(57)【要約】  成形セラミック研磨粒子は、少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含む外周を有する第１表面を含む。外周の第１領域は、第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とする。外周は、鋭内角を画定する角部を最高で４つ有する。第２表面は、第１表面に対向して配置され、かつこれに接触しない。周縁表面は、第１表面と第２表面との間に配置され、かつこれらを接続する。周縁表面は、所定の第１形状を有する。成形セラミック研磨粒子の製造方法、及びこれを含む研磨物品の製造方法も開示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含む外周を有する第１表面であって、前記外周の第１領域は、前記第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とし、前記外周は、鋭内角を画定する角部を最高で４つ有する、第１表面と、
前記第１表面に対向し、かつ接触しない、第２表面と、
前記第１表面と前記第２表面との間に配置され、かつこれらを接続する周縁表面であって、前記第１エッジで前記外周に接触する第１壁を含み、前記第２エッジで前記外周に接触する第２壁を含み、かつ所定の第１形状を有する、周縁表面と、
を含む、成形セラミック研磨粒子。
【請求項２】
前記第２表面が、所定の第２形状を有する、請求項１に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項３】
前記第２表面が、前記第１表面と同じ形状を有する、請求項１又は２に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項４】
前記第１鋭内角が、５〜５５度（端の値を含む）の範囲である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項５】
前記周縁表面が、第３エッジで前記第１表面に接触する第３壁を含み、前記外周の前記第１領域は、前記第３エッジを更に含み、前記第２エッジ又は前記第３エッジのうちの少なくとも１つが実質的に直線である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項６】
前記第１エッジ及び前記第３エッジが実質的に直線である、請求項５に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項７】
前記周縁表面が、前記第１壁、前記第２壁、及び前記第３壁でからなる、請求項４〜６のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項８】
前記周縁表面が、第４エッジで前記外周と交差する第４壁を更に含む、請求項４〜７のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項９】
前記第１エッジ、前記第２エッジ、前記第３エッジ、及び前記第４エッジが内向きに延在している、請求項８に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１０】
前記第２エッジが、単純凹状曲線である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１１】
前記成形セラミック研磨粒子が、その幅の３分の１以下の厚さを有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１２】
前記第２鋭内角が、５〜５５度（端の値を含む）の範囲である、請求項１１に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１３】
前記成形セラミック研磨粒子が、１センチメートル以下の長さを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１４】
前記成形セラミック研磨粒子が、セラミック材料から本質的になる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１５】
前記セラミック材料が、αアルミナを含む、請求項１４に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１６】
前記第１表面と第２表面とが実質的に平行である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１７】
前記周縁表面が、前記第１表面から前記第２表面に向かって内側に傾斜する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１８】
前記周縁表面の斜面が、９２〜１０５度（端の値を含む）の範囲の抜き勾配を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項１９】
前記第１表面が、前記第２表面よりも大きい、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項２０】
前記外周の前記第１領域が、単純曲線である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項２１】
前記外周前記第１エッジが実質的に直線であり、前記第２エッジが曲線である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項２２】
前記外周第１エッジが実質的に直線であり、前記第２エッジが曲線である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項２３】
前記外周が、矢じり形状である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも１０パーセント含む、複数の研磨粒子。
【請求項２５】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも３０パーセント含む、複数の研磨粒子。
【請求項２６】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも５０パーセント含む、複数の研磨粒子。
【請求項２７】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも７０パーセント含む、複数の研磨粒子。
【請求項２８】
破砕された研磨粒子を更に含む、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の複数の研磨粒子。
【請求項２９】
結合剤中に保持された、請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の複数の研磨粒子を含む、研磨物品。
【請求項３０】
前記研磨物品が、結合研磨物品を含む、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３１】
前記結合研磨物品が、結合研磨ホイールを含む、請求項３０に記載の研磨物品。
【請求項３２】
前記研磨物品が、コーティングされた研磨物品を含み、前記コーティングされた研磨物品は、第３及び第４の対向する主表面を有する支持体に固定された前記複数の研磨粒子を含む、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３３】
前記研磨物品が、不織布研磨物品を含み、前記不織布研磨物品は、嵩高な開放不織布繊維ウェブに固定された前記複数の研磨粒子を含む、請求項２９に記載の研磨物品。
【請求項３４】
ａ）成形型空洞を画定する成形型を提供する工程であって、前記成形型空洞は、外周により画定される外側開口部を有し、前記外周は、少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含み、前記外周の第１領域は、前記第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とし、前記外周は、鋭内角を画定する角部を最高で４つ有し、前記成形型空洞は、周縁成形型表面により横方向に囲まれており、該周縁成形型表面は、前記第１エッジで前記外周と交差する第１成形型壁と、前記第２エッジで前記外周と交差する第２成形型壁とを含む、工程と、
ｂ）前記成形型空洞内にセラミック前駆体材料を配置する工程と、
ｃ）前記成形型空洞内に配置された前記セラミック前駆体材料を、成形セラミック前駆体粒子に変換する工程と、
ｄ）前記成形セラミック前駆体粒子を、成形セラミック研磨粒子に変換する工程と、を含む、成形セラミック研磨粒子の製造方法。
【請求項３５】
第１角部は、５〜５５度（端の値を含む）の範囲の値の第１鋭内角を有する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記成形型が、開放成形型を含む、請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記成形型が、前記第１成形型壁及び前記第２成形型壁に接触する成形型底表面を更に含む、請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記成形型空洞が深さを有し、前記第１壁及び前記第２壁が、深さの増大につれて内側に傾斜する、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記第２エッジが、曲線エッジを含む、請求項３４〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記外周の前記第１領域が、単純曲線である、請求項３４〜３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記外周が、少なくとも１つの実質的に直線のエッジと、少なくとも１つの曲線エッジとを含む、請求項３４〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記外周が、少なくとも２つの実質的に直線のエッジと、曲線エッジとを含む、請求項３４〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記外周が、２つの実質的に直線のエッジ及び曲線エッジでからなる、請求項３４〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記周縁成形型表面が、第３成形型壁を更に含み、前記第３成形型壁は、第３エッジで前記外周と交差する、請求項３４〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記第３エッジが、前記外周に対して内向きに延在する、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記外周が、矢じり形状である、請求項３４〜４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記外周が、少なくとも２つの実質的に直線のエッジを含む、請求項３４〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記周縁表面が、第４成形型壁を更に含み、前記第４成形型壁は、第４エッジで前記外周と交差する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記方法が、工程ｄ）の前に前記成形型から前記成形セラミック前駆体粒子を分離する工程を更に含む、請求項３４〜４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
工程ｄ）が、前記成形セラミック前駆体粒子を焼結することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
工程ｄ）が、前記成形セラミック前駆体粒子をか焼して、か焼された成形セラミック前駆体粒子を提供することと、前記か焼された成形セラミック前駆体粒子を焼結することとを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記成形セラミック研磨粒子が、αアルミナを含む、請求項３４〜５１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
前記セラミック前駆体材料が、ゾルゲルを含む、請求項３４〜５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
前記セラミック前駆体材料が、αアルミナ前駆体を含む、請求項３４〜５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
各成形型空洞が、１センチメートル以下の最大横方向寸法を有する、請求項３４〜５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
