JP2013530061A - 被覆研磨材物品 - Google Patents

Abstract

メーク層、研磨粒子層、及びサイズ層が所定の被覆パターンに従って基材上に被覆された研磨材物品が、提供される。３つの構成要素が全て互いに略位置合わせされ、それにより、被覆されていない領域が基材全体に延在して広がっている。好都合にも、この構成は、以前に開示された研磨材物品と比べて優れたカール抵抗を示す被覆研磨材を提供する。その上、この構成は負荷に耐え、層間剥離に抗し、可撓性が増強されているため、従来の粘着性物品と同じレベルの性能を得るのに必要な原料の量を減らす。

Description

被覆研磨材物品（coated abrasive article）、及びその製造方法が提供されている。更に詳細には、パターン化された被覆を用いた被覆研磨材物品に加え、その製造方法も提供されている。

被覆研磨材物品は、商業及び工業用の用途の両方で研磨、粉砕、及び艶出し操作に一般的に使用される。これらの操作は、木材、木材に類する材料、プラスチック、ガラス繊維、軟質金属、エナメル表面、及び塗装表面など様々な基材に対して実施される。被覆研磨材によっては、湿潤又は乾燥環境のいずれでも使用できるものがある。湿潤環境における一般的な用途としては、フィラー研磨、パテ研磨、プライマー研磨、及び塗装仕上げが挙げられる。

一般に、これらの研磨材物品は、研磨粒子が接着される紙又はポリマー基材を包含する。研磨操作中に粒子を基材に固着させるために、１種以上の堅い弾性バインダーを使用して研磨粒子を接着し得る。製造プロセスでは、これらのバインダーは多くの場合、流動可能な状態で処理され、基材及び粒子を被覆された後、続いて所望の構造で係止するように固化されて、完成した研磨製品になる。

一般的な構造において、基材は主表面を有し、この主表面は最初に「メーク」層で被覆される。次いで、メーク層上に研磨粒子が堆積し、結果として、メーク層に少なくとも部分的に粒子が埋め込まれるようになる。その後、メーク層の固化（例えば、架橋）によって粒子が固着する。その時点で、「サイズ」層と呼ばれる第２の層が、そのメーク層及び研磨粒子を覆うように被覆し、更に固化される。サイズ層は、粒子を更に安定化させて、研磨材物品の強度及び耐久性をも更に増強させる。任意選択的に、被覆研磨材物品の特性を修正するための付加的な層を追加してもよい。

被覆研磨材物品は、特定の性能特性に基づいて評価し得る。第１に、そのような物品は、切削と仕上げとのバランスが望ましいものでなければならない。即ち、材料をワークピースから取り出す際の効率と、完結した表面の平滑度とが許容できるものでなければならない。第２に、研磨材物品は、過剰な「負荷（loading）」、あるいは研磨粒子の間に破片又は削り屑が閉じ込められて被覆研磨材の切削能力を妨げたときに起こる目詰まり（clogging）を更に回避しなければならない。第３に、研磨材物品は、可撓性、及び長期にわたって使用できる耐久性の両方を備えていなければならない。

湿式の研磨材用途では、独特の課題が提供され得る。研磨材シートは、長時間、時には２４時間を超えて水に浸漬し得る。湿潤環境において商業的な被覆研磨材物品に発生する特定の問題は、これらの被覆物品がカールする傾向にあることである。研磨材物品のカールは、ユーザーにとって大迷惑なこともあり得る。これに類する影響は、研磨材物品が湿った環境で保管されている場合にも発生し得る。カールを軽減する目的から、製造プロセスで研磨材シートを予め撓曲することもあるが、これには使用時のカールを防ぐ効果は概してない。

本開示は、メーク層、研磨粒子層、及びサイズ層が所定の被覆パターンに従って基材上に被覆された被覆研磨材物品を提供する。３つの構成要素が全て互いにこのパターンに従って実質的に位置合わせされ、それにより、被覆されていない領域が基材全体に延在して広がっている。この構成では好都合なことに、従来の研磨材物品と比べて優れたカール抵抗を示す被覆研磨材が提供される。その上、この構成は負荷に耐え、層間剥離に抗し、可撓性が増強されているため、従来の粘着性物品と同じレベルの性能を得るのに必要な原料の量を減らす。

一態様において、研磨材物品が提供される。本研磨材物品は、主表面を有する可撓性基材と、主表面に接触し、かつ主表面全体に所定のパターンで延在するメーク樹脂と、メーク樹脂に接触し、かつ主表面の平面に垂直な方向から見てメーク樹脂に略位置合わせされる研磨粒子と、研磨粒子及びメーク樹脂の両方に接触し、主表面の平面に垂直な方向から見て研磨粒子及びメーク樹脂の両方に略位置合わせされるサイズ樹脂と、を含み、メーク樹脂に接触する主表面の領域は、メーク樹脂に接触していない主表面の領域と同一平面上にある。

別の態様においては、略平らな主表面を有する可撓性基材と、主表面に離散した複数の島と、を含む研磨材物品が提供され、各島は、基材に接触するメーク樹脂と、メーク樹脂に接触する研磨粒子と、メーク樹脂、研磨粒子、及び基材に接触するサイズ樹脂と、を含み、隣接する島々の間に位置する基材の領域は、メーク樹脂、研磨粒子、又はサイズ樹脂に接触しない。

更に別の態様においては、主表面を有する可撓性基材と、主表面の少なくとも一部に接触するメーク樹脂と、メーク樹脂に接触し、かつ主表面の平面に垂直な方向から見てメーク樹脂に略位置合わせされる研磨粒子と、研磨粒子及びメーク樹脂の両方に接触し、かつ主表面の平面に垂直な方向から見て研磨粒子及びメーク樹脂の両方に略位置合わせされるサイズ樹脂と、を含む研磨材物品が提供され、メーク樹脂は最高で３０％の被覆率を有する。

更に別の態様においては、研磨材物品の製造方法が提供され、この方法は、主表面に沿った複数の領域がメーク樹脂で被覆されるように、略平らな基材の主表面にメーク樹脂を選択的に塗布する工程と、メーク樹脂が優先的に研磨粒子で被覆されるように、被覆された基材に研磨粒子を塗布する工程と、メーク樹脂を硬化させる工程と、研磨粒子及びメーク樹脂が優先的にサイズ樹脂で被覆されるように、被覆された基材にサイズ樹脂を塗布する工程と、サイズ樹脂を硬化させる工程と、を含む。

更に別の態様においては、略平らな表面を有する可撓性基材と、略平らな表面に接触し、かつ略平らな表面全体に所定のパターンで延在するメーク樹脂と、メーク樹脂に接触し、かつ略平らな表面の平面に垂直な方向から見てメーク樹脂に略位置合わせされた研磨粒子と、研磨粒子及びメーク樹脂の両方に接触し、略平らな表面の平面に垂直な方向から見て研磨粒子及びメーク樹脂の両方に略位置合わせされる、サイズ樹脂と、を含む被覆研磨材物品において、カールを低減する方法が提供され、この方法は、被覆領域同士の間に位置する略平らな表面の被覆されていない領域を維持する工程を含む。

一実施形態による研磨材物品の平面図。 図１の研磨材物品の一部分の拡大図。 図１及び２ａ中の研磨材物品のサブ部分の更なる拡大図。 図１、２ａ、及び２ｂに示す研磨材物品のサブ部分の断面図。 別の実施形態による研磨材物品の平面図。 図１〜３中の物品のフィーチャ（feature）のパターンを提供する型板の平面図。 図５の型板を拡大した部分図であり、その型板のフィーチャが詳細に図示されている。

