JP2021522075A - 所定のすくい角を有する成形研磨粒子を有する研磨粒子 - Google Patents
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Abstract
本開示は研磨物品(10)を提供する。研磨物品(10)は、使用方向と、y軸と、y軸及び使用方向に直交しているz軸とを有する。研磨物品(10)は、バッキング(12)と、バッキングに取り付けられた成形研磨粒子とを更に含む。成形研磨粒子(14)の約5%〜約100%は、独立して、第1の側面(16)と、第1の側面(16)と反対側の第2の側面(18)と、第1の側面(16)に第1のエッジ(24)で接続され、かつ第2の側面(18)に第2のエッジ(26)で接続された、先端面(20)と、約10度〜約110度の範囲の、バッキング(12)と先端面(20)との間のすくい角(30)と、約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ(16)及び第2のエッジ(18)と交差する線(52)と研磨物品(10)の使用方向(22)との間のz方向回転角(50)と、を含む。
Description
研磨粒子、及び研磨粒子を含む研磨物品は、品物の製造において、広範な材料及び表面の研磨、仕上げ又は研削に有用である。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。
本開示は研磨物品を提供する。研磨物品は、使用方向と、y軸と、y軸及び使用方向に直交しているz軸とを有する。研磨物品は、バッキングと、当該技バッキングに取り付けられた成形研磨粒子を更に含む。成形研磨粒子の約5%〜約100%は、独立して、第1の側面と、第1の側面と反対側の第2の側面と、第1の側面に第1のエッジで接続され、かつ第2の側面に第2のエッジで接続された、先端面と、約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、を有する。
本開示は、第1の使用方向を有する研磨物品を更に含む。研磨物品は、バッキングに取り付けられた研磨粒子を含む。同一試験条件下で、研磨物品と接触するワークピースから除去される材料の量は、研磨物品が第1の使用方向とは異なる第2の方向に移動されたときに除去されるワークピースの材料の量よりも多い。
本開示は、第1の使用方向を有する研磨物品を更に含む。研磨物品は、バッキングに取り付けられた研磨粒子を含む。同一試験条件下で、研磨物品と接触するワークピースの表面粗さは、研磨物品が第1の使用方向とは異なる第2の使用方向に移動されたときのワークピースの表面粗さよりも大きい。
本開示は、研磨物品の製造方法を更に提供する。この方法は、成形研磨粒子を配向させることと、成形研磨粒子をバッキングに接着させることと、を含む。研磨粒子の約5%〜約100%は成形されており、独立して、第1の側面と、第1の側面と反対側の第2の側面と、第1の側面に第1のエッジで接続され、かつ第2の側面に第2のエッジで接続された、先端面と、約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、を有する。
本開示は、研磨物品の使用方法を更に含む。この方法は、成形研磨粒子をワークピースと接触させることと、研磨物品をワークピースに対して使用方向に移動させることと、ワークピースの一部分を除去することと、を含む。研磨粒子の約5%〜約100%は成形されており、独立して、第1の側面と、第1の側面と反対側の第2の側面と、第1の側面に第1のエッジで接続され、かつ第2の側面に第2のエッジで接続された、先端面と、約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、を有する。
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。
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。
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%」という範囲は、約0.1%〜約5%だけでなく、示された範囲内の各値(例えば、1%、2%、3%、及び4%)及び部分範囲(例えば、0.1%〜0.5%、1.1%〜2.2%、3.3%〜4.4%)も含むと解釈すべきである。「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。
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。
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。
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。
本明細書で使用される「実質的に」という用語は、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%以上等の大部分若しくはほとんど又は100%を指す。
本開示の様々な実施形態によれば、研磨物品が開示される。研磨物品は、研磨ベルト、研磨シート、又は研磨ディスクなどの多くの異なる研磨物品から選択することができる。図1A〜図1Cは、研磨ベルト10の様々な図である。図1Aはベルト10の側面図であり、図1Bはベルト10の正面図であり、図1Cはベルト10の底面図である。図1A〜図1Cは、多数の同じ特徴を示し、同時に説明される。図1A〜図1Cに示すように、研磨ベルト10は、z軸と、z軸に直交するy軸とを有する。研磨ベルト10の使用方向22は、z軸及びy軸の両方に直交するx軸に沿って一方向に延びる。図1Aに関しては、使用方向22は左から右であり、図1Bに関しては、使用方向22は頁から読者に向かい、図1Cに関しては、使用方向22は頁下部から頁上部である。
研磨ベルト10は、成形研磨粒子14が取り付けられたバッキング12を含む。バッキング12は、任意の望ましい程度の可撓性を有することができる。バッキング12は任意の好適な材料を含むことができる。例えば、バッキング12は、ポリマーフィルム、金属箔、織布、編布、紙、加硫繊維、不織材、発泡体、スクリーン、積層体、又はこれらの組み合わせを含むことができる。バッキング12は、様々な添加剤を更に含むことができる。好適な添加剤の例としては、着色剤、加工助剤、強化繊維、熱安定剤、紫外線安定剤、及び抗酸化剤が挙げられる。有用な充填剤の例としては、粘土、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、タルク、粘土、雲母、木粉、及びカーボンブラックが挙げられる。
図示するように、少なくとも1つの成形研磨粒子14のエッジは、バッキング12と実質的に接触している。更なる実施形態では、エッジ又はエッジ部分はバッキング12と接触しないことが可能であり得る。
成形研磨粒子14は、研磨粒子の少なくとも一部分が所定の形状を有する任意の研磨粒子である。所定の形状は、例えば、成形前駆体研磨粒子を形成するために使用される金型キャビティから複製することができる。成形研磨粒子14が金型キャビティ内に形成される実施形態では、所定の幾何学的形状は、成形研磨粒子14を形成するために使用された金型キャビティを実質的に複製し得る。成形研磨粒子14はまた、成形研磨粒子が押出成形によって形成される例では、ダイの形状を複製し得る。成形研磨粒子14はまた、成形研磨粒子14又は研磨物品が積層造形プロセスによって形成される場合、プログラム、例えばコンピュータ支援設計(CAD)プログラムに見られる形状を複製し得る。成形研磨粒子14は、例えば機械的粉砕操作によって形成されたランダムサイズの粉砕研磨粒子を指すものではない。
成形研磨粒子14は、多くの幾何学的特徴部を含む。例えば、図1A〜図1Cに示すように、成形研磨粒子14は、第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28を含む。成形研磨粒子14の表面は、エッジで接合される。例えば、先端面20は、エッジ24で第1の側面16に接合され、エッジ26で第2の側面18に更に接合される。操作中、先端面20は、使用方向22を基準にして成形研磨粒子14の先端面であり、後面28は、先端面20に対して反対側に配置されている。いくつかの実施形態では、先端面20、後面28のいずれか又は両方は、2つの表面の交差部に形成されたエッジであってもよい。
第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28は、任意の好適な形状を有することができる。例えば、第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28は、正多角形又は不規則多角形であり得る多角形の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、多角形の形状は、三角形の形状、四角形の形状、五角形の形状、六角形の形状、七角形の形状、又は八角形の形状に実質的に合致し得る。他の、より高次の多角形の形状は、本開示の範囲内である。多角形の形状が四角形の形状に実質的に合致する実施形態では、四角形の形状は、例えば、正方形、矩形、又は台形であり得る。多角形の形状が三角形の形状に実質的に合致する実施形態では、三角形の形状は、例えば、直角三角形、不等辺三角形、二等辺三角形、鋭角三角形、又は鈍角三角形であり得る。いくつかの実施形態では、三角形の形状は、正三角形ではない。
第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28は、同じ形状を有することも異なる形状を有することもできる。加えて、第1の側面16及び第2の側面18は、表面積、最大長さ寸法、最大幅寸法、又はこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つが、実質的に同じサイズ又は実質的に異なるサイズであることができる。先端面20及び後面28は各々、表面積、最大長さ寸法、最大幅寸法、又はこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つが、各第1の側面16及び第2の側面18よりも小さくなり得る。
第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれかは、実質的に平面又は非平面であり得る。加えて、第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれかは、互いに対して実質的に平行又は非平行に延びることができる。第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれかが非平面である実施形態では、それらの表面は、実質的に凹状又は凸状の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれか1つの一部分は実質的に平面であり得、同じ表面の別の部分は非平面であり得る。いくつかの実施形態では、第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれか1つの一部分は実質的に凸状であり得、同じ表面の別の部分は実質的に凹状であり得る。
第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれか1つの形状又はプロファイルに応じて、エッジ24及び26などの任意のエッジは、直線状、テーパ状、又は湾曲状であり得る。特定の表面を他の表面に接続するエッジは、同じ長さであることも異なる長さであることもできる。例えば、図1Bに示すように、エッジ24とエッジ26とは平行であり、z方向に同じ長さを有する。これにより、成形研磨粒子14の切削チップ(cutting tip)31が、x−y平面に対して平行に延びる。切削チップ31は、先端面20及び後面28に沿った変曲点を指すと理解される。他の実施形態では、エッジ24及び26は異なる長さであり、切削チップ31は、x−y平面に対して非平行であるように角度が付けられている。切削チップ31は、少なくとも約60ミクロン、少なくとも約70ミクロン、少なくとも約80ミクロン、少なくとも約90ミクロン、又は少なくとも約100ミクロンの曲率半径を有する鋭い先端を有さなくてもよい。
第1の側面16、第2の側面18、先端面20、及び後面28のいずれか1つは、開口部、凹面、凸面、溝、***、破損面、低丸み率、又は鋭い先端を有する1つ以上の端点を有する外辺部などの更なる形状特徴部を含むことができる。
成形研磨粒子14は、研磨ベルト10のいくつかの性能特性を達成するようにバッキング12に対して位置決めできる。成形研磨粒子14の位置決めは、バッキング12に対する成形研磨粒子14の様々な異なる角度によって特徴付けることができる。
例えば、すくい角30は、バッキング12と先端面20又は切削チップ31との間で測定される角度によって特徴付けることができる。図1Aに示すように、すくい角30は約90度である。しかしながら、他の実施形態では、すくい角30は、約10度〜約170度、約80度〜約100度、約85度〜約95度範囲の値から選択でき、又は約10度、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、又は約170度の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。すくい角30の値は、研磨ベルト10の意図された目的に合わせて選択できる。例えば、すくい角30が90度以下である場合、研磨物品は、ワークピースから材料を除去すること、ワークピースへの深い切込みを達成すること、又はワークピースから大きい切屑片を除去することに十分に適し得る。逆に、すくい角30が90度を超える場合、研磨ベルト10は、上記の特性のいくつかをなおも有し得るが、ワークピースの表面の仕上げに更により良く適し得る。
研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、成形研磨粒子14の一定割合が実質的に同じすくい角30を有することが望ましい場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、成形研磨粒子の約50%〜約100%のすくい角30が実質的に同じであるか、若しくは約90%〜約100%、又は約50%、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は100%の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きい。研磨粒子14又は研磨ベルト10の100%が同じすくい角30を共有することは、研磨ベルト10における一貫した性能を達成するのに望ましい場合がある。しかしながら、研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、異なるすくい角を有することが望ましい場合がある。例えば、研磨ベルト10のいくつかの実施形態は、複数の列(row)の研磨粒子14を含んでもよい。図1Aに関して、3つの列40、42、及び44が示されているが、研磨ベルト10の他の実施形態は、より少ない又はより多くの列を含むことができる。図示するように、列40、42、又は44の各々は、y方向に延び、隣接する列(例えば、40と42及び42と44)はx方向に互いに離間している。複数列を含む実施形態では、1つの列の各研磨粒子14が同じすくい角30を有することが可能である。例えば、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じすくい角30を有することができる。更に、列42の成形研磨粒子14の各々は、同じすくい角30を有することができるが、このすくい角30は、列42の成形研磨粒子14のすくい角とは異なり得る。更に、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じすくい角30を有することができるが、このすくい角30は、列42及び40の成形研磨粒子14のすくい角とは異なり得る。このようにして、研磨ベルト10内にすくい角30の勾配を作ることができる。
