JP2022513949A - 研磨構造のための配向を固定するバックフィル - Google Patents

Abstract

開示される様々な実施形態は、研磨物品及び成形研磨粒子の配向を固定するためにバックフィルを使用して研磨物品を形成する方法に関する。例示的な方法は、複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることと、パターンを接着剤の層を含有するバッキング基材に転写することと、を含む。接着剤を硬化させる前に、複数のバックフィル粒子がバッキング基材に移送され、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている。

Description

研磨粒子、及び研磨粒子を組み込む研磨物品は、製造プロセスにおいて、様々な材料及び表面の研削、研磨、又は仕上げに使用される。成形研磨粒子の配向は、研磨物品の研磨特性に影響を及ぼし得る。したがって、構成研磨粒子の一貫した配向を有する研磨物品を製造するためのシステム、装置、及び方法に対する必要性が当該技術分野において存在する。

本開示は、研磨物品又は構造体内の研磨粒子の配向を固定するために、バックフィル粒子を使用するためのシステム、装置、及び方法を提供する。本主題の一態様は、バッキング基材と、バッキング基材上の複数の粒子とを含む研磨物品を提供する。バッキング基材上の粒子は、複数の成形研磨粒子であって、そのうちの少なくとも一部が、所定のパターンで配置されている、成形研磨粒子と、複数のバックフィル粒子であって、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている、バックフィル粒子と、複数の成形研磨粒子及び複数のバックフィル粒子をバッキング基材に結合する接着剤（adhesive）と、を含む。

本主題の別の態様は、研磨物品の製造方法を更に提供する。本方法は、複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることと、パターンを接着剤の層を含有するバッキング基材に転写することと、を含む。接着剤を硬化させる前に、複数のバックフィル粒子がバッキング基材に移送され、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている。

有利には、本開示に従って調製された研磨物品は、バックフィル粒子を使用しない他の研磨物品と比較して、成形研磨粒子をより良好に整列させる。本開示の追加の特徴及び利点は、詳細な説明並びに添付の特許請求の範囲を考慮することにより更に理解されよう。

図面は、例示的ではあるが限定的ではなく、本明細書で論じられる様々な実施形態を全般的に示す。
様々な実施形態による、平面三角形形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、平面三角形形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、四面体形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、四面体形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、四面体形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、四面体形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、四面体形状を有する成形研磨粒子の概略図である。 様々な実施形態による、被覆研磨物品の断面図である。 様々な実施形態による、被覆研磨物品の断面図である。 様々な実施形態による、被覆研磨物品製造機の概略図である。 様々な実施形態による、被覆研磨物品製造機の概略図である。 様々な実施形態による、研磨物品の製造におけるバックフィルの使用方法の流れ図である。 様々な実施形態による、バックフィルを含む研磨物品の断面図である。 様々な実施形態による、バックフィルを含む研磨物品の断面図である。

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、各数値及び部分範囲が明示的に記載されている場合と同様に含むように、柔軟に解釈すべきである。例えば、「約０．１％～約５％」又は「約０．１％～５％」という範囲は、約０．１％～約５％だけでなく、示された範囲内の各値（例えば、１％、２％、３％、及び４％）及び部分範囲（例えば、０．１％～０．５％、１．１％～２．２％、３．３％～４．４％）も含むと解釈すべきである。「約Ｘ～Ｙ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ～約Ｙ」と同じ意味を有する。同様に、「約Ｘ、Ｙ、又は約Ｚ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ、約Ｙ、又は約Ｚ」と同じ意味を有する。

本文書において、「１つの（a）」、「１つの（an）」、又は「その（the）」という用語は、文脈上明確な別段の指示がない限り、１つ以上を含めるために使用される。「又は」という用語は、特に断りのない限り非排他的な（nonexclusive）「又は」を指すために使用される。「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」という記述は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢ」と同じ意味を有する。加えて、本明細書で用いられている特に定義されていない表現又は用語は、説明のみを目的としており、限定するためではないと理解されるべきである。節の見出しの使用はいずれも、本文書の読み取りを補助することを意図しており、限定と解釈すべきではなく、節の見出しに関連する情報は、その特定の節の中又は外に存在し得る。

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

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

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

本明細書で使用するとき、「成形研磨粒子」は、所定の形状又は非ランダムな形状を有する研磨粒子を意味する。成形セラミック研磨粒子などの成形研磨粒子を製造するための１つのプロセスは、前駆体セラミック研磨粒子を、所定の形状を有する金型内で成形して、セラミック成形研磨粒子を製造することを含む。金型内で形成されたセラミック成形研磨粒子は、成形セラミック研磨粒子の属内の１つの種である。他の種の成形セラミック研磨粒子を製造するための他のプロセスとしては、所定の形状を有するオリフィスから前駆体セラミック研磨粒子を押し出すこと、所定の形状を有する印刷スクリーンの開口部（opening）を通して前駆体セラミック研磨粒子を印刷すること、又は前駆体セラミック研磨粒子を所定の形状若しくはパターンにエンボス加工することが挙げられる。他の例では、成形セラミック研磨粒子は、シートから個々の粒子へと切断することができる。好適な切断方法の例としては、機械的切断、レーザー切断、又はウォータージェット切断が挙げられる。成形セラミック研磨粒子の非限定的な例としては、三角形のプレート、又は細長いセラミックロッド／フィラメントなどの成形研磨粒子が挙げられる。成形セラミック研磨粒子は、概ね均質又は実質的に均一であり、より小さい研磨粒子を結合してアグロメレーション構造（agglomerated structure）にし、ランダムなサイズ及び形状の研磨粒子を製造する粉砕又は破砕プロセスによって得られる研磨粒子を除外する有機バインダー又は無機バインダーなどのバインダーを使用することなく、その焼結形状を維持する。多くの実施形態では、成形セラミック研磨粒子は、焼結αアルミナの均質構造を有するか、又は焼結αアルミナから本質的になる。

本開示は、研磨物品又は構造体内の研磨粒子の配向を固定するために、バックフィル粒子を使用するためのシステム、装置、及び方法を提供する。本主題の一態様は、バッキング基材と、バッキング基材上の複数の粒子とを含む研磨物品を提供する。バッキング基材上の粒子は、複数の成形研磨粒子であって、そのうちの少なくとも一部が、所定のパターンで配置されている、成形研磨粒子と、複数のバックフィル粒子であって、複数のバックフィル粒子の少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている、バックフィル粒子と、複数の成形研磨粒子及び複数のバックフィル粒子を、バッキング基材に結合する接着剤と、を含む。

図４及び図５は、様々な実施形態による、被覆研磨物品製造機の概略図である。ここで図４及び図５を参照すると、本開示による被覆研磨物品製造機４９０は、製造ツール４００、５００のキャビティ５２０内に除去可能に配置された成形研磨粒子４９２を含み、製造ツール４００、５００は、製造ツールを、これが成形研磨粒子トランスファーロール４２２の外周の一部に巻かれるように被覆研磨物品製造機４９０を通して案内する、第１のウェブ経路４９９を有している。装置４９０は、例えば、アイドラーローラー４１６及びメークコート送達システム４０２を含むことができる。これらの構成要素は、バッキング４０６を巻き出し、メークコート樹脂４０８をメークコート送達システム４０２を介してメークコートアプリケータに送達させ、メークコート樹脂をバッキング４０６の第１の主表面４１２に適用する。その後、樹脂被覆バッキング４１４は、メークコート樹脂４０８で被覆された第１の主表面４１２へと成形研磨粒子４９２を適用するために、アイドラーロール４１６によって配置される。樹脂被覆バッキング４１４のための第２のウェブ経路４３２は、樹脂層が、樹脂被覆バッキング４１４と成形研磨粒子トランスファーロール４２２の外周との間に配置される製造ツール４００、５００の分配表面（dispensing surface）５１２に面するように配置されるように、被覆研磨物品製造装置４９０を通過する。好適な巻き出し部、メークコート送達システム、メークコート樹脂、コーター、及びバッキングが、当業者に知られている。メークコート送達システム４０２は、メークコート樹脂を収容する単純な受け皿若しくはリザーバ、又は、メークコート樹脂４０８を必要とされる場所に並進させる（translate）ための貯蔵タンク及び送達配管（delivery plumbing）を有するポンプシステムとすることができる。バッキング４０６は、布、紙、フィルム、不織布、スクリム、又はその他のウェブ基材とすることができる。メークコートアプリケータ４０４は、例えば、コーター、ロールコーター、スプレーシステム、ダイコーター、又はロッドコーターとすることができる。別法として、第１の主表面に成形研磨粒子４９２を適用するために、事前に被覆された被覆バッキングをアイドラーロール４１６によって位置付けることができる。

描かれた実施形態では、パターンが接着剤の層を含有するバッキング基材に転写された後、複数のバックフィル粒子４７４がホッパー４７２を使用してバッキング基材４１４に移送され、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部は、複数の成形研磨粒子４９２の間に配置されている。いくつかの実施形態では、バックフィル粒子４７４は、研磨物品の後続の硬化又は被覆中に複数の成形研磨粒子４９２の配向を固定するために提供される。

図５に示されるように、製造ツール５００は、その中に収容されるように意図された成形研磨粒子４９２と相補的な形状を有する複数のキャビティ５２０を含む。成形研磨粒子フィーダー４１８は、少なくとも一部の成形研磨粒子４９２を製造ツール４００、５００に供給する。成形研磨粒子フィーダー４１８は、製造ツールの１単位長さ当たりに存在する、より多くの成形研磨粒子４９２が、キャビティ５２０よりも機械方向に存在するように、過剰な成形研磨粒子４９２を供給することができる。過剰な成形研磨粒子４９２を供給することは、製造ツール４００、５００内の所望の量のキャビティ５２０が最終的に成形研磨粒子４９２で充填されることを確実にするのに役立つ。成形研磨粒子４９２の担持面積及び間隔は多くの場合、製造ツーリング４００、５００において特定の研削用途に合わせて設計されるので、充填されないキャビティ５２０は多くなり過ぎないことが望ましい。成形研磨粒子フィーダー４１８は、製造ツール４００、５００と同じ幅であってもよく、製造ツール４００、５００の全幅にわたって成形研磨粒子４９２を供給することができる。成形研磨粒子フィーダー４１８は、例えば、振動フィーダー、ホッパー、シュート、サイロ、ドロップコーター、又はスクリューフィーダーであり得る。

