JP2017516668A - 複数の研磨要素の異なるセットを有する研磨材 - Google Patents

Abstract

本明細書において、切断性能が配向に依存しない改善された研磨材（３００）を説明する。研磨材（３００）は、第１の開放正方形を画定するように整列された複数の細長い研磨要素（３２０、３３０）を含む、研磨構造体（３１０）を備える。第２の開放正方形として配置された複数の角錘形研磨要素（３４０、３５０）は、細長い要素（３２０、３３０）によって画定された第１の開放正方形内に位置する。

Description

本発明は、研磨材における又はそれに関連する改善に関し、より具体的には、排他的ではないが、このような研磨材を製造する方法に関する。

研磨材は、平滑な及び／又は磨かれた表面を提供するために、異なる種類の表面、例えば木材、金属などをサンディングすることでよく知られている。このような研磨材は、必要とされる仕上げ、例えば、粗、中間、及び微細に従って異なるグレードを有し、多くの場合、必要とされる仕上げに従って２つ以上のグレードの研磨材が使用される。加えて、塗装又は別のコーティングプロセス前に化合物を塗り込むなど、仕上げを改善するために他の材料が使用され得る。

改善された研磨材の必要性が存在する。

したがって、本発明の目的は、研磨される基材との接触領域が研磨材の配向に関係なく最大化され得る、改善された研磨材を提供することである。

本発明の別の目的は、研磨要素が実質的に即時に有効である、つまり開始時間がほとんど又は全くない、改善された研磨材を提供することである。

本発明の一態様によると、支持体層上に形成された複数の研磨要素を備える研磨材が提供され、該研磨要素は、支持体層に対する配向によって少なくとも第１のセット及び第２のセットに分類され、第１及び第２のセットの各研磨要素は、細長い切断縁部及び細長い切断縁部を通過する少なくとも１つの平面を有し、かつ支持体層に垂直な方向に延在し、第１のセットの研磨要素の平面及び第２のセットの研磨要素の平面は、第１の交差角度を画定する。

有利なことに、そのような交差角度を画定する平面を有する研磨要素を提供することにより、その研磨性能が実質的に配向に依存せず、基材との接触領域が研磨材の配向に関係なく最大化され得る、研磨材が提供される。

更に、研磨要素を通過する平面が交差角度を形成するように配置された、研磨要素の第１及び第２のセットを有することにより、研磨材の配向に関係なく良好な切断又は仕上げを提供しながらも、単位領域当たりの研磨要素の数又は領域密度が、先行技術の研磨材と比較したとき、実質的に低減され得ることは容易に理解されよう。

一実施形態では、少なくとも第１のセットの研磨要素は、細長い角錘形要素を含み、各細長い角錘形要素は、細長い切断縁部を形成するその長さに沿って延在する細長い頂部を有する。一実施形態では、第２のセットの研磨要素は、第１のセットの研磨要素と実質的に同一である。

細長い角錘形要素は、第１の開放平行四辺形領域を画定するように配置され得、第１の開放平行四辺形領域は、第２のセットの研磨要素の平行セットに対して第１の交差角度によってオフセットされるように配置された第１のセットの研磨要素の平行セットによって画定される。一実施形態では、第１の開放平行四辺形領域は、開放矩形領域を有する。好ましい実施形態では、開放矩形領域は、開放正方形領域を有する。

この実施形態では、第１の交差角度は、実質的に９０度を有する。

実質的に９０度で第１の交差角度を有することにより、第１及び／又は第２のセットの研磨要素のかなりの割合が常に、研磨される基材との接触をもたらすことが理解されよう。

研磨要素の第１のセットの細長い角錘形要素の切断縁部は、切断をもたらすための研磨材の既定の配向に対して０度〜９０度の角度の範囲で効果的に機能する一方で、同時に、研磨要素の第２のセットの細長い角錘形要素の切断縁部は、研磨要素の第１のセットと同じ既定の配向に対して９０度〜０度で効果的に機能する、つまり、研磨要素の第１及び第２のセットの細長い切断縁部間の角度は相補的である。

加えて、切断縁部は、それらが効果的となる前に、最大でもわずかな開始時間しか必要としない。

一実施形態では、複数の研磨要素は、第１及び第２のセットの研磨要素が散在させられた、少なくとも１つの更なる研磨要素のセットを更に備える。一実施形態では、少なくとも１つの更なる研磨要素のセットは、角錘形要素を含み、各角錘形要素は頂部を有する。各角錘形要素の頂部は、第１及び第２のセットの研磨要素の少なくともいくつかの対応する高さよりも低い、支持体層から垂直に延在する高さを有する。

一実施形態では、少なくとも１つの更なるセットの複数の角錘形研磨要素は、第１及び第２のセットの細長い角錘形要素によって画定された第１の開放平行四辺形領域内に配置され得る。一実施形態では、４つの角錘形要素は、第１の開放平行四辺形領域内の第２の開放平行四辺形として配置されている。第２の開放平行四辺形は、開放矩形を有してもよく、開放矩形は、開放正方形を有してもよい。

４つの角錘形要素の各々は、第１及び第２のセットの研磨要素に対して異なる配向を有し得る。

本発明の別の態様によると、上述の研磨構造体を作製するためのマスターツールが提供され、該マスターツールは、研磨構造体と実質的に同一である。

本発明の更なる態様によると、上述の研磨構造体を作製するための製造用ツールが提供され、該製造用ツールは、研磨構造体と実質的に逆形状である。

以下の実施形態は、本開示を例示するものであって限定するものではないことが意図される。

実施形態１．支持体層上に形成された複数の研磨要素を備える研磨材であって、研磨要素が、支持体層に対する配向によって少なくとも第１のセット及び第２のセットに分類され、第１及び第２のセットの各研磨要素が、細長い切断縁部及び細長い切断縁部を通過する少なくとも１つの平面を有し、かつ支持体層に垂直な方向に延在し、第１のセットの研磨要素の平面及び第２のセットの研磨要素の平面が、第１の交差角度を画定する、研磨材。

実施形態２．少なくとも第１のセットの研磨要素が、細長い角錘形要素を含み、各細長い角錘形要素が、細長い切断縁部を形成するその長さに沿って延在する細長い頂部を有する、実施形態１に記載の研磨材。

実施形態３．第２のセットの研磨要素が、第１のセットの研磨要素と実質的に同一である、実施形態２に記載の研磨材。

実施形態４．細長い角錘形要素が、第１の開放平行四辺形領域を画定するように配置され、第１の開放平行四辺形領域が、第２のセットの研磨要素の平行セットに対して第１の交差角度によってオフセットされるように配置された第１のセットの研磨要素の平行セットによって画定される、実施形態２又は３に記載の研磨材。

実施形態５．第１の開放平行四辺形領域が開放矩形領域を有する、実施形態４に記載の研磨材。

実施形態６．第１の交差角度が実質的に９０度を有する、実施形態５に記載の研磨材。

実施形態７．開放矩形領域が開放正方形領域を有する、実施形態５又は６に記載の研磨材。

実施形態８．複数の研磨要素は、第１及び第２のセットの研磨要素が散在させられた少なくとも１つの更なる研磨要素のセットを更に備える、実施形態４〜７のいずれか１つに記載の研磨材。

実施形態９．少なくとも１つの更なる研磨要素のセットが角錘形要素を含み、各角錘形要素が頂部を有する、実施形態８に記載の研磨材。

実施形態１０．各角錘形要素の頂部が、第１及び第２のセットの研磨要素の少なくともいくつかの対応する高さよりも低い、支持体層から垂直に延在する高さを有する、実施形態９に記載の研磨材。

実施形態１１．少なくとも１つの更なるセットの複数の角錘形研磨要素が、第１及び第２のセットの細長い角錘形研磨要素によって画定された第１の開放平行四辺形領域内に配置されている、実施形態８〜１０のいずれか１つに記載の研磨材。

実施形態１２．４つの角錘形研磨要素が、第１の開放平行四辺形領域内の第２の開放平行四辺形として配置されている、実施形態１１に記載の研磨材。

実施形態１３．第２の開放平行四辺形が開放矩形を有する、実施形態１２に記載の研磨材。

実施形態１４．開放矩形が開放正方形を有する、実施形態１３に記載の研磨材。

実施形態１５．４つの角錘形要素が、開放矩形内の開放正方形として配置されている、実施形態１３又は１４に記載の研磨材。

実施形態１６．４つの角錘形要素の各々が、第１及び第２のセットの研磨要素に対して異なる配向を有する、実施形態１５に記載の研磨材。

実施形態１７．実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の研磨構造体を作製するためのマスターツールであって、研磨構造体と実質的に同一である、マスターツール。

