JP2020514082A - 複数の色を有する樹脂結合研磨物品 - Google Patents

Abstract

開示される様々な実施形態は複合研磨物品に関する。物品は、第１の色を有する第１の部分、及び第１の色とは異なる第２の色を有する物品の第２の部分から形成され得る。

Description

結合研磨物品は、結合媒体を介して互いに結合された研磨粒子を有する。結合媒体は、有機樹脂、あるいはセラミック、ガラス（例えば、ガラス質ボンド）、又は金属などの無機材料であることができる。結合された研磨物品の例としては、臼石、砥石、並びに例えば、研削ホイール及び切削ホイールなどの研磨ホイールが挙げられる。

研削ホイールは様々な形状を有することができ、例えば、例として、ベンチグラインダーなどの固定設置モータ、又は手動ポータブルグラインダーによって駆動することができる。手動ポータブルグラインダーは、被加工物の表面に対して若干の角度で保持することができ、例えば、鋳造物の溶接ビード、ばり、ゲート、及び押湯を研削するために用いることができる。

様々な実施形態において、本発明は複合研磨物品を提供する。物品は、第１の色を有する第１の部分を含む。物品は、第１の色とは異なる第２の色を有する第２の部分を含む。

様々な実施形態は、複合研磨物品を形成する方法を提供する。本方法は、第１の複数の粒子、有機バインダー、及び第１の色を有する第１の着色要素を有する第１の混合物を得ることを含む。本方法は、第１の混合物を金型と接触させることを更に含む。次いで、金型を押圧し、複合研磨物品を提供する。次いで、最終物品を生成するために、複合物品を金型から取り出して加熱する。

様々な実施形態は、第１の色を有する第１の部分、及び第１の色とは異なる第２の色を有する物品の第２の部分から形成された複合研磨物品を使用する方法を提供する。本方法は、表面及び複合研磨物品を接触させることを含む。本方法は、物品を表面に対して運動させることを更に含む。

複合研磨物品及びそれを使用する方法の様々な実施形態はいくらかの利点を有し、利点のうちの少なくとも一部は予想外のものである。いくつかの実施形態によれば、複合研磨物品の多色外観は、消費者又はユーザが複合研磨物品の内容又は目的の用途を素早く識別することを可能にすることができる。いくつかの実施形態によれば、物品内に存在する異なる色は、物品内に、又は物品全体にわたって会社ロゴを指示するために用いることができる。いくつかの実施形態によれば、複数の粒子の間の色のコントラストは、ユーザ又は消費者に物品における粒子の分布を示す助けとなることができる。いくつかの実施形態では、物品の異なる色はまた、ユーザが特定の色又はパターンを特定の物品と関連付けることができるという点で、ポカヨケの特徴の役割も果たすことができる。追加的に、いくつかの実施形態では、異なる色は、ユーザ及び消費者が研磨物品のブランドを識別するのを支援することができる。様々な実施形態によれば、物品内に存在する異なる色はまた、物品がその耐用年数の終わりに近づいているかどうかを指示するために用いることもできる。いくつかの実施形態では、複数の粒子は、物品の所定の回転速度において、物品が所望の用途のために使用され得ることを指示する視覚的指示を作り出す特定のパターンで配置することができる。

図面は必ずしも原寸に比例して描かれていないが、図面における同様の符号は、いくつかの図全体を通して実質的に類似の構成要素を記述する。異なる接尾文字を有する同様の符号は、実質的に類似の構成要素の異なる事例を表す。図面は、例示的ではあるが限定的ではなく、本明細書で論じられる様々な実施形態を一般的に示す。

複合研磨物品の一実施形態を示す斜視図である。

図１の線２−２に沿って見た複合研磨物品の断面図である。

複合研磨物品の成形セラミック研磨粒子の様々な実施例を示す。 複合研磨物品の成形セラミック研磨粒子の様々な実施例を示す。 複合研磨物品の成形セラミック研磨粒子の様々な実施例を示す。 複合研磨物品の成形セラミック研磨粒子の様々な実施例を示す。 複合研磨物品の成形セラミック研磨粒子の様々な実施例を示す。 複合研磨物品の成形セラミック研磨粒子の様々な実施例を示す。

実施例１のホイールを示す写真である。

実施例２の更なるホイールを示す写真である。

比較例Ａの更なるホイールを示す写真である。

比較例Ｂの更なるホイールを示す写真である。

比較例Ｃのホイールを示す写真である。

比較例Ｄのホイールを示す写真である。

実施例３のホイールを示す写真である。

実施例４のホイールを示す写真である。

次に、開示された主題のいくつかの実施形態について細部にわたって言及する。実施形態の諸例は部分的に添付の図面に示されている。開示されている主題は、列挙された請求項に関連して記述されるが、例示されている主題は、これらの請求項を開示されている主題に限定することを意図しないことが理解される。

この文書全体にわたって、範囲の形式で表される値は、その範囲の限界として明示的に記載されている数値を含むだけでなく、その範囲内に含まれる全ての個々の数値又は部分範囲も、各数値範囲及び部分範囲が明示的に記載されている場合と同様に含むように、柔軟に解釈すべきである。例えば、「約０．１％〜約５％」又は「約０．１％〜５％」という範囲は、約０．１％〜約５％だけでなく、示された範囲内の各値（例えば、１％、２％、３％、及び４％）及び部分範囲（例えば、０．１％〜０．５％、１．１％〜２．２％、３．３％〜４．４％）も含むと解釈すべきである。「約Ｘ〜Ｙ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｙ〜約Ｘ」と同じ意味を有する。同様に、「約Ｘ、Ｙ、又は約Ｚ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ、約Ｙ、又は約Ｚ」と同じ意味を有する。

本文書において、「１つの（a）」、「１つの（an）」、又は「その（the）」という用語は、文脈上明確な別段の指示がない限り、１つ以上を含めるために使用される。「又は」という用語は、特に断りのない限り非排他的な（nonexclusive）「又は」を指すために使用される。「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」という記述は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢ」と同じ意味を有する。加えて、本明細書で用いられている特に定義されていない表現又は用語は、説明のみを目的としており、限定するためではないと理解されるべきである。節の見出しの使用はいずれも、本文書の読み取りを補助することを意図しており、限定と解釈すべきではなく、節の見出しに関連する情報は、その特定の節の中又は外に存在し得る。この文書内で参照されている全ての出版物、特許、特許文献は、個別に参考により組み込まれている場合と同様に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書と、参照することによってそのように組み込まれたこれらの文献との間に一致しない語法がある場合、組み込まれた参照文献の語法は、本明細書の語法の補足と解釈されるべきである。すなわち、相いれない不一致については本明細書の語法が支配する。

本明細書に記載の方法において、行為は、時間的又は操作上の順序が明示的に記載されている場合を除いて、本開示の原理を逸脱することなく任意の順序で行うことができる。更に、特定の行為が別個に行われることが請求項で明示的に記載されていない限り、それらの行為は同時に行うことができる。例えば、Ｘするという特許請求されている行為及びＹするという特許請求されている行為は、単一の操作で同時に行うことができ、結果として生じるプロセスは特許請求されている文言上の範囲内に入る。

本明細書で使用される「約」という用語は、値又は範囲のある程度の変動性、例えば、記述されている値の又は記述されている範囲の限界の１０％以内、５％以内、又は１％以内を許容することができ、かつ正確な記述されている値又は範囲を含む。

本明細書で使用される「実質的に」という用語は、少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、若しくは少なくとも約９９．９９９％以上等の大部分若しくはほとんど又は１００％を指す。

複合研磨物品
図１及び図２は、一実施形態に係る研磨物品１００の一例を示す。具体的には、図１は複合研磨物品１００の斜視図であり、図２は、図１の線２−２に沿って見た複合研磨物品１００の断面図である。図１及び図２は同じ特徴のうちの多くを示しており、同時に説明される。図示のように、研磨物品１００は凹状中央研削ホイールである。他の例では、研磨物品は、カットオフホイール、切削ホイール、切削及び研削ホイール、凹状中央カットオフホイール、リール研削ホイール、軸付砥石、工具研削ホイール、ロール研削ホイール、ホットプレス研削ホイール、工具研削ホイール、面研削ホイール、研削プラグ、研削コーン、レール研削ホイール、円筒研削ホイール、並びにダブルディスク研削ホイールであってよい。ホイールの寸法は任意の好適なサイズであってよく、例えば、直径は２ｃｍ〜約２０００ｃｍの範囲に及ぶことができる。

物品１００は、第１の層１０２及び第２の層１０４を含む。層１０２及び１０４の各々は多数の異なる構成要素から形成される。例えば、第１の層１０２は、第１の有機バインダー１１０中に保持された、成形セラミック研磨粒子１０６、並びに任意選択的な希釈用のより小さいサイズの成形セラミック研磨粒子若しくは粉砕研磨粒子１０８から形成される。第２の研磨層１０４は裏面を規定し、第１の層１０２に結合されている。第２の層１０４は、第２の有機バインダー１１４中に保持された二次粉砕研磨粒子１１２を含む。第２の有機バインダー１１４は、第１の有機バインダー１１０と同じであるか、又は異なり得る。複合研磨物品１００は、第１の層１０２から第２の層１０４を貫いて延びる中央開口部１１６を含む。中央開口部１１６は、例えば、動力駆動工具への取り付けのために用いることができる。第１の層１０２は、第１の層１０２の前面に隣接した一次補強材料１１８を任意選択的に更に含む。第２の層１０４は、第２の層１０４の裏面に隣接した二次補強材料１２０を任意選択的に更に含む。任意選択の補強材料１２２が第１の層１０２と第２の層１０４との間に挟み込まれており、及び／又はそれらの接合部に配置されている。いくつかの実施形態では、第１の層１０２及び第２の層１０４は互いに接触しており、その一方で、他の実施形態では、それらは、１つ以上の追加の要素（例えば、補強材料を任意選択的に含む第３の有機バインダーの層）を通じて互いに結合されている。

図示のように、複合研磨物品１００は、少なくとも２つの異なる色を有するように形成されている。即ち、物品１００の第１の部分は第１の色を有し、物品１００の第２の部分は、第１の色とは異なる第２の色を有することができる。第１及び第２の色は、白色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色、黒色、又はこれらの任意の濃淡であることができる。更なる実施例では、複合研磨物品１００の第３の部分は、第１及び第２の色のうちの少なくとも１つとは異なる第３の色を有することができる。複合研磨物品１００は、第１、第２、及び第３の色のうちの少なくとも１つとは異なる第４の色を有する第４の部分を更に含むことができる。第３の色及び第４の色は、白色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色、黒色、又はこれらの任意の濃淡であってよい。複合研磨物品１００はわずか２つの部分を含むことができ、追加の実施例では、４つを超える部分を含むことができる。

