(57)【要約】  開示される様々な実施形態は研磨物品（１０）に関するものである。研磨物品（１０）は、主表面を画定するバッキング（１２）を含む。研磨物品（１０）は、バッキング（１２）に取り付けられた複数の四面体研磨粒子（１６）を含む研磨層を備える。四面体研磨粒子（１６）は、４つの頂点（４０、４２、４４、４６）で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を含む。４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子（１６）の大部分は、実質的に同じ方向に配向された頂点（４０、４２、４４、４６）のうちの少なくとも１つを有する。
2020519468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を画定するバッキングと、
前記バッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子を含む研磨層と、
を含む研磨物品であって、
前記四面体研磨粒子は、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を含み、前記４つの面のそれぞれの１つは、前記４つの面のうちの３つに接触し、前記四面体研磨粒子の大部分は、実質的に同じ方向に配向された前記頂点のうちの少なくとも１つを有する、研磨物品。
【請求項２】
前記バッキングが、ポリマーフィルム、金属箔、織布、編布、紙、加硫繊維、短繊維、連続繊維、不織布、発泡体、スクリーン、積層体、又はこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項３】
前記４つの面のうちの少なくとも１つが実質的に平面である、請求項１又は２に記載の研磨物品。
【請求項４】
前記四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、ゾルゲル誘導アルミナを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項５】
前記四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、アルファアルミナを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項６】
前記四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、等しいサイズのエッジを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項７】
前記エッジの長さが、独立して、約０．１μｍ〜約２０００μｍの範囲である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項８】
前記四面体研磨粒子の前記大部分が、前記四面体研磨粒子の約７０％〜約１００％の範囲である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項９】
前記大部分の前記四面体研磨粒子が、前記大部分の前記四面体研磨粒子と前記主表面との間の接触点において前記主表面に実質的に垂直な方向に沿って前記バッキングから離れるように配向された頂点を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１０】
前記四面体研磨粒子の少なくとも一部分が、実質的に同じ方向に配向された３つの頂点を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１１】
前記頂点の曲率半径が、独立して約０．５μｍ〜約８０μｍの範囲である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１２】
前記研磨物品が、中央部凹状研削ホイール又はその一部分である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１３】
前記研磨物品が、カットオフホイール又はその一部分である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１４】
前記研磨物品が、ベルト又はその一部分である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１５】
前記ベースが、複数の繊維、フィラメント、又はこれらの組み合わせを含む不織布ウェブである、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１６】
前記研磨物品がフラップブラシであり、前記フラップブラシが、
外面を含むコアと、
前記コアの前記外面に接着された複数のフラップであって、各フラップが前記不織布ウェブを含む、フラップと、を含む、請求項１５に記載の研磨物品。
【請求項１７】
前記研磨物品が回旋状研磨ホイールであり、前記回旋状研磨ホイールは、
外面を含むコアと、
前記コアの前記外面の周りに渦巻状に巻き付けられ、これに固着されている前記不織布ウェブと、を含む、請求項１６に記載の研磨物品。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の研磨物品の製造方法であって、
前記複数の四面体研磨粒子を前記バッキング上に配置することと、
前記複数の四面体研磨粒子を前記バッキング上に接着させて、前記研磨物品を形成することと、を含む、製造方法。
【請求項１９】
前記複数の四面体研磨粒子を配置することが、前記粒子をドロップコーティングすること、又は前記粒子を静電コーティングすることを含む、請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記複数の四面体研磨粒子を配置することが、前記複数の四面体研磨粒子をスクリーンに通すことを含む、請求項１８又は１９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１７年５月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／５０５，２８０号、発明の名称「ＴＥＴＲＡＨＥＤＲＡＬ  ＡＢＲＡＳＩＶＥ  ＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＩＮ  ＡＢＲＡＳＩＶＥ  ＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ」に対する優先権の利益を主張するものであり、その開示の全容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
研磨粒子、及び研磨粒子から作製される研磨物品は、品物の製造において、広範な材料及び表面を、研磨する、仕上げる又は研削するのに有用である。したがって、研磨粒子又は研磨物品のコスト、性能、又は寿命を改善することが引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は研磨物品を提供する。研磨物品は、主表面を画定するバッキングを含む。研磨物品は、バッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子（tetrahedral abrasive particle）を含む研磨層を備える。四面体研磨粒子は、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を含む。４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子の大部分は、実質的に同じ方向に配向された頂点のうちの少なくとも１つを有する。
【０００４】
本開示は研磨物品を更に提供する。研磨物品は、主表面を画定するバッキングを含む。研磨物品は、樹脂性接着剤（resinous adhesive）を含むバインダーによってバッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子を含む研磨層を備える。四面体研磨粒子は、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を有する。４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子の約９０％〜約１００％は、主表面に実質的に垂直な（perpendicular）方向でバッキングから離れるように配向された頂点を有する。
【０００５】
本開示は、研磨物品の製造方法を更に提供する。研磨物品は、主表面を画定するバッキングを含む。研磨物品は、バッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子を含む研磨層を備える。四面体研磨粒子は、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を含む。４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子の大部分は、実質的に同じ方向に配向された頂点のうちの少なくとも１つを有する。研磨物品は、複数の四面体研磨粒子をバッキング上に堆積させることによって形成される。複数の四面体研磨粒子は、バッキングに付着して研磨物品を形成する。
【０００６】
本開示は、ワークピース（workpiece）を研磨する方法を更に提供する。この方法は、研磨物品の少なくとも一部分をワークピースの表面と摩擦接触させることを含む。研磨物品は、主表面に沿って表面を画定するバッキングを含む。研磨物品は、バッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子を含む研磨層を備える。四面体研磨粒子は、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を含む。４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子の大部分は、実質的に同じ方向に配向された頂点のうちの少なくとも１つを有する。研磨物品がワークピースの表面と接触すると、ワークピース又は研磨物品の少なくとも一方が他方に対して移動し、研磨物品がワークピースの表面の少なくとも一部分を研磨する。
【０００７】
本開示のいくつかの例によれば、被覆研磨物品に関連する様々な利点があり、そのいくつかは予想外のものである。例えば、いくつかの例によれば、被覆研磨物品の四面体研磨粒子の過半数は、バッキングから離れるように配向された１つの頂点を有することができる。これにより、多数の頂点を使用して、研磨する物品の表面に接触させることができる。表面と接触する頂点の数を増やすことにより、被覆研磨物品の切削を増加させるのに役立ち得る。いくつかの例によれば、物品の仕上がり又は表面粗さを制御することができ、それにより物品の性能を向上させ、物品の視覚的魅力を高めることができる。いくつかの例によれば、四面体研磨粒子は高度の対称性を有し、これは、被覆研磨物品の四面体研磨粒子の過半数が、バッキングから離れるように配向された１つの頂点を有するのに役立ち得る。いくつかの例によれば、四面体研磨粒子は、バッキングのｘ−ｙ方向に対してｚ方向中心に回転させることができる。これにより、隣接する四面体研磨粒子のより緊密な充填を可能にすることができる、又は特定のパターンを形成して研磨粒子の切削を増やすことができる。更に、いくつかの例によれば、頂点の配向（orientation）又は研磨粒子の回転を制御することにより、隣接する研磨粒子間のチャネルの形成を補助することができ、これによりワークピースからの切屑、及び研磨物品からの切屑（swarf）を除去するのに役立てることができる。加えて、いくつかの例によれば、被覆研磨物品は、研磨粒子のドロップコーティング又は静電コーティングのいずれかにより部分的に形成することができる。いくつかの例によると、いずれのコーティング方法でも、被覆研磨物品の四面体研磨粒子の過半数が、バッキングから離れるように配向された１つの頂点を有することがある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図面は必ずしも原寸に比例して描かれていないが、図面における同様の符号は、いくつかの図全体を通して実質的に類似の構成要素を記述する。異なる接尾文字を有する同様の符号は、実質的に類似の構成要素の異なる事例を表す。図面は、例示的ではあるが限定的ではなく、本明細書で論じられる様々な実施形態を全般的に示す。
【０００９】
【図１Ａ】様々な実施形態による、バッキングの主表面に実質的に垂直な方向に、被覆研磨物品のバッキングから離れるように配向された頂点を有する四面体研磨粒子を含む、被覆研磨物品の断面図である。
【００１０】
【図１Ｂ】様々な実施形態による、主表面に垂直な方向を中心とした共通の回転を有する四面体研磨粒子を含む、被覆研磨物品の上面図である。
【００１１】
【図１Ｃ】様々な実施形態による、主表面に垂直な方向を中心とした異なる回転を有する四面体研磨粒子を含む、被覆研磨物品の上面図である。
【００１２】
【図２Ａ】様々な実施形態による、平面を有する四面体研磨粒子の斜視図である。
【００１３】
【図２Ｂ】様々な実施形態による、凹面を有する四面体研磨粒子の斜視図である。
【００１４】
【図２Ｃ】様々な実施形態による、凸面を有する四面体研磨粒子の斜視図である。
【００１５】
【図２Ｄ】様々な実施形態による、平面頂点を有する四面体研磨粒子の斜視図である。
【００１６】
【図２Ｅ】様々な実施形態による、不規則な面、エッジ、及び頂点を有する四面体研磨粒子の斜視図である。
【００１７】
【図３】様々な実施形態による、回旋状研磨ホイール（convolute abrasive wheel）の斜視図である。
【００１８】
【図４Ａ】様々な実施形態による、不織布研磨材の側面図である。
【００１９】
【図４Ｂ】様々な実施形態による、図４Ａの不織布研磨材の一部の拡大図である。
【００２０】
【図５】様々な実施形態による、フラップブラシの斜視図である。
【００２１】
【図６】様々な実施形態による、実施例１による被覆研磨物品の走査型電子顕微鏡画像である。
【００２２】
【図７】様々な実施形態による、比較例Ａによる被覆研磨物品の走査型電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、開示された主題のいくつかの実施形態について細部にわたって言及する。実施形態の諸例は部分的に添付の図面に示されている。開示されている主題は、列挙された請求項に関連して記述されるが、例示されている主題は、これらの請求項を開示されている主題に限定することを意図しないことが理解される。
