異なる図中での同じ参照符号の使用は、類似または同一の事項を表す。
下記は、被加工物を切削するための、結合材料中に包含された研磨粒子を有する研磨工具を対象とする。本明細書における特定の実施形態は、チタンまたはステンレス鋼の金属を含む、金属被加工物を切削するために使用されてもよい、切断砥石を含む、結合された砥石車を対象とする。しかしながら、本明細書における実施形態の特定の特徴は、たとえば研磨布紙などを含む、その他の研磨技術に適用されてもよい。
研磨用品は、最終研磨用品の一部である成分または前駆体成分の混合物を形成することによって、作製可能である。たとえば混合物は、研磨粒子、結合材料、充填材、およびこれらの組み合わせなどの、最終研磨用品の成分を含むことができる。一実施形態において、混合物は第1のタイプの研磨粒子を含むことができる。研磨粒子のタイプは、少なくとも組成、機械的特性(たとえば硬度、摩損度など)、粒径、製造方法、およびこれらの組み合わせによって、定義されることが可能である。
いくつかの実施形態において、研磨用品は、結合剤分取し、研磨剤を結合剤と混合し、金型に充填し、充填された金型を加圧し、加圧された金型を焼成または硬化し、硬化した製品を取り出し、その後研磨用品を仕上げ、検査し、速度試験し、梱包して出荷することによって、形成される。
図1は、一実施形態による研磨工具の図を含む。とりわけ研磨工具100は、二次元で見たときに全体的に円形形状を有する、本体101を含む。三次元において、工具は本体101がディスク形または円筒形の形状を有するような特定の厚みを有することが、理解されるだろう。図示されるように、本体は、少なくとも約12cmの寸法を有する、比較的小さくてもよい、工具の中心を通って延在する外径103を有することができる。また、別の特定の例において、外径は、たとえば少なくとも約18cm、または少なくとも20cmなど、さらに大きくてもよい。また、別の非限定的実施形態において、外径は、約75cm以下、または約50cm以下など、約100cm以下であってもよい。
さらに図示されるように、研磨工具100は、本体101の中心の周りの内部円形表面102によって画定される、中心開口105を含むことができる。中心開口105は、研磨工具100が運転中にスピンドルまたは研磨工具100の回転のためのその他の機械に実装されることが可能なように、本体101の全厚にわたって延在することが可能である。
図2は、一実施形態による研磨工具の一部の断面図を含む。研磨体201は、異なるタイプの材料の部分の組み合わせを含む、複合物品であってもよい。具体的には、本体201は、研磨部分204、206、208,および210、ならびに補強部材205、207、および209を含む。研磨工具200は、補強部材205、207、および209が互いに離間するように本体内に配置されるように、およびその中で研磨部分204、206、208,および210の各々を互いに分離させるように、設計されることが可能である。つまり、研磨工具200は、補強部材205、207、および209が本体201の厚み212を通じて横方向に互いに離間し、研磨部分206および208によって分離されるように、形成されることが可能である。上記からわかるように、このような設計において、研磨部分206および208は、補強部材205、207、および209の間に設けられることが可能である。
さらに図示されるように、補強部材205、207、および209は、第1の平面および第2の平面を有する、略平面部材であってもよい。たとえば、補強部材205は、第1の主表面215および第2の主表面216を有する平面部材となるように形成されることが可能である。また、本体201は、研磨部分204、206、208、および210が補強部材205、207、および209の主表面に覆いかぶさるような設計を有することができる。たとえば、研磨部分204は補強部材205の第1の主表面215に覆いかぶさることができ、研磨部分206は補強部材205の第2の主表面216に覆いかぶさる。特定の事例において、本体201は、研磨部分204および206が本質的に第1の主表面215および第2の主表面216の実質的に全表面領域をそれぞれ覆うように、形成されることが可能である。したがって、研磨部分204および206は、第1および第2の主表面215および216において両側で補強部材205と直接に接触(すなわち当接)することができる。
とりわけ、研磨体201は、補強部材205、207、および209が本体201の直径103の大部分にわたって延在できるように、設計されることが可能である。特定の事例において、補強部材205、207、および209は、本体201の少なくとも約75%、たとえば少なくとも約80%、または全直径103にわたって延在するように、形成されることが可能である。
一実施形態によれば、本体201は、中心開口105の中心を通って延在する軸方向軸250と平行な方向で測定される平均厚み212を有することができるように、形成される。本体201の平均厚み212は、金属被加工物を切削するのに適するように、特に薄くてもよい。たとえば、本体201の平均厚みは約3センチメートル以下であってもよい。別の実施形態において、本体201の平均厚み212は約2.5センチメートル以下、たとえば約2センチメートル以下、または約1.5センチメートル以下であってもよい。さらに、特定の実施形態は、約0.5センチメートルから約3センチメートル、たとえば約0.5センチメートルから約2センチメートルなどの範囲内の平均厚み212を用いてもよい。
本明細書の実施形態の研磨用品は、本体201の平均厚み212に対する外径103の間の比として定義される、特定のアスペクト比を有することができる。特定の設計によれば、アスペクト比は少なくとも約10:1であり、たとえば少なくとも約20:1、少なくとも約50:1、または少なくとも約75:1である。特定の実施形態は、約10:1から約125:1の間、たとえば約20:1から約125:1の間の範囲内のアスペクト比を用いる。
補強部材205、207、および209をさらに参照すると、このような部材は有機材料、無機材料、およびこれらの組み合わせで作られることが可能である。たとえば、補強部材205、207、および209は、セラミック、ガラス、石英、またはこれらの組み合わせなどの無機材料で作られることが可能である。補強部材205、207、および209としての使用に特に適した材料は、酸化物ベースのガラス材料を含んでもよい、ガラス材料の繊維を組み込んだ、ガラス材料を含むことができる。
補強部材205、207、および209での使用に適したいくつかの有機材料は、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、アラミド、およびこれらの組み合わせを含むことができる。たとえば特定の一実施形態において、補強部材205、207、および209は、特定のタイプのアラミドであるケブラー(商標)を含むことができる。
加えて、補強部材205、207、および209は、繊維の外表面の上にあってこれと直接結合した被膜を有する、繊維質材料を含むことができる。被膜は有機材料、無機材料、またはこれらの組み合わせであってもよい。特定の研磨工具は、有機材料の被膜を有する繊維を利用した補強部材205、207、および209を使用することが可能であり、これは天然有機材料、またはポリマーなどの合成有機材料であってもよく、補強部材と研磨部分との間の結合を助けることができる。いくつかの適切な有機被覆材料は、熱硬化性物質、熱可塑性物質、またはこれらの組み合わせであってもよい、樹脂を含むことができる。特に適切な樹脂は、フェノール、エポキシ、ポリエステル、シアン酸エステル、シェラック、ポリウレタン、およびこれらの組み合わせを含むことができる。特定の一事例において、研磨工具は、フェノール樹脂被覆ガラス繊維を備える補強部材を組み込んでいる。
補強部材205、207、および209は、織り合わせられた複数の繊維を含むことができる。繊維は様々な方法で織り合わせられるかまたは縫われることが可能である。特定の事例において、補強部材は、主に2つの直交する方向に延在する繊維を含む、あるパターンが形成されるように、織り合わせられることが可能である。
補強部材205、207、および209は、補強部材205の第1の主表面215と第2の主表面216との間の距離として定義される、平均厚み218を有することができる。平均厚み218は0.6センチメートル未満であってもよく、たとえば0.6センチメートル未満、または0.4センチメートル未満であってもよい。