定義：
本明細書で使用する場合、
「フィーチャ（feature）」とは、選択的な被覆プロセスで定義される画像を指す。

「被覆率」とは、選択的な被覆プロセスを受ける領域上のフィーチャによって覆い隠される基材の表面積のパーセンテージを指す。

「粒径」とは、粒子における最長の寸法を指す。

「クラスタ（cluster）」とは、相互に近接して位置するフィーチャの群を指す。

例示的な一実施形態による研磨材物品は図１に示されており、番号１００が付記されている。図に示すように、研磨材物品１００は、ページの平面にほぼ平行な平らな主表面１０４を有する基材１０２を具備している。その主表面１０４上には複数の離散したクラスタ１０６が位置し、所定のパターンで配設されている。本実施形態において、パターンは２次元の秩序あるアレイである。研磨材物品１００は、図１に示すパターン化された領域と一致している、平らな矩形状領域を占有している。

図２は、クラスタ１０６中のパターンを更に詳細に示している。図に示すように、クラスタ１０６は六角形のアレイ状に配設されており、この六角形のアレイ内では各クラスタ１０６が６つのクラスタとそれぞれ等距離を置いて隣接し合っている（周辺効果を除く）。更に、個々の各クラスタ１０６はそれ自体、離散した７つの研磨材フィーチャ１０８からなる六角形の群である。図に示すように、フィーチャ１０８はそれぞれ略円形形状である。ただし、正方形、長方形、線、及び円弧等の他の形状も使用し得る。他の実施態様において、フィーチャ１０８はクラスタ化されていない。

特に、主表面１０４には、隣接したクラスタ１０６同士の間に位置する、各クラスタ１０６を取り囲む被覆されていない領域１１０が存在する。好都合にも、研磨操作中に、被覆されていない領域１１０は、フィーチャ１０８がワークピースに接触する切削領域から削り屑、粉塵、及び他の破片を取り除くことができる開放通路となる。

図２ｂは、フィーチャ１０８の構成要素を更に詳細に示す。図３は、断面におけるフィーチャ１０８のうちの２つを示す。これらの図に示すように、各フィーチャ１０８には、界面１１８に沿った主表面１０４上に優先的に堆積したメーク樹脂１１２の層が含まれる。メーク樹脂１１２は、基材１０２の選択的な領域を被覆し、それにより、基材１０２に離散した各フィーチャ１０８、即ち「島」に対する基層を形成する。

複数の研磨粒子１１４は、メーク樹脂１１２に接触し、主表面１０４から離れる方向へ概ね延在する。粒子１１４は、主表面１０４の平面に垂直な方向から見たときに、メーク樹脂１１２に略位置合わせされている。換言すれば、粒子１１４は全体として、メーク樹脂１１２で被覆されている主表面１０４の領域全域に概ね延在するが、メーク樹脂１１２で被覆されていない主表面１０４の領域全域には一般に延在しない。任意選択的に、粒子１１４は少なくとも部分的にメーク樹脂１１２に埋め込まれている。

図３に更に示すように、サイズ樹脂１１６は、メーク樹脂１１２及び粒子１１４の両方に接触し、メーク樹脂１１２及び粒子１１４の両方の上並びに周辺に延在する。サイズ樹脂１１６は、主表面１０４の平面に垂直な方向から見たときにメーク樹脂１１２及び粒子１１４の両方に略位置合わせされている。サイズ樹脂１１６は、研磨粒子１１４と同様、メーク樹脂１１２で被覆されている主表面１０４の領域全域に概ね延在するが、メーク樹脂１１２で被覆されていない主表面１０４の領域全域には一般に延在しない。

任意選択的に、図に示すように、サイズ樹脂１１６は、メーク樹脂１１２、研磨粒子１１４、及び基材１０２に接触する。別の選択肢として、本質的に全ての研磨粒子１１４がメーク樹脂１１２及びサイズ樹脂１１６の組み合わせによって封入されている。

粒子１１４はメーク樹脂１１２に「略位置合わせ」されていると本明細書において記述されているが、粒子１１４自体は事実上離散しており、それらの粒子同士の間に位置する小ギャップを有することを理解すべきである。したがって、粒子１１４は、下にあるメーク樹脂１１２の領域全体を覆っているとは限らない。図２ｂに示すように、逆に言えば、サイズ樹脂１１６がメーク樹脂１１２及び粒子１１４と「略位置合わせ」されている一方、任意選択的にサイズ樹脂１１６は、メーク樹脂１１２及び粒子１１４で覆われた領域と比較してやや過大な領域上に延在し得ることを理解すべきである。図示されている実施形態においては、メーク樹脂１１２が、サイズ樹脂１１６、粒子１１４、及び基材１０２で完全に封入されている。

更に、基材１０２上の全てのフィーチャ１０８を必ずしも離散させる必要はない。例えば、隣接するフィーチャ１０８に関連したメーク樹脂１１２は、フィーチャ１０８が相互に接触するか、又は相互接続する程度に近接し得る。一部の実施形態において、あるクラスタ１０６内では２つ以上のフィーチャ１０８が相互に連結し得るが、別のクラスタ１０６内ではフィーチャ１０８同士は相互接続されない。

図に示すように、基材１０２は厚さが均一であり、かつ略平坦であることが好ましい。結果として、主表面１０４がメーク樹脂１１２に接触する界面１１８は、主表面１０４の、メーク樹脂１１２に接触しない領域（即ち、被覆されていない領域１１０）と略同一平面上にある。略均一な厚さを有する基材１０２は、剛性の変動を軽減させ、かつ物品１００の、ワークピースへの適合性を向上させる点で好適である。この態様は、基材にかかる応力を均一に分散させるので、物品１００の耐久性を向上させ、その耐用年数が延長するという点で、更に有益である。

提供される研磨材物品は、従来の被覆研磨材シートに伴う特定の問題に対する解決策を提示するものである。１つの問題としては、従来の研磨材シートが、湿った環境ではカールする傾向にあることが挙げられる。別の問題としては、これらの被覆研磨材シートが多くの場合、製造された直後にカールすること（即ち「内因性カール（intrinsic curl）」として知られる現象）が挙げられる。内因性カールを軽減する目的で、メーカー各社がこれらの研磨材シートを予め撓曲させ得るが、この場合は付加的な処理が必要になるうえ、その後に環境により誘発されるカールには依然として効果的に対処できない。

従来の研磨材物品とは異なり、提供される研磨材物品では、研磨粒子が複数の島、又は主表面に沿って離散した被覆領域全体に延在する一方、島の間には主表面の被覆されていない領域が維持される。これらの島を取り囲む主表面の領域が、メーク樹脂、研磨粒子、又はサイズ樹脂のいずれにも接触しない場合、これらの研磨材物品は、水に浸漬されるか又は湿った環境に曝されると、カールに対して優れた抵抗を示すことが発見された。

更にこれらの研磨材物品では、製造時にカールが実質的に減少するため、メーク樹脂及びサイズ樹脂が固化された後、研磨材シートを予め撓曲させる必要性が低減する。乾燥したカールの試験（下記実施例の項の記載）に準じて試験したときに、研磨材物品は、好ましくは少なくとも２０ｃｍのカール半径を示し、より好ましくは少なくとも５０ｃｍのカール半径を示し、最も好ましくは少なくとも１００ｃｍのカール半径を示す。湿潤したカールの試験（下記実施例の項の記載）に準じて試験したときに、研磨材物品は、好ましくは少なくとも２ｃｍのカール半径を示し、より好ましくは少なくとも５ｃｍのカール半径を示し、最も好ましくは少なくとも７ｃｍのカール半径を示す。

更なる利点として、これらの研磨材物品は、基材の大部分が被覆されていないことから高度な可撓性を示すことが見出された。可撓性が高まると、それに応じて耐久性を向上させる。このことは特に、研磨材物品が湿潤及び乾燥条件下で圧潰に曝されると、分離及び層間剥離に対して高い抵抗を示すことから判る。