任意に、成形研磨粒子フィーダー４１８の後に、製造ツール４００、５００の表面上で成形研磨粒子４９２を動き回らせるための、及び成形研磨粒子４９２をキャビティ５２０内へと配向する又は摺動させるのを助けるための、充填支援部材４２０が設けられている。充填支援部材４２０は例えば、ドクターブレード、フェルトワイパー、複数の固い毛を有するブラシ、振動システム、ブロワ若しくはエアナイフ、真空箱、又はこれらの組み合わせとすることができる。充填支援部材４２０は、分配表面５１２（図４の製造ツール４００の頂面又は上面）上の成形研磨粒子４９２を移動、並進、吸引、又は撹拌（agitates）して、より多くの成形研磨粒子４９２をキャビティ５２０内に配置する。充填支援部材４２０がなければ、一般に、分配表面５１２上に落ちた成形研磨粒子４９２のうちの少なくとも一部は直接キャビティ５２０内に落下することになり、それ以上の移動は必要としないが、他の成形研磨粒子は、キャビティ５２０内へと導くために、何らかの追加の移動が必要となる場合がある。任意に、充填支援部材４２０は、幅方向（cross machine direction）へと横方向に振動するか、又はそれ以外で、製造ツール４００、５００の各キャビティ５２０を成形研磨粒子４９２で完全に充填するのを支援するのに好適な駆動装置を使用して、製造ツール４００、５００の表面に対して円形又は卵形などの相対的な動きを行うことができる。充填支援部材４２０としてブラシが使用される場合、その固い毛は、分配表面５１２の機械方向に長さ２～６０インチ（５．０～１５３ｃｍ）のセクションを分配表面５１２の全幅又はほとんど全幅にわたって覆ってよく、分配表面５１２上に軽く載置されるか又はその直上に留まってよく、中程度の可撓性のものであってよい。充填支援部材４２０として使用される場合、真空箱４２５は、製造ツール４００、５００を通って完全に延在するキャビティ５２０を有する製造ツール４００、５００と連携し得る。真空箱は、成形研磨粒子フィーダー４１８の近くに位置し、成形研磨粒子フィーダー４１８の前若しくは後に位置してよく、又は、装置の成形研磨粒子充填及び過剰量除去セクションにある一対のアイドラーロール４１６の間のウェブ範囲の任意の部分を包含してよい。別法として、製造ツール４００、５００は、真空箱４２５の代わりに又はこれに追加して、装置のこのセクションを平らに保つのを支援するため、シュー又はプレートにより支持又は押し付けられていてもよい。図４に示されるように、過剰な成形研磨粒子４９２を除去するための１つ以上の支援部材４２０を含むことが可能であり、いくつかの実施形態では、１つの支援部材４２０のみを含むことが可能であり得る。

装置４９０の成形研磨粒子充填及び過剰量除去セクションから離れた後で、製造ツール４００、５００内の成形研磨粒子４９２は、樹脂被覆バッキング４１４に向かって移動する。成形研磨粒子トランスファーロール４２２が提供され、製造ツーリング４００、５００は、ロールの周囲のうちの少なくとも一部分に巻かれ得る。いくつかの実施形態では、製造ツール４００、５００は、成形研磨粒子トランスファーロール４２２の外周の３０～１８０度、又は９０～１８０度に巻かれる。いくつかの実施形態では、分配表面４１２の速度及び樹脂被覆バッキング４１４の樹脂層の速度は、例えば±１０パーセント、±５パーセント、又は±１パーセント以内で、互いに速度適合される。

成形研磨粒子４９２を製造ツール４００、５００のキャビティ５２０から樹脂被覆バッキング４１４へと移動させるために、様々な方法を採用できる。１つの方法は、製造ツーリング４００、５００内の各キャビティ５２０が２つの開放端部又は裏面を有するか、又は製造ツーリング４００、５００全体が好適に多孔質であり、成形研磨粒子トランスファーロール４２２が複数の開口及び内部加圧空気源を有する、圧力支援方法を含む。圧力支援方法では、製造ツーリング４００、５００は逆さにする必要はないが、逆さにしてもよい。成形研磨粒子トランスファーロール４２２はまた、ロールの特定の円弧部分又は周囲に加圧空気を供給して成形研磨粒子４９２をキャビティから樹脂被覆バッキング４１４の特定の場所上へと吹き出すことができるような、可動式内部ディバイダーも有し得る。いくつかの実施形態では、成形研磨粒子トランスファーロール４２２には、内部真空源が備えられていてもよく、これは対応する加圧領域なしでも、又は加圧領域と（典型的には、成形研磨粒子トランスファーロール４２２が回転する際の加圧領域の前で）組み合わせてもよい。この真空源又は真空領域は、可動式ディバイダーを有して、成形研磨粒子トランスファーロール４２２の特定の領域又は円弧部分に向けることができる。成形研磨粒子４９２が成形研磨粒子トランスファーロール４２２の加圧領域を経る前に、真空により、製造ツーリング４００、５００が成形研磨粒子トランスファーロール４２２に巻かれる際に、成形研磨粒子４９２をキャビティ５２０内に確実に吸引することができる。この真空領域は、例えば、分配表面５１２から過剰な成形研磨粒子４９２を除去するための成形研磨粒子除去部材と共に使用されてよく、又は、単に成形研磨粒子４９２が成形研磨粒子トランスファーロール４２２の外周に沿った特定の位置に達する前にキャビティ５２０から離れないことを保証するために使用されてよい。

製造ツーリング４００、５００は、成形研磨粒子トランスファーロール４２２から分離した後、第１のウェブ経路４９９に沿って、必要に応じてアイドラーロール４１６の支援により、成形研磨粒子充填及び過剰量除去セクションに向かって戻る。まだキャビティ５２０内にある付着した成形研磨粒子を除去するために、及び／又は分配表面５１２に移動されたメークコート樹脂４０８を除去するために、任意の製造ツールクリーナーを設けることができる。製造ツールクリーナーの選択は、製造ツーリングの構成に依存することになり、単独で又は組み合わせて、追加のエアブラスト、溶剤若しくは水のスプレー、溶剤若しくはウォーターバス、超音波ホーン、又は、押し付け支援方法を使用してキャビティ５２０から成形研磨粒子４９２を押し出すために製造ツーリングが巻かれるアイドラーロールとすることができる。その後、エンドレス製造ツーリング５２０又はベルトは、新しい成形研磨粒子４９２が充填されることになる成形研磨粒子充填及び過剰量除去セクションへと進む。

様々なアイドラーロール４１６を使用して、成形研磨粒子トランスファーロール４２２によって適用されメークコート樹脂によって第１の主表面上に保持された成形研磨粒子４９２の所定の再現可能なランダムでないパターンを第１の主表面上に有する成形研磨粒子被覆バッキング４１４を、第２のウェブ経路４３２に沿ってメークコート樹脂を硬化させるためのオーブン内へと移動することができる。任意に、別の種類の研磨粒子などの追加の研磨粒子又は希釈剤を、オーブンに入る前にメークコート樹脂上に載置するために、第２の成形研磨粒子コーターを設けることができる。第２の研磨粒子コーターは、当業者には既知であるような、ドロップコーター、スプレーコーター、又は静電コーターであり得る。その後、成形研磨粒子４９２を有する硬化したバッキングは、サイズコートの追加、サイズコートの硬化、及び被覆研磨物品の製造の当業者には既知である他の処理工程などの更なる処理の前に、第２のウェブ経路４３２に沿って任意のフェストゥーン（festoon）の中に入ることができる。

製造機４９０は、製造ツール４００、５００をベルトとして含むものとして示されているが、いくつかの代替実施形態では、製造機４９０が、製造ツール４００、５００を真空プルロール４２２上に含むことが可能である。例えば、真空プルロール４２２は、成形研磨粒子４９２が直接供給される複数のキャビティ５２０を含んでもよい。成形研磨粒子４９２は、真空で定位置に選択的に保持することができ、これは、バッキング４０６上の成形研磨粒子４９２を解放するために係合解除され得る。製造機４９０及び好適な代替物の更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１６／０３１１０８１号（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ ＭＮ）に見出すことができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

図６は、様々な実施形態による、研磨物品の製造におけるバックフィルの使用方法の流れ図である。方法６００は、６０２で複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることと、６０４でパターンを接着剤の層を含有するバッキング基材に転写することと、を含む。接着剤を硬化させる前に、複数のバックフィル粒子がバッキング基材に移送され、６０６で複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている。６０６では、接着剤を硬化させて、研磨物品を提供する。

様々な実施形態では、複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることが、複数の成形研磨粒子を分配表面上に配置されたキャビティ内に集めることを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、パターンをバッキング基材に転写する前に、真空源を使用して複数の成形研磨粒子をキャビティ内に保持することを更に含む。一実施形態では、接着剤を硬化させることは、メーク層前駆体を硬化させてメーク層を提供することを含み、本方法は、サイズ層前駆体を、メーク層のうちの少なくとも一部、複数の成形研磨粒子及び複数のバックフィル粒子の上に配置することと、サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、サイズ層を提供することと、サイズ層のうちの少なくとも一部分の上にスーパーサイズ層を適用することと、を更に含む様々な実施形態では、複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも一部は、セラミック材料、又はαアルミナ、ゾル－ゲル由来のαアルミナ、若しくはこれらの混合物、又はアルミノシリケート、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭素、ガラス、金属、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、成形研磨粒子のうちの少なくとも１つは、開口部、凹面、凸面、溝、隆起、破損面、低丸み率（low roundness factor）、又は鋭い先端を有する１つ以上の端点を有する外辺部を含む少なくとも１つの形状特徴部を含む。