相対的割合において、研磨用品の設計に応じて、補強部材は、本体の総平均厚みの特定の割合を構成するような特定の寸法を有するように、形成されることが可能である。たとえば、補強部材205は、本体201の総平均厚み212の少なくとも約3%である平均厚み218を有することができる。別の例では、補強部材205は、本体201の総平均厚み212の少なくとも約5%、たとえば少なくとも約8%、または少なくとも約10%などである、平均厚み218を有することができる。特定の補強部材は、本体201の総平均厚み212の約3%から約15%の間の範囲内である平均厚み218を有することができる。
本明細書の実施形態によれば、研磨工具200は、本体201が研磨部分204、206、208、および210を含むように形成される。以下の段落では研磨部分204が参照されるが、しかし特定された研磨部分のすべてが同じ特徴を含むことができることが、理解されるだろう。研磨部分204は、マトリクス材料中に含有された砥粒を有し、特定の組成および特定のタイプの多孔性をさらに備える、複合材料であってもよい。
砥粒は、研磨および材料除去用途に適した特に硬い材料を含むことができる。たとえば、砥粒は少なくとも約5GPaのビッカース硬度を有することができる。砥粒の硬度は、砥粒が少なくとも約10GPa、少なくとも約20GPa、少なくとも約30GPa、または少なくとも約50GPaのビッカース硬度を有するように、いくつかの工具ではより高くてもよい。
図2にさらに示されるように、本体は、中心開口105の周りの研磨部分204および210の外表面に当接する補強部材202および203を組み込むように形成されることが可能である。特定の設計において、補強部材202および203は、研磨体201の外径103の半分など、外径103の一部にわたって延在することができる。中心開口105の周りの補強部材202および203の提供は、研磨工具200がスピンドルまたは機械に固定されるように意図される場所における本体201の補強を容易にする。上記からわかるように、補強部材202および203は、補強部材205、207、および209と同じ特徴を有することができる。
図3は、一実施形態による研磨工具の一部の断面図を含む。図示される研磨工具300の部分は、一実施形態により形成された研磨工具の外周を含む。具体的には、研磨工具300の部分は、先に記載された研磨部分204、206、208、および210を含む本体201を有することができる。また、研磨体201は、先に記載されたように研磨部分204、206、208、および210の間に設けられた、補強部材205、207、および209を含む。
とりわけ本体201は、車の中心に近接して中心開口105を包囲する平坦領域301、および本体201の外縁の先細領域303を有するように、形成される。図示されるように、先細領域303は、平坦領域301内における本体201の平均厚み311よりも著しく大きい本体201の外径で測定された平均厚み312を有するように形成される。先細領域303の形成は、研磨部分210の平坦領域301の外表面308に対してある角度をなして延在する、研磨部分210の先細縁305の延長によって、容易になる。先細領域303は研磨部分204の先細表面306によってさらに画定されるが、これは研磨部分204の表面310に対してある角度をなして延在する。図示されるように、先細領域303は車の外径の周りにリムを形成することができ、ここで先細表面305および306は表面308および310からある角度をなして軸方向外向きにそれぞれ延在する。先細表面305および306は、表面308および310と実質的に平行な本体の中心から延在する半径に対してある角度をなして延在することができ、さらに先細表面305および306は、本体201の中心を通って延在する軸方向軸250に対してある角度をなして延在することができる。
いくつかの実施形態によれば、先細領域303は、本体201の周辺の一部の周りで周方向に延在することができる。特定の設計は、本体201の全周にわたって延在する先細領域303を利用してもよい。先細領域303を組み込んだ研磨用品が本明細書において参照されるものの、特定の研磨用品については先細領域303が必ずしも存在しなくてもよいことが、理解されるだろう。
図示されるように、先細領域303は、本体201の平坦領域301から半径方向に延在することができる。本明細書の実施形態は、本体201の中心から延在する半径と平行な方向に測定された長さ330を有する先細領域303を形成してもよく、これは本体201の外径103の寸法の特定の割合であってもよい。たとえば先細領域303は、外径103の寸法の特定の少なくとも約5%である長さ330を有することができる。その他のケースでは、意図される用途に応じて、本体201は、外径103の寸法の少なくとも約10%、たとえば少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、または少なくとも約35%などの、長さ330を有する先細領域303を有することができる。特定の実施形態は、長さ330が外径103の約5%から約50%、および具体的には約5%から約35%、またはより具体的には約5%から約20%の範囲内である、先細領域303を利用することができる。
その他の条件において、先細領域の長さ330は、少なくとも約10センチメートルであってもよい。いくつかの実施形態において、先細領域303の長さ330は、たとえば少なくとも約13センチメートル、少なくとも約15センチメートル、または少なくとも約20センチメートルなど、より大きくてもよい。さらに、本明細書の特定の実施形態は、約10センチメートルから約30センチメートルの間、たとえば約10センチメートルから約20センチメートルの間の範囲内の長さ330を有する、先細領域303を利用することができる。
特定の実施形態において、研削工具は、小径ディスクの形状の本体を備えてもよい。小径ディスクは、約100センチメートル以下の外径を有してもよい。別の実施形態において、本体の外径は少なくとも約12センチメートルであってもよい。また、その他の特定の事例において、外径は、たとえば少なくとも約18センチメートル、または少なくとも約20センチメートルなど、より大きくてもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、外径は、たとえば約50センチメートル以下など、約75cm以下であってもよい。本体は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の外径を有することができる。
加えて、小径ディスクの本体は、本体の軸方向厚み(T)に対する外径(D)の比として定義される、少なくとも約10:1のアスペクト比(D:T)を有してもよい。車の外径(D)は、車の中心を通って延在する線についてある周囲点から反対の周囲点までの半径方向の測定値である。軸方向厚み(T)は、本体を通って軸方向に延在し、本体の第1の主表面と第2の主表面との間の寸法として定義される。
特定の一実施形態によれば、本体のアスペクト比(D:T)は少なくとも約20:1であってもよい。また、その他の特定の事例において、アスペクト比は、たとえば少なくとも約50:1、少なくとも約75:1、または少なくとも約100:1など、より大きくてもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、アスペクト比は、たとえば約500:1以下、または約150:1以下など、約1000:1以下であってもよい。本体は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のアスペクト比を有することができる。
本体はまた、樹脂を備える結合材料を有する研磨部分を備えてもよい。樹脂は、少なくとも約1.10など、少なくとも約1.05の正規化熱浸漬係数を有してもよい。あるいは、樹脂は増加する高温曲げ弾性率を有してもよい。
いくつかの実施形態において、結合材料で使用される樹脂は、有機樹脂を備えてもよい。別の実施形態において、樹脂はフェノール樹脂を備えてもよい。さらに別の実施形態において、フェノール樹脂は、たとえばヘキサメチレン・テトラミンなどの硬化剤または架橋剤で改質されてもよい。約90℃を超える温度において、ヘキサメチレン・テトラミンのいくつかの例は、樹脂を硬化するのに役立つメチレンおよびジメチレンアミノブリッジを形成するための架橋を形成してもよい。ヘキサメチレン・テトラミンは、樹脂中に均一に分散されてもよい。より具体的には、ヘキサメチレン・テトラミンは架橋剤として樹脂中に均一に分散されてもよい。さらに具体的には、フェノール樹脂は、サブミクロンの平均サイズを有する架橋領域を備える樹脂領域を包含してもよい。
