JP4808848B2 - ガラス研削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
レンズ、プリズム、鏡、ＣＲＴスクリーン等の形態のガラス物品は、家庭、オフィスおよび工場で広範囲に見られる。これらの物品のガラス表面の多くは、光学的に透明で、目視可能な欠陥または欠点がない表面を必要とする光学的構成要素に使用される。欠陥、欠点、微細な掻き傷さえもガラス物品の光学的透明度に悪影響を及ぼす。ある場合には、これらの欠陥、欠点、および／または微細な掻き傷は、ガラスを通して正確に見る機能に害を及ぼす。光学的構成要素に使用されるガラス表面には、少しの欠陥、欠点、および／または掻き傷があってはならない。
【０００２】
多くのガラス表面は、湾曲しているか、あるいは丸みを有する。これらの丸みおよび湾曲は、一般的にガラス形成工程で形成される。しかし、ガラス形成工程の結果、金型分割線、粗い表面、小さな点および他の小さな欠点のような欠陥が、ガラスの外面に存在する可能性がある。これらの欠陥および／または欠点は、小さいが、ガラスの光学的透明度に悪影響を及ぼす傾向がある。このような欠陥および／または欠点を除去するために、研磨仕上工程が広く使用されてきた。研磨仕上は、研削、微細加工、および研磨の３つの主な工程に分けられる。
【０００３】
研削ステップは、所望の湾曲または丸みを完全にし、また研磨工具を用いてガラス表面を粗研削することによって鋳物欠陥を除去する。典型的に、この研磨工具は、ダイヤモンド、炭化タングステン、立方晶窒化ホウ素のような超研磨粒子を含む。しかし、粗研削工程の研磨工具はガラス表面に粗い掻き傷をもたらし、このため得られる表面は、光学的に透明な状態に直接研磨するには十分に正確でもなく、滑らかでもない。研削工程の目的は、可能な限り微細な掻き傷パターンを残しつつ、多量のガラスを迅速かつかなり正確に除去することである。次に、これらの掻き傷は、「微細加工」および「研磨」として一般に知られる後続のステップによって除去される。
【０００４】
ガラス仕上は、典型的に遊離研磨スラリを用いて行われる。遊離研磨スラリは、水のような液状媒体中に分散する複数の研磨粒子を含む。遊離スラリのために使用される最も一般的な研磨粒子は、軽石、炭化ケイ素、酸化アルミニウム等である。遊離研磨スラリは、選択的に、分散剤、潤滑剤、消泡剤等のような他の添加剤を含み得る。たいていの場合、遊離研磨スラリは、ガラス表面とラップパッドとの間に存在するように仕上られるガラス表面とラップパッドとの間に揚送される。ラップパッドは、ゴム、発泡体、重合体材料、金属、鋼等のような任意の材料から製造し得る。典型的に、ガラスワークピースおよびラップパッドの両方は、互いに対して回転する。この研削工程は、典型的に、１つまたは複数のステップから成り、各ステップは漸次微細な表面仕上をガラス上に生成する。
【０００５】
表面の粗さは、典型的に、肉眼で見えるか、あるいは見えないかもしれない掻き傷または掻き傷パターンによる。掻き傷パターンは、表面に沿った一連の峰および谷と定義し得る。ＲｔｍとＲａは研磨工業で用いられる粗さの共通の基準であるが、正確な測定手順は、表面粗さの評価において利用される装置の型式に応じて変わり得る。
【０００６】
Ｒａは、表面の粗さプロファイルが表面の平均線から逸脱する値の算術平均である平均粗さ高さ値として規定される。測定は、Ｒａｎｋ Ｔａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ器械によって設定される評価長さ内の表面の平均線の上下の両方の点で行われる。ＲａとＲｔｍ（以下に規定）は、５ミクロンの半径のダイヤモンド先端の記録装置であるプロフィルメータプローブによって測定され、結果はミクロン（μｍ）で記録される。これらの逸脱測定値は合計され、次に、平均値を得るために測定数で割算される。一般的に、Ｒａ値が低ければ、それだけ仕上は滑らかである。
【０００７】
Ｒｔは、峰から谷への最大の高さと規定される。Ｒｔｍは、５つの連続評価長さにわたって測定した、各評価長さにおける峰から谷への最大の高さの平均である。一般的に、Ｒｔｍ値が低ければ、それだけ仕上は滑らかである。同一の仕上ガラス表面の測定が、商業的に入手可能な異なる商標名のプロフィルメータで実行された場合、ＲａとＲｔｍ値の僅かな変化が生じ得るが、必ずしも生じるとは限らない。
【０００８】
全体的な仕上プロセスの最終ステップは、より滑らかで光学的に透明な表面をガラス物品上に生成する研磨ステップである。たいていの場合、この研磨ステップは、遊離スラリは、典型的に、欠陥、欠点および／または微細な掻き傷を本質的に含まない光学的に透明な表面を生成するので、遊離研磨スラリによって行われる。典型的に、遊離研磨スラリは、水の中に分散されたセリア研磨粒子を含む。
【０００９】
遊離研磨スラリは、微細加工および研磨ステップに広く利用され、光学的に透明な表面仕上をガラス物品に提供するが、遊離研磨スラリはそれに関連した多くの不都合を有する。これらの不都合は、必要とされる大量のスラリを取り扱う不便、研磨粒子の硬化を防止し、研磨界面の研磨粒子の均一な濃度を保証するために必要な撹拌、および遊離研磨スラリを調製し、取り扱い、廃棄処理するか、または回収かつリサイクルする追加装置の必要性を含む。さらに、スラリそれ自体は周期的に分析して、その品質と分散安定性を保証しなければならず、これによって追加の高価な人時が必要となる。さらに、遊離研磨スラリに接触するスラリ供給装置のポンプヘッド、バルブ、フィードライン、研削ラップおよび他の部分は、最終的に望ましくない摩耗を示す。さらに、スラリを使用するステップは、粘性の液体である遊離研磨スラリは簡単に飛び散り、収容することが難しいので、通常、非常に雑然としたものとなる。
【００１０】
遊離研磨スラリ仕上段階をラップ仕上、塗布または固定した研磨製品で代用する試みが行われてきたのは、無理もないことである。一般的に、ラップ仕上研磨材は、複数の研磨粒子を含む結合剤の中に分散された研磨コーティングを有する裏材を含む。例えば、米国特許第４，２５５，１６４号、第４，５７６，６１２号、第４，７３３，５０２号および欧州特許出願第６５０，８０３号は、種々の固定研磨物品および研磨方法を開示している。固定研磨物品を開示している他の参考文献は、米国特許第４，６４４，７０３号、第４，７７３，９２０号および第５，０１４，４６８号を含む。
【００１１】
しかし、固定研磨材は遊離研磨スラリを完全にとって代わっていない。ある場合には、固定研磨材は、光学的に透明で、本質的に欠陥、欠点および／または微細な掻き傷を含まない表面を提供しない。他の場合、固定研磨材は、ガラス物品を研磨するためにより長い時間必要とし、このため、遊離研磨スラリ使用の方が費用効果がより高い。同様に、ある場合には、固定研磨材の寿命は、固定研磨材に関連した費用が、遊離研磨スラリと比較して高いことを正当化する程には十分に長くない。かくして、ある場合には、固定研磨材は遊離研磨スラリ程には経済的に望ましくない。
【００１２】
ガラス工業が求めているのは、遊離研磨スラリに関連した不都合を示さないで、短時間の高速ストック除去を提供することによって、合理的な時間でガラス表面を有効かつ経済的に研削できる研磨物品である。
【００１３】
発明の要旨
本発明の１つの観点は、
（ａ）研磨物品の研削層とガラスワークピース表面とを接触させるステップであって、前記研削層が複数の研磨複合材を含み、前記複合材が、有機樹脂と、アルカリ金属塩、アルカリ性金属塩およびそれらの組合せから選択された金属塩と、前記研磨複合材全体にわたって均質に分散された単一（ｓｉｎｇｌｅ）ダイヤモンド研磨粒子とを含む、ステップと、
（ｂ）前記研磨物品の研削層と前記ガラスワークピース表面との間に潤滑剤を導入するステップと、
（ｃ）前記研磨物品の研削層とガラスワークピース表面とを相対移動するステップと、を含む、前記ガラスワークピース表面を研削する方法を提供する。
【００１４】
本発明の他の観点は、
（ａ）研磨物品の研削層とガラスワークピース表面とを接触させるステップであって、前記研削層が複数の研磨複合材を含み、前記複合材が有機樹脂と凝集研磨粒子とを含み、前記凝集物が、永久結合剤に分散されたダイヤモンド粒子を含む、ステップと、
（ｂ）前記研磨物品の研削層と前記ガラスワークピース表面との間に潤滑剤を導入するステップと、
（ｃ）前記研磨物品の研削層と前記ガラスワークピース表面とを相対移動するステップとを含む、前記ガラスワークピース表面を研削する方法を提供する。
【００１５】
本発明のさらにもう１つの観点は、
（ａ）研磨物品の研磨層と、約０．０７μｍの初期表面粗さＲａを有するガラスワークピース表面とを接触させるステップであって、前記研磨層が、繊維を含む裏材に一体成形された複数の研磨複合材を含み、前記研磨複合材が、有機樹脂と、セリア粒子と、アルカリ金属塩、アルカリ性金属塩およびそれらの組合せから選択された金属塩とを含む、ステップと、
（ｂ）前記研磨物品の研磨層と前記ガラスワークピース表面との間に潤滑剤を導入するステップと、
（ｃ）前記研磨物品の研磨層と前記ガラスワークピース表面とを相対移動するステップとを含む、前記ガラスワークピース表面を研磨する方法を提供する。
【００１６】
少なくとも１つの３次元研磨コーティングは複数の研磨複合材を含むことが好ましい。複数の研磨複合材は、正確な形状の複合材、不規則な形状の複合材、あるいは円筒または平坦な頂部を有する他の任意の柱状を含む正確な形状の複合材であり得る。
【００１７】
１つの好ましい方法では、研磨複合材はエポキシ結合剤を含み、一体成形されたウレタン裏材である。アクリレートおよびウレタンアクリレートも好ましい材料として使用可能である。
【００１８】
ガラスを研削するために、研磨粒子はダイヤモンド研磨粒子またはダイヤモンド凝集粒子を含むことが好ましい。選択的に、ダイヤモンド粒子は、他の非ダイヤモンド硬質研磨粒子、軟質無機研磨粒子、およびそれらの混合物とブレンドし得る。ガラスを研磨するために、研磨粒子はセリア粒子を含むことが好ましい。
【００１９】
ガラスを研削または研磨するために、研磨複合材は、約４０〜約６０重量％の充填剤、より好ましくは約５０〜約６０重量％の充填剤を含むことが好ましい。例えば、好ましい充填剤は、メタケイ酸カルシウム、白色酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカおよびそれらの組合せを含む。
【００２０】
ダイヤモンド研磨粒子は、研磨複合材に約０．１％〜１０重量％、好ましくは約２％〜４重量％存在することが好ましい。セリア研磨粒子の好ましい量は最高８５重量％である。
【００２１】
本発明の一実施態様では、ガラスを研削するための研磨物品は、１０〜１５秒、一般的に約１２秒の研削時間間隔を有するＲＰＰ手順を用いて、ガラス試験用ブランクの２００〜４００μｍのストックを除去して、約１．１μｍ以下の最終Ｒａにすることができる。
【００２２】
本発明の他の実施態様では、ガラスを研削するための研磨物品は、１０〜１５秒、一般的に約１２秒の研削時間間隔を有するＲＰＰ手順を用いて、ガラス試験用ブランクの２００μｍのストックを除去して、約０．８０μｍ以下の最終Ｒａにすることができる。
【００２３】
ガラスを研削するための本発明のさらに他の実施態様では、ダイヤモンド粒子を含む凝集物を含む研磨物品は、１０〜１５秒、一般的に約１２秒の研削時間間隔を有するＲＰＰ手順を用いて、ガラス試験用ブランクの１００μｍのストックを除去して、約０．７０μｍ以下の最終Ｒａにすることができる。
【００２４】
ガラスを研磨するための本発明のさらに他の実施態様では、セリアを含む研磨物品は、約４５秒以下、好ましくは約３０秒以下、より好ましくは約２０秒以下、さらにより好ましくは約１５秒の研磨時間間隔を用いて、０．０７μｍの表面粗さＲａを約０．００９μｍの表面粗さに低減することができる。
【００２５】
ＲＰＰ試験手順
「ＲＰＰ」試験手順は、「ＢＵＥＨＬＥＲ ＥＣＯＭＥＴ２」パワーヘッドが取り付けられた「Ｂｕｅｈｌｅｒ Ｅｃｏｍｅｔ４」変速グラインダ／ポリッシャ（両方ともＢｕｅｈｌｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｌａｋｅ Ｂｌｕｆｆ，ＩＬから商業的に入手可能）を使用する。試験は、ガラス試験用ブランクの表面積にわたって約２５．５ｐｓｉ（約１８０ｋＰａ）の界面圧力を提供する６０ポンド（２６７Ｎ）の力の５００ｒｐｍに設定されたモータ速度の条件を用いて実施される。界面圧力は、種々の条件下で試験するために増加または減少し得る。
【００２６】
Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹから商業的に入手可能な「ＣＯＲＮＩＮＧ＃９０６１」の商標名で商業的に入手可能な直径２．５４ｃｍ（１インチ）、厚さ約１．０ｃｍの３つの平坦な円形ガラス試験用ブランクが用意される。ガラス材料がグラインダ／ポリッシャのパワーヘッド内に置かれる。グラインダ／ポリッシャの１２インチ（３０．５ｃｍ）のアルミニウムプラットホームは反時計廻りに回転され、一方、ガラス試験用ブランクが固定されたパワーヘッドは３５ｒｐｍで時計回りに回転される。
【００２７】
試験される研磨物品は、２０．３ｃｍ（８インチ）の直径の円形に打ち抜かれ、約６５ジュロメータのショアＡ硬さを有する押出スラブ材発泡ウレタンの裏材パッド上に感圧接着剤で直接接着される。ウレタン製の裏材パッドは、厚さ約３０ｍｍの押出スラブ開放セル軟質発泡パッドに取り付けられる。このパッドアセンブリは、グラインダ／ポリッシャのアルミニウムプラットホームに置かれる。水道水が約３リットル／分の流速で研磨物品上に吹き付けられ、研磨物品の表面とガラス試験用ブランクとの間に潤滑が行われる。
【００２８】
ガラス試験用ブランクの初期表面仕上は、Ｔａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ，Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒ，Ｅｎｇｌａｎｄから商業的に入手可能な「ＳＵＲＴＲＯＮＩＣ３」の商標名で商業的に入手可能なダイヤモンド針プロフィロメータによって評価される。ガラス試験用ブランクの初期厚さと重量も記録される。
