JP6987643B2 - メタルボンド研磨物品の製造方法及びメタルボンド研磨物品 - Google Patents

Description

本開示は、概して、金属性結合マトリックス内の研磨粒子を有する研磨物品の製造方法に関する。

従来より、メタルボンド研磨物品は、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、立方窒化ホウ素（ｃＢＮ）、又は他の研磨砥粒などの研磨グリットと、非融解性金属粉末（例えば、タングステン、ステンレス鋼、その他）、融解性金属粉末（例えば、青銅若しくは銅）、又はそれらの組合せとを混合することによって、作られている。細孔誘発物質、一時的なバインダ、及び他の添加材を添加してもよい。この混合物を、次いで、成形型剥離剤が塗布された成形型に導入する。充填された成形型を、次いで、プレス機内で圧縮して、成形された未硬化体を形成する。未硬化体を、次いで成形型から排出し、その後に、金属組成の一部分と融解させるために炉内において高温で加熱するか、又は融解した金属を注入する。加熱は、一般的には、不活性ガス若しくは還元ガス（例えば、窒素、アルゴン、水素）又は減圧下の好適な制御された雰囲気で行われる。

この製造手法には、多くの欠点がある。それらは、各研磨物品の形状によって専用の成形型が必要となること、成形型が一般的に高価であり、作製に長いリードタイムがあること、いかなる設計変更も、新たな成形型の製造を必要とすること、成形できる形状が制限され、アンダーカット又は冷却通路などの内部構造を有する複雑な形状が概ね不可能であること、成形型が摩耗し、成形型当りで製造できるユニット数が制限されること、成形型が研磨混合物で充填されている間、成分が分離する場合があり、容易に視認可能な、非均質な研磨成分、及び密度むらを引き起こすこと、並びにプロセスが手動であり、労働集約的であること、といった点である。

粉末床バインダ噴射は、積層造形法、すなわち「３Ｄプリンティング」の技術であり、この技術では、粉末の薄層が、噴射された液状バインダ混合物により所望の箇所で一時的に結合される。一般的に、そのバインダ混合物は、インクジェットプリントヘッドにより吐出され、好適な溶剤又は担体液に溶けたポリマーからなる。一方法では、バインダは、他の粉末と混合した粉末、又は粉末にコーティングし乾燥した粉末であり、次いで、水又は溶剤混合物などの活性化液を、粉末に噴射して、選択エリアのバインダを活性化する。

そして、プリントされた粉末層を、少なくとも部分的に乾燥し、位置を下げて、次の粉末層を展開できるようにする。完全な物体が形成されるまで、粉末の展開、結合及び乾燥のプロセスを繰り返すことができる。物体及び周囲の粉末を、プリンタから取り出し、多くの場合、乾燥又は硬化して更に強度を付加して、硬化した物体を周囲の粉末から取り出せるようにする。

第１の態様では、本開示は、メタルボンド研磨物品の製造方法を提供する。この製造方法は、逐次的な工程を含み、逐次的な工程は、
ａ）
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限られた領域に堆積する工程であり、固まっていない粉末粒子は、高融点金属粒子及び研磨粒子を含み、固まっていない粉末粒子の層は、実質的に均一な厚さを有する、工程、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の少なくとも１つの所定の領域に液状バインダ前駆体物質を噴射する工程、並びに
ｉｉｉ）液状バインダ前駆体物質を、少なくとも１つの所定の領域にある固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダ物質に転換して、結合した粉末粒子の層を形成する工程、を逐次的に行うサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む研磨物品プリフォームを生成する工程であり、研磨物品プリフォームは、所定の形状を有し、各工程ａ）では、固まっていない粉末粒子は、独立して選択され、液状バインダ前駆体物質は、独立して選択される、工程と、
ｃ）残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを研磨物品プリフォームから分離する工程と、
ｄ）研磨物品プリフォームに融解した低融点金属を注入する工程であり、高融点金属粒子の少なくとも一部は、融解した低融点金属により接触したときに完全には融解しない、工程と、
ｅ）融解した低融点金属を固化して、メタルボンド研磨物品を提供する工程と、
を含む、製造方法である。

また別の態様では、本開示は、メタルボンド研磨物品の製造方法を提供する。この製造方法は、逐次的な工程を含み、逐次的な工程は、
ａ）
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限られた領域に堆積する工程であり、固まっていない粉末粒子は、金属粒子及び研磨粒子を含み、固まっていない粉末粒子の層は、実質的に均一な厚さを有する、工程、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の少なくとも１つの所定の領域に液状バインダ前駆体物質を噴射する工程、並びに
ｉｉｉ）液状バインダ前駆体物質を、少なくとも１つの所定の領域にある固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダ物質に転換して、結合した粉末粒子を形成する工程、を逐次的に行うサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む研磨物品プリフォームを生成する工程であり、研磨物品プリフォームは、所定の形状を有し、各工程ａ）では、固まっていない粉末粒子は、独立して選択され、液状バインダ前駆体物質は、独立して選択される、工程と、
ｃ）残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを研磨物品プリフォームから分離する工程と、
ｄ）研磨物品プリフォームを加熱して、メタルボンド研磨物品を提供する工程と、
を含む、製造方法である。

有利なことに、本開示による方法は、大量に又は短期間の生産でメタルボンド研磨物品を製造するのに適している。

したがって、別の態様では、本開示は、研磨粒子を内部に保持する金属性バインダ物質を含むメタルボンド研磨物品であって、メタルボンド研磨物品の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの蛇行状の冷却通路を有する、メタルボンド研磨物品を提供する。

また別の態様では、本開示は、研磨粒子を内部に保持する金属性バインダ物質を含むメタルボンド研磨物品であって、メタルボンド研磨物品の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの弓状の冷却通路を有する、メタルボンド研磨物品を提供する。

また別の態様では、本開示は、バインダ前駆体物質により一緒に結合した金属性粒子及び研磨粒子を含むメタルボンド研磨物品前駆体であって、
メタルボンド研磨物品前駆体の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの蛇行状の冷却通路、又は
メタルボンド研磨物品前駆体の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの弓状の冷却通路のうちの少なくとも１つを更に備える、メタルボンド研磨物品前駆体を提供する。

また別の態様では、本開示は、歯科用回転ツールであって、歯科用ツールの少なくとも一部分が、焼結金属粒子を含む多孔性のメタルボンドマトリックス内に分散して保持された研磨粒子を含む、歯科用回転ツールを提供する。

