JP2022542018A - 静電粒子整列装置及び方法 - Google Patents

Abstract

基材上で研磨粒子を整列させる方法。本方法は、基材を供給することを含む。本方法はまた、研磨粒子を供給することを含む。本方法はまた、調節された静電場を発生させることを含む。調節された静電場は、第１の時間に第１の有効方向を有するとともに第２の時間に第２の有効方向を有するように、構成される。静電場は、研磨粒子をｚ方向及びｙ方向の両方において回転的に整列させるように構成される。

Description

様々な種類の研磨物品が当該技術分野において既知である。例えば、被覆研磨物品は一般に、樹脂性バインダー材料によってバッキングに接着された研磨粒子を有する。例としては、バッキングに接着された精密成形（precisely shaped）研磨材複合体を有する研磨紙及び構造化研磨材が挙げられる。研磨材複合体は一般に、研磨粒子及び樹脂性バインダーを含む。

結合研磨粒子は、樹脂性又はガラス質であり得るバインダー母材中に保持された研磨粒子を含む。例としては、回転砥石（grindstone）、カットオフホイール、ホーン（hone）、及び砥石（whetstone）が挙げられる。

例えば被覆研磨物品及び結合研磨物品などの研磨物品における、研磨粒子の整列及び配向は、長年にわたって絶えず関心を集めてきた。

例えば、被覆研磨物品は、バッキングに対して垂直な長手軸線を有する破砕研磨粒子を整列させるために使用されている、研磨粒子の静電コーティングなどの技術を使用して作製されている。同様に、成形研磨粒子の整列は、米国特許出願公開第２０１３／０３４４７８６（Ａ１）号（Ｋｅｉｐｅｒｔ）に開示されているような機械的な方法によって行われている。

結合研磨物品における研磨粒子の精確な配置及び配向は、特許文献に記載されている。例えば、米国特許第１，９３０，７８８号（Ｂｕｃｋｎｅｒ）は、磁束を使用して結合研磨物品中で鉄粉の薄いコーティングを有する砥粒を配向することについて記載している。同様に、英国（ＧＢ）特許第３９６，２３１号（Ｂｕｃｋｎｅｒ）は、結合研磨物品中で砥粒を配向するために、磁場を使用して鉄粉又は鋼粉の薄いコーティングを有する砥粒を配向することについて記載している。この技術を使用すると、研磨粒子は結合されたホイール内で半径方向に配向された。

米国特許出願公開第２００８／０２８９２６２（Ａ１）号（Ｇａｏ）は、均一な分布、アレイ状パターン、及び好ましい配向で研磨粒子を作製するための装置を開示している。電流を使用して磁場を形成することによって、軟磁性の針状金属スティックに、軟磁性材料でメッキされた研磨粒子を吸収又は放下させる。

静電場を使用して研磨物品の被覆バッキングに砥粒を適用することは周知である。例えば、１９４５年にＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙに発行された米国特許第２，３７０，６３６号は、静電場を使用して砥粒の配向に影響を与えて、各砥粒の長い方の寸法をバッキングの表面に対して実質的に直立（起立）させることを開示している。

研磨粒子を基材上に整列させる方法。本方法は、基材を供給することを含む。本方法はまた、研磨粒子を提供することを含む。本方法はまた、調節された静電場を発生させることを含む。調節された静電場は、第１の時間に第１の有効方向を有するとともに第２の時間に第２の有効方向を有するように、構成される。静電場は、研磨粒子をｚ方向及びｙ方向の両方において回転的に整列させるように構成される。

当業者には、本考察は例示的な実施形態の説明に過ぎず、本開示のより広範な態様を限定することを意図するものではなく、このより広範な態様は例示的な構成において具現化されることが理解されよう。

本発明の一実施形態における基材に粒子を適用するための静電システムを示す。 粒子の一例をＸ－Ｙ－Ｚ座標系で示す。 図１Ａの静電システムの回転範囲を示す。 本発明の一実施形態における、調節された静電場を提供するための例示的なシステム及び生成された有効な静電場を示す。 本発明の一実施形態における、調節された静電場を提供するための例示的なシステム及び生成された有効な静電場を示す。 本発明の一実施形態における、調節された静電場を提供するための例示的なシステム及び生成された有効な静電場を示す。 本発明の一実施形態における、調節された静電場を提供するための別の例示的なシステム及び生成された有効な静電場を示す。 本発明の一実施形態における、調節された静電場を提供するための別の例示的なシステム及び生成された有効な静電場を示す。 本発明の一実施形態における、調節された静電場を提供するための別の例示的なシステム及び生成された有効な静電場を示す。 本発明の一実施形態における、基材上の粒子を整列させるための方法を示す。 本発明の実施形態に係る例示的な静電システムを示す。 本発明の実施形態に係る例示的な静電システムを示す。 本発明の一実施形態における、バッキング上の整列された粒子を示す。 本発明の一実施形態における、バッキング上の整列された粒子を示す。 本発明の一実施形態における、バッキング上の整列された粒子を示す。 本発明の一実施形態における、バッキング上で粒子を整列させるためのシステムを示す。 本発明の一実施形態における、バッキング上で粒子を整列させるためのシステムを示す。 本発明の実施形態に係る例示的な静電システムを示す。 本発明の実施形態に係る例示的な静電システムを示す。 本発明の実施形態に係る例示的な静電システムを示す。 本発明の実施形態に係る例示的な静電システムを示す。

定義
本明細書で使用するとき、「備える（comprise）」、「有する（have）」、及び「含む（include）」という単語の形態は、法的に等価であり、オープンエンドである。したがって、列挙された要素、機能、ステップ、又は限定に加えて、列挙されていない追加の要素、機能、ステップ、又は限定が存在してもよい。

本明細書で使用するとき、末端値による数値範囲の記述には、その範囲内に包含されるあらゆる数値が含まれる（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４、及び５等を含む）。

特に指示がない限り、明細書及び実施形態で使用される分量又は成分、性質の測定値などを表す全ての数は、全ての例において、用語「約」により修飾されることを理解されたい。したがって、反対の指示がない限り、前述の明細書及び添付の実施形態のリストにおいて述べる数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変化し得る。最低でも、各数値パラメータは少なくとも、報告される有効桁の数に照らして通常の丸め技法を適用することにより解釈されるべきであるが、このことは請求項記載の実施形態の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではない。

数値又は形状への言及に関する用語「約」又は「およそ」は、数値又は特性若しくは特徴の＋／－５パーセントを意味するが、明示的に、数値又は特性若しくは特徴の＋／－５パーセント以内の任意の狭い範囲及び正確な数値もまた含むことを理解されたい。例えば、「約」１００℃の温度は９５℃～１０５℃の温度を指すが、温度の任意のより狭い範囲、又は更にはその範囲内の単一の温度をも明示的に含み、例えば、ちょうど１００℃の温度を含む。例えば、「約」１Ｐａ・ｓｅｃの粘度とは、０．９５～１．０５Ｐａ・ｓｅｃの粘度を指すが、ちょうど１Ｐａ・ｓｅｃの粘度も明示的に含む。同様に、「実質的に正方形」の外辺部とは、各側縁部が別の側縁部の長さの９５％～１０５％の長さを有する、４つの側縁部を有する幾何形状を説明することを意図するが、これには各側縁部がちょうど同じ長さを有する幾何形状も含まれる。

特性又は特徴に関する用語「実質的に」は、その特性又は特徴が、その特性又は特徴の反対のものが呈される程度よりも高い程度で呈されることを意味する。例えば、「実質的に」透明な基材は、それが透過しない（例えば、吸収する及び反射する）放射線よりも多くの放射線（例えば、可視光）を透過する基材を指す。この場合、その表面上に入射する可視光のうちの５０％より多くを透過する基材は、実質的に透明であるが、その表面上に入射する可視光のうちの５０％以下を透過する基材は、実質的に透明ではない。

用語「長さ」は、物体の外面から外面までの最長寸法を指す。

用語「幅」は、その長さに対して垂直な物体の最長寸法を指す。

用語「厚さ」は、その長さ及び幅の両方に対して垂直な物体の最長寸法を指す。

用語「アスペクト比」は、最大寸法を、その最大寸法によって規定される軸線に沿って存在する最大寸法で割ったものとして定義される。

用語「調節された静電場」は、方向と、場合によっては大きさとが変化する静電場を指す。変化は連続的であっても離散的であってもよく、例えば、電極が正の帯電から負の帯電に変化してもよい。

接尾辞「（複数可）」は、修飾された単語が単数又は複数であり得ることを示す。

用語「単分散」は、全ての粒子がほぼ同じサイズであるサイズ分布を記述するものである。

用語「ａ］、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「化合物（a compound）」を含有する材料への言及は、２つ又はそれ以上の化合物の混合物を含む。

「セラミック」という用語は、酸素、炭素、窒素、又は硫黄と組み合わされた、少なくとも１つの金属元素（ケイ素を含んでもよい）で作製された、様々な硬質、脆性、耐熱性及び耐食性材料のいずれかを指す。セラミックスは、例えば、結晶質又は多結晶質であってもよい。

セラミック粒子は、成形（例えば、精密成形）されていても、又はランダムであっても（例えば、破砕されていても及び／若しくは板状であっても）よい。成形セラミック粒子及び精密成形セラミック粒子は、例えば、米国特許第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇ）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ（Ｒｅ ３５，５７０））、同第５，９８４，９８８号（Ｂｅｒｇ）、同第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、及び米国特許第８，７６４，８６５号（Ｂｏｄｅｎら）に記載されている、ゾル－ゲル技術を用いた成形プロセスによって調製することができる。