他の被覆パターン
上記の研磨材物品１００は、フィーチャ１０８に対して２次元の六角形被覆パターンを使用する。パターンが２次元であるのに対して、フィーチャ１０８自体は、ページの平面に垂直な「フィーチャ高度」をもたらす一部の厚さを有する。ただし、一部の提供物特有の利点が他のものよりも優位な他の被覆パターンも可能である。

一部の実施形態において、パターンは、複数の複製された多角形クラスタ、及び／又はフィーチャ（三角形、正方形、菱形、及びこれらに類するものの形状のものを含む）を包含する。例えば、それぞれのクラスタが３つ以上の略円形の研磨材フィーチャを有する、三角形クラスタを使用し得る。研磨材フィーチャ１０８は、下にある基材１０２の剛性をローカルレベルで増大するため、好ましい方向に沿って屈曲可撓性が増強されるように、研磨材物品１００のパターンを調整し得る。

被覆パターンは、秩序立ったものである必要はない。例えば、図４は代替実施例に従う研磨材物品２００を示す図であり、フィーチャのランダムアレイを含んだパターンを示している。物品１００と同様、物品２００は、主表面２０４を有する基材２０２と、離散した略円形の研磨材フィーチャ２０８のアレイとを有し、このアレイは主表面２０４に接触しかつ延在する。ただし、物品２００は、フィーチャ２０８がランダムであるという点では異なる。任意選択的に、フィーチャ２０８は、準ランダムであるか、又は秩序ある制限付きの態様を有し得る。好都合にも、ランダムなパターンは、基材の主表面の平面内では無指向性であるため、切削性能の変動性を最小限に抑えるうえで役立つ。更なる利点として、ランダムなパターンは、それらの方向に沿って研磨材物品のカールを誘発し得る弱い系統的線（systematic lines of weakness）が生じるのを回避する助けになる。

物品２００の他の態様は、研磨材フィーチャ２０８の構成を含み、物品１００の態様と類似しているため、本明細書中では繰り返し記述しないものとする。同様の参照番号は、上述した同様の要素を指す。

研磨材物品１００、２００は好ましくは、所望の用途に適合する（主表面１０４のパーセンテージとして測定された）研磨材被覆率を有する。一方では、研磨材被覆率を増大すると、好都合にも研磨粒子１１４とワークピースとの間の切削領域が拡張される。他方では、研磨材被覆率を縮小すると、被覆されていない領域１１０のサイズが増大する。被覆されていない領域１１０のサイズを増大すると、空間が広がり、粉塵及び破片がなくなるので、研磨操作中の望ましくない負荷を回避する助けになる。

好都合にも、研磨材被覆率のレベルが低い場合、それに反して、研磨材とワークピースとの間の切削領域が比較的小さいにもかかわらず、極めて高いレベルで切削が行われることが見出された。特に、微細グレードの研磨材を基材１０２に５０％未満の被覆率で被覆することが可能であり、その場合でも、完全に被覆されたシートの場合と同様の切断性能が得られることが判った。同様に、粗大グレードの研磨材を基材１０２に２０％未満の被覆率で被覆することが可能であり、その場合でも、完全に被覆されたシートの場合と同様の切断性能が得られることが判った。

一部の実施形態において、研磨粒子１１４の平均サイズ（即ち、平均粒径）は６８マイクロメートル〜２７０マイクロメートルの範囲であり、一方、メーク樹脂１１２の被覆率は、好ましくは最高で３０％、より好ましくは最高で２０％、最も好ましくは最高で１０％である。他の実施形態において、研磨粒子１１４の平均サイズは０．５マイクロメートル〜６８マイクロメートルの範囲であり、一方、メーク樹脂１１２の被覆率は、好ましくは最高で７０％、より好ましくは最高で６０％、最も好ましくは最高で５０％である。

基材
基材１０２は、被覆研磨材物品を作成するための当該技術分野において公知である種々の材料（封止被覆研磨材基材及び多孔性の非封止基材を含む）から構成し得る。基材の厚さは、好ましくは一般に約０．０２〜約５ミリメートル、より好ましくは約０．０５〜約２．５ミリメートル、最も好ましくは約０．１〜約０．４ミリメートルの範囲であるが、これらの範囲外の厚さも有用であり得る。

基材は、任意の数の種々の材料（被覆研磨材の製造時に基材として慣例的に使用されるものを含む）から作製し得る。例示的な可撓性基材としては、ポリマーフィルム、（プライム化フィルムを含む）、例えば、ポリオレフィンフィルム（例えば、２軸配向ポリプロピレン、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、セルロースエステルフィルムを含むポリプロピレン）、金属箔、メッシュ、気泡（例えば、天然スポンジ材料又はポリウレタンフォーム）、布（例えば、ポリエステル、ナイロン、絹、綿、及び／又はレーヨンを含む繊維製又は糸製の布）、スクリム、紙、被覆紙、加硫紙、バルカンファイバー、不織布材料、これらの組み合わせ、並びにその処理済みのバージョンが挙げられる。基材はまた、２種類の材料（例えば、紙／フィルム、布／紙、フィルム／布）の積層体であり得る。布基材は、編組み状又はステッチボンド式である。

基材材料の選択は、例えば、被覆研磨材物品の意図された用途に依存し得る。この基材の厚さ及び滑らかさはまた、被覆研磨材物品のこのような特性が、例えば被覆研磨材物品の意図される用途又は使用に応じて変化し得る場合、被覆研磨材物品の所望の厚さ及び滑らかさをもたらすうえで好適でなければならない。

基材は任意選択的に、飽和剤、プレサイズ層、及び／又はバックサイズ層のうちの少なくとも１つを有し得る。これらの材料の目的は、典型的には、基材を封止すること、及び／又は基材の糸若しくは繊維を保護することにある。基材が布材料である場合、典型的には、これらの材料の少なくとも１つが用いられる。プレサイズ層又はバックサイズ層を加えると、更に、基材の前面及び／又は裏面のいずれかの上に「より滑らかな」表面をもたらすことができる。米国特許第５，７００，３０２号（Ｓｔｏｅｔｚｅｌら）に記載されているように、他の任意選択で用いられる層も当該技術分野において公知である。

研磨粒子
被覆研磨材物品１００用の好適な研磨粒子は、任意の公知の研磨粒子、又は研磨材物品に使用できる材料を包含する。有用な研磨粒子としては、例えば、溶融酸化アルミニウム、熱処理済みの酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、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、ザクロ石、溶融アルミナジルコニア、ゾルゲル研磨粒子類、シリカ、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩類、炭酸金属塩（炭酸カルシウム（例えば、チョーク、方解石、泥灰土、トラバーチン、大理石、及び石灰石）など、炭酸マグネシウムカルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（例えば、石英、ガラス玉類、ガラス球類、及びガラス繊維類）、ケイ酸塩類（例えば、タルク、粘土類、（モンモリロナイト）長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）、硫酸金属塩（例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウム）、石膏、アルミニウム三水和物、グラファイト、金属酸化物類（例えば、酸化錫、酸化カルシウム）、酸化アルミニウム、二酸化チタン、並びに亜硫酸金属塩（例えば、亜硫酸カルシウム）、及び金属粒子類（例えば、錫、鉛、銅）が挙げられる。

また、熱可塑性物質から形成されるポリマー研磨粒子類（例えば、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、ポリプロピレン、アセタールポリマー類、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ナイロン）、架橋ポリマーから成形されるポリマー研磨粒子類（例えば、フェノール樹脂類、アミノプラスト樹脂類、ウレタン樹脂類、エポキシ樹脂類、メラミン−ホルムアルデヒド、アクリレート樹脂類、アクリル化イソシアヌレート樹脂類、尿素−ホルムアルデヒド樹脂類、イソシアヌレート樹脂類、アクリル化ウレタン樹脂類、アクリル化エポキシ樹脂類）、及びこれらの組み合わせを使用することも可能である。