本明細書で使用するとき、用語「部分」は、複合研磨物品１００の任意の個別の構成要素又はサブ構成要素を指す。各部分は、物品１００の特定の重量パーセントを占めるように表すことができる。例えば、第１の部分、第２の部分、第３の部分、及び第４の部分のうちの少なくとも１つは、物品１００の約２ｗｔ％〜約５０ｗｔ％、又は物品１００の約１０ｗｔ％〜約２５ｗｔ％、あるいは物品１００の約５ｗｔ％、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、若しくは４５ｗｔ％よりも小さいか、それに等しいか、又はそれよりも大きい範囲に及ぶことができる。各部分が含むことができる構成要素又はサブ構成要素の例は、物品１００の第１の層１０２及び第２の層１０４である。対応して、第３の部分及び第４の部分は、物品１００の第３及び第４の層を指すことができる。

加えて、各部分は複合研磨物品１００の粒子を含むことができる。例えば、第１の部分は物品１００の第１の複数の粒子を含むことができ、その一方で、第２の部分は物品１００の第２の複数の粒子を含むことができる。対応して、第３の部分は物品１００の第３の複数の粒子を含むことができ、第４の部分は物品１００の第４の複数の粒子を含むことができる。第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、成形研磨粒子、粉砕研磨粒子、従来の粒子（例えば、押出成形された、若しくは概ね棒状の粒子）、充填剤粒子、又は光沢材を含むことができる。

各複数の粒子は、同じ種類の粒子でありつつ、色が異なることができる。例えば、第１の複数の粒子は赤色であることができ、第２の複数の粒子は黄色であることができ、第３の複数の粒子は白色であることができ、第４の複数の粒子は緑色であることができる。しかし、各粒子の形状は同じであってよい。図２を再び参照すると、第１の層１０２内の成形セラミック研磨粒子１０６の総数は、各々、実質的に同じ形状を有しつつ、異なる色を有する２つ以上の部分に分割することができる。他の例では、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの各々は、他の複数の粒子のうちの少なくとも１つとは異なる形状を有することができる。例えば、第１の複数の粒子の形状は切頭正三角錐に類似してもよい。第２の複数の粒子は、別の種類の成形セラミック研磨粒子、不規則な形状を有する粉砕セラミック研磨粒子、従来のセラミック研磨粒子、不規則な形状の充填剤粒子、研削助剤粒子、又は不規則な形状の光沢材粒子のうちの任意の１つであってよい。いくつかの実施例では、２つ以上の複数の粒子の形状は同じであることができるが、各粒子のサイズは異なってもよい。例えば、第１及び第２の複数のものは切頭角錐に類似してもよい。しかし、第１の複数の粒子のサイズは第２の複数の粒子のものより大きくてもよい。サイズの差は、粒子の寸法を単位として測定してもよい。

結合研磨物品１００の様々な実施形態によれば、多くの異なる色の任意の組み合わせが可能である。例えば、結合研磨物品１００が、第１及び第２の色を有する第１の部分及び第２の部分を含む場合には、異なる色の任意の組み合わせは、黒色及び赤色、赤色及び黄色、黒色及び橙色、赤色及び橙色、黒色及び緑色、赤色及び緑色、黄色及び緑色、黒色及び灰色、緑色及び灰色、又は赤色及び灰色を含むことができる。結合研磨物品１００が、第１及び第２の色とは異なる第３の色を有する第３の部分を更に含む場合には、異なる色の任意の組み合わせは、黒色、赤色及び黄色；黒色、赤色、及び橙色；黒色、赤色、及び緑色；赤色、黄色、及び緑色；並びに黒色、赤色、及び灰色を含むことができる。結合研磨物品１００が、第１、第２、及び第３の色とは異なる第４の色を有する第４の部分を更に含む場合には、異なる色の任意の組み合わせは、黒色、赤色、黄色、及び橙色；黒色、赤色、黄色、及び灰色；黒色、赤色、黄色、及び緑色；黒色、赤色、橙色、及び灰色；黒色、赤色、橙色、及び緑色；赤色、黄色、橙色、及び灰色；赤色、黄色、橙色、及び緑色；並びに黄色、橙色、灰色、及び緑色を含むことができる。

結合研磨ホイール１００の様々な追加の実施形態では、少なくとも第１の層１０２及び第２の層１０４は異なる色を有し得、第３の層は、第１の層１０２及び第２の層１０４のうちの一方と比べて、同じ色又は異なる色を有し得る。

図３Ａ〜図３Ｆは、所定の色を有するように形成することができる成形セラミック研磨粒子１０６の様々な例を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、成形セラミック研磨粒子１０６Ａは、三角形底面１３２、三角形上面１３４、並びに三角形底面１３２（等辺形として示される）及び三角形上面１３４を接続する複数の傾斜した側面１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃによって境界される切頭正三角錐を含む。傾斜角１３８Ａは、側面１３６Ａと三角形底面１３２との交差によって形成される二面角である。同様に、傾斜角１３８Ｂ及び１３８Ｃ（どちらも図示されていない）は、側面１３６Ｂ及び１３６Ｃと三角形底面１３２とのそれぞれの交差によって形成される二面角に対応する。成形セラミック研磨粒子１０６の場合には、傾斜角の全てが等しい値を有する。いくつかの実施形態では、側辺１４０Ａ、１４０Ｂ、及び１４０Ｃは５０マイクロメートル未満の平均曲率半径を有する。ただし、これは必須要件ではない。

図３Ａ及び図３Ｂに示される実施形態では、側面１３６Ａ、１３６Ｂ、及び１３６Ｃは等しい寸法を有し、（８２度の傾斜角に対応する）約８２度の三角形底面１３２との二面角をなす。しかし、他の二面角（９０度を含む）も用いられ得ることが認識されるであろう。例えば、底面と側面の各々との間の二面角は、単独で、４５〜９０度（例えば、７０〜９０度、又は７５〜８５度）の範囲に及び得る。

図３Ｃに示されるように、セラミック成形研磨粒子１０６Ｂは、図３Ｃに示されるとおりの正四面体として形状設定してもよい。したがって、セラミック成形研磨粒子１０６Ｂは、６つの共有辺１４８Ａ、１５０Ａ、１５２Ａ、１５４Ａ、１５６Ａ及び１５８Ａによって接合された４つの合同な平面状の主側面１４０Ａ、１４２Ａ、１４４Ａ、及び１４６Ａを有する。

他の実施形態では、セラミック成形研磨粒子１０６は、図３Ｄに示されるように形状設定してもよい。図示のように、セラミック成形研磨粒子１０６Ｃは、６つの共有辺１４８Ｂ、１５０Ｂ、１５２Ｂ、１５４Ｂ、１５６Ｂ、及び１５８Ｂによって接合された４つの凹状主側面１４０Ｂ、１４２Ｂ、１４４Ｂ、及び１４６Ｂを有する。他の実施形態では、セラミック成形研磨粒子１０６は、図３Ｅに示されるように形状設定してもよい。したがって、セラミック成形研磨粒子１０６Ｄは、６つの共有辺１４８Ｃ、１５０Ｃ、１５２Ｃ、１５４Ｃ、１５６Ｃ、及び１５８Ｃによって接合された４つの凸状主側面１４０Ｃ、１４２Ｃ、１４４Ｃ、及び１４６Ｃを有する。

他の実施形態では、セラミック成形研磨粒子１０６は、図３Ｆに示されるとおりの切頭四面体として形状設定してもよい。したがって、セラミック成形研磨粒子１０６Ｅは、実質的に同じ長さの６つの共有辺１４８Ｄ、１５０Ｄ、１５２Ｄ、１５４Ｄ、１５６Ｄ及び１５８Ｄによって接合された４つの平面状主側面１４０Ｄ、１４２Ｄ、１４４Ｄ、及び１４６Ｄを有する。粒子１０６Ｅは、頂点１５８、１６０、１６２、及び１６４を更に含む。

本明細書に記載されている成形セラミック研磨粒子１０６Ａ〜１０６Ｅは、ダイヤモンド工作機械を使用して切削された工具（例えば、金型）を使用して作製することができ、これは、例えば、スタンピング又はパンチングなどの他の製造の代替手段よりも高い形状精細度をもたらす。工具表面内のキャビティは、鋭い縁部に沿って合流し、切頭角錐の側部及び上部を形成する平坦な面を有することができる。結果として得られる成形セラミック研磨粒子は、工具表面におけるキャビティの形状（例えば切頭角錐形）に対応するそれぞれの公称平均形状を有するが、公称平均形状からのばらつき（例えば、ランダムなばらつき）が製造中に生じる場合があり、このようなばらつきを呈する成形セラミック研磨粒子は、本明細書において使用される成形セラミック研磨粒子の定義内に含まれる。

本明細書において成形セラミック研磨粒子のサイズに言及して使用されるとき、「長さ」という用語は、成形研磨粒子の最大寸法を指す。用語「幅」は、長さと垂直である成形研磨粒子の最大寸法を指す。用語「厚さ」又は「高さ」は、長さ及び幅と垂直である成形研磨粒子の寸法を指す。

成形セラミック研磨粒子は、０．００１ｍｍ〜２６ｍｍ又は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、又は０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の長さを有するように選択することができる。ただし、他の長さも用いることができる。いくつかの実施形態では、長さは、成形研磨粒子が包含されている複合研磨物品１００の厚さの割合として表することができる。例えば、成形研磨粒子は、複合研磨物品１００の厚さの半分より大きい長さを有することができる。いくつかの実施形態では、長さは複合研磨物品１００の厚さより大きくてもよい。

成形セラミック研磨粒子は、０．００１ｍｍ〜２６ｍｍ又は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、又は０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の幅を有するように選択することができる。ただし、他の長さも用いることができる。成形セラミック研磨粒子は、０．００５ｍｍ〜１．６ｍｍ、又は０．２〜１．２ｍｍの範囲の厚さを有するように選択することができる。いくつかの実施形態では、成形セラミック研磨粒子は、少なくとも２、３、４、５、６、又はそれよりも大きいアスペクト比（長さ対厚さ）を有することができる。

成形セラミック研磨粒子上の表面コーティングを、研磨物品中の成形セラミック研磨粒子とバインダー材料との間の接着を改善するために用いてもよいか、又は成形セラミック研磨粒子の静電沈着を助けるために用いることができる。１つの実施形態において、米国特許第５，３５２，２５４号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａ）に記載されているような表面コーティングを、成形研磨粒子の重量に対して０．１〜２％の表面コーティングの量で使用してもよい。このような表面コーティングが、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、米国特許第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄら）、米国特許第１，９１０，４４４号（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ）、米国特許第３，０４１，１５６号（Ｒｏｗｓｅら）、米国特許第５，００９，６７５号（Ｋｕｎｚら）、米国特許第５，０８５，６７１号（Ｍａｒｔｉｎら）、米国特許第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、及び米国特許第５，０４２，９９１号（Ｋｕｎｚら）に記載されている。更に、表面コーティングは成形研磨粒子のキャッピングを防ぐことができる。キャッピングは、金属粒子が研磨中の被加工物から成形セラミック研磨粒子の頂部に溶着される現象を記述する用語である。上記の働きを発揮する表面コーティングは、当業者には既知である。

