(57)【要約】  結合研磨物品を製造する方法は、工具表面を振動させながら粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、粉砕研磨粒子の第１部分が工具表面に対して所定の位置で水平に配向され精密に成形されたキャビティ内に保持されるようにし、かつ粉砕研磨粒子の第２部分が固着していない粒子として工具表面に残るようにすることを含む。固着していない粒子を、工具から分離する。工具を、硬化性バインダー材料前駆体を含む金型内に置く。精密に成形されたキャビティに保持されている粉砕研磨粒子を金型に放出し、工具を金型から取り出す。粉砕研磨粒子及び硬化性バインダー材料前駆体を成形し、硬化し、結合研磨物品を形成する。本方法によって調製可能な結合研磨物品も開示する。
2018533493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合研磨物品を製造する方法であって、連続的に実施される以下の工程：
ａ）表裏をなす水平な第１主面及び第２主面を有する工具であり、前記第１主面が精密に成形されたキャビティを画定し、水平に配向され精密に成形された各キャビティが、工具表面に対して所定の位置にあり、精密に成形された各キャビティが、真空源に流体連通した導管開口部をそれぞれ備えた水平な底面を有する工具を用意する工程と、
ｂ）前記工具表面を振動させながら第１粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、前記第１粉砕研磨粒子の一部が前記精密に成形されたキャビティのうちの少なくとも一部の内に保持されるようにし、かつ前記第１粉砕研磨粒子の第２部分が第１の固着していない粒子として前記工具表面に残るようにする工程と、
ｃ）実質的に全ての前記第１の固着していない粒子を前記工具から分離する工程と、
ｄ）硬化性バインダー材料前駆体を含む金型内に前記工具を置く工程と、
ｅ）前記精密に成形されたキャビティに保持されている前記第１粉砕研磨粒子を前記金型に放出する工程と、
ｆ）前記工具を前記金型から取り出す工程と、
ｇ）前記第１粉砕研磨粒子及び前記硬化性バインダー材料前駆体を圧縮し、成形素地体を形成する工程と、
ｇ）前記硬化性バインダー材料前駆体を少なくとも部分的に硬化し、前記結合研磨物品を製造する工程と
を含む方法。
【請求項２】
工程ｄ）おいて、前記金型が第１補強スクリムを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記精密に成形されたキャビティが水平に配向されており、接触させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
実質的に全ての前記水平に配向され精密に成形されたキャビティが、前記第１粉砕研磨粒子を最大で１つ含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程ｅ）の後かつ工程ｆ）の前に、連続的に実施される以下の工程：
ｉ）前記工具表面を振動させながら第２粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、前記第２粉砕研磨粒子の一部が前記精密に成形されたキャビティのうちの少なくとも一部の内に保持されるようにし、かつ前記第２粉砕研磨粒子の一部が第２の固着していない粒子として前記工具表面に残るようにし、実質的に全ての前記精密に成形されたキャビティが最大で１つの第２粉砕研磨粒子を含む、工程と、
ｉｉ）前記第２の固着していない粒子を前記工具から分離する工程と、
ｉｉｉ）追加量の前記硬化性バインダー材料前駆体を前記金型に添加する工程と、
ｉｖ）前記金型内に前記工具を置く工程と、
ｉｖ）前記精密に成形されたキャビティに保持されている前記第２粉砕研磨粒子を前記金型に放出する工程と
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記金型が第２補強スクリムを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
工程ｂ）が前記工具を機械的に振動させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１粉砕研磨粒子は、前記工具表面に配置される前に、研磨材産業界指定の公称等級に適合している、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１粉砕研磨粒子が、ＡＮＳＩ  ４、ＡＮＳＩ  ６、ＡＮＳＩ  ８、ＡＮＳＩ  １６、ＡＮＳＩ  ２４、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のＡＮＳＩ等級表記、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、及びＰ１２００のＦＥＰＡ等級表記、並びにＪＩＳ８、ＪＩＳ１２、ＪＩＳ１６、ＪＩＳ２４、ＪＩＳ３６、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  ６００、ＪＩＳ  ８００、ＪＩＳ  １０００、ＪＩＳ  １５００、ＪＩＳ  ２５００、ＪＩＳ  ４０００、ＪＩＳ  ６０００、ＪＩＳ８０００、及びＪＩＳ  １００００のＪＩＳ等級表記からなる群から選択される研磨材産業界指定の公称等級に適合する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１粉砕研磨粒子が、溶融酸化アルミニウム、共溶融アルミナジルコニア、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、黒色炭化ケイ素、クロミア、ジルコニア、フリント、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネット、焼結αアルミナ系セラミック、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１粉砕研磨粒子が、少なくとも０．１ミリメートルの平均粒径Ｄ５０を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記結合研磨物品がカットオフホイールを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記硬化性バインダー材料前駆体が硬化性有機樹脂を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
バインダー材料に確実に保持された粉砕研磨粒子を含む結合研磨物品であって、前記粉砕研磨粒子が、前記結合研磨物品中の所定の位置に配置された結合研磨物品。
【請求項１５】
前記粉砕研磨粒子が規則的なパターンにしたがって配列された、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【請求項１６】
前記粉砕研磨粒子が、非ランダムな配向性を有している、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【請求項１７】
前記バインダー材料が硬化した有機樹脂を含む、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【請求項１８】
前記バインダー材料がガラス質バインダーを含む、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【請求項１９】
結合研磨ホイールを含む、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【請求項２０】
カットオフホイールを含む、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【請求項２１】
前記カットオフホイールが、前記カットオフホイールの表裏をなす各主表面に近接配置された少なくとも第１及び第２補強スクリムを更に含む、請求項２０に記載の結合研磨物品。
