JP7162400B2 - 研磨物品及びその形成方法 - Google Patents

研磨物品及びその形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7162400B2
JP7162400B2 JP2020573303A JP2020573303A JP7162400B2 JP 7162400 B2 JP7162400 B2 JP 7162400B2 JP 2020573303 A JP2020573303 A JP 2020573303A JP 2020573303 A JP2020573303 A JP 2020573303A JP 7162400 B2 JP7162400 B2 JP 7162400B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
volume
abrasive
microns
bonded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020573303A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021531176A (ja
Inventor
ラパカ、スリカンス
サランギ、ニランジャン
ピー. ザレスキー、ロジャー
Original Assignee
サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド
サン-ゴバン アブラジフ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド, サン-ゴバン アブラジフ filed Critical サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド
Publication of JP2021531176A publication Critical patent/JP2021531176A/ja
Priority to JP2022165674A priority Critical patent/JP2023002651A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7162400B2 publication Critical patent/JP7162400B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0072Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using adhesives for bonding abrasive particles or grinding elements to a support, e.g. by gluing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/10Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B24D3/18Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings for porous or cellular structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436Composite particles, e.g. coated particles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

本発明は、一般に、研磨物品、特に、特定の均一性を有する結合研磨物品に関する。
機械加工用途で使用される研磨物品には、通常、結合研磨物品及びコーティング研磨物品が含まれる。結合研磨物品は、一般に、研磨粒子を含む結合マトリックスを有する。結合研磨物品は、適切な機械加工装置に取り付けて、成形、研削、研磨、切断などの様々な用途に使用することができる。業界では、歯車研削の必要性を満たすために、改善された研磨工具が引き続き求められている。
添付の図面を参照することにより、本開示をよりよく理解することができ、その多数の特徴及び利点を当業者に明らかにすることができる。
一実施形態による研磨物品を形成するプロセスを含むフローチャートを含む。 一実施形態による研磨物品の斜視図を含む。 一実施形態による研磨物品の超音波画像を含む。 従来の研磨物品の超音波画像を含む。 均一性係数を評価するためのサンプルS1及びサンプルC1の正規化された確率プロットを含む。 サンプルS2及びサンプルC2の円筒度対CMR’を示すプロットを含む。 サンプルS2及びサンプルC2の平均真直度対CMR’を示すプロットを含む。
以下は、一般に、材料除去操作での使用に適した結合研磨物品を対象とする。結合研磨物品は、例えば、表面研削、精密研削操作(例えば、歯車研削操作)などを含む様々な用途で使用することができる。1つの特定の態様では、研磨物品は、鋳造用途で性能が改善された特定の寸法及び構造の結合研磨剤を含み得る。
本明細書での結合研磨物品への言及は、結合材料の体積内に研磨粒子を含有する三次元体積の研磨材料への言及を含む。結合研磨物品は、結合又は接着材料の層に含有される単層の研磨粒子を利用し得るコーティング研磨物品とは区別することができる。さらに、本明細書の実施形態の結合研磨物品は、結合材料の三次元体積内にいくらかの多孔性を含み得る。
図1は、一実施形態による研磨物品の形成に関するフローチャートを含む。図示のように、研磨物品を形成するプロセスは、ステップ101で混合物を形成することによって開始することができる。混合物は、その中に均一に混合された複数の成分を含むスラリーであり得る。一実施形態によれば、混合物を形成するプロセスは、担体材料を提供することを含み得る。担体材料は、その中に固体成分を含むのに適した液体であり得る。例えば、1つの特定の実施形態では、担体は水を含むことができ、より具体的には、本質的に脱イオン水などの水からなり得る。
混合物を形成するプロセスは、結合前駆体材料を担体に添加することをさらに含み得る。結合前駆体材料は、最終的に形成される研磨物品の結合材料となる材料であり得る。一実施形態によれば、結合前駆体材料は、最終的に形成される研磨物品の結合材料を形成するように構成された粉末材料を含み得る。一実施形態では、結合前駆体材料は、金属、金属合金、セラミック、ガラス質材料又はフリット材料、又はそれらの任意の組み合わせなどであるがこれらに限定されない無機材料を含み得る。結合前駆体材料は、アモルファス相、多結晶相、単結晶相の無機材料、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
一実施形態によれば、結合前駆体材料は、特定の含有量で添加され得る。例えば、混合物は、混合物の総重量に対して少なくとも1重量%、例えば、少なくとも2重量%又は少なくとも3重量%又は少なくとも4重量%又は少なくとも5重量%又は少なくとも6重量%又は少なくとも7重量%又は少なくとも8重量%又は少なくとも9重量%又は少なくとも10重量%又は少なくとも12重量%又は少なくとも14重量%又は少なくとも16重量%又は少なくとも18重量%又は少なくとも20重量%又は少なくとも22重量%又は少なくとも24重量%又は少なくとも26重量%又は少なくとも28重量%又は少なくとも30重量%の結合前駆体材料を含み得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、混合物は、混合物の総重量に対して30重量%以下、例えば、28重量%以下又は25重量%以下又は22重量%以下又は20重量%以下又は18重量%以下又は15重量%以下又は12重量%以下又は10重量%以下又は8重量%以下又は以下5重量%又は3重量%以下の結合前駆体材料を含み得る。混合物は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の量の結合前駆体材料の含有量を含み得る。
別の実施形態によれば、混合物を形成するプロセスは、混合物にゲル化剤を添加することを含み得る。混合物へのゲル化剤の添加は、例えば、乾燥成分の添加前を含む様々な時点で完了すればよい。ゲル化剤は、混合物をゲルに変えることを容易にする材料であり得る。ゲル化剤は、例えば、ゲル化プロセスを容易にするために熱を加えることを含むゲル化プロセスと組み合わせて使用され得る。
一実施形態によれば、ゲル化剤は、ガムなどの有機材料であり得る。例えば、ゲル化剤は、寒天、アガロース、キサンタンガム、カルボキシメチルセルロース、ジェランガム、カラギーナンガム、グアーガム、タラガム、セルロースガム、ローカストビーンガム、ペクチン、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択され得る。1つの特定の実施形態によれば、ゲル化剤は、好ましくはジェランガムであり得る。別の特定の実施形態によれば、ゲル化剤は、ペクチン、又はペクチンと、本明細書の実施形態に記載されている少なくとも1つの他のゲル化剤との組み合わせを含み得る。
特定の実施形態では、混合物は、改善された研磨物品の形成を容易にするために、特定の含有量のゲル化剤を含み得る。例えば、混合物は、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%、例えば、少なくとも0.2重量%又は少なくとも0.5重量%又は少なくとも0.8重量%又は少なくとも1重量%又は少なくとも1.5重量%又は少なくとも2重量%又は少なくとも2.5重量%又は少なくとも3重量%又は少なくとも3.5重量%又は少なくとも4重量%又は少なくとも4.5重量%又は少なくとも5重量%又は少なくとも5.5重量%又は少なくとも6重量%又は少なくとも6.5重量%又は少なくとも7重量%又は少なくとも7.5重量%のゲル化剤を含み得る。1つの非限定的な例では、混合物は、混合物の総重量に対して10重量%以下、例えば、9重量%以下又は8重量%以下又は7重量%以下又は6重量%以下又は5重量%以下又は4重量%以下又は3重量%以下又は2重量%以下又は1重量%以下のゲル化剤を含み得る。混合物は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の量のゲル化剤の含有量を含み得る。
混合物は、最終的に形成された研磨物品の研磨成分を形成するように構成された研磨粒子をさらに含み得る。研磨粒子は、例えば、結合前駆体材料の混合物への添加後を含む、様々な時点で混合物に添加すればよい。依然として、他の実施形態では、研磨粒子は、例えば、ゲル化剤、結合前駆体材料、又は1つ以上の添加剤を含むがこれらに限定されない、混合物中の他の1つ以上の成分と組み合わせて添加され得ることが理解されよう。研磨粒子は、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、オキシ炭化物、アモルファス、単結晶、多結晶、超研磨剤、又はそれらの任意の組み合わせからなる群からなどの材料を含み得る。1つの特定の実施形態では、研磨粒子は、アルミナを含むことができ、本質的にアルミナからなり得る。
混合物は、研磨物品の適切な製造及び/又は性能の改善を容易にするために、特定の含有量の研磨粒子を含み得る。例えば、一実施形態では、混合物は、混合物の総重量に対して少なくとも20重量%、例えば、少なくとも22重量%又は少なくとも24重量%又は少なくとも26重量%又は少なくとも28重量%又は少なくとも30重量%又は少なくとも35重量%又は少なくとも40重量%又は少なくとも45重量%又は少なくとも50重量%又は少なくとも55重量%又は少なくとも60重量%又は少なくとも65重量%又は少なくとも70重量%の研磨粒子を含み得る。別の非限定的な実施形態では、混合物は、混合物の総重量に対して80重量%以下、例えば、75重量%以下又は70重量%以下又は65重量%以下又は60重量%以下又は55重量%以下又は50重量%以下又は45重量%以下又は40重量%以下又は35重量%以下又は30重量%以下、例えば25重量%以下の研磨粒子を含み得る。混合物は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の量の研磨粒子の含有量を含み得る。
