JP2009502533A - 自蔵型コンディショニング研磨物品 - Google Patents

Abstract

（ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、（ｂ）該基材の該第１の表面に配置される研磨コンポジットの領域、及び（ｃ）該基材の該第１の表面に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域、を含む硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品が提供される。研磨コンポジットは、コンポジットバインダー及び第一の硬度の研磨剤粒子を含み、このような第一の硬度はワークピースの硬度より高い。アマルガムは、侵食性結合剤及びコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分でありかつ第二の硬度を有するコンディショニング粒子を含み、このような第二の硬度はワークピースの硬度より低くコンポジットバインダーの硬度を超える。その他の研磨物品及び研磨物品を製造する方法もまた提供される。

Description

本発明は、ワークピースを磨くのに好適な粒塊で提供される第１の研磨剤、及び該第１の研磨材の粒塊をコンディショニング又はドレッシングするのに好適なコンディショニング粒子を有する材料、及びこれら材料の製造方法に関する。

被覆研磨物品は通常裏材に付着した研磨グリットの層から成る。三次元非平坦固定研磨物品はあるパターンの複数の研磨粒子及び結合剤を含む。使用後、研磨グリットは鈍くて擦り切れたようになり、新しい研磨剤を暴露するためには追加のプロセスが必要である。

液体中に分散した遊離研磨粒子を含むスラリー及び研磨パッドもまた磨くために使用されてきた。ラッピング（lapping）は、回転している通常鋳鉄などの金属製のラッププレート全体に流される、液体中のアルミニウムオキシドなどの遊離研磨粒子のスラリーを通常包含する研磨方法である。これは研磨パッドとワークピースの間に研磨フィルムを提供し、片面から又は両面から同時にストックを除去することを可能にする。

一つの態様において、本発明は、分離、或いはオフライン、研磨ドレッシング又はコンディショニングプロセスの必要なしに長時間研磨物品の切削速度を所望の速度に維持することを可能にする。別の態様では、本発明は改善された除去速度安定性及び予測可能性を提供し、仕上げ作業の間のプロセス効率を向上させてスクラップを減少させる。

簡潔に述べると、本発明は、硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品であって、（ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、（ｂ）コンポジットバインダー及び第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度が前記ワークピースの硬度より高い、該基材の該第１の表面の上に配置される、研磨コンポジットの領域、及び（ｃ）侵食性結合剤及びコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分かつ第二の硬度を有するコンディショニング粒子を含み、該第二の硬度がワークピースの硬度より低くコンポジットバインダーの硬度を超える、基材の第１の表面の上に配置される、コンディショニング・アマルガムの領域を含む固定研磨物品を提供する。

別の態様において、本発明は、約２５００ｋｇ／ｍｍ^２を下回るヌープ硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品であって、（ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含み、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬度を有する研磨剤粒子を含有する、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域、及び（Ｃ）侵食性結合剤及びワークピースの硬度を下回り、かつ研磨剤粒塊のマトリクス材の硬度より高いヌープ硬度を有するコンディショニング粒子を含有し、基材の第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域を含む固定研磨物品を提供する。

その他の態様において、本発明は、以下の（１）硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品であって；該固定研磨物品が、（ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、（ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含有し、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度がワークピースの硬度より高い、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域、及び（ｃ）侵食性結合剤及び第二の硬度のコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度がワークピースの硬度より低く、かつ研磨剤粒塊の前記マトリクス材の硬度を超える、基材の第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域を含む固定研磨物品を含む研磨システムを提供する。研磨システムはまたスラリー研磨剤をさらに含んでもよい。

その他の態様において、本発明は、上記のような、硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品の製造方法であって、（ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材を提供する工程、（ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含み、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度が前記ワークピースの硬度よりも高い、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域を提供する工程、及び（ｃ）侵食性結合剤及び第二の硬度のコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度が前記ワークピースの硬度よりも低く研磨剤粒塊のマトリクス材をコンディショニングするのに十分である、基材の第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域を提供する工程、を含む固定研磨物品の製造方法を提供する。

さらに別の態様では、本発明は、約２５００ｋｇ／ｍｍ^２を下回るヌープ硬度を有するワークピースを磨くための上記のような固定研磨物品の製造方法であって、（ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材を提供する工程、（ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含み、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬度を有する研磨剤粒子を含有する、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域を提供する工程、及び（ｃ）侵食性結合剤及びワークピースの硬度を下回り、かつ研磨剤粒塊のマトリクス材の硬度より高いヌープ硬度を有するコンディショニング粒子を含有し、基材の第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域を提供する工程を含む固定研磨物品の製造方法を提供する。

さらにその他の態様では、本発明は、第１の表面及び第２の表面を有する基材、コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含有し、該研磨剤粒塊が少なくとも約１８ｋｇ／ｍｍ^２の硬度を有するマトリクス材とともに少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２の硬度を有する研磨粒子を含有する、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域、及び侵食性結合剤及びコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分であり、かつ第二の硬度を有するコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度が、２５００ｋｇ／ｍｍ^２未満であり、該コンポジットバインダーの硬度とほぼ同じかそれを超え、かつマトリクスの硬度とほぼ同じかそれを超える、基材の第１の表面の上に配置される、コンディショニング・アマルガムの領域を含むワークピースを磨くための固定研磨物品を提供する。幾つかの態様において、コンディショニング粒子は研磨剤粒子の平均粒子径を下回る平均粒子径を有する。

本発明の一つの実施形態の利点は、コンディショニング粒子が研磨コンポジットの中の研磨剤粒塊をドレッシングすることが可能であるように、コンディショニング粒子を含有する固定研磨物品の中に自蔵型コンディショニング研磨剤を提供することである。本発明によると、固定研磨物品の中の研磨剤がワークピースの表面を改変する一方で、コンディショニング粒子はワークピースの表面を目に見えて改変しない。本発明の幾つかの実施形態では、コンディショニング粒子は、研磨コンポジットの研磨剤粒塊の中の研磨剤粒子の平均粒子径を下回る平均粒子径をを有する。別の態様では、研磨仕上げの間にコンディショニング粒子を放出することができるように、固定研磨物品は固定研磨物品の上に提供されるコンディショニング粒子を使用する。

本発明において、研磨剤粒子（第一の硬度）はワークピースを研磨することが可能である一方、コンディショニング粒子（第二の硬度）は研磨剤粒塊のマトリクス材をコンディショニング又は研磨するが、ワークピースへの影響は、あるとしても少しである。例えば、典型的なラッピングプロセスではワークピースを磨くのに数分から数時間かかるが、同様のワークピースを磨くのに（第二の硬度の）コンディショニング粒子だけでは、もし最終的に磨くことができたとしても、少なくとも数日、数週間、又は数ヶ月かかる。

研磨仕上げのプロセスの間、本発明の一態様の「セルフコンディショニング（self-conditioning）」研磨物品はコンディショニング粒子を放出し、それが固定研磨のブレークダウンを促進し、ひいては研磨材の表面の使える状態の刃部を維持する。コンディショニング粒子は、これら粒子に起因する任意の有意なワークピースの除去速度を生じさせるために（スラリーラッピングに要求されるように）十分な硬度又は寸法である必要はない。研磨材表面の使える状態の刃部が増えれば除去速度も速くなり、硬いワークピスに使用される固定研磨に通常見られるような除去速度の落ち込みを防ぐ。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の本発明の詳細な説明および請求の範囲から明らかとなるであろう。前記の課題を解決するための手段は、本開示の例示された各実施形態または全ての実施を記載するものではない。以下の図面及び詳細な説明は、本明細書に開示された原理を利用した特定の好ましい実施形態を更に詳細に例示している。

別段の定めがある場合を除き、本明細書中の全ての数字は用語「約（about）」によって修飾されているもとのする。端点による数の範囲の列挙には、その範囲内に包括される全ての数が包含される（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を包含する）。