別の実施形態において、樹脂は結合材料の総容積の少なくとも約40体積%を含むことができる。また、その他の特定の事例において、樹脂含有量は、たとえば少なくとも約50体積%、少なくとも約60体積%、または少なくとも約70体積%など、より多くてもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、結合材料中の樹脂の含有量は、約90体積%以下、約80体積%以下、約70体積%以下、約60体積%以下、または約50体積%以下であってもよい。結合材料は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲の樹脂含有量を有することができる。全樹脂含有量を増加させることで、樹脂によって示される流量を増加させることができる。
研磨部分はまた、1つ以上の充填材を備えてもよい。充填材は、たとえば、1つ以上の粉末、顆粒、球状物、繊維、またはこれらの組み合わせを備えてもよい。充填材はまた、無機材料、有機材料、またはこれらの組み合わせを備えてもよい。充填材の例は、砂、発泡アルミナ、ボーキサイト、クロマイト、マグネサイト、ドロマイト、発泡ムライト、ホウ化物、二酸化チタン、炭素生成物(たとえばカーボンブラック、コークス、または黒鉛)、炭化ケイ素、木粉、クレイ、タルク、六方晶窒化ホウ素、二硫化モリブデン、長石、霞石閃長岩、ガラス球、ガラス繊維、CaF2、KBF4、氷晶石(Na3AlF6)、カリウム氷晶石(K3AlF6)、黄鉄鉱、ZnS、硫化銅、鉱油、フッ化物、炭酸塩、炭酸カルシウム、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。充填材は、静電防止剤、潤滑剤、多孔性誘導物質、着色剤、またはこれらの組み合わせからなる材料を備えてもよい。充填材はまた、粒子材料であってもよい。充填材は研磨粒子と区別されてもよい。あるいは充填材は、いずれのタイプの研磨粒子よりも平均粒径が著しく小さくてもよい。
特定の一実施形態によれば、充填材の総含有量は、結合材料の総容積の少なくとも約15体積%であってもよい。また、特定の事例において、充填材含有量は、たとえば少なくとも約20体積%、または少なくとも約25体積%など、より多くてもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、充填材含有量は、たとえば約50体積%以下、または約45体積%以下など、約60体積%以下であってもよい。結合材料は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の充填材含有量を有することができる。
特定の実施形態によれば、結合材料は、特定の配合の充填材を含むことができる。たとえば、研磨部分は鉄および硫黄を備える第1の充填材を含むことができる。具体的には、第1の充填材は黄鉄鉱(FeS2)を備えてもよく、より具体的には第1の充填材は主に黄鉄鉱からなってもよい。
特定の実施形態において、第1の充填材は、研磨部分中の充填材の総容積の少なくとも約40体積%であってもよい。特定の事例において、充填材含有量は、たとえば少なくとも約45体積%、または少なくとも約50体積%など、より多くてもよい。別の非限定的実施形態において、充填材含有量は、たとえば約65体積%以下、または約60体積%以下など、研磨部分中の充填材の総容積の約70体積%以下であってもよい。研磨部分は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の充填材含有量を有することができる。
いくつかの実施形態において、第1の充填材の平均粒径は、約30ミクロン以下であってもよい。いくつかの例において、第1の充填材の平均粒径は、たとえば約15ミクロン以下、約10ミクロン以下、または約8ミクロン以下など、約20ミクロン以下であってもよい。別の非限定的実施形態において、第1の充填材平均粒径は、たとえば少なくとも約2ミクロン、または少なくとも約3ミクロンなど、少なくとも約1ミクロンであってもよい。第1の充填材の平均粒径は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
他の実施形態において、研磨部分は、第1の充填材とは異なる第2の充填材を備えてもよい。第2の充填材はカリウムを備えてもよい。第2の充填材は、アルミニウムおよび/またはフッ化物をさらに備えてもよい。第2の充填材は、カリウム、アルミニウム、およびフッ化物を含む化合物をさらに備えてもよい。第2の充填材は、主にKAlF4からなってもよい。
いくつかの実施形態において、研磨部分は、第2の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第1の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約1の比(V1/V2)を備えてもよく、ここでV1は研磨部分中の第1の充填材の含有量(体積%)であり、V2は研磨部分中の第2の充填材の含有量(体積%)である。別の例において、比(V1/V2)は少なくとも約1.5、または少なくとも約2であってもよい。別の非限定的実施形態において、比(V1/V2)は、たとえば約3.5以下、約3以下、または約2.8以下、約2.6以下など、約4以下であってもよい。比(V1/V2)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
特定の実施形態において、第2の充填材は、充填材の総容積の少なくとも約5体積%であってもよい。たとえば、第2の充填材は、たとえば少なくとも約15体積%、または少なくとも約20体積%など、充填材の総容積の少なくとも約10体積%であってもよい。特定の非限定例において、第2の充填材は、たとえば約35体積%以下、約30体積%以下、または約25体積%以下など、充填材の総容積の約40体積%以下であってもよい。第2の充填材含有量は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
いくつかの事例において、第2の充填材は、約75ミクロン以下の平均粒径を備えてもよい。たとえば、第2の充填材の平均粒径は、たとえば約55ミクロン以下、または約45ミクロン以下など、約65ミクロン以下であってもよい。別の非限定的実施形態において、第2の充填材の平均粒径は、たとえば少なくとも15ミクロン、または少なくとも約25ミクロンなど、少なくとも約5ミクロンであってもよい。第2の充填材平均粒径は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
別の実施形態において、研磨部分は、第1の充填材および第2の充填材とは異なる第3の充填材を含んでもよい。第3の充填材はカルシウムを含んでもよい。第3の充填材は、酸素、またはカルシウムおよび酸素を含む化合物を、さらに含んでもよい。第3の充填材は、主にCaOからなってもよい。
第3の充填材の例は、約75ミクロン以下の平均粒径を備えてもよい。特定の事例において、第3の充填材平均粒径は、たとえば約55ミクロン以下など、約65ミクロン以下であってもよい。非限定的実施形態は、たとえば少なくとも約25ミクロン、または少なくとも約35ミクロンなど、少なくとも約15ミクロンの平均粒径を有する第3の充填材を含んでもよい。第3の充填材平均粒径は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
研磨部分はまた、第3の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第1の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約10の比(V1/V3)を含んでもよく、ここでV1は研磨部分中の第1の充填材の含有量(体積%)を表し、V3は研磨部分中の第3の充填材の含有量(体積%)を表す。別の例において、比(V1/V3)はたとえば少なくとも約20、または少なくとも約22など、少なくとも約15であってもよい。別の非限定的実施形態において、比(V1/V3)は、たとえば約35以下、約30以下、約29以下、または約28以下など、約40以下であってもよい。比(V1/V3)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