実施形態１８．実施形態１〜１６のいずれか１つに記載の研磨構造体を作製するための製造用ツールであって、研磨構造体に対して実質的に逆形状である、製造用ツール。

本発明をより良く理解するために、ここで例として添付の図を参照する。−
３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造された、Ｔｒｉｚａｃｔ（商標）として当該分野において既知である先行技術の３次元の研磨パターンを図示する。 図１に示される３次元の研磨パターンの断面を図示する。 別の先行技術の３次元の研磨パターンを図示する。 本発明による３次元の研磨パターンを図示する。 本発明による更なる３次元の研磨パターンを図示する。 本発明による更なる３次元の研磨パターンを図示する。 比較試験で使用された３次元の研磨パターンを有するツールを図示する。 それぞれ、矢印「Ｘ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」の方向で取った３次元の研磨パターンの端面図のそれぞれの側面図である。 それぞれ、矢印「Ｘ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」の方向で取った３次元の研磨パターンの端面図のそれぞれの側面図である。 それぞれ、矢印「Ｘ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」の方向で取った３次元の研磨パターンの端面図のそれぞれの側面図である。

本発明は、特定の実施形態に関して、及びある特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれらに限定されない。記載される図面は単に模式図であり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは図示の目的のため強調され、縮尺通りではない。

本明細書で使用されるとき、用語「マスターツール」は、所望の研磨表面パターン又は構造のプロファイルを有し、製造用ツールを作製するために使用されるツールを指す。マスターツールは「ポジティブ」であり、研磨材の所望の表面パターン又は構造に対応する。

本明細書で使用されるとき、用語「製造用ツール」は、マスターツールから作製されるときに所望の研磨表面パターン又は構造の逆のプロファイルを有するツールを指す。製造用ツールは、研磨材の所望の表面パターン又は構造の「ネガティブ」である。

本明細書で使用されるとき、用語「高精細複製（micro-replicating）」又は「高精細複製（micro-replication）」は、所望の表面パターン又は構造が作製されるプロセスを指す。マスターツール及び製造用ツールの両方は、その上に形成されたパターンの高精細複製を可能にする。

本明細書で使用されるとき、用語「研磨材」又は「研磨物品」は、製造用ツールから作製された研磨材又は物品を指し、マスターツールの所望の表面パターン又は構造に対応する「ポジティブ」である。研磨材は、複数の研磨要素が上に形成されている支持体層を含む。

本明細書で使用されるとき、用語「研磨要素」は、サンディングされる又は磨かれる表面に切断をもたらす研磨材の一部を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「研磨パターン」は、研磨材又は物品を形成するための、支持体層上の研磨要素の配置を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「研磨する」、「研磨される」、及び「研磨」は、基材からの材料の除去を指し、除去される材料の量に応じて、これらの用語はサンディング及び磨きに関する。

本明細書で使用されるとき、用語「開放平行四辺形」及び「開放平行四辺形領域」は、平行四辺形を形成するための４つの研磨要素の配置を指すが、研磨要素の端部は結合又は接続されない。同様に、本明細書で使用されるとき、用語「開放矩形」及び「開放正方形」は、「開放矩形領域」及び「開放正方形領域」と共に、それぞれ、「開放平行四辺形」及び「開放平行四辺形領域」の特定のサブセットを指す。

本明細書で使用されるとき、用語「有効な接触領域」は、サンディングされる又は磨かれる表面と接触している研磨要素の領域を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「完全硬化」は、得られる製品が研磨材として機能するように、結合剤前駆体を十分に硬化するということを意味する。

用語「部分硬化」は、得られる混合物が製造用ツールから剥離する状態まで結合剤前駆体を重合させるということを意味する。

本明細書で使用されるとき、用語「混合物」は、結合剤前駆体中に分散されている複数の研磨材粒子を含む任意の組成物を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「研磨材粒子（単数又は複数）」は、個別の研磨粗粒子及び結合して粒塊を形成する複数の個別の研磨粗粒子の両方を含む。好適な研磨粒塊は、米国特許第ＵＳ−Ａ−４３１１４８９号、同第ＵＳ−Ａ−４６５２２７５号、及び同第ＵＳ−Ａ−４７９９９３９号に記載されている。

本明細書で使用されるとき、用語「細長い角錘形要素」及び「細長い角錘形構造体」は、２つの細長い面が延在し、細長い縁部で交差する平行四辺形を含む基部を有する細長い三角形のプリズムを指す。一実施形態では、細長い三角形のプリズムの端部は、基部から細長い縁部まで内方向に傾斜し、細長い縁部は矩形基部の長さよりも短い。一実施形態では、平行四辺形は矩形を有する。

本明細書で使用されるとき、用語「切断縁部」又は「細長い切断縁部」は、切断をもたらす研磨要素の縁部を指す。切断縁部は、切断の方向に対するそれらの配向により研磨される基材の接触領域を画定する。

本明細書で使用されるとき、用語「切断領域」及び「切断区域」は、研磨中に基材に切断を行う研磨構造体の一部を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「最大化された切断表面積」は、研磨中に研磨要素と接触している基材の最大領域を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「ダウンウェブ」は、研磨材が製造される方向の支持体層に対する、研磨要素の整列に対応する方向を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「クロスウェブ」は、「ダウンウェブ」方向に実質的に直角である方向を指す。

本明細書で使用されるとき、用語「点」は、点がすり減るか又は破断して、切断をもたらすことができる好適な表面を提示するまで、切断表面を形成しない角錘形の頂部を指す。

研磨材１００の一部の平面図が図１に示される。研磨材１００は、複数の実質的に同一な研磨要素１２０が上に形成されている支持体層１１０を含む。各研磨要素１２０は、細長い切断縁部１３０を有する細長い角錘形構造体を含み、細長い角錘形構造体及びその関連切断縁部は、矢印「Ａ」で示される方向に整列されている。

上記に定義されるように、細長い角錘形構造体は、基部１２２を有する細長い三角形プリズムを含み（図２により明確に見られるように）、２つの実質的に平坦な面１２４、１２６は、基部１２２に対して互いに向かって傾斜し、それらの交点で細長い縁部１３０を形成する。プリズムの端面１２３、１２７（図１）も実質的に平坦であり、基部１２２に対して互いに向かって傾斜し、細長い端部１３０を結合して、示されるようにそのそれぞれの終点１３３、１３７を形成する。

図１に示されるように、研磨要素１２０及びそれらの関連切断縁部１３０は、次々と列１４０、１５０、１６０、１７０、１８０に整列されている。明確にするために、列１４０及び１８０内の研磨要素１２０及びそれらの関連切断縁部１３０のみが表示される。各研磨要素１２０は、矢印「Ａ」で示されるように、既定の配向に沿って整列されている。この場合、既定の配向は「ダウンウェブ」方向に対応する。

矢印「Ａ」で示される方向に研磨材１００を使用することにより、実質的に全ての切断縁部１３０を一列に整列し、１つの切断縁部の終点１３３が前の切断縁部の終点１３７から続く。この場合、切断縁部１３０の終点１３３は、研磨される基材と接触する。

しかしながら、方向「Ａ」に直交し、「クロスウェブ」方向に対応する矢印「Ｂ」で示される方向に研磨材１００を使用することにより、細長い切断縁部１３０の実質的に完全長、つまり終点１３３と１３７との間の全切断縁部が、研磨される基材と接触するとき、切断に利用される。

図２は、図１に示される研磨材１００を通る断面図を図示する。ここで、支持体層１１０は、研磨要素の細長い角錘形構造体の基部１２２と共に明確に見ることができる。

このような先行技術の研磨材が使用される場合、研磨要素１２０によりもたらされる切断は、研磨される基材又は表面に対して研磨要素１２０の切断縁部１３０の配向に明らかに依存している。

しかしながら、典型的には、このような先行技術の研磨材がデュアルアクションサンダーと共に使用される場合、研磨される基材に対する研磨要素１２０の方向性の依存をある程度補うことが可能であり得る。［デュアルアクションサンダーは既定の方向の回転動作並びに振動を有する。］研磨材における研磨要素の方向性をある程度補うが、研磨要素の切断表面積は、上述の特定の一配向においてのみ最大化され得る。