【００２４】
この文書全体にわたって、範囲の形式で表される値は、その範囲の限界として明示的に記載されている数値を含むだけでなく、その範囲内に含まれる全ての個々の数値又は部分範囲も、各数値範囲及び部分範囲が明示的に記載されている場合と同様に含むように、柔軟に解釈すべきである。例えば、「約０．１％〜約５％」又は「約０．１％〜５％」の範囲は、約０．１％〜約５％だけでなく、個々の値（例えば、１％、２％、３％、及び４％）、及び示された範囲内の部分範囲（例えば、０．１％〜０．５％、１．１％〜２．２％、３．３％〜４．４％）を含むと解釈されるべきである。「約Ｘ〜Ｙ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ〜約Ｙ」と同じ意味を有する。同様に、「約Ｘ、Ｙ、又は約Ｚ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ、約Ｙ、又は約Ｚ」と同じ意味を有する。
【００２５】
本文書において、「１つの（a）」、「１つの（an）」、又は「その（the）」という用語は、文脈上明確な別段の指示がない限り、１つ以上を含めるために使用される。「又は」という用語は、特に断りのない限り非排他的な（nonexclusive）「又は」を指すために使用される。「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」という記述は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢ」と同じ意味を有する。加えて、本明細書で用いられている特に定義されていない表現又は用語は、説明のみを目的としており、限定するためではないと理解されるべきである。節の見出しの使用はいずれも、本文書の読み取りを補助することを意図しており、限定と解釈すべきではなく、節の見出しに関連する情報は、その特定の節の中又は外に存在し得る。
【００２６】
本明細書に記載の方法において、行為は、時間的又は操作上の順序が明示的に記載されている場合を除いて、本開示の原理を逸脱することなく任意の順序で行うことができる。更に、特定の行為が別個に行われることが請求項で明示的に記載されていない限り、それらの行為は同時に行うことができる。例えば、Ｘするという特許請求されている行為及びＹするという特許請求されている行為は、単一の操作で同時に行うことができ、結果として生じるプロセスは特許請求されているプロセスの文言上の範囲内に入る。
【００２７】
本明細書で使用される「約」という用語は、値又は範囲のある程度の変動性、例えば、記述されている値の又は記述されている範囲の限界の１０％以内、５％以内、又は１％以内を許容することができ、かつ正確な記述されている値又は範囲を含む。
【００２８】
本明細書で使用するとき、用語「実質的に」は、少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、若しくは少なくとも約９９．９９９％以上、若しくは１００％といった、過半数又はほとんどを指す。
【００２９】
図１Ａは、被覆研磨物品１０の断面図である。図１Ｂ及び図１Ｃは、被覆研磨物品１０の上面図である。図１Ａ〜図１Ｃについては、同時に説明される。被覆研磨物品１０は、ｘ−ｙ方向に沿って実質的に平面の主表面を画定するバッキング１２を含む。バッキング１２は、バッキング１２の第１の表面上に適用されたメイクコート１４と呼ばれることがあるバインダーの第１の層を有する。メイクコート１４に取り付けられた又は部分的に埋め込まれているのは、複数の四面体研磨粒子１６である。以下、サイズコート１８と呼ばれる第２のバインダー層は、四面体研磨粒子１６の上に分散されている。本明細書で更に説明されるように、四面体研磨粒子１６の大部分は、実質的に同じ方向に配向された３つの頂点（４０、４２、及び４４）のうちの少なくとも１つを有する。いくつかの例では、このことにより、実質的に同じ方向に配向された少なくとも１つの頂点を有する四面体研磨粒子がより少ない又は全くない対応する研磨物品と比較して、研磨物品の切削を増やすことができる。被覆研磨物品１０は、任意選択の好適な研磨物品になるように形成することができる。好適な研磨物品の例としては、研削ホイール（例えば、中央部凹状研削ホイール（depressed-center grinding wheel））、カットオフホイール、連続ベルト、又はこれらの一部が挙げられる。
【００３０】
バッキング１２は、可撓性（flexible）又は剛性のものであり得る。可撓性バッキングを形成するのに好適な材料の例としては、ポリマーフィルム、金属箔、織布、編布、紙、加硫繊維、短繊維、連続繊維、不織布、発泡体、スクリーン、積層体、及びこれらの組み合わせが挙げられる。バッキング１２は、被覆研磨物品１０をシート、ディスク、ベルト、パッド、又はロールの形態にすることを可能にするように成形することができる。いくつかの実施形態において、バッキング１２は、被覆研磨物品１０をループ状に形成して、好適な研削機（suitable grinding equipment）で稼働できる研磨ベルトを作製できるように十分に可撓性を有してよい。
【００３１】
メイクコート１４は、四面体研磨粒子１６をバッキング１２に固定し、サイズコート１８は、四面体研磨粒子１６を補強するのに役立てることができる。メイクコート１４及び／又はサイズコート１８は、樹脂性接着剤を含み得る。樹脂性接着剤は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、アクリレート樹脂、アミノプラスト樹脂、メラミン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びこれらの混合物から選択される１つ以上の樹脂を含むことができる。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｅは、四面体研磨粒子１６の斜視図である。図２Ａ〜図２Ｅに示されるように、四面体研磨粒子１６は、正四面体として成形される。図２Ａに示すように、四面体研磨粒子１６Ａは、４つの頂点（４０Ａ、４２Ａ、４４Ａ、及び４６Ａ）で終端する６つのエッジ（３０Ａ、３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａ、及び３９Ａ）によって接合された４つの面（２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、及び２６Ａ）を有する。面のそれぞれは、エッジの他の３つの面に接触する。正四面体（例えば、６つの等しいエッジ及び４つの面を有する）が図２Ａに示されているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、四面体研磨粒子１６は、不規則（例えば、異なる長さのエッジを有する）四面体として成形することができる。
【００３３】
ここで図２Ｂを参照すると、四面体研磨粒子１６Ｂは、４つの頂点（４０Ｂ、４２Ｂ、４４Ｂ、及び４６Ｂ）で終端する６つのエッジ（３０Ｂ、３２Ｂ、３４Ｂ、３６Ｂ、３８Ｂ、及び３９Ｂ）によって接合された４つの面（２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、及び２６Ｂ）を有する。面のそれぞれは凹状であり、各々の共通のエッジで他の３つの面に接触する。四面体対称性（tetrahedral symmetry）（例えば、三重対称性（threefold symmetry）の４つの回転軸、及び対称性の６つの反射面）を有する粒子が図２Ｂに示されているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、四面体研磨粒子１６は、残りが平面である、１つ、２つ、又は３つの凹面を有することができる。
【００３４】
ここで図２Ｃを参照すると、四面体研磨粒子１６Ｃは、４つの頂点（４０Ｃ、４２Ｃ、４４Ｃ、及び４６Ｃ）で終端する６つのエッジ（３０Ｃ、３２Ｃ、３４Ｃ、３６Ｃ、３８Ｃ、及び３９Ｃ）によって接合された４つの面（２０Ｃ、２２Ｃ、２４Ｃ、及び２６Ｃ）を有する。面のそれぞれは、凸状であり、各々の共通のエッジで他の３つの面に接触する。四面体対称性を有する粒子が図２Ｃに示されているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、四面体研磨粒子１６は、残りが平面状又は凹状である、１つ、２つ、又は３つの凸面を有することができる。
【００３５】
ここで図２Ｄを参照すると、四面体研磨粒子１６Ｄは、４つの頂点（４０Ｄ、４２Ｄ、４４Ｄ、及び４６Ｄ）で終端する６つのエッジ（３０Ｄ、３２Ｄ、３４Ｄ、３６Ｄ、３８Ｄ、及び３９Ｄ）によって接合された４つの面（２０Ｄ、２２Ｄ、２４Ｄ、及び２６Ｄ）を有する。四面体対称性を有する粒子が図２Ｄに示されているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、四面体研磨粒子１６は、残りが平面である、１つ、２つ、又は３つの凸面を有することができる。
【００３６】
図２Ａ〜２Ｄの描写からのずれが存在する場合がある。このような四面体研磨粒子１６の例が図２Ｅに示されており、４つの頂点（４０Ｅ、４２Ｅ、４４Ｅ、及び４６Ｅ）で終端する６つのエッジ（３０Ｅ、３２Ｅ、３４Ｅ、３６Ｅ、３８Ｅ、及び３９Ｅ）によって接合された４つの面（２０Ｅ、２２Ｅ、２４Ｅ、及び２６Ｅ）を有する四面体研磨粒子１６Ｅを示す。面のそれぞれは、各々の共通のエッジで、他の３つの面に接触する。面、エッジ、及び頂点のそれぞれは、不規則な形状を有する。
【００３７】
四面体研磨粒子１６の頂点（例えば、頂点４０）のいずれか１つは、実質的に平坦な表面などの表面特徴部；三角形、矩形、六角形、若しくは多角形の周辺部を有する実質的に平坦な表面；凹曲面（concave surface）；凸曲面（convex surface）；アパーチャ（aperture）；隆起部；線若しくは複数の線；突出部；点；又は窪みを含むことができる。表面特徴部は、切削速度を変更し、形成された研磨粒子の摩耗を低減するか、又は得られる研磨物品の仕上がり（finish of the abrasive article）を変化させるように選択することができる。各頂点の曲率半径は、独立して、約０．５μｍ〜約８０μｍ、約０．５μｍ〜約６０μｍ、約０．５μｍ〜約２０μｍ、若しくは約１μｍ〜約１０μｍの範囲であってもよい、又は約０．５μｍ、１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、若しくは８０μｍの値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
【００３８】
四面体研磨粒子１６は、上記の形状要素（例えば、凸側面、凹側面、不規則側面、及び平側面）の組み合わせを有することができる。同様に、異なる形状及び／又はサイズを有する四面体研磨粒子１６の組み合わせを使用することができる。
【００３９】
四面体研磨粒子１６のいずれにおいても、エッジは、同じ長さでも異なる長さでもよい。エッジ３０のいずれかの長さは、任意選択の好適な長さであり得る。一例として、エッジ３０の長さは、約０．５μｍ〜約２０００μｍ、約１μｍ〜約２００μｍ、若しくは約１５０μｍ〜約１８０μｍの範囲であってもよく、又は約０．１μｍ、０．５、１、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、若しくは２００μｍの値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。四面体研磨粒子１６は、同じサイズでも異なるサイズでもよい。
【００４０】
被覆研磨物品１０では、四面体研磨粒子１６は、研磨層の約１重量％〜約９０重量％、若しくは研磨物品の約１０重量％〜約５０重量％の範囲であってもよく、又は約１重量％、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、若しくは９０重量％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、四面体研磨粒子１６の大部分は、実質的に同じ方向に配向された頂点（例えば、頂点４０）のうちの少なくとも１つを有する。四面体研磨粒子１６の大部分は、四面体研磨粒子１６の約７０％〜約１００％、若しくは約９０％〜約１００％の範囲であってもよく、又は約７０％、７５、８０、８５、９０、９５、若しくは１００％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
【００４１】
図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、四面体研磨粒子１６は、各粒子が、ｚ方向において主表面に実質的に垂直な方向に沿ってバッキング１２から離れるように配向された頂点（例えば、頂点４０）を含むように配置されている。図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、頂点４０はｚ方向と実質的に整列している。他の例では、頂点４０はｚ方向における正しい整列から逸脱することがある。これは、四面体研磨粒子１６が、バッキング１２の不均一部分（uneven portion）又は充填剤粒子の上に載っていることが原因である可能性がある。
【００４２】
Ｚ方向に整列した頂点４０を有する四面体研磨粒子１６に加えて、その粒子１６は、同じ又は異なるｘ−ｙ方向に整列した３つの頂点を有することができる。これを図１Ｂ及び図１Ｃに示す。図１Ｂでは、四面体研磨粒子１６のそれぞれは、同じｘ−ｙ方向に整列した頂点４２、４４、及び４６を有する。一方、図１Ｃでは、少なくとも２つの研磨粒子の頂点４２、４４、及び４６が整列しないように、様々な四面体研磨粒子１６がｚ方向を中心に様々な度合いに回転される。実質的に同じ方向に配向された頂点のうちの３つを有する四面体研磨粒子１６の部分は、四面体研磨粒子１６の約１％〜約１００％、若しくは約２５％〜約７５％の範囲であってもよく、又は約１％、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、若しくは１００％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
【００４３】