【００２９】
ガラス試験用ブランクは、上述のグラインダを用いて研削される。グラインダの研磨時間間隔は１０秒に設定される。しかしながら、研磨物品とガラス試験用ブランク表面との間の実時間接触は、研磨物品がガラス試験用ブランク表面で安定するまでグラインダは計時を始めないので、設定時間よりも長いかもしれない。すなわち、ガラス表面で研磨物品が若干弾んだりスキップする可能性があり、また研磨物品とガラス表面との間の接触が実質的に一定になる時点に、グラインダは計時を始める。このように、実時間研削間隔、すなわち、研磨物品とガラス表面との間の接触は約１２秒である。研削後、最終表面仕上と最終重量または厚さが各々記録される。
【００３０】
所望の仕様に実際のガラスワークピースを研削するのに必要な実時間（速度）は、使用した研磨機械、研磨物品の下の裏地パッド、研磨の回転速度、研磨対象の表面積のサイズ、接触圧、研磨材の粒度、取り除かれるガラス量、研削対象の表面の初期条件等のようないくつかの要因に依存して変化することが理解される。上述のＲＰＰ手順は、本発明による物品および方法と従来のガラス研削技術とを比較するために利用し得る基準性能特性を簡単に提供する。
【００３１】
発明の詳細な説明
本発明は、裏材と、好ましくはダイヤモンド、ダイヤモンド粒子を含む凝集物または裏材の表面に接合された結合剤の中に分散されたセリア粒子を含む少なくとも１つの３次元の研磨コーティングと、を具備する研磨物品を用いてガラス表面を仕上る、すなわち研削し、研磨する方法に関する。研磨コーティングは、結合剤先駆物質と複数の研磨粒子または研磨凝集物、好ましくはダイヤモンドまたはセリア研磨粒子またはダイヤモンド粒子を含む凝集物から形成される結合剤を含む。
【００３２】
ガラスの最終用途は、家庭または商業的環境にあり得る。ガラスは、装飾目的または構造上の目的で使用し得る。ガラスは少なくとも１つの仕上面を有する。ガラスはかなり平坦であり得るか、あるいはガラスに関連してある輪郭を有し得る。これらの輪郭は、曲線または角の形状であり得る。ガラス表面またはワークピースの実施例は、レンズ、プリズム、鏡、ＣＲＴ（陰極線管）スクリーン等のような光学的要素の部分を含む。ＣＲＴスクリーンは、テレビセット、コンピュータモニタ等のような装置で使用されるディスプレイ表面に広範囲に見られる。ＣＲＴスクリーンは、約１０ｃｍ（４インチ）〜約１００ｃｍ（４０インチ）以上のサイズ（対角線に沿って測定）の範囲である。ＣＲＴスクリーンは凸型の外面を有し、曲率半径がある。
【００３３】
次に、図を参照すると、本発明による研磨物品１０の一実施態様が図１と図２に示されている。図１は、その１つの主面で複数の研磨複合材１１を支承する一体成形された裏材１４を含む研磨物品１０の斜視図である。複合材１１は菱形であり、末端部または頂面１２と基部１３とを有する。研磨複合材１１は、有機結合剤の中に分散された複数の研磨粒子を含む。研磨粒子は、異なる研磨材料の混合物であり得る。複合材１１は、基部１３に沿って裏材１４と一体成形される。ほとんどすべての場合、裏材１４は、複合材１１の間のランドエリアとして可視である。複合材１１は、有機樹脂と研磨粒子、および充填材、顔料、カップリング剤等のような任意の追加の選択的な添加剤を含む。
【００３４】
図２は研磨物品１０の平面図であり、裏材１４に頂面１２を有する複合材１１を再び示している。複合材１１は裏材１４の全面に配置し得るか、あるいは裏材１４の一部は、図２に示したように複合材によって覆われないままにし得る。複合材１１は対称的かつ規則正しく裏材１４に配置される。
【００３５】
隣接した研磨複合材の基部１３は、裏材またはランドエリア１４によって互いに分離されることが好ましい。この分離によって、部分的に、流体媒体（例えば、潤滑剤）は研磨複合材の間を自由に流れることができる。流体媒体のこの自由流動は、切削速度が改善された表面仕上、またはガラス研削中の平坦度の増加に貢献する傾向を有する。研磨複合材の間隔は、直線ｃｍ当たり約０．３〜約１００個の研磨複合材、好ましくは直線ｃｍ当たり約０．４〜約２０個の研磨複合材、より好ましくは直線ｃｍ当たり約０．５〜約１０個の研磨複合材、さらにより好ましくは直線ｃｍ当たり約０．６〜約３．０個の研磨複合材体であり得る。研磨物品の１つの観点では、少なくとも約５個の複合材／ｃｍ２、好ましくは少なくとも１００個の複合材／ｃｍ２である。本発明のさらなる実施態様では、複合材の面積間隔は１ｃｍ２当たり約１個〜約１２，０００個の範囲である。
【００３６】
研磨複合材の１つの好適な形状は、図３に示したように、一般的に円柱であり、図３は、円形の研磨複合材３１を具備する研磨物品３０の平面図である。裏材３４は複合材３１の間に見ることができる。図３では、裏材３４（複合材の間のすべてのランドエリアを除く）の全面は、複合材３１によって覆われる。研磨複合材３１の高さは、研磨物品３０にわたって一定であるが、研磨複合材の高さは変化可能であることが好ましい。複合材の高さは、約１０〜約２５，０００μｍ（２．５ｃｍ）、好ましくは約２５〜１５，０００μｍ、より好ましくは約１００〜１０，０００μｍ、さらに好ましくは約１，０００〜約８，０００μｍの値であり得る。複合材の直径は、少なくとも円柱の複合材について、約１，０００μｍ（１．０ｍｍ）〜２５，０００μｍ（２．５ｃｍ）、好ましくは５，０００〜２０，０００μｍの値であり得る。特に好ましい形状は、約１５，９００μｍ（１．５９ｃｍ）の基部直径を有する約９，５００μｍ（０．９５ｃｍ）の高さの円柱を含む。隣接した円柱の基部の間は約３，２００μｍである。他の好ましい形状は、約６，３００μｍ（０．６３ｃｍ）の高さと、約７，９００μｍ（０．７９ｃｍ）の基部直径とを有する円柱を含む。隣接した円柱の基部の間は約２，４００μｍである。
【００３７】
図４は、楔またはパイ状の研磨物品４０の平面図である。複合材４１は、複合材の間のランドエリア４４を有するアーチ状の部分に配設される。複合材４１の形状または寸法は同一ではない。
【００３８】
ある用途では、研磨複合材内に配置されたメタルボンド研磨セグメントを含むことが望ましいかもしれない。このようなメタルボンド研磨セグメントは、得られる研磨物品の研削能力を一般的に増加する。例えば、このセグメントは、電気めっき、ホットプレス、焼結し得るか、あるいは他の任意の公知のセグメントであり得る。研磨粒子、例えばダイヤモンド粒子は、セグメントの全体にわたってランダムに分散し得るか、あるいは正確に間隔を置いて配置し得る。研磨粒子は、セグメントの全体にわたって層状にまたは均質に配置し得る。特に有用なメタルボンド研磨セグメントは、１９９７年１２月４日出願の米国特許出願通し番号第０８／９８４，８９９号の教示により製造可能である。これらのセグメントの断面は、好ましくは長方形または円形であるが、任意の形状が可能である。セグメントは研磨複合材の側縁に完全に合うこと、すなわちセグメントが複合材の頂面の上または複合材の側壁を越えて延在しないことが望ましい。代わりに、メタルボンドでなく、ガラスまたはビトリファイド結合、あるいはセラミック、あるいはガラスセラミック結合を有するセグメントを研磨複合材に含むことが望ましい。
【００３９】
図５は、裏材５４に研磨複合材５１を含む研磨物品５０の平面図である。研磨複合材５１の一部は、複合材の中に埋め込まれたメタルボンド研磨セグメント５５を有する。
【００４０】
図６Ａと図６Ｂは、複合材６１の側面図と平面図をそれぞれ示している。図６Ａは、裏材（図示せず）に隣接した基部６３と頂面６２とを有する複合材６１を示している。複合材６１は高さＨを有する。一般的に、複合材の高さは、約１０〜約３０，０００μｍ（２．５ｃｍ）、好ましくは約２５〜１５，０００μｍ、より好ましくは約１００〜１０，０００μｍの間にある。ある実施態様では、複合材６１は、僅かにテーパ形状、例えば錐体または円錐であることが望ましいかもしれない。図６Ａは、複合材６１のテーパを画定する、基部６３と側壁６６との間に内角αを有する複合材６１を示している。角度αは９０°（すなわち、複合材にテーパがない）〜約４５°であり得る。好ましくは角度αは、７５°と８９．９°であり、より好ましくは８０°〜８９．７°であり、さらにより好ましくは８０°〜８７°である。テーパ状の複合材は、使用時の複合材の破壊の制御に役に立つかもしれないこと、また複合材を成形するために使用される工具から複合材を取り除く際に役に立つことが理論化される。また図６Ａに、側壁６６が頂面６２に出会うコーナの内部半径である半径ｒが示されている。僅かに丸くされるか、丸みがつけられるコーナを有することが一般的に好ましいが、これは、丸いコーナを材料（すなわち樹脂と研磨粒子）で完全に充填し、また工具から取り除くことがより容易であると考えられるからである。
【００４１】
図６Ｂは複合材６１の平面図である。基部６３は、頂面６２の直径ＤＴよりも大きな直径ＤＯを有する。６１のような円形の複合材のために、ＤＯは、約１，０００〜約５０，０００μｍ（２．５ｃｍ）であり得る。同様に、ＤＴは、約５００〜約５０，０００μｍであり得る。正方形、長方形、三角形、星車等のような他の任意の断面形状については、複合材の直径はＤＯとＤＴとの差であり、これは、複合材６１のテーパ（直接、角度αに関係）と高さＨとによって決定される。
【００４２】
研磨複合材は好ましくは認識可能な形状を有する。当初は、研磨粒子が結合剤の表面を越えて突出しないことが好ましい。表面を研磨するために研磨物品が使用されるにつれ、複合材は崩壊して、未使用の研磨粒子を暴露する。
【００４３】
研磨複合材の形状は任意の形状であることができ、また立方体、ブロック、円筒、角柱、長方形、角錐、切頭角錐、円錐、切頭円錐、十字、または平坦な頂面を有する柱のような多くの幾何学的形状から選択し得る。他の形状は半球形であり、米国特許第５，６８１，２１７号にさらに記述されている。得られる研磨物品は、異なる研磨複合材形状の混合物を有し得る。基部の断面形状は、頂面と異なり得ることが予期される。例えば、頂面が円形であるのに対し、研磨複合材の基部は正方形であり得る。
【００４４】
研磨複合材の基部は互いに、あるいは交互に当接でき、隣接した研磨複合材の基部は、ある指定距離、すなわちランドエリアによって互いに分離し得る。理解すべきは、当接に関するこの定義が、それらの向かい合う側壁の間に接触かつ延在する共通の研磨ランド材料またはブリッジ状の構造を前記隣接した複合材が共有する構成をも網羅していることである。研磨ランド材料は、研磨複合材を形成するために使用される同一の研磨スラリから、あるいは裏材を形成するために使用されるスラリから一般的に形成される。
【００４５】
図１、図２、図４に示した研磨物品は、このような複数の物品に使用されるように設計される。これらのパイまたは楔状の物品は、３６０°の円を完成するバックアップパッドに一般的に配設される。次に、この円形の研磨物品は、ＴＶおよびＣＲＴスクリーンのようなガラスワークピースを研削するために使用される。代わりに、図３と図５に示したような物品の１つのみをバックアップパッドに配設して、バックアップパッド全体を覆うだけでよい。
【００４６】
個々の研磨複合材の形状または寸法に関係なく、裏材の表面積の好ましくは約２０％〜約９０％、より好ましくは約３０％〜約７０％、さらにより好ましくは約４０％〜約６０％が、研磨複合材によって覆われる。正確な研削工程に応じて、研削は、研磨物品の全体にわたって行われ得るか、あるいは他の領域に優先して１つの領域に集中し得る。
【００４７】
Ａ．結合剤
結合剤は、結合剤先駆物質から形成されることが好ましい。結合剤先駆物質は、未硬化または非重合状態の樹脂を含む。研磨物品の製造時、結合剤先駆物質中の樹脂は重合または硬化されて、結合剤を形成する。結合結合剤先駆物質は、凝縮硬化性樹脂、付加重合性樹脂、遊離基硬化性樹脂および／またはこのような樹脂の組合せとブレンドを含み得る。
【００４８】
好ましい結合剤先駆物質は、遊離基機構を介して重合する樹脂または樹脂混合物である。重合過程は、適切な触媒と共に結合剤先駆物質を熱エネルギまたは放射線エネルギのようなエネルギ源に暴露して開始される。
【００４９】
放射線エネルギの例としては、電子ビーム、紫外線または可視光線が挙げられる。遊離基硬化性樹脂の例としては、アクリル化ウレタン、アクリル化エポキシ樹脂、アクリル化ポリエステル、エチレン系不飽和モノマ、不飽和カルボニル側基を有するアミノプラストモノマ、少なくとも１つのアクリレート側基を有するイソシアヌレートモノマ、少なくとも１つのアクリレート側基を有するイソシアネートモノマ、およびこれらの混合物と組合せが挙げられる。アクリレートという用語は、アクリレートおよびメタクリレートを含む。
【００５０】
１つの好ましい結合剤先駆物質がウレタンアクリレートオリゴマ、またはウレタンアクリレートオリゴマとエチレン系不飽和モノマとの混合物を含む。好ましいエチレン系未飽和モノマは、単官能価アクリレートモノマ、二官能価アクリレートモノマ、三官能価アクリレートモノマ、またはそれらの組合せである。これらの結合剤先駆物質から形成された結合剤は、その所望の特性を研磨物品に与える。特に、これらの結合剤は、研磨物品の寿命の全体にわたって研磨粒子を確保するために、強靱で耐久性があり、また長持ちする媒体を提供する。この結合剤の化学的性質は、ダイヤモンド研磨粒子が、従来のほとんどの研磨粒子よりもはるかに長期間使用できるので、ダイヤモンド研磨粒子に使用する場合に特に有用である。ダイヤモンド研磨粒子と関連した長い寿命を十分に利用するために、強靭かつ耐久性のある結合剤が望ましい。かくして、ウレタンアクリレートオリゴマと、アクリレートモノマおよびダイヤモンド研磨粒子との組合せまたはブレンドによって、長持ちする耐久性のある研磨コーティングが提供される。
【００５１】
