(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）固定位置に配置されて主要表面（１１、２５）上に配列を形成する複数の個別の３次元研磨複合材（１５、２１）であって、
有機バインダー（１７）中に分散した研磨粒子（１６）を含み、実質的に精密形状および該主要表面（１１、２５）から間隔をあけた遠位末端（Ｄ）を有し、それぞれが第１想像面（１１１）と平行な、同一平面上にある断面を有し、第１想像面（１１１）に垂直な方向に測定して該主要表面（１１、２５）に最も近い間隔の遠位末端（Ｄ’）を有する少なくとも１つの複合材（ｓ）を有する、研磨複合材（１５、２１）、
を有する、第１想像面（１１１）上に広がる主要表面（１１、２５）；
（ｂ）装置方向軸（１４）、および該装置方向軸（１４）に平行に、およびそれぞれ第１想像面（１１１）に対して垂直に広がる第２および第３想像面（１１２、１１３）上にある、向かい合うサイドエッジ（１２、１３）；および
（ｃ）該第１想像面（１１１）から間隔をあけて、これと平行に広がり、該最も近い遠位末端（Ｄ’）と接する第４想像面（１１４）であって、該第４想像面（１１４）上において、該装置方向軸（１４）と平行方向に、該第２想像面（１１２）と第３想像面（１１３）との間で、引かれたいずれの想像線も、該配列内の該研磨複合材（１５、２１）の少なくとも１つの断面と交差するような、第４想像面（１１４）；
を有するシート状構造により特徴付けられる研磨物品。
【請求項２】
（ａ）有機バインダー前駆体中に分散された複数の研磨粒子を含有する研磨スラリーを調製する工程；
（ｂ）（ｉ）装置方向軸（１４）および１対の向かい合うサイドエッジ（１２、１３）を有する上部主要表面（１１、２５）を有する支持体（２６、４１）であって、該各サイドエッジが装置方向軸（１４）に平行であり、かつ各サイドエッジがそれぞれ該上部表面に垂直に広がる第２および第３想像面（１１２、１１３）内に存在する支持体（２６、４１）；および
（ii）平行な向かい合ったサイドエッジにより輪郭を示した主要表面および該主要表面に開口部を有する閉じ込められたくぼみによりそれぞれ限定された複数のキャビティーを有する製造用具（４６）であって、各キャビティーが、特定寸法を有する明確で認識し得る輪郭により特定される精密形状をなし、それにより該製造用具の向かい合ったサイドエッジに平行に、該製造用具の主要表面を横切るように引いた如何なる想像線も、該配列のキャビティーの内の少なくとも１つのキャビティー開口部と交差する製造用具（４６）；を提供する工程；
（ｃ）該研磨スラリーを塗布して少なくとも該製造用具（４６）の複数のキャビティーを充填する工程；
（ｄ）該支持体（２６、４１）の上部主要表面（１１、２５）を、研磨スラリーが該上部主要表面を湿潤するように該製造用具（４６）と接触させる工程；
（ｅ）有機バインダー前駆体を固化して有機バインダーを形成し、固化により研磨スラリーを複数の研磨複合材に変換する工程；
（ｆ）該固化の後に該製造用具（４６）を該上部主要表面から離すことにより、
第１想像面（１１１）上に広がる主要表面（１１、２５）上で該支持体（２６、４１）に配列をなして固定された複数の個別の３次元研磨複合材（１５、２１）であって、
有機バインダー（１７）中に分散した研磨粒子（１６）を含み、実質的に精密形状および該主要表面（１１、２５）から間隔をあけた遠位末端（Ｄ）を有し、それぞれが該主要表面（１１、２５）と平行な、同一平面上にある断面を有し、第１想像面（１１１）に垂直な方向に測定して該主要表面（１１、２５）に最も近い間隔の遠位末端（Ｄ’）を有する少なくとも１つの複合材（ｓ）を有し、
該第１想像面（１１１）から間隔をあけて、これと平行に広がる第４想像面（１１４）が、該最も近い遠位末端（Ｄ’）と接し、
該第４想像面（１１４）上において、該装置方向軸（１４）と平行方向に、該第２想像面（１１２）と第３想像面（１１３）との間で、引かれたいずれの想像線も、該配列内の該研磨複合材（１５、２１）の少なくとも１つの断面と交差している、３次元研磨複合材（１５、２１）、
を提供する工程；
により特徴付けられる請求項１記載の研磨物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、規定されたパターンに主要表面上に配置された精密形状を有する複数の研磨複合材を配置された主要表面を有するシート状構造を有する研磨物品に関する。本発明はまた、その製造方法およびそのような研磨物品を用いて表面仕上げを行うのに用いる方法に関する。
一般に、研磨物品は、単一構造体として共に結合される（例えば、研削ホイール）か、または通常の支持体に別に結合される（例えば、被覆研磨物品）複数の研磨粒子を用いる。長年、ワークピースを研磨しかつ仕上げるのに、これらの種類の研磨物品が用いられてきたが、上記技術分野には多くの問題が残っている。
例えば、研磨工業の直面する１つの永続的問題は、切削速度（即ち、所定の時間内に除去されるワークピースの量）およびワークピース表面に研磨物品により付与される仕上げとの間の一般に逆比例の関係から起こる。即ち、比較的微細表面仕上げを研磨されるワークピースに付与する一方、比較的高切削速度を提供する研磨物品を設計することは困難である。これは、市場に粗粒（即ち、比較的大粒径の研磨粒子）から微細粒子（即ち、比較的小粒径の研磨粒子）までを用いる広範囲の研磨製品が存在することを説明する。別々の方法および連続の方法によるこれらの異なる粒径の研磨製品の使用は、高切削量および微細仕上げの両方を結局達成することによりある程度の成功を提供し得るが、その実施が煩わしく、時間を費やす。当然、高切削速度および微細仕上げを同時に付与する単一研磨製品が、上記工業ではより便利であり、かつ非常に望ましい。
これらの目的に加えて、スクライビング（scribing）を低減または防止する一方、ワークピースにばらつきのない表面仕上げを付与する研磨物品を提供することも研磨工業にとっては望ましい。スクライビングは、表面粗さ単位（Ｒa）の増加につながるワークピース表面に顕著な望ましくない溝（groove）が生じることを表す。多くの場合、スクライビングは望ましくない。Ｒaは掻き傷の深さの算術平均である。通常、上記溝は、それらが生じる場合、ワークピース表面に、ワークピース表面に対する研磨物品の相対的な動きをたどる方向に広がる。
より特定的には、米国特許第2,115,897号（ウッデル（Wooddel）等）は、支持体を有し、接着剤により結合した研磨物品が結合研磨材料の複数のブロックであることが開示されている。これらの結合研磨ブロックは、特定パターンの支持体に接着剤により保持されてもよい。
米国特許第2,242,877号（アルバートソン（Albertson））は、圧縮研磨ディスクの製造方法を開示している。上記方法は、研磨粒子を繊維支持体上に被覆されたバインダー層内に埋設する工程を含む。次いで、金型を用いて成形パターンまたは輪郭を加熱および加圧下でバインダー厚さおよび粒子層に付与し、圧縮研磨ディスクを形成する。上記研磨ディスクの成形表面は、金型の輪郭の逆である特定の使用面を有する。
米国特許第2,755,607号（ハイウッド（Haywood））は、研磨部にランドおよび溝のある被覆研磨材を開示しており、それらは、例えば全体に直線または曲がりくねったパターンを形成してもよい。接着剤被膜を支持体の上部表面に被覆して、この接着剤被膜を次いで櫛ですいて山と谷を形成し、上記接着剤被膜表面にパターンをつける。ハイウッドは、そのような櫛ですく方法により接着剤被膜に形成したランドおよび溝のそれぞれが好ましくは同一幅および厚さを有するが、それらは変化してもよいことを開示している。次に、砥粒を予めパターンをつけた接着剤被膜のランドおよび溝に均一に分散させ、上記接着剤被膜を固化する。ハイウッドに用いた研磨粒子は、バインダー内の他の粒子と共にスラリー状では用いない個別の粒子である。従って、上記個別の砥粒は不規則な非精密形状を有する。
米国特許第3,048,482号（ハースト（Hurst））は、支持体、結合系および前記結合系により支持体に保持された研磨粒子を含む研磨物品を開示している。上記研磨粒子は、砥粒および上記結合系から離れているバインダーの複合材である。上記研磨粒子は３次元であり、好ましくはピラミッド形である。この研磨物品を製造するために、上記研磨粒子をまず成形工程により作製する。次に、支持体を金型内に入れ、続いて結合系および研磨粒子を入れる。上記金型は、支持体上に特定パターンを有する研磨粒子となるパターンをつけたキャビティーを有する。
米国特許第3,605,349号（アントン（Anthon））は、ラップ仕上げ（lapping）タイプの研磨物品に関する。上記バインダーおよび砥粒を混合し、次いで支持体上に粒子をスプレーする。粒子の存在が、パターン研磨材被膜となる。
英国特許出願第2,094,824号（モア（Moore））は、パターン付きラップ仕上げフィルムに関する。研磨スラリーを調製し、そのスラリーをマスクを通して塗布して独立したアイランドを形成する。次に、樹脂またはバインダーを硬化する。上記マスクはシルクスクリーン、ステンシル、ワイヤー、またはメッシュであってもよい。
米国特許第4,644,703号（カッツマレック（Kaczmarek）等）は、支持体およびその支持体に接着した研磨被膜を含むラップ仕上げ研磨物品に関する。上記研磨被膜は更にラップ仕上げサイズ砥粒の懸濁液およびフリーラジカル重合により硬化したバインダーを含む。上記研磨被膜は、グラビアロールによりパターンに成形されてもよい。
米国特許第4,930,266号（カルホーン（Calhoun）等）は、研磨粒子が強く結合され、実質的に予め決めた横の間隔で１表面内にあるパターン付き研磨シートを開示している。本発明では、上記研磨粒子は衝突技術により被膜され、そして各粒子が本質的に別々に研磨支持体に被覆される。これは、研磨粒子の精密に制御された間隔となる。
米国特許第5,014,468号（ラビパチ（Ravipati）等）は、眼病用途のラップ仕上げフィルムに関する。上記ラップ仕上げフィルムは、放射線硬化接着剤バインダー中に分散された砥粒を有するパターン付き表面被膜を含む。上記パターン付き表面被膜は、支持体からの方向に低減した幅を有する複数の独立して生じる３次元形成体を有する。パターン付き表面を作製するために、研磨スラリーをグラビアロールに塗布して、次いで上記ロール表面から除去し、続いて放射線硬化樹脂を硬化する形状表面を提供する。
米国特許第5,015,266号（ヤマモト（Yamamoto））は、エンボス加工シート上に研磨接着剤スラリーを均一に被覆することによる研磨シートに関する。得られる研磨被膜は、基材シートの不規則性に対応して、上記スラリーの表面張力により形成される高研磨材部分および低研磨材部分を有する。
