JP6865180B2 - ある範囲内のランダムな回転配向を有する研磨粒子付き研磨物品 - Google Patents

Description

本開示は、一般に研磨物品に関し、より詳細には、非ランダムに配置された研磨粒子を有する研磨物品に関する。

成形研磨粒子のｚ方向回転配向をその長手方向軸を中心として制御することにより、研磨物品の性能を高めることができる。配向された研磨粒子を有する研磨物品は、従来技術で知られている。たとえば、米国特許公開番号第２０１４／０２５９９６１号（Ｍｏｒｅｎら）には、静電気力を用いて研磨粒子をバッキングに付ける方法が開示されており、被覆研磨物品中の粒子のｚ方向回転配向を様々に異ならせることができる。米国特許公開番号第２０１３／０３４４７８６号（Ｋｅｉｐｅｒｔ）には、表面特徴をそれぞれが有する、複数の形成されたセラミック研磨粒子を有する被覆研磨物品が開示されており、その表面特徴は指定されたｚ方向回転配向を有し、この指定されたｚ方向回転配向は、表面特徴のランダムなｚ方向回転配向によって生じるものよりも生じる頻度が高い。ドイツ特許公報第１０２０１３２１２６０９号は、研磨剤を製造する方法を開示しており、この場合、研磨粒子は、研磨粒子が少なくとも１つの位置合わせ補助器具によって少なくとも部分的に位置合わせされて分散していることを特徴とする、少なくとも１つの研磨剤バッキング上に分散している。

ｚ方向回転配向が選択的である研磨粒子を有する既知の研磨物品は、製造するのが困難かつ／又は高価である場合があり、所望の程度の回転配向を持っていないことがあり（すなわち、研磨粒子が持っている回転配向が多すぎる、又は少なすぎることがある）、かつ研磨物品の構築に利用できる研磨粒子の種類（たとえばサイズ又は形状）に関して、限定されることがある。

上記の短所を克服する研磨物品が必要とされている。したがって、製造するのが容易で高価ではなく、所望の程度の回転配向を持つ研磨粒子を有し、かつ多種多様なサイズ及び形状を有する研磨粒子を使用して製造できる選択的なｚ方向回転配向を有する、被覆研磨物品などの研磨物品を提供することが望ましいはずである。より具体的には、制御された方法で配向される研磨粒子を有する研磨物品を提供することが望ましく、研磨粒子の少なくとも一部分の角度配向が、規定の範囲内でランダムに異なる。

本発明は、ｙ軸と、ｙ軸に対し横軸のｘ軸と、ｙ軸及びｘ軸に直交するｚ軸とを有する研磨物品を提供する。研磨物品は、複数の研磨粒子を含み、研磨粒子の少なくとも一部分のｚ軸を中心とする回転配向は、規定の範囲内でランダムに異なり、研磨粒子の間隔は、ｙ軸に沿ってランダムに異なる。

いくつかの実施形態では、研磨物品は以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる：研磨粒子のｘ軸方向の間隔はランダムであり得る；研磨粒子の間隔は、ｘ軸方向がｙ軸方向よりも均一であり得る；ｘ軸方向の研磨粒子の間隔は、規定の範囲内で異なり得る；研磨粒子は複数の列に並べることができ、１つの列の中の研磨粒子の位置の平均偏差は、研磨粒子の厚さのプラス又はマイナス（±）約４倍以内でランダムに異なり得る；研磨粒子の少なくとも一部分は、長手方向軸を有する複数の列に並べることができ、各研磨粒子は長手方向軸を有することができ、研磨粒子の少なくとも一部分の長手方向軸は規定の範囲内にあり得る；列の長手方向軸は研磨物品ｙ軸に平行にすることができる；列の長手方向軸は、研磨物品ｙ軸からある角度でオフセットすることができる；研磨粒子は、概ね弓形の経路内に設けることができ、ｙ軸はこの弓形経路に一点で接することができる；研磨粒子の少なくとも約５５パーセントのｚ方向回転配向は、平均粒子ｚ方向回転配向の約±４５度以内であり得る；研磨粒子の少なくとも一部分は細長くすることができ、細長いスロットを通過させることによって、直立の姿勢で配向されるように構成することができる；研磨粒子の少なくとも一部分は、ある長さ、幅、厚さ、及び細長い縁部を有することができ、幅及び長さは厚さを超え得る；研磨粒子の少なくとも一部分は、概ね板様の形を有し得る；研磨粒子の少なくとも一部分は、板様の形を有する破砕研磨粒子、板様の形を有する成形研磨粒子、及びこれらの組合せを含み得る；研磨粒子は、板様の形を有する塊からなり得る；研磨物品は、概ね均一なサイズ及び形状を有する部分と、概ね均一なサイズ及び不均一な形状を有する部分とを含む研磨粒子の混合物を含み得る；研磨粒子の約８０〜９０パーセントは、ｘ軸及びｙ軸によって画定された平面から少なくとも約４５度の角度で傾斜し得る；研磨粒子の一部分は、少なくとも約１ミリグラムの平均重量を有することができ、かつ／又は研磨粒子の一部分は、少なくとも約５立方ミリメートルの平均体積を有し得る。

別の実施形態では、本発明は、互いに反対側にある第１及び第２の主面、長手方向軸、並びに横軸を有するバッキングと、第１及び第２の主面の一方の少なくとも一部分の上のメイク被覆と、バッキングにメイク被覆によって固定された複数の研磨粒子とを含む被覆研磨物品を提供し、各研磨粒子が、バッキングの長手方向軸の方向に延びるｙ方向軸と、バッキングの長手方向軸に直交するｚ方向軸とを含み、研磨粒子の大部分の、ｚ軸を中心とする回転配向が規定の範囲内でランダムに異なり、更に、研磨粒子のｙ方向の間隔がランダムに異なる。

別の実施形態では、本発明は、互いに反対側にある第１及び第２の主面、環状経路、並びに第１及び第２の主面のうちの少なくとも一方と直交するｚ軸を有するバッキングと、第１及び第２の主面のうちの少なくとも一方の上のメイク被覆と、バッキングにメイク被覆によって固定された複数の研磨粒子とを含む被覆研磨物品を提供し、研磨粒子の大部分の、ｚ軸を中心とする回転配向は、規定された範囲内でランダムに異なり、更に、環状経路に沿った研磨粒子の間隔はランダムに異なる。

特定の一態様では、本明細書に記載の実施形態による研磨物品は、金属を研削するのに使用することができる。１つの実施形態では、研磨物品は、連続ベルトの形状とすることができ、このベルトを使用してチタンなどの金属を、研磨剤ベルトをその金属と接触させることによって、研削することができる。

本明細書で使用される以下の用語は、以下の意味を有し得る。

「長さ」は、対象の最大キャリパ寸法を指す。

「幅」は、長軸に垂直な対象の最大キャリパ寸法を指す。

用語「厚さ」は、長さ寸法及び幅寸法に垂直な対象のキャリパ寸法を指す。

用語「キャリパ寸法」は、２つの平行な、その方向に垂直である対象を制限する、平面の間の距離と定義される。

用語「板状研磨粒子」、及び「板様の形」を有すると記述される粒子は、長さ及び幅未満の厚さを特徴とするプレートレット及び／又はフレークに似ている研磨粒子を指す。たとえば厚さは、長さ及び／又は幅の１／２、１／３、１／４、１／５、１／６、１／７、１／８、１／９、更には１／１０未満であり得る。

用語「破砕研磨粒子」は、機械的破壊処理などの破壊処理によって形成される研磨粒子を指す。破砕研磨粒子を生成するために破壊される材料は、バルク研磨剤又は研磨剤前駆体の形状でよい。材料はまた、押出棒又は他の輪郭の形、あるいは研磨剤若しくは研磨剤前駆体の押し出された、又は別の方法で形成されたシートの形でよい。機械的破壊には、たとえばロール破砕又はジョー破砕、並びに爆発粉砕による破壊が挙げられる。

用語「成形研磨粒子」は、所定の形状を有する研磨粒子の少なくとも一部分を備えたセラミック研磨粒子を指し、この所定の形状は、前駆体成形研磨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、前駆体成形研磨粒子は、成形研磨粒子を形成するために焼結される。研磨破片の場合（たとえば、米国特許第８，０３４，１３７Ｂ２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載）を除き、成形研磨粒子は一般に、成形研磨粒子の形成に使用された金型キャビティを実質的に複製する、所定の幾何学形状を有することになる。本明細書で使用される用語「成形研磨粒子」は、機械的破砕作業によって得られる研磨粒子を除外する。