前記成形セラミック研磨粒子のそれぞれが、その幅の３分の１以下の厚さを有する、請求項３４〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、研磨粒子、研磨物品、並びにその製造及び使用方法に幅広く関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、成形されたセラミック研磨粒子を得るために、ゾルゲルを成形し、乾燥させ、乾燥したゾルゲルを焼結することによって成形されたセラミック研磨粒子が、研磨業界で好評を得ている。好適な成形型を製造するのに、特に、微細グレードの研磨粒子を製造するためには、一般的にダイヤモンド旋削技法が使用される。しかしながら、製造できる成形型空洞の形状については制限がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者は、成形セラミック研磨粒子の外周角部に形成される角度を小さくすることにより、改善された研磨特性が達成できることを発見した。
【０００４】
成形された研磨粒子は、概して、ランダムに破砕された研磨粒子に勝る性能を有することができる。研磨粒子の形状を調整することによって、研磨物品がもたらす性能を調整することが可能である。本発明者は、成型研磨粒子の少なくとも１つのエッジを内向きに延在させることにより、隣接する角部が典型的に鋭くなり、研磨性能に予想外の改善をもたらすことを発見した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本開示は、成形セラミック研磨粒子であって、
少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含む外周を有する第１表面であって、外周の第１領域は、第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とし、外周は、鋭内角を画定する角部を最高で４つ有する、第１表面と、
第１表面に対向し、かつ接触しない、第２表面と、
第１表面と第２表面との間に配置され、かつこれらを接続する周縁表面であって、第１エッジで外周に接触する第１壁を含み、第２エッジで外周に接触する第２壁を含み、かつ所定の第１形状を有する、周縁表面と、を含む、成形セラミック研磨粒子を提供する。
【０００６】
別の態様において、本開示は複数の研磨粒子を提供し、この複数の研磨粒子は、本開示による成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、又は更には少なくとも９９パーセント含む。
【０００７】
本開示による研磨粒子は、例えば、研磨物品の製造及び使用に有用である。
【０００８】
更に別の態様において、本開示は、結合剤内に保持された本開示による成形セラミック研磨粒子を含む研磨物品を提供する。
【０００９】
本発明者らは、本開示による成形セラミック研磨粒子（微細グレードを含む）の製造を可能にする方法も開発した。
【００１０】
したがって、更に別の態様において、本開示は成形セラミック研磨粒子の製造方法を提供し、この方法は、
ａ）成形型空洞を画定する成形型を提供する工程であって、成形型空洞は、外周により画定される外側開口部を有し、外周は、少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含み、外周の第１領域は、第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とし、外周は、鋭内角を画定する部角を最高で４つ有し、成形型空洞は、周縁成形型表面により横方向に囲まれており、この周縁成形型表面は、第１エッジで外周と交差する第１成形型壁と、第２エッジで外周と交差する第２成形型壁とを含む、工程と、
ｂ）成形型空洞内にセラミック前駆体材料を配置する工程と、
ｃ）成形型空洞内に配置されたセラミック前駆体材料を、成形セラミック前駆体粒子に変換する工程と、
ｄ）セラミック前駆体粒子を、成形セラミック研磨粒子に変換する工程と、を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態において、この方法は更に、工程ｄ）の前に成形型から成形セラミック前駆体粒子を分離する工程を含む。いくつかの実施形態において、工程ｄ）は、成形セラミック前駆体粒子を焼結することを含む。いくつかの実施形態において、工程ｄ）は、成形セラミック前駆体粒子をか焼して、か焼された成形セラミック前駆体粒子を提供することと、か焼された成形セラミック前駆体粒子を焼結することとを含む。
【００１２】
以下の定義は、本明細書及び特許請求の範囲を通して適用される。
【００１３】
用語「角」は、例えば図６Ａ〜６Ｄを参照して、下記に定義される。
【００１４】
用語「か焼」は、焼結に通常使用されるよりも低い温度条件で加熱することにより、セラミック前駆体から揮発性物質（例えば遊離水）を除去することを指す。
【００１５】
用語「セラミック研磨粒子」は、セラミック材料を含む研磨粒子を指す。
【００１６】
用語「角部」は、２つの集束する線又はエッジが会合することにより形成される場所、位置、又は角を指す。角部は、例えば点又はエッジとして、鋭角であり得る。角部はまた、隣接する線又は面を接続する概ね丸みを帯びた領域であり得る。
【００１７】
用語「抜き勾配」は、成形型空洞の開口部が底部よりも広くなるように、成形型空洞の壁に組み込まれたテーパー角を指す。ここで図１を参照すると、成形型１００及び成形型空洞１０５の断面図が示されており、抜き勾配μは、成形型底部１５０と成形型壁１３０との間の角である。抜き勾配は、第１表面及び第２表面、並びに周辺表面の側面の相対的寸法を変化させるため、可変であり得る。本開示の様々な実施形態において、抜き勾配μは９０度、又は約９５度〜約１３０度、約９５度〜約１２５度、約９５度〜約１２０度、約９５度〜約１１５度、約９５度〜約１１０度、約９５度〜約１０５度、又は約９５度〜約１００度の範囲であり得る。本明細書で使用されるとき、用語「抜き勾配」はまた、成形型の壁を製造するのに使用される成形型の抜き勾配に対応する、成形体の壁のテーパー角も指す。例えば、図３の代表的な成形されたセラミック研磨粒子３００の抜き勾配は、第２表面３７０と壁３８４との間の角であり得る。
【００１８】
用語「面」は、実質的に平らな表面を指し、これは、例えば製造中に生じる小さな欠陥を含み得る。
【００１９】
用語「内角」は、２つの隣接する外周のエッジによって画定される、外周の内側の角を指す。
【００２０】
用語「長さ」は、最大寸法に沿った、目的物の最大範囲を指す。
【００２１】
用語「主表面」は、参照される目的物の表面の少なくとも半分よりも大きい表面を指す。
【００２２】
用語「外周」は、表面の閉じた境界を指し、この表面は、平らな表面、又は平らでない表面であり得る。
【００２３】
用語「所定の形状」は、セラミック研磨粒子の製造中に使用される成形型空洞から複製される形状を意味する。用語「所定の形状」は、機械的な破砕操作により得られる不規則形状は含まない。
【００２４】
用語「焼結」は、セラミック前駆体材料を加熱することにより、実質的に形質転換を行い、対応するセラミック材料にするプロセスを指す。
【００２５】
用語「厚さ」は、長さ及び幅の両方に対して直角な寸法に沿った、物品の最大範囲を指す。
【００２６】
用語「幅」は、長さに対して直角な寸法に沿った、目的物の最大範囲を指す。
【００２７】
本開示の特徴及び利点は、「発明を実施するための形態」、及び添付の「特許請求の範囲」を考慮することで更なる理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】抜き勾配の決定方法を示す、代表的な成形型の概略断面側面図である。
【図２】本開示による代表的な成形セラミック研磨粒子の概略透視図である。
【図３】本開示による代表的な成形セラミック研磨粒子の概略透視図である。
【図４】本開示による別の代表的な成形セラミック研磨粒子の概略透視図である。
【図５Ａ】本開示による他の代表的な成形セラミック研磨粒子の概略平面図である。
【図５Ｂ】本開示による他の代表的な成形セラミック研磨粒子の概略平面図である。
【図５Ｃ】本開示による他の代表的な成形セラミック研磨粒子の概略平面図である。
【図６Ａ】角の計算方法を示す、様々な角部の概略平面図である。
【図６Ｂ】角の計算方法を示す、様々な角部の概略平面図である。
【図６Ｃ】角の計算方法を示す、様々な角部の概略平面図である。
【図６Ｄ】角の計算方法を示す、様々な角部の概略平面図である。
【図７】本開示による成形セラミック研磨粒子の製造に有用な代表的な成形型の、一部を切り取った概略透視図である。
【図８】本開示による代表的なコーティングされた研磨材物品の断面側面図である。
【図９】本開示による結合研磨材物品の斜視図である。
【図１０】本開示による不織布研磨材物品の拡大側面図である。
【図１１】成形セラミック研磨粒子ＳＡＰ１の写真である。
【図１２】成形アルミナ研磨粒子ＳＡＰＡの写真であり、これは米国特許出願公開第２０１０／０１４６８６７号（Ｂｏｄｅｎら）の、写真［０１２８］の開示に従い、抜き勾配９８度を使用して調製されたものである。
【図１３】実施例１並びに比較例Ａ及びＢの研磨ディスクについて、切削速度及び累積切削を比較したプロットである。
【図１４】実施例１並びに比較例Ａ及びＢの研磨ディスクについて、切削速度及び累積切削を比較したプロットである。
【図１５】成形セラミック研磨粒子ＳＡＰ２の写真である。
【図１６】成形セラミック研磨粒子ＳＡＰ３の写真である。
【図１７】１０４５炭素鋼に対する、実施例１、実施例２、実施例３、及び比較例Ｃの粒子で製造したディスクの性能を比較したプロットである。
【図１８】３０４ステンレス鋼の研磨に使用した場合の、実施例４、実施例５、実施例６、及び比較例Ｄのディスクの性能を比較したプロットである。
【図１９】実施例４、実施例５、実施例６、及び比較例Ｄのディスクの性能を比較したプロットである。
【図２０Ａ】米国特許第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）の開示により調製された、成形アルミナ研磨粒子ＳＡＰＢの写真である。
【図２０Ｂ】成形セラミック研磨粒子ＳＡＰ４の写真である。
【図２１】実施例７、比較例Ｅ、及び比較例Ｆのディスクの性能を比較したプロットである。
【図２２】それぞれ１０４５炭素鋼及び３０４ステンレス鋼を研磨するのに使用した場合の、実施例８及び比較例Ｇのディスクの性能を比較したプロットである。
【図２３】それぞれ１０４５炭素鋼及び３０４ステンレス鋼を研磨するのに使用した場合の、実施例８及び比較例Ｇのディスクの性能を比較したプロットである。
【００２９】
上記の図面には本開示のいくつかの実施形態が記載されているが、例えば、考察の中で記述したように、その他の実施形態も考えられる。いかなる場合も、本開示は代表して提示されるものであって、限定するものではない。本開示の原理の範囲及び趣旨の範囲内に含まれる他の多くの改変例及び実施形態が当業者によって考案され得る点は理解されるはずである。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】
【００３０】
ここで図２を参照すると、代表的な成形セラミック研磨粒子２００は、外周２２０を有する第１表面２１０を含む。第２表面２７０は第１表面２１０に対向し、これに接触しない。周縁表面２８０は所定の形状を有し、第１主表面２１０と第２主表面２７０との間に配置され、かつこれらを接続する。外周２２０は、第１及び第２エッジ２３０、２３２を含む。周縁表面２８０は、第１及び第２壁２８２、２８４を含む。第１及び第２エッジ２３０、２３２はそれぞれ、第１及び第２壁２８２、２８４と外周２２０との交線を表わす。外周２２０の第１領域２９０は、第１エッジ２３０を含み、内向きに延在し、第１及び第２角部２５０、２５２を端として、それぞれ鋭内角２６０、２６２を画定する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、本開示による成形セラミック研磨粒子の内向きに延在する領域は、最大深さに平行な、成形セラミック研磨粒子の最大寸法の、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、又は更には６０パーセントである最大深さを有し得る。例えば、最大深さ２１５に平行な最大寸法２１８が示されている図２を参照する。同様に、図３において、最大寸法３１８は最大深さ３１５に平行である。
【００３２】
図２に示される実施形態において、第１表面２１０は、成形に使用される成形型空洞の底面に対応する所定の第１形状を有する。しかしながら、２つの対向する開口部を有する成形型が使用される場合（例えば、有孔プレートの場合のように）、第１主表面又は第２主表面のいずれも、所定の形状を有さないが、この周縁表面は所定の形状を有し得る。
【００３３】
いくつかの実施形態において、本開示による成形セラミック研磨粒子は、少なくとも３つの壁を含む周縁表面を有する。ここで図３を参照すると、代表的な成形セラミック研磨粒子３００は、外周３２０を有する第１表面３１０を含む。外周３２０は、第１、第２、及び第３エッジ３３０、３３２、３３４を含む。第１エッジ３３０は凹状の単純曲線であり、第２及び第３エッジ３３２、３３４は実質的に直線のエッジである。第２表面３７０は第１主表面３１０に対向し、これに接触しない。周縁表面３８０は所定の形状を有し、第１表面３１０と第２表面３７０との間に配置され、かつこれらを接続する。周縁表面３８０は、第１、第２、及び第３壁３８２、３８４、３８６を含む。第１、第２、及び第３エッジ３３０、３３２、３３４はそれぞれ、第１、第２、及び第３壁３８２、３８４、３８６と外周３２０との交線を表わす。外周３２０の第１領域３９０は、内向きに延在する第１エッジ３３０を含み、第１及び第２角部３５０、３５２を端として、それぞれ第１及び第２鋭内角３６０、３６２を画定する。