四面体研磨粒子１６は、バッキング１２の第１の側面の表面積の約１％〜約９５％にわたって、バッキングの第１の側面の表面積の約１０％〜約５０％にわたって、又はバッキング１２の第１の側面の表面積の約１％、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、又は９５％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きく分布してよい。バッキング上に四面体研磨粒子１６が分布する度合いは、研磨物品１０の所望の特性（例えば、切削速度又は仕上がり）に依存し得る。バッキング１２上の位置に関して、四面体研磨粒子１６は、パターンに従ってランダムに分布させるか、又は正確に配置することができる。
【００４４】
研磨物品１０の表面仕上がり又は表面粗さは、多くの好適な方法で測定することができる。例えば、表面仕上がりを測定して、算術平均粗さ（ＲＡ）値（マイクロメートル）又は十点平均粗さ（ＲＺ）値（マイクロメートル）を得ることができる。一例として、物品のＲＡ値は、約０．１μ〜約５μ、若しくは約０．２μ〜約４μの範囲であってもよく、又は約０．１μ、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８、２．０、２．２、２．４、２．６、２．８、３．０、３．２、３．４、３．６、３．８、４．０、４．２、４．４、４．６、４．８、若しくは５．０μの値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。別の例として、物品のＲＺ値は、約４．０μ〜約１５．０μ若しくは約６．０μ〜約１３．０μの範囲であってもよく、又は約４．０μ、４．４、４．８、５．２、５．６、６．０、６．４、６．８、７．２、７．６、８．０、８．４、８．８、９．２、９．６、９．８、１０．２、１０．６、１１．０、１１．４、１１．８、１２．２、１２．６、１３．０、１３．４、１３．８、１４．２、１４．６、若しくは１５．０μの値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
【００４５】
図１Ａ〜１Ｃは、研磨物品１０が被覆研磨物品である実施形態を示す。しかしながら、本開示の更なる実施形態によれば、追加の研磨物品が想到される。例えば、図３、図４Ａ、及び図４Ｂは、回旋状研磨ホイールとしての研磨物品１０の実施形態を示す。示されるように、回旋状研磨ホイール５０は、コア５４の周りに張力下で巻かれる不織布研磨材５２を含む。
【００４６】
図４Ａは、コア５４から分離された不織布研磨材５２を示す。図４Ｂは、不織布研磨材５２の一部の拡大図を示す。図４Ａ及び図４Ｂは、同じ構成要素の多くを示し、同時に説明される。示されるように、回旋状研磨ホイール５０は、反対側の実質的に平坦な表面を有する不織布研磨材５２を含む。不織布研磨材５２は、図４Ｂにより詳細に示される複数の繊維５４を含む、嵩高で（lofty）、開いた、低密度の繊維ウェブであり得る。示されるように、不織布研磨材５２の繊維５４は、回旋状研磨ホイール５０のバッキングを形成する。繊維５４は、加硫繊維、短繊維、連続繊維などの任意選択の好適な繊維であり得る。繊維５４は、任意選択の好適な寸法を有することができる。例えば、繊維５４は、少なくとも約２０ミリメートル（ｍｍ）、少なくとも約３０ｍｍ、又は少なくとも約４０ｍｍ、及び約１１０ｍｍ未満、約８５ｍｍ未満、又は約６５ｍｍ未満の長さを有することができるが、より短い繊維及びより長い繊維（例えば、連続繊維又はフィラメント）も有用であり得る。繊維５４は、少なくとも約１．７デシテックス（ｄｔｅｘ、例えば、グラム／１００００メートル）、少なくとも約６ｄｔｅｘ、又は少なくとも約１７ｄｔｅｘ、かつ約５６０ｄｔｅｘ未満、約２８０ｄｔｅｘ未満、又は約１２０ｄｔｅｘ未満の繊度又は線密度を有してよいが、より小さな又はより大きな線密度を有する繊維５４も有用である場合がある。異なる線密度を有する繊維５４の混合物もまた、例えば、使用時に特に好ましい表面仕上がりをもたらす研磨物品を提供するために有用である場合がある。
【００４７】
図４Ｂに示すように、繊維５４のそれぞれは、外面又は主表面５６を有する。メイクコート１４に関して記載したもののいずれかなどの硬化性樹脂を含む第１の樹脂層５８が主表面５６に適用される。次いで、第１の樹脂層５８がコーティングされた後又は第１の樹脂層５８と同時に、研磨粒子１６が繊維５４に適用される。第１の樹脂層コート５８及び研磨粒子１６の上にフェノール樹脂を含むサイズコート１８を適用することができる。その後、第１の樹脂層コート５８及び第１のサイズコート１８は、ポリウレタンを含む第２のサイズコート６０を適用する前に、樹脂が濡れてなく粘着性がなくなるまで、又は各層の個々の適用及び加熱によって連続的に部分的に硬化されるまで、互いに部分的に硬化される（either partially cured together）。
【００４８】
図４Ｂに示されるように、四面体成形研磨粒子（etrahedral shaped abrasive particle）１６の頂点（例えば、頂点４０）の大部分は、実質的に同じ方向に整列している。すなわち、主表面５６のプロファイルに一致する非線形軸Ａに対して、四面体研磨粒子１６の大部分の個々の頂点（例えば、頂点４０）は、中心軸Ａ及び主表面５６に実質的に垂直な方向に配向される。主表面５６の周りの個々の研磨粒子１６の回転は、任意選択の好適な配向を得るように制御することができる。
【００４９】
好適な研磨物品の更なる例としては、フラップブラシが挙げられる。図５は、円筒状の中心コア６２と、コア６２の外周面６４上にコーティングされた接着剤６６の層と、複数の径方向に延びる研磨フラップ６８と、を含むフラップブラシ６０の斜視図である。コア６２は、紙とフェノール樹脂の複合材、又はポリエステルとガラスファイバーの複合材であり得る。接着剤６６は、例えばエポキシであってもよく、コア６２の外面６４上にコーティングされて、研磨フラップ６８をコア６２に接着する。
【００５０】
研磨フラップ６８は、本明細書で図４Ａ及び図４Ｂに示される不織布研磨フラップ５２である。研磨フラップ６８は、接着剤層１６によってコア端部７０でコア６２に接着されている。研磨フラップ６８は、コア６２から半径方向外側に延びており、隣接する研磨フラップ６８間の相対的な動きを最小限に抑えるために緊密に詰まっている。例えば、１５．２ｃｍ（６ｉｎ）の外径を有し、かつ１２８の不織布研磨フラップ６８を含むフラップブラシ６０の一実施形態では、フラップ６８は、コア端部７０でこれらの非圧縮厚さの約１０％まで、及び外側端７２でこれらの非圧縮厚さの約３０％まで圧縮され得る。この構成では、研磨フラップのそれぞれの外側端７２は、ワークピース表面に回転的に適用され得るフラップブラシ外周面７４を共に形成する。
【００５１】
いくつかの例において、四面体研磨粒子１６は、多操作プロセス（multi-operation process）に従って作製することができる。このプロセスは、任意選択のセラミック前駆体分散材料を使用して実施することができる。簡潔に述べると、このプロセスは、対応するセラミックに変換することができる種晶添加又は種晶非添加のセラミック前駆体分散体（seeded or non-seeded ceramic precursor dispersion）（例えば、アルファアルミナに変換することができるベーマイトゾル−ゲル）のいずれかを作製する操作と、成形研磨粒子の所望の外形を有する１つ以上の金型キャビティ（mold cavity）をセラミック前駆体分散体で充填する操作と、セラミック前駆体分散体を乾燥させて前駆体四面体研磨粒子を形成する操作と、前駆体四面体研磨粒子を金型キャビティから除去する操作と、前駆体四面体研磨粒子をか焼して、か焼された前駆体四面体研磨粒子を形成する操作と、次いで、か焼された前駆体四面体研磨粒子を焼結して、四面体研磨粒子１６を形成する操作と、を含み得る。次に、このプロセスを、アルファアルミナ含有四面体研磨粒子のコンテキスト（context）においてより詳細に説明する。
【００５２】
このプロセスは、セラミックに変換することができるセラミック前駆体の種晶添加又は種晶非添加の分散体のいずれかを提供する操作を含むことができる。セラミック前駆体分散体は、揮発性成分である液体を含むことができる。一例では、揮発性成分は水である。分散体は、分散体の粘度を十分に低くし、金型キャビティへの充填及び金型表面の複製を可能にするために十分な量の液体を含むことができるが、後に続く液体の金型キャビティからの取り出しが非常に高価になるような大量の液体を含むことができない。一例において、セラミック前駆体分散体は、２重量％〜９０重量％の、酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）粒子等のセラミックに変換することができる粒子、及び少なくとも１０重量％、又は５０重量％〜７０重量％、又は５０重量％〜６０重量％の、水等の揮発性成分を含む。逆に、いくつかの実施形態において、セラミック前駆体分散体は、３０重量％〜５０重量％又は４０重量％〜５０重量％の固形物を含む。
【００５３】
好適なセラミック前駆体分散体の例としては、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。好適な酸化アルミニウム分散体としては、例えば、ベーマイト分散体及び他の酸化アルミニウム水和物分散体が挙げられる。ベーマイトは、公知の技術によって調製することが、又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としては、両方ともＳａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から入手可能な商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＡＬ」を有する、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、即ち、一水和物以外の水和物相を含んでいたとしても比較的少量であり、かつ高表面積を有する。更に、いくつかの実施形態では、好適な研磨粒子前駆体材料は、焼結時に単一の研磨粒子を形成する微細研磨粒子を含む。いくつかの実施形態では、研磨粒子前駆体材料は、単独で又はそれに加えて、例えば米国特許出願公開第２０１６／００６８７２９（Ａ１）号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に開示されているように、焼結された際に共に融合して、焼結されたアルファアルミナセラミック本体を形成する微細アルファアルミナ粒子を含むことができる。
【００５４】
得られる四面体研磨粒子の物理的特性は、概ね、セラミック前駆体分散体に使用される材料の種類に依存し得る。本明細書で使用するとき、「ゲル」は、液体中に分散した固体の３次元ネットワークである。
【００５５】
セラミック前駆体分散体は、改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を含んでいてもよい。改質用添加剤は、研磨粒子のいくつかの所望の特性を強化するため、又は後に続く焼結ステップの有効性を高めるために機能することができる。改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体は、水溶性塩などの可溶性塩の形態とすることができる。これらは金属含有化合物を含むことができ、マグネシウム、亜鉛、鉄、ケイ素、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、チタンの酸化物の前駆体、及びこれらの混合物とすることができる。セラミック前駆体分散体中に存在できるこれらの添加剤の特定の濃度は、変更することができる。
【００５６】
改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を導入することによって、セラミック前駆体分散体はゲルになる可能性がある。セラミック前駆体分散体はまた、蒸発によって分散体中の液体含有量を低減するために、一定期間にわたって熱を加えることによりゲルに誘導することもできる。セラミック前駆体分散体はまた、核形成剤を含有することができる。本開示に好適な核形成剤としては、アルファアルミナ、アルファ酸化第二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、又は転移の核となる任意の他の材料の微粒子を挙げることができる。核形成剤を使用する場合、その量は、アルファアルミナの転移をもたらすのに十分な量とするべきである。
【００５７】
解膠剤（peptizing agent）をセラミック前駆体分散体に添加し、より安定なヒドロゾル又はコロイド状セラミック前駆体分散体を製造することができる。好適な解膠剤は、酢酸、塩酸、ギ酸及び硝酸等の、一塩基酸又は酸化合物である。多塩基酸を使用してもよいが、多塩基酸はセラミック前駆体分散体を急速にゲル化することがあり、取り扱い又は追加成分を導入することを困難にする。ベーマイトの一部の市販供給源は、安定なセラミック前駆体分散体の形成を助ける（吸収されたギ酸又は硝酸等の）酸タイターを含む。
【００５８】
セラミック前駆体分散体は、任意の好適な手段によって形成することができる。例えば、ゾルゲルアルミナ前駆体の場合、酸化アルミニウム一水和物を解膠剤を含有する水と混合することによって、又は酸化アルミニウム一水和物のスラリーを生成し、そこに解膠剤を加えることにより形成できる。
【００５９】
消泡剤又は他の好適な化学物質を添加し、気泡を形成する傾向又は混合中に空気が混入する傾向を低減することができる。湿潤剤、アルコール、又はカップリング剤等の追加の化学物質を必要に応じて添加することができる。
【００６０】
更なる操作は、少なくとも１つの金型キャビティを有する金型、又は金型の少なくとも１つの主表面に形成された複数のキャビティ（cavity）を有する金型を提供することを含み得る。いくつかの例では、金型は、生産工具として形成され、該生産工具は、例えば、ベルト、シート、連続ウェブ、輪転グラビア等のコーティングロール、コーティングロール上に取り付けられたスリーブ、又はダイとすることができる。一例では、生産工具はポリマー材料を含むことができる。好適なポリマー材料の例としては、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、若しくはこれらの組み合わせ等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化性材料が挙げられる。一例では、工具全体がポリマー材料又は熱可塑性材料から作製される。別の例では、セラミック前駆体分散体が乾燥している間にセラミック前駆体分散体と接触する工具表面、例えば複数のキャビティ表面は、ポリマー材料又は熱可塑性材料を含み、工具の他の部分は、他の材料から作製することができる。好適なポリマー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特性を変更してもよい。