【請求項２２】
充填剤研磨粒子を更に含む、請求項１４に記載の結合研磨物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、結合研磨物品及びこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉砕研磨粒子又は粒状物は、研磨鉱物を機械的に粉砕することによって形成される。粉砕操作のランダムな性質のために、得られた粒子は、典型的には、ランダムな形状及びサイズである。通常、最初に製造された粉砕研磨粒子は、サイズによって仕分けされて、例えば、結合研磨物品などの様々な研磨製品における使用で後に使用される。
【０００３】
結合研磨物品は、結合媒体によって互いに結合された研磨粒子を有する。樹脂結合（すなわち、有機樹脂結合）研磨材に関しては、結合媒体は硬化した有機樹脂（充填剤などを任意に含む）である。ガラス質結合（すなわち、ガラス質結合された）研磨材に関しては、結合媒体は、セラミック又はガラスなどの焼結無機材料（充填剤などを任意に含む）である。結合研磨材としては、例えば、回転砥石及びカットオフホイールなどの砥石及び結合研磨ホイールが挙げられる。
【０００４】
カットオフホイールは、典型的には、一般的な切断操作に使用される薄型のホイールである。ホイールは、典型的には、直径約２〜約２００センチメートル、及び厚さ１ミリメートル（ｍｍ）未満〜数ｍｍである。それらは典型的には、１分当たり約１０００〜約５００００回転の速度で操作され、金属又はガラスを例えば公称長さまで切断するなどの操作で使用される。カットオフホイールはまた「工業用カットオフ鋸刃」としても既知であり、鋳物工場など一部の設定では「チョップ・ソー」としても既知である。それらの名前が意味するように、カットオフホイールは、例えば、金属ロッドやパイプなどのストックを、ストックを通し抜くように研磨することによって切断するのに使用される。
【０００５】
高性能の結合研磨物品及びそれを製造する方法が依然として必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、結合研磨物品の技術を進展させる。
【０００７】
第１の態様において、本開示は、結合研磨物品を製造する方法であって、連続的に実施される以下の工程：
ａ）表裏をなす水平な第１主面及び第２主面を有する工具であり、第１主面が精密に成形されたキャビティを画定し、水平に配向され精密に成形された各キャビティが、工具表面に対して所定の位置にあり、精密に成形された各キャビティが、真空源に流体連通した導管開口部をそれぞれ備えた水平な底面を有する工具を用意する工程と、
ｂ）工具表面を振動させながら第１粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、第１粉砕研磨粒子の一部が精密に成形されたキャビティのうちの少なくとも一部の内に保持されるようにし、かつ第１粉砕研磨粒子の第２部分が第１の固着していない粒子として工具表面に残るようにする工程と、
ｃ）実質的に全ての第１の固着していない粒子を工具から分離する工程と、
ｄ）硬化性バインダー材料前駆体を含む金型内に工具を置く工程と、
ｅ）精密に成形されたキャビティに保持されている第１粉砕研磨粒子を金型に放出する工程と、
ｆ）工具を金型から取り出す工程と、
ｇ）第１粉砕研磨粒子及び硬化性バインダー材料前駆体を圧縮し、成形素地体を形成する工程と、
ｇ）硬化性バインダー材料前駆体を少なくとも部分的に硬化し、結合研磨物品を製造する工程と
を含む方法を提供する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、方法は、工程ｅ）の後かつ工程ｆ）の前に、連続的に実施される以下の工程：
ｉ）工具表面を振動させながら第２粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、第２粉砕研磨粒子の一部が精密に成形されたキャビティのうちの少なくとも一部の内に保持されるようにし、かつ第２粉砕研磨粒子の一部が第２の固着していない粒子として工具表面に残るようにし、実質的に全ての精密に成形されたキャビティが最大で１つの第２粉砕研磨粒子を含む、工程と、
ｉｉ）第２の固着していない粒子を工具から分離する工程と、
ｉｉｉ）追加量の硬化性バインダー材料前駆体を金型に添加する工程と、
ｉｖ）金型内に工具を置く工程と、
ｉｖ）精密に成形されたキャビティに保持されている第２粉砕研磨粒子を金型に放出する工程と
を更に含む。
【０００９】
他の態様において、本開示は、バインダー材料に確実に保持された粉砕研磨粒子を含む結合研磨物品であって、粉砕研磨粒子が、結合研磨物品の所定の位置に配置された結合研磨物品を提供する。
【００１０】
いくつかの実施形態において、粉砕研磨粒子は、規則的なパターンにしたがって配列されている。いくつかの実施形態において、粉砕研磨粒子は、非ランダムな配向性を有する。
【００１１】
本明細書においてキャビティに関して使用される「水平に配向された」という用語は、キャビティを画定する工具表面に局所的に平行な長さ及び幅を有することを意味する。
【００１２】
本明細書において工具のキャビティに関して使用される「精密に成形された」という用語は、それぞれ比較的平滑な表面を有する側面によって画定された３次元形状を有するキャビティであって、この側面が、様々な側面の交差によって画定される明瞭な終端を含む明瞭な縁部長を有する明確に画定された鋭い縁部によって境界付けられかつ接合しているキャビティを指す。
【００１３】
本開示の特徴及び利点は、詳細な説明並びに添付の特許請求の範囲を考慮することにより更に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本開示の１つの実施形態による例示的結合研磨カットオフホイール１００の斜視図である。
【図１Ｂ】線１Ｂ−１Ｂに沿った、図１に示される例示的結合研磨カットオフホイールの側断面図である。
【図２Ａ】本開示の実施に好適な例示的工具２１０の概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示されるキャビティ２２０の拡大断面図である。
【００１５】
多くの他の変更形態及び実施形態を当業者であれば考案することができ、それらは本開示の原理の趣旨及び範囲に入ることは理解されるべきである。図面は、縮尺通りに描かれていない場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで図１Ａを参照すると、本開示の１つの実施形態による例示的結合研磨カットオフホイール１００は、カットオフホイール１００を例えば動力駆動の工具に取り付けるために使用される中央孔１１２を有する。ここで図１Ｂを参照すると、これは線１Ｂ−１Ｂに沿った、図１Ａのカットオフホイール１００の側断面図であり、粉砕研磨粒子１２０、任意な充填剤粒子１３０、及びバインダー材料１２５を示す。カットオフホイール１００は、第１スクリム１１５及び第２スクリム１１６を有し、これらはカットオフホイール１００の表裏をなす主表面上に配置される。粉砕研磨粒子１２０は所定の位置に置いてもよい。
【００１７】
本開示による結合研磨ホイールは、概ね、成型プロセスによって製造される。成型中に、有機バインダー材料前駆体は研磨粒子と混合される。いくつかの場合において、はじめに、液体媒体（樹脂又は溶媒のどちらか）を研磨粒子に適用し、その外面を湿潤させ、その後、湿潤された粒子を、粉末媒体と混合する。本開示による結合研磨ホイールは、圧縮成型工程、射出成型工程、トランスファー成型工程などによって製造してもよい。成型は、ホットプレス法若しくはコールドプレス法、又は当業者に既知の任意の好適な方法のいずれかによって行うことができる。
【００１８】