【００３４】
図２及び３に示すように、外周の第１領域は、単一曲線の内向きに延在するエッジを含み得るが、しかしながら更に、外周の第１領域が複数のエッジ（例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又はそれ以上のエッジ）を含み得ることが想到される。
【００３５】
ここで図４を参照すると、代表的な成形セラミック研磨粒子４００は、外周４２０を有する第１表面４１０を含む。外周４２０は、第１、第２、第３、及び第４の実質的に直線のエッジ４３０、４３２、４３４、４３６を含む。第２表面４７０は第１表面４１０に対向し、これに接触しない。周縁表面４８０は、第１、第２、第３、及び第４壁４８２、４８４、４８６、４８８を含む。周縁表面４８０は所定の形状を有し、第１主表面４１０と第２主表面４７０との間に配置され、かつこれらを接続する。第１、第２、第３、及び第４エッジ４３０、４３２、４３４、４３６はそれぞれ、第１、第２、第３、及び第４壁４８２、４８４、４８６、及び４８８と外周４２０との交線を表わす。外周４２０の第１領域４９０は、第１エッジ４３０及び第４エッジ４３６を含み、内向きに延在する。第１領域４９０は第１及び第２角部４５０、４５２を端として、それぞれ第１及び第２鋭内角４６０、４６２を画定する。
【００３６】
図３及び４は、矢じり形状である外周を有する成形セラミック研磨粒子を示す。同様に、いくつかの実施形態において、成形セラミック研磨粒子自体が矢じり形状であり得る。
【００３７】
いくつかの実施形態において、外周の複数の領域及び／又はエッジが内向きに延在し得る。例えば、ここで図５Ａを参照すると、代表的な成形セラミック研磨粒子５００ａは、エッジ５３０ａ、５３２ａで形成され、鋭角部５５０ａ、５５２ａ、５５４ａのうちの２つをそれぞれ端とする、２つの内向きに延在する領域５９０ａ、５９２ａを備えた、第１表面５１０ａの外周５２０ａを有する。ここで図５Ｂを参照すると、代表的な成形セラミック研磨粒子５００ｂは、エッジ５３０ｂ、５３２ｂ、５３４ｂで形成され、鋭角部５５０ｂ、５５２ｂ、５５４ｂのうちの２つをそれぞれ端とする、３つの内向きに延在する領域５９０ｂ、５９２ｂ、５９４ｂを備えた、第１表面５１０ｂの外周５２０ｂを有する。同様に、ここで図５Ｃを参照すると、第１表面５１０ｃの代表的な成形セラミック研磨粒子５００ｃは、エッジ５３０ｃ、５３２ｃ、５３４ｃ、５３６ｃで形成され、鋭内角（図示なし）を画定する２つの角部５５０ｃ、５５２ｃ、５５４ｃ、５５６ｃをそれぞれ端とする、４つの内向きに延在する領域５９０ｃ、５９２ｃ、５９４ｃ、５９６ｃを備えた、外周５２０ｃを有する。
【００３８】
定義により、第１主表面の外周は、内向きに延在する領域を除き、外向きに延在する。例えば、外周は、１つ、２つ、３つ、又は４つの内向きに延在する領域を除き、外向きに延在し得る。外周の内向きに延在する領域は、例えば、単一の曲線エッジ（例えば単純曲線エッジ）、複数の曲線若しくは実質的に直線のエッジ（例えば線形）、又は曲線と実質的に直線のエッジとの組み合わせを含み得る。
【００３９】
典型的に、本開示による成形セラミック研磨粒子は、その長さ及び／又は幅よりも実質的に小さい厚さを有するが、これは必要条件ではない。例えば、成形セラミック研磨粒子の厚さは、その長さ及び／又は幅の３分の１以下、５分の１以下、又は１０分の１以下であり得る。
【００４０】
一般に、第１表面と第２表面とは実質的に平行、又は更には完全に平行であるが、これは必要条件ではない。例えば、乾燥による不規則な偏差が、第１及び第２主表面の一方又は両方に生じて、平らでなくなることがあり得る。同様に、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１４６８６７（Ａ１）号（Ｂｏｄｅｎら）に記載されるように、第１及び／又は第２主表面は、その中に形成された平行な溝を含み得る。
【００４１】
本開示による成形セラミック研磨粒子は、セラミック材料を含み得る。いくつかの実施形態において、これらはセラミック材料から本質的になっていてよく、又は更にはセラミック材料からなっていてよいが、ただし、非セラミック相（例えばガラスセラミックなどで）も含み得る。好適なセラミック材料の例には、αアルミナ、溶融アルミナ−ジルコニア、及び溶融酸窒化物が挙げられる。本開示による成形セラミック研磨粒子における使用に好適な、ゾルゲル由来セラミック材料に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，５１８，３９７号（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）、同第４，８８１，９５１号（Ｗｏｏｄら）、同第４，９６０，４４１号（Ｐｅｌｌｏｗら）、同第５，１３９，９７８号（Ｗｏｏｄ）、同第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇら）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔら）、同第５，４２９，６４７号（Ｌａｒｍｉｅ）、同第５，５４７，４７９号（Ｃｏｎｗｅｌｌら）、同第５，４９８，２６９号（Ｌａｒｍｉｅ）、同第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）、同第５，７２５，１６２号（Ｇａｒｇら）、及び同第６，０５４，０９３号（Ｔｏｒｒｅら）に見出すことができる。
【００４２】
これらを製造するのに使用される成形型からの取り出しを促進するため、かつ典型的に、研磨用途における性能を向上させるために、本開示による成形セラミック研磨粒子は、例えば米国特許出願公開第２０１０／０１５１１９６  Ａ１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）に記述されているように、成形型の抜き勾配に対応して先細であってよい。他の実施形態において、周縁表面は先細ではなくてよく（すなわち、垂直であり得る）、かつ／又は、第１２表面及び第２表面は同じ大きさ及び形状を有し得る。
【００４３】
いくつかの実施形態において、内向きに延在する領域と、外周の一方又は両方に隣接するエッジとの間に形成される内角は、例えば、この内向きに延在する領域を単一の直線線分又は凸状エッジで置き換えた場合よりも、小さくなる。例えば、正三角形の場合、すべての角部は６０度の内角を有するが、本開示の一実施形態による、三角形のエッジの１つを置換する凹状エッジを有する対応する形状では、この内向きに延在する領域に隣接する２つの角部の内角は、実質的に低減され得る。例えば、概ね三角形の成形セラミック研磨粒子の場合、その内角は、５、１０、１５、２０、２５、若しくは３０度から、最大３５、４０、４５、５０、若しくは５５度の範囲、又は４０〜５５度の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、この内角は３５〜５５度、４０〜５５度、又は更には４５〜５５度の範囲であってよいが、他の値も可能である。同様に、三角形のエッジの２つ（又は３つ）が内向きに延在する曲線エッジで置換された場合、それぞれの隣接する角部の内角は、同じ範囲又はこれより小さくなり得る。４つ以上のエッジを有する外周の場合にも同じ傾向が起こるが、内角値はより大きくなる傾向があり得る。
【００４４】
外周の角部の内角（θ）を測定するために、内向きに延在する領域に関する変曲点を通過しない、角部に最も近い点で角部を形成するそれぞれのエッジの接線（Ｔ１、Ｔ２）の間に形成される角を調べる。直線エッジが交差する場合（例えば図６Ａに示すように）、接線Ｔ１ａ及びＴ２ａは、それらのエッジと同じ傾きを有し、内角は容易に決定できる。エッジの一方又は両方が内向きに延在する単純曲線である場合（例えば、図６Ｂ及び６Ｃに示すように）、接線（それぞれＴ１ｂ及びＴ２ｂ、又はＴ１ｃ及びＴ２ｃ）は同様に、曲線エッジに沿って角部に近づけることにより容易に決定できる。しかしながら、角部が丸みを帯びているか、又は別の方法で変形されている場合（例えば図６Ｄに示すように）、角部の内角の測定は、より問題をはらみ得る。したがって、そのような場合、接線（Ｔ１ｄ及びＴ２ｄ）は、図６ＤのＰ１及びＰ２に示すように、角部に近接する変曲点（存在する場合）に近づけるよう、それぞれの隣接するエッジの接線を測定することによって決定すべきである。
【００４５】
本開示による成形セラミック研磨粒子は典型的に、本開示の成形セラミック研磨粒子、他の成形研磨粒子、及び／又は破砕研磨粒子を含み得る複数の粒子として使用される。例えば、本開示による複数の研磨粒子は、本明細書に記述される成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、又は更には９９パーセント、又はそれ以上含み得る。この成形セラミック研磨粒子は、同じ公称寸法及び形状を有し得るが、いくつかの実施形態において、寸法及び／又は形状の組み合わせを使用すると有益であり得る。
【００４６】
典型的に、本開示による成形セラミック研磨粒子は、比較的小さな最大粒径を有する。例えば、約１センチメートル（ｃｍ）未満、５ミリメートル（ｍｍ）未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、２００マイクロメートル未満、１００マイクロメートル未満、５０マイクロメートル未満、２０マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、又は更には５マイクロメートル未満であるが、他の寸法も使用し得る。
【００４７】
本開示で言及される任意の研磨粒子は、研磨産業で認められている所定の公称等級に従って寸法決めされ得る。代表的な研磨産業で認められている等級規格としては、ＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）、ＦＥＰＡ（Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒｓ  ｏｆ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ）、及びＪＩＳ（日本工業規格）によって公表されているものが挙げられる。そのような業界が承認する等級規格としては、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、及びＦＥＰＡ  Ｐ１２００；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。より典型的には、成形セラミック研磨粒子は、個別にＡＮＳＩ  ６０及び８０又はＦＥＰＡ  Ｐ６０及びＰ８０等級規格に寸法決めされる。
【００４８】
用語「研磨産業で認められている規定の公称等級」は、研磨産業で認められている規定の公称スクリーニング等級も包含する。例えば、規定の公称スクリーニング等級は、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１−０９「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ  Ｃｌｏｔｈ  ａｎｄ  Ｓｉｅｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に準拠するＵＳＡ標準試験ふるい（U.S.A.Standard Test Sieves）を用いてもよい。ＡＳＴＭ  Ｅ−１１−０９は、指定の粒径に従って材料を分類するための、枠内に装着した織金網の媒体を使用する試験用ふるいの設計及び構造の要件を規定している。典型的な表記は−１８＋２０として表わすことができ、これは、その成形セラミック研磨粒子が、ＡＳＴＭ  Ｅ１１−０９「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｏｖｅｎ  Ｗｉｒｅ  Ｔｅｓｔ  Ｓｉｅｖｅ  Ｃｌｏｔｈ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｓｉｅｖｅｓ」仕様の１８号ふるいに準拠する試験用ふるいを通過し、ＡＳＴＭ  Ｅ１１−０９仕様の２０号ふるいに準拠する試験ふるいに残ることを意味する。一実施形態において、成形セラミック研磨粒子は、粒子の少なくとも９０％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り得るような粒径を有する。様々な実施形態において、成形セラミック研磨粒子は、−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してもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、成形セラミック研磨粒子は、多段階プロセスに従って製造され得る。このプロセスは、セラミック前駆体分散液（例えば、セラミック前駆体材料（例えばゾルゲル）を含む分散液）を使用して実施することができる。