セラミック粒子の例示的な形状としては、破砕したもの、角錐（例えば、３面、４面、５面、又は６面の角錐）、切頭角錐（例えば、３面、４面、５面、又は６面の切頭角錐）、円錐、切頭円錐、ロッド（例えば、円筒形、虫状（vermiform））、及び角柱（例えば、３面、４面、５面、又は６面の角柱）が挙げられる。いくつかの実施形態では（例えば、切頭角錐及び角柱）、セラミック粒子はそれぞれ、複数の側面ファセットによって互いに接続された２つの対向する主ファセットを有する小板を含む。

「～を本質的に含まない」という用語は、参照される物体の合計重量に基づいて、その５重量パーセント未満（例えば４、３、２、１、０．１重量パーセント未満、又は更には０．０１重量パーセント未満、又は更には全く含まない）を含むことを意味する。

用語「精密成形研磨粒子」は、研磨粒子の少なくとも一部が、焼結されて精密成形研磨粒子を形成する前駆体精密成形研磨粒子を形成するために使用される型穴から複製される所定の形状を有している、研磨粒子を指す。精密成形研磨粒子は概ね、研磨粒子を形成するために使用された型穴を実質的に複製した所定の幾何形状を有することになる。

本明細書で使用するとき、「実質的に水平」とは、完全な水平から±１０、±５、又は±２度以内を意味する。本明細書で使用するとき、「実質的に垂直」とは、完全な垂直から±１０、±５、又は±２度以内を意味する。本明細書で使用するとき、「実質的に直交する」とは、９０度から±２０、±１０、±５、又は±２度以内を意味する。

本明細書で使用するとき、「ｚ方向の回転配向」とは、粒子のその長手軸線を中心とした角回転を指す。本明細書で使用するとき、「ｙ方向の回転配向」とは、粒子のその横方向軸線を中心とした角回転を指す。粒子の横軸は、静電力によって粒子が空気の中を並進する際に静電場と整列される。

従来の静電システムでは、研磨粒子は、研磨粒子を、搬送ベルト上の研磨粒子の上を平行に移動する被覆バッキングの下で水平方向に搬送することによって、被覆バッキングに適用することができる。コンベヤベルト及び被覆バッキングは、電圧電位に接続された底部プレート及び接地された上部プレートによって静電的に帯電させた領域を通過する。次いで、研磨粒子は、静電場の力の下で実質的に垂直に移動し、重力に逆らって、被覆バッキングに付着し、被覆バッキングに対して直立した配向を達成する。かなりの数の研磨粒子が、被覆バッキングに付着する前に、それらの長手軸を静電場と平行に整列させる。

加えて、硬化可能な層（例えばメイクコート）上への研磨粒子の静電堆積は研磨材技術分野（例えば、米国特許第２，３１８，５７０号（Ｃａｒｌｔｏｎ）及び米国特許第８，８６９，７４０号（Ｍｏｒｅｎら）を参照されたい）において周知であり、硬化可能な層をスラリー層で置き換えた類似の技術が、研磨粒子の静電堆積を達成するのに有効である。更に、ｚ方向の回転を制御することによって粒子を配向することが可能となっている（米国特許第２０１５／０２２４６２９号（Ｍｏｒｅｎら））。しかしながら、研磨粒子のｙ方向の回転方向を制御できることが望ましい。例えば、研磨粒子は回転的に適切に配向されたときにより良好な切削効率を有し得ることが知られている。例えば、粒子の先端又は縁部が研磨物品の使用方向を考慮して回転的に配向され得る場合、複数の先端又は縁部はより高い研磨効率を有することができる。従来の取り組みでは、電荷を研磨粒子上に生成してそれらをｚ方向に配向させる、静電平行プレートシステムに注力してきた。本明細書に記載される実施形態は、研磨粒子が受ける電荷の方向を調節して、それらをバッキングに対して全体的に配向させ、更には提示される使用方向を考慮して回転的に配向させる、動的静電システムを利用する。

本明細書に記載される実施形態は、研磨粒子に関して、特にバッキングに適用されている研磨粒子に関して記載される。しかしながら、本明細書に記載される実施形態が他の用途にも適用可能であることが明白に企図される。例えば、粒子の回転配向及び／又は整列が得られる製品の性能に影響を及ぼし得るような、基材上に粒子を位置付ける任意の用途である。

バッキング上での研磨粒子の整列は、磁気コーティングの適用及び磁場の使用によって可能となる。しかしながら、これには研磨粒子上に磁気コーティングがあることが必要である。このコーティングには、追加の処理ステップ及び関連コストが必要になる場合がある。鉄は磁気コーティングに使用される一般的な金属であるが、特定の用途では汚染に関する懸念を呈する場合がある。したがって、磁気コーティングを必要とせずに研磨物品上又は研磨物品内で研磨粒子を整列させることのできるプロセスが望まれている。

静電システム
図１Ａは、本発明の一実施形態における基材に粒子を適用するための静電システムを示す。システム１００は、バッキング２０上に研磨粒子１０を適用することに関して例示及び説明される。しかしながら、システム１００はまた、他の技術分野のための他の用途を有してもよい。図１Ｂは、静電システム１００を使用してバッキング上で整列させることのできる、１つの例示の粒子を示す。ただし、説明の目的のために三角形粒子１５０が例示されているが、本明細書に記載されるシステム及び方法が、他の精密成形粒子、他の形成（formed）粒子、板状又は破砕粒子を含む、様々な粒子を整列させるために使用できることが、明示的に企図される。

粒子１５０は、長さ１５２、幅１５４、及び厚さ１５６を有するものとして理解され得る。またこれは、長さ１５２と幅１５４との比として定義されるアスペクト比も有する。図１Ｂに示すように、粒子１５０を、基材上でｘ、ｙ、又はｚ方向のいずれに整列させることも可能であり得る。基材は、例えば、Ｘ－Ｙ平面内又はその下に位置してもよい。米国特許出願公開第２０１３／０３４４７８６号（Ｋｅｉｐｅｒｔ）で詳細に検討されているように、バッキング上での研磨粒子の回転配向は、研磨物品の性能に大きな影響を及ぼし得る。

粒子１５０は、本明細書に記載されるシステム及び方法を使用して、軸ｘ、ｙ、又はｚのいずれに沿って配向されてもよい。Ｘ軸に対する配向は、粒子１５０が基材に対してどのような周期及び位置で分配されるかに基づいて制御することができる。参照により本明細書に組み込まれるＫｅｉｐｅｒｔの米国特許公開第２０１３／０３４４７８６号に示されるように、Ｚ軸に対する回転配向によって、研磨切削の有効性を改善することができる。本明細書のシステム及び方法は、Ｙ軸に対する、例えば基材の縁部に対する、回転配向を可能にする。幅１５４が、粒子が固定されることになる基材の縁部に平行又は実質的に平行であるとき、より良好な研磨効率を達成することが可能となり得る。

図１Ａを再び参照すると、粒子源１１０は、システム１００に研磨粒子１０を提供する。研磨粒子１０は、例えば、精密成形粒子、形成粒子、板状又は破砕粒子であってもよい。粒子源１１０は、例えば、コンベヤベルト、傾斜面、又は他の搬送機構であってもよい。加えて、粒子源１１０はまた、粒子１０が全て同様のサイズとなるように、スクリーニング機能を提供してもよい。

提供される粒子１０と最初は接触していない基材２０も提供される。基材２０は、その表面にバインダー前駆体材料を有してもよく、又は結合材料を含まなくてもよい。基材２０は、不織の、可撓性の、又は剛性のバッキング材料であってもよい。

調節静電場発生器３０が設けられている。調節静電場発生器３０はプレート６０の反対側に位置決めされる。作動されると、調節静電場発生器３０は、粒子１０をプレート６０から引き離し、場４０を通してバッキング２０に向けて引き込む静電場を生み出す。静電場発生器３０は、矢印５０によって示されるように、前後に回転する際に、発生される静電場を調節する。回転によって、発生器３０が第１の位置と第２の位置との間で移動する、及び場合によっては元に戻る際に、粒子が受ける有効電場が変化する。調節とは、研磨粒子上の受ける静電場の経時的な変化を指す。調節とは、例えば場発生器３０の回転によって引き起こされる、連続的な変化を指す場合があり、又は、例えばプレート６０が中間値を経ることなく大きさ若しくは方向を変化させることによって引き起こされる、離散的な変化を指す場合がある。

発生器３０及びプレート６０は帯電状態が異なる。例えば、発生器３０は正に帯電していてもよく、プレート６０は接地であってもよい。発生器３０は正に帯電していてもよく、プレート６０は負に帯電していてもよい。本明細書では、作動されると粒子１０が源１１０から離れてバッキング２０に向かって移動するような、他の構成も可能であり、企図されている。調節静電場発生器は、直流源又は交流源のいずれかを使用して調節された静電場を生み出すことができる。加えて、いくつかの実施形態では、電圧ベースの発生源を使用して調節された静電場を生み出すこともできる。