米国特許第5,107,626号（ムッチ（Mucci））は、複数の精密形状研磨複合材を含有する被覆研磨材を用いて研磨することによって、基材上にパターン付き表面を提供する方法を開示している。
米国特許第5,152,917号（ピーパー（Pieper）等）は、高切削速度およびワークピース表面に比較的微細表面仕上げの両方を提供する被覆研磨物品を開示している。ピーパー等の構造研磨材は、規則的非ランダムパターンに支持体に結合した精密形状研磨複合材を含む。その他のものの内、ピーパーの研磨構造体により提供される研磨複合材の輪郭の精度は、使用面のばらつきのない表面仕上げを付与することを補助する。
1990年3月23日公開の日本国公開特許出願第63-2359422号は、特定パターンを有するラップ仕上げフィルムの製造方法を開示している。研磨スラリーを道具内のくぼみの網状構造に被覆する。支持体を続いて上記道具上に適用し、研磨スラリー中のバインダーを硬化する。次に、得られる被覆研磨材を上記道具から取り除く。上記バインダーを放射線エネルギーまたは熱エネルギーにより硬化する。
1992年6月2日公開の日本国公開特許出願第4-159084号は、ラップ仕上げテープの製造方法を開示している。砥粒および電子ビーム硬化性樹脂を含有する研磨スラリーを凹版ロールまたはくぼみの網状構造を有するくぼみプレートの表面に塗布する。次いで、上記研磨スラリーをバインダーを硬化する電子ビームに暴露し、得られるラップ仕上げテープを上記ロールから取り除く。
譲受人が本願と共通で1992年1月13日付で出願された米国特許出願第07/820,155号（カルホーン（Calhoun））は、研磨物品の製造方法を開示している。研磨スラリーをエンボス加工した基材のくぼみに被覆する。得られる構造体を支持体にラミネートし、上記研磨スラリー内のバインダーを硬化する。エンボス加工した基材を取り除き、上記研磨スラリーを支持体に接着した。
米国特許第5,219,462号（ブラックスボート（Brooxvoort）等）は、研磨物品の製造方法を開示している。研磨スラリーを実質的にエンボス加工した支持体のくぼみ内にのみ被覆する。上記研磨スラリーは、バインダー、砥粒および発泡剤を含有する。被覆後、上記バインダーを硬化し、発泡剤を活性化する。これは、上記スラリーをエンボス加工した支持体の表面以上に発泡させる。精密に離れた個々の研磨複合材間の横方向の間隔は同一である必要はないが、特定の用途に対して望ましいように離す。例えば、ブラックスボート等はディスク用途としてのこの種の配列を例示し、上記ディスクの中心から放射状に広がるものとして非常に高い密度の研磨複合材が示されている。
譲受人が本願と共通で1993年12月30日付で出願された米国特許出願第08/175,694号（スパージオン（Spurgeon））は、研磨物品の製造方法を開示している。この特許出願の1つの態様では、研磨スラリーをエンボス加工した基材のくぼみに被覆する。放射線エネルギーを、上記エンボス加工した基材を通して研磨スラリーに透過して、そのバインダーを硬化する。
譲受人が本願と共通で1993年5月26日付で出願された米国特許出願第08/067,708号（ムッチ（Mucci））は、構造研磨材を用いるワークピースの研磨方法を開示している。上記構造研磨材は、支持体に結合した複数の精密形状を有する研磨複合材を含む。研磨中に、上記構造研磨材は振動する。
前記特許、即ちピーパー等に従って作製された研磨物品の内のいくつかは、高い切削速度および比較微細な仕上げの両方を得る研磨物品を提供し得るけれども、上記研磨物品を使用する場合、いくつかの従来の研磨物品により加工される表面にスクライビングが生じることが観察された。例えば、多くの研磨物品はその物品がワーク表面に対してどの方向に向いて減じているかという方向的制限を有する、即ち、いくつかの物品は全方向には用いられ得ない。事故や不注意により不適当に用いられる場合、例えばそのような研磨物品がオペレーターにより加工されるべき表面を適当に位置調節されない場合、これらの研磨物品は、他のものの内で、加工表面にスクライビングを生じる。
1993年9月13日出願の米国特許出願第08/120,300号（フープマン（Hoopman）等）は、形状がすべて同一でなく、間隔が複合材の遠位末端に沿って同一でない配列内に、精密形状研磨複合材、例えばピラミッド形を提供することに関して、スクライビングの問題を解決する１つの有用な方法を開示している。
米国特許出願第08/120,297号（ガクリアージ（Gagliardi）等）は、装置方向に対して０でない角度で配列された研磨材料のリッジを有する被覆研磨物品を開示しており、それは螺旋状パターンを作る。
前記のフープマン等およびガクリアージ等の発明はスクライビングの有効な解決策を表す一方、研磨工業では、不注意によるスクライビングに耐え、広範囲の研磨条件に適合し得る用途の広い高切削速度、微細仕上げ研磨物品を提供する他の提案の考察に興味があった。
本発明は、ワークピースのスクライビングなしに、高切削速度を有し、比較的微細な表面仕上げを付与する研磨物品を提供する。一般に、本発明は、配列内の固定位置に配置された複数の個別の３次元研磨複合材を有する想像面内に広がる主要表面を含むシート状構造体を有する研磨物品であって、上記複合材のそれぞれがバインダー中に分散した研磨粒子を含み、かつ実質的に精密形状および遠位末端を有し、他の想像面が上記第１想像面と平行に広がり、かつ上記第１想像面から間隔があいており、かつ上記複合材内の最も低い遠位末端と接し、後者の想像面内に意図した使用の方向に引いたどんな想像線の跡も、後者の想像面内にある配列中の研磨複合材内の少なくとも１つの断面と交差する研磨物品に関する。
本発明の用途に関して、以下の用語は示したような意味を有する：
「想像線（imaginary line）」は、その線の長さのどちらの方向にも限りなく伸びる直線である。
「交差する（intersects）」により、線または平面が複合材の断面に接触することを意味する。
この「断面」は、交差が研磨複合材の遠位末端または最外終点で起こる場合、本質的には点である。例えば、主要表面に平行な平面が上記複合材を最外高さ、例えば球形部または円錐形部の外側先端でスライスする場合、上記平面は実質上遠位末端に接し、交差部は本質的に点となる断面である。想像線もそのような遠位末端とそのような点で交差する。更に、「交差する（intersects）」により、研磨物品の上部平面図において、上記線のトレースが主要表面平面に平行な平面により切断した断面の外側の輪郭の周囲に、例えば接するように、少なくとも接触するか、または上記線が第１の位置で上記断面の周囲を横切って広がり、断面の内部領域に入り交差し、上記周囲に沿って第２の位置で離れるという意味では、想像線がかなりの２次元表面領域を有する研磨複合材の断面と接触することを意味する。
上記研磨複合材を説明するのに本明細書中で用いる「精密形状」等は、研磨粒子および硬化性バインダーの流動性混合物の硬化性バインダーを硬化することにより形成された形状を有する研磨複合材を表し、上記混合物は支持体上に支持され、製造用具の表面上のキャビティーを充たして、形成される研磨複合材に「精密形状」を提供する。従って、上記研磨複合材の「精密形状」は、それを形成するキャビティーと本質的に同一幾何学形状を有する。更に、上記研磨複合材の精密形状は、比較的平滑な表面側により限定される。製造時に小さな気泡のくぼみが上記複合材形状の外側表面領域に生じるので、上記複合材の全３次元形状は、生じる場合、これらはわずかに不満足にもかかわらず、なお明確に認識できるけれども、上記形状はいくつかの場合「実質的に」精密であってもよい。
上記研磨複合材を定義するのに本明細書中で用いる「境界（boundary）」は、各研磨複合材の実際の３次元形状の限界を決定し、定める各研磨複合材の露出表面およびエッジを表す。
これらの明確でかつ認識可能な境界は、本発明の研磨物品の断面を顕微鏡、例えば走査電子顕微鏡で評価する場合、容易に観察でき明白である。各研磨複合材の明確でかつ認識可能な境界は、本発明の精密形状の断面の輪郭および輪郭を形成する。これらの境界は、１つの個別の研磨複合材をその他から分離し区別する。比較により、精密形状を有さない研磨複合材では、境界およびエッジは明確でなく、例えば上記研磨複合材は硬化完了前に陥没する。
研磨複合材を特定するのに用いられる「寸法（dimension）」は、空間の範囲、例えば側面のエッジ長さまたは研磨複合材に関する形状の高さの測定値を表し、また更に「寸法」は支持体から広がる側面の傾斜角度の測定値を意味する。
「幾何学（geometrical）形状」は３次元幾何学形状を意味する。
上記研磨複合材またはそれらの部分の形状を特定するのに用いられる「球形」は、３次元ドーム状または半球形状を意味し、および
「隣接する複合材」または「隣接する複数の研磨複合材」等は、直線上に配置された挟まれた研磨複合材構造体が不足する、少なくとも２つの隣近の複合材を意味する。
本発明の１つの態様として、本発明の研磨物品が主として一つの基本的な方向（つまり、装置方向）に動作することが予定されたエンドレスベルトの形状における使用が意図されている場合は、研磨複合材中の主要表面から最も近い遠位末端と接する研磨物品の主要表面と平行な平面上で、ベルトの装置方向に、その平面内にある配列内研磨複合材の一つの断面とも交差しない想像線を引くことを妨げるように研磨複合材を配置することによって、スクライビングを十分に防止できる。本発明のこの態様は、研磨物品の独立したシートの形状についても該当する。
他方、本発明のスクライビングのない研磨物品は多方向使用、意図的な複数の装置方向に対応した作用面であって、その複合材配列の方向が無制約であること、の可能性をも意図されている。従って、本発明のもう一つの態様では、研磨複合材は任意に配置されて、上記複合材内の主要表面に最も近い遠位末端と接する研磨物品の主要表面に平行に広がる平面内の複数の意図的な装置方向に、そのような平面内にある配列内研磨複合材の少なくとも一つの断面で交差する想像線を引くことを可能とする。後者の態様は、摩擦連動の前およびその間にワークピースに対して特定の制限された形に、研磨物品上に支持された複合材の配列を適合させるのに細心の注意が必要である場合、オペーレーターには非常に手間がかかる独立の（非エンドレス）シート形態をなす研磨物品の用途には特に必要であり、かつ便利である。しかしながら、この態様はベルト状の研磨物品にも適用可能である。
本発明の研磨物品の更に１つの態様では、個別の研磨複合材は、円錐台形状（切頭コーン）、球形またはドーム形状の遠位末端を末端とする円錐台形状（切頭コーン）、第２のより小さな円錐形状、立方体、角柱、円錐、円柱、ドッグボーン、ピラミッド形、および切頭ピラミッド形の遠位末端を末端とする円錐台形状（切頭コーン）から成る群から選択される幾何学形状を有する。