本開示の特徴及び利点は、「発明を実施するための形態」及び添付された「特許請求の範囲」を考慮することで、更に理解される。

本開示によるメタルボンド研磨物品の製造方法の概略プロセスフロー図である。 本開示の方法により作成可能な例示的な歯科用バー２００の概略斜視図である。 本開示により作成可能な例示的なメタルボンド研磨ホイール３００の概略平面断面図である。 本開示により作成可能な例示的なメタルボンド研磨ホイール４００の概略平面断面図である。 例示的なメタルボンド研磨セグメント５００の概略斜視図である。 例示的なメタルボンド研磨ホイール６００の概略斜視図である。

本明細書及び図面中で繰り返し使用される参照符号は、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことが意図される。本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる他の多くの改変形態及び実施形態が当業者によって考案されうることが理解されるべきである。図は、縮尺に従って描かれていないことがある。

本開示によるメタルボンド研磨物品の製造方法は、共通の積層サブプロセスを含む。サブプロセスは、少なくとも３つの工程を逐次的に、好ましくは（必須ではないが）連続して実施することを含む。

図１は、メタルボンド研磨物品の製造に使用される例示的な粉末床噴射プロセス１００を概略的に図示している。

第１の工程では、固まっていない粉末粒子１１０の層１３８を、可動ピストン１２２ａを有する粉末槽１２０ａから、可動ピストン１２２ｂを有する粉末槽１２０ｂの限られた領域１４０に堆積する。層１３８は、ほぼ均一な厚さとするべきである。例えば、層の厚さは、５０ミクロン未満、好ましくは３０ミクロン未満、より好ましくは１０ミクロン未満で変化しうる。層は、噴射された液状バインダ前駆体物質が、適用された場所にある、固まっていない粉末の全てを結合できる限り、約１ミリメートルまでの任意の厚さを有してもよい。好ましくは、層の厚さは、約１０ミクロン〜約５００ミクロン、より好ましくは約１０ミクロン〜約２５０ミクロン、より好ましくは約５０ミクロン〜約２５０ミクロン、より好ましくは約１００ミクロン〜約２００ミクロンである。

固まっていない粉末粒子は、高融点金属粒子及び研磨粒子を含む。

高融点金属粒子は、例えば、元素周期表の第２属から第１５属の、任意の金属を含みうる。これらの金属の合金、及び、任意選択的に周期表の第１属及び第１５属の１つ以上の元素（例えば、金属、及び／又は、炭素、ケイ素、ホウ素などの非金属）を含む合金を使用してもよい。好適な金属粒子の例としては、マグネシウム、アルミニウム、鉄、チタン、ニオブ、タングステン、クロム、タンタル、コバルト、ニッケル、バナジウム、ジルコニウム、モリブデン、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、カドミウム、スズ、インジウム、タンタル、亜鉛、前述したものの任意の合金、及びそれらの組合せを含む粉末が挙げられる。

高融点金属粒子は、少なくとも約１１００℃、より好ましくは少なくとも１２００℃の融点を有することが好ましいが、融点がより低い金属を使用してもよい。例としては、ステンレス鋼（約１３６０〜１４５０℃）、ニッケル（１４５２℃）、鋼（１３７１℃）、タングステン（３４００℃）、クロム（１６１５℃）、インコネル（Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｆｅ、１３９０〜１４２５℃）、鉄（１５３０℃）、マンガン（１２４５〜１２６０℃）、コバルト（１１３２℃）、モリブデン（２６２５℃）、モネル（Ｎｉ＋Ｃｕ、１３００〜１３５０℃）、ニオブ（２４７０℃）、チタン（１６７０℃）、バナジウム（１９００℃）、アンチモン（１１６７℃）、ニクロム（Ｎｉ＋Ｃｒ、１４００℃）、前述したものの合金（任意選択的に、炭素、ケイ素、及びホウ素のうちの１つ以上も含む）、及びそれらの組合せが挙げられる。異なる２つ以上の高融点金属粒子の組合せを使用してもよい。

研磨粒子は、研磨材産業で使用される任意の研磨粒子を含みうる。研磨粒子は、少なくとも４、好ましくは少なくとも５、より好ましくは少なくとも６、より好ましくは少なくとも７、より好ましくは少なくとも８、より好ましくは少なくとも８．５、より好ましくは少なくとも９のモース硬度を有することが好ましい。特定の実施形態では、研磨粒子は超砥粒（superabrasive）粒子を含む。本明細書では、用語「超砥粒」は、炭化ケイ素の硬度以上の硬度を有する任意の研磨粒子（例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、立方窒化ホウ素、及びダイヤモンド）を指す。

好適な研磨物質の具体的な例としては、酸化アルミニウム（例えば、αアルミナ）物質（例えば、溶融され熱処理されたセラミック、及び／又は焼結された酸化アルミニウム物質）、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、窒化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、立方窒化ホウ素、ガーネット、溶融されたアルミナ−ジルコニア、ゾルゲル法による研磨粒子、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、及びそれらの組合せが挙げられる。ゾルゲル法による研磨粒子の例は、米国特許第４，３１４，８２７号明細書（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ等）、米国特許第４，６２３，３６４号明細書（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒ等）、米国特許第４，７４４，８０２号明細書（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、米国特許第４，７７０，６７１号明細書（Ｍｏｎｒｏｅ等）、及び米国特許第４，８８１，９５１号明細書（Ｍｏｎｒｏｅ等）に見られる。（例えば、米国特許第６，５５１，３６６号明細書（Ｄ’Ｓｏｕｚａ等）に記載されているような）ガラス質ボンドマトリックス内の微細研磨粒子を含む凝集研磨粒子を使用してもよい。

研磨粒子は、例えば、米国特許出願公開第２００８／０１８７７６９Ａ１号明細書（Ｈｕｚｉｎｅｃ）又は米国特許第２，３６７，４０４号明細書（Ｋｏｔｔ）に記載されているように、研磨物品の他の金属成分（高融点及び／又は低融点の金属粒子及び／又は注入金属）との結合を促すように金属被覆されていてもよい。