一実施形態では、調節場発生器３０は、矢印５０によって示されるように、時計回り又は反時計回りのいずれかに回転するように構成されている。一実施形態では、調節場発生器３０は、回転する際に、場４０の方向性を変化させるように構成される。平行プレートアーキテクチャに注目した先行技術の整列システムは、ｚ方向における粒子の整列を達成することしかできなかった。しかしながら、発生器３０を使用して受ける電場を調節しながら、基材上でのｙ方向における粒子の整列も改善することが可能である。図１Ａに示すシステムでは、粒子に対して静電場発生器３０を回転させることによって調節が行われ、これにより、粒子が並進しバッキング２０上に位置決めされる際に、好ましい整列が得られるまで粒子を「揺動（wiggle）」させることができる。

整列された粒子１２０は、整列プロセス中に又はその後で、バッキング２０に接着されてもよい。例えば、バッキング２０は、一実施形態では、整列した粒子１２０を受け入れるバインダーを含んでもよい。しかしながら、別の実施形態では、整列プロセスが完了した後で、整列した粒子１２０にバインダーが適用される。

好ましい整列を図１Ｃに示すことができる。一実施形態では、研磨粒子１９０を、バッキング１８０の縁部と実質的に平行に整列させることが望まれる。研磨粒子１９０の好ましい配向が角度範囲１９４で表されている。準最適な配向が角度範囲１９２によって表されている。一実施形態では、研磨粒子１９０の好ましい回転配向では、研磨粒子がバッキング１８０の縁部に対して約４５°～１３５°度の回転で、回転的に整列されている。その範囲外では、研磨粒子はより大きなスクラップ部分の破砕を受け、このことにより、作用する鋭利な各先端部を破砕前に維持する時間が短くなり、受ける破砕ごとにより多くの分量を失うので、粒子の寿命が短くなる。しかしながら、他の実施形態では、他の研磨物品が、及び他の研磨粒子形状について他の回転配向が、望まれる場合がある。

加えて、図１Ａは、水平に設けられた源１１０を利用して、重力に逆らってバッキング２０に接触するのに十分に帯電している粒子１０を供給するシステム１００を示しているが、他の実施形態が可能であることも明示的に企図される。例えば、プレート６０はまた、場発生器３０から同じ方向又は反対方向に回転するように構成された、第２の調節場発生器であってもよい。加えて、プレート６０と場発生器３０の位置を、粒子１０が場４０を通ってバッキング２０上に落下するように入れ替えてもよい。この場合、粒子１０が配向中に重力に逆らう必要がなくなるため、より弱い場を使用することが可能になり得る。

図１は、場発生システム３０の直径にわたって静電場４０を印加するより単純な静電場発生システム１００を示しているが、他の実施形態では、研磨粒子がより長い距離にわたって静電場を受け得ることが想定される。搬送機構が静電場を通して研磨粒子を移動させるときに、このことによって基材に対する研磨粒子の整列が次第に変化し、より高いパーセンテージの研磨粒子を特定の角度範囲内の回転配向内で整列を実現させることができる。

図２Ａ～図２Ｃは、本発明の一実施形態におけるバッキング上で粒子を整列させるためのシステムを示す。基材は矢印２３０によって示される方向に移動することができ、基材が方向２３０に移動する際に所与の粒子２４０が調節静電場に曝露される。しかしながら、別の実施形態では、基材は整列プロセス中に静止したままである。一実施形態では、電極アレイを通して調節された静電場が提供される。アレイ内の各電極は、電圧コントローラによって制御され、充電され得る。例えば、各電極は、有意な正電圧、負電圧に充電することができるか、又は実質的に無電圧であり得る。例えば、＋／－５ｋＶの電圧、又は＋／－１０ｋＶの電圧、又は＋／－１５ｋＶの電圧、又は＋／－２０ｋＶの電圧、又は＋／－２５ｋＶの電圧、又は＋／－３０ｋＶの電圧が印加されてもよい。

単一の繰り返し可能な静電システム要素２００が図２Ａに示されている。しかしながら、システム２００は、必要に応じて製造ラインに沿って繰り返されてもよい。例えば、サイズ及び形状が様々である研磨粒子は、好ましい回転配向範囲内での整列を達成するために、静電場内でのより長い滞留時間を必要とする場合があり、静電システム要素２００を他の形状／サイズの粒子よりも多く又は少なく通過することを必要とする場合がある。ライン速度が速くなると、静電場内での粒子の所望の滞留時間を達成するために、より長い静電システムが必要となる場合がある。

図２Ａ～図２Ｃの例では、ウェブは、下側電極よりも約０．２インチ上にあるものとしてシミュレートされている。これらの電極は、直径０．０２インチ、垂直方向の離間が０．５インチ、水平方向の離間０．２５インチの、１０本の銅線のアレイとしてモデル化され、シミュレートされた。ワイヤは、明確にするために誇張された直径で示されている。

図２Ａに示すように、システム２００は、複数の第１の電極２１０Ａ～Ｅと、複数の第２の電極２２０Ｆ～Ｊとを備える。電極の５つの組が例示されているが、他の実施形態では、より多くの又はより少ない電極対が存在する。例えば、図１Ａは電極の単一の対を有する実施形態を示していたが、繰り返し可能なシステム２００内に２対、３対、４対、又は６対以上が存在してもよい。

加えて、電極の対として示されているが、実施形態によっては他の電極構成を有することが明示的に企図される。例えば、上側電極は下側電極よりも離間が密であってもよい。加えて、上側の電極は、下側の電極と整列させるか又は関連付ける必要はない。更に、上側（又は下側）の電極は、互いから等しく離間していなくてもよい。物理的構成が異なると、異なる電圧シーケンシングが必要となる場合がある。

電極２１０Ａ～Ｅ及び２２０Ｆ～Ｊの各々は、一実施形態では固定位置にあり、受ける静電場の調節は、バッキング２０２上の粒子２４０が発生した電場を通って矢印２３０で示す方向に移動する際に行われる。調節された電場は、基材２０２に対する研磨粒子の位置を「揺動」又はシフトさせる。例えば所与の粒子２０５の長さが基材２０２に対して実質的に垂直となるように、粒子２０５をｚ方向において回転的に配向させることに加えて、調節された電場によって、幅が基材２０２の縁部と実質的に平行になるように、粒子２０５をｙ方向において配向させる。別の実施形態では、バッキング２０２が静止したままである間に、電極２１０Ａ～Ｅ及び／又は２２０Ｆ～Ｊに異なる電荷が印加され、粒子２０５の各々が受ける静電場の調節が行われる。しかしながら、いくつかの実施形態では、ｚ方向において、粒子２０５がバッキングに対してある角度を成して回転的に配向され得ることが、明示的に企図される。

図２Ｂ及び図２Ｃは、所与の時間に基材２０２上の粒子２０５が受ける電場を示す。図２Ｂは、異なる時間ステップにおける、電極２１０Ａ～Ｅ及び２２０Ｆ～Ｊ上の一例の帯電のシーケンスを示す。図２Ｂの時間ステップシーケンスは、電場の１回の完全な回転を示す。時間ステップＴ１では、電極２１０Ａ及び２１０Ｆは－５ｋＶに帯電しており、電極２２０Ｅ及び２２０Ｊは＋５ｋＶに帯電しており、他の全ての電極は特定の電圧に駆動されずにフロートしたままである。図２Ｂ及び図２Ｃでは、電極は１８の異なる構成を経て、その後繰り返す（例えば、Ｔ１９はＴ１と同一である）。図２Ｃは、位置２４０で粒子が受ける電場の電場図を示す。粒径及び静電場の強度に応じて、幅広い時間ステップが適切となり得る。例えば、時間ステップは、約０．０１ｍｓ、又は０．１ｍｓ、又は１ｍｓ、又は１０ｍｓ、又は１００ｍｓのオーダーであってもよい。

図３Ａ～図３Ｃは、本発明の一実施形態における、バッキング上で粒子を整列させるための別のシステムを示す。システム３００は９対の電極を有し、第１の電極３１０Ａ～Ｉが電極３２０Ｊ～３２０Ｒに対向している。ただし、図３Ａ～図３Ｃには電極の対が９つ存在するが、他の実施形態におけるシステムは、より少ない、例えば６つの対、７つの対、８つの対、又は追加の対、例えば、１０、１１、若しくはそれ以上を有してもよい。加えて、電極の対として示されているが、実施形態によっては他の電極構成を有することが明示的に企図される。例えば、上側電極は下側電極よりも離間が密であってもよい。加えて、上側の電極は、下側の電極と整列させるか又は関連付ける必要はない。更に、上側（又は下側）の電極は、互いから等しく離間していなくてもよい。物理的構成が異なると、異なる電圧シーケンシングが必要となる場合がある。

電極３１０Ａ～Ｉ及び３２０Ｊ～Ｒは、直径０．０２インチ、垂直方向の離間が０．５インチ、水平方向の離間０．２５インチの、１８本の銅線のアレイとしてモデル化され、シミュレートされた。ワイヤは、明確にするために誇張された直径で示されている。粒子３４０は、時間Ｔ１においてシミュレーション分析が開始される空間中の点を示す。ウェブは方向３３０に移動していても移動していなくてもよく、シミュレーション及び分析はいずれの場合も同じである。ただし、回転場が移動するのと同じ速度でウェブを移動させて、移動するウェブ上の粒子の観点から見たときに移動しているように見えない回転場の中に、粒子が留まることを可能にすることが、有用な場合がある。

図３Ｂに示すように、電極３１０Ａ～Ｉ及び３２０Ｊ～Ｒは、１６の異なる時間ステップでの帯電シーケンスを経て、その後繰り返す（例えば、Ｔ１７はＴ１と同一である）。しかしながら、他の実施形態では、シーケンスが繰り返される前に、異なる時間ステップでのより多くの又はより少ない帯電構成が存在してもよい。例えば、一実施形態はただ２つの帯電構成を含み、この場合、調節は、第１の構成から第２の構成へと切り換えて第１の構成に戻ることを含む。図３Ｃは、粒子が電極対を通って方向２３０に移動する際に、位置３４０で粒子が受ける電場の電場図を示す。