本明細書に記載のいくつかの実施形態の利点には、それが、製造するのが容易で高価ではなく、所望の程度の回転配向を持つ研磨粒子を有し、選択性のｚ方向回転配向を有する被覆研磨物品などの研磨物品を提供すること、それが、多種多様なサイズ及び形状を有する研磨粒子を使用して製造され得ること、並びにそれが、驚くほど均一な表面仕上げを生み出すことが挙げられる。より具体的には、本発明は、制御された方法で配向される研磨粒子を有する研磨剤を提供し、その研磨粒子の少なくとも一部分の角度配向は、規定された範囲内でランダムに異なり、それによって、驚くほど高い切削速度を有すると共に平滑な表面仕上げを生み出す研磨物品が生成される。

本発明の１つの実施形態による研磨物品の斜視図である。 三角形の外形を有する研磨粒子の拡大図である。 図１ａに示された研磨物品と類似している研磨物品の上面図である。 研磨粒子の回転配向を示す拡大図である。 本発明の第２の実施形態による研磨物品の上面図である。 本発明の第３の実施形態による、研磨物品の上面図である。

ここで図面を参照すると、図１ａは、第１の主面６を有するバッキング又は基板４と、基板４の第１の主面６に配置された複数の研磨粒子８とを含む研磨物品２を示す。明細書及び添付図面全体を通して、機能的に類似している特徴は、同様の参照符号に１００を足した同様の符号で指し示される。

研磨粒子８はバッキング４に、たとえば任意選択の粘着性メイク被覆１０を使用して接合することができ、又は研磨粒子８は、バッキング４に直接貼り付けることができる。図示の実施形態では、研磨物品２は、可撓性バッキング層４を含む被覆研磨剤製品であり、研磨粒子８がバッキング層４の第１の主面６にメイク被覆層１０を介して接合されている加えて、研磨物品２は、研磨粒子８を覆って付けられた任意選択のサイズ被覆（図示せず）を含み得る。

メイク被覆又はサイズ被覆１０は、それが特定の研磨物品及び意図された最終使用用途のための所望の機能及び特性をもたらす限り、本明細書の発明には重要ではない。適切なメイク被覆及びサイズ被覆には、たとえば、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、硬化性アクリル樹脂、シアネート樹脂、ウレタン、及びこれらの組合せなどの熱硬化性樹脂を含む、多種多様な既知の樹脂が挙げられる。

同様に、特定のバッキング又は基板４は、それが特定の研磨物品及び意図された最終使用用途のための所望の機能及び特性をもたらす限り、本明細書の発明には重要ではない。適切なバッキング材料には、たとえば、布、紙、ポリマーフィルム、不織材料、加硫繊維材料、スクリム、及び他のウェブ様基板が挙げられる。

図示の実施形態では、研磨物品２は、バッキング層４、メイク被覆１０、及び研磨粒子８によって形成された単一の研磨剤層を含む。単一の研磨剤層は、たとえば、研磨剤シート、パッド又はディスクに転換されてよい。あるいは、研磨物品２は複数の研磨剤層を含んでよい。特定の実施形態では、研磨物品２は、それ自体の上にらせん状に織られて回旋状の研磨剤ディスクを形成する不織材研磨剤シートを含み得る。あるいは、研磨物品は、研磨剤「フラップ」に形成されている複数の不織材研磨剤シート層を含むことができ、この研磨剤フラップは、ハブのまわりに径方向に配置されてフラップディスクを形成する。

参照の目的で、ｘｙｚ座標系が図１に提示されている。図示の実施形態では、研磨物品２は、研磨物品２の長手方向に対応するｙ軸と、ｙ軸に垂直である研磨物品２の横断方向すなわち横方向に対応するｘ軸と、ｙ軸及びｘ軸に直交するｚ軸とを含む。ｘ軸とｙ軸は、研磨物品２の第１の主面６に概ね対応する平面を画定し、ｚ軸は、ｘ−ｙ平面から外向きに、研磨物品２の第１の主面６から離れる方向に延びる。

図示の実施形態では、研磨物品２は、長手方向軸ｙと、横軸ｘと、複数の研磨粒子８をバッキング４に固定するための第１の主面６のメイク被覆１０とを有するバッキング４を含む。研磨粒子８の一部分は、バッキング４のｙ軸の方向に延びる長手方向軸と、バッキング４のｙ軸に直交するｚ方向軸とを含む。本発明の１つの態様によれば、研磨粒子８の大部分のｚ軸回転配向は、規定の範囲内でランダムに異なり、研磨粒子８のｙ方向の間隔はランダムに異なる。

図１ｂを参照すると、研磨粒子８が詳細に示されている。研磨粒子８は概ね三角形の外形を有し、幅「ｗ」、長さ「ｌ」、及び厚さ「ｔ」を持つ。加えて、研磨粒子８の幅ｗ及び長さｌの寸法は、厚さｔの寸法を超える。しかし、多種多様な研磨粒子が、本明細書に記載の様々な実施形態において利用されてよいことを理解されたい。たとえば、研磨粒子８は、たとえば、四角形、星形又は六角形などの定形の（たとえば対称の）外形、及び不定形の（たとえば、非対称の）外形などを含む、様々な形状及び外形で提供されてよい。

研磨粒子８の特定のタイプ（たとえば、サイズ、形状、化学的組成）は、研磨粒子８の少なくとも一部分が所望の程度の回転配向を示す、かつ／又は実現することができる限り、研磨物品２にとって特に重要であるとは考えられない。すなわち、研磨粒子は概ね対称の外形を有し、少なくとも１つの鋭い先端を含むことができ、回転配向を示すことができる。１つの実施形態では、研磨粒子８の少なくとも一部分は細長く、細長いスロットを通過させることによって直立の姿勢で配向されるように構成される。

加えて、研磨物品２は、所望の程度の回転配向を示すことができる研磨粒子の混合物と、所望の程度の回転配向を示すことができない研磨粒子両方の混合物を一緒に含み得る。

いくつかの実施形態では、適切な研磨粒子は細長い縁部を持ち、その細長い縁部に直立に置くことができる。より具体的には、適切な研磨粒子は、細長い縁部を画定する長さ及び厚さを持つか、又は細長い縁部を画定する幅及び厚さを持つことができ、長さ及び幅がそれぞれ厚さを超える。このように構成されると、適切な研磨粒子は、板様の形を有するとして、又は「板状研磨粒子」として記述されてよい。適切な板状研磨粒子には、破砕研磨粒子と成形研磨粒子の両方が含まれる。適切な研磨粒子にはまた、板様の形を有する研磨剤の塊も含まれる。

別の実施形態では、研磨粒子には表面特徴が含まれ得る。表面特徴には、たとえば、実質的な平坦面、三角形、長方形、六角形、又は多角形外周部を有する実質的な平坦面、凹面、凸面、頂点、開口、稜線若しくは隆起線、又は複数の線、及び／又は溝若しくはチャネル、又は複数の溝若しくはチャネルが含まれ得る。このような表面特徴は、成形、押出し、スクリーン印刷、又は研磨粒子を成形する他の加工の間に形成することができる。特定の実施形態では、このような研磨粒子は、研磨粒子の少なくとも一部分のｚ方向回転配向が規定の範囲内でランダムに異なるように配置される。

更に別の実施形態では、研磨粒子の少なくとも一部分はベースを含み、その研磨粒子は、ベース上に直立の姿勢で載っているように構成され、それにより基板から外向きに突き出るようになる。

上記で暗示されたように、研磨物品２は、異なるタイプの研磨粒子の混合物を含み得る。たとえば、研磨物品２には、板状粒子と非板状粒子、破砕粒子と成形粒子（バインダーを含まない個別研磨粒子でもバインダーを含む塊研磨粒子でもよい）、従来の非成形及び非板状の研磨粒子（たとえば充填剤材料）とサイズの異なる研磨粒子、の混合物が、研磨粒子の少なくとも一部分が板状の形を有するか、又はそれとは別様に所望の程度の回転配向を示すことができる限り、含まれ得る。