混合物は、研磨物品の製造及び/又は性能の改善を容易にし得る1つ以上の添加剤をさらに含み得る。いくつかの例示的な添加剤には、分散剤、界面活性剤、カチオン剤、又はそれらの任意の組み合わせが含まれ得るが、これらに限定されない。本明細書で使用される場合、分散剤は、静電反発又は立体反発によって混合物の凝結を防止することができる。本明細書で使用される場合、界面活性剤は、2つの液体、固体と液体、又は気体と液体との間の表面張力を低下させることができる。本明細書で使用される場合、カチオン剤は、アニオン性材料であり得るゲル化剤と架橋するイオン性化合物(例えば、塩)であり得る。
1つ以上の添加剤は、例えば、結合前駆体材料及び研磨粒子を含む、混合物への固体成分の添加後を含む、様々な時点で混合物に添加すればよい。依然として、他の実施形態では、1つ以上の添加剤は、例えば、ゲル化剤、結合前駆体材料、又は1つ以上の添加剤を含むがこれらに限定されない、混合物中の他の1つ以上の成分と組み合わせて添加され得ることが理解されよう。添加剤が添加される順序もまた、研磨物品の適切な形成を容易にするために重要であり得る。例えば、少なくとも1つの実施形態では、カチオン剤は、他の添加剤が混合物に添加された後に添加され得る。
分散剤は、ポリアクリル酸ナトリウム(例えば、Darvan 811)、顔料親和性基を有するコポリマー(例えば、BYK192)、アンモニウムポリメタアクリラート(例えば、Darvan C-N)、ポリアクリル酸アンモニウム(例えば、Darvan 821A)、ポリアクリル酸、水中のアクリルポリマー中のアンモニウム塩(例えば、Dispex)、クエン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム又はそれらの任意の組み合わせの少なくとも1つを含み得る。
混合物は、研磨物品の製造及び/又は性能の改善を容易にするために、特定の含有量の分散剤を含み得る。例えば、混合物は、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%、例えば、少なくとも0.2重量%又は少なくとも0.5重量%又は少なくとも0.8重量%又は少なくとも1重量%又は少なくとも1.5重量%又は少なくとも2重量%又は少なくとも2.5重量%又は少なくとも3重量%又は少なくとも3.5重量%又は少なくとも4重量%又は少なくとも4.5重量%又は少なくとも5重量%の分散剤を含み得る。別の非限定的な実施形態では、混合物は、混合物の総重量に対して6重量%以下、例えば、5重量%以下又は4重量%以下又は3重量%以下又は2重量%以下又は1重量%以下の分散剤を含み得る。混合物は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の量の分散剤の含有量を含み得る。
界面活性剤の適切な例には、無機材料、有機材料、又はそれらの組み合わせが含まれ得る。適切な界面活性剤には、スルファート、サルコシナート、ラウラート、ステアラート、レシチンなどが含まれ得る。1つの特定の実施形態では、界面活性剤は、ラウロイルサルコシン酸ナトリウム、ラウレル硫酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ソルビタン、ポリエチレングリコール、ポリソルバート、モノステアリン酸グリセロール、卵レシチン又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
混合物は、研磨物品の製造及び/又は性能の改善を容易にし得る特定の含有量の界面活性剤を含み得る。例えば、混合物は、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%、例えば、少なくとも0.2重量%又は少なくとも0.5重量%又は少なくとも0.8重量%又は少なくとも1重量%又は少なくとも1.5重量%又は少なくとも2重量%又は少なくとも2.5重量%又は少なくとも3重量%又は少なくとも3.5重量%又は少なくとも4重量%又は少なくとも4.5重量%又は少なくとも5重量%の界面活性剤を含み得る。別の非限定的な実施形態では、混合物は、混合物の総重量に対して6重量%以下、例えば、5重量%以下又は4重量%以下又は3重量%以下又は2重量%以下又は1重量%以下の界面活性剤を含み得る。混合物は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の量の界面活性剤の含有量を含み得る。
カチオン剤のいくつかの適切な例には、無機化合物、特に硫酸塩、塩化物、クロム酸塩、硝酸塩、炭酸塩(例えば、重炭酸塩)、水和物などの塩が含まれ得る。特定の例では、カチオン剤は、アルカリ元素、アルカリ土類元素、遷移金属元素、水素、又はそれらの組み合わせを含む化合物を含み得る。より具体的には、カチオン剤は、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、銅、マグネシウム、鉄、カルシウム、又はそれらの任意の組み合わせを含む化合物を含み得る。1つの特定の実施形態では、カチオン剤は、好ましくは、塩化カルシウム又は塩化ナトリウムである。例えば、カチオン剤は、塩化カルシウム又は塩化ナトリウムからなり得る。
カチオン剤は、例えば、混合物への固体成分(例えば、研磨粒子、1つ以上の充填剤、結合前駆体混合物)の添加後を含む、様々な時点で混合物に添加すればよい。1つの特定の実施形態では、カチオン剤は、ゲル化の前にスラリーに添加される最後の成分であり得る。依然として、他の実施形態では、カチオン剤は、例えば、ゲル化剤、結合前駆体材料、研磨粒子又は1つ以上の添加剤を含むがこれらに限定されない、混合物中の他の1つ以上の成分と組み合わせて添加され得ることが理解されよう。
混合物は、研磨物品の製造及び/又は性能の改善を容易にし得る特定の含有量のカチオン剤を含み得る。例えば、混合物は、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%、例えば、少なくとも0.2重量%又は少なくとも0.5重量%又は少なくとも0.8重量%又は少なくとも1重量%又は少なくとも1.5重量%又は少なくとも2重量%又は少なくとも2.5重量%又は少なくとも3重量%又は少なくとも3.5重量%又は少なくとも4重量%又は少なくとも4.5重量%又は少なくとも5重量%のカチオン剤を含み得る。別の非限定的な実施形態では、混合物は、混合物の総重量に対して6重量%以下、例えば、5重量%以下又は4重量%以下又は3重量%以下又は2重量%以下又は1重量%以下のカチオン剤を含み得る。混合物は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の量のカチオン剤の含有量を含み得る。
混合物を形成する方法は、1つ以上の成分が添加されている間、連続的に混合することを含み得る。特に、混合は、成分を添加するプロセス全体を通して継続され得る。特定の例では、成分は特定の順序で添加すればよく、例えば、ゲル化剤を最初に添加し、続いて結合前駆体材料及び研磨粒子を添加すればよい。分散剤、界面活性剤及びカチオン剤などの1つ以上の添加剤は、結合前駆体材料及び/又は研磨粒子の添加の前又は後に添加すればよい。特定の実施形態では、カチオン剤は、すべての成分の最後に添加することができる。別の実施形態では、混合を助けるために、せん断ミキサー、ボールミル、又はそれらの任意の組み合わせなどのミキサーを使用することができる。一態様では、せん断ミキサーは、高せん断ミキサー、又は低せん断ミキサーであり得る。特定の態様では、混合を助けるために、せん断速度は、少なくとも500S-1、少なくとも700S-1、少なくとも800S-1、又は少なくとも900S-1であり得る。別の特定の態様では、せん断速度は、最大で1200S-1、最大で1100S-1、又は最大で1000S-1であり得る。せん断速度は、本明細書に記載の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。例えば、適切なせん断速度は、500S-1~1200S-1であり得る。
少なくとも1つの実施形態では、研磨物品を製造する方法は、混合物をゲルに変えることを含む。混合物のゲル化は、例えば、ゲル化剤及び/又は1つ以上の添加剤を含む、1つ以上の成分の添加によって容易にすることができる。1つの特定の実施形態によれば、混合物をゲルに形成するプロセスは、最初にゲルと水などの担体とを含む混合物を形成することを含み得る。ゲル及び水を含む混合物を形成した後、結合前駆体材料、研磨粒子、及び1つ以上の添加剤の少なくとも1つ、又はそれらの任意の組み合わせを添加することによって、プロセスを継続することができる。結合前駆体材料、研磨粒子、及び/又は1つ以上の添加剤を混合物に添加した後、カチオン剤を混合物に添加することによって、プロセスを継続することができる。特定の例では、カチオン剤は、混合物をゲルに形成する前に、混合物を形成する最終ステップで添加され得る。
ゲルを形成するプロセスは、ゲルを水和することを含み得る。特定の実施形態では、ゲルを形成するプロセスは、ゲルを水和するプロセスであり得る。特に、ゲルを形成するプロセスは、混合物をゲル化温度に加熱することを含み得る。より具体的には、混合物は、混合物をゲル化温度に加熱しながら混合され得る。少なくとも1つの実施形態では、ゲル化温度は、少なくとも50℃、例えば、少なくとも60℃又は少なくとも70℃又は少なくとも80℃又は少なくとも90℃又は少なくとも100℃であり得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、ゲル化温度は、100℃以下、例えば、90℃以下又は80℃以下又は70℃以下であり得る。ゲル化温度は、上記の最低温度及び最高温度のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
本明細書では発泡ゲルとも呼ばれ得るゲルを形成した後、ゲルからグリーン体を形成することによって、プロセスを継続することができる。一実施形態によれば、グリーン体を形成するプロセスは、プレス、成形、鋳造、乾燥、凍結、冷却、又はそれらの任意の組み合わせの群からの少なくとも1つのプロセスを含み得る。1つの特定の実施形態では、グリーン体を形成するプロセスは、鋳造を含み得る。鋳造は、ゲルを製造ツール又は適切な形状及びサイズの鋳型に注入することによって完了することができる。グリーン体を形成するプロセス中、ゲルの一部がまだ形成途中の可能性がある。つまり、グリーン体の形成中に必ずしもゲル化が完了する必要はない。依然として、特定の例では、グリーン体を形成するプロセスの前に混合物を完全にゲル化することが望ましい場合がある。本明細書で使用される場合、ゲルへの言及は、ゲル中の固体粒子によって定義される統合されたネットワークに含まれる水を含む固体の自立構造を含む。ゲルは、自立するように特定の降伏応力を有し得る。例えば、ゲルは、少なくとも30Pa、例えば少なくとも60Pa又は少なくとも130Paの降伏応力を有することができる。
特定の実装形態では、グリーン体を形成するプロセスは、グリーン体の形成中に脱気することを含み得る。例えば、気泡を除去するために成形中に脱気を行うことができる。
グリーン体が形成された後、グリーン体を結合研磨体に変更又は変換するために、グリーン体に対してさらなるプロセスを実施してもよい。ステップ101を完了した後、プロセスは、特定の均一性係数を有する結合研磨体を形成することによって、ステップ103で継続することができる。例えば、グリーン体を最終的に形成される結合研磨体に変換するための1つ以上のプロセスは、乾燥、焼結、冷却、プレス、ガラス化、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。1つの特定の実施形態では、プロセスは、鋳造、冷却、乾燥、及び焼成を含み得る。ガラス化された結合材料に関連して、焼成条件は、ガラス質の結合材料を形成するのに適するものであり得る。例えば、焼成温度は、少なくとも800℃又は少なくとも900℃又は少なくとも1000℃又は少なくとも1100℃又は少なくとも1200℃であり得る。依然として、一実施形態では、焼成温度は、1400℃以下又は1300℃以下又は1200℃以下又は1100℃以下又は1000℃以下又は900℃以下であり得る。