逃げ角46は、後面28の変曲点においてバッキング12と切削チップ31との間で測定される角度によって特徴付けられる。図1Aに示すように、逃げ角46は、バッキング12と切削チップ30との間で後面28に沿って測定される。様々な実施形態において、逃げ角46は、約90度〜約180度、約120度〜約140度の範囲であってもよく、又は約90度、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175度、又は約180度の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。いくつかの実施形態では、すくい角30と逃げ角46との間の差は、約5度〜約50度、約10度〜約40度の範囲であってもよく、又は約5度、10、15、20、25、30、35、40、45、又は約50度の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。逃げ角46の値は、研磨ベルト10の意図された目的に合わせて選択できる。例えば、逃げ角46がより高い値に近づくにつれて、研磨ベルト10は表面を仕上げることが可能となり得る(例えば、使用方向22が第2の使用方向に逆転された場合)。更に、逃げ角がより高い値である場合、ワークピースから除去された材料の排出が可能になり、研磨ベルト10の詰まりを防止するのに役立つ場合がある。しかしながら、いくつかの実施形態では、逃げ角46がより低い値を有することは、操作中に研磨ベルト10に力が加えられたときに、研磨粒子14のバッキングへの取り付けを強化するのに役立ち得る。
研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、成形研磨粒子14の一定割合が実質的に同じ逃げ角46を有することが望ましい場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、成形研磨粒子の約50%〜約100%、若しくは約90%〜約100%、又は約50%、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は100%の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きい%の逃げ角46が実質的に同じである。研磨粒子14又は研磨ベルト10の100%が同じ逃げ角46を共有することは、研磨ベルト10における一貫した性能を達成するのに望ましい場合がある。しかしながら、研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、異なる逃げ角46を有することが望ましい場合がある。例えば、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じ逃げ角46を有することができる。更に、列42の成形研磨粒子14の各々は、同じ逃げ角46を有することができるが、この逃げ角46は、列42の成形研磨粒子14の逃げ角とは異なる。更に、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じ逃げ角46を有することができるが、この逃げ角46は、列42及び40の成形研磨粒子14の逃げ角とは異なる。このようにして、研磨ベルト10内に逃げ角46の勾配を作ることができる。
抜け勾配α48は、バッキング12と第1の側面16及び第2の側面18のうちいずれか1つとの間で測定される角度によって特徴付けられる。図1Bに示すように、抜け勾配α48は約90度である。しかしながら、他の実施形態では、抜け勾配α48は、約90度〜約130度、約95度〜約120度の範囲であり得、又は約90度、100、105、110、115、120、125度、又は約130度の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、成形研磨粒子14の一定割合が実質的に同じ抜け勾配α48を有することが望ましい場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、成形研磨粒子の約50%〜約100%の抜け勾配α48が実質的に同じであるか、若しくは約90%〜約100%、又は約50%、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は100%の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きい。研磨粒子14又は研磨ベルト10の100%が抜け勾配α48を共有することは、研磨ベルト10における一貫した性能を達成するのに望ましい場合がある。しかしながら、研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、異なる抜け勾配α48を有することが望ましい場合がある。例えば、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じ抜け勾配α48を有することができる。更に、列42の成形研磨粒子14の各々は、同じ抜け勾配α48を有することができるが、この抜け勾配α48は、列42の成形研磨粒子14の抜け勾配とは異なる。更に、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じ抜け勾配α48を有することができるが、この抜け勾配α48は、列42及び40の成形研磨粒子14の抜け勾配とは異なる。このようにして、研磨ベルト10内に抜け勾配α48の勾配を作ることができる。あるいは、同じ列内の隣接する成形研磨粒子の抜け勾配α48は異なっていて、y方向に勾配を作り出すことができる。
成形研磨粒子14を特徴付ける更なる角度は、z方向回転角50であり得る。図1Cに示すように、z方向回転角50は、第1のエッジ24及び第2のエッジ26と交差する線52と、使用方向22との間に画定することができる。Z方向回転角50は、約10度〜約170度、約80度及び約100度、約85度及び約95度の範囲であってもよく、又は約10度、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、又は約170度の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくてもよい。
研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、成形研磨粒子14の一定割合が実質的に同じz方向回転角50を有することが望ましい場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、成形研磨粒子の約50%〜約100%のz方向回転角50が実質的に同じであるか、若しくは約90%〜約100%、又は約50%、55、60、65、70、75、80、85、90、95、又は100%の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きい。研磨粒子14又は研磨ベルト10の100%が同じz方向回転角50を共有することは、研磨ベルト10における一貫した性能を達成するのに望ましい場合がある。しかしながら、研磨ベルト10のいくつかの実施形態では、異なるz方向回転角50を有することが望ましい場合がある。例えば、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じz方向回転角50を有することができる。更に、列42の成形研磨粒子14の各々は、同じz方向回転角50を有することができるが、このz方向回転角50は、列42の成形研磨粒子14のz方向回転角とは異なる。更に、列44の成形研磨粒子14の各々は、同じz方向回転角50を有することができるが、このz方向回転角50は、列42及び40の成形研磨粒子14のz方向回転角とは異なる。このようにして、研磨ベルト10内にz方向回転角50の勾配を作ることができる。あるいは、同じ列内の隣接する成形研磨粒子のz方向回転角50は異なっていて、y方向に勾配を作り出すことができる。
図1A〜図1Cは、直角三角形と合致する概ね三角形の形状を有する研磨粒子14を示す。しかしながら、上記の観点から、研磨ベルト10の任意の成形研磨粒子14が、多くの他の好適な形状のうちの1つを有することが可能である。一例として、図2は、成形研磨粒子14Aを含む研磨ベルト10Aの側面図を示す。図示するように、成形研磨粒子14Aは、概ね三角形の形状を有するが、先端面20Aは凸状部分32及び凹状部分34の両方を有する。先端面20Aが非線形である場合などの実施形態では、バッキング12と線54との間の角度を測定することによって、すくい角30を決定できる。線54は、切削チップ31の接線である。
図1A〜図1C及び図2は、研磨物品が、直線運動に適応した研磨ベルト又は研磨シートである実施形態を示す。しかしながら、他の実施形態では、研磨物品は、回転運動に適応した研磨ディスクであり得る。図3は、研磨ディスク60の底面図である。研磨ディスク60は、中心軸62を中心に回転運動するように適応している。回転使用方向22Aは、研磨ディスク60の外周部64の接線で決定できる。
研磨ディスク60において、成形研磨粒子14は、研磨ベルト10と同じ特性を有することができる。例えば、成形研磨粒子は、図1A〜図1C及び図2に関連して本明細書に記載された同じすくい角30、抜け勾配α48、逃げ角46、及びz方向回転角50特性を有することができる。すくい角30、抜け勾配α48、及び逃げ角46の各々は、図1A〜図1C及び図2に関連して上に記載した方法と一致する方法で測定及び決定できる。研磨ディスク60中の各成形研磨粒子14のz方向回転角50を測定するために、個々の成形研磨粒子14の質量中心66を決定する。線68を、中心軸62から質量中心66を通って外周64まで引く。外周64の接線は、線68と外周64の交点において、使用方向22Aを表し、これを質量中心66及び先端面20を通過するように成形研磨粒子14上に重ねる。次いで、重ねた接線22Aと線52との間でZ方向回転角50を測定する。
成形研磨粒子14は、任意の研磨物品中の研磨粒子の100重量%を占めることができる。あるいは、成形研磨粒子14は、バッキング12上に分布した研磨粒子のブレンドの一部であってもよい。ブレンドの一部として存在する場合、成形研磨粒子14は、ブレンドの約5重量%〜約95重量%、約10重量%〜約80重量%、約30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、又は約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。ブレンドにおいて、研磨粒子の残部は、従来の粉砕研磨粒子を含んでもよい。粉砕研磨粒子は、概ね機械的粉砕操作によって形成され、複製された形状を有さない。研磨粒子の残部はまた、他の成形研磨粒子を含むことができ、その例としては、正三角形の形状(例えば、平面三角形成形研磨粒子又は四面体の各面が正三角形である四面体成形研磨粒子)が挙げられる。
研磨ベルト10又は研磨ディスク60などの任意の研磨物品は、成形研磨粒子14、又は成形研磨粒子14と粉砕研磨粒子とのブレンドを、バッキング12に接着させるためのメイクコートを含むことができる。研磨物品は、成形研磨粒子をメイクコートに接着させるためのサイズコートを更に含んでもよい。メイクコート、サイズコート、又はその両方は、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などの任意の好適な樹脂を含むことができる。加えて、メイクコート、サイズコート、又はその両方は、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、又はこれらの混合物を含むことができる。充填剤の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、粘土、メタケイ酸カルシウム、ドロマイト、硫酸アルミニウム、及びこれらの混合物が挙げられる。
成形研磨粒子14は、多くの好適な方法で形成することができ、例えば、成形研磨粒子14は、複数操作プロセスに従って作製することができる。このプロセスは、任意の材料又は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、成形研磨粒子がモノリシックセラミック粒子である実施形態の場合、このプロセスは、対応する物に変換することができる種晶添加又は種晶非添加の前駆体分散体(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14の所望の外形を有する1つ以上の金型キャビティを前駆体分散体で充填する操作と、前駆体分散体を乾燥させて前駆体成形研磨粒子を形成する操作と、前駆体成形研磨粒子14を金型キャビティから取り出す操作と、前駆体成形研磨粒子14をか焼して、か焼された前駆体成形研磨粒子14を形成する操作と、次いで、か焼された前駆体成形研磨粒子14を焼結して、成形研磨粒子14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成形研磨粒子14に関連して、より詳細に説明する。他の実施形態では、金型キャビティをメラミンで充填して、メラミン成形研磨粒子を形成してもよい。
このプロセスは、セラミックに変換することができる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。前駆体が種晶添加される例では、前駆体に、鉄の酸化物(例えば、FeO)を種晶添加することができる。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、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、前駆体分散体は、30重量%〜50重量%又は40重量%〜50重量%の固形分を含む。
好適な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、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.から入手可能な商標名「DISPERAL」及び「DISPAL」を有する製品、又はBASF Corporationから入手可能な商標名「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しかなく、かつ高表面積を有する。
得られる成形研磨粒子14の物理的特性は、概ね、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。
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。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。
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、前駆体分散体はゲルになり得る。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。前駆体分散体はまた、核形成剤を含んでいてもよい。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。
解膠剤を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。多塩基酸も使用できるが、多塩基酸は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の導入を困難にする。ベーマイトの一部の市販供給源は、安定な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。
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形成し、そこに解膠剤を添加することによって形成できる。
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。
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、輪転グラビアロール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、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、例として表面張力特性を変更してもよい。
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ものの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、マスター工具上に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じないよう注意が必要である。
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、金型の全厚にわたっ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わたっ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。
キャビティは、成形研磨粒子14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。
