(57)【要約】  研磨物品は、研磨部を含む本体において、研磨部が、結合材と、結合材に含有される研磨粒子と、本体に含有される補強部材とを含む、上記本体を有する。研磨部は、少なくとも約５ｋＪ／ｍ２の破壊伝播靱性ＷＯＦを有することができる。補強部材は、補強部材の主面内に開口面積が約１００ｍｍ２以下の開口部を有することができる。【選択図】  図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨部を含む本体において、前記研磨部が：
結合材と；
前記結合材に含有される研磨粒子と；
前記本体に含有される補強部材と
を含む、前記本体を含む研磨物品であって、前記研磨部が少なくとも約５ｋＪ／ｍ２の破壊伝播靱性ＷＯＦを有し、前記補強部材が、前記補強部材の主面内に開口面積が約１００ｍｍ２以下である開口部を有する、研磨物品。
【請求項２】
研磨部を含む本体において、前記研磨部が：
結合材と；
前記結合材に含有される研磨粒子と；
前記本体に含有され、開口部を有する補強部材と
を含む、前記本体を含む研磨物品であって、前記本体が、少なくとも約１７００ｌｂｆの付着力、および約１０％以下の付着力変動因子（ＡＶＦ）を有する、研磨物品。
【請求項３】
破壊伝播靱性ＷＯＦが、少なくとも約６ｋＪ／ｍ２かつ約１３ｋＪ／ｍ２以下である、請求項１または２に記載の研磨物品。
【請求項４】
前記補強部材が、約９５０ｇ／ｍ２以下かつ約４００ｇ／ｍ２以上の生地重量を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項５】
前記補強部材が、少なくとも約１ｍｍかつ約２ｍｍ以下の最大厚さを含む、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項６】
前記補強部材が、間に前記開口部を含む糸を含み、前記糸が、約１ｍｍ以上かつ約４ｍｍ以下の幅を有する、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項７】
前記開口面積が、前記補強部材の前記主面内で約８０ｍｍ２以下であり、少なくとも約５ｍｍ２である、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項８】
前記補強部材が、間に前記開口部を含む繊維束を含み、１つの繊維束から隣接する繊維束までの距離が、少なくとも約２ｍｍかつ約１０ｍｍ以下である、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項９】
前記研磨部対前記補強部材の体積比が、少なくとも約５かつ約２０以下である、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１０】
前記補強部材が、少なくとも約３．３ｋＪ／ｍ２かつ約５ｋＪ／ｍ２以下の破砕開始靱性（Ｇ１Ｃ）を有する、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１１】
前記本体が、約１０体積％以下かつ少なくとも約０．００１体積％の、前記本体の全体積での多孔率を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１２】
前記研磨部内に含有され、約４０μｍ以下の平均粒径を有する鉄および硫黄を含む第１充填剤をさらに含み、前記第１充填剤が、黄鉄鉱（ＦｅＳ２）を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１３】
前記本体の付着力が、少なくとも約１８００ｌｂｆかつ少なくとも約２２００ｌｂｆ以下である、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１４】
前記本体の付着力変動因子（ＡＶＦ）が、約８％以下かつ少なくとも約１％である、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１５】
前記補強部材が、ロック絡み織りを含む、上記請求項のいずれか一項に記載の研磨物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、研磨物品、特に、複合組成物を含む研磨粒子を含む結合研磨物品を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
研磨ホイールは、種々の材料、例えば、他の材料の中でも、石、金属、ガラス、プラスチックを切削し、研磨し、形作るのに典型的には用いられる。研磨ホイールは、一般に、砥粒や結合剤を含む種々の材料相を有し、また、いくらかの多孔性を有することができる。研磨ホイールは、目的とする用途に応じて、種々の設計および構成を有することができる。例えば、ワークピースの研削を対象とする用途では、いくつかの研磨ホイールが、効率的な研削のために比較的厚い外形を有するように作られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、かかるホイールの用途を考えると、研磨物品は、疲労および破損されがちである。実際、これらのホイールは、使用頻度に応じて、１日未満の制限された使用時間を有する場合がある。したがって、当該業界では、改良された性能が可能である研磨ホイールが望まれ続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
研磨物品の実施形態は、研磨部を含む本体において、研磨部が、結合材と、結合材に含有される研磨粒子と、本体に含有される補強部材とを含む、上記本体を含むことができる。研磨部は、少なくとも約５ｋＪ／ｍ２の破壊伝播靱性ＷＯＦを有することができる。補強部材は、補強部材の主面内に約１００ｍｍ２以下の開口面積を有する開口部を有することができる。
【０００５】
いくつかの実施形態において、研磨物品は、研磨部を含む本体において、研磨部が、結合材と、結合材に含有される研磨粒子と、本体に含有される補強部材とを含む、上記本体を含むことができる。本体は、少なくとも約１７００ｌｂｆの付着力、および約１０％以下の付着力変動因子（ＡＶＦ）を有することができる。
【０００６】
さらに他の実施形態において、研磨物品は、研磨部を含む本体において、研磨部が、結合材と、結合材に含有される研磨粒子と、研磨部内に含有され、約４０μｍ以下の平均粒径を有する鉄および硫黄を含む第１充填剤と、本体に含有される補強部材とを含む、上記本体を含むことができる。補強部材は、約９５０ｇ／ｍ２以下の生地重量（もしくは非コーティング重量）；および／または約２ｍｍ以下の厚さ；および／または間に開口部を含む繊維束において、１つの繊維束と１つの開口部とが、約１５ｍｍ以下の単位セル（ＵＣ）として定義される組み合わせ寸法を有している、繊維束；および／または約１００ｍｍ２以下の開口面積を有する開口部を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示は、より良好に理解され得、その多くの特徴および利点は、添付の図を参照することによって当業者に明らかとなる。
【図１】図１は、実施形態による研磨ツールの概略側面図を含む。
【図２】図２は、実施形態による研磨ツールの一部の概略放射断面図を含む。
【図３】図３は、別の実施形態による研磨ツールの一部の概略放射断面図を含む。
【図４Ａ】図４Ａは、補強部材の実施形態の平面図を含む。
【図４Ｂ】図４Ｂは、補強部材の実施形態の平面図を含む。
【図４Ｃ】図４Ｃは、従来の補強部材および補強部材の実施形態の種々の寸法の表を含む。
【図５】図５は、実施形態による研磨物品および種々の従来の研磨物品の付着性能のプロットを含む。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
研磨ツールは、マトリクス材中に含有される砥粒の研磨部を利用して、ワークピースを研削し、研磨し、仕上げることができる。本明細書におけるある一定の実施形態は、金属を研削しおよび／または形作るのに特に適合するツールの本体内に１つ以上の補強部材を組み込んでいる研磨ホイールを対象とする。研磨物品は、少なくとも約１０，０００ｓｆｐｍ、少なくとも約１１，０００ｓｆｐｍ、またはさらに少なくとも約１２，０００ｓｆｐｍの速度で作動するように構成されていてよい。
【０００９】
図１は、実施形態による研磨ツールの図を含む。とりわけ、研磨ツール１００は、２次元で見たときに略円形を有する本体１０１を含む。ツールは、三次元においては、本体１０１がディスク状または円筒の形状を有するようにある一定の厚さを有することが認識されよう。示すように、本体は、ツールの中心を通して延在し、特に大きくてよく、少なくとも約２０ｃｍの寸法を有する外径１０３を有することができる。他の適用において、本体１０１は、例えば、およそ、少なくとも約３０ｃｍ、少なくとも約４０ｃｍ、少なくとも約５０ｃｍ、少なくとも約６０ｃｍ、少なくとも約７０ｃｍ、少なくとも約８０ｃｍ、またはさらに少なくとも９０ｃｍの外径１０３を有することができる。外径１０３の実施形態は、約１２０ｃｍ以下、例えば、約１１０ｃｍ以下、約１００ｃｍ以下、約９０ｃｍ以下、またはさらに約８０ｃｍ以下であってよい。特定の研磨ツールは、先の最小および最大値のいずれかの範囲内にある外径１０３を有する本体１０１を利用する。