微細なレゾリューションを実現するために、固まっていない粉末粒子は、（例えば、選別によって）４００ミクロン以下、好ましくは２５０ミクロン以下、より好ましくは２００ミクロン以下、より好ましくは１５０ミクロン以下、１００ミクロン以下、又は８０ミクロン以下の最大サイズを有するようにサイズ決定されることが好ましいが、より大きなサイズが使用されてもよい。高融点金属粒子、研磨粒子、任意選択的な低融点金属粒子、及び任意選択的な任意の追加の微粒子成分は、同じか又は異なる最大粒径、Ｄ_９０、Ｄ_５０、及び／又はＤ_１０粒径の分布パラメータを有しうる。

固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、低融点金属粒子（例えば、ろう材粒子）を更に含んでいてもよい。低融点金属粒子は、高融点金属粒子の最低融点よりも少なくとも５０℃低い（好ましくは少なくとも７５℃低い、少なくとも１００℃又は少なくとも１５０℃低い）最高融点を有することが好ましい。本明細書では、用語「融点」は、ある物質の融解温度範囲内の全ての温度を含む。好適な低融点金属粒子の例としては、アルミニウム（６６０℃）、インジウム（１５７℃）、黄銅（９０５〜１０８３℃）、青銅（７９８〜１０８３℃）、銀（９６１℃）、銅（１０８３℃）、金（１０６４℃）、鉛（３２７℃）、マグネシウム（６７１℃）、ニッケル（１４５２℃、高融点金属とともに使用される場合）、亜鉛（４１９℃）、スズ（２３２℃）、活性金属ろう材（例えば、ＩｎＣｕＡｇ、ＴｉＣｕＡｇ、ＣｕＡｇ）、前述したものの合金、及びそれらの組合せなどの金属の粒子が挙げられる。

一般的に、研磨粒子に対する高融点金属粒子及び／又は任意選択的な低融点金属粒子の重量比は、約１０：９０〜約９０：１０の範囲に及ぶが、このことは必須ではない。

固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、例えば、細孔誘発物質、充填材、及び／又は融剤粒子などの他の成分を更に含んでもよい。細孔誘発物質の例としては、グラスバブル及び有機物粒子が挙げられる。一部の実施形態では、低融点金属粒子は、例えば米国特許第６，８５８，０５０号明細書（Ｐａｌｍｇｒｅｎ）に記載されるように、融剤の役割も果たしうる。

固まっていない粉末粒子は、任意選択的に、それらの流動性及び層の展開の均一性を向上するために改質されていてもよい。粉末の改良方法としては、凝集、噴霧乾燥、ガス噴霧又は水噴霧、フレーム形成、粒状化、ミリング加工、及び篩分けが挙げられる。加えて、例えば、フュームドシリカ、ナノシリカ、ステアレート、及びデンプンなどの流動剤を、任意選択的に添加してもよい。

次に、液状バインダ前駆体物質１７０を、層１３８の（１つ以上の）所定の領域１８０にプリンタ１５０により噴射する。液状バインダ前駆体物質は、よって、領域１８０内の固まっていない粉末粒子をコーティングし、その後に、領域１８０内の固まっていない粉末粒子を互いに結合するバインダ物質に転換される。液状バインダ前駆体物質は、（例えば、気化、又は熱硬化、化学硬化、及び／又は（例えば、ＵＶ光又は可視光を用いる）放射線硬化によって）、噴射パターン（及び、複数の繰返しによる最終３Ｄ形状）に従って、固まっていない粉末粒子を結合するバインダ物質に転換されうる任意の組成であってよい。

一部の実施形態では、液状バインダ前駆体物質は、溶存ポリマーを含有する液状ビヒクルを含む。液体は、有機溶剤及び水の１つ以上を含みうる。例示的な有機溶剤としては、アルコール（例えば、ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル）、ケトン、及びエーテルが挙げられ、１００℃超の引火点を有することが好ましい。

好適な１つ又は複数の溶剤の選択は、一般的に、例えば、所望の表面張力及び粘度、選択された微粒子固体など、具体的な用途の要件に依存する。

液状ビヒクルは、完全に水とすることができ、又は１つ以上の有機溶剤との組合せで水を含むことができる。水溶性ビヒクルは、総重量ベースで、少なくとも２０パーセントの水、少なくとも３０パーセントの水、少なくとも４０パーセントの水、少なくとも５０パーセントの水、又は少なくとも７５パーセントの水を含むことが好ましい。

一部の実施形態では、１つ以上の有機溶剤が、例えば、液状ビヒクルの乾燥スピードを制御するために、液状ビヒクルの表面張力を制御するために、（例えば、界面活性物質等の）含有成分の溶解を可能にするために、又は、含有成分のうちのいずれかの二次的成分として、液状ビヒクルに含まれていてもよく、例えば、有機助溶剤が、液状ビヒクルの含有成分として添加された界面活性物質内に存在してもよい。例示的な有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、及びイソブチルアルコールなどのアルコール；アセトン、メチルエチルケトン、及びジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール；酢酸エチル及び乳酸エチルなどのエステル；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，２，４−ブタントリオール、１，５−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、ヘキシレングリコール、グリセロール、グリセロールエトキシレート、トリメチロールプロパンエトキシレートなどの多価アルコール；エチレングリコールメチル又はエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル又はエチルエーテル、エチレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、及びジプロピレングリコールジメチルエーテルなどの低級アルキルエーテル；２−ピロリジノン及びＮ−メチル−２−ピロリジノンなどの窒素含有化合物；ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、及びチオグリコールなどの硫黄含有化合物；並びに前述したものの任意の組合せが挙げられる。

液状ビヒクル内の有機溶剤及び／又は水の量は、特に、粘度、表面張力、及び／又は乾燥速度など、液状バインダ前駆体物質の所望の特性などの多くの要因に依存する場合があり、それらは、例えば、ピエゾ式又はサーマル式のプリントヘッドなど、液状ビヒクルインクとともに使用されることが意図されるインクジェット印刷技術のタイプなどの要因に依存する場合がある。

液状バインダ前駆体物質は、液状ビヒクル内に溶解可能又は分散可能であるポリマーを含みうる。好適なポリマーの例としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）（ＰＥＯＸ）、ポリビニルブチラート、メチルビニルエーテル及び無水マイレン酸のコポリマー、アクリル酸の特定のコポリマー、及び／又はヒドロキシエチルアクリレート、メチルセルロース、天然ポリマー（例えば、デキストリン、グアーガム、キサンタンガム）が挙げられうる。このうち、主に水である液状ビヒクルとともに使用するには、ポリビニルピロリドンが好ましい。所望に応じて、代わりに又は追加で、上に列挙したもの以外の他の有機ポリマーを使用してもよい。