【００５０】
簡潔に述べると、本方法は、対応するセラミック（例えば、αアルミナに変換され得るベーマイトゾルゲル）に変換可能な種結晶を有するか又は有さないセラミック前駆体分散液を調製する工程と、成形研磨粒子の所望の外形を有する１つ以上の成形型空洞をセラミック前駆体分散液で充填する工程と、セラミック前駆体分散液を乾燥させて成形セラミック前駆体粒子を形成する工程と、成形型空洞から成形セラミック前駆体粒子を取り出す工程と、成形セラミック前駆体粒子をか焼して、か焼された成形セラミック前駆体粒子を形成した後、か焼された成形セラミック前駆体粒子を焼結して成形セラミック研磨粒子を形成する工程と、を含む。
【００５１】
いくつかの実施形態において、か焼工程は省略され、成形セラミック前駆体粒子は、成形型から取り出した後に直接焼結される。いくつかの実施形態において、成形型は、犠牲材料（例えば、ポリオレフィン材料）からなっていてよく、これはか焼又は焼結中に燃えてなくなるため、処理中にこれを除去してセラミック前駆体粒子を分離することができる。
【００５２】
このプロセスを、αアルミナ含有成形セラミック研磨粒子との関係においてより詳細に説明する。
【００５３】
第１プロセス工程は、セラミック材料に変換され得るセラミック前駆体材料の、種結晶を有するか又は有さない分散液（すなわち、セラミック前駆体分散液）を提供することを含む。このセラミック前駆体分散液は、揮発性液体成分をしばしば含む。一実施形態において、この揮発性液体成分は水である。このセラミック前駆体分散液は、成形型空洞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、分散液の粘度を十分に低くするのに十分な量でありながらも、後に成形型空洞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。一実施形態において、このセラミック前駆体分散液は、酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）又は別のアルミナ前駆体の粒子などの、セラミックに変換可能な粒子を２〜９０重量％含み、また水などの揮発性成分を少なくとも１０〜９８重量％、又は５０〜７０重量％、又は５０〜６０重量％含む。逆に、いくつかの実施形態におけるセラミック前駆体分散液は、３０〜５０重量％、又は４０〜５０重量％の固形分を含有する。
【００５４】
有用なセラミック前駆体分散液の例には、酸化ジルコニウムゾル、酸化バナジウムゾル、酸化セリウムゾル、酸化アルミニウムゾル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有用な酸化アルミニウム分散液には、例えば、ベーマイト分散液及び他の酸化アルミニウム水和物分散液が挙げられる。ベーマイトは、既知の技術によって調製すること、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には、Ｓａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃから入手可能な商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」、又はＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な商品名「ＨｉＱ−４０」を有する製品が挙げられる。これらの酸化アルミニウム一水和物は、比較的純粋であり、すなわち、一水和物以外の水和相を、たとえ含んでいるとしても比較的少なく含み、また高表面積を有する。
【００５５】
結果として生じる成形セラミック研磨粒子の物理的特性は、一般に、セラミック前駆体分散液で使用される材料の種類によって異なる。本明細書で使用されるとき、「ゲル」は、液体に分散した固体の３次元ネットワークである。
【００５６】
セラミック前駆体分散液は、変性剤、又は変性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。修正用添加剤又は修正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。セラミック前駆体分散液中に存在できるこれらの添加剤の具体的な濃度は、当該技術分野に基づき様々であり得る。
【００５７】
典型的には、変性剤又は変性剤の前駆体の導入によって、セラミック前駆体分散液はゲルになる。セラミック前駆体分散液は、一定の時間をかけて熱を加えて分散液中の液体量を蒸発によって低減することによって、ゲル化することもできる。セラミック前駆体分散液は、成核剤を含有することもできる。本開示に好適な成核剤には、αアルミナ、α酸化鉄若しくはその前駆体、酸化チタン及びチタン酸塩、酸化クロム、又はこの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を挙げることができる。成核剤を使用する場合、その量は、α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。核形成αアルミナ前駆体分散液は、米国特許第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）に開示されている。
【００５８】
素練り促進剤をセラミック前駆体分散液に加えて、より安定したヒドロゾル又はコロイドセラミック前駆体分散液を製造することができる。好適な素練り促進剤は、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。多塩基酸を使用することができるが、多塩基酸はセラミック前駆体分散液を急速にゲル化し、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商業的供給源は、安定したセラミック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。
【００５９】
セラミック前駆体分散液は、任意の好適な手段によって形成されることができ、例えば、ゾルゲルアルミナ前駆体の場合は、酸化アルミニウム一水和物と、素練り促進剤を含有する水とを単純に混合することによって、又は素練り促進剤が添加される酸化アルミニウム一水和物スラリーを形成することによって、形成されることができる。
【００６０】
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。
【００６１】
第２のプロセス工程は、成形型の少なくとも１つの主表面に形成される少なくとも１つの成形型空洞、好ましくは複数の空洞を有する成形型を提供することを含む。
【００６２】
ここで図７を参照すると、代表的な成形型７００は成形型空洞７９５を画定する。成形型空洞７９５は、第１、第２、及び第３成形型壁７８２、７８４、７８６を含む周縁成形型表面７８０により横方向が囲まれている。成形型空洞７９５は、外周７２０により画定される外側開口部７９７を有する。第１成形型壁７８２は、第１エッジ７３０で外周７２０と交差する。第２成形型壁７８４は、第２エッジ７３２で外周７２０と交差する。外周７２０の第１領域７９０は内向きに延在し、第１エッジ７３０を含み、これは第１及び第２角部７５０、７５２を端とし、これらはそれぞれ、第１及び第２鋭内角７６０、７６２を画定する。
【００６３】
いくつかの実施形態において、成形型は、例えば、ベルト、シート、連続ウェブ、輪転グラビアロールなどのコーティングロール、コーティングロール上に装着されるスリーブ、又はダイであり得る、生産用工具として形成される。１つの実施形態において、生産用工具は高分子材料を含む。好適な高分子材料の例には、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、工具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、乾燥工程中にセラミック前駆体分散液と接触する、複数の空洞の表面などの工具表面は、高分子材料又は熱可塑性材料を含み、工具の他の部分は他の材料で作製され得る。好適な高分子コーティングを金属工具に適用して、実施例の方法によって表面張力性状を変更することができる。
【００６４】
高分子用具又は熱可塑性生産用工具は、金属製マスター工具から複製され得る。このマスター工具は、生産用工具に所望の逆パターンを有する。マスター工具は、生産用工具と同様の方法で作製することも可能である。一実施形態において、マスター工具を例えばニッケルのような金属で作製し、ダイヤモンドターニング加工することができる。一実施形態において、マスター工具は、少なくとも部分的にステレオリソグラフィを用いて形成される。高分子シート材料をマスター工具と共に加熱して、２つを一緒に加圧成形することにより、マスター工具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。高分子材料又は熱可塑性材料はまた、マスター工具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、生産用工具が製造される。熱可塑性生産用工具が使用される場合、熱可塑性生産用工具を歪めて寿命を制限し得る過度の熱を生成しないよう注意が必要である。生産用工具又はマスター工具の設計及び製作に関する更なる情報が、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）、及び同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）に見出すことができる。
【００６５】
空洞へは、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、空洞は、成形型の全厚さまで延在することができる。あるいは、空洞は、成形型の厚さの一部分のみにわたって延在することができる。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空洞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つのエッジ、すなわち空洞が形成されるエッジは、揮発性成分の除去工程の間、周囲の外気に曝露したままにされることができる。
【００６６】
空洞は成形セラミック研磨粒子を製造するための特定の３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。与えられた空洞の深さは、均一であってもよく、又はその長さ及び／若しくは幅に沿って変化してもよい。与えられた成形型の空洞は、同じ形であってもよく、又は異なる形であってもよい。
【００６７】
第３のプロセス工程は、成形型の空洞をセラミック前駆体分散液で（例えば、従来の技術によって）充填することを含む。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。典型的な離型剤には、例えば、ピーナッツオイル又は鉱油、魚油のような油、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、成形型の単位面積あたり０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．０２ｍｇ／ｃｍ２）〜約３．０ｍｇ／ｉｎ２（０．５ｍｇ／ｃｍ２）、又は約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．０２ｍｇ／ｃｍ２）〜約５．０ｍｇ／ｉｎ２（０．８ｍｇ／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）に離型剤（ピーナッツオイルなど）が、セラミック前駆体分散液と接触する生産用工具の表面に塗布される。いくつかの実施形態において、成形型の上面はセラミック前駆体分散液でコーティングされる。セラミック前駆体分散液は、ポンプで上面上に送り込まれることができる。
【００６８】
次に、スクレーパ又はならし棒（すなわちスクリード）を使用して、セラミック前駆体分散液を成形型の空洞内に完全に押し入れることができる。空洞に入らないセラミック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、少量のセラミック前駆体分散液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において、セラミック前駆体分散液の露出面は、上面を実質的に越えて延出しない。
【００６９】
空洞の露出面が成形セラミック研磨粒子の実質的に平らな面になることが望ましい実施形態では、（例えば、マイクロノズルアレイを用いて）空洞を過充填して、セラミック前駆体分散液を徐々に乾燥させるのが望ましいことがある。
【００７０】
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ことを含む。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。ポリプロピレン工具では、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、約４０〜５０固形分％の水分散液及びポリプロピレン製の成形型では、乾燥温度は、約９０℃〜約１６５℃、若しくは約１０５℃〜約１５０℃、又は約１０５℃〜約１２０℃であり得る。高い温度は生産速度の向上をもたらすことができるが、ポリプロピレン工具の劣化をもたらし、成形型としての耐用年数を制限し得る。