【００６１】
ポリマー工具又は熱可塑性生産工具は、金属マスター工具から複製することができる。マスター工具は、生産工具に望ましい逆パターンを有することができる。マスター工具は、生産工具と同一の方法で作製することもできる。一例では、マスター工具は、金属（例えばニッケル）で作製し、ダイヤモンドターニング加工される。一例では、マスター工具は、ステレオリソグラフィを使用して少なくとも部分的に形成される。ポリマーシート材料は、マスター工具とともに、２つを一緒に加圧成形することによりポリマー材料がマスター工具パターンでエンボス加工されるように、加熱することができる。ポリマー又は熱可塑性材料をまた、マスター工具上へ押し出し又はキャスティングし（cast）、次いで加圧成形することもできる。熱可塑性材料を冷却し、固化させ生産工具を生産する。熱可塑性生産工具を利用する場合、熱可塑性生産工具を歪めて寿命を制限し得るような過度の熱を生成しないよう注意が必要である。
【００６２】
キャビティへは、金型の天面又は底面にある開口部（opening）からアクセスすることができる。いくつかの例では、キャビティは、金型の全厚に対して延びることができる。あるいは、キャビティは、金型の厚さの一部分に対してのみ延びることができる。一例では、天面は、実質的に一様な深さを有するキャビティを備えた金型の底面と実質的に平行である。金型のうちの少なくとも１つの側、即ちキャビティが形成される側は、揮発性成分を除去するステップの間、周囲の外気に曝露したままにすることができる。
【００６３】
キャビティは、四面体研磨粒子を作製するための特定の３次元形状を有する。深さの寸法は、天面から底面の最下点までの垂直距離と等しい。所与のキャビティの深さは、一様とすることができ、又はその長さ及び／若しくは幅に沿って変化することができる。所与の金型のキャビティは、同一の形状又は異なる形状とすることができる。
【００６４】
更なる操作は、金型内のキャビティにセラミック前駆体分散体を（例えば、従来の技法によって）充填することを伴う。いくつかの例では、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、金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することができる。離型剤の例には、ピーナッツオイル又は鉱油、魚油等の油、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、及び黒鉛が挙げられる。概ね、ピーナッツオイルなどの離型剤は、水又はアルコールなどの液体中で、セラミック前駆体分散体と接触する製造工具の表面に適用され、離型が必要な場合、約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．６ｍｇ／ｃｍ２）〜約３．０ｍｇ／ｉｎ２（２０ｍｇ／ｃｍ２）、又は約０．１ｍｇ／ｉｎ２（０．６ｍｇ／ｃｍ２）〜約５．０ｍｇ／ｉｎ２（３０ｍｇ／ｃｍ２）の離型剤が、金型の単位面積当たりに存在するようにする。いくつかの実施形態において、金型の天面は、セラミック前駆体分散体でコーティングされる。セラミック前駆体分散体は、天面上にポンプ注入することができる。
【００６５】
更なる操作では、スクレーパ又はならし棒を使用し、セラミック前駆体分散体を金型のキャビティに完全に押し入れることができる。キャビティに入らないセラミック前駆体分散体の残りの部分は、金型の天面から除去し、再利用することができる。いくつかの例では、セラミック前駆体分散体のごく一部分が天面に残ることがあり、他の例において、天面は分散体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、１００ｐｓｉ（０．６ＭＰａ）未満、５０ｐｓｉ（０．３ＭＰａ）未満、又は更には１０ｐｓｉ（６０ｋＰａ）未満とすることができる。いくつかの例では、セラミック前駆体分散体の露出した表面は、天面を実質的に超えて延びていない。
【００６６】
これらの例では、キャビティの露出した表面は四面体研磨粒子１６の平面になることが望まれ、キャビティを（例えば、マイクロノズルアレイを使用して）オーバーフィルし、セラミック前駆体分散体をゆっくりと乾燥させることが望ましい場合がある。
【００６７】
更なる操作では、揮発性成分を除去し、分散体を乾燥することを伴う。揮発性成分は、高速の蒸発速度により除去することができる。いくつかの例では、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上回る温度で生じる。乾燥温度の上限は、金型を作製する材料によって決まることが多い。ポリプロピレン工具に関しては、温度はプラスチックの融点未満とするべきである。一例では、固形分約４０〜５０％の水分散体、及びポリプロピレン金型（polypropylene mold）に対して、乾燥温度は、約９０℃〜約１６５℃、又は約１０５℃〜約１５０℃、又は約１０５℃〜約１２０℃であり得る。温度が上昇すると、生産速度が改善される場合があるが、ポリプロピレン工具が劣化することもあり、金型としての耐用年数が制限される。
【００６８】
乾燥中、セラミック前駆体分散体が収縮し、多くの場合、キャビティ壁からの後退（retraction）を引き起こす。例えば、キャビティが平坦な壁を有する場合、得られる四面体研磨粒子は、少なくとも３つの凹状の主側面を有する傾向があり得る。現在、キャビティ壁を凹状にする（キャビティ容積が増加する）ことによって、少なくとも３つの実質的に平面の主側面を有する四面体研磨粒子を得ることが可能であることが分かっている。凹部の度合いは、概ね、セラミック前駆体分散体の固形分含有量に依存する。
【００６９】
更なる操作は、得られた前駆体四面体研磨粒子を金型キャビティから取り出すことを伴う。前駆体四面体研磨粒子は、重力、振動、超音波振動、真空、又は加圧空気のプロセスを、単独で又は組み合わせて金型に使用し、金型キャビティから粒子を取り出すことによって、キャビティから取り出すことができる。
【００７０】
前駆体四面体研磨粒子は、金型の外で更に乾燥することができる。セラミック前駆体分散体を、金型内で所望のレベルに乾燥する場合には、この追加の乾燥ステップは不要である。しかし、場合によっては、この追加の乾燥ステップを採用し、金型内にセラミック前駆体分散体が滞留する時間を最低限にすることが経済的であり得る。前駆体四面体研磨粒子は、５０℃〜１６０℃、又は１２０℃〜１５０℃の温度で、１０〜４８０分間、又は１２０〜４００分間で乾燥される。
【００７１】
更なる操作は、前駆体四面体研磨粒子をか焼することを伴う。か焼の間、本質的に全ての揮発性材料は除去され、セラミック前駆体分散体に存在していた種々の構成成分が金属酸化物へ変換される。前駆体四面体研磨粒子は、概ね、４００℃〜８００℃の温度に加熱され、遊離水、及び９０重量％を超える任意の揮発性結合材料（bound volatile material）が除去されるまで、この温度範囲内で維持される。任意選択のステップにおいて、含浸プロセスによって改質用添加剤を導入することが望ましい場合がある。水溶性塩は、か焼された前駆体四面体研磨粒子の孔に含浸することによって導入できる。次いで、前駆体四面体研磨粒子を再び予備焼成する。
【００７２】
更なる操作は、か焼された前駆体四面体研磨粒子を焼結して、四面体成形研磨粒子１６を形成することを伴う。焼結前は、か焼された前駆体四面体研磨粒子は完全に緻密ではなく、したがって、四面体研磨粒子として使用するには所望の硬度に欠けている。焼結は、か焼された前駆体四面体研磨粒子を、１０００℃〜１６５０℃の温度まで加熱することによって行われる。か焼された前駆体四面体研磨粒子を焼結温度に曝露して、このレベルの変換を得るための時間の長さは、様々な要因に依存するが、５秒〜４８時間が典型的である。
【００７３】
他の実施形態において、焼結ステップの持続時間は１分間〜９０分間の範囲である。焼結後、四面体研磨粒子は、１０ＧＰａ（ギガパスカル）、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ、又はこれらを超えるビッカース硬度を有することができる。
【００７４】
例えば、か焼温度から焼結温度まで材料を急速に加熱すること、及びセラミック前駆体分散体を遠心分離し、スラッジ及び／又は廃棄物を除去することなどの、追加の操作を使用して、記載したプロセスを変更することができる。更に、必要に応じて、２つ以上のプロセスステップを組み合わせることによってこのプロセスを変更することができる。
【００７５】
四面体研磨粒子１６を形成するための別のプロセスは、非コロイド状固体粒子及び液体ビヒクルを含むスラリーを使用することを含むことができる。非コロイド状固体粒子は、液体ビヒクル中に懸濁され得るが、非コロイド状固体粒子のいくらかの沈殿を有することも許容される。非コロイド状固体粒子の少なくとも一部は、アルファアルミナ又はその前駆体のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、非コロイド状固体粒子は、アルファアルミナ粒子、アルファアルミナ前駆体粒子、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、実質的に全て（例えば、少なくとも９５重量％又は少なくとも９９重量％）、又は全ての非コロイド状固体粒子は、アルファアルミナ粒子、アルファアルミナ前駆体粒子、又はこれらの組み合わせを含む。
【００７６】
アルファアルミナ粒子及び非コロイド状アルファアルミナ前駆体粒子は、個々に、又は両方が存在する場合全体で得られ、スラリーの少なくとも３０、３５、４０、５０体積％、又は更には少なくとも５５体積％を含んでもよい。スラリーは、例えば、増粘剤、チキソトロープ剤、分散剤、湿潤剤、消泡剤、カップリング剤、改質剤又はその前駆体、核形成剤、解膠剤、及び／又は離型剤などの１つ以上の任意選択の添加剤を更に含んでもよい。有用な増粘剤としては、例えば、グアーガム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、及び／又はカルボマーなどの有機増粘剤、並びに、例えばコロイド状ベーマイトなどの無機増粘剤が挙げられる。
【００７７】
改質用添加剤は、四面体成形研磨粒子１６のいくつかの所望の特性を強化するため、又は後に続く焼結ステップの有効性を高めるために機能することができる。改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体は、ミクロンスケール及びサブミクロンスケールの微粒子、ナノコロイド（例えば、ナノメートルスケールのコロイド）、可溶性塩、典型的には水溶性塩及び非可溶性塩の形態であり得る。これらは金属含有化合物を含むことができ、マグネシウム、亜鉛、鉄、ケイ素、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、チタンの酸化物の前駆体、及びこれらの混合物とすることができる。
【００７８】
スラリーに含めるのに好適な核形成剤としては、例えば、アルファアルミナ、アルファ酸化第二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、又は転移の核となる任意の他の材料の微粒子が挙げられる。核形成剤を使用する場合、その量は、アルファアルミナの転移をもたらすのに十分な量である。アルファアルミナ前駆体分散体の核生成が、米国特許第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）に開示されている。
【００７９】
コロイド状ベーマイト増粘剤がスラリーに含まれる場合、解膠剤は安定性を提供するのに有用であり得る。好適な解膠剤としては、酢酸、塩酸、ギ酸及び硝酸等の、一塩基酸又は酸化合物が挙げられる。多塩基酸を使用してもよいが、多塩基酸はスラリーを急速にゲル化することがあり、取り扱い又は追加成分をそこに導入することを困難にする。
【００８０】
いくつかの実施形態では、非コロイド状固体粒子は、アルファアルミナ粒子を含む。アルファアルミナ粒子は、例えば、粉砕又は成形されてもよい。有用なアルファアルミナ粒子は、アルミニウムイオン以外の金属イオン（例えば、Ｆｅ３＋イオン）を含んでもよい。好適なアルファアルミナの例としては、アルファアルミナ白色溶融アルミナ（alpha alumina white fused alumina）、及び褐色溶融アルミナ（brown fused alumina）が挙げられる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、非コロイド状固体粒子は、アルファアルミナ前駆体粒子を含む。本明細書で使用するとき、用語「アルファアルミナ前駆体」は、アルファアルミナ以外の材料を指すことができ、これは、十分な加熱によってアルファアルミナに少なくとも部分的に（例えば、完全に）変換され得る材料を指すことができる。好適なアルファアルミナ前駆体の例としては、ベーマイト（γ−ＡｌＯ（ＯＨ））、ダイアスポア（α−ＡｌＯ（ＯＨ））、バイヤライト（すなわち、α−Ａｌ（ＯＨ）３）、及びギブサイト及びその多形（例えば、ドイル石（doyleite）及びノルドストランド石（nordstrandite））が挙げられる。
【００８２】
非コロイド状固体粒子は、単峰性又は多峰性（例えば、二峰性）であってもよい。例えば、非コロイド状固体粒子は、二峰性分布を有してもよく、約９５％の非コロイド状固体粒子は、約０．７ミクロンのモードを有してもよく、約５％の非コロイド状固体粒子は、約２〜３ミクロンのモードを有してもよい。
【００８３】
本明細書に記載の方法及び四面体成形研磨粒子１６は、スラリー構成成分及び得られた四面体成形研磨粒子１６中の適度な濃度のナトリウムイオンに耐性があることが有利であり、適度な濃度のナトリウムイオンでさえ、ナトリウムイオンを含有する四面体成形研磨粒子１６の研磨特性を著しく低下させる傾向がある従来のゾル−ゲル法とは対照的である。例えば、四面体成形研磨粒子１６が、四面体成形研磨粒子１６の総重量を基準にして、当量基準で、最大約２．５重量％の酸化ナトリウム、０．０３〜２．５重量％の酸化ナトリウム、又は０．０５〜２．５重量％の酸化ナトリウムを含有する場合でも良好な研磨特性を得ることができる。いくつかの実施形態では、四面体成形研磨粒子１６は、四面体成形研磨粒子１６の総重量を基準にして、当量基準で、０．０５〜０．５重量％の酸化ナトリウムを含有する。
【００８４】