１つの有用な複合材形状は、（1）研磨物品の主要表面に結合し、かつ研磨物品の主要表面から突出している円錐台形状部分、および（2）円錐台部分の上部の複合部材の外側先端に配置された球形または半球形状であるもう一方の部分、の２種のベース部分を有する複合形状である。「円錐台（frust-conical）」の語により、固体を切断する２つの平行平面の間にある円錐固体の切頭部としての切頭体形状、即ち研磨物品の主要表面に接触する複合材形状の底辺およびその底辺に平行な平面の間の部分を意味する。傾斜切頭コーン構造体を形成するのに、これらの平面の僅かな傾斜も考えられるが、一般に、上記２つの切断平面は上記コーンの中心軸に対して垂直である。また、切頭コーンの断面は円または長円であってもよい。上記球形状は、複合材の円錐台部分の大部分から外側に突出した輪郭を示してもよく、または円錐台部分の大部分内の底辺方向にくぼんでいてもよい。
そのような球形先端が摩耗し始め、研磨複合材の円錐台部分が使用面になった後も、単位面積当たりの力および切削速度がより均一に維持されることを見い出した。上記円錐台形状は、上記複合材の形状、例えば切頭コーンを形成する比較的急傾斜の側壁によって、研削時の単位面積当たりの力の変化速度が減少したと考えられる。円錐台部分および球形先端または遠位末端を有する複合研磨複合材形状を用いる研磨物品を提供することは、本発明のその他の態様を表すと考えられる。
また、研磨複合材の個々の形状を、そのような複合材の予備配列のそれぞれが各予備配列内の複合材中の主要表面に平行にひろがる平面内の意図された装置方向に想像線を引くことをできなくする予備配列内に一まとめにしてもよく、それはそのような平面内の特定の予備配列中のけの少なくとも１つの断面と交差する。上記研磨物品の主要表面全体にこれらの予備配列を繰り返すことにより、研磨物品全体上の配列内の個々の複合材の位置を任意に固定する必要なしに、本発明の要求が満足される。この方法は、本発明の目的を達成する疑似ランダム技術を提供する。しかしながら、研磨物品に意図された使用の方向に広がる異なる配列間の直線通路（pathway）を残さないように、種々の予備配列が互いに近接して配置されなければならない。複合材の各予備配列が境界線を有する領域に特定され、隣接する予備配列のそれぞれの領域を互いに挿入または重ね合わせ得るモザイクパターンが好ましい。結果として、このように配列された隣接する予備配列間の意図された使用の方向に明確な通路は形成されない。
例えば、研磨複合材のヘリンボーン、クロスハッチ、およびドッグボーン予備配列をこれに関して用いてもよい。「ヘリンボーン」パターンは、傾斜した交互の列の方向の、平面図に見られるような研磨複合材料の短い、傾斜した平行線の列を含む。「クロスハッチ」パターンは、平面図に見られるような研磨複合材料のいくつかの平行線の部分集合を有し、垂直方向に非常に接近しているが他の部分集合体には接触していない。「ドッグボーン」パターンは、それぞれが一般に縦軸に沿った矩形であるが平面図に見られるような大きくなった末端を有する研磨複合材料の個々の部材を含み、これらの部材はパターン内で互いに近接非接触状態に垂直に配列される。更に、上記ヘリンボーン、クロスハッチ、およびドッグボーン配列は、球形先端または遠位末端を有する、または有さない研磨物品の主要表面から直立した形状をそれぞれ有する個々の複合材を共に適当に配置することにより形成されてもよい。
本発明の研磨物品の更に他の態様では、各研磨複合材はその底面から間隔をあけた遠位末端（最外末端）を有し、各遠位末端は上記底面から離れ、かつ上記底面に平行な同一想像面から実質的に同一距離で広がる。例えば、１つの態様では、上記研磨複合材は底面から遠位末端までで測定した同一高さ値約50〜約1020μmを有する。
本発明の研磨物品のなお更に他の態様では、研磨複合材は主要表面に密度約100〜約10,000研磨複合材/cm2で埋設される。
本発明の他の態様には、
（ａ）バインダー前駆体中に分散された複数の研磨粒子を含有する研磨スラリーを調製する工程；
（ｂ）（ｉ）装置方向軸および１対の向かい合うサイドエッジを有する上部主要表面を有する支持体であって、該各サイドエッジが装置方向軸に平行であり、かつ各サイドエッジがそれぞれ該上部表面に垂直に広がる第２および第３想像面内に存在する支持体、および（ii）平行な向かい合ったサイドエッジにより輪郭を示した主要表面および該主要表面に開口部を有する閉じ込められたくぼみによりそれぞれ限定された複数のキャビティーを有する製造用具であって、各キャビティーが、特定寸法を有する明確で認識し得る輪郭により特定される精密形状をなし、それにより該製造用具の向かい合ったサイドエッジに平行に、該製造用具の主要表面を横切るように引いた如何なる想像線も、該配列のキャビティー内の少なくとも１つのキャビティー開口部と交差する製造用具を提供する工程；
（ｃ）該研磨スラリーを塗布して少なくとも該製造用具の複数のキャビティーを充填する工程；
（ｄ）該支持体の上部主要表面を、研磨スラリーが該上部主要表面を湿潤するように該製造用具と接触させる工程；
（ｅ）バインダー前駆体を固化してバインダーを形成し、固化により研磨スラリーを複数の研磨複合材に変換する工程；
（ｆ）該固化の後に該製造用具を該上部主要表面から離すことにより、
第１想像面上に広がる主要表面上で該支持体に配列をなして固定された複数の個別の３次元研磨複合材であって、
バインダー中に分散した研磨粒子を含み、実質的に精密形状および該主要表面から間隔をあけた遠位末端を有し、それぞれが該主要表面と平行な、同一平面上にある断面を有し、第１想像面に垂直な方向に測定して該主要表面に最も近い間隔の遠位末端を有する少なくとも１つの複合材を有し、
該第１想像面から間隔をあけて、これと平行に広がる第４想像面が、該最も近い遠位末端と接し、
該第４想像面上において、該装置方向軸と平行方向に、該第２想像面と第３想像面との間で、引かれたいずれの想像線も、該配列内の該研磨複合材の少なくとも１つの断面と交差している、３次元研磨複合材、
を提供する工程；
を包含する本発明の前記研磨物品の製造方法がある。
本発明の他の態様では、
（ａ）ワークピース表面および本発明の前記研磨物品の内の１種を摩擦接触させる工程；および
（ｂ）上記研磨物品またはワークピース表面の内の少なくとも一方を、ワークピース表面の表面仕上げが減ずるように、他方に対して移動する工程；
を有する本明細書中に記載の研磨物品をワークピース表面を削減する方法に用いられる。
本発明の他の特徴、有用性、および構成は、以下の図面および本発明の好ましい態様の記載により、より良く理解される。
図１は、本発明の１つの態様を表す拡大上面斜視図である。
図２は、発明の複合材の異なる形状を呈する発明の研磨物品を表す拡大部分断面図である。
図３は、後述の研磨物品の一般的製造方法により製造した発明の研磨物品の上部表面の100倍で撮影した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
図４は、上記複合材の間隔を示す図３の研磨物品の平面図の25倍で撮影したＳＥＭ写真である。
図５および６は、発明の配列内のドッグボーン形状の複合材の様々な配列の上面図を表す。
図７および８は、それぞれ発明の複合材の配列内のクロスハッチ配列およびヘリンボーン配列の上面図を表す。
図９は、本発明に従って研磨物品を製造するのに用いられる装置を示す側面概略図である。
図10は、図１に示される方向10-10の部分図である。
図11は、主要表面から離れた想像面内にある研磨複合材の断面を斜線とすることにより交差部を示す、図10の研磨物品の全体スケールを幾分小さくした切断図である。
発明の研磨物品は、研磨されるワークピースに比較的水平な、微細仕上げを付与する一方、高切削速度を示し、かつ容易にはそのワークピースに傷をつける（scribe）ことはできない。本発明において、隣接する精密形状研磨複合材間の間隔の変化により振動共鳴の増幅を分裂および／または防止して、スクライビングの低減に加えてガタガタ音（chatter）を低減した高切削速度、微細仕上げを付与すると考えられる。
図１を参照すると、発明の態様の研磨物品１の上面斜視図が示され、研磨複合材中の主要表面から最も近い遠位末端と接する研磨物品の主要表面と平行な平面上で、装置方向に、その平面内にある配列内研磨複合材の一つの断面とも交差しない想像線を引くことを妨げるように、研磨複合材が配置されている。
図１には、１対の向い合ったサイドエッジ12および13、そのサイドエッジの方向に平行に伸びる装置方向軸14、および少なくとも支持体の上部主要表面11固定された複数の研磨複合材を有する上部主要表面を示す。各研磨複合材は、認識可能な輪郭18により境界を示す認識可能な精密形状を有する。上記被覆研磨物品は表面を研磨するのに用いられるので、上記複合材は未使用研磨粒子が突出するのを低減する。複合材「ｓ」は配列内で最も短い複合材であり、一方、複合材「ｔ」は比較的高い。例示のために、図１には、図10および11と同様、上記配列の代表的部分を拡大図に示すが、その研磨物品の横幅方向に亘る完全な配列ではない。
図10は、方向10-10に沿った図１の研磨物品の部分図を示す。上部主要表面11は支持体26に平行に広がる第１想像面111内にあり、上記研磨物品のサイドエッジ12、13は該第２想像面（112）および第３想像面（113）内にあり、それはそれぞれ平面111に垂直に広がる。第４想像面114は、上記複合材を支持する上記物品側に、第１想像面111（主要表面11）に平行に、かつ離れて広がる。第４想像面114は位置150での研磨複合材15の断面を切断し、主要表面11に垂直高さで最も近い遠位末端D'を有する複合材「ｓ」およびより高い複合材「ｔ」を含む。１つ以上の複合材は、上記主要表面11に最も近く配置された遠位末端D'と同一高さＳを有してもよい。例えば、図10には示されていないが、本発明では上記複合材の全てが高さＳを有するように形成されてもよい。
研磨複合材15はそれぞれバインダー17中に分散された複数の研磨粒子16、例えば複合材「ｓ」および「ｔ」に示されるものを含有する。研磨複合材15は、その遠位末端、即ち支持体の主要表面から垂直方向に最も遠く配置された各複合材の終点が互いに自由であり、即ち離れており、かつ隣接する複合材と相互結合しない。