静電システムの使用方法
調節された静電場を適用するいくつかの異なるシステムが検討されてきた。いくつかの実施形態では、以下で検討する使用方法は、上記したシステムに適用される。ただし、以下に記載される方法は、他のシステム設計に有用であり得る。

図４は、本発明の一実施形態における基材上で粒子を整列させるための方法を示す。方法４００は、例えば、バッキング上で研磨粒子を整列させるのに有用であり得る。

ステップ４１０では、基材が供給される。研磨材の例では、基材は、不織布又は他の好適なバッキング材料であってもよい。研磨物品基材は、用途の必要性に応じて、可撓性又は剛性であってもよい。いくつかの実施形態では、基材は既にバインダー前駆体が適用された状態で提供され、研磨粒子はそれら自体を、受けた電場に反応してバインダー前駆体層内に埋め込むようになっている。しかしながら、他の実施形態では、粒子の整列の前に基材にバインダー前駆体が適用されない。加えて、いくつかの実施形態では、粒子にバインダー前駆体を適用して、粒子が所望の配向で整列されると前駆体が活性化され得るようにすることができる。例えば、研磨粒子は、バッキング上で粒子が整列されると熱活性化され得る、ホットメルトコーティングを含んでもよい。加えて、静電荷又は静電制御を改善するコーティングもまた、整列を改善するために使用することができる。

ステップ４２０では、粒子が供給される。一実施形態では、搬送機構上の静電場に粒子が提供される。しかしながら、別の実施形態では、同様のサイズの粒子のみが受け入れられて整列されるように、サイズ限定スクリーンを通して粒子が供給される。ただし、粒子を供給するための他の好適な方法も想定される。

ステップ４３０では、粒子は基材上で整列される。整列はバッチプロセスで行われても又は連続プロセスで行われてもよい。例えば、図１に示されるシステムは、基材上で整列させるべく所与の時間に粒子のバッチを受け入れてもよいか、又は、粒子の連続流及びバッキング材料の連続供給を受け入れてもよい。図２Ａ及び図３Ａのシステムは、粒子を例えばコンベヤベルトから、スクリーン等を通して規則的な速度で連続的に受けるように構成することができる。一実施形態では、粒子上で受ける静電場を調節することによって整列が行われる。例えば、単一の静電場発生器が回転し、その回転につれて、発生する電場の方向性をシフトさせることができる。別の実施形態では、複数の電極が存在してもよく、それらは受ける静電場を回転させるか、又は別の方法で変化させることができる。受ける静電場の変化によって、基材に対する好ましい整列位置へと粒子を揺動又はシフトさせることができる。一実施形態では、整列は、ランダムに行われた場合よりも多くの粒子が好ましい配向範囲内で整列されることを含む。一実施形態では、許容可能な配向範囲は、バッキングの縁部に関して、配向された粒子がバッキングの縁部と実質的に平行になるものである。

ステップ４４０では、粒子は基材に結合される。被覆研磨物品の一例では、このことは、ステップ４１０でメイクコートを基材に添加し、ステップ４４０でメイクコートを硬化させることによって達成され得る。不織研磨物品の例では、ステップ４４０において基材及び整列させた研磨粒子に樹脂系又は他のバインダーを適用して、研磨粒子を所定位置に保持してもよい。加えて、いくつかの実施形態では、バインダー前駆体を適用し、それを後から粒子が整列されたときに活性化してもよい。これらの及び／又は他の好適なバインダー並びに粒子をバッキングに固定する方法もまた想定される。ステップ４３０及び４４０は別個に説明されているが、いくつかの実施形態では、それらは実質的に同時に行われる。例えば、バインダー樹脂は、整列中に粒子を基材に結合する感圧接着剤を含むことができる。別法としては、バインダーは、整列が行われる大気条件下で硬化する樹脂を含み得る。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態における基材に粒子を適用するための例示的なプロセスを示す。図５Ａは、粒子５３０がスクリーン５４０を通して提供されて付着される実施形態を示し、図５Ｂは、搬送機構５５０上に提供されている粒子５３０を示す。ただし、他の搬送機構及び構成も可能であることが明白に企図される。粒子５３０が重力に逆らって引っ張られてバッキングに固定されるように、例えば、搬送機構５５０の使用により、調節場発生器５２０が、入ってくる粒子５３０の下ではなく上に位置することを可能にしてもよい。

図５Ａの実施形態に示すように、システム５００は、基材５１０に付着される複数の粒子５３０を受け入れることができる。粒子５３０は、最大サイズを超える粒子の通過を防止できるスクリーンを通して供給され得る。図５Ａは、粒子５３０が場５４２を通って基材上に落下するように位置決めされたコンベヤ及びスクリーンを示しているが、他の実施形態では、粒子５３０が重力に逆らって基材に輸送されるように供給されることも明示的に想定される。例えば、図５では静電場発生器５２０はバッキング５１０の下方に位置するものとして図示されているが、粒子が重力に逆らって基材５１０へと引き付けられるように、基材５１０の上方に場発生器５２０を位置付け、基材の下方にスクリーン５３０を位置付けてもよいことも想定される。

一実施形態では、基材５１０は矢印５１２によって示される方向に移動し、粒子の堆積及び整列は連続プロセスで行われる。しかしながら、他の実施形態では、バッチ式の堆積及び整列も企図される。

静電場発生器５２０は、スクリーン５４０としても機能する対向する固定プレートを用いて調節された静電場を提供するように構成される。単一のプレート５４０が示されているが、固定電極５４０のアレイも想定されることも企図される。加えて、電極５４０は、固定された電荷を、又は、場発生器５２０の回転に伴って変化するように構成された帯電シーケンスを有してもよい。

一実施形態では、静電場の調節は、矢印５２０によって示されるような場発生器５２０の回転によって達成される。ただし、静電場発生器５２０はまた、固定バッキング５１０に対して前後に移動することによって、調節された静電場を提供してもよい。加えて、図５Ａ及び図５Ｂには１つの静電場発生器５２０のみが示されているが、バッキングウェブの上及び／又は下に存在する電極の複数の組を使用して、調節された静電場を生成できることが、明示的に企図される。

図５Ｂでは、搬送機構５５０は、傾斜面を使用して粒子５３０を提供する。しかしながら、他の実施形態では、搬送機構は、角度を付けずに水平に移動するコンベヤベルトである。しかしながら、場発生器５２０が基材５１０の上方に位置する実施形態では、傾斜面構成によって、粒子５３０を重力に逆らって並進させるのに必要な場の強度を低減することができる。加えて、図５Ａ及び図５Ｂでは、帯電したプレート５４０の反対側にただ１つの場発生器５２０のみが示されているが、他の実施形態では第２の変調場発生器が存在し得ることが、明示的に企図される。

研磨物品
本明細書に記載される方法及びシステムは、粒子を基材に好ましい整列で適用するのに有用である。このようなシステム及び方法は、研磨材産業において特に適用可能である。研磨粒子、特に成形研磨粒子は、適切に整列されると、より高い作業効率及び／又はより長い耐用年数を達成することができる。加えて、いくつかの成形研磨粒子は、第１の方向では第２の方向と異なる研磨効率を有するように設計されている。したがって、複数の粒子を、研磨物品内で、それらが研磨物品のバッキングに対する好ましい角度範囲内で回転的に配向されるように整列できることが重要である。いくつかの実施形態では、研磨粒子が、バッキングの縁部に対して幅が平行又は実質的に平行になるように整列されることが好ましい。

図６Ａ～図６Ｃは、本発明の実施形態における研磨物品を示す。図６Ａ～図６Ｃは、簡潔にするために、例えば、メイクコート、サイズコート、又は研磨粒子６０２、６１２、及び６２２を所定位置に保持するために存在する他のバインダー層のない状態で示されている。図６Ａに示す研磨粒子は三角柱である。ただし、三角柱が一例として提示されているが、多くの他の形状も可能である。上から見ると、及びウェブの上流又は下流からは、適切に設置された三角柱は矩形に見えることが留意される。

図６Ａは、バッキング６０４上に複数の研磨粒子６０２を有する研磨物品６１０の側面図を示す。一実施形態では、粒子６０２は、各三角柱粒子６０２の底縁部がバッキング６０４と接触しかつバッキング６０４の縁部と平行になるように整列することが好ましい。

図６Ｂは、バッキング６１４上に複数の研磨粒子６１２を有する研磨物品６２０を上から見下ろした図を示す。理解を容易にするために、研磨粒子６１２のただ２つの列が示されている。しかしながら、いくつかの実施形態では、研磨粒子６１２のより多くの列が存在する。加えて、いくつかの実施形態では、研磨粒子６１２は互いに対して整列することはない。代わりに、個々の各研磨粒子６１２は、調節された静電場内でバッキング６１４に対して整列することになる。

図６Ａ及び図６Ｂは、好ましい整列が基材の縁部と実質的に平行な研磨粒子である実施形態を示すが、図６Ｃの研磨物品６３０によって示されるように、他の実施形態では好ましい整列は異なる。図６Ｃに示すように、好ましい整列は、バッキング６２４の縁部に対して角度６２６を成す粒子６２２であり得る。角度６２６は、発生される静電場に対する基材６２４の配置によって設定することができる。