成形研磨粒子は、いくつかの実施形態では、切頭三角錐（truncated triangular pyramids）として成形することができる。様々な実施形態では、バッキング基材は、ベルト又はディスクである。

図７及び図８は、様々な実施形態による、バックフィルを含む研磨物品の断面図である。図７では、バッキング７１５上に配置されたメーク層７２０を有する、研磨物品７００が本開示の方法に従って調製される。サイズ層７６０は、メーク層７２０及び研磨粒子７４０及びバックフィル粒子７４２に重なり合い、それによってそれらをバッキング７１５に固定する。任意のスーパーサイズ層７７０は、サイズ層７６０に重なり合っている。バッキング７１５は、互いに反対側の第１及び第２の主表面（７２２、７２４）を有し、メーク層７２０がそれらの上に配置されている。図７は、バッキング７１５上の成形研磨粒子７４０間の単一のバックフィル粒子７４２を示す。図８は、バッキング８１５上の成形研磨粒子８４０間の複数のバックフィル粒子８４２を示す。バックフィル粒子の他の数、種類、及びサイズは、本主題の範囲から逸脱することなく、成形研磨粒子の間にあることができる。

図１Ａ及び１Ｂは、切頭角錐形に一致する正三角形としての成形研磨粒子１００の一例を示す。図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、成形研磨粒子１００は、三角形底面１０２、三角形上面１０４、並びに三角形底面１０２（正三角形として示されているが、不等辺三角形、鈍角三角形、二等辺三角形、及び直角三角形も可能である）及び三角形上面１０４を接続する複数の傾斜した側面１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃによって境界される切頭正三角錐（truncated regular triangular pyramid）を含む。傾斜角１０８Ａは、側面１０６Ａの三角形底面１０２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１０８Ｂ及び１０８Ｃ（どちらも図示されていない）は、側面１０６Ｂ及び１０６Ｃの三角形底面１０２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。成形研磨粒子１００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、サイドエッジ１１０Ａ、１１０Ｂ、及び１１０Ｃは、約０．５μｍ～約８０μｍ、約１０μｍ～約６０μｍ、又は約０．５μｍ、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、又は約８０μｍより小さいか、それと等しいか、又はそれより大きい範囲の平均曲率半径を有する。

図１Ａ及び図１Ｂに示される実施形態では、側面１０６Ａ、１０６Ｂ、及び１０６Ｃ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１０２との二面角をなす。しかしながら他の二面角（９０度を含む）も同じく使用され得ることは認識されるであろう。加えて、本主題の範囲から逸脱することなく、他の三角形形状（直角三角形、二等辺三角形など）が使用されてもよい。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。側面１０６、底面１０２、及び上面１０４を接続するエッジは、任意の好適な長さを有することができる。例えば、エッジの長さは、約０．５μｍ～約２０００μｍ、約１５０μｍ～約２００μｍ、又は約０．５μｍ、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１０５０、１１００、１１５０、１２００、１２５０、１３００、１３５０、１４００、１４５０、１５００、１５５０、１６００、１６５０、１７００、１７５０、１８００、１８５０、１９００、１９５０、若しくは約２０００μｍより小さいか、それと等しいか、又はそれより大きい範囲にあり得る。

図２Ａ～２Ｅは、四面体研磨粒子として成形された、成形研磨粒子２００の斜視図である。図２Ａ～２Ｅに示されるように、成形研磨粒子２００は、正四面体として成形される。図２Ａに示されるように、成形研磨粒子２００Ａは、４つの頂点（２４０Ａ、２４２Ａ、２４４Ａ、及び２４６Ａ）で終端する６つのエッジ（２３０Ａ、２３２Ａ、２３４Ａ、２３６Ａ、２３８Ａ、及び２３９Ａ）によって結合された４つの面（２２０Ａ、２２２Ａ、２２４Ａ、及び２２６Ａ）を有する。面のそれぞれは、エッジの他の３つの面に接触する。正四面体（例えば、６つの等しいエッジ及び４つの面を有する）が図２Ａに描かれているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、四面体研磨粒子２００は、不整四面体（例えば、異なる長さのエッジを有する）として成形することができる。

ここで図２Ｂを参照すると、成形研磨粒子２００Ｂは、４つの頂点（２４０Ｂ、２４２Ｂ、２４４Ｂ、及び２４６Ｂ）で終端する６つのエッジ（２３０Ｂ、２３２Ｂ、２３４Ｂ、２３６Ｂ、２３８Ｂ、及び２３９Ｂ）によって結合された４つの面（２２０Ｂ、２２２Ｂ、２２４Ｂ、及び２２６Ｂ）を有する。面のそれぞれは凹状であり、各々の共通のエッジで他の３つの面に接触する。四面体対称性（tetrahedral symmetry）（例えば、三重対称性（threefold symmetry）の４つの回転軸、及び対称性の６つの反射面）を有する粒子が図２Ｂに描かれているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、成形研磨粒子２００Ｂは、残りが平面状である、１つ、２つ、又は３つの凹面を有することができる。

ここで図２Ｃを参照すると、成形研磨粒子２００Ｃは、４つの頂点（２４０Ｃ、２４２Ｃ、２４４Ｃ、及び２４６Ｃ）で終端する６つのエッジ（２３０Ｃ、２３２Ｃ、２３４Ｃ、２３６Ｃ、２３８Ｃ、及び２３９Ｃ）によって結合された４つの面（２２０Ｃ、２２２Ｃ、２２４Ｃ、及び２２６Ｃ）を有する。面のそれぞれは、凸状であり、各々の共通のエッジで他の３つの面に接触する。四面体対称性を有する粒子が図２Ｃに描かれているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、成形研磨粒子２００Ｃは、残りが平面状又は凹状である、１つ、２つ、又は３つの凸面を有することができる。

ここで図２Ｄを参照すると、成形研磨粒子２００Ｄは、４つの切頭頂点（２４０Ｄ、２４２Ｄ、２４４Ｄ、及び２４６Ｄ）で終端する６つのエッジ（２３０Ｄ、２３２Ｄ、２３４Ｄ、２３６Ｄ、２３８Ｄ、及び２３９Ｄ）で結合された４つの面（２２０Ｄ、２２２Ｄ、２２４Ｄ、及び２２６Ｄ）を有する。四面体対称性を有する粒子が図２Ｄに描かれているが、他の形状も許容されることが認識される。例えば、成形研磨粒子２００Ｄは、残りが平面状である、１つ、２つ、又は３つの凸面を有することができる。

図２Ａ～２Ｄの描写からの誤差が存在し得る。このような成形研磨粒子２００の一例が図２Ｅに描かれており、４つの頂点（２４０Ｅ、２４２Ｅ、２４４Ｅ、及び２４６Ｅ）で終端する６つのエッジ（２３０Ｅ、２３２Ｅ、２３４Ｅ、２３６Ｅ、２３８Ｅ、及び２３９Ｅ）によって結合された４つの面（２２０Ｅ、２２２Ｅ、２２４Ｅ、及び２２６Ｅ）を有する、成形研磨粒子２００Ｅを示している。面のそれぞれは、各々の共通のエッジで、他の３つの面に接触する。面、エッジ、及び頂点のそれぞれは、不規則な形状を有する。

成形研磨粒子２００Ａ～２００Ｅのいずれにおいても、エッジは、同じ長さでも異なる長さでもよい。エッジのいずれかの長さは、任意の好適な長さであり得る。一例として、エッジの長さは、約０．５μｍ～約２０００μｍ、約１５０μｍ～約２００μｍ、又は約０．５μｍ、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１０５０、１１００、１１５０、１２００、１２５０、１３００、１３５０、１４００、１４５０、１５００、１５５０、１６００、１６５０、１７００、１７５０、１８００、１８５０、１９００、１９５０、若しくは約２０００μｍより小さいか、それと等しいか、又はそれより大きい範囲にあり得る。成形研磨粒子２００Ａ～２００Ｅは、同じサイズでも異なるサイズでもよい。

成形研磨粒子１００又は２００のいずれかは、任意の数の形状特徴部を含むことができる。形状特徴部は、成形研磨粒子１００又は２００のいずれかの切削性能を改善するのに役立ち得る。好適な形状特徴部の例としては、開口部、凹面、凸面、溝、隆起、破損面、低丸み率、又は鋭い先端を有する１つ以上の端点を有する外辺部が挙げられる。個々の成形研磨粒子は、これらの特徴部のうちの任意の１つ以上を含むことができる。

成形研磨粒子１００又は２００のいずれも、同じ材料を含んでもよく、又は異なる材料を含んでもよい。成形研磨粒子１００又は２００は、多くの好適な方法で形成することができ、例えば、成形研磨粒子１００又は２００は、複数操作プロセスに従って製造することができる。このプロセスは、任意の材料又は前駆体分散材料を使用して実施することができる。簡潔に述べると、成形研磨粒子１００又は２００がモノリシックセラミック粒子である実施形態の場合、このプロセスは、対応する物に変換することができる種晶添加又は種晶非添加の前駆体分散体（例えば、αアルミナに変換することができるベーマイトゾル－ゲル）のいずれかを作製する操作と、成形研磨粒子１００の所望の外形を有する１つ以上の金型キャビティを前駆体分散体で充填する操作と、前駆体分散体を乾燥させて前駆体成形研磨粒子を形成する操作と、前駆体成形研磨粒子１００を金型キャビティから取り出す操作と、前駆体成形研磨粒子１００をか焼して、か焼された前駆体成形研磨粒子１００又は２００を形成する操作と、次いで、か焼された前駆体成形研磨粒子１００又は２００を焼結して、成形研磨粒子１００又は２００を形成する操作と、を含み得る。次に、このプロセスを、αアルミナ含有成形研磨粒子１００又は２００に関連して、より詳細に説明する。他の実施形態では、金型キャビティをメラミンで充填して、メラミン成形研磨粒子を形成してもよい。