適切な成形研磨粒子の例は、米国特許第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇ）、同第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ（Ｒｅ３５，５７０））、及び同第５，９８４，９８８号（Ｂｅｒｇ）に見いだすことができる。米国特許第８，０３４，１３７号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）には、元の形状特徴の一部を保持する破片を形成するために特定の形状に形成されてから破砕されたアルミナ破砕研磨粒子が記載されている。いくつかの実施形態では、成形αアルミナ粒子は、精密成形されている（すなわち、粒子は、それを作製するのに使用される製造ツール内の空洞の形状によって少なくとも部分的に決定される形状を有する）。このような成形研磨粒子及びその調製の方法に関する詳細は、たとえば米国特許第８，１４２，５３１号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、同第８，１４２，８９１号（（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第８，１４２，５３２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）、及び米国特許出願公開第２０１２／０２２７３３３号（Ａｄｅｆｒｉｓら）、同第２０１３／００４０５３７号（Ｓｃｈｗａｂｅｌら）、及び同第２０１３／０１２５４７７号（Ａｄｅｆｒｉｓ）に見いだすことができる。

適切な破砕研磨粒子の例には、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、３Ｍ ＣＥＲＡＭＩＣ ＡＢＲＡＳＩＶＥ ＧＲＡＩＮとして３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａから市販されているものなどのセラミック酸化アルミニウム材料、褐色酸化アルミニウム、青色酸化アルミニウム、炭化ケイ素（緑色炭化ケイ素を含む）、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、ガーネット、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、酸化鉄、クロミア、ジルコニア、チタニア、酸化スズ、石英、長石、すい石、金剛砂、ゾルゲル由来セラミック（たとえば、αアルミナ）、及びこれらの組合せを含む、破砕研磨粒子が挙げられる。更なる例には、米国特許第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）に記載されているものなどの、バインダーマトリックス中の研磨粒子（板状であってもなくてもよい）の破砕研磨複合体が挙げられる。数多くのそのような研磨粒子、塊、及び複合体が当技術分野で知られている。

破砕研磨粒子を分離できるゾルゲル由来研磨粒子、及びその調製の方法の例は、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、同第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、同第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、及び同第４，８８１，９５１号（Ｍｏｎｒｏｅら）に見いだすことができる。破砕研磨粒子は、たとえば、米国特許第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）及び同第４，７９９，９３９号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）に記載されているものなどの研磨塊を含み得ることもまた考えられる。

破砕研磨粒子は、たとえば、ゾルゲル由来多結晶質αアルミナ粒子などのセラミック破砕研磨粒子を含む。αアルミナ、マグネシウムアルミナスピネル、及び希土類の六方晶系アルミン酸塩の微結晶から構成されるセラミック破砕研磨粒子は、たとえば、米国特許第５，２１３，５９１号（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）、並びに米国特許出願公開第２００９／０１６５３９４Ａ１号（Ｃｕｌｌｅｒら）、及び同第２００９／０１６９８１６Ａ１号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載の方法による、ソルゲル前駆体αアルミナ粒子を使用して調製することができる。

ゾルゲル由来の研磨粒子を製作する方法に関する更なる詳細は、たとえば、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）、同第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒ ｅｔら）、同第５，４３５，８１６号（Ｓｐｕｒｇｅｏｎら）、同第５，６７２，０９７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９４６，９９１号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、同第５，９７５，９８７号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、及び同第６，１２９，５４０号（Ｈｏｏｐｍａｎら）、及び米国特許公開第２００９／０１６５３９４（Ａ１）号（Ｃｕｌｌｅｒら）に見いだすことができる。

適切な板状破砕研磨粒子の例は、たとえば、ＰＣＴ／米国出願第２０１６／０２２８８４号、及び米国特許第４，８４８，０４１号（Ｋｒｕｓｃｈｋｅ）に見いだすことができ、これらの内容全体が参照することにより本明細書に組み込まれる。

バインダーに対する破砕研磨粒子の接着を強化するために、研磨粒子は、カップリング剤（たとえば、オルガノシランカップリング剤）又はその他の物理的処理（たとえば、酸化鉄又は酸化チタン）を用いて表面処理されてよい。

図１及び図２を参照すると、研磨粒子８の少なくとも一部分のｚ軸を中心とする回転配向は、規定の範囲内でランダムに異なる。つまり、研磨粒子８の少なくとも一部分のｚ方向回転配向の程度は規定の範囲内に制約されるが、その規定の範囲内で、研磨粒子のｚ方向回転配向はランダムに異なる。しかし、研磨物品２は、本明細書に記載の本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく規定の範囲の外側のｚ方向回転配向を有する、特定の割合の研磨粒子を含み得ることを理解されたい。たとえば、図１ａ及び図２に示された研磨物品２において、８ａと標示された研磨粒子は、規定の範囲の外側にあるｚ方向回転配向を有する研磨粒子を表すものである。

別の態様では、研磨粒子８は、ある平均のｚ軸回転配向を有し、ある規定の割合の研磨粒子は、その平均ｚ軸回転配向の規定の範囲内のｚ軸回転配向を有する。更に別の態様では、研磨粒子８は概ね、１つの軸を有する経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃに沿って配置され、各研磨粒子８が長手方向軸を有し、研磨粒子の少なくとも一部分の長手方向軸は、経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃの軸に対して規定の範囲内にある。図１ａ及び図２に示された実施形態では、研磨粒子の経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃは概ね直線である。そのため、研磨粒子の各経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃの軸は概ね、経路の長手方向軸と一致する。加えて、図示の実施形態では、研磨粒子の各経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃの軸は、ｙ軸に対応する研磨粒子の長手方向軸と概ね合致している。しかし、各経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃの軸は、研磨物品２の長手方向軸（すなわちｙ軸）からオフセットできることを理解されたい。つまり、研磨粒子８は、バッキング４の長手方向軸に対して斜めになっている経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃを形成するようにバッキング４に付けることができる。加えて、図３を参照して以下でより詳細に説明されるように、研磨粒子の経路が湾曲している、又は弓形である場合、経路の軸は、研磨粒子の位置において経路と一点で接する。

特定の実施形態では、研磨粒子８の少なくとも約５５、６０、７０、８０、又は９０パーセントのｚ方向回転配向が、平均研磨粒子ｚ方向回転配向の±４５度以内にあり、研磨粒子のｚ方向回転配向の少なくとも約４０、４５、５０、又は５５パーセントが、かつ約６５、７０、７５、又は８０パーセント以下が平均粒子ｚ方向回転配向の約±３０度以内にあり、研磨粒子のｚ方向回転配向の少なくとも約３０、３５、４０、又は４５パーセントが、かつ約５５、６０、６５、又は７０パーセント以下が平均粒子ｚ方向回転配向の約±２０度以内にあり、研磨粒子のｚ方向回転配向の少なくとも約１５、２０、又は２５パーセントが、かつ約３０、３５、又は４０パーセント以下が平均粒子ｚ方向回転配向の約±１０度以内にあり、かつ／又は研磨粒子のｚ方向回転配向の少なくとも約１０又は１５パーセントが、かつ約２０又は２５パーセント以下が平均粒子ｚ方向回転配向の約±５度以内にある。

次に図２及び図２ａを参照すると、研磨粒子８の少なくとも一部分の回転配向の規定の範囲が、想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃの対によって制約されている。想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃの間の距離はｄ１と示されている。想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃは、それぞれ領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃを画定し、これらは、研磨粒子８のｚ方向回転配向を角度α（図２ａ）未満の角度に全体的に制約する。回転配向の程度は、一部は研磨粒子８のサイズ（たとえば長さｌ及び厚さｔ）によって、及び想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃの対の間の距離ｄ１によって決定される。

想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃは直線又は平行である必要はないことを理解されたい。つまり、想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃは、境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃの内側の研磨粒子が所望の程度のｚ方向回転配向を持っている限り、たとえば弓形であっても、湾曲していても、曲がりくねっていても、不規則であってもよい。想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃが概ね、研磨粒子を配置できる経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃを画定するので、研磨粒子８は、たとえば波状、正弦曲線、円形、又はランダムな経路を含む様々なパターンで提供されてよい。以下でより詳細に説明されるように、波状、正弦曲線、また円形の経路の場合では、経路１１ａ、１１ｂ、１１ｃのｙ軸は、研磨粒子の位置において経路に対する接線になる。