硬化するときは、有機バインダー材料は、典型的には、結合研磨物品の総重量に基づいて５〜３０重量％、より典型的には１０〜２５、及びより典型的には１５重量％〜２４重量％の量で含まれる。フェノール樹脂は、最も一般に使用される有機バインダー材料であり、粉体形態及び液体状態の両方で使用してもよい。フェノール樹脂は広く使用されているが、例えば、エポキシ樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ゴム、セラックニス、及びアクリルバインダーを含む他の有機バインダー材料を使用することも本開示の範囲内である。有機バインダー材料は、他のバインダー材料で改質し、有機バインダー材料の特性を改善又は変更してもよい。
【００１９】
有用なフェノール樹脂としてはノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。ノボラック型フェノール樹脂は、酸触媒され、ホルムアルデヒドのフェノールに対する比が１未満、典型的には、０．５：１〜０．８：１であることを特徴とする。レゾール型フェノール樹脂は、アルカリ触媒され、ホルムアルデヒドのフェノールに対する比が１以上、典型的には１：１〜３：１であることを特徴とする。ノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂は化学修飾されていてもよく（例えば、エポキシ化合物との反応によって）又は未修飾であってもよい。フェノール樹脂の硬化に好適な例示的酸性触媒としては、硫酸、塩酸、リン酸、シュウ酸、及びｐ−トルエンスルホン酸が挙げられる。フェノール樹脂の硬化に好適なアルカリ触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、有機アミン、又は炭酸ナトリウムが挙げられる。
【００２０】
フェノール樹脂は周知であり、市販の供給源から容易に入手可能である。市販の入手可能なノボラック型樹脂の例としては、２ステップの粉末フェノール樹脂であるＤＵＲＥＺ  １３６４（商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば２９３０２）でＤｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｔｅｘａｓから販売されている）、又はＨＥＸＩＯＮ  ＡＤ５５３４  ＲＥＳＩＮ（Ｈｅｘｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｋｅｎｔｕｃｋｙから販売されている）が挙げられる。本開示の実施に有用な市販の入手可能なレゾール型フェノール樹脂の例としては、商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば、２９２１７、２９３０６、２９３１８、２９３３８、２９３５３）でＤｕｒｅｚ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから販売されているもの、商品名ＡＥＲＯＦＥＮＥ（例えばＡＥＲＯＦＥＮＥ  ２９５）でＡｓｈｌａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｂａｒｔｏｗ、Ｆｌｏｒｉｄａから販売されているもの、及び商品名「ＰＨＥＮＯＬＩＴＥ」（例えばＰＨＥＮＯＬＩＴＥ  ＴＤ−２２０７）でＫａｎｇｎａｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．，Ｓｅｏｕｌ、Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａから販売されているものが挙げられる。
【００２１】
有機バインダー材料前駆体の硬化温度は、選択された材料及びホイールの設計によって異なるであろう。好適な条件の選択は、当業者の能力の範囲内である。フェノールバインダーの例示的条件としては、室温において直径４インチ当たり約２０トン（２２４ｋｇ／ｃｍ２）の圧力を適用し、続いて、有機バインダー材料前駆体が硬化するのに十分な時間、最高約１８５℃の温度で加熱することが挙げられてもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、結合研磨物品は、バインダー材料及び研磨粒子の総重量に基づいて、約１０重量％〜７０重量％、典型的には３０重量％〜６０重量％、より典型的には４０重量％〜６０重量％の粉砕研磨粒子を含む。
【００２３】
工具は、任意の好適な形態を有していてもよい。例としては、ドラム、エンドレスベルト、ディスク、及びシートが挙げられる。工具は剛性であっても可撓性であってもよいが、好ましくは、ローラーなどの通常のウェブ処理デバイスの使用が可能となるよう十分に可撓性である。工具を作製するのに好適な材料としては、例えば、熱可塑性プラスチック（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレンプラスチック（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、及びポリオキシメチレンプラスチック（ＰＯＭ、アセタール）、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、並びにこれらの組合せ）、金属、並びに天然ＥＰＤＭ及び／又はシリコーンゴムが挙げられる。市販の入手可能な好適な材料としては、例えば、商品名「ＶＩＳＩＪＥＴ  ＳＬ」及び「ＡＣＣＵＲＡ」（例えば、Ａｃｃｕｒａ  ６０  ｐｌａｓｔｉｃ）で、３Ｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｒｏｃｋ  Ｈｉｌｌ，Ｓｏｕｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａから販売されているものなどの、３Ｄプリンターでの使用に好適なものが挙げられる。
【００２４】
有用な工具は、精密に成形されたキャビティを有し、そのキャビティは任意の精密な形状又はサイズであり得る。好適なキャビティの形状の例としては、３、４、５、及び６側プリズム（すなわち、底部及び最上部を含まない）並びに角錐形（例えば、二等辺三角形及び鈍角三角形の底部を有する、３側プリズム及び角錐形）が挙げられる。いくつかの実施形態において、キャビティは、正三角形又は正方形のプリズム又は角錐形である。いくつかの実施形態において、キャビティは円錐である。上記の角錐形及び円錐形の形状はまた、切頭されていてもよい。
【００２５】
キャビティの長手軸の平均アスペクト比（すなわち、長さ：幅の比）は、少なくとも１．２である。好ましくは、平均アスペクト比は、少なくとも１．２、少なくとも１．２５、少なくとも１．３、少なくとも１．３５、若しくは少なくとも１．４、又はこれら超である。
【００２６】
ここで図２Ａを参照すると、例示的工具２１０は、表裏をなす第１主面及び第２主面２１２、２１４を有する（図２Ｂを参照のこと）。表面２１２は、表面２１２上に配置された、同一の水平に配向され精密に成形された複数のキャビティ２２０を画定する。図２Ｂに示すように、精密に成形されたキャビティ２２０は、内側テーパ角θを有する側壁２２５と、工具２１０を通じて第２表面２１４まで及ぶ導管２７０の開口部２７２を除く平面状の底部２６０とを備えた切頭正三角錐形として成形される。使用時に、これらの開口部は、例えば、真空ポンプ（図示せず）などの低圧源に流体連通して、工具及び粉砕研磨粒子を金型中に置く間、（典型的には、キャビティが下向きのまま工具が反転した配置で）キャビティに粉砕研磨粒子を保持する。真空の適用を中止する（例えば、圧力を雰囲気圧に上昇させる）と、粉砕研磨粒子が放出され、金型に落下し、そこで適切な位置に固定される。
【００２７】
本発明者らは、アスペクト比が少なくとも１．２の、水平に配向され精密に成形されたキャビティを使用すると、平均アスペクト比よりも大きい粉砕研磨粒子がキャビティに優先的に保持されるようにすることができ、したがって、結合研磨物品に組み込まれることを予想外に見出した。更に、キャビティに保持された粉砕研磨粒子は、概ね、キャビティによって少なくともある程度配向されるため、その配向性は結合研磨物品に組み込まれ得る。
【００２８】