商業的に入手可能なアクリル化ウレタンの例は、Ｈｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐ．，Ｈｏｂｏｋｅｎ，ＮＪから商業的に入手可能な商標名「ＰＨＯＴＯＭＥＲ」（例えば「ＰＨＯＴＯＭＥＲ６０１０」）；ＵＣＢ Ｒａｄｃｕｒｅ Ｉｎｃ．，Ｓｍｙｒｎａ，ＧＡから商業的に入手可能な「ＥＢＥＣＲＹＬ２２０」（分子量１０００の六官能価芳香族ウレタンアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ２８４」（１，６−ヘキサンジオールジアクリレートで希釈された分子量１２００の脂肪族ウレタンジアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ４８２７」（分子量１６００の芳香族ウレタンジアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ４８３０」（テトラエチレングリコールジアクリレートで希釈された分子量１２００の脂肪族ウレタンジアクリレート）、「ＥＢＥＣＲＹＬ６６０２」（トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレートで希釈された分子量１３００の三官能価芳香族ウレタンアクリレート）、および「ＥＢＥＣＲＹＬ８４０」（分子量１０００の脂肪族ウレタンジアクリレート）；Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡから商業的に入手可能な「ＳＡＲＴＯＭＥＲ」（例えば、「ＳＡＲＴＯＭＥＲ９６３５、９６４５、９６５５、９６３−Ｂ８０、９６６−Ａ８０」等）、およびＭｏｒｔｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬから商業的に入手可能な「ＵＶＩＴＨＡＮＥ」（例えば「ＵＶＩＴＨＡＮＥ７８２」）が挙げられる。
【００５２】
エチレン系不飽和モノマまたはオリゴマ、あるいはアクリレートモノマまたはオリゴマは、単官能基、二重官能価、三官能価または四官能価、あるいはさらに高い官能価であり得る。アクリレートという用語はアクリレートとメタクリレートの両方を含む。エチレン系不飽和結合剤先駆物質は、炭素原子、水素原子および酸素原子、任意に窒素原子およびハロゲンを含むモノマおよびポリマ化合物の両方を含む。エチレン系不飽和モノマまたはオリゴマは、分子量が約４，０００未満であることが好ましく、また脂肪族モノヒドロキシ基または脂肪族ポリヒドロキシ基および不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等を含む化合物の反応から作られるエステルであることが好ましい。エチレン系不飽和モノマ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、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ビニルトルエン、エチレングリコールジアクリレート、ポリ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ジメタクリレート、ポリ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ジメタクリレート、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トリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、およびペンタエリトリトールテトラメタクリレートが挙げられる。その他のエチレン系不飽和モノマまたはオリゴマとしては、モノアリルエステル、ポリアリルエステルとポリメタリルエステル、およびジアリルフタレート、ジアリルアジペートとＮ，Ｎ−ジアリルアジパミドのようなカルボン酸のアミドが挙げられる。さらに他の窒素含有化合物としては、トリス（２−アクリル−オキシエチル）イソシアヌレート、１，３，５−トリ（２−メタクリルオキシエチル）−ｓ−トリアジン、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−ビニルピロリドンとＮ−ビニル−ピペリドン、およびＲａｄｃｕｒｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから商業的に入手可能な「ＣＭＤ３７００」が挙げられる。エチレン系不飽和希釈剤またはモノマの例は、米国特許第５，２３６，４７２号および第５，５８０，６４７号に記載されている。
【００５３】
一般的に、これらのアクリレートモノマの間の比率は、ダイヤモンド研磨粒子、および最終の研磨物品に望ましい任意の選択的な添加剤または充填剤の重量％に左右される。典型的に、これらのアクリレートモノマは、約５〜約９５重量部のエチレン系不飽和モノマに対して約５〜９５重量部のウレタンアクリレートオリゴマの範囲にある。他の可能性がある有用な結合剤および結合剤先駆物質に関する追加の情報は、ＰＣＴ国際特許第９７／１１４８４号および米国特許第４，７７３，９２０号に確認し得る。
【００５４】
アクリル化エポキシ樹脂は、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。商業的に入手可能なアクリル化エポキシ樹脂の例としては、Ｒａｄｃｕｒｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから商業的に入手可能な商標名「ＣＭＤ３５００」、「ＣＭＤ３６００」および「ＣＭＤ３７００」；またＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能な「ＣＮ１０３」、「ＣＮ１０４」、「ＣＮ１１１」、「ＣＮ１１２」と「ＣＮ１１４」が挙げられる。
【００５５】
ポリエステルアクリレートの例としては、Ｈｅｎｋｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商業的に入手可能な「ＰＨＯＴＯＭＥＲ５００７」および「ＰＨＯＴＯＭＥＲ５０１８」が挙げられる。
【００５６】
アミノプラストモノマは、少なくとも１つのα、β−不飽和カルボニル側基を有する。これらの不飽和カルボニル基は、アクリレート、メタクリレートまたはアクリルアミドタイプの基であり得る。このような材料の例としては、Ｎ−（ヒドロキシメチル）−アクリルアミド、ＮＮ’−オキシジメチレンビスアクリルアミド、オルトおよびパラアクリルアミドメチル化フェノール、アクリルアミドメチル化フェノールノボラック、またこれらの組合せが挙げられる。これらの材料は、米国特許第４，９０３，４４０号および第５，２３６，４７２号に記載されている。
【００５７】
少なくとも１つのアクリレート側基を有するイソシアヌレート、および少なくとも１つのアクリレート側基を有するイソシアネート誘導体は、米国特許第４，６５２，２７号に記載されている。好ましいイソシアヌレート材料は、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。
【００５８】
遊離基硬化性樹脂の硬化または重合の程度に応じて、結合剤先駆物質は、硬化剤（触媒または開始剤としても公知）をさらに含み得る。適切なエネルギ源にさらされた場合、硬化剤は、重合プロセスを開始する遊離基源を生成する。
【００５９】
好ましい結合剤先駆物質はエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂はオキシランリングを有し、開環反応により重合する。このようなエポキシド樹脂としては、モノマエポキシ樹脂およびポリマエポキシ樹脂が挙げられる。いくつかの好ましいエポキシ樹脂の例としては、Ｓｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸから商業的に入手可能な「ＥＰＯＮ８２８」、「ＥＰＯＮ１００４」と「ＥＰＯＮ１００１Ｆ」の商標名で商業的に入手可能な材料、プロパン、ビスフェノールのジグリシジルエーテル、およびＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから商業的に入手可能な「ＤＥＲ−３３１」、「ＤＥＲ−３３２」と「ＤＥＲ−３３４」が挙げられる。その他の適切なエポキシ樹脂としては、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から商業的に入手可能な脂環式エポキシ樹脂、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」と「ＤＥＮ−４２８」）が挙げられる。遊離基硬化性樹脂およびエポキシ樹脂のブレンドは、米国特許第４，７５１，１３８号および第５，２５６，１７０号に記載されている。
【００６０】
Ｂ．裏材料
裏材は、結合剤と研磨粒子との組合せによって形成される研磨複合材に支持体を提供する機能に役立つ。本発明に有用な裏材は、結合剤先駆物質に硬化条件を受けさせた後に結合剤に付着できなければならず、また本発明の方法で用いられる物品が、ガラス表面の輪郭、丸みおよび凹凸に合致するように、前記硬化条件を受けさせた後に可撓性であることが好ましい。
【００６１】
多くのガラス仕上用途では、裏材は、得られる研磨物品が長持ちするように、強度があり耐久性がある必要がある。さらに、ある研削用途では、裏材は、研磨物品がガラスワークピースに均一に合致し得るように、強度があり可撓性である必要がある。これは典型的に、ガラスワークピースの表面が研磨物品に対応する形状または輪郭を有する場合に正しい。裏材は、強度および順応性の上記特性を提供する、ポリマフィルム、紙、バルカンファイバ、成形またはキャストされたエラストマ、処理不織布裏材または処理布裏材であり得る。ポリマフィルムの例としては、ポリエステルフィルム、コポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム等が挙げられる。紙を含む不織布を熱硬化性または熱可塑材料で飽和させて、上記の必要な特性を提供し得る。上記の裏材料の任意のものは、充填剤、繊維、染料、顔料、界面活性剤、カップリング剤、可塑剤等の添加剤を含み得る。好ましくは、本発明のガラス研磨の研磨物品に使用される裏材は、１つ以上の種類の繊維、例えばケイ酸塩、金属、ガラス、炭素、セラミック、高モジュラスの有機物、およびそれらの任意の組合せの繊維を含む。本発明の裏材はまた、補強スクリムまたは布、例えばＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎから入手可能なＮＯＭＥＸ（商標）の布を含み得る。
【００６２】
ある場合には、一体成形された裏材、すなわち、例えば布のような裏材に複合材を独立して取り付ける代わりに、複合材に隣接して直接成形された裏材を有することが好ましいかもしれない。裏材は、複合材が成形された後に複合材の背部に成形するか、またはキャストするか、あるいは複合材と同時に成形するか、またはキャストし得る。裏材は、熱硬化性または放射線硬化性の熱可塑性物質あるいは熱硬化性樹脂から成形し得る。典型的かつ好ましい熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン系不飽和樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、ユリア−ホルムアルデヒド樹脂、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、ビスマレイミド樹脂およびこれらの混合物が挙げられる。好ましい熱可塑性樹脂の例としては、ポリアミド樹脂（例えばナイロン）、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂（ポリウレタン−ユリア樹脂を含む）が挙げられる。１つの好ましい熱可塑性樹脂は、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの反応生成物から誘導されるポリウレタンである。
【００６３】
裏材の化学的性質が複合材の化学的性質と同一あるいは類似しているかは、本発明の範囲内にある。
【００６４】
Ｃ．研磨粒子
本発明による研磨物品はまた、複数の研磨粒子または研磨凝集物を含む。図７は、本発明の研磨凝集物を示している。研磨凝集物７０は、永久結合剤７２の中に分散された単一の研磨粒子７４を含む。永久結合剤７２は、ガラス、セラミック、金属、または上述のような有機結合剤であり得る。好ましくは、単一の研磨粒子７４は単一のダイヤモンド粒子を含む。好ましくは、凝集物に用いられる単一のダイヤモンド粒子は、約１〜約１００μｍの範囲のサイズを有する。好ましい永久結合剤は、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｇｌａｓｓ Ｉｎｃ．，Ｏｌｄｓｍａｒ，ＦＬから商業的に入手可能な「ＳＰ１０８６」ガラス粉末である。
【００６５】
一般的に、１５μｍよりも大きなダイヤモンド粒子を含む凝集物粒子の平均粒度は、約１００〜約１０００μｍ、好ましくは約１００〜約４００μｍ、より好ましくは約２２５〜約３５０μｍである。しかし、１５μｍよりも小さなダイヤモンド粒子を含む凝集物粒子の平均粒度は、約２０〜約４５０μｍ、好ましくは約４０〜約４００μｍ、より好ましくは約７０〜約３００μｍである。
【００６６】
研磨凝集物は、米国特許第４，３１１，４８９号、第４，６５２，２７５号、および第４，７９９，９３９号にさらに記載されている。研磨粒子は、カップリング剤または金属またはセラミックコーティングのような表面処理剤またはコーティングを含み得る。
【００６７】
本発明に有用な研磨粒子は、約０．０１μｍ（小さい粒子）〜５００μｍ（大きい粒子）、より好ましくは約３〜約５００μｍ、さらにより好ましくは約５〜約８０μｍの平均粒度を有することが好ましい。時折、研磨粒子の粒度は、「メッシュ」または「グレード」として報告され、その両方は、周知の研磨粒子のサイジング方法である。研磨粒子は、少なくとも８、より好ましくは少なくとも９のモース硬度を有することが好ましい。このような研磨粒子の例は、溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、加熱処理酸化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミナジルコニア、酸化鉄、ダイヤモンド（天然および合成）、セリア、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、およびそれらの組合せである。
【００６８】