液体ビヒクルは、水及び／又は有機溶媒を含んでもよい。液体ビヒクルは、液体ビヒクルの少なくとも５０、６０、７０、８０、９０重量％、又は更には少なくとも９５重量％の量の水を含む。液体ビヒクル中のいずれの有機溶媒も、水溶性であるか、又は少なくとも水混和性である。例としては、低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール）、エーテル（例えば、グリム、及びジグリム）、及びラクタム（例えば、２−ピロリドン）が挙げられる。
【００８５】
スラリーに含まれるアルファアルミナ及び／又はアルファアルミナ前駆体の粒子は、０．４〜２．０ミクロンの範囲、又は０．４〜０．８ミクロンの範囲の平均粒径を有するが、これは必須ではない。いくつかの実施形態では、二峰性又は更には三峰性の粒径分布が有用である。この場合、微粒子に加えて、著しく大きいサイズのものが存在する可能性がある（例えば、０．７の平均粒径は、数％の２〜５ミクロンの粒子で補完される）。成形研磨粒子１６の密度は、真密度の少なくとも９２％であり得る。
【００８６】
次に、スラリーの少なくとも一部分を基材と接触させて、成形体を形成する。基材は、四面体形状を形成するための上記の工具のうちのいずれかであり得る。
【００８７】
スラリーを成形体に形成した後、成形体を少なくとも部分的に乾燥させて、成形研磨前駆体粒子（shaped abrasive precursor particle）を提供する。これは、例えば、オーブン、加熱プラテン、ヒートガン、又は赤外線ヒーターを使用して達成され得る。本明細書で使用するとき、用語「乾燥」は、液体ビヒクルの少なくとも一部分を除去することを指し、これは、特に水の除去を指していてもいなくてもよい。
【００８８】
液体ビヒクルは、高速の蒸発速度で除去することができる。いくつかの実施形態において、蒸発による液体ビヒクルの除去は、液体ビヒクルの沸点を上回る温度で生じる。乾燥温度の上限は、金型を作製する材料によって決まることがある。ポリプロピレン工具では、温度は、概ね、ポリプロピレンの融点未満、好ましくは軟化点未満であるべきである。
【００８９】
乾燥中、スラリーは収縮し、これはキャビティ壁からの後退を引き起こし得る。例えば、キャビティが平坦な壁を有する場合、得られる四面体成形研磨粒子１６は、少なくとも３つの凹状の主側面を有する傾向があり得る。キャビティ壁を凹状にすることによって（キャビティ容積が増加する）ことにより、少なくとも３つの実質的に平面の主側面を有する四面体成形研磨粒子１６を得ることができる。必要とされる凹部の度合いは、概ね、スラリーの固形分含有量に依存する。
【００９０】
次に、成形研磨前駆体粒子の少なくとも一部分が、粒子上に四面体形状を付与するキャビティを有する基材から分離される。これは、例えば、重力、真空、加圧空気、又は機械的方法、例えば、振動（例えば、超音波振動）屈曲及び／又は叩解（beating）などによって達成され得るが、他の方法も使用され得る。
【００９１】
基材から分離されると、成形研磨前駆体粒子の少なくとも一部分は、四面体成形研磨粒子１６に変換される。
【００９２】
次いで、成形研磨前駆体粒子をか焼することができる。か焼の間、本質的に全ての揮発性材料は除去され、スラリーに存在していた種々の構成成分が金属酸化物へ変換される。成形研磨前駆体粒子は、概ね、４００℃〜８００℃の温度に加熱され、遊離水、及び９０重量％を超える任意の揮発性結合材料が除去されるまで、この温度範囲内で維持される。任意選択のステップにおいて、含浸プロセスによって改質用添加剤を導入することが望ましい場合がある。水溶性塩を、か焼された成形研磨前駆体粒子の孔内に含浸することによって導入できる。次いで、成形研磨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。
【００９３】
か焼されたか否かにかかわらず、成形研磨前駆体粒子（又はか焼された成形研磨前駆体粒子）は焼結されて、アルファアルミナを含む四面体成形研磨粒子１６を形成する。四面体成形研磨粒子１６は、焼結後にセラミックである。焼結前は、（任意選択的にか焼された）成形研磨前駆体粒子は完全に緻密ではなく、したがって、四面体成形研磨粒子１６として使用するには所望の硬度に欠けている。焼結は、（任意選択的にか焼された）成形研磨前駆体粒子を１０００℃〜１６５０℃の温度に加熱することによって行うことができる。高密度化を得るために必要とされる加熱時間は、様々な要因に依存するが、５秒〜４８時間の時間が無難である。この方法に関する更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１５／０２６７０９７号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚ）で確認できる。
【００９４】
研磨層は、粉砕研磨粒子（crushed abrasive particle）などの更なる研磨粒子を含むことができる。存在する場合、粉砕研磨粒子は、研磨層の約５重量％〜約９６重量％、若しくは約１５重量％〜約５０重量％の範囲であってもよく、又は約５重量％、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９６重量％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。好適な粉砕研磨粒子の例としては、例えば、溶融酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、商品名３Ｍ  ＣＥＲＡＭＩＣ  ＡＢＲＡＳＩＶＥ  ＧＲＡＩＮとして３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）から市販されているもの等のセラミック酸化アルミニウム材料、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、ゾル−ゲル誘導研磨粒子、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩、酸化スズ、シリカ（石英、ガラスビーズ、グラスバブルズ、及びガラスファイバーなど）、ケイ酸塩（タルク、粘土（例えば、モンモリロナイト）、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸塩カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、及びケイ酸ナトリウムなど）、フリント、並びにエメリーの粉砕粒子が挙げられる。
【００９５】
研磨層は、二次形成された研磨粒子を更に含むことができる。二次形成された研磨粒子は、正三角形プレート形状などの非四面体形状を有することができる。存在する場合、二次形成された研磨粒子は、研磨層の約５重量％〜約９５重量％、若しくは研磨層の約２０重量％〜約７０重量％の範囲であってもよく、又は５重量％、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５重量％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
【００９６】
研磨層は、例えば、充填剤、研削助剤、湿潤剤、界面活性剤、染料、顔料、カップリング剤、接着促進剤、及びこれらの組み合わせなどの添加剤を更に含むことができる。充填剤の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、クレイ、メタケイ酸カルシウム、ドロマイト、硫酸アルミニウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。研削助剤の好適な例としては、研磨の化学的及び物理的プロセスに影響を及ぼし、それにより性能の改善をもたらす粒子状材料が挙げられる。研削助剤は、多様な異なる材料を包含し、無機であっても有機であってもよい。研削助剤の化学物質群の例としては、ワックス、有機ハライド化合物、ハライド塩、並びに金属及びそれらの合金が挙げられる。有機ハライド化合物は、研磨中に分解し、ハロゲン酸又はガス状のハライド化合物を放出できる。こうした材料の例としては、塩素化ワックス、例えばテトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン、及びポリ塩化ビニルが挙げられる。ハライド塩の例としては、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。金属の例としては、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄及びチタンが挙げられる。他の研削助剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛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また、本発明の範囲内にあり、いくつかの事例において、これは、相乗的効果をもたらすことができる。一実施形態において、研削助剤は、氷晶石又はテトラフルオロホウ酸カリウムである。こうした添加剤の量は、所望の性質を付与するように調整することができる。存在する場合、添加剤は、研磨層の約５重量％〜約９５重量％、若しくは研磨層の約２０重量％〜約７０重量％の範囲であってもよく、又は５重量％、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５重量％の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
【００９７】
様々な方法を本開示の研磨物品のいずれかの作製に使用することができる。例えば、被覆研磨物品１０は、バッキング上にメイクコート１４を適用することによって形成することができる。メイクコート１４は、ロールコーティングなどの任意選択の好適な技術によって適用することができる。次いで、研磨粒子１６をメイクコート１４上に堆積させることができる。一方、研磨粒子１６とメイクコート配合物とを混合してスラリーを形成し、次いでこれをバッキング１２に適用することができる。被覆研磨物品１０が、四面体研磨粒子１６、粉砕研磨粒子、及び二次形成された研磨粒子を含む場合、これらの粒子は、粒子型によって分類される別個の群として、又は一緒に適用され得る。研磨粒子がバッキング１２上に堆積されると、メイクコート１４は、高温又は室温で一定時間硬化され（cured at an elevated temperature or at room temperature for a set amount of time）、研磨粒子はバッキング１２に付着する。次いで、サイズコートを、被覆研磨物品上に任意選択的に適用することができる。
【００９８】
研磨粒子１６は、任意選択の好適な技術によってバッキング１２上に堆積され得る。例えば、研磨粒子１６は、バッキング１２上にドロップコーティング技術又は静電コーティング技術によって堆積させることができる。ドロップコーティングでは、研磨粒子１６は、メイクコート１４上に堆積された自由形態である。静電コーティング技術の一例では、静電的に帯電した（electrostatically charged）振動フィーダーを使用して、研磨粒子１６を、供給面（feeding surface）からバッキング１２の背後に位置する導電性部材（conductive member）に向けて推進することができる。いくつかの実施形態では、供給面は実質的に水平であり得、コーティングされたバッキングは、実質的に垂直に移動することができる。研磨粒子１６は、フィーダーから電荷を拾い、導電性部材によってバッキングに向かって引き寄せられる。
【００９９】
四面体研磨粒子１６の場合、主表面に実質的に垂直な方向（例えば、ｚ方向に沿った）でバッキングから離れるように配向された頂点を有するこれら粒子の高い割合を、ドロップコーティング又は静電コーティング技術のいずれかによって得ることができる。いかなる理論にも束縛されるものではないが、本発明者らは、四面体研磨粒子１６の高度な対称性により、頂点（例えば、頂点４０）がバッキングから離れるように配向されると考えている。これは、各頂点（例えば、頂点４０）が、面（例えば、面２２）のうちの１つの反対側にあるためである。四面体研磨粒子１６が、バッキング１２上に載り、面のうちの１つがバッキング１２と接触する確率が高く、その結果、面（例えば、面２２）の反対側の頂点（例えば、頂点４０）がバッキング１２から離れるように配向される。
【０１００】
四面体研磨粒子１６に関して本明細書に記載のように、これらの研磨粒子の一部は、実質的に同じ方向に（例えば、ｘ−ｙ方向に沿って）配向された頂点のうちの３つを有することができる。これは、例えば、堆積技術と併せて精密な開口スクリーン（apertured screen）を用いることによって達成することができる。開口スクリーンは、四面体研磨粒子１６を特定の回転に位置付けするように構成することができ、それにより、四面体研磨粒子１６は、いくつかの特定の配向で精密な開口スクリーンにのみ収まることができる。例えば、四面体研磨粒子１６の断面よりもわずかに大きい矩形開口部は、２つの可能な１８０度反対のｚ方向回転配向のうちの１つにて、四面体研磨粒子１６を配向する矩形プレートに含めることができる。
【０１０１】
四面体研磨粒子１６の回転を制御することに加えて、スクリーンは、四面体研磨粒子１６を所定のパターンに配置するのを補助することができる。例えば、スクリーンのアパーチャは、同心円又は平行線の群として配置され得る。同心円状に配置されている四面体研磨粒子１６のパターンは、操作中に回転するホイールとして成形された研磨物品によく適している場合がある。平行線に配置されている四面体研磨粒子１６のパターンは、連続ベルトとして成形された研磨物品によく適している場合がある。
【０１０２】
穿孔されたスクリーン（perforated screen）が使用される例では、バッキング１２は、メイクコート１４でコーティングされてもよく、四面体研磨粒子１６を含む精密な開口スクリーン表面に平行に位置付けられてもよく、メイクコート１４は、アパーチャ内の四面体研磨粒子に面している。その後、コーティングされたバッキング及び精密な開口スクリーンを接触させて、四面体研磨粒子１６をメイクコート１４に接着させる。四面体研磨粒子１６は、例えば、スクリーン上の保持部材（retaining member）を解放するか、又は静電場を除去することによって放出される。次いで、四面体研磨粒子１６は、メイクコート１４上に堆積される。
【０１０３】