キャビティの開口部は、任意の形状を有していてもよい。担体部材のキャビティの長さ、幅、及び深さは、概ね、少なくともある程度は、使用されることになる粉砕研磨粒子の形状及びサイズによって決定されることになる。粉砕研磨粒子が水平に配向されたキャビティに入るためには、キャビティ開口部の長さが粉砕研磨粒子の平均粒径よりも大きく（例えば、少なくとも１０、２０、３０、４０、又は更に５０％超）あるべきであり、同時に、キャビティの深さ及び幅が、好ましくは、粉砕研磨粒子の平均粒径未満である。本開示の実施において、実質的に全ての成形キャビティが最大で１つの研磨粒子を含むことが好ましい。
【００２９】
本開示による方法は、結合研磨物品が、形状を仕分けされる前の粉砕研磨粒子に存在していたものよりも、高い平均アスペクト比（長さ対幅）を有する研磨粒子を含むようにしてもよい。促進の程度は、例えば、工具のキャビティの形状、並びにその粉砕研磨粒子のサイズ及び形状との関係により変化し得る。例えば、１つ以上の寸法が小さすぎるキャビティは、特に研磨粒子を振動させながらキャビティ内に保持することが不可能となる。同様に、仕分けされた研磨粒子に対して過度に大きいキャビティは、形状の仕分けに関して効率が低下することがある。キャビティへの粒子を適切に仕分けするために必要な振動の程度はまた、キャビティのサイズ及び／又は形状並びに研磨粒子によって異なり得る。その結果、これらのパラメーターは、典型的には、選択された粉砕研磨粒子及び工具によって異なることになる。このような両パラメーターの選択は、当業者の能力の範囲内である。
【００３０】
工具は、例えは、エンドレスベルト、シート、連続シート又はウェブ、コーティングロール、コーティングロール又はダイ上に取り付けられたスリーブとすることができる。工具が、ベルト、シート、ウェブ、又はスリーブの形態である場合、接触表面と非接触表面とを有することになる。製造工具の接触表面のパターンは、概ね、複数のキャビティ又は凹部によって特徴付けられることになる。キャビティにより形成されたパターンは、特定の平面図に基づいて配列することができるか、又はランダムとすることができる。キャビティは、表面を最大限に被覆するように規則的配列に配列されていてもよく、また、粉砕研磨粒子がキャビティから取り出されると、粉砕研磨粒子の互いに関連している空間的配向性が全て失われるために、ランダムに配向されていてもよい。
【００３１】
本開示の実施を実施するために有用な工具を製造する方法に関する更なる詳細は、国際公開第２０１２／１０００１８（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒ  ｅｔ  ａｌ．）及び米国特許出願公開第２０１３／０３４４７８６（Ａ１）号（Ｋｅｉｐｅｒｔ）に記載されている。
【００３２】
精密に成形されたキャビティは、各キャビティの底部に、キャビティを画定している表面の反対側の第２表面に及ぶ第２開口部を有していていもよい。そのような場合において、第２開口部は、好ましくは第１開口部より十分に小さく、これにより、研磨粒子は両開口部を完全に通り抜けることがない（すなわち、第２開口部は、研磨粒子が担体部材を通過してしまうのを防ぐのに十分な小ささである）。
【００３３】
工具は、水平に配向されたキャビティを有する。例えば、１つの実施形態において、図２Ａに示すように、工具２１０は表面２１２によって確定されるキャビティ２２０を有する。主表面２１２は、その内部に形成されている、同一の精密に成形された（切頭三角錐形として）複数のキャビティ２２０を有する。キャビティ２２０は比較的浅く（深さが長さと幅の両方に満たない）、かつ表面２１２と平行に配列されている。各キャビティ２２０は、孔２７０（図２Ｂを参照のこと）をその底部２６０に有し、それを介して真空を適用することができる。
【００３４】
キャビティ側壁は、好ましくは平滑であるが、これは必須ではない。側壁は、例えば、平坦、曲面（例えば、凹状又は凸状）、円錐形、又は円錐台形であってもよい。キャビティは、個別の底面（例えば、工具表面と平行な平面状の底部）を有していてもよく、又は側壁が、例えば、点又は線で交わっていてもよい。キャビティの側壁は、直角（すなわち、工具表面に垂直である）であってもよく、又は例えば、内側へテーパ状になっていてもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態において、キャビティのうちの少なくとも一部が、第１の、第２の、第３の、及び第４の側壁を含む。そのような実施形態において、第１の、第２の、第３の、及び第４の側壁は、連続的でありかつ隣接していてよい。
【００３６】
粉砕研磨粒子は、典型的には、機械的粉砕の性質のために、ランダムに成形されている。研磨粒子は、概ね、少なくとも４、５、６、７、又は更に少なくとも８のモース硬度を有する鉱物から形成される。好適な鉱物の例としては、溶融酸化アルミニウム（これには茶色酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、及び白色酸化アルミニウムが含まれる）、共溶融アルミナジルコニア、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、黒色炭化ケイ素、クロミア、ジルコニア、フリント、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネット、焼結αアルミナ系セラミック、及びこれらの組合せが挙げられる。焼結αアルミナ系セラミック研磨粒は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ  ｅｔ  ａｌ．）並びに米国特許第４，７７０，６７１及び同第４，８８１，９５１号（両方ともＭｏｎｒｏｅ  ｅｔ  ａｌ．）に記載されている。αアルミナ系セラミック研磨材はまた、米国特許第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）によって開示されているように、（改質剤とともに又は改質剤を含まずに）酸化鉄又はαアルミナ粒子などの核生成材料を種晶添加されていてもよい。本明細書において使用される「αアルミナ系セラミック研磨粒」という用語は、未修飾の、修飾された、種晶添加されかつ未修飾の、及び種晶添加されかつ修飾されたセラミック粒を含むことを意図する。
【００３７】
粉砕研磨粒子は、概ね、定められた粒子サイズ分布に等級分けしてから使用する。そのような分布は、典型的には、粗粒子から微粒子までのある範囲の粒子サイズを有する。研磨材の技術分野において、この範囲は、「粗い」、「統制された」、及び「細かい」画分とときに呼ばれる。研磨材業界公認の等級基準にしたがって等級分けされた研磨粒子は、各公称等級に対する粒子サイズ分布を数量的限界内で指定している。このような産業界公認の等級基準（すなわち、研磨材産業界指定の公称等級）としては、アメリカ規格協会（ＡＮＳＩ）規格、研磨製品の欧州生産者連盟（ＦＥＰＡ）規格、及び日本工業規格（ＪＩＳ）として既知のものが挙げられる。
【００３８】
ＡＮＳＩ等級表記（すなわち、指定の公称等級）としては、ＡＮＳＩ４、ＡＮＳＩ６、ＡＮＳＩ８、ＡＮＳＩ１６、ＡＮＳＩ２４、ＡＮＳＩ３６、ＡＮＳＩ４０、ＡＮＳＩ５０、ＡＮＳＩ６０、ＡＮＳＩ８０、ＡＮＳＩ１００、ＡＮＳＩ１２０、ＡＮＳＩ１５０、ＡＮＳＩ１８０、ＡＮＳＩ２２０、ＡＮＳＩ２４０、ＡＮＳＩ２８０、ＡＮＳＩ３２０、ＡＮＳＩ３６０、ＡＮＳＩ４００、及びＡＮＳＩ６００が挙げられる。ＦＥＰＡ等級表記としては、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、及びＰ１２００が挙げられる。ＪＩＳ等級表記としては、ＪＩＳ８、ＪＩＳ１２、ＪＩＳ１６、ＪＩＳ２４、ＪＩＳ３６、ＪＩＳ４６、ＪＩＳ５４、ＪＩＳ６０、ＪＩＳ８０、ＪＩＳ１００、ＪＩＳ１５０、ＪＩＳ１８０、ＪＩＳ２２０、ＪＩＳ２４０、ＪＩＳ２８０、ＪＩＳ３２０、ＪＩＳ３６０、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ６００、ＪＩＳ８００、ＪＩＳ１０００、ＪＩＳ１５００、ＪＩＳ２５００、ＪＩＳ４０００、ＪＩＳ６０００、ＪＩＳ８０００、及びＪＩＳ１００００が挙げられる。