【００１０】
さらに示すように、研磨ツール１００は、本体１０１の中心の周りの内周面１０２によって画定される中心開口部１０５を含むことができる。中心開口部１０５は、研磨ツール１００がスピンドルまたは他の機械に取り付けられて作動中に研磨ツール１００が回転することができるように、本体１０１の厚さ全体を通して延在することができる。
【００１１】
図２は、実施形態による研磨ツールの一部の断面図を含む。研磨本体２０１は、異なる種の材料の部分の組み合わせを含む複合物品であってよい。特に、本体２０１は、研磨部２０４、２０６、２０８、および２１０ならびに補強部材２０５、２０７、および２０９を含むことができる。研磨ツール２００は、補強部材２０５、２０７、および２０９が、互いから離間され、かつこれらを中にして、研磨部２０４、２０６、２０８、および２１０の各々が互いから離れるように本体内に置かれ得るように設計され得る。すなわち、研磨ツール２００は、補強部材２０５、２０７、および２０９が、本体２０１の厚さ２１２を通して横方向に互いから離間され、かつ研磨部２０６および２０８によって分離されるように形成され得る。認識されるように、かかる設計では、研磨部２０６および２０８は、補強部材２０５、２０７、および２０９の間に設置され得る。
【００１２】
さらに示すように、補強部材２０５、２０７、および２０９は、第１平面および第２平面を有する略平面部材であってよい。例えば、補強部材２０５は、第１主表面２１５および第２主表面２１６を有する平面部材であるように形成され得る。さらに、本体２０１は、研磨部２０４、２０６、２０８、および２１０が補強部材２０５、２０７、および２０９の主表面を覆うことができるような設計を有することができる。例えば、研磨部２０４は、補強部材２０５の第１主表面２１５を覆うことができ、研磨部２０６は、補強部材２０５の第２主表面２１６を覆う。特定の例において、本体２０１は、研磨部２０４および２０６が、第１主表面２１５および第２主表面２１６の全面積を実質的にそれぞれ被覆するように形成され得る。したがって、研磨部２０４および２０６は、第１および第２主表面２１５および２１６において補強部材２０５と両側で直接接触（すなわち、当接）することができる。
【００１３】
とりわけ、研磨本体２０１は、補強部材２０５、２０７、および２０９が、本体２０１の直径１０３の大部分を通して延在することができるように設計され得る。特定の例において、補強部材２０５、２０７、および２０９は、本体２０１の少なくとも約７５％、例えば、少なくとも約８０％、またはさらに全直径１０３を通して延在するように形成され得る。
【００１４】
図３の実施形態において示すように、補強部材３０３、３０５は、研磨本体３０１全体にわたって長さおよび位置が変動してよい。例えば、研磨本体３０１は、１つ以上の比較的短い補強部材３０３（例えば、６つ示されている）、ならびに１つ以上の比較的長い補強部材３０５（例えば、４つ示されている）を含んでいてよい。部材３０３の実施形態は、研磨本体３０１の外側セクション３１１のみを通して、しかし、内側セクション３１３を通さずに延在していてよい。部材３０５の実施形態は、研磨本体３０１の全直径、例えば、外側セクション３１１および内側セクション３１３を通して延在していてよい。これらの補強部材３０３、３０５は、種々のパターンで中心軸３５０に対して軸方向に配置されていてもよい。例えば、図３に示すように、２つの部材３０３が、隣接する部材３０５間に位置していてよい。金属製の補強リング３５５が内側セクション３１３に設けられていてもよい。
【００１５】
本明細書において記述されているように、補強部材の数は、用途に応じて変動してよい。例えば、研磨本体は、いくつかの実施形態において、１〜１５個の補強部材を有していてよい。他の実施形態において、研磨本体は、少なくとも２個の補強部材、例えば、少なくとも４個の補強部材、少なくとも６個の補強部材、少なくとも８個の補強部材、またはさらに少なくとも１０個の補強部材を有していてよい。他の例において、研磨本体は、１４個以下の補強部材、例えば、１２個以下の補強部材、１０個以下の補強部材、またはさらに８個以下の補強部材を有していてよい。補強部材の数は、上記値のいずれかの間の範囲であってよい。
【００１６】
図２の実施形態によると、本体２０１は、中心開口部１０５の中心を通して延在している軸２５０と平行の方向に測定される平均厚さ２１２を有することができるように形成され得る。本体２０１の平均厚さ２１２は、少なくとも約３ｃｍ、例えば、少なくとも約５ｃｍ、少なくとも約７ｃｍ、少なくとも約９ｃｍ、またはさらに少なくとも約１１ｃｍであってよい。他の実施形態において、平均厚さ２１２は、約１８ｃｍ以下、例えば、約１６ｃｍ以下、約１４ｃｍ以下、約１２ｃｍ以下、またはさらに約１０ｃｍ以下であってよい。さらなるある一定の実施形態は、上記最小および最大値のいずれかの間の範囲内にある平均厚さ２１２を利用してよい。
【００１７】
ディスクは、少なくとも約２、例えば、少なくとも約５、少なくとも約７、少なくとも約１０、またはさらに少なくとも約２０の、外径ＯＤ対軸方向厚さＡＴとして定義されるアスペクト比（ＯＤ：ＡＴ）を有していてよい。他の実施形態において、アスペクト比は、約４０以下、例えば、約３０以下、約２０以下、約１５以下、またはさらに約１０以下であってよい。ある一定の実施形態は、上記で付与された最小および最大値のいずれかの間の範囲内のアスペクト比を利用してよい。
【００１８】
補強部材２０５、２０７、および２０９をさらに参照すると、かかる部材は、有機材料、無機材料、およびこれらの組み合わせからなっていてよい。例えば、補強部材２０５、２０７、および２０９は、無機材料、例えば、セラミック、ガラス、石英、またはこれらの組み合わせからなっていてよい。補強部材２０５、２０７、および２０９として用いられる特に好適な材料として、酸化物系ガラス材料を挙げることができる、ガラス材料のファイバを組み込んだガラス材料を挙げることができる。
【００１９】
補強部材２０５、２０７、および２０９において用いられるいくつかの好適な有機材料として、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、アラミド、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。例えば、１つの特定の実施形態において、補強部材２０５、２０７、および２０９は、特定の種のアラミドであるＫｅｖｌａｒ（商標）を含むことができる。さらに、補強部材の実施形態は、フェノール樹脂系結合剤を含んでいてよい。
【００２０】
補強部材２０５、２０７、および２０９は、一緒に織られている複数の繊維を含むことができる。該繊維は、種々の方法で一緒に織られていても縫い合わされていてもよい。ある一定の例において、補強部材は、主として２つの垂直方向に延在している繊維を含むパターンが形成されるように一緒に織られていてよい。
【００２１】
補強部材２０５、２０７、および２０９は、補強部材２０５の第１主表面２１５と第２主表面２１６との間の距離として定義される最大厚さ２１８を有することができる。各補強部材の最大厚さ２１８は、少なくとも約１ｍｍ、例えば、少なくとも約１．１ｍｍ、少なくとも約１．２ｍｍ、またはさらに少なくとも約１．３ｍｍであってよい。他の実施形態において、最大厚さ２１８は、約２ｍｍ以下、例えば、約１．８ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、またはさらに約１．４ｍｍ以下であってよい。ある一定の実施形態は、上記で付与された最小および最大値のいずれかの間の範囲内の厚さを利用してよい。
【００２２】
補強部材は、相対的な百分率において、研磨物品の設計に応じて、本体の全平均厚さのある一定の百分率を構成するようにある一定の寸法を有するように形成され得る。例えば、補強部材は、本体２０１の全体積の少なくとも約３体積％であってよい。他の例において、補強部材２０５は、本体２０１の全体積の少なくとも約５体積％、例えば、少なくとも約７体積％、またはさらに少なくとも約９体積％であってよい。さらに他の実施形態において、補強部材は、本体の全体積の約１７体積％以下、例えば、約１５体積％以下であってよい。研磨物品のある一定の実施形態は、上記で付与された最小および最大値の間の範囲内で補強部材を有することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、研磨部対補強部材の体積比は、少なくとも約５、例えば、少なくとも約１０、またはさらに少なくとも約１５である。他の実施形態は、約２０以下、例えば、約１５以下、またはさらに約１０以下の体積比を有する。研磨物品のある一定の実施形態は、上記で付与された最小および最大値の間の範囲内で補強部材を有することができる。
【００２４】
本明細書における実施形態によると、研磨ツール２００は、本体２０１が研磨部２０４、２０６、２０８、および２１０を含むように形成される。しかし、研磨部２０４に対する以下の段落を参照すると、特定された研磨部の全てが同じ特徴を含んでいることが認識されよう。研磨部２０４は、マトリクス材中に含有される砥粒を有しかつ特定の組成および種の多孔性をさらに含む複合材料であってよい。