このプロセスは、セラミックに変換することができる前駆体の種晶添加又は種晶非添加の分散体のいずれかを提供する操作を含むことができる。前駆体が種晶添加される例では、前駆体に、鉄の酸化物を種晶添加することができる。前駆体分散体は、揮発性成分である液体を含むことができる。一例では、揮発性成分は水である。分散体は、分散体の粘度を十分に低くし、金型キャビティの充填及び金型表面の複製を可能にするために十分な量の液体を含むことができるが、後に続く液体の金型キャビティからの取り出しが非常に高価になるような大量の液体を含むことができない。一例において、前駆体分散体は、２重量％～９０重量％の、酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト）粒子等のセラミックに変換することができる粒子、及び少なくとも１０重量％、又は５０重量％～７０重量％、又は５０重量％～６０重量％の、水等の揮発性成分を含む。逆に、いくつかの実施形態において、前駆体分散体は、３０重量％～５０重量％又は４０重量％～５０重量％の固形分を含む。

好適な前駆体分散体の例としては、酸化ジルコニウムゾル、酸化バナジウムゾル、酸化セリウムゾル、酸化アルミニウムゾル、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な酸化アルミニウム分散体としては、例えば、ベーマイト分散体及び他の酸化アルミニウム水和物分散体が挙げられる。ベーマイトは、公知の技術によって調製すること、又は市販のものを入手することができる。市販のベーマイトの例としては、両方ともＳａｓｏｌ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から入手可能な商標名「ＤＩＳＰＥＲＡＬ」及び「ＤＩＳＰＡＬ」を有する製品、又はＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な商標名「ＨＩＱ－４０」を有する製品が挙げられる。これらの酸化アルミニウム一水和物は、比較的純粋であり、即ち、一水和物以外の水和物相を含んでいたとしても比較的少量しかなく、かつ高表面積を有する。

得られる成形研磨粒子１００又は２００の物理的特性は、概ね、前駆体分散体に使用される材料の種類に依存し得る。本明細書で使用するとき、「ゲル」は、液体中に分散した固体の３次元ネットワークである。

前駆体分散体は、改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を含んでいてもよい。改質用添加剤は、研磨粒子のいくつかの所望の特性を強化するため、又は後に続く焼結ステップの有効性を高めるために機能することができる。改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体は、水溶性塩などの可溶性塩の形態とすることができる。これらは金属含有化合物を含むことができ、マグネシウム、亜鉛、鉄、ケイ素、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、イットリウム、プラセオジム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、チタンの酸化物の前駆体、及びこれらの混合物とすることができる。前駆体分散体中に存在できるこれらの添加剤の特定の濃度は、変更することができる。

改質用添加剤又は改質用添加剤の前駆体を導入することによって、前駆体分散体はゲルになり得る。前駆体分散体はまた、蒸発によって分散体中の液体含有量を低減するために、一定期間にわたって熱を加えることによりゲルに誘導することもできる。前駆体分散体はまた、核形成剤を含んでいてもよい。本開示に好適な核形成剤としては、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を挙げることができる。核形成剤を使用する場合、その量は、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。

解膠剤を前駆体分散体に添加し、より安定なヒドロゾル又はコロイド状前駆体分散体を製造することができる。好適な解膠剤は、酢酸、塩酸、ギ酸及び硝酸等の、一塩基酸又は酸化合物である。多塩基酸も使用できるが、多塩基酸は前駆体分散体を急速にゲル化することがあり、取り扱い又は追加成分の導入を困難にする。ベーマイトの一部の市販供給源は、安定な前駆体分散体の形成を助ける（吸収されたギ酸又は硝酸等の）酸タイターを含む。

前駆体分散体は、任意の好適な手段によって形成することができる。例えば、ゾル－ゲルアルミナ前駆体の場合、酸化アルミニウム一水和物を、解膠剤を含有する水と混合することによって、又は酸化アルミニウム一水和物のスラリーを形成し、そこに解膠剤を添加することによって形成できる。

消泡剤又は他の好適な化学物質を添加し、気泡を形成する傾向又は混合中に空気が混入する傾向を低減することができる。湿潤剤、アルコール、又はカップリング剤等の追加の化学物質を必要に応じて添加することができる。

更なる操作は、少なくとも１つの金型キャビティを有する金型、又は金型の少なくとも１つの主表面に形成された複数のキャビティ（cavity）を有する金型を提供すること、を含み得る。いくつかの例では、金型は、製造ツールとして形成され、該製造ツールは、例えば、ベルト、シート、連続ウェブ、輪転グラビアロール等のコーティングロール、コーティングロール上に取り付けられたスリーブ、又はダイとすることができる。一例では、製造ツールはポリマー材料を含むことができる。好適なポリマー材料の例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、若しくはこれらの組み合わせ等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化性材料が挙げられる。一例では、ツール全体がポリマー材料又は熱可塑性材料から作製される。別の例では、前駆体分散体が乾燥している間に前駆体分散体と接触するツーリング表面、例えば複数のキャビティ表面は、ポリマー材料又は熱可塑性材料を含み、ツーリングの他の部分は、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ツーリングに適用して、例として表面張力特性を変更してもよい。

ポリマー工具又は熱可塑性製造ツールは、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、製造ツールに望ましいものの逆パターンを有することができる。マスター工具は、製造ツールと同一の方法で作製することもできる。一例では、マスター工具は、金属（例えばニッケル）で作製し、ダイヤモンドターニング加工される。一例では、マスター工具は、ステレオリソグラフィを使用して少なくとも部分的に形成される。ポリマーシート材料は、マスター工具と共に、２つを一緒に加圧成形することによりポリマー材料がマスター工具パターンでエンボス加工されるように、加熱することができる。ポリマー又は熱可塑性材料をまた、マスター工具上に押し出し又はキャスティングし（cast）、次いで加圧成形することもできる。熱可塑性材料を冷却し、固化させ製造ツールを生産する。熱可塑性製造ツールを利用する場合、熱可塑性製造ツールを歪めて寿命を制限し得るような過度の熱を生じないよう注意が必要である。

キャビティへは、金型の天面又は底面にある開口部からアクセスすることができる。いくつかの例では、キャビティは、金型の全厚にわたって延びることができる。あるいは、キャビティは、金型の厚さの一部分にわたってのみ延びることができる。一例では、天面は、実質的に一様な深さを有するキャビティを備えた金型の底面と実質的に平行である。金型のうちの少なくとも１つの側、即ちキャビティが形成される側は、揮発性成分を除去するステップの間、周囲の外気に曝露したままにすることができる。

キャビティは、成形研磨粒子１００を製造するための特定の３次元形状を有する。深さの寸法は、天面から底面の最下点までの垂直距離と等しい。所与のキャビティの深さは、一様とすることができ、又はその長さ及び／若しくは幅に沿って変化することができる。所与の金型のキャビティは、同一の形状又は異なる形状とすることができる。

更なる操作は、金型内のキャビティに前駆体分散体を（例えば、従来の技法によって）充填すること、を伴う。いくつかの例では、ナイフロールコーター又は真空スロットダイコーターを使用することができる。必要に応じて、金型からの粒子の取り出しを支援するために離型剤を使用することができる。離型剤の例としては、ピーナッツ油又は鉱油、魚油等の油、シリコーン、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、及び黒鉛が挙げられる。概して、離型剤を所望の場合、金型の１単位面積当たり、約０．１ｍｇ／ｉｎ^２（０．６ｍｇ／ｃｍ^２）～約３．０ｍｇ／ｉｎ^２（２０ｍｇ／ｃｍ^２）、又は約０．１ｍｇ／ｉｎ^２（０．６ｍｇ／ｃｍ^２）～約５．０ｍｇ／ｉｎ^２（３０ｍｇ／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油などの離型剤が、前駆体分散体が接触する製造ツーリングの表面に適用される。いくつかの実施形態において、金型の天面は、前駆体分散体で被覆される。前駆体分散体は、天面上にポンプ注入することができる。

更なる操作では、スクレーパ又はならし棒を使用し、前駆体分散体を金型のキャビティに完全に押し入れることができる。キャビティに入らない前駆体分散体の残りの部分は、金型の天面から除去し、再利用することができる。いくつかの例では、前駆体分散体のごく一部分が天面に残ることがあり、他の例において、天面には分散体が実質的にない。スクレーパ又はならし棒により適用される圧力は、１００ｐｓｉ（０．６ＭＰａ）未満、又は５０ｐｓｉ（０．３ＭＰａ）未満、又は更には１０ｐｓｉ（６０ｋＰａ）未満とすることができる。いくつかの例では、前駆体分散体の露出した表面は、天面を実質的に超えて延びていない。

これらの例では、キャビティの露出した表面は成形研磨粒子の平面になることが望まれ、キャビティを（例えば、マイクロノズルアレイを使用して）オーバーフィルし、前駆体分散体をゆっくりと乾燥させることが望ましい場合がある。

更なる操作では、揮発性成分を除去し、分散体を乾燥すること、を伴う。揮発性成分は、高速の蒸発速度により除去することができる。いくつかの例では、蒸発による揮発性成分の除去は、この揮発性成分の沸点を上回る温度で生じる。乾燥温度の上限は、金型を作製する材料によって決まることが多い。ポリプロピレンツーリングに関しては、温度はプラスチックの融点未満とするべきである。一例では、約４０～５０％の固形分の水分散体及びポリプロピレン製金型に関しては、乾燥温度は、約９０℃～約１６５℃、又は約１０５℃～約１５０℃、又は約１０５℃～約１２０℃であることができる。温度が高くなると、生産速度を改善することができるが、ポリプロピレンツーリングが劣化し、金型としての耐用寿命が制限されることもある。