液状バインダ前駆体物質は、１つ以上のフリーラジカル重合性、そうでなければ放射線硬化性の物質、例えば、アクリルモノマー及び／又はオリゴマー及び／又はエポキシ樹脂を含んでもよい。また、フリーラジカル重合性の、そうでなければ放射線硬化性の物質を硬化させるための有効量の光開始剤及び／又は光触媒が、含まれてもよい。好適な（メタ）アクリレートモノマー及びオリゴマー、そうでなければ放射線硬化性物質（例えば、エポキシ樹脂）の例が、例えば米国特許第５，７６６，２７７号明細書（ＤｅＶｏｅ等）に見られる。

一部の好ましい実施形態では、液状バインダ前駆体物質は、高融点及び／又は低融点の金属粒子の焼結中に揮発しない（水以外の）無機成分を本質的に含まない（例えば、１パーセント未満、０．１パーセント未満、０．０１パーセント未満含むか、又は含まない）。液状バインダ前駆体物質は、所望に応じて、金属ナノ粒子及び／又は金属酸化物ナノ粒子を含まなくてもよい。本明細書では、用語「ナノ粒子」は、１ミクロン以下の、例えば、５００ナノメートル（ｎｍ）以下、又は１５０ｎｍ以下の、平均粒径を有する粒子を指す。

図１を再び参照すると、噴射された液状バインダ前駆体物質１７０は、例えば、液状バインダ前駆体物質内の液状ビヒクルの気化によって、固まっていない粉末粒子の少なくとも１つの所定の領域にある固まっていない粉末粒子を結合するバインダ物質に転換されて（工程１９０）、結合した粉末粒子の層を形成する。これらの実施形態では、バインダ物質を十分高温に加熱することによって、その後の焼結又は注入工程において揮発及び／又は分解（例えば、「バーンアウト」）させる。

次いで、上記の工程は、３次元（３−Ｄ）研磨物品プリフォームにおいて、繰返しにより得られる所定のデザインに従って、噴射が実施される領域を層毎に変更しながら、繰り返される（工程１８５）。各々の繰返しでは、固まっていない粉末粒子及び液状バインダ前駆体物質は、独立して選択されてよい。すなわち、固まっていない粉末粒子及び液状バインダ前駆体物質のうちのいずれか又は両方が、隣接する堆積層のものと同じでもよく、異なっていてもよい。

研磨物品プリフォームは、結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む。研磨物品プリフォームを形成するために十分な繰返しを実施した後、同プリフォームを、残った固まっていない粉末粒子の実質的に全て（例えば、少なくとも８５パーセント、少なくとも９０パーセント、好ましくは少なくとも９５パーセント、より好ましくは少なくとも９９パーセント）から分離することが好ましいが、このことは必須ではない。

所望に応じて、異なる粉末を各々に収容する複数の粒子貯蔵槽を使用してもよい。同様に、共通のプリントヘッド、又は好ましくは別個のプリントヘッドのいずれかを用いて、異なる複数の液状バインダ前駆体物質を使用してもよい。これによって、メタルボンド研磨物品に、異なる個別の領域に分布した、異なる粉末／バインダがもたらされる。例えば、比較的廉価ではあるが、低い性能の研磨粒子、金属粉末、及び又はバインダ物質を、メタルボンド研磨物品のうち高い性能特性を有することが特に重要とされない領域（例えば、研磨面から離れた内部）に割り当ててもよい。次に図６を参照すると、メタルボンド研磨ホイール６００は２つの領域６１０，６２０を有する。各領域は、メタルボンドマトリックス物質６５０，６６０にそれぞれ保持された研磨粒子６３０，６４０を有する。

次いで、研磨物品プリフォームを加熱して、存在しうる任意の有機バインダ物質及び／又は溶剤を除去、及び金属粒子を焼結し（図１の工程１９５）、それによってメタルボンド研磨物品が得られる。

本開示を実践するのに適した粉末床噴射技術の更なる詳細は、例えば、米国特許第５，３４０，６５６号明細書（Ｓａｃｈｓ等）及び米国特許第６，４０３，００２Ｂ１号明細書（ｖａｎ ｄｅｒ Ｇｅｅｓｔ）に見られる。

固まっていない粉末粒子が高融点金属粒子及び低融点金属粒子を含む実施形態では、研磨物品プリフォームを十分に加熱して、低融点金属粒子を軟化／融解させ、固まっていない粉末粒子の少なくとも一部分に結合させた後、冷却してメタルボンド研磨物品を得る。

固まっていない粉末粒子が、高融点金属粒子を含むが、低融点金属粒子を含まない実施形態では、研磨物品プリフォームを十分に加熱して、高融点金属粒子を少なくとも焼結させ、固まっていない粉末粒子の少なくとも一部分に結合させた後、冷却してメタルボンド研磨物品を得る。

冷却は、例えば、低温急冷又は室温までの空気冷却など、当該技術で知られている任意の手段によって実現されうる。

本開示により製造される、メタルボンド研磨物品及び／又は研磨物品プリフォームは、体積全体で相当な多孔率を有する多孔性の金属含有マトリックス（例えば、焼結されうる、金属粒子及び研磨粒子を含みうる）を含みうるが、このことは必須ではない。例えば、多孔性の金属含有マトリックスは、１〜６０体積パーセント、好ましくは５〜５０体積パーセント、より好ましくは１５〜５０体積パーセント、より好ましくは４０〜５０体積パーセントの空隙率を有してもよいが、このことは必須ではない。これに応じ、次いで、研磨物品プリフォームに、他の任意の金属成分の（１つ以上の）融点よりも低い温度の融解した金属を注入した後、冷却してもよい。融解され、研磨物品プリフォームに注入にされうる好適な金属の例としては、アルミニウム、インジウム、黄銅、青銅、銀、銅、金、鉛、コバルト、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、スズ、鉄、クロム、ケイ素合金、上述したものの合金、及びそれらの組合せが挙げられる。

本開示を実践するのに適した粉末床噴射装置は、例えば、ＥｘＯｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｏｒｔｈ Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から市販されている。

焼結及びその後の融解金属の注入に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第２，３６７，４０４号明細書（Ｋｏｔｔ）及び米国特許出願公開第２００２／０９５８７５号明細書（Ｄ’Ｅｖｅｌｙｎ等）に見られる。