【００３９】
あるいは、粉砕研磨粒子は、ＡＳＴＭ  Ｅ−１１「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ  Ｃｌｏｔｈ  ａｎｄ  Ｓｉｅｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に適合するＵ．Ｓ．Ａ．標準試験用ふるいを用いて、公称スクリーニング等級に等級分けすることができる。ＡＳＴＭ  Ｅ−１１は、指定の粒子サイズにしたがって材料を分類するための、枠内に取り付けられ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のように表される場合があり、これは、研磨粒子がＡＳＴＭ  Ｅ−１１の１８号ふるいの規格を満たす試験用ふるいを通過するものであり、かつＡＳＴＭ  Ｅ−１１の２０号ふるいの規格を満たす試験用ふるいに残るものであることを意味する。１つの実施形態において、破砕研磨粒子は、大多数の粒子が１８号のメッシュ試験用ふるいを通過し、かつ２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０号のメッシュ試験用ふるいに残ることができる粒子サイズを有する。本開示の種々の実施形態において、粉砕研磨粒子は、
−１８＋２０、−２０＋２５、−２５＋３０、−３０＋３５、−３５＋４０、−４０＋４５、−４５＋５０、−５０＋６０、−６０＋７０、−７０＋８０、−８０＋１００、−１００＋１２０、−１２０＋１４０、−１４０＋１７０、−１７０＋２００、−２００＋２３０、−２３０＋２７０、−２７０＋３２５、−３２５＋４００、−４００＋４５０、−４５０＋５００、又は−５００＋６３５を含む公称スクリーニング等級を有することができる。
【００４０】
粉砕研磨粒子が工具表面上に配置されると、それらは振動され、粒子のうちの一部が工具表面のキャビティ中に次第に沈降し、同時に他のものはその表面上に固着せずに残る。粒子が、振動によってキャビティから交互に出たり入ったりする場合が認められることになるが、平均すると、粉砕研磨粒子は、キャビティに相補的なサイズ及び形状を有する粉砕研磨粒子がキャビティに優先的に保持された平衡状態になる傾向がある。
【００４１】
粉砕研磨粒子を工具と接触させながら振動することは、任意の好適な手段によって達成してもよい。例としては、工具の（例えば、バイブレイトモーターを使用した）機械的振動及び／又は空気を吹き込むことが挙げられる。
【００４２】
粉砕研磨粒子が、工具表面のキャビティ中に沈降して少なくとも部分的に（好ましくは完全に）平衡に達すると、工具表面に残った過剰な固着していない粉砕研磨粒子が工具から分離される（したがってまた、研磨粒子は、そのキャビティに入っている）。このことは任意の好適な手段により達成されうる。例としては、工具表面を傾けて、重力によって固着していない粒子を工具から取り除くのを付勢すること、ブラシを用いて拭き取ること、及び空気を吹き込むことが挙げられる。
【００４３】
工具上の過剰な固着していない粉砕研磨粒子を除去した後に、研磨粒子を、例えば、キャビティを反転させ、かつ真空補助を中止することで工具から分離して、重力によって、結合研磨物品を組み立てるために使用される金型に落下させる。
【００４４】
本開示による結合研磨物品の１つの製造方法において、接着剤被覆補強スクリムを四つ割り型の底部に配置し、次いで、工具の精密に成形されたキャビティに保持された粉砕研磨粒子を、上述のように接着剤被覆補強スクリム上に放出する。次いで、バインダー材料前駆体（例えば、液体、スラリー、ペースト、又は粉末の形態）を金型に添加する。研磨粒子及び硬化性バインダー材料前駆体の添加を追加で繰り返し、例えば、その結果得られる結合研磨物品の厚さに構築してもよい。第２補強スクリムを、任意であるが好ましくは、最終構成成分として金型に添加し、次いで、これをプレスし、素地体を形成する。金型を除去し、素地体に対しバインダー材料前駆体の硬化を行う。硬化条件は、選択されたバインダー材料前駆体によって決まり、かつ当業者の能力の範囲内であろう。結合研磨物品を製造する方法に関する詳細は、例えば、米国特許第４，８００，６８５号（Ｈａｙｎｅｓ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許第４，８９８，５９７号（Ｈａｙ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許第４，９３３，３７３号（Ｍｏｒｅｎ）、米国特許第５，２８２，８７５号（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．）、及び米国特許第出願公開２０１１／０２９６７６７（Ａ１）号（Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．）に見出すことができる。
【００４５】
本開示による結合研磨ホイールは、他の構成要素にかかる重量範囲の条件が満たされている限りにおいて、例えば充填剤粒子などの追加の構成成分を含んでもよい。充填剤粒子は、研削を促進するために、すき間を占有するために、及び／又は多孔性をもたらすために添加されていてもよい。多孔性は、結合研磨ホイールが使用済の又は摩耗した研磨粒子を剥ぎ取り、新しい、すなわち未使用の研磨粒子を露出させるのを可能にする。
【００４６】
本開示による結合研磨ホイールは、例えば、約１体積％〜５０体積％、典型的には１体積％〜４０体積％の任意の範囲の多孔性を有する。充填剤の例としては、フッ化カリウムアルミニウム、亜硫酸塩、氷晶石、バブル、及びビーズ（例えば、ガラス、セラミック（アルミナ）、粘土、ポリマー、金属）、炭酸塩、コルク、セッコウ、大理石、石灰岩、フリント、シリカ、ケイ酸アルミニウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００４７】
本開示による結合研磨ホイールは、任意の好適な方法によって製造することができる。１つの好適な方法において、種晶を添加されていないゾル−ゲル法によるアルミナ系研磨粒子は、カップリング剤で被覆されてから、硬化性レゾール型フェノールと混合する。カップリング剤の量は、概ね、５０〜８４部の研磨粒子ごとに０．１〜０．３部の量で存在するように選択されるが、この範囲外の量をまた使用してもよい。得られた混合物には、液状樹脂及び硬化性ノボラック型フェノール樹脂、並びに氷晶石が添加される。この混合物は、室温において金型に圧入される（例えば、直径４インチ当たり２０トンの適用圧（２２４ｋｇ／ｃｍ２）。次いで、成形されたホイールは、最高約１８５℃の温度で、硬化性フェノール樹脂が硬化するのに十分な時間加熱することによって硬化される。
【００４８】
カップリング剤は、研磨材分野の当業者に周知である。カップリング剤の例としては、トリアルコキシシラン（例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）、チタン酸塩、及びジルコン酸塩が挙げられる。
【００４９】
本開示による結合研磨ホイールは、例えばカットオフホイールとして、及び研磨材産業界のタイプ２７の凹状中央の研削ホイール（例えば米国規格協会のＡＮＳＩ  Ｂ７．１−２０００（２０００）、１．４．１４項において）として有用である。
【００５０】
カットオフホイールは典型的には、厚さ０．８０ミリメートル（ｍｍ）〜１６ｍｍ、より典型的には１ｍｍ〜８ｍｍであり、典型的には直径２．５ｃｍ〜１００ｃｍ（４０インチ）、より典型的には約７ｃｍ〜１３ｃｍを有するが、他の寸法をまた使用してもよい（例えば、直径１００ｃｍの大きさのホイールも既知である）。任意の中央孔もまた、カットオフホイールを動力駆動工具に取り付けるために使用してもよい。中央孔は、存在する場合、典型的には直径０．５ｃｍ〜２．５ｃｍであるが、他のサイズを使用してもよい。任意の中央孔は、例えば金属フランジによって補強されていてもよい。あるいは、機械的留め具を、カットオフホイールの１つの表面に対して軸方向に固定してもよい。例としては、ねじ切りポスト、ねじ切りナット、Ｔｉｎｎｅｒｍａｎナット、及びバヨネットマウントポスト（bayonet mount posts）が挙げられる。