最終的に形成される研磨物品は、結合材料の三次元体積(すなわち、マトリックス)に研磨粒子を含む結合材料の相互接続されたネットワークを定義する結合研磨体であり得る。さらに、結合研磨体は、本体全体に分布し、結合材料及び研磨粒子の相とは異なる相を定義するある量の多孔性を有し得る。
本明細書の実施形態のプロセスによって形成された結合研磨体は、特定の特徴を有し得る。例えば、結合研磨体は、ほとんどの従来の結合研磨体と比較して比較的大きな寸法を有することができ、さらにその中に含まれる比較的大きな研磨グリットを有することができ、これは、鋳造業などの大規模な切断及び研削操作での使用に特に適し得る。
図2は、一実施形態による、結合研磨体の斜視図を含む。研磨物品200は、結合研磨体201を含み得る。結合研磨体201は、ワークピースに対して研磨物品200を回転させるために研削盤のスピンドルと係合するように構成されたアーバー穴202を含み得る。図2にさらに示されるように、結合研磨体は、軸線方向を定義する軸線方向軸203と、半径方向の軸線を定義する横方向軸204とを含む。軸線方向軸203は、結合研磨体201の厚さ(t)によって定義される垂直方向に延びる。横方向軸204は、結合研磨体201の半径又は直径(D)を定義する半径方向に延びる。
一実施形態によれば、結合研磨体は、少なくとも260mm、例えば、少なくとも270mm又は少なくとも280mm又は少なくとも290mm又は少なくとも300mm又は少なくとも325mm又は少なくとも350mm又は少なくとも375mm又は少なくとも400mm又は少なくとも425mm又は少なくとも450mm又は少なくとも475mm又は少なくとも500mm又は少なくとも525mm又は少なくとも550mm又は少なくとも575mmの直径(D)を有し得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体は、800mm以下又は700mm以下又は600mm以下又は575mm以下又は550mm以下又は525mm以下又は500mm以下又は475mm以下又は450mm以下又は425mm以下又は400mm以下又は375mm以下又は350mm以下又は以下325mm以下又は300mm以下又は290mm以下又は280mm以下の直径(D)を有し得る。直径(D)は、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。本明細書での直径への言及は、複数の測定から平均化された、結合研磨体の平均直径であり得る。
別の実施形態では、結合研磨体201は、用途に応じて特定の体積を有し得る。例えば、結合研磨体201の体積は、少なくとも1cmであり得る。他の例では、結合研磨体201の体積は、少なくとも10cm又は少なくとも20cm又は少なくとも30cm又は少なくとも50cm又は少なくとも75cm又は少なくとも100cmであり得る。さらに、別の非限定的な実施形態では、本体は、1000cm以下又は900cm以下又は800cm以下又は700cm以下又は600cm以下又は500cm以下の体積を有し得る。結合研磨体の体積は、少なくとも10cm~1000cm以下の体積など、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
さらに別の実施形態では、結合研磨体201は、特定の用途で使用するように構成された特定の厚さ(t)を有し得る。例えば、結合研磨体201は、本体が少なくとも2mm、例えば少なくとも3mm又は少なくとも4mm又は少なくとも5mm又は少なくとも10mm又は少なくとも15mm又は少なくとも20mm又は少なくとも30mm又は少なくとも50mm又は少なくとも100mm又は少なくとも200mm又は少なくとも300mmの厚さを含む厚さを有し得る。さらに、別の実施形態では、結合研磨体201の厚さ(t)は、500mm以下、例えば、400mm以下又は300mm以下又は200mm以下又は100mm以下又は80mm以下又は60mm以下又は40mm以下又は20mm以下又は10mm以下であり得る。結合研磨体201の厚さ(t)は、少なくとも2mm~400mm以下の体積など、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。本明細書での厚さへの言及は、複数の測定から平均化された、結合研磨体の平均厚さであり得る。
結合研磨体201は、少なくとも5:1の特定のアスペクト比(D:t)、例えば、少なくとも10:1又は少なくとも20:1又は少なくとも40:1又は少なくとも50:1又は少なくとも100:1又は少なくとも150:1又は少なくとも300:1又は少なくとも500:1又は少なくとも800:1又は少なくとも1000:1のアスペクト比を有し得る。さらに、別の非限定的な実施形態では、アスペクト比(D:t)は、100,000:1以下又は10,000:1以下又は1000:1以下又は500:1以下であり得る。アスペクト比は、上記の最小から最大の比のいずれかを含む範囲内にあり得ることが理解されよう。
結合研磨体201は、少なくとも40ミクロンの平均粒径(D50)を有する研磨粒子を含み得る。本明細書の結合研磨体は、比較的大きなサイズの研磨粒子を利用することができ、比較的大きなサイズの研磨粒子は、混合物及び結果として生じる結合研磨体全体に均一に分布させることが困難であることが歴史的に証明されている。特に、それらの比較的大きいサイズのために、そのような研磨粒子は、ゲル及び混合物中で分離及び凝集する傾向があり、不均一性及び密度変動を伴う研磨製品をもたらす。1つの特定の実施形態では、研磨粒子は、少なくとも50ミクロン又は少なくとも55ミクロン又は少なくとも60ミクロン又は少なくとも65ミクロン又は少なくとも70ミクロン又は少なくとも75ミクロン又は少なくとも80ミクロン又は少なくとも85ミクロン又は少なくとも90ミクロン又は少なくとも95ミクロン又は少なくとも100ミクロン又は少なくとも105ミクロン又は少なくとも110ミクロン又は少なくとも115ミクロン又は少なくとも120ミクロン又は少なくとも130ミクロン又は少なくとも150ミクロン又は少なくとも175ミクロン又は少なくとも200ミクロン又は少なくとも250ミクロン又は少なくとも300ミクロン又は少なくとも350ミクロン又は少なくとも400ミクロン又は少なくとも450ミクロン又は少なくとも500ミクロン又は少なくとも600ミクロン又は少なくとも700ミクロン又は少なくとも800ミクロンの平均粒径(D50)を有し得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、研磨粒子は、5000ミクロン以下又は4000ミクロン以下又は3000ミクロン以下又は2000ミクロン以下又は1000ミクロン以下又は900ミクロン以下又は800ミクロン以下又は700ミクロン以下又は600ミクロン以下又は500ミクロン以下又は400ミクロン以下又は300ミクロン以下又は200ミクロン以下又は150ミクロン以下又は130ミクロン以下の平均粒径(D50)を有し得る。研磨粒子は、例えば、少なくとも50ミクロン~5000ミクロン以下の範囲内又は少なくとも100ミクロン~2000ミクロン以下の範囲又は少なくとも50ミクロン~800ミクロン以下の範囲内又はさらには少なくとも50ミクロン~400ミクロン以下の範囲内を含むがこれらに限定されない、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内の平均粒径(D50)を有し得る。
研磨粒子は、様々な組成、形状、サイズ、及び他の特徴を有し得る。例えば、研磨粒子は、請求された非凝集粒子、凝集粒子、成形研磨粒子、成形研磨複合体、定厚研磨粒子(constant thickness abrasive particle:CTAP)、ランダム成形研磨粒子、又はそれらの任意の組み合わせの群からなどの研磨粒子タイプを含み得る。別の実施形態では、研磨粒子は、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、オキシ炭化物、アモルファス、単結晶、多結晶、超研磨剤、又はそれらの任意の組み合わせの群からなどの材料を含み得る。
一実施形態によれば、結合研磨体201は、性能の改善を容易にし得る特定の構造を有し得る。例えば、結合研磨体201は、結合研磨体201の総体積に対して少なくとも20体積%、例えば、少なくとも25体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも35体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも45体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも55体積%の含有量の研磨粒子を含み得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体201は、結合研磨体201の総体積に対して65体積%以下、例えば、60体積%以下又は55体積%以下又は50体積%以下又は45体積%以下又は40体積%以下又は35体積%以下又は30体積%以下の含有量の研磨粒子を含み得る。結合研磨体201中の研磨粒子の含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得る。
1つの特定の態様では、結合研磨体201は、無機材料を含む結合材料を含み得る。無機材料のいくつかの適切な例には、金属、金属合金、セラミック、ガラス質相、又はそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。さらに、結合材料は、ガラス質相、アモルファス相、多結晶相、単結晶相、又はそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを含み得る。特定の例では、結合材料は、本質的に、多結晶相、ガラス質相、又は単結晶相からなり得る。
少なくとも1つの実施形態では、結合材料は、ガラス質酸化物含有材料などの酸化物を含み得る。酸化物のいくつかの適切な例には、二酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、アルカリ酸化物(MO)、アルカリ土類酸化物(MO)遷移金属酸化物、希土類金属酸化物、又はそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。特定の例では、結合材料は、ソーダ石灰ガラス質材料、ボロシリカート材料、又はアルミノシリカート材料であり得る。
結合研磨体201は、性能の改善を容易にし得る特定の含有量の結合材料を含み得る。例えば、結合研磨体201は、結合研磨体201の総体積に対して少なくとも2体積%、例えば、少なくとも3体積%又は少なくとも4体積%又は少なくとも5体積%又は少なくとも6体積%又は少なくとも8体積%又は少なくとも10体積%又は少なくとも12体積%又は少なくとも14体積%又は少なくとも16体積%又は少なくとも18体積%又は少なくとも20体積%又は少なくとも25体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも35体積%又は少なくとも40体積%の含有量の結合材料を含み得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体201は、結合研磨体201の総体積に対して65体積%以下、又は60体積%以下又は55体積%以下又は50体積%以下又は45体積%以下又は40体積%以下又は35体積%以下又は30体積%以下又は25体積%以下又は22体積%以下又は20体積%以下又は18体積%以下又は16体積%以下又は14体積%以下又は12体積%以下又は10体積%以下又は8体積%以下又は6体積%以下の含有量の結合材料を含み得る。結合材料の含有量は、例えば、本体の総体積に対して少なくとも1体積%~15体積%以下の範囲内の結合材料の含有量を含む、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