ガラス研削のために、研磨物品は、ダイヤモンド研磨粒子またはダイヤモンドを含む研磨凝集物を使用することが好ましい。これらのダイヤモンド研磨粒子は、天然または合成して作製したダイヤモンドであることが可能であり、また「樹脂結合ダイヤモンド」、「ソーブレードグレードダイヤモンド」または「金属結合ダイヤモンド」であると考えることが可能である。単一のダイヤモンドは、それらに対応したブロック状の形状、あるいは代わりにニードル状の形状を有し得る。単一のダイヤモンド粒子は、金属コーティング（例えば、ニッケル、アルミニウム、銅等）、無機コーティング（例えば、シリカ）または有機コーティングなどの表面コーティングを含み得る。本発明の研磨物品は、ダイヤモンドと他の研磨粒子とのブレンドを含み得る。ガラス研磨については、研磨物品はセリア研磨粒子を使用することが好ましい。
【００６９】
３次元の研磨コーティング、すなわち研磨複合材は、約０．１〜９０重量部の研磨粒子または凝集物と、約１０〜９９．９重量部の結合剤とを含むことができ、ここで用語「結合剤」は、研磨粒子以外の任意の充填剤および／または他の添加剤を含む。しかし、ダイヤモンド研磨粒子に伴う費用のため、研磨コーティングは約０．１〜５０重量部の研磨粒子と約５０〜９９．９重量部の結合剤を含むことが好ましい。より好ましくは、研磨コーティングは、約１〜３０重量部の研磨粒子または凝集物と、約７０〜９９重量部の結合剤とを含み、さらにより好ましくは、研磨コーティングは、約１．５〜１０重量部の研磨粒子または凝集物と、約９０〜９８．５重量部の結合剤とを含む。特に有用な範囲のダイヤモンド研磨粒子は、研磨複合材の２〜４重量％のダイヤモンドである。本発明の研磨物品が研磨複合材の主要研磨材としてセリア粒子を含むならば、セリア粒子は、１〜９５重量部、より好ましくは１０〜９５重量部の量で存在することが好ましく、残りは結合剤である。
【００７０】
Ｄ．添加剤
本発明の研磨コーティングおよび裏材は、研磨粒子表面改質添加剤、カップリング剤、充填剤、膨張剤、繊維、静電防止剤、硬化剤、沈殿防止剤、光増感剤、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、紫外線安定剤、および抗酸化剤のような任意の添加剤をさらに含み得る。これらの材料の量は所望の特性を提供するように選択される。
【００７１】
カップリング剤は、結合剤と研磨粒子との間に会合橋を提供し得る。さらに、カップリング剤は、結合剤と充填剤粒子との間に会合橋を提供し得る。カップリング剤の例としては、シラン、チタネートおよびジルコアルミネートが挙げられる。カップリング剤を混和する種々の手段がある。例えば、カップリング剤は結合剤先駆物質に直接添加し得る。研磨コーティングは、約０〜３０重量％、好ましくは０．１〜２５重量％のカップリング剤を含み得る。代わりに、カップリング剤は充填粒子または研磨粒子の表面に加え得る。研磨粒子は、研磨粒子およびカップリング剤の重量に基づき、約０〜３重量％のカップリング剤を含み得る。商業的に入手可能なカップリング剤の例としては、ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴから商業的に入手可能な「Ａ１７４」および「Ａ１２３０」が挙げられる。商用のカップリング剤のさらに別の例は、Ｋｅｎｒｉｃｈ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｂａｙｏｎｎｅ，ＮＪから商業的に入手可能な商標名「ＫＲ−ＴＴＳ」のイソプロピルトリイソステロイルチタン酸である。
【００７２】
さらに研磨コーティングは、任意に充填剤を含み得る。充填剤は微粒子材料であり、０．１〜５０μｍ、典型的に１〜３０μｍの範囲の平均粒度を一般的に有する。本発明に有用な充填剤の例としては、金属炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム（チョーク）、方解石、マール、トラバーチン、大理石、および石灰岩）；炭酸マグネシウムカルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（例えば、水晶、ガラスビーズ、ガラス気泡、ガラス繊維）、ケイ酸塩（例えば、滑石、粘土（モントモリロン石）；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、ケイ酸リチウム、および含水および無水ケイ酸カリウム）、金属硫酸塩（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３水和物、カーボンブラック、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、酸化スズ（例えば、酸化第２スズ）；二酸化チタン））、および金属亜硫酸塩（例えば、亜硫酸カルシウム）、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、ポリプロピレン、アセタールポリマ、ポリウレタン、ナイロン粒子）および熱硬化性粒子（例えば、フェノール気泡、フェノールビーズ、ウレタンフォーム粒子）等である。充填剤はまた、ハロゲン化物塩のような塩であり得る。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、カリウムテトラフルオロボレート、ナトリウムテトラフルオロボレート、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、錫、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄チタンが挙げられる。その他の充填剤は、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛および金属硫化物を含む。研磨コーティングは、好ましくは約４０〜６０重量％の充填材、より好ましくは約４５〜６０重量％の充填材、最も好ましくは約５０〜６０重量％の充填材を含む。好ましい充填剤は、メタケイ酸カルシウム、酸化白色アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカおよびそれらの組合せを含む。特に好ましい充填剤の組合せは、メタケイ酸カルシウムと酸化白色アルミニウムである。
【００７３】
沈殿防止剤の一例は、１ｇ当たり１５０ｍ２未満の表面積を有する非晶質シリカ粒子であり、「ＯＸ−５０」の商標名でＤｅＧｕｓｓａ Ｃｏｒｐ．，Ｒｉｄｇｅｆｉｅｌｄ Ｐａｒｋ，ＮＪから商業的に入手可能である。沈殿防止剤の添加は、研磨スラリの全体の粘度を低下し得る。沈殿防止剤の使用については、米国特許第５，３６８，６１９号にさらに記載されている。
【００７４】
ある実施態様では、研磨粒子の定着を制御できる研磨スラリを形成することが望ましいかもしれない。一例として、全体にわたって均質に混合されたダイヤモンド研磨粒子を有する研磨スラリの形成が可能であり得る。スラリから複合材と裏材とを鋳造または成形した後、ダイヤモンド粒子がもはや定着し得ない点に有機樹脂が硬化した時点において、ダイヤモンド粒子が裏材から離れており、また複合材の中にのみ位置するように、ダイヤモンド粒子は制御速度で定着し得る。
【００７５】
結合剤先駆物質は、硬化剤をさらに含み得る。硬化剤は、結合剤先駆物質が結合剤に変換されるように、重合あるいは架橋プロセスを開始し、また完成するのを助ける材料である。用語「硬化剤」は、開始剤、光開始剤、触媒および活性剤を網羅する。硬化剤の量および種類は、結合剤先駆物質の化学的性質に主に依存する。
【００７６】
１つまたは複数のエチレン系不飽和モノマまたは１つまたは複数のオリゴマの重合は、遊離基機構を介して行われる。エネルギ源が電子ビームである場合、電子ビームは、重合を開始する遊離基を発生する。しかし、結合剤先駆物質が電子ビームに暴露される場合に開始剤を使用することは、本発明の範囲に含まれる。エネルギ源が熱、紫外線または可視光線である場合、遊離基を生成するために開始剤が存在しなければならない。紫外線または熱に暴露したときに遊離基を生成する開始剤（つまり光開始剤）の例としては、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ニトロソ化合物、ハロゲン化アシル、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール、クロロトリアジン、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノン、およびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。紫外線に暴露したときに遊離基を生成する商業的に入手可能な光開始剤の例としては、Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ，ＮＪから商業的に入手可能な「ＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１」および「ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４」の商標名と、Ｍｅｒｃｋ＆Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｒａｈｗａｙ，ＮＪから商業的に入手可能な商標名「ＤＡＲＯＣＵＲ１１７３」とを有する光開始剤が挙げられる。可視光線に暴露したときに遊離基を生成する開始剤の例は、米国特許第４，７３５，６３２号に確認し得る。可視光線に暴露したときに遊離基を生成するもう１つの光開始剤は、Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能な商標名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９」である。
【００７７】
典型的に、開始剤は、結合剤先駆物質の重量に基づき０．１〜１０重量％、好ましくは２〜４重量％の範囲の量で使用される。さらに、開始剤は、研磨粒子および／または充填粒子のような任意の微粒子材料を加える前に、結合剤先駆物質中に分散することが好ましく、均一に分散することがより好ましい。
【００７８】
一般的に、結合剤先駆物質は放射線エネルギ、好ましくは紫外線または可視光線に暴露することが好ましい。ある場合には、特定の研磨粒子および／または特定の添加剤は、紫外線および可視光線を吸収し、結合剤先駆物質を適切に硬化させることが難しくなる。この現象は、セリア研磨粒子および炭化珪素研磨粒子に特に当てはまる。きわめて意外なことだが、ホスフェート含有光開始剤、特にアシルホスフィン酸化物含有光開始剤を使用すると、上記の問題が解決される傾向があることが分かった。このような光開始剤の一例は、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣから「ＬＵＣＩＲＩＮ ＴＰＯ」の商標名で商業的に入手可能な２，４，６−トリメチルベンゾイルジフエニルホスフィン酸化物である。商業的に入手可能なアシルホスフィン酸化物のその他の例としては、商標名「ＤＡＲＯＣＵＲ４２６３」および「ＤＡＲＯＣＵＲ４２６５」を有するものが挙げられ、共にＭｅｒｃｋ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能である。
【００７９】
選択的に、硬化性組成物は、空気中で、または窒素のような不活性大気中で重合に影響を及ぼす感光剤または光開始剤系を含み得る。これらの感光剤または光開始剤系は、カルボニル基または第三アミノ基およびこれらの混合物を有する化合物を含む。カルボニル基を有する好ましい化合物としては、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジル、ベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、キサントン、チオキサントン、９，１０−アントラキノン、および感光剤として作用可能な他の芳香族ケトンがある。好ましい第三アミンとしては、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、フェニルメチル−エタノールアミン、およびジメチルアミノエチルベンゾアートがある。一般的に、感光剤または光開始剤系の量は、結合剤先駆物質の重量に基づき約０．０１〜１０重量％、より好ましくは０．２５〜４．０重量％の範囲にあり得る。感光剤の例としては、すべてＢｉｄｄｌｅ Ｓａｗｙｅｒ Ｃｏｒｐ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹから商業的に入手可能な「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ ＩＴＸ」、「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ ＱＴＸ」、「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ ＰＴＸ」および「ＱＵＡＮＴＩＣＵＲＥ ＥＰＤ」の商標名を有する感光剤が挙げられる。
【００８０】
研磨製品を製造する第１のステップは、研磨スラリを用意することである。研磨スラリは、任意の適切な混合技術を用いて結合剤先駆物質、研磨粒子および任意の添加剤を結合して製造される。混合技術の例としては、低剪断および高剪断混合があるが、高剪断混合が好ましい。研磨スラリの粘度を下げるために、混合ステップと組み合わせて、超音波のエネルギも利用し得る。典型的に、研磨粒子または凝集物は結合剤先駆物質内に徐々に加えられる。研磨スラリは、結合剤先駆物質、研磨粒子または凝集物、および任意の添加剤の均質な混合物であることが好ましい。必要ならば、水分および／または溶剤を添加して粘度を低下し得る。研磨スラリ内の気泡の量は、混合ステップ中または混合ステップ後に真空引きすることによって最小限にし得る。ある場合には、一般的に約３０℃〜約１００℃の範囲で研磨スラリを加熱して粘度を低下させることが好ましい。十分に塗布でき、また研磨粒子または凝集物および他の充填剤が塗布前に定着しないような流動性を保証するために、塗布前に研磨スラリを監視することが重要である。