【００２５】
砥粒は、研磨および材料除去用途に好適な特に硬質の材料を含むことができる。例えば、砥粒は、少なくとも約５ＧＰａのビッカース硬度を有することができる。砥粒の硬度は、いくつかのツールにおいて、より大きくてよく、これにより、砥粒が、少なくとも約１０ＧＰａ、少なくとも約２０ＧＰａ、少なくとも約３０ＧＰａ、またはさらに少なくとも約５０ＧＰａのビッカース硬度を有している。
【００２６】
図２にさらに示すように、本体は、中心開口部１０５の周りの研磨部２０４および２１０の外側表面に当接する補強部材２０２および２０３を組み込むように形成され得る。ある一定の設計において、補強部材２０２および２０３は、外径１０３の一部、例えば、研磨本体２０１の外径１０３の半分に延在していてよい。中心開口部１０５の周りに補強部材２０２および２０３が設けられていることで、研磨ツール２００がスピンドルまたは機械に固定されることが意図される箇所において本体２０１の補強を容易にする。認識されるように、補強部材２０２および２０３は、補強部材２０５、２０７、および２０９と同じ特徴を有することができる。
【００２７】
研磨物品の本体の実施形態は、補強部材、例えば、第１補強部材を含んでいてよい。第１補強部材は、研磨部と当接していてよい。第１補強部材は、研磨部内に設置されていてよい。代替的には、第１補強部材は、本体の外部表面を画定していてよい。また、第１補強部材は、本体内で内部に設置されていてよい。
【００２８】
第１補強部材のいくつかの実施形態は、有機材料を含んでいてよい。特定の実施形態において、第１補強部材は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、アラミド、およびこれらの組み合わせを含んでいてよい。代替的には、第１補強部材は、無機材料を含んでいてよい。例えば、無機材料は、セラミック材料、ガラス材料、ガラス−セラミック材料、またはこれらの組み合わせを含んでいてよい。代替的には、第１補強部材は、ガラスファイバを含んでいてよい。
【００２９】
さらに他のバージョンにおいて、第１補強部材は、本体の全直径を通して延在していてよい。第１補強部材は、第１主表面および第２主表面を含む平面部材を含んでいてよい。研磨部は、第１主表面を覆っていてよい。代替的には、研磨部は、第１補強部材の第１主表面と直接接触することができる。
【００３０】
研磨物品の本体の代替の実施形態は、第１補強部材および第２補強部材を含んでいてよい。第１補強部材および第２補強部材は、本体内で互いから離間されていてよい。代替的には、研磨部の少なくとも一部が、第１補強部材と第２補強部材との間に設置されていてよい。
【００３１】
研磨物品の特定の実施形態において、第１補強部材は、本体の平均厚さの少なくとも約０．５％であってよい。例えば、第１補強部材は、本体の平均厚さの少なくとも約１％、例えば、少なくとも約１．１％、またはさらに少なくとも約１．２％であってよい。他の非限定的な実施形態において、第１補強部材は、本体の平均厚さの約５％以下、例えば、約２％以下、またはさらに約１．５％以下であってよい。本体の平均厚さは、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内の第１補強部材分を有していてよい。
【００３２】
研磨物品は、最終的な研磨物品の部分であってよい成分または前駆体成分の混合物を形成することによって形成され得る。一実施形態において、混合物は、研磨粒子を含むことができる。特定の例において、研磨粒子は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、チタニア（ＴｉＯ２）などを含む複合組成物を有することができる。ある一定の状況において、複合組成物は、多くの含量のアルミナを含むことができる。例えば、複合組成物は、複合組成物内の化合物（または元素）の合計含量に関して少なくとも約８２％のアルミナを有することができる。他の例において、アルミナの含量は、より多くてよく、例えば、少なくとも約８３％、少なくとも約８４％、少なくとも約８５％、少なくとも約８６％、またはさらに少なくとも約８７％、少なくとも約８８％であってよい。さらに、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、複合組成物は、約９５％以下のアルミナ、例えば、約９２％以下のアルミナ、約９１％以下のアルミナ、約９０％以下のアルミナ、またはさらに約８９％以下のアルミナを含有することができる。複合組成物は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内のアルミナの含量を有することができることが認識されよう。
【００３３】
一実施形態によると、複合組成物は、少ない含量のシリカを有することができる。例えば、一例において、複合組成物は、アルミナの含量と比較してより少ない含量のシリカを有することができる。特定の実施形態において、複合組成物は、約６．６％以下のシリカ、例えば、約６．５％以下のシリカ、約６％以下のシリカ、約５％以下のシリカ、約４％以下のシリカ、またはさらに約３％以下のシリカを有することができる。さらに、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、複合組成物は、少なくとも約１％のシリカ、例えば、少なくとも約２％のシリカ、またはさらに少なくとも約３％のシリカを有することができる。複合組成物は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内のシリカ含量を有することができることが認識されよう。
【００３４】
別の実施形態によると、複合組成物は、少ない含量の酸化鉄を含むことができる。例えば、複合組成物は、アルミナの含量と比較してより少ない含量の酸化鉄を含むことができる。さらに、他の例において、複合組成物は、シリカの含量と比較してより少ない含量の酸化鉄を含んでいてよい。さらに、別の代替の実施形態において、複合組成物は、シリカの含量と比較してより多い含量の酸化鉄を有することができる。１つの特定の実施形態では、研磨粒子の複合組成物は、約７％以下の酸化鉄、例えば、約６％以下の酸化鉄、約５％以下の酸化鉄、約４．５％以下の酸化鉄、またはさらに約４％以下の酸化鉄を有することができる。さらに、他の非限定的な例において、複合組成物は、少なくとも約１％の酸化鉄、例えば、少なくとも約２％の酸化鉄、またはさらに少なくとも約３％の酸化鉄を有していてよい。複合組成物は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内のシリカ含量を有することができることが認識されよう。
【００３５】
研磨粒子のある一定の例示的な複合組成物は、いくらかの含量のチタニア（ＴｉＯ２）をさらに含んでいてよい。例えば、１つの複合組成物は、少ない含量のチタニアを含んでいてよい。他の特定の例において、複合組成物は、アルミナの含量と比較してより少ない含量のチタニアを有することができる。なお別の実施形態において、複合組成物は、シリカの含量と比較してより少ない含量のチタニアを有することができる。また、なお別の実施形態において、複合組成物は、酸化鉄の含量と比較してより少ない含量のチタニアを有することができる。少なくとも１つの非限定的な実施形態では、複合組成物は、約５％以下のチタニア、例えば、約４％以下のチタニアを有することができる。さらに、１つの非限定的な実施形態では、複合組成物は、少なくとも約３．８％のチタニア、例えば、少なくとも約３．９％のチタニアを含むことができる。複合組成物は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内のチタニア含量を有することができることが認識されよう。
【００３６】
複合組成物は、ある一定の例において、ある含量のカルシア（ＣａＯ）を含んでいてよい。例えば、複合組成物は、少ない含量のカルシアを含んでいてよい。より詳細には、１つの特定の実施形態において、複合組成物は、アルミナの含量と比較してより少ない含量のカルシアを有することができる。また、ある一定の複合組成物は、シリカの含量と比較してより少ない含量のカルシアを有することができる。なお別の実施形態において、複合組成物は、酸化鉄の含量と比較してより少ない含量のカルシアを含むことができる。１つの特定の複合組成物では、カルシアの含量は、チタニアの含量よりも少なくてよい。１つの特定の実施形態によると、複合組成物は、約５％以下のカルシア、例えば、約４％以下のカルシア、約３％以下のカルシア、約２％以下のカルシア、またはさらに約１％以下のカルシアを有することができる。少なくとも１つの非限定的な実施形態において、複合組成物は、少なくとも約０．３％のカルシア、例えば、少なくとも約０．４％のカルシア、少なくとも約０．５％のカルシア、少なくとも約０．６％のカルシア、またはさらに少なくとも約０．７％のカルシア、少なくとも約０．８％のカルシアを有することができる。複合組成物は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内のカルシア含量を有することができることが認識されよう。
【００３７】