図11は、複合材の配列のより大きな部分を示すのに幾分縮尺スケールとした想像面114の表面での、図１の研磨物品の切断平面図である。平面114により切断またはスライスされる研磨複合材の断面は斜線部101として示され、一方、主要表面11と接触する研磨複合材の底辺側の側面を部分102として示される。平面114は、複合材、即ち複合材「ｓ」の最も短い垂直高さである主要表面11からの間隔Ｓで引かれ、平面114によりスライスされる最も短い複合材「ｓ」の断面は本質的には点となることがわかる。
いずれにしても、前述のように配置された平面114内にある研磨複合材の少なくとも１つの断面部分101を交差することなしに、想像線、例えば12A、12B、12C、12D、12Eおよび12F等を装置方向軸14に平行に露出した平面114に沿って、引くことはできない。
円錐台形状をドームと関連させる発明の態様の個別の研磨複合材の形状が、図３の100倍のＳＥＭ写真に示される。これらの複合材は、後述の研磨物品の一般的製造方法により製造される。表面領域上の複合材の密度は、約775複合材/cm2であり、その形状は高さ約160μmを有する。
図４、25倍の図３の研磨複合材の上面図に示されるように、上記複合材は配列内の主要表面上に配置され、そして上記研磨複合材は主要表面上で１列に並べられて直線の列または研磨材料のリッジを形成しない。図４では、暗い中心部は球形先端の最大断面の側面を表し、白い円は上記形状の底辺の最大の外側範囲を表す。
上記研磨複合材を１つ以上の装置方向に研磨するのに適合可能であるようにする場合、上記複合材を配列して、主要表面11に平行な平面内にあり複合材高さＳだけ離れた少なくとも１つの複合材の断面と交差することなく、使用の意図した如何なる方向および全方向に想像線を引くことができないことがわかる。
本発明は、ドーム形先端を有する円錐台研磨材形状を有する配列の使用により前記のように説明されるが、研磨複合材の他の配列および形状も本発明の範囲内と考えてよい。例えば、研磨複合材料の個別の部材を含む発明の複合材の「ドッグボーン（dogbone）」配列を用いてもよく、それらはそれぞれ一般に横軸に沿った長方形であるが、平面図に示されるように拡大した先端を有し、これらの部材は互いにパターン内で緊密非接触状態で垂直に配列される。図５および６は、研磨複合材料51および61それぞれの典型的なドッグボーンパターンを示す。「クロスハッチ」パターンは、平面図に見られるような研磨複合材料のいくつかの平行線の部分集合を有し、それらは垂直に緊密に近づくがそのような他の部分集合には接触しない。図７には、研磨複合材料71のパターンを有する発明の典型的クロスハッチパターンを示す。本発明は、ヘリンボーンパターン形状、例えば図８に示されるような研磨複合材料81のパターンを有する複合材配列の使用も考慮する。図８の研磨材料セグメントは互いに角度約90°で近づくように示されるが、ヘリンボーンパターン内の研磨材料のセグメントは互いに広範囲の角度で近づき得る。図５、６、７および８のいずれにも示されるこれらのパターンは、研磨物品の全表面領域を覆う配列を提供するように予備配列（subarray）として複製され得る。
（支持体）
支持体を従来のように本発明に用いて、研磨複合材を配置する表面を提供してもよく、そのような支持体は前面と裏面を有し、どんな従来の研磨支持体であってもよい。それらの例としては、ポリマーフィルム、下塗りポリマーフィルム、乾燥布（生繊維布）を含む布、紙、バルカンファイバー、不織布、およびそれらの組合せを含む。上記支持体は強化熱可塑性支持体、またはエンドレスベルト、例えば1993年7月8日公開のPCT公開WO/93/12911（ベネディクト（Benedict）等）に開示のものであってもよい。上記支持体は処理剤、支持体をシールする処理を含んでもよくおよび/またはさもなければ上記支持体のいくつかの物理特性を改良してもよい。これらの処理は当業者に公知である。
また支持体は、得られた被覆研磨材を支持パッドまたはバックアップパッドに固定するため、その裏面に結合手段を備えていてもよい。この結合手段は、感圧接着材料またはフック・アンド・ループ結合用のループ繊維であってもよい。更に、上記結合手段は米国特許第5,201,101号（ルーサー（Rouser）等）に開示のかみ合い結合システムでもよい。
また研磨物品の裏面は、滑り抵抗または摩擦被膜を含んでいてもよい。このような被膜の例には、接着剤中に分散された無機粒子（例えば炭酸カルシウムまたは石英）を含有する組成物を含む。要すれば、カーボンブラックまたは酸化バナジウム等の材料を含有する帯電防止被膜も上記研磨物品中に含んでいてもよい。
（研磨複合材）
（a.研磨粒子）
研磨粒子は、典型的には約0.1〜1000μm、通常は約0.1〜400μm、好ましくは0.1〜100μmの範囲の粒径を有する。研磨粒子は、少なくとも約８、より好ましくは約９のモース硬度を有することが好ましい。このような研磨粒子の例には、融解酸化アルミニウム（褐色酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウムおよび白色酸化アルミニウムを含む）、セラミックの酸化アルミニウム、緑色炭化ケイ素、炭化ケイ素、クロミア（chromia）、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、酸化鉄、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ざくろ石およびそれらの組合せを含む。
研磨粒子という用語には、単独の研磨粒子がともに結合して研磨剤の凝集体を形成する場合が含まれる。本発明用に好適な研磨剤凝集体は更に、米国特許第4,311,489号（クレスナー（Kressner））、同第4,652,275号（ブローカー（Bloecher）等）および同第4,799,939号（ブローカー（Bloecher）等）に開示されている。
研磨粒子上に表面被覆を有することも本発明の範囲内である。上記表面被膜は、複数の異なる機能を有してもよい。いくつかの場合、上記表面被覆は、バインダーへの接着性を増大し、上記研磨粒子の研磨特性を変化させる。表面被覆の例には、カップリング剤、ハロゲン化物塩、シリカを含む金属酸化物、耐火性金属窒化物、耐火性金属炭化物等を含む。
研磨複合材中には、希釈粒子を含有させてもよい。これら希釈粒子の粒径は研磨粒子と同じ桁数の大きさである。このような希釈粒子の例には、セッコウ、大理石、石灰石、フリント、シリカ、ガラスバブル（glass bubbles）、ガラスビーズ、ケイ酸アルミニウム等がある。
（b.バインダー）
研磨材粒子は有機バインダー中に分散されて研磨複合材を形成する。この有機バインダーは熱可塑性のバインダーでもよいが、熱硬化性のバインダーの方が好ましい。バインダーはバインダー前駆体から形成される。研磨物品を製造中に、熱硬化性バインダー前駆体は、その重合もしくは硬化の開始を促進するエネルギー源に暴露される。エネルギー源の例としては、熱エネルギー、ならびに電子ビーム、紫外光線および可視光線を含む放射線エネルギーが挙げられる。この重合プロセスを終わって、バインダー前駆体を凝固バインダーに変換する。あるいは、熱可塑性のバインダー前駆体の場合を、研磨物品製造中、熱可塑性前駆体は凝固するに至る温度まで冷却する。バインダー前駆体が凝固したときに研磨複合材を形成する。
また研磨複合材中のバインダーは一般に研磨複合材が支持体の前面に接着することに関与している。しかし、場合によっては、支持体の前面と研磨複合材との間に更なる接着剤層を設けてもよい。
熱硬化性樹脂には二つの主要クラスの縮合硬化性樹脂と付加重合性樹脂がある。好ましいバインダー前駆体は付加重合性樹脂である。というのはこれらの前駆体は放射線エネルギーに暴露すると容易に硬化するからである。付加重合性樹脂は、カチオン機構または遊離基機構によって重合させることができる。利用されるエネルギー源とバインダーの化学的性質によっては、硬化剤、開始剤または触媒が重合反応の開始を促進するのに好ましい場合がある。
典型的なバインダー前駆体の例には、フェノール樹脂類、ユリアーホルムアルデヒド樹脂類、メラミンホルムアルデヒド樹脂類、アクリル化ウレタン類、アクリル化エポキシ樹脂類、エチレン系不飽和化合物類、不飽和カルボニル側基を有するアミノプラスト誘導体、少なくとも一つのペンダントアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体、少なくとも一つのペンダントアクリレート基を有するイソシアネート誘導体、ビニルエーテル類、エポキシ樹脂類、およびそれらの混合物およびそれらの組合せが挙げられる。アクリレートという用語にはアクリレート類とメタクリレート類が含まれる。
フェノール樹脂類は、その熱的特性、有用性、およびコストのため、研磨物品のバインダーに広く用いられている。フェノール樹脂には、レゾールとノボラックの２種類がある。レゾールフェノール樹脂は、ホルムアルデヒド：フェノールのモル比が１：１より大きいかまたは１：１に等しく、一般に1.5：1.0〜3.0：1.0である。ノボラック樹脂は、ホルムアルデヒド：フェノールのモル比が１：１より小さい。市販されているフェノール樹脂の例には、オクシデンタル・ケミカルズ（Occidental Chemicals）社から商品名「デュレツ（DUREZ）」および「バーカム（VARCUM）」；モンサント（Monsanto）社から商品名「レジノックス（RESINOX）」；アッシュランド・ケミカル（Ashland Chemical）社から「アエロフェン（AEROFENE）」および「アエロタップ（AEROTAP）」で市販されているものがある。
アクリル化ウレタン類は、末端がヒドロキシ基のNCOポリエステル類またはポリエーテル類のジアクリル酸エステル類である。市販されているアクリル化ウレタン類の例としては、モートン・チオコール・ケミカル（Morton Thiokol Chemical）社から市販の「ユービタン（UVITHANE）782」およびラッドキュアー・スペシャルティズ（Radcure Specialties）社から市販の「CMD6600」、「CMD8400」および「CMD8805」がある。
アクリル化エポキシ類はエポキシ樹脂のジアクリル酸エステル類であり、例えばビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリル酸エステルがある。市販されているアクリル化エポキシ類の例としては、ラッドキュアー・スペシャルティズ（Radcure Specialties）社から市販の「CMD3500」、「CMD3600」および「CMD3700」がある。