図１及び２に示される研磨構造体を有する研磨材が製造され、Ｐｅｒｆｅｃｔ−Ｉｔ（商標）Ｐａｉｎｔ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの一部を形成する商品名Ｔｒｉｚａｃｔ（商標）４４３ＳＡとして販売されている［Ｔｒｉｚａｃｔ及びＰｅｒｆｅｃｔ−Ｉｔは３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標である］。異なるグレードの研磨材が、キズのない磨かれた基材又は表面を製造するためにシステム内に提供される。

図３は、多方向研磨特性を有する研磨材又は物品を提供するために製造された別の先行技術の研磨材２００の一部を図示する。このような研磨材は、米国特許第ＵＳ−Ａ−２０１３／０２８０９９４号に記載されている。研磨材２００は、複数の実質的に同一な研磨要素２２０が上に一体形成されている支持体層２１０を含む。各研磨要素２２０は、支持体層２１０上の三角形の基部（図示せず）から延在して、基部の中央上にピーク（又は点）２３０を形成する３つの三角形の面２２２、２２４、２２６を有する精密に成形された角錘形を含む。示されるように、各角錘形２２０の基部は、隣接する角錘形の基部と整列されている。

これらの精密に成形された角錘形のピーク又は点２３０は、それらがすり減るか又は破断した後まで効果的な接触領域を提供しない場合があり、したがって、いくつかの場合では、このような角錘形を含む研磨材は、有効な切断を提供することができる前に比較的長い開始時間を有し得る。更に、ピーク又は点がすり減るか又は破断したときの、切断表面の形状、サイズ、及び配向を予測することは困難であり得る。

図４は、本発明の一実施形態による研磨材３００を図示する。研磨材３００は、研磨パターン又は構造３２０が上に形成されている支持体層３１０を含む。研磨パターン又は構造３２０は、支持体層３１０上のそれらの配向により、セットで配置された複数の研磨要素を含む。第１のセットの研磨要素は参照番号３３０により示され、第２のセットの研磨要素は参照番号３４０により示される。

示されるように、第１のセットの研磨要素３３０及び第２のセットの研磨要素３４０は、図１に示される研磨要素２２０に類似する。第１のセットの研磨要素は、各々が切断縁部３３５を有する細長い角錘形要素を含み、細長い角錘形要素及びそれらの関連切断縁部３３５は、矢印「Ｃ」で示される方向と整列され、かつ平行である。同様に、第２のセットの研磨要素は、各々が切断縁部３４５を有する細長い角錘形要素を含み、細長い角錘形要素及びそれらの関連切断縁部３４５は、矢印「Ｄ」で示される方向と整列され、かつ平行である。

示されるように、図４に示される細長い角錘形要素３３０の各々は、矢印「Ｃ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な長い縁部、及び矢印「Ｄ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な短い縁部を有する矩形形態の基部を有する。長い縁部から延在する面は切断縁部３３５を画定する。

同様に、図４に示される細長い角錘形要素３４０の各々は、矢印「Ｄ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な長い縁部、及び矢印「Ｃ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な短い縁部を有する矩形形態の基部を有する。長い縁部から延在する面は切断縁部３４５を画定する。

研磨要素が支持体層に対するそれらの配向により第１及び第２のセットの研磨要素であると記載されるが、第１及び第２のセットの研磨要素は、研磨要素が支持体層に対して及び互いに異なる配向を有する単一セットの研磨要素と同等であることが理解されることが容易に理解されよう。

第１のセット３３０の各研磨要素は、その切断縁部３３５を通って支持体層３１０から延在する平面３３７を有し、平面３３７は支持体層３１０に垂直である。同様に、第２のセット３４０の各研磨要素は、その切断縁部３４５を通って支持体層３１０から延在する平面３４７を有し、平面３４７は支持体層３１０に垂直である。図４において、明確にするために、第１及び第２のセット３３０、３４０の研磨要素のうちの１つを通過する平面３３７、３４７のみが示される。しかしながら、各研磨要素がそれを通過する平面を有することは容易に理解されよう。第１のセット３３０の研磨要素に関連する平面３３７は、交差角度αで第２のセット３４０の研磨要素と関連する平面３４７と交差する。この特定の実施形態では、交差角度αは、実質的に９０度を有する。

研磨要素のこの特定のパターンは、矢印「Ｃ」及び／又は「Ｄ」で示されるものと整列され、かつ平行な方向に直角である最適な切断配向を提供する。この場合、矢印「Ｃ」と整列される切断配向は、第２のセット３４０の研磨要素の切断縁部３４５を最大限に使用し、矢印「Ｄ」と整列される切断配向は、第１のセット３３０の研磨要素の切断縁部３３５を最大限に使用する。

他の切断配向、つまり矢印「Ｃ」及び「Ｄ」で示される方向に対して０〜９０度の切断配向に関して、第１のセット３３０の研磨要素が、例えば矢印「Ｃ」で示される方向に対して２０度に整列される場合、第２のセット３４０の研磨要素は矢印「Ｄ」で示される方向に対して７０度に整列されることが理解されよう。実際には、第１のセット３３０の研磨要素の切断配向と第２のセット３４０の研磨要素の切断配向との間の角度は、研磨材３００の配向と関係なく相補的である。

第２のセットの研磨要素を通る平面に対する、第１のセットの研磨要素を通る平面の他の配向も可能であり、交差角度αが任意の好適な角度を有してもよく、９０度に限定されないことが容易に理解されよう。

更に、第１及び第２のセットの研磨要素は、図４に示されるのと実質的に同一であってもよいが、第１及び第２のセットの研磨要素が実質的に同一である必要はなく、支持体層上の及び互いに対するそれらのそれぞれの形状及び配向により、研磨材の配向に関係なく切断表面積を尚も最大化し得ることが容易に理解されよう。

図４に関して上述されるように、第１のセット３３０の研磨要素及び第２のセット３４０の研磨要素は、その角部が閉鎖されない第１の開放平行四辺形を効果的に形成する。

図４に示される特定の実施形態では、４つの更なる研磨要素のセットは、参照番号３５０、３６０、３７０、３８０により示され、互いに実質的に同一であるが、各セット３５０、３６０、３７０、３８０は、第１及び第２の研磨要素のセット３３０、３４０の各々に対して特定の配向を有する。

４つの更なる研磨要素のセット３５０、３６０、３７０、３８０は、個々のセットとして記載されるが、これらの研磨要素は支持体層、第１及び第２のセットの研磨要素、並びに互いに対して異なる配向を有する単一セットを含み得ることが理解されよう。

更なるこれらの研磨要素のセット３５０の各々は、支持体層３１０上に形成された基部（図示せず）、及びこの基部からの示されるように延在する３つの傾斜面３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃを有する、角錘形を含む。３つの面３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは、合流して頂部３５０ｄを形成する。示されるように、面の基部３５０ｃ、つまり支持体層３１０と接触している面の部分は、第１のセット３３０の研磨要素と実質的に整列され、かつ平行であるように位置付けられる。

同様に、更なるこれらの研磨要素のセット３６０の各々は、支持体層３１０上に形成された基部（図示せず）、及びこの基部からの示されるように延在する３つの傾斜面３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃを有する、角錘形を含む。３つの面３６０ａ、３６０ｂ、３６０ｃは、合流して頂部３６０ｄを形成する。示されるように、面の基部３６０ｃ、つまり支持体層３１０と接触している面の部分は、第２のセット３４０の研磨要素と実質的に整列され、かつ平行であるように位置付けられる。

更なる研磨要素のセット３７０の各々は、支持体層３１０上に形成された基部（図示せず）、及びこの基部からの支持体層３１０に対する３つの傾斜面３７０ａ、３７０ｂ、３７０ｃを有する、角錘形を含む。３つの面３７０ａ、３７０ｂ、３７０ｃは、合流して頂部３７０ｄを形成する。示されるように、面の基部３７０ｃ、つまり支持体層３１０と接触している面の部分は、第１のセット３３０の研磨要素と実質的に整列され、かつ平行であるように位置付けられる。

更なる研磨要素のセット３８０の各々は、支持体層３１０上に形成された基部（図示せず）、及びこの基部からの支持体層３１０に対する３つの傾斜面３８０ａ、３８０ｂ、３８０ｃを有する、角錘形を含む。３つの面３８０ａ、３８０ｂ、３８０ｃは、合流して頂部３８０ｄを形成する。示されるように、面の基部３８０ｃ、つまり支持体層３１０と接触している面の部分は、第２のセットの研磨要素３４０と実質的に整列され、かつ平行であるように位置付けられる。