研磨粒子のある一定の複合組成物は、いくらかの含量のマグネシア（ＭｇＯ）を含んでいてもよい。一実施形態によると、複合組成物は、少ない含量のマグネシアを含むことができる。特定の例において、複合組成物は、アルミナの含量と比較してより少ない含量のマグネシアを有することができる。別の実施形態では、複合組成物は、シリカの含量と比較してより少ない含量のマグネシアを有していてよい。別の実施形態によると、複合組成物は、酸化鉄の含量と比較してより少ない含量のマグネシアを有していてよい。ある一定の他の例において、複合組成物は、チタニアの含量と比較してより少ない含量のマグネシアを有していてよい。さらに、複合組成物は、カルシアの含量と比較してより少ない含量のマグネシアを有していてよい。さらに、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、複合組成物は、カルシアの含量と比較してより多い含量のマグネシアを有することができる。１つの特定の実施形態によると、複合組成物は、約４０％以下のマグネシア、例えば、約３０％以下のマグネシア、約２０％以下のマグネシア、約１５％以下のマグネシア、約１０％以下のマグネシア、約８％以下のマグネシア、約５％以下のマグネシア、またはさらに約２％以下のマグネシアを有することができる。さらに、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、複合組成物は、少なくとも約０．０５％のマグネシア、例えば、少なくとも約０．１％のマグネシアを含んでいてよい。複合組成物は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内のマグネシア含量を有することができることが認識されよう。
【００３８】
一実施形態によると、複合組成物は、アルミナ、シリカ、酸化鉄、マグネシア、カルシア、およびチタニアの組み合わせを含むことができる。一態様において、該組成物は、採掘され、概して再精製されていない原鉱であってよい。一実施形態によると、研磨粒子は、結晶性材料からなっていてよく、より特定的には、結晶性材料から本質的になっていてよい。１つの特定の実施形態において、複合組成物は、ボーキサイトであってよく、より特定的には、研磨粒子が、ボーキサイトから本質的になっていてよい。
【００３９】
研磨粒子は、他の特定の特徴を有していてよい。例えば、研磨粒子は、細長く形作られたものを有していてよい。特定の例において、研磨粒子は、長さ：幅の比として定義されるアスペクト比が少なくとも約１：１であってよく、ここで、長さは、粒子の最長寸法であり、幅は、長さの寸法に垂直な、粒子の２番目に長い寸法（または直径）である。他の実施形態において、研磨粒子のアスペクト比は、少なくとも約２：１、例えば、少なくとも約２．５：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、少なくとも約５：１、またはさらに少なくとも約１０：１であってよい。１つの非限定的な実施形態において、研磨粒子は、約５０００：１以下のアスペクト比を有していてよい。
【００４０】
少なくとも１つの実施形態において、研磨粒子は、押し出されていてよく、これにより、複合組成物が押し出されかつセグメント化されて、所望のサイズおよび形状の研磨粒子を作製する。研磨粒子は、焼結されていてよく、また、本明細書における実施形態に記載されているある一定の特性および組成物を確保するような特定の方法で焼結されていてよい。一実施形態によると、研磨粒子は、楕円状の断面形状を有するように形成され得る。楕円形状は、円形、楕円形および任意の他の曲線形状を含むことができる。代替的には、他の例において、研磨粒子は、多角形の断面形状を有することができる。多角形の断面形状のいくらかの好適な非限定的な例として、三角形、矩形、五角形、六角形、七角形、八角形などが挙げられる。
【００４１】
研磨粒子の実施形態は、粒の靱性（Ｋ１Ｃ）および硬度に関して特性決定されてよい。例えば、研磨粒子の硬度は、約１２ＧＰａ未満であってよい。いくつかの実施形態において、研磨粒子の硬度は、約１１．５ＧＰａ未満、例えば、約１１ＧＰａ未満、約１０．５ＧＰａ未満、約１０ＧＰａ未満、またはさらに約９．５ＧＰａ未満であってよい。他の実施形態において、研磨粒子の硬度は、少なくとも約８．７５ＧＰａ、例えば、少なくとも約９ＧＰａ、少なくとも約９．５ＧＰａ、少なくとも約１０ＧＰａ、少なくとも約１０．５ＧＰａ、またはさらに少なくとも約１１ＧＰａであってよい。研磨粒子は、上記に記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内の硬度を有することができることが認識されよう。
【００４２】
研磨粒子の実施形態は、少なくとも約４．６ＭＰａ−ｍ０．５の靱性を有することもできる。例えば、研磨粒子は、少なくとも約４．７ＭＰａ−ｍ０．５、例えば、少なくとも約４．８ＭＰａ−ｍ０．５、少なくとも約４．９ＭＰａ−ｍ０．５、またはさらに少なくとも約５ＭＰａ−ｍ０．５の靱性を有していてよい。さらに他のバージョンにおいて、研磨粒子は、約５．４ＭＰａ−ｍ０．５以下、例えば、約５．３ＭＰａ−ｍ０．５以下、約５．２ＭＰａ−ｍ０．５以下、約５．１ＭＰａ−ｍ０．５以下、またはさらに約５ＭＰａ−ｍ０．５以下の靱性を有することができる。研磨粒子は、上記に記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内の靱性を有することができることが認識されよう。
【００４３】
単一の粒の破砕強度の絶対値に関して、粒を破壊させるのに必要とされる力（ニュートン）が、破壊力に伏されたときに破壊される粒の百分率で付与され得る。例えば、一実施形態において、約５００Ｎ〜約８００Ｎは、１種以上の研磨粒子の５０％を破壊させるのに必要とされ得る。一実施形態において、研磨粒子の５０％を破壊させるために、少なくとも約５００Ｎ、例えば、少なくとも約６００Ｎ、またはさらに少なくとも約７００Ｎが必要とされる。別の非限定的な実施形態において、研磨粒子を破壊させるのに約１０００Ｎ以下、例えば、約９００Ｎ以下、またはさらに約８００Ｎ以下が必要とされる。各種の研磨粒子は、上記に記述した最小および最大値の間の範囲内の絶対破砕強度を有することができることが認識されよう。
【００４４】
別の実施形態において、各種の研磨粒子の９０％を破壊させるために、約８５０Ｎ〜約１３５０Ｎの力が必要とされ得る。一実施形態において、研磨粒子の５０％を破壊させるために、少なくとも約８００Ｎ、例えば、少なくとも約８５０Ｎ、またはさらに少なくとも約９００Ｎが必要とされる。別の非限定的な実施形態において、研磨粒子を破壊するために、約１５００Ｎ以下、例えば、約１４００Ｎ以下、またはさらに約１３００Ｎ以下が必要とされる。各種の研磨粒子は、上記に記述した最小および最大値の間の範囲内の絶対破砕強度を有することができることが認識されよう。
【００４５】
１つの特定の実施形態によると、研磨粒子は、少なくとも約２０μｍ、例えば、少なくとも約５０μｍ、少なくとも約８０μｍ、少なくとも約１００μｍ、少なくとも約１５０μｍ、少なくとも約２００μｍ、少なくとも約３００μｍ、少なくとも約４００μｍ、少なくとも約５００μｍ、少なくとも約６００μｍ、少なくとも約８００μｍ、少なくとも約１０００μｍ、少なくとも約１２００μｍ、少なくとも約１５００μｍ、少なくとも約１６００μｍ、少なくとも約１７００μｍ、またはさらに少なくとも約１８００μｍの平均粒径を有することができる。さらに、別の非限定的な実施形態において、研磨粒子は、約１０ｍｍ以下、例えば、約５ｍｍ以下、約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、またはさらに約１ｍｍ以下の平均粒径を有することができる。平均粒径は、粒子の最長寸法（すなわち、長さ）を測定および平均化することによって求められ得ることが認識されよう。研磨粒子は、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内の平均粒径を有することができる。
【００４６】
一実施形態によると、研磨粒子は、性能の改良を容易にし得る、特定の多孔率を有することができる。例えば、研磨粒子の平均多孔率は、研磨粒子の全体積について少なくとも約０体積％であってよい。一実施形態において、研磨粒子の平均多孔率は、少なくとも約２体積％、例えば、少なくとも約２．５体積％、少なくとも約３体積％、少なくとも約３．５体積％、少なくとも約４体積％、少なくとも約５体積％、少なくとも約７体積％、少なくとも約９体積％、少なくとも約１１体積、またはさらに少なくとも約１３体積％であってよい。さらに、１つの非限定的な実施形態において、研磨粒子の平均多孔率は、研磨粒子の全体積について、約１５体積％以下、例えば、約１４体積％以下、約１２体積％以下、約１０体積％以下、約８体積％以下、約６体積％以下、約４体積％以下、約２体積％以下、またはさらに約１体積％以下であってよい。研磨粒子の平均多孔率は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００４７】