本発明の別の態様によれば、研磨粒子の少なくとも一部分の位置は、領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃの内側の距離ｄ１によって制約される。加えて、隣接する領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ間の間隔ｄ２は制御することができる。すなわち、図１ａ及び図２に示された実施形態に関して、研磨粒子８の少なくとも一部分の横方向位置は、想像境界線の対の内側の間隔距離ｄ１によって画定された範囲内に制約されるが、ｄ１によって画定された範囲内で、研磨粒子８の横方向位置はランダムに異なる。そのため、研磨粒子８の少なくとも一部分は、複数の列に並べられていると考えてよく、列の中心からの研磨粒子の位置の平均偏差は、たとえば、研磨粒子の厚さの少なくとも約０．５、１、又は１．５倍から研磨粒子８の厚さの約±３、４、又は５倍以内などの規定の範囲内でランダムに異なる。

更に、隣接する領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ間のｘ軸間隔距離（ｄ２）はランダムではない。その結果、いくつかの実施形態では、ｘ軸方向の研磨粒子８の間隔はランダムにならない。つまり、研磨粒子８間の平均ｘ軸間隔距離は、規定の範囲内でランダムに異なり得る。しかし、研磨粒子８が概ね個別の領域に配置されている場合でも、研磨物品２はまた、その領域の外側（すなわち想像境界線の外側）にある研磨粒子を含み得ることを理解されたい。たとえば、図１ａ及び図２に示された研磨物品２では、研磨粒子８ｂが、想像境界線１２ａ、１４ａ、１２ｂ、１４ｂ、１２ｃ、１４ｃによって画定された領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃの外側にあるものとして示されている。それでも、このような研磨粒子のｚ方向回転配向は、研磨物品２に対するｚ方向回転配向の規定の範囲内にあり得る。

特定の実施形態では、画定領域内の研磨粒子の少なくとも９０パーセントが、隣接する画定領域内の研磨粒子から少なくとも約０．０１、０．５、１、又は２ミリメートルの距離だけ、かつ約５、７、又は１０ミリメートル以内の距離だけ、間隔があけられる。別の特定の実施形態では、画定領域内の研磨粒子の少なくとも９０パーセントが、隣接する画定領域内の研磨粒子の少なくともおよそ平均厚さの距離だけ、かつ研磨粒子の平均厚さの約５、７、又は１０倍以内の距離だけ、間隔があけられる。

隣接する領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ間の間隔距離ｄ２が減少すると、領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ内の研磨粒子８の位置もまたｘ軸方向に変化するので、ある領域内の研磨粒子８のｘ軸間隔距離ｄ１はランダムに見えることが理解されよう。つまり、隣接する領域同士が十分に近いと（たとえば、距離ｄ２が減少すると）、これらの領域内の研磨粒子８のｘ軸間隔距離ｄ１は、最終的には隣接する領域間のｘ軸間隔ｄ２を超えることになる。これが起こると（すなわち、隣接する領域間のｘ軸間隔距離ｄ２が、これらの領域内のｘ軸間隔ｄ１以下になると）、研磨粒子８のｘ軸方向の間隔はランダムに見える。言い換えれば、ある領域内の研磨粒子８のｘ軸方向の位置の変動量が隣接する領域間の間隔距離ｄ２を超えると、隣接する領域内の研磨粒子間のｘ軸間隔ｄ２の規則性を検出できなくなる。

すなわち、隣接する領域間のｘ軸間隔距離ｄ２に応じて、研磨粒子間のｘ軸間隔距離はランダムに見えるか、又は選択された範囲内で異なるように見え得る。つまり、隣接する領域間のｘ軸間隔距離ｄ２がｄ１と比べて十分に大きい場合は、研磨粒子間のｘ軸間隔距離が規定の範囲内でランダムに異なるように見えることになり、隣接する想像境界線間のｘ軸間隔距離ｄ２がｄ１と比べて十分に小さい場合は、研磨粒子間のｘ軸間隔距離がランダムに見えることになる。

本発明の別の態様によれば、隣接する研磨粒子８間の距離ｄ３は、ｙ軸に沿ってランダムに異なる。つまり、隣接する研磨粒子８間のｙ軸距離は固定されておらず、研磨粒子８のｙ軸方向の配置には識別可能なパターンがない。しかし、いくつかの実施形態では、つまり研磨粒子間のｘ軸間隔距離が規定の範囲内でランダムに異なるように見える実施形態では、研磨粒子はｙ軸方向よりもｘ軸方向においてより均一に間隔があけられる。

研磨粒子８の大部分が基板４の第１の主面６に対して傾斜面に配置されるのが望ましい。つまり、研磨粒子８の少なくとも一部分が、基板４から概ね垂直の外向きに直立し突き出ることができる。研磨物品２はまた、基板４に対して傾斜していない（すなわち研磨粒子８は、基板４の上に水平に置かれている）研磨粒子８を含み、かつ／又は基板４に対して比較的小さい角度（たとえば４５度未満）で傾いている研磨粒子８を含み得る。たとえば、図１ａ及び図２に示された研磨物品２では、側面を下にして水平に置かれている研磨粒子８ｃが示されている。

特定の実施形態では、研磨粒子の少なくとも６０、７０、又は８０パーセントが、ｘ軸とｙ軸で画定された平面から少なくとも約４５度の角度で傾いている。他の実施形態では、研磨粒子の約５、１０、又は１５パーセントまでが、ｘ軸とｙ軸で画定された平面から約４５度以内の角度で傾いている。

加えて、研磨粒子８の特定の一部分は、細長い縁部ではなく三角形の先端がバッキング４に貼り付くように置くことができる（すなわち、三角形の研磨粒子は逆さまに見える）。細長い縁部ではなく三角形の先端がバッキング４に貼り付けられるように配置される研磨粒子の割合は、一般には約２、３、４、又は５パーセント未満になる。

次に図３を参照すると、想像境界線１１２ａ、１１４ａ、１１２ｂ、１１４ｂ、１１２ｃ、１１４ｃがそれぞれ非直線経路１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを画定する研磨物品１０２が示されている。研磨物品１０２は、第１の主面１０６を有するバッキング１０４を含み、想像境界線１１２ａ、１１４ａ、１１２ｂ、１１４ｂ、１１２ｃ、１１４ｃは曲がりくねった、波状の、又は正弦曲線の領域１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃを画定し、この領域に複数の研磨粒子１０８が任意選択のメイク被覆（図示せず）を介してバッキング１０４に固定される。図示の実施形態では、各研磨粒子１０８は、経路１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃに研磨粒子１０８の位置において接する第１の軸１２０（すなわち「接線軸」）を含む。研磨物品１０２は更に、接線軸１２０に直交する横軸１２２と、接線軸１２０及び横軸１２２に直交するｚ軸とを含む（ｚ軸は、ページ面から真っ直ぐ外向きに延びているため図示されていない）。したがって、本発明のいくつかの特性上の特徴によれば、研磨粒子１０８の大部分の、ｚ軸を中心とする回転配向は規定の範囲内でランダムに異なり、経路１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃに沿った研磨粒子１０８の間隔距離ｄ３はランダムに異なり、領域１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ間の横方向間隔距離ｄ２は制御することができる。

研磨粒子１０８の非直線経路を作り出すことは、たとえば、研磨粒子１０８がバッキング１０４に付けられるときにバッキング１０４の経路又は向きを研磨粒子の固定流れに対して変化させることによって、又は、研磨粒子１０８がバッキング１０４に付けられるときに研磨粒子１０８の流れを固定バッキング１０４に対して動かすことによって、実現することができる。すなわち、図３に描かれた波状のパターンは、たとえば、バッキング１０４を研磨粒子の流れに対して揺動させることによって作り出すことができる。バッキング１０４はまた、研磨粒子１０８のバッキング１０４上の配置をランダム化するように振動させることもできる。

図４を参照すると、円形ディスク２２４の形状の研磨物品が示されている。研磨ディスク２２４は、第１の主面２０６を有するバッキング２０４を含み、複数の研磨粒子２０８が任意選択のメイク被覆（図示せず）を介してバッキング２０４に固定される。想像境界線２１２ａ、２１４ａ、２１２ｂ、２１４ｂ、２１２ｃ、２１４ｃは、環状経路２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃを画定し、更に、研磨粒子２０８の位置及び回転配向を全体的に制約する環状領域２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃを画定する。図示の実施形態では、研磨ディスク２２４は、環状経路２２６に研磨粒子２０８の位置において接する第１の軸２２０を含む。研磨ディスク２２４は更に、接線軸２２０に直交する径方向軸２２８と、接線軸２２０及び径方向軸２２８に直交するｚ軸とを含む（ｚ軸は、ページ面から真っ直ぐ外向きに延びているため図示されていない）。したがって、本発明のいくつかの特性上の特徴によれば、研磨粒子２０８の大部分の、ｚ軸を中心とする回転配向は規定の範囲内でランダムに異なり、経路２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃに沿った研磨粒子２０８の環状間隔距離ｄ３はランダムに異なり、領域２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ間の径方向間隔距離ｄ２は制御することができる。