本開示の方法により作成可能なメタルボンド研磨物品としては、本質的に、既知の任意のメタルボンド研磨物品、例えば、研磨パッド、研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールが挙げられる。一部の好ましい実施形態では、メタルボンド研磨物品は、歯科用回転ツール（例えば、歯科用ドリルビット、歯科用バー、又は歯科用艶出しツール）の少なくとも一部分を構成する。例示的な歯科用バー２００を図２に示している。次に図２を参照すると、歯科用バー２００は、軸２２０に固定されたヘッド２３０を含む。歯科用バー２００は、多孔性のメタルボンド２１０に固定された研磨粒子２０５を含む。

本開示による、この歯科用バー（例えば、以下の実施例３を参照）の製造及び試験において、バーが十分な多孔率を有するときに、使用中の削り屑の蓄積が抑制されうることが明らかにされた。初期の切削速度は、幾分低下しうるが、性能的には十分であり、削り屑の蓄積による切削速度の減少は、大幅に抑制される。

有利なことに、本開示による方法は、他の方法により簡単に又は容易に製造できない各種のメタルボンド研磨物品の製造に適している。例えば、未結合の固まっていない粉末を除去するために、研磨プリフォームの外部への開口部が存在すれば、内部空隙を含めることができる。したがって、本開示の方法を使用して、蛇行状及び又は弓状の経路を有する冷却通路を簡単に製造することができる。冷却通路は、メタルボンド研磨物品の外部に対して開いている。一部の実施形態では、通路は、単一の開口部を有するが、より一般的には、２つ以上の開口部を有する。（１つ以上の）冷却通路を通って冷却媒体（例えば、空気、水又は油）が循環して、研磨中に発生した熱を除去する。

次に図３を参照すると、例示的なメタルボンド研磨ホイール３００は、弓状の冷却通路３２０を有する。同様に、例示的なメタルボンド研磨ホイール４００（図４に示される）は、蛇行状の冷却通路４２０を有する。

図５は、例示的なメタルボンド研磨セグメント５００を示している。一般的な使用においては、複数のメタルボンド研磨セグメント５００を、金属ディスクの周縁に沿って一様に間隔を設けて取り付け、研磨ホイールを形成する。

対応する未硬化体（すなわち、同じ全体形状を有するが、一時的なバインダにより保持されたメタルボンド前駆体粒子を含む）を焼結することによって、メタルボンド研磨ホイールを作成することができる。

本開示の選択された実施形態
第１の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品の製造方法を提供する。この製造方法は、逐次的な工程を含み、逐次的な工程は、
ａ）
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限られた領域に堆積させる工程であり、固まっていない粉末粒子は、高融点金属粒子及び研磨粒子を含み、固まっていない粉末粒子の層は、実質的に均一な厚さを有する、工程、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の少なくとも１つの所定の領域に液状バインダ前駆体物質を噴射する工程、並びに
ｉｉｉ）液状バインダ前駆体物質を、少なくとも１つの所定の領域にある固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダ物質に転換して、結合した粉末粒子の層を形成する工程、を逐次的に行うサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む研磨物品プリフォームを生成する工程であり、研磨物品プリフォームは、所定の形状を有し、各工程ａ）では、固まっていない粉末粒子は、独立して選択され、液状バインダ前駆体物質は、独立して選択される、工程と、
ｃ）残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを研磨物品プリフォームから分離する工程と、
ｄ）研磨物品プリフォームに融解した低融点金属を注入する工程であり、高融点金属粒子の少なくとも一部は、融解した低融点金属により接触したときに完全には融解しない、工程と、
ｅ）融解した低融点金属を固化して、メタルボンド研磨物品を提供する工程と、
を含む、製造方法である。

第２の実施形態では、本開示は、固まっていない粉末粒子は、融剤粒子を更に含む、第１の実施形態による製造方法を提供する。

第３の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、ダイヤモンド粒子又は立方窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、第１又は第２の実施形態による製造方法を提供する。

第４の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、金属酸化物セラミック粒子を含む、第１又は第２の実施形態による製造方法を提供する。

第５の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、少なくとも１つの冷却通路を含む、第１〜第４の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第６の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、研磨パッド、研磨研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールから成る群から選択される、第１〜第５の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第７の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、歯科用回転ツールの少なくとも一部分を構成する、第１〜第５の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第８の実施形態では、本開示は、歯科用回転ツールが、歯科用ドリル、歯科用バー、及び歯科用艶出しツールから成る群から選択される、第７の実施形態の製造方法を提供する。

第９の実施形態では、本開示は、液状バインダ前駆体物質は、溶存ポリマーを含有する液状ビヒクル及び／又はポリマーが分散した液状ビヒクルを含む、第１〜第８の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第１０の実施形態では、本開示は、液状ビヒクルは、主に水を含む、第９の実施形態の製造方法を提供する。

第１１の実施形態では、本開示は、高融点金属粒子の融点は、融解した低融点金属の温度よりも少なくとも５０℃だけ高い、第１〜第１０の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第１２の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品の製造方法を提供する。この製造方法は、逐次的な工程を含み、逐次的な工程は、
ａ）
ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限られた領域に堆積させる工程であり、固まっていない粉末粒子は、金属粒子及び研磨粒子を含み、固まっていない粉末粒子の層は、実質的に均一な厚さを有する、工程、
ｉｉ）固まっていない粉末粒子の層の少なくとも１つの所定の領域に液状バインダ前駆体物質を噴射する工程、並びに
ｉｉｉ）液状バインダ前駆体物質を、少なくとも１つの所定の領域にある固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダ物質に転換して、結合した粉末粒子を形成する工程、を逐次的に行うサブプロセスと、
ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む研磨物品プリフォームを生成する工程であり、研磨物品プリフォームは、所定の形状を有し、各工程ａ）では、固まっていない粉末粒子は、独立して選択され、液状バインダ前駆体物質は、独立して選択される、工程と、
ｃ）残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを研磨物品プリフォームから分離する工程と、
ｄ）研磨物品プリフォームを加熱して、メタルボンド研磨物品を提供する工程と、
を含む、製造方法である。

第１３の実施形態では、本開示は、固まっていない粉末粒子は、融剤粒子を更に含む、第１２の実施形態の製造方法を提供する。

第１４の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、ダイヤモンド粒子又は立方窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、第１２又は第１３の実施形態の製造方法を提供する。