乾燥中、前駆体分散体が収縮し、多くの場合、キャビティ壁からの後退（retraction）を引き起こす。例えば、キャビティが平坦な壁を有する場合、得られる成形研磨粒子１００は、少なくとも３つの凹状の主側面を有する傾向があり得る。本発明で、キャビティ壁を凹状にする（キャビティ容積が増加する）ことによって、少なくとも３つの実質的に平面の主側面を有する成形研磨粒子１００を得ることが可能であることが分かった。凹部の度合いは、概ね、前駆体分散体の固形分含有量に依存する。

更なる操作は、得られた前駆体成形研磨粒子１００を金型キャビティから取り出すこと、を伴う。前駆体成形研磨粒子１００又は２００は、重力、振動、超音波振動、真空、又は加圧空気のプロセスを、単独で又は組み合わせて金型に使用し、金型キャビティから粒子を取り出すことによって、キャビティから取り出すことができる。

前駆体成形研磨粒子１００又は２００は、金型の外で更に乾燥させることができる。前駆体分散体を、金型内で所望のレベルに乾燥させる場合には、この追加の乾燥ステップは不要である。しかし、場合によっては、この追加の乾燥ステップを採用し、金型内に前駆体分散体が滞留する時間を最低限にすることが経済的であり得る。前駆体成形研磨粒子１００又は２００は、１０～４８０分間、又は１２０～４００分間、５０℃～１６０℃、又は１２０℃～１５０℃の温度で乾燥させる。

更なる操作は、前駆体成形研磨粒子１００又は２００をか焼すること、を伴う。か焼の間、本質的に全ての揮発性材料は除去され、前駆体分散体に存在していた様々な成分が金属酸化物に変換される。前駆体成形研磨粒子１００又は２００は、概ね、４００℃～８００℃の温度に加熱され、遊離水、及び９０重量％を超える任意の結合揮発性材料が除去されるまで、この温度範囲内で維持される。任意選択のステップにおいて、含浸プロセスによって改質用添加剤を導入することが望ましい場合がある。水溶性塩は、か焼された前駆体成形研磨粒子１００の孔に含浸することによって導入できる。次いで、前駆体成形研磨粒子１００を再び予備焼成する。

更なる操作は、か焼された前駆体成形研磨粒子１００又は２００を焼結して粒子１００又は２００を形成すること、を伴い得る。ただし、前駆体が希土類金属を含むいくつかの例では、焼結は必須ではない場合がある。焼結前は、か焼された前駆体成形研磨粒子１００又は２００は完全に緻密ではなく、したがって、成形研磨粒子１００又は２００として使用するための所望の硬度に欠けている。焼結は、か焼された前駆体成形研磨粒子１００又は２００を、１０００℃～１６５０℃の温度に加熱することによって行われる。か焼された前駆体成形研磨粒子１００又は２００を焼結温度に曝露して、このレベルの変換を得るための時間の長さは、様々な要因に依存するが、５秒～４８時間が可能である。

他の実施形態において、焼結ステップの持続時間は１分間～９０分間の範囲である。焼結後、成形研磨粒子１４は、１０ＧＰａ（ギガパスカル）、１６ＧＰａ、１８ＧＰａ、２０ＧＰａ、又はこれらを超えるビッカース硬度を有することができる。

例えば、か焼温度から焼結温度まで材料を急速に加熱すること、及び前駆体分散体を遠心分離し、スラッジ及び／又は廃棄物を除去することなどの、追加の操作を使用して、記載したプロセスを変更することができる。更に、必要に応じて、２つ以上のプロセスステップを組み合わせることによってこのプロセスを変更することができる。

図３Ａは、被覆研磨物品３００の断面図である。被覆研磨物品３００は、ｘ－ｙ方向に沿って表面を画定するバッキング３０２を含む。バッキング３０２は、バッキング３０２の第１の表面上に適用された、以下メークコート３０４と称される第１のバインダーの層を有する。メークコート３０４に取り付けられた又は部分的に埋め込まれているのは、複数の成形研磨粒子２００Ａである。成形研磨粒子２００Ａが示されているが、本明細書に記載される任意の他の成形研磨粒子を被覆研磨物品３００に含めることができる。以下、任意のサイズコート３０６と称される第２のバインダー層は、成形研磨粒子２００Ａの上に分散されている。図示のように、成形研磨粒子２００Ａの大部分は、実質的に同じ方向に配向された３つの頂点（２４０、２４２、及び２４４）のうちの少なくとも１つを有する。したがって、成形研磨粒子２００Ａは、非ランダム分布に従って配向されるが、他の実施形態では、成形研磨粒子２００Ａのいずれかがバッキング３０２上でランダムに配向され得る。いくつかの実施形態では、粒子の配向の制御は、研磨物品の切断を増加させることができる。

バッキング３０２は、可撓性（flexible）又は剛性のものであり得る。可撓性バッキングを形成するのに好適な材料の例としては、ポリマーフィルム、金属箔、織布、編布、紙、加硫繊維、短繊維、連続繊維、不織布、発泡体、スクリーン、積層体、及びこれらの組み合わせが挙げられる。バッキング３０２は、被覆研磨物品３００をシート、ディスク、ベルト、パッド、又はロールの形態にすることを可能にするように成形することができる。いくつかの実施形態では、バッキング３０２は、被覆研磨物品３００をループ状に形成して、好適な研削機（suitable grinding equipment）で稼働できる研磨ベルトを作製できるように十分に可撓性とすることができる。

メークコート３０４は、成形研磨粒子２００Ａをバッキング３０２に固定し、サイズコート３０６は、成形研磨粒子２００Ａを補強するのに役立つことができる。メークコート３０４及び／又はサイズコート３０６は、樹脂性接着剤を含み得る。樹脂性接着剤は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、アクリレート樹脂、アミノプラスト樹脂、メラミン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、染色油、及びこれらの混合物から選択される１つ以上の樹脂を含むことができる。

図３Ｂは、成形研磨粒子３００の代わりに成形研磨粒子２００を含む被覆研磨物品３００Ｂの一例を示す。図示のように、成形研磨粒子２００は、成形研磨粒子２００をバッキング３０２に更に取り付け又は付着させるために適用されたサイズコート３０６を有するメークコート３０４によって、バッキング３０２に取り付けられる。図３Ｂに示されるように、成形研磨粒子２００の過半数は、片側に傾けられるか、又は片寄らせている。これにより、バッキング３０２に対して９０度未満の配向角度βを有する成形研磨粒子２００の過半数がもたらされる。

従来の研磨粒子は、例えば、約１０μｍ～約２０００μｍ、約２０μｍ～約１３００μｍ、約５０μｍ～約１０００μｍ、約１０μｍ、２０、３０、４０、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１０５０、１１００、１１５０、１２００、１２５０、１３００、１３５０、１４００、１４５０、１５００、１５５０、１６５０、１７００、１７５０、１８００、１８５０、１９００、１９５０、又は２０００μｍの値について、これ未満、これと同じ、又はこれより大きい範囲の平均直径を有し得る。例えば、従来の研磨粒子は、研磨材業界が仕様を定めた名目上の等級を有し得る。かかる研磨材業界に認められた等級分け規格としては、アメリカ規格協会（ＡＮＳＩ）規格、欧州砥粒製造協会（ＦＥＰＡ）規格、及び日本工業規格（ＨＳ）規格として知られているものが挙げられる。例示的なＡＮＳＩ等級表記（例えば、規定された名目上の等級）としては、ＡＮＳＩ １２（１８４２μｍ）、ＡＮＳＩ １６（１３２０μｍ）、ＡＮＳＩ ２０（９０５μｍ）、ＡＮＳＩ ２４（７２８μｍ）、ＡＮＳＩ ３６（５３０μｍ）、ＡＮＳＩ ４０（４２０μｍ）、ＡＮＳＩ ５０（３５１μｍ）、ＡＮＳＩ ６０（２６４μｍ）、ＡＮＳＩ ８０（１９５μｍ）、ＡＮＳＩ １００（１４１μｍ）、ＡＮＳＩ １２０（１１６μｍ）、ＡＮＳＩ １５０（９３μｍ）、ＡＮＳＩ １８０（７８μｍ）、ＡＮＳＩ ２２０（６６μｍ）、ＡＮＳＩ ２４０（５３μｍ）、ＡＮＳＩ ２８０（４４μｍ）、ＡＮＳＩ ３２０（４６μｍ）、ＡＮＳＩ ３６０（３０μｍ）、ＡＮＳＩ ４００（２４μｍ）、及びＡＮＳＩ ６００（１６μｍ）が挙げられる。例示的なＦＥＰＡ等級表記としては、Ｐ１２（１７４６μｍ）、Ｐ１６（１３２０μｍ）、Ｐ２０（９８４μｍ）、Ｐ２４（７２８μｍ）、Ｐ３０（６３０μｍ）、Ｐ３６（５３０μｍ）、Ｐ４０（４２０μｍ）、Ｐ５０（３２６μｍ）、Ｐ６０（２６４μｍ）、Ｐ８０（１９５μｍ）、Ｐ１００（１５６μｍ）、Ｐ１２０（１２７μｍ）、Ｐ１２０（１２７μｍ）、Ｐ１５０（９７μｍ）、Ｐ１８０（７８μｍ）、Ｐ２２０（６６μｍ）、Ｐ２４０（６０μｍ）、Ｐ２８０（５３μｍ）、Ｐ３２０（４６μｍ）、Ｐ３６０（４１μｍ）、Ｐ４００（３６μｍ）、Ｐ５００（３０μｍ）、Ｐ６００（２６μｍ）、及びＰ８００（２２μｍ）が挙げられる。各等級（reach grade）のおおよその平均粒径は、それぞれの等級表記に続いて括弧内に列挙されている。