さらに、他の実施形態において研磨部分は、第3の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第2の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約5の比(V2/V3)を含んでもよく、ここでV2は研磨部分中の第2の充填材の含有量(体積%)を表し、V3は研磨部分中の第3の充填材の含有量(体積%)を表す。いくつかの例において、比(V2/V3)はたとえば少なくとも約9など、少なくとも約7であってもよい。非限定例は、たとえば約20以下、約15以下、約14以下、または約13以下など、約25以下の比(V2/V3)を含んでもよい。比(V2/V3)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
特定の実施形態において、第3の充填材は、充填材の総容積の少なくとも約0.5体積%であってもよい。特定の事例において、第3の充填材は、たとえば少なくとも約1体積%、または少なくとも約1.5体積%など、より多くてもよい。別の非限定的実施形態において、第3の充填材は、たとえば約4体積%以下、約3体積%以下、または約2.5体積%以下など、充填材の総容積の約5体積%以下であってもよい。研磨部分は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の第3の充填材含有量を有することができる。
他の実施形態において、研磨部分は、第1の、第2の、および第3の充填材とは異なる第4の充填材を備えてもよい。他の例において、第4の充填材は、骨材、セメント、ポルトランドセメント、またはケイ酸カルシウムを備えてもよい。
第4の充填材の実施形態は、約40ミクロン以下の平均粒径を備えてもよい。たとえば、第4の充填材平均粒径は、約30ミクロン以下、または約20ミクロン以下であってもよい。第4の充填材平均粒径の非限定例は、たとえば少なくとも約5ミクロン、または少なくとも約10ミクロンなど、少なくとも約1ミクロンであってもよい。第4の充填材平均粒径は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
研磨部分のその他の例は、第4の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第1の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約5の比(V1/V4)を含んでもよく、ここでV1は研磨部分中の第1の充填材の含有量(体積%)を表し、V4は研磨部分中の第4の充填材の含有量(体積%)を表す。あるいは、比(V1/V4)はたとえば少なくとも約15など、少なくとも約10であってもよい。比(V1/V4)のその他の非限定的実施形態は、たとえば約25以下、約20以下、または約19以下など、約30以下であってもよい。比(V1/V4)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
研磨部分の例は、第4の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第2の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約1の比(V2/V4)を備えてもよく、ここでV2は研磨部分中の第2の充填材の含有量(体積%)であり、V4は研磨部分中の第4の充填材の含有量(体積%)である。特定の実施形態において、比(V2/V4)は、たとえば少なくとも約5など、少なくとも約3であってもよい。非限定的な一例によれば、比(V2/V4)は、たとえば約12以下、約10以下、約9以下、または約8以下など、約15以下であってもよい。比(V2/V4)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
さらに別の実施形態において、研磨部分は、第3の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第4の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約0.1の比(V3/V4)を備えてもよく、ここでV3は研磨部分中の第3の充填材の含有量(体積%)であり、V4は研磨部分中の第4の充填材の含有量(体積%)である。比(V3/V4)の別の例は、たとえば少なくとも約0.5、または少なくとも約0.6など、少なくとも約0.3であってもよい。比(V3/V4)の他の非限定的実施形態は、たとえば約2.5以下、約2以下、または約1以下など、約3以下であってもよい。比(V3/V4)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
第4の充填材の例は、充填材の総容積の少なくとも約1体積%であってもよい。あるいは、第4の充填材は、たとえば少なくとも約2体積%など、充填材の総容積の少なくとも約1.5体積%であってもよい。限定的な一実施形態によれば、第4の充填材は、たとえば約4.5体積%以下、約4体積%以下、または約3.5体積%以下など、充填材の総容積の約5体積%以下であってもよい。充填材の総容積中の第4の充填材の含有量は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
本明細書のその他の実施形態は、第1の、第2の、第3の、および第4の充填材とは異なる第5の充填材を含んでもよい。第5の充填材はナトリウムを備えてもよい。第5の充填材は、アルミニウム、フッ化物、ナトリウム、およびこれらの組み合わせをさらに備えてもよい。特定の一事例において、第5の充填材は主にNa3AlF6からなってもよい。
特定の実施形態において、研磨部分は、第5の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第1の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約1の比(V1/V5)を含んでもよく、ここでV1は研磨部分中の第1の充填材の含有量(体積%)を表し、V5は研磨部分中の第5の充填材の含有量(体積%)を表す。比(V1/V5)の実施形態は、たとえば少なくとも約2など、少なくとも約1.5であってもよい。さらに別の非限定例において、比(V1/V5)は、たとえば約7以下、約5以下、または約3以下など、約10以下であってもよい。比(V1/V5)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
研磨部分の別の特定の実施形態は、第5の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第2の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、第5の充填材の含有量(体積%)と比較して、ほぼ同じ含有量の第2の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約0.1の比(V2/V5)を備えてもよく、ここでV2は研磨部分中の第2の充填材の含有量(体積%)を表し、V5は研磨部分中の第5の充填材の含有量(体積%)を表す。別の実施形態において、比(V2/V5)は、たとえば少なくとも約0.5、または少なくとも約0.8など、少なくとも約0.3であってもよい。非限定的実施形態によれば、比(V2/V5)は、たとえば約4以下、約3以下、約2以下、または約1.5以下など、約5以下であってもよい。比(V2/V5)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
さらに、別の実施形態において、研磨部分は、第3の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第5の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約0.01の比(V3/V5)を含んでもよく、ここでV3は研磨部分中の第3の充填材の含有量(体積%)であり、V5は研磨部分中の第5の充填材の含有量(体積%)である。比(V3/V5)のその他の例は、たとえば少なくとも約0.06、または少なくとも約0.07など、少なくとも約0.05であってもよい。非限定的実施形態によれば、比(V3/V5)は、たとえば約0.5以下、または約0.1以下など、約1以下であってもよい。比(V3/V5)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