更なる研磨要素のセット３５０、３６０、３７０、３８０の各々に関して、支持体層３１０から測定された頂部３５０ｄ、３６０ｄ、３７０ｄ、３８０ｄの高さは、支持体層３１０からの第１及び第２のセット３３０、３４０の切断縁部３３５、３４５の高さと同じである。

示されるように、第１及び第２のセットの研磨要素は、この特定の実施形態では、第１の開放正方形を有する、第１の開放平行四辺形を画定する。加えて、４つの更なる研磨要素のセットは、この特定の実施形態では、第１の開放平行四辺形又は正方形内に位置する第２の開放正方形を有する、第２の開放平行四辺形を画定する。第１及び第２の開放平行四辺形又は正方形は、互いに整列されるように示され、つまり第２の平行四辺形又は正方形の一辺が、第１の平行四辺形又は正方形の一辺と整列されている。

４つの更なる研磨要素のセットのサイズにより、第２の平行四辺形と第１の平行四辺形との間にオフセットが存在し得ることが理解されよう。

４つの更なる研磨要素のセット３５０、３６０、３７０、３８０は、第１及び第２のセット３３０、３４０の研磨要素に対して特定の配向を有するように記載されてきたが、他の配向が可能であることが容易に理解されよう。

一実施形態では（図示せず）、頂部３５０ｄ、３６０ｄ、３７０ｄ、３８０ｄは、支持体層３１０に対して第１及び第２のセット３３０、３４０の研磨要素の切断縁部３３５、３４５よりも高さが低くてもよく、それらの関連する研磨要素は、第１及び第２のセット３３０、３４０の研磨要素に対する高さの差が事実上ゼロに減少しており、かつ頂部が上述のようにすり減り、かつ／又は破断するまで、切断に有効ではない。

研磨要素の高さは、その基部、つまり、研磨要素が支持体層に結合されているところから、その頂部又は遠位端、つまり支持体層から最も遠いところまでの距離である。

各個別の研磨要素は、支持体層からその頂部又は遠位端に向かって連続的に減少する断面積、つまり、支持体層の平面に平行かつ垂直に間隔を持った平面で描いた複合物形状の切片の透視図において支持体層から遠ざかる方向でその高さ方向に沿って面積が減少する断面積を有し得る。

研磨要素の高さは、研磨材中の並んだ研磨要素にわたって一定であるが、様々な高さの研磨要素を有することが可能である。複合物の高さは、一般に、最大約２００μｍ、より具体的には約２５〜２００μｍの範囲の値であり得る。

示されるように、研磨要素のセット３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０は、研磨材３００の支持体層３１０にわたって規則的なパターンで配置されている。上述のように、第１及び第２のセット３３０、３４０の研磨要素は、第１の開放平行四辺形を形成するように配置されている。更なる研磨要素のセット３５０、３６０、３７０は、第１の開放平行四辺形内に位置する第２の開放平行四辺形を形成するように配置されている。図示される実施形態では、第１及び第２の開放平行四辺形は、開放正方形を有するが、他の実施形態では、開放平行四辺形は開放平行四辺形又は開放矩形を有し得る。開放平行四辺形が開放正方形を有する場合、正方形の角度は同じ、つまり９０度であるため、交差角度は１つのみである。他の研磨パターンの例は下の図５及び６に関して以下に記載される。

明確にするために、第１、第２、及び４つの更なる研磨要素のセットのいくつかのみが図４に表示されるが、互いに対するそれらの配向により、どの研磨要素が第１、第２、及び更なるセットの各々に属するかが容易に理解されることが理解されよう。

この特定の実施形態では、２つの異なる種類の研磨要素が規則的なパターンにおいて使用されるが、任意の好適な数の異なる研磨要素を使用することができ、パターンは規則的である必要がないことが理解されよう。

容易に理解されるように、研磨パターン３２０は対称であり、したがって、研磨材３００は配向に関係なく事実上同じ切断性能を有する。これは、図１及び２に関して上述される研磨材１００とは対照的である。

図５は、本発明の別の実施形態による研磨材４００を図示する。研磨材４００は、研磨パターン又は構造４２０が上に形成されている支持体層４１０を含む。研磨パターン又は構造４２０は、支持体層４１０上のそれらの配向によりセットで配置された複数の研磨要素を含む。第１のセットの研磨要素は参照番号４３０により示され、第２のセットの研磨要素は参照番号４４０により示される。

第１のセットの研磨要素は、各々が切断縁部４３５を有する細長い角錘形要素を含み、細長い角錘形要素及びそれらの関連切断縁部４３５は、矢印「Ｅ」で示される方向と整列され、かつ平行である。同様に、第２のセットの研磨要素は、各々が切断縁部４４５を有する細長い角錘形要素を含み、細長い角錘形要素及びそれらの関連切断縁部４４５は、矢印「Ｆ」で示される方向と整列され、かつ平行である。

図５に示される細長い角錘形要素４３０の各々は、矢印「Ｅ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な長い縁部、及び矢印「Ｆ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な短い縁部を有する平行四辺形形態の基部を有する。長い縁部から延在する面は切断縁部４３５を画定する。

同様に、図４に示される細長い角錘形要素４４０の各々は、矢印「Ｆ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な長い縁部、及び矢印「Ｅ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な短い縁部を有する矩形形態の基部を有する。長い縁部から延在する面は切断縁部４４５を画定する。

第１のセット４３０の各研磨要素は、その切断縁部４３５を通って支持体層４１０から延在する平面４３７を有し、平面４３７は支持体層４１０に垂直である。同様に、第２のセット４４０の各研磨要素は、その切断縁部４４５を通って支持体層４１０から延在する平面４４７を有し、平面４４７は支持体層４１０に垂直である。図５において、明確にするために、第１及び第２のセット４３０、４４０の研磨要素のうちの１つを通過する平面４３７、４４７のみが示される。しかしながら、各研磨要素がそれを通過する平面を有することは容易に理解されよう。第１のセット４３０の研磨要素に関連する平面４３７は、第１の交差角度α及び第２の交差角度βで第２のセット４４０の研磨要素に関連する平面４４７と交差し、第１及び第２の交差角度は相補的であり、一緒に足した場合、１８０度に等しい。この特定の実施形態では、第１の交差角度αは実質的に６０度を有し、第２の交差角度βは実質的に１２０度、つまり（１８０〜６０）度を有する。

研磨要素のこの特定のパターンは、矢印「Ｅ」及び／又は「Ｆ」で示されるものと整列され、かつ平行な方向に直角である最適な切断配向を提供する。この場合、矢印「Ｅ」と整列される切断配向は、第２のセット４４０の研磨要素の切断縁部４４５を最大限に使用し、矢印「Ｆ」と整列される切断配向は、第１のセット４３０の研磨要素の切断縁部４３５を最大限に使用する。

図５に示される特定の実施形態では、４つの更なる研磨要素のセットは、参照番号４５０、４６０、４７０、４８０によって示され、互いに実質的に同一であるが、各セット４５０、４６０、４７０、４８０は、第１及び第２のセット４３０、４４０の研磨要素の各々に対して特定の配向を有する。

更なるセット４５０、４６０、４７０、４８０は、図４に示される更なるセット３５０、３６０、３７０、３８０と類似する方法で配置されているが、交差角度の変化に対処するように成形されることが容易に理解されよう。

図６は、本発明の別の実施形態による研磨材５００を図示する。研磨材５００は、研磨パターン又は構造５２０が上に形成されている支持体層５１０を含む。研磨パターン又は構造５２０は、支持体層５１０上のそれらの配向によりセットで配置された複数の研磨要素を含む。第１のセットの研磨要素は参照番号５３０により示され、第２のセットの研磨要素は参照番号５４０により示される。

第１のセットの研磨要素は、各々が切断縁部５３５を有する細長い角錘形要素を含み、細長い角錘形要素及びそれらの関連切断縁部５３５は矢印「Ｇ」で示される方向と整列され、かつ平行である。同様に、第２のセットの研磨要素は、各々が切断縁部５４５を有する細長い角錘形要素を含み、細長い角錘形要素及びそれらの関連切断縁部５４５は矢印「Ｈ」で示される方向と整列され、かつ平行である。

図６に示される細長い角錘形要素５３０の各々は、矢印「Ｇ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な長い縁部、及び矢印「Ｈ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な短い縁部を有する平行四辺形形態の基部を有する。長い縁部から延在する面は切断縁部５３５を画定する。

同様に、図５に示される細長い角錘形要素５４０の各々は、矢印「Ｈ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な長い縁部、及び矢印「Ｇ」で示される方向と整列され、かつ実質的に平行な短い縁部を有する矩形形態の基部を有する。長い縁部から延在する面は切断縁部５４５を画定する。