本発明は、硬度を有するワークピースを研磨するための固定研磨物品を提供する。研磨物品は、上部即ち第１の表面及び底部即ち第２の表面を有する基材を含む。研磨物品の基材の第１の表面の上には、研磨コンポジットが配置された（少なくとも１つの）領域が存在する。これら研磨コンポジットはコンポジットバインダー及び研磨粒子を包含する。研磨粒子は第一の硬度を有し、マトリクス材とともに粒塊で提供され得る。固定研磨物品の意図される使用の間、これら研磨粒子がワークピースを磨く又は研摩するように、これら研磨粒子の硬度は対象とするワークピースの硬度より高い。また、研磨物品研磨の基材の第１の表面の上には、コンディショニング・アマグラム（conditioning amalgams）が配置された（少なくとも１つの）領域が存在する。これらアマルガム、又はコンポジット、或いはサブアセンブリは、侵食性結合剤及びコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分なコンディショニング粒子（conditioning particles）を含有する。コンディショニング粒子は第二の硬度を有し、この第二の硬度はワークピースの硬度より低く、コンポジットバインダーの硬度を超える。コンディショニング粒子はまた、研磨剤粒塊のマトリクス材をコンディショニングするのに十分な硬度及び好適な粒径範囲を有する。したがって、本発明のかかる態様はセルフコンディショニング又はその場でコンディショニングする研磨物品を提供し、コンディショニング粒子は研磨コンポジット及び／又はマトリクス材に作用し、研磨剤粒塊の中にあってもよい新しい研磨剤粒子の表面を放出するが、好ましくはコンディショニング粒子はワークピースを研摩又は傷つけることをしない。幾つかの態様では、コンディショニング粒子はまたコンポジットバインダーをコンディショニングし、これは、例えば研磨剤粒子又は研磨剤粒塊が三次元固定研磨物品で提供された場合に有用である。

別の実施形態において、本発明は、約２５００ｋｇ／ｍｍ^２を下回るヌープ硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品を提供する。この実施形態では、固定研磨物品は、上記のように研磨コンポジットの領域及びコンディショニングコンポジット又は混合物又は粒塊の領域とともに基材を含む。研磨コンポジットが、マトリクス材とともに少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬度を有する研磨剤粒子を含有する研磨剤粒塊を含むので、研磨剤粒子はワークピースの硬度を上回る硬度を有する。基材の第１の表面の上に配置されたコンディショニング・アマルガムは、侵食性結合剤及びワークピースの硬度を下回り研磨剤粒塊のマトリクス材の硬度より高いヌープ硬度を有するコンディショニング粒子を含む。このように、本発明の様々な態様は、上記のようなセルフコンディショニング研磨物品を提供する。

別の実施形態において、本発明は研磨システムを提供する。かかるシステムは、所与の硬度を有するワクピースを磨くための固定研磨物品を含む。固定研磨物品は、第１の表面及び第２の表面を有する基材を含む。固定研磨物品はまた、コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含有し、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度はワークピースの硬度より高い、基材の第１の表面上に配置される研磨コンポジョットの領域を含む。固定研磨物品は、侵食性結合剤及び第二の硬度のコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度がワークピースの硬度より低く、かつ研磨剤粒塊のマトリクス材の硬度を超える、基材の第１の表面に配置された、コンディショニング・アマルガムの領域をさらに含む。研磨システムは、マトリクス材及び／又はコンポジットバインダーを研摩またはコンディショニングすることが可能だが、好ましくはワークピースを研摩しないスラリー研磨剤をさらに含む。このように、本発明の様々な態様はまた、上記のようにセルフコンディショニング又はその場でコンディショニングする研磨物品を含む研磨システムを提供する。

ここで図１を参照すると、研磨物品１０がワークピース２０と接触して示されている。研磨物品１０はいくつかの要素から構成される。基材１００の上には、コンポジットバインダー１２０及び研磨粒塊１２２の成形領域を含む研磨コンポジット１１０が提供される。研磨粒塊１２２は、第１の研磨剤１２４の粒子とともにマトリクス材を含む。また、基材１００の上には、侵食性バインダー１３２の及びコンディショニング粒子１３４の成形領域を含むコンディショニングコンポジット１３０が提供される。コンディショニング粒子１３４の粒子はまた、コンディショニングコンポジット１３０と研磨コンポジット１１０の間に位置するチャネル１４０内の作動流体の中に浮遊して示されている。チャネル１４０は研磨物品１０の使用中にスラリー及び作動流体の動きを方向付ける。図は正確な縮尺ではない。いくつかの実施形態においてコンディショニング粒子１３４は、研磨粒子の寸法に近い、又研磨粒子の寸法より小さい平均粒子径を有し、例えば第１の研磨剤１２４の平均粒子径と比較した場合にコンディショニング粒子１３４は１２５％、１００％、７５％、又はさらに小さい平均粒子径を有することができる。コンディショニング粒子は、研磨粒子の平均粒子径の少なくとも５０％の平均粒子径を有するのが好ましい。さらに、コンディショニング粒子はまたコンポジットバインダー１２０の中に含まれることもできる。

ある実施形態では、２つ又は３つの基材１００、コンポジットバインダー１２０、及び侵食性バインダー１３２を同じ材料で作ることができる。例えばポリマー樹脂を、記載された研磨剤の特徴の１つ又は２つ並びに基材のバインダーとして使用することができる。このように、図１は、コンポジットバインダー１２０及び侵食性バインダー１３２と一体化した基材１００を有する１つのオプションを示す。１つの態様において、薄型基材が別の支持層に使用される。該基材と支持層は異なった、又は同じ材料であってもよい。該基材と支持層は任意の既知の手段によって、例えば接着剤、感圧性接着剤、注型と硬化、溶融注型等の任意の既知の手段により付着させることができる。例えば、薄型基材１００を、ポリエステル又はポリカーボネートなどの材料でできた支持層に、両面感圧性接着テープなどの接着剤を介して付着させることができる。

図２Ａ〜２Ｄは、研磨コンポジットの領域及びコンディショニングコンポジットの領域を有する本発明の例示的形態を示している。さらに詳細には、図２Ａは、研磨コンポジット２０２Ａの一般領域又は場所を有する研磨物品２００Ａであり、この場所の中の選択領域にはコンディショニングコンポジット２０４Ａの領域が配置されており、ここでは円形のレイアウトで示されている。図２Ｂは、研磨コンポジット２０２Ｂの一般領域又は場所を有する研磨物品２００Ｂであり、この場所の中の選択領域にはコンディショニングコンポジット２０４Ｂの環状領域が配置されている。図２Ｃは、研磨コンポジット２０２Ｃの一般領域又は場所を有する研磨物品２００Ｃであり、この場所の中の選択領域にはコンディショニングコンポジット２０４Ｃの領域が配置されており、ここでは環状方形のレイアウトで示されている。図２Ｄは、研磨コンポジット２０２Ｄの一般領域又は場所を有する研磨物品２００Ｄであり、この場所の中の選択領域にはコンディショニングコンポジット２０４Ｄ領域が配置されており、ここでは物品が時計方向に回転した場合に、作動流体及び／又はスラリーを研磨物品２００Ｄの中心へ方向付けることが可能なデザインで示されている。さらに、図２Ｄには研磨物品２００の周辺部の周りにスラリー保持器（slurry retainer）２０６が描かれている。本発明の多くの実施形態において、所望の持続時間研磨物品とともにスラリーを保持するために、図２Ｄ（周辺部の周り）に図示されるような場所又はその他の場所などにこのような保持器を用いることができる。すなわち、保持器は（図示されるように）ほぼ周辺部全体に配置されてよく、あるいは保持する材料の量を調節するためのように断続的な領域に配置されてもよい。加えて、コンディショニングコンポジットは、スラリー及び／又は作動流体を優先的に方向付けて、例えば、コンディショニングコンポジット２０４Ｄとともに図２Ｄに示されているような中心に向かって液体を運ぶために設けることができる。代わりの実施形態では、液体が中心から離れるように、又はその他の望ましい経路へと液体を運ぶように保持器を設計することが可能である。保持器は、研磨コンポジット、コンディショニング・アマルガム、これらの混合、又はさらに他の材料であってもよい。