他の例示の研磨粒子は、例えば米国特許第５，５４９，９６２号（Ｈｏｌｍｅｓら）に記載されている。

研磨粒子は、典型的には平均直径が約０．１〜約２７０マイクロメートルであり、より好ましくは約１〜約１３００マイクロメートルである。研磨粒子の被覆重量は、例えば、使用されるバインダー前駆体、研磨粒子を塗布するプロセス、及び研磨粒子の寸法に依存し得るが、典型的には約５〜約１３５０ｇ／平方メートルの範囲である。

メーク樹脂及びサイズ樹脂
当該技術分野において公知のメーク樹脂１１２及びサイズ樹脂１１６の広範な選択肢のいずれかを用い、研磨粒子１１４を基材１０２に固着し得る。樹脂１１２、１１６は典型的に、基材上に選択的に堆積させるのに好適な流動学的特性及び湿潤特性を有する、１つ以上のバインダーを含む。

バインダーは、典型的には、バインダー前駆体を（例えば、熱的手段を介して、又は電磁放射線若しくは微粒子放射線を用いて）硬化させることによって形成される。有用な第１及び第２バインダー前駆体は研磨技術分野において公知であり、例えば、フリーラジカル重合可能なモノマー及び／又はオリゴマー、エポキシ樹脂類、アクリル樹脂類、エポキシアクリレートオリゴマー、ウレタンアクリレートオリゴマー、ウレタン樹脂類、フェノール樹脂類、尿素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、アミノプラスト樹脂類、シアネート樹脂類、又はこれらの組み合わせが挙げられる。有用なバインダー前駆体には熱硬化樹脂類及び放射線硬化樹脂類が含まれ、これらは、例えば熱的に及び／又は放射線に暴露することにより硬化することができる。

例示的な放射線硬化型の架橋アクリレートバインダーは、発行済みの米国特許第４，７５１，１３８号（Ｔｕｍｅｙら）、及び米国特許第４，８２８，５８３号（Ｏｘｍａｎら）に記述されている。

スーパーサイズ樹脂
任意選択により、１つ以上の付加的なスーパーサイズ樹脂層が被覆研磨材物品１００に塗布される。スーパーサイズ樹脂を塗布する場合、このスーパーサイズ樹脂は、基材の主表面の平面に垂直な方向から見て、メーク樹脂１１２、粒子１１４、及びサイズ樹脂１１６に位置合わせされていることが好ましい。スーパーサイズ樹脂としては、例えば、粉砕助剤、及び抗負荷材料を挙げることができる。一部の実施形態において、スーパーサイズ樹脂は、研磨操作中に増強された潤滑性を提供する。

硬化剤
上記のメーク樹脂、サイズ樹脂、及びスーパーサイズ樹脂はいずれも、任意選択的に１種以上の硬化剤を含む。硬化剤は、感光性、又は熱的に感応性のもの、好ましくは少なくとも１種のフリーラジカル重合反応開始剤、及び少なくとも１種のカチオン性重合触媒を包含し、それらは同じでも異なってもよい。硬化中の加熱を最小限に抑えながら、バインダー前駆体の可使時間を維持するために、本実施形態で用いられるバインダー前駆体は好ましくは感光性であり、より好ましくは光開始剤及び／又は光触媒を含む。

光開始剤及び光触媒
光開始剤は、少なくとも部分的に重合（例えば、硬化）する能力のある、バインダー前駆体のフリーラジカル重合性成分である。有用な光開始剤は、多官能性アクリレートをフリーラジカル的に光硬化させるのに有用であることが既知のものを包含する。例示的な光開始剤としては、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙから「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９」という商品名で市販されているビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド；ベンゾイン及びその誘導体、例えば、α−メチルベンゾイン；α−フェニルベンゾイン、α−アリルベンゾイン、α−ベンジルベンゾイン；ベンゾインエーテル、例えば、ベンジルジメチルケタール（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１」という商品名で市販されているものなど）、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインｎ−ブチルエーテル；アセトフェノン及びその誘導体、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから「ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３」という商品名で市販されているものなど）が挙げられる。本明細書中で定義されている光触媒は、化学放射線に暴露された場合に、バインダー前駆体（例えば、オニウム塩及び／又はカチオン性有機金属化合物塩）を少なくとも部分的に重合する能力のある活性種を形成する材料である。好ましくは、オニウム塩光触媒は、ヨードニウム錯塩及び／又はスルホニウム錯塩を含む。本実施形態の実用に役立つ芳香族のオニウム塩類は、典型的には、スペクトルの紫外線領域内でのみ感光性である。ただし、公知の光分解可能な有機ハロゲン化合物用の感光剤を介して近紫外（スペクトルの可視範囲）に感作し得る。有用な市販の光触媒としては、芳香族スルホニウム錯塩（商品名：「ＵＶＩ−６９７６」、供給元：Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）が挙げられる。本発明において有用な光開始剤及び光触媒は、バインダー前駆体の光硬化性（即ち、電磁放射線を介して架橋可能な）成分の総重量を基準にして０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜５重量％、最も好ましくは０．１〜２重量％の範囲の量で存在し得るが、これらの範囲外の量も有用であり得る。

充填剤
上記の研磨材被覆は任意選択的に、１つ以上の充填剤を含む。充填剤は典型的には、樹脂内に分散した有機粒子又は無機粒子であり、例えば、バインダー前駆体若しくは硬化バインダーの特性のいずれか、又はその両方を修正することも、及び／又は例えば、単なるコスト節減のために使用することも可能である。被覆研磨材において、充填剤は、例えば、基材内の孔及び通路をブロックし、その穿孔を減じて、メーカーの塗膜が効率的に接着できる表面を提供するように存在し得る。充填剤を少なくとも特定の程度まで追加すると、典型的には硬化バインダーの硬度及び耐久性が増大する。無機粒子充填剤は一般的に、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、より好ましくは約５〜約５０マイクロメートル、時には更には約１０〜約２５マイクロメートルの範囲の平均粒径を有する。研磨材物品の最終用途に応じて、充填剤の比重は典型的に１．５〜４．５の範囲であり、充填剤の平均粒径は好ましくは、研磨粒子の平均粒径を下回る。有用な充填剤の例としては、炭酸カルシウム（チョーク、方解石、マール、石灰華、大理石、又は石灰岩の形態）、カルシウム炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩；クォーツ、ビー玉、ガラスバブル、及びガラス繊維等のケイ酸；タルク、粘土、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、カルシウムメタケイ酸塩、ナトリウムアルミノケイ酸塩、ナトリウム−カリウムアルミナシリケート、及びケイ酸ナトリウム等のケイ酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、アルミニウム硫酸ナトリウム、及び硫酸アルミニウム等の金属硫酸塩；石膏；バーミキュライト；木粉；アルミナ三水和物；カーボンブラック；酸化カルシウム（ライム）、酸化アルミニウム、二酸化チタン、アルミナ水和物、アルミナ一水和物等の金属酸化物；並びにカルシウム亜硫酸塩等の金属亜硫酸塩が挙げられる。

粘性促進剤
本実施形態の他の有用な任意選択的な添加剤としては、粘性促進剤又は増粘剤が挙げられる。これらの添加剤は、コスト節約の手段として又は加工助剤として本実施形態の組成物に追加することが可能であり、そのように形成された組成物の特性に有意な悪影響を及ぼさない量で存在し得る。分散粘性の増加は、一般に増粘剤濃度、重合度、化学剤組成物、又はそれらの組み合わせの関数である。好適な市販の増粘剤の例としては、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ Ｍ−５」という商品名で入手できるものが挙げられる。