第１のセット５３０の各研磨要素は、その切断縁部５３５を通って支持体層５１０から延在する平面５３７を有し、平面５３７は支持体層５１０に垂直である。同様に、第２のセット５４０の各研磨要素は、その切断縁部５４５を通って支持体層５１０から延在する平面５４７を有し、平面５４７は支持体層５１０に垂直である。明確にするために、図６において、第１及び第２のセット５３０、５４０の研磨要素のうちの１つを通過する平面５３７、５４７のみが示される。しかしながら、各研磨要素がそれを通過する平面を有することは容易に理解されよう。第１のセット５３０の研磨要素に関連する平面５３７は、第１の交差角度α及び第２の交差角度βで第２のセット５４０の研磨要素に関連する平面５４７と交差し、第１及び第２の交差角度は相補的であり、一緒に足した場合、１８０度に等しい。この特定の実施形態では、第１の交差角度αは実質的に３０度を有し、第２の交差角度βは実質的に１５０度、つまり（１８０〜３０）度を有する。

研磨要素のこの特定のパターンは、矢印「Ｇ」及び／又は「Ｈ」で示されるものと整列され、かつ平行な方向に直角である最適な切断配向を提供する。この場合、矢印「Ｇ」と整列される切断配向は、第２のセット５４０の研磨要素の切断縁部５４５を最大限に使用し、矢印「Ｈ」と整列される切断配向は、第１のセット５３０の研磨要素の切断縁部５３５を最大限に使用する。

図６に示される特定の実施形態では、４つの更なる研磨要素のセットは、参照番号５５０、５６０、５７０、５８０によって示され、互いに実質的に同一であるが、各セット５５０、５６０、５７０、５８０は、第１及び第２のセット５３０、５４０の研磨要素の各々に対して特定の配向を有する。

更なるセット５５０、５６０、５７０、５８０は、図４に示される更なるセット３５０、３６０、３７０、３８０と類似する方法で配置されているが、交差角度の変化に対処するように成形されることが容易に理解されよう。

図４〜６に関して記載される研磨構造体は、米国特許第ＵＳ−Ａ−５４３５８１６号（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるものと同じ方法を用いて製造され得る。米国特許第ＵＳ−Ａ−５４３５８１６号において、研磨材粒子及び結合剤前駆体を含む混合物が支持体層と製造用ツールの表面との間の空間に導入され、次に硬化されて、製造用ツールから分離されると支持体層上の研磨構造体を形成する、研磨材を製造する方法が記載される。一実施形態では、混合物はコーティングステーションで製造用ツールの接触表面上にコーティングされる。別の実施形態では、混合物は支持体層上にコーティングされる。

製造用ツールはコーティングステーションを通過するベルトの形態であってもよく、混合物はコーティングプロセスを助けるためにその粘度を低下させるために加熱され得る。コーティングステーションは、ナイフコーター、ドロップダイコーター、カーテンコーター、真空ダイコーター、又は押し出しダイコーターなどの任意の従来のコーティング手段を含み得る。製造用ツールの接触表面をコーティングした後で、混合物が支持体層の前面を濡らすように、支持体層及び製造用ツールを合体させる。混合物を支持体層と接触させ、放射エネルギーを製造用ツールの裏表面から混合物の中に透過させて、結合剤前駆体を少なくとも部分的に硬化し、それによって成形された展性の構造体を有する研磨材を形成する。研磨材はその後、製造用ツールから分離される。

結合剤前駆体を十分に硬化しなかった場合には、熱エネルギー源又は付加的な放射エネルギー源などの付加的なエネルギー源に曝露することにより、結合剤前駆体を十分に硬化することができる。あるいは、十分な硬化は、最終的には、時間の経過に伴い、更なるエネルギー源を用いることなく生じ得る。研磨材が形成された後、使用前に任意の所望の形態、例えば円錐、継目なしベルト、シート、ディスクなどに変換される前に屈曲及び／又は加湿され得る。

放射エネルギーを製造用ツールから直接混合物の中に透過させる。製造用ツールを作製する材料は、感知可能な量の放射エネルギーを吸収しないか、又は放射エネルギーにより劣化しないことが好ましい。例えば、電子ビームエネルギーを使用する場合には、電子がセルロースを劣化させるので、製造用ツールは、セルロース系材料から作製されないことが好ましい。紫外放射又は可視放射を使用する場合には、製造用ツール材料は、十分な量の紫外又は可視放射を透過して、所望のレベルの硬化を引き起こすものでなければならない。

好適な支持体層は、前面及び背面を有する。支持体層の調製に有用な材料の代表的な例としては、ポリマー系フィルム、下塗りポリマー系フィルム、陶砂が塗られていない（un-sized）布、陶砂が塗られている（pre-sized）布、陶砂が塗られていない紙、陶砂が塗られている紙、バルカン繊維、不織布、及びこれらの組み合わせが挙げられる。支持体層は、紫外若しくは可視放射に対して透過性若しくは不透過性であるか、又は紫外及び可視放射の両方に対して透過性若しくは不透過性であってもよい。支持体層は、支持体層を封止するため、又はそのいくつかの物理的特性を修正するため、又はその両方のための処理（単数又は複数）を受けてもよい。例えば、布の支持体層は、飽和剤コーティング、裏側陶砂（back-size）コーティング、陶砂（pre-size）コーティング、又はこれらの任意の組み合わせを含有してもよい。飽和剤コーティングは、支持体に染みこませ、支持体中の小さな開口を満たす。裏側陶砂コーティングは、支持体層の裏側に塗布され、使用中の繊維又は糸を保護し得る。陶砂コーティングは支持体層の表側に塗布され、布を封止するよう機能する。

支持体層は上述される通りであってよく、その物理的特性を修正するために処理され得る。支持体層を支持パッドなどに固定するための手段が提供され得る。これは、感圧接着剤又は面ファスナー式取り付けのためのループ布地であってよい。あるいは、米国特許第ＵＳ−Ａ−５２０１１０１号に記載されているようなかみ合せ式取り付けシステムが存在してもよい。

研磨材の裏側は、耐すべり性又は摩擦性のコーティングも含み得る。そのようなコーティングの例には、接着剤中に分散された無機微粒子（例えば、炭酸カルシウム又は石英）が挙げられる。従来の方法に従って支持体の裏側に関連情報を印刷して、製品識別番号、等級番号、製造者などの情報を開示してもよい。あるいは、支持体の前面に、この同種の情報を印刷してよい。研磨材が、研磨要素を通して印刷が判読可能であるのに十分に半透明である場合、前面に印刷することができる。

研磨複合体の形成に使用される混合物は、結合剤前駆体中に分散されている複数の研磨材粒子を含む。混合物は、流動性であることが好ましい。しかしながら、混合物が流動性でない場合には、混合物は、製造用ツールの接触表面又は支持体層の前面上に押出しされるか、あるいは他の手段、例えば熱若しくは圧力又はその両方により押出しされ得る。この混合物は、形状順応性と特徴付けられ、つまり、これを製造用ツールの接触表面及び支持体の前面と同一の形状、外形、又は輪郭にすることができる。

研磨材粒子は典型的には、約０．１〜１５００μｍ、通常約１〜４００μｍ、好ましくは約０．１〜１００μｍ、最も好ましくは約０．１〜５０μｍの範囲のサイズを有する。研磨材粒子は、少なくとも約８、より好ましくは９を超えるモース硬度を有するのが好ましいが、これは必須ではない。研磨材粒子用の材料の例としては、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色酸化アルミニウム、グリーンシリコンカーバイド、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ダイヤモンド、セリア、立方窒化ホウ素、ガーネット、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

研磨材粒子上に表面コーティングを有することも可能である。表面コーティングは多数の異なる機能を有し得る。いくつかの場合では、表面コーティングは、結合剤への接着を増加させ、研磨材粒子などの摩減特性を変化させる。表面コーティングの例としては、カップリング剤、ハロゲン化物塩、シリカを含む金属酸化物、耐火物金属窒化物、耐火物金属炭化物などが挙げられる。

研磨材中には、希釈剤粒子も存在し得る。この希釈剤粒子の粒径は、研磨材粒子の大きさと同桁のレベルであり得る。このような希釈剤粒子の例としては、セッコウ、大理石、石灰岩、フリント、シリカ、ガラス泡、ガラスビーズ、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。