本開示によれば、複合研磨物品１００は、研磨材業界によって指定された、公称等級、又は公称等級の任意の組み合わせに対応する粉砕研磨粒子（例えば、成形セラミック研磨粒子の破壊によって生じたのでない研磨粒子）を更に含み得る。存在する場合には、粉砕研磨粒子は、成形セラミック研磨粒子よりも細かいサイズ等級又は複数のサイズ等級（例えば、複数のサイズ等級を使用する場合）のものであることができる。ただし、これは必須要件ではない。粉砕研磨粒子はまた、所定の色を有するように設計することもできる。

複合研磨物品１００は、研磨材業界によって指定された、公称等級、又は公称等級の任意の組み合わせに対応する粉砕研磨粒子を第１の層１０２内に更に含み得る。粉砕研磨粒子は、第２の層１０４内の粉砕研磨粒子よりも細かいサイズ等級又は複数のサイズ等級（例えば、複数のサイズ等級を使用する場合）のものであることができる。ただし、これは必須要件ではない。粉砕研磨粒子はまた、所定の色を有するように設計することもできる。

好適な粉砕研磨粒子の例としては、例えば、溶融酸化アルミニウム、熱処理した酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、商品名３Ｍ ＣＥＲＡＭＩＣ ＡＢＲＡＳＩＶＥ ＧＲＡＩＮとして３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．から市販されているもの等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、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、ゾル−ゲル由来研磨粒子、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸塩、酸化スズ、シリカ（石英、ガラスビーズ、ガラス泡、及びガラスファイバーなど）、ケイ酸塩（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、メタケイ酸塩カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムなど）、フリント、並びにエメリーの粉砕粒子が挙げられる。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、ゾル−ゲル由来研磨粒子の例を見出すことができる。

本開示の複合研磨物品１００において用いられる研磨粒子は、粉砕研磨粒子であるのか、それとも成形セラミック研磨粒子であるのかにかかわらず、研磨材業界が認めた指定公称等級に従って独立してサイズ設定してもよい。研磨材業界で認められた等級規格の例としては、アメリカ規格協会（American National Standards Institute、ＡＮＳＩ）、欧州研磨材製造者連盟（Federation of European Producers of Abrasives、ＦＥＰＡ）規格及び日本工業規格（ＪＩＳ）から公開されているものが挙げられる。係る産業が認めた等級規格には、例えば、ＡＮＳＩ４、ＡＮＳＩ６、ＡＮＳＩ８、ＡＮＳＩ１６、ＡＮＳＩ２４、ＡＮＳＩ３０、ＡＮＳＩ３６、ＡＮＳＩ４０、ＡＮＳＩ５０、ＡＮＳＩ６０、ＡＮＳＩ８０、ＡＮＳＩ１００、ＡＮＳＩ１２０、ＡＮＳＩ１５０、ＡＮＳＩ１８０、ＡＮＳＩ２２０、ＡＮＳＩ２４０、ＡＮＳＩ２８０、ＡＮＳＩ３２０、ＡＮＳＩ３６０、ＡＮＳＩ４００、及びＡＮＳＩ６００；ＦＥＰＡ Ｐ８、ＦＥＰＡ Ｐ１２、ＦＥＰＡ Ｐ１６、ＦＥＰＡ Ｐ２４、ＦＥＰＡ Ｐ３０、ＦＥＰＡ Ｐ３６、ＦＥＰＡ Ｐ４０、ＦＥＰＡ Ｐ５０、ＦＥＰＡ Ｐ６０、ＦＥＰＡ Ｐ８０、ＦＥＰＡ Ｐ１００、ＦＥＰＡ Ｐ１２０、ＦＥＰＡ Ｐ１５０、ＦＥＰＡ Ｐ１８０、ＦＥＰＡ Ｐ２２０、ＦＥＰＡ Ｐ３２０、ＦＥＰＡ Ｐ４００、ＦＥＰＡ Ｐ５００、ＦＥＰＡ Ｐ６００、ＦＥＰＡ Ｐ８００、ＦＥＰＡ Ｐ１０００、ＦＥＰＡ Ｐ１２００；ＦＥＰＡ Ｆ８、ＦＥＰＡ Ｆ１２、ＦＥＰＡ Ｆ１６、及びＦＥＰＡ Ｆ２４；並びに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がある。より一般的には、粉砕酸化アルミニウム粒子及び種晶無添加ゾル−ゲル由来アルミナ系研磨粒子は、独立して、ＡＮＳＩ６０及び８０、又はＦＥＰＡ Ｆ３６、Ｆ４６、Ｆ５４及びＦ６０、又はＦＥＰＡ Ｐ６０及びＰ８０の等級規格にサイズ設定される。

代替的に、研磨粒子（例えば、粉砕研磨粒子及び／又は成形セラミック研磨粒子）は、ＡＳＴＭ Ｅ−１１「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｗｉｒｅ Ｃｌｏｔｈ ａｎｄ Ｓｉｅｖｅｓ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｐｕｒｐｏｓｅｓ」に準拠する米国標準試験用篩を用いて公称篩分等級に等級分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類するための、フレームに装着された織金網の媒体を用いた試験用篩の設計及び構造に関する要件を規定する。表記は、−１８＋２０のように表され得、これは、成形セラミック研磨粒子が、１８号篩のためのＡＳＴＭ Ｅ−１１仕様を満たす試験用篩を通過し、且つ２０号篩のためのＡＳＴＭ Ｅ−１１仕様を満たす試験用篩上に残ることを意味する。１つの実施形態において、成形セラミック研磨粒子は、粒子の大部分が１８号メッシュ試験用篩を通過し、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０号メッシュ試験用篩上に残り得るような粒径を有する。様々な実施形態では、成形セラミック研磨粒子は、−１８＋２０、−２０１＋２５、−２５＋３０、−３０＋３５、−３５＋４０、５−４０＋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の公称篩分等級を有することができる。あるいは、−９０＋１００のような特化したメッシュサイズの使用が可能である。

異なる色を有する粒子（例えば、成形セラミック研磨粒子、粉砕研磨粒子、従来の研磨粒子、充填剤粒子、又は研削助剤）は、例えば、研磨物品１００の第１の層１０２及び／又は第２の層１０４全体にわたって均一又は不均一に分布させることができる。例えば、研磨粒子は、研磨物品１００の中央の方に集中しているか（例えば、研磨物品１００の外面から離れて位置する）、又は研磨物品１００の外縁部、例えば、周辺部に隣接して集中しているだけであってもよい。凹状中央部分は、より少量の研磨粒子を含んでもよい。第１の層１０２内の研磨粒子は互いの間で均一に分布させることができる。これは、ホイールの製作がより容易であり、２つの種類の研磨粒子が互いに接近して位置付けられたときに切削効果が最適化されるためである。同様に、第２の層１０４内の研磨粒子は互いの間で均一に分布させることができる。均一な分布は、本明細書に記載されているその後の処理とともに、複合研磨物品１００に、斑点のある、又は大理石様の外観を与えることができる。代替的に、異なる部分は、いずれかの層全体にわたって不均一に分布させることができる。これは、物品１００に明瞭な所定のパターンを有させることができる。例えば、第１の色の研磨粒子は、物品が所定の速度で回転すると、明瞭なパターン、形状、文字、単語、又は文句がユーザによって観察され得るように配置することができる。

研磨粒子は、バインダーに対する研磨粒子の接着を強化するために、カップリング剤（例えば、オルガノシランカップリング剤）を用いて処理してもよい。研磨粒子は、それらをバインダー材料と混ぜ合わせる前に処理されてもよく、又はそれらは、バインダー材料に対するカップリング剤を含むことによって、その場で表面処理してもよい。

複合研磨物品１００は多くの異なる仕方で形成することができる。いくつかの実施形態では、物品１００のαアルミナ系成形セラミック研磨粒子は、複数ステップのプロセスに従って作製することができる。簡潔に言うと、本方法は、αアルミナに変換することができる種晶添加又は種晶無添加のいずれかのゾル−ゲルαアルミナ前駆体分散体を作製するステップと、成形研磨粒子の所望の外側形状を有する１つ以上の金型キャビティにゾル−ゲルを充填するステップと、ゾル−ゲルを乾燥させて成形セラミック研磨粒子前駆体を形成するステップと、成形セラミック研磨粒子前駆体を金型キャビティから取り出すステップと、成形セラミック研磨粒子前駆体をか焼し、か焼された成形セラミック研磨粒子前駆体を形成するステップと、次いでか焼された成形セラミック研磨粒子前駆体を焼結し、成形セラミック研磨粒子を形成するステップとを含む。以下にプロセスを更に詳しく説明する。

本方法は、αアルミナに変換することができる種晶添加又は種晶無添加のいずれかのαアルミナ前駆体分散体を準備することを含むステップを含む。αアルミナ前駆体分散体は、多くの場合、揮発性成分である液体を含む。１つの実施形態において、揮発性成分は水である。分散体は、分散体の粘度を十分に低くし、金型キャビティへの充填及び金型表面の複製を可能にするために十分な量の液体を含むべきであるが、後に続く液体の金型キャビティからの取り出しが非常に高価になるような大量の液体を含むべきではない。１つの実施形態において、αアルミナ前駆体分散体は、２重量％〜９０重量％の、酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）粒子等のαアルミナに変換することができる粒子、及び少なくとも１０重量％、又は５０重量％〜７０重量％、又は５０重量％〜６０重量％の、水等の揮発性成分を含む。逆に、いくつかの実施形態において、αアルミナ前駆体分散体は、３０重量％〜５０重量％又は４０重量％〜５０重量％の固形物を含む。

また、ベーマイト以外の酸化アルミニウム水和物を使用することもできる。ベーマイトは、公知の技術によって調製することが、又は市販のものを入手することができる。市販のベーマイトの例としては、両方ともＳａｓｏｌ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘ．から入手可能な商品名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＡＬ」を有する、又はＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，Ｎ．Ｊ．から入手可能な商品名「ＨｉＱ−４０」を有する製品が挙げられる。これらの酸化アルミニウム一水和物は、比較的純粋であり、即ち、一水和物以外の水和物相を含んでいたとしても比較的少量であり、かつ高表面積を有する。