結合研磨体201は、研磨粒子の含有量に対して結合材料の含有量が制御されているような特定の構造を含み得る。例えば、一例では、本体は、少なくとも0.5~10以下の範囲内のABR係数(Cb/Cap)を有することができ、Cbは、結合研磨体201の総体積に対する結合材料の体積%を表し、Capは、結合研磨体201の総体積に対する研磨粒子の体積%を表す。特定の例では、結合研磨体201は、少なくとも0.55、例えば、少なくとも0.6又は少なくとも0.65又は少なくとも0.7又は少なくとも0.75又は少なくとも0.8又は少なくとも0.85又は少なくとも0.9又は少なくとも0.95又は少なくとも1又は少なくとも1.05又は少なくとも1.1又は少なくとも1.15又は少なくとも1.2又は少なくとも1.25又は少なくとも1.3又は少なくとも1.35又は少なくとも1.4又は少なくとも1.45又は少なくとも1.5又は少なくとも1.55又は少なくとも1.6又は少なくとも1.65又は少なくとも1.7又は少なくとも1.75又は少なくとも1.8又は少なくとも1.85又は少なくとも1.9又は少なくとも1.95又は少なくとも2又は少なくとも2.2又は少なくとも2.5又は少なくとも2.8又は少なくとも3又は少なくとも3.5又は少なくとも4又は少なくとも4.5又は少なくとも5又は少なくとも5.5又は少なくとも6又は少なくとも7又は少なくとも8又は少なくとも9のABR係数(Cb/Cap)を有し得る。さらに、別の非限定的な実施形態では、結合研磨体201は、9以下、例えば、8.5以下又は8以下又は7.5以下又は7以下又は6.5以下又は6以下又は5.5以下又は5以下又は4.5以下又は4以下又は3.5以下又は3以下又は2.5以下又は以下2又は1.5以下又は1以下又は0.9以下のABR係数(Cb/Cap)を有し得る。ABR係数(Cb/Cap)は、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
別の実施形態では、結合研磨体201は、研磨物品の性能の改善を容易にし得る特定のタイプ及び含有量の多孔性を有し得る。例えば、結合研磨体201は、少なくとも10ミクロン、例えば、少なくとも20ミクロン又は少なくとも30ミクロン又は少なくとも40ミクロン又は少なくとも50ミクロン又は少なくとも60ミクロン又は少なくとも70ミクロン又は少なくとも80ミクロン又は少なくとも90ミクロン又は少なくとも100ミクロン又は少なくとも200ミクロン又は少なくとも300ミクロン又は少なくとも400ミクロン又は少なくとも500ミクロン又は少なくとも600ミクロン又は少なくとも700ミクロン又は少なくとも800ミクロン又は少なくとも900ミクロンの平均孔径(D50)を有し得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体201の多孔性の平均孔径(D50)は、1000ミクロン以下又は900ミクロン以下又は800ミクロン以下又は700ミクロン以下又は600ミクロン以下又は500ミクロン以下又は400ミクロン以下又は300ミクロン以下又は200ミクロン以下又は100ミクロン以下又は80ミクロン以下又は60ミクロン以下又は40ミクロン以下又は20ミクロン以下又は10ミクロン以下であり得る。平均孔径は、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
結合研磨体201は、性能の改善を容易にし得る特定の含有量の多孔性を有し得る。例えば、結合研磨体201は、結合研磨体201の総体積に対して少なくとも20体積%、例えば、少なくとも25体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも35体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも45体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも55体積%又は少なくとも60体積%又は少なくとも65体積%又は少なくとも70体積%又は少なくとも75体積%又は少なくとも80体積%の多孔性を含み得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体201は、結合研磨体201の総体積に対して95体積%以下、例えば、90体積%以下又は85体積%以下又は80体積%以下又は75体積%以下又は70体積%以下又は65体積%以下又は60体積%以下又は55体積%以下又は50体積%以下45体積%以下又は40体積%以下又は35体積%以下又は30体積%以下の多孔性を含み得る。結合研磨体201の多孔性の含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
結合研磨体201の多孔性は、開放多孔性、閉鎖多孔性、又はそれらの組み合わせを含み得る。開放多孔性は、結合研磨体201を通って延びる相互接続されたチャネルとして定義することができる。閉鎖多孔性は、結合材料に含まれる離散的で孤立したボイドを定義することができる。一実施形態によれば、
一実施形態によれば、結合研磨体201は、性能の改善を容易にし得る特定の含有量の開放多孔性を含み得る。例えば、結合研磨体201は、多孔性の総体積に対して少なくとも15体積%、例えば、少なくとも20体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも60体積%又は少なくとも70体積%又は少なくとも80体積%又は少なくとも90体積%の開放多孔性を含み得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体201は、結合研磨体201内の多孔性の総体積に対して95体積%以下、例えば、90体積%以下又は80体積%又は70体積%以下又は60体積%以下又は50体積%以下又は40体積%以下又は30体積%以下又は20体積%以下の開放多孔性を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、結合研磨体201のすべての多孔性は、開放多孔性であり得る。開放多孔性の含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
一実施形態によれば、結合研磨体201は、性能の改善を容易にし得る特定の含有量の閉鎖多孔性を含み得る。例えば、結合研磨体201は、結合研磨体201内の多孔性の全含有量に対して少なくとも10体積%、例えば、少なくとも15体積%又は少なくとも20体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも60体積%又は少なくとも70体積%又は少なくとも80体積%又は少なくとも90体積%の閉鎖多孔性を含み得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、結合研磨体201は、結合研磨体201内の多孔性の総体積に対して95体積%以下、例えば、90体積%以下又は80体積%又は70体積%以下又は60体積%以下又は50体積%以下又は40体積%以下又は30体積%以下又は20体積%以下の閉鎖多孔性を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、結合研磨体201のすべての多孔性は、閉鎖多孔性であり得る。閉鎖多孔性の含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。
本明細書の実施形態のプロセスは、比較的大きな研磨粒子を利用する特定のグレード及び/又は構造を有し、従来のプロセスでは以前には達成されなかったような、本体全体の相の分布に関して優れた均一性を有する結合研磨物品の形成を容易にし得る。特に、結合研磨体201は、85以下の特定の均一性係数を有し得る。例えば、均一性係数は、84以下又は82以下又は80以下又は78以下又は76以下又は74以下又は72以下又は70以下又は68以下又は66以下又は64以下又は62以下又は60以下又は58以下又は56以下又は54以下又は52以下又は50以下又は以下48以下又は46以下又は44以下又は42以下又は40以下又は38以下又は36以下又は34以下又は32以下又は30以下又は以下28以下又は26以下又は24以下又は22以下又は20以下又は18以下又は16以下又は14以下又は12以下又は10以下又は8以下又は6以下又は4以下又は2以下であり得る。依然として、1つの非限定的な実施形態では、均一性係数は、少なくとも1、例えば、少なくとも2又は少なくとも4又は少なくとも6又は少なくとも8又は少なくとも10又は少なくとも12又は少なくとも14又は少なくとも16又は少なくとも18又は少なくとも20又は少なくとも22又は少なくとも24又は少なくとも26又は少なくとも28又は少なくとも30又は少なくとも32又は少なくとも34又は少なくとも36又は少なくとも38又は少なくとも40又は少なくとも42又は少なくとも44又は少なくとも46又は少なくとも48又は少なくとも50又は少なくとも52又は少なくとも54又は少なくとも56又は少なくとも58又は少なくとも60又は少なくとも62又は少なくとも64又は少なくとも66又は少なくとも68又は少なくとも70又は少なくとも72又は少なくとも74又は少なくとも76又は少なくとも78又は少なくとも80であり得る。均一性係数は、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内にあり得ることが理解されよう。
均一性係数は、超音波システムMistras UltraPAC(UPK-T36-HS)を介して、結合研磨体を通過する飛行時間情報を測定することによって評価することができる。具体的には、結合研磨体を水に沈めて、すべての開放多孔性を水で満たすことであり得る。1mHzの浸水センサ及び19.0mmの有効直径を備えた単一のパルスエコー超音波センサ(モデル#KS75-1)が、ホイールから1インチの位置に配置される。センサは、1インチの距離を維持しながら、ホイールの表面全体にセンサを移動させるDCステップモータに取り付けられる。UTWin V3.62ソフトウェアを使用して、ステップモータの動きが制御される。ゲインは、10cB、400Vパルサー、2.0mHzのLPフィルタ、0.5mHzのHPフィルタ、100mHzのサンプリングレートに設定される。データは、JETカラーマップ配列形式によって取得及び処理され、UTWinソフトウェアを介してRGB画像が作成される。スキャン解像度は1.0x1.0mmで、スキャン速度はX方向で150mm/s、Z方向で50mm/sである。
超音波分析からのカラー(赤-緑-青すなわちRGB)画像を使用して、画像はMatlabなどの画像処理ソフトウェアで分析される。RGB画像はMatlabの「rgb2lab」関数を使用してMatlabでLAB画像に変換され、これにより、ホイールに関連付けられた領域のみを識別する適切な画像が作成される。値が100の画像の部分は、オープンスペース(すなわち、ホイールではない)に関連付けられ、画像から削除される。
次に、RGB画像はインデックス画像に変換され、各ピクセルには256色の可能な色からの色値(すなわち、0~255の値)が割り当てられる。これは、Matlabの「rgb2ind」関数を使用して完了される。最も暗い青は最小値又は0に関連付けられ、最も明るい赤は最大値又は255に関連付けられる。
インデックス画像は、作成された後、LAB画像と比較され、ホイールに関連付けられたピクセルのみが評価されるようになる。比較は、ホイール領域に関連付けられていないインデックス画像のピクセルが以降の分析から削除される論理インデックス操作を使用して完了される。結果は、領域補正されたインデックス画像である。