研磨材中の結合剤は、一般に、研磨複合物を支持体の前面に接着する役割も担う。しかしながら、いくつかの場合では、支持体層の前面と研磨材との間に付加的な接着層が存在し得る。

結合剤前駆体は、エネルギー、好ましくは放射エネルギー、より好ましくは、紫外光、可視光、又は電子ビーム源からの放射エネルギーによって硬化することができる。他のエネルギー源は、赤外、熱、及びマイクロ波を含み得る。このエネルギーは、ツールが再使用可能であるように、使用される製造用ツールに悪影響を及ぼさないことが好ましい。イオン化放射としても知られる電子ビーム放射は、約０．１〜約１０Ｍｒａｄ（０．１ＭＧｙ）の線量で、好ましくは約０．０１〜約０．１ＭＧｙ（１〜約１０Ｍｒａｄ）の線量で使用され得る。紫外放射は、約２００〜約４００ｎｍの範囲内、好ましくは約２５０〜４００ｎｍの範囲内の波長を有する非粒子状放射を指す。紫外放射は、１００〜３００Ｗｃｍ^−１の線量の紫外光により提供されることが好ましい。可視放射とは、約４００〜約８００ｎｍの範囲内、好ましくは約４００〜約５５０ｎｍの範囲内の波長を有する非粒子状放射を指す。

結合剤前駆体は、フリーラジカル機構又はカチオン機構により重合することができる。放射エネルギーに曝露することにより重合可能な結合剤前駆体の例としては、アクリル化ウレタン、アクリル化エポキシ、エチレン性不飽和化合物、ペンダント不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト誘導体、少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体、少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

本明細書で使用されるとき、用語「アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートを含む。

アクリル化ウレタンは、ヒドロキシ末端ＮＣＯ延長ポリエステル又はポリエーテルのジアクリレートエステル類である。市販のアクリル化ウレタンの例としては、Ｍｏｒｔｏｎ Ｔｈｉｏｋｏｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能な「ＵＶＩＴＨＡＮＥ ７８２」、並びにＲａｄｃｕｒｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能な「ＣＭＤ ６６００」、「ＣＭＤ８４００」、及び「ＣＭＤ ８８０５」が挙げられる。

アクリル化エポキシは、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステルのような、エポキシ樹脂のジアクリレートエステルである。市販のアクリル化エポキシの例としては、Ｒａｄｃｕｒｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能な「ＣＭＤ ３５００」、「ＣＭＤ ３６００」、及び「ＣＭＤ ３７００」が挙げられる。

エチレン性不飽和化合物には、炭素原子、水素原子、及び酸素原子、並びに所望により窒素原子及びハロゲン原子を含有する、モノマー化合物とポリマー化合物との両方が含まれる。酸素原子若しくは窒素の原子、又はそれらの両方が、エーテル基、エステル基、ウレタン基、アミド基、及び尿素基に、一般に存在する。エチレン性不飽和化合物は、好ましくは、約４，０００未満の分子量を有する。好ましいエチレン性不飽和化合物は、脂肪族モノヒドロキシ基又は脂肪族ポリヒドロキシ基を含有する化合物と、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、又はマレイン酸などの不飽和カルボン酸との反応から生成されるエステル類であり得る。エチレン性不飽和化合物の代表的な例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセロールトリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールメタクリレート、及びペンタエリトリトールテトラアクリレートが挙げられる。他のエチレン性不飽和化合物は、モノアリル、ポリアリル、及びポリメタリルエステル、並びにカルボン酸のアミド、例えば、フタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、及びＮ，Ｎ−ジアリルアジパミドを含む。更に他の窒素含有エチレン性不飽和化合物は、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、１，３，５−トリ（２−メチルアクリロイルオキシエチル（methyacryloxyethyl））−ストリアジン（striazine）、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、及びＮ−ビニルピペリドンを含む。

好適なアミノプラスト樹脂は、分子又はオリゴマー当たり少なくとも１個のペンダントα，β−不飽和カルボニル基を有する。これらの材料は、米国特許第ＵＳ−Ａ−４９０３４４０号及び第ＵＳ−Ａ−５２３６４７２号に記載されている。

少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアヌレート誘導体、及び少なくとも１つのペンダントアクリレート基を有するイソシアネート誘導体が、米国特許第ＵＳ−Ａ−４６５２２７５号に記載されている。好ましいイソシアヌレート誘導体は、トリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアクリレートである。

エポキシ樹脂は、オキシラン環を有し、開環によって重合される。好適なエポキシ樹脂には、モノマーエポキシ樹脂及びオリゴマー性エポキシ樹脂が含まれる。好ましいエポキシ樹脂の代表的な例としては、２，２−ビス［４−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニルプロパン］（ビスフェノールのジグリシジルエーテル）、並びにＳｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能な「Ｅｐｏｎ ８２８」、「Ｅｐｏｎ １００４」、及び「Ｅｐｏｎ １００１Ｆ」、並びにＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能な「ＤＥＲ−３３１」、「ＤＥＲ−３３２」、及び「ＤＥＲ−３３４」の商品名で市販されている材料が挙げられる。他の好適なエポキシ樹脂は、フェノールホルムアルデヒドノボラックのグリシジルエーテル（例えば、「ＤＥＮ−４３１」及び「ＤＥＮ−４２８」、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能）を含む。いくつかのエポキシ樹脂は、１つ以上の適切な光反応開始剤の存在下でカチオン機構により重合することができる。これらの樹脂は米国特許第ＵＳ−Ａ−４３１８７６６号に記載されている。

紫外放射又は可視放射のいずれかを使用する場合には、結合剤前駆体は光反応開始剤を更に含むことが好ましい。フリーラジカル源を生じる光反応開始剤の例としては、有機ペルオキシド、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン、ニトロソ化合物、アシルハライド、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、トリアクリルイミダゾール、ビスイミダゾール、ホスフェンオキシド（phosphene oxides）、クロロアルキルトリアジン、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、チオキサントン、アセトフェノン誘導体、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

カチオン性光反応開始剤は、エポキシ樹脂の重合を開始させるための酸源を生じさせる。カチオン性光反応開始剤は、オニウムカチオンと、金属又は半金属の錯体アニオンを含有するハロゲンと、を有する塩を含み得る。他のカチオン性光反応開始剤は、有機金属錯体カチオンと、金属又は半金属の錯体アニオンを含有するハロゲンと、を有する塩を含む。これらは米国特許第ＵＳ−Ａ−４７５１１３８号に記載されている。

カチオン性光反応開始剤の別の例は、米国特許第ＵＳ−Ａ−４９８５３４０号、欧州特許第ＥＰ−Ａ−０３０６１６１号、及び同第ＥＰ−Ａ−０３０６１６２号に記載されている有機金属塩及びオニウム塩である。更に他のカチオン性光反応開始剤は、欧州特許第ＥＰ−Ａ−０１０９５８１号に記載される、金属が周期表ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢ、及びＶＩＩＩＢ族の元素から選択される、有機金属錯体のイオン性塩を含む。

放射線硬化性樹脂に加えて、結合剤前駆体は、放射線エネルギー以外のエネルギー源により硬化可能である、縮合硬化性樹脂などの樹脂を更に含み得る。このような縮合硬化性樹脂の例としては、フェノール系樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、及び尿素−ホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。

結合剤前駆体は、例えば、充填剤（研磨助剤を含む）、繊維、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、カップリング剤、可塑剤、及び懸濁剤などの任意選択の添加剤を更に含むことができる。流動特性を助ける添加剤の例としては、ＤｅＧｕｓｓａから市販されている商標「ＯＸ−５０」が挙げられる。これら材料の量は、所望の特性を付与するように調整され得る。充填剤の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、石英、硫酸アルミニウム、粘土、ドロマイト、メタケイ酸カルシウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。研磨助剤の例としては、テトラフルオロホウ酸カリウム、氷晶石、硫黄、黄鉄鉱、黒鉛、塩化ナトリウム、及びこれらの組み合わせが挙げられる。混合物は、最大で７０重量パーセント、典型的には最大で４０重量％、好ましくは１〜１０重量％、より好ましくは１〜５重量％の充填剤又は研磨助剤を含有してもよい。

研磨材スラリーは、例えば、充填剤（研磨助剤を含む）、繊維、潤滑剤、湿潤剤、チクソトロピック材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤、カップリング剤、可塑剤、及び懸濁剤などの任意の添加物を更に含むことができる。これらの材料の量は、所望の特性を付与するように選択される。これらの使用は研磨材の侵食性に影響を及ぼす可能性がある。いくつかの場合では、研磨複合物を更に侵食性とするために、添加物を故意に添加して、鈍くなった研磨材粒子を排除し、新しい研磨材粒子を露出させる。