さらに、研磨粒子は、特定の平均孔径を有していてよい。例えば、研磨粒子の平均孔径は、約６μｍ以下、例えば、約５μｍ以下、約４μｍ以下、約３μｍ以下、約２μｍ以下、またはさらに約１．５μｍ以下であってよい。別の非限定的な実施形態によると、研磨粒子の平均孔径は、少なくとも約０．０１μｍ、例えば、少なくとも約０．１μｍであってよい。研磨粒子の平均孔径は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００４８】
研磨粒子は、結晶性粒からなっていてよい。特定の例において、研磨粒子は、約１．２μｍ以下のメジアン粒径を有する結晶性粒を含むことができる。他の例において、メジアン粒径は、約１μｍ以下、例えば、約０．９μｍ以下、約０．８μｍ以下、またはさらに約０．７μｍ以下であってよい。１つの非限定的な実施形態によると、研磨粒子のメジアン粒径は、少なくとも約０．０１μｍ、例えば、少なくとも約０．０５μｍ、少なくとも約０．１μｍ、少なくとも約０．２μｍ、またはさらに少なくとも約０．４μｍであってよい。研磨粒子のメジアン粒径は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００４９】
結晶性粒のサイズを、ＳＥＭ顕微鏡写真から測定した。粒をエポキシブロックに埋め込み、次いで研磨して平坦な断面を得る。次いで、該断面をＨＦ酸によって２分間エッチングし、微細なミクロ構造を顕在化させて、メジアン粒径を測定する。
【００５０】
本明細書において記載されているように、混合物は、研磨粒子に加えて、研磨物品の形成を容易にする他の成分または前駆体を含んでいてもよい。例えば、混合物は、研磨粒子および結合材を含んでいてよい。一実施形態によると、結合材は、有機材料、有機前駆体材料、無機材料、無機前駆体材料、天然材料、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでいてよい。特定の例において、結合材は、さらなる加工の際の金属結合マトリクス材の形成に好適な、金属もしくは金属合金、例えば、粉末金属材料、または金属材料に対する前駆体を含んでいてよい。
【００５１】
別の実施形態によると、混合物は、さらなる加工の際のガラス質結合材の形成に好適な、ガラス質材料、またはガラス質材料の前駆体を含んでいてよい。例えば、混合物は、例えば、酸素含有材料、酸化物化合物または錯体、フリット、およびこれらの任意の組み合わせを含めた、粉末の形態のガラス質材料を含んでいてよい。
【００５２】
なお別の実施形態において、混合物は、さらなる加工の際のセラミック結合材の形成に好適な、セラミック材料、またはセラミック材料の前駆体を含んでいてよい。例えば、混合物は、例えば、酸素含有材料、酸化物化合物または錯体、フリット、およびこれらの任意の組み合わせを含めた、粉末の形態のセラミック材料を含んでいてよい。
【００５３】
別の実施形態によると、混合物は、さらなる加工の際の有機結合材の形成に好適な、有機材料、または有機材料の前駆体を含んでいてよい。かかる有機材料として、１つ以上の天然有機材料、合成有機材料、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。特定の例において、有機材料は、熱硬化性、熱可塑性、およびこれらの組み合わせを含んでいてよい樹脂からなっていてよい。例えば、いくつかの好適な樹脂として、フェノール性物質、エポキシ、ポリエステル、シアネートエステル、セラック、ポリウレタン、ゴム、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。１つの特定の実施形態において、混合物は、さらなる加工を通してフェノール樹脂結合材を形成するように構成されている未硬化樹脂材料を含む。
【００５４】
いくつかの実施形態において、樹脂は、少なくとも１．０５の高温曲げ弾性率を有していてよい。代替的には、樹脂は、増加する高温曲げ弾性率を有していてよい。フェノール樹脂は、硬化または架橋剤、例えば、ヘキサメチレンテトラミンによって変性されていてよい。約９０℃を超える温度では、ヘキサメチレンテトラミンのいくらかの例が架橋を形成して、樹脂の硬化を助けるメチレンおよびジメチレンアミノ橋架けを形成することができる。ヘキサメチレンテトラミンは、樹脂内に均一に分散されていてよい。より特定的には、ヘキサメチレンテトラミンは、架橋剤として、樹脂領域内に均一に分散されていてよい。さらにより特定的には、フェノール樹脂は、サブミクロンサイズを有する架橋ドメインを含む樹脂領域を含有していてよい。
【００５５】
他の材料、例えば、充填剤が、混合物に含まれ得る。充填剤は、最終的に形成される研磨物品に存在していても存在していなくてもよい。充填剤は、粉末、顆粒、球体、繊維、ストランド短繊維（ＣＳＦ）およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでいてよく、ここで、充填剤は、無機材料、有機材料、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、充填剤は、砂、バブルアルミナ、クロマイト、マグネサイト、ドロマイト、バブルムライト、ホウ化物、二酸化チタン、炭素製品、炭化ケイ素、木粉、クレイ、タルク、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデン、長石、霞石閃長岩、ガラス球体、ガラス繊維、ＣａＦ２、ＫＢＦ４、氷晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）、カリウム氷晶石（Ｋ３ＡｌＦ６）、黄鉄鉱、ＺｎＳ、硫化銅、鉱物油、フッ化物、炭酸塩、炭酸カルシウム、サラン、フェノキシ樹脂、ＣａＯ、Ｋ２ＳＯ４、ミネラルウール、ＭｎＣｌ２、ＫＣｌ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、充填剤は、帯電防止剤、潤滑剤、多孔性誘導剤、着色剤、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む。充填剤は、約４０μｍ以下の平均粒径を有する鉄および硫黄を含んでいてよい。充填剤は、黄鉄鉱（ＦｅＳ２）を含んでいてよく、または黄鉄鉱から本質的になっていてよい。充填剤は、帯電防止剤、潤滑剤、多孔性誘導剤、着色剤、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含んでいてよい。特定の例において、充填剤は、粒子状材料であってよく、研磨粒子よりも平均粒径が有意に小さい、研磨粒子とは異なっていてよい。
【００５６】
混合物を形成した後、研磨物品を形成するプロセスは、結合材に含有される研磨粒子を含むグリーン体を形成することをさらに含むことができる。グリーン体とは、仕上げられておらず、最終的に形成される研磨物品が形成される前にさらなる加工を受け得るものである。例えば、グリーン体の形成は、プレス、ホットプレス、成形、鋳造、印刷、噴霧、およびこれらの組み合わせなどの技術を含むことができる。１つの特定の実施形態において、グリーン体の形成は、混合物をプレスして特定の形状にすることを含むことができる。
【００５７】
グリーン体を形成した後、該プロセスは、グリーン体を処理して、本体を含む最終的に形成される研磨物品を形成することによって継続できる。処理のいくつかの好適な例として、硬化、加熱、焼結、結晶化、重合、プレス、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。一例において、該プロセスは、結合バッチ、研磨材と接着剤の混合、金型の充填、プレス、ホイールの焼き付けまたは硬化、仕上げ、検査、速度試験、ならびに包装および出荷を含んでいてよい。
【００５８】
処理後、研磨物品は、特定の結合材含量を含む本体を有するように形成される。例えば、本体は、本体の全体積について少なくとも約３０体積％の結合材を有することができる。他の例において、本体中の結合材の含量は、より多くてよく、例えば、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、またはさらに少なくとも約６５体積％であってよい。さらに、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、本体中の結合材の含量は、約７０体積％以下、例えば、約６５体積％以下、約６０体積％以下、約５５体積％以下、約５０体積％以下、約４５体積％以下、約４０体積％以下、またはさらに約３５体積％以下であってよい。本体中の結合材の含量は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００５９】
特定の実施形態によると、本体は、特定の多孔率分を有することができる。例えば、本体は、約４０体積％以下の、本体の全体積での多孔率を有することができる。特定の例において、本体は、約３５体積％以下、例えば、約３０体積％以下、約２５体積％以下、約２０体積％以下、約１５体積％以下、約１０体積％以下、約５体積％以下、約４体積％以下、約３体積％以下、約２体積％以下、約１．５体積％以下、約１体積％以下、約０．８体積％以下、約０．５体積％以下、約０．３体積％以下、またはさらに約０．１体積％以下の、本体の全体積での多孔率を有することができる。本体は、少なくとも約０．００１体積％の多孔率、例えば、少なくとも約０．０１体積％の多孔率を有することもできる。本体の多孔率は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００６０】