研磨部分のさらに別の実施形態は、第4の充填材の含有量(体積%)と比較して、より多い含有量の第5の充填材(体積%)を備えてもよい。研磨部分は、少なくとも約0.01の比(V4/V5)を含んでもよく、ここでV4は研磨部分中の第4の充填材の含有量(体積%)であり、V5は研磨部分中の第5の充填材の含有量(体積%)である。比(V4/V5)のその他の例は、たとえば少なくとも約0.10、または少なくとも約0.12など、少なくとも約0.05であってもよい。さらに別の非限定的実施形態において、比(V4/V5)は、たとえば約0.5以下、または約0.2以下など、約1以下であってもよい。比(V4/V5)は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
特定の実施形態において、第5の充填材は、充填材の総容積の少なくとも約5体積%であってもよい。別の事例において、第1の充填材は、たとえば少なくとも約15体積%、または少なくとも約20体積%など、充填材の総容積の少なくとも約10体積%であってもよい。第5の充填材の他の非限定的実施形態は、たとえば約35体積%以下、約30体積%以下、または約25体積%以下など、充填材の総容積の約40体積%以下であってもよい。第5の充填材含有量は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
一実施形態において、研磨部分は、第1の充填材、第2の充填材、第3の充填材、第4の充填材、および第5の充填材を備えてもよい。研磨部分は、研磨部分の総容積の少なくとも約10体積%の、第1の充填材、第2の充填材、第3の充填材、第4の充填材、および第5の充填材の総含有量を備えてもよい。他の例において、第1の充填材、第2の充填材、第3の充填材、第4の充填材、および第5の充填材の総含有量は、たとえば少なくとも約20体積%、少なくとも約22体積%、または少なくとも約25体積%など、研磨部分の総容積の少なくとも約15体積%であってもよい。第1の充填材、第2の充填材、第3の充填材、第4の充填材、および第5の充填材の総含有量の非限定的実施形態は、たとえば約55体積%以下、約50体積%以下、または約45体積%以下など、研磨部分の総容積の約60体積%以下であってもよい。研磨部分の総容積に対する第1の、第2の、第3の、第4の、および第5の充填材の総含有量は、上記の最小値および最大値のいずれの間の範囲内であってもよい。
別の実施形態において、研磨部分は湿潤液残余物を備えてもよい。湿潤液残余物は、トリドデシルアルコール(TDA)からの脂肪族鎖など、脂肪族鎖を含むことができる。あるいは、研磨部分は、高度に塩素化されたワックス、フルフロール、またはChloro40などからの、環状有機分子を含む湿潤液残余物を備えてもよい。
特定の一実施形態によれば、研磨部分の結合材料は、研磨部分の総容積の少なくとも約20体積%を含むことができる。また、結合材料含有量は、たとえば少なくとも約30体積%、少なくとも約40体積%、または少なくとも約42体積%など、より多くてもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、研磨部分中の結合材料の含有量は、約70体積%以下、約65体積%以下、約60体積%以下、約56体積%以下、約52体積%以下、または約50体積%以下であってもよい。研磨部分は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の結合材料含有量を有することができる。
加えて、研磨部分は、結合材料中に包含される研磨粒子をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、研磨粒子は無機材料を備えてもよい。たとえば、研磨粒子は、1つ以上の酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物、酸炭化物、酸窒化物、またはこれらの組み合わせを備えてもよい。他の実施形態において、研磨粒子は主に酸化物からなってもよい。特定の事例において、研磨粒子は、たとえばアルミナ、ジルコニア、シリカ、またはこれらの組み合わせなど、酸化物材料を備えてもよい。さらに別の例において、研磨粒子は超研磨材料からなってもよい。このような超研磨粒子は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、またはこれらの組み合わせを備えてもよい。たとえば、研磨粒子は主にダイヤモンドからなってもよい。
いくつかの実施形態において、研磨粒子は、研磨部分の総容積の少なくとも約30体積%であってもよい。また、その他の特定の事例において、研磨粒子は、たとえば少なくとも約40体積%、少なくとも約41体積%、または少なくとも約42体積%など、研磨部分の総容積の少なくとも約35体積%であってもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、研磨粒子は、たとえば約60体積%以下、約55体積%以下、約52体積%以下、または約50体積%以下など、研磨部分の総容積の約70体積%以下であってもよい。研磨部分の総容積は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の研磨粒子含有量を有することができる。
他の実施形態において、研磨部分は細孔を備えてもよい。たとえば、細孔は研磨部分の総容積の少なくとも約0.5体積%であってもよい。また、その他の特定の事例において、細孔は、たとえば少なくとも約2体積%など、研磨部分の総容積の少なくとも約1体積%であってもよい。さらに、別の非限定的実施形態において、細孔は、たとえば約25体積%以下、または約22体積%以下など、研磨部分の総容積の約30体積%以下であってもよい。研磨部分の総容積は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の細孔含有量を有することができる。
いくつかの実施形態において、第1のタイプの研磨粒子は褐色溶融アルミナ(BFA)を備え、あるいは主にBFAからなってもよい。研磨粒子は被膜を備えてもよい。被膜は、たとえばセラミック、金属、遷移金属元素、鉄、酸化物、金属酸化物、または酸化鉄を備えてもよい。
たとえば、第1のタイプの粒子は、Treibacher社のBFAを備えてもよい。BFAは、BaO、CaO、Na2O、P2O5、およびこれらの組み合わせなどの酸化物を備えてもよい。たとえば、BFAは、約1360から約1560PPMのBaOを備えてもよい。BFAはまた、約4940から約5140PPMのCaOを含んでもよい。BFAはまた、約820から約1020PPMのNa2Oを備えてもよい。BFAはまた、約50PPM未満のP2O5を備えてもよい。
研削工具のいくつかの例において、BFAは、約99体積%以下のAl2O3を備えてもよい。他の例において、BFAは、たとえば約97体積%以下のAl2O3など、約98体積%以下のAl2O3を備えてもよい。別の非限定例において、BFAは、たとえば約85体積%以下のAl2O3、または約90体積%以下のAl2O3など、約80体積%以下のAl2O3であってもよい。研削工具のBFAは、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のAl2O3含有量を有することができる。
研削工具の代替実施形態において、BFAは、約20体積%以下のZrO2を備えてもよい。たとえばBFAは、たとえば約10体積%以下のZrO2、約5体積%以下のZrO2、または約1体積%以下のZrO2など、約15体積%以下のZrO2であってもよい。BFAの他の非限定的実施形態は、たとえば少なくとも約0.05体積%のZrO2、または少なくとも約0.10体積%のZrO2など、少なくとも約0.01体積%のZrO2を有してもよい。研削工具のBFAは、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のZrO2含有量を有することができる。
別の特定の事例において、BFAは、約20GPa以下の硬度を有してもよい。たとえばBFAは、約18GPa以下、または約17GPa以下など、約19GPa以下の硬度を有してもよい。非限定的な代替実施形態は、たとえば少なくとも約15.8GPa、または少なくとも約16GPa以下など、約15.5GPa以下の硬度を有するBFAを含んでもよい。研削工具のBFAは、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の硬度を有することができる。
硬度試験の一例において、試料粒体はエポキシ中に実装され、その後磨かれる。一旦粒体が実装されて磨かれると、圧痕用の硬度テスタ上で所望の負荷が選択される。通常選択される負荷は500gであるが、しかし粒体の強度に応じて1kgの負荷も選択されてよい。一旦圧痕がなされると、ダイヤモンド形の圧痕が現れ、硬度を判定するための測定がなされる。