得られた成形セラミック研磨粒子の物理的特性は、概ね、αアルミナ前駆体分散体に使用される材料のタイプによって決まる。１つの実施形態において、αアルミナ前駆体分散体はゲル状態である。本明細書で使用するとき、「ゲル」は、液体中に分散した固体の３次元ネットワークである。

αアルミナ前駆体分散体は、改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を含んでいてもよい。改質用添加剤は、研磨粒子のいくつかの所望の特性を強化するため、又は後に続く焼結ステップの有効性を高めるために機能することができる。改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体は、可溶性塩及び水溶性塩の形態とすることができる。これらは金属含有化合物を含むことができ、マグネシウム、亜鉛、鉄、ケイ素、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、イットリウム、プラセオジム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、チタンの酸化物の前駆体、及びこれらの混合物とすることができる。αアルミナ前駆体分散体中に存在することができるこれらの添加剤の具体的な濃度は、当該分野の技術に基づいて変更することができる。改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を導入することによって、αアルミナ前駆体分散体はゲルになる。αアルミナ前駆体分散体はまた、一定の時間をかけて加熱することによってゲルにすることもできる。αアルミナ前駆体分散体はまた、水和又はか焼された酸化アルミニウムのαアルミナへの転移を促進するために、核形成剤（種晶）を含むこともできる。本開示に好適な核形成剤としては、αアルミナ、α酸化第二鉄若しくはその前駆体、酸化チタン及びチタン酸塩、酸化クロム、又は転移の核となる任意の他の材料の微粒子が挙げられる。核形成剤を使用する場合、その量は、αアルミナの転移をもたらすのに十分な量とするべきである。このようなαアルミナ前駆体分散体の核生成が、米国特許第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）に開示されている。

解膠剤をαアルミナ前駆体分散体に添加し、より安定なヒドロゾル又はコロイド状αアルミナ前駆体分散体を製造することができる。好適な解膠剤は、酢酸、塩酸、ギ酸及び硝酸等の、一塩基酸又は酸化合物である。多塩基酸を使用してもよいが、多塩基酸はαアルミナ前駆体分散体を急速にゲル化することがあり、取り扱い又は追加成分をそこに導入することを困難にする。ベーマイトの一部の市販供給源は、安定なαアルミナ前駆体分散体の形成を助ける（吸収されたギ酸又は硝酸等の）酸タイターを含む。αアルミナ前駆体分散体は、例えば単に、酸化アルミニウム一水和物を解膠剤含有水と混合することによって、又は酸化アルミニウム一水和物のスラリーを生成し、そこに解膠剤を加えることによって等、任意の好適な手段によって形成することができる。

消泡剤又は他の好適な化学物質を添加し、気泡を形成する傾向又は混合中に空気が混入する傾向を低減することができる。湿潤剤、アルコール、又はカップリング剤等の追加の化学物質を必要に応じて添加することができる。αアルミナ研磨粒子は、米国特許第５，６４５，６１９号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に開示されているように、シリカ及び酸化鉄を含有してもよい。αアルミナ研磨粒子は、米国特許第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）に開示されているように、ジルコニアを含有してもよい。あるいは、αアルミナ研磨粒子は、米国特許第６，２７７，１６１号（Ｃａｓｔｒｏ）に開示されているように、マイクロ構造体又は添加剤を有することができる。

プロセスは、少なくとも１つの金型キャビティ、及び好ましくは複数のキャビティを有する金型を準備することを含むステップを含む。金型は、概ね、平面の底面と複数の金型キャビティとを有することができる。複数のキャビティを、生産工具に形成することができる。生産工具は、ベルト、シート、連続ウェブ、輪転グラビア等のコーティングロール、コーティングロール上に取り付けられたスリーブ、又はダイとすることができる。１つの実施形態において、生産工具はポリマー材料を含む。好適なポリマー材料の例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、若しくはこれらの組み合わせ等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化性材料が挙げられる。１つの実施形態において、工具全体がポリマー材料又は熱可塑性材料から作製される。他の実施形態において、複数のキャビティの表面などの、乾燥中にゾル−ゲルと接触する工具の表面は、ポリマー材料又は熱可塑性材料を含み、工具の他の部分は、他の材料から作製することができる。好適なポリマーコーティングを金属工具に適用して、実施例の方法によって表面張力特性を変更してもよい。

ポリマー工具又は熱可塑性工具は、金属マスター工具から複製することができる。マスター工具は、生産工具に望ましい逆パターンを有することになる。マスター工具は、生産工具と同一の方法で作製することもできる。１つの実施形態において、マスター工具は、金属、例えばニッケルで作製し、ダイヤモンドターニング加工される。ポリマーシート材料は、マスター工具とともに、２つを一緒に加圧成形することによりポリマー材料がマスター工具パターンでエンボス加工されるように、加熱することができる。ポリマー又は熱可塑性材料をまた、マスター工具上へ押し出し又はキャスティングし、次いで加圧成形することもできる。熱可塑性材料を冷却し、固化させ生産工具を生産する。熱可塑性の生産工具を利用する場合には、熱可塑性生産工具を歪めて、これにより、その寿命を制限し得るような過度の熱を発生しないよう注意が必要である。生産工具又はマスター工具の設計及び作製に関する更なる情報を、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、米国特許第第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、米国特許第第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、米国特許第第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、米国特許第第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、及び米国特許第第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）に見出すことができる。

キャビティへは、金型の天面又は底面にある開口部からアクセスすることができる。場合によっては、キャビティは、金型の全厚さに対して延在することができる。あるいは、キャビティは、金型の厚さの一部分に対してのみ延在することができる。１つの実施形態において、天面は、実質的に一様な深さを有するキャビティを備えた金型の底面と実質的に平行である。金型のうちの少なくとも１つの側、即ちキャビティが形成される側は、揮発性構成成分を除去するステップの間、周囲の外気に曝露したままにすることができる。

キャビティは、成形セラミック研磨粒子を作製するための特定の３次元形状を有する。深さの寸法は、天面から底面の最下点までの垂直距離と等しい。所与のキャビティの深さは、一様とすることができ、又はその長さ及び／若しくは幅に沿って変化することができる。所与の金型のキャビティは、同一の形状又は異なる形状とすることができる。

プロセスは、金型内のキャビティにαアルミナ前駆体分散体を（例えば、従来の技法によって）充填することを含むステップを含む。いくつかの実施形態において、ナイフロールコーター又は真空スロットダイコーターを使用することができる。必要に応じて、金型からの粒子の取り出しを支援するために離型剤を使用することができる。好適な離型剤としては、ピーナッツオイル又は鉱油、魚油等の油、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、及び黒鉛を挙げることができる。概して、離型剤を所望の場合、金型の単位面積当たり、約０．１ｍｇ／ｉｎ^２（０．０２ｍｇ／ｃｍ．^２）〜約３．０ｍｇ／ｉｎ^２（０．４６ｍｇ／ｃｍ^２）、又は約０．１ｍｇ／ｉｎ^２（０．０２ｍｇ／ｃｍ^２）〜約５．０ｍｇ／ｉｎ^２（０．７８ｍｇ／ｃｍ^２）の離型剤が存在するように、水又はアルコールなどの液体中のピーナッツオイルなどの離型剤が、ゾル−ゲルと接触する生産工具の表面に適用される。いくつかの実施形態において、金型の天面は、αアルミナ前駆体分散体で被覆される。αアルミナ前駆体分散体は、天面上にポンプ注入することができる。

次に、スクレーパ又はならし棒を使用し、αアルミナ前駆体分散体を金型のキャビティに完全に押し入れることができる。キャビティに入らないαアルミナ前駆体分散体の残りの部分は、金型の天面から除去し、再利用することができる。いくつかの実施形態において、αアルミナ前駆体分散体のごく一部分が天面に残ることがあり、他の実施形態において、天面は分散体が実質的に存在しない。スクレーパ又はならし棒により適用される圧力は、１００ｐｓｉ（０．７ＭＰａ）未満、５０ｐｓｉ（０．３ＭＰａ）未満、又は更には１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）未満とすることができる。いくつかの実施形態では、αアルミナ前駆体分散体の露出面が実質的に天面を超えて延在することはなく、得られる成形セラミック研磨粒子の厚さの一様性が確保される。

プロセスは、揮発性成分を除去し、分散体を乾燥させることを含むステップを含む。望ましくは、揮発性構成成分は速い蒸発速度で除去される。いくつかの実施形態において、蒸発による揮発性構成成分の除去は、この揮発性構成成分の沸点を上回る温度で生じる。乾燥温度の上限は、多くの場合、金型を作製する材料によって決まる。ポリプロピレン工具に関しては、温度はプラスチックの融点未満とするべきである。一実施形態において、固形分約４０〜５０パーセントの水分散体、及びポリプロピレン金型に対して、乾燥温度は、約９０℃〜約１６５℃、又は約１０５℃〜約１５０℃、又は約１０５℃〜約１２０℃であることができるより高い温度は生産速度の改善をもたらし得るが、ポリプロピレン工具の劣化をももたらし得、これにより、金型としてのその耐用年数を制限する。

プロセスは、結果として得られた成形セラミック研磨粒子前駆体を金型キャビティから取り出すことを含むステップを含む。成形セラミック研磨粒子前駆体は、重力、振動、超音波振動、真空、又は加圧空気のプロセスを、単独で又は組み合わせて金型に使用し、金型キャビティから粒子を取り出すことによって、キャビティから取り出すことができる。

研磨粒子前駆体は、金型の外で更に乾燥することができる。αアルミナ前駆体分散体を、金型内で所望のレベルに乾燥する場合には、この追加の乾燥ステップは不要である。しかし、場合によっては、この追加の乾燥ステップを採用し、金型内にαアルミナ前駆体分散体が滞留する時間を最低限にすることが経済的であり得る。成形セラミック研磨粒子前駆体は、５０℃〜１６０℃又は１２０℃〜１５０℃の温度で、１０〜４８０分間又は１２０〜４００分間乾燥させることができる。

プロセスは、成形セラミック研磨粒子前駆体をか焼することを含むステップを含む。か焼の間、本質的に全ての揮発性材料は除去され、αアルミナ前駆体分散体に存在していた種々の構成成分が金属酸化物へ変換される。成形セラミック研磨粒子前駆体は、概ね、４００℃〜８００℃の温度に加熱され、遊離水、及び９０重量％を超える任意の結合した揮発性材料が除去されるまで、この温度範囲内で維持される。任意選択のステップにおいて、含浸プロセスによって改質用添加剤を導入することが望ましい場合がある。水溶性塩を、か焼された成形セラミック研磨粒子前駆体の孔内に含浸することによって導入できる。次いで、成形セラミック研磨粒子前駆体を再び予備焼成する。この選択肢は、米国特許第５，１６４，３４８号（Ｗｏｏｄ）に更に記載されている。