他の機能性添加剤
本実施形態において他の有用な任意選択的な添加剤としては、消泡剤、潤滑油、可塑剤、粉砕補助、希釈剤、着色剤、及び加工助剤が挙げられる。有用な消泡剤としては、「ＦＯＡＭＳＴＡＲＳ １２５」（供給元：Ｃｏｇｎｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ．）が挙げられる。有用なプロセス補助としては、「ＢＹＫ Ｗ−９８５」（供給元：Ｂｙｋ−Ｃｈｅｍｉｅ，ＧｍｂＨ，Ｗｅｓｅｌ，Ｇｅｒｍａｎｙ）等の重合性混合物全体に研磨粒子を分散させる補助になる酸性ポリエステル分散剤が挙げられる。

製造法
物品１００を製造する例示的な方法においては、例えば、図１及び４に図示されているように、メーク樹脂１１２は複数の離散領域中の基材１０２の主表面１０４に優先的に塗布され、主表面１０４にランダムなアレイ又は秩序あるアレイを提供する。次に、研磨粒子１１４は、メーク樹脂１１２の離散領域に塗布され、メーク樹脂１１２が固化される。サイズ樹脂はその時点で、優先的に研磨粒子１１４、及び基材１０２と接触したメーク樹脂１１２上に塗布される（基材１０２上の開放領域１１０には塗布されない）。最後に、サイズ樹脂１１６の固化によって研磨材物品１００が得られる。

更に詳細には、メーク樹脂１１２及びサイズ樹脂１１６の選択的な塗布は、接触法、非接触法、又は両方の何らかの組み合わせを使用して達成し得る。好適な接触法は、ステンシル又は編組み状スクリーン等の型板を物品の基材に取り付けて、被覆する必要のない領域を被覆対象から除外する工程を含む。非接触法としては、インクジェット式印刷、及び型板を必要とせずに基材上にパターンを選択的に被覆できる他の技術が挙げられる。

適用可能な接触法の１つとしては、ステンシル印刷が挙げられる。ステンシル印刷では、樹脂遮断ステンシルを支持するためのフレームを使用する。ステンシルは、樹脂を転送して輪郭のはっきりした画像を基材上に生成できるようにするための開放領域を形成する。スクリーンステンシル全体にわたってローラー又はスキージを動かし、樹脂又はスラリーを、開放領域内の編組み状メッシュのスレッドの向こうへ強制的に移動させるか又はポンピングする。

スクリーン印刷はまた、スクリーン状の絹又は他の微細なメッシュにデザインを課し、ブランク域を不浸透性物質で被覆し、樹脂又はスラリーを強制的にメッシュに通過させて印刷表面上へ移動させる、ステンシル版画方法でもある。好都合にも、スクリーン印刷を用いると、低プロファイル及び忠実度が高いフィーチャの印刷が可能になる。スクリーン印刷の例示的な用途は、米国特許第４，７５９，９８２号（Ｊａｎｓｓｅｎら）に記述されている。

更に別の適用可能な接触法は、スクリーン印刷及びステンシル印刷の組み合わせを用いる方法であり、編組み状メッシュを使用してステンシルを支持する。ステンシルはメッシュの開放領域を含み、その領域を通して、メーク樹脂／サイズ樹脂を基材上に離散領域の所望のパターンで堆積させ得る。

図５は、図１〜３に示すパターン化された被覆研磨材物品を調製するステンシル３５０を示す。図示の通り、ステンシル３５０は、略平らな本体３５２と、本体３５２を貫通して延在している複数の穿孔３５４とを含む。図に示すように、任意選択的に、フレーム３５６が４つの側面上の本体を取り囲む。ステンシル３５０は、ポリマー、金属、又はセラミック材料製であってよく、好ましくは薄型である。金属及び編組み状プラスチックの組み合わせも利用可能である。これらによって、ステンシルの可撓性が増強する。金属ステンシルをパターンにエッチングし得る。他の好適なステンシル材料は、厚さが１〜２０ミル（０．０２５〜０．５１ミリメートル）の範囲であり、より好ましくは３〜７ミル（０．０７６〜０．１８ミリメートル）の範囲であるポリエステルフィルムを含む。

図６は、ステンシル３５０のフィーチャを更に詳細に示している。図に示す通り、穿孔３５４は、物品１００について上述したような、クラスタ及びフィーチャの六角形配置を取る。一部の実施形態においては、好適なデジタル画像をコンピューターにアップロードし、それにより穿孔３５４を切断してステンシル本体３５２に格納するようレーザーを自動的に誘導して、精密な方法で穿孔を生じさせる。

ステンシル３５０を好都合に用いることで、精密に定義された被覆パターンを提供し得る。一実施形態においては、ステンシル３５０を基材１０２上にオーバレイ（overlay）し、メーク樹脂１１２をステンシル３５０に塗布することによって、メーク樹脂１１２の層を選択的に基材１０２に塗布する。一部の実施形態においては、スキージ、ドクターブレード、又は他の刃状装置を使用して、メーク樹脂１１２を単一パスで塗布する。任意選択的に、メーク樹脂１１２の固化の前に、ステンシル３５０を除去する。その場合は、当初の印刷パターンを歪める外部流れが最小限に留まるよう、メーク樹脂１１２の粘性が十分に大きいことが好ましい。

鉱物粒子１１４は、粉体被覆プロセス又は静電的な被覆プロセスを使用して、メーク樹脂１１２の層上に堆積し得る。静電被覆においては、研磨粒子１１４を電界内に印加することによって、粒子１１４を主表面１０４に垂直な長軸に有利に整列配置することが可能になる。一部の実施形態においては、被覆基材１０２全体が鉱物粒子１１４で被覆され、粒子１１４が粘着性のメーク樹脂１１２で被覆された領域に優先的に結合する。粒子１１４が、メーク樹脂１１２上に優先的に被覆された後、メーク樹脂１１２が部分的又は完全に固化される。一部の実施形態においては、研磨材物品１００を高温に曝すか、化学放射線に暴露するか、又はその両方を組み合わせて用いることによって固化工程を発生させ、メーク樹脂１１２を架橋する。その時点で過剰な粒子は、基材１０２の被覆されていない領域から除去される。

例示的な最終被覆工程において、ステンシル３５０は、被覆基材１０２に再びオーバレイされ、先に固化されたメーク樹脂１１２及び研磨粒子１１４に位置合わせされるように、穿孔３５４と共に配置される。その後、メーク樹脂１１２をステンシル３５０に塗布することにより、固化したメーク樹脂１１２及び研磨粒子１１４にサイズ樹脂１１６を優先的に塗布する。サイズ樹脂１１６は、固化に先立って、サイズ樹脂１１６が流れて研磨粒子１１４及びメーク樹脂１１２の露出領域の封止を可能にする初期粘性を有していることが好ましい。この場合も、サイズ樹脂１１６の塗布後は、ステンシル３５０を取り外しても取り外さなくてもよい。最後に、サイズ樹脂１１６の固化によって完全な研磨材物品１００が得られる。

追加的な機能
所望により、研磨材物品１００、２００は、使いやすさ、性能、若しくは耐久性を更に高める１つ以上の付加的なフィーチャを含んでもよい。例えば、物品は、真空源に接続され、研磨材物品の主表面から粉塵及び破片を除去する複数の粉塵抽出穴を任意選択的に含む。

別の選択肢として、基材１０２、２０２は、主表面１０４、２０４から反対側の方向に面するスクリム又は不織布材料等の繊維状材料を含んでもよい。好都合にも、繊維状材料は、物品１００、２００の電動式ツールへの連結を容易にし得る。一部の実施形態において、例えば、基材１０２、２０２にはフックアンドループアタッチメントシステムの半分が含まれ、もう半分は電動式ツールに固定されたプレート上に配設される。あるいは、この目的に感圧接着剤を使用してもよい。このような付着システムでは、物品１００、２００を電動工具に固定する一方で、研磨作業の間に物品１００、２００を都合良く置換できる。