更なる操作は、金型内のキャビティに前駆体分散体を(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。離型剤の例としては、ピーナッツ油又は鉱油、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。概して、離型剤を所望の場合、金型の単位面積当たり、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)の離型剤が存在するように、水又はアルコールなどの液体中のピーナッツ油などの離型剤が、前駆体分散体が接触する生産工具の表面に適用される。いくつかの実施形態において、金型の天面は、前駆体分散体でコーティングされる。前駆体分散体は、天面上にポンプ注入することができる。
更なる操作では、スクレーパ又はならし棒を使用し、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、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、天面には分散体が実質的にない。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、又は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、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。
これらの例では、キャビティの露出した表面は成形研磨粒子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、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。
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、約40〜50%の固形分の水分散体及びポリプロピレン製金型に関しては、乾燥温度は、約90℃〜約165℃、又は約105℃〜約150℃、又は約105℃〜約120℃であることができる。温度が高くなると、生産速度を改善することができるが、ポリプロピレン工具が劣化し、金型としての耐用寿命が制限されることもある。
乾燥中、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、得られる成形研磨粒子14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。本発明で、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成形研磨粒子14を得ることが可能であることが分かった。凹部の度合いは、概ね、前駆体分散体の固形分含有量に依存する。
更なる操作は、得られた前駆体成形研磨粒子14を金型キャビティから取り出すこと、を伴う。前駆体成形研磨粒子14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。
前駆体成形研磨粒子14は、金型の外で更に乾燥させることができる。前駆体分散体を、金型内で所望のレベルに乾燥させる場合には、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。前駆体成形研磨粒子14は、10〜480分間、又は120〜400分間、50℃〜160℃、又は120℃〜150℃の温度で乾燥させる。
更なる操作は、前駆体成形研磨粒子14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、前駆体分散体に存在していた様々な成分が金属酸化物に変換される。前駆体成形研磨粒子14は、概ね、400℃〜800℃の温度に加熱され、遊離水、及び90重量%を超える任意の結合揮発性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。水溶性塩は、か焼された前駆体成形研磨粒子14の孔に含浸することによって導入できる。次いで、前駆体成形研磨粒子14を再び予備焼成する。
更なる操作は、か焼された前駆体成形研磨粒子14を焼結して粒子を形成すること、を伴い得る。ただし、前駆体が希土類金属を含むいくつかの例では、焼結は必須ではない場合がある。焼結前は、か焼された前駆体成形研磨粒子14は完全に緻密ではなく、したがって、成形研磨粒子14として使用するための所望の硬度に欠けている。焼結は、か焼された前駆体成形研磨粒子14を、1000℃〜1650℃の温度に加熱することによって行われる。か焼された前駆体成形研磨粒子14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時間が可能である。
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、成形研磨粒子14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。
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。
成形研磨粒子14は、研磨業界で認知されている規定公称等級に従って、個々にサイズ決めすることができる。研磨業界で認知されている等級規格としては、ANSI(American National Standards Institute、米国国家規格協会)、FEPA(Federation of European Producers of Abrasives、欧州研磨材生産者連盟)及びJIS(日本工業規格)によって公布されているものが挙げられる。ANSI等級表記(すなわち規定公称等級)としては、例えばANSI4、ANSI6、ANSI8、ANSI16、ANSI24、ANSI36、ANSI46、ANSI54、ANSI60、ANSI70、ANSI80、ANSI90、ANSI100、ANSI120、ANSI150、ANSI180、ANSI220、ANSI240、ANSI280、ANSI320、ANSI360、ANSI400及びANSI600が挙げられる。FEPA等級表記としては、F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F18、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500及びF2000が挙げられる。JIS等級の表記としては、JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000、及びJIS10,000が挙げられる。
既に記載されている材料に加えて、少なくとも1つの磁性材料が、個々の成形研磨粒子14に含まれるか、又はコーティングされてもよい。磁性材料の例としては、鉄;コバルト;ニッケル;様々なグレードでPermalloalloyとして市販されているニッケルと鉄の様々な合金;Fernico、Kovar、FerNiCo I、又はFerNiCo IIとして市販されている鉄、ニッケル、及びコバルトの様々な合金;様々なグレードでAlnicoとして市販されている鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルト、及び場合によっては銅及び/又はチタンの様々な合金;Sendust合金として市販されている鉄、ケイ素、及びアルミニウムの合金(重量比約85:9:6);Heusler合金(例えば、Cu2MnSn);ビスマス化マンガン(Bismanolとしても知られる);希土類の磁化可能材料、例えば、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、ユーロピウム酸化物、ネオジムと鉄とホウ素の合金(例えば、Nd2Fe14B)、及びサマリウムとコバルトの合金(例えば、SmCo5);MnSb;MnOFe2O3;Y3Fe5O12;CrO2;MnAs;フェライト、例えば、フェライト、マグネタイト;亜鉛フェライト;ニッケルフェライト;コバルトフェライト、マグネシウムフェライト、バリウムフェライト、及びストロンチウムフェライト;イットリウム鉄ガーネット;及びこれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、磁化可能材料は、8〜12重量%(wt%)のアルミニウム、15〜26重量%のニッケル、5〜24重量%のコバルト、最大で6重量%の銅、最大で1%のチタンを含有する合金であり、100重量%にするための残部は鉄である。いくつかの他の実施形態では、例えば、マグネトロンスパッタリングを含む物理蒸着(PVD)などの蒸着技術を用いて、磁化可能なコーティングを研磨粒子14上に堆積させることができる。
これらの磁化可能材料を含むことにより、成形研磨粒子14が磁場に応答することが可能になる。成形研磨粒子14のいずれも、同じ材料を含んでもよく、又は異なる材料を含んでもよい。加えて、存在する場合、成形研磨粒子14及び粉砕研磨粒子は、同じ材料を含んでもよく、又は異なる材料を含んでもよい。
本明細書に記載の研磨物品は、多くの好適な方法に従って製造できる。本明細書に記載の方法は、バッキング12上の成形研磨粒子14の少なくとも一部の正確な配置を可能にできる。これにより、小表面20の正確かつ所定の整列を可能にできる。これにより、成形研磨粒子14の様々な所定のパターンの形成も可能にできる。例えば、研磨ベルト10において、成形研磨粒子14のz方向回転角50は、成形研磨粒子14によって形成されたパターンが複数の平行線を含むように位置決めできる。更なる例として、研磨ディスク60において、成形研磨粒子14のz方向回転角50は、成形研磨粒子14によって形成されたパターンが複数の円を含むように位置決めできる。
本明細書に記載の研磨物品は、任意の好適な方法に従って製造できる。概して述べると、研磨物品は、すくい角30、z方向回転角50、逃げ角46、抜け勾配α48、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを達成するようにバッキング12上の成形研磨粒子14の少なくとも一部分を配向することによって形成できる。本方法は、成形研磨粒子14をバッキング12に接着させること、を更に含み得る。
研磨粒子14を配向することは、例えば、バッキング12内に1つ以上のキャビティを含むことによって達成できる。キャビティは、すくい角30、z方向回転角50、逃げ角46、抜け勾配α48、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つが所定の値を達成するように、個々の成形研磨粒子14がバッキング12上に位置決めされるようなやり方で成形できる。
バッキング12内にキャビティを含むことにより、研磨粒子14を、意図した配向を達成しながら、バッキング12にドロップコーティング又は静電コーティングすることが可能になる。概ね理解されるように、ドロップコーティング技術では、研磨粒子14のバルク供給物はホッパーを通って供給され、重力下でバッキング12上に落ち、キャビティ内に着地する。キャビティがなければ、バッキング12と接触した時の研磨粒子14の空間的配向は、全ての方向において全体的にランダムである。しかし、キャビティにより、ランダムな空間配向がなくなる。
他の実施形態では、成形研磨粒子14の正確な配向は、分配ツール又はスクリーンを使用して達成できる。分配ツール又はスクリーンは、複数の壁によって画定される1つ以上のスロットを含むことができる。スロットは、2つの端部上で開放し得る。一方の端部は成形研磨粒子14を受容するように構成でき、他方の端部はバッキング12と接触できる。バッキング12は、任意選択的に、その上に分配されたメイクコートを有することができる。スロットは、個々の成形研磨粒子14がバッキング12上に位置決めされて、その結果すくい角30、z方向回転角50、逃げ角46、抜け勾配α48、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つが所定の値を達成するように、設計される。キャビティに適切に入らない粒子を分配ツールから払い除けることができ、追加の粒子を分配ツールと接触させて、空のスロットに入れることができる。
成形研磨粒子14を含む分配ツールは、成形研磨粒子14がメイクコートに接着する際に、任意の好適な時間にわたってバッキング12と接触させておくことができる。成形研磨粒子14とメイクコートとの間の良好な接着のために十分な時間が経過した後、生産工具を除去し、サイズコートを成形研磨粒子14の上に任意選択的に配置する。
他の実施形態では、成形研磨粒子14の正確な配向は、回転生産工具を使用して達成できる。回転生産工具は円形であり、外表面上に複数のキャビティを含む。キャビティの各々は、特定の配向で成形研磨粒子14を受容するように設計される。各キャビティが充填される確率を高めるために、過剰な成形研磨粒子14を生産工具と接触させる。キャビティに入らない成形研磨粒子14は、後で使用するために回収される。キャビティ内に固定されると、成形研磨粒子14は、バッキング12と接触し、これがウェブとして供給され得る。バッキング12は、その上に予め配置されたメイクコートを有することができ、その結果、成形研磨粒子14は接触するとバッキング12に接着し、生産工具から取り出される。
他の実施形態では、成形研磨粒子14の正確な配向は、少なくともいくつかの磁性材料を含む成形研磨粒子を使用して達成できる。磁性材料を含む成形研磨粒子は、バッキング12上にランダムに配列され得る。次いで、すくい角30、z方向回転角50、逃げ角46、抜け勾配α48のうちの少なくとも1つを達成するように成形研磨粒子14が回転及び整列されるやり方で、成形研磨粒子14を磁場に曝露することができる。適切に配向されると、成形研磨粒子14は、メイクコート及び任意選択的にサイズコートを用いてバッキング12に接着され得る。このプロセスの結果、すくい角30、z方向回転角50、逃げ角46、抜け勾配α48、又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つが所定の値を達成するように、個々の成形研磨粒子14がバッキング12上に位置決めされる。このプロセスの一例は、図4〜図7に関連して以下で更に詳細に記載される。
図4は、メイク層前駆体120がその上に配置されたバッキング115を含むウェブ110を示し、当該ウェブはウェブ経路112に沿ってダウンウェブ方向114(例えば、機械方向)に移動する。ウェブ110は、ダウンウェブ方向114に垂直なクロスウェブ方向(図示せず)を有する。メイク層前駆体120は、第1の硬化性バインダー前駆体(図示せず)を含む。磁化可能な粒子132(成形研磨粒子14に対応する構造を有する)は、適用された磁場140の一部分を通って、メイク層前駆体120上に落下する。磁化可能な粒子132の少なくとも一部は、研磨粒子である。磁化可能な粒子132は、ホッパー175から供給され、下方傾斜分配面(dispensing surface)185を下方に移動した後、ウェブ110上に主に堆積される。下方傾斜分配面185を下方に移動する間に、磁化可能な研磨粒子の最も長い側面は、適用された磁場140と整列する傾向がある。様々なウェブ取り扱い用構成要素180(例えば、ローラー、コンベヤーベルト、フィードロール、及び巻き取りロール)が、ウェブ110を取扱う。
本方法全体を通して、少なくとも磁化可能な研磨粒子がメイク前駆体層へ移動するまで、磁化可能な粒子は、適用された磁場によって連続的に配向され、その最長軸は磁力線165と実質的に平行(又は逆平行)に整列される。移動後、適用された磁場は、磁化可能な研磨粒子に配向影響を及ぼし続ける場合があるが、これは必須ではない。
概して、本開示の実施に使用される適用磁場は、影響(例えば、吸引及び/又は配向)を受ける磁化可能な粒子の領域の磁場強度が少なくとも約10ガウス(1mT)、少なくとも約100ガウス(10mT)、又は少なくとも約1000ガウス(0.1T)であるが、これは必須ではない。
適用された磁場は、例えば、1つ以上の永久磁石及び/若しくは電磁石、又は磁石と強磁性部材との組み合わせによって提供され得る。好適な永久磁石としては、磁化可能な材料を含む希土類磁石が本明細書に上述されている。適用された磁場は、静磁場又は変動(例えば、振動)磁場であり得る。上方及び/又は下方磁性部材(152、154)は、各々がN極とS極とを有し、モノリシックであってもよく、又は複数の構成要素の磁石(154a、154b)及び/若しくは磁化可能体から構成されてもよい。複数の磁石から構成される場合、所与の磁性部材内の複数の磁石は、その構成要素の磁石が互いに最も接近する磁力線に対して連続的及び/又は共整列(例えば、少なくとも実質的に平行)であり得る。ステンレス鋼製リテーナ156、158a、及び158bは、磁石を定位置に保持する。ステンレス鋼304又は等価物は、その非磁性の特徴から好適であるが、磁化可能な材料も使用できる。軟鋼製マウント162、164は、ステンレス鋼リテーナ156、158a及び158bをそれぞれ支持する。鋼製マウントが図4に示されているが、マウントは、磁化可能であるか否かにかかわらず、任意の寸法的に安定な材料で作製されていてよい。