摩損度は、基準と比較した試料の相対的な崩壊によって定義されてもよい。一般に摩損度は、所定の時間にわたって粒体をボールミリングすることによって測定されてもよく、これは基準粒体をボールミリングするために使用されるのと同じ時間である。ミリングの後、残留粒体/粉末が選別されて、崩壊した粒体の量が計測される。これらの測定値は粒体の開始量と比較され、その後基準の崩壊と比較される。これにより、粒体耐久性の相対比較を可能にする。
たとえば、ボールミル摩損度は、媒体(たとえば炭化タングステン)を備えるボールミル容器内に所定量の粒体を入れて、設定時間にわたってミリングすることによって、測定されてもよい。一般に、時間は、基準または基本粒体が約50%の崩壊にいつ到達するかに依存する。これは、粒体の開始重量の50%が目の細かいスクリーンを通過できることを意味する。
摩損度の基準は、試験対象粒体に基づいて選択されてもよい。たとえば、非常にもろい(すなわち、より容易に崩壊する)粒体が検討される場合、基準は同摩損度で選択される。BFA試料については、より耐久性のあるアルミナ基準が選択されてもよい。選択される基準はまた、基準の妥当性を判断するため、用途にも依存する。
BFAの実施形態はまた、基準の約70%以下の摩損度を有してもよい。たとえば、BFAは、約60%以下など、約65%以下の摩損度を有してもよい。BFAの非限定的実施形態は、たとえば少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%など、少なくとも約20%の摩損度を有してもよい。研削工具のBFAは、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の摩損度を有することができる。典型的なアランダム粒体は、青色焼成アルミナよりも70%もろい可能性がある。
混合物および最終形成研磨用品の研磨粒子は、2種類以上の研磨粒子を含んでもよい。たとえば、混合物は、第1のタイプの研磨粒子とは異なる第2のタイプの研磨粒子を含むことができる。第2のタイプの研磨粒子は、組成、機械的特性(たとえば硬度、摩損度など)、粒径、製造方法、またはこれらの組み合わせのうちのいずれか1つにおいて、第1のタイプの研磨粒子と異なっていてもよい。
たとえば、第2のタイプの研磨粒子はアルミナ、ジルコニア、またはアルミナおよびジルコニアを備えてもよい。第2のタイプの研磨粒子は、主にアルミナおよびジルコニアを備えてもよい。
第2のタイプの粒子は、青色焼成アルミナ(BLFA)を備えてもよい。たとえば、第2のタイプの粒子は、Treibacher社の青色焼成アルミナを備えてもよい。
研削工具のいくつかの例において、BLFAは、約95.3体積%以下のAl2O3を備えてもよい。他の例において、BLFAは、たとえば約95.1体積%以下のAl2O3など、約95.2体積%以下のAl2O3を備えてもよい。他の非限定例において、BLFAは、たとえば少なくとも約85体積%のAl2O3、または少なくとも約90体積%のAl2O3など、約80体積%のAl2O3であってもよい。研削工具のBLFAは、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のAl2O3含有量を有することができる。
研削工具の代替実施形態において、BLFAは、約20体積%以下のZrO2を備えてもよい。たとえばBLFAは、たとえば約10体積%以下のZrO2、約5体積%以下のZrO2、または約1体積%以下のZrO2など、約15体積%以下のZrO2であってもよい。BLFAの別の非限定的実施形態は、たとえば少なくとも約0.17体積%のZrO2、または少なくとも約0.18体積%のZrO2など、少なくとも約0.16体積%のZrO2を有してもよい。研削工具のBLFAは、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のZrO2含有量を有することができる。
BLFAは、たとえばBaO、CaO、Na2O、P2O5、およびこれらの組み合わせなどの酸化物を備えてもよい。たとえば、BLFAは、たとえば約800PPM以下のBaO、約400PPM以下のBaO、または約200PPM以下のBaOなど、約1200PPM以下のBaOを含んでもよい。
BLFAの実施形態はまた、約4000PPM以下のCaOを含んでもよい。たとえば、BLFAは、約2000PPM以下のCaOなど、約3000PPM以下のCaOであってもよい。
BLFAの別の実施形態はまた、約800PPM以下のNa2Oを含んでもよい。たとえば、BLFAは、約200PPM以下のNa2Oなど、約400PPM以下のNa2Oであってもよい。
BLFAのさらに別の実施形態は、50PPM超のP2O5を含んでもよい。たとえば、BLFAは、約500PPM超のP2O5、または約1000PPM超のP2O5など、約100PPM超のP2O5であってもよい。
BLFAとは対照的に、BFAの実施形態は、BLFAについて先に記載された非常に異なる量の酸化物を含有してもよい。たとえば、BFAは、少なくとも約500PPMのBaO、または少なくとも約1000PPMのBaOなど、少なくとも約200PPMのBaOを含んでもよい。
BFAの実施形態はまた、約2000PPM超のCaOを含んでもよい。たとえば、BFAは、約4000PPM超のCaOなど、約3000PPM超のCaOであってもよい。
BFAの別の実施形態はまた、約200PPM超のNa2Oを含んでもよい。たとえば、BFAは、約800PPM超のNa2Oなど、約400PPM超のNa2Oであってもよい。
BFAのさらに別の実施形態は、約50PPM以下のP2O5を含んでもよい。たとえば、BFAは、約30PPM以下のP2O5、または約20P以下のP2O5など、約40PPM以下のP2O5であってもよい。
別の実施形態において、第2のタイプの研磨粒子は、約90体積%以下のAl2O3を含んでもよい。たとえば、第2のタイプの研磨粒子は、約80体積%以下のAl2O3など、約85体積%以下のAl2O3であってもよい。第2のタイプの研磨粒子の非限定的実施形態は、少なくとも約65体積%のAl2O3、または少なくとも約60体積%のAl2O3など、少なくとも約70体積%のAl2O3であってもよい。第2のタイプの研磨粒子は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のAl2O3含有量を有することができる。
別の実施形態において、第2のタイプの研磨粒子は、約40体積%以下のZrO2を備えてもよい。第2のタイプの研磨粒子の別の例は、約30体積%以下のZrO2、または約25体積%以下のZrO2など、約35体積%以下のZrO2を含んでもよい。第2のタイプの研磨粒子の非限定例は、少なくとも約15体積%のZrO2、または少なくとも約20体積%のZrO2など、少なくとも約10体積%のZrO2であってもよい。第2のタイプの研磨粒子は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内のZrO2含有量を有することができる。
第2のタイプの研磨粒子の別の実施形態は、約20GPa以下の硬度を有してもよい。たとえば第2のタイプの研磨粒子は約17GPa以下、または約16GPa以下など、約18GPa以下の硬度を有してもよい。第2のタイプの研磨粒子の非限定例は、少なくとも約14.5GPa、または少なくとも約15GPaなど、少なくとも約14GPaの硬度を有してもよい。第2のタイプの研磨粒子は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の硬度を有することができる。
別の例において、第2のタイプの研磨粒子は、基準の約20%以下の摩損度を有してもよい。特定の事例において、第2のタイプの研磨粒子は、約10%以下など、約15%以下の摩損度を有してもよい。第2のタイプの研磨粒子の非限定的実施形態は、少なくとも約4%、少なくとも約5%、または少なくとも約6%など、少なくとも約2%の硬度を有してもよい。第2のタイプの研磨粒子は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の摩損度を有することができる。
研削工具は、本体中に補強部材をさらに備えてもよい。補強部材は、本体の総容積の少なくとも約1体積%であってもよい。一実施形態において、補強部材は、たとえば少なくとも約3体積%、少なくとも約4体積%、少なくとも約5体積%、または少なくとも約6体積%など、本体の総容積の少なくとも約2体積%、であってもよい。研削工具の非限定的実施形態は、たとえば約14体積%以下、約13体積%以下、または約12体積%以下など、本体の総容積の約15体積%以下の補強部材を備えてもよい。本体は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の補強部材含有量を備えてもよい。