エチレン系不飽和樹脂としては、炭素、水素および酸素の原子を含有しかつ要すれば窒素とハロゲン類の原子を含有するモノマーおよびポリマーの両者の化合物が含まれる。酸素もしくは窒素の原子または両方の原子は、一般にエーテル、エステル、ウレタン、アミドおよび尿素の基に存在している。エチレン系不飽和化合物は、好ましくは分子量が約4000より小さく、かつ好ましくは、脂肪族モノヒドロキシ基もしくは脂肪族ポリヒドロキシ基を含有する化合物と、不飽和脂肪酸例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等との反応から製造されるエステル類である。アクリレート樹脂の代表例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレートおよびペンタエリトリトールテトラアクリレートエステルの樹脂がある。その他のエチレン系不飽和樹脂としては、カルボン酸のモノアリルエステル、ポリアリルエステルおよびポリメタリルエステルおよびアミド、例えばフタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリルおよびN,N-ジアリルアジパミドがある。さらに他の窒素含有化合物としては、トリス（2-アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、1,3,5-トリ（2-メチルアクリルオキシエチル）-S-トリアジン、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N-ビニルピロリドンおよびN-ビニルピペリドンが挙げられる。
アミノプラスト樹脂類は、１分子もしくは１オリゴマー当たり少なくとも一つのα,β-不飽和カルボニル基の側基を有している。これらの不飽和カルボニル基はアクリレート、メタクリレートまたはアクリルアミドのタイプの基でもよい。このような物質の例としては、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド、N,N'-オキシジメチレンビスアクリルアミド、オルトおよびパラのアクリルアミドメチル化フェノール、アクリルアミドメチル化フェノールノボラックおよびそれらの組合せが挙げられる。これらの材料の例は、米国特許第4,903,440号（ラーソン（Larson）等）および同5,236,472号（カーク（Kirk）等）に開示されている。
少なくとも一つのアクリレート側基を有するイソシアヌレート誘導体および少なくとも一つのアクリレート側基を有するイソシアネート誘導体は更に、例えば米国特許第4,652,274号（ボーエッチャー（Boettcher）等）に開示されている。好ましいイソシアヌレート材料は、トリス-（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアクリレートである。
エポキシ樹脂類はオキシラン環を含有し、その開環によって重合する。このようなエポキシド樹脂類としては、モノマーエポキシ樹脂類およびオリゴマーエポキシ樹脂類が含まれる。いくつかの好ましいエポキシ樹脂の例としては、2,2-ビス［4-（2,3-エポキシプロポキシ）-フェノールプロパン］（ビスフェノールのジグリシジルエーテル）ならびに次のような商品名で市販されている材料すなわちシェル・ケミカル（Shell Chemical）社から市販の「EPON828」、「EPON1004」および「EPON1001F」およびダウ・ケミカル（Dow Chemical）社から市販の「DER-331」、「DER-332」および「DER-334」が挙げられる。他の好適なエポキシ樹脂類としては、フェノールホルムアルデヒドノボラックのグリシジルエーテル類（例えばダウ・ケミカル（Dow Chemical）社から市販の「DEN-431」および「DEN-428」）がある。
本発明のエポキシ樹脂類は、適切なカチオン硬化剤を添加することにより、カチオン機構で重合させることができる。カチオン硬化剤は、酸源（acid source）を生成し、エポキシ樹脂の重合を開始させる。これらのカチオン硬化剤としては、金属またはメタロイドの錯体アニオンを含有するオニウムカチオンとハロゲンを有する塩がある。他のカチオン硬化剤としては、金属またはメタロイドの錯体アニオンを含有する有機金属錯体アニオンとハロゲンを有する塩があり、これらの硬化剤についてはさらに米国特許第4,751,138号（チュメイ（Tumey）等）（第６欄65行目〜第９欄45行目）に開示されている。他の例は有機金属塩とオニウム塩であり、米国特許第4,985,340号（パラゾット（Palazzoto））（第４欄65行目〜第14欄50行目）；欧州特許出願第306,161号および同306,162号に開示されている。さらに他のカチオン硬化剤としては、金属が周期表のIVB、ＶB、VIB、VIIBおよびVIIIBの族の元素から選択される有機金属錯体のイオン性塩が挙げられるがこれらの硬化剤は欧州特許出願第109,581号に開示されている。
遊離ラジカル硬化性樹脂については、場合によって、研磨スラリーがさらに遊離ラジカル硬化剤を含有する方が好ましい。しかしエネルギー源が電子ビームの場合、電子ビーム自体が遊離ラジカルを生成するので硬化剤は必ずしも必要でない。
遊離基熱開始剤の例には過酸化物類が含まれ、例えば過酸化ベンゾイル、アゾ化合物類、ベンゾフェノン類およびキノン類がある。紫外光または可視光がエネルギー源である場合、この硬化剤は光開始剤と呼ばれることがある。
紫外光に暴露されると遊離基源を生成する開始剤の例としては、以下に挙げるものに限定されないが、有機過酸化物類、アゾ化合物類、キノン類、ベンゾフェノン類、ニトロソ化合物類、アクリルヘライド類、ヒドロゾン類、メルカプト化合物類、ピリリウム化合物類、トリアクリルイミダゾール類、ビスイミダゾール類、クロロアルキルトリアジン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルケタール類、チオキサントン類およびアセトフェノン誘導体ならびにその混合物からなる群から選択される。可視光に暴露されると遊離基源を生成する開始剤の例は、コーティッド・アブレイシブ・バインダー・コンテイニング・ターナリー・フォトイニシエーター・システム（Coated Abrasive Binder Containing Ternary Photoinitiatoy System）という標題の米国特許第4,735,632号（オックスマン（Oxman）等）にみられる。可視光と共に用いる好ましい開始剤はチバガイギー（Ciba Geigy）社から市販されている「イルガキュアー（IRGACURE）369」である。
上記研磨粒子とバインダーの重量比は、研磨粒子５〜95部とバインダー５〜95部、より典型的には研磨粒子50〜95部とバインダー10〜50部の範囲である。
（c.添加剤）
研磨スラリーにはさらに任意に添加剤を含有していてもよい。これら添加剤としては、例えば充填材（研磨助剤を含む）、繊維、潤滑剤、湿潤剤、チキソトロープ材料、界面活性剤、顔料、染料、静電防止剤、カップリング剤、可塑剤および沈殿防止剤がある。これらの物質の量は所望の性質が得られる様に選択される。これら添加剤を用いると研磨複合材の摩耗性に影響する場合がある。場合によっては、添加剤は、研磨複合材を摩耗し易くし、研磨性が鈍くなった研磨粒子を放出して新しい研磨粒子を露出させるために、故意に添加される。
本発明に有用な充填材の例には、金属カルボネート類、例えば白亜、方解石、泥灰石、トラバーチン、大理石、石灰石、炭酸カルシウムマグネシウムを含む炭酸カルシウム材料；炭酸ナトリウム；炭酸マグネシウム；シリカ材料、例えば石英、ガラスビーズ、ガラスバブルおよびガラス繊維；シリケート類、例えばタルク、クレー、モンモリロナイト、長石、マイカ、珪酸カルシウム、メタ珪酸カルシウム、アルミノ珪酸ナトリウム、珪酸ナトリウム；金属スルフェート類、例えば硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウム；石膏；ひる石；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、酸化チタン；金属スルフィット、例えば亜硫酸カルシウム；が含まれる。
また充填材という用語は、研磨材工業で研磨助剤として知られている物質が含まれている。研磨助剤は、添加すると研磨の化学的および物理的工程に著しい影響を与え、性能が改善される粒子状材料と定義されている。研磨助剤の化合物の例には、ワックス類、有機ハロゲン化合物、ハロゲン化物塩および金属類と金属合金類が含まれる。有機ハロゲン化化合物は一般に、研磨中に分解してハロゲン酸または気体のハロゲン化合物を放出する。このような材料の例としては、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレンおよびポリ塩化ビニルのような塩素化ワックス類がある。ハロゲン化物塩の例として、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、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、塩化マグネシウムがある。金属類の例として、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄およびチタンが挙げられる。その他の多種多様な研磨助剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイトおよび金属硫化物が含まれる。
帯電防止剤の例としては、グラファイト、カーボンブラック、酸化バナジウム、湿潤剤などがある。これらの帯電防止剤は、米国特許第5,061,294号（ハーマー（Harmer）等）；同5,137,542号（ビューキャナン（Buchanan）等）；および同5,203,884号（ビューキャナン（Buchanan）等）に開示されている。
カップリング剤は、バインダー前駆体および、充填材粒子または研磨粒子との間に会合架橋を提供し得る。カップリング剤の例としては、シラン類、チタネート類、ジルコアルミネート類が挙げられる。本発明の研磨スラリーは、いずれの場合でも、約0.01〜３重量％のカップリング剤を含有していることが好ましい。沈殿防止剤の例として、デグサ（DeGussa）社から商品名「OX-50」で市販されている、表面積が１g当たり150m2より小さい無定形のシリカ粒子である。
（研磨複合材の形状）