本発明の別の態様において、コンディショニング流体を方向付ける領域は、研磨剤領域とは独立に、又は研磨剤領域と協働して用いてもよい。例えば、樹脂マトリクス材、コンポジットバインダー、侵食性結合剤、又はその他の材料を含むワイパーが、コンディショニング材料を動かす及び／又は保持するための設計に含まれてもよい。

本発明に有用な基材には、高分子フィルム、布、紙、フォーム、不織布、これらを処理またはプライミングしたもの、及びこれらの組み合わせなどのコーティングされた研磨材及び固定研磨材に有用な既知の基材が含まれる。例には、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム（例えば、ポリエチレン及びプロピレンィルム）、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム等が挙げられる。より厚いフィルム又はポリカーボネートシートなどのその他の支持層を用いて薄型基材を増強することができる。さらに、本発明の研磨物品は、任意の既知の手段を介して、ベース又はシートに、或いは研磨装置又は機械に直接付着することが可能であり、手段としては、例えば感圧性接着剤を含む接着剤が有用である。

本発明は複数の研磨剤粒塊を含む研磨コンポジットを使用し、該研磨コンポジットを基材又は裏材の上に１層として配置することができる。また該研磨コンポジットを「三次元」構造に配置することができ、使用中に構造物又は粒塊から一部の研磨剤粒子を侵食させる、研摩する、又は除去することにより研磨作用を遂行できる、好ましくはワークピースの切削速度（cut rate）を維持することができる追加の研磨剤粒子を暴露するように、複数の研磨剤粒子又は研磨剤粒塊は少なくとも厚さ部分の全体にわたって延在する。加えて、コンディショニング粒子はコンポジットバインダーを手入れ（dress）又はコンディショニングしてもよく、これにより新しい研磨剤粒子又は研磨剤粒塊を暴露する。研磨コンポジットは、メークコート及び／サイズコートとして研磨剤粒子（複数）又は１つの粒塊であってもよく、コンポジットバインダーを含む。このような１層の研磨剤は、第一の研磨粒子の１層を構成しているというよりも、第一の研磨粒子が構造物又は粒塊の厚さ全体にわたって分布している場合には三次元である。研磨剤粒塊は、第一の硬度の研磨剤粒子を含み、対象とするワ−クピースを、例えば破壊によるラッピング（fracture-based lapping）又は研削によって研摩するのに十分な硬度を有するように選択される。すなわち、これら研磨剤粒子は一般に対象とするワ−クピースの硬度よりも高い硬度を有し、「第一の研磨剤」と呼ぶことができる。これら研磨剤粒子の選択はしたがって、対象とするワ−クピースによって決定される。例えば、本発明の一態様では、ワーークピースは少なくとも約１０００、さらに好ましくは少なくとも約２０００のヌープ硬度（全てｋｇ／ｍｍ^２）を有する。別の形態では、ワークピースは少なくとも約２２００、又は少なくとも約２５００のヌープ硬度を有する。研磨剤粒子の個々の選択及び個々のワークピースへの適合性は当該分野の技術の範囲内であり、より硬度の高いワークピースにはより硬度の高い研磨剤が必要である。最も硬いワークピースに対しては、研磨剤粒子はダイヤモンド、立法晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、及び好ましくは２２００ｋｇ／ｍｍ^２を上回る硬度を有するその他の研磨グリットであり得る。本発明のその他の態様では、ワークピースは少なくとも約６００〜６４０ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬度を有し、研磨剤粒子は一般に先に挙げたもの、及びアルミナ、ジルコニア、コランダム等などの好ましくは６４０ｋｇ／ｍｍ^２を上回る硬度を有する研磨グリットであり得る。

本発明ではコンディショニング粒子を供給するためにコンディショニング・アマルガムを使用する。かかる粒子の一つの例は、使用中又は研磨システムにおいてスラリーの一部を形成することの可能な研磨グリットである。コンディショニング粒子によってワークピースを最小限に又は測定不可能に研摩又は研削をできるように、コンディショニング粒子は対象となるワークピースの硬度を下回る。しかしながら、コンディショニング粒子は研磨剤粒塊のマトリクス材の硬度を上回る硬度を有し、コンディショニング粒子はこのマトリクス材をコンディショニング又は研摩して新しい研磨剤粒子を暴露する。コンディショニング粒子はまたコンポジットバインダー、特に三次元固定研磨物品をコンディショニングして新しい研磨剤粒塊を暴露してもよい。

本発明では、研磨物品に三次元固定研磨スタイルの領域を形成するためにコンポジットバインダーを使用する。このバインダーは、樹脂、ガラス、ガラスセラミック、重合体、接着剤等であり得る。バインダーは（紫外線又は熱などのエネルギーによって）硬化可能な有機材料であり得る。例としては、アミノ樹脂、アルキル化尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂及びアルキル化ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、（アクリレート及びメタクリレートを含む）アクリル樹脂、例えばビニルアクリレート、アクリル化エポキシ、アクリル化ウレタン、アクリル化ポリエステル、アクリル化アクリル、アクリル化ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル化油及び、アクリル化シリコーン、アルキド樹脂、例えばウレタンアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、反応性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、例えばレゾール樹脂及びノボラック樹脂、フェノール／ラテックス樹脂、エポキシ樹脂、例えばビスフェノールエポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、イソシアヌレート樹脂、ポリシロキサン樹脂（アルキルアルコキシシラン樹脂を含む）、反応性ビニル樹脂（レゾール及びノボラック）等が挙げられる。樹脂は、モノマー、オリゴマー、ポリマー、又はこれらのアマルガムとして提供されてもよい。樹脂の硬度は選択された組成物によって異なる。例えば、樹脂硬度は一般に、最もやわらかいエポキシ又はアクリレート樹脂の少なくとも約１８ｋｇ／ｍｍ^２からフェノール樹脂の約２０ｋｇ／ｍｍ^２に及ぶ。

本発明の研磨剤粒塊はマトリクス材を含む。この材料は研磨剤粒子又は第一の研磨グリットを粒塊の中にともに保持し、粒塊は研磨コンポジットの中に含まれる。マトリクス材は、樹脂、ガラス、金属、ガラスセラミック、又はセラミックであり得る。例えば、ガラス、例えばシリカガラス、ガラスセラミック、ボロシリケートガラス、コンポジットバインダーに関連して記載されたフェノール、エポキシ、アクリル化、及びその他の樹脂を使用することができる。さらに好ましくは、マトリクス材は硬い、ガラス状の、又は脆性の材料を含み、次にこの材料は第一の研磨グリットの新しい表面を解放するために使用中にコンディショニング粒子によって研摩される。典型的には、マトリクス材は少なくともコンポジットバインダーと同じ硬度であり、特に異なる材料から製造される場合には非常に硬くてもよい。例えば、マトリクス材は少なくとも約５０、より好ましくは少なくとも約１００、２００、４００、６００、又は更に硬い硬度（全てｋｇ／ｍｍ^２）を有することができる。例えば、約５００〜６００ｋｇ／ｍｍ^２の硬度を有するシリカガラスをマトリクス材に使用することが可能である。

コンディショニング粒子を物品中にともに保持するために、及び使用中に粒子を放出するために、本発明では侵食性結合剤を使用する。好ましくは、侵食性結合剤は、ワークピースの摩食、或いは作動流体又は添加剤による制御された溶解によってなどにより粒子を制御可能に放出する。好適な材料にはコンポジットバインダーに関連して上述したものが挙げられる。侵食性結合剤が溶解によりコンディショニング粒子を放出する場合、有用な結合剤には、パラフィンワックス、寒天デンプン、ケイ酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、又はミシガン州ミッドランド（Midland, MI）のダウ・ケミカルズ社（Dow Chemical）から入手可能なカーボワックス（Carbowax）（商標）ポリエチレングリコール固体が挙げられる。さらに、ワークピース自体がコンディショニング・アマルガムをコンディショニングすることができ、コンディショニング粒子を放出する。コンディショニング粒子もまた個々のグリットを有する又は有さない粒塊、凝集体、又はこれらの組み合わせであり得るため、本発明のコンディショニング粒子は個々のグリット又は研磨剤粒子である必要はない。