【００７１】
第５のプロセス工程は、得られた成形セラミック前駆体粒子を成形型空洞から取り出すことを含む。成形型で、成形型の空洞から粒子を取り出すための重力、振動、超音波震動、真空、又は加圧空気を単独で又は組み合わせて使用することによって、成形セラミック前駆体粒子を空洞から取り出すことができる。
【００７２】
成形セラミック前駆体粒子は、成形型の外側で更に乾燥させることができる。セラミック前駆体分散液を、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、場合によっては、この追加的な乾燥工程を採用して、成形型内にセラミック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、成形セラミック前駆体粒子を、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せる。
【００７３】
第６のプロセス工程は、成形セラミック前駆体粒子のか焼を含む。か焼工程の間、本質的に全ての揮発性材料が除去され、セラミック前駆体分散液中に存在していた様々な成分は、金属酸化物へと変換される。成形セラミック前駆体粒子は、一般に、４００℃〜８００℃の温度に加熱され、遊離水及び９０重量％を超えるあらゆる結合揮発性材料が除去されるまで、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修正用添加剤を導入することができる。か焼された、成形セラミック前駆体粒子の孔に、水溶性の塩を含浸によって導入することができる。次に、この成形セラミック前駆体粒子を再び予備焼成する。この選択肢は、米国特許第５，１６４，３４８号（Ｗｏｏｄ）に更に記載されている。
【００７４】
第７のプロセス工程は、か焼された成形セラミック前駆体粒子を焼結して、セラミック粒子を形成することを含む。焼結前は、か焼された成形セラミック前駆体粒子は完全には緻密化されていないので、成形セラミック研磨粒子として使用するための望ましい硬度が足りない。焼結は、か焼された成形セラミック前駆体粒子を１０００℃〜１６５０℃の温度まで加熱することによって行われる。このレベルの転換を達成するために、か焼された成形セラミック前駆体粒子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、多様な因子に応じて変化するが、通常、５秒〜４８時間が典型的である。
【００７５】
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、成形セラミック研磨粒子は、１０ＧＰａ（ギガパスカル）、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ以上のヴィッカース硬度を有し得る。
【００７６】
記載されるプロセスを変更するために、他の工程、例えば、材料をか焼温度から焼結温度まで急激に加熱する、スラッジ及び／又は廃物を除去するためにセラミック前駆体分散液を遠心分離するなどといった工程を用いることができる。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。
【００７７】
αアルミナ、マグネシウムアルミナスピネル、及び六方晶系アルミン酸希土類の微結晶からなる成形セラミック研磨粒子は、ゾルゲルαアルミナ前駆体粒子を使用して、例えば、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、並びに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）に記載されている方法に従って調製されてもよい。α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、αアルミナ研磨粒子は、例えば米国特許第６，２７７，１６１号（Ｃａｓｔｒｏ）に開示されているように、微細構造体又は添加剤を有し得る。成形セラミック研磨粒子の製造方法に関するより詳しい情報は、同時係属出願の米国特許公開第２００９／０１６５３９４  Ａ１号（Ｃｕｌｌｅｒら）に開示されている。
【００７８】
成形セラミック研磨粒子上の表面コーティングを使用して、研磨物品中の成形セラミック研磨粒子と結合剤材料との間の接着を改善してもよく、又は成形セラミック研磨粒子の静電沈着を助けるために表面コーティングを使用することができる。一実施形態において、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に記載されているような表面コーティングを、成形研磨粒子の重量に対して０．１〜２％表面コーティングの量で使用してもよい。かかる表面コーティングは、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号（Ｋｕｎｚら）に記述されている。更に、表面コーティングは成形研磨粒子のキャッピングを防ぎ得る。キャッピングとは、研磨中の加工物からの金属粒子が、成形セラミック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。
【００７９】
本開示の成形セラミック研磨粒子は、典型的には、ダイヤモンド金型を使用して、金型（又はその逆複製である成形型）カットを使用して製造することができ、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、工具表面の空洞は滑らかな面であり、鋭いエッジに沿って会合しているが、これは必要条件ではない。結果として得られる成形セラミック研磨粒子は、工具表面の空洞の形状に対応する対応の公称平均形状を有するが、公称平均形状からの変形（例えば、不規則変形）が製造中に生じる可能性があり、かかる変形を呈する成形セラミック研磨粒子は、本明細書で用いられるセラミック成形研磨粒子の定義に含まれる。
【００８０】
成形セラミック研磨粒子は、例えば、粒塊研磨粒、コーティングされた研磨物品（例えば、従来のメークコート及びサイズコート研磨物品、スラリーコート研磨物品、及び構造化研磨物品）、研磨ブラシ、不織布研磨物品、並びに研削ホイール、ホーン及び砥石などの結合研磨物品を含む、例えば研磨物品の構成において有用である。一般に、研磨物品は、結合剤内に保持された複数の研磨粒子を含む。
【００８１】
コーティングされた研磨物品は一般に、支持体、研磨粒子、及び、研磨粒子を支持体に固定するための少なくとも１つの結合剤を含む。支持体は任意の好適な材料であってよく、これには、布、ポリマーフィルム、繊維、不織布ウェブ、紙、これらの組み合わせ、及びこれらの処理加工されたものが挙げられる。好適な結合剤には、無機又は有機結合剤が挙げられる（熱硬化性樹脂及び放射線硬化性樹脂を含む）。研磨粒子は、コーティングされた研磨物品の単層又は２層に存在し得る。
【００８２】
コーティングされた研磨物品の一例を図８に示す。図８を参照すると、代表的なコーティングされた研磨物品８００は、支持体（基材）８０２及び研磨材層８０３を有する。研磨材層８０３は、メーク層８０５及びサイズ層８０６により支持体８０２の主表面に固定された成形セラミック研磨粒子８０４を含む。場合によっては、スーパーサイズコート（図示なし）が使用される。
【００８３】
結合研磨物品は典型的に、有機、金属、又はガラス化結合剤により一緒に保持された、研磨粒子の成型集塊を含む。このような成形集塊は、例えば、研削ホイール又はカットオフホイールなどの、ホイールの形態であり得る。研削ホイールの直径は典型的に、約１ｃｍ〜１メートル超である。カットオフホイールの直径は、約１ｃｍ〜８０ｃｍ超（より典型的には３ｃｍ〜約５０ｃｍ）であるカットオフホイールの厚さは典型的に約０．５ｍｍ〜約５ｃｍ、より典型的には約０．５ｍｍ〜約２ｃｍである。成形集塊はまた、例えば、ホーニング砥石、セグメント砥石、軸付砥石、円板砥石（例えばダブルディスクグラインダー）、又はその他の従来型の結合研磨材形状であり得る。結合研磨物品は典型的に、結合研磨物品の合計体積に対して、約３〜５０体積％の結合材料、約３０〜９０体積％の研磨粒子（又は研磨粒子混合物）、５０体積％以下の添加剤（研削助剤を含む）、及び７０体積％以下の細孔を含む。
【００８４】
代表的な研削ホイールを図９に示す。図９を参照すると、代表的な研削ホイール９００が示されており、これは、ホイールに成形され、ハブ９１２に取り付けられた、本開示による成形セラミック研磨粒子９１１を含む。
【００８５】
不織布研磨物品は典型的に、開放多孔質の嵩高なポリマーフィラメント構造を含み、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子が構造全体に分布され、有機結合剤によってその中に接着的に結合されている。フィラメントの例としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、及びポリアラミド繊維が挙げられる。代表的な不織布研磨物品が図１０に示されている。図１０を参照すると、典型的な不織布研磨物品１０００の大幅に拡大した概略図が示されており、これは、嵩高な開放繊維マット１０５０を基材として含み、この上に、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子１０５２が結合剤１０５４によって接着されている。
【００８６】
有用な研磨ブラシには、支持体と一体となった複数の剛毛を有するものが挙げられる（例えば、米国特許第５，４２７，５９５号（Ｐｉｈｌら）、同第５，４４３，９０６号（Ｐｉｈｌら）、同第５，６７９，０６７号（Ｊｏｈｎｓｏｎら）、及び同第５，９０３，９５１号（Ｉｏｎｔａら）を参照）。望ましくは、そのようなブラシは、ポリマーと研磨粒子との混合物の射出成形により製造される。
【００８７】
研磨物品を製造するための好適な有機結合剤には、熱硬化性有機ポリマーが挙げられる。好適な熱硬化性有機ポリマーの例には、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、側枝α，β−不飽和カルボニル基を有するアミノ樹脂、エポキシ樹脂、アクリル化ウレタン、アクリル化エポキシ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。結合剤及び／又は研磨物品は更に添加剤を含んでもよく、例えば繊維、潤滑剤、湿潤材、揺変性材、界面活性剤、色素、染料、帯電防止剤（例えば、カーボンブラック、酸化バナジウム、又はグラファイト）、カップリング剤（例えば、シラン、チタン酸塩、又はジルコアルミネート）、可塑剤、懸濁化剤が挙げられる。これらの追加の添加剤の量は、望ましい特性を提供するよう選択される。カップリング剤は、研磨粒子及び／又は充填材に対する接着を改善し得る。結合剤の化学的性質は、熱硬化性、放射線硬化性、又はこれらの組み合わせであり得る。結合剤の化学的性質に関する更なる詳細は、米国特許第４，５８８，４１９号（Ｃａｕｌら）、同第４，７５１，１３８号（Ｔｕｍｅｙら）、及び同第５，４３６，０６３（Ｆｏｌｌｅｔｔら）に見出し得る。
【００８８】
ガラス化結合研磨材に関してより具体的には、ガラス質結合材料は、アモルファス構造を呈し、典型的には硬質であり、これは当該技術分野において周知である。場合によっては、ガラス質結合材料には、結晶質相が含まれる。本開示に従って製造された結合ガラス化研磨物品は、ホイール（カットオフホイールを含む）、ホーニング砥石、軸付砥石、又はその他の従来型の結合研磨材形状であり得る。いくつかの実施形態において、本開示に従って製造されたガラス化結合研磨物品は、研削ホイールの形状である。
【００８９】
ガラス質結合材料を形成するのに使用される金属酸化物の例には、シリカ、ケイ酸塩、アルミナ、ソーダ、カルシア、ポタシア、チタニア、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化リチウム、マグネシア、ボリア、ケイ酸アルミニウム、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸リチウムアルミニウム、これらの組み合わせが挙げられる。典型的には、ガラス質結合材料を、１０〜１００％のガラスフリットを含む組成物から形成することができるが、より典型的には、この組成物は、２０〜８０％のガラスフリット、又は３０〜７０％のガラスフリットを含む。ガラス質結合材料の残りの部分は、非フリット材料であり得る。あるいは、ガラス質の結合剤は、非フリット組成物に由来してもよい。ガラス質結合材料は、典型的には約７００℃〜約１５００℃の範囲内、通常約８００℃〜約１３００℃の範囲内、時には約９００℃〜約１２００℃の範囲内、又は更には約９５０℃〜約１１００℃の範囲内の温度で熟成される。結合が熟成される実際の温度は、例えば、特定の結合の化学的性質による。
【００９０】