【００８１】
ダイヤモンド凝集物は、一時的結合剤、永久結合剤（例えば、ガラス、セラミック、金属）、および単一の研磨粒子と、十分な量の溶剤、通常は水とを共に混合して、成形可能なペーストを造るように成分を湿潤することによって一般的に製造される。しかし、永久結合剤が有機結合剤であるならば、一時的結合剤は必要ではない。成形可能なペーストは適切な金型の中に配置されて、空気乾燥され、また硬化した凝集物が取り除かれる。次に、凝集物はスクリーンのような分類手段を用いて個々の凝集物に分離され、次に、空気中で燃焼されて、最終の乾燥した凝集物を製造する。有機永久結合剤の場合、粒子は燃焼されずに、有機結合剤を硬化するような方法で処理される。
【００８２】
研磨複合材を含む研磨物品を製造する１つの方法は、製造工具または複数のキャビティを含む金型を使用する。これらのキャビティは、所望の研磨複合材と本質的に逆の形状であり、研磨複合材の形状を生成する役割を担っている。平方単位面積当たりのキャビティの数は、平方単位面積当たり対応する数の研磨複合材を有する研磨物品をもたらす。これらのキャビティは、円筒、ドーム、角錐、長方形、切頭角錐、角柱、立方体、円錐、切頭円錐のような幾何学的形状、または三角形、正方形、円、長方形、六角形、八角形等である頂面断面の任意の形状を有することが可能である。キャビティの寸法は、平方単位面積当たり所望の数の研磨複合材に達するように選択される。キャビティは、隣接したキャビティの間に間隔を有するドット状のパターンで存在できるか、あるいはキャビティは互いに当接し得る。
【００８３】
研磨スラリは、ダイ塗布、真空ダイ塗布、吹付塗布、ロール塗布、転写塗布、ナイフ塗布等のような従来の技術によって、金型のキャビティ内に塗布し得る。もし金型があるいは平坦な頂部あるいは相対的に直線の側壁を有する空洞を備えるなら、次にへ被着の間に減圧を使用するべきことが好ましいがどんな空気罠でも最小にする。金型が平坦な上面を有するか、または比較的直線状の側壁を有する場合、塗布時に真空を使用して、空気の閉じ込めを最小限にすることが好ましい。
【００８４】
金型は、ベルト、シート、連続シートまたはウェブ、輪転グラビアロールのような塗布ロール、塗布ロール上に取り付けられたスリーブ、またはダイであることができ、また金型は、ニッケルめっき表面を含む金属、合金、セラミックまたはプラスチックであり得る。製造工具、その製造、材料等のさらなる情報は、米国特許第５，１５２，９１７号および第５，４３５，８１６号に確認し得る。
【００８５】
研磨スラリが熱硬化性結合剤先駆物質を含む場合、結合剤先駆物質は硬化または重合される。この重合は、一般的に、エネルギ源に暴露して開始される。一般的に、エネルギの量は、結合剤先駆物質の化学的性質、研磨スラリの寸法、研磨粒子の量および種類、任意の添加剤の量および種類のようないくつかの要因に関係する。放射線エネルギは１つの好ましいエネルギ源である。放射エネルギ源は電子ビーム、紫外線、または可視光線を含む。
【００８６】
研磨物品を製造するための製造工具の使用に関するその他の詳細は、製造される塗布研磨物品が製造工具の逆のレプリカである米国特許第５，１５２，９１７号と、第５，４３５．８１６号とに記載されている。
【００８７】
研磨物品は、ガラス研削に所望の構成に応じて、所望の形状または形態に転換し得る。この転換は、細断、ダイカット、または任意の適切な手段によって実施し得る。
【００８８】
本発明の研磨物品は、一体成形の裏材を有することが好ましく、すなわち研磨複合材は、複合材がなお金型のキャビティ内にある間に、複合材の上に鋳造または成形される樹脂裏材に直接接合される。好ましくは、研磨複合材の有機樹脂が完全に硬化する前に、裏材が成形されて、複合材と裏材との間のより優れた接着を可能にする。裏材の適切な接着を保証するために裏材を鋳造する前に、複合材の表面にプライマまたは接着促進剤を含むことが望ましいかもしれない。
【００８９】
裏材は、好ましくは約１ｍｍ〜２ｃｍの厚さ、より好ましくは約０．５〜１ｃｍの厚さである。得られた研磨物品は、それに対応する曲率または半径を有し得る任意のバックアップパッドに対する適合を可能にするように、弾性的であり、順応できなければならない。ある場合には、予備成形された曲率を有する裏材を成形することが望ましいかもしれない。
【００９０】
裏材は、複合材と同一の樹脂から鋳造または成形し得るか、あるいは異なる材料から鋳造し得る。特に有用な裏材樹脂の例としては、ウレタン、エポキシ樹脂、アクリレートおよびアクリル化ウレタンが挙げられる。研磨粒子は一般的に研削目的のために使用されないので、裏材は、その中に研磨粒子を含まないことが好ましい。しかし、充填材、繊維、または他の添加剤を裏材に組み込むことが可能である。裏材と研磨複合材との間の接着を増加するように、繊維を裏材に組み込むことが可能である。本発明の裏材に有用な繊維の例としては、ケイ酸塩、金属、ガラス、炭素、セラミックおよび有機材料から造られる繊維が挙げられる。裏材に使用するための好ましい繊維は、ケイ酸カルシウム繊維、鋼繊維、ガラスファイバ、炭素繊維、セラミックファイバ、および高モジュラスの有機繊維である。
【００９１】
ある用途では、成形された裏材の中にスクリム材料等を含むことによって達成できる、より耐久性があり、また剪断抵抗性の裏材を有することが望ましいかもしれない。裏材の成形時に、すでに樹脂で満たされたキャビティ（しかし硬化されていない）にわたってスクリムまたは他の材料を配置し、次に、スクリムにわたって他の樹脂層を加えることが可能であるか、あるいは、未硬化の成形された裏材にわたってスクリムまたは他の材料を配置することが可能である。任意のスクリムまたは添加裏材料は、裏地樹脂が材料を貫通し、巻き込むことを可能にする程度に十分に多孔性であることが好ましい。
【００９２】
有用なスクリム材料は、一般的に、軽量の目の粗い織物である。適切な材料は、金属またはワイヤメッシュ、木綿、ポリエステル、レーヨン、ガラス布のような織物、あるいは繊維のような他の補強材を含む。スクリムまたは補強材は、スクリムに対する樹脂の接着を増大するために前処理し得る。
【００９３】
ガラス研削の典型的な方法
ガラス表面の研削に使用される本発明の研磨物品は、驚くべきことに大量の材料を除去し、さらに比較的短期間に平滑面を提供する。研削時、研磨物品はガラス表面と相対運動を行い、好ましくは約０．５ｇ／ｍｍ〜約２５ｇ／ｍｍ２、より好ましくは約０．７ｇ／ｍｍ２〜２０ｇ／ｍｍ２の範囲、さらにより好ましくは約１０ｇ／ｍｍ２の力で、ガラス表面の上に下向きに押圧される。下向きの力が大きすぎるならば、研磨物品は、掻き傷の深さを改善できず、ある場合には掻き傷の深さを増すかもしれない。また、下向きの力が大きすぎるならば、研磨物品の磨耗は過度になり得る。逆に、下向きの力があまりにも小さければ、研磨物品は十分なガラス材料を有効に除去できないかもしれない。ある用途では、ガラスワークピースを研磨物品の上に下向きに押圧し得る。
【００９４】
上述のように、ガラスまたは研磨物品またはその両方は、研削ステップ中に相対運動を行う。この運動は、回転運動、不規則運動、または直線運動であり得る。回転運動は、研磨ディスクを回転バイトに取り付けることによって生成し得る。ガラス表面および研磨物品は、同一方向または逆の方向に回転し得るが、同一方向の場合、異なる回転速度である。機械については、作動ｒｐｍは、使用される研磨物品に応じて、最高約４０００ｒｐｍ、好ましくは約２５ｒｐｍ〜約２０００ｒｐｍ、より好ましくは約５０ｒｐｍ〜約１０００ｒｐｍの範囲であり得る。不規則軌道運動は不規則軌道工具によつて生成可能であり、直線運動は連続研磨ベルトによって生成し得る。ガラスと研磨物品との間の相対運動はまた、ガラスの寸法に依存し得る。ガラスが比較的大きい場合、研削中に、ガラスを固定したまま研磨物品を動かすことが好ましいかもしれない。
【００９５】
ガラスワークピースを研削または研磨する好ましい方法は、液体潤滑剤を用いた「湿式の」研磨方法である。潤滑剤は、それに関連した複数の利点を有する。潤滑剤の存在下の研磨は、研磨時の熱形成を阻止し、また研磨物品とワークピースとの間の界面から切屑を除去する。「切屑」は、研磨物品によって研磨して除去される実際のガラス破片について説明するために用いられる用語である。ある場合には、切屑は研磨対象のガラスの表面に損傷を与えることがある。このように、界面から切屑を取り除くことが好ましい。潤滑剤の存在下で研磨することはまた、ワークピース表面上により繊細な仕上げをもたし得る。
【００９６】
適切な潤滑剤は、アミン、鉱油、灯油、ミネラルスピリット、水溶性油エマルジョン、ポリエチレンイミン、エチレングリコール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロピレングリコール、アミンボレート、ホウ酸、アミンカルボキシレート、パイン油、インドール、チオアミン塩、アミド、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリエチルトリアジン、カルボン酸、ナトリウム２−メルカプトベンゾチアゾール、イソプロパノールアミン、トリエチレンジアミン四酢酸、プロピレングリコールメチルエーテル、ベンゾトリアゾール、ナトリウム２−ピリジンエチオール−１−オキシド、ヘキシレングリコールの１つ以上を含む水性溶液が挙げられる。潤滑剤はまた、腐食防止剤、真菌類阻害剤、安定剤、界面活性剤および／または乳化剤を含み得る。
【００９７】
商業的に入手可能な潤滑剤としては、例えば、ＢＵＦＦ−Ｏ−ＭＩＮＴ（Ａｍｅｒａｔｒｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓから商業的に入手可能）、ＣＨＡＬＬＥＮＧＥ ３００ＨＴまたは６０５ＨＴ（Ｉｎｔｅｒｓｕｒｆａｃｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓから商業的に入手可能）、ＣＩＭＴＥＣＨ ＧＬ２０１５、ＣＩＭＴＥＣＨ ＣＸ−４１７およびＣＩＭＴＥＣＨ １００（ＣＩＭＴＥＣＨはＣｉｎｃｉｎｎａｔｉ Ｍｉｌａｃｒｏｎから商業的に入手可能）、ＤＩＡＭＯＮＤ ＫＯＯＬまたはＨＥＡＶＹ ＤＵＴＹ（Ｒｈｏｄｅｓから商業的に入手可能）、Ｋ−４０（ＬＯＨ Ｏｐｔｉｃａｌから商業的に入手可能）、ＱＵＡＫＥＲ１０１（Ｑｕａｋｅｒ Ｓｔａｔｅから商業的に入手可能）、ＳＹＮＴＩＬＯ９９３０（Ｃａｓｔｒｏｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌから商業的に入手可能）、ＴＩＭ ＨＭ（Ｍａｓｔｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌから商業的に入手可能）、ＬＯＮＧ−ＬＩＦＥ２０／２０（ＮＣＨ Ｃｏｒｐから商業的に入手可能）、ＢＬＡＳＥＣＵＴ８８３（Ｂｌａｓｅｒ Ｓｗｉｓｓｌｕｂｅから商業的に入手可能）、ＩＣＦ−３１ＮＦ（Ｄｕ Ｂｏｉｓから商業的に入手可能）、ＳＰＥＣＴＲＡ−ＣＯＯＬ（Ｓａｌｅｍから商業的に入手可能）、ＳＵＲＣＯＯＬ Ｋ−１１（Ｔｅｘａｓ Ｎｔａｌから商業的に入手可能）、ＡＦＧ−Ｔ（Ｎｏｒｉｔａｋｅから商業的に入手可能）、ＳＡＦＥＴＹ−ＣＯＯＬ１３０（Ｃａｓｔｒｏｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌから商業的に入手可能）、およびＲＵＳＴＬＩＣＫ（Ｄｅｖｏｏｎから商業的に入手可能）の商標名で知られる潤滑剤が挙げられる。
【００９８】
１つの好ましい潤滑剤は、３重量％のＣｉｍｔｅｃｈ１００（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ Ｍｉｌｉｃｒｏｎから商業的に入手可能）と、水とグリセリンの８０／２０重量％の混合物の９７重量％とを含む。他の好ましい潤滑剤は、Ｋ−４０の４重量％の水溶液を含む（Ｋ−４０は石鹸／界面活性剤と鉱油とを含み、ＬＯＨ Ｏｐｔｉｃａｌから商業的に入手可能である）。
【００９９】
多くの場合、研磨物品は支持パッドに接合される。支持パッドは、ポリウレタン発泡体、ゴム材料、エラストマ、ゴムベースの発泡体または他の適切な材料から作製でき、ワークピースの輪郭に適合できるように設計される。支持パッド材料の硬度および／または圧縮率は、所望の研削特性（切削速度、研磨物品製品の寿命、およびガラスワークピースの表面仕上）を提供するように選択される。
【０１００】
支持パッドは、研磨物品が固定される連続した比較的平坦な表面を有し得る。代わりに、研磨物品が固定される一連の隆起部分とより低い部分とが存在する不連続な表面を有し得る。不連続な表面の場合、研磨物品は、隆起部分にのみ固定し得る。逆に、研磨物品全体が完全に支持されないように、一つの研磨物品を２つ以上の隆起部分に固定し得る。支持パッドの不連続な表面は、水の所望の流体流れと所望の研削特性（切削速度、研磨物品製品の寿命、およびガラスワークピースの表面仕上）を提供するように選択される。
【０１０１】
支持パッドは、円形、長方形、正方形、楕円形等の任意の形状を有し得る。支持パッドのサイズ（最長寸法）は、約５ｃｍ〜１５００ｃｍの範囲のあり得る。
【０１０２】
取り付け手段
研磨物品は、感圧接着剤、フックアンドループ取り付け、機械的取り付けまたは永久接着剤によって支持パッドに固定し得る。取り付け手段は、研磨物品が支持パッドに確実に固定され、またガラス研磨の苛酷さ（湿潤環境、熱の発生および圧力）に耐えることができるようなものでなければならない。
【０１０３】
本発明に適した感圧接着剤の代表的な例としては、ラテックスクレープ、ロジン、アクリルポリマおよびコポリマ、例えば、ポリブチルアクリレート、ポリアクリレートエステル、ビニルエーテル、例えば、ポリビニルｎ−ブチルエーテル、アルキド接着剤、ゴム接着剤、例えば、天然ゴム、合成ゴム、塩化ゴムおよびそれらの混合物が挙げられる。
【０１０４】
代わりに、研磨物品は、それを支持パッドに固定するためのフックアンドループ型取り付けシステムを含み得る。ループ織物は、塗布された研磨剤の裏面にあり、フックはバックアップパッド上にあり得る。代わりに、フックは塗布された研磨剤の裏面にあり、ループはバックアップパッド上にあり得る。このフックアンドループ取り付けシステムは、米国特許第４，６０９，５８１号、第５，２５４，１９４号、および第５，５０５，７４７号、またＰＣＴ第ＷＯ９５／１９２４２号にさらに記載されている。