プロセスは、か焼された成形セラミック研磨粒子前駆体を焼結し、αアルミナ粒子を形成することを含むステップを含む。焼結前は、か焼された成形セラミック研磨粒子前駆体は完全に緻密ではなく、したがって、成形セラミック研磨粒子として使用するには所望の硬度に欠けている。か焼された成形研磨粒子前駆体を１，０００℃〜１，６５０℃の温度に加熱し、実質的に全てのαアルミナ一水和物（又は同等のもの）がαアルミナに変換され、多孔率が１５体積％未満に低減されるまで、それらをこの温度範囲内で維持することにより焼結を行う。このレベルの変換を達成するために、か焼された成形セラミック研磨粒子前駆体を焼結温度に曝露することができる時間の長さは、種々の因子によって決まるが、通常、５秒〜４８時間が適している。

他の実施形態において、焼結ステップの持続時間は１分間〜９０分間の範囲である。焼結後、成形セラミック研磨粒子は、１０ＧＰａ、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ、又はこれらを超えるビッカース硬度を有することができる。

例えば、か焼温度から焼結温度まで材料を急速に加熱すること、及びαアルミナ前駆体分散体を遠心分離し、スラッジ及び／又は廃棄物を除去することなどの、他のステップを使用して、記載したプロセスを変更することができる。更に、必要に応じて、２つ以上のプロセスステップを組み合わせることによってこのプロセスを変更することができる。本開示のプロセスを変更するために使用できる従来のプロセスステップが、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）により完全に記載されている。成形セラミック研磨粒子を作製する方法に関する更なる情報が、米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）に開示されている。

他の例では、成形研磨粒子は、ゾル−ゲルプロセスとは対照的に、焼結を通じて形成することができる。簡潔に言えば、成形前駆体粒子を焼結してセラミック成形研磨粒子を形成する。粒子を焼結することができる時間の長さは、最終成形研磨粒子の所望の特性に依存して変化する。このプロセスは、米国特許出願公開第２０１５／０２６７０９７（Ａ１）号（Ｒｏｓｅｎｆｌａｎｚら）に更に記載されている。

研磨物品を形成する方法
本開示による複合研磨物品１００は、任意の好適な方法に従って作製することができる。１つの好適な方法においては、種晶無添加ゾル−ゲル由来アルミナ系研磨粒子を、フェノール樹脂などの硬化性有機バインダーと混合する前に、カップリング剤でコーティングする。次いで、第１の色を有する第１の着色要素を粒子と混合することができる。第１の着色要素は光沢材又は顔料であることができる。好適な顔料としては、二酸化チタン（白色）、Ｂｌｕｅ ３８５及びＣａｒｍｉｎ ６Ｂ（ＦＬ１０１９）、Ｓｉｃｏｔａｎ Ｙｅｌｌｏｗ Ｋ ２００１、ＣＳ１４５０ Ｈｅｕｃｏｓｐｅｒｅ（緑色）、Ｒｅｄ Ｋｒｏｍａ ＲＯ−３０９７、並びにＢｌａｃｋ Ｍｏｎａｒｃｈ １２０が挙げられる。カップリング剤の量は、概ね、５０〜８４部の研磨粒子ごとに０．１〜０．３部の量で存在するように選択されるが、この範囲外の量をまた使用してもよい。液体樹脂、並びに硬化性有機バインダー及び充填剤及び研削助剤を混合物に添加する。混合物を（例えば、１．５ＭＰａ〜約２．０ＭＰａの範囲に及ぶ印加圧力で）金型に押し込む。次いで、ホイールを、好適な温度、例えば、約７０℃〜約２００℃の範囲に及ぶ温度で加熱することによって、成形されたホイールを硬化させる。樹脂を硬化させるために十分な時間にわたってホイールを加熱する。例えば、好適な時間は、約２時間〜約４０時間の範囲に及ぶことができる。硬化は段階的な仕方で行うこともでき、例えば、ホイールを、約２時間〜約４０時間の範囲に及ぶ時間にわたって、約７０℃〜約９５℃の範囲に及ぶ第１の温度に加熱することができる。次いで、ホイールを、約１００℃〜約１２５℃の範囲に及ぶ第２の温度で、約２時間〜約４０時間の範囲に及ぶ時間にわたって加熱することができる。次いで、ホイールを、約１４０℃〜約２００℃の範囲に及ぶ第３の温度で、約２時間〜約１０時間の範囲に及ぶ時間にわたって加熱することができる。ホイールは空気の存在下で硬化させることができる。代替的に、色の保存を助けるために、酸素濃度が比較的低い窒素の下で、より高い温度（例えば、１４０℃超）でホイールを硬化させることができる。

特定の粒子が、所定の色を有するように設計される、追加の諸実施形態では、第１の複数の粒子（例えば、成形研磨粒子）を第１の着色要素と混合し、第２の複数の粒子を第２の着色要素と別個に混合することを含むようにプロセスを変更することができる。代替的に、第１及び第２の複数の粒子のうちの一方を、着色要素と混合することなく、混合してもよい。即ち、粒子の天然の色を保持し、別の色を有する粒子と併用して、物品１００の多色外観を生み出すことができる。

例えば、第１の複数の粒子を、液体フェノール樹脂及び粉末フェノール樹脂などの有機バインダー、並び黄色顔料などの顔料と混合することができる。別個に、第２の複数の粒子を、液体フェノール樹脂及び粉末フェノール樹脂などの有機バインダー、並び緑色顔料などの異なる顔料と混合することができる。次いで、各混合物を別個に混合し、次いで、混ぜ合わせる。この手順を、研磨物品１００内に組み込まれる粒子の第３又は第４の部分に同様に適用することができる。追加の諸実施形態では、複数の粒子を、金色を有するように設計することができる。これは、複数の粒子を、水溶性ケイ酸ナトリウム混合物の結合溶液及び金属着色要素を有する界面活性剤と混合することによって達成することができる。金属着色要素の一例は、粒子に金色を与える、Ｅｌｄｏｒａｄｏ Ｇｏｌｄ Ｓａｔｉｎ ＭＧＦ−３０２である。次いで、粒子をホイールに組み込むことができる。

いくつかの実施例では、ホイールが加熱された後に、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの色は実質的に同じままである。追加の実施例では、ホイールが加熱された後に、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの色は実質的に変更される。

本明細書に記載されているとおりの有機バインダーは、第１及び第２の層１０２及び１０４内に、それぞれの第１及び第２の層１０２及び１０４の総重量に基づいて、５〜３０重量パーセント、より好ましくは１０〜２５、及び更により好ましくは１５〜２４重量パーセントの量で含まれ得る。しかし、他の量も用いられ得る。有機バインダーは、対応する有機バインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化させることによって形成することができる。

本明細書に記載されているとおりのフェノール樹脂は、例示的な有用な有機バインダー前駆体であり、粉末の形態及び／又は液体の状態で用いられ得る。硬化させて（例えば、重合及び／又は架橋させて）、有用な有機バインダーを形成することができる有機バインダー前駆体としては、例えば、１種以上のフェノール樹脂（ノボラック型及び／又はレゾール型フェノール樹脂を含む）、１種以上のエポキシ樹脂、１種以上の尿素ホルムアルデヒドバインダー、１種以上のポリエステル樹脂、１種以上のポリイミド樹脂、１種以上のゴム、１種以上のポリベンゾイミダゾール樹脂、１種以上のセラック、１種以上のアクリルモノマー及び／若しくはオリゴマー、並びにこれらの任意の組み合わせが挙げられる。有機バインダー前駆体（単数又は複数）は、例えば、硬化剤、硬膜剤、触媒、開始剤、着色剤、帯電防止剤、研削助剤、及び潤滑剤などの追加成分と組み合わせられてもよい。

有用なフェノール樹脂としてはノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。ノボラック型フェノール樹脂は、酸触媒され、ホルムアルデヒド対フェノールの比が１未満、例えば、０．５：１〜０．８：１であることを特徴とする。レゾール型フェノール樹脂は、アルカリ触媒され、ホルムアルデヒド対フェノールの比が１以上、例えば、１：１〜３：１であることを特徴とする。ノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂は化学修飾されていてもよく（例えば、エポキシ化合物との反応によって）又は未修飾であってもよい。フェノール樹脂の硬化に好適な例示的な酸性触媒としては、硫酸、塩酸、リン酸、シュウ酸、及びｐ−トルエンスルホン酸が挙げられる。フェノール樹脂の硬化に好適なアルカリ触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、有機アミン、又は炭酸ナトリウムが挙げられる。

フェノール樹脂は、周知であり、商用供給源から容易に入手可能である。市販の入手可能なノボラック型樹脂の例としては、２ステップの粉末フェノール樹脂であるＤＵＲＥＺ １３６４（商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば２９３０２）でＤｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｔｅｘ．によって販売されている）、又はＨＥＸＩＯＮ ＡＤ５５３４ ＲＥＳＩＮ（Ｈｅｘｉｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｋｙ．によって販売されている）が挙げられる。本開示の実施に有用な市販の入手可能なレゾール型フェノール樹脂の例としては、商品名ＶＡＲＣＵＭ（例えば、２９２１７、２９３０６、２９３１８、２９３３８、２９３５３）でＤｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されているもの、商品名ＡＥＲＯＦＥＮＥ（例えばＡＥＲＯＦＥＮＥ ２９５）でＡｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｂａｒｔｏｗ，Ｆｌａ．によって販売されているもの、及び商品名「ＰＨＥＮＯＬＩＴＥ」（例えばＰＨＥＮＯＬＩＴＥ ＴＤ−２２０７）でＫａｎｇｎａｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．，Ｓｅｏｕｌ，Ｓｏｕｔｈ Ｋｏｒｅａによって販売されているものが挙げられる。

複合研磨ホイールは、多くの形状のうちの１つに形成することができ、例えば、ホイールは、曲線状又は直線状の朝顔形の側部を有する、浅い、又は平らな皿又は受け皿を有し得、（例えば、タイプ２７の凹状中央研削ホイールの場合のように）中央開口部を取り囲み、それに隣接する、直線状又は凹状のいずれかの中央部分を有し得る。本明細書で使用するとき、用語「凹状中央」は、凹状中央若しくは隆起ハブ研磨ホイール、並びに中央開口部に対する偏位若しくは急な曲がりを全く有せずに連続する前面及び裏面を有するもの以外の複合研磨ホイールを含むことを意図される。