したがって、本明細書に記載の実施形態のいずれにおいても、研磨粒子のｚ方向回転配向は規定の範囲内で異なり、研磨経路の第１の主面に沿った研磨粒子の間隔距離はランダムに異なる。加えて、第１の主軸に直交する第２の主軸に沿った研磨粒子の間隔距離は、ある範囲内でランダムに異なり得るか、ランダムに異なるように見え得る。

本明細書に記載の様々な実施形態による研磨物品２は、配列デバイスに研磨粒子８を通過させることによって形成することができ、それによって、研磨粒子８が所望の程度のｚ方向回転配向及び／又は配置で出てきて基板４に当たる。加えて、配列デバイスを研磨粒子が通過した後に、研磨粒子をその直立の姿勢で保持する支援のための外部力（たとえば重力、静電気力、求心力）が与えられ得る。

配列デバイスは、たとえば複数の線若しくは紐、櫛状構造体、又は細長いスロットを画定する複数の壁によって形成された、たとえば複数の細長いスロット又は開口を含み得る。細長いスロットのサイズ及び形状は、基板に付けられる研磨粒子のサイズ及び形状によって、かつ基板に付けられるべき研磨粒子の所望のパターンによって、異なり得る。細長いスロットは、たとえば、まっすぐでも、湾曲していても、弓形でもよい。

研磨粒子は、たとえば、押込み空気を使用して、研磨粒子を静電気で推進させることによって、研磨粒子をたとえば回転ドラム上に落下させることによって、又は研磨粒子を配列デバイスの上に、若しくはそれに通して重力供給することによって、配列デバイスに加える、又は通すことができる。研磨粒子を基板に付けるのに有用な技法は、代理人整理番号７６７１４ＵＳ００２（ＵＳＳＮ６２／１８９，９８０）、７６７１５ＵＳ００２（ＵＳＳＮ６２／１８２，０７７）、及び７６６９８ＵＳ００２（６２／１９０，０４６）に記載されており、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

配列デバイスはまた、細長い開口を含む篩又は格子を含み得る。このような篩又は格子の細長い開口は、任意の所望のパターンとして得ることができる。たとえば、図４に示される研磨粒子は、研磨粒子を基板上に置く複数の同心環状の細長いスロットを含む配列デバイスを使用して形成することができる。このようなデバイスを使用して研磨粒子を付けるには、配列デバイスはまず、基板に隣接して置かれる（配列デバイスは基板に接触しても、基板からわずかに間隔をあけて置いてもよい）。次に、たとえば研磨粒子を配列デバイスの上に注いで細長いスロットを少なくとも部分的に満たすことによって、研磨粒子が配置される。次に、余分な研磨粒子が配列デバイスから除去される。研磨粒子が基板に接合された後、配列デバイスは基板から分離又は除去される。このようにすると、配向された研磨粒子は、配列デバイスによって得られるパターンと一致するパターンで基板上に残される。

研磨粒子のサイズ（すなわち体積）及び重量（すなわち質量）が、ｚ方向回転配向の度合いと、研磨粒子８の基板４上の位置又は配置とに影響を及ぼし得ることが見いだされた。研磨粒子のサイズ及び重量の影響は、研磨粒子８を基板４に付けるために用いられる特定の技法に応じて特に顕著になり得る。したがって、いくつかの実施形態では、研磨粒子８の一部分は、少なくとも２、３、５、又は７立方ミリメートルの平均体積を有し、少なくとも約０．５、１、２、又は３ミリグラムの平均重量を有し得る。

本開示による研磨物品は、たとえば、継ぎ目なしベルト若しくは連続ベルト、ディスク（穴あきディスクを含む）、シート及び／又はパッドに転換され得ることを理解されたい。ベルト用途には、シート状研磨物品の２つの自由端を、既知の方法を用いて共に接合して、継ぎ目付きベルトを形成することができる。加えて、メイク被覆が研磨物品の第１の主面全体にわたって１つの層として設けられてよいこと、メイク被覆が領域１６ａ、１６及び１６ｃなどの、第１の主面のうち選択領域だけに設けられてよいこと、又はメイク被覆が、研磨粒子をバッキングに貼り付ける前に研磨粒子に直接付けられてよいことを理解されたい。加えて、本明細書に記載の様々な実施形態における研磨粒子のコーティング重量は、少なくとも約１０００、１５００、又は２０００グラム／平方メートル（ｇ／ｍ^２）から、約４０００、４５００、又は５０００ｇ／ｍ^２以内の範囲にわたり得る。

本明細書に記載の研磨物品は、たとえば研削、切削及び機械加工の用途を含む、様々な研磨用途に使用することができる。特定の最終使用用途では、研磨物品は、チタン又は鋼などの金属を研削するために使用される被覆研磨ベルトになる。

本明細書に記載の本発明がより完全に理解できるように、以下の実施例について説明する。これらの実施例は、単に例示目的であり、本発明を制限するものとしてどのようにも解釈されるべきではないことを理解されたい。

本開示の目的及び利点は、以下の非限定的な実施例によって更に例示されるが、これらの実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を過度に限定するものとして解釈されるべきではない。別途注記のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての割合、百分率、比率などは重量によるものである。

特に記載のない限り、他の全ての試薬はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉなどのファインケミカル業者から入手したか、又は入手可能であり、あるいは既知の方法で合成することができる。

実施例で使用される単位の略記法：
℃：摂氏温度
ｃｍ：センチメートル
ｇ／ｍ^２：グラム／平方メートル
ｍｍ：ミリメートル

実施例で使用された研磨粒子

実施例１〜３及び比較実施例Ａ〜Ｃ

商品名「ＰＯＷＥＲＳＴＲＡＩＴ」でＭｉｌｌｉｋｅｎ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｐａｒｔａｎｂｕｒｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａから入手した、３００〜４００ｇ／ｍ^２の基本重量を有する未処理ポリエステル布を、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、商品名「ＥＰＯＮ ８２８」でＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓから入手）が７５、トリメチロールプロパントリアクリレート（商品名「ＳＲ３５１」でＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｉｎｃ．，Ｗｏｏｄｌａｎｄ Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙから入手）が１０、ジシアンジアミド硬化剤（商品名「ＤＩＣＹＡＮＥＸ １４００Ｂ」でＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａから入手）が８、ノボラック樹脂（商品名「ＲＵＴＡＰＨＥＮ ８６５６」でＭｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，Ｏｈｉｏから入手）が５、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（商品名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１」光開始剤でＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙから入手）が１、及び２−プロピルイミダゾール（商品名「ＡＣＴＩＲＯＮ ＮＸＪ−６０ ＬＩＱＵＩＤ」でＳｙｎｔｈｒｏｎ，Ｍｏｒｇａｎｔｏｎ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａから入手）が０．７５で構成される合成物を用いて、１１３ｇ／ｍ^２の基本重量で事前サイズ設定した。

布バッキングを、レゾールフェノール樹脂（商品名「ＧＰ ８３３９ Ｒ−２３１５５Ｂ」でＧｅｏｒｇｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａから入手）が５２、メタケイ酸カルシウム（商品名「ＷＯＬＬＡＳＴＯＣＯＡＴ」でＮＹＣＯ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｌｓｂｏｒｏ，ＮＹから入手）が４５、及び水が２．５で構成される２０９ｇ／ｍ^２のフェノールメイク樹脂で、バッキング織物を充填し余分な樹脂を除去するのにナイフを使用して、被覆した。