【００５１】
本開示による結合研磨ホイール、特にカットオフホイールとしては、例えば結合研磨ホイールの１つ若しくは２つの主表面上に配置された、又は結合研磨ホイール内に配置された、結合研磨ホイールを強化する補強スクリムが更に挙げられてもよい。補強スクリムの例としては、織布又は編み布地が挙げられる。補強スクリム中の繊維は、ガラス繊維（例えば、繊維ガラス）、ポリアミド、ポリエステル、又はポリイミドなどの有機繊維から製造されてもよい。場合によっては、補強短繊維が結合媒体内に含まれることが望ましい場合があり、これによって繊維はカットオフホイール全体に均一に分散される。粉砕研磨粒子を金型に付着するときに、補強スクリムを接着剤で被覆し、粉砕研磨粒子の位置が保持されるのを促進してもよい。
【００５２】
本開示による結合研磨ホイールは、例えば被加工物を研磨するのに有用である。例えば、それらは、良好な研削特性を呈すると同時に、被加工物への熱による損傷を避け得る比較的低い動作温度を維持する、研削ホイール若しくはカットオフホイールに形成されてもよい。
【００５３】
カットオフホイールは、例えばＩｎｇｅｒｓｏｌｌ−Ｒａｎｄ、Ｓｉｏｕｘ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ及びＤｏｔｃｏから入手可能なものなどの、任意の直角研削工具に使用することができる。工具は、概ね、約１０００〜１０００００ＲＰＭの速度で、電気式又は空気圧式に駆動することができるが、これは必須ではない。
【００５４】
使用中、結合研磨ホイールは、湿式又は乾式で使用することができる。湿式研削中、ホイールは、水、油性潤滑剤、又は水性潤滑剤と併用して使用される。本開示による結合研磨ホイールは、例えばカーボン・スチールシート若しくはバーストック、及びより新種の金属（例えば、ステンレス鋼又はチタン）、又はより柔軟な鉄系金属（例えば、軟鋼、低合金鋼、又は鋳鉄）などの種々の被加工物材料に特に有用であり得る。
【００５５】
本開示の目的及び利点は、以下の非限定的な実施例によって更に例示されるが、これらの実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。
【００５６】
本開示の選択された実施形態
第１の実施形態において、本開示は、結合研磨物品を製造する方法であって、連続的に実施される以下の工程：
ａ）表裏をなす水平な第１主面及び第２主面を有する工具であり、第１主面が精密に成形されたキャビティを画定し、水平に配向され精密に成形された各キャビティが、工具表面に対して所定の位置にあり、精密に成形された各キャビティが、真空源に流体連通した導管開口部をそれぞれ備えた水平な底面を有する工具を用意する工程と、
ｂ）工具表面を振動させながら第１粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、第１粉砕研磨粒子の一部が精密に成形されたキャビティのうちの少なくとも一部の内に保持されるようにし、かつ第１粉砕研磨粒子の第２部分が第１の固着していない粒子として工具表面に残るようにする工程と、
ｃ）実質的に全ての第１の固着していない粒子を工具から分離する工程と、
ｄ）硬化性バインダー材料前駆体及び任意に第１補強スクリムを含む金型内に工具を置く工程と、
ｅ）精密に成形されたキャビティに保持されている第１粉砕研磨粒子を金型に放出する工程と、
ｆ）工具を金型から取り出す工程と、
ｇ）第１粉砕研磨粒子及び硬化性バインダー材料前駆体を圧縮し、成形素地体を形成する工程と、
ｇ）硬化性バインダー材料前駆体を少なくとも部分的に硬化し、結合研磨物品を製造する工程と
を含む方法を提供する。
【００５７】
第２の実施形態において、本開示は、工程ｅ）の後かつ工程ｇ）の前に、金型内に第２補強スクリムを配置することを更に含む第１の実施形態に記載の方法を提供する。
【００５８】
第３の実施形態において、本開示は、精密に成形されたキャビティが水平に配向されており、接触させることを更に含む、第１又は第２の実施形態に記載の方法を提供する。
【００５９】
第４の実施形態において、本開示は、実質的に全ての水平に配向され精密に成形されたキャビティが、第１粉砕研磨粒子を最大で１つ含む、第１〜第３の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６０】
第５の実施形態において、本開示は、工程ｅ）の後かつ工程ｆ）の前に、連続的に実施される以下の工程：
ｉ）工具表面を振動させながら第２粉砕研磨粒子を付勢し、それによって、第２粉砕研磨粒子の一部が精密に成形されたキャビティのうちの少なくとも一部の内に保持されるようにし、かつ第２粉砕研磨粒子の一部が第２の固着していない粒子として工具表面に残るようにし、実質的に全ての精密に成形されたキャビティが最大で１つの第２粉砕研磨粒子を含む、工程と、
ｉｉ）第２の固着していない粒子を工具から分離する工程と、
ｉｉｉ）追加量の硬化性バインダー材料前駆体を金型に添加する工程と、
ｉｖ）金型内に工具を置く工程と、
ｉｖ）精密に成形されたキャビティに保持されている第２粉砕研磨粒子を金型に放出する工程と
を更に含む、第１〜第４の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６１】
第６の実施形態において、本開示は、金型が第２補強スクリムを更に含む、第１〜第５の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６２】
第７の実施形態において、本開示は、工程ｂ）が工具を機械的に振動させることを含む、第１〜第６の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６３】
第８の実施形態において、本開示は、第１粉砕研磨粒子が、工具表面に配置される前に、研磨材産業界指定の公称等級に適合している、第１〜第７の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６４】
第９の実施形態において、本開示は、研磨材産業界指定の公称等級が、ＡＮＳＩ  ４、ＡＮＳＩ  ６、ＡＮＳＩ  ８、ＡＮＳＩ  １６、ＡＮＳＩ  ２４、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のＡＮＳＩ等級表記、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、及びＰ１２００のＦＥＰＡ等級表記、並びにＪＩＳ８、ＪＩＳ１２、ＪＩＳ１６、ＪＩＳ２４、ＪＩＳ３６、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  ６００、ＪＩＳ  ８００、ＪＩＳ  １０００、ＪＩＳ  １５００、ＪＩＳ  ２５００、ＪＩＳ  ４０００、ＪＩＳ  ６０００、ＪＩＳ８０００、及びＪＩＳ  １００００のＪＩＳ等級表記からなる群から選択される、第８の実施形態に記載の方法を提供する。
【００６５】
第１０の実施形態において、本開示は、粉砕研磨粒子が、溶融酸化アルミニウム、共溶融アルミナジルコニア、セラミック酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、黒色炭化ケイ素、クロミア、ジルコニア、フリント、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネット、焼結αアルミナ系セラミック、及びこれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、第１〜第９の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６６】