付加的な選択肢、及びこれらの研磨材物品の利点は、米国特許第４，９８８，５５４号（Ｐｅｔｅｒｓｏｎら）、同第６，６８２，５７４号（Ｃａｒｔｅｒら）、同第６，７７３，４７４号（Ｋｏｅｈｎｌｅら）、及び同第７，３２９，１７５号（Ｗｏｏら）に記述されている。

特に注記がない限り、実施例及び明細書の残りの中の全ての部、百分率、比などは重量による。実施例の中で用いられる全ての試薬は、例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏ．）などの一般化学品供給業者から購入したか、又は入手可能であるか、あるいは従来の方法によって合成してもよい。

下記の略号を用いて実施例を説明する。

ＢＢ−０７７：７０％水性フェノール樹脂（商品名：「ＢＢ０７７」、供給元：Ａｒｃｌｉｎ Ｍｉｓｓｉｓｓａｕｇａ，Ｍｉｓｓｉｓｓａｕｇａ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）。

ＣＭ−５：ヒュームドシリカ（商品名：「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ Ｍ−５」、供給元：Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）。

ＣＰＩ−６９７６：トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩／プロピレンカーボネート光開始剤（商品名：「ＣＹＲＡＣＵＲＥ ＣＰＩ ６９７６」、供給元：Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）。

ＣＷＴ：Ｃ−ウェイトオリーブブラウン紙（供給元：Ｗａｕｓａｕ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗａｕｓａｕ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）、その後、スチレンブタジエンゴムで飽和させて耐水加工が施される。

Ｄ−１１７３：α−ヒドロキシケトン光開始剤（商品名：「ＤＡＲＯＣＵＲ １１７３」、供給元：ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）。

ＥＰＯＮ−８２８：１８５〜１９２のエポキシ当量を有する二官能性ビスフェノール−Ａエポキシ／エピクロロヒドリン誘導樹脂（商品名：「ＥＰＯＮ ８２８」、供給元：Ｈｅｘｉｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，Ｏｈｉｏ）。

ＦＳ−１２５：消泡剤（商品名：「ＦＯＡＭＳＴＡＲ Ｓ１２５」、供給元：Ｃｏｇｎｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ）。

Ｆ１５０Ｘ：Ｐ１５０グレード鉱物酸化アルミニウム（商品名：「ＡＬＯＤＵＲ ＦＲＰＬ Ｐ１５０」、供給元：Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ ＡＧ，Ａｌｔｈｏｆｅｎ，Ａｕｓｔｒｉａ）。

ＧＣ−８０：８０グレード炭化ケイ素鉱物（商品名：「ＣＡＲＢＯＲＥＸ Ｃ−５−８０」、供給元：Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｍｉｌｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈ Ｇｒａｆｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）。

Ｉ−８１９：ビスアシルホスフィン光開始剤（商品名：「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９」、供給元：ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）。

ＩＷ−３３：ポリエチレングリコールモノオレエート（商品名：「ＩＮＴＥＲＷＥＴ−３３」、供給元：Ａｋｃｒｏｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）。

ＭＸ−１０：ナトリウム−カリウムアルミナシリケート充填剤（商品名：「ＭＩＮＥＸ １０」、供給元：Ｃａｒｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）。

Ｑ−３２５：公称平均粒径が１５μｍの炭酸カルシウム粉体（商品名：「ＨＵＢＥＲＣＡＲＢ Ｑ３２５」、供給元：Ｊ．Ｍ．Ｈｕｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）。

ＳＲ−３５１：トリメチロールプロパントリアクリレート（商品名：「ＳＲ３５１」、供給元：Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＬＬＣ）。

ＵＶＲ−６１１０：３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート（供給元：Ｄａｉｃｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）。

尿素：（供給元：Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ Ｂａｋｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）。

Ｗ−９８５：酸性ポリエステル界面活性剤（商品名：「ＢＹＫ Ｗ−９８５」、供給元：Ｂｙｋ−Ｃｈｅｍｉｅ，ＧｍｂＨ，Ｗｅｓｅｌ，Ｇｅｒｍａｎｙ）。

試験
乾式カール試験
４．５×５．５インチ（１１．４×１４．０ｃｍ）の試料シートを９０°Ｆ（３２．２℃）及び相対湿度９０％で４時間コンディショニングした。その後、５．５インチ（１４．０ｃｍ）のエッジを、一連のアークがマークされているアルミニウムプレートの中央に揃えて垂直に配置した。報告されるカール量は、カールされた試料シートが追跡するアーク半径に対応している。つまり、数が大きいほど試料が平坦化される。

湿式カール試験
試料シートを９０°Ｆ（３２．２℃）及び相対湿度９０％でコンディショニングするよりはむしろ、７０°Ｆ（２１．１℃）の水に６０分間浸漬した以外は、乾式カール試験と同様であった。水から試料を取り出した後で直ちに、カールの測定を実施した。

研磨試験
被覆研磨材を両面粘着性フィルムに積層させて、４インチ角（１０．２ｃｍ）径の円盤形に裁断した。積層された被覆研磨材を、湿潤試験のために垂直に置いたＳｃｈｉｅｆｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｔｅｓｔｅｒ（供給元：Ｆｒａｚｉｅｒ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｃｏ．，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）の被駆動プレートに固着した。外径４インチ（１０．２ｃｍ）×厚さ１．２７ｃｍの円盤形アクリル合成樹脂ワークピースを入手した（商品名：「ＰＯＬＹＣＡＳＴ」、供給元：Ｓｅｅｌｙｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｂｌｏｏｍｉｎｇｔｏｎ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）。各ワークピースの初期重量を記録した後、Ｓｃｈｉｅｆｅｒテスターのワークピースホルダー上に載せた。水流速は６０ｇ／分に設定された。１０ポンド（４．５４ｋｇ）の重量を摩耗試験器重さプラットフォームに置き、取り付けた研磨材標本をワークピース上に降ろし、器機のスイッチを入れた。器機を５００サイクルで作動するように設定し、その後自動的に停止させた。試験の５００サイクル後に毎回ワークピースを水でゆすぎ、乾燥させて計量した。５００サイクル試験ごとの累積切削は、初期重量と各試験後の重量との差異であったため、４回の測定の平均値として報告されている。

表面仕上げの測定
ワークピースの表面仕上げは、Ｒｚ及びＲａによって定義される。Ｒｚは、試験領域の最高点と最低点との間の平均垂直距離である。Ｒａ（即ち、平均スクラッチ深さ）は、試験領域の最高点と最低点との間の平均高度と平均距離の間の距離である。プロフィロメーター（商品名：「ＳＵＲＴＲＯＮＩＣ ２５ ＰＲＯＦＩＬＯＭＥＴＥＲ」、供給元：Ｔａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ，Ｉｎｃ．，Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄ）を使用して、研磨試験からの各試料の３つの試験領域で、Ｒｚ及びＲａの両方を４回ずつ測定した。

試料調製
フェノールメークコート
１，２６４．０ｇのＢＢ０７７を計量して６４オンス（１．８９リットル）のプラスチック製容器に入れた。１４８．０ｇの３４％水溶性尿素溶液、１．１ｇのＩＷ−３３、及び０．５４ｇのＦＳ−１２５を含有するプレミックス溶液を、高速ミキサー（型番「ＳＥＲＩＥＳ ２０００ ＭＯＤＥＬ ８４」、供給元：Ｐｒｅｍｉｅｒ Ｍｉｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒｅａｄｉｎｇ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）を使用して、７０°Ｆ（２１．１℃）で１０分間樹脂内に分散させた。４００．０ｇのＱ−３２５を添加した後、２５．０ｇのＣＭ−５を添加して、均一に分散するまで（約２０分）混合し続けた。