本明細書における実施形態のある一定の研磨物品では、本体は、特定の含量の研磨粒子を有することができる。例えば、一実施形態において、本体は、本体の全体積について少なくとも約３０体積％の研磨粒子を含むことができる。別の実施形態において、本体は、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、またはさらに少なくとも約６５体積％の研磨粒子を有することができる。少なくとも１つの非限定的な実施形態において、本体は、約７０体積％以下、例えば、約６５体積％以下、約６０体積％以下、約５５体積％以下、約５０体積％以下、約４５体積％以下、約４０体積％以下、またはさらに約３５体積％以下の研磨粒子含量を有することができる。本体中の研磨粒子の含量は、上記に記述した最小および最大百分率のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００６１】
本明細書における実施形態の研磨物品は、ホーン、コーン、カップ、フランジ形状、シリンダー、ホイール、リング、およびこれらの組み合わせなどの形状を有する結合研磨材の形態であってよい本体を有することができる。１つの特定の実施形態において、本体は、結合研磨材のスナッギングホイールであってよい。
【００６２】
一実施形態によると、研磨物品は、ワークピースを研削およびコンディショニングするのに特に適合し得る。ある一定の好適なワークピースとして、無機材料、より特定的には、金属または金属合金からなるワークピースを挙げることができる。一実施形態によると、研磨物品は、ステンレス鋼またはチタンなどの研削材料に特に適合し得る。
【００６３】
研磨部の実施形態は、少なくとも約５ｋＪ／ｍ２の破壊伝播靱性または破壊仕事（ＷＯＦ）を有することができる。破壊伝播靱性ＷＯＦは、少なくとも約６ｋＪ／ｍ２、少なくとも約７ｋＪ／ｍ２、少なくとも約８ｋＪ／ｍ２、少なくとも約９ｋＪ／ｍ２、またはさらに少なくとも約１０ｋＪ／ｍ２であってもよい。さらに他のバージョンにおいて、破壊伝播靱性ＷＯＦは、約１３ｋＪ／ｍ２以下、約１２ｋＪ／ｍ２以下、約１１ｋＪ／ｍ２以下、またはさらに約１０ｋＪ／ｍ２以下であってよい。研磨部は、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内の破壊伝播靱性ＷＯＦを有することができることが認識されよう。
【００６４】
補強部材の実施形態は、補強部材の主面内に約１００ｍｍ２以下の開口面積を有する開口部を有することができる。他の実施形態において、開口面積は、補強部材の主面内で約８０ｍｍ２以下、約６０ｍｍ２以下、約４０ｍｍ２以下、約３５ｍｍ２以下、またはさらに約３０ｍｍ２以下であってよい。開口面積は、少なくとも約５ｍｍ２、少なくとも約８ｍｍ２、少なくとも約１０ｍｍ２、またはさらに少なくとも約１２ｍｍ２であってもよい。開口面積は、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよいことが認識されよう。
【００６５】
開口部の実施形態は、その厚さの少なくとも一部を通して軸方向に延在していてよい。開口部は、補強部材の厚さを通して全体に延在していてよい。開口部は、境界を有して、多角形の二次元形状を画定していてもよい。
【００６６】
補強部材のさらに他の実施形態は、約９５０ｇ／ｍ２以下の生地重量（または被コーティング重量）を有することができる。例えば、生地重量は、約８００ｇ／ｍ２以下、約６００ｇ／ｍ２以下、またはさらに約５００ｇ／ｍ２以下であってよい。代替的には、生地重量は、約４００ｇ／ｍ２以上、約４５０ｇ／ｍ２以上、またはさらに約４９０ｇ／ｍ２以上であってよい。生地重量は、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってもよい。
【００６７】
また、図４Ａおよび４Ｂに示すように、補強部材は、間に開口部を含む繊維束を含んでいてよい。補強部材の種々の寸法（図４Ｃ）は、多くの因子、例えば、糸、コーティングの厚さ、および織り方に依存する。例えば、補強部材のいくつかの実施形態は、設定距離当たり選択された数の糸を有することができる。縦および横方向において、選択された糸の数は、いくつかの実施形態において、縦および横方向のいずれかまたは両方において、１００ｍｍ当たり約１０〜約１５本であってよい。糸の中心間の理論上の距離または「ｓ」（縦および横方向の両方で）は、いくつかの実施形態において、約５ｍｍ〜約１７ｍｍであってよい。格子寸法または「ｈ」（すなわち、２本の糸間の距離）の例として、約２ｍｍ〜約９ｍｍであってよい。格子寸法は、約８ｍｍ以下、例えば、約６ｍｍ以下、またはさらに約５ｍｍ以下であってもよい。格子寸法は、少なくとも約２ｍｍ、少なくとも約２．５ｍｍ、またはさらに少なくとも約３ｍｍであってもよい。構成パラメータは、それぞれ、上記に記述したおおよその最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【００６８】
いくつかの実施形態において、糸の太さ「ｙ」は、横方向において約２ｍｍ〜約４ｍｍ、縦方向において約１ｍｍ〜約３ｍｍであってよい。糸の太さは、約６ｍｍ以下、例えば、約５ｍｍ以下、またはさらに約４ｍｍ以下であってもよい。同様に、構成パラメータは、それぞれ、上記に記述したおおよその最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【００６９】
糸のいくつかの実施形態は、約１ｍｍ以上、例えば、約１．２ｍｍ以上、約１．４ｍｍ以上、約１．６ｍｍ以上、約１．８ｍｍ以上、約２ｍｍ以上、約２．２ｍｍ以上、約２．４ｍｍ以上、約２．６ｍｍ以上、またはさらに約２．８ｍｍ以上の幅「ｙ」を有することができる。他の実施形態において、繊維束の幅は、約４．５ｍｍ以下、例えば、約４ｍｍ以下、約３．５ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２．５ｍｍ以下、またはさらに約２ｍｍ以下であってよい。該構造もまた、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【００７０】
補強部材の実施形態は、少なくとも約２ｍｍ、例えば、少なくとも約２．５ｍｍ、少なくとも約３ｍｍ、少なくとも約３．５ｍｍ、少なくとも約４ｍｍ、少なくとも約４．２ｍｍ、少なくとも約４．４ｍｍ、またはさらに少なくとも約４．４ｍｍである、１つの繊維束から隣接する繊維束までの格子距離「ｈ」を含んでいてよい。他の実施形態において、繊維束間の距離は、約１０ｍｍ以下、例えば、約８ｍｍ以下、約６ｍｍ以下、またはさらに約５ｍｍ以下である。繊維束間の距離もまた、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【００７１】
図５を参照すると、本体の実施形態は、例えば、１インチバールで、少なくとも約１７００ｌｂｆの付着力を有することができる。本体の付着力の実施形態は、少なくとも約１８００ｌｂｆ、例えば、少なくとも約１９００ｌｂｆであってよい。他の実施形態において、付着力は、少なくとも約２２００ｌｂｆ以下、例えば、約２１００ｌｂｆ以下、またはさらに約２０００ｌｂｆ以下であってよい。付着力もまた、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【００７２】
図５はまた、付着力変動因子（ＡＶＦ）を含む本体を有する研磨切削ツールを表す。ＡＶＦは、各サンプルについての（図５における縦方向に）データ点の相対的な「広がり」として定義され得る。本明細書に開示されている実施形態は、約１０％以下、例えば、約８％以下、約６％以下、またはさらに約４％以下のＡＶＦを有していてよい。さらに他の実施形態は、少なくとも１％、例えば、少なくとも２％であるＡＶＦを有する。ＡＶＦもまた、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【００７３】
補強部材の実施形態は、少なくとも約３．３ｋＪ／ｍ２、例えば、少なくとも約３．４ｋＪ／ｍ２、少なくとも約３．６ｋＪ／ｍ２、少なくとも約３．８ｋＪ／ｍ２、少なくとも約４ｋＪ／ｍ２、またはさらに少なくとも約４．２ｋＪ／ｍ２の破砕開始靱性（Ｇ１Ｃ）を有することができる。他の実施形態は、約５ｋＪ／ｍ２以下、例えば、約４．８ｋＪ／ｍ２以下、またはさらに約４．６ｋＪ／ｍ２以下のＧ１Ｃを有することができる。Ｇ１Ｃもまた、上記で記述した最小および最大値のいずれかの間の範囲内であってよい。
【実施例】
【００７４】
破砕開始靱性（Ｇ１Ｃ）および破壊伝播靱性ＷＯＦの両方の比較を、３つの従来のサンプルおよび本明細書における実施形態によるサンプルについて行った。Ｇ１ＣおよびＷＯＦ試験は、クラック開始エネルギーおよびクラック伝播安定性をそれぞれ測定するものである。Ｇ１Ｃ値は、事前の欠陥によってサンプルにおいてクラックが開始する点を測定することによって求める。ＷＯＦは、サンプル全体を通してクラックを伝播させるのに要する全エネルギーを測定することによって算出する。クラックが安定して成長すると、Ｇ１ＣがＷＯＦと等しくなる。不安定な破砕が存在すると、初期のクラックが、安定な成長よりも遠くに伝播する。結果として、不安定なＷＯＦは、Ｇ１Ｃ未満である。繊維強化複合体のような材料では、クラックが成長するにつれてクラックを伝播させることがより難しくなるため、ＷＯＦは、Ｇ１Ｃよりも大きい。