本明細書に記載の研磨物品はワークピースを研磨するために使用できる。ワークピースを研磨することは、被覆研磨物品１０の少なくとも一部分を、ワークピースの表面と摩擦接触させることを含み得る。被覆研磨物品１０がワークピースと接触すると、ワークピース又は研磨物品１０の少なくとも一方が他方に対して移動する。これにより、ワークピースの表面の少なくとも一部分が摩耗する。
【０１０４】
用いた用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用したものであり、そのような用語及び表現を使用する際、図示及び記載する特徴又はその一部分の均等物を除外する意図はなく、本開示の実施形態の範囲内で様々な修正形態が可能であることが理解される。したがって、特定の実施形態及び任意選択の特徴によって、本開示を具体的に開示したが、本明細書に開示する概念の修正形態及び変形形態を、当業者であれば用いることができ、そのような修正形態及び変形形態は、本開示の実施形態の範囲内であると見なされることが理解されるべきである。
【実施例】
【０１０５】
本開示の様々な実施形態は、例示によって提供される以下の実施例を参照することによって、よりよく理解することができる。本開示は、本明細書に記載されている実施例に限定されない。
【０１０６】
材料
別段の記載がない限り、全ての試薬は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）などの化学ベンダから得られたか、入手可能であるか、公知の方法で合成することができる。別段の記載がない限り、全ての比は乾燥重量による。
【０１０７】
本実施例で使用される材料及び試薬に関する略語は表１のとおりである。
【表１−１】
2020519468.tif 000003
【表１−２】
2020519468.tif 000004
【０１０８】
成形研磨粒子の形成
ＳＡＰ１の形成
以下のレシピを用いて、ベーマイトのゾル−ゲルのサンプルを作製した：商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」（Ｓａｓｏｌ，Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ）を有する酸化アルミニウム一水和物粉末（８００部）を、水（１２００部）及び７０％水性硝酸（７２部）を含有する溶液と１１分間、高せん断混合によって分散させた。得られたゾル−ゲルを、コーティングする前に少なくとも１時間エージングした。ゾル−ゲルを、深さ０．１ミリメートル（ｍｍ）及び各辺０．３０ｍｍである三角形の形状をした金型キャビティを有する製造工具内へ押し込んだ。金型の側壁と底部との間の抜け勾配αは９８度であった。このゾル−ゲルを、製造工具の開口部が完全に充填されるように、パテナイフでキャビティ内へ押し込んだ。離型剤、メタノール中０．２％ピーナッツオイルを使用して、製造工具内のオープンキャビティを充填するためにブラシを用いて、製造工具をコーティングした。余剰のメタノールを、フード内で室温にて蒸発させた。ゾル−ゲルコーティングした製造工具を室温にて少なくとも１０分間空気乾燥させると、離型剤の濃度（メタノールの蒸発後）０．０８ｍｇ／ｉｎ２、及びコーティングの平均厚さ（メタノールの蒸発前）１３８ミクロンが得られた。前駆体の成形研磨粒子は、超音波ホーン上を通過させることによって、製造工具から取り出した。前駆体の成形研磨粒子を、およそ６５０℃にてか焼し、次いで、以下の濃度の混合硝酸塩溶液（酸化物として報告）で飽和させた：ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３及びＬａ２Ｏ３それぞれ１．８％。余剰の硝酸塩溶液を除去し、飽和の前駆体の成形研磨粒子を乾燥させ、その後、粒子を再び６５０℃にてか焼し、およそ１４００℃にて焼結した。か焼及び焼結の両方を、回転チューブキルンを用いて実施した。焼成された成形研磨粒子（fired shaped abrasive particle）は、約０．１５ミリメートル（辺長）×０．０４ミリメートル厚さとした。成形研磨粒子の平均曲率半径を、粒子の開口側の面先端（open face tips）の平均曲率半径として求めた。曲率半径は、開口側の面の先端を含む成形研磨粒子の開口側の面と直交する方向で見たときに、会合して先端を形成する、成形研磨粒子の開口側の面の２つの辺上の点であって、２つの辺のそれぞれが直線から曲線へ移行する点である、先端の曲線が開始する点を通る、最小円の半径として求めた。４個の粒子から、１２の半径の平均が取られ、２．０ミクロンになる。
【０１０９】
ＳＡＰ２の形成
「ＳＡＰ１の形成」で概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ゾル−ゲルは、０．２５ｍｍの深さ及び各辺０．３０ｍｍの四面体形状の金型キャビティを有する製造工具に押し込んだ点が異なる。金型の側壁と底部との間の抜け勾配αは９８度であった。焼成された成形研磨粒子は、約０．１５ミリメートル（辺長）×０．１２ミリメートル厚さとした。得られた成形研磨粒子の平均曲率半径は、ＳＡＰ１の形成に関する実施例において記載している曲率半径の一般的測定方法に従った測定で２．０ミクロンであった。
【０１１０】
ＳＡＰ３の形成
「ＳＡＰ１の形成」で概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ゾル−ゲルは、０．１４ｍｍの深さ及び各辺０．４１ｍｍの三角形の形状をした金型キャビティを有する製造工具に押し込んだ点が異なる。金型の側壁と底部との間の抜け勾配αは９８度であった。焼成された成形研磨粒子は、約０．２０ミリメートル（辺長）×０．０５ミリメートル厚さとした。得られた成形研磨粒子の平均曲率半径は、ＳＡＰ１の形成に関する実施例において記載している曲率半径の一般的測定方法に従った測定で２．０ミクロンであった。
【０１１１】
ＳＡＰ４の形成
「ＳＡＰ１の形成」で概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ゾル−ゲルは、０．３３ｍｍの深さ及び各辺０．４１ｍｍの四面体形状の金型キャビティを有する製造工具に押し込んだ点が異なる。金型の側壁と底部との間の抜け勾配αは９８度であった。焼成された成形研磨粒子は、約０．２０ミリメートル（辺長）×０．１６ミリメートル厚さとした。得られた成形研磨粒子の平均曲率半径は、ＳＡＰ１の形成に関する実施例において記載している曲率半径の一般的測定方法に従った測定で２．０ミクロンであった。
【０１１２】
実施例１
フェノールメイク樹脂ＭＲ１の調製
３リットルの容器に、８００グラムのＰＦ１、２００グラムのＥＣ−１１９７、３０グラムのＡＤ−３３、及び１００グラムの水を入れた。混合物をオーバーヘッド撹拌機で１５分間２２℃で撹拌した。
【０１１３】
フェノールサイズ樹脂ＳＲ１の調製
２３７ｍｌの容器に、７０グラムのＰＦ１及び３０グラムの水を入れた。混合物をオーバーヘッド撹拌機で１５分間２２℃で撹拌した。
【０１１４】
幅１０ｃｍの５ｍｉｌのポリエステルフィルムを、０．０２５ｍｍに設定された１０ｃｍ幅のコーティングナイフを使用してメイク樹脂ＭＲ１でコーティングし、約８．７ｇ／ｍ２のコーティング重量を得た。ナイフは、ＧＡＲＤＣＯ（Ｐｏｍｐａｎｏ  Ｂｅａｃｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）から市販されている。次に、ＳＡＰ２ミネラルを、独自の静電コーターを用いてメイク樹脂層にコーティングした。ミネラルコーティング重量は、約３８．５ｇ／ｍｍ２であった。被覆研磨材を９０℃で１．５時間、及び１０２℃で１２時間硬化させた。被覆研磨粒子のＳＥＭ画像を図６に示す。
【０１１５】
比較例Ａ
実施例１に概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ＳＡＰ２の代わりに３３．５ｇ／ｍ２のミネラル重量を有するＳＡＰ１を使用した点が異なる。被覆研磨粒子のＳＥＭ画像を図７に示す。
【０１１６】
実施例２
幅１０ｃｍの５ｍｉｌのポリエステルフィルムを、０．０２５ｍｍに設定された１０ｃｍ幅のコーティングナイフを使用してメイク樹脂ＭＲ１でコーティングし、約８．７ｇ／ｍ２のコーティング重量を得た。ナイフは、ＧＡＲＤＣＯ（Ｐｏｍｐａｎｏ  Ｂｅａｃｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）から市販されている。次に、ＳＡＰ２ミネラルを、独自の静電コーターを用いてメイク樹脂層にコーティングした。ミネラルコーティング重量は、約３８．５ｇ／ｍ２であった。被覆研磨材を９０℃で１．５時間、及び１０２℃で１時間硬化させた。サイズ樹脂ＳＲ１を、塗料ローラーを用いてメイク及びミネラル構造上にコーティングした。サイズ樹脂の重量は約２９ｇ／ｍ２であった。得られた構造物を９０℃で１時間、及び１０２℃で１２時間硬化させた。
【０１１７】
比較例Ｂ
実施例１Ａに概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ＳＡＰ２の代わりに３３．５ｇ／ｍ２のミネラル重量を有するＳＡＰ１を使用した点が異なる。サイズ重量は、２９ｇ／ｍ２の代わりに約２５ｇ／ｍ２であった。
【０１１８】
走査電子顕微鏡による粒子配向分析
実施例１及び比較例Ａに従って作製したＳＡＰ１及びＳＡＰ２を含有する被覆研磨物品のサンプルを、サイズ樹脂の適用前に得た。続いて、各サンプルを、１／８装着プラグ上にカーボンテープで装着し、Ｄｅｎｔｏｎ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｓｋ−５スパッタコーター内の金でスパッタコーティングした。次いで、コーティングされたサンプルを有する装着プラグを、ＪＥＯＬ−ＪＳＭ−７６００Ｆ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）チャンバ内に配置した。サンプルが撮像される準備が整った時点で、顕微鏡写真を５０倍の倍率で４５度傾けて撮影した。実施例１及び比較例Ａのサンプルについて収集した画像の比較を図６及び図７に各々示す。単位面積当たりのバッキングから垂直に外向きに尖った先端の数（約５．５６ｍｍ２）を手動で計数し、ＰＳＧ粒子の配向結果（PSG particle orientation result）として以下に報告した。１６２個の研磨粒子のうちの１５７個（研磨粒子の９７％）は、実施例１のサンプルについてバッキングから垂直に外向きに尖った先端を配向した。１１４個の研磨粒子のうちの４８個（研磨粒子の４２％）は、比較例Ａのサンプルについてバッキングから垂直に外向きに尖った先端を配向した。
【０１１９】
性能試験Ａ
実施例２及び比較例Ｂから生成した被覆研磨物品を、以下の内容で試験した。幅１．６ｃｍ×直径５．４ｃｍの１０１０マイルドカーボンスチールリングワークピース（mild carbon steel ring workpiece）の重量を測定して、初期重量を得た。ワークピースを、ねじ山が設けられたボルトによってモーター駆動された７５ｃｍの円形シャフトの端部に取り付けた。次に、幅１．８ｃｍ×１７ｃｍの被覆研磨材試験サンプルを取り付けシステムに螺合し、研磨材がワークピースと接触するようにした。研磨材及びワークピースの試験接触面積は、約１．８ｃｍ×１．８ｃｍであった。ワークピースを、試験中に少量の水流（０．５ｍｌ／秒）にさらした。３．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力を接触領域上にかけた。試験は、ワークピースを１００回転／分で順方向に７秒間、次いで逆方向に７秒間回転させることを伴った。ワークピースを取り出し、重量を測定し、初期重量と比較して、除去された金属の量を測定した。ワークピースの表面粗さを粗面計（profilometer）で測定し、ＲＡ（マイクロメートル）及びＲＺ（マイクロメートル）として報告した。
【０１２０】
表２の性能は、四面体のオープンコート（open coat）及びチャネル形成の利点を示す。
【表２】
2020519468.tif 000005
【０１２１】
実施例３
３リットルの容器に、８０グラムのＰＦ１、２０グラムのＥＣ−１１９７、３グラムのＡＤ−３３、及び５０グラムの水を入れた。混合物をオーバーヘッド撹拌機で１５分間２２℃で撹拌した。
【０１２２】
幅１０ｃｍの５ｍｉｌのポリエステルフィルムを、０．０２５ｍｍに設定された１０ｃｍ幅のコーティングナイフを使用してメイク樹脂ＭＲ１でコーティングし、約９．５ｇ／ｍ２のコーティング重量を得た。ナイフは、ＧＡＲＤＣＯ（Ｐｏｍｐａｎｏ  Ｂｅａｃｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）から市販されている。次に、ＳＡＰ２ミネラルを、独自の静電コーターを用いてメイク樹脂層にコーティングした。ミネラルコーティング重量は、約４３ｇ／ｍ２であった。被覆研磨材を９０℃で１．５時間、及び１０２℃で１時間硬化させた。サイズ樹脂ＳＲ１を、塗料ローラーを用いてメイク及びミネラル構造上にコーティングした。サイズ樹脂の重量は約３９ｇ／ｍ２であった。得られた構造物を９０℃で１時間、及び１０２℃で１２時間硬化させた。
【０１２３】
比較例Ｃ
サンプルは、３Ｍ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から市販されている３７２Ｌ（６０ｕ）のマイクロフィニッシングフィルム研磨材であった。マイクロフィニッシングフィルム研磨材は、ポリエステルフィルム上のミクロングレードの酸化アルミニウムである。
【０１２４】
表３の性能は、四面体のオープンコート及びチャネル形成の利点を示す。
【表３】
2020519468.tif 000006
【０１２５】
実施例４
メイク樹脂を、表４に列挙する組成に従って調製した。プレミックスは、７０％のＥＰ１及び３０％のＡＣＲを混合することによって調製した。５５．４０％のプレミックスに対して、０．６０％のＢＹＫ−Ｗ９８５、４０％のＭｉｎｅｘ  １０、３％のＣＰＩ  ６９７６、及び１％のＩｒｇａｃｕｒｅ  １１７３。この配合物を、均質になるまで、２４℃にて３０分間撹拌した。
【表４】
2020519468.tif 000007
【０１２６】
７０％のＥＰ１及び３０％のＡＣＲを予備混合することによって、サイズ樹脂を調製した。５５．０６％のプレミアムサイズのプレミックスに対して、０．５９％のＢＹＫ−Ｗ９８５、３９．９５％のＭｉｎｅｘ  １０、３％のＣＰＩ  ６９７６、１％のＩｒｇａｃｕｒｅ  １１７３、及び０．４０％のＳ９。この配合物を、均質になるまで、２４℃にて３０分間撹拌した。
【０１２７】