次に、領域補正されたインデックス画像を使用して、図5に示すように正規化された確率プロットを作成する。プロットの各ボックスは、0~255の5つの連続した値を表す。例えば、最初のボックス(左端)は、0~4の値を有するピクセルの数を表す。正規化された確率プロットとプロットの生成に使用されたデータとから、統計パーセンタイルが評価される。パーセンタイルには、25パーセンタイル、50パーセンタイル、及び75パーセンタイルが含まれる。均一性係数は、75パーセンタイルと25パーセンタイルとの差である。その成分の均一性が高い本体は、0~255の分布の広がりが少ないため、75パーセンタイルと25パーセンタイルとの差も小さくなる。
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。それらの態様及び実施形態のいくつかは、本明細書に記載されている。本明細書を読んだ後、当業者であれば、それらの態様及び実施形態が単なる例示であり、本発明の範囲を限定しないことが理解されよう。実施形態は、以下に列挙される実施形態のうちのいずれか1つ以上によるものであり得る。
実施形態
実施形態1.研磨物品であって、
少なくとも260mmの直径及び少なくとも20立方センチメートルの体積を含む本体を有する結合研磨剤を含み、本体が、
無機材料を含む結合材料、
本体内に含まれる、少なくとも40ミクロンの平均粒径(D50)を有する研磨粒子、及び
85以下の均一性係数
をさらに含む、
研磨物品。
実施形態2.本体が少なくとも0.5~10以下の範囲内のABR係数(Cb/Cap)を含み、Cbが、本体の総体積に対する結合材料の体積%を表し、Capが、本体の総体積に対する研磨粒子の体積%を表す、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態3.本体が、少なくとも0.55又は少なくとも0.6又は少なくとも0.65又は少なくとも0.7又は少なくとも0.75又は少なくとも0.8又は少なくとも0.85又は少なくとも0.9又は少なくとも0.95又は少なくとも1又は少なくとも1.05又は少なくとも1.1又は少なくとも1.15又は少なくとも1.2又は少なくとも1.25又は少なくとも1.3又は少なくとも1.35又は少なくとも1.4又は少なくとも1.45又は少なくとも1.5又は少なくとも1.55又は少なくとも1.6又は少なくとも1.65又は少なくとも1.7又は少なくとも1.75又は少なくとも1.8又は少なくとも1.85又は少なくとも1.9又は少なくとも1.95又は少なくとも2又は少なくとも2.2又は少なくとも2.5又は少なくとも2.8又は少なくとも3又は少なくとも3.5又は少なくとも4又は少なくとも4.5又は少なくとも5又は少なくとも5.5又は少なくとも6又は少なくとも7又は少なくとも8又は少なくとも9のABR係数(Cb/Cap)を含む、実施形態2に記載の研磨物品。
実施形態4.本体が、9以下又は8.5以下又は8以下又は7.5以下又は7以下又は6.5以下又は6以下又は5.5以下又は5以下又は4.5以下又は4以下又は3.5以下又は3以下又は2.5以下又は2以下又は以下1.5以下又は1以下又は0.9以下のABR係数(Cb/Cap)を含む、実施形態2に記載の研磨物品。
実施形態5.本体が、少なくとも1又は少なくとも2又は少なくとも4又は少なくとも6又は少なくとも8又は少なくとも10又は少なくとも12又は少なくとも14又は少なくとも16又は少なくとも18又は少なくとも20又は少なくとも22又は少なくとも24又は少なくとも26又は少なくとも28又は少なくとも30又は少なくとも32又は少なくとも34又は少なくとも36又は少なくとも38又は少なくとも40又は少なくとも42又は少なくとも44又は少なくとも46又は少なくとも48又は少なくとも50又は少なくとも52又は少なくとも54又は少なくとも56又は少なくとも58又は少なくとも60又は少なくとも62又は少なくとも64又は少なくとも66又は少なくとも68又は少なくとも70又は少なくとも72又は少なくとも74又は少なくとも76又は少なくとも78又は少なくとも80の均一性係数を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態6.均一性係数が、84以下又は82以下又は80以下又は78以下又は76以下又は74以下又は72以下又は70以下又は68以下又は66以下又は64以下又は62以下又は60以下又は58以下又は56以下又は54以下又は52以下又は50以下又は以下48以下又は46以下又は44以下又は42以下又は40以下又は38以下又は36以下又は34以下又は32以下又は30以下又は以下28以下又は26以下又は24以下又は22以下又は20以下又は18以下又は16以下又は14以下又は12以下又は10以下又は8以下又は6以下又は4以下又は2以下である、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態7.本体が、少なくとも270mm又は少なくとも280mm又は少なくとも290mm又は少なくとも300mm又は少なくとも325mm又は少なくとも350mm又は少なくとも375mm又は少なくとも400mm又は少なくとも425mm又は少なくとも450mm又は少なくとも475mm又は少なくとも500mm又は少なくとも525mm又は少なくとも550mm又は少なくとも575mmの直径を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態8.本体が、800mm以下又は700mm以下又は600mm以下又は575mm以下又は550mm以下又は525mm以下又は500mm以下又は475mm以下又は450mm以下又は425mm以下又は400mm以下又は375mm以下又は350mm以下又は以下325mm以下又は300mm以下又は290mm以下又は280mm以下の直径を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態9.直径が少なくとも260mm~600mm以下の範囲内である、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態10.本体が少なくとも1cmの体積を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態11.本体が1000cm以下の体積を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態12.本体が少なくとも1cm~1000cm以下の体積を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態13.本体が少なくとも2mmの厚さを有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態14.本体が500mm以下の厚さを有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態15.本体が少なくとも2mm~500mm以下の範囲内の厚さを有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態16.本体が少なくとも4mm~20mm以下の範囲内の厚さを有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態17.多孔性が、少なくとも10ミクロン~1000ミクロン以下の範囲内の平均孔径(D50)を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態18.本体が、本体の総体積に対して少なくとも20体積%、又は少なくとも25体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも35体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも45体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも55体積%又は少なくとも60体積%又は少なくとも65体積%又は少なくとも70体積%又は少なくとも75体積%又は少なくとも80体積%の多孔性を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態19.本体が、本体の総体積に対して95体積%以下、又は90体積%以下又は85体積%以下又は80体積%以下又は75体積%以下又は70体積%以下又は65体積%以下又は60体積%以下又は55体積%以下又は50体積%以下又は45体積%以下又は40体積%以下又は35体積%以下又は30体積%以下の多孔性を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態20.本体が、本体の総体積に対して少なくとも20体積%~95体積%以下の範囲内の多孔性を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態21.全多孔性の少なくとも一部が開放多孔性であり、開放多孔性が本体を通って延びる相互接続されたチャネルを定義する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態22.本体が、本体の多孔性の全含有量に対して少なくとも10体積%、又は少なくとも15体積%又は少なくとも20体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも60体積%又は少なくとも70体積%又は少なくとも80体積%又は少なくとも90体積%の開放多孔性を含むか、又は本質的にすべての多孔性が開放多孔性である、実施形態21に記載の研磨物品。
実施形態23.本体が、本体の多孔性の全含有量に対して95体積%以下、又は90体積%以下又は80体積%以下又は70体積%又は60体積%以下又は50体積%以下又は40体積%以下又は30体積%以下又は20体積%以下の開放多孔性を含む、実施形態21に記載の研磨物品。
実施形態24.全多孔性の少なくとも一部が閉鎖多孔性であり、閉鎖多孔性が、結合材料に含まれる離散的で孤立したボイドを定義する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態25.本体が、本体の多孔性の全含有量に対して少なくとも10体積%、又は少なくとも15体積%又は少なくとも20体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも60体積%又は少なくとも70体積%又は少なくとも80体積%又は少なくとも90体積%の閉鎖多孔性を含むか、又は本質的にすべての多孔性が閉鎖多孔性である、実施形態24に記載の研磨物品。
実施形態26.本体が、本体の多孔性の全含有量に対して95体積%以下、又は90体積%以下又は80体積%以下又は70体積%又は60体積%以下又は50体積%以下又は40体積%以下又は30体積%以下又は20体積%以下の閉鎖多孔性を含む、実施形態24に記載の研磨物品。