【００７５】
Ｇ１ＣおよびＷＯＦは、いずれも、単一のサンプル、例えば、矩形のバーから求めることができる。試験において、片側縁切欠（ＳＥＮ）幾何学形状を採用する。サンプルの幅（例えば、０．５〜１．５インチ）は、ウエブの数および間隔に依存する。０．１４インチの切欠は、０．００５インチ厚のダイヤモンドホイールによってバーの縁に沿って切断される。試料の厚さは０．５インチであり、０．３６インチのクラックされていないリガメントを残す。切欠されたサンプルを、２インチの荷重スパンで３点屈曲治具に置く。該荷重は、０．０２インチ／分で適用する。クラックが開始する点において、Ｇ１Ｃを、ＪＧ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  （Ｆｒａｃｔｕｒｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、Ｅｌｌｉｓ  Ｈｏｒｗｏｏｄ  Ｌｔｄ、ｃｈａｐｔｅｒ  ４  （１９８４））によって開発された技術を用いて算出する。開始後、バー全体が破砕されるまで荷重を続ける。元のクラックされていないリガメントの面積で割った全積分エネルギーがＷＯＦである。また、ＷＯＦは、ウエブ間隔（例えば、ウエブ間で約０．２〜約１インチ）によっても変化し、同じくサンプルの幅によって求められる。
【００７６】
従来のサンプルＣＳ１１、ＣＳ１２およびＣＳ１３を、市販されているＩＰＡＣ繊維ガラスウエブ１０３、２４および７１７によってそれぞれ形成した。サンプルＳ１１を、Ａｄｆｏｒｓから市販されているウエブＴ７００ＬＬを用いて形成した。サンプルＳ１１は、ロック絡み織りを含み、これは、標準の絡み織りに、絡み織り模様をロックしてさらに高い繊維安定性を付与するための縦方向のさらなる糸を加えたものである。サンプルの他の可変物はいずれも同一であった。この例の結果は、表１に表される。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
また、図４Ａおよび４Ｂに示すように、サンプルＳ１１、ＣＳ１１およびＣＳ１２を、糸幅および開口部幅などの種々のパラメータについて測定した。サンプルＳ１１、ＣＳ１１およびＣＳ１２の種々の寸法を図４Ｃの表に示す。サンプルＳ１１の理論寸法および実測値の両方が含まれている。
【００７９】
図５を再び参照すると、付着力変動因子（ＡＶＦ）を種々のサンプルについて計算することができる。ＡＶＦを、各サンプルについての（図５における縦方向に）データ点の相対的な「広がり」として定義する。サンプルＣＳ１１、ＣＳ１２、ＣＳ１３およびＳ１１は、本明細書において先に記載されているものと同じである。サンプルＣＳ１４は、T350L型としてAdforsから市販されている従来のサンプルである。この試験では、１インチ幅の試料を切欠させる。切欠の根元は、ガラスウエブの縁にある。くさびを切欠内で駆動させ、試料を裂く。これは、「くさび駆動式層間剥離試験」と呼ばれる層間剥離試験の種である。
【００８０】
Ｓ１１に関する付着力（ｌｂｆ）データ点の全てが約１８３５〜１９５０ｌｂｆの間にあり、平均が約１８９２ｌｂｆである。このように、Ｓ１１のＡＶＦは、上端で（１９５０−１８９２）／１８９２＝３％であり、下端で（１８９２−１８３５）／１８９２＝３％であり、合計が約６％である。
【００８１】
対照的に、ＣＳ１１の上下端におけるＡＶＦは、それぞれ、（１９８１−１９００）／１９００＝４％、（１９００−１６１３）／１９００＝１５％であり、またはＣＳ１１に関する合計ＡＶＦが１９％である。
【００８２】
ＣＳ１２の上下端におけるＡＶＦは、それぞれ、（２０３７−１８７５）／１８７５＝９％、（１８７５−１３４６）／１８７５＝２８％であり、またはＣＳ１２に関する合計ＡＶＦが３７％である。
【００８３】
ＣＳ１３の上下端におけるＡＶＦは、それぞれ、（２０３５−１６２５）／１６２５＝２５％、（１６２５−８１７）／１６２５＝５０％であり、またはＣＳ１３に関する合計ＡＶＦが７５％である。
【００８４】
ＣＳ１４の上下端におけるＡＶＦは、それぞれ、（１７４９−１４５０）／１４５０＝２１％、（１４５０−１０２８）／１４５０＝２９％であり、またはＣＳ１４に関する合計ＡＶＦが５０％である。
【００８５】
このように、ＡＶＦは、従来のサンプルに関するものよりも、本明細書に開示されている実施形態とはるかに整合性が取れている。
【００８６】
他の実施形態は、以下の項を含んでいてよい：
項１．研磨部を含む本体において、研磨部が：
結合材と；
結合材に含有される研磨粒子と；
本体に含有される補強部材と
を含む、上記本体を含む研磨物品であって、研磨部が少なくとも約５ｋＪ／ｍ２の破壊伝播靱性ＷＯＦを有し、補強部材が、補強部材の主面内に開口面積が約１００ｍｍ２以下である開口部を有する、研磨物品。
項２．破壊伝播靱性ＷＯＦが、少なくとも約６ｋＪ／ｍ２、少なくとも約７ｋＪ／ｍ２、少なくとも約８ｋＪ／ｍ２、少なくとも約９ｋＪ／ｍ２、少なくとも約１０ｋＪ／ｍ２であり、約１３ｋＪ／ｍ２以下、約１２ｋＪ／ｍ２以下、約１１ｋＪ／ｍ２以下、約１０ｋＪ／ｍ２以下である、項１の研磨物品。
項３．補強部材が、約９５０ｇ／ｍ２以下、約８００ｇ／ｍ２以下、約６００ｇ／ｍ２以下、約５００ｇ／ｍ２以下であり、約４００ｇ／ｍ２以上、約４５０ｇ／ｍ２以上、約４９０ｇ／ｍ２以上である生地重量を含む、項１の研磨物品。
項４．補強部材が、少なくとも約１ｍｍ、例えば、少なくとも約１．１ｍｍ、少なくとも約１．２ｍｍ、少なくとも約１．３ｍｍであり、約２ｍｍ以下、約１．８ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、約１．４ｍｍ以下である最大厚さを含む、項１の研磨切削ツール。
項５．補強部材が、間に開口部を有する糸を含み、糸が、約１ｍｍ以上、約１．２ｍｍ以上、約１．４ｍｍ以上、約１．６ｍｍ以上、かつ約４ｍｍ以下、約３．５ｍｍ以下、約３ｍｍ以下の幅を有する、項１の研磨物品。
項６．開口面積が、補強部材の主面内で約８０ｍｍ２以下、約６０ｍｍ２以下、約４０ｍｍ２以下、約３５ｍｍ２以下、約３０ｍｍ２以下であり、開口面積が、少なくとも約５ｍｍ２、少なくとも約８ｍｍ２、少なくとも約１０ｍｍ２、少なくとも約１２ｍｍ２である、項１の研磨切削ツール。
項７．補強部材が、間に開口部を含む繊維束を含み、１つの繊維束から隣接する繊維束までの距離が、少なくとも約２ｍｍ、少なくとも約３ｍｍ、少なくとも約３．５ｍｍ、かつ約１０ｍｍ以下、約８ｍｍ以下、約６ｍｍ以下である、項１の研磨物品。
項８．開口部が、その厚さの少なくとも一部を通して軸方向に延在しており、開口部が、補強部材の厚さを通して全体に延在しており、開口部が、境界を有し、多角形の二次元形状を画定している、項１の研磨切削ツール。
項９．補強部材が、約０．５％以下、少なくとも約１％、少なくとも約１．１％、少なくとも約１．２％、かつ約５％以下、約２％以下、約１．５％以下の、本体の平均厚さを含む、項１の研磨切削ツール。
項１０．研磨部対補強部材の体積比が、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約１５、かつ約２０以下、約１５以下、約１０以下である、項１の研磨切削ツール。
項１１．本体が、少なくとも約１７００ｌｂｆの付着力を有する、項１の研磨切削ツール。
項１２．本体の付着力が、少なくとも約１８００ｌｂｆ、少なくとも約１９００ｌｂｆ、少なくとも約２２００ｌｂｆ以下、約２１００ｌｂｆ以下、約２０００ｌｂｆ以下である、項１１の研磨物品。
項１３．本体が、約１０％以下の付着力変動因子（ＡＶＦ）を有する、項１の研磨切削ツール。
項１４．本体のＡＶＦが、約８％以下、約６％以下、約４％以下；少なくとも１％、少なくとも２％である、項１３の研磨物品。
項１５．補強部材が、少なくとも約３．３ｋＪ／ｍ２、少なくとも約３．４ｋＪ／ｍ２、少なくとも約３．６ｋＪ／ｍ２、少なくとも約３．８ｋＪ／ｍ２、少なくとも約４ｋＪ／ｍ２、少なくとも約４．２ｋＪ／ｍ２、かつ約５ｋＪ／ｍ２以下、約４．８ｋＪ／ｍ２以下、約４．６ｋＪ／ｍ２以下の破砕開始靱性（Ｇ１Ｃ）を有する、項１の研磨物品。
項１６．研磨物品が、少なくとも約５０ｃｍ、少なくとも約６０ｃｍ、少なくとも約７０ｃｍ、少なくとも約８０ｃｍ、少なくとも約９０ｃｍ、かつ約１２０ｃｍ以下、約１１０ｃｍ以下、約１００ｃｍ以下、約９０ｃｍ以下、約８０ｃｍ以下の外径を有する、項１の研磨物品。
項１７．研磨物品が、少なくとも約３ｃｍ、少なくとも約５ｃｍ、少なくとも約７ｃｍ、少なくとも約９ｃｍ、少なくとも約１１ｃｍ、かつ約１８ｃｍ以下、約１６ｃｍ以下、約１４ｃｍ以下、約１２ｃｍ以下、約１０ｃｍ以下の軸方向厚さを有する、項１の研磨物品。
項１８．研磨物品が、少なくとも約２、少なくとも約５、少なくとも約７、少なくとも約１０、少なくとも約２０、かつ約４０以下、約３０以下、約２０以下、約１５以下、約１０以下の、外径ＯＤ対軸方向厚さＡＴのアスペクト比（ＯＤ：ＡＴ）を有する、項１の研磨物品。
