燥機の入口に供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約152℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粒子を形成することが観察された。約50％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約50％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１２８】
凝結体は拡大のもとに検査され、NGC粗粒の粒子と結合されるシリカナノ粒子ならびにPEG相を形成することが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約40〜50μmである。凝結体は図１１に示される。
【０１２９】
実施例11（CBN 9ミクロン画室）
シリカナノ粒子と組み合わせられるCBNを含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて9μmの平均粒度を有するCBN粗粒と混合された。使用シリカゾルはエカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能なコロイドシリカ水溶液であると考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１３０】
【表１２】
2010516487.tif 000014
【０１３１】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約54％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【０１３２】
混合物は次にPentronixモデル370回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は室温で噴霧乾燥機の入口に約220℃の温度において供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約98℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約5％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約95％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１３３】
凝結体は拡大のもとに検査され、CBN粗粒の粒子と結合シリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約80μmである。凝結体は図１２に示される。
【０１３４】
実施例12（ニッケル被覆CBN 15ミクロン画室）
シリカナノ粒子と組み合わせられるCBNを含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性コロイドシリカはポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて15μmの平均粒度を有するニッケル被覆CBN粗粒と混合された。使用シリカゾルはエカ・ケミカルズ・インク（Eka Chemicals Inc. of Marietta, Georgia）から利用可能なコロイドシリカ水溶液と考えられるBINDZIL 2040であり、約40 wt％シリカ（SiO2）、約20 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１３５】
【表１３】
2010516487.tif 000015
【０１３６】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約81％固体を有する均一水成分散液を用意する。
【０１３７】
混合物は次にPentronixモデル370回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は室温で噴霧乾燥機の入口に約220℃の温度において供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約98℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約5％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約95％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１３８】
凝結体は拡大のもとに検査され、CBN粗粒の粒子と結合シリカナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約70μmである。凝結体は図１３に示される。
【０１３９】
実施例13（NG C 2500）
セリア（Ceria）ナノ粒子と組み合わせられるNGC 2500を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性ナノセリア（Nano Ceria）はポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて8μmの平均粒度を有するNGC粗粒と混合された。ナノセリア（Nano Ceria）はデグサAG，アドバンスト・ナノマテリアルズ（Degussa AG, Advanced Nanomaterials）によって、セリア（Ceria）水溶液と考えられ、約40重量％セリア)、約38 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１４０】
【表１４】
2010516487.tif 000016
【０１４１】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約53％固体を有する均一水性分散液を用意する。
【０１４２】
混合物は次にPentronixモデル370回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は室温で噴霧乾燥機の入口に約220℃の温度において供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約98℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約5％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約95％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１４３】
凝結体は拡大のもとに検査され、NGC粗粒の粒子と結合セリアナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約50μmである。凝結体は図１４に示される。
【０１４４】
実施例14（NG C 2500）
アルミナ（Alumina）ナノ粒子と組み合わせられるNGC 2500を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性軟アルミナ（Soft Alumina）はポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて8μmの平均粒度を有するNGC 2500粗粒と混合された。使用アルミナ（Alumina）はサン・ゴバン（Saint Gobain）によって、アルミナ（Alumina）水溶液と考えられ、約40重量％アルミナ)、約38 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１４５】
【表１５】
2010516487.tif 000017