下方傾斜分配面は、磁化可能な粒子が当該面を下方に移動し、ウェブ上に分配され得ることを条件として、任意の好適な角度で傾斜してもよい。好適な角度は、15〜60度の範囲であってもよいが、他の角度も使用されてもよい。場合によっては、例えば、粒子の移動を促進するために、下方傾斜分配面を振動させることが望ましくなり得る。
下方傾斜分配面は、任意の寸法的に安定な材料で構成されてもよく、非磁化可能であってもよい。例としては、アルミニウムなどの金属、木材、及びプラスチックが挙げられる。
図5〜図7は、図4の全般的プロセスを示しており、適用された磁場140内での下方傾斜分配面185の位置に応じて、下方傾斜分配面185からウェブ110上に移動する位置における磁化可能な粒子132の整列を示す。
例えば、図5に示す構成では、磁化可能な成形研磨粒子132はウェブ110上に分配され、そこで磁力線165はウェブ100との90度未満のダウンウェブ角度αを形成し、それにより、粒子は、ウェブに移動したときに、長いエッジが右から左に向かって上方に傾斜する配向を達成する。図示するように、磁化可能な成形研磨粒子132は、下方傾斜分配面185を滑り降り、それらの最長エッジが磁力線165と整列した配向を始める。磁化可能な成形研磨粒子132は、ウェブ110のメイク層前駆体120に接触すると、ダウンウェブに傾いている。重力及び/又は下方磁性部材は、磁性成形研磨粒子をメイク層前駆体120上に静置させ、硬化後、粒子はバッキング115に実質的に接着する。磁化可能な成形研磨粒子132の大部分は、名目上の(nominal)すくい角(例えば、表示方向(例えば、アップウェブ又はダウンウェブ)における磁化可能な成形研磨粒子のバッキングと先端エッジとの間の角度)が、アップウェブ方向に約90度で接着される。
ここで図6に示す構成を参照すると、磁化可能な成形研磨粒子132は、ウェブ110に移動したときに、それらの最長エッジが右から左又は左から右のいずれかで上方に傾斜する配向を達成するように整列する。磁化可能な成形研磨粒子132は、下方傾斜分注面185を滑り降り、それらの最長エッジが磁力線165と整列した配向を始める。磁化可能な成形研磨粒子132はウェブ110上に分配され、ここで磁力線165はウェブ110に対してほぼ垂直である。磁化可能な成形研磨粒子132は、それらの最長エッジがバッキングに対してほぼ垂直である状態でウェブ110上に配置される。これにより、粒子は、それらの最長エッジを中心に回転できるようになる。下方磁性部材及び/又は重力は、磁化可能な成形研磨粒子132をメイク層前駆体120上に静置させ、硬化後、粒子はバッキング115に接着される。磁化可能な成形研磨粒子のほぼ等しい割合は、アップウェブ方向に面したようにダウンウェブ方向に面して名目上90度のすくい角を有する。
図7に示される構成では、磁化可能な成形研磨粒子132は、ウェブに移動したときに、それらの長いエッジが左から右に上方に傾斜する配向を達成するように整列する。磁化可能な成形研磨粒子132が下方傾斜分注面185を滑り降りると、粒子はそれらの最長エッジが磁力線165と整列した配向を始める。磁化可能な成形研磨粒子132はバッキング上に分配され、ここで磁力線165のウェブ100とのダウンウェブ角βは90度を超える。粒子がウェブに接触すると、粒子はダウンウェブ方向前方に傾く。下方磁性部材及び/又は重力は、磁化可能な成形研磨粒子132をメイク層前駆体120上に静置させ、硬化後、粒子はバッキング115に接着される。磁化可能な成形研磨粒子132の大部分は、ダウンウェブ方向に約90度のすくい角でウェブ110に接着される。
磁化可能な粒子は、硬化性バインダー前駆体上にコーティングされると、第1の硬化ステーション(図示せず)で少なくとも部分的に硬化されて、磁化可能な粒子を定位置にしっかりと保持する。いくつかの実施形態では、追加の磁化可能及び/又は非磁化可能な粒子(例えば、充填剤研磨剤粒子及び/又は研磨助剤粒子)を、硬化前にメイク層前駆体に適用することができる。
コーティングされた研磨物品の場合、硬化性バインダー前駆体はメイク層前駆体を含み、磁化可能な粒子は、磁化可能な研磨粒子を含む。サイズ層前駆体は、少なくとも部分的に硬化したメイク層前駆体及び磁化可能な研磨粒子の上に適用されてもよいが、これは必須ではない。存在する場合、サイズ層前駆体は、その後、第2の硬化ステーションで少なくとも部分的に硬化され、任意選択的に、少なくとも部分的に硬化したメイク層前駆体を更に硬化させる。いくつかの実施形態では、スーパーサイズ層は、少なくとも部分的に硬化したサイズ層前駆体上に配置される。
様々な実施形態によれば、研磨ベルト10又は研磨ディスク60などの研磨物品を使用する方法は、成形研磨粒子14をワークピース又は基材と接触させること、を含む。ワークピース又は基材は、鋼、鋼合金、アルミニウム、プラスチック、木材、又はこれらの組み合わせなどの多くの異なる材料を含むことができる。接触すると、研磨物品及びワークピースのうちの1つは、互いに対して使用方向22に移動され、ワークピースの一部分が除去される。
様々な実施形態によれば、基材又はワークピースへの切込み深さは、少なくとも約10μm、少なくとも約20μm、少なくとも約30μm、少なくとも約40μm、少なくとも約50μm、又は少なくとも約60μmであり得る。基材又はワークピースの一部分は、研磨物品によって切屑として除去される。研削サイクル後の切屑の回収から取られる切屑の最大平均寸法又は長さは、少なくとも約1200μmミリメートル、少なくとも約1250μm、少なくとも約1300μm、少なくとも約1350μm、少なくとも約1400μm、少なくとも約1450μm、少なくとも約1500μm、少なくとも約1500μm、少なくとも約1550μm、少なくとも約1600μm、又は少なくとも約1650μmであり得る。
様々な実施形態によれば、研磨物品の切削速度は、少なくとも約100m/分、少なくとも約110m/分、少なくとも約120m/分、少なくとも約130m/分、少なくとも約140m/分、少なくとも約150m/分、少なくとも約160m/分、少なくとも約170m/分、少なくとも約180m/分、少なくとも約190m/分、少なくとも約200m/分、少なくとも約300m/分、少なくとも約400m/分、少なくとも約500m/分、少なくとも約1000m/分、少なくとも約1500m/分、少なくとも約2000m/分、少なくとも約2500m/分、少なくとも約3000m/分、又は少なくとも約4000m/分であり得る。
使用方向22は、図1A〜図1C、図2及び図3に示されるように、表示される第1の方向である。研磨物品は、使用方向22とは異なる第2の方向に移動させることが可能である。第2の方向は、使用方向22に対して約1度〜360度、約160度〜約200度、約1度、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、200、205、210、215、220、230、240、250、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、350、355又は約360度の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きい角度で回転した方向であり得る。
様々な実施形態によれば、本明細書に記載の研磨物品は、使用方向22に移動されたときに、任意の他の使用方向とは対照的に、いくつかの利点を有することができる。例えば、同一の適用力、切削速度、又はこれらの組み合わせにおいて、ワークピースから除去される材料の量、ワークピースから除去される切屑の長さ、ワークピースの切込深さ、ワークピースの表面粗さ、又はこれらの組み合わせは、第1の方向において任意の他の第2の方向においてよりも大きい。
例えば、第1の使用方向において、少なくとも約10%多くの、又は少なくとも約15%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも90%、少なくとも約95%、少なくとも約100%、少なくとも約120%、少なくとも約130%、少なくとも約140%、少なくとも約150%多く材料が基材又はワークピースから除去される。いくつかの実施形態では、第1の使用方向において、約15%〜約500%多く、若しくは約30%〜約70%、若しくは約40%〜約60%、又は約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%、200%、205%、210%、215%、220%、225%、230%、235%、240%、245%、250%、255%、260%、265%、270%、275%、280%、285%、290%、295%、300%、305%、310%、315%、320%、325%、330%、335%、340%、345%、350%、355%、360%、365%、370%、375%、380%、385%、390%、395%、400%、405%、410%、415%、420%、425%、430%、435%、440%、445%、450%、455%、460%、465%、470%、475%、480%、485%、490%、495%、又は約500%の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより多くの材料が除去される。除去される材料の量は、初期切削(例えば、切削サイクルの最初の切削)又は合計切削(例えば、切削サイクルの設定数にわたって除去される材料の量の合計)を参照することができる。
ワークピースを研削するための手順は、本明細書の実施例にて研削手順A及びBに記載されている。研削手順Aに従って測定したワークピースの初期切削は(研磨物品が使用方向に走行するとき)、少なくとも約9グラム、少なくとも約9.5グラム、少なくとも約10グラム、少なくとも約10.5グラム、少なくとも約11グラム、少なくとも約11.5グラム、少なくとも約12グラム、少なくとも約12.5グラム、少なくとも約13グラム、少なくとも約13.5グラム、少なくとも約14グラム、少なくとも約14.5グラム、少なくとも約15グラム、少なくとも約15.5グラム、少なくとも約16グラム、少なくとも約16.5グラム、少なくとも約17グラム、少なくとも約17.5グラム、少なくとも約17.8グラム、少なくとも約18グラム、少なくとも約18.5グラム、少なくとも約19グラム、少なくとも約19.5グラム、少なくとも約20グラム、少なくとも約20.5グラム、少なくとも約21グラム、少なくとも約21.5グラム、少なくとも約22グラム、少なくとも約22.5グラム、少なくとも約23グラム、少なくとも約23.5グラム、少なくとも約24グラム、少なくとも約25.5グラム、又は少なくとも約25グラムであり得る。研削手順Aによるワークピース測定における合計切削は(研磨物品が使用方向に走行するとき)、少なくとも約65グラム、少なくとも約70グラム、少なくとも約75グラム、少なくとも約80グラム、少なくとも約85グラム、少なくとも約90グラム、少なくとも約95グラム、少なくとも約100グラム、少なくとも約105グラム、少なくとも約110グラム、少なくとも約115グラム、少なくとも約118.37グラム、少なくとも約120グラム、又は少なくとも約125グラムであり得る。研削手順Bに従って測定したワークピースの初期切削は(研磨物品が使用方向に走行するとき)、少なくとも約9mm、少なくとも約9.5mm、少なくとも約10mm、少なくとも約10.5mm、少なくとも約11mm、少なくとも約11.5mm、少なくとも約12mm、少なくとも約12.5mm、少なくとも約13mm、少なくとも約13.5mm、少なくとも約14mm、少なくとも約14.5mm、少なくとも約15mm、少なくとも約15.5mm、少なくとも約16mm、少なくとも約16.5mm、少なくとも約17mm、少なくとも約17.5mm、少なくとも約18mm、少なくとも約18.47mm、少なくとも約19mm、少なくとも約19.5mm、少なくとも約20mm、少なくとも約20.5mm、少なくとも約21mm、少なくとも約21.5mm、少なくとも約22mm、少なくとも約22.5mm、少なくとも約23mm、少なくとも約23.5mm、少なくとも約24mm、少なくとも約25.5mm、又は少なくとも約25mmであり得る。研削手順Bによるワークピース測定における合計切削は(研磨物品が使用方向に走行するとき)、少なくとも約172mm、少なくとも約180mm、少なくとも約190mm、少なくとも約200mm、少なくとも約210mm、少なくとも約220mm、少なくとも約230mm、少なくとも約240mm、少なくとも約250mm、少なくとも約260mm、少なくとも約270mm、少なくとも約280mm、少なくとも約290mm、少なくとも約300mm、少なくとも約310mm、少なくとも約320mm、少なくとも約330mm、少なくとも約340mm、少なくとも約350mm、少なくとも約360mm、少なくとも約370mm、少なくとも約380mm、少なくとも約390mm、少なくとも約400mm、少なくとも約410mm、少なくとも約420mm、少なくとも約430mm、少なくとも約440mm、少なくとも約450mm、少なくとも約460mm、少なくとも約470mm、少なくとも約480mm、少なくとも約485.29mm、少なくとも約490mm、少なくとも約500mm、少なくとも約510mm、少なくとも約520mm、少なくとも約530mm、少なくとも約540mm、少なくとも約550mm、少なくとも約560mm、少なくとも約570mm、少なくとも約580mm、少なくとも約590mm、又は少なくとも約600mmであり得る。
更なる例として、基材又はワークピースへの切込みの深さは、第1の使用方向において少なくとも約10%深くなり得、又は少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも90%、少なくとも約95%、少なくとも約100%、少なくとも約120%、少なくとも約130%、少なくとも約140%、少なくとも約150%深くなり得る。いくつかの実施形態では、第1の使用方向において約10%〜約500%深く、若しくは約30%〜約70%、若しくは約40%〜約60%深く、又は約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%、200%、205%、210%、215%、220%、225%、230%、235%、240%、245%、250%、255%、260%、265%、270%、275%、280%、285%、290%、295%、300%、305%、310%、315%、320%、325%、330%、335%、340%、345%、350%、355%、360%、365%、370%、375%、380%、385%、390%、395%、400%、405%、410%、415%、420%、425%、430%、435%、440%、445%、450%、455%、460%、465%、470%、475%、480%、485%、490%、495%、又は約500%の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより深い。
更なる例として、研磨物品を第1の使用方向22に移動することによって切断されたワークピース又は基材の算術平均粗さ値(Sa)は、全く同じ条件ではあるが第2の移動方向に切断された対応する基材又はワークピースよりも高くなり得る。例えば、表面粗さは、ワークピース又は基材が第1の方向に切断されたときに、約30%大きくなり得、又は約40%大きく、約50%大きく、約60%大きく、約70%大きく、約80%大きく、約90%大きく、約100%大きく、約110%大きく、約120%大きく、約130%大きく、約140%大きく、約150%大きく、約160%大きく、約170%大きく、約180%大きく、約190%大きく、約200%大きく、約210%大きく、約220%大きく、約230%大きく、約240%約250%大きく、約260%大きく、約270%大きく、約280%大きく、約290%大きく、約300%大きく、約310%大きく、約320%大きく、約330%大きく、約340%大きく、約350%大きく、約360%大きく、約370%大きく、約380%大きく、約390%大きく、約400%大きく、約410%大きく、約420%大きく、約430%大きく、約440%大きく、約450%大きく、約460%大きく、約470%大きく、約480%大きく、約490%大きく、又は約500%大きくなり得る。算術平均粗さ値は、約1000〜約2000、約1000〜約1100の範囲、又は約1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、1900、1950、又は約2000の値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きくなり得る。