【０１０５】
実施例
以下の試験手順および非限定的な実施例によって、本発明についてさらに説明する。特に指摘しない限り、実施例におけるすべての部分、割合、比率等は重量によって示される。
【０１０６】
実施例の全体にわたって、以下の材料の略語が使用される。
ＡＤＩ：「ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ−１００」の商標名でＵｎｉｒｏｙａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣから商業的に入手可能なポリテトラメチルグリコール／トルエンジイソシアンネートプレポリマ。
ＡＥＲ：「ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ Ｍ５」の商標名でＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｔｕｓｃｏｌａ，ＩＬから商業的に入手可能なアモルファスヒュームドシリカ充填材。
ＡＭＩ：「ＥＴＨＡＣＵＲＥ３００」の商標名でＡｌｂｅｍａｒｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ，ＬＡから商業的に入手可能な芳香族アミン（ジメチルチオトルエンジアミン）。
ＡＰＳ：「ＦＰ４」と「ＰＳ４」の商標名でＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａｓ，Ｉｎｃ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥから商業的に入手可能な陰イオンポリエステル界面活性剤。
Ａ−１１００：ＯＳｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴから商業的に入手可能なシランγアミノプロピルトリエトキシシラン。
ＢＤ：「ＢＵＴＶＡＲ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ」の商標名でＭｏｎｓａｎｔｏ，Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ，ＭＡから商業的に入手可能なダイヤモンド粒子用の一時的結合剤として使用されるポリビニルブチラール樹脂である。
ＣａＣ０３：炭酸カルシウム充填剤。
ＣＥＲＩＡ：「ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＯＰＡＬＩＮＥ」の商標名でＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ，Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＣＴから商業的に入手可能な酸化セリウム。
ＣＭＳＫ：「ＷＯＬＬＡＳＴＯＣＯＡＴ４００」の商標名でＮＹＣＯ，Ｗｉｌｌｓｂｏｒｏ，ＮＹから商業的に入手可能な処理済みメタケイ酸カルシウム充填剤。
ＤＩＡ：「ＲＶＧ」、「型式Ｗ」の商標名でＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｗｏｒｔｈｉｎｇｔｏｎ，ＯＨから商業的に入手可能な工業用ダイヤモンド粒子（種々のサイズ）。
ＥＰＯ：「ＥＰＯＮ８２８」の商標名でＳｈｅｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸから商業的に入手可能なエポキシ樹脂。
ＥＴＨ：「ＥＴＨＡＣＵＲＥ１００」の商標名でＡｌｂｅｍａｒｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ，ＬＡから商業的に入手可能な芳香族アミン（ジエチルトルエンジアミン）。
ＧＬＰ：製品番号ＳＰ１０８６でＳｐｅｃｉａｌｔｙ Ｇｌａｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｏｌｄｓｍａｒ，ＦＬから商業的に入手可能な約３２５メッシュの粒度を有するガラス粉末であり、研磨粒子用の永久結合剤として使用される。
黒鉛：「Ｇｒａｄｅ Ｎｏ．２００−０９ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｐｏｗｄｅ」の商標名でＳｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，ａ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｘｏｎ Ｔｉｃｏｎｄｅｒｏｇａ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｕｒｎｅｔ，ＴＸから商業的に入手可能な黒鉛粉末。
ＩＲＧ８１９：「Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９」の商標名でＣｉｂａ Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐ．，Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ，ＮＣから商業的に入手可能な酸化ホスフィン、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル、光開始剤。
ＫＢＦ４：Ａｔｏｔｅｃｈ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｃｋ Ｈｉｌｌ，ＳＣから商業的に入手可能であり、次に７８μｍ未満に粉末にしたカリウムフルオロホウ酸塩。
Ｋ−ＳＳ：「ＫＡＳＯＬＶ ＳＳ」の商標名でＰＱ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｖａｌｌｅｙ Ｆｏｒｇｅ，ＰＡから商業的に入手可能な無水ケイ酸カリウム。
Ｋ−１６：「ＫＡＳＯＬＶ ＳＳ」の商標名でＰＱ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｖａｌｌｅｙ Ｆｏｒｇｅ，ＰＡから商業的に入手可能な含水ケイ酸カリウム。
Ｍｏｌｙ：Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩから商業的に入手可能な二硫化モリブデン。
ＯＸ−５０：「ＯＸ−５０」の商標名でＤｅＧｕｓｓａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｄｕｂｌｉｎ，ＯＨから商業的に入手可能な５０平方メートル／グラムの表面積を有するシリカ沈殿防止剤。
ＰＷＡ５：「ＰＷＡ５」の商標名でＦｕｊｉｍｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬから商業的に入手可能な酸化白色アルミニウム。
ＰＷＡ１５：「ＰＷＡ１５」の商標名でＦｕｊｉｍｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬから商業的に入手可能な酸化白色アルミニウム。
ＲＩＯ：赤色酸化鉄顔料粒子。
ＲＮＨ ＤＩＡ：Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｂｏａｒｔｓ Ｃｒｕｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．，Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ，ＦＬから商業的に入手可能な工業用ダイヤモンド粒子（種々のサイズ）、型式ＲＢおよび所望の粒度にさらに分類され、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒを使用して測定。
ＳＲ３３９：「ＳＲ３３９」の商標名でＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡから商業的に入手可能な２−フェノキシエチルアクリレート。
ＳＲ３６８Ｄ：「ＳＲ３６８Ｄ」の商標名でＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡから商業的に入手可能なアクリレートエステルブレンド。
ＴＦＳ：「７」の商標名でＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから商業的に入手可能なトリフルオロプロピルメチルシロキサン泡止め剤。
ＵＲＥ：「ＡＤＩＰＲＥＮＥ Ｌ−１６７」の商標名でＵｎｉｒｏｙａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣから商業的に入手可能なポリテトラメチレングリコール／トルエンジイソシアネートプレポリマ。
ＶＡＺＯ：Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩから商業的に入手可能な１，１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、９８％。
Ｗ−Ｇ：「ＮＹＡＤ Ｇ Ｓｐｅｃｉａｌ」の商標名でＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｗｉｌｌｓｂｏｒｏ，ＮＹから商業的に入手可能なケイ酸カルシウム繊維。
【０１０７】
研磨複合材の形状
製造工具は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ブランドのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の厚さ２５．０ｍｍのシートに、テーパ穴のパターンをドリルすることによって作製された。結果として得られたポリマ製の製造工具は、円柱状のキャビティを含んでいた。各円柱の高さは約６，３００μｍ、直径は約７，９００μｍであった。隣接した円柱の基部の間は約２，４００μｍであった。
【０１０８】
試験手順
試験手順は、「ＢＵＥＨＬＥＲ ＥＣＯＭＥＴ２」パワーヘッドが取り付けられた「Ｂｕｅｈｌｅｒ Ｅｃｏｍｅｔ４」変速グラインダ（両方ともＢｕｅｈｌｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄから商業的に入手可能）を使用した。試験は、ガラス試験用ブランクの表面積にわたって２５．５ｐｓｉ（約１８０ｋＰａ）または１５ｐｓｉ（約１０６ｋＰａ）のガラス／研磨物品の一定の界面圧力で、５００ｒｐｍに設定されたモータ速度の条件を用いて実施された。
【０１０９】
Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから商業的に入手可能な商標名「ＣＯＲＮＩＮＧ＃９０６１」の直径２．５４ｃｍ（１インチ）、厚さ約１．０ｃｍの３つの平坦な円形ガラス試験用ブランクが用意された。ガラス材料がグラインダのパワーヘッド内に置かれた。グラインダの３０．５ｃｍ（１２インチ）のアルミニウムプラットホームは反時計廻りに回転され、一方、ガラス試験用ブランクが固定されたパワーヘッドは３５ｒｐｍで時計回りに回転された。
【０１１０】
研磨物品は、約２０ｃｍ（８インチ）の直径の円形に打ち抜かれ、約９０ジュロメータのショアＡ硬さを有するウレタン製の裏材パッド上に感圧接着剤で直接接着された。ウレタン製の裏材パッドは、厚さ約３０ｍｍの開放セル軟質発泡パッドに取り付けられた。このパッドアセンブリは、グラインダのアルミニウムプラットホームに置かれた。水道水が約３リットル／分の流速で研磨物品上に吹き付けられ、研磨物品の表面とガラス試験用ブランクとの間に潤滑が行われた。
【０１１１】
ガラス試験用ブランクは、上述のグラインダを用いて研削された。グラインダの研磨時間間隔は１０秒に設定された。しかしながら、研磨物品とガラス試験用ブランク表面との間の実時間接触は、研磨物品がガラス試験用ブランク表面で安定するまでグラインダは計時を始めなかったので、設定時間よりも長いことが確認された。すなわち、ガラス表面で研磨物品が若干弾んだりスキップすることが観測され、また研磨物品とガラス表面との間の接触が実質的に一定になる時点に、グラインダは計時を始めた。このように、研削時間間隔１０秒に設定された場合、実時間の研削間隔、すなわち、研磨物品とガラス表面との間の接触は約１２秒であった。
【０１１２】
１０秒の研削後に、表面仕上とガラスの厚さが記録された。次に、ガラスは３分間研削され、その後に再び厚さが測定された。この厚さは、次の１０秒の研削試験の開始点であった。
【０１１３】
実施例１
実施例１のために、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ブランドのＰＴＦＥ金型が、表１の調合物に従って作製された研磨スラリで充填された。部分Ａと部分Ｂは調製され、８０℃に加熱され、次に、混合先端部を通して金型のキャビティ内に分配された。
【０１１４】
次に、充填された支柱キャビティは、他の混合先端部を通して部分Ａと部分Ｂとを分配することによって、約６．４ｍｍの深さまで表２に示した裏材調合物で覆われた。金型を取り囲む壁部は、裏材の所望の厚さを維持する。アルミカバープレートは、硬化サイクル中の裏材樹脂の頂部の上方に配置されて、一定の均一な厚さが保証された。次に、研磨物品全体が１６５℃で１５時間硬化された。
【０１１５】
硬化後に、サンプルは金型から取り除かれ、試験用に直径２０ｃｍの円を生成するために切断された。研削試験が上述のように実行され、結果が表３に示している。表３は、７２分間に２つの界面圧力、２５．５ｐｓｉ（１７５．８ｋＰａ）と１５ｐｓｉ（１０５．５ｋＰａ）で記録された１７の研削測定を示している。示された各測定値は、約１２秒の研削期間で取り除かれたガラス材料の量である（機械は１０秒に設定されているが、前述のように、実際の研削時間は約１２秒である）。
【０１１６】
ＲａとＲｚは各データ点の終わりに測定された。１２秒の全測定後の表面仕上の平均は、Ｒａ＝１．２μｍ、Ｒｚ＝８．０μｍであった。
【０１１７】
【表１】
表 1: 研磨スラリ