本開示による被覆研磨物品の製造に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）、同第４，７３４，１０４号（Ｂｒｏｂｅｒｇ）、同第４，７５１，１３７号（Ｔｕｍｅｙら）、同第５，１３７，５４２号（Ｂｕｃｈａｎａｎら）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，４１７，７２６号（Ｓｔｏｕｔら）、同第５，５７３，６１９号（Ｂｅｎｅｄｉｃｔら）、同第５，９４２，０１５号（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第６，２６１，６８２号（Ｌａｗ）に見出すことができる。

不織研磨物品は典型的には、バインダーによって研磨粒子を結合されている、多孔質（例えば、嵩高な開放多孔質）ポリマーフィラメント構造を含む。本開示による不織研磨物品の製造に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第２，９５８，５９３号（Ｈｏｏｖｅｒら）、同第４，０１８，５７５号（Ｄａｖｉｓら）、同第４，２２７，３５０号（Ｆｉｔｚｅｒ）、同第４，３３１，４５３号（Ｄａｕら）、同第４，６０９，３８０号（Ｂａｒｎｅｔｔら）、同第４，９９１，３６２号（Ｈｅｙｅｒら）、同第５，５５４，０６８号（Ｃａｒｒら）、同第５，７１２，２１０号（Ｗｉｎｄｉｓｃｈら）、同第５，５９１，２３９号（Ｅｄｂｌｏｍら）、同第５，６８１，３６１号（Ｓａｎｄｅｒｓ）、同第５，８５８，１４０号（Ｂｅｒｇｅｒら）、同第５，９２８，０７０号（Ｌｕｘ）、同第６，０１７，８３１号（Ｂｅａｒｄｓｌｅｙら）、同第６，２０７，２４６号（Ｍｏｒｅｎら）、及び同第６，３０２，９３０号（Ｌｕｘ）に見出すことができる。

本明細書の研磨物品及び製造方法に関して記載される研磨粒子は、任意の研磨材の粒子であり得る。使用可能な有用な研磨材としては、例えば、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ミネソタ州）から３Ｍセラミック砥粒として市販されているものなど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、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－ゲル由来セラミック（例えば、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、シリカ、及び／若しくは酸化スズでドープされたアルミナセラミック）、シリカ（例えば、石英、ガラスビーズ、ガラスバブル、及びガラス繊維）、長石、又はフリントが挙げられる。ゾル－ゲル由来の破砕セラミック粒子の例は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、及び同第４，８８１，９５１号（Ｍｏｎｒｏｅら）に見出すことができる。ゾル－ゲル由来の研磨粒子の製造方法に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、同第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、及び同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、並びに、米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）及び同第２００９／０１６９８１６（Ａ１）号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に見出すことができる。

研磨粒子は、成形（例えば、精密成形）されていても、又はランダム（例えば、破砕したもの及び／又は板状）であってもよい。成形研磨粒子及び精密成形研磨粒子は、例えば、米国特許第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇ）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ（Ｒｅ ３５，５７０））、同第５，９８４，９８８号（Ｂｅｒｇ）、同第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、及び米国特許出願公開第２０１０／０１４６８６７号（Ｂｏｄｅｎら）に記載されている、ゾル－ゲル技術を用いた成形プロセスによって調製することができる。

米国特許第８，０３４，１３７号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）には、特定の形状に形成されてから破砕されて、元の形状特徴の一部分を保持する破片を形成する、アルミナ粒子について記載されている。いくつかの実施形態では、研磨粒子は、精密成形されている（すなわち、研磨粒子は、それらを作製するために使用される製造ツールのキャビティの形状によって少なくともある程度決定される形状を有する）。

研磨粒子の例示的な形状としては、破砕したもの、角錐（例えば、３面、４面、５面、又は６面の角錐）、切頭角錐（例えば、３面、４面、５面、又は６面の切頭角錐）、円錐、切頭円錐、ロッド（例えば、円筒形、虫状）、及び角柱（例えば、３面、４面、５面、又は６面の角柱）が挙げられる。いくつかの実施形態では（例えば、切頭角錐及び角柱）、研磨粒子はそれぞれ、複数の側面ファセットによって互いに接続された２つの対向する主ファセットを有する小板を含む。

いくつかの実施形態では、研磨粒子及び／又は磁化可能な研磨粒子は、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも５、又は更には少なくとも１０のアスペクト比を有するが、これは必須ではない。

好ましくは、本開示を実施する際に使用される研磨粒子は、少なくとも６、少なくとも７、又は少なくとも８のモース硬度を有するが、他の硬度も使用することができる。

研磨粒子及びそれらを調製するための方法に関する更なる詳細は、例えば米国特許第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、同第８，１４２，８９１号（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第８，１４２，５３２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）、並びに米国特許出願公開第２０１２／０２２７３３３号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、同第２０１３／００４０５３７号（Ｓｃｈｗａｂｅｌら）、及び同第２０１３／０１２５４７７号（Ａｄｅｆｒｉｓ）に見出すことができる。

研磨粒子は典型的には、研磨材業界公認の公称等級、例えば、アメリカ規格協会（ＡＮＳＩ）の規格、研磨製品の欧州生産者連盟（ＦＥＰＡ）の規格、及び日本工業規格（ＪＩＳ）の規格などに合致するように選択される。例示的なＡＮＳＩ等級の表記（すなわち、指定される公称等級）としては、ＡＮＳＩ４、ＡＮＳＩ６、ＡＮＳＩ８、ＡＮＳＩ１６、ＡＮＳＩ２４、ＡＮＳＩ３６、ＡＮＳＩ４０、ＡＮＳＩ５０、ＡＮＳＩ６０、ＡＮＳＩ８０、ＡＮＳＩ１００、ＡＮＳＩ１２０、ＡＮＳＩ１５０、ＡＮＳＩ１８０、ＡＮＳＩ２２０、ＡＮＳＩ２４０、ＡＮＳＩ２８０、ＡＮＳＩ３２０、ＡＮＳＩ３６０、ＡＮＳＩ４００、及びＡＮＳＩ６００が挙げられる。例示的なＦＥＰＡ等級表記としては、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、及びＰ１２００が挙げられる。例示的な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、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ６００、ＪＩＳ８００、ＪＩＳ１０００、ＪＩＳ１５００、ＪＩＳ２５００、ＪＩＳ４０００、ＪＩＳ６０００、ＪＩＳ８０００、及びＪＩＳ１０，０００が挙げられる。

別法としては、研磨粒子を、ＡＳＴＭ Ｅ－１１「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｗｉｒｅ Ｃｌｏｔｈ ａｎｄ Ｓｉｅｖｅｓ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に準拠した米国標準試験用ふるいを使用して、公称選別等級に等級付けすることができる。ＡＳＴＭ Ｅ－１１は、指定された粒径に従って材料を分級するための、フレーム内に取り付けられた織金網の媒体を使用した試験用ふるいの設計及び構造に対する要件を規定している。典型的な指定は－１８＋２０のように表すことができ、これは、磁化可能な研磨粒子が１８番ふるいに対するＡＳＴＭ Ｅ－１１仕様を満たす試験用ふるいを通過し、かつ、２０番ふるいに対するＡＳＴＭ Ｅ－１１仕様を満たす試験用ふるい上には留まることを意味する。一実施形態において、磁化可能な研磨粒子は、大多数の粒子が１８番メッシュの試験用ふるいを通過し、かつ、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０番メッシュの試験用ふるい上には留まり得るような、粒径を有する。様々な実施形態において、磁化可能な研磨粒子は、－１８＋２０、－２０／＋２５、－２５＋３０、－３０＋３５、－３５＋４０、－４０＋４５、－４５＋５０、－５０＋６０、－６０＋７０、－７０／＋８０、－８０＋１００、－１００＋１２０、－１２０＋１４０、－１４０＋１７０、－１７０＋２００、－２００＋２３０、－２３０＋２７０、－２７０＋３２５、－３２５＋４００、－４００＋４５０、－４５０＋５００、又は－５００＋６３５の公称スクリーニング等級を有し得る。別法としては、－９０＋１００などの特注メッシュ・サイズを使用することができる。

本明細書に記載される静電システム及び方法を使用して、被覆バッキングに充填剤粒子を適用することもできる。有用な充填剤粒子の例としては、石英、ガラスビーズ、ガラスバブル、及びガラス繊維などのシリカ；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、ケイ酸ナトリウムなどのケイ酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウムなどの金属硫酸塩；石膏；バーミキュライト；木粉；アルミニウム三水和物；カーボンブラック；酸化アルミニウム；二酸化チタン；氷晶石；白雪石；並びに亜硫酸カルシウムなどの金属亜硫酸塩が挙げられる。

この新しい静電システムを使用して、被覆バッキングに研削助剤粒子を適用することができる。有機であっても無機であってもよい例示的な研削助剤としては、ワックス、ハロゲン化有機化合物、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のような塩素化ワックス、ハロゲン化物塩、例えば塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウム、並びに金属及びそれらの合金、例えばスズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、及びチタンなどが挙げられる。他の研削助剤の例としては、イオウ、有機イオウ化合物、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ができる。研削助剤は、粒子、又は米国特許第６，４７５，２５３号に開示されているような特定の形状を有する粒子に形成されてもよい。