成形研磨粒子１００又は２００若しくは粉砕研磨粒子は、任意の好適な材料又は材料の混合物を含むことができる。例えば、成形研磨粒子１００が、αアルミナ、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素、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－ゲル誘導研磨粒子、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、及びこれらの組み合わせから選択される材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、成形研磨粒子１００又は２００及び粉砕研磨粒子は、同じ材料を含むことができる。更なる実施形態では、成形研磨粒子１００又は２００及び粉砕研磨粒子は、異なる材料を含むことができる。

充填剤粒子もまた、研磨物品２００又は３００に含まれてもよい。有用な充填剤の例としては、金属炭酸塩（炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウムなど）、シリカ（石英、ガラスビーズ、グラスバブルズ及びガラスファイバーなど）、シリケート（タルク、粘土、モンモリロナイト、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムなど）、金属硫酸塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウムなど）、石膏、バーミキュライト、糖、木粉、水和アルミニウム化合物、カーボンブラック、金属酸化物（例えば、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化スズ、二酸化チタンなど）、金属亜硫酸塩（亜硫酸カルシウムなど）、熱可塑性粒子（ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレンブロックコポリマー、ポリプロピレン、アセタールポリマー、ポリウレタン、ナイロン粒子など）及び熱硬化性粒子（フェノールバブル、フェノールビーズ、ポリウレタンフォーム粒子など）が挙げられる。充填剤はまた、ハロゲン化物塩などの塩であってもよい。ハロゲン化物塩の例としては、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウムが挙げられる。金属充填剤の例としては、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、及びチタンが挙げられる。他の各種充填剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛、リチウムステアレート及び金属硫化物が挙げられる。いくつかの実施形態では、個々の成形研磨粒子１００又は個々の粉砕研磨粒子は、非晶質、セラミック、又は有機被覆で少なくとも部分的に被覆され得る。被覆の好適な構成成分の例としては、シラン、ガラス、酸化鉄、酸化アルミニウム、又はこれらの組み合わせが挙げられる。これらのような被覆は、バインダーの樹脂に対する粒子の加工性及び結合を助けることができる。

一部の成形研磨粒子は、ポリマー材料を含むことができ、軟質研磨粒子として特徴付けることができる。本明細書に記載の軟質成形研磨粒子は、任意の好適な材料又は材料の組み合わせを独立して含むことができる。例えば、軟質成形研磨粒子は、１つ以上の重合性樹脂を含む重合性混合物の反応生成物を含むことができる。１つ以上の重合性樹脂は、例えば、ヒドロカルビル重合性樹脂である。このような樹脂の例としては、フェノール樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエーテル樹脂、アミノプラスト樹脂（ペンダントα、β不飽和カルボニル基を含み得る）、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、アルキル樹脂、ポリエステル樹脂、乾性油、又はこれらの混合物から選択されるものが挙げられる。重合性混合物は、可塑剤、酸触媒、架橋剤、界面活性剤、穏和な研磨剤、顔料、触媒、及び抗菌剤などの追加の成分を含むことができる。

複数の成分が重合性混合物中に存在する場合、これらの成分は、混合物の任意の好適な重量百分率を占めることができる。例えば、重合性樹脂は、重合性混合物の約３５重量％～約９９．９重量％、約４０重量％～約９５重量％の範囲にあってもよく、又は約３５重量％、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、若しくは約９９．９重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。

存在する場合、架橋剤は、重合性混合物の約２重量％～約６０重量％、約５重量％～約１０重量％の範囲にあってもよく、又は約２重量％、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、若しくは約１５重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な架橋剤の例としては、Ａｌｌｎｅｘ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ、ＵＳＡの商品名ＣＹＭＥＬ ３０３ ＬＦで入手可能な架橋剤、又はＡｌｌｎｅｘ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ、ＵＳＡの商品名ＣＹＭＥＬ ３８５で入手可能な架橋剤が挙げられる。

存在する場合、穏和な研磨剤は、重合性混合物の約５重量％～約６５重量％、約１０重量％～約２０重量％の範囲にあってもよく、又は約５重量％、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、若しくは約６５重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な穏和な研磨剤の例としては、Ｉｍｅｒｙｓ Ｔａｌｃ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．，Ｔｈｒｅｅ Ｆｏｒｋｓ，Ｍｏｎｔａｎａ，ＵＳＡの商品名ＭＩＮＳＴＲＯＮ ３５３ＴＡＬＣで入手可能な穏和な研磨剤、ＵＳＧ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，ＵＳＡのＵＳＧ ＴＥＲＲＡＡＬＢＡ ＮＯ．１ ＣＡＬＣＩＵＭＳＵＬＦＡＴＥの商品名で入手可能な穏和な研磨剤、ＥＳＣＡ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．，Ｈａｔｆｉｅｌｄ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡから入手可能な再生ガラス（４０～７０グリット）、シリカ、方解石、ネフェリン、シエナイト、炭酸カルシウム、又はこれらの混合物が挙げられる。

存在する場合、可塑剤は、重合性混合物の約５重量％～約４０重量％、約１０重量％～約１５重量％の範囲にあり得るか、又は約５重量％、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、若しくは約４０重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な可塑剤の例としては、アクリル樹脂又はスチレンブタジエン樹脂が挙げられる。アクリル樹脂の例としては、ＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡの商品名ＲＨＯＰＬＥＸ ＧＬ－６１８で入手可能なアクリル樹脂、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡの商品名ＨＹＣＡＲ２６７９で入手可能なアクリル樹脂、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡの商品名ＨＹＣＡＲ ２６７９６で入手可能なアクリル樹脂、ＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡのＡＲＣＯＬ ＬＧ－６５０の商品名で入手可能なポリエーテルポリオール、又はＬｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｉｃｋｌｉｆｆｅ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡのＨＹＣＡＲ ２６３１５の商品名で入手可能なアクリル樹脂が挙げられる。スチレンブタジエン樹脂の例としては、Ｍａｌｌａｒｄ Ｃｒｅｅｋ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡの商品名ＲＯＶＥＮＥ ５９００で入手可能な樹脂が挙げられる。

存在する場合、酸触媒は、重合性混合物の約０．５重量％～約２０重量％、約５重量％～約１０重量％の範囲にあってもよく、又は約１重量％、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、若しくは約２０重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な酸触媒の例としては、塩化アルミニウム溶液又は塩化アンモニウム溶液が挙げられる。

存在する場合、界面活性剤は、重合性混合物の約０．００１重量％～約１５重量％、約５重量％～約１０重量％、の範囲にあってもよく、又は約０．００１重量％、０．０１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、若しくは約１５重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な界面活性剤の例としては、Ｉｎｎｏｓｐｅｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡの商標名ＧＥＭＴＥＸ ＳＣ－８５－Ｐの下で入手可能な界面活性剤、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡの商品名ＤＹＮＯＬ ６０４で入手可能な界面活性剤、ＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡの商品名ＡＣＲＹＳＯＬＲＭ－８Ｗで入手可能な界面活性剤、又はＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡの商品名ＸＩＡＭＥＴＥＲＡＦＥ １５２０で入手可能な界面活性剤が挙げられる。

存在する場合、抗菌剤は、重合性混合物の約０．５重量％～約２０重量％、約１０重量％～約１５重量％の範囲にあってもよく、又は約０．５重量％、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、若しくは約２０重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な抗菌剤の例としては、ジンクピリチオンが挙げられる。

存在する場合、顔料は、重合性混合物の約０．１重量％～約１０重量％、約３重量％～約５重量％の範囲にあってもよく、又は約０．１重量％、０．２、０．４、０．６、０．８、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、若しくは約１０重量％より小さいか、それに等しいか、又はそれより大きくてもよい。好適な顔料の例としては、Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡの商品名ＳＵＮＳＰＥＲＳＥ ＢＬＵＥ １５で入手可能な顔料分散体；Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡの商品名ＳＵＮＳＰＥＲＳＥ ＶＩＯＬＥＴ ２３で入手可能な色素分散体、Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，ＵＳＡの商品名ＳＵＮ ＢＬＡＣＫで入手可能な色素分散体、又はＣｌａｒｉａｎｔ Ｌｔｄ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡのＢＬＵＥ ＰＩＧＭＥＮＴ Ｂ２Ｇの商品名で入手可能な顔料分散体が挙げられる。成分の混合物は、硬化によって重合され得る。

形成された研磨粒子の特定のｚ方向回転配向は、成形研磨粒子１００又は２００を特定のｚ方向回転配向に位置付けるキャビティを使用することによって達成することができ、その結果、成形研磨粒子１００又は２００は、４、３、２、又は１配向以下などのいくつかの特定の配向でキャビティ内にのみ嵌合することができる。例えば、成形研磨粒子１００又は２００の断面よりもわずかに大きい矩形開口部は、２つの可能な１８０度の反対のｚ方向回転配向のうちの１つにて、成形研磨粒子１００又は２００を配向する矩形プレートに備えている。キャビティは、キャビティ内に位置付けられている間に成形研磨粒子１００又は２００が、約３０、２０、１０、５、２、又は１角度以下のそのｚ軸（形成された研磨粒子が開口内に位置付けられたときにスクリーンの表面に対して垂直）を中心に回転することができるように設計することができる。

様々な実施形態では、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部は、研磨粒子、実質的に研磨性ではない軟質粒子、及び／又はグラスバブルズを含む。これらの実施形態のいくつかでは、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部は、粉砕研磨粒子、成形研磨粒子、及び／又はランダム若しくは幾何学的形状を有する研磨凝集体を含んでもよい。成形研磨粒子は、以前に被覆されたか、又は材料、サイズ、形状、若しくは他の特性において異なる成形研磨粒子と同じであってもよい。