研磨物品を第1の使用方向22に移動させることが望ましい場合があるが、研磨物品を第1の使用方向22以外の第2の移動方向に移動させるいくつかの理由がある。例えば、基材又はワークピースを研磨物品と接触させ、研磨物品を第2の方向に移動させることは、基材又はワークピースの仕上げに有益となり得る。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、発明者らは、第2の方向への移動により、基材又はワークピースが逃げ角46に曝露される場合があり、逃げ角はすくい角30とは異なる、仕上げ用途により適した値を有すると仮定する。
(実施例)
(実施例)
磁石装置(MA1)のアセンブリ
上方磁石アセンブリUM1を、各々が幅10.16cm×奥行7.62cm×厚さ5.08cmで、グレードN52磁性材料(SM Magnetics(Pelham,AL)から)の厚み方向に磁化された、3つの同一の矩形磁石から形成した。これらの3つの磁石を、幅15.08cm×奥行7.62cm×厚さ5.08cmの磁石アセンブリを形成し、各磁石の磁極が同じ方向を向き、同一平面内に同極を有するように配列した。この磁石配列を、エポキシ樹脂(DP460、3M Company(St.Paul,MN))を用いて、1018鋼のプレート(幅110.16cm×奥行12.7cm×厚さ7.62cm)に接着し、厚さ0.476cmの304ステンレス鋼のシートで覆った。
上方磁石アセンブリUM1を、各々が幅10.16cm×奥行7.62cm×厚さ5.08cmで、グレードN52磁性材料(SM Magnetics(Pelham,AL)から)の厚み方向に磁化された、3つの同一の矩形磁石から形成した。これらの3つの磁石を、幅15.08cm×奥行7.62cm×厚さ5.08cmの磁石アセンブリを形成し、各磁石の磁極が同じ方向を向き、同一平面内に同極を有するように配列した。この磁石配列を、エポキシ樹脂(DP460、3M Company(St.Paul,MN))を用いて、1018鋼のプレート(幅110.16cm×奥行12.7cm×厚さ7.62cm)に接着し、厚さ0.476cmの304ステンレス鋼のシートで覆った。
第1の下方磁石アセンブリLM1を、反対極が鋼板からそっぽを向いていることを除いて、UMと同一の様式で形成した。
第2の下方磁石アセンブリLM2を、各々が幅10.16cm×奥行15.24cm×厚さ5.08cmで、グレードN52磁性材料(SM Magnetics(Pelham,AL)から)の厚み方向に磁化された、3つの同一の矩形磁石から形成した。これらの3つの磁石を、幅15.08cm×奥行15.24cm×厚さ5.08cmの磁石アセンブリを形成し、各磁石の磁極がLM1と同じ方向を向き、同一平面内に同極を有するように配列した。この磁石配列を、エポキシ樹脂(DP460、3M Company(St.Paul,MN))を用いて、1018鋼のプレート(幅110.16cm×奥行20.32cm×厚さ7.62cm)に接着し、厚さ0.47625mの304ステンレス鋼のシートで覆った。
LM1とLM2とを組み合わせることにより、複合下方磁性アセンブリLM3を形成した。LM1及びLM2を、幅15.08cm×奥行22.86cm×厚さ5.08cmの磁石アセンブリを形成し、30.48cm×5.08cmの磁石面が接触し、各磁石の磁極が同じ方向を向き、同一平面内に同極を有するように配列した。LM1及びLM2の両方を、1018鋼のプレート(幅110.16cm×奥行27.94cm×厚さ2.54cm)にボルト止めして、LM3を作製した。
LM3を、両方の後部エッジが整列した状態で、15.24cmの間隙を有する上方磁石UMに平行に位置決めした。UM1及びLM3は、互いに向かい合う両極を有して、磁石装置MA1を作製した。
磁化可能な研磨粒子(MAP1)の調製
マグネトロンスパッタリングによる物理蒸着を使用してAP1を304ステンレス鋼でコーティングした。Barbeeら(Thin Solid Films,1979,vol.63,pp.143−150)に記載されている304ステンレス鋼スパッタターゲットを、フェライト磁性体心立方型として堆積させた。304ステンレス鋼フィルムコーティングした研磨粒子(例えば、磁化可能な研磨粒子)の調製に使用される装置は、米国特許第8,698,394号(McCutcheon et al.)に開示されていた。物理蒸着は、51.94グラムのAP1上に、10ミリトル(1.33パスカル)のアルゴンスパッタリングガス圧で、1.0キロワットで4時間実施した。コーティングされたAP1中の金属コーティングの重量パーセントは約0.65%であり、コーティング厚さは約1ミクロンである。
マグネトロンスパッタリングによる物理蒸着を使用してAP1を304ステンレス鋼でコーティングした。Barbeeら(Thin Solid Films,1979,vol.63,pp.143−150)に記載されている304ステンレス鋼スパッタターゲットを、フェライト磁性体心立方型として堆積させた。304ステンレス鋼フィルムコーティングした研磨粒子(例えば、磁化可能な研磨粒子)の調製に使用される装置は、米国特許第8,698,394号(McCutcheon et al.)に開示されていた。物理蒸着は、51.94グラムのAP1上に、10ミリトル(1.33パスカル)のアルゴンスパッタリングガス圧で、1.0キロワットで4時間実施した。コーティングされたAP1中の金属コーティングの重量パーセントは約0.65%であり、コーティング厚さは約1ミクロンである。
磁化可能な研磨粒子(MAP2)の調製
マグネトロンスパッタリングによる物理蒸着を使用してAP2を304ステンレス鋼でコーティングした。Barbeeら(Thin Solid Films,1979,vol.63,pp.143−150)に記載されている304ステンレス鋼スパッタターゲットを、フェライト磁性体心立方型として堆積させた。304ステンレス鋼フィルムコーティングした研磨粒子(すなわち、磁化可能な研磨粒子)の調製に使用される装置は、米国特許第8,698,394号(McCutcheon et al.)に開示されていた。物理蒸着は、51.94グラムのAP2上に、10ミリトル(1.33パスカル)のアルゴンスパッタリングガス圧で、1.0キロワットで4時間実施した。コーティングされたAP2中の金属コーティングの重量パーセントは約0.65%であり、コーティング厚さは約1ミクロンである。
マグネトロンスパッタリングによる物理蒸着を使用してAP2を304ステンレス鋼でコーティングした。Barbeeら(Thin Solid Films,1979,vol.63,pp.143−150)に記載されている304ステンレス鋼スパッタターゲットを、フェライト磁性体心立方型として堆積させた。304ステンレス鋼フィルムコーティングした研磨粒子(すなわち、磁化可能な研磨粒子)の調製に使用される装置は、米国特許第8,698,394号(McCutcheon et al.)に開示されていた。物理蒸着は、51.94グラムのAP2上に、10ミリトル(1.33パスカル)のアルゴンスパッタリングガス圧で、1.0キロワットで4時間実施した。コーティングされたAP2中の金属コーティングの重量パーセントは約0.65%であり、コーティング厚さは約1ミクロンである。
実施例1
商標名「POWERSTRAIT」でMilliken & Company(Spartanburg,South Carolina)から入手した、300〜400g/m2の坪量を有する未処理ポリエステル布を、75部のエポキシ樹脂(ビスフェノールAジグリシジルエーテル、商標名「EPON 828」でResolution Performance Products,Houston,Texasから入手)、10部のトリメチロールプロパントリアクリレート(商標名「TMPTA」でCytec Industrial Inc.(Woodland Park,New Jersey)から入手)、8部のジシアンジアミド硬化剤(商標名「DICYANEX 1400B」でAir Products and Chemicals(Allentown,Pennsylvania)から入手)、5部のノボラック樹脂(商標名「RUTAPHEN 8656」でMomentive Specialty Chemicals Inc.(Columbus,Ohio)から入手)、1部の2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(商標名「IRGACURE 651」光開始剤でBASF Corporation(Florham Park,New Jersey)から入手)、及び0.75部の2−プロピルイミダゾール(商標名「ACTIRON NXJ−60 LIQUID」でSynthron(Morganton,North Carolina)から入手)を有する組成物を用いて、113g/m2の坪量でプレサイズした。
商標名「POWERSTRAIT」でMilliken & Company(Spartanburg,South Carolina)から入手した、300〜400g/m2の坪量を有する未処理ポリエステル布を、75部のエポキシ樹脂(ビスフェノールAジグリシジルエーテル、商標名「EPON 828」でResolution Performance Products,Houston,Texasから入手)、10部のトリメチロールプロパントリアクリレート(商標名「TMPTA」でCytec Industrial Inc.(Woodland Park,New Jersey)から入手)、8部のジシアンジアミド硬化剤(商標名「DICYANEX 1400B」でAir Products and Chemicals(Allentown,Pennsylvania)から入手)、5部のノボラック樹脂(商標名「RUTAPHEN 8656」でMomentive Specialty Chemicals Inc.(Columbus,Ohio)から入手)、1部の2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(商標名「IRGACURE 651」光開始剤でBASF Corporation(Florham Park,New Jersey)から入手)、及び0.75部の2−プロピルイミダゾール(商標名「ACTIRON NXJ−60 LIQUID」でSynthron(Morganton,North Carolina)から入手)を有する組成物を用いて、113g/m2の坪量でプレサイズした。
52部のレゾールフェノールホルムアルデヒド樹脂の75重量%水溶液(1〜5%の金属水酸化物で触媒された、1.5:1〜2.1:1(ホルムアルデヒド:フェノール)縮合物、Georgia−Pacific(Atlanta,Georgia)から入手)、45部のメタケイ酸カルシウム(商標名「M400 WOLLASTOCOAT」でNYCO Company(Willsboro,NY)から入手)、及び2.5部の水を含む、フェノール性メイク樹脂209g/m2で、布製バッキングをコーティングした。
研磨粒子MAP1は、図4に示すように、バッキングが磁石装置MA1を通過しているときに、傾斜分配路を介してメイク樹脂コーティングしたバッキングに分配された。図4に示すように、傾斜分配路の端部は、バッキングの表面から1.27cm、上方磁石の底部後角部から15.87cmであった。MAP1のコーティング重量は480グラム/m2であった。研磨粒子MAP1をバッキング上にコーティングした直後、研磨粒子AP3をバッキング上に376グラム/m2のコーティング重量でコーティングした。
研磨剤コーティングしたバッキングを90℃のオーブンに1.5時間入れ、メイク樹脂を部分的に硬化させた。45.76部のレゾールフェノールホルムアルデヒド樹脂の75重量%水溶液(1〜5%の金属水酸化物で触媒された、1.5:1〜2.1:1(ホルムアルデヒド:フェノール)縮合物、Georgia−Pacific(Atlanta,Georgia)から入手)、4.24部の水、24.13部の氷晶石(Solvay Fluorides,LLC(Houston,Texas))、24.13部のメタケイ酸カルシウム(商標名「M400 WOLLASTOCOAT」でNYCO Company(Willsboro,NY)から入手)、及び1.75部の赤色酸化鉄からなるサイズ樹脂を、712g/m2の坪量のバッキング材料の各ストリップに適用し、このコーティングしたストリップを90℃のオーブンに1時間入れ、続いて102℃にて8時間入れた。硬化後、コーティングした研磨剤のストリップを、当該技術分野で既知のとおり、ベルトに変換した。
比較例A
商標名「POWERSTRAIT」でMilliken & Company(Spartanburg,South Carolina)から入手した、300〜400g/m2の坪量を有する未処理ポリエステル布を、75部のエポキシ樹脂(ビスフェノールAジグリシジルエーテル、商標名「EPON 828」でResolution Performance Products(Houston,Texas)から入手)、10部のトリメチロールプロパントリアクリレート(商標名「SR351」でCytec Industrial Inc.(Woodland Park,New Jersey)から入手)、8部のジシアンジアミド硬化剤(商標名「DICYANEX 1400B」でAir Products and Chemicals(Allentown,Pennsylvania)から入手)、5部のノボラック樹脂(商標名「RUTAPHEN 8656」でMomentive Specialty Chemicals Inc.(Columbus,Ohio)から入手)、1部の2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(商標名「IRGACURE 651」光開始剤でBASF Corporation(Florham Park,New Jersey)から入手)、及び0.75部の2−プロピルイミダゾール(商標名「ACTIRON NXJ−60 LIQUID」でSynthron(Morganton,North Carolina)から入手)からなる組成物を用いて、113g/m2の坪量でプレサイズした。
商標名「POWERSTRAIT」でMilliken & Company(Spartanburg,South Carolina)から入手した、300〜400g/m2の坪量を有する未処理ポリエステル布を、75部のエポキシ樹脂(ビスフェノールAジグリシジルエーテル、商標名「EPON 828」でResolution Performance Products(Houston,Texas)から入手)、10部のトリメチロールプロパントリアクリレート(商標名「SR351」でCytec Industrial Inc.(Woodland Park,New Jersey)から入手)、8部のジシアンジアミド硬化剤(商標名「DICYANEX 1400B」でAir Products and Chemicals(Allentown,Pennsylvania)から入手)、5部のノボラック樹脂(商標名「RUTAPHEN 8656」でMomentive Specialty Chemicals Inc.(Columbus,Ohio)から入手)、1部の2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(商標名「IRGACURE 651」光開始剤でBASF Corporation(Florham Park,New Jersey)から入手)、及び0.75部の2−プロピルイミダゾール(商標名「ACTIRON NXJ−60 LIQUID」でSynthron(Morganton,North Carolina)から入手)からなる組成物を用いて、113g/m2の坪量でプレサイズした。
52部のレゾールフェノールホルムアルデヒド樹脂の75重量%水溶液(1〜5%の金属水酸化物で触媒された、1.5:1〜2.1:1(ホルムアルデヒド:フェノール)縮合物、Georgia−Pacific(Atlanta,Georgia)から入手)、45部のメタケイ酸カルシウム(商標名「M400 WOLLASTOCOAT」でNYCO Company(Willsboro,NY)から入手)、及び2.5部の水からなるフェノール性メイク樹脂209g/m2で、布製バッキングをコーティングした。
研磨粒子MAP2は、図4に示すように、バッキングが磁石装置MA1を通過しているときに、メイク樹脂コーティングしたバッキングに分配された。図4に示すように、傾斜分配路の端部は、バッキングの表面から1.27cm、上方磁石の底部後角部から15.87cmであった。MAP1のコーティング重量は480グラム/m2であった。研磨粒子MAP1をバッキング上にコーティングした直後、研磨粒子AP3をバッキング上に376グラム/m2のコーティング重量でコーティングした。