本開示による研磨物品は、ワークピースを研磨するのに有用である。研磨する方法は、スナッギング（すなわち、高圧高ストック除去）から艶出し仕上げ（例えば、被覆研磨材ベルトで医療用インプラントを艶出し仕上げする）にまで及び、後者は典型的には、より微細な等級の研磨粒子で実行される。そのような方法の１つは、研磨物品（例えば、被覆研磨物品、不織研磨物品、又は結合研磨物品）をワークピースの表面と摩擦接触させるステップと、研磨物品又はワークピースのうちの少なくとも一方を他方に対して移動させて表面の少なくとも一部を研磨するステップと、を含む。

ワークピース材料の例としては、金属、金属合金、異種金属合金、セラミック、ガラス、木材、木材状の材料、複合材料、塗装表面、プラスチック、強化プラスチック、石材、及び／又はこれらの組み合わせが挙げられる。ワークピースは平坦であってもよく、又は、ある形状若しくはそれと関連付けられた外形を有してもよい。例示的なワークピースとしては、金属部品、プラスチック部品、パーティクルボード、カムシャフト、クランクシャフト、家具、及びタービンブレードが挙げられる。

本開示による研磨物品は、手で使用されてもよく、及び／又は機械と組み合わせて使用されてもよい。研磨物品及びワークピースのうちの少なくとも一方が、研磨時に他方に対して移動される。研磨は湿潤条件下で行われても乾燥条件下で行われてもよい。湿式研磨用の例示的な液体としては、水、従来のさび止め化合物を含有する水、潤滑剤、油、石鹸、及び切削流体が挙げられる。液体はまた、例えば、消泡剤、脱脂剤を含有してもよい。

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。

実施形態１は、基材上で研磨粒子を配向する方法である。本方法は、基材を供給することを含む。本方法はまた、研磨粒子を供給することを含む。本方法はまた、調節された静電場を発生させることを含む。調節された静電場は、第１の時間に第１の有効方向を有するとともに第２の時間に第２の有効方向を有するように、構成される。静電場は、研磨粒子をｚ方向及びｙ方向の両方において回転的に整列させるように構成される。

実施形態２は、実施形態１に記載の特徴を含むが、静電場は研磨粒子を基材に接触させる。

実施形態３は、実施形態１又は２に記載の特徴を含むが、第１の時間と第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約０．０１ｍｓである。

実施形態４は、実施形態１～３のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の時間と第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約０．１ｍｓである。

実施形態５は、実施形態１～４のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の時間と第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約１ｍｓである。

実施形態６は、実施形態１～５のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の時間と第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約１０ｍｓである。

実施形態７は、実施形態１～６のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の時間と第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約１００ｍｓである。

実施形態８は、実施形態１～７のいずれか１つに記載の特徴を含むが、研磨粒子は、破砕研磨粒子、板状研磨粒子、形成研磨粒子、又は成形研磨粒子である。

実施形態９は、実施形態１～８のいずれか１つに記載の特徴を含むが、研磨粒子は成形研磨粒子であり、その形状は、角錐、切頭角錐、円錐、切頭円錐、ロッド、台形角柱、又は正角柱から選択される。

実施形態１０は、実施形態１～９のいずれか１つに記載の特徴を含むが、基材は不織バッキングである。

実施形態１１は、実施形態１～１０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、基材は可撓性を有する。

実施形態１２は、実施形態１～１１のいずれか１つに記載の特徴を含むが、基材は硬い。

実施形態１３は、実施形態１～１２のいずれか１つの特徴を含むが、研磨粒子を基材に結合することを更に含む。

実施形態１４は、実施形態１３に記載の特徴を含むが、結合することは、基材上にバインダー前駆体を提供することと、研磨粒子を回転的に整列させた後でバインダー前駆体を硬化させることと、を含む。

実施形態１５は、実施形態１３に記載の特徴を含むが、結合することは、研磨粒子を基材上で回転的に整列させた後でバインダーを提供することを含む。

実施形態１６は、実施形態１～１５のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の過半数は、各研磨粒子の面がｙ方向において約４５°～約１３５°の間で回転的に整列されるように配向される。

実施形態１７は、実施形態１～１６のいずれか１つに記載の特徴を含むが、方法はバッチプロセスである。

実施形態１８は、実施形態１～１６のいずれか１つに記載の特徴を含むが、方法は連続プロセスである。

実施形態１９は、実施形態１～１８のいずれか１つに記載の特徴を含むが、発生される静電場は第１の電極及び第２の電極によって発生し、基材は第１の電極と第２の電極との間に設けられ、研磨粒子は基材に向かって引き寄せられる。

実施形態２０は、実施形態１９に記載の特徴を含むが、研磨粒子は重力に逆らって基材に向かって引き寄せられる。

実施形態２１は、実施形態１９又は２０に記載の特徴を含むが、第１の電極は、静電場の有効方向を経時的に変化させることによって調節された静電場を提供する。

実施形態２２は、実施形態２１に記載の特徴を含むが、第１の電極は回転する。

実施形態２３は、実施形態２２に記載の特徴を含むが、第２の電極はプロセス中に一定の帯電状態を維持する。

実施形態２４は、実施形態２１に記載の特徴を含むが、第２の電極は、静電場の有効方向を経時的に変化させることによって調節された静電場を提供する。

実施形態２５は、実施形態１９～２４のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の電極は第１の電極の組である。第２の電極は第２の電極の組である。基材は、第１の電極の組と第２の電極の組との間を通過するように構成される。

実施形態２６は、実施形態２５に記載の特徴を含むが、電極の組は少なくとも３つの電極を含む。

実施形態２７は、実施形態２５又は２６に記載の特徴を含むが、隣り合う２つの第１の電極は異なる帯電状態を有する。調節された静電場は、基材が第１の電極の組と第２の電極の組との間を通過する際に提供される。

実施形態２８は、実施形態２５～２７のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の電極の組のうちの１つの電極は、整列プロセスの滞留時間中にその帯電状態を変えるように構成される。

実施形態２９は、実施形態２５～２８のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の電極の組及び第２の電極の組における電極の各々の帯電状態は、正、負、又は接地である。

実施形態３０は、実施形態１～２９のいずれか１つに記載の特徴を含むが、供給される研磨粒子は磁場に実質的に反応しない。

実施形態３１は、実施形態１～３０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、供給される研磨粒子は鉄、コバルト、又はニッケルを実質的に含まない。

実施形態３２は、実施形態１～３１のいずれか１つに記載の特徴を含むが、供給される研磨粒子はセラミック研磨粒子である。

実施形態３３は、実施形態１～３２のいずれか１つに記載の特徴を含むが、供給される研磨粒子はαアルミナを含む。

実施形態３４は、実施形態１～３３のいずれか１つに記載の特徴を含むが、研磨粒子のうちで互いに平行に整列されるものは、粒子を不規則に分布させた場合に予期されるよりも多い。

実施形態３５は、実施形態１～３４のいずれか１つに記載の特徴を含むが、バインダー前駆体を適用することと、整列させた粒子を基材に結合するために、適用されたバインダー前駆体を活性化することと、を更に含む。

実施形態３６は、実施形態１～３５のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の有効方向は、基材に対する第１の角度方向で粒子に作用する。第２の有効方向は、基材に対する第２の角度方向で粒子に作用する。第１の角度方向と第２の角度方向は異なる。

実施形態３７は、実施形態１～３６のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の有効方向及び第２の有効方向は研磨粒子が整列される平面を画定する。

実施形態３８は研磨物品である。研磨物品は、基材と、基材に付着させた複数の研磨粒子と、を含む。複数の粒子の過半数は、基材に対して配向される。配向は、ｚ方向及びｙ方向の回転方向に沿った配向を含む。複数の研磨粒子は、磁場に実質的に反応しない。

実施形態３９は、実施形態３８に記載の特徴を含むが、研磨粒子は成形研磨粒子である。形状は、角錐、切頭角錐、円錐、切頭円錐、ロッド、台形角柱、又は正角柱から選択される。

実施形態４０は、実施形態３９に記載の特徴を含むが、基材は不織バッキングを含む。

実施形態４１は、実施形態３８～４０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、基材は可撓性のバッキングである。

実施形態４２は、実施形態３８～４０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、基材は剛性のバッキングである。

実施形態４３は、実施形態３８～４２のいずれか１つに記載の特徴を含むが、研磨粒子は基材に結合されている。

実施形態４４は、実施形態４３に記載の特徴を含むが、研磨粒子はメイクコートに結合されている。

実施形態４５は、実施形態４４に記載の特徴を含むが、サイズコートを更に含む。

実施形態４６は、実施形態４３に記載の特徴を含むが、粒子と基材との間の接触を維持するために、粒子の上にバインダーが適用されている。

実施形態４７は、実施形態４６に記載の特徴を含むが、バインダーは樹脂バインダーである。

実施形態４８は、実施形態３８～４７のいずれか１つに記載の特徴を含むが、フラー（fuller）材料を更に含む。

実施形態４９は、実施形態３８～４８のいずれか１つに記載の特徴を含むが、研削助剤を更に含む。

実施形態５０は、実施形態３８～４９のいずれか１つに記載の特徴を含むが、潤滑剤を更に含む。

実施形態５１は、実施形態３８～５０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の各々は、鉄、コバルト、又はニッケルのいずれかを０．５重量％未満含有する。

実施形態５２は、実施形態３８～５１のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の各々は、鉄、コバルト、又はニッケルのいずれかを０．２重量％未満含有する。

実施形態５３は、実施形態３８～５２のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の各々は、鉄、コバルト、又はニッケルのいずれかを０．１重量％未満含有する。