研磨粒子ＡＰ１は、複数の細長いスロットを含む配列デバイスに研磨粒子を通過させることによって、メイク樹脂被覆バッキングに付けた。隣接する細長いスロット間の横方向間隔すなわち間隙は１．３ｍｍであった。ＡＰ１のコーティング重量は１１７２ｇ／ｍ^２で、試料全面にわたる変動量が±４２ｇ／ｍ^２であった。研磨剤被覆バッキングを乾燥器に９０℃で１．５時間入れておいて、メイク樹脂を部分的に硬化させた。レゾールフェノール樹脂（商品名「ＧＰ８３３９Ｒ−２３１５５Ｂ」でＧｅｏｒｇｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手）が４５．７６、水が４．２４、氷晶石（Ｓｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒｉｄｅｓ，ＬＬＣ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）が２４．１３、メタケイ酸カルシウム（商品名「ＷＯＬＬＡＳＴＯＣＯＡＴ」でＮＹＣＯ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｌｓｂｏｒｏ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋから入手）が２４．１３、及び赤色酸化鉄が１．７５で構成されるサイズ樹脂を、７１２ｇ／ｍ^２の基本重量のバッキング材料の各細片に付け、この被覆細片を乾燥器に９０℃で１時間入れ、続いて１０２℃で８時間入れた。硬化後、被覆研磨剤の細片は、当技術分野で既知のベルトに転換された。

比較実施例Ａ
実施例１に大まかに記述された手順を、研磨粒子ＡＰ１をメイク樹脂被覆バッキング材料に従来のドロップコーティングによって付けたことを除いて、繰り返した。

実施例１に大まかに記述された手順を、ＡＰ１をＡＰ２に置き換え、ＡＰ２の被覆重量が６０７ｇ／ｍ^２で、試料全面にわたる変動量が±２１ｇ／ｍ^２であり、配列デバイス上の隣接する細長いスロット間のｘ軸に沿った横方向間隔が０．８６４ｍｍであったことを除いて、繰り返した。

比較実施例Ｂ
実施例２に大まかに記述された手順を、研磨粒子ＡＰ２をメイク樹脂被覆バッキング材料に静電気コーティングによって、６０７ｇ／ｍ^２のコーティング重量で付けたことを除いて、繰り返した。

商品名「ＰＯＷＥＲＳＴＲＡＩＴ」で入手した、３００〜４００ｇ／ｍ^２の基本重量を有する未処理ポリエステル布を、実施例１に記述したものと同じ合成物を用いた１１３ｇ／ｍ^２の事前サイズ樹脂で被覆した。次に、布バッキングを、実施例１のものと同じ合成物を用いた２０９ｇ／ｍ^２のフェノールメイク樹脂で被覆した。

研磨粒子ＡＰ２をメイク樹脂被覆バッキングに、複数の細長いスロットを含む配列デバイスに研磨粒子を通過させることによって、付けた。隣接する細長いスロット間の横方向間隔すなわち間隙は０．８６４ｍｍであった。ＡＰ２のコーティング重量は３３４．８ｇ／ｍ^２で、試料全面にわたる変動量が±２８．８ｇ／ｍ^２であった。次に、研磨粒子ＡＰ３をＡＰ２被覆バッキング材料に静電気コーティングによって、１５０．６ｇ／ｍ^２の被覆重量で、試料全面にわたり±１３．０ｇ／ｍ^２の変動量で付けた。研磨剤被覆バッキングを乾燥器に９０℃で１．５時間入れ、メイク樹脂を部分的に硬化させた。サイズ樹脂をバッキング材料の各細片に５０２ｇ／ｍ^２の基本重量で付けた。サイズ樹脂は、レゾールフェノール樹脂（ＧＰ ８３３９ Ｒ−２３１５５ＢとしてＧｅｏｒｇｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手）が４５．７６、水が４．２４、氷晶石が４８．２６（Ｓｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒｉｄｅｓ，ＬＬＣ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）、及び赤色酸化鉄が１．７５で構成される。次に、被覆細片を乾燥器に９０℃で１時間入れ、続いて１０２℃で８時間入れた。硬化後、被覆研磨剤の細片は、当技術分野で既知のベルトに転換された。

比較実施例Ｃ
実施例３に大まかに記述されている、事前サイズ被覆されたメイク樹脂被覆布バッキングを調製する手順を繰り返した。研磨粒子混合物を、６９％の研磨粒子ＡＰ２と３１％の研磨粒子ＡＰ３を完全に混合することによって調製した。この研磨粒子混合物をメイク樹脂被覆バッキング材料に静電気コーティングによって、４８５．５ｇ／ｍ^２の被覆重量で、試料全面にわたり±４１．８ｇ／ｍ^２の変動量で付けた。次に、この研磨剤被覆バッキングを実施例３に記述した手順を用いて部分的に硬化させ、サイズ樹脂で被覆し、硬化させて、ベルトに転換した。

性能試験
研削試験手順Ａ
研削試験手順Ａを用いて、体積測定研削中の被覆研磨ベルト性能を、研磨面に垂直の研削力を測定することによって評価した。試験ベルトは、寸法が１０．１６ｃｍ×２０３．２ｃｍであった。接触ホイールは、直径４６．００ｃｍ、９０ジュロメーターショアＡ硬さであり、４５度の角度におけるランド部と溝の鋸歯比が１：１であった。試験ベルトは、毎分５８４メートルの速度にまで駆動した。研磨されるチタン加工物表面は、測定して１．２７ｃｍ×３５．６ｃｍであった。試験ごとに、加工物を研削機の往復台上に、加工物の長軸を台の運動方向と平行にして取り付けた。取り付けられる被覆研磨ベルトは、加工物の表面とで０．４０ｍｍの締め代が得られるように配置した。台は、研削境界面における研磨物品の動きと平行な方向に、毎分６．１メートルの速度で横に動かした。台の横動きが終わるごとに、０．４０ｍｍの締め代を再確立した。１つの加工物が研磨物品ともはや接触しない程度にまで擦り減った場合には、新しい加工物を往復台に取り付けた。研削試験それぞれについて、毎分３５０〜５００ｍＬの水を殺生物剤と共に冷媒として加工物の研削面に、それが研削境界面から離れたときに加えた。台を反対方向に横動きさせるとき、残留水があれば、それが被覆研磨剤と接触する前に、圧縮空気流を使用して加工物の表面から除去した。研削境界面に垂直の力を、加工物を取り付けた往復台上のひずみゲージによって監視した。試験の終了点は２００サイクルか、又は垂直の力が８００ニュートン（８２キログラム力）に達したときとした。実施例１及び比較Ａの試験結果が表２に示されている。

研削試験手順Ｂ
研削試験手順Ｂを使用して、本発明及び比較研磨ベルトの有効性を評価した。試験ベルトは、寸法が１０．１６ｃｍ×９１．４４ｃｍであった。加工物は３０４ステンレス鋼棒であり、これをその１．９ｃｍ×１．９ｃｍ端部に沿って研磨ベルトにあてがった。直径２０．３ｃｍ、７０ジュロメーターショアＡ、鋸歯状（ランド部と溝比１：１）のゴムコンタクトホイールを使用した。ベルトは、毎分５５００表面フィート（毎秒２８メートル）で走らせた。加工物を、１０〜１５ポンド（４．５３〜６．８ｋｇ）の垂直力の混合したもので、ベルトの中央部に当てた。この試験は、１５秒間の研削（１サイクル）後に加工物の重量損失を測定することで構成された。次に加工物を冷却し、再び試験した。試験は、３０試験サイクル後に完了した。グラム単位の総切削（加工物の累積重量損失）を各サイクル後に記録した。実施例２及び比較Ｂの試験結果が表３に示されている。

研削試験手順Ｃ
試験ベルトは、寸法が１０．１６ｃｍ×９１．４４ｃｍであった。加工物は３０４ステンレス鋼棒であり、これをその１．９ｃｍ×１．９ｃｍ端部に沿って研磨ベルトにあてがった。直径２０．３ｃｍ、５０ジュロメーターショアＡ、平滑面のゴムコンタクトホイールを使用した。ベルトは、毎分５５００表面フィート（毎秒２８メートル）で走らせた。加工物を、５ポンド（キログラム）の垂直の力で、ベルトの中央部に当てた。この試験は、１５秒間の研削（１サイクル）後に加工物の重量損失を測定することで構成された。次に加工物を冷却し、再び試験した。試験は、３０試験サイクル後に完了した。グラム単位の総切削（加工物の累積重量損失）を各サイクル後に記録した。実施例３及び比較Ｃの試験結果が表４に示されている。