本発明で使用されるコンディショニング粒子はコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分であり、また、研磨剤粒塊のマトリクス材をコンディショニングするのにも十分であり得る。すなわち、コンディショニング粒子は、コンポジットバインダー及び／又はマトリクス材を除去して新しい研磨剤粒子をを暴露させる粒径範囲及び硬度の組み合わせを有する。これらコンディショニング粒子は第二の硬度を有し、該第二の硬度はワークピースの硬度より低く、コンポジットバインダーの硬度を超える。第二の硬度はまた、マトリクス材の硬度を超える。勿論、コンポジットバインダー及びマトリクス材は同じ材料であり得る。これらコンディショニング粒子は対象とするワークピースを目に見えるほど研摩しない。すなわち、コンディショニング粒子はワークピースを与えられた十分な時間、圧力、及びその他の作動条件で研摩する。しかしながら、コンディショニング粒子によってなされる摩耗の割合は、もし測定可能だとしても極わずかである。このように、コンディショニング粒子が研磨剤粒塊のマトリクス材に作用している間に第一の研磨剤粒子はワークピースに作用する。例えば、典型的なラップ方法はワークピースを磨くために数分から数時間を要する場合があるが、（第二の硬度の）コンディショニング粒子は同様のワークピースを磨くために少なくとも数日、場合によっては数週間又は数ヶ月かかり、或いは任意の妥当期間内で任意の実質的なレベルまでの研磨は生じない可能性がある。

一般に、コンディショニング粒子が大きすぎる場合には、固定研磨物品がワークピースの表面に接触することを防ぐ可能性があり、有効性を低下させる。コンディショニング粒子が小さすぎる場合には、ドレッシング（dressing）又はコンディショニングの有効性が下がり、時間が経つと研磨速度が減退する。本発明のある実施形態では、第一の研磨グリットの平均粒子径はコンディショニング粒子の平均粒子径よりも大きい。他の態様では、第二の硬度のコンディショニング粒子は、第一の硬度の研磨剤粒子の均粒子径に対して約１２５％を下回る、約１００％を下回る、約７５％を下回る、又はさらに低い平均粒子径を有する。コンディショニング粒子は、第一の硬度の研磨剤粒子の平均粒子径の好ましくは少なくとも約５０％の平均粒子径を有する。

本発明による研磨物品は、研磨コンポジット粒子を実質的に含まない領域とともに研磨コンポジット粒子の領域を含んでもよい。例えば、流路、ワイパー、スラリーディレクター、及びスラリー保持器（slurry retainer）などの機能を、極少量の研磨剤粒子とともに使用することが可能である。

一つの実施形態では、研磨コンポジット領域とコンディショニング・アマルガム領域は実質的に同一平面上である。これら領域は任意の好適な形状とすることができる。一つの実施形態では、コンディショニング・アマルガム領域はワークピースの寸法と同様の大きさであり、これによりコンディショニング粒子又はグリットを放出するためにワークピースがコンディショニング研磨アマルガム（conditioning abrasive amalgam）を研摩又は侵食させることができる。このグリットはコンディショニングスラリー（conditioning slurry）を形成するために作動流体によって運搬されてもよく、運搬されたグリットは次にマトリクス材に作用し、本発明の第一の研磨剤を有効にコンディショニングする。

任意の既知の作動流体を使用することができる。例えば、水、水溶液等を当該分野の技術範囲で特別に選択して使用することができる。潤滑剤、冷却剤、粉砕助剤、分散剤、懸濁剤等の様々な添加剤を組み入れることもできる。添加剤はまた、研磨プロセスを向上させる目的でワークピースの表面と化学的に相互作用するために使用することも可能である。さらに、コンディショニング粒子をコンディショニング・アマルガム領域からコンディショニング可能に放出させるために化学反応を用いることが可能である。すなわち、機械的な及び／又は化学的な作用は、コンディショニンググリット又は粒子を液体中に放出させてコンディショニングスラリーを含む。

一つの実施形態では、異なる研磨剤の領域は流量をガイド（guiding）することが可能である。例えば、領域は、スラリー流量を円形研磨材の実施形態の中心へとガイドすることができる。別の例では、領域は、コンディショニングスラリーが本発明の研磨材の実施形態の縁部に流れるように促すことができる。

本発明のワークピースは、第一の研磨剤の硬度を下回り、コンディショニング粒子の硬度を上回る硬度を有する。ワークピースは一般に脆性研磨又は破壊による研削（fracture-based grinding）によって研摩される。ワークピース材の例には、石英、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、トパーズ、スピネル、酸窒化アルミニウム（ＡＬＯＮ）、ＳｉＣ、サファイア、及びＣ面サファイアが挙げられる。

一つの実施形態において、本発明は、硬度が少なくとも約２０００、２１００、又は２２００ｋｇ／ｍｍ^２の研磨剤粒子を使って硬い基材を磨くのに好適な固定研磨物品を提供する。これら研磨剤粒子はガラスのようなマトリクス材に含まれて研磨コンポジットを形成する。さらに、コンディショニング・アマルガムの領域が研磨コンポジットの領域とともに、ポリマー被膜（例えば、ポリエステル）のような基材の同側面に含まれる。コンディショニング・アマルガムは、研磨剤粒子の硬度より少なくとも約５０、又はさらに少なくとも約１００ｋｇ／ｍｍ^２柔らかい硬度を有するコンディショニング粒子を含有する。コンポジットバインダーはメイクコート及び／又はサイズコートであってよく、コンポジットバインダーは研磨コンポジットを三次元研磨物品中に保持する。一つの態様では、コンディショニング粒子は研磨剤粒子の平均粒子径の約１２５％、約１００％、又はさらに約７５％を下回る。一つの態様では、コンディショニング粒子の平均粒子径は、研磨剤粒子の平均粒子径の少なくとも約５０％である。ある実施形態において、コンディショニング粒子は、約１０μｍを下回る、約５μｍを下回る、約０．５μｍを下回る、又はさらに約０．１μｍを下回る粒子径を有する。ある実施形態において、研磨剤粒子は、約１μｍを上回る、約５μｍを上回る、約８μｍ、１０μｍ、１５μｍ、又は約２０μｍを上回る平均粒子径を有する。これら研磨粒子は、任意の所望の寸法の粒塊になるように結合される。例えば、粒塊は、典型的にはその中の研磨剤粒子の平均粒子径の少なくとも約３倍より大きい。粒塊は、典型的にはその中の研磨剤粒子の平均粒子径の約２０倍より小さい。ある態様において、コンディショニング粒子は好ましくは研磨剤粒子よりも小さい。一つの態様において、平均粒子径が約５μｍのコンディショニング粒子を、平均粒子径が約８〜１０μｍの研磨剤粒子とともに用い、粒子径が約１５０〜２００μｍの粒塊とする。例えばサファイアのワークピースには、８〜１０μｍのダイヤモンド粒子を１〜５μｍのアルミナコンディショニング粒子とともに、粒子径が約１７０〜１９０μｍの粒塊にして使用する。