いくつかの実施形態において、ガラス化結合材料には、シリカ、アルミナ（望ましくは、少なくとも１０重量パーセントのアルミナ）、及びボリア（望ましくは、少なくとも１０重量パーセントのボリア）を含むものが挙げられる。多くの場合、ガラス化結合材料は更に、アルカリ金属酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ）（場合によっては少なくとも１０重量パーセントのアルカリ金属酸化物）を含む。
【００９１】
結合剤材料は更に、典型的には微粒子材料の形態の、充填剤材料又は研削助剤を含有し得る。典型的に、微粒子材料は無機材料である。本開示のための有用な充填剤の例には、金属炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム（例えば、チョーク、方解石、泥灰岩、トラバーチン、大理石、及び石灰岩）、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（例えば、石英、ガラスビーズ、ガラスバブル、及びガラス繊維）ケイ酸塩（例えば、タルク、粘土、（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）金属硫酸塩（例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウム）、石膏、バーミキュライト、木粉、アルミニウム三水和物、カーボンブラック、金属酸化物（例えば、酸化カルシウム（石灰）、酸化アルミニウム、二酸化チタン）、及び金属亜硫酸塩（例えば、亜硫酸カルシウム）が挙げられる。
【００９２】
一般に、研削助剤を添加すると、研磨物品の耐用寿命が延びる。研削助剤は、研磨の化学及び物理プロセスに著しい影響を及ぼし、改善された性能をもたらす材料である。理論に束縛されるものではないが、研削助剤は、（ａ）研磨粒子と研磨されているワークピースとの間の摩擦を減少させるか、（ｂ）研磨粒子が「キャッピング」しないようにする（すなわち、金属粒子が研磨粒子の頂部に溶接されないようにする）か、又は少なくとも、研磨粒子がキャッピングする傾向を低減するか、（ｃ）研磨粒子とワークピースとの間の界面温度を低下させるか、あるいは、（ｄ）研削力を減少させると考えられる。
【００９３】
研削助剤は、多種多様な材料を包含しており、無機系であっても有機系であってもよい。研削助剤の薬品群の例には、ワックス、有機ハロゲン化物化合物、ハロゲン化物塩と、金属及びその合金が挙げられる。有機ハロゲン化物化合物は、通常、研磨時に分解し、ハロゲン酸又はガス状ハロゲン化物化合物を放出する。このような材料の例には、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレンのような塩素化ワックス、及びポリ塩化ビニルが挙げられる。ハロゲン塩の例としては、塩化ナトリウム、カリウムクリオライト、ナトリウムクリオライト、アンモニウムクリオライト、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、及び塩化マグネシウムが挙げられる。金属の例には、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、及び鉄チタンが挙げられる。他の各種研削助剤には、イオウ、有機イオウ化合物、グラファイト、及び金属硫化物が挙げられる。異なる研削助剤の組み合わせを使用することも本開示の範囲内であり、また場合によっては、これによって相乗効果がもたらされることがある。
【００９４】
研削助剤は、コーティングされた研磨物品及び結合研磨物品に特に有用であり得る。コーティングされた研磨物品において、研削助剤は、典型的には、研磨粒子の表面の上に塗布されるスーパーサイズコートに使用される。しかし、研削助剤は、時にはサイズコートに添加される。典型的には、コーティングされた研磨物品に組み入れられる研削助剤の量は、約５０〜３００ｇ／ｍ２（望ましくは約８０〜１６０ｇ／ｍ２）である。ガラス化結合研磨物品において、研削助剤は、典型的には、物品の細孔に含浸される。
【００９５】
研磨物品は、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子１００パーセント、又はそのような研磨粒子と他の研磨粒子及び／又は希釈粒子との混合物を含有し得る。しかし、研磨物品中の研磨粒子の少なくとも約２重量％、望ましくは少なくとも約５重量％、より望ましくは約３０〜１００重量％が、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子であるべきである。場合によっては、本開示に従って製造された研磨粒子を、他の研磨粒子及び／又は希釈粒子と、５〜７５重量％、約２５〜７５重量％、約４０〜６０重量％、又は約５０重量％〜５５重量％の比（すなわち、等しい重量の量）で混合してもよい。好適な従来の研磨粒子の例には、溶融酸化アルミニウム（白色溶融アルミナ、熱処理された酸化アルミニウム、及び褐色酸化アルミニウムを含む）、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ざくろ石、溶融アルミナ−ジルコニア、及びゾルゲル誘導研磨粒子が挙げられる。場合によっては、研磨粒子の混合物は、いずれかのタイプの研磨粒子１００パーセントを含む研磨物品と比較して、向上した研削性能を示す研磨物品をもたらすことができる。
【００９６】
好適な希釈粒子の例には、大理石、石膏、フリント、シリカ、酸化鉄、ケイ酸アルミニウム、ガラス（ガラスバブル及びガラスビーズを含む）、アルミナバブル、アルミナビーズ、及び希釈凝集体が挙げられる。
【００９７】
研磨粒子は、研磨物品中に均一に分配してもよいし、研磨物品の選択された領域又は部分に集中させてもよい。例えば、コーティングされた研磨材において、研磨粒子の２つの層があってもよい。第１の層は、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子以外の研磨粒子を含み、第２の（最も外側の）層は、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子を含む。同様に、結合研磨材において、研削ホイールの２つの別個のセクションがあってもよい。最も外側のセクションは、本開示に従って製造された研磨粒子を含んでもよく、最も内側のセクションは、本開示によって製造された研磨粒子を含まない。あるいは、本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子を、結合研磨物品全体にわたって均一に分配してもよい。
【００９８】
コーティングされた研磨物品に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，７３４，１０４号（Ｂｒｏｂｅｒｇ）、同第４，７３７，１６３号（Ｌａｒｋｅｙ）、同第５，２０３，８８４号（Ｂｕｃｈａｎａｎら）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，３７８，２５１号（Ｃｕｌｌｅｒら）、同第５，４１７，７２６号（Ｓｔｏｕｔら）、同第５，４３６，０６３号（Ｆｏｌｌｅｔｔら）、同第５，４９６，３８６号（Ｂｒｏｂｅｒｇら）、同第５，６０９，７０６号（Ｂｅｎｅｄｉｃｔら）、同第５，５２０，７１１号（Ｈｅｌｍｉｎ）、同第５，９５４，８４４号（Ｌａｗら）、同第５，９６１，６７４号（Ｇａｇｌｉａｒｄｉら）、及び同第５，９７５，９８８号（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎ）に見出すことができる。結合研磨物品に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，５４３，１０７号（Ｒｕｅ）、同第４，７４１，７４３号（Ｎａｒａｙａｎａｎら）、同第４，８００，６８５号（Ｈａｙｎｅｓら）、同第４，８９８，５９７号（Ｈａｙら）、同第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、同第５，０３７，４５３号（Ｎａｒａｙａｎａｎら）、同第５，１１０，３３２号（Ｎａｒａｙａｎａｎら）、及び同第５，８６３，３０８号（Ｑｉら）に見出すことができる。ガラス質結合研磨剤に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，５４３，１０７号（Ｒｕｅ）、同第４，８９８，５９７号（Ｈａｙら）、同第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、同第５，０９４，６７２号（Ｇｉｌｅｓ  Ｊｒ．ら）、同第５，１１８，３２６号（Ｓｈｅｌｄｏｎら）、同第５，１３１，９２６号（Ｓｈｅｌｄｏｎら）、同第５，２０３，８８６号（Ｓｈｅｌｄｏｎら）、同第５，２８２，８７５号（Ｗｏｏｄら）、同第５，７３８，６９６号（Ｗｕら）、及び同第５，８６３，３０８号（Ｑｉ）に見出すことができる。不織布研磨物品に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第２，９５８，５９３号（Ｈｏｏｖｅｒら）に見出すことができる。
【００９９】
本開示は、表面を研磨する方法を提供し、この方法は、本開示に従って製造された少なくとも１つの成形セラミック研磨粒子を、ワークピースの表面と接触させる工程と、その成形セラミック研磨粒子又はその接触表面のうちの少なくとも一方を動かすことにより、かかる表面の少なくとも一部をその研磨粒子で研磨する工程と、を含む。本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子で研磨するための方法は、スナッギング（すなわち、高圧高ストック除去）からポリッシング（例えば、医療用インプラントをコーティングされた研磨ベルトでポリッシング）に及び、後者は、典型的には、より微細グレード（例えば、ＡＮＳＩ  ２２０以上）の研磨粒子で行われる。この成形セラミック研磨粒子は、カムシャフトをガラス化結合ホイールで研削するなどの、精密研磨用途に使用することもできる。特定の研磨用途に使用される研磨粒子のサイズは、当業者には明らかであろう。
【０１００】
本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子での研磨は、乾式又は湿式で行うことができる。湿式研磨の場合、液体を軽いミストの形状で導入供給して、フラッド（flood）を完成させてもよい。通常使用される液体の例には、水、水溶性油、有機潤滑剤、及びエマルションが挙げられる。液体は、研磨に伴う熱を低減し、及び／又は潤滑剤として作用するのに役立ち得る。液体は、殺菌剤、消泡剤などの添加剤を少量含有し得る。
【０１０１】
本開示に従って製造された成形セラミック研磨粒子は、例えば、アルミニウム金属、炭素鋼、軟鋼、工具鋼、ステンレス鋼、硬化鋼、チタン、ガラス、セラミック、木材、木材状材料（例えば、合板及びパーティクルボード）、塗料、塗装表面、有機コーティング表面などのワークピースを研磨するのに有用であり得る。研磨中に加えられる力は、典型的には、約１〜約１００キログラムの範囲である。
【０１０２】
本開示の選択された実施形態
実施形態１において、本開示は、成形セラミック研磨粒子であって、
少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含む外周を有する第１表面であって、前記外周の第１領域は、前記第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とし、前記外周は、鋭内角を画定する角部を最高で４つ有する、第１表面と、
前記第１表面に対向し、かつ接触しない、第２表面と、
前記第１表面と第２表面との間に配置され、かつこれらを接続する周縁表面であって、前記第１エッジで前記外周に接触する第１壁を含み、前記第２エッジで前記外周に接触する第２壁を含み、かつ所定の第１形状を有する、周縁表面と、を含む、成形セラミック研磨粒子を提供する。
【０１０３】
実施形態２において、本開示は、実施形態１による成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第２表面は、所定の第２形状を有する。
【０１０４】
実施形態３において、本開示は、実施形態１又は２による成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第２表面は、前記第１表面と同じ形状を有する。
【０１０５】
実施形態４において、本開示は、実施形態１〜３のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第１鋭内角は、５〜５５度（端の値を含む）の範囲である。
【０１０６】
実施形態５において、本開示は、実施形態１〜４のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記周縁表面は、第３エッジで前記第１表面に接触する第３壁を含み、前記外周の前記第１領域は、前記第３エッジを更に含み、前記第２エッジ又は前記第３エッジのうちの少なくとも１つが実質的に直線である。
【０１０７】
実施形態６において、本開示は、実施形態５による成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第１エッジ及び前記第３エッジは実質的に直線である。