本開示による複合研磨ホイールは、例えば、研磨材業界のタイプ２７（例えば、米国規格協会規格ＡＮＳＩ Ｂ７．１−２０００（２０００）、１．４．１４項にあるようなもの）の凹状中央研削ホイールを含む、研削ホイールとして有用である。

使用時には、本開示に係る回転複合研磨ホイールの前面の周辺研削縁部を回転動力工具に固定し、被加工物の表面と摩擦接触させ、表面の少なくとも一部分を研磨する。このような仕方で使用される場合には、複合研磨物品１００の研磨性能は、有利に、成形セラミック研磨粒子、及び任意選択の希釈剤粉砕研磨粒子が研磨ホイール全体にわたって分布した単一層構造の研磨性能に極めて類似する。

本開示による複合研磨ホイールは、乾式又は湿式で使用することができる。湿式研削中、ホイールは、水、油性潤滑剤、又は水性潤滑剤と併用される。本開示による複合研削ホイールは、例えば、炭素鋼シート若しくはバーストック、及びよりエキゾチックな金属（例えば、ステンレス鋼若しくはチタン）、又はより柔軟なより鉄含有系の金属（例えば、軟鋼、低合金鋼、若しくは鋳鉄）などの種々の被加工物材料に特に有用であり得る。

以下の非限定的な理由を含む、本開示の複合研磨物品１００を用いる多くの理由が存在する。個々の粒子を着色できることは、消費者又はユーザが複合研磨物品１００の内容を素早く識別することを可能にすることができる。例えば、成形研磨粒子１０６Ａが赤色に着色され、成形研磨粒子１０６Ｂが緑色に着色されている場合にはこのとき、複合研磨物品１００を見たユーザは、物品１００において用いられている粒子を素早く識別することができるであろう。これは、ユーザが、物品１００が自分の特定の要求に適しているかどうかを素早く判定する助けとなることができる。具体的には、消費者が特定の粒子の形状を見ることができる場合には、消費者は、各粒子の形状を視覚的に識別し、それらが自分の特定の用途に適していると判断してから、物品を使用する可能性がより高くなり得るであろう。

同様に、複数の粒子の間の色のコントラストは、ユーザ又は消費者に物品１００における粒子の分布を示す助けとなることができる。即ち、１つの色のみを有する物品においては、ユーザが、物品の構成要素が物品全体にわたって一様に、又は均等に分布しているかどうかを判定することが難しい。これは、粒子の色が他の構成要素に溶け込むためである。しかし、消費者又はユーザが粒子の分布を実際に見ることができる場合には、消費者又はユーザは、不均一な粒子分布を所望しているのか、それとも均一な粒子分布を所望しているのかにかかわらず、物品１００が自分の要求により適していることにより自信を持つことができる。

物品１００の異なる色はまた、ポカヨケの特徴の役割も果たし得る。例えば、アルミニウムを研削する、又は石工工事のために使用されるなど、異なる用途又は材料のために使用することができる研磨物品１００の異なる等級又は構成要素に、異なる色の任意の組み合わせを関連付けることができる。それゆえ、消費者又はユーザが研磨物品１００の特定の等級を必要とする場合、消費者又はユーザは、その特定の等級に関連付けられた色を呈するバージョンを選択することができる。

加えて、異なる色は、ユーザ及び消費者が研磨物品１００のブランドを識別するのを支援し得る。即ち、消費者及びユーザは特定の色及びパターンをブランドに関連付けることができる。それゆえ、ユーザ又は消費者は、少なくとも２つの異なる色を呈しない他の物品と比べて、物品１００の素早い視覚的評価に基づいて、物品をより素早く他のものと区別することができる。

物品１００に存在する異なる色はまた、物品１００がその寿命の終わりに近づいているかどうかを指示するために用いることもできる。例えば、第１の層１０２は、緑色を有する研磨層として構成することができ、第２の層１０４は、赤色を有する非研磨バッキング層として構成することができる。動作の間に、研磨層がすり減るに従い、より多くの赤色が見えてくる。赤色が所定のレベルに達すると、ユーザは別の研磨物品１００を使おうと決断することができる。このように、ユーザは、物品１００の知覚された性能に基づいて、物品１００を交換する時が来たかどうかを推測しなければならないのではなく、明瞭な視覚的指示に基づいて、物品１００を取り替える時が来たことを知ることになる。逆に、各層が異なる色の粒子の分布を有する場合には、ユーザ又は消費者は物品１００を目視検査し、物品１００内の研磨粒子含量がその使用のために十分であるかどうかを判定することができる。

他の実施形態では、複数の粒子は、物品１００の所定の回転速度において視覚的指示を作り出す特定のパターンで配置され得る。ユーザが指示を観測すると、ユーザは、物品１００が、自分の特に用途のために受け容れ可能である速度で回転していることを知ることになる。

特に記載のない限り、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。

表１に示される略語は実施例における材料のために使用される。

研削試験
研磨ホイールを、前後に往復する（１サイクル＝片道１８インチ（４５．７ｃｍ）で合計３６インチ（９１ｃｍ））１２０００分解（resolution）／分の空気駆動式グラインダー上に装着されている間に、長方形軟鋼棒（０．２５インチ（０．６ｃｍ）×１８インチ（４５．７ｃｍ）×３インチ（７．６ｃｍ））を表面の０．２５インチ（０．６ｃｍ）ｘ１８インチ（４５．７ｃｍ）の区域上で、１分サイクル１０回にわたって研削することによって、試験した。印加荷重は９ポンド（４．１ｋｇ）のグラインダー重量であり、研磨ホイールを表面（例えば、０度）に対して１５度の角度で保持した。各サイクルの前及び後に棒鋼の重量を計り、グラム単位の重量喪失（例えば、切削）を記録した。棒鋼を１サイクルごとに端から端まで１６回横断した。１０分間の試験にわたる棒鋼の総重量喪失として総切削を算出した。

実施例１
「黄色」混合物を以下のように調製した。８００グラムのＳＡＰ１を６０グラムのＰＲ１と混ぜ合わせ、パドルミキサー（Ｃｏｎａｉｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅａｓｔ Ｗｉｎｄｓｏｒ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙから「ＣＵＩＳＩＮＡＲＴ ＳＭ−７０」として入手、速度１で動作させた）によって１０分間混合した。次に、ＢＡＳＦ，Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから「ＳＩＣＯＴＡＮ Ｙｅｌｌｏｗ Ｋ ２００１ ＦＧ」として入手した、８グラムの黄色顔料を添加し、１４０グラムのＰＲ２及び１４０グラムのＣＲＹを添加する前にミキサーを用いて１分間混合した。得られた混合物を、ミキサーを用いて更に１０分間混合した。

「緑色」混合物を以下のように調製した。８００グラムのＡＰ１を６０グラムのＰＲ１と混ぜ合わせ、Ｈｅｕｃｏｔｅｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆａｉｒｌｅｓｓ Ｈｉｌｌ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａから「ＣＳ１４５０ ＨＥＵＣＯＳＰＥＲＥ」として入手した、８グラムの緑色顔料を添加して更に１分間混合する前にミキサーによって１０分間混合した。次に、１４０グラムのＰＲ２及び１４０グラムのＣＲＹを添加し、得られた混合物を１０分間混合した。

タイプ２７の凹状中央複合研削ホイールを以下のように調製した。直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）のキャビティダイ内に配置した。「黄色」混合物を５０、及び「緑色」混合物を５０の割合で含む７５グラムの混合物を均等に広げた。第２の直径４インチ（１０．２ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを混合物の上に配置した。次に、「黄色」混合物を６０、及び「緑色」混合物を５０の割合で含む更なる７５グラムの混合物を均等に広げた。第３の直径３インチ（７．４ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを混合物の上に配置した。次に、充填されたキャビティ金型を４０トン／３８平方インチ（１４．５メガパスカル）の圧力でプレスした。得られた、黄色／緑色大理石様の外観を有するホイールをキャビティ金型から取り外し、タイプ２７の凹状中央研削ホイールにプレスするために、凹状中央アルミニウムプレート間のスピンドルに配置した。ホイールを５トン／３８平方インチ（１．８メガパスカル）で圧縮し、ディスクを成形した。着色された結合ホイールを硬化させるために、９０℃で３時間、オーブン内に配置し、２時間かけて１２０℃に昇温し、３時間１２０℃に保持し、３時間かけて１５０℃に昇温し、７時間１５０℃に保持した。次に、ホイールを約２３℃に自然冷却させた。図４に、得られた研削ホイールの写真を示す。

実施例２
「赤色」混合物を以下のように調製した。８００グラムのＳＡＰ１を６０グラムのＰＲ１と混ぜ合わせ、パドルミキサー（Ｃｏｎａｉｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅａｓｔ Ｗｉｎｄｓｏｒ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙから「ＣＵＩＳＩＮＡＲＴ ＳＭ−７０」として入手、速度１で動作させた）によって１０分間混合した。次に、Ｒｏｃｋｗｏｏｄ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ，Ｂｅｌｔｗｖｉｌｌｅ，Ｍａｒｙｌａｎｄから「ＲＥＤ ＫＲＯＭＡ ＲＯ−３０９７」として入手した、９グラムのベンガラ顔料を添加し、１４０グラムのＰＲ２及び１４０グラムのＣＲＹを添加する前にミキサーを用いて１分間混合した。得られた混合物を、ミキサーを用いて更に１０分間混合した。

「黒色」混合物を以下のように調製した。８００グラムのＡＰ１を６０グラムのＰＲ１と混ぜ合わせ、Ｃａｂｏｔ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから「Ｍｏｎａｒｃｈ １２０」として入手した、９グラムのカーボンブラック粉末顔料を添加して更に１分間混合する前にミキサーによって１０分間混合した。次に、１４０グラムのＰＲ２及び１４０グラムのＣＲＹを添加し、得られた混合物を１０分間混合した。

タイプ２７の凹状中央複合研削ホイールを以下のように調製した。直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）のキャビティダイ内に配置した。「赤色」混合物を５０、及び「黒色」混合物を５０の割合で含む７５グラムの混合物を均等に広げた。第２の直径４インチ（１０．２ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを混合物の上に配置した。次に、「赤色」混合物を５０、及び「黒色」混合物を５０の割合で含む更なる７５グラムの混合物を均等に広げた。第３の直径３インチ（７．４ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを混合物の上に配置した。次に、充填されたキャビティ金型を４０トン／３８平方インチ（１４．５メガパスカル）の圧力でプレスした。得られた、赤色／黒色大理石様の外観を有するホイールをキャビティ金型から取り外し、タイプ２７の凹状中央研削ホイールにプレスするために、凹状中央アルミニウムプレート間のスピンドルに配置した。ホイールを５トン／３８平方インチ（１．８メガパスカル）で圧縮し、ディスクを成形した。着色された結合ホイールを硬化させるために、９０℃で３時間、オーブン内に配置し、２時間かけて１２０℃に昇温し、３時間１２０℃に保持し、３時間かけて１５０℃に昇温し、７時間１５０℃に保持した。次に、ホイールを約２３℃に自然冷却させた。図５に、得られた研削ホイールの写真を示す。