第１１の実施形態において、本開示は、第１粉砕研磨粒子が、少なくとも０．１ミリメートルの平均粒径Ｄ５０を有する、第１〜第１０の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６７】
第１２の実施形態において、本開示は、結合研磨物品がカットオフホイールを含む、第１〜第１１の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６８】
第１３の実施形態において、本開示は、硬化性バインダー材料前駆体が硬化性有機樹脂を含む、第１〜第１２の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供する。
【００６９】
第１４の実施形態において、本開示は、バインダー材料に確実に保持された粉砕研磨粒子を含む結合研磨物品であって、粉砕研磨粒子が、結合研磨物品中の所定の位置に配置された結合研磨物品を提供する。
【００７０】
第１５の実施形態において、本開示は、粉砕研磨粒子が規則的なパターンにしたがって配列された、第１４の実施形態に記載の結合研磨物品を提供する。
【００７１】
第１６の実施形態において、本開示は、粉砕研磨粒子が非ランダムな配向性を有する、第１４又は第１５の実施形態に記載の結合研磨物品を提供する。
【００７２】
第１７の実施形態において、本開示は、バインダー材料が硬化した有機樹脂を含む、第１４〜第１６の実施形態のいずれか１つに記載の結合研磨物品を提供する。
【００７３】
第１８の実施形態において、本開示は、バインダー材料がガラス質バインダーを含む、第１４〜第１７の実施形態のいずれか１つに記載の結合研磨物品を提供する。
【００７４】
第１９の実施形態において、本開示は、結合研磨ホイールを含む、第１４〜第１８の実施形態のいずれか１つに記載の結合研磨物品を提供する。
【００７５】
第２０の実施形態において、本開示は、カットオフホイールを含む、第１４〜第１９の実施形態のいずれか１つに記載の結合研磨物品を提供する。
【００７６】
第２１の実施形態において、本開示は、カットオフホイールが、カットオフホイールの表裏をなす各主表面に近接配置された少なくとも第１及び第２補強スクリムを更に含む、第２０の実施形態に記載の結合研磨物品を提供する。
【００７７】
第２２の実施形態において、本開示は、充填剤研磨粒子を更に含む、第１４〜第２１の実施形態のいずれか１つに記載の結合研磨物品を提供する。
【００７８】
本開示の目的及び利点は、以下の非限定的な実施例によって更に例示されるが、これらの実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【００７９】
特に記載のない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。
【００８０】
以下の表１は、実施例で使用された種々の材料を一覧で示す。
【表１】
2018533493.tif 000003
【００８１】
切断試験方法
シート長が４０インチ（１ｍ）、厚さが１／８インチ（３．２ｍｍ）のステンレス鋼を、その主表面が水平に対して３５度で傾斜した状態で固定した。ガイドレールを、傾斜したシートの下り傾斜のトップ面に沿って固定した。ＤｅＷａｌｔ  Ｍｏｄｅｌ  Ｄ２８１１４  ４．５インチ（１１．４ｃｍ）／５インチ（１２．７ｃｍ）のカットオフホイールアングルグラインダーをガイドレールに固定し、工具が重力によって下方に導かれるようにした。評価されるカットオフホイールを工具に取り付け、カットオフホイール工具が解放され、重力によりレールに沿って下向きに移動したときに、カットオフホイールがステンレス鋼シートの全ての層に当たるようにした。カットオフホイール工具を作動し、カットオフホイールを１００００ｒｐｍで回転させ、工具を解放し、その下降を開始し、得られたステンレス鋼シートの切断長さを、６０秒後に測定した。切断試験の前後にカットオフホイールの寸法を測定し、摩耗量を決定した。
【００８２】
調製例１
調製例１では、ＡＰ１の選択及び分析を説明する。Ｒｅｔｓｃｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧｍｂＨのＣａｍｓｉｚｅｒ  ＸＴを使用し、バルクＡＰ１試料のｂ／ｌ比（幅を長さで割ったもの）を決定した。この試料をＡＰ１−バルクと呼ぶ。ｂ／ｌ比は、以下の式で計算される。
【数１】
2018533493.tif 000004
式中、ｘｃ，ｍｉｎは、粒子投影で測定された一連の最大コードのうちの最も短いコードであり、ｘＦｅ，ｍａｘは、測定された一連のフェレー径ｘＦｅのうちで最も長いフェレー径である。
【００８３】
次いで、図２Ａで示されるような、長さが１．９０ｍｍ／側、各キャビティの底部に対する側壁角が９８度の、精密に間隔を空けられかつ配向された正三角形ポケット、及び（全ての頂点を外周向きに）放射状配列で配列された０．０１３８インチ（０．３５ｍｍ）の金型キャビティ深さを有する位置決め工具２１０に、タッピングで補助しながらＡＰ１を充填した。工具のキャビティ内に収容されたもの以外の過剰な粉砕研磨粒子を、振動及びタッピングで除去した。
【００８４】
Ｃａｍｓｉｚｅｒ  ＸＴを使用し、位置決め工具２１０によって選択されたＡＰ１試料のｂ／ｌ比を決定した。この試料をＡＰ１−仕分け済みと呼ぶ。結果より、ポケットに収集された鉱物が、バルク試料よりも２９％高い長さ対幅（ｌ／ｂ、上記のように決定されたｂ／ｌの逆数）のアスペクト比を有していたことが示された。ｌ／ｂ値が高いほど、粒子はより鋭利であると考えられる。
【００８５】
以下の表２は、バルク及び仕分けされた粉砕研磨粒子の平均アスペクト比を示す。
【表２】
2018533493.tif 000005
【００８６】
実施例１
調製例１では、ＡＰ１を選択できることを説明し、次に、実施例１で、ＡＰ１及び図１で示されるような位置決め工具２１０を使用した樹脂結合研磨ホイールの調製を説明する。
【００８７】
ＲＰ（５０グラム）をＡＰ２  ５５０グラムへ添加し、ＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌミキサー（Ｍｏｄｅｌ  ＫＳＭ  Ｃ５０Ｓ）、スピード１で７分間混合した。次いで、この混合物をＰＰ１  ４００グラムと合わせ、更に７分間混合した。次いで、得られた混合物を、１４号メッシュスクリーンを使用してふるい、バインダー及び研磨粒子の凝集塊を除去した。混合物を、以降はＭＩＸ１と呼ぶ。
【００８８】
ＭＩＸ１（２２ｇ）を、直径５インチ（１２７ｍｍ）×深さ１インチ（２．５ｃｍ）の金属金型キャビティの底部に配置し、金型を回転させながらブレードによって均一な厚さに広げた。金型は、内径２３ｍｍであった。金型を閉じ、ＭＩＸ１を５０トン（９０７ｋｇ）の負荷で室温において３秒プレスした。プレス後、ＭＩＸ１は、処理可能な素地体ウェハである。
【００８９】
次いで、図２Ａで示されるような、長さが１．９０ｍｍ／側、各キャビティの底部に対する側壁角が９８度の、精密に間隔を空けられかつ配向された正三角形ポケット、及び（全ての頂点を外周向きに）放射状配列で配列された０．０１３８インチ（０．３５ｍｍ）の金型キャビティ深さを有する位置決め工具２１０に、タッピングで補助しながらＡＰ１を充填した。工具のキャビティ内に収容されたもの以外の過剰な粉砕研磨粒子を、振動及びタッピングで除去した。
【００９０】
繊維ガラスメッシュＲＸＶ０８−１２５×２３ｍｍの直径１２５ｍｍのディスク（以下ＳＣＲＩＭと呼ぶ）を、イソプロパノール中の６７％重量パーセントＲＰ溶液で、「Ｐｒｅｖａｌ  Ｓｐｒａｙｅｒ」エアゾール噴霧器を使用して被覆した。溶液は、ＲＰ５０グラムをイソプロパノール１５グラムと合わせることによって製造した。メッシュのコーティングを１０分間空気乾燥すると、コーティングが粘着性になった。減圧源の電源を入れ、単一の粒子を大部分のキャビティに維持しながら、位置決め工具を上下逆に回転させた。工具のキャビティ内に収容されたもの以外の過剰な研磨粒子をまた、こうして除去した。次いで、粉砕研磨粒子を含む工具を、接着剤が被覆されたディスクに約１ｍｍ近接させ、反転させ、研磨粒子を接着剤が被覆されたディスク上に精密な配列及び配向パターンで付着させた。合計で１．２５〜１．４０グラム（ｇ）のＡＰ１が適用された。