実施形態27.研磨粒子が、少なくとも45ミクロン又は少なくとも50ミクロン又は少なくとも55ミクロン又は少なくとも60ミクロン又は少なくとも65ミクロン又は少なくとも70ミクロン又は少なくとも75ミクロン又は少なくとも80ミクロン又は少なくとも85ミクロン又は少なくとも90ミクロン又は少なくとも95ミクロン又は少なくとも100ミクロン又は少なくとも105ミクロン又は少なくとも110ミクロン又は少なくとも115ミクロン又は少なくとも120ミクロン又は少なくとも130ミクロン又は少なくとも150ミクロン又は少なくとも175ミクロン又は少なくとも200ミクロン又は少なくとも250ミクロン又は少なくとも300ミクロン又は少なくとも350ミクロン又は少なくとも400ミクロン又は少なくとも450ミクロン又は少なくとも500ミクロン又は少なくとも600ミクロン又は少なくとも700ミクロン又は少なくとも800ミクロンの平均粒径(D50)を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態28.研磨粒子が、5000ミクロン以下又は4000ミクロン以下又は3000ミクロン以下又は2000ミクロン以下又は1000ミクロン以下又は900ミクロン以下又は800ミクロン以下又は700ミクロン以下又は600ミクロン以下又は500ミクロン以下又は400ミクロン以下又は300ミクロン以下又は200ミクロン以下又は150ミクロン以下又は130ミクロン以下の平均粒径(D50)を有する、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態29.研磨粒子が、非凝集粒子、凝集粒子、成形研磨粒子、成形研磨複合体、定厚研磨粒子(constant thickness abrasive particle:CTAP)、ランダム成形研磨粒子、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される研磨粒子タイプを含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態30.研磨粒子が、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、オキシ炭化物、アモルファス、単結晶、多結晶、超研磨剤又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態31.本体が、本体の総体積に対して少なくとも20体積%又は少なくとも25体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも35体積%又は少なくとも40体積%又は少なくとも45体積%又は少なくとも50体積%又は少なくとも55体積%の含有量の研磨粒子を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態32.本体が、本体の総体積に対して65体積%以下、又は60体積%以下又は55体積%以下又は50体積%以下又は45体積%以下又は40体積%以下又は35体積%以下又は30体積%以下の含有量の研磨粒子を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態33.本体が、本体の総体積に対して少なくとも20体積%~50体積%以下の範囲内の含有量の研磨粒子を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態34.本体が、本体の総体積に対して少なくとも1体積%、又は少なくとも2体積%又は少なくとも3体積%又は少なくとも4体積%又は少なくとも5体積%又は少なくとも6体積%又は少なくとも8体積%又は少なくとも10体積%又は少なくとも12体積%又は少なくとも14体積%又は少なくとも16体積%又は少なくとも18体積%又は少なくとも20体積%又は少なくとも25体積%又は少なくとも30体積%又は少なくとも35体積%又は少なくとも40体積%の含有量の結合材料を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態35.本体が、本体の総体積に対して65体積%以下、又は60体積%以下又は55体積%以下又は50体積%以下又は45体積%以下又は40体積%以下又は35体積%以下又は30体積%以下又は25体積%以下又は22体積%以下又は20体積%以下又は18体積%以下又は16体積%以下又は14体積%以下又は12体積%以下又は10体積%以下又は8体積%以下又は6体積%以下の含有量の結合材料を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態36.本体が、本体の総体積に対して少なくとも1体積%~15体積%以下の範囲内の含有量の結合材料を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態37.結合材料が、金属、金属合金、セラミック、ガラス質、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される無機材料を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態38.結合材料が、多結晶相、アモルファス相、単結晶相、又はそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態39.結合材料が、本質的に、多結晶相、アモルファス相、又は単結晶相からなる、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態40.結合材料が酸化物を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態41.結合材料が、二酸化ケイ素(SiO)、酸化ホウ素(B)、酸化アルミニウム(Al)、アルカリ酸化物(MO)、アルカリ土類酸化物(MO)遷移金属酸化物、希土類金属酸化物、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの組成物を含む、実施形態1に記載の研磨物品。
実施形態42.研磨物品を製造する方法であって、
研磨粒子、結合前駆体材料及びゲル化剤を含む混合物を形成すること、
混合物から結合研磨体を形成し、結合研磨体が、無機材料を含む結合材料を含み、85以下の均一性係数をさらに含むこと
を含む、方法。
実施形態43.研磨物品を製造する方法であって、
研磨粒子、結合前駆体材料及びゲル化剤を含む混合物を形成すること、
カチオン剤を混合物に添加して、ゲルを形成すること、
ゲルからグリーン体を形成すること、及び
グリーン体から結合研磨体を形成すること
を含む、方法。
実施形態44.混合物を形成することが、カチオン剤を混合物に添加してゲルを形成することをさらに含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態45.カチオン剤が、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、銅、マグネシウム、鉄、カルシウム、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるカチオンを含む、実施形態43及び44のいずれか1つに記載の方法。
実施形態46.混合物が、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%のカチオン剤を含む、実施形態43及び44のいずれか1つに記載の方法。
実施形態47.混合物が、混合物の総重量に対して6重量%以下のカチオン剤を含む、実施形態43及び44のいずれか1つに記載の方法。
実施形態48.ゲル化剤が、寒天、アガロース、キサンタンガム、カルボキシメチルセルロース、ジェランガム、カラギーナンガム、グアーガム、タラガム、セルロースガム、ローカストビーンガム、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態49.混合物が、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%のゲル化剤を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態50.混合物が、混合物の総重量に対して10重量%以下のゲル化剤を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態51.研磨粒子が、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、オキシ炭化物、アモルファス、単結晶、多結晶、超研磨剤、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態52.混合物が、混合物の総重量に対して少なくとも20重量%の研磨粒子を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態53.混合物が、混合物の総重量に対して80重量%以下の研磨粒子を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態54.結合前駆体材料が、金属、金属合金、セラミック、ガラス質、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される無機材料を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態55.混合物が、混合物の総重量に対して少なくとも1重量%の結合前駆体材料を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態56.混合物が、混合物の総重量に対して30重量%以下の結合前駆体材料を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態57.混合物をゲル化温度に加熱することによってゲルを形成することをさらに含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態58.混合物をゲル化温度に加熱しながら混合物を混合する、実施形態57に記載の方法。
実施形態59.ゲル化温度が少なくとも50℃又は少なくとも60℃又は少なくとも70℃又は少なくとも80℃又は少なくとも90℃又は少なくとも100℃又は少なくとも120℃又は少なくとも150℃である、実施形態57に記載の方法。
実施形態60.ゲル化温度が300℃以下又は250℃以下又は200℃以下又は150℃以下又は100℃以下又は90℃以下である、実施形態57に記載の方法。
実施形態61.混合物を形成することが、水を含む担体を添加することをさらに含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態62.混合物をゲルに形成することが、
a)ゲルと水とを含む混合物を形成すること、
b)ステップa)の後に、結合前駆体材料、研磨粒子、又は添加剤のうちの1つを混合物に添加すること、及び
c)ステップb)の後に混合物にカチオン剤を添加すること
を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態63.混合物を形成することが、混合物に分散剤を添加することを含み、分散剤が、ポリアクリル酸ナトリウム、顔料親和性基を有するコポリマー、アンモニウムポリメタアクリラート、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸、水中のアクリルポリマー中のアンモニウム塩、クエン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、臭化セチルトリメチルアンモニウムからなる群から選択される、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態64.混合物が、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%の分散剤を含む、実施形態43及び44のいずれか1つに記載の方法。
実施形態65.混合物が、混合物の総重量に対して6重量%以下の分散剤を含む、実施形態43及び44のいずれか1つに記載の方法。
実施形態66.混合物を形成することが、混合物に界面活性剤を添加することを含み、界面活性剤が、ラウロイルサルコシン酸ナトリウム、ラウレル硫酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ソルビタン、ポリエチレングリコール、ポリソルバート、モノステアリン酸グリセロール、卵レシチンからなる群から選択される、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態67.混合物が、混合物の総重量に対して少なくとも0.1重量%の界面活性剤を含む、実施形態42及び43のいずれか1つに記載の方法。
実施形態68.混合物が、混合物の総重量に対して6重量%以下の界面活性剤を含む、実施形態43及び44のいずれか1つに記載の方法。
実施形態69.