様々な実施形態では、複数のバックフィル粒子のうちのうちの少なくとも一部は、研削助剤粒子を含む。研削助剤は、微粒子材料として定義され、それを研磨物品へ添加することは、研磨の化学的及び物理的プロセスに対して著しい効果を有する。具体的には、研削助剤は、（１）研磨粒子と研磨されているワークピースとの間の摩擦を減少させ、（２）研磨粒子が「キャッピング」することを防止し、すなわち、金属粒子が研磨粒子の頂部に溶接されることを防止し、（３）研磨粒子とワークピースとの間の界面温度を低下させ、（４）粉砕力を減少させ、及び／又は（５）上述のメカニズムの相乗効果を有することができると考えられる。一般に、研削助剤の添加は、被覆研磨物品の耐用年数を増加させる。研削助剤は、多様な異なる材料を包含し、無機であっても有機であってもよい。

例示的な研削助剤としては、無機ハロゲン化物塩、ハロゲン化化合物及びポリマー、並びに有機及び無機硫黄含有材料を挙げることができる。有機又は無機であってもよい例示的な研削助剤としては、ワックス、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン及びポリ塩化ビニルのような塩素化ワックスなどのハロゲン化有機化合物、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、塩化マグネシウムなどのハロゲン化物塩、並びにスズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、及びチタンなどの金属及びそれらの合金が挙げられる。他の研削助剤の例としては、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛、並びに金属硫化物、有機及び無機リン酸塩含有材料が挙げられる。異なる研削助剤の組合せが使用されてもよい。

好ましい研削助剤としては、ハロゲン化物塩、特に、テトラフルオロホウ酸カリウム（ＫＢＦ４）、氷晶石（Ｎａ_３ＡｌＦ_６）、及びアンモニウム氷晶石［（ＮＨ_４）_３ＡｌＦ_６］が挙げられる。研削助剤として使用することができる他のハロゲン化物塩としては、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、及び塩化マグネシウムが挙げられる。他の好ましい研削助剤は、水溶性及び非水溶性研削助剤粒子から構成される研削助剤凝集体を記載する、米国特許第５，２６９，８２１号（Ｈｅｌｍｉｎら）におけるものである。他の有用な研削助剤凝集体は、複数の研削助剤粒子がバインダーと共に凝集体に結合されるものである。この種の凝集体が、米国特許第５，４９８，２６８号（Ｇａｇｌｉａｒｄｉら）に記載されている。

研削助剤として有用なハロゲン化ポリマーの例としては、ポリビニルハロゲン化物（例えば、ポリ塩化ビニル）及び米国特許第３，６１６，５８０号（Ｄｅｗｅｌｌら）に開示されているものなどのポリビニリデンハロゲン化物；米国特許第３，６７６，０９２号（Ｂｕｅｌｌ）に開示されているものなどの高塩素化パラフィンワックス；米国特許第３，７８４，３６５号（Ｃａｓｅｒｔａら）に開示されているものなどの完全に塩素化された炭化水素樹脂；並びに米国特許第３，８６９，８３４号（Ｍｕｌｌｉｎら）に開示されているポリテトラフルオロエチレン及びポリトリフルオロクロロエチレンなどのフルオロカーボンが挙げられる。

研削助剤として有用な無機硫黄含有材料としては、米国特許第３，８３３，３４６号（Ｗｉｒｔｈ）、同第３，８６８，２３２号（Ｓｉｏｕｉら）、及び同第４，４７５，９２６号（Ｈｉｃｋｏｒｙ）に様々に開示されるような、硫黄元素、硫化鉄（ＩＩ）、硫化第二銅、硫化モリブデン、硫酸カリウム等が挙げられる。本発明で使用するための有機硫黄含有材料（例えば、チオ尿素）としては、第３，０５８，８１９号（Ｐａｕｌｓｏｎ）に言及されているものが挙げられる。

異なる研削助剤の組み合わせを使用することもまた、本発明の範囲内にあり、いくつかの事例において、これは、相乗効果をもたらすことができる。研削助剤の上述の例は、研削助剤の代表的なものであることを意味し、それらは全ての研削助剤を包含することを意味するものではない。

いくつかの実施形態では、バックフィル研削助剤粒子は、凝集体研削助剤粒子（agglomerate grinding aid particle）を含む。凝集体研削助剤粒子は、バインダー中に保持された研削助剤粒子を含む。凝集体研削助剤粒子中に含まれる研削助剤粒子は、約１マイクロメートル～約１００マイクロメートルの範囲の、より好ましくは約５マイクロメートル～約５０マイクロメートルの範囲の平均粒径を有し得るが、他のサイズを使用してもよい。バインダーは、例えば、無機（例えば、ガラス質バインダー又は乾燥した無機ゾル）又はより典型的には有機であってもよい。架橋バインダーの場合、バインダーは、典型的には、対応するバインダー前駆体を硬化させることから生じる。例示的な有機バインダーとしては、感圧接着剤バインダー、接着剤（glues）、及びホットメルト接着剤バインダーが挙げられる。例示的な感圧接着剤としては、ラテックスクレープ、ロジン、ポリアクリレートエステルを含むある特定のアクリル系ポリマー及びコポリマー（例えば、ポリ（ブチルアクリレート））、ポリビニルエーテル（例えば、ポリ（ビニルｎ－ブチルエーテル））、ポリ（α－オレフィン）、シリコーン、アルキド接着剤、ゴム接着剤（例えば、天然ゴム、合成ゴム、塩素化ゴム）、及びこれらの混合物が挙げられる。例示的な熱硬化性バインダー前駆体としては、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）、アミノプラスト樹脂、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、１剤型及び２剤型ポリウレタン、アクリル樹脂（例えば、アクリルモノマー及びオリゴマー、アクリル化ポリエーテル、ペンダントα、β－不飽和基、アクリル化ポリウレタンを有するアミノプラスト樹脂）、エポキシ樹脂（ビス－マレイミド及びフルオレン－変性エポキシ樹脂を含む）、イソシアヌレート樹脂、水分硬化性シリコーン、並びにこれらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、凝集体研削助剤粒子は研磨粒子を含まないが、これは必須ではない。

凝集体研削助剤粒子はまた、研磨粒子、充填剤、希釈剤、繊維、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、カップリング剤、樹脂硬化剤、可塑剤、静電気防止剤、及び懸濁剤などの他の成分及び／又は添加剤を含んでもよい。本発明に好適な充填剤の例としては、木材パルプ、バーミキュライト、及びこれらの組み合わせ、金属炭酸塩、例えば、炭酸カルシウム、例えば、白亜、方解石、泥灰土、石灰華、大理石、及び石灰岩、カルシウム炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム；シリカ、例えば、非晶質シリカ、石英、ガラスビーズ、グラスバブルズ、及びガラスファイバー；シリケート、例えば、タルク、粘土（モンモリロナイト）、長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム；硫酸金属、例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウム；石膏；バーミキュライト、木粉、アルミニウム三水和物；金属酸化物、例えば、酸化カルシウム（石灰）、酸化アルミニウム、二酸化チタン、及び亜硫酸金属塩、例えば、亜硫酸カルシウムが挙げられる。

いくつかの実施形態では、凝集体研削助剤粒子は、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ふるいを使用して、公称選別等級に従って等級分けされる。ＡＳＴＭ Ｅ－１１は、指定の粒径に従って材料を分類するための、枠内に取り付けられた織金網の媒体を使用する試験用ふるいの設計及び構造の要件を規定している。典型的な指定は、－１８＋２０のように表すことができ、これは、凝集体研削助剤粒子が１８番ふるいに対するＡＳＴＭ Ｅ－１１仕様を満たす試験ふるいを通過し、かつ、２０番ふるいに対するＡＳＴＭ Ｅ－１１仕様を満たす試験用ふるい上で保持されることを意味する。一実施形態では、形成されたセラミック研磨粒子は、凝集体研削助剤粒子の大部分が１８号メッシュ試験用ふるいを通過し、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０号メッシュ試験用ふるい上に残るような粒径を有する。本発明の様々な実施形態では、形成されたセラミック研磨粒子は、－１８＋２０、－２０＋２５、－２５＋３０、－３０＋３５、－３５＋４０、－４０＋４５、－４５＋５０、－５０＋６０、－６０＋７０、－７０＋８０、－８０＋１００、－１００＋１２０、－１２０＋１４０、－１４０＋１７０、－１７０＋２００、－２００＋２３０、－２３０＋２７０、－２７０＋３２５、－３２５＋４００、－４００＋４５０、－４５０＋５００、又は－５００＋６３５を含む公称選別等級を有してもよい。

凝集体研削助剤粒子の形状は、ランダム又は幾何学的形状であってもよい。研磨粒子の有益な配向の可能性を改善するために、凝集体研削助剤粒子は、３以下、好ましくは２未満、より好ましくは１．５未満のアスペクト比を有する状態で、好ましくは成形され、より好ましくは精密に成形されるが、これは必須ではない。いくつかの好ましい実施形態では、凝集体研削助剤粒子は正確に成形され、凝集体研削助剤粒子を形成するために使用される金型キャビティから複製される所定の形状を有する。これらの実施形態のいくつかでは、成形された凝集体研削助剤粒子は、角錐（例えば、三角錐、四角錐、五角錐、又は六角錐）、円錐、ブロック、立方体、球体、円筒、ロッド、角柱（例えば、三角柱、四角柱、五角柱、又は六角柱）、及びこれらの切頭型などの３次元形状を有する。好ましくは、本開示による成形凝集体研削助剤粒子のうちの少なくとも１つは、角錐台形（frustopyramidal）であり、これは切頭角錐形と呼ばれる場合もある。いくつかの実施形態では、凝集体研削助剤粒子又は凝集体粒子のうちの少なくとも１つは、三角錐の角錐台形状（triangular frustopyramidal shape）、四角錐の角錐台形状（square frustopyramidal shape）、又は六角錐の角錐台形状（hexagonal frustopyramidal shape）を有する。いくつかの他の実施形態では、成形された凝集体研削助剤粒子の有用な形状の例としては、三角柱、直方体、四角柱、五角柱、及び六角柱が挙げられる。