第１５の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、金属酸化物セラミック粒子を含む、第１２又は第１３の実施形態の製造方法を提供する。

第１６の実施形態では、本開示は、金属粒子は、高融点金属粒子と低融点金属粒子との組合せを含み、高融点金属粒子が、融解した低温金属の温度よりも少なくとも５０℃だけ高い融点を有する、第１２〜第１５の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第１７の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、少なくとも１つの冷却通路を含む、第１２〜第１６の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第１８の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、研磨パッド、研磨研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールから成る群から選択される、第１２〜第１７の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第１９の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、歯科用回転ツールの少なくとも一部分を構成する、第１２〜第１７の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第２０の実施形態では、本開示は、歯科用回転ツールが、歯科用ドリル、歯科用バー、及び歯科用艶出しツールから成る群から選択される、第１９の実施形態の製造方法を提供する。

第２１の実施形態では、本開示は、液状バインダ前駆体物質は、溶存ポリマーを含有する液状ビヒクル及び／又はポリマーが分散した液状ビヒクルを含む、第１２〜第２０の実施形態のいずれか１つの製造方法を提供する。

第２２の実施形態では、本開示は、液状ビヒクルは、主に水を含む、第２１の実施形態の製造方法を提供する。

第２３の実施形態では、本開示は、研磨粒子を内部に保持する金属性バインダ物質を含むメタルボンド研磨物品であって、メタルボンド研磨物品の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの蛇行状の冷却通路を有する、メタルボンド研磨物品を提供する。

第２４の実施形態では、本開示は、研磨粒子を内部に保持する金属性バインダ物質を含むメタルボンド研磨物品であって、メタルボンド研磨物品の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの弓状の冷却通路を有する、メタルボンド研磨物品を提供する。

第２５の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、第１の研磨粒子及び第２の研磨粒子を含み、第１の研磨粒子及び第２の研磨粒子が、メタルボンド研磨物品内の分散した所定の異なる領域に配置されている、第２３又は第２４の実施形態のメタルボンド研磨物品を提供する。

第２６の実施形態では、本開示は、異なる領域は層である、第２５の実施形態のメタルボンド研磨物品を提供する。

第２７の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、ダイヤモンド粒子又は立方窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、第２３〜第２６の実施形態のいずれか１つのメタルボンド研磨物品を提供する。

第２８の実施形態では、本開示は、研磨粒子は、金属酸化物セラミック粒子を含む、第２３〜第２７の実施形態のいずれか１つのメタルボンド研磨物品を提供する。

第２９の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、研磨パッド、研磨研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールから成る群から選択される、第２３〜第２８の実施形態のいずれか１つのメタルボンド研磨物品を提供する。

第３０の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、１５〜５０体積パーセントの空隙率を有する多孔性の金属含有マトリックスを含む、第２３〜第２９の実施形態のいずれか１つのメタルボンド研磨物品を提供する。

第３１の実施形態では、本開示は、メタルボンド研磨物品は、歯科用ツールの少なくとも一部分を構成する、第２３〜第３０の実施形態のいずれか１つのメタルボンド研磨物品を提供する。

第３２の実施形態では、本開示は、歯科用ツールが、歯科用ドリル、歯科用バー、及び歯科用艶出しツールから成る群から選択される、第３１の実施形態のメタルボンド研磨物品を提供する。

第３３の実施形態では、本開示は、バインダ前駆体物質により一緒に結合した金属性粒子及び研磨粒子を含むメタルボンド研磨物品前駆体であって、
メタルボンド研磨物品前駆体の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの蛇行状の冷却通路、又は
メタルボンド研磨物品前駆体の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの弓状の冷却通路のうちの少なくとも１つを更に備える、メタルボンド研磨物品前駆体を提供する。

第３４の実施形態では、本開示は、歯科用回転ツールであって、歯科用ツールの少なくとも一部分が、焼結金属粒子を含む多孔性のメタルボンドマトリックス内に分散して保持された研磨粒子を含む、歯科用回転ツールを提供する。

第３５の実施形態では、本開示は、歯科用ツールは歯科用バーである、第３４の実施形態の歯科用回転ツールを提供する。

第３６の実施形態では、本開示は、歯科用回転ツールは、１５〜５０体積パーセントの空隙率を有する多孔性の金属含有マトリックスを含む、第３４又は第３５の実施形態の歯科用回転ツールを提供する。

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、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。

特に断らない限り、実施例及び明細書の他の部分における全ての割合、パーセンテージ、比率などは、重量による。実施例では、℃は摂氏度であり、ｇはグラムであり、ｍｉｎは分であり、ｍｍはミリメートルであり、ｓｅｃは秒であり、ｒｐｍは毎分当り回転数である。

下の表１は、実施例に使用される物質の略語を列挙している。

実施例１
混合物重量基準で８９％のＰＤＲ１及び１１％のＰＤＲ２を混合して、プリント材料（４００ｇ）を準備した。Ｔｈｅ ＥｘＯｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｏｒｔｈ Ｈｕｎｔｉｎｇｄｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から入手したＸ１−Ｌａｂ ３Ｄプリンタの形成ボックスにプリント材料を詰めた。プリンタのバインダ供給ボトルにＢＩＮを詰めた。ステンレス鋼用の以下の操作パラメータを使用して、製造者の操作指示書によるプリント手順及び順序によって、３Ｄプリンティングを実行した。層厚１００ミクロン、スプレッダスピード２５ｍｍ／秒、プリント飽和度７０％レベル、９０％ヒータ出力時の乾燥時間６０秒。プリントプロセス中、粉末混合物は、良好に展開し、均一な平坦層を形成した。ダイヤモンド砥粒は、一様に分布しているように見えた。プリンティングが終了した後、物体及び周囲の粉末を含む粉末床をプリンタから取り出し、周囲雰囲気オーブン（ａｍｂｉｅｎｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｏｖｅｎ）内に配置して１９５℃で２時間硬化させた。プリントされ硬化した物体を粉末床から取り出し、固まっていない粉末を柔らかな起毛ブラシを使用して除去した。