実施形態５４は、実施形態３８～５３のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の過半数は、研磨粒子の長さが基材に対して実質的に垂直となるように配向されている。

実施形態５５は、実施形態３８～５４のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の過半数は、研磨粒子の長さが基材とある角度を成すように配向されている。

実施形態５６は、実施形態３８～５５のいずれか１つに記載の特徴を含むが、複数の研磨粒子の過半数は、それらがｙ方向において基材に対して約４５°～約１３５°の間で回転的に整列されるように配向されている。

実施形態５７は、基材上で粒子を整列させる方法である。本方法は、基材を供給することを含む。本方法はまた、複数の粒子を供給することを含む。本方法はまた、静電場を発生させることを含む。本方法はまた、複数の粒子の過半数が基材に対するｚ方向及びｙ方向の両方における整列の変化を生じるように、発生させた静電場を調節することを含む。本方法はまた、粒子を基材に固定することを含む。

実施形態５８は、実施形態５７に記載の特徴を含むが、方法はバッチプロセスである。

実施形態５９は、実施形態５７に記載の特徴を含むが、方法は連続プロセスである。

実施形態６０は、実施形態５７～５９のいずれか１つに記載の特徴を含むが、発生される静電場は第１の電極及び第２の電極によって発生する。基材は第１の電極と第２の電極との間に設けられる。粒子は基材に向かって引き寄せられる。

実施形態６１は、実施形態５７～６０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、静電場は、粒子が重力に逆らって基材に向かって引き寄せられるような十分な強度を有する。

実施形態６２は、実施形態６０又は６１に記載の特徴を含むが、第１の電極は、受ける静電場を経時的に変化させることによって調節された静電場を提供する。

実施形態６３は、実施形態６２に記載の特徴を含むが、第１の電極は回転する。

実施形態６４は、実施形態６０～６３のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第２の電極はプロセス中に一定の帯電状態を維持する。

実施形態６５は、実施形態６０～６４のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第２の電極は、受ける静電場を第１の時間に第１の有効方向から第２の時間に第２の有効方向へと変化させることによって、調節された静電場を提供する。

実施形態６６は、実施形態６０～６５のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の電極は第１の電極の組である。第２の電極は第２の電極の組である。基材は、第１の電極の組と第２の電極の組との間を通過するように構成される。

実施形態６７は、実施形態６６に記載の特徴を含むが、電極の組は少なくとも３つの電極を含む。

実施形態６８は、実施形態６６又は６７に記載の特徴を含むが、隣り合う２つの第１の電極は異なる帯電状態を有する。調節された静電場は、基材が第１の電極の組と第２の電極の組との間を通過する際に提供される。

実施形態６９は、実施形態６６～６８のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の電極の組のうちの１つの電極は、整列プロセスの滞留時間中にその帯電状態を変えるように構成される。

実施形態７０は、実施形態６６～６９のいずれか１つに記載の特徴を含むが、第１の電極の組及び第２の電極の組における電極の各々の帯電状態は、正、負、又は接地である。

実施形態７１は、実施形態５７～７０のいずれか１つに記載の特徴を含むが、非磁性粒子は磁場に実質的に反応しない。

実施形態７２は、実施形態５７～７１のいずれか１つに記載の特徴を含むが、非磁性粒子は鉄を実質的に含まない。

実施形態７３は、実施形態５７～７２のいずれか１つに記載の特徴を含むが、粒子は研磨粒子である。

実施形態７４は、実施形態７３に記載の特徴を含むが、研磨粒子は、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、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、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－ゲル由来セラミック、シリカ、長石、又はフリントである。

実施形態７５は、実施形態５７～７４のいずれか１つに記載の特徴を含むが、基材は研磨物品用のバッキングである。

本発明の目的及び利点は以下の非限定的な実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される具体的な材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。別段の記載がない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。

実施例１
静電場を調節するために回転シリンダを使用した。シリンダ寸法は、直径４インチ×幅６インチであり、２０００ｒｐｍで回転させた。シリンダの端部は先へとテーパして１インチのシャフトになっており、一方の端部に連結具を、他方にピローブロックベアリングを備えた、ＤＣモータへの取り付けが可能になっている。シリンダは中空であり、全体にわたって０．２５インチの厚さの壁を有した。シリンダは透明なポリマー樹脂を用いてｖｉｐｅｒ ＳＬＡ ３Ｄプリンタで作製した。図７Ａ～図７Ｂに示すように、銅製導電経路をシリンダ上にテープ留めして、ウェブ横断リブを作り出した。トレースは１インチ幅であり、それぞれの間に１インチの間隔を有した。シリンダの縁部の全周に一片の銅テープを巻き付けて、全ての銅トレースが互いに接触するようにした。追加の銅トレースをシャフト上に設置して、これに充電された配線が当接して引き摺られて、シリンダの回転中に一定の接触を維持できるようにした。銅トレースは全て０ミリアンペアで１０ｋｖに帯電させた。

正三角形成形セラミック粒子及び精密成形セラミック粒子を、例えば、米国特許第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇ）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ（Ｒｅ ３５，５７０））、同第５，９８４，９８８号（Ｂｅｒｇ）、同第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、及び米国特許第８，７６４，８６５号（Ｂｏｄｅｎら）に記載されているゾル－ゲル技術を用いた成形プロセスによって調製した。正三角形成形セラミック研磨粒子は２０５ミクロンの縁部長さ及び４８ミクロンの厚さを有しており、それをシリンダの中心から０．２５インチ下にある接地されたプレート上に設置した。ある長さの２インチ幅の３Ｍビニルテープを、接着剤コーティングされた側を下にしてシリンダと接地プレートとの間に設置して、コーティングされたウェブとして機能させた（図７Ａ及び図７Ｂに構成を示す）。

電動モータを使用してシリンダを２０００ｒｐｍの速度に到達させ、次いで、１０ｋＶの帯電をオンにした。電圧は静電電源によって供給した。ＰＳＧ粒子は帯電したシリンダに向かって飛び上がり、ビニルテープの粘着部分に接着された。粒子の６５％は最適な配向になっており、３５％は準最適な配向になっていた。

実施例２
シリンダが２インチ幅の銅のリブを有しシリンダに速度が適用されなかったことを除いて、同じ方法を使用した。粒子の４４％は最適な配向になっており、粒子の５６％は準最適な配向になっていた。

実施例３
８Ａは、矢印の方向のダウンウェブ方向に移動できるウェブを示す。ウェブ長の一部は、ウェブの上方の電極Ａ～Ｉと、ウェブの下方の電極Ｊ～Ｒと、を有する。この例では、ウェブは、上側電極と下側電極との間のほぼ中間にある。これらの電極は、直径０．０２インチ、垂直方向の離間が０．５インチ、水平方向の離間０．２５インチの、１８本の銅線のアレイとしてモデル化され、シミュレートされた。ワイヤはこの図では、明確にするために誇張された直径で示されている。緑色の立方体は、時間Ｔ１においてシミュレーション分析が開始される空間中の点を示す。ウェブは紫色の矢印の方向に移動していても移動していなくてもよく、シミュレーション及び分析はいずれの場合も同じである。ただし、回転場が移動するのと同じ速度でウェブを移動させて、移動するウェブ上の粒子の観点から見たときに移動しているように見えない回転場の中に、粒子が留まることを可能にすることが、有用な場合がある。回転する電場を作り出すために、図８Ａの電極をコントローラによって帯電させることができる。

図８Ｂは、図８Ａの緑色の立方体の位置から始まる回転する電場を生み出すための、コントローラを使用して図８Ａの電極に印加される電圧の時間シーケンスを示す。図８Ｂに示す８つの時間ステップのサイクルが存在する。図８Ｂ及び８Ｄではこのサイクルを２ １／８回繰り返す。時間ステップＴ９は、８つの時間ステップのサイクルを経る第２のループを開始する。この８つのステップのサイクルを、何度でも繰り返すことができる。あるいは、このシーケンスを逆にして、反対方向に回転し反対方向に移動する電場を発生させることができる。他の時間ステップのシーケンスを使用して、他の動的電場を発生させることができる。この表では、「＋」記号は、電圧コントローラが任意の所与の時間ステップの間、適切な電極に大きな正電圧（例えば、＋５ｋＶ）を供給することを示し、「－」記号は、電圧コントローラがその時間ステップの間、適切な電極に大きな負電圧（例えば、－５ｋＶ）を供給することを示す。この表中の記号のない場所は、関連する電極が関連する時間ステップの間フロートしたままとなることを示す。

図８Ｃは、第１の時間ステップＴ１の間の電場シミュレーションを示す。この時間ステップでは、電極Ｃ及びＬは－５ｋＶに帯電しており、電極Ｇ及びＰは＋５ｋＶに帯電しており、他の全ての電極は特定の電圧に駆動されずにフロートしたままである。矢印は、図８Ａのボックスの位置における電場の方向を示す。

図８Ｄは、時間ステップシーケンスＴ１～Ｔ１７の各々の間の、シミュレートされた電場方向を示す。

Claims (75)