【０１０８】
実施形態７において、本開示は、実施形態４〜６のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記周縁表面は、前記第１壁、前記第２壁、及び前記第３壁でからなる。
【０１０９】
実施形態８において、本開示は、実施形態４〜７のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記周縁表面は、第４エッジで前記外周と交差する第４壁を更に含む。
【０１１０】
実施形態９において、本開示は、実施形態８による成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第１エッジ、前記第２エッジ、前記第３エッジ、及び前記第４エッジは内向きに延在している。
【０１１１】
実施形態１０において、本開示は、実施形態１〜９のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第２エッジは、単純凹状曲線である。
【０１１２】
実施形態１１において、本開示は、実施形態１〜１０のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記成形セラミック研磨粒子は、その幅の３分の１以下の厚さを有する。
【０１１３】
実施形態１２において、本開示は、実施形態１１による成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第２鋭内角は、５〜５５度（端の値を含む）の範囲である。
【０１１４】
実施形態１３において、本開示は、実施形態１〜１２のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記成形セラミック研磨粒子は、１センチメートル以下の長さを有する。
【０１１５】
実施形態１４において、本開示は、実施形態１〜１３のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記成形セラミック研磨粒子は、セラミック材料から本質的になる。
【０１１６】
実施形態１５において、本開示は、実施形態１４による成形セラミック研磨粒子を提供し、前記セラミック材料は、αアルミナを含む。
【０１１７】
実施形態１６において、本開示は、実施形態１〜１５のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第１表面と第２表面とは実質的に平行である。
【０１１８】
実施形態１７において、本開示は、実施形態１〜１６のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記周縁表面は、前記第１表面から前記第２表面に向かって内側に傾斜する。
【０１１９】
実施形態１８において、本開示は、実施形態１〜１７のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記周縁表面の斜面は、９２〜１０５度（端の値を含む）の範囲の抜き勾配を有する。
【０１２０】
実施形態１９において、本開示は、実施形態１〜１８のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記第１表面は、前記第２表面よりも大きい。
【０１２１】
実施形態２０において、本開示は、実施形態１〜１９のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記外周の前記第１領域は、単純曲線である。
【０１２２】
実施形態２１において、本開示は、実施形態１〜２０のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記外周前記第１エッジは実質的に直線であり、前記第２エッジは曲線である。
【０１２３】
実施形態２２において、本開示は、実施形態１〜２１のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記外周第１エッジは実質的に直線であり、前記第２エッジは曲線である。
【０１２４】
実施形態２３において、本開示は、実施形態１〜２２のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を提供し、前記外周は、矢じり形状である。
【０１２５】
実施形態２４において、本開示は、複数の研磨粒子を提供し、前記複数の研磨粒子は、実施形態１〜２３のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも１０パーセント含む。
【０１２６】
実施形態２５において、本開示は、複数の研磨粒子を提供し、前記複数の研磨粒子は、実施形態１〜２３のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも３０パーセント含む。
【０１２７】
実施形態２６において、本開示は、複数の研磨粒子を提供し、前記複数の研磨粒子は、実施形態１〜２３のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも５０パーセント含む。
【０１２８】
実施形態２７において、本開示は、複数の研磨粒子を提供し、前記複数の研磨粒子は、実施形態１〜２３のいずれか１つによる成形セラミック研磨粒子を、個数ベースで少なくとも７０パーセント含む。
【０１２９】
実施形態２８において、本開示は、実施形態２４〜２７のいずれか１つによる複数の研磨粒子を提供し、破砕された研磨粒子を更に含む。
【０１３０】
実施形態２９において、本開示は、結合剤中に保持された、実施形態２４〜２８のいずれか１つによる複数の研磨粒子を提供する。
【０１３１】
実施形態３０において、本開示は、実施形態２９による研磨物品を提供し、前記研磨物品は、結合研磨物品を含む。
【０１３２】
実施形態３１において、本開示は、実施形態３０による研磨物品を提供し、前記結合研磨物品は、結合研磨ホイールを含む。
【０１３３】
実施形態３２において、本開示は、実施形態２９による研磨物品を提供し、前記研磨物品は、コーティングされた研磨物品を含み、前記コーティングされた研磨物品は、第３及び第４の対向する主表面を有する支持体に固定された前記複数の研磨粒子を含む。
【０１３４】
実施形態３３において、本開示は、実施形態２９による研磨物品を提供し、前記研磨物品は、不織布研磨物品を含み、前記不織布研磨物品は、嵩高な開放不織布繊維ウェブに固定された前記複数の研磨粒子を含む。
【０１３５】
実施形態３４において、本開示は、成形セラミック研磨粒子の製造方法を提供し、この方法は、
ａ）成形型空洞を画定する成形型を提供する工程であって、前記成形型空洞は、外周により画定される外側開口部を有し、前記外周は、少なくとも第１エッジ及び第２エッジを含み、前記外周の第１領域は、前記第２エッジを含み、内向きに延在し、かつ第１鋭内角及び第２鋭内角を画定する２つの角部を端とし、前記外周は、鋭内角を画定する角部を最高で４つ有し、前記成形型空洞は、周縁成形型表面により横方向に囲まれており、該周縁成形型表面は、前記第１エッジで前記外周と交差する第１成形型壁と、前記第２エッジで前記外周と交差する第２成形型壁とを含む、工程と、
ｂ）前記成形型空洞内にセラミック前駆体材料を配置する工程と、
ｃ）前記成形型空洞内に配置された前記セラミック前駆体材料を、成形セラミック前駆体粒子に変換する工程と、
ｄ）前記セラミック前駆体粒子を、前記成形セラミック研磨粒子に変換する工程と、を含む。
【０１３６】
実施形態３５において、本開示は、実施形態３４による方法を提供し、前記第１角部は、５〜５５度（端の値を含む）の範囲の値の鋭内角を有する。
【０１３７】
実施形態３６において、本開示は、実施形態３４又は３５による方法を提供し、前記成形型は、開放成形型を含む。
【０１３８】
実施形態３７において、本開示は、実施形態３４又は３５による方法を提供し、前記成形型は、前記第１成形型壁及び第２成形型壁に接触する成形型底表面を更に含む。
【０１３９】
実施形態３８において、本開示は、実施形態３４〜３７のいずれか１つによる方法を提供し、前記成形型空洞は深さを有し、前記第１壁及び第２壁が、深さの増大につれて内側に傾斜する。
【０１４０】
実施形態３９において、本開示は、実施形態３４〜３８のいずれか１つによる方法を提供し、前記第２エッジは、曲線エッジを含む。
【０１４１】
実施形態４０において、本開示は、実施形態３４〜３９のいずれか１つによる方法を提供し、前記外周の前記第１領域は、単純曲線である。
【０１４２】
実施形態４１において、本開示は、実施形態３４〜４０のいずれか１つによる方法を提供し、前記外周は、少なくとも１つの実質的に直線のエッジと、少なくとも１つの曲線エッジとを含む。
【０１４３】
実施形態４２において、本開示は、実施形態３４〜４１のいずれか１つによる方法を提供し、前記外周は、少なくとも２つの実質的に直線のエッジ及び曲線エッジで構成される。
【０１４４】
実施形態４３において、本開示は、実施形態３４〜４２のいずれか１つによる方法を提供し、前記外周は、２つの実質的に直線のエッジ及び曲線エッジでからなる。
【０１４５】
実施形態４４において、本開示は、実施形態３４〜４２のいずれか１つによる方法を提供し、前記周縁成形型表面は、第３成形型壁を更に含み、前記第３成形型壁は、第３エッジで前記外周と交差する。
【０１４６】
実施形態４５において、本開示は、実施形態４４による方法を提供し、前記第３エッジは、前記外周に対して内向きに延在する。
【０１４７】
実施形態４６において、本開示は、実施形態３４〜４５のいずれか１つによる方法を提供し、前記外周は、矢じり形状である。
【０１４８】
実施形態４７において、本開示は、実施形態３４〜４６のいずれか１つによる方法を提供し、前記外周は、少なくとも２つの実質的に直線のエッジを含む。
【０１４９】
実施形態４８において、本開示は、実施形態４７による方法を提供し、前記周縁表面は、第４成形型壁を更に含み、前記第４成形型壁は、第４エッジで前記外周と交差する。
【０１５０】
実施形態４９において、本開示は、実施形態３４〜４８のいずれか１つによる方法を提供し、前記方法は、工程ｄ）の前に前記成形型から前記成形セラミック前駆体粒子を分離する工程を更に含む。
【０１５１】
実施形態５０において、本開示は、実施形態４９による方法を提供し、工程ｄ）は、前記成形セラミック前駆体粒子を焼結することを含む。
【０１５２】
実施形態５１において、本開示は、実施形態４９による方法を提供し、工程ｄ）は、前記成形セラミック前駆体粒子をか焼して、か焼された成形セラミック前駆体粒子を提供することと、前記か焼された成形セラミック前駆体粒子を焼結することとを含む。
【０１５３】
実施形態５２において、本開示は、実施形態３４〜５１のいずれか１つによる方法を提供し、前記成形セラミック研磨粒子は、αアルミナを含む。
【０１５４】
実施形態５３において、本開示は、実施形態３４〜５２のいずれか１つによる方法を提供し、前記セラミック前駆体材料は、ゾルゲルを含む。
【０１５５】
実施形態５４において、本開示は、実施形態３４〜５３のいずれか１つによる方法を提供し、前記セラミック前駆体材料は、αアルミナ前駆体を含む。
【０１５６】
実施形態５５において、本開示は、実施形態３４〜５４のいずれか１つによる方法を提供し、各成形型空洞は、１センチメートル以下の最大横方向寸法を有する。
【０１５７】
実施形態５６において、本開示は、実施形態３４〜５５のいずれか１つによる方法を提供し、前記成形セラミック研磨粒子のそれぞれは、その幅の３分の１以下の厚さを有する。
【０１５８】
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、これらの実施例に記載する特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【０１５９】
特に断らないかぎり、実施例及び本明細書の残りの部分におけるすべての部、比率（％）、及び比などは、重量基準である。
【０１６０】
成形セラミック研磨粒子の調製
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）を含有する溶液中で、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。このゾルゲルは、表１（下記）に報告される寸法の成形された成形型空洞を有する生産用工具内に押し付けられた。ここにおいて「ＮＡ」は、該当なしを意味する。ＳＡＰＡ成形アルミナ粒子は、米国特許出願公開第２０１０／０１４６８６７号（Ｂｏｄｅｎら）の段落［０１２８］の開示に従い、抜き勾配９８度を使用して調整された。ＳＡＰＢと同じ一般形状及び組成の成形セラミック研磨粒子が、米国特許第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）に従って調製された。
【０１６１】
【表１】
2015518505.tif 000003
【０１６２】