実施例４及び比較Ｄ
メイク樹脂を、エポキシ樹脂（商品名「ＨＥＬＯＸＹ ４８」でＨｅｘｉｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓから入手）２２．３、トリメチロールプロパントリアクリレートモノマー（商品名「ＴＭＰＴＡ」でＵＣＢ Ｒａｄｃｕｒｅ，Ｓａｖａｎｎａｈ，Ｇｅｏｒｇｉａから入手）６．２で混合し、続いて、光開始剤（商品名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ ６５１」でＣｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋから入手）１．２を光開始剤が溶解するまで加熱して加えることによって、調製した。レゾールフェノール樹脂（モル比が１．５：１〜２．１：１のフェノール：ホルムアルデヒドからの塩基触媒縮合物）５１、炭酸カルシウム（商品名「ＨＵＢＥＲＣＡＲＢ」でＨｕｂｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｑｕｉｎｃｙ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓから入手）７３、及び水８を、混合して加えた。次いで、この混合物４．５グラムを、ブラシを用いて、０．８７５インチ（２．２２ｃｍ）の中心穴を有する直径７インチ（１７．８ｃｍ）×厚さ０．８３ｍｍの円形加硫ファイバーウェブ（商品名「ＤＹＮＯＳ ＶＵＬＣＡＮＩＺＥＤ ＦＩＢＲＥ」でＤＹＮＯＳ ＧｍｂＨ，Ｔｒｏｉｓｄｏｒｆ，Ｇｅｒｍａｎｙから入手）に適用した。次に、被覆ディスクを毎分２０フィート（毎分６．１メートル）でＵＶランプの下を通過させて、コーティングをゲル化した。

メイク樹脂被覆繊維ディスクを平坦面に、メイク樹脂側を上にして置いた。研磨粒子ＡＰ２をメイク樹脂被覆バッキングに、複数の同心環状の細長いスロットを含む配列デバイスに研磨粒子を通過させることによって付けた。隣接するスロット間の間隔すなわち間隙は０．８６４ｍｍであった。各ディスクの外側３．８ｃｍの周縁に移された成形粒子鉱物の重量は７．３３グラムであった。次に、メイク樹脂を熱硬化させた（９０℃で９０分、続いて１０５℃で３時間）。

比較実施例Ｄ
実施例４に大まかに記述された手順を、研磨粒子ＡＰ２をメイク樹脂被覆バッキング材料に静電気コーティングによってディスクごとに１６．６ｇのコーティング重量で付けたことを除いて、繰り返した。

試料分析及びｚ軸回転角度分布を決定する方法
実施例１、２及び比較実施例Ａ、Ｂ（直線粒子配向を有する研磨物品構成）については、下方ウェブ方向がおおよそ水平である被覆布バッキング上の研磨粒子の代表的な部分のデジタル顕微鏡写真を撮った。試料は数百個の研磨粒子を含んでいた。デジタル画像は、マイクロソフトパワーポイントプレゼンテーションにコピーした。次に、デジタル画像中の研磨粒子の総数を数え、更にデジタル画像中の直立していた研磨粒子の総数を数えた。次に、デジタル画像中の直立研磨粒子の割合を計算し、これを表５の１番目の列で報告している。研磨粒子のｚ軸回転配向を決定するために、試料中の直立しており基部が端から端まで見えた研磨粒子を目で識別した。各研磨粒子底面と平行に線を引き、各研磨粒子のｘ軸及びｙ軸投影の長さをパワーポイントプログラムによって測定した。ｘ軸投影は左から右へ測定し、常に正であった。ｙ軸投影は同様に測定し、正（左から右へ上向き勾配）であることも負（左から右へ下向き勾配）であることもあった。投影の対はマイクロソフトエクセルファイルに変換した。各研磨粒子の回転配向を、＋９０度と−９０度の範囲で、式：ＡＴＡＮ（ｙ軸投影／ｘ軸投影）／（π／２）×９０を用いて計算した。最も近い全体角度に対する角度データをエクセルファイルで最小から最大へとソートし、各角度の発生数を記録した。画像座標に対するバッキングの実際の下方ウェブ角度を、ｚ軸方向回転配向を測定するのと同じ方法を用いて布バッキングの織り角度を測定することによって、決定した。これを角度分布の予想中心の基準として使用した。バッキング基準角度の＋４５度と−４５度の間で生じるｘ軸回転配向角度測定値の割合を計算し、表２に列記した。ランダムな分布では、これは利用可能な角度の半分であることから、この値は５０％になることが予想される。同様の計算を行って、狭い角度範囲の分布を得た（すなわち、バッキング基準角度の＋３０〜−３０度、＋２０〜−２０度、＋１０〜−１０度、又は＋５〜−５度）。これらの結果もまた表５で報告されている。

実施例４及び比較実施例Ｄ（径方向粒子配向を有する繊維ディスク構成）に関し、ディスクバッキングの中心穴を含む被覆加硫繊維バッキング上の研磨粒子の代表的な部分のデジタル顕微鏡写真を撮った。試料は数百個の研磨粒子を含んでいた。デジタル画像は、マイクロソフトパワーポイントプレゼンテーションにコピーした。次に、デジタル画像中の研磨粒子の総数を数え、更にデジタル画像中の直立していた研磨粒子の総数を数えた。次に、デジタル画像中の直立研磨粒子の割合を計算し、これを表５の１番目の列で報告している。研磨粒子のｚ軸回転配向を決定するために、試料中の直立しており底面が端から端まで見えた研磨粒子を目で識別した。各研磨粒子底面と平行に線を引き、各研磨粒子のｘ軸及びｙ軸投影の長さをパワーポイントプログラムによって測定した。ｘ軸投影は左から右へ測定し、常に正であった。ｙ軸投影を同様に測定し、正（左から右へ上向き勾配）であることも負（左から右へ下向き勾配）であることもあった。同様に、各粒子底面の中心点とディスクの回転中心をつなぐ線のｘ軸及びｙ軸投影もまた粒子ごとに測定した。２組の投影対はマイクロソフトエクセルファイルに変換した。各研磨粒子の回転配向角度及びディスク中心に対する粒子の角度を、＋９０度と−９０度の範囲で、式：ＡＴＡＮ（ｙ軸投影／ｘ軸投影）／（π／２）×９０を用いて計算した。２つの角度を加算して、粒子底面中心を通過すると共に中心がディスク回転中心点と一致する円、に一点で接する線からの各粒子の偏差の角度を生成した。９０度を超える角度、及び−９０度未満の角度は、１８０度を加算する（−９０度未満の角度について）又は１８０度を減算する（９０度を超える角度について）ことによって補正した。最も近い全体角度に対する角度データをエクセルファイルで最小から最大へとソートし、各角度の発生数を記録した。ディスク接線の＋４５度と−４５度の間で生じるｘ軸回転配向角度測定値の割合を計算し、表５に列記した。ランダムな分布では、これは利用可能な角度の半分であることから、この値は５０％になることが予想される。同様の計算を行って、狭い角度範囲の分布を得た（すなわち、バッキング基準角度の＋３０〜−３０度、＋２０〜−２０度、＋１０〜−１０度、又は＋５〜−５度）。これらの結果もまた表５で報告されている。