このように、一つの実施形態において、本発明は、第１の表面及び第２の表面、基材の該第１の表面上に配置された研磨コンポジットの領域、並びに基材の該第１の表面上に配置されたコンディショニング・アマルガムの領域を有する基材を含むワークピースを磨くための固定研磨物品を提供する。研磨コンポジットは、コンポジットバインダー及び研磨剤粒子並びに／又は研磨剤粒子の粒塊を含み、研磨剤粒子は少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２の硬度を有する。粒塊として使用する場合、研磨剤粒子は、硬度が少なくとも１８ｋｇ／ｍｍ^２のマトリクス材とともに組み合わされる。コンディショニング・アマルガムは、侵食性結合剤及び、第二の硬度を有しコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分であるコンディショニング粒子を有する。第二の硬度は２５００ｋｇ／ｍｍ^２より小さく、使用する場合およそコンポジットバインダーの硬度以上、及びおよそマトリクス材の硬度以上である。コンディショニング粒子を放出させるため、第二の硬度は侵食性バインダーの硬度より大きくてよく、又は溶解バインダーを使用することができる。

本発明の研磨物品は、コーティングされた研磨材、又は三次元非平坦研磨コンポジットを有する研磨物品を製造する既知の方法によって製造することが可能である。例えば、研磨材粒塊及びコンディショニング研磨剤を上記基材の１つの上の領域に提供し、上記のバインダーを用いて付着することができる。さらに、粒塊及びコンディショニング研磨剤の上に任意の既知の寸法のコーティングを提供することができる。他の例では、構造面（例えば、ピークと谷部分、ピラミッド、立方体、台形等の成型された機構）を有する基材を、異なる領域に提供された研磨剤粒塊及びコンディショニング研磨剤とともに使用することが可能である。別の例では、構造面を形成するために研磨剤粒塊を含有する研磨コンポジットを使用することが可能である一方、コンディショニング研磨剤領域を構造面の周囲に提供することが可能である。

有用な方法が、米国特許第５，１５２，９１７号（ペーパー（Pieper）ら）及び同第５，４３５，８１６号（スパージョン（Spurgeon）ら）に記載されている。好適な方法の別の記載は、米国特許第５，４５４，８４４号（ヒバード（Hibbard）ら）、同第５，４３７，７５４号（カルフーン（Calhoun））、及び同第５，３０４，２２３号（ペーパー（Pieper）ら）に見い出すことができる。三次元非平坦研磨コンポジット中に含ませるのに好適な研磨剤粒塊は、米国特許第６，５５１，３６６号（ドゥスーザ（D'Souza）ら）、同第６，６４５，６２４号（アデフリス（Adefris）ら）、同第５，６５１，７２９号（ベンゲレル（Benguerel））、同第５，９７５，９８８号（クリスチャンソン（Christianson））、及び同第４，７９９，９３９号（ブローカー（Bloecher）ら）に記載されているような任意の既知の方法によって製造することができる。選択可能なサイズコーティングを用いてメークコートに固着される研磨剤粒塊を含む、本発明の三次元非平坦研磨コンポジットを有する研磨物品を提供するその他の有用な方法は、米国特許第６，２１７，４１３号（クリスチャンソン（Christianson））に記載されている。

一般に本発明は、特に硬い又はもろいワークピースを研削又はラッピング或いはポリッシング作業する際に有用である。一つの態様において、本発明は、分離、或いはオフライン、研磨ドレッシング又はコンディショニングプロセスの必要なしに長時間研磨物品の切削速度を所望の速度に維持することを可能にする。別の態様では、本発明は改善された除去速度安定性及び予測可能性を提供し、仕上げ作業の間のプロセス効率を向上させてスクラップを減少させる。

本発明の目的及び利点は、下記の実施例によってさらに例示されるが、これらの実施例において列挙された特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に本発明を過度に制限するものと解釈すべきではない。

ガラス質結合ダイヤモンド粒塊の調製
様々なガラス質結合ダイヤモンド粒塊を、米国特許第６，３１９，１０８号（アデフリス（Adefris）ら）に記載の方法を概して用いて調製した。初めに、２５重量部（ｐｂｗ）のデキストリン（イリノイ州ディケーター（Decatur, IL）のＡ・Ｅ・スタンレー社（A. E. Stanley Mfg.）から「ＳＴＡＮＤＥＸ２３０」として入手可能）を７５ｐｂｗの脱イオン水に溶解して仮結合剤溶液を調製した。

１７０．０ｇの仮結合剤溶液、４．０ｇのメチルエチルケトン中のＡＹ１００界面活性剤（コネチカット州スタンフォード（Stamford, CT）のサイテック社（Cytek Industries）から入手可能）５０質量％溶液、及び１．３ｇのダウ・コーニング添加剤６５（Dow Corning Additive 65）（ミシガン州ミッドランド（Midland, MI）のダウ・コーニング社（Dow Corning Corp.）から入手可能なシリコーンエマルション消泡剤）をプロペラ混合羽根で１５〜２０分間完全に混合した。８００ｇのガラス・フリット（フロリダ州オールズマー（Oldsmar, FL）のスペシャルティー・グラス社（Specialty Glass Inc.）から入手可能なＳＰ１０８６ガラス）とともに２０ｇのメタノールを第２ミリング・ジャー（２．２ガロン（８．３Ｌ）のジャー、オハイオ州イーストパレスタイン（East Palestine, Ohio）のＵ．Ｓ．ソフトウエアー社（U.S. Stoneware）から入手可能な強化アルミナ磁器製）に入れて粉砕したガラス・フリットを調製した。ジャーは約１６．９ｋｇの０．６−ｃｍ（０．２５インチ）ジルコニアミリングも含んでいた。混合物を約１３．６ｒａｄ／秒（１３０ｒｐｍ）で７２時間粉砕し、次に粉砕物を取出し。２００．０ｇの量の粉砕されたガラス・フリットをスラリーに加えて２０分間連続して混ぜ合わせた。次に、公称粒子径が２０μｍのダイヤモンド研磨剤粒子（ミシガン州チェスターフィールド（Chesterfield, MI）のナショナル・リサーチ社（National Research Corp.）より入手可能）をスラリーに加え、混合物をさらに２０分間混ぜ合わせた。

得られたスラリーを、続いてポリプロピレン成形用具の空洞の中にコーティングし、余分なスラリーはドクターブレードを使用して除去した。成形用具米国特許第５，１５２，９１７号（ペーパー（Pieper）ら）の教示に従って製造された。ポリプロピレン成形用具の空洞は、１７８μｍの深さ、２４６μｍ×２４６μｍの開口部、及び１５１μｍ×１５１μｍのベースを有する切頭四角錐の形状であった。成形用具の空洞の中のスラリーは室温で２４時間空気乾燥した。乾燥後、乾燥した研磨コンポジットの前駆体は、成形用具の裏面を超音波駆動振動チタン棒（コネチカット州ダンベリー（Danbury, CT）のブランソン・ウルトラソニック・インスツルメント（Branson Ultrasonic Instruments）からブランソン９０２Ｒ（Branson 902R）として入手可能）に接触させて成形用具から急いで取り出した。

乾燥した前駆体粒子は開口部が２５０μｍ、続いて開口部が１５０μｍの標準型ふるいを通過させた。開口部が１５０μｍのふるいにとどまった乾燥前駆体粒子を、ベーマイト粒子（アルミナ一水和物、ジスペラル（Disperal）、ドイツ国ブルンスビュッテル（Brunsbuttel, Germany）のコンデア・ヒエミー社（Condea Chemie GmbH）から市販）から成る無機離型剤とともに、前駆体粒子１００ｇ対ベーマイト粒子６ｇの割合で混合した。乾燥前駆体及び離型剤を耐火性セイガー（refractory sager）（イリノイ州ペカトニカ（Pecatonica, IL）のイプセン・ケミック社（Ipsen Ceramic）から入手可能）の中で焼成した。焼成子温度は室温から４００℃まで１分間に１．５℃の速度で上昇させ、続いて仮結合剤をバーンオフするために４００℃を２．０時間維持した。次に前駆体を２℃／分の速度で７２０℃まで熱し、空気雰囲気の中で７２０℃を１．０時間維持した。焼成に続いて得られた多孔質セラミック研磨コンポジットを、２℃／分の速度で室温まで冷却した。無機離型剤を除去するために、焼成された多孔質セラミック研磨コンポジットを開口部が２５０μｍ、続いて開口部が１５０μｍの標準型ふるいを通過させた。続いて、開口部が１５０μｍのふるいにとどまった焼成多孔質セラミック研磨コンポジットを研磨物品で使用するために収集した。