離型剤（メタノール中１％のピーナッツオイル）を使用して、約０．５ｍｇ／ｉｎ２（０．０８ｍｇ／ｃｍ２）のピーナッツオイル量で、成形型空洞のアレイを有する生産用工具に適用した。過剰なメタノールは、生産用工具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。ゾルゲルは、生産用工具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空洞に押し入れた。ゾルゲルでコートされた生産用工具は、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、成形セラミック前駆体粒子を生産用工具から取り出した。成形セラミック前駆体粒子は、約６５０℃でか焼され、次いでＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣｏＯ、及びＬａ２Ｏ３の混合硝酸溶液で飽和させた。
【０１６３】
実施例に記載された成形セラミック研磨粒子すべてを、成形セラミック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）に開示される破砕研磨粒子の製造に使用される方法に類似した様相で処理された。このか焼された前駆体成形セラミック研磨粒子は、１．４％のＭｇＯ、１．７％のＹ２Ｏ３、５．７％のＬａ２Ｏ３、及び０．０７％のＣｏＯを含む、希土類酸化物（ＲＥＯ）で含浸させた。７０ｇのＲＥＯ溶液に、Ａｌｍａｔｉｓ（Ｌｅｅｔｓｄａｌｅ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）より市販のＨＹＤＲＡＬ  ＣＯＡＴ  ５（平均粒径０．５μｍ）アルミニウム三水酸化物粉末１．４ｇを開放ビーカー中で攪拌することにより分散させた。次に、約１００ｇのか焼された前駆体成形セラミック研磨粒子に、ＲＥＯ溶液に分散させた７１．４ｇのＨＹＤＲＡＬ  ＣＯＡＴ  ５粉末を含浸させた。含浸させ、か焼した前駆体成形セラミック研磨粒子を乾燥させた後に、粒子を再び６５０℃でか焼し、約１４００℃で焼結して最終的な硬さとした。か焼と焼結の両方とも、周囲大気中で、回転チューブキルンを使用して実施した。得られた組成物は、１重量％のＭｇＯ、１．２重量％のＹ２Ｏ３、４重量％のＬａ２Ｏ３、及び０．０５重量％のＣｏＯ、並びに微量のＴｉＯ２、ＳｉＯ２、及びＣａＯを含有するアルミナ組成物であった。
【０１６４】
研磨ディスクを調製するための一般的手順
研磨物品は、上述のように調製された研磨粒子と、表２に示すコーティング組成物から調製された。ファイバーディスク直径７インチ（１７．８ｃｍ）、アーバーホール直径７／８インチ（２．２ｃｍ）、厚さ０．８３ｍｍ（３３ミル）のバルカンファイバー支持体（ＤＹＮＯＳ  ＶＵＬＣＡＮＩＺＥＤ  ＦＩＢＲＥ、ＤＹＮＯＳ  Ｇｍｂｈ（Ｔｒｏｉｓｄｏｒｆ、Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手）を、ディスク当たり３．５ｇのメークコート組成物でコーティングし、ディスク当たり１５．０ｇの研磨粒子を静電コーティングし、次にディスク当たり１３．０ｇのサイズコート組成物を適用した。ステンレス鋼サンプルの研削に使用したディスクはすべて、ディスクを９０℃で９０分間部分的に硬化させた後、スーパーサイズコート１０ｇで更にコーティングした。１０２℃で１０分間コーティングした後、ディスクを曲げた。
【０１６５】
【表２】
2015518505.tif 000004
【０１６６】
研磨試験
以下の手順を用いて研磨ディスクを試験した。評価用研磨ディスク（直径７インチ（１７．８ｃｍ））を、７インチ（１７．８ｃｍ）のリブ付きディスクパッド面板「８０５１４  ＥＸＴＲＡ  ＨＡＲＤ  ＲＥＤ」（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）より入手）を装備した回転研削盤に取り付けた。次いで、研削盤を作動させ、０．７５×０．７５インチ（１．９×１．９ｃｍ）の秤量済み１０４５炭素鋼（又は、３０４ステンレス鋼）バーを、１２ポンド（４．５ｋｇ（５３．４Ｎ））の荷重で押し当てた。上述の荷重条件下でワークピースに対するディスクパッド面板の回転速度は５０００ｒｐｍに維持された。この加工対象物を、これらの条件下で合計５０回１０秒研削インターバル（サイクル）で研磨した。それぞれの１０秒サイクルの後、加工物を室温まで冷却させ、計量して、研磨動作による切削量を測定した。試験結果は、切削速度、切削増加量、及び／又は累積切削と、サイクル数との対応で報告された。
【０１６７】
実施例１及び比較例Ａ〜Ｂ
実施例１並びに比較例Ａ及びＢは、従来周知の研磨粒子を含む研磨物品に比べた、本開示の粒子を含む研磨物品の効果を示す。
【０１６８】
実施例１は、ＳＡＰ１研磨粒子を使用して、研磨ディスクを調製するための一般的手順に従って調製された。
【０１６９】
比較例Ａは、７／８インチ（２．２ｃｍ）の穴を備えた直径７インチ（１７．８ｃｍ）のファイバーディスクに、ＳＡＰＡを用いて製造されたもので、「ＣＵＢＩＴＲＯＮ  ＩＩ  ＦＩＢＥＲ  ＤＩＳＣ  ９８２Ｃ、３６＋」として３Ｍ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販されている。
【０１７０】
比較例Ｂは、７／８インチ（２．２ｃｍ）の穴を備えた直径７インチ（１７．８ｃｍ）のファイバーディスクに、従来型の破砕３Ｍ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｇｒａｉｎを用いて製造されたもので、「９８８Ｃ」として３Ｍ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販されている。
【０１７１】
実施例１並びに比較例Ａ及びＢによる研磨ディスクが、「研磨試験」に従って試験された。比較の切削速度及び累積切削データが図１３及び１４に示されている。ここにおいて、実施例１のコーティングされた研磨材は、比較例Ａ（真っ直ぐなエッジを備えた、比較可能な成形セラミック研磨粒子）よりも少なくとも６０％上回る切削を呈し、比較例Ｂの破砕セラミック片に比べて２倍以上上回っていた。
【０１７２】
実施例２〜６及び比較例Ｃ
実施例２〜６は、内向きに延在するエッジと別のエッジにより形成された交差角を変えたときの効果を示すため、実施例１との比較のために調製された。
【０１７３】
実施例２は、研磨粒子にＳＡＰ１の代わりにＳＡＰ２を使用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１７４】
実施例３は、研磨粒子にＳＡＰ１の代わりにＳＡＰ３を使用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１７５】
実施例４は、スーパーサイズコーティングを適用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１７６】
実施例５は、スーパーサイズコーティングを適用し、それ以外は実施例２と同じに調製された。
【０１７７】
実施例６は、スーパーサイズコーティングを適用し、それ以外は実施例３と同じに調製された。
【０１７８】
比較例Ｃは、研磨粒子にＳＡＰ１の代わりにＳＡＰＡを使用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１７９】
比較例Ｄは、スーパーサイズコーティングを適用し、それ以外は比較例Ｃと同じに調製された。
【０１８０】
実施例１、２、及び３が、「研磨試験」に従って試験された。図１７は、１０４５炭素鋼に対する、実施例１、実施例２、実施例３、及び比較例Ｃの粒子で製造したディスクの性能の比較を示す。内向きに延在する（凹状の）壁を有する粒子で製造されたディスクはすべて、初期切削速度が、直線エッジを備えた粒子で製造されたディスクよりも高かった。実施例２のディスクの性能が最良であった。これは、試験中、より高い切削速度を維持した。
【０１８１】
図１８は、３０４ステンレス鋼の研磨に使用した場合の、実施例４、実施例５、実施例６、及び比較例Ｄのディスクの性能の比較を示す。凹状部分を備えて供給された粒子で製造されたディスクはすべて、初期切削速度が、従来型粒子で製造されたディスクよりも高かった。特に、ＳＡＰ３粒子で製造された実施例６のディスクの性能が最良であった。これは、試験中、比較例Ｄ及び他の実施例ディスクよりも、高い切削速度を維持した。図１９に示すように、このより高い性能は、サイクル数に応じて累積切削として、より良く示すことができた。
【０１８２】
実施例７及び比較例Ｅ
実施例７及び比較例Ｅは、直線エッジを有する同様の粒子と比べ、また従来型の破砕セラミック研磨グレイン（３２１  ３Ｍ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｇｒａｉｎ  ３２１、３Ｍ（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販）と比べた場合の、本発明の粒子の代替の実施形態の効果を示すための、研磨物品である。
【０１８３】
実施例７は、ＳＡＰ１の代わりにＳＡＰ４を使用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１８４】
比較例Ｅは、ＳＡＰ１の代わりにＳＡＰＢを使用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１８５】
比較例Ｆは、ＳＡＰ１の代わりに「３Ｍ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｇｒａｉｎ  ３２１」（３Ｍ、Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）を使用し、それ以外は実施例１と同じに調製された。
【０１８６】
実施例７並びに比較例Ｅ及びＦは、１０４５炭素鋼に対して「研磨試験」に従って試験された。試験結果を図２１に示す。ここでも、成形セラミック研磨粒子に内向きに延在する（例えば凹状の）領域を含むものは、研磨ディスク物品中の従来型の破砕粒子に比べて、劣った性能の成形粒子を、より良い性能の粒子へと変化させている。
【０１８７】
実施例８及び比較例Ｇ
実施例８及び比較例Ｇは、従来周知の研磨粒子を含む研磨物品に比べた、本開示の粒子の更に別の実施形態を含む研磨物品の効果を示す。実施例８は、ＳＡＰ５研磨粒子を使用して、研磨ディスクを調製するための一般的手順に従って調製された。比較例Ｇは、研磨粒子にＳＡＰ１の代わりにＳＡＰＣを使用し、それ以外は実施例１と同じに調製され、ディスクは、ディスク当たり２．５ｇのメークコート組成物でコーティングされ、ディスク当たり５．５ｇの研磨粒子で静電コーティングされ、次にディスク当たり６．０ｇのサイズコート、及び６．０ｇのスーパーサイズコートが適用された。
【０１８８】
実施例８及び比較例Ｇは、１０４５炭素鋼及び３０４ステンレス鋼について、「研磨試験」に従って試験された。比較した切削速度データを、炭素鋼について図２２に、及びステンレス鋼について図２３に示す。
【０１８９】
本明細書において引用した特許及び刊行物はすべて、それらの全容を本明細書に援用するものである。本明細書に示すすべての実施例は、特に断らないかぎりは非限定的なものとみなされるべきものである。当業者であれば、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく本開示の様々な改変及び変更を行うことが可能であり、また、本開示は上記に記載した例示的な実施形態に不要に限定されるべきではない点は理解されるべきである。
【図１】
2015518505.tif 000005
【図２】
2015518505.tif 000006
【図３】
2015518505.tif 000007
【図４】
2015518505.tif 000008
【図５Ａ】
2015518505.tif 000009
【図５Ｂ】
2015518505.tif 000010
【図５Ｃ】
2015518505.tif 000011
【図６Ａ】
2015518505.tif 000012
【図６Ｂ】
2015518505.tif 000013
【図６Ｃ】
2015518505.tif 000014
【図６Ｄ】
2015518505.tif 000015
【図７】
2015518505.tif 000016
【図８】
2015518505.tif 000017
【図９】
2015518505.tif 000018
【図１０】
2015518505.tif 000019
【図１１】
2015518505.tif 000020
【図１２】
2015518505.tif 000021
【図１３】
2015518505.tif 000022
【図１４】
2015518505.tif 000023
【図１５】
2015518505.tif 000024
【図１６】
2015518505.tif 000025
【図１７】
2015518505.tif 000026
【図１８】
2015518505.tif 000027
【図１９】
2015518505.tif 000028
【図２０Ａ】
2015518505.tif 000029
【図２０Ｂ】
2015518505.tif 000030
【図２１】
2015518505.tif 000031
【図２２】
2015518505.tif 000032
【図２３】
2015518505.tif 000033
【国際調査報告】
2015518505.tif 000034
2015518505.tif 000035