研磨剤コーティングしたバッキングを90℃のオーブンに1.5時間入れ、メイク樹脂を部分的に硬化させた。45.76部のレゾールフェノールホルムアルデヒド樹脂の75重量%水溶液(1〜5%の金属水酸化物で触媒された、1.5:1〜2.1:1(ホルムアルデヒド:フェノール)縮合物、Georgia−Pacific(Atlanta,Georgia)から入手)、4.24部の水、24.13部の氷晶石(Solvay Fluorides,LLC(Houston,Texas))、24.13部のメタケイ酸カルシウム(商標名「M400 WOLLASTOCOAT」でNYCO Company(Willsboro,NY)から入手)、及び1.75部の赤色酸化鉄を有するサイズ樹脂を、712g/m2の坪量のバッキング材料の各ストリップに適用し、このコーティングしたストリップを90℃のオーブンに1時間入れ、続いて102℃にて8時間入れた。硬化後、コーティングした研磨剤のストリップを、当該技術分野で既知のとおり、ベルトに変換した。
比較例B
比較例Bは、商標名キュービトロンIIクロスベルト991FZ、グレード36+、3M Company(St.Paul,MN)で入手した研磨研削ベルトである。
比較例Bは、商標名キュービトロンIIクロスベルト991FZ、グレード36+、3M Company(St.Paul,MN)で入手した研磨研削ベルトである。
比較例C
比較例Bは、商標名キュービトロンIIクロスベルト984F、グレード36+、3M Company(St.Paul,MN)で入手した研磨研削ベルトである。
比較例Bは、商標名キュービトロンIIクロスベルト984F、グレード36+、3M Company(St.Paul,MN)で入手した研磨研削ベルトである。
研削試験手順A
研削試験手順Aを用いて、実施例1の研磨ベルト、比較例Aの研磨ベルト、及び比較例Cの研磨ベルトの有効性を評価した。ワークピースはアルミニウム6061バーであり、これを5.08cm×91.44cmに沿って研磨ベルトにあてがった。直径20.3cm、70のデュロメータショアA、鋸歯状(ランド対溝比1:1)のゴム製コンタクトディスクを使用した。ベルトを、毎分5500表面フィート(SFM)で走行させた。10〜15ポンド(4.53〜6.8kg)の垂直抗力を混用して、ベルトの中央部分に対してワークピースを付勢した。この試験は、15秒間の研削(1サイクル)後にワークピースの重量損失を測定すること、を含んだ。次にワークピースを冷却し、再び試験した。試験は、15試験サイクル後に完了した。サイクル1は、各実施例の初期切削と呼ばれる。実施例1及び比較例Cでは、試験は、第1の使用方向の順方向及び反対の第2の使用方向の逆方向で実施した。切削を、グラム単位で各サイクル後に記録した。
研削試験手順Aを用いて、実施例1の研磨ベルト、比較例Aの研磨ベルト、及び比較例Cの研磨ベルトの有効性を評価した。ワークピースはアルミニウム6061バーであり、これを5.08cm×91.44cmに沿って研磨ベルトにあてがった。直径20.3cm、70のデュロメータショアA、鋸歯状(ランド対溝比1:1)のゴム製コンタクトディスクを使用した。ベルトを、毎分5500表面フィート(SFM)で走行させた。10〜15ポンド(4.53〜6.8kg)の垂直抗力を混用して、ベルトの中央部分に対してワークピースを付勢した。この試験は、15秒間の研削(1サイクル)後にワークピースの重量損失を測定すること、を含んだ。次にワークピースを冷却し、再び試験した。試験は、15試験サイクル後に完了した。サイクル1は、各実施例の初期切削と呼ばれる。実施例1及び比較例Cでは、試験は、第1の使用方向の順方向及び反対の第2の使用方向の逆方向で実施した。切削を、グラム単位で各サイクル後に記録した。
研削試験手順B(木材)
商標名COLLINS PINE PARTICLE BOARD(Collins Co.(Portland Oregon))で入手した長さ40.6cm×30.48cm×厚さ1.6cmのパーティクルボードのワークピースを、そのエッジ30.48cmが実施例A及び比較例Bの研磨ベルトによって研磨される位置で試験治具に固定した。研磨ベルトは各々5.08cm×91.44cmの寸法を有するエンドレス研磨ベルトであった。各試験において、研磨ベルトは、黒鉛被覆圧盤によってバックアップした。各試験で、ベルトが毎分5500表面フィートの供給速度で移動しているときに、ボードを研磨ベルトに押し込んだ。総力15ポンドの力をボードに加え、ボードを10秒間の研削時間にわたって研磨ベルトと接触させた。ボードをベルトから取り除き、ボードから除去された材料の量を測定した。このプロセスを合計25サイクル繰り返した。サイクル1は、各実施例の初期切削と呼ばれる。実施例1及び比較例Bでは、試験は、第1の使用方向の順方向及び反対の第2の使用方向の逆方向で実施した。除去されたパーティクルボード材料の量を、mm単位で各サイクル後に記録した。研削手順B(パーティクルボード)の結果を、本明細書において表2に示す。データのプロットもまた、図9に提供する。
商標名COLLINS PINE PARTICLE BOARD(Collins Co.(Portland Oregon))で入手した長さ40.6cm×30.48cm×厚さ1.6cmのパーティクルボードのワークピースを、そのエッジ30.48cmが実施例A及び比較例Bの研磨ベルトによって研磨される位置で試験治具に固定した。研磨ベルトは各々5.08cm×91.44cmの寸法を有するエンドレス研磨ベルトであった。各試験において、研磨ベルトは、黒鉛被覆圧盤によってバックアップした。各試験で、ベルトが毎分5500表面フィートの供給速度で移動しているときに、ボードを研磨ベルトに押し込んだ。総力15ポンドの力をボードに加え、ボードを10秒間の研削時間にわたって研磨ベルトと接触させた。ボードをベルトから取り除き、ボードから除去された材料の量を測定した。このプロセスを合計25サイクル繰り返した。サイクル1は、各実施例の初期切削と呼ばれる。実施例1及び比較例Bでは、試験は、第1の使用方向の順方向及び反対の第2の使用方向の逆方向で実施した。除去されたパーティクルボード材料の量を、mm単位で各サイクル後に記録した。研削手順B(パーティクルボード)の結果を、本明細書において表2に示す。データのプロットもまた、図9に提供する。
ベルト力データ手順C
実施例の研磨ベルト、比較例Aの研磨ベルト、及び比較例Bの研磨ベルト。試験ベルトは、各々5.08cm×91.44cmの寸法を有するエンドレスベルトであった。研磨ベルトを、20.6cmの鋼製コンタクトホイールを取り付けたベルトサンダーに装着した。長さ40.6cm×30.48cm×厚さ1.6cmのパーティクルボードワークピース(COLLINS PINE PARTICLE BOARD,Collins Co.(Portland Oregon))を、そのエッジ上がエンドレス研磨ベルトによって研磨される位置で試験冶具に固定した。ワークピースのエッジの近接表面と研磨ベルトの表面との間で10mmの干渉をもたらすように、試験冶具を調節した。ベルトサンダーを1753m/分の表面速度になるように起動し、ワークピースを40.6cmの寸法に沿って150mm/秒の速度で進ませた。実施例1及び比較例Bでは、試験を、第1の使用方向の順方向及び反対の第2の使用方向の逆方向で実施した。比較例Bについては、試験を、第2の使用方向の逆方向で実施した。切削を、グラム単位で各サイクル後に記録した。
実施例の研磨ベルト、比較例Aの研磨ベルト、及び比較例Bの研磨ベルト。試験ベルトは、各々5.08cm×91.44cmの寸法を有するエンドレスベルトであった。研磨ベルトを、20.6cmの鋼製コンタクトホイールを取り付けたベルトサンダーに装着した。長さ40.6cm×30.48cm×厚さ1.6cmのパーティクルボードワークピース(COLLINS PINE PARTICLE BOARD,Collins Co.(Portland Oregon))を、そのエッジ上がエンドレス研磨ベルトによって研磨される位置で試験冶具に固定した。ワークピースのエッジの近接表面と研磨ベルトの表面との間で10mmの干渉をもたらすように、試験冶具を調節した。ベルトサンダーを1753m/分の表面速度になるように起動し、ワークピースを40.6cmの寸法に沿って150mm/秒の速度で進ませた。実施例1及び比較例Bでは、試験を、第1の使用方向の順方向及び反対の第2の使用方向の逆方向で実施した。比較例Bについては、試験を、第2の使用方向の逆方向で実施した。切削を、グラム単位で各サイクル後に記録した。
木材の指定の体積が研磨により除かれるときの、研磨ベルト/ワークピース接触面における垂直抗力を測定した。この第1の行程の後に、パーティクルボードのエッジを研磨ベルトから引き取り、その開始位置に戻し、更なる10mmの干渉をもたらすように調節し、更なる研磨行程を進ませた。このプロセスを合計25行程繰り返した。研削手順Cの結果を、本明細書の表3に示す。データのプロットもまた、図10に提供する。
ワークピース表面分析手順D
研削手順Aから、順方向に走行させた実施例1のワークピースの一部分並びに逆方向に走行させた実施例1のワークピースを、Keyence Corporation of America(Itasca Illinois)から入手可能な商標名KEYENCE VK−X250共焦点レーザー顕微鏡で入手した顕微鏡を用いて分析した。10倍対物レンズを使用した。10倍対物レンズは、1mm×1.43mmの視野を有する。より大きい領域を解析するために、3×3の配列の個別の画像をスティッチングすることによって画像を作成した。これにより、最終画像の2.9mm×3.9mmの視野が得られた。
研削手順Aから、順方向に走行させた実施例1のワークピースの一部分並びに逆方向に走行させた実施例1のワークピースを、Keyence Corporation of America(Itasca Illinois)から入手可能な商標名KEYENCE VK−X250共焦点レーザー顕微鏡で入手した顕微鏡を用いて分析した。10倍対物レンズを使用した。10倍対物レンズは、1mm×1.43mmの視野を有する。より大きい領域を解析するために、3×3の配列の個別の画像をスティッチングすることによって画像を作成した。これにより、最終画像の2.9mm×3.9mmの視野が得られた。
次いで、スティッチングした画像をKeyence Multi−file Analyzerを使用して分析した。2Dカラー等高線図を図11及び図12に示す。図11は、逆方向に走行した実施例1の基材を示し、図12は、順方向に走行した実施例1の基材を示す。試料間の相違を示すため、各表面の3D画像も作成した。図13は、逆方向に走行した実施例1の基材の3D画像を示し、図14は、順方向に走行した実施例1の基材を示す。更に、各表面の表面仕上げの測定値を記録し、表4に示す。
言及されるパラメータには、算術平均高さ(Sa)が含まれる。Saは、Ra(線の算術平均高さ)の面への拡張である。これは、表面の算術平均と比較した各点の高さの差を絶対値として表す。このパラメータは、概ね表面粗さを評価するために使用される。
スキューネス(Ssk)もまた、粗さ形状の偏り度を表す測定されたSsk値であった。Sskが0より大きいことは、高さ分布が平均平面上方(山)に偏っていることを意味し、Sskが0に等しいことは、高さ分布(山及び谷)が平均平面の周辺で対称であることを意味し、Sskが0未満であることは、高さ分布が平均平面の下方(谷)に偏っていることを意味する。
最大山高さ(Sp)も測定した。Spは、画定された領域内で最大の山の高さである。最大谷深さ(Sv)も測定した。Svは、画定された領域内での最大の谷の深さの絶対値を示す。Sa、Ssk、Sp、及びSvの各々は、ISO 25178として知られる規格に従って測定した。
ワークピース切屑分析手順E
順方向に走行した実施例1のワークピースから切屑の一部分を収集した。順方向に走行した比較例Cのワークピースからも切屑の一部分を収集した。
順方向に走行した実施例1のワークピースから切屑の一部分を収集した。順方向に走行した比較例Cのワークピースからも切屑の一部分を収集した。
走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して、それぞれの切屑部分を分析した。日本電子(JEOL Ltd)(東京)から商標名JSM−7600F電界放出型走査電子顕微鏡で入手可能な電界放出型走査電子顕微鏡を使用して、切屑の画像を撮影した。Jeol JSM−7600Fを使用した画像を、傾斜45度、33倍で撮影し、スティッチングにより2×2の合成画像とした。
Keyence Corporation of America(Itasca Illinois)から、商標名KEYENCE 5000デジタル顕微鏡で入手可能な顕微鏡を使用して、実施例1及び比較例Cから収集した切屑の平均長さを測定した。平均長さを、2値画像分析を使用して測定して、最大対角長を計算した。
分析は、実施例1から収集した78個の切屑の平均長さが1772μmであることを示した。更なる分析は、比較例Cから収集した89個の切屑の平均長さが1109μmであったことを示した。
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。
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。
実施形態1は、使用方向と、y軸と、y軸及び使用方向に直交しているz軸とを有する研磨物品であって、
バッキングと、
バッキングに取り付けられた成形研磨粒子と、を含み、成形研磨粒子の約5%〜約100%が、独立して、
第1の側面と、
第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、研磨物品を提供する。
バッキングと、
バッキングに取り付けられた成形研磨粒子と、を含み、成形研磨粒子の約5%〜約100%が、独立して、
第1の側面と、
第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、研磨物品を提供する。
実施形態2は、第1の使用方向を有する研磨物品であって、研磨物品は、
バッキングに取り付けられた研磨粒子を含み、同一試験条件下で、研磨物品と接触するワークピースから除去される材料の量は、研磨物品が第1の使用方向とは異なる第2の方向に移動されたときに除去されるワークピースの材料の量よりも多い、研磨物品を提供する。
バッキングに取り付けられた研磨粒子を含み、同一試験条件下で、研磨物品と接触するワークピースから除去される材料の量は、研磨物品が第1の使用方向とは異なる第2の方向に移動されたときに除去されるワークピースの材料の量よりも多い、研磨物品を提供する。
実施形態3は、第1の使用方向において、少なくとも15%多くの材料が除去される、実施形態2に記載の研磨物品を提供する。
実施形態4は、第1の使用方向において、少なくとも50%多くの材料が除去される、実施形態2又は3に記載の研磨物品を提供する。
実施形態5は、第1の使用方向において、約10%〜約500%多くの材料が除去される、実施形態2に記載の研磨物品を提供する。
実施形態6は、第1の使用方向において、約30%〜約70%多くの材料が除去される、実施形態1又は5に記載の研磨物品を提供する。
実施形態7は、第1の使用方向において、約40%〜約60%多くの材料が除去される、実施形態1又は5〜6のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態8は、研磨粒子の約5〜約100%が、成形研磨粒子であって、独立して、
第1の側面と、
第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、成形研磨粒子である、実施形態2〜7のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
第1の側面と、
第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、成形研磨粒子である、実施形態2〜7のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態9は、材料が研削手順A及び研削手順Bのうちの少なくとも1つに従って除去される、実施形態2〜8のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態10は、研磨物品が研削手順Aに従って使用方向に走行されたときのワークピースの初期切削が少なくとも9グラムである、実施形態9に記載の研磨物品を提供する。
実施形態11は、研磨物品が研削手順Aに従って使用方向に走行されたときのワークピースの初期切削が少なくとも11グラムである、実施形態9又は10に記載の研磨物品を提供する。
実施形態12は、研磨物品が研削手順Aに従って使用方向に走行されたときのワークピースの初期切削が少なくとも17.8グラムである、実施形態9〜11のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態13は、研磨物品が研削手順Aに従って使用方向に走行されたときの15サイクル後のワークピースの合計切削が少なくとも65グラムである、実施形態9〜12のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態14は、研磨物品が研削手順Aに従って使用方向に走行されたときの15サイクル後のワークピースの合計切削が少なくとも118.37グラムである、実施形態9〜13のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態15は、研磨物品が研削手順Aに従って使用方向に走行されたときの15サイクル後のワークピースの合計切削が少なくとも120グラムである、実施形態9〜14のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態16は、研磨物品が研削手順Bに従って使用方向に走行されたときのワークピースの初期切削が少なくとも9mmである、実施形態9に記載の研磨物品を提供する。