ステアリン酸カルシウム系スーパーサイズ樹脂は、７４．７％ステアリン酸カルシウム分散体（Ｄｅｖｆｌｏ  ４０ＣＭ  Ｘ）、１２％スチレンアクリルエマルション（ＪＣ  ＬＭＶ７０５１）、０．３％消泡剤（ＨＬ２７）、０．１３％のＤＯＷＩＣＩＬ  ＱＫ−２０、及び０．０７％のＫＡＴＨＯＮ  ＣＧ−ＩＣＰを、高速ミキサーを使用して、１２．８％水中の殺生物剤として混合することによって調製した。この配合物を、均質になるまで、２４℃にて撹拌した。
【０１２８】
フィルムバッキング（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から「ＳＣＯＴＣＨＰＡＫ」として入手）を、１０ｇ／ｍ２のエポキシ−アクリレートメイク樹脂でコーティングした。１組のＤバルブ及び１組のＶバルブの両方が６００Ｗ／ｉｎ（２３６Ｗ／ｃｍ）で動作するＵＶフュージョンシステムにコーティングを暴露し、樹脂を粘着性の部分的に硬化したメイクコートに変換した。次いで、９０％のＡＬＯＸ  Ｐ２４０及び１０％のＳＡＰ２を含有する研磨粒子ブレンドを、静電粒子コーターを用いて、名目上のミネラルコーティング重量５２ｇ／ｍ２でメイクコート上にコーティングした。次いで、ウェブを、１００℃の名目上のウェブ温度設定で、約７秒間、赤外線ヒーターに曝露した。次いで、サイズ樹脂をメイク層と研磨粒子上に、２４０＋（５０ｇ／ｍ２）の名目上の乾燥コーティング重量にロールコーティングし、１組のＨ−バルブ及び２組のＤ−バルブを有するＦｕｓｉｏｎ  ＵＶ  Ｓｙｓｔｅｍで通過させ、３つとも６００Ｗ／ｉｎ（２３６Ｗ／ｃｍ）で５〜１０秒間動作した。次に、それを、１２５℃の目標出口ウェブ温度（target exit web temperature）を有する赤外線オーブンを通して５分間処理した。スーパーサイズ樹脂をコーティングし、その後、１０ｇ／ｍ２のコーティング重量でロールコート技術を用いて適用し、これは６０〜９０℃ゾーンの温度設定で乾燥サイクルを通過する。次いで、得られた被覆研磨物品を、試験するまで、２０〜２４℃及び相対湿度４０〜６０％に維持した。乾燥後、この被覆研磨材のストリップを、当技術分野で知られているようなディスクに変換した。
【０１２９】
比較例Ｄ
実施例４に概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ＳＡＰ２の代わりにＳＡＰ１を使用した点が異なる。
【０１３０】
実施例４及び比較例Ｄの性能試験Ｂ
試験することとなる直径６インチ（１５．２４ｃｍ）の研磨ディスクを、Ｘ−Ｙテーブルに固定されたＯＥＭパネルを備えたＸ−Ｙテーブルの上に配置した電気回転工具上に取り付けた。３／１６サーボを備えた３Ｍ  Ｅｌｉｔｅ  ＤＡ  Ｓａｎｄｅｒをロボットアームに取り付けた。次いで、パネルの幅に沿って、パネルの長さに沿ってＹ方向に横断するように工具をセットした。合計４サイクルで、各サイクルにおいてパネルの長さに沿ったこうした７回の通過を完了した。次に、回転工具を作動させ、荷重なしで６０００ｒｐｍで回転させた。次いで、研磨物品を、パネルに対して２．５度の角度で、１３ｌｂｓのダウンフォース（５．９０ｋｇ）の荷重で押し付けた。次いで、工具を作動させて、所定の経路を通って移動させた。パネルの質量を各１分間のサイクルの前後で測定して、各サイクル後のグラム単位の合計質量損失を求めた。切削を、ＯＥＭパネルの透明コーティング層から除去したグラムで測定した。表５に報告された４つの摩耗サイクルから４つの切削値全てを加えることによって、合計切削を測定した。粗面計を使用して測定した仕上がりを表６に報告した。報告された全てのデータは、６つのサンプル複製からの平均試験結果に基づくものであった。
【表５】
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【表６】
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【０１３１】
実施例５
Ｐ１８０とブレンドされた１０％のＳＡＰ４を有する被覆研磨物品の作製
メイク樹脂及びサイズ樹脂の調製
６９．７０ｇのＵＦ−２０２６、０．０７ｇのＴｅｒｇｉｔｏｌ、０．１５ｇのＡｎｔｉｆｏａｍ  １５１２、及び２０．０ｇのＭｉｎｅｘ  １０を容器に添加し、室温で１時間機械的に撹拌することによってコーティング溶液を調製した。混合後、３．８８ｇの２５％ＮＨ４Ｃｌ水溶液及び４．８０ｇの２８％ＡｌＣｌ３水溶液を、コーティング直前に混合物に添加した。
【０１３２】
フィルムバッキング（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から「ＳＣＯＴＣＨＰＡＫ」として入手）を、１５ｇ／ｍ２のメイク樹脂でコーティングした。次いで、１０％ＰＳＧミネラル粒子（ＳＡＰ４及びＳＡＰ３）を有するＩｍｅｒｙｓ  ＢＦＲＰＬ酸化アルミニウム（ＡＬＯＸ  Ｐ１８０）を、静電粒子コーターを用いて、名目上のミネラルコーティング重量７０ｇ／ｍ２でメイクコート上にコーティングした。次いで、ウェブをオーブンで１７０℃に約２時間さらした。次いで、サイズ樹脂をメイク層と研磨粒子上に名目上の乾燥コーティング重量（６５ｇ／ｍ２）でロールコーティングした。次に、それを、１７０℃の目標出口ウェブ温度を有するオーブンを通して２時間処理した。次いで、得られた被覆研磨物品を、試験するまで、２０〜２４℃及び相対湿度４０〜６０％に維持した。乾燥後、この被覆研磨材のストリップを、当技術分野で知られているようなディスクに変換した。
【０１３３】
比較例Ｅ
ＳＡＰ１を有する被覆研磨物品の作製
実施例５に概ね記載されている手順を繰り返した。ただし、ＳＡＰ２の代わりにＳＡＰ１を使用した点が異なる。
【０１３４】
実施例５及び比較例Ｅの性能試験Ｃ
摩耗性能試験は、ベースコート／クリアコート上で１８０ミネラルグレード用に開発された標準試験を用いて、１８０の異なるロットの総切削を比較した。試験することとなる直径６インチ（１５．２４ｃｍ）の研磨ディスクを、Ｘ−Ｙテーブルに固定されたＯＥＭパネルを備えたＸ−Ｙテーブルの上に配置した電気回転工具上に取り付けた。３／１６サーボを備えた３Ｍ  Ｅｌｉｔｅ  ＤＡ  Ｓａｎｄｅｒをロボットアームに取り付けた。次いで、パネルの幅に沿って、パネルの長さに沿ってＹ方向に横断するように工具をセットした。合計４サイクルで、各サイクルにおいてパネルの長さに沿ったこうした７回の通過を完了した。次に、回転工具を作動させ、荷重なしで１８０分間６７００ｒｐｍで回転させた。次いで、研磨物品を、パネルに対して２．５度の角度で、１５ｌｂｓのダウンフォースの荷重で押し付けた。次いで、工具を作動させて、所定の経路を通って移動させた。パネルの質量を各サイクルの前後で測定して、各サイクル後のグラム単位の合計質量損失を求めた。切削を、ＯＥＭパネルの透明コーティング層から除去したグラムで測定した。表７に報告された４つの摩耗サイクルから４つの切削値全てを加えることによって、合計切削を測定した。報告された全てのサンプルについて、粗面計を使用して測定した仕上がりは同様であった。報告されたデータは、３枚のディスクからの測定値の平均から得た。
【表７】
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【０１３５】
実施例６：回旋状ホイール
回旋状ホイールの製造
Ｒａｎｄｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｃｅｄｏｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）から商品名「ＲＡＮＤＯ  ＷＥＢＢＥＲ」として入手可能なエアレイド繊維ウェブ形成機で、不織布ウェブを形成した。繊維ウェブはＦＩＢ１から形成された。ウェブの重量は、約１２５グラム／平方メートル（ｇｓｍ）であった。ウェブを、水平の２本ロールコーターに運び、５０ｇｓｍの湿潤アドオン重量（wet add-on weight）でプレボンド樹脂を適用した。プレボンド樹脂の組成は以下のとおりであった（成分重量に対する割合）：４４．４％の水、２８．０％のＴ４０３Ｓ、１８．７％のＥＰ１、０．５％のＡＦ、１％のＬＣＤ４１１５、２．９％のＴ４０３ＬｉＳｔ、４．５％のＣＡＲＢＥＺ３Ｓ。コーティングされたウェブを３４５°Ｆ（１７４℃）の対流式オーブン（convection oven）に３分間通すことにより、プレボンド樹脂を非粘着状態に硬化させ、坪量１７６ｇｓｍのプレボンド不織布ウェブを得た。
【０１３６】
四面体成形研磨粒子を含むスラリーを調製し、スラリーは表８に記載の配合を有する。混合中にスラリー中に強い渦を生成するように速度を調整した高せん断ミキサーを使用して、約１０キログラムの重量のバッチでスラリーを調製した。
【表８】
2020519468.tif 000011
【０１３７】
以下のように、予め結合された不織布ウェブから回旋状研磨ホイールを調製した。幅１５インチ（３８センチメートル）×長さ３６０インチ（９１４センチメートル）の切片を、予め結合された不織布ウェブから切り取り、研磨スラリーで飽和させた。次に、飽和して予め結合されたウェブを、直径６インチ（１５センチメートル）のロールからなるロールコーターのニップに通して、１３７３ｇｓｍの所望のスラリーアドオン重量（slurry add-on weight）が得られるまで過剰なスラリーを除去した。典型的には、ウェブは、６フィート／分（１．８３メートル／分）でニップを通過する。コーティングされ予め結合されたウェブを、２１５°Ｆ（１０２℃）に設定した強制空気オーブン（forced air oven）内に２分間置いて、溶媒の過半数を除去した。コーティングされたプレボンドウェブの渦巻き状ラップを、以下「ログ」と呼ぶ、巻き付けられた不織布研磨ウェブ及びコアの外径が約６．６２５インチ（１６．８センチメートル）になるまで、張力下で各ラップを所定の位置に押し付ける圧力ロールによって、繊維ガラスコアの周りに巻き付けた。不織布研磨材の緩い端部をひもでログに固定し、２４５°Ｆ（１１８℃）に設定された強制空気オーブン内に３５時間置いた。オーブンから取り出した後、ログを室温まで冷却し、旋盤上に取り付け、バンの外径を、ダイヤモンドポイント工具を用いて約６インチ（１５．２センチメートル）まで縮小した。次に、ログを、コアの軸に垂直にダイヤモンドソーで切断して、直径約６インチ（１５．２センチメートル）、幅０．５インチ（１．２７センチメートル）を測定し、１インチ（２．５４センチメートル）の中心穴を有するいくつかの回旋状研磨ホイールを形成した。得られた研磨物品の材料密度は、０．０２２ｌｂ／ｉｎ３（０．６１グラム／ｃｍ３）〜０．０２６ｌｂ／ｉｎ３（０．６７グラム／ｃｍ３）であった。
【０１３８】
回旋状ホイールの性能試験
摩耗試験は、比較試験ホイールの研磨効率を測定し、二重スピンドル自動機械（dual-spindle automated machine）を使用して実施した。直径６インチ（１５．２４センチ）×厚さ０．５インチ（１．２７センチメートル）の試験ホイールを一方のスピンドルに取り付け、直径２．０インチ（５．０８ｃｍ）×厚さ０．１２５インチ（３．１７５ミリメートル）の炭素鋼管ワークピース（carbon steel tube workpiece）を他方のスピンドルに取り付けた。ワークピースを３２回転／分で回転させ、研磨ホイールを３６００回転／分で回転するように設定した。研磨ホイール及びワークピースを、８ポンド（３．６３キログラム）の荷重で一緒に押し付けた。この試験の間、予め計量しておいたこの回転管の端部を、予め計量しておいた研磨ホイールに選択された試験荷重で１５秒間隔で押し付け、続いて１５秒の非接触時間を設けた。各研磨試験は、ワークピースが研磨ホイールに接触した合計時間１５分を含んで合計３０分間実行した。合計切削はワークピースの重量損失によって測定し、研磨ホイールの摩耗は研磨ホイールの重量損失によって測定した。結果は、各試験ホイールに対しグラムで切削及び摩耗をとして報告した。鋼切削のグラム及び摩耗したホイールのグラムを表９に示す。
【表９】
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【０１３９】
実施例８：フラップブラシ
Ｒａｎｄｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｃｅｄｏｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）から商品名「ＲＡＮＤＯ  ＷＥＢＢＥＲ」として入手可能なエアレイド繊維ウェブ形成機で、不織布ウェブを形成した。Ｉｎｖｉｓｔａナイロンステープル、４０デニール３インチ繊維、型８５２から作製されたウェブを、約２７０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）に対して、０．５インチの嵩高なウェブに形成した。ウェブを運び、７０ｇｓｍの乾燥アドオン重量（dry add-on weight）でプレボンド樹脂ＰＢ１を噴霧した。プレボンド樹脂（表１０の構成成分）を、３４５°Ｆ（１７４℃）の対流式オーブンに３分間通すことで硬化させ、３４０ｇｓｍのプレボンドを得た。
【０１４０】
表１１及び表１２に記載の配合を有するスラリーＳ１Ａ及びＳ２ＰＳＧを調製して、通常の酸化アルミニウムの性能切削及び仕上がり値を、四面体精密成形研磨（tetrahedron precision shaped abrasive）ＳＡＰ２と比較した。
【０１４１】
プレボンドウェブを二重ロールニップコーターに通して、１００９ｇｓｍの所望のスラリーアドオン重量及び１３４９ｇｓｍの総重量を得た。コーティングされたプレボンドウェブを、１６０℃に設定された強制空気オーブンに２分間通して、指触乾燥（dry to touch）まで硬化した。ウェブを、幅１．２５インチ長さ２０インチのストリップにスリットし、エポキシ接着剤を用いて１．２５インチのコア周辺のフォーマー（former）で保持して、ログを形成した。フォーマーを９３．３℃で４５分間オーブンに入れた。ログをフォーマーから取り出し、更に３０分間オーブン内に置き、「綿毛（fluff）」の形状にした。
【０１４２】
オーブンから取り出した後、ログを室温まで冷却し、旋盤上に取り付けて、外径４．５インチのログを中心に合わせた。次に、ログを、コアの軸に垂直にダイヤモンドソーで切断して、１．２５インチの中心穴で直径４．５インチ及び幅４．０インチのいくつかのブラシを形成した。得られた研磨物品の材料密度は、０．４５グラム／ｃｍ３〜０．５９グラム／ｃｍ３であった。
【表１０】
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【表１１】
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【表１２】