個々の研磨複合材はそれと結合した精密形状を有する。上記精密形状は明確で認識可能な境界により特定され、これらの語は前述のように定義される。これらの明確で認識可能な境界は、本発明の研磨物品を、図３に示したように走査電子顕微鏡のような顕微鏡により評価する場合、容易に見えて、かつ明瞭である。各研磨複合材の上記明確で認識可能な境界は、本発明の精密形状の外周または輪郭を形成する。これらの境界は個々の研磨複合材をその他から分離し、区別する。比較として、精密形状を有さない研磨複合材では、境界およびエッジは限定的ではなく、例えば硬化の完了前に上記研磨複合材が沈降する。従って、本明細書中で研磨複合材を説明する「精密形状の」等の表現により、研磨粒子および硬化性バインダーの流動性混合物の硬化性バインダーを硬化または少なくとも部分硬化、または乾燥または部分乾燥することにより形成された形状を有する研磨複合材を表し、一方、上記混合物は支持体上に支持され、製造用具表面のキャビティーを充たす。従って、そのような精密形状の複合材は、上記キャビティーの形状と性格に同一の幾何学形状を有する。
複数のそのような複合材は、上記製造用具に存在するものとは逆のパターンに、支持体の表面が外側へ突出した３次元形状を提供する。各複合材は、明確に特定される境界または境界線により特定され、境界の底面部は、精密形状の複合材を接着した支持体との界面である。上記境界の残りの部分は、上記複合材を硬化する製造用具の表面内のキャビティーの逆の形状として特定される。上記複合材の全外側表面は、その形成の間に、支持体またはキャビティーのどちらかにより制限される。精密形状の複合材を形成する好適な方法および技術が、例えば米国特許第5,152,917号（ピーパー（Pieper）等）に開示されている。
突起の配列が、例えばマッチロール彫刻法により、マスター工具の表面に形成されてもよく、研磨複合材形状の予め決めた配列の逆の形状であるキャビティー形状の配列を有する製造用具が製造され、それは次に本明細書中に記載の研磨スラリーを受け入れ、モールドする。
可撓性プラスチック製造用具も、例えば米国特許第5,152,917号（ピーパー（Pieper）等）に開示されているマスター工具から形成されてもよい。結果として、上記プラスチック製造用具は、形成される研磨複合材の逆の形状を有するくぼみを含む表面を有する。研磨複合材の配列の例示的製造技術を、更に詳細に後述する。
更に、上記製造用具は、金属またはプラスチック表面へのくぼみのレーザー融蝕（ablation）により直接形成されてもよく、上記くぼみは最終研磨複合材形状に逆対応した形状を有する。この金属またはプラスチック表面は、レーザーにより輪郭を付けられたものとして、研磨スラリーを研磨複合材形状の所望の配列に形作るのに用いられてもよい。上記製造用具内のくぼみは、形状を保持し、かつ上記製造用具から分離され得る時点に硬化および固化するまで、上記研磨スラリーを形作る。
本発明の研磨複合材形状は、どんな都合のよい形状であってもよい。上記形状は、３次元幾何学形状、例えば円錐台形状（切頭コーン-平坦上面）、球形、半球形またはドーム形外側先端を有する円錐台形状、外側先端を第２のより小さい円錐形状で輪郭を付けた円錐台形状（切頭コーン）、立方体、角柱（例えば、三角形、四辺形、六角形等）、円錐、円柱、ピラミッド形、切頭ピラミッド形（平坦上面）等であってもよい。隣接する研磨複合材の幾何学形状は、例えば切頭ピラミッド形の次に円錐台形状のように異なっていてもよい。これらの幾何学形状は、円形、三角形、正方形、ダイヤモンド形、五角形、六角形、長円形、八角形および他の多角形の断面形状を有してもよい。
本発明の１つの態様では、研磨複合材の形状は全て同一の支持体から測定した総高さ値約50〜約1020μmを有するように提供される。この状況では、支持体の主要表面に平行に引いた平面は、遠位末端または断面で、上記複合材の総高さ値以下の全間隔である点でそれぞれ、全研磨複合材と交差する。しかしながら、上記研磨複合材の高さを変えることは可能である。その状況では、上記研磨複合材の最短高さ値以下である高さ間隔で支持体の主要表面に平行に引いた平面は、本質的に図10に示されるような点での代わりの断面で最短の複合材（ｓ）より高い複合材と交差する。上記主要表面と平行に引いた平面114は、最短複合材（ｓ）と等しい高さ、または最短複合材（ｓ）以下の高さで、本発明を適当に限定することが望ましい。
底面側で異なる直径を有する研磨複合材の配列を用いることも、本発明の範囲内である。
一般に、１cm2当り少なくとも５つの個々の研磨複合材が存在する。いくつかの場合には、１cm2当り少なくとも100個の研磨複合材が存在してもよい。より好ましくは、約500〜10,000研磨複合材/cm2が提供される。実際の見地から、ある点で、研磨複合材の配列を形成するのに用いた製造用具表面に、キャビティー密度を増大し、および／または精密形状のキャビティーを形成することはできないかもしれないが、上記研磨複合材の密度の作業上限はない。下限に関して、前述の本発明の被覆する必要性を満足し、適当な研削作用を提供する配列を形成するのに十分な複合材が用いられなければならない。
se当りの研磨複合材の構造に関して、および説明のための図１に関して、研磨複合材15は境界18を有する。その形状に関係する境界は、隣接する研磨複合材19と区別し得る１つの研磨複合材となる。図１には表示されていないが、上記配列内の研磨複合材の底面部分は隣接する研磨複合材と接するか、または接合されていてもよい。
図２に関して、本発明の研磨物品は、支持体26および複数の研磨複合材21を支持するいくつかの上層を含む。更に、上記研磨複合材はそれぞれ、バインダー中に分散された複数の研磨粒子を含む。研磨複合材21は通常、上記研磨複合材の下および間に広がる研磨複合材料の連続ランド層27の主要表面25に結合している。従って、上記支持体は研磨複合材およびランドで連続的にカバーされている、即ち、支持体26が露出していないことが好ましい。研磨複合材およびランド27は、前述の製造用具および技術を用いて支持体上に被覆する場合、同時に同一研磨スラリーから形成される。結果として、３次元研磨複合材構造体が通常の一体ベース層またはランド27に低エッジ形成装飾線で導入される。従って、ランド27の主要表面（および研磨物品20）は、３次元研磨複合材21の間に広がるランド27の外側露出表面領域と同一平面上にある。本明細書中に示した複合材の高さは、この主要表面に対して測定される。上記ランドは一般に、研磨複合材の垂直高さＨに対して、支持体26の上の垂直方向の厚さ（または支持体26＋プライマー層24）50％以下、好ましくは１〜25％を有する。通常、ランド27の厚さは約10μmであり、上記研磨複合材の高さＨは50〜1020μmである。
説明のための図２に示されるように、研磨物品20の研磨複合材Ａ、ＢおよびＣは、部分図中では、様々な幾何学形状を表す。各形状は、その下部先端22で主要表面25に結合される円錐台（切頭円錐）形状部分28を含む。要すれば、樹脂プレサイズコート24、例えばフェノール-ラテックス混合物を支持体26に塗布し、研磨複合材と支持体間の接着性の改善を含む、支持体のある物理特性を改善する手段としての研磨複合材を形成する。上記複合材の切頭コーン状部分28は実質的に断面領域において、上記複合材形状の外側第２幾何学部分23に向かって対称的に先細りしており、部分23および28は想像線28'により分割されている。上記複合材形状Ａの外側部分23は、凸状球形または半球形として図２に示されている。
複合材Ａの全形状は、いわゆる「ガムドロップ（gumdrop）」形状として特徴付けられる。本発明の１つの態様では、全研磨複合材は複合材Ａの全幾何学形状を有する。複合材Ｂは、球形部分23が斜線23'により示されるように凹状である他の態様を示す。複合材Ｃは、球形先端を有さない本発明の切頭コーンの態様である。例えば、形状Ａの複合材は本明細書中に記載の方法により形成され、次いで研磨物品の外側球形部分を研削（仕上げ）して切頭上部平坦コーンとなる。
上記切頭コーン部分21の側壁の角度は、側壁と主要平面25の間の角度として定義される。角度αは複合材Ａ、ＢおよびＣのそれぞれにおいて約30〜90°の範囲となってもよい。値が低いほど、複合材の３次元形状がより平坦となるので研削性能は低下する。90°に近接するか、または90°になる場合、上記形状の下部28は切頭コーンからポスト状の形状に変化する。１つのより特殊な態様では、α値65〜75°が用いられる。また、切頭コーン部分の高さｈ2は一般に、上記全垂直高さＨの約50〜95％であり、垂直高さｈ1を有する球形部分23が複合材ＡおよびＢに提供される。１つの特殊な態様では、上記高さｈ2は複合材ＡまたはＢの全Ｈの約80％を示す。
更に、上記複合材の外側先端部分23の球形形状は、上部平坦切頭コーンになることを防止し、また、大部分の円錐台の内側に（凹状に）くぼみとして輪郭を示し、上記複合材の大部分の円錐台部分から外側に凸状に形作られることに代わるものとして、全火山状形状を形成することがわかる。凹状陥没は、本明細書中に記載したマスター工具法の間に形成され得る。
本発明の実施に凸状球形遠位末端を用いることは通常は適合するが、上記複合材の先端がより早く破壊して向上した初期切削能力を提供することが望ましいと考えられる場合がある。それらの場合、凹状または内側形状の遠位末端が有用である。上記複合材形状の幅および高さを調節して所望の切削速度を提供する。
一般に、この研磨複合材の配列は、比較的高切削速度、長い有効寿命を有するが、また低減されたスクライビングで研磨されるワークピースの比較的微細表面仕上げ研磨物品となる。加えて、この研磨複合材数では、各研磨複合材当たり比較的低い単位力となる。いくつかの場合、これは、より良好な、よりばらつきのない、研磨複合材の破壊となる。
隣接する研磨複合材のいくつかが接する支持体に結合した研磨複合材の組合せを有することも本発明の範囲内であり、一方、その他の隣接する研磨複合材はそれらの間に空間を有し、そして被覆する必要性が、上記複合材の最短遠位末端と交差する主要表面に平行に離れた想像平面内に提供される研磨物品の意図した使用の方向に複合材の配列を通って線を引くことができないことに関して一致し、それはそのような想像平面内の研磨複合材の少なくとも１つの断面と交差しない。
（研磨物品の製造方法）
本発明の研磨物品の製造方法について更に詳細を後述するが、一般に、研磨物品を製造する第１工程は研磨スラリーを調製する工程である。上記研磨スラリーは好適な混合技術により、バインダー前駆体、研磨粒子、および要すれば用いられる添加剤を組合せることにより調製される。混合技術の例としては、低剪断混合法と高剪断混合法があるが、高剪断混合法の方が好ましい。超音波エネルギーも、研磨スラリーの粘度を下げるため混合工程による混合に用いられてもよい。上記研磨粒子は通常、バインダー前駆体中に徐々に添加される。上記研磨スラリー中の気泡の量は、混合工程中に減圧にすること、例えば従来の真空補助法および真空補助装置を用いることによって最小にすることができる。
場合によっては、上記研磨スラリーを一般に30〜70℃の範囲で加熱して粘度を下げることが好ましい。上記研磨スラリーは、充分に被覆し、かつ研磨粒子および他の充填材が沈降しないレオロジーを有することが重要である。