結合剤剤前駆体中に分散させた研磨剤粒塊の調製
２５質量％の分散剤（英国マンチェスター（Manchester, U.K.）のルーブリゾール社ノベオンディヴィジョン（Noveon Division, Lubrizol Ltd.）から入手可能なソルスパース（商標：Solsperse）３２０００）の分散剤溶液及び７５質量％のアクリル樹脂（ペンシルバニア州エクストン（Exton, PA）のサートマー社（Sartomer Co.）から入手可能なＳＲ３６８Ｄ）を圧縮空気駆動式プロペラ混合器を用いて約１時間混合した。樹脂に混合する前に、Ｖａｚｏ５２熱反応開始剤（ウェストバージニア州ベル（Bell, WV）のデュポン・ケミカル・ソリューション・エンタープライズ（Dupont Chemical Solution Enterprise））から入手可能）を密封されたプラスチックバッグに入れ、バッグを頑丈な表面（研究室の卓上）に置き、セラミックの乳鉢を使用してＶａｚｏ５２を 微粒子になるまで破砕した。混合する間、混合物を加熱した水浴（６０℃）に入れて分散剤が樹脂に融解するのを促進した。プロペラ混合器を使用して５質量％のＶａｚｏ５２を９５質量％のアクリル樹脂（ＳＲ３６８Ｄ）に混合することにより熱反応開始剤溶液を調製した。熱反応開始剤溶液を冷蔵庫（温度＜４０℃）の中に格納した。メタケイ酸カルシウム（メキシコソノラ州エルモシーリョ（Hermosillo Sonora, Mexico）のＮＹＣＯミネラルズ社（NYCO Minerals Inc.）から入手可能なＮＹＡＤ Ｍ４００ウォラストナイト）を、使用前に、ＮＹＡＤ Ｍ４００を金属の容器に入れて該容器を１２０℃のオーブンで２〜４日加熱することにより乾燥させる。このＮＹＡＤ Ｍ４００を次に室温まで冷却し、使用するまで容器をビニールテープで密封する。次の構成要素を高速コールズブレード混合器を使用して混合することにより、樹脂プレミックスを製造した：９１質量％の３６８Ｄ樹脂、８質量％の上記分散剤溶液、及び１質量％の光開始剤（ニューヨーク州タリータウン（Tarrytown, NY）のチバ・スペシャリティー・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）から入手可能なイルガキュア８１９（Irgacure 819））。これを光開始剤が溶解するまで約１時間混合して樹脂プレミックスを形成した。

１５４７．８ｇの上記樹脂プレミックスを、２９３５ｇのＮＹＡＤ Ｍ４００ウォラストナイト、上記の方法で製造した１８０μｍのガラス化したダイヤモンド粒塊１００ｇ、４５ｇのヒュームドシリカ（ニュージャージー州パシパニー（Parsippany, NJ）のデガッサ社（Degussa Corporation）から入手可能なＯＸ５０）、及び２．５ｇの消泡剤（ダウ・コーニング社（Dow Corning Corp.）から入手可能なダウ・コーニング添加剤＃７（Dow Corning Additive #7））とともに高せん断下で１時間混合し、研磨剤スラリーを製造した。次に混合物を密封したプラスティック製のペールに定置し、ローラーミル（Ｕ．Ｓ．ストーンウェア（U.S. Stoneware）から入手可能）の上で２．１ラジアン／秒（２０回転／分）（ｒｐｍ）で１８〜２４時間回転し、スラリーを形成した。スラリーを次にローラーミルから取り除き、低剪断力で混合した。その間に上記の熱反応開始剤を３７０ｇ加えた。スラリーを約３０分間、又は温度が３２℃（９０°Ｆ）になるまで混合した。

固定研磨物品調製（方法Ｉ）
この研磨物品は、一般に米国特許第５，９５８，７９４号（ブラックスブート（Bruxvoort）ら）に記載の通りに、該特許の図１５に図示されているのと同様の装置の上で製造された。

空洞の配列を含むポリプロピレン成形用具が提供された。成形用具の空洞は、８００μｍの深さ、２８００μｍ×２８００μｍの開口部、及び２５１８μｍ×２５１８μｍのベースを有する逆切頭四角錐であり、中心から中心までの空隙部は３９７６μｍであった。成形用具は本質的に、所望の形状、寸法、及び研磨コンポジットの配置の逆である。

成形用具をワインダーから巻き戻した。研磨剤粒塊の研磨コンポジットバインダー前駆体への分散は、スロットダイコーターを使用して室温で真空コーティングされ、成形用具の空洞の中に塗布された。次に、コーティングされる表面（ミネアポリス州セントポール（St. Paul, MN）の３Ｍ社から入手可能な１２５μｍ（ｍｉｌ）のスコッチパック（Scotchpak：商標））にエチレンアクリル酸共重合体を有するポリエステルの裏材（１２７μｍ厚さ（５ｍｉｌ））ポリエステルフィルムを、研磨剤スラリーが裏材のプライミングされた表面をぬらすように、研磨剤スラリーコーティングされた成形用具と接触させた。紫外線（ＵＶ）放射線が成形用具を通って研磨剤スラリーへと透過した。２つの異なるＵＶランプを直列に使用した。第１のＵＶランプは核融合系「Ｖ」バルブで２３６．２Ｗ／ｃｍ（６００ワット／インチ）で動作する。第２のＵＶランプは核融合系「Ｄ」バルブで２３６．２Ｗ／ｃｍ（６００ワット／インチ）で動作する。紫外線に暴露するとすぐに結合剤前駆体は結合剤に変化し、研磨剤スラリーは研磨コンポジットに変化した。成形用具を研磨コンポジット／裏材から取り外した。研磨コンポジット／裏材は次に、２３６．２Ｗ／ｃｍ（６００ワット／インチ）で動作する核融合系「Ｄ」バルブを用いて、裏材側からＵＶ放射線のさらなる処置に曝された。

次に、研磨物品を形成した研磨コンポジット／裏材を芯に巻いた。これは、４．６〜７．６ｍ／分（１５〜２５フィート／分）の間で稼働する連続的なプロセスであった。続いて、結合剤系の硬化を完了させてポリエステル裏材の上のプライマーを活性化させるために、芯に巻きついた研磨コンポジット／裏材を８０〜１０５℃に設定されたオーブンで約８時間加熱した。

試験用の研磨物品を調製するため、感圧性接着剤テープ（ミネアポリス州セント・ポール（St. Paul, MN）の３Ｍ社から入手可能な「４４２ＫＷ」）を用いて、厚さ０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）のポリカーボネートシート（ンディアナ州マウントバーノン（Mount Vernon, IN）のＧＥ・ポリマー・シェイプス社（GE Polymer Shapes）から入手可能な）レキサン（Lexan：商標）８０１０ＭＣ）に研磨コンポジット／裏材シートをラミネートした。直径が３０．４８ｃｍ（１２インチ）の円形のテストサンプルを試験用にダイカットした。

コンディショニング・アマルガム物品−方法ＩＩ
７５ｇの１５μｍコンディショニング粒子（オレゴン州ウィルソンヴィル（Wilsonville, OR）のフジミ・コーポレーション（Fujimi Corporation）からマイクログリット（Microgrit）ＰＷＡ１５として入手可能なＰＷＡαアルミナ）、５ｇの分散剤（コネチカット州ウォーリングフォードのビックケミー社（BYK-Chemie）から入手可能なジスパービック（Disperbyk）１８９）、２０ｇのトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）（ペンシルベニア州エクストン（Exton, PA）のサートマー社（Sartomer Company）から入手可能なサートマー（Sartomer）ＳＲ３５１）、及び１．０ｇの光開始剤（ニューヨーク州テリータウン（Tarrytown, NY）のチバ・スペシャリティー・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）から入手可能なイルガキュア８１９（Irgacure 819）を含むコンディショニング・アマルガム前駆体混合物（conditioning amalgam precursor mixture）を調製し、方法Ｉに記載のように構造コンディショニング・アマルガムに変化させた。次に、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の、予め用意した３０．４８ｃｍ（１２インチ）のディスクの開口部に嵌まるようにセグメントをダイカットした。