【００９１】
直径１２５ｍｍの第２スクリムを同様に粒子で被覆した。両方のスクリムを一晩乾燥した後に、第２被覆スクリムを、直径５インチ（１２７ｍｍ）×深さ１インチ（２．５ｃｍ）の金属金型キャビティの底部に被覆側を上にして配置した。金型は、内径２３ｍｍであった。次いで、ＭＩＸ１の素地体ウェハを被覆スクリムの最上部に配置した。次いで、第１スクリムを、充填混合物の最上部に被覆側を下にして配置した。Ｌｕｍｅｔ  ＰＰＵＨ，Ｊａｓｌｏ，Ｐｏｌａｎｄ製、２８ｍｍ×２２．４５ｍｍ×１．２ｍｍの金属フランジを第１スクリムの最上部に配置した。金型を閉じ、被覆スクリム−ＭＩＸ１ウェハ−被覆スクリムのサンドイッチ状のものを、３０トン（５４４．２ｋｇ）の負荷で室温において３秒プレスした。次いで、カットオフホイール前駆体を金型から取り出し、３０時間（ｈｒ）の硬化サイクル、すなわち７５℃で２時間、９０℃で２時間、１１０℃で５時間、１３５℃で３時間、１８８℃で３時間、１８８℃で１３時間、次いで、２時間で６０℃に冷却で、積層体に硬化した。ホイールの最終的な厚さは０．０４８〜０．０５６インチの範囲であった。実施例１を３回行い、合計３個のホイールを製造した。
【００９２】
比較例Ａ
実施例１を、ＡＰ１がいずれのスクリムでも配向されていないことを除いて繰り返した。配向されていない鉱物を取り付けるために、ＳＣＲＩＭを、イソプロパノール中の６７％重量パーセントＲＰ溶液で、エアゾール噴霧器を用いて被覆した。溶液は、ＲＰ５０グラムをイソプロパノール１５グラムと合わせることによって製造した。スクリムの外側１インチ（２．５４ｃｍ）を除く全てを、紙で覆った。ＡＰ１鉱物を、スクリムを回転させながらスクリムの外側１インチ（２．５４ｃｍ）に散在させた。紙のカバーを除去した。比較例Ａを２回行い、合計３個の試料を製造した。
【００９３】
比較例Ｂ
実施例１を、ＡＰ１又はＲＰをいずれのスクリムにも配置せず、かつ充填混合物ウェハが２７グラムであったことを除いて繰り返した。比較例Ｂを２回行い、合計３個の試料を製造した。
【００９４】
実施例２
調製例１では、ＡＰ１の選択能力を説明し、次に、実施例１で、ＡＰ１及び位置決め工具２１０を使用した樹脂結合研磨ホイールの調製を説明する。
【００９５】
ＲＰ（６０グラム）をＡＰ３  ６００グラムへ添加し、ＫｉｔｃｈｅｎＡｉｄ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌミキサー（Ｍｏｄｅｌ  ＫＳＭ  Ｃ５０Ｓ）、スピード１で７分間混合した。次いで、この混合物をＰＰ２  ３４０グラムと合わせ、更に７分間混合した。次いで、得られた混合物を、１４号メッシュスクリーンを使用してふるい、バインダー及び研磨粒子の凝集塊を除去した。混合物を、以降はＭＩＸ２と呼ぶ。
【００９６】
繊維ガラスメッシュＲＸＶ０８−１２５×２３ｍｍの、更にＳＣＲＩＭと呼ばれる、直径１２５ｍｍのディスクを、直径５インチ（１２７ｍｍ）×深さ１インチ（２．５ｃｍ）の金属金型キャビティの底部に配置した。金型は、内径２３ｍｍであった。
【００９７】
ＭＩＸ２（１１ｇ）を配置し、金型を回転させながらブレードによって均一な厚さに広げた。金型を閉じ、ＭＩＸ２を５トン（９０．７ｋｇ）の負荷で室温において３秒プレスしてから、金型の最上部を除去した。プレス後、ＭＩＸ２は、ある程度の安定性を有する素地体ウェハである。
【００９８】
次いで、図２Ａで示されるような、長さが１．９０ｍｍ／側、各キャビティの底部に対する側壁角が９８度の、精密に間隔を空けられかつ配向された正三角形ポケット、及び（全ての頂点を外周向きに）放射状配列で配列された０．０１３８インチ（０．３５ｍｍ）の金型キャビティ深さを有する位置決め工具２１０に、タッピングで補助しながらＡＰ１を充填した。工具のキャビティ内に収容されたもの以外の過剰な粉砕研磨粒子を、振動及びタッピングで除去した。
【００９９】
減圧源の電源を入れ、単一の粒子を大部分のキャビティに維持しながら、位置決め工具を上下逆に回転させた。工具のキャビティ内に収容されたもの以外の過剰な研磨粒子をまた、こうして除去した。次いで、粉砕研磨粒子を含む工具を反転させ、直径５インチ（１２７ｍｍ）の金属金型内のＭＩＸ２のウェハに約１ｍｍ近接させた。減圧源の電源を切り、研磨粒子を金型キャビティの底部に精密な配列及び配向パターンで付着させた。合計で１．２５〜１．４０グラム（ｇ）のＡＰ１が適用された。金型を閉じ、内容物を５トン（９０．７ｋｇ）の負荷で室温において３秒プレスしてから、金型の最上部を除去した。プレス後、ＡＰ１は、ＭＩＸ２素地体ウェハ内にプレスされる。
【０１００】
他のＭＩＸ２  １１ｇを同一の金型内に配置し、金型を回転させながらブレードによって均一な厚さに広げた。金型を閉じ、ＭＩＸ２を５トン（９０．７ｋｇ）の負荷で室温において３秒プレスしてから、金型の最上部を除去した。
【０１０１】
配向されたＡＰ１の別の層をＭＩＸ２の素地体ウェハの最上部に精密に配置した。第１ＡＰ１層と全く同じように、第２ＡＰ１層を、減圧源及びキャビティを有する工具の同一プロセスを利用して配置した。別のＳＣＲＩＭを配向されたＡＰ１の最上部に配置した。金型を閉じ、内容物を３０トン（５４４．２ｋｇ）の負荷で室温において３秒プレスしてから、金型全体を除去した。最終的なカットオフホイール前駆体は、ＳＣＲＩＭ−ＭＩＸ２−ＡＰ１（配向された）−ＭＩＸ２−ＡＰ１（配向された）−ＳＣＲＩＭのサンドイッチ状のものであった。
【０１０２】
次いで、カットオフホイール前駆体を金型から取り出し、３０時間（ｈｒ）の硬化サイクル、すなわち７５℃で２時間、９０℃で２時間、１１０℃で５時間、１３５℃で３時間、１８８℃で３時間、１８８℃で１３時間、次いで、２時間で６０℃に冷却で、積層体に硬化した。ホイールの最終的な厚さは約０．４２〜０．５５インチ（１．０７〜１．４０ｍｍ）の範囲であった。２回行い、合計３個のホイールを製造した。
【０１０３】
比較例Ｃ
実施例２を、ＡＰ１がいずれのスクリムでも配向されていないことを除いて繰り返した。ＡＰ１（１．２５ｇ）を、各ＭＩＸ２の外側１インチ（２．５４ｃｍ）にランダムな配向性で、合計２．５ｇのＡＰ１を散在させた。最終的なカットオフホイール前駆体は、ＳＣＲＩＭ−ＭＩＸ２−ＡＰ１（ランダムな）−ＭＩＸ２−ＡＰ１（ランダムな）−ＳＣＲＩＭのサンドイッチ状のものであった。比較例Ｃを２回行い、合計３個の試料を製造した。
【０１０４】
以下の表３は、切断試験方法にしたがって得られた種々の上記実施例に関する結果を一覧で示す。
【表３】
2018533493.tif 000006
【０１０５】
ＡＰ１の配向性は１分の切断速度を促進し、最終的に性能を改善する。粒状物の鋭利な部分を被加工物に向けて配向することによって、粒状物の平坦部分を利用したときよりも速く切断し、かつより多く分解する。
【０１０６】
上記の特許出願の詳細な説明及び実施例の項において引用された全ての参考文献、特許、又は特許出願は、一貫してその全文を参照により本明細書に組み込まれるものとする。組み込まれた参照文献の一部と本願との間に不一致又は矛盾がある場合、先行する記載における情報を優先するものとする。先行する記載は、請求する開示を当業者が実施することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本開示の範囲は特許請求の範囲及びその全ての均等物によって定義される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2018533493.tif 000008
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【国際調査報告】
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