当業者であれば、本発明の概念から逸脱することなく、上述した本発明を様々に変更及び修正できることが理解されよう。したがって本発明の範囲は、本願に記載の構造に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲の文言により述べられる構造及びそうした構造の等価物によってのみ限定されるものである。
［付記］
（付記１）
ｙ軸と、前記ｙ軸に対し横軸のｘ軸と、前記ｙ軸及びｘ軸に直交するｚ軸とを有する研磨物品であって、複数の研磨粒子を備え、前記研磨粒子の少なくとも一部分のｚ軸を中心とする回転配向が、規定の範囲内でランダムに異なり、前記研磨粒子の間隔が前記ｙ軸に沿ってランダムに異なる、研磨物品。
（付記２）
前記研磨粒子の前記ｘ軸方向の間隔がランダムである、付記１に記載の研磨物品。
（付記３）
前記研磨粒子の間隔は、前記ｘ軸方向が前記ｙ軸方向よりも均一である、付記２に記載の研磨物品。
（付記４）
前記ｘ軸方向の前記研磨粒子の前記間隔が規定の範囲内で異なる、付記３に記載の研磨物品。
（付記５）
前記研磨粒子が複数の列に並べられ、更に、１つの列の中の研磨粒子の位置の平均偏差が前記研磨粒子の厚さのプラス又はマイナス（±）約４倍以内でランダムに異なる、付記４に記載の研磨物品。
（付記６）
前記研磨粒子の少なくとも一部分が、長手方向軸を有する列に並べられ、各研磨粒子が長手方向軸を有し、前記研磨粒子の少なくとも一部分の前記長手方向軸が、前記列の長手方向軸に対して規定の範囲内にある、付記１に記載の研磨物品。
（付記７）
前記列の前記長手方向軸が概ね、前記研磨物品ｙ軸である第１の軸と平行である、付記６に記載の研磨物品。
（付記８）
前記列の前記長手方向軸が、前記研磨物品ｙ軸からある角度でオフセットされる、付記６に記載の研磨物品。
（付記９）
前記研磨粒子が概ね弓形の経路内に設けられ、前記ｙ軸が前記弓形経路に一点で接する、付記１に記載の研磨物品。
（付記１０）
前記研磨粒子の少なくとも約５５パーセントの前記ｚ方向回転配向が、平均粒子ｚ方向回転配向の約±４５度以内である、付記１に記載の研磨物品。
（付記１１）
前記研磨粒子の少なくとも一部分が細長く、細長いスロットを通過させることによって、直立の姿勢で配向されるように構成される、付記１に記載の研磨物品。
（付記１２）
前記研磨粒子の少なくとも一部分が、ある長さ、幅、厚さ、及び細長い縁部を有し、更に、幅及び長さが前記厚さを超える、付記１に記載の研磨物品。
（付記１３）
前記研磨粒子の少なくとも一部分が概ね板様の形を有する、付記１に記載の研磨物品。
（付記１４）
前記研磨粒子の少なくとも一部分が、破砕研磨粒子、成形研磨粒子、及びこれらの組合せを含む、付記１に記載の研磨物品。
（付記１５）
前記研磨粒子が、板様の形を有する塊からなる、付記１に記載の研磨物品。
（付記１６）
前記研磨物品が、概ね均一なサイズ及び形状を有する第１の部分と、概ね均一なサイズ及び不均一な形状を有する第２の部分とを含む研磨粒子の混合物を含む、付記１に記載の研磨物品。
（付記１７）
前記研磨粒子の約８０〜９０パーセントが、前記ｘ軸及びｙ軸によって画定された平面から少なくとも約４５度の角度で傾斜している、付記１に記載の研磨物品。
（付記１８）
被覆研磨物品であって、
ａ）互いに反対側にある第１及び第２の主面、長手方向軸、並びに横軸を有するバッキングと、
ｂ）前記第１及び第２の主面の一方の少なくとも一部分の上のメイク被覆と、
ｃ）前記バッキングに前記メイク被覆によって固定された複数の研磨粒子とを含み、各研磨粒子が、前記バッキングの前記長手方向軸の方向に延びるｙ方向軸と、前記バッキングの前記長手方向軸に直交するｚ方向軸とを含み、
前記研磨粒子の大部分の、前記ｚ軸を中心とする前記回転配向が規定の範囲内でランダムに異なり、更に、前記研磨粒子のｙ方向の間隔がランダムに異なる、被覆研磨物品。
（付記１９）
研磨ディスクであって、
ａ）互いに反対側にある第１及び第２の主面、環状経路、並びに第１及び第２の主面のうちの少なくとも一方と直交するｚ軸を有するバッキングと、
ｂ）前記第１及び第２の主面のうちの少なくとも一方の上のメイク被覆と、
ｃ）前記バッキングに前記メイク被覆によって固定された複数の研磨粒子とを含み、
前記研磨粒子の大部分の、前記第２の軸を中心とする回転配向が、規定の範囲内でランダムに異なり、更に、前記環状経路に沿った前記研磨粒子の間隔がランダムに異なる、研磨ディスク。
（付記２０）
付記１８に記載の研磨物品を連続ベルトの形状で提供するステップと、研磨ベルトを前記金属と接触させるステップとを含む、金属を研削する方法。

Claims (7)

1. 研磨物品であって、
   前記研磨物品は、前記研磨物品の長手方向に対応するｙ軸と、前記ｙ軸に対し横軸となり、前記ｙ軸に垂直な前記研磨物品の横方向に対応するｘ軸と、前記ｙ軸及びｘ軸に直交するｚ軸とを有し、
   前記ｘ軸と前記ｙ軸は、前記研磨物品の第１の主面に対応する平面を画定し、
   前記ｚ軸は、前記第１の主面から離れる方向において、前記平面から外側に延び、
   前記研磨物品は、複数の研磨粒子を備え、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記第１の主面上に配置された細長い縁部を有し、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記第１の主面から直立に配置され、前記第１の主面上において前記ｚ軸を中心とする前記細長い縁部の回転配向を有し、
   前記複数の研磨粒子のうち少なくとも５５パーセントの研磨粒子の前記細長い縁部の前記ｚ軸を中心とする回転配向が、前記複数の研磨粒子の前記ｚ軸を中心とする平均回転配向の±４５度以内となるように、前記複数の研磨粒子の前記細長い縁部の前記ｚ軸を中心とする回転配向が、規定の範囲内でランダムに異なり、
   前記複数の研磨粒子の間隔が前記ｙ軸に沿ってランダムに異なる、
   研磨物品。
2. 前記複数の研磨粒子の前記ｘ軸における間隔がランダムである、請求項１に記載の研磨物品。
3. 前記複数の研磨粒子の前記ｘ軸における間隔は、前記複数の研磨粒子の前記ｙ軸における間隔よりも均一である、請求項２に記載の研磨物品。
4. 前記複数の研磨粒子の前記ｘ軸における前記間隔が規定の範囲内で異なる、請求項３に記載の研磨物品。
5. 前記複数の研磨粒子の約８０〜９０パーセントが、前記ｘ軸及び前記ｙ軸によって画定された前記平面から少なくとも約４５度の角度で傾斜している、請求項１に記載の研磨物品。
6. 被覆研磨物品であって、
   ａ）互いに反対側にある第１及び第２の主面と、前記第１の主面に沿った長手方向軸と、前記第１の主面に沿うと共に、前記長手方向軸に垂直な横軸と、前記長手方向軸及び前記横軸に対して垂直なｚ軸とを有するバッキングと、
   ｂ）前記第１の主面の少なくとも一部分の上に設けられたメイク被覆と、
   ｃ）前記メイク被覆を介して前記バッキングの前記第１の主面に固定された複数の研磨粒子と、
   を含み、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記バッキングの前記第１の主面に沿って延びるｙ方向軸と、前記バッキングの前記長手方向軸及び前記横軸に直交するｚ方向軸とを含み、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記第１の主面上に配置された細長い縁部を有し、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記第１の主面から直立に配置され、前記第１の主面上において前記ｚ方向軸を中心とする前記細長い縁部の回転配向を有し、
   前記複数の研磨粒子のうち少なくとも５５パーセントの研磨粒子の前記細長い縁部の前記ｚ方向軸を中心とする回転配向が、前記複数の研磨粒子の前記ｚ方向軸を中心とする平均回転配向の±４５度以内となるように、前記複数の研磨粒子の前記細長い縁部の前記ｚ方向軸を中心とする前記回転配向が規定の範囲内でランダムに異なり、
   前記複数の研磨粒子の前記ｙ方向軸の間隔がランダムに異なる、
   被覆研磨物品。
7. 研磨ディスクであって、
   ａ）互いに反対側にある第１及び第２の主面と、前記第１の主面に沿った環状経路と、前記第１の主面と直交するｚ軸とを有するバッキングと、
   ｂ）前記第１の主面上に設けられたメイク被覆と、
   ｃ）前記メイク被覆を介して前記バッキングの前記第１の主面に固定された複数の研磨粒子と、
   を含み、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記第１の主面上に配置された細長い縁部を有し、
   前記複数の研磨粒子の各々は、前記第１の主面から直立に配置され、前記第１の主面上において前記ｚ軸を中心とする前記細長い縁部の回転配向を有し、
   前記複数の研磨粒子のうち少なくとも５５パーセントの研磨粒子の前記細長い縁部の前記ｚ軸を中心とする回転配向が、前記複数の研磨粒子の前記ｚ軸を中心とする平均回転配向の±４５度以内となるように、前記複数の研磨粒子の前記細長い縁部の前記ｚ軸を中心とする回転配向が、規定の範囲内でランダムに異なり、
   前記環状経路に沿った前記複数の研磨粒子の間隔がランダムに異なる、
   研磨ディスク。

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