熱硬化性バインダー前駆体を用いる場合、上記バインダー前駆体を硬化するためのエネルギー源は、バインダー前駆体化合物に依存して、熱エネルギーまたは放射線エネルギーである。熱可塑性バインダー前駆体を用いる場合、その熱可塑性物質は凝固するように冷却されて研磨複合材が形成される。本発明の研磨物品の製造方法の他のより詳細な態様を後述する。
（製造用具）
製造用具は複数のキャビティーを有する。これらのキャビティーは、本質的に所望の研磨複合材の逆の形状であり、研磨複合材の形状の製造に関与している。キャビティー寸法は、研磨複合材の所望の形状および寸法を提供するように選択される。上記形状または寸法のキャビティーを適当に作製しないと、得られる製造用具は研磨複合材の所望の寸法を提供しない。キャビティーは、そのキャビティーから形成される複合材の遠位末端が自由で、本発明のそれぞれとも結合していないように作製されるが、図４に示されるように、隣接するキャビティー間に空間を置いたドット状パターンで存在していてもよく、また、キャビティーは、互いにそれらの開口部で接していてもよい。
上記製造用具は、ベルト、シート、連続シートもしくはウェブ、グラビア印刷ロールのようなコーティングロール、コーティングロールに取り付けられたスリーブまたはスタンピングダイであってもよい。製造用具は、金属（例えばニッケル）製、金属合金（例えばニッケル合金）製、プラスチック（例えば、ポリプロピレン、アクリルプラスチック）製、または他の如何なる二次成形用材料製でもよい。
熱可塑性樹脂製製造用具は金属類のマスターロール工具で複製することにより作製され得る。上記金属マスターロールは、製造用具に所望のパターンの逆のパターンである表面形態を有する。この金属マスター工具は、公知のマッチドロール彫刻法、ローレット切り、およびダイヤモンドターニング法により作製され得る。金属マスターロールを用いる場合、熱可塑性シート材料を加熱し、および要すれば金属マスター工具にそわせて加熱してもよく、そして上記熱可塑性材料は、２つの表面を共にプレスすることによって、金属マスター工具にある表面パターンでエンボス加工される。また熱可塑性材料は金属マスター工具の上に押し出すかまたは流延してもよい。上記熱可塑性材料を冷却し、凝固させて、製造用具が製造される。好ましい熱可塑性製造用具材料の例には、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびそれらの組合せが含まれる。
熱可塑性製造用具を用いる場合、特に研磨スラリー段階のバインダー前駆体の固化または硬化の間の過剰の熱の発生に注意すべきであり、それは上記熱可塑性製造用具を変形させる。
また製造用具は、ポリマー樹脂をドラム上に押出し、押出物をニップロールおよびドラムとの間を通過させ、続いて押出物を冷却して、製像用具をマスター工具によって存在する表面突起に逆対応してそれらの表面上に形成されたキャビティーの配列を有するシート状に形成することにより、注型されてもよい。この方法は、所望の長さのポリマー用具を製造するために連続に行われてもよい。
本発明の他の態様では、上記研磨複合材は、例えば本明細書中に記載したような製造用具に形作られてもよく、上記複合材は製造用具キャビティーから個々の複合材形状として解放され、これらの解放された複合材形状は支持体上に被覆され、バインダーによって支持体に結合される。
（エネルギー源）
研磨スラリーが熱硬化性のバインダー前駆体を含有している場合、そのバインダー前駆体は硬化もしくは重合される。この重合反応は一般にエネルギー源に暴露されたときに開始される。エネルギー源の例としては、熱エネルギーと放射線エネルギーがある。エネルギーの量は次のようないくつもの因子によってきまる。例えばバインダー前駆体の化学的性質、研磨スラリーの容積、研磨材粒子の量と種類および任意の添加剤の量と種類である。熱エネルギーの場合、温度は約30〜150℃の範囲、一般に40〜120℃の範囲であり得る。その時間は約５分〜24時間以上の範囲であり得る。放射線エネルギー源としては、電子ビーム、紫外線光または可視光がある。電子ビーム放射線は、イオン化放射線としても知られており、約0.1〜約10Mradのエネルギーレベル、好ましくは約１〜約10Mradのエネルギーレベルで使用し得る。紫外放射線は非粒子放射線であって、波長が約200〜約400mm、好ましくは約250〜400mmの範囲内の放射線を意味する。300〜600ワット／インチ（120〜240ワット／cm）の紫外線光を用いることが好ましい。可視放射線は非粒子放射線であって、波長が約400〜約800mm、好ましくは約400〜約550mmの範囲内にある。300〜600ワット／インチ（120〜240ワット／cm）の可視光線を用いることが好ましい。
本発明の研磨物品の１つの製造方法を図９に示す。支持体41が巻出しステーション42を出発し、同時に、上記製造用具46が巻出しステーション45を出発する。製造用具46の上部面に形成されたキャビティー（表示なし）は、コーティングステーション44によって研磨スラリーを被覆および充填される。更に、コーティングステーション44は上記スラリーを、ドラム43に達する前に上記製造用具の代わりに支持体41上に被覆するのに再配置されてもよく、同一の次の工程を後述の製造用具を被覆するのに用いたように行う。どちらにしても、研磨スラリーは、コーティングを行う前に、加熱しおよび／または超音波を当てて、粘度を低下させることができる。上記コーティングステーションはいずれのコーティング手段でもよく、例えばドロップダイ（drop die）コーター、ナイフコーター、カーテンコーター、真空ダイコーターまたはダイコーターがある。コーティング中、気泡の生成は最小にすべきである。１つの好ましいコーティング技術は真空ダイコーターを使用し、それは例えば米国特許第3,594,865号、同4,959,265号および同5,077,870号に開示されているような公知の種類のものであってもよい。製造用具を被覆した後、支持体と研磨スラリーをなんらかの手段で接触させて研磨スラリーで支持体の前面を濡らす。図９では、研磨スラリーを、接触ニップロール47によって支持体と接触させ、接触ニップロール47は、得られた構造体を支持ドラム43に押しつける。
次に、何らかの便利な形状のエネルギー48が、研磨スラリーに伝達され、バインダー前駆体が少なくとも部分的に硬化される。部分硬化という用語は、バインダー前駆体が、研磨スラリーが上下逆にした試験管から流出しないような状態まで重合することを意味する。そのバインダー前駆体を、製造用具から外してからエネルギー源によって充分硬化し得る。続いて、製造用具は再使用できるようにマンドレル49に巻き直される。さらに研磨物品120はマンドレル121に巻き取られる。バインダー前駆体が充分に硬化されていない場合は、次に時間をかけるかおよび／またはエネルギー源に暴露することによって充分に硬化させることができる。他のガイドロールが用いられ、それはデザインロール40である。
この第１の方法については、バインダー前駆体は放射線エネルギーで硬化させる方が好ましい。放射線エネルギーは、支持体または製造用具を透過させて伝達することができる。支持体または製造用具は放射線エネルギーをあまり吸収してはならない。その上放射線エネルギー源は、製造用具をあまり劣化させてはならない。熱可塑性製造用具および紫外線または可視光線をもちいるのが好ましい。前述のように、この第１の方法の変形では、研磨スラリーを支持体上に被覆し、製造用具のキャビティーには被覆しない。この研磨スラリーを被覆された支持体は、次に製造用具と接触させて、研磨スラリーを製造用具のキャビティーに流入させる。研磨物品を製造する残りのステップは前記の方法と同じである。
上記研磨物品の第２の製造方法もある。製造用具をドラムの外側表面に、例えばドラムの周囲に分離したシート状（例えば、熱収縮性ニッケル状）に保持したスリーブとして、どんな便利な方法によっても提供する。支持体は巻出しステーションを出発し、次いで研磨スラリーは、コーティングステーションによって製造用具のキャビティーに被覆される。その研磨スラリーは、ドロップダイコーター、ロールコーター、ナイフコーター、カーテンコーター、真空ダイコーター、またはダイコーターのようないずれの方法でも支持体に被覆することができる。更に、研磨スラリーは、コーティングを行う前に加熱するかおよび／または超音波処理を行い、粘度を下げることができる。コーテイング中に空気の泡が生成することは最少にしなければならない。次に支持体と研磨スラリーを、ニップロールによって製造用具と接触させ、その結果、研磨スラリーは該製造用具のキャビティー中に入り込む。研磨スラリーを被覆された支持体はエネルギー源に暴露され、バインダー前駆体の重合を開始し、次いで研磨重合材を形成する。硬化後、その上に研磨複合材を有する支持体はニップロールで製造用具から外され、得られた研磨物品は巻き取りステーションで巻き取られる。エネルギー源が紫外線または可視光線のどちらかである場合、支持体は紫外線または可視光線を透過しなければならない。そのような支持体の例はポリエステル支持体である。
研磨物品を製造後、変換する前にそれを屈曲および/または湿潤してもよい。研磨物品は研磨操作に使用する前に、所望の形状、例えばコーン、エンドレスベルト、シート、ティスク等に二次加工が行われる。
（ワークピース表面の仕上げ方法）
本発明のその他の態様は、ワークピース表面の仕上げ方法に関する。この方法には、本発明の研磨物品をワークピースと摩擦接触させることを含む。仕上げる（refine）の語により、ワークピースの一部を研磨物品により削り取ることを表す。更に、ワークピース表面に関係する表面仕上げは、この仕上げ後に減ずる。１つの典型的表面仕上げ測定値はＲaであり、Ｒaは一般にマイクロインチまたはマイクロメーター単位で測定される算術的表面仕上げである。上記表面仕上げはプロフィルメーター、例えば商品名パーソメーター（Perthometer）またはサートロニック（Surtronic）で市販されているもの、により測定され得る。
（ワークピース）
本発明の研磨材物品で研磨することができるワークピースとしては、多種の材料があり、例えば金属、金属合金、新しい金属合金、セラミック類、ガラス、木材、木材に類する材料、複合材料類、塗装表面、プラスチック類、強化プラスチック、石材およびそれらの組合せがある。ワークピースは、平坦であってもよく、またはそれに類する形状または輪郭をもっていてもよい。ワークピースの例としては、ガラス製眼鏡、プラスチック製眼鏡、プラスチック製レンズ、ガラス製テレビジョンスクリーン、金属製自動車部品、プラスチック製部品、パーティクルボード、カム軸、クランク軸、家具、タービンブレート、塗装自動車部品、磁気媒体等がある。