混合物からゲルを形成すること、及び
ゲルからグリーン体を形成すること
をさらに含む、実施形態42に記載の方法。
実施形態70.グリーン体を形成することが、プレス、成形、鋳造、乾燥、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つのプロセスを含む、実施形態43及び69のいずれか1つに記載の方法。
実施形態71.ゲルが、統合されたネットワークに含まれる水を含む固体の自立構造を含む、実施形態43及び69のいずれか1つに記載の方法。
例1
代表的なサンプル(サンプルS1)は、以下のプロセスに従って作成する。脱イオン水の担体を入手し、約3000kgの水を測定する。約220ミクロンの平均粒径(D50)を有し、Saint-Gobain Corporation社から白色溶融アランダムとして市販されている約10,000kgの研磨粒子を準備する。Saint-Gobain Corporation社からVitriumとして市販されている約2200kgの結合前駆体材料も準備する。Schill&Seilacher GmbH社からPerlastan L30として市販されている約20gの界面活性剤も準備する。CP Kelco Corporation社からKelcogelとして市販されている約120gのゲル化剤を準備する。Vanderbilt Minerals社からDarvan 821Aとして市販されている約60gの分散剤も準備する。Fisher Scientific社から塩化カルシウムとして市販されている約20gのカチオン剤を準備する。
ゲル化剤を撹拌しながら水に添加する。混合中、混合物は約80~85℃のゲル化温度で加熱する。次に、結合前駆体材料をゲルに添加し、続いて分散剤、続いて研磨粒子、続いて界面活性剤、最後にカチオン剤を最後に添加する。カチオン剤の添加によって、架橋及びゲルの形成が開始される。混合は約0.5~0.99バールの減圧雰囲気で継続し、ゲルからより大きな細孔を除去する。
次に、ゲルを製造ツールに注入し、ゲルからグリーン体を鋳造する。鋳造中、ゲルに追加の圧力又は温度は加えず、ゲルは自由に鋳造されてグリーン体を形成する。ゲルが乾燥し、グリーン体が安定する。他のプロセスでは任意選択的にゲルに圧力を加えてグリーン体を形成する場合もあることが理解されよう。
ゲルからグリーン体を形成した後、グリーン体を焼成して、結合前駆体材料からガラス質結合材料を作成する。焼成スケジュールには、室温から約910~925℃の焼成温度まで約100℃/hrの上昇が含まれ、通常の雰囲気下で約8時間保持する。焼成温度での適切な時間の後、焼成された本体は、約30℃/hrの下降で冷却する。
結合研磨体の寸法を確定するように、研磨物品に仕上げを施す。結合研磨体は、約62の均一性係数、本質的にガラス質材料からなる13体積%の結合材料、約44体積%の研磨粒子、多孔性の全含有量に対する約30体積%の開放多孔性及び多孔性の全含有量に対する約70体積%の閉鎖多孔性を含む約43体積%の多孔性、並びに約110ミクロンの平均孔径を有する。さらに、サンプルS1の結合研磨体は、直径が127mm、厚さが約25mm、体積が約225cmである。
図3は、均一性係数を評価するために使用されるサンプルS1の超音波画像を含む。
例2
従来のサンプル(サンプルC1)は、以下のプロセスに従って形成する。研磨剤を計量し、結合剤としてデキストリンを用いて大型ミキサーで混合する。内容物を5分間混合する。次に、動物膠を混合物に添加し、3分間混合する。動物膠が砥粒の表面を濡らしてデキストリンが表面に均一にコーティングされたら、混合を停止する。次に、接着剤を混合物に加え、接着剤が砥粒を均一にコーティングするまで内容物を5分間混合する。圧縮ステップに耐えるために必要なグリーン強度を付与するために、別のラウンドでデキストリンを混合物に添加する。次に、混合物をふるいにかけて大きな塊を除去し、次に型に均一に分配する。次に、型を傾斜させて空気を除去し、混合物を圧縮/プレスして(80トンの力を加えて)目的の体積にする。次に、ホイールを80℃で12時間乾燥させ、915℃で100℃/hrの上昇速度で焼成し、8時間浸漬する。次に、ホイールを許容寸法に仕上げ、超音波技術を使用して分析する。
結合された研磨ホイールには、13体積%の接着剤、44体積%の研磨剤、43体積%の多孔性が含まれる。
図4は、均一性係数を評価するために使用されるサンプルC1の超音波画像を含む。図5は、均一性係数の評価のために超音波によって分析されたサンプルS1及びC1の正規化された確率プロットを含む。サンプルS1の均一性係数は62で、サンプルC1の均一性係数は86である。
例3
サンプルS2及びC2は、サンプルS1の成分と同じ成分を含めて形成した。すべての成分は、例1に記載されたのと同じ様式で混合した。サンプルS2及びC2のゲルを型に注入した。サンプルS2のゲルのみを脱気して、成形中に気泡を除去した。グリーン体は、例1に記載されたのと同じ条件で焼成した。
サンプルS2及びC2は、3次元公差及びテーパ公差について同じせん断速度で試験した。図6A及び図6Bは、それぞれ、円筒度対CMR’及び平均真直度対CMR’のプロットを含む。サンプルS2は、同じ試験条件でC2と比較して、円筒度の改善、したがって3次元公差の改善を示した。サンプルS2はまた、サンプルC2と比較して、図6Bに示されるように、改善された平均真直度(テーパ公差とも呼ばれる)を有していた。
例4
サンプルS3は、例1に記載されたのと同じ様式で、少なくとも260mmの直径、少なくとも2mmの厚さ、及び85以下の均一性係数を有するように形成する。サンプルS3は、同じ条件下で試験した従来通りに成形された研磨物品と比較して、研削工具の同じカートリッジを使用して少なくとも5~10個のワークピースを研削して試験した場合、一貫性が向上し、ワークピースごとに新しいカートリッジを使用したワークピースの表面仕上げが向上することが期待される。
本明細書に記載の実施形態の仕様及び図は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。仕様及び図は、本明細書に記載された構造又は方法を使用する装置及びシステムのすべての要素及び特徴の網羅的かつ包括的な説明として役立つことを意図したものではない。別個の実施形態もまた、単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよく、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明される様々な特徴もまた、別個に又は任意の下位的な組み合わせで提供されてもよい。さらに、範囲内に記載されている値への参照には、その範囲内のすべての各値が含まれる。他の多くの実施形態は、本明細書を読んだ後にのみ当業者に明らかになり得る。構造的置換、論理的置換、又は別の変更を、本開示の範囲から逸脱することなく行うことができるように、他の実施形態を使用して、本開示から導き出すことができる。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的であると見なされるべきである。特定の実施形態に関して、利益、他の利点、及び問題の解決策を上で説明した。ただし、利益、利点、問題の解決策、並びに利益、利点、又は解決策を発生させるか、又はより顕著にする可能性のある特徴は、いずれか又はすべての請求項の重要な、必須の、又は本質的な特徴として解釈されるべきではない。
図と組み合わせた説明は、本明細書に開示された教示を理解するのを助けるために提供される。以下の議論は、教示の特定の実施及び実施形態に焦点を当てている。この焦点は、教示の説明を助けるために提供されており、教示の範囲又は適用性に対する制限として解釈されるべきではない。ただし、この用途において他の教示が当然ながら使用され得る。
本明細書で使用される場合、「備える(comprises)」、「備える(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「有する(has)」、「有する(having)」又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を含むことが意図される。例えば、特徴のリストを含む方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴だけに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていない、又はそのような方法、物品、又は装置に固有の他の特徴を含み得る。さらに、逆のことについて明確に述べられていない限り、「又は」は、排他的論理和ではなく、包括的論理和を指す。例えば、条件A又はBは、Aが真(又は存在する)及びBが偽(又は存在しない)、Aが偽(又は存在しない)及びBが真(又は存在する)、並びにAとBとの両方が真(又は存在する)のいずれか1つによって満たされる。
また、「a」又は「an」の使用は、本明細書で説明されるエレメント及びコンポーネントを説明するために使用される。これは、単に便宜上、及び本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、1つ又は少なくとも1つを含むように読む必要があり、別の意味であることが明確ではない限り、単数形には複数形も含まれ、その逆も同様である。例えば、本明細書で単一のアイテムが説明されている場合、単一のアイテムの代わりに複数のアイテムを使用してもよい。同様に、複数のアイテムが本明細書で説明されている場合、その複数のアイテムの代わりに単一のアイテムを使用してもよい。
別段の定めがない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者に一般的に理解されているのと同じ意味を有する。材料、方法、及び例は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料及び加工行為に関する多くの詳細は従来のものであり、構造技術及び対応する製造技術内の参考書及び他の情報源に見出すことができる。
上記に開示された主題は、例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内にあるそのようなすべての修正、強化、及び他の実施形態を網羅することを意図している。したがって、法律で認められる最大限の範囲で、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びそれらの同等物の最も広い許容可能な解釈によって決定され、前述の詳細な説明によって限定又は制限されないものとする。

Claims (15)

  1. 結合研磨体を含む研磨物品であって、
    前記結合研磨体が、
    前記結合研磨体の全体積に対して少なくとも1体積%で35体積%以下の含有量で無機材料を含む結合材料、
    前記結合研磨体の全体積に対して少なくとも25体積%で65体積%以下の含有量で前記結合研磨体内に含まれる、少なくとも130ミクロンの平均粒径(D50)を有する研磨粒子、
    前記結合研磨体の全体積に対して少なくとも20体積%で最大で65体積%の孔、及び
    85以下の均一性係数
    を含み、
    前記結合研磨体が少なくとも2mmの厚さを含む、
    研磨物品。
  2. 前記結合研磨体が、少なくとも260mmの直径及び少なくとも20cmの体積を含む、請求項1に記載の研磨物品。
  3. 前記結合研磨体が、少なくとも4mm500mm以下の範囲内の厚さを含む、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  4. 前記結合研磨体が、少なくとも0.510以下の範囲内のABR係数(Cb/Cap)を含み、Cbが、前記結合研磨体体積に対する前記結合材料の体積%を表し、Capが、前記結合研磨体体積に対する前記研磨粒子の体積%を表す、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  5. 前記結合研磨体が、少なくとも10ミクロン1000ミクロン以下の範囲内の平均孔径(D50)を含む、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  6. 前記結合研磨体が、少なくとも60ミクロンで700ミクロン以下の範囲内の平均孔径(D50)を含む、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  7. 前記の少なくとも一部が開放であり、前記開放が前記結合研磨体を通って延びる相互接続されたチャネルを定義し、前記の少なくとも一部が閉鎖であり、前記閉鎖が前記結合材料に含まれる離散的で孤立したボイドを定義する、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  8. 孔の過半数が、閉鎖孔である、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  9. 前記研磨粒子が少なくとも200ミクロンの平均粒径(D50)を有する、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  10. 前記研磨粒子が少なくとも220ミクロンの平均粒径(D50)を有する、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  11. 前記結合研磨体が、前記結合研磨体の全体積に対して少なくとも1体積%15体積%以下の範囲内の含有量の前記結合材料を含む、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  12. 前記結合材料が、金属、金属合金、セラミック、ガラス質、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される無機材料を含む、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  13. 前記結合材料が、多結晶相、アモルファス相、単結晶相、又はそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1又は2に記載の研磨物品。