項１９．本体が、約１０体積％以下、約５体積％以下、約４体積％以下、約３体積％以下、約２体積％以下、約１．５体積％以下、約１体積％以下、約０．８体積％以下、約０．５体積％以下、約０．３体積％以下、約０．１体積％以下、少なくとも約０．００１体積％、少なくとも約０．０１体積％の、本体の全体積での多孔率を含む、項１の研磨物品。
項２０．研磨物品が、少なくとも約１０，０００ｓｆｐｍ、少なくとも約１１，０００ｓｆｐｍ、少なくとも約１２，０００ｓｆｐｍの速度で作動するように構成されている、項１の研磨物品。
項２１．研磨物品がホットプレスされている、項１の研磨物品。
項２２．補強部材が、第１補強部材を含み、第１補強部材が、研磨部に当接しており、第１補強部材が、研磨部内に設置されており、第１補強部材が、本体の外部表面を画定しており、第１補強部材が、本体内で内部に設置されている、項１の研磨物品。
項２３．第１補強部材が、本体の全直径を通して延在しており、第１補強部材が、第１主表面および第２主表面を含む平面部材を含み、研磨部が、第１主表面を覆っており、研磨部が、第１補強部材の第１主表面と直接接触している、項２２の研磨物品。
項２４．第２補強部材をさらに含み、第１補強部材および第２補強部材が、本体内で互いから離間されており、研磨部の少なくとも一部が、第１補強部材と第２補強部材との間に設置されている、項２２の研磨物品。
項２５．第１補強部材が、本体の平均厚さの少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約１．１％、少なくとも約１．２％、かつ約５％以下、約２％以下、約１．５％以下である、項２２の研磨物品。
項２６．結合材が、有機材料、無機材料、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、結合材が、金属、ガラス質材料、セラミック、樹脂、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、結合材が、フェノール樹脂を含む、項１の研磨物品。
項２７．本体が、充填剤をさらに含み、結合材が、充填剤をさらに含み、充填剤が、粉末、顆粒、球体、繊維、ストランド短繊維（ＣＳＦ）およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、充填剤が、有機材料、無機材料、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、充填剤が、砂、バブルアルミナ、クロマイト、マグネサイト、ドロマイト、バブルムライト、ホウ化物、二酸化チタン、炭素製品、炭化ケイ素、木粉、クレイ、タルク、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデン、長石、霞石閃長岩、ガラス球体、ガラス繊維、ＣａＦ２、ＫＢＦ４、氷晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）、カリウム氷晶石（Ｋ３ＡｌＦ６）、黄鉄鉱、ＺｎＳ、硫化銅、鉱物油、フッ化物、炭酸塩、炭酸カルシウム、サラン、フェノキシ樹脂、ＣａＯ、Ｋ２ＳＯ４、ミネラルウール、ＭｎＣｌ２、ＫＣｌ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含み、充填剤が、帯電防止剤、潤滑剤、多孔性誘導剤、着色剤、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、項１の研磨物品。
項２８．研磨部内に含有され、約４０μｍ以下の平均粒径を有する鉄および硫黄を含む第１充填剤をさらに含み、第１充填剤が、黄鉄鉱（ＦｅＳ２）を含み、第１充填剤が、黄鉄鉱から本質的になる、項１の研磨物品。
項２９．本体が、本体の全体積について少なくとも約３０体積％、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約６５体積％、かつ約７０体積％以下、約６５体積％以下、約６０体積％以下、約５５体積％以下、約５０体積％以下、約４５体積％以下、約４０体積％以下、約３５体積％以下の結合材を含む、項１の研磨物品。
項３０．本体が、本体の全体積について少なくとも約３０体積％、少なくとも約３５体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約５５体積％、少なくとも約６０体積％、少なくとも約６５体積％、かつ約７０体積％以下、約６５体積％以下、約６０体積％以下、約５５体積％以下、約５０体積％以下、約４５体積％以下、約４０体積％以下、約３５体積％以下の研磨粒子を含む、項１の研磨物品。
項３１．本体が、ホーン、コーン、カップ、フランジ形状、シリンダー、ホイール、リング、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する結合研磨本体の形態であり、本体が、結合研磨材のスナッギングホイールである、項１の研磨物品。
項３２．補強部材が、有機材料、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、アラミド、またはこれらの組み合わせを含む、項１の研磨物品。
項３３．補強部材が、無機材料、セラミック、ガラス、ガラス−セラミック、またはこれらの組み合わせを含み、補強部材が、フェノール樹脂系結合剤を含む、項１の研磨物品。
項３４．研磨部を含む本体において、研磨部が：
結合材と；
結合材に含有される研磨粒子と；
本体に含有される補強部材と；
を含む、上記本体を含む研磨物品であって、本体が、少なくとも約１７００ｌｂｆの付着力、および約１０％以下の付着力変動因子（ＡＶＦ）を有する、研磨物品。
項３５．本体の付着力が、少なくとも約１８００ｌｂｆ、少なくとも約１９００ｌｂｆ、少なくとも約２２００ｌｂｆ以下、約２１００ｌｂｆ以下、約２０００ｌｂｆ以下である、項３４の研磨物品。
項３６．本体の付着力変動因子（ＡＶＦ）が、約８％以下、約６％以下、約４％以下；少なくとも１％、少なくとも２％である、項３４の研磨物品。
項３７．研磨部を含む本体において、研磨部が：
結合材と；
結合材に含有される研磨粒子と；
研磨部内に含有され、約４０μｍ以下の平均粒径を有する鉄および硫黄を含む第１充填剤と；
本体に含有される補強部材において、補強部材が：
（ａ）約９５０ｇ／ｍ２以下の生地重量；または
（ｂ）約２ｍｍ以下の厚さ；または
（ｃ）間に開口部を含む繊維束において、１つの繊維束と１つの開口部とが、約１５ｍｍ以下の組み合わせ寸法を有する、上記繊維束；または
（ｄ）開口面積が約１００ｍｍ２以下である開口部
を有する、上記補強部材と
を含む、上記本体を含む研磨物品。
項３８．補強部材が、ロック絡み織りを含む、項１の研磨物品。
【００８７】
本明細書に開示されているプロセスおよび研磨物品は、最新式からの脱却を表している。本明細書における研磨物品は、特徴の組み合わせを利用することができ、例えば、研磨粒子は、限定されないが、組成、平均孔径、平均多孔率、平均結晶径、結晶形状、およびこれらの組み合わせを含めた、ある一定の特徴を有している。また、研磨物品は、結合材、結合材の含量、研磨粒子の含量、充填剤などのさらなる特徴を利用して良い。全体が理解されるわけではないが、特徴を組み合わせることにより、予想外の顕著な改良された性能を実証する研磨物品の形成が容易になる。
【００８８】
上記開示されている主題は、例示的であって、限定的ではないとみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内にある全てのかかる変更、改善、および他の実施形態を包含することが意図される。このように、本発明の範囲は、法によって許容される最大限の程度まで、以下の特許請求の範囲およびその等価物の最も広範な許容される解釈によって決定されるべきであり、上記の詳細な説明によって制限または限定されてはならない。
【００８９】
要約は、特許法に応じるべく提供しており、特許請求の範囲または意味を解釈または限定するのに用いられないという理解を以て提出している。また、上記の詳細な説明において、種々の特徴が、開示内容を簡潔化する目的で単一の実施形態において一緒にグループ化されまたは記載されていることがある。本開示内容は、特許請求の範囲の実施形態が、各請求項において明確に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するとして解釈されてはならない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映しているように、発明の主題が、開示されている実施形態のいずれの全特徴よりも少ないものを対象としていることがある。このように、以下の特許請求の範囲は、各請求項が、別々に特許請求されている主題を定義するものとして自身に基づいて、詳細な説明に組み込まれる。
【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５】
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【国際調査報告】
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