使用され得る帯電防止剤の例としては、黒鉛、カーボンブラック、酸化バナジウム、保湿剤などを挙げることができる。これらの帯電防止剤は、米国特許第ＵＳ−Ａ−５０６１２９４号、同第ＵＳ−Ａ−５１３７５４２号、及び同第ＵＳ−Ａ−５２０３８８４号に開示されている。

カップリング剤は、結合剤前駆体と充填剤粒子又は研磨材粒子との間に会合架橋をもたらすことができる。カップリング剤の例としては、シラン、チタン酸塩、及びジルコアルミン酸塩が挙げられる。研磨材スラリーは、好ましくは約０．０１〜３重量％のカップリング剤を含有する。

懸濁剤の例は、ＤｅＧｕｓｓａ Ｃｏｒｐ．から商品名「ＯＸ−５０」で市販されている、１５０平方メートル／グラム未満の表面積を有する非晶質シリカ粒子である。

混合物は成分を混合することにより調製することができ、研磨材粒子は結合剤前駆体に徐々に添加される。加えて、混合物中の空気泡の量を最小限にすることが可能である。これは、混合工程時に真空を適用することにより達成され得る。

研磨材の形状は、製造用ツールの接触表面のパターンの逆形状を有する。製造用ツールの接触表面のパターンは一般的に、図３に示されるパターンと逆に対応する複数の空洞又は陥凹を特徴とし、「ネガティブ」であると見なされ得る。

製造用ツールの構築に使用可能な熱可塑性材料としては、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、又はその組み合わせが挙げられる。熱可塑性材料は、可塑剤、フリーラジカルスカベンジャー又は安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの添加剤を含み得る。これらの材料は、紫外及び可視放射に対して実質的に透明である。

熱可塑性製造用ツールは、好ましくは金属、例えばニッケルから作製されたマスターツールから作製され得る。マスターツールは、図３に示されるものなどの高精細複製パターン、つまり「ポジティブ」を形成することができる任意の好適な技法により製作され得る。製造用ツールの表面上にパターンを所望する場合には、マスターツールは、その表面上に製造用ツール用のパターンの逆形状を有しなければならない。熱可塑性材料をマスターツールによりエンボスして、パターンを形成することができる。エンボス加工は、熱可塑性材料が流動可能状態にある間に実施することができる。エンボス加工した後、熱可塑性材料を冷却して固化を生じさせることができる。

製造用ツールは、硬化した熱硬化性樹脂で作製することもできる。未硬化熱硬化性樹脂を上述の種類のマスターツールに適用する。未硬化樹脂がマスターツールの表面上にある間に、未硬化樹脂がマスターツールの表面のパターンの逆形状を有するように固化するように、未硬化樹脂を加熱により硬化又は重合させることができる。硬化したら、製造用ツールをマスターツールの表面から取り外す。製造用ツールは、例えばアクリル化ウレタンオリゴマーなどの硬化放射線硬化性樹脂から作製することができる。放射線硬化された製造用ツールは、放射、例えば紫外放射に曝露することにより、硬化を行うことを除いて、熱硬化性樹脂で作製された製造用ツールと同一の方法で作製される。有用な製造用ツールの調製の更なる詳細は、米国特許第ＵＳ−Ａ−５４３５８１６号に記載されている。

製造用ツールの接触表面はまた、製造用ツールからの研磨物品の剥離をより容易にするため、剥離コーティングを含有してもよい。このような剥離コーティングの例としては、シリコーン及びフルオロケミカルが挙げられる。

製造用ツールのバッチ処理に加えて、米国特許第ＵＳ−Ａ−５８８８５９４号、同第ＵＳ−Ａ−５９４８１６６号、同第ＵＳ−Ｂ−７１９５３６０号、及び同第ＵＳ−Ｂ−７８８７８８９号に記載されている技法を用いる連続プラズマ反応器を使用して、製造用ツールのロール又は連続ウェブを処理することができる。連続的プラズマ処理装置としては、典型的には無線周波数（ＲＦ）電源によって駆動することができる回転ドラム電極、接地電極として稼動する接地チャンバー、連続移動ウェブの形態として処理されるべき物品を連続的に供給する給送リール、並びに処理済物品を集める巻き取りリールが挙げられる。給送及び巻き取りリールは、所望によりチャンバーの中に入れるか、又は低圧プラズマがチャンバーの中で維持される間はチャンバーの外で稼動することができる。必要に応じて、同心接地電極を更なるスペース制御のために駆動ドラム電極の近くに追加することができる。必要であれば、マスクを使用して、不連続処理を提供することができる。入り口からは蒸気又は液体の形態で好適な処理ガスがチャンバーに供給される。

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

実施例全体を通して、以下の略称を使用する。

発泡体支持基材の調製
９０ｍｉｌ（２．２９ｍｍ）のポリウレタン発泡体層（Ｒｕｂｂｅｒｌｉｔｅ，Ｉｎｃ．，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ Ｖｉｒｇｉｎｉａ，ＵＳＡから商品名「ＨＹＰＵＲ−ＣＥＬ Ｓ０６０１」として入手可能）を、３ｇ／ｆｔ^２（３２．２９ｇ／ｍ^２）乾燥重量の「Ｈ−２６７９」でコーティングした。次に、３．０ｍｉｌ（７６．２μｍ）のポリエステルフィルム（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｆｉｌｍ，Ｉｎｃ．，Ｇｒｅｅｒ，Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡから商品名「ＨＯＳＴＡＰＨＡＮ ２２６２」として購入）を、Ｄ−６０１９を用いて発泡体の反対側に積層した。５２ｇ／ｍ^２のけば立てたナイロンループ布地（Ｓｉｔｉｐ ＳｐＡ，Ｃｅｎｅ，Ｉｔａｌｙから商品名「ＡＲＴ．ＴＲＯＰＩＣＡＬ Ｌ」として入手可能）を、ＳＧ−１５８２を用いてポリエステルフィルムの露出した面に積層した。

研磨材スラリーＡＳ−１及びＡＳ−２の調製
樹脂プレミックスを次のように作製した。４０３．０グラムのＳＲ３３９、６０７．０グラムのＳＲ３５１、及び９６．０グラムのＳ２４０００を共に混合し、６０℃に加熱し、Ｓ２４０００が溶解するまで、約１時間、断続的に攪拌した。次に、溶液を２１℃に冷却し、６０．０グラムのＡ−１７４と３３．６グラムのＴＰＯ−Ｌを添加し、均質に分散するまで樹脂プレミックスを攪拌した。

ＡＳ−１
高速剪断ミキサーを用いて、２１℃で１５分間、９５８グラムのＧＣ２５００を６００グラムの樹脂プレミックスに均質に分散し、その後、スラリーを６０℃に加熱し、２時間維持し、次いで２１℃に冷却し戻した。

ＡＳ−２
ＧＣ２５００を等重量のＧＣ４０００で置き換え、加えて１９．７グラムのブルー顔料を６００グラムの樹脂プレミックスに均質に分散して、ＡＳ−１に関して上述される一般手順に従い研磨材スラリーを調製した。

高精細複製ツールＭＲＴ−１及びＭＲＴ−２の調製
ＭＲＴ−１
有用なツールの詳細な製作の実施例は、米国特許第ＵＳ−Ａ−５１５２９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、同第ＵＳ−Ａ−５４３５８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、同第ＵＳ−Ａ−５６７２０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第ＵＳ−Ａ−５９４６９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第ＵＳ−Ａ−５９７５９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、及び同第ＵＳ−６１２９５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）に見出すことができる。

図１及び２に示される高精細複製研磨パターンに対応する陥凹は、ダイヤモンド旋盤の手段によりマスターロールに彫り込まれた。ポリエチレン樹脂をマスターロール上に流し込み、ニップロール間に押し出し、次いで冷却し、可撓性のポリマー製造用ツールのシートを得た。ポリマー製造用ツールの表面上に形成された多数の空洞は、高精細複製研磨パターンの逆パターンに対応した。

ＭＲＴ−２
以下により詳細に記載されるように、高精細複製研磨パターンが図７〜１０に示されるパターンに対応した、概ね上述のＭＲＴ−１に関して記載される製作手順を繰り返した。