  14. 研磨物品を製造する方法であって、
    研磨粒子、結合前駆体材料及びゲル化剤を含む混合物を形成することであって、前記研磨粒子が少なくとも130ミクロンの平均粒径(D50)を有する、混合物を形成すること、
    前記混合物から結合研磨体を形成し、前記結合研磨体が、少なくとも2mmの厚さ、及び無機材料を含む結合材料を含み、85以下の均一性係数をむこと
    を含む、方法。
  15. 混合物を形成することが、カチオン剤を前記混合物に添加してゲルを形成することをさらに含み、前記カチオン剤が、硫酸塩、塩化物、クロム酸塩、硝酸塩、炭酸塩(例えば、重炭酸塩)、水和物又はそれらの任意の組み合わせを含む化合物を含む、請求項14に記載の方法。
JP2020573303A 2018-06-29 2019-06-28 研磨物品及びその形成方法 Active JP7162400B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022165674A JP2023002651A (ja) 2018-06-29 2022-10-14 研磨物品及びその形成方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862692309P 2018-06-29 2018-06-29
US62/692,309 2018-06-29
PCT/US2019/039946 WO2020006491A1 (en) 2018-06-29 2019-06-28 Abrasive articles and methods for forming same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022165674A Division JP2023002651A (ja) 2018-06-29 2022-10-14 研磨物品及びその形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021531176A JP2021531176A (ja) 2021-11-18
JP7162400B2 true JP7162400B2 (ja) 2022-10-28

Family

ID=68985218

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020573303A Active JP7162400B2 (ja) 2018-06-29 2019-06-28 研磨物品及びその形成方法
JP2022165674A Pending JP2023002651A (ja) 2018-06-29 2022-10-14 研磨物品及びその形成方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022165674A Pending JP2023002651A (ja) 2018-06-29 2022-10-14 研磨物品及びその形成方法

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20200001429A1 (ja)
EP (1) EP3814052A4 (ja)
JP (2) JP7162400B2 (ja)
KR (1) KR20210014757A (ja)
CN (2) CN112437713A (ja)
BR (1) BR112020026805A2 (ja)
IL (1) IL279764A (ja)
WO (1) WO2020006491A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118024154A (zh) * 2022-11-04 2024-05-14 圣戈班磨料磨具有限公司 具有低润湿性粘合材料的固结磨具

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4331736B2 (ja) 1999-07-29 2009-09-16 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 微小研摩工具の製造方法
JP2014525355A (ja) 2011-09-07 2014-09-29 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 結合研磨物品
WO2014192837A1 (ja) 2013-05-31 2014-12-04 トヨタ自動車北海道株式会社 連続創成式歯車研削方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918874A (en) * 1988-08-05 1990-04-24 The Dow Chemical Company Method of preparing abrasive articles
CA2028415C (en) * 1989-11-22 1999-01-12 Sy-Hwa Chen Chemically bonded superabrasives grit
US5536282A (en) * 1994-11-08 1996-07-16 Cincinnati Milacron Inc. Method for producing an improved vitreous bonded abrasive article and the article produced thereby
JPH10277951A (ja) * 1997-03-31 1998-10-20 Mitsubishi Materials Corp 超砥粒セラミックスボンド砥石の製造方法
US7544114B2 (en) * 2002-04-11 2009-06-09 Saint-Gobain Technology Company Abrasive articles with novel structures and methods for grinding
JP2004331736A (ja) * 2003-05-01 2004-11-25 Mitsubishi Chemicals Corp ポリエステル製造用触媒およびこれを用いたポリエステルの製造方法
US7281970B2 (en) * 2005-12-30 2007-10-16 3M Innovative Properties Company Composite articles and methods of making the same
EP2370231B1 (en) * 2008-12-12 2014-03-12 3M Innovative Properties Company Bonded abrasive article
AU2010315469B2 (en) * 2009-10-27 2013-10-31 Saint-Gobain Abrasifs Vitreous bonded abrasive
CN101934501B (zh) * 2010-08-26 2012-07-25 郑州磨料磨具磨削研究所 自蔓延烧结金属结合剂金刚石砂轮及其制备方法
MX2015012492A (es) * 2013-03-12 2016-04-21 3M Innovative Properties Co Articulo abrasivo aglomerado.
TWI641679B (zh) * 2015-07-08 2018-11-21 聖高拜磨料有限公司 研磨物件及其形成方法
CN106145946B (zh) * 2016-07-01 2019-01-01 湖南大学 一种液相原料技术制备陶瓷结合剂砂轮的方法
US11059148B2 (en) * 2016-09-09 2021-07-13 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive articles having a plurality of portions and methods for forming same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4331736B2 (ja) 1999-07-29 2009-09-16 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 微小研摩工具の製造方法
JP2014525355A (ja) 2011-09-07 2014-09-29 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 結合研磨物品
WO2014192837A1 (ja) 2013-05-31 2014-12-04 トヨタ自動車北海道株式会社 連続創成式歯車研削方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112437713A (zh) 2021-03-02
US20230271302A1 (en) 2023-08-31
WO2020006491A1 (en) 2020-01-02
BR112020026805A2 (pt) 2021-03-30
EP3814052A1 (en) 2021-05-05
US20200001429A1 (en) 2020-01-02
CN116533150A (zh) 2023-08-04
JP2021531176A (ja) 2021-11-18
EP3814052A4 (en) 2022-07-13
JP2023002651A (ja) 2023-01-10
KR20210014757A (ko) 2021-02-09
IL279764A (en) 2021-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102858496B (zh) 陶瓷成形磨粒及其制备方法以及包含陶瓷成形磨粒的磨具制品
US5178644A (en) Method for making vitreous bonded abrasive article and article made by the method
TWI257340B (en) Method of roll grinding
CN102762341A (zh) 粘结磨具轮
US5131926A (en) Vitrified bonded finely milled sol gel aluminous bodies
JP6049656B2 (ja) ボンド研磨物品
KR950011758B1 (ko) 연마물 제조방법 및 그 방법으로 제조된 연마물
KR101226420B1 (ko) 용융 구체 코런덤에 기재한 연마 입자
US20100154315A1 (en) Bonded abrasive articles and methods of forming
US8778449B2 (en) Dispersion, slurry and process for producing a casting mould for precision casting using the slurry
US20230271302A1 (en) Abrasive articles and methods for forming same
CN108247553B (zh) 一种耐磨人造油石的制备方法
CA2781144A1 (en) Bonded abrasive article and method of forming
US20230001542A1 (en) Abrasive articles and methods for forming same
KR20170040378A (ko) 고속 연삭 작업용 연마 물품
US20200001430A1 (en) Abrasive articles and methods for forming same
CN113894710B (zh) 一种陶瓷结合剂磨具
CN113910116B (zh) 一种陶瓷砂轮成型用可溶性无机液体粘结剂制备方法
TWI782854B (zh) 無燒結或低溫燒結砂輪及其製法
JPS63159271A (ja) セラミツク発泡体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210301

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20210330

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20210428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220916

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221014

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7162400

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150