研削工具の本体の実施形態は、第1の補強部材を備えてもよい。第1の補強部材は、研磨部分に当接してもよい。第1の補強部材は、研磨部分の中に設けられてもよい。第1の補強部材は、本体の外表面を画定してもよい。あるいは、第1の補強部材は、本体の内部に設けられてもよい。
第1の補強部材の例は、有機材料を備えてもよい。たとえば、第1の補強部材はまた、ポリイミド、ポリアミド、アラミド、およびこれらの組み合わせを備えてもよい。第1の補強部材の別の実施形態は、無機材料を含んでもよい。第1の補強部材は、セラミック材料、ガラス材料、ガラス−セラミック材料、またはこれらの組み合わせなどの無機材料を備えてもよい。第1の補強部材は、フェノール樹脂被覆ガラス繊維などのガラス繊維を備えてもよい。
さらに他の実施形態において、第1の補強部材は、本体の直径全体を通じて延在してもよい。第1の補強部材は、第1の主表面および第2の主表面を備える平面部材を備えてもよい。研磨部分は、第1の主表面を覆ってもよい。研磨部分は、第1の補強部材の第1の主表面と直接接触していてもよい。
特定の実施形態において、本体は、第1の補強部材および第2の補強部材を備えてもよい。第1の補強部材および第2の補強部材は,本体の中で互いに離間していてもよい。研磨部分の少なくとも一部は、第1の補強部材と第2の補強部材との間に設けられてもよい。
いくつかの実施形態において、第1の補強部材は、本体の平均厚みの少なくとも約3%であってもよい。その他の例において、第1の補強部材は、少なくとも約8%、または少なくとも約10%など、本体の平均厚みの少なくとも約5%であってもよい。第1の補強部材の非限定的実施形態は、約15%以下、または約12%以下など、本体の平均厚みの約18%以下であってもよい。
第1の補強部材は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の本体の平均厚みを有することができる。
いずれのタイプの研磨粒子も、長尺形状を有してもよい。特定の事例において、研磨粒子は、長さ:幅の比として定義される、少なくとも約2:1のアスペクト比を有してもよく、ここで長さは粒子の最長寸法であり、幅は二次元で見たときに長さの寸法に対して直角な粒子の2番目に長い長さ(または直径)である。別の実施形態において、研磨粒子のアスペクト比は、たとえば少なくとも約3:1、少なくとも約4:1、少なくとも約5:1、または少なくとも約10:1など、少なくとも約2.5:1であってもよい。非限定的な一実施形態において研磨粒子は約5000:1以下のアスペクト比を有してもよい。さらに、別の実施形態において、いずれのタイプの研磨粒子も実質的に1:1のアスペクト比を有してほぼ等軸であってもよいことが、理解されるだろう。さらに別の実施形態において、いずれのタイプの研磨粒子も、不規則な形状を有することができる。
少なくとも1つの実施形態において、(いずれかのタイプの)研磨粒子は、二次元で見たときに特定の断面形状を有することができる。たとえば、研磨粒子は、楕円形の断面形状を有することができる。楕円形状は、円、楕円、およびその他いずれの曲線的形状も含むことができる。あるいは、別の事例において、研磨粒子は、多角形の断面形状を有することができる。多角形断面形状のいくつかの適切な非限定例は、三角形、長方形、五角形、六角形、七角形、八角形などを含む。
本明細書に記載されるように、研磨粒子に加えて、混合物はまた、研磨用品の形成を容易にするためにその他の成分または前駆体を含んでもよい。たとえば、混合物は結合材料を含んでもよい。一実施形態によれば、結合材料は、有機材料、有機前駆体材料、無機材料、無機前駆体材料、天然材料、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された材料を含んでもよい。
別の実施形態によれば、混合物は、さらなる処理の間の有機結合材料の形成に適した、有機材料または有機材料の前駆体を含んでもよい。このような有機材料は、1つ以上の天然有機材料、合成有機材料、およびこれらの組み合わせを含んでもよい。特定の事例において、有機材料は樹脂で作られることが可能であり、これは熱硬化性物質、熱可塑性物質、およびこれらの組み合わせを含んでもよい。たとえば、いくつかの適切な樹脂は、フェノール、エポキシ、ポリエステル、シアン酸エステル、シェラック、ポリウレタン、ゴム、およびこれらの組み合わせを含むことができる。特定の一実施形態において、混合物は、さらなる処理を通じてフェノール樹脂結合材料を形成するように構成された、未硬化樹脂材料を含む。
本体の実施形態は、本体の総容積に対して少なくとも約5体積%の結合材料を備えてもよい。別の実施形態において、本体は、本体の総容積に対して少なくとも約10体積%、少なくとも約15体積%、少なくとも約20体積%、少なくとも約25体積%、少なくとも約30体積%、少なくとも約35体積%、少なくとも約40体積%、少なくとも約45体積%、少なくとも約50体積%、または本体の総容積に対して少なくとも約55体積%を備えてもよい。別の例において、本体は、本体の総容積に対して約90体積%以下を備えてもよい。本体のさらに別の例は、本体の総容積に対して約85体積%以下、約80体積%以下、約75体積%以下、約70体積%以下、約65体積%以下、約60体積%以下、約55体積%以下、約50体積%以下、約45体積%以下、または本体の総容積に対して約40体積%以下を備えてもよい。本体は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の結合材料を有してもよいことが、理解されるだろう。
本体の実施形態は、本体の総容積に対して約10体積%以下の多孔性を備えてもよい。別の例において、本体は、本体の総容積に対して約5体積%以下の多孔性、約3体積%以下、約2.5体積%以下、約2体積%以下、約1.5体積%以下、約1体積%以下、約0.8体積%以下、約0.5体積%以下、約0.4体積%以下、または本体の総容積に対して約0.3体積%以下の多孔性を備えてもよい。さらに別の実施形態において、本体は、本体の総容積に対して少なくとも約0.01体積%の多孔性、または本体の総容積に対して少なくとも約0.05体積%の多孔性を備えてもよい。本体は、上記の最小値および最大値のいずれかの間の範囲内の多孔性を有してもよいことが、理解されるだろう。
2つの試料を用意して、熱浸漬係数および研磨性能について試験した。試料は、その研磨剤結合剤を形成するために使用される樹脂を除いて、同一である。第1の試料は、Durez−North America社より供給された、基準樹脂29−722を用いる従来の研磨用品である。第2の試料は、やはり、Durez−North America社より供給されたHAP樹脂(34−279)を備える、本明細書に記載の実施形態である。各試料は、4×1×0.235インチの寸法を備える長方形であるとともに、#57ガラスとして知られてIPAC社より供給された、内部に対称的に配置された2つの繊維ガラスウェブを閉じ込めていた。各試料は、46体積%の研磨剤、酸化鉄被膜を備える基準褐色溶融アランダム、40体積%の結合剤、30体積%の樹脂、4.9体積%の黄鉄鉱、3.5体積%のフッ化カリウムアルミニウム、1.1体積%の石灰、0.5体積%のポリマー微小球体、および14体積%の細孔を有していた。
試料を400℃で30分間加熱し、室温まで冷却し、その後2インチスパンの三点曲げ試験(ASTM D790に準拠)で破壊して、400℃への曝露による強度および係数の有効劣化を調べた。図4に示されるように、従来試料の熱浸漬係数を1.0に正規化した。HAP試料の熱浸漬係数は1.13であった。このため、HAP試料は熱浸漬係数に関して従来試料よりも13%優れており、これはHAP試料が1.13の正規化熱浸漬係数を有していたことを意味する。同様に、研磨性能についても、HAP試料は従来試料よりも9%優れていた。
一実施形態によれば、研磨用品は、被加工物の切削に特に適している。特定の適切な被加工物は、無機材料、より具体的には金属または金属合金で作られた被加工物を含むことができる。一実施形態によれば、研磨用品は、金属合金またはチタンなどの材料を切削するのに、特に適している。