フェノールサイズコート
７５０．０ｇのＢＢ０７７を６４オンス（１．８９リットル）のプラスチック製容器に入れた。２４０．０ｇの水、２．０ｇのＩＷ−３３、及び１．０ｇのＦＳ−１２５を含有するプレミックスを、高速ミキサーを使用して７０°Ｆ（２１．１℃）で１０分間樹脂内に分散させた。次に、１３．０ｇのＣＭ−５を添加し、均一に分散するまで（約２０分）混合し続けた。

アクリレートメークコート
９０．０ｇのＥＰＯＮ−８２８、６３．３ｇのＵＶＲ−６１１０、及び６３．３ｇのＳＲ−３５１を１６オンス（０．４７リットル）の黒いプラスチック製容器に入れ、高速ミキサーを使用して７０°Ｆ（２１．１℃）で５分間樹脂内に分散させた。その混合物に１．５ｇのＷ−９８５を添加し、７０°Ｆ（２１．１℃）で３分間分散させた。依然としてミキサーを稼動させた状態で、１００．０ｇのＭＸ−１０を約１５分かけて徐々に添加した。最後に、６．３ｇのＣＰＩ−６９７６及び０．２５ｇのＩ−８１９を樹脂に加えて、均一になるまで（約５分）分散させた。

アクリレートサイズコート
４００．０ｇのＥＰＯＮ−８２８、３００．０ｇのＵＶＲ−６１１０、及び３００．０ｇのＳＲ−３５１を１６オンス（０．４７リットル）の黒いプラスチック製容器に入れ、高速ミキサーを使用して７０°Ｆ（２１．１℃）で５分間樹脂内に分散させた。その混合物に３０．０ｇのＣＰＩ−６９７６及び１０．０ｇのＤ−１１７３を加えて、均一になるまで（約１０分）分散させた。

ステンシル調製
３１インチ×２３インチ（７８．７４×５８．４２ｃｍ）のシート状の５ミル（１２７．０μｍ）厚ポリエステルフィルムを、ＥＡＧＬＥ ＭＯＤＥＬ ５００Ｗ ＣＯ_２レーザー（供給元：Ｐｒｅｃｏ Ｌａｓｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｓｏｍｅｒｓｅｔ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ）を使用して穿孔した。図６に例示されているステンシルパターンを作成する際に使用する条件を、表１に記載する。

ステンシル印刷された研磨材
下記の実施例では、所望のパターンを得るために、スクリーン印刷機でステンシルを使用した。

（実施例１）
ステンシルをスクリーン印刷機（型番「ＡＴ−１２００Ｈ／Ｅ」、供給元：ＡＴＭＡ Ｃｈａｍｐ Ｅｎｔ Ｃｏｒｐ．，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ）のスクリーンフレームにテーピングした。ＣＷＴ紙の１２インチ×２０インチ（３０．４８×５０．８ｃｍ）のシートを印刷機の基材プレートにテーピングし、そのプレートをスクリーン印刷機内で位置合わせして固着した。約７５ｇのフェノールメークコートを、ウレタンスキージを使用して７０°Ｆ（２１．１℃）でステンシル上に塗り広げた後、張り紙にステンシル印刷した。スクリーン印刷機から基材プレート及び被覆紙のアセンブリを直ちに取り出した。粉体塗布機（型「ＥＡＳＹ ０１−Ｆ／０２−Ｆ」、供給元：ＩＴＷ Ｇｅｍａ，Ｓｔ．Ｇａｌｌｅｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を使用して、Ｍｉｎｅｒａｌ ＧＣ−８０をフェノールメーク樹脂に静電的に塗布し、オーブンに入れて２３０°Ｆ（１１０℃）で３０分間硬化させた。その間に、エタノールを浸み込ませたペーパータオルを使用してステンシルを洗浄した。オーブンから基材プレート及び被覆紙のアセンブリを取り出して、冷却させた。被覆表面、及びステンシルに位置合わせしてスクリーン印刷機内に再び固着されたアセンブリに軽くブラシをかけ、余分な鉱物を除去した。フェノールメークコートを塗布する際に用いた方法と同じ方法で、フェノールサイズコートを研磨材鉱物上に位置合わせして塗布し、アセンブリを２４０°Ｆ（１１５．６℃）で４０分間オーブンで硬化させた。硬化後、基材プレートから被覆紙を取り出した。

（実施例２）
ＧＣ−８０研磨材鉱物をＦ１５０Ｘで置き換えて、実施例１に記載されているように一般手順を繰り返した。

（実施例３）
ステンシルを小型スクリーン印刷機（供給元：ＡＰＲ Ｎｏｖａｓｔａｒ，ＬＬＣ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ Ｖａｌｌｅｙ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）のフレームにテーピングした。ＣＷＴ紙の１２インチ×２０インチ（３０．４８×５０．８ｃｍ）のシートを、印刷機の基材プレート上に置かれた金属プレートにテーピングし、そのプレートをスクリーン印刷機内で位置合わせして固着した。約３５ｇのアクリレートメークコートを、ウレタンスキージを使用して７０°Ｆ（２１．１℃）でステンシル上に塗り広げた後、張り紙にステンシル印刷した。スクリーン印刷機から基材プレート及び被覆紙のアセンブリを直ちに取り出した。粉体塗布機を使用して、鉱物ＧＣ−８０をアクリレートメーク樹脂に静電的に塗布し、２つのＤバルブを順次に使用して、４００Ｗ／インチ（１５７．５Ｗ／ｃｍ）、ウェブ速度４０ｆｔ／ｍｉｎ（１２．１９ｍ／ｍｉｎ）で作動させ、ＵＶプロセッサー（供給元：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）に２回通して硬化させてから、冷却させた。その間に、エタノールを浸み込ませたペーパータオルを使用してステンシルを洗浄した。被覆表面、及びステンシルに位置合わせしてスクリーン印刷機内に再び固着されたアセンブリに軽くブラシをかけ、余分な鉱物を除去した。アクリレートメークコートを塗布する際に用いた方法と同じ方法で、アクリレートサイズコートを研磨材鉱物上に位置合わせして塗布し、アセンブリを、４００Ｗ／インチ（１５７．５Ｗ／ｃｍ）、ウェブ速度４０ｆｔ／ｍｉｎ（１２．１９ｍ／ｍｉｎ）にてＵＶプロセッサーに１回通して硬化させてから、２８４°Ｆ（１４０℃）で５分間熱硬化させた。硬化の後、アセンブリを冷却させ、基材プレートから研磨材被覆紙を取り出した。

比較Ｃ−１
フェノールメークコート及び鉱物を塗布し硬化させるために、実施例１に記載されているように一般手順を繰り返した。ステンシルを位置合わせして被覆する代わりに、１２インチ（２５．４ｃｍ）のロール塗布機（供給元：Ｅａｇｌｅ Ｔｏｏｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）を使用して、ニップ圧５０ｐｓｉ（３４４．７ｋＰａ）、７０°Ｆ（２１．１℃）で、フェノールサイズコートをメーク及び鉱物被覆ＣＷＴ紙の１２×２０インチ（３０．４８×５０．８ｃｍ）のシート全体に塗布した。次いで、２４０°Ｆ（１１５．６℃）でアセンブリを４０分間オーブンで硬化させ、その後冷却させ、基材プレートから被覆紙を取り出した。

比較Ｃ−２
研磨材鉱物ＧＣ−８０をＦ１５０Ｘで置き換えて、比較Ｃ−１に記載されているように一般手順を繰り返した。

比較Ｃ−３
アクリレートメークコート及び鉱物を塗布し硬化させるために、実施例３に記載されているように一般手順を繰り返した。ステンシルを位置合わせして被覆する代わりに、ロールを使用してニップ圧５０ｐｓｉ（３４４．７ｋＰａ）、７０°Ｆ（２１．１℃）で、アクリレートサイズコートをメーク及び鉱物被覆ＣＷＴ紙の１２×２０インチ（３０．４８×５０．８ｃｍ）のシート全体に塗布した。次いで、アセンブリを４００Ｗ／インチ（１５７．５Ｗ／ｃｍ）、ウェブ速度４０ｆｔ／ｍｉｎ（１２．１９ｍ／ｍｉｎ）でＵＶプロセッサーに１回通して硬化させてから、２８４°Ｆ（１４０℃）で５分間熱硬化させた。硬化の後、アセンブリを冷却させ、基材プレートから研磨材被覆紙を取り出した。