様々な実施形態では、本開示によって提供される研磨物品は、成形研磨粒子の高さと研磨物品上のバックフィル粒子の高さとの比が、１：１０～１０：１の間、１：５～５：１、１：２～２：１、１：１．５～１．５：１、又は１：１．２～１．２：１であるように、バックフィル粒子を含む。いくつかの実施形態では、研削助剤凝集体がバックフィル粒子である場合、研削助剤凝集体のうちの少なくとも一部の高さは、成形研磨粒子の高さに近いため、これらの研削助剤凝集体は、研磨されているワークピースとの十分な相互作用を有する。

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。加えて、本明細書で使用され、かつ別の定義がなされていない表現又は用語は、説明のみを目的としたものであり、限定するものではないことが理解されるべきである。セクション見出しの任意の使用は、文書の読み取りを支援することを意図しており、限定するものとして解釈されるべきではない。更に、セクション見出しに関連する情報は、その特定のセクション内又はセクション外で生じ得る。更に、この文書内で参照されている全ての出版物、特許、及び特許文献は、あたかも参照により個別に組み込まれるかのよう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優先する。

本明細書に記載の方法において、工程は、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、本発明の原理を逸脱することなく任意の順序で実施され得る。更に、明示的な特許請求の範囲の文言が、それらが別個に実施されると記載していない限り、特定の工程は同時に行われ得る。例えば、Ｘをすると特許請求されている工程、及びＹをすると特許請求されている工程は、単一の操作内で同時に行うことができ、結果として生じるプロセスは、特許請求されているプロセスの文言上の範囲内に入ることになる。

本開示の選択した実施形態としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：
第１の実施形態では、本開示は、
バッキング基材と、
バッキング基材上の複数の粒子であって、
複数の成形研磨粒子であって、その少なくとも一部が、所定のパターンで配置されている、複数の成形研磨粒子と、
複数のバックフィル粒子であって、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている、複数のバックフィル粒子と、
複数の成形研磨粒子及び複数のバックフィル粒子を、バッキング基材に結合させる接着剤と、を含む、研磨物品を提供する。

第２の実施形態では、本開示は、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、研磨粒子を含む、第１の実施形態に記載の研磨物品を提供する。

第３の実施形態では、本開示は、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、粉砕研磨粒子を含む、第１及び第２の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第４の実施形態では、本開示は、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、実質的に研磨性ではない軟質粒子を含む、第１～第３の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第５の実施形態では、本開示は、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、研削助剤粒子を含む、第１～第４の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第６の実施形態では、本開示は、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、グラスバブルズを含む、第１～第５の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第７の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも過半数が、切頭三角錐として成形される、第１～第６の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第８の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子の成形研磨粒子のうちの少なくとも１つが厚さｔによって分離された第１の側面及び第２の側面を含み、第１の側面が三角形の外周を有する第１の面を含み、第２の側面が三角形の外周を有する第２の面を含み、厚さｔが粒子の最短の左右の寸法の長さと等しいか、又はそれより小さい、第１～第７の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第９の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子の成形研磨粒子のうちの少なくとも１つが四面体であり、４つの先端で終端する６つのエッジによって結合された４つの面を含み、４つの面のうちの各１つが４つの面のうちの３つに接触する、第１～第８の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第１０の実施形態において、本開示は、バッキング基材が、ベルトである、第１～第９の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第１１の実施形態において、本開示は、バッキング基材が、ディスクである、第１～第９の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品を提供する。

第１２の実施形態において、本開示は、研磨物品を製造する方法であって、
複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることと、
パターンを接着剤の層を含むバッキング基材に転写することと、
複数のバックフィル粒子をバッキング基材に移送させることであって、複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、複数の成形研磨粒子の間に配置されている、複数のバックフィル粒子を移送させることと、
接着剤を硬化させることと、を含む、方法を提供する。

第１３の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることが、複数の成形研磨粒子を分配表面上に配置されたキャビティ内に集めることを含む、第１２の実施形態に記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第１４の実施形態では、本開示は、パターンをバッキング基材に転写する前に、真空源を使用して複数の成形研磨粒子をキャビティ内に保持することを更に含む、第１３の実施形態に記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第１５の実施形態では、本開示は、接着剤を硬化させることが、メーク層前駆体を硬化させてメーク層を提供することを含む、第１２～第１４の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第１６の実施形態では、本開示は、
サイズ層前駆体を、メーク層、複数の成形研磨粒子及び複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部分の上に配置することと、
サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、サイズ層を提供することと、を更に含む、第１５の実施形態に記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第１７の実施形態では、本開示は、スーパーサイズ層を、サイズ層のうちの少なくとも一部分の上に適用することを更に含む、第１６の実施形態に記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第１８の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも一部が、セラミック材料を含む、第１２～第１７の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第１９の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも一部が、αアルミナ、ゾル－ゲル由来のαアルミナ、又はこれらの混合物を含む、第１２～第１８の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品の製造方法を提供する。

第２０の実施形態では、本開示は、複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも一部が、アルミノシリケート、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭素、ガラス、金属、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はこれらの組み合わせを含む、第１２～第１９の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品の製造方法を提供する。

実施形態２１では、成形研磨粒子のうちの少なくとも１つが、開口部、凹面、凸面、溝、隆起、破損面、低丸み率、又は鋭い先端を有する１つ以上の端点を有する外辺部を含む少なくとも１つの形状特徴部を含む、第１２～第２０の実施形態のいずれか１つに記載の研磨物品の製造方法を提供する。

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

Claims (21)

1. 研磨物品であって、
   バッキング基材と、
   前記バッキング基材上の複数の粒子であって、
   複数の成形研磨粒子であって、そのうちの少なくとも一部は、所定のパターンで配置されている、成形研磨粒子と、
   複数のバックフィル粒子であって、前記複数のバックフィル粒子の少なくとも一部は、前記複数の成形研磨粒子の間に配置されている、バックフィル粒子と、を含む、複数の粒子と、
   前記複数の成形研磨粒子及び前記複数のバックフィル粒子を、前記バッキング基材に結合する接着剤と、を含む、研磨物品。
2. 前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、研磨粒子を含む、請求項１に記載の研磨物品。
3. 前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、粉砕研磨粒子を含む、請求項１又は２に記載の研磨物品。
4. 前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、実質的に研磨性ではない軟質粒子を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の研磨物品。
5. 前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、研削助剤粒子を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の研磨物品。
6. 前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部が、グラスバブルズを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の研磨物品。
7. 前記複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも過半数が、切頭三角錐として成形される、請求項１～６のいずれか一項に記載の研磨物品。
8. 前記複数の成形研磨粒子の前記成形研磨粒子のうちの少なくとも１つが厚さｔによって分離された第１の側面及び第２の側面を含み、前記第１の側面が三角形の外周を有する第１の面を含み、前記第２の側面が三角形の外周を有する第２の面を含み、前記厚さｔが前記粒子の最短の左右の寸法の長さと等しいか、又はそれより小さい、請求項１～７のいずれか一項に記載の研磨物品。
9. 前記複数の成形研磨粒子の前記成形研磨粒子のうちの少なくとも１つが四面体であり、４つの先端で終端する６つのエッジによって結合された４つの面を含み、前記４つの面のうちの各１つが前記４つの面のうちの３つに接触する、請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨物品。
10. 前記バッキング基材が、ベルトである、請求項１～９のいずれか一項に記載の研磨物品。
11. 前記バッキング基材が、ディスクである、請求項１～９のいずれか一項に記載の研磨物品。
12. 研磨物品の製造方法であって、
    複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることと、
    前記パターンを接着剤の層を含むバッキング基材に転写することと、
    複数のバックフィル粒子を前記バッキング基材に移送させることであって、前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部は、前記複数の成形研磨粒子の間に配置されている、複数のバックフィル粒子を移送させることと、
    前記接着剤を硬化させることと、を含む、方法。
13. 複数の成形研磨粒子をパターンに整列させることが、前記複数の成形研磨粒子を分配表面上に配置されたキャビティ内に集めることを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記パターンを前記バッキング基材に転写する前に、真空源を使用して前記複数の成形研磨粒子を前記キャビティ内に保持することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記接着剤を硬化させることが、メーク層前駆体を硬化させてメーク層を提供することを含む、請求項１２～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. サイズ層前駆体を、前記メーク層、前記複数の成形研磨粒子及び前記複数のバックフィル粒子のうちの少なくとも一部分の上に配置することと、
    前記サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させて、サイズ層を提供することと、を更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. スーパーサイズ層を、前記サイズ層の少なくとも一部分の上に適用することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも一部が、セラミック材料を含む、請求項１２～１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記複数の成形研磨粒子のうちの少なくとも一部が、αアルミナ、ゾル－ゲル由来のαアルミナ、又はこれらの混合物を含む、請求項１２～１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記複数の成形研磨粒子の少なくとも一部が、アルミノシリケート、アルミナ、シリカ、窒化ケイ素、炭素、ガラス、金属、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１２～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記成形研磨粒子のうちの少なくとも１つが、開口部、凹面、凸面、溝、隆起、破損面、低丸み率、又は鋭い先端を有する１つ以上の端点を有する外辺部を含む少なくとも１つの形状特徴部を含む、請求項１２～２０のいずれか一項に記載の方法。

Images