その用途によって、研磨界面における力は約0.1kg〜1000kg以上の範囲にある。一般に研磨界面における力の範囲は１kg〜500kgである。また用途によっては、研磨中に液体を加えることがある。この液体は水および／または有機化合物である。典型的な有機化合物の例としては、潤滑剤類、油類、乳化有機化合物類、切削油剤類、石鹸類またはそれに類するものがある。またこれらの液体は他の添加剤、例えば消泡剤、脱脂剤、または腐食抑制剤等を含有していてもよい。本発明の研磨材物品は使用中、研磨界面において振動させてもよい。場合によっては、この振動によって研磨されるワークピースに一層精密な表面が得られる。
本発明の研磨材物品は手で使用できるし、または機械と組合わせて使用することができる。研磨材物品とワークピースの少なくとも一方もしくは両者を他方に対して移動させる。本発明の研磨材物品は、ベルト、テープロール、ディスク、シートなどに加工することができるが、エンドレスベルトが好ましい。ベルトの用途の場合、研磨シートの二つの自由末端を接合し、添え継ぎを形成する。一般にエンドレス研磨材ベルトは、少なくとも一つの遊びロールとプラテンまたはコンタクトホイール上を走行する。上記の定盤または接触ホイールの硬度は、所望の切削速度とワークピースの表面仕上げが得られるように調節される。研磨材ベルトの速度は、一般に約150〜5000m／分の範囲内にあり、通常500〜3000m／分である。このベルトの速度もやはり所望の切削速度と表面仕上げによって決まる。この研磨材ベルトの寸法は幅が約５mm〜１ｍの範囲内で、長さが約５cm〜10mmの範囲内にある。研磨テープは研磨材物品を連続した長さのものである。これらのテープは幅が約１mm〜１mの範囲内にあり、一般に５mm〜25cmである。本発明の研磨テープは、通常巻出され、テープをワークピースに押しつける支持体パッド上を走行し、次いで巻き取られる。本発明の研磨テープは連続して研磨界面を通過して送られ、かつ割送り得る。研磨ディスクは、「デージーズ（daisies）」として研磨業者に公知のものを含み、直径約50mm〜１mを有する。通常、研磨ディスクは、取付け手段によりバックアップパッドに固定される。これらの研磨ディスクは100〜20,000rpm、通常1,000〜15,000rpmで回転し得る。
本発明の特徴および有用性を下記の非限定的例によってさらに説明する。部数、百分率、比などはすべて、特にことわらなければ重量基準である。
（試験方法）
以下の略語を全体に用いる。
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（研磨物品の一般的製造方法）
ＴＭＰＴＡ22部、ＰＨ２（0.2部）、ＡＳＦ0.9部、ＫＢＦ４（17部）、ＳＣＡ0.9部およびグレードP-320のＦＡＯ（59部）から成る研磨スラリーを調製した。上記スラリーを高剪断混合機を用いて1200rpmで20分間混合した。
上記製造用具は、エクソン（Exxon）から商品名「ポリプロ（POLYPRO）3445」で市販の透明ポリプロピレンシート材料から作製した連続ウェブであった。上記製造用具に、溶融状態のポリプロピレンのリボンをマスター工具により形成したニップと平滑表面バックアップロールの間に下降させることによりローレットマスターロールのエンボス加工を行い、冷却して、マスター工具から付与された表面輪郭を保持した。
上記マスター工具を公知のマッチロール彫刻法により作製した。研磨複合材内に所望の切頭コーン形状に対応したくぼみを有するロール工具を、シートロールまたはワックスレジストを被覆したドラムの上部に巻いた。上記ロール工具上の突起を、上記マッチロールのくぼみに対応した領域内のドラム上のワックスに接触し、除去した。上記ドラムはエッチング浴を通って回転するので、ワックスを除去したドラムの部分をドラムの各回転により連続的にエッチングし、最後に個々の突起の配列を有するドラム上の構造表面を形成した。ドラム上の上記構造表面を製造用具表面に逆に複製し、更にそれは、マスタードラム工具の表面に残ったそれらの突起に対応する形状を有する研磨複合材内の研磨スラリーを成形するのに用いた。
一般に、上記構造用具は、マスター工具から作製されるので、下部として高さ約100μm切頭コーンおよび上部として高さ約60μm凸状球形ドームを有する逆の円錐台形状であるキャビティーの配列を有し、上記３次元キャビティー形状は一定の全深さ約160μmを有した。
上記パターンは、主要表面に平行に広がり、かつ図４に示されるような複合材の最短遠位末端と交差する平面内の少なくとも１種の複合材の断面と交差しない研磨ベルト表面の装置方向に線は引かれ得ない複合材予備配列のモザイクパターンの繰り返しを前提としている。
上記研磨物品は、図９に示される方法およびその変法により作製された。この方法は、約15.25m/分で操作される連続法であった。上記支持体はＪウェイト（weight）レーヨン支持体であり、乾燥ラテックス/フェノールプレサイズ被膜を含有して上記支持体をシールした。上記研磨スラリーは、製造用具上に15.2m/分（50fpm）でナイフギャップ76μm（３ミル）で減圧せずに、製造用具上の被覆領域15cm幅でナイフコートした。例えば図９のロール47により製造用具と支持体との間に用いられたニップ圧力は約3.1×10Paであった。上記エネルギー源は２つの可視光ランプであり、60ワット/インチ（240ワット/cm）で操作されるフュージョン・システムズ（Fusion Systems）社から市販のＶ-バルブを含む。部分硬化スラリーは製造用具から非常に良好に剥離した。上記研磨スラリーの部分硬化後、得られる被覆研磨材を240°F（116℃）で12時間加熱硬化し、支持体のフェノールプレサイズを最終硬化した。高さ約160μmを有する支持体の表面に約775研磨複合材/cm2を形成した。
（試験方法Ｉ）
被覆研磨物品を、7.6cm×335cmのエンドレスベルトに変換し、定荷重表面グラインダーにより評価した。前秤量した304ステンレス鋼ワークピース約2.5cm×５cm×18cmをホルダーに搭載した。上記ワークピースを垂直に、上記被覆研磨ベルトを引きずった１：１のランドを有する直径約36cmの65ショアー（Shore）Ａデュロメーター鋸歯状ゴムコンタクトホイールに面する2.5cm×18cm面に配置した。
次いで、上記ベルトが表面速度約1400m/分で運転されるときに、バネ荷重プランジャーがワークピースを上記ベルトに荷重4.5kg（10ポンド）で押さえ付けながら、上記ワークピースを、18cmパスを通って速度20サイクル/分で垂直方向に往復運動させた。研削時間30秒経過後、上記ワークピースホルダー集成体を取り外し、再秤量し、除去された素材の量を、元の重量から研磨後重量を引くことにより計算し、新しい前秤量したワークピースおよびホルダーを上記装置に搭載した。
更に、上記ワークピースの表面仕上げＲaおよびＲzも測定し、これらの方法を後述する。その試験終点は、60秒間隔の間に除去された鋼の量が標準ベルトの研削の最初の60秒間隔で除去された鋼の量の1/3以下になったとき、またはワークピースが焼ける、即ち退色するまでである。
Ｒaは、研磨工業で用いられる通常の粗さ測定である。Ｒaは、平均線からの粗さプロフィールの距離の算術平均として定義される。Ｒaは、ダイヤモンド先端針であるプロフィルメータープローブを用いて３点で測定され、これら３つの測定値を算術平均する。一般に、Ｒa値が低いほど、ワークピースの表面仕上げが平滑または微細である。その結果はマイクロメーター単位で示された。用いたプロフィルメーターはパーセン（Perthen）M4Pであった。
Ｒｚは、研磨工業において使用される通常の粗さ測定値である。Ｒｚは、一つの切断された長さ内における５カ所の最も大きな垂直ピークと谷までの高さの差の平均値で、１０点粗さ高さ（Ten Point Roughness Height）として定義される。Ｒｚは、Ｒａ値と同じ装置で測定される。結果を、μｍで記録する。一般に、Ｒｚが低いほど、仕上げが平滑である。
実施例
実施例１
本発明の代表的な研磨物品の加工性と有利な効果を評価するために、２つの研磨物品試料をいずれも、本発明に記載した「研磨物品を製造するための一般手順」に従って製造し、試料ＡおよびＢとした。試験手順Ｉに従って研磨物品を試験した。試料Ａについての試験結果を表１Ａに、および試料Ｂについての試験結果を表１Ｂにまとめる。
試料ＡおよびＢで定義された各ワークピースのＲａおよびＲｚについて、粉砕中の初期と重要な後の方の時間において数回、それぞれ３回ずつ測定した。測定値の平均値を、表１Ａおよび１Ｂにそれぞれ示す。粉砕時間を、分：秒で表し、切削速度を、それぞれの示された時間とその直前の時間との間に削り取られた重量（ｇ）で表す。
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上記の結果は、本発明の研磨物品が高い切削量を表し、かつ微細な仕上げを与えること、並びにスチール鋼製ワークピースの仕上げ表面に観られる引き掻き溝がないことを示している。本発明の研磨物品の初期の切削量は、圧力４．５ｋｇでは激しくないが、コンポジットの丸みのあるチップが摩耗し始めると、その２分以内に、切削量が良好となり、２４分で約１８５ｇの合計切削量を与える。
実施例２
本発明に記載した「研磨物品を製造するための一般手順」、および実施例１で使用したのと同様の方法に従って研磨物品を製造し、試料Ｃとした。しかしながら、約９ｋｇの圧力であることを除いて、試験手順Ｉに従って、試料Ｃの研磨物品を試験した。試験結果を表２にまとめる。試料Ｃで定義された各ワークピースのＲａおよびＲｚについて、粉砕中の初期と重要な後の方の時間において数回、それぞれ３回ずつ測定した。その平均値を表２に示す。
粉砕時間を、分：秒で表し、切削速度を、それぞれの示された時間とその直前の時間との間に削り取られた重量（ｇ）で表す。
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スチール鋼製ワークピースの仕上げ表面には、引っ掻き溝は観られなかった。結果は、初期の圧力９ｋｇにおいて、コンポジット片が直ぐに切削し始め、約６分以内に約１２１ｇの合計切削量に達したことを示している。
本発明の様々な改良および変更が、本発明の範囲および精神を逸脱するものではないことが当業者には自明であり、また本発明において先に記載した例示的な態様は、本発明を不当に限定するものではないと解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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