次いで、以下のようにセグメント物体に青銅を注入した。製造者のガイドラインに従ってＰＤＲ１で作られ、ＢＲＯ１を満たした３Ｄプリンティングカップ内の毛細管の上に物体を配置した。物体及び溶浸材ＢＲＯ１を含むこのカップを炉内に配置し、以下の手順で加熱した。炉には、２３℃で１０分間減圧し、その後に窒素を満たした。温度を１０℃／分で２５０℃まで上昇させ、１０分間保持し、次いで１０℃／分で４２０℃まで上昇させ、３０分間保持した。その後に温度を１０℃／分で６３０℃まで上昇させ、９０分間保持し、次いで５℃／分で１１００℃まで上昇させ、１分間保持し、次いで２℃／分で１１２５℃まで上昇させ、９０分間保持した。このプロセスで、バインダをバーンアウトし、青銅を融解、毛細管を通じて移動させて、プリントされたセグメント物体に注入した。次いで、炉を１０℃／分で２３℃まで冷却した。室温に戻った後に、注入物体が付着したカップを炉から取り出し、物体を管から取り外した。

得られた研磨セグメントは、図５に示されており、長さ２．５ｃｍ×幅２．５ｃｍの外側（最大）面及び厚さ０．６ｃｍの寸法を有していた。研磨セグメントの研磨作用について以下のように試験した。物体を万力に固定した。回転する鋼製のミリングカッターを研磨セグメントに押し付けた。ミリングカッターと研磨セグメントが接触すると、煙及び熱の発生が即座に観察された。目視観察によって、鋼製ツールの切削エッジ及び溝が、注入研磨セグメントとの接触の結果により激しく研磨されていることが明らかになった。

実施例２
混合物重量基準で７０％のＰＤＲ１、１１％のＰＤＲ２及び１９％のＢＲＯ２を混合して、プリント材料（４００ｇ）を準備した。Ｔｈｅ ＥｘＯｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙから入手したＸ１−Ｌａｂ ３Ｄプリンタの形成ボックスにプリント材料を詰めた。プリンタのバインダ供給ボトルにＢＩＮを詰めた。ステンレス鋼用の以下の操作パラメータを使用して、製造者の操作指示書によるプリント手順及び順序によって、３Ｄプリンティングを実行した。層厚１００ミクロン、スプレッダスピード５ｍｍ／秒、プリント飽和度１００％レベル、９０％ヒータ出力時の乾燥時間６０秒。プリンティングが終了した後、物体及び周囲の粉末を含む粉末床をプリンタから取り出し、周囲雰囲気オーブン内に配置して１９５℃で２時間硬化させた。２３℃まで冷却した後に、次いで、プリントされ硬化したディスクを粉末床から取り出し、固まっていない粉末を柔らかな起毛ブラシを使用して除去した。得られた研磨物品は、外径２２ｍｍ、中心穴直径１．５ｍｍ、及び厚さ０．６ｍｍの平坦なダイヤモンド切削ディスクであった。

黒鉛るつぼ内のＰＤＲ４の床内にディスクを配置した。次いで、るつぼを炉内に配置し、実施例１において記述したような加熱手順によって窒素雰囲気下で加熱した。２３℃まで冷却した後に、青銅が融解し、ステンレス鋼及びダイヤモンド砥粒を結束して、多孔性ではあるが安定した部品を形成していることを観察した。部品は、デジタルキャリパーによって加熱の前後におけるディスク直径を測定して比較すると、約３％収縮していた。

実施例３
混合物重量基準で４５％のＰＤＲ１、２５％のＰＤＲ３及び３０％のＢＲＯ２を混合して、プリント材料（４００ｇ）を準備した。Ｔｈｅ ＥｘＯｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙから入手したＸ１−Ｌａｂ ３Ｄプリンタの形成ボックスにプリント材料を詰めた。プリンタのバインダ供給ボトルにＢＩＮを詰めた。歯科用バーヘッドの前駆体部分を図２の歯科用バーヘッド２１０の形状（外径５ｍｍ、内径３ｍｍ）にプリントするために、ステンレス鋼用の以下の操作パラメータを使用して、製造者の操作指示書による印刷手順及び順序によって、３Ｄプリンティングを実行した。層厚２００ミクロン、スプレッダスピード５ｍｍ／秒、プリント飽和度１２０％レベル、９０％ヒータ出力時の乾燥時間１２０秒。粉末混合物は、良好に展開し、均一な平坦層を形成した。ダイヤモンド砥粒は、一様に分布しているように見えた。プリントプロセスが終了した後、物体及び周囲の粉末を含む粉末床をプリンタから取り出し、周囲雰囲気オーブン内に配置して１９５℃で２時間硬化させた。２３℃まで冷却した後に、次いで、プリントされ硬化した歯科用バーヘッド前駆体を粉末床から取り出し、固まっていない粉末を柔らかな起毛ブラシを使用して除去した。

直径３ｍｍ×長さ４０ｍｍのステンレス鋼製の軸を歯科用バーヘッドに挿入した。得られた組立体をＰＤＲ４に浸け、炉内に配置し、以下の手順で窒素雰囲気下で加熱した。炉に２３℃で１０分間減圧にして、その後に炉を窒素で満たした。次いで２３℃で１０分間再度減圧にして、炉を窒素で満たした。温度を５℃／分で５００℃まで上昇させ、６０分間保持し、次いで２℃／分で６００℃まで上昇させ、９０分間保持した。その後に温度を２．５℃／分で１０００℃まで上昇させ、１分間保持し、次いで２℃／分で１１２０℃まで上昇させ、９０分間保持した。炉を、次いで２３℃まで冷まし、図２に示す得られた歯科用バーを取り出した（歯科用バーヘッド：外径５ｍｍ、内径３ｍｍ）。熱処理に続いて、ヘッドを軸に十分に付着させた。歯科用バーヘッドの多孔率を比重計（Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，Ｇｅｏｒｇｉａ）製のＣＣＵＰＹＣ１３３０）を使用して測定すると、４３％であった。