比較例Ａ
着色された結合ホイールを、以下のように、即ち、７９℃で７時間、１０７℃で３時間、１８５℃で１８時間、及び温度を４時間以上かけて２７℃に降下、とプログラムされた温度を用いてオーブン内で硬化させたことを除いて、実施例１において概ね説明された手順を繰り返した。

最終の研削ホイールの寸法は、直径１１５ｍｍｘ厚さ７ｍｍであった。中央孔は直径７／８インチ（２．２ｃｍ）であった。外側ホイールは高温硬化条件において黒色に変わる。図６に、得られた研削ホイールの写真を示す。

比較例Ｂ
着色された結合ホイールを、以下のように、即ち、７９℃で７時間、１０７℃で３時間、１８５℃で１８時間、及び温度を４時間以上かけて２７℃に降下、とプログラムされた温度を用いてオーブン内で硬化させたことを除いて、実施例２において概ね説明された手順を繰り返した。

最終の研削ホイールの寸法は、直径１１５ｍｍ×厚さ７ｍｍであった。中央孔は直径７／８インチ（２．２ｃｍ）であった。外側ホイールは高温硬化条件において黒色に変わる。図７に、得られた研削ホイールの写真を示す。

比較例Ｃ
Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ Ｓ．Ａ．，Ｃｏｕｒｂｅｖｏｉｅ，Ｆｒａｎｃｅから「ＢＬＵＥＦＩＲＥ ＤＥＰＲＥＳＳＥＤ ＣＥＮＴＥＲ ＷＨＥＥＬＳ−４−１／２ ＩＮＣＨ」（タイプ２７、図８に示される）として入手した研磨ホイール。

比較例Ｄ
Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ Ｓ．Ａ．，Ｃｏｕｒｂｅｖｏｉｅ，Ｆｒａｎｃｅから「ＧＥＭＩＮＩ ＦＡＳＴ ＣＵＴ − ４−１／２ ＩＮＣＨ」（タイプ２７、図９に示される）として入手した研磨ホイール。

実施例３
金色コーティング研磨粒子の調製を以下のように行った。ＳＡＰ１（７００グラム）を１クオートのプラスチック容器内に配置した。容器に、ケイ酸ナトリウム（ＰＱ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｖａｌｌｅｙ Ｆｏｒｇｅ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａから「Ｂ−Ｗ５０」として入手）を６６．４５、水を３３．２２，及びアニオン性界面活性剤（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎから「ＤＯＷＦＡＸ ２Ａ１」として入手）を０．３３の割合で含む７グラムの溶液を添加した。次に、容器に蓋をして１分間振盪させた。Ｉｍｐａｃｔ Ｃｏｌｏｒｓ，Ｎｅｗａｒｋ，Ｄｅｌａｗａｒｅから「ＥＬＤＯＲＡＤＯ ＧＯＬＤ ＳＡＴＩＮ ＭＧＦ−３０２」として入手した０．１グラムの金色粉末を容器内に添加し、その後、容器に蓋をして１〜２分間振盪させた。容器内の得られた混合物を皿上に分取した。次に、皿を硬化のために９３．３℃で３０分間オーブン内に配置し、次に、９０分かけて１７６．７℃に昇温した。

２００グラムのＳＡＰ１、２００グラムのＡＰ１を３０グラムのＰＲ１と混ぜ合わせることによって、混合物を調製した。混合物に対して、２．８グラムの緑色顔料（Ｈｅｕｃｏｔｅｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆａｉｒｌｅｓｓ Ｈｉｌｌ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａから「ＣＳ１４５０ ＨＥＵＣＯＳＰＥＲＥ」として入手）、７０グラム）、７０グラムのＰＲ２、及び７０グラムのＣＲＹを添加し、得られた混合物を、実施例１において説明したパドルミキサーを用いて１０分間混合した。

タイプ２７の凹状中央複合研削ホイールを以下のように調製した。直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを直径４．５インチ（１１．４ｃｍ）のキャビティダイ内に配置した。上述のように調製した７５グラムの混合物を均等に広げた。第２の直径４インチ（１０．２ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを混合物の上に配置した。次に、７．５グラムの金色コーティング研磨粒子と混合した６７．５グラムの混合物を均等に広げた。第３の直径３インチ（７．４ｃｍ）のＳＣＲＩＭ１のディスクを混合物の上に配置した。次に、充填されたキャビティ金型を４０トン／３８平方インチ（１４．５メガパスカル）の圧力でプレスした。得られたホイールをキャビティ金型から取り外し、タイプ２７の凹状中央研削ホイールにプレスするために、凹状中央アルミニウムプレート間のスピンドルに配置した。ホイールを５トン／３８平方インチ（１．８メガパスカル）で圧縮し、ディスクを成形した。結合ホイールを硬化させるために、７９℃で７時間、１０７℃で３時間、１８５℃で１８時間、オーブン内に配置し、温度を４時間以上かけて２７℃まで降下させた。

最終の研削ホイールの寸法は、直径１１５ｍｍｘ厚さ７ｍｍであった。中央孔は直径７／８インチ（２．２ｃｍ）であった。図１０に、得られた研削ホイールの写真を示す。

実施例４
着色された結合ホイールを、以下のように、即ち、９０℃で３時間、２時間かけて１２０℃に昇温し、３時間１２０℃に保持、３時間かけて１５０℃に昇温し、７時間１５０℃に保持、とプログラムされた温度を用いてオーブン内で硬化させたことを除いて、実施例２において概ね説明された手順を繰り返した。次に、ホイールを約２３℃に自然冷却させた。図１１に、得られた研削ホイールの写真を示す。

実施例１〜４及び比較例Ａ〜Ｄの研削ホイールを、「研削試験」に記載された手順に従って試験した。試験結果を表２に要約した。

本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本開示の様々な修正及び変更を当業者が行うことができ、本開示は上記で説明した例示的な実施形態に過度に限定されるべきでないことを理解されたい。

用いた用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用したものであり、そのような用語及び表現を使用する際、図示及び記載する特徴又はその一部分の均等物を除外する意図はなく、本開示の実施形態の範囲内で様々な修正形態が可能であることが理解される。したがって、特定の実施形態及び任意選択の特徴によって、本開示を具体的に開示したが、本明細書に開示する概念の修正形態及び変形形態を、当業者であれば用いることができ、そのような修正形態及び変形形態は、本開示の実施形態の範囲内であると見なされることが理解されるべきである。

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、
第１の色を有する第１の部分と、
第１の色とは異なる第２の色を有する第２の部分と、
を備える複合研磨物品を提供する。

実施形態２は、物品がホイールである、実施形態１の複合研磨物品を提供する。

実施形態３は、第１の色及び第２の色のうちの少なくとも一方が、単独で、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色、白色、金色、銀色、又はこれらの任意の組み合わせである、実施形態１又は２のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態４は、物品が、
任意選択的に、第１及び第２の色とは異なる第３の色を有する第３の部分と、
任意選択的に、第３の部分が存在する場合には、第１、第２、及び第３の色とは異なる第４の色を有する第４の部分と、
を更に備える、実施形態１〜３のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態５は、第３の色及び第４の色が、単独で、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色、白色、金色、銀色、又はこれらの任意の組み合わせである、実施形態４の複合研磨物品を提供する。

実施形態６は、第１の部分及び第２の部分が物品の層である、実施形態１〜５のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態７は、第１の部分が物品の研磨層である、実施形態１〜６のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態８は、第２の部分が物品のバッキング層である、実施形態１〜７のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態９は、
第１の部分がバインダーにおいて第１の複数の粒子を含み、
第２の部分がバインダーにおいて第２の複数の粒子を含み、
存在する場合には、第３の部分がバインダーにおいて第３の複数の粒子を含み、
存在する場合には、第４の部分がバインダーにおいて第４の複数の粒子を含む、
実施形態１〜８のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１０は、少なくとも１つの第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子が物品中において不規則に乱れている、実施形態９の複合研磨物品を提供する。

実施形態１１は、第１の部分、第２の部分、第３の部分、及び第４の部分のうちの少なくとも１つが物品の約２ｗｔ％〜約５０ｗｔ％である、実施形態４〜１０のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１２は、第１の部分、第２の部分、第３の部分、及び第４の部分のうちの少なくとも１つが物品の約１０ｗｔ％〜約２５ｗｔ％である、実施形態４〜１０のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１３は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが物品の約２ｗｔ％〜約５０ｗｔ％である、実施形態９〜１２のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１４は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが物品の約１０ｗｔ％〜約２５ｗｔ％である、実施形態９〜１３のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１５は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが成形研磨粒子を含む、実施形態９〜１４のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１６は、第１、第２、第３、及び第４の複数の粒子の各々の成形研磨粒子が、実質的に同じである形状を有する、実施形態９〜１５のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１７は、第１、第２、第３、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つのサイズが、第１、第２、第３、又は第４の複数の粒子のうちの別のもののものとは異なる、実施形態９〜１６のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１８は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが、他の複数の粒子とは異なる形状を有する、実施形態９〜１７のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態１９は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの形状が切頭三角錐である、実施形態１５〜１８のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２０は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが従来の研磨粒子を含む、実施形態９〜１９のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２１は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが粉砕研磨粒子を含む、実施形態９〜２０のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２２は、第１、第２、第３、及び第４の複数の粒子ののうちの少なくとも１つの粉砕研磨粒子のサイズが、第１、第２、第３、又は第４の複数の粒子のものとは異なるサイズを有する、実施形態２１の複合研磨物品を提供する。

実施形態２３は、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つが充填剤粒子を含む、実施形態９〜２２のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２４は、バインダーが有機バインダーを含む、実施形態９〜２３のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２５は、有機バインダーがフェノール樹脂を含む、実施形態２４の複合研磨物品を提供する。

実施形態２６は、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方が光沢材を含む、実施形態１〜２５のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２７は、ホイールが、カットオフホイール、切削及び研削ホイール、凹状中央研削ホイール、凹状中央カットオフホイール、リール研削ホイール、軸付砥石、工具研削ホイール、ロール研削ホイール、ホットプレス研削ホイール、面研削ホイール、研削プラグ、研削コーン、レール研削ホイール、円筒研削ホイール、並びにダブルディスク研削ホイールのうちの少なくとも１つである、実施形態２〜２６のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供する。