実施形態17は、研磨物品が研削手順Bに従って使用方向に走行されたときのワークピースの初期切削が少なくとも11mmである、実施形態9又は16に記載の研磨物品を提供する。
施形態18は、研磨物品が研削手順Bに従って使用方向に走行されたときのワークピースの初期切削が少なくとも18.47mmである、実施形態9、16又は17のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態19は、研磨物品が研削手順Bに従って使用方向に走行されたときの25サイクル後のワークピースの合計切削が少なくとも180mmである、実施形態9又は16〜19のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態20は、研磨物品が研削手順Bに従って使用方向に走行されたときの25サイクル後のワークピースの合計切削が少なくとも187mmである、実施形態9又は16〜19のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態21は、研磨物品が研削手順Bに従って使用方向に走行されたときの25サイクル後のワークピースの合計切削が少なくとも485.29mmである、実施形態9又は16〜20のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態22は、第1の使用方向を有する研磨物品であって、
バッキングに取り付けられた研磨粒子であって、同一試験条件下で、研磨物品で研磨されたワークピースの平均表面粗さが、研磨物品が第1の使用方向とは異なる第2の使用方向に移動されたときに研磨されたワークピースの平均表面粗さよりも大きい、研磨粒子、を含む、研磨物品を提供する。
バッキングに取り付けられた研磨粒子であって、同一試験条件下で、研磨物品で研磨されたワークピースの平均表面粗さが、研磨物品が第1の使用方向とは異なる第2の使用方向に移動されたときに研磨されたワークピースの平均表面粗さよりも大きい、研磨粒子、を含む、研磨物品を提供する。
実施形態23は、平均表面粗さが、第1の使用方向において少なくとも90%大きい、実施形態22に記載の研磨物品を提供する。
実施形態24は、平均表面粗さが、第1の使用方向において少なくとも105%大きい、実施形態22又は23に記載の研磨物品を提供する。
実施形態25は、平均表面粗さが、第1の使用方向において約10%〜約500%大きい、実施形態22に記載の研磨物品を提供する。
実施形態26は、研磨粒子の約5〜約10%が、成形研磨粒子であって、独立して、
第1の側面と、
第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、成形研磨粒子である、実施形態22〜25のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
第1の側面と、
第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、バッキングと先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と研磨物品の使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、成形研磨粒子である、実施形態22〜25のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態27は、ワークピースが研削手順A及び研削手順Bのうちの少なくとも1つに従って研磨された、実施形態9〜26のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態28は、約25%〜約100%が、第1の側面と、第2の側面と、先端面と、すくい角と、z方向回転角と、を有する、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。
実施形態29は、約50%〜約100%が、第1の側面と、第2の側面と、先端面と、すくい角と、z方向回転角と、を有する、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。
実施形態30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、不織材、発泡体、スクリーン、積層体、又はこれらの組み合わせを含む可撓性バッキングである、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。
実施形態31は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが、セラミック成形研磨粒子である、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。
実施形態32は、成形研磨粒子が、独立して、αアルミナ、ゾルゲル由来のαアルミナ、又はこれらの混合物を含む、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。
実施形態33は、成形研磨粒子が、独立して、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、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、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はこれらの組合せを含む、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。
実施形態34は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面及び第2の側面が多角形の形状を構成する、実施形態1〜33のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態35は、第1の側面及び第2の側面の多角形の形状が、独立して、正多角形又は不規則多角形である、実施形態34に記載の研磨物品を提供する。
実施形態36は、第1の側面及び第2の側面の多角形の形状が、独立して三角形の形状又は四角形の形状である、実施形態33又は34に記載の研磨物品を提供する。
実施形態37は、多角形の形状が四角形の形状である、実施形態36に記載の研磨物品を提供する。
実施形態38は、四角形の形状が、台形、正方形、又は矩形を含む、実施形態37に記載の研磨物品を提供する。
実施形態39は、多角形の形状が三角形の形状である、実施形態36に記載の研磨物品を提供する。
実施形態40は、三角形の形状が、直角三角形、不等辺三角形、二等辺三角形、鋭角三角形、又は鈍角三角形を含む、実施形態39に記載の研磨物品を提供する。
実施形態41は、三角形の形状が正三角形を含まない、実施形態39又は40に記載の研磨物品を提供する。
実施形態42は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが、三角形の形状を有する第3の側面を更に含み、
先端面は三角形の形状を有し、
成形研磨粒子は、四面体である、実施形態39〜41のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
先端面は三角形の形状を有し、
成形研磨粒子は、四面体である、実施形態39〜41のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態43は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの切削チップにおいて、バッキングと後面又はエッジとの間の逃げ角が、約90度〜約180度の範囲である、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。
実施形態44は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの切削チップにおいて、バッキングと後面又はエッジとの間の逃げ角が、約120度〜約140度の範囲である、実施形態1〜43のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態45は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面及び第2の側面が、表面積、最大長さ寸法、及び最大幅寸法のうちの少なくとも1つについて実質的に同じサイズである、実施形態1〜44のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態46は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面及び第2の側面が、表面積、最大長さ寸法、及び最大幅寸法のうちの少なくとも1つについて異なるサイズである、実施形態1〜45のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態47は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面、第2の側面、及び先端面が実質的に平面である、実施形態1〜46のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態48は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面、第2の側面、及び先端面のうちの少なくとも1つが実質的に非平面である、実施形態1〜46のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態49は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面、第2の側面、及び先端面が、互いに実質的に平行である、実施形態1〜46のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態50は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面、第2の側面、及び先端面が互いに実質的に非平行である、実施形態1〜46のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態51は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1の側面、第2の側面、及び先端面のうちの少なくとも1つが凹形状を有する、実施形態1〜46のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態52は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つに関して、
第1の側面は凹形状を有し、第2の側面は実質的に平面である、
第1の側面は凸形状を有し、第2の側面は凹形状を有する、又は
第1の側面は内向きに成形されており、第2の側面は内向きに成形されている、実施形態46に記載の研磨物品を提供する。
第1の側面は凹形状を有し、第2の側面は実質的に平面である、
第1の側面は凸形状を有し、第2の側面は凹形状を有する、又は
第1の側面は内向きに成形されており、第2の側面は内向きに成形されている、実施形態46に記載の研磨物品を提供する。
実施形態53は、成形研磨粒子の少なくとも1つが、開口部、凹面、凸面、溝、***、破損面、低丸み率、又は鋭い先端を有する1つ以上の端点を有する外辺部を含む少なくとも1つの形状特徴部を含む、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。
実施形態54は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが開口部を含む、実施形態1〜53のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態55は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1のエッジと第2のエッジとが実質的に平行である、実施形態1〜54のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態56は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1のエッジ及び第2のエッジがテーパ状である、実施形態1〜55のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態57は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第1のエッジ及び第2のエッジが湾曲している、実施形態1〜55のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態58は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの第2の側面と先端面との間の抜け勾配αが、約95度〜約130度の範囲である、実施形態1〜55のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態59は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの切削チップが、y方向と実質的に整列している、実施形態1〜58のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態60は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つのすくい角が、約80度〜約100度の範囲である、実施形態1〜59のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態61は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つのすくい角が、約85度〜約95度の範囲である、実施形態1〜60のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態62は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つのz方向回転角が、約80度〜約100度の範囲である、実施形態1〜61のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態63は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つのz方向回転角が、約85度〜約95度の範囲である、実施形態1〜62のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態64は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つに関して、
第1の側面及び第2の側面は、正三角形の形状を含まない三角形の形状を有し、
第1のエッジと第2のエッジとは、実質的に平行であり、
すくい角は、約80度〜約110度の範囲であり、
z方向回転角は、約80度〜約110度の範囲である、
実施形態1〜63のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
第1の側面及び第2の側面は、正三角形の形状を含まない三角形の形状を有し、
第1のエッジと第2のエッジとは、実質的に平行であり、
すくい角は、約80度〜約110度の範囲であり、
z方向回転角は、約80度〜約110度の範囲である、
実施形態1〜63のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態65は、三角形の形状が直角三角形である、実施形態64に記載の研磨物品を提供する。