実施例の概要及び比較構造を表２に記載し、試験結果を表３に示す。

上記特許及び特許出願の全ては、本明細書において参照により明示的に援用される。前述の諸実施形態は、本発明の実例であり、他の構造も可能である。したがって、本発明は、以上で詳細に記載し添付図面に示した諸実施形態だけに限定されるものと見なされるべきではなく、以下の請求項及びそれらの均等物の正当な範囲によってのみ制限される。

Claims (31)

1. 研磨材物品であって、
   主表面を有する可撓性基材と、
   前記主表面に接触し、かつ前記主表面全体に所定のパターンで延在するメーク樹脂と、
   前記メーク樹脂に接触し、かつ前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記メーク樹脂に略位置合わせされる研磨粒子と、
   前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に接触し、前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に略位置合わせされる、サイズ樹脂と、を含み、
   前記メーク樹脂に接触する前記主表面の領域が、前記メーク樹脂に接触していない前記主表面の領域と略同一平面上にある、研磨材物品。
2. 研磨材物品であって、
   略平らな主表面を有する可撓性基材と、
   前記主表面上に離散した複数の島と、を具備し、各島が
   前記基材に接触するメーク樹脂と、
   前記メーク樹脂に接触する研磨粒子と、
   前記メーク樹脂、前記研磨粒子、及び前記基材に接触するサイズ樹脂と、を含み、前記島を取り囲む前記主表面の領域が、前記メーク樹脂、研磨粒子、又はサイズ樹脂に接触しない、研磨材物品。
3. 前記サイズ樹脂に接触し、かつ前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記サイズ樹脂に略位置合わせされるスーパーサイズ樹脂を更に含み、前記スーパーサイズ樹脂が増強された潤滑性を提供する、請求項１又は２に記載の研磨材物品。
4. 前記研磨粒子の平均サイズが６８マイクロメートル〜２７０マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最高で３０％である、請求項１及び２に記載の研磨材物品。
5. 前記研磨粒子の平均サイズが６８マイクロメートル〜２７０マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最高で２０％である、請求項４に記載の研磨材物品。
6. 前記研磨粒子の平均サイズが６８マイクロメートル〜２７０マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最高で１０％である、請求項５に記載の研磨材物品。
7. 前記研磨粒子の平均サイズが０．５マイクロメートル〜６８マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最高で７０％である、請求項１又は２に記載の研磨材物品。
8. 前記研磨粒子の平均サイズが０．５マイクロメートル〜６８マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最高で６０％である、請求項７に記載の研磨材物品。
9. 前記研磨粒子の平均サイズが０．５マイクロメートル〜６８マイクロメートルの範囲であり、前記メーク樹脂の被覆率が最高で５０％である、請求項８に記載の研磨材物品。
10. 前記パターンが、複数の複製された多角形クラスタを含む、請求項１に記載の研磨材物品。
11. 各多角形クラスタが、３つ以上の略円形フィーチャを有する、請求項１０に記載の研磨材物品。
12. 各多角形クラスタが、７つの略円形フィーチャの六角形クラスタである、請求項１１に記載の研磨材物品。
13. 前記パターンが、略円形フィーチャのランダムアレイである、請求項１に記載の研磨材物品。
14. 本質的に全ての前記研磨粒子が、前記メーク樹脂及びサイズ樹脂の組み合わせによって封入されている、請求項１又は２に記載の研磨材物品。
15. 摂氏３２．２度及び相対湿度９０％で４時間コンディショニングした前記研磨材物品の１１．４センチメートル×１４．０センチメートルのシートが、少なくとも２０ｃｍのカール半径を示す、請求項１又は２に記載の研磨材物品。
16. 前記シートが少なくとも５０ｃｍのカール半径を示す、請求項１５に記載の研磨材物品。
17. 前記シートが少なくとも１００ｃｍのカール半径を示す、請求項１６に記載の研磨材物品。
18. 研磨材物品であって、
    主表面を有する可撓性基材と、
    前記主表面の少なくとも一部に接触するメーク樹脂と、
    前記メーク樹脂に接触し、かつ前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記メーク樹脂に略位置合わせされる研磨粒子と、
    前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に接触し、かつ前記主表面の平面に垂直な方向から見て前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に略位置合わせされるサイズ樹脂と、を含み、前記メーク樹脂が最高で３０％の被覆率を有する、研磨材物品。
19. 前記メーク樹脂の被覆率が最高で２０％である、請求項１９に記載の研磨材物品。
20. 前記メーク樹脂の被覆率が最高で１０％である、請求項１９に記載の研磨材物品。
21. 研磨材物品の製造方法であって、
    前記主表面に沿った複数の領域が前記メーク樹脂で被覆されるように、略平らな基材の主表面にメーク樹脂を選択的に塗布する工程と、
    前記メーク樹脂が優先的に前記研磨粒子で被覆されるように、前記被覆された基材に研磨粒子を塗布する工程と、
    前記メーク樹脂を硬化させる工程と、
    前記研磨粒子及び前記メーク樹脂が優先的に前記サイズ樹脂で被覆されるように、前記被覆された基材にサイズ樹脂を塗布する工程と、
    前記サイズ樹脂を硬化させる工程と、を含む、研磨材物品の製造方法。
22. 前記領域が離散している、請求項２１に記載の方法。
23. 基材に型板をオーバレイし、前記型板にメーク樹脂を塗布することによって、前記基材の前記主表面に前記メーク樹脂を選択的に塗布する工程が実施される、請求項２１に記載の方法。
24. 前記メーク樹脂を硬化させた後に前記被覆された基材に型板をオーバレイし、次いで前記型板にサイズ樹脂を塗布することによって、前記被覆された基材に前記サイズ樹脂を選択的に塗布する工程が実施される、請求項２１に記載の方法。
25. 前記型板が、厚さ１〜２０ミル（０．０２５〜０．５１ミリメートル）の範囲のポリマーステンシルを含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
26. 前記ポリマーステンシルが、１つ以上のレーザー切断フィーチャを有する、請求項２５に記載の方法。
27. 前記型板が、編組み状スクリーンを含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
28. 非接触式の印刷機を使用して、前記メーク樹脂又はサイズ樹脂のいずれかを選択的に塗布する工程が実施される、請求項２１に記載の方法。
29. 前記サイズ樹脂が、硬化に先立って、前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の露出領域の封止を可能にする初期粘性を有する、請求項２４に記載の方法。
30. 前記研磨粒子を塗布する工程が電界の存在下で発生し、前記メーク樹脂層の硬化に先立って前記研磨粒子を整列配置する、請求項２１に記載の方法。
31. 略平らな表面を有する可撓性基材と、前記略平らな表面に接触し、かつ前記略平らな表面全体に所定のパターンで延在するメーク樹脂と、前記メーク樹脂に接触し、かつ前記略平らな表面の平面に垂直な方向から見て前記メーク樹脂に略位置合わせされた研磨粒子と、前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に接触し、前記略平らな表面の平面に垂直な方向から見て前記研磨粒子及び前記メーク樹脂の両方に略位置合わせされる、サイズ樹脂と、を含む被覆研磨材物品においてカールを低減する方法であって、
    前記被覆された領域間に位置する前記略平らな表面の被覆されていない領域を維持する工程を含む、方法。

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