実施形態２８は、実施形態１〜２７のうちの１つに係る複合研磨物品を作製する方法であって、本方法は、
第１の混合物を得ること又は準備することであって、第１の混合物は、
第１の色を有する第１の複数の粒子、
有機バインダー、及び
任意選択の充填剤、
を含む、得ること又は準備することと、
第１の混合物を金型と接触させることと、
金型を押圧し、実施形態１のうちのいずれか１つの複合研磨物品を提供することと、
を含む、方法を提供する。

実施形態２９は、
任意選択的に、第２の混合物を得ることであって、第２の混合物は、
第１の色とは異なる第２の色を有する第２の複数の粒子、及び
有機バインダー、
を含む、得ることと、
任意選択的に、第３の混合物を得ることであって、第３の混合物は、
第１の色及び第２の色とは異なる第３の色を有する第３の複数の粒子、並びに
有機バインダー、
を含む、得ることと、
任意選択的に、第４の混合物を得ることであって、第４の混合物は、
第１の色、第２の色、及び第３の色とは異なる第４の色を有する第４の複数の粒子、並びに
有機バインダー、
を含む、得ることと、
第２の混合物、第３の混合物、及び第４の混合物を金型と接触させることと、
を更に含む、実施形態２８の方法を提供する。

実施形態３０は、第１の混合物、第２の混合物、第３の混合物、及び第４の混合物のうちの少なくとも１つを混合することを更に含む、実施形態２９の方法を提供する。

実施形態３１は、第１の着色要素、第２の着色要素、第３の着色要素、及び第４の着色要素のうちの少なくとも１つを添加し、それぞれの第１の色、第２の色、第３の色、及び第４の色のうちの少なくとも１つを生成することを更に含む、実施形態２９〜３０のうちのいずれか１つの方法を提供する。

実施形態３２は、第１の着色要素、第２の着色要素、第３の着色要素、及び第４の着色要素のうちの少なくとも１つは、顔料、光沢材、金属粉末、蒸気コーティングされた金属粉末、堆積された金属粉末、又はこれらの任意の組み合わせを含む、実施形態３１の方法を提供する。

実施形態３３は、第１の着色要素、第２の着色要素、第３の着色要素、及び第４の着色要素のうちの少なくとも１つは、それぞれの第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの個々の粒子を少なくとも部分的にコーティングする、実施形態３２の方法を提供する。

実施形態３４は、
約１．５ＭＰａ〜約２．０ＭＰａの圧縮力を第１、第２、第３、及び第４の混合物のうちの少なくとも１つに印加することを更に含む、実施形態２９〜３３のうちのいずれか１つの方法を提供する。

実施形態３５は、
第１、第２、第３、及び第４の混合物のうちの少なくとも１つを最大約１９５℃に及ぶ温度で加熱することを更に含む、実施形態２９〜３４のうちのいずれか１つの方法を提供する。

実施形態３６は、加熱が、酸素濃度が周囲条件における酸素濃度よりも低い環境内における加熱を含む、実施形態３５の方法を提供する。

実施形態３７は、加熱は、最大約１６５℃の温度における加熱を含む、実施形態３５又は３６のうちのいずれか１つの方法を提供する。

実施形態３８は、金型が加熱された後に、第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの色が実質的に変更される、実施形態２９〜３７のうちのいずれか１つの方法を提供する。

実施形態３９は、実施形態１〜３８のうちのいずれか１つの複合研磨物品を使用する方法であって、
表面及び複合研磨物品を接触させることと、
複合研磨物品を表面に対して運動させ、表面を研磨することと、
を含む、方法を提供する。

Claims (39)

1. 第１の色を有する第１の部分と、
   前記第１の色とは異なる第２の色を有する第２の部分と、
   を備える複合研磨物品。
2. 前記物品はホイールである、請求項１に記載の複合研磨物品。
3. 前記第１の色及び前記第２の色のうちの少なくとも一方は、単独で、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色、白色、金色、銀色、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項１に記載の複合研磨物品。
4. 前記物品は、
   任意選択的に、前記第１及び第２の色とは異なる第３の色を有する第３の部分と、
   任意選択的に、前記第３の部分が存在する場合には、前記第１、第２、及び第３の色とは異なる第４の色を有する第４の部分と、
   を更に備える、請求項１に記載の複合研磨物品。
5. 前記第３の色及び前記第４の色は、単独で、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、紫色、白色、金色、銀色、又はこれらの任意の組み合わせである、請求項４に記載の複合研磨物品。
6. 前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記物品の層である、請求項１に記載の複合研磨物品。
7. 前記第１の部分は、前記物品の研磨層である、請求項１に記載の複合研磨物品。
8. 前記第２の部分は、前記物品のバッキング層である、請求項１に記載の複合研磨物品。
9. 前記第１の部分は、バインダーにおいて第１の複数の粒子を含み、
   前記第２の部分は、前記バインダーにおいて第２の複数の粒子を含み、
   存在する場合には、前記第３の部分は、前記バインダーにおいて第３の複数の粒子を含み、存在する場合には、前記第４の部分は、前記バインダーにおいて第４の複数の粒子を含む、
   請求項１に記載の複合研磨物品。
10. 少なくとも１つの前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子は、前記物品中において不規則に乱れている、請求項９に記載の複合研磨物品。
11. 前記第１の部分、前記第２の部分、前記第３の部分、及び前記第４の部分のうちの少なくとも１つは、前記物品の約２ｗｔ％〜約５０ｗｔ％である、請求項４に記載の複合研磨物品。
12. 前記第１の部分、前記第２の部分、前記第３の部分、及び前記第４の部分のうちの少なくとも１つは、前記物品の約１０ｗｔ％〜約２５ｗｔ％である、請求項４に記載の複合研磨物品。
13. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、前記物品の約２ｗｔ％〜約５０ｗｔ％である、請求項９に記載の複合研磨物品。
14. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、前記物品の約１０ｗｔ％〜約２５ｗｔ％である、請求項９に記載の複合研磨物品。
15. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、成形研磨粒子を含む、請求項９に記載の複合研磨物品。
16. 前記第１、第２、第３、及び第４の複数の粒子の各々の前記成形研磨粒子は、実質的に同じ形状を有する、請求項９に記載の複合研磨物品。
17. 前記第１、第２、第３、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つのサイズは、前記第１、第２、第３、又は第４の複数の粒子のうちの別の粒子のサイズとは異なる、請求項９に記載の複合研磨物品。
18. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、他の複数の粒子とは異なる形状を有する、請求項９に記載の複合研磨物品。
19. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの形状は、切頭三角錐である、請求項１５に記載の複合研磨物品。
20. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、従来の研磨粒子を含む、請求項９に記載の複合研磨物品。
21. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、粉砕研磨粒子を含む、請求項９に記載の複合研磨物品。
22. 前記第１、第２、第３、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの前記粉砕研磨粒子のサイズは、前記第１、第２、第３、又は第４の複数の粒子とは異なるサイズを有する、請求項２１に記載の複合研磨物品。
23. 前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つは、充填剤粒子を含む、請求項９に記載の複合研磨物品。
24. 前記バインダーは、有機バインダーを含む、請求項９に記載の複合研磨物品。
25. 前記有機バインダーは、フェノール樹脂を含む、請求項２４に記載の複合研磨物品。
26. 前記第１の部分及び前記第２の部分のうちの少なくとも一方は、光沢材を含む、請求項１に記載の複合研磨物品。
27. 前記ホイールは、カットオフホイール、切削及び研削ホイール、凹状中央研削ホイール、凹状中央カットオフホイール、リール研削ホイール、軸付砥石、工具研削ホイール、ロール研削ホイール、ホットプレス研削ホイール、面研削ホイール、研削プラグ、研削コーン、レール研削ホイール、円筒研削ホイール、並びにダブルディスク研削ホイールのうちの少なくとも１つである、請求項２に記載の複合研磨物品。
28. 請求項１に記載の複合研磨物品を作製する方法であって、
    第１の色を有する第１の複数の粒子、
    有機バインダー、及び
    任意選択の充填剤、
    を含む第１の混合物を得ること又は準備することと、
    前記第１の混合物を金型と接触させることと、
    前記金型を押圧し、請求項１に記載の複合研磨物品を提供することと、
    を含む、方法。
29. 任意選択的に、前記第１の色とは異なる第２の色を有する第２の複数の粒子、及び
    有機バインダー、
    を含む第２の混合物を得ることと、
    任意選択的に、前記第１の色及び前記第２の色とは異なる第３の色を有する第３の複数の粒子、並びに
    有機バインダー、
    を含む第３の混合物を得ることと、
    任意選択的に、前記第１の色、前記第２の色、及び前記第３の色とは異なる第４の色を有する第４の複数の粒子、並びに
    有機バインダー、
    を含む第４の混合物を得ることと、
    前記第２の混合物、前記第３の混合物、及び前記第４の混合物を前記金型と接触させることと、
    を更に含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記第１の混合物、前記第２の混合物、前記第３の混合物、及び前記第４の混合物のうちの少なくとも１つを混合することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
31. 第１の着色要素、第２の着色要素、第３の着色要素、及び第４の着色要素のうちの少なくとも１つを添加し、前記それぞれの第１の色、第２の色、第３の色、及び第４の色のうちの少なくとも１つを生成することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
32. 前記第１の着色要素、前記第２の着色要素、前記第３の着色要素、及び前記第４の着色要素のうちの少なくとも１つは、顔料、光沢材、金属粉末、蒸気コーティングされた金属粉末、堆積された金属粉末、又はこれらの組み合わせを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記第１の着色要素、前記第２の着色要素、前記第３の着色要素、及び前記第４の着色要素のうちの少なくとも１つは、前記それぞれの第１の複数の粒子、第２の複数の粒子、第３の複数の粒子、及び第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの個々の粒子を少なくとも部分的にコーティングする、請求項３２に記載の方法。
34. 約１．５ＭＰａ〜約２．０ＭＰａの圧縮力を前記第１、第２、第３、及び第４の混合物のうちの少なくとも１つに印加することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
35. 前記第１、第２、第３、及び第４の混合物のうちの少なくとも１つを最大約１９５℃に及ぶ温度で加熱することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
36. 前記加熱は、酸素濃度が周囲条件における酸素濃度よりも低い環境内における加熱を含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記加熱は、最大約１６５℃の温度における加熱を含む、請求項３５に記載の方法。
38. 前記金型が加熱された後に、前記第１の複数の粒子、前記第２の複数の粒子、前記第３の複数の粒子、及び前記第４の複数の粒子のうちの少なくとも１つの色が実質的に変更される、請求項２９に記載の方法。
39. 請求項１に記載の複合研磨物品を使用する方法であって、前記方法は、
    表面及び前記複合研磨物品を接触させることと、
    前記複合研磨物品を前記表面に対して運動させ、前記表面を研磨することと、
    を含む、方法。