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【０１４３】
フラップブラシの性能試験
Ｘ−Ｙテーブルを利用してブラシをスピンさせ、様々な放置時間にわたって様々なステンレス鋼（ＳＳ）基材上で下向きの圧力で往復運動させる。合計切削をワークピースの重量損失によって測定し、摩損、又はホイールの摩耗をブラシの重量損失によって測定した。
【表１３】
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【表１４】
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【０１４４】
用いた用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用したものであり、そのような用語及び表現を使用する際、図示及び記載する特徴又はその一部分の均等物を除外する意図はなく、本開示の実施形態の範囲内で様々な修正形態が可能であることが理解される。したがって、特定の実施形態及び任意選択の特徴によって、本開示を具体的に開示したが、本明細書に開示する概念の修正形態及び変形形態を、当業者であれば用いることができ、そのような修正形態及び変形形態は、本開示の実施形態の範囲内であると見なされることが理解されるべきである。
【０１４５】
追加の実施形態
以下の例示的な実施形態を示すが、その番号付けは重要度を示すものと解釈されるものではない。
【０１４６】
実施形態１は、
主表面を画定するバッキングと、
メイクコートによりバッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子を含む研磨層と、を含む研磨物品であって、
四面体研磨粒子は、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を含み、４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子の大部分は、実質的に同じ方向に配向された頂点のうちの少なくとも１つを有する、研磨物品を提供する。
【０１４７】
実施形態２は、バッキングが可撓性バッキングである、実施形態１に記載の研磨物品を提供する。
【０１４８】
実施形態３は、バッキングが、ポリマーフィルム、金属箔、織布、編布、紙、加硫繊維、短繊維、連続繊維、不織布、発泡体、スクリーン、積層体から選択される少なくとも１つの材料を含む、実施形態１又は２に記載の研磨物品を提供する。
【０１４９】
実施形態４は、メイクコートが樹脂性接着剤を含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５０】
実施形態５は、樹脂性接着剤が１つ以上の樹脂を含む、実施形態４に記載の研磨物品を提供する。
【０１５１】
実施形態６は、１つ以上の樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、アクリレート樹脂、アミノプラスト樹脂、メラミン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、及びこれらの混合物から選択される、実施形態５に記載の研磨物品を提供する。
【０１５２】
実施形態７は、４つの面のうちの少なくとも１つが実質的に平面である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５３】
実施形態８は、４つの面のうちの少なくとも１つが凹状である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５４】
実施形態９は、４つの面の全てが凹状である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５５】
実施形態１０は、４つの面のうちの少なくとも１つが凸状である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５６】
実施形態１１は、４つの面の全てが凸状である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５７】
実施形態１２は、四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、ゾルゲル誘導アルミナを含む、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５８】
実施形態１３は、四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、アルファアルミナを含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１５９】
実施形態１４は、四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、その上に無機粒子のコーティングを有する、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６０】
実施形態１５は、四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、等しいサイズのエッジを有する、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６１】
実施形態１６は、四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つが、異なるサイズのエッジを有する、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６２】
実施形態１７は、エッジの長さが、独立して、約０．１μｍ〜約２０００μｍの範囲である、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６３】
実施形態１８は、エッジの長さが、独立して、約１５０μｍ〜約２００μｍの範囲である、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６４】
実施形態１９は、四面体研磨粒子が、研磨層の約１重量％〜約９０重量％の範囲である、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６５】
実施形態２０は、四面体研磨粒子が、研磨層の約１０重量％〜約５０重量％の範囲である、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６６】
実施形態２１は、四面体研磨粒子の大部分が、四面体研磨粒子の約７０％〜約１００％の範囲である、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６７】
実施形態２２は、四面体研磨粒子の大部分が、四面体研磨粒子の約９０％〜約１００％の範囲である、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６８】
実施形態２３は、大部分の四面体研磨粒子が、ｚ方向に沿ってバッキングから離れるように配向された頂点を有する、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１６９】
実施形態２４は、大部分の四面体研磨粒子のそれぞれが、バッキングと接触する面を有する、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７０】
実施形態２５は、四面体研磨粒子のうちの少なくとも１つの頂点のうちの少なくとも１つが、凹曲面、凸曲面、点、アパーチャ、隆起部、線、突出部、及び窪みから選択される少なくとも１つの表面特徴部を有する、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７１】
実施形態２６は、四面体研磨粒子の少なくとも一部分が、実質的に同じ方向に配向された３つの頂点を有する、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７２】
実施形態２７は、実質的に同じ方向に配向された頂点のうちの３つを有する四面体研磨粒子の部分が、四面体研磨粒子の約１％〜約１００％の範囲である、実施形態２６に記載の研磨物品を提供する。
【０１７３】
実施形態２８は、頂点の曲率半径が、独立して約０．５μｍ〜約８０μｍの範囲である、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７４】
実施形態２９は、四面体研磨粒子が、バッキングの第１の側面の表面積の約１０％〜約９５％にわたって分布している、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７５】
実施形態３０は、四面体研磨粒子が、バッキングの第１の側面の表面積の約１０％〜約５０％にわたって分布している、実施形態１〜２９のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７６】
実施形態３１は、四面体研磨粒子がバッキング上にランダムに分布している、実施形態１〜３０のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７７】
実施形態３２は、四面体研磨粒子が、バッキング上の所定のパターンに従って分布している、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７８】
実施形態３３は、研磨層が複数の粉砕研磨粒子を更に含む、実施形態１〜３２のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１７９】
実施形態３４は、粉砕研磨粒子が、研磨層の約５重量％〜約９６重量％の範囲である、実施形態３３に記載の研磨物品を提供する。
【０１８０】
実施形態３５は、粉砕研磨粒子が、研磨層の約１５重量％〜約５０重量％の範囲である、実施形態３３に記載の研磨物品を提供する。
【０１８１】
実施形態３６は、研磨層が、複数の二次形成された研磨粒子を更に含む、実施形態１〜３５のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１８２】
実施形態３７は、二次形成された研磨粒子が非四面体形状を有する、実施形態３６に記載の研磨物品を提供する。
【０１８３】
実施形態３８は、複数の二次形成された研磨粒子が、研磨層の約５重量％〜約９５重量％の範囲である、実施形態３６又は３７に記載の研磨物品を提供する。
【０１８４】
実施形態３９は、研磨物品が研削ホイール又はその一部分である、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１８５】
実施形態４０は、研削ホイールが、中央部凹状研削ホイール又はその一部分である、実施形態３９に記載の研磨物品を提供する。
【０１８６】
実施形態４１は、研磨物品が、カットオフホイール又はその一部分である、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１８７】
実施形態４２は、研磨物品が、ベルト又はその一部分である、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１８８】
実施形態４３は、ベースが、複数の繊維、フィラメント、又はこれらの組み合わせを含む不織布ウェブである、実施形態１〜４２のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。
【０１８９】
実施形態４４は、複数の繊維が、加硫繊維、短繊維、連続繊維、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態４３に記載の研磨物品を提供する。
【０１９０】
実施形態４５は、研磨物品がフラップブラシであり、フラップブラシが、
外面を含むコアと、
コアの外面に接着された複数のフラップであって、各フラップが不織布ウェブを含む、フラップと、を含む、実施形態４３又は４４に記載の研磨物品を提供する。
【０１９１】
実施形態４６は、研磨物品が回旋状研磨ホイールであり、回旋状研磨ホイールは、
外面を含むコアと、
コアの外面の周りに渦巻状に巻き付けられ、これに固着されている不織布ウェブと、を含む、実施形態４３又は４４に記載の研磨物品を提供する。
【０１９２】
実施形態４７は、
主表面に沿って表面を画定するバッキングと、
樹脂性接着剤を含むバインダーによってバッキングに取り付けられた複数の四面体研磨粒子を含む研磨層と、を含む研磨物品であって、
四面体研磨粒子が、４つの頂点で終端する６つのエッジによって接合された４つの面を有し、４つの面のそれぞれの１つは、４つの面のうちの３つに接触し、四面体研磨粒子の約９０％〜約１００％は、これらの間の接触点で主表面に垂直な方向に沿ってバッキングから離れるように配向された頂点のうちの１つを有する、研磨物品を提供する。
【０１９３】
実施形態４８は、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の研磨物品の製造方法であって、
複数の四面体研磨粒子をバッキング上に配置することと、
複数の四面体研磨粒子をバッキング上に接着させて、研磨物品を形成することと、を含む、製造方法を提供する。
【０１９４】
実施形態４９は、複数の四面体研磨粒子を配置することが、粒子をドロップコーティングすることを含む、実施形態４８に記載の製造方法を提供する。
【０１９５】
実施形態５０は、複数の四面体研磨粒子を配置することが、粒子を静電コーティングすることを含む、実施形態４８に記載の製造方法を提供する。
【０１９６】
実施形態５１は、複数の四面体研磨粒子を配置することが、複数の四面体研磨粒子をスクリーンに通すことを含む、実施形態４８〜５０のいずれか１つに記載の製造方法を提供する。
【０１９７】
実施形態５２は、ワークピースを研磨する方法を提供し、当該方法は、
実施形態１〜４７のいずれか１つに記載の研磨物品、又は実施形態４８〜５１のいずれか１つに記載の製造方法に従って形成された研磨物品の少なくとも一部分を、ワークピースの表面と摩擦接触させることと、
ワークピース又は研磨物品のうちの少なくとも１つを移動させて、ワークピースの表面の少なくとも一部分を研磨することと、を含む。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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