（実施例１）
研磨材スラリーＡＳ−１は、ナイフコーティングにより、約５．５ｍｇ／ｃｍ^２のコーティング重量で高精細複製ポリプロピレンツールＭＲＴ−１に適用された。次に、スラリー充填ポリプロピレンツールは、発泡体のラテックスコーティングされた表面上のニップロールと接触させられ、６００Ｗ／インチ（２３６Ｗ／ｃｍ）、ライン速度７０フィート／分（２１．３ｍ／分）、及びニップ圧６０ｐｓｉ（４１３．７ｋＰａ）で、Ｆｕｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．，Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡの「Ｄ」型バルブを有するＵＶプロセッサを用いてＵＶ硬化された。その後ツールを除去して、寸法１２０μｍ×５５μｍ及び高さ５５μｍの基部を有する高精細複製砥粒をポリウレタン発泡体上に露出させた。

直径６インチ（１５．４ｃｍ）のサンディングディスク及び２．２５インチ×９．００インチ（５．７２ｃｍ×２２．８６ｃｍ）のシートを、それぞれ、切断及び仕上げ試験１及び２のために、この材料から型抜きした。シートサンプルはクロスウェブ（ＣＷ）及びダウンウェブ（ＤＷ）方向の両方に変換され、ＤＷは長い方の研磨基部寸法に平行な長い方のシート寸法に対応する。ＣＷ配向はＤＷ方向に直角であった。

（実施例２）
研磨材スラリーＡＳ−１を研磨材スラリーＡＳ−２で置き換え、ライン速度を４０フィート／分（１２．２ｍ／分）に減少させ、概ね実施例１に記載される手順を繰り返した。

比較例Ａ
高精細複製ツールＭＲＴ−１をＭＲＴ−２で置き換えて、概ね実施例１に記載される手順を繰り返した。

比較例Ｂ
研磨材スラリーＡＳ−１を研磨材スラリーＡＳ−２で置き換えて、概ね比較Ａに記載される手順を繰り返した。

評価
特に明記しない限り、以下の評価においてそれらの商品名で特定される全てのツール及び材料は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡから購入した。

切断及び仕上げ試験１
研磨性能試験は、ＡＣＴ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｈｉｌｌｓｄａｌｅ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡから購入した、１８インチ×２４インチ（４５．７ｃｍ×６１ｃｍ）の黒色塗装クリアコート冷間圧延鋼試験パネル（部品番号「５５８７５」）で実施された。直径６インチ（１５．２ｍｍ）のサンディングディスク（商品名「２６０Ｌ Ｐ１２００ ＨＯＯＫＩＴ ＦＩＮＩＳＨＩＮＧ ＦＩＬＭ」）を同じサイズの「ＨＯＯＫＩＴ ＳＯＦＴ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＰＡＤ、部品番号０５７７７」に取り付け、同時にこれを「ＨＯＯＫＩＴ ＢＡＣＫＵＰ ＰＡＤ、部品番号「０５５５１」に取り付けた。次に、パッドアセンブリを、モデル番号「２８５００」ランダムオービタルサンダーに固定した。ライン圧４０ｐｓｉ（２７５．８ｋＰａ）及びダウンフォース約１０ｌｂ（４．５４ｋｇ）を用いて、パネルにわたってサンダーを水平に７回、次に垂直に９回掃引してパネルを事前にこすり、約５０％が掃引間で重複した。こすったパネルをマイクロファイバ布で拭き、秤量した。２６０Ｌの仕上げフィルムをサンプルディスクで置き換え、パネルに軽く水を噴霧し、５０％が重複する水平及び垂直掃引で１分間サンディングを繰り返した。次いで、パネルを乾拭きし、切断量を測定するために再度秤量し、Ｔａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ，Ｉｎｃ．，Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄのモデル「ＳＵＲＴＲＯＮＩＣ ３＋ＰＲＯＦＩＬＯＭＥＴＥＲ」を用いて、平均表面仕上げ（Ｒｚ）を５か所で測定した。その後、サンディングプロセスを３回繰り返し、累積切断及び平均仕上げを表１に列挙した。

切断及び仕上げ試験２
黒色塗装冷間圧延鋼試験パネルを切断及び仕上げ試験１に記載されるようにこすり、その後、パネルを秤量し、平均仕上げを５か所で測定した。両面接着テープを使用して、２．２５×９．００インチ（５．７２×２２．８６ｃｍ）試験サンプルを類似するサイズの８ｌｂ（３．６３Ｋｇ）サンディングブロックに取り付けた。次に、こすったパネルを水に浸し、往復運動を適用することにより試験サンプルを手でサンディングした（１回の往復運動は１サイクルに等しい）。１０サイクル後、試験パネルを乾拭きし、平均表面仕上げを３か所で測定した。次に、プロセスを更に４０サイクル繰り返し、毎１０サイクル後にパネルを再度濡らした。パネルを乾拭きし、再度秤量し、平均表面仕上げを再度３か所で測定した。結果を表２に示す。

上述のＭＲＴ−２の研磨パターンは図７〜１０に示される。研磨パターンは、図４に示される研磨パターンと類似し、下の表３に列記される寸法を有する。

本発明は、図４〜６に示される特定の研磨構造パターンを有する研磨材に関して記載されてきたが、配向に依存しない他の研磨構造パターンが可能であり得ることが容易に理解されよう。

本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、本発明の他の実施形態も可能であることが容易に理解されよう。

Claims (18)

1. 支持体層上に形成された複数の研磨要素を備える研磨材であって、前記研磨要素が、前記支持体層に対する配向によって少なくとも第１のセット及び第２のセットに分類され、前記第１及び第２のセットの各研磨要素が、細長い切断縁部及び前記細長い切断縁部を通過する少なくとも１つの平面を有し、かつ前記支持体層に垂直な方向に延在し、前記第１のセットの研磨要素の前記平面及び前記第２のセットの研磨要素の前記平面が、第１の交差角度を画定する、研磨材。
2. 少なくとも前記第１のセットの前記研磨要素が、細長い角錘形要素を含み、各細長い角錘形要素が、前記細長い切断縁部を形成するその長さに沿って延在する細長い頂部を有する、請求項１に記載の研磨材。
3. 前記第２のセットの研磨要素が、前記第１のセットの研磨要素と実質的に同一である、請求項２に記載の研磨材。
4. 前記細長い角錘形要素が、第１の開放平行四辺形領域を画定するように配置され、前記第１の開放平行四辺形領域が、前記第２のセットの研磨要素の平行セットに対して前記第１の交差角度によってオフセットされるように配置された前記第１のセットの研磨要素の平行セットによって画定される、請求項２又は３に記載の研磨材。
5. 前記第１の開放平行四辺形領域が開放矩形領域を有する、請求項４に記載の研磨材。
6. 前記第１の交差角度が実質的に９０度を有する、請求項５に記載の研磨材。
7. 前記開放矩形領域が開放正方形領域を有する、請求項５又は６に記載の研磨材。
8. 前記複数の研磨要素は、前記第１及び第２のセットの研磨要素が散在させられた少なくとも１つの更なる研磨要素のセットを更に備える、請求項４〜７のいずれか一項に記載の研磨材。
9. 前記少なくとも１つの更なる研磨要素のセットが角錘形要素を含み、各角錘形要素が頂部を有する、請求項８に記載の研磨材。
10. 各角錘形要素の前記頂部が、前記第１及び第２のセットの前記研磨要素の少なくともいくつかの対応する高さよりも低い、前記支持体層から垂直に延在する高さを有する、請求項９に記載の研磨材。
11. 前記少なくとも１つの更なるセットの複数の角錘形研磨要素が、前記第１及び第２のセットの前記細長い角錘形研磨要素によって画定された前記第１の開放平行四辺形領域内に配置されている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の研磨材。
12. ４つの角錘形研磨要素が、前記第１の開放平行四辺形領域内の第２の開放平行四辺形として配置されている、請求項１１に記載の研磨材。
13. 前記第２の開放平行四辺形が開放矩形を有する、請求項１２に記載の研磨材。
14. 前記開放矩形が開放正方形を有する、請求項１３に記載の研磨材。
15. 前記４つの角錘形要素が、前記開放矩形内の開放正方形として配置されている、請求項１３又は１４に記載の研磨材。
16. 前記４つの角錘形要素の各々が、前記第１及び第２のセットの前記研磨要素に対して異なる配向を有する、請求項１５に記載の研磨材。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の研磨構造体を作製するためのマスターツールであって、前記研磨構造体と実質的に同一である、マスターツール。
18. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の研磨構造体を作製するための製造用ツールであって、前記研磨構造体に対して実質的に逆形状である、製造用ツール。

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