コンディショニング・アマルガム物品−方法ＩＩＩ
コンディショニング・アマルガム物品を方法ＩＩによって作成した後、コンディショニング・アマルガムの構造物を方法ＩＩのコンディショニング・アマルガム前駆体でいっぱいにし充填し、ポリプロピレン放出裏材で平らにし、紫外線硬化して平面コンディショニング・アマルガムシートを製造した。次に、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の、予め用意した３０．４８ｃｍ（１２インチ）のディスクの開口部に嵌まるようにセグメントをダイカットした。

コンディショニング・アマルガム物品−方法ＩＶ
方法Ｉによって固定研磨物品を製造した後、平面コンディショニング・アマルガムの特徴と置き換えられる領域を、３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクの研磨材面から除去し、ギャップを設けた。

２０ｇのレゾール樹脂（７５質量％の水中の固体、１．５：１質量％のホルムアルデヒド：フェノール、２．５％のＫＯＨ触媒）、８０ｇの１５μｍコンディショニング粒子（ＰＷＡαアルミナ、マイクログリット（Microgrit）ＰＷＡ１５）、１５ｇの水、及び１５ｇのイソプロピルアルコールのコンディショニング・アマルガム前駆体混合物を製造した。この混合物を固定研磨物品のギャップの充填に使用し、ラバーナイフ又はスキージで平坦にした。次に、オーブンの中で研磨剤を、６０℃で３０分、８５℃で３０分、１０５℃で３０分、および１２０℃で２時間硬化して固定研磨物品を形成した。

片面ラッピング試験
イリノイ州レイクブラフ（Lake Bluff, IL）のビューラー社（Buehler Ltd.）から入手したフェニックス（Phoenix）４０００片面ラップ盤の上で試験を実施した。感圧性接着剤を使用して固定研磨パッドを圧盤に実装した。アルミナ固定研磨（３Ｍ社から入手可能な２６８ ＸＡ−Ａ３５）を使った初期コンディショニングによって試験用のダイヤモンド固定研磨パッドを用意した。２６８ ＸＡアルミナ固定研磨を、直径６５ｍｍ（２．５６インチ）×厚さ３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）のボロフロート（Borofloat：商標）ガラスディスク（スイフトガラス（Swift Glass）、ニューヨーク州エルミラ（Elmira, NY））３枚に実装した。表面に２６８ ＸＡ研磨材を有する３枚のボロフロート（Borofloat：商標）ディスクを、直径１５２ｍｍ（６インチ）×厚さ１５ｍｍ（０．６インチ）の厚型アルミニウム金属プレートにマウンティング・ワックス（mounting wax）（クリスタルボンド（Crystalbond）５０９、透明、アレムコ・プロダクツ（Aremco Products）、ニューヨーク州キャリーコッテージ（Calley Cottage, NY））を使用して実装し、コンディショニングプレートを形成した。コンディショニングプレートをラップ盤の上部ヘッドに取り付け、すぐに実装を取り外した。ラップ盤は、１８．８ラジアン／秒（１８０ｒｐｍ）の圧盤及び １０．５ｒａｄ／ｓ（１００ｒｐｍ）で逆回転する基材を使って、３４．５ｋＰａ（５ｐｓｉ）の印加圧力で１分間稼動した。コンディショニングの最中、脱イオン水中の１０容量パーセントのセブレラブ（Sabrelube）９０１６（ケメタル・オーカイト社（Chemetall Oakite）、イリノイ州レイクブラフ（Lake Bluff））を３０ｍＬ／分の流量で供給した。初期コンディショニングプロセスは、上記の機械条件を用いてボロフロート（Borofloat：商標）ガラス（マウンティング・ワックスによって金属プレートに貼られた３枚の６５ｍｍ基材）を５５．２ｋＰａ（８ｐｓｉ）で５分間ラッピングすることによって完了した。各サファイアのラッピング試験の前に、窓ガラス基材（スイフトガラス（Swift Glass））を３４．５ｋＰａ（５ｐｓｉ）の圧力及び８〜９分間の特定機械条件で、３３０〜３６０μｍ／分の安定窓ガラス除去速度が得られるまでラップした。窓ガラス基材及びサファイアワークピースの除去速度は、次の等式を用いて、ラッピングの間の重量喪失（グラム量Ｍ）を除去された厚さ（μｍＴ）に換算することにより計算した：
Ｔ＝１０，０００＊Ｍ／（Ａ＊Ｄ）
式中、Ａ＝基材の面積（ｃｍ^２）、Ｄ＝基材の密度（ｇ／ｃｍ^３）であり、サファイアは３．９ｇ／ｃｍ^３の密度を有し、窓ガラスは２．４ｇ／ｃｍ^３の密度を有していた。

以下の実施例の各自蔵型コンディショニング研磨物品をポリカーボネートシート（３０．５ｃｍ（１２インチ））直径に両面接着剤を使用してラミネートし、固定研磨材をこの直径にトリミングした。それぞれ５分のずつのラッピング行程を、Ｃ面サファイアに特化させた機械条件で３４．５ｋＰａ（５ｐｓｉ）の圧力下で行なった。結果は下記の表１に示される。

（実施例１）
方法ＩＩＩによって製造した平面コンディショニング・アマルガムセグメントの直径５ｃｍの８枚の円形領域を、方法Ｉによって製造した。固定研磨物品の３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクに挿入して固定研磨物品を製造した。８枚のディスクを端部から約３．８ｃｍ（１．５インチ）の外辺部に等間隔で配置した。

（実施例２）
方法ＩＩによって製造した非平坦コンディショニング・アマルガムセグメントの直径５ｃｍの８枚の円形領域を、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクに挿入して固定研磨物品を製造した。８枚のディスクは実施例１と同様に間隔をあけた。

（実施例３）
方法Ｉによって製造した固定研磨物品の交互のストリップ及び方法ＩＩによって製造した非平坦コンディショニング・アマルガムセグメントを有するシートから３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクを一枚切り取って固定研磨物品を製造した。固定研磨物品のストリップの幅は５ｃｍ（２インチ）であり、非平坦コンディショニング・アマルガムのストリップの幅は２．５４ｃｍ（１インチ）であった。

（実施例４）
方法ＩＶによって製造した平面コンディショニング・アマルガムセグメントの直径５ｃｍの８枚の円形領域を、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクに挿入して固定研磨物品を製造した。８枚のディスクを端部から約３．８ｃｍ（１．５インチ）の外辺部に等間隔で配置した。

（実施例５）
方法ＩＶによって製造した平面コンディショニング・アマルガムセグメントの直径２．５ｃｍの１６枚の円形領域を、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクに挿入して固定研磨物品を製造した。８枚のディスクを実施例１と同様に間隔をあけて配置したが場所は端部から約５ｃｍ（２インチ）であった。

（実施例６）
方法ＩＶによって製造した平面コンディショニング・アマルガムセグメントの２つの同心のリングを、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の３０．５ｃｍ（１２インチ）のディスクに挿入して固定研磨物品を製造した。第１のリングは、幅１．２７ｃｍ（０．５インチ）、内径６．３５ｃｍ（３インチ）であった。第２のリングは、幅１．６ｃｍ（０．６３インチ）、内径１０．２ｃｍ（４インチ）であった。