別の実施形態によれば、研磨粒子は成形研磨粒子であってもよい。研磨粒子は、明確に画定された規則的な配置(すなわち、ランダムではない)の縁および辺を有することができ、こうして識別可能な形状を画定する。たとえば、成形研磨粒子は、長さ、幅、および高さのうちのいずれか2つの次元によって定義された平面内で見たときに、多角形の形状を有してもよい。いくつかの例示的な多角形は、三角形、四角形(たとえば、長方形、正方形、台形、平行四辺形)、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形などであってもよい。加えて、成形研磨粒子は、角柱などの多面体形状によって定義された、三次元形状を有することができる。さらに、成形研磨粒子が凸型、凹型、楕円形状を有することができるように、成形研磨粒子は湾曲した縁および/または表面を有してもよい。加えて、たとえば塩のような突起を備える棒状プレッツェル形状など、棒状および円筒形の成形研磨粒子、ならびに凹凸形状粒体が、提供されてもよい。
成形研磨粒子は、たとえば1、2、3などや、A、B、Cなどのような、いずれかの英数字の形状であってもよい。さらに、成形研磨粒子は、ギリシャ文字、現代ラテン文字、古代ラテン文字、ロシア文字、その他いずれかの文字(たとえば、漢字)、およびこれらの組み合わせから選択された文字の形状であってもよい。
成形研磨粒子は、長さ(l)、高さ(h)、および幅(w)を定義する本体を有することができ、ここで長さは高さを越え、高さは幅を超える。さらに、特定の態様において、本体は、長さ:高さの比によって定義される、少なくとも約1:1の一次アスペクト比を含んでもよい。本体はまた、少なくとも約50%の直立配向確率を含んでもよい。
別の態様において、成形研磨粒子は、長さ(l)、幅(w)、および高さ(h)を有することができ、ここで長さ、幅、および高さはそれぞれ縦軸、横軸、および垂直軸に対応し、縦軸、横軸、および垂直軸は3つの直交する平面を定義してもよい。この態様において、本体は、3つの直交する平面のいずれかに対して非対称な幾何形状を含んでもよい。
さらに別の態様において、成形研磨粒子は、縦軸、横軸、および垂直軸によって定義された3つの直交する平面内に3回対称性を含む複雑な三次元幾何形状を有する本体を含んでもよい。さらに、本体は、縦軸、横軸、または垂直軸のうちの1つに沿って本体の内側全体を通じて延在する、開口を含んでもよい。
さらに別の態様において、成形研磨粒子は、長さ(l)、幅(w)、および高さ(h)によって定義された複雑な三次元幾何形状を有する本体を含んでもよい。本体はまた、質量中心および幾何学的中点を含んでもよい。質量中心は、高さを定義する本体の垂直軸に沿って少なくとも約0.05(h)の距離(Dh)だけ、幾何学的中点からずれていてもよい。
別の態様において、成形研磨粒子は、長さ(l)、幅(w)、および高さ(h)を定義する本体を含んでもよい。本体は、基底面および上面を含んでもよい。さらに、基底面は、上面の断面形状とは異なる断面形状を備える。
さらに別の態様において、成形研磨粒子は、略平坦な底部および略平坦な底部から延在するドーム型の上部を有する本体を含んでもよい。
別の態様において、成形研磨粒子は、長さ(l)、幅(w)、および高さ(h)を備える本体を含んでもよい。長さ、幅、および高さは、それぞれ縦軸、横軸、および垂直軸に対応する。さらに、本体は、基底面が上面に対して回転してねじり角度を確立するように、本体の長さを定義する縦軸に沿ったねじりを含んでもよい。
さらに別の態様において、成形研磨粒子は、第1の端面および第2の端面、第1の端面と第2の端面との間に延在する少なくとも3つの隣り合う側面、ならびに各対の隣り合う側面の間に確立された縁構造を有する本体を含んでもよい。
別の態様において、成形研磨粒子は、中央部、および中央部の全長に沿って中央部から外向きに延在する少なくとも3つの径方向アームを有する本体を含んでもよい。
本明細書に開示される研磨用品およびプロセスは、最新技術からの逸脱を示す。本明細書の研磨用品は、組成、平均多孔性、平均粒径、粒体比、およびこれらの組み合わせを含むがこれらに限定される、特定の特徴を有する研磨粒子など、特徴の組み合わせを利用することができる。また、研磨用品は、結合材料、結合材料の含有量、研磨粒子の含有量、充填材など、付加的な特徴を利用してもよい。完全には理解されなくても、特徴の組み合わせにより、思いがけず著しく改善された性能を示した研磨用品の形成を容易にする。
この明細書は、最良の形態を含む実施形態を開示するため、および当業者が本発明を実現および使用できるようにするために、例示を用いている。特許性の範囲は請求項によって定義されており、当業者によって想起されるその他の例を含んでもよい。このようなその他の例は、これらが請求項の文言と相違のない構造要素を有する場合、またはこれらが請求項の文言と実質的な相違のない同等の構造要素を含む場合に、請求項の範囲に含まれると見なされる。
なお、上記概要または実施例に記載された作業のすべてが必要とされるわけではないこと、特定の作業の一部は必要とされない可能性があること、および記載されたものに加えて1つ以上のさらなる作業が実行されてもよいことに、注意する。さらに、作業が列挙された順番は、必ずしもこれらが実行される順番とは限らない。
上記の明細書において、特定の実施形態を参照して概念が記載されてきた。しかしながら、当業者は、下記の請求項に明記されたとおりの発明の範囲から逸脱することなく様々な修正および変更がなされ得ることを理解する。したがって、明細書および図面は限定的な意味ではなくむしろ説明的と見なされるべきであり、このような修正はすべて発明の範囲に含まれるように意図される。
本明細書において使用される際に、用語「comprises(備える)」、「comprising(備える)」、「includes(含む)」、「including(含む)」、「has(有する)」、「having(有する)」、またはこれらのその他いずれかの変化形は、包括的な包含を網羅するように意図される。たとえば、特徴のリストを備えるプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもこれらの特徴のみに限定されるものではなく、明確に列挙されていない、またはこのようなプロセス、方法、物品、または装置に特有の、その他の特徴を含んでもよい。さらに、それとは反対に明確に記載されない限り、「or(または)」は包括的な「または」を指し、排他的な「または」を指すものではない。たとえば、条件AまたはBは、以下のいずれか1つによって満たされる:Aは真(または存在)およびBは偽(または不存在)、Aは偽(または不存在)およびBは真(または存在)、ならびにAおよびBの両方が真(または存在)。
また、「a」または「an」の使用も、本明細書に記載される要素または構成要素を記載するために採用されている。これは便宜上、および発明の範囲の一般的な意味を付与するためにのみ、なされている。本記載は、1つまたは少なくとも1つを含むように読み取られるべきであり、別途意味することが自明でない限り、単数形は複数形も含む。
利益、その他の利点、および問題の解決法は、特定の実施形態に関連して記載されてきた。しかしながら、利益、利点、問題の解決法、および何らかの利益、利点、または解決法を生じるかまたはより明確にさせる可能性のあるその他の特徴は、いずれかまたはすべての請求項の重大な、必要な、または不可欠な特徴として解釈されるべきではない。
本明細書を読んだ後、当業者は、特定の特徴が、明確さのために本明細書において個別の実施形態の文脈で記載されていること、単一の実施形態において組み合わせられて提供されてもよいことを、理解するだろう。逆に、簡潔さのために単一の実施形態の文脈において記載された様々な特徴はまた、個別にまたはいずれかのサブコンビネーションで提供されてもよい。さらに、範囲について記載された値の言及は、その範囲内のあらゆる値を含む。
本開示の要約は、特許法に準拠するために提供されるものであり、これが請求項の範囲または意味を解釈または限定するために使用されるものではないという理解の下で提出される。加えて、上記の詳細な説明において、様々な特徴がまとめられ、あるいは本開示を合理化する目的のために単一の実施形態において記載されている。本開示は、主張された実施形態が各請求項で明確に挙げられているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するように解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、本発明の内容は、開示された実施形態のいずれかのすべての特徴未満を対象としてもよい。このため、以下の請求項は詳細な説明に組み込まれており、各請求項は個別に請求された内容を定義するものとして独立している。