実施形態66は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つのエッジが、x−y平面内でバッキングと実質的に整列している、実施形態1〜65のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態67は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが磁場に応答する、実施形態1〜66のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態68は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが磁場を有する、実施形態1〜67のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態69は、磁性材料が、成形研磨粒子の表面を少なくとも部分的にコーティングする、実施形態68に記載の研磨物品を提供する。
実施形態70は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが、モノリシック研磨粒子である、実施形態69に記載の研磨物品を提供する。
実施形態71は、成形研磨粒子の約50%〜約100%のすくい角が実質的に同じである、実施形態1〜70のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態72は、成形研磨粒子の約90%〜約100%のすくい角が実質的に同じである、実施形態1〜71のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態73は、成形研磨粒子の約50%〜約100%のz方向回転角が実質的に同じである、実施形態1〜72のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態74は、成形研磨粒子の約90%〜約100%のz方向回転角が実質的に同じである、実施形態1〜73のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態75は、粉砕研磨粒子を更に含む、実施形態1〜74のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態76は、粉砕研磨粒子と成形研磨粒子とが異なる材料を含む、実施形態75に記載の研磨物品を提供する。
実施形態77は、成形研磨粒子が、成形研磨粒子と粉砕研磨粒子とのブレンドを約5重量%〜約95重量%含む、実施形態75又は76に記載の研磨物品を提供する。
実施形態78は、ベルト、ディスク、又はシートを含む、実施形態1〜77のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態79は、成形研磨粒子をバッキングに接着させるメイクコートを更に含む、実施形態1〜78のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態80は、成形研磨粒子をメイクコートに接着させるサイズコートを更に含む、実施形態79に記載の研磨物品を提供する。
実施形態81は、メイクコート及びサイズコートのうちの少なくとも1つが、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を含む、実施形態79又は80に記載の研磨物品を提供する。
実施形態82は、メイクコート及びサイズコートのうちの少なくとも1つが、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、又はこれらの混合物を含む、実施形態78〜81のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態83は、充填剤が、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、粘土、メタケイ酸カルシウム、ドロマイト、硫酸アルミニウム、又はこれらの混合物を含む、実施形態82に記載の研磨物品を提供する。
実施形態84は、研磨物品がディスクを含み、z方向回転角が先端面を円周方向に位置決めし、成形研磨粒子によって作り出されたパターンが複数の円を含む、実施形態1〜83のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態85は、研磨物品がシート又はベルトを含み、z方向回転角が、成形研磨粒子によって作り出されたパターンが複数の平行線を含むような角度で、実質的に平面の表面を位置決めする、実施形態1〜84のいずれか1つに記載の研磨物品を提供する。
実施形態86は、
成形研磨粒子を配向することと、
成形研磨粒子をバッキングに接着させることと、
を含む、実施形態1〜85のいずれか1つに記載の研磨物品を製造する方法を提供する。
成形研磨粒子を配向することと、
成形研磨粒子をバッキングに接着させることと、
を含む、実施形態1〜85のいずれか1つに記載の研磨物品を製造する方法を提供する。
実施形態87は、成形研磨粒子を配向することが、z方向回転配向を有する少なくとも1つの成形研磨粒子をもたらすように成形されたバッキングのキャビティ内に、成形研磨粒子の少なくとも1つを堆積させること、を含む、実施形態87に記載の方法を提供する。
実施形態88は、成形研磨粒子を配向することが、成形研磨粒子の少なくとも1つをスクリーンに通して、z方向回転配向を有する少なくとも1つの成形研磨粒子をもたらすこと、を含む、実施形態87に記載の方法を提供する。
実施形態89は、少なくとも1つの成形研磨粒子を配向させることが、少なくとも1つの成形研磨粒子を転写ツールの個々のキャビティ内に配置することと、少なくとも1つの成形研磨粒子をバッキングと接触させて、z方向回転配向を有する少なくとも1つの成形研磨粒子をもたらすことと、を含む、実施形態88に記載の方法を提供する。
実施形態90は、少なくとも1つの成形研磨粒子を配向することが、少なくとも1つの成形研磨粒子を磁場に曝露すること、を含む、実施形態89に記載の方法を提供する。
実施形態91は、少なくとも1つの成形研磨粒子を磁場中で回転させることを更に含む、実施形態90に記載の方法を提供する。
実施形態92は、成形研磨粒子をバッキングに接着させることが、成形研磨粒子をバッキングの少なくとも一部分の上に配置されたメイクコートと接触させること、を含む、実施形態87〜91のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態93は、成形研磨粒子をバッキングに接着させることが、成形研磨粒子の少なくとも一部分並びにメイクコート及びバッキングのうちの少なくとも1つの上にサイズコートを配置することを更に含む、実施形態92に記載の方法を提供する。
実施形態94は、実施形態1〜85のいずれか1つに記載の研磨物品又は実施形態86〜93のいずれか1つに記載の方法により作製された研磨物品を使用する方法であって、
成形研磨粒子をワークピースと接触させることと、
研磨物品及びワークピースのうちの少なくとも1つを、使用方向に互いに対して移動させることと、
ワークピースの一部分を除去することと、を含む、方法を提供する。
成形研磨粒子をワークピースと接触させることと、
研磨物品及びワークピースのうちの少なくとも1つを、使用方向に互いに対して移動させることと、
ワークピースの一部分を除去することと、を含む、方法を提供する。
実施形態95は、成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの切削チップがワークピースと接触する、実施形態94に記載の方法を提供する。
実施形態96は、切削チップが、少なくとも60ミクロンの曲率半径を有する鋭い先端を含まない、実施形態95に記載の方法を提供する。
実施形態97は、ワークピースへの切込深さが少なくとも10μmである、実施形態94〜96のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態98は、ワークピースへの切込深さが少なくとも30μmである、実施形態94〜97のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態99は、研磨物品の切削速度が少なくとも100m/分である、実施形態94〜98のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態100は、研磨物品の切削速度が少なくとも300m/分である、実施形態94〜99のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態101は、ワークピースの少なくとも一部分が、研磨物品によって切屑として除去される、実施形態94〜100のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態102は、1回の研削サイクルで生成された個々の切屑の最長平均寸法が、少なくとも1200μmミリメートルである、実施形態101に記載の方法を提供する。
実施形態103は、1回の研削サイクルで生成された個々の切屑の最長平均寸法が、少なくとも1772μmである、実施形態101又は102に記載の方法を提供する。
実施形態104は、切屑が低炭素鋼を含む、実施形態102又は103に記載の方法を提供する。
実施形態105は、使用方向が第1の方向であり、同一試験条件下で、ワークピースから除去される材料の量が、第1の方向において、第1の方向とは異なる第2の方向においてよりも大きい、実施形態94〜104のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態106は、使用方向が第1の方向であり、同一試験条件下で、ワークピースから同量の材料を除去するために必要な力の大きさが、使用方向が第1の方向とは異なる第2の方向である場合に同じ送り込み速度で同量の材料を除去するために必要な力の大きさよりも小さい、実施形態94〜105のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態107は、ワークピース送り込み速度が約110mm/秒〜約200mm/秒である、実施形態106に記載の方法を提供する。
実施形態108は、ワークピース送り込み速度が約140mm/s〜約160mm/sである、実施形態106又は107に記載の方法を提供する。
実施形態109は、物品が、第2の方向に移動されてワークピースを仕上げる、実施形態105に記載の方法を提供する。
実施形態110は、使用方向が直線方向又は回転方向である、実施形態98〜109のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態111は、使用方向が回転方向であり、z方向回転角が、第1のエッジ及び第2のエッジと交差する線と回転方向への接線との間にある、実施形態110に記載の方法を提供する。
実施形態112は、研磨物品がベルト又はシートであり、使用方向がy軸及びz軸に直交するx軸に沿っている、実施形態111に記載の方法を提供する。
実施形態113は、ワークピースが、鋼、アルミニウム、これらの合金、木材、又はこれらの混合物を含む、請求項94〜112のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態114は、研磨物品に適用された力で除去されるワークピース材料の量が、正三角形を有する成形研磨粒子を含む対応する研磨物品よりも大きい、実施形態94〜113のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態115は、研磨物品が第1の使用方向に移動されたとき、ワークピース材料の算術平均粗さ値が約1000〜約2000の範囲である、実施形態94〜114のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態116は、研磨物品が第1の使用方向に移動されたとき、ワークピース材料の算術平均粗さ値が約1000〜約1100の範囲である、実施形態94〜115のいずれか1つに記載の方法を提供する。
実施形態117は、ワークピース材料の算術平均粗さ値が、研磨物品が第1の使用方向に移動されたときに、研磨物品が第2の使用方向に移動されたときよりも高い、実施形態94〜116のいずれか1つに記載の方法を提供する。
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。
Claims (20)
- 第1の使用方向を有する研磨物品であって、前記研磨物品は、
バッキングに取り付けられた研磨粒子を含み、同一試験条件下で、前記研磨物品と接触するワークピースから除去される材料の量が、前記研磨物品が前記第1の使用方向とは異なる第2の方向に移動されたときに除去される前記ワークピースの材料の量よりも多い、研磨物品。 - 前記第1の使用方向において、少なくとも15%多くの材料が除去される、請求項2に記載の研磨物品。
- 前記第1の使用方向において、少なくとも50%多くの材料が除去される、請求項2又は3に記載の研磨物品。
- 前記材料が、研削手順A及び研削手順Bのうちの少なくとも1つに従って除去される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 使用方向と、y軸と、前記y軸及び前記使用方向に直交しているz軸と、を有する研磨物品であって、前記研磨物品は、
バッキングと、
前記バッキングに取り付けられた成形研磨粒子と、を含み、前記成形研磨粒子の約5%〜約100%が、独立して、
第1の側面と、
前記第1の側面と反対側の第2の側面と、
第1のエッジにおいて前記第1の側面に接続され、かつ第2のエッジにおいて前記第2の側面に接続された、先端面と、
約10度〜約110度の範囲の、前記バッキングと前記先端面との間のすくい角と、
約10度〜約170度の範囲の、前記第1のエッジ及び前記第2のエッジと交差する線と前記研磨物品の前記使用方向との間のz方向回転角と、
を有する、研磨物品。 - 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つが、セラミック成形研磨粒子である、請求項5に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの前記すくい角が、約80度〜約100度の範囲である、請求項5又は6に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの前記すくい角が、約85度〜約95度の範囲である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの前記z方向回転角が、約80度〜約100度の範囲である、請求項5〜8のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの前記z方向回転角が、約85度〜約95度の範囲である、請求項5〜9のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つの切削チップにおいて、前記バッキングと後面又はエッジとの間の逃げ角が、約90度〜約180度の範囲である、請求項5〜10のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも1つのエッジが、x−y平面内で前記バッキングと実質的に整列している、請求項5〜11のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子の約50%〜約100%の前記すくい角が実質的に同じである、請求項5〜12のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記成形研磨粒子の約90%〜約100%の前記z方向回転角が実質的に同じである、請求項5〜13のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 粉砕研磨粒子を更に含む、請求項5〜14のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 請求項5〜15のいずれか一項に記載の研磨物品の使用方法であって、
前記成形研磨粒子をワークピースと接触させることと、
前記研磨物品及び前記ワークピースのうちの少なくとも1つを、前記使用方向に互いに対して移動させることと、
前記ワークピースの材料の一部分を除去することと、
を含む、方法。 - 前記使用方向が第1の方向であり、同一試験条件下で前記ワークピースから除去される前記材料の一部分が、前記第1の方向において、前記第1の方向とは異なる第2の方向においてよりも大きい、請求項16に記載の方法。
- 前記物品が、前記第2の方向に移動されて前記ワークピースを仕上げる、請求項16又は17に記載の方法。
- 前記使用方向が直線方向又は回転方向である、請求項16〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ワークピースが、鋼、アルミニウム、これらの合金、木材、又はこれらの混合物を含む、請求項16〜19のいずれか一項に記載の方法。
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