（実施例７）
方法ＩＶによって製造した２つの同心の平面コンディショニング・アマルガムセグメントを、方法Ｉによって製造した固定研磨物品の３０．４８ｃｍ（１２インチ）のディスクに挿入し、固定研磨材料と平面コンディショニング材料とを交互に固定することによって入れ子になった正方形（nested squares）を得て固定研磨物品を製造した。固定研磨材料の中心の正方形は８．９×８．９ｃｍ（３．５×３．５インチ）であり、幅０．６６ｃｍ（０．２５インチ）の平面コンディショニング材料のストリップに囲まれ、０．９４ｃｍ（０．３８インチ）の固定研磨のストリップに囲まれ、幅３．１８ｃｍ（１．２５インチ）の平面コンディショニング材料のストリップの第２のセットに囲まれ、これらは全て３０．５ｃｍのディスクと同心であった。

比較例Ａ（ＣＥ−Ａ）
方法Ｉによって固定研磨物品を製造し試験を行なった。

本発明の範囲及び原理から逸脱することなく様々な改変をなされ得ることは当業者にとっては上の記述から明らかであり、本発明が本明細書に記載された例示的実施形態に限定されないことは理解されるであろう。

ワークピースに接触している本発明の物品の、正確な縮尺ではない部分断面図。 研磨コンポジットの領域及びコンディショニングコンポジットの領域を有する本発明の例示的形態を示す図。 研磨コンポジットの領域及びコンディショニングコンポジットの領域を有する本発明の例示的形態を示す図。 研磨コンポジットの領域及びコンディショニングコンポジットの領域を有する本発明の例示的形態を示す図。 研磨コンポジットの領域及びコンディショニングコンポジットの領域を有する本発明の例示的形態を示す図。

Claims (23)

1. 硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品であって、
   （ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、
   （ｂ）コンポジットバインダー及び第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度が前記ワークピースの硬度より高い、該基材の該第１の表面の上に配置される、研磨コンポジットの領域、及び
   （ｃ）侵食性結合剤及び前記コンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分かつ第二の硬度を有するコンディショニング粒子を含み、該第二の硬度が前記ワークピースの硬度より低く前記コンポジットバインダーの硬度を超える、前記基材の前記第１の表面の上に配置される、コンディショニング・アマルガムの領域
   を含む固定研磨物品。
2. 前記研磨剤粒子がマトリクス材とともに粒塊で提供される、請求項１に記載の固定研磨物品。
3. 前記コンディショニング粒子がマトリクス材をコンディショニングするのに十分である、請求項２に記載の固定研磨物品。
4. 前記コンディショニング粒子が、前記第一の硬度の前記研磨剤粒子の平均粒子径を下回る平均粒子径を有する、請求項１に記載の固定研磨物品。
5. 前記コンディショニング粒子が、前記研磨剤粒子の平均粒子径の約５０％〜約１００％の平均粒子径を有する、請求項１に記載の固定研磨物品。
6. 実質的に前記研磨コンポジットを含まないで、流体チャネルを含んでもよい領域を更に含む、請求項１に記載の固定研磨物品。
7. 前記研磨コンポジットの領域及び前記コンディショニング・アマルガムの領域が実質的に同一平面上にある、請求項６に記載の固定研磨物品。
8. 前記マトリクス材が樹脂、ガラス、金属、ガラスセラミック、又はセラミックを含む、請求項１に記載の固定研磨物品。
9. 前記研磨剤粒子が、ダイヤモンド又は炭化ケイ素、炭化ホウ素、立法晶窒化ホウ素、或いはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の固定研磨物品。
10. 前記コンディショニング粒子が、アルミナ、コランダム、ジルコニア、セリア、ガラス、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の固定研磨物品。
11. 前記コンディショニング粒子の硬度が、前記コンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分である、請求項１に記載の固定研磨物品。
12. 前記研磨物品の前記基材及び前記コンポジットバインダーが実質的に同じ材料である、請求項１に記載の固定研磨物品。
13. 前記粒塊が、サファイアを磨くために好適な研磨剤を含み、一方前記コンディショニング粒子が約２１００ｋｇ／ｍｍ^２を下回る硬度を有する、請求項１に記載の固定研磨物品。
14. 前記固定研磨物品を研磨機に装着させるのに好適な接着剤をさらに含み、所望により該接着剤が感圧性接着剤である、請求項１に記載の固定研磨物品。
15. 請求項１に記載の硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品の製造方法であって、
    （ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材を提供する工程、
    （ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含み、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度が前記ワークピースの硬度よりも高い、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域を提供する工程、及び
    （ｃ）侵食性結合剤及び第二の硬度のコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度が前記ワークピースの硬度よりも低く前記研磨剤粒塊の前記マトリクス材をコンディショニングするのに十分である、前記基材の前記第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域を提供する工程
    を含む固定研磨物品の製造方法。
16. 約２５００ｋｇ／ｍｍ^２を下回るヌープ硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品であって、
    （ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、
    （ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含有し、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに前記ワークピースの硬度を上回るヌープ硬度を有する研磨剤粒子を含む、該基材の該第１の表面の上に配置される、研磨コンポジットの領域、及び
    （ｃ）侵食性結合剤及び前記ワークピースの硬度を下回り前記研磨剤粒塊の前記マトリクス材の硬度より高いヌープ硬度を有するコンディショニング粒子を含有し、前記基材の前記第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域
    を含む固定研磨物品。
17. 前記研磨剤粒子が約２５００ｋｇ／ｍｍ^２を上回るヌープ硬度を有する、請求項１６に記載の研磨物品。
18. 前記研磨コンポジットの領域及び前記コンディショニング・アマルガムの領域が実質的に同一平面上にある、請求項１６に記載の研磨物品。
19. 流体チャネルをさらに含む、請求項１６に記載の固定研磨物品。
20. 約２５００ｋｇ／ｍｍ^２を下回るヌープ硬度を有するワークピースを磨くための請求項１６に記載の固定研磨物品の製造方法であって、
    （ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材を提供する工程、
    （ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含み、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２のヌープ硬度を有する研磨剤粒子を含有する、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域を提供する工程、及び
    （ｃ）侵食性結合剤及び前記ワークピースの硬度を下回り、かつ前記研磨剤粒塊の前記マトリクス材の硬度より高いヌープ硬度を有するコンディショニング粒子を含有し、前記基材の前記第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域を提供する工程
    を含む固定研磨物品の製造方法。
21. （１）硬度を有するワークピースを磨くための固定研磨物品であって、
    （ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、
    （ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含有し、該研磨剤粒塊がマトリクス材とともに第一の硬度の研磨剤粒子を含み、該第一の硬度が前記ワークピースの硬度より高い、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域、及び
    （ｃ）侵食性結合剤及び第二の硬度のコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度が前記ワークピースの硬度より低く、かつ前記研磨剤粒塊の前記マトリクス材の硬度を超える、前記基材の前記第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域
    を含む固定研磨物品、及び所望により
    （２）スラリー研磨剤
    を含む研磨システム。
22. ワークピースを磨くための固定研磨物品であって、
    （ａ）第１の表面及び第２の表面を有する基材、
    （ｂ）コンポジットバインダー及び研磨剤粒塊を含有し、該研磨剤粒塊が少なくとも約１８ｋｇ／ｍｍ^２の硬度を有するマトリクス材とともに少なくとも約２５００ｋｇ／ｍｍ^２の硬度を有する研磨剤粒子を含有する、該基材の該第１の表面の上に配置される研磨コンポジットの領域、及び
    （ｃ）侵食性結合剤及びコンポジットバインダーをコンディショニングするのに十分であり、かつ第二の硬度を有するコンディショニング粒子を含有し、該第二の硬度が、２５００ｋｇ／ｍｍ^２未満であり、該コンポジットバインダーの硬度とほぼ同じかそれを超え、かつマトリクスの硬度とほぼ同じかそれを超える、前記基材の前記第１の表面の上に配置されるコンディショニング・アマルガムの領域
    を含む固定研磨物品。
23. 前記コンディショニング粒子が、前記研磨剤粒子の平均粒子径を下回る平均粒子径を有する、請求項２２に記載の固定研磨物品。

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