1. 基材上で研磨粒子を配向する方法であって、
   基材を供給することと、
   研磨粒子を供給することと、
   調節された静電場を発生させることであって、前記調節された静電場は第１の時間に第１の有効方向を有するとともに第２の時間に第２の有効方向を有するように構成される、発生させることと、を含み、
   前記静電場は前記研磨粒子をｚ方向及びｙ方向の両方において回転的に整列させるように構成される、方法。
2. 前記静電場は前記研磨粒子を前記基材に接触させる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約０．０１ｍｓである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約０．１ｍｓである、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約１ｍｓである、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約１０ｍｓである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間ステップは少なくとも約１００ｍｓである、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記研磨粒子は、破砕研磨粒子、板状研磨粒子、形成研磨粒子、又は成形研磨粒子である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記研磨粒子は成形研磨粒子であり、その形状は、角錐、切頭角錐、円錐、切頭円錐、ロッド、台形角柱、又は正角柱から選択される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記基材は不織バッキングである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記基材は可撓性を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記基材は硬い、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記研磨粒子を前記基材に結合することを更に含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 結合することは、前記基材上にバインダー前駆体を提供することと、前記研磨粒子を回転的に整列させた後で前記バインダー前駆体を硬化させることと、を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 結合することは、前記研磨粒子を前記基材上で回転的に整列させた後でバインダーを提供することを含む、請求項１３に記載の方法。
16. 複数の前記研磨粒子の過半数が、各研磨粒子の面がｙ方向において約４５°～約１３５°の間で回転的に整列されるように配向される、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記方法はバッチプロセスである、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記方法は連続プロセスである、請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記発生される静電場は第１の電極及び第２の電極によって発生し、前記基材は前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、前記研磨粒子は前記基材に向かって引き寄せられる、請求項１～１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記研磨粒子は重力に逆らって前記基材に向かって引き寄せられる、請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１の電極は、前記静電場の前記有効方向を経時的に変化させることによって調節された静電場を提供する、請求項１９又は２０に記載の方法。
22. 前記第１の電極は回転する、請求項２１に記載の方法。
23. 前記第２の電極はプロセス中に一定の帯電状態を維持する、請求項２１又は２２に記載の方法。
24. 前記第２の電極は、前記静電場の前記有効方向を経時的に変化させることによって調節された静電場を提供する、請求項２１に記載の方法。
25. 前記第１の電極は第１の電極の組であり、前記第２の電極は第２の電極の組であり、前記基材は前記第１の電極の組と前記第２の電極の組との間を通過するように構成される、請求項１９～２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記電極の組は少なくとも３つの電極を含む、請求項２５に記載の方法。
27. 隣り合う２つの第１の電極は異なる帯電状態を有し、前記調節された静電場は前記基材が前記第１の電極の組と前記第２の電極の組との間を通過する際に提供される、請求項２５又は２６に記載の方法。
28. 前記第１の電極の組のうちの１つの電極が、整列プロセスの滞留時間中にその帯電状態を変えるように構成される、請求項２５～２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記第１の電極の組及び前記第２の電極の組における電極の各々の帯電状態は、正、負、又は接地である、請求項２５～２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記供給される研磨粒子は磁場に実質的に反応しない、請求項１～２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記供給される研磨粒子は鉄、コバルト、又はニッケルを実質的に含まない、請求項１～３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記供給される研磨粒子はセラミック研磨粒子である、請求項１～３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記供給される研磨粒子はαアルミナを含む、請求項１～３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記研磨粒子のうちで互いに平行に整列されるものは、粒子を不規則に分布させた場合に予期されるよりも多い、請求項１～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. バインダー前駆体を適用することと、
    前記整列させた粒子を前記基材に結合するために、前記適用されたバインダー前駆体を活性化することと、
    を更に含む、請求項１～３４のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記第１の有効方向は前記基材に対する第１の角度方向で前記粒子に作用し、前記第２の有効方向は前記基材に対する第２の角度方向で前記粒子に作用し、前記第１の角度方向と前記第２の角度方向は異なる、請求項１～３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記第１の有効方向及び前記第２の有効方向は前記研磨粒子が整列される平面を画定する、請求項１～３６のいずれか一項に記載の方法。
38. 基材と、
    前記基材に付着させた複数の研磨粒子であって、前記複数の粒子の過半数は前記基材に対して配向され、前記配向はｚ方向及びｙ方向の回転配向に沿った配向を含む、複数の研磨粒子と、を備え、
    前記複数の研磨粒子は磁場に実質的に反応しない、
    研磨物品。
39. 前記研磨粒子は成形研磨粒子であり、その形状は、角錐、切頭角錐、円錐、切頭円錐、ロッド、台形角柱、又は正角柱から選択される、請求項３８に記載の研磨物品。
40. 前記基材は不織バッキングである、請求項３８又は３９に記載の研磨物品。
41. 前記基材は可撓性のバッキングである、請求項３８～４０のいずれか一項に記載の研磨物品。
42. 前記基材は剛性のバッキングである、請求項３８～４０のいずれか一項に記載の研磨物品。
43. 前記研磨粒子は前記基材に結合されている、請求項３８～４２のいずれか一項に記載の研磨物品。
44. 前記研磨粒子はメイクコート内に結合されている、請求項４３に記載の研磨物品。
45. サイズコートを更に備える、請求項４４に記載の研磨物品。
46. 前記粒子と前記基材との間の接触を維持するために、前記粒子の上にバインダーが適用されている、請求項４３に記載の研磨物品。
47. 前記バインダーは樹脂バインダーである、請求項４６に記載の研磨物品。
48. 充填剤材料を更に含む、請求項３８～４７のいずれか一項に記載の研磨物品。
49. 研削助剤を更に含む、請求項３８～４８のいずれか一項に記載の研磨物品。
50. 潤滑剤を更に含む、請求項３８～４９のいずれか一項に記載の研磨物品。
51. 前記複数の研磨粒子の各々が、鉄、コバルト、又はニッケルのいずれかを０．５重量％未満含有する、請求項３８～５０のいずれか一項に記載の研磨物品。
52. 前記複数の研磨粒子の各々が、鉄、コバルト、又はニッケルのいずれかを０．２重量％未満含有する、請求項３８～５１のいずれか一項に記載の研磨物品。
53. 前記複数の研磨粒子の各々が、鉄、コバルト、又はニッケルのいずれかを０．１重量％未満含有する、請求項３８～５２のいずれか一項に記載の研磨物品。
54. 前記複数の研磨粒子の過半数が、前記研磨粒子の長さが前記基材に対して実質的に垂直となるように配向されている、請求項３８～５３のいずれか一項に記載の研磨物品。
55. 前記複数の研磨粒子の過半数が、前記研磨粒子の長さが前記基材とある角度を成すように配向されている、請求項３８～５４のいずれか一項に記載の研磨物品。
56. 前記複数の研磨粒子の過半数が、それらが前記ｙ方向において前記基材に対して約４５°～約１３５°の間で回転的に整列されるように配向されている、請求項３８～５５のいずれか一項に記載の研磨物品。
57. 基材上で粒子を整列させる方法であって、
    基材を供給することと、
    複数の粒子を供給することと、
    静電場を発生させることと、
    前記複数の粒子の過半数は前記基材に対するｚ方向及びｙ方向の両方における整列の変化が生じるように、前記発生させた静電場を調節することと、
    前記粒子を前記基材に固定することと、を含む、方法。
58. 前記方法はバッチプロセスである、請求項５７に記載の方法。
59. 前記方法は連続プロセスである、請求項５７に記載の方法。
60. 前記発生される静電場は第１の電極及び第２の電極によって発生し、前記基材は前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、前記粒子は前記基材に向かって引き寄せられる、請求項５７～５９のいずれか一項に記載の方法。
61. 前記静電場は、粒子が重力に逆らって前記基材に向かって引き寄せられるような十分な強度を有する、請求項５７～６０のいずれか一項に記載の方法。
62. 前記第１の電極は、受ける静電場を経時的に変化させることによって調節された静電場を提供する、請求項６０又は６１に記載の方法。
63. 前記第１の電極は回転する、請求項６２に記載の方法。
64. 前記第２の電極はプロセス中に一定の帯電状態を維持する、請求項６０～６３のいずれか一項に記載の方法。
65. 前記第２の電極は、受ける静電場を第１の時間に第１の有効方向から第２の時間に第２の有効方向へと変化させることによって、調節された静電場を提供する、請求項６０～６４のいずれか一項に記載の方法。
66. 前記第１の電極は第１の電極の組であり、前記第２の電極は第２の電極の組であり、前記基材は前記第１の電極の組と前記第２の電極の組との間を通過するように構成される、請求項６０～６５のいずれか一項に記載の方法。
67. 前記電極の組は少なくとも３つの電極を含む、請求項６６に記載の方法。
68. 隣り合う２つの第１の電極は異なる帯電状態を有し、前記調節された静電場は前記基材が前記第１の電極の組と前記第２の電極の組との間を通過する際に提供される、請求項６６又は６７に記載の方法。
69. 前記第１の電極の組のうちの１つの電極が、整列プロセスの滞留時間中にその帯電状態を変えるように構成される、請求項６６～６８のいずれか一項に記載の方法。
70. 前記第１の電極の組及び前記第２の電極の組における電極の各々の帯電状態は、正、負、又は接地である、請求項６６～６９のいずれか一項に記載の方法。
71. 非磁性粒子は磁場に実質的に反応しない、請求項５７～７０のいずれか一項に記載の方法。
72. 非磁性粒子は鉄を実質的に含まない、請求項５７～７１のいずれか一項に記載の方法。
73. 前記粒子は研磨粒子である、請求項５７～７２のいずれか一項に記載の方法。
74. 前記研磨粒子は、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、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、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－ゲル由来セラミック、シリカ、長石、又はフリントである、請求項７３に記載の方法。
75. 前記基材は研磨物品用のバッキングである、請求項５７～７４のいずれか一項に記載の方法。

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