【０１１８】
【表２】
表２：裏材調合

【０１１９】
【表３】
表３：研削データ

【０１２０】
実施例２
実施例２は、研磨スラリの調合が表４に示され、また裏材調合が表５に示している点以外で、実施例１に述べたのと同じように用意された。実施例２は上述のように試験され、結果が表６に示されている。表６は、１１７分間に２つの界面圧力、２５．５ｐｓｉ（１７５．８ｋＰａ）と１５ｐｓｉ（１０５．５ｋＰａ）で記録された１４の研削測定を示している。示された各測定値は、約１２秒の研削期間で取り除かれたガラス材料の量である（機械は１０秒に設定されているが、前述のように、実際の研削時間は約１２秒である）。
【０１２１】
ＲａとＲｚは各データ点の終わりに測定された。１２秒の全測定後の表面仕上の平均は、Ｒａ＝０．８μｍ、Ｒｚ＝５．８μｍであった。
【０１２２】
【表４】
表４：研磨スラリ

【０１２３】
【表５】
表５：裏材調合

【０１２４】
【表６】
表６：研削データ

【０１２５】
Ａ．ダイヤモンド凝集物サンプルの調整手順
各ダイヤモンド凝集物サンプルの成分は、以下の表７に示されている。
【０１２６】
【表７】
表７：ダイヤモンド凝集物サンプル１−４

【０１２７】
各凝集物サンプルのすべての成分を組み合わせ、プラスチックビーカ内でスパチュラを用いて手で混合して、ダイヤモンド分散を形成した。次に、ダイヤモンド分散は、凝集物を形成するための可撓性のプラスチックスパチュラを用いて、ガムドロップ状のキャビティを有する、９ミルの不規則パターンのプラスチック工具内に塗布された。プラスチック工具を製造する方法は米国特許第５，１５２，９１７号に記載されている。成形された凝集物サンプルは、室温で夜通し鋳型内で乾燥された。成形された凝集物サンプルは、超音波ホーンを用いて鋳型から取り外された。次に、凝集物サンプルは７０メッシュスクリーンを用いて選別されて、互いに分離された。分離後、凝集物のサイズは約１７５〜約２５０μｍの範囲にあった。
【０１２８】
ブトバール分散物は、Ｍｏｎｓａｎｔｏ，Ｓｐｒｉｎｇｆｉｅｌｄ，ＭＡから商業的に入手可能な一時的結合剤である。ＧＰ（ガラス粉末「ＳＰ１０１６」）は、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｇｌａｓｓ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能な永久結合剤である。代わりの一時的結合剤は、デキストリン、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂等、ならびに窯業で用いられる他の一時的結合剤である。
【０１２９】
選別された凝集物サンプルはアルミナ耐火性容器に置かれ、次のサイクルを通して空気内で燃焼された。
２．０℃／分で室温〜４００℃に、
１時間４００℃に保持、
２．０℃／分で４００℃〜７２０℃に、
１時間７２０℃に保持、
次に、２．０℃／分で７２０℃〜室温に。
【０１３０】
次に、凝集物サンプルは、上述のような７０メッシュスクリーンを用いて選別された。
【０１３１】
次に、エポキシ樹脂系に対する凝集物の接着性を高めるように、燃焼された凝集物サンプルはシラン溶液によって処理された。シラン溶液は次の成分を混合することによって作製される。
Ａ−１１００シラン １．０ｇ
水 １０．０ｇ
アセトン ８９．０グラム。
【０１３２】
凝集物サンプルはシラン溶液によって湿潤され、残りは流し出された。
【０１３３】
次に、シラン溶液によって処理された凝集物サンプルは、９０℃のオーブン内に置かれ、３０分間乾燥された。乾燥された凝集物サンプルは、上述のように７０メッシュスクリーンを用いて選別された。
【０１３４】
Ｂ．成形された研磨物品の実施例３〜６および比較実施例Ａ〜Ｄの調製手順。
実施例３〜６および比較実施例Ａ〜Ｄについて、実施例１のＰＴＦＥ鋳型が、調合表８に従って作製された研磨スラリで充填された。部分Ａと部分Ｂは、プラスチックビーカ内で高剪断ミキサによって別々に混合され、気泡を取り除くために真空オーブン内に別々に配置され、次に、２：１の体積比の混合カートリッジに共に充填され、２部分がＡ、１部分がＢであった。次に、得られた研磨スラリは、自動混合先端部を通して鋳型のキャビティ内に分配された。
【０１３５】
【表８】
表８：研磨スラリ

【０１３６】
次に、充填された支柱キャビティは、自動混合先端部を通して調合物を分配することによって、表３に示した実施例１の裏材調合物で約６．４ｍｍ（１／４インチ）の深さまで覆われた。鋳型を取り囲む壁部は裏材の所望の厚さを維持した。アルミカバープレートが硬化サイクル中に裏材樹脂の頂部の上方に配置されて、一定の均一な厚さが保証された。鋳型は閉鎖して挟持され、室温で１〜２時間、次に１６５℃でオーブン内で４時間硬化された。鋳型はオーブンから取り外され、開口された。成形された研磨サンプルは鋳型から採取され、Ｂｕｅｈｌｅｒのラップ用の３０．４８ｃｍ（１２インチ）プラテン上に装着された。
【０１３７】
裏材調合物は、最初に、高剪断ミキサを用いて表９による部分Ｂの要素をプラスチックビーカ内で混合し、サンプルを真空オーブン内に置いて気泡を取り除き、次に、気泡閉じ込めを最小にするように、低剪断ミキサを用いて部分Ａと部分Ｂとを混合することによって、調製された。
【０１３８】
成形された研磨サンプルは、直径が３０．４８ｃｍ（１２インチ）の裏材と、直径が１．５９ｃｍ（５／８インチ）の研磨支柱とを有していた。研磨支柱は、中心（１５．２４ｃｍ（６インチ））を覆う円面積が研磨支柱を有しないように、裏材に接合された。
【０１３９】
【表９】
表９：成形された研磨物品の実施例の裏材の樹脂調合

【０１４０】
試験手順
試験手順は、「ＢＵＥＨＬＥＲ ＥＣＯＭＥＴ２」パワーヘッドが取り付けられた「Ｂｕｅｈｌｅｒ Ｅｃｏｍｅｔ４」変速グラインダ（両方ともＢｕｅｈｌｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄから商業的に入手可能）を使用した。試験は、ガラス試験用ブランクの表面積にわたって、特に述べない限り、約１０６ｋＰａ（約１７ｐｓｉ）の圧力で、特に述べない限り、５００ｒｐｍに設定されたモータ速度の条件を用いて実施された。
【０１４１】
Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから商業的に入手可能な「ＣＯＲＮＩＮＧ＃９０６１」の商標名で商業的に入手可能な直径２．５４ｃｍ（１インチ）、厚さ約１．０ｃｍの３つの平坦な円形ガラス試験用ブランクが用意された。ガラス材料がグラインダのパワーヘッド内に置かれた。グラインダの３０．５ｃｍ（１２インチ）のアルミニウムプラットホームは反時計廻りに回転され、一方、ガラス試験用ブランクが固定されたパワーヘッドは３５ｒｐｍで時計回りに回転された。
【０１４２】
成形された研磨物品は、約３０．４５ｃｍ（１２インチ）の直径の円形に打ち抜かれ、約６０ジュロメータのショアＡ硬さを有する厚さ１２．５ｍｍのネオプレン製の裏材パッド上に感圧接着剤で直接接着された。このパッドアセンブリは、グラインダのアルミニウムプラットホームに置かれた。水道水が約３リットル／分の流速で研磨物品上に吹き付けられ、研磨物品の表面とガラス試験用ブランクとの間に潤滑が行われた。
【０１４３】
ガラス試験用ブランクの初期表面仕上は、Ｐｅｒｔｈｅｎから商業的に入手可能な「ＰＥＲＴＨＯＭＥＴＥＲ」の商標名で商業的に入手可能なダイヤモンド針プロフィロメータによって評価された。ガラス試験用ブランクの初期重量も記録された。
【０１４４】
ガラス試験用ブランクは、上述のグラインダを用いて研削された。研磨時間は１２秒〜数分であった。すべてのデータは標準化され、また１２秒の研磨で取り除かれた平均のガラスストックとして示された。
【０１４５】
研削後、最終表面仕上と最終重量が各々記録された。研削時間にわたるガラス試験用ブランクの重量の変化は、取り除かれたガラスストック（グラム）として示される。切削速度（取り除かれたガラスストック（グラム））、ＲａおよびＲｍａｘの値が記録された。
【０１４６】
実施例３の研削試験の結果が以下の表１０に示されている。データは、ダイヤモンド凝集物を含む本発明の研磨物品が、２６．５ｋＰａの低さの圧力で一貫したストック除去速度を提供することを示している。
【０１４７】
【表１０】
表１０：実施例３の研削データと研削条件