【０１４６】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約53％固体を有する均一水性分散液を用意する。
【０１４７】
混合物は次にPentronixモデル370回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は室温で噴霧乾燥機の入口に約220℃の温度において供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約98℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約5％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約95％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１４８】
凝結体は拡大のもとに検査され、NGC 2500粗粒の粒子と結合されるアルミナ（Alumina）ナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約70μmである。凝結体は図１５に示される。
【０１４９】
実施例15（NG C 2500）
シリカナノ粒子と組み合わせられるNGC 2500を含む細研磨凝結体の粉末は以下の方法により製造された。水性メガシル（Mega Sil）はポリエチレングリコール（PEG）200可塑剤及び脱イオン水に加えて5μmの平均粒度を有するNGC 2500粗粒と混合された。メガシル（Mega Sil）はモイコ・テクノロジーズ（Moyco Technologies）によって、メガシル（Mega Sil (Silica)）水溶液であると考えられ、約40重量％シリカ)、約100 nmのシリカ粒度、及び約10の塩基安定化pHを有して使用された。成分は以下の量で混合された：
【０１５０】
【表１６】
2010516487.tif 000018
【０１５１】
成分は高剪断混合機を用いて完全混合され、水に約53％固体を有する均一水性分散液を用意する。
【０１５２】
混合物は次にPentronixモデル370回転式微粒化噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥された。混合物は室温で噴霧乾燥機の入口に約220℃の温度で供給された。噴霧乾燥機の出口温度は測定され、約98℃である。噴霧乾燥法は水を混合物から大体取り除き、残存成分は分析に収集される小型概略円形凝結体の粉末を形成することが観察された。約5％の凝結体粒子は乾燥機サイクロン構成部分から集められ、約95％は噴霧乾燥装置の主乾燥から集められた。後続の焼結または加熱は凝結体を形成するために必要とされなかった。
【０１５３】
凝結体は拡大のもとに検査され、NGC粗粒の粒子と結合されるシリカ（Silica）ナノ粒子ならびにPEG相から形成されることが観察された。画室から集められた凝結体の平均寸法は測定され、約50μmであった。
【０１５４】
研磨剤として使用されるほかに本開示の多少の実施形態で凝結体はまた物質を磨く及び仕上げる研磨剤以外の応用で使用されることが可能である。例えば、本開示の凝結体は減摩剤配合物に組み込まれることも可能だと考えられる。凝結体はまた複合材強度を増進する目的に対して複合材料に組み込まれることが可能である。加えて凝結体はかなりの用途で冷却用放熱器材として用いられることも可能だと考えられる。凝結体は図１６に示される。
【０１５５】
当発明の好ましい実施形態の前述記載は例証及び記述の目的のために示された。網羅的であるか発明を正確な開示された形態に限定することを予定されない。見てわかる改良または変形は前述の教示に照らして可能である。実施形態は発明の原理及び実際用途の最良の例証を提供し、それによって当該分野の普通技能のものにこの発明を予期される特定使用に適合される異なった改良と共に異なった実施形態で活用することを可能にする努力において選択され、記述される。そのような改良及び変形は適正に、法律的に、及び公正に権利を与えられる幅に従って解釈されるならば添付の特許請求の範囲により決定される発明の範囲内である。
【図１】
2010516487.tif 000019
【図２】
2010516487.tif 000020
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年8月31日(2009.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体；及び
該支持体に結合される微粒質であって、通常回転楕円面形または円錐曲線回転体形を有する生、未焼成研磨凝結体を含み、該凝結体は約0.1μm〜約50μmの平均粒度を有し、ナノ粒子結合剤（ただしナノ粒子結合剤は約100 nm未満の平均粒度を有する粒子を含む。）内に含有される研磨粗粒子を含む複合組成物から形成される該微粒質を含む、被覆研磨製品。
【請求項２】
該ナノ粒子結合剤は該研磨粗粒子が均一に分布される連続母材相を形成する、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項３】
該凝結体は前記回転楕円面形を有し、中空である、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項４】
該凝結体は凝結体平均粒度の約0.08〜0.4倍の範囲内の肉厚twを有する、請求項３に記載の被覆研磨製品。
【請求項５】
該研磨粗粒子は約0.2μm〜10μmの範囲内の平均粒度を有する、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項６】
該研磨粗粒子はモース硬度5以上を有する物質を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項７】
該研磨粗粒子は酸化物、炭化物、窒化物および炭素質物質からなる群から選択される物質を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項８】
前記物質は酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、窒化珪素硼素窒化物、ダイヤモンド及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項７に記載の被覆研磨製品。
【請求項９】
該ナノ粒子結合剤は80ナノメートル未満の平均粒度を有する、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１０】
該ナノ粒子結合剤は酸化セリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、及びダイヤモンドからなる群から選択される、請求項９に記載の被覆研磨製品。
【請求項１１】
該ナノ粒子結合剤は酸化珪素を含む、請求項１０に記載の被覆研磨製品。
【請求項１２】
該組成物はさらに可塑剤を含む、請求項１に記載の被覆研磨製品。
【請求項１３】
研磨微粒物質を形成する方法であって、液体運搬体、研磨粗粒子及びナノ粒子結合剤を含むスラリーを形成すること；及び
該スラリーを噴霧乾燥して該ナノ粒子結合剤内に含有される該研磨粗粒子を含む生、未焼成凝結体を形成し、ただし、該ナノ粒子結合剤は乾燥重量基準で該凝結体の約50％〜約75％を構成し；および
研磨製品において用いる該凝結体を分級することを含む、方法。
【請求項１４】
該スラリーはさらに可塑剤を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
噴霧乾燥は温度400℃未満で実施される、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
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