【０１４８】
実施例６と比較実施例Ｄの研削試験データが、表１１に示されている。データは、ダイヤモンド凝集物を含む実施例６の研磨物品のストック除去速度が、同一のサイズの個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ｄのストック除去速度よりもかなり高いことを示している。
【０１４９】
【表１１】
表１１：比較実施例Ｄと実施例６の研削データ

【０１５０】
比較実施例Ｃと実施例４の研削試験データが、表１２に示されている。データは、ダイヤモンド凝集物を含む実施例４のストック除去速度が、より大きなサイズの個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ｃのストック除去速度よりもかなり高いことを示している。
【０１５１】
【表１２】
表１２：比較実施例Ｃと実施例４の研削データ

【０１５２】
比較実施例Ｂと実施例５の表面平滑度データ（ＲａとＲｍａｘ）が、以下の表１３と表１４に示されている。これらのデータは本発明の３つの利点を示している。第一に、Ｒａのデータは、ダイヤモンド凝集物を有する実施例５によって提供される表面仕上が、同様のストック除去速度による個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ｂの表面仕上よりも微細であることを示している。第二に、ＲａとＲｍａｘのデータは、表面仕上が、ダイヤモンド凝集物を有する実施例５について、より高い相対速度で改良され、これに対し、個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ｂでは、表面仕上が改善しないことを示している。最後に、Ｒｍａｘのデータは、掻き傷の深さが、ダイヤモンド凝集物を有する実施例５では、同様のストック除去速度による個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ｂよりも小さいことを示している。
【０１５３】
【表１３】
表１３：比較実施例Ｂと実施例５の表面平滑度データ（Ｒａ）

【０１５４】
【表１４】
表１４：比較実施例Ｂと実施例５の表面平滑度データ（Ｒｍａｘ）

【０１５５】
比較実施例Ａと実施例４の表面平滑度データ（ＲａとＲｍａｘ）が、以下の表１５と表１６に示されている。これらのデータは本発明の３つの利点を示している。第一に、Ｒａのデータは、ダイヤモンド凝集物を有する実施例４によって提供される表面仕上が、同様のストック除去速度による個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ａの表面仕上よりも微細であることを示している。第二に、ＲａとＲｍａｘのデータは、表面仕上が、ダイヤモンド凝集物を有する実施例４について、より高い相対速度で改良され、これに対し、個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ａでは、表面仕上が改善しないことを示している。最後に、Ｒｍａｘのデータは、掻き傷の深さが、ダイヤモンド凝集物を有する実施例４では、同様のストック除去速度による個々のダイヤモンド粒子を有する比較実施例Ａよりも小さいことを示している。
【０１５６】
【表１５】
表１５：比較実施例Ａと実施例４の表面平滑度データ（Ｒａ）

【０１５７】
【表１６】
表１６：比較実施例Ａと実施例４の表面平滑度データ（Ｒｍａｘ）

【０１５８】
成形された研磨物品の実施例７〜１１に関する試験手順ＩＩＩ
ＣＲＴスクリーンの小さな面積（約１７．７８ｃｍｘ１７．７８ｃｍ）が、ハンドヘルドサンダ（Ｆｌｅｘから商業的に入手可能、モデルＬＷ６０３ＶＲ、１，０００〜２，８００ｒｐｍ、１，５００ワット）を用いて、５μｍの酸化アルミニウムディスク（２６８ＸＡ Ｔｒｉｚａｃｔ（登録商標）フィルムＰＳＡディスク、Ａ５ＭＩＣ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから商業的に入手可能）によって最初に粗くされた。サンダは２，４００ｒｐｍで作動され、サンダの中央の穴を通して水が供給された。複数の支柱（直径０．７９ｃｍ、高さ０．６３５ｃｍ）を有する研磨パッド（直径１２．７ｃｍ）が、サンダのディスクパッドの上に装着された。前もって粗くされたＣＲＴスクリーンの領域は３０秒間２，４００ｒｐｍで研磨された。支柱の破壊は、研磨中に生成される遊離セリアスラリの量によって視覚的に決定された。破壊試験の評価は１〜５であり、１は小さい破壊であり、５は過度の破壊である。最適な評価は適度な破壊の３である。研磨支柱の過度の破壊は、優れた研磨性能を提供するが、研磨パッドの寿命を縮める。研磨支柱の不十分な破壊は、寿命を長くするが、研磨性能は劣る。
【０１５９】
裏材に対する支柱の接着は非常に重要である。裏材に対する支柱の接着が弱いならば、ＣＲＴスクリーンと支柱との間の摩擦が支柱と裏材との間の接着力よりも大きくなると、支柱は研磨中に裏材から離れることがある。接着試験の結果は、研磨後に裏材から分離される支柱の割合を測定することによって決定される（上述のように）。
【０１６０】
成形された研磨物品の実施例７〜１１の調製手順
製造工具は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ブランドのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の厚さ２５．０ｍｍのシートに、テーパ穴のパターンをドリルすることによって作製された。結果として得られたポリマ製の製造工具は、柱状のキャビティを含んでいた。各円柱の高さは約４ｍｍ、直径は約４．８ｍｍであった。隣接した円柱の基部の間は約２．４ｍｍであった。
【０１６１】
実施例７〜１１のために、金型は、表１７の調合に従って作製された研磨スラリで充填された。成分は、高剪断ミキサによってプラスチックビーカ内で混合され、気泡を取り除くために真空オーブン内に配置され、次に、カートリッジに充填された。次に、得られた研磨スラリは、自動混合先端部を通して鋳型のキャビティ内に分配された。
【０１６２】
次に、充填された支柱キャビティは、自動混合先端部を通して調合物を分配することによって、表１８のそれぞれの裏材調合物で約６．４ｍｍ（１／４インチ）の深さまで覆われた。鋳型を取り囲む壁部は、裏材の所望の厚さを維持した。アルミカバープレートが硬化サイクル中に裏材樹脂の頂部の上方に配置されて、一定の均一な厚さが保証された。鋳型は閉鎖して挟持され、室温で１〜２時間、次に１６５℃でオーブン内で４時間硬化された。鋳型はオーブンから取り外され、開口された。
【０１６３】
裏材調合物は、最初に、高剪断ミキサを用いて表１８による部分Ｂの要素をプラスチックビーカ内で混合し、サンプルを真空オーブン内に置いて気泡を取り除き、次に、気泡閉じ込めを最小にするように、低剪断ミキサを用いて部分Ａと部分Ｂとを混合することによって、調製された。
【０１６４】
成形された研磨サンプルは、直径が１２．７ｃｍ（５インチ）の裏材と、直径が０．７９ｃｍ（５／１６インチ）の研磨支柱とを有していた。
【０１６５】
【表１７】
表１７：実施例７−１１の研磨支柱の調合

【０１６６】
【表１８】
表１８：実施例７−１１の裏材調合

【０１６７】
接着試験の結果は表１９に示されている。
【０１６８】
【表１９】
表１９：実施例７−１１の破壊および接着試験

【０１６９】
成形された研磨物品の実施例１２〜１４の調製手順
実施例１２〜１４のために、実施例７〜１１のＰＴＦＥ金型は、表２０の調合に従って作製された研磨スラリで充填された。成分は、高剪断ミキサによってプラスチックビーカ内で混合され、気泡を取り除くために真空オーブン内に配置され、次に、カートリッジに充填された。次に、得られた研磨スラリは、自動混合先端部を通して鋳型のキャビティ内に分配された。
【０１７０】
次に、充填された支柱キャビティは、自動混合先端部を通して調合物を分配することによって、表２１の裏材調合物で約４．０ｍｍの深さまで覆われた。裏材調合物は、高剪断ミキサを用いて部分Ａと部分Ｂの要素をプラスチックビーカ内で混合し、また気泡閉じ込めを最小にするようにサンプルを真空オーブン内に置いて気泡を取り除くことによって、調製された。鋳型を取り囲む壁部は裏材の所望の厚さを維持した。アルミカバープレートは、硬化サイクル中の裏材樹脂の頂部の上方に配置されて、一定の均一な厚さが保証された。鋳型は閉鎖して挟持され、室温で１〜２時間、次に１６５℃でオーブン内で４時間硬化された。鋳型はオーブンから取り外され、開口された。
【０１７１】
成形された研磨サンプルは、直径が２０．３ｃｍ（８インチ）および厚さが４ｍｍの裏材と、直径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）および高さが４．０ｍｍの研磨支柱とを有していた。
【０１７２】
【表２０】
表２０：実施例１２−１４の研磨支柱の調合

【０１７３】
【表２１】
表２１：実施例１２−１４の実施例の裏材調合

【０１７４】
実施例１２〜１４に関する試験手順
試験手順は、Ｂｕｅｈｌｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．から商業的に入手可能なＢｕｅｈｌｅｒ ＥＣＯＭＥＴ３ポリッシャを使用した。実施例１２〜１４は、通常のウィンドウガラスからサンドブラストされた３インチ（７．６２ｃｍ）ディスクによって、Ｇｕｅｈｌｅｒ機械で８．４９ｐｓｉ（５８．５ｋＰａ）および５００ｒｐｍのプラテン速度に調整されて、一様かつ平坦な表面仕上を生成した。
【０１７５】
２インチ（５．０８ｃｍ）のＣＲＴガラスディスク（Ｐｈｉｌｉｐｓから商業的に入手可能）が、Ｂｕｅｈｌｅｒ機械上で約３０秒間約１．２３ｐｓｉ（８．４８ｋＰａ）および５００ｒｐｍで、８インチ（２０．３２ｃｍ）のＡ１０グレードガラスリペアディスク（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから「ＡＦ３０」の商標名で入手可能）を用いて予め粗くされた。これによって、０．０７μｍのＲａの均一なインプット仕上が行われた。
【０１７６】
次に、予め粗くされたＣＲＴガラスディスクを使用して、Ｂｕｅｈｌｅｒ機械上で１９．１ｐｓｉ（１３１．７ｋＰａ）および５００ｒｐｍのプラテン速度で実施例を試験した。水流は６６０ｃｃ／分に固定された。表面仕上の測定は、Ｐｅｒｔｈｅｎから「Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒ」の商標名で商業的に入手可能なダイヤモンド針プロフィロメータによって、１５秒の間隔毎に行われ、最高４５秒繰り返された。
【０１７７】
実施例１２〜１４の表面仕上データは表２２に要約されている。データは、黒鉛および二硫化モリブデンを有する実施例１３と実施例１４が、１５秒間に表面粗さを−０．０７０μｍ〜−０．００９μｍにそれぞれ低減し、これに対し、そうするためには、対照（黒鉛または二硫化モリブデンなしの実施例１２）が４５秒を必要とすることを示している。
【０１７８】
【表２２】
表２２：実施例１２−１４の表面仕上データ（Ｒａはμｍ）

【０１７９】
すべての特許、特許出願および公報の完全な開示は、個々に組み込まれているかのように参考として本出願に組み込まれている。本発明の種々の修正と変更が、本発明の範囲と精神から逸脱することなしに、当業者に明らかになり、また本発明が、本出願に記述した説明目的の実施態様に不当に限定されないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による研磨物品の一実施態様の斜視図である。
【図２】 図１の研磨物品の平面図である。
【図３】 本発明による研磨物品の他の実施態様の平面図である。
【図４】 本発明による研磨物品の第３の実施態様の平面図である。
【図５】 本発明による研磨物品の第４の実施態様の平面図である。
【図６Ａ】 本発明の研磨複合材の側面図である。
【図６Ｂ】 図６Ａの研磨複合材の平面図である。
【図７】 本発明による凝集物の断面図である。

Claims (1)

1. ガラスワークピース表面を研磨する方法であって、
   研磨物品の研磨層と、０．０７μｍの初期表面粗さＲａを有する前記ガラスワークピース表面とを接触させるステップであって、前記研磨層が、繊維を含む裏材に一体成形された複数の研磨複合材を含み、前記研磨複合材が、有機樹脂と、セリア粒子と、アルカリ金属塩、アルカリ性金属塩およびそれらの組合せから選択された金属塩とを含む、ステップと、
   前記研磨物品の研磨層と前記ガラスワークピース表面との間に潤滑剤を導入するステップと、
   前記研磨物品の研磨層と前記ガラスワークピース表面とを相対移動するステップと、
   を含む方法。

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