研磨試験
実施例３の歯科用バーを、力を調節して試験材にバーを押し付けることができる試験装置であるＤｒｅｍｅｌドリルに挿入した。試験材は、Ｆｉｌｔｅｋ Ｓｕｐｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ（３Ｍ ＥＳＰＥ（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ））の歯科用修復化合物質を、１５×２５×１．８ｍｍサイズのブロックに鋳造し、出力８４に設定されたＵＶ−Ｖｉｓ ＬＥＤ ＳｏｕｒｃｅモデルＣＦ２０００（Ｃｌｅａｒｓｔｏｎｅ Ｔｅｃｈ製（Ｈｏｐｋｉｎｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ））を使用して、２つの主面のそれぞれを２０秒間の露出で光硬化したブロックであった。試験材の１つの主面に熱電対を取り付けた。ドリルを１００００ＲＰＭの回転スピードに設定し、力を２００ｇｆに設定した。熱電対とは反対側にある材料の主面にバーを６０秒間押し進め、０秒後、３０秒後、４５秒後及び６０秒後それぞれの温度上昇を記録した。バーが物質を除去し、切込みを形成するのが観察された。バーを取り外して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して１００倍に拡大して確認した。バーに削り屑の蓄積がないことを観察した。

同じ外径の市販されている比較用の歯科用バー（Ｂｒａｓｓｅｌｅｒ ＵＳＡ（Ｓａｖａｎｎａｈ，Ｇｅｏｒｇｉａ）製のモデル８４０ １１ ０５５ ＭＥＤ ＦＬＴＥ Ｃｙｌｉｎ、１００ミクロンダイヤモンド）を使用してこの手順を繰り返した。研磨の前後におけるこの比較用バーのＳＥＭ画像を比較すると、比較用バー（モデル８４０ １１ ０５５ ＭＥＤ ＦＬＴＥ Ｃｙｌｉｎ）には視認可能な削り屑の相当な蓄積があることを確認した。

表２は、実施例３の歯科用バー及び比較用バー（モデル８４０ １１ ０５５ ＭＥＤ ＦＬＴＥ Ｃｙｌｉｎ）についての上記の手順における研磨中の温度を示している。加熱の低減は、研磨中における生活歯の熱損傷の低減と相関する。

特許証用の上記出願における全ての引用文献、特許明細書、及び特許出願明細書は、それらの全体が一定の方式で参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の部分と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合は、前述の説明の情報が優先すべきである。特許請求される開示を当業者が実施することを可能にするために示される前述の説明は、請求項及びその全ての均等物によって規定される本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (29)

1. メタルボンド研磨物品の製造方法であって、前記製造方法は、逐次的な工程を含み、前記逐次的な工程は、
   ａ）
   ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限られた領域に堆積する工程であり、前記固まっていない粉末粒子は、高融点金属粒子及び研磨粒子を含み、前記固まっていない粉末粒子の層は、実質的に均一な厚さを有する、工程、
   ｉｉ）前記固まっていない粉末粒子の層の少なくとも１つの所定の領域に液状バインダ前駆体物質を噴射する工程、並びに
   ｉｉｉ）前記液状バインダ前駆体物質を、気化、熱硬化、化学硬化、及び／又は、放射線硬化によって、前記少なくとも１つの所定の領域にある前記固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダ物質に転換して、結合した粉末粒子の層を形成する工程、を逐次的に行うサブプロセスと、
   ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、積層された前記結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む研磨物品プリフォームを生成する工程であり、前記研磨物品プリフォームは、所定の形状を有し、各工程ａ）では、前記固まっていない粉末粒子は、独立して選択され、前記液状バインダ前駆体物質は、独立して選択される、工程と、
   ｃ）前記残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記研磨物品プリフォームから分離する工程と、
   ｄ）前記研磨物品プリフォームを加熱して前記バインダ物質の少なくとも一部分をバーンアウトするステップと、
   ｅ）前記研磨物品プリフォームに融解した低融点金属を注入する工程であり、前記高融点金属粒子の少なくとも一部は、前記融解した低融点金属と接触したときに完全には融解しない、工程と、
   ｆ）前記融解した低融点金属を固化して、前記メタルボンド研磨物品を提供する工程と、を含む、製造方法。
2. 前記固まっていない粉末粒子は、融剤粒子を更に含む、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記研磨粒子は、ダイヤモンド粒子又は立方窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記研磨粒子は、金属酸化物セラミック粒子を含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
5. 前記メタルボンド研磨物品は、前記残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記研磨物品プリフォームから分離することによって形成される空間部分の少なくとも一部である、少なくとも１つの冷却通路を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
6. 前記メタルボンド研磨物品は、研磨パッド、研磨研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールから成る群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
7. 前記メタルボンド研磨物品は、歯科用回転ツールの研磨部の少なくとも一部分を構成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
8. 前記液状バインダ前駆体物質は、溶存ポリマーを含有する液状ビヒクルを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
9. 前記液状ビヒクルは、主に水を含む、請求項８に記載の製造方法。
10. 前記高融点金属粒子が、前記融解した低融点金属の温度よりも少なくとも５０℃高い融点を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
11. メタルボンド研磨物品の製造方法であって、前記方法は、逐次的な工程を含み、前記逐次的な工程は、
    ａ）
    ｉ）固まっていない粉末粒子の層を限られた領域に堆積する工程であり、前記固まっていない粉末粒子は、金属粒子及び研磨粒子を含み、前記固まっていない粉末粒子の層は、実質的に均一な厚さを有する、工程、
    ｉｉ）前記固まっていない粉末粒子の層の少なくとも１つの所定の領域に液状バインダ前駆体物質を噴射する工程、並びに
    ｉｉｉ）前記液状バインダ前駆体物質を、気化、熱硬化、化学硬化、及び／又は、放射線硬化によって、前記少なくとも１つの所定の領域にある前記固まっていない粉末粒子を一緒に結合するバインダ物質に転換して、結合した粉末粒子を形成する工程、を逐次的に行うサブプロセスと、
    ｂ）工程ａ）を独立して複数回実施して、積層された前記結合した粉末粒子及び残った固まっていない粉末粒子を含む研磨物品プリフォームを生成する工程であり、前記研磨物品プリフォームは、所定の形状を有し、各工程ａ）では、前記固まっていない粉末粒子は、独立して選択され、前記液状バインダ前駆体物質は、独立して選択される、工程と、
    ｃ）前記残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記研磨物品プリフォームから分離する工程と、
    ｄ）前記研磨物品プリフォームを加熱して前記バインダ物質の少なくとも一部分をバーンアウトし、前記メタルボンド研磨物品を提供する工程と、を含む、製造方法。
12. 前記固まっていない粉末粒子は、融剤粒子を更に含む、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記研磨粒子は、ダイヤモンド粒子又は立方窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１又は１２に記載の製造方法。
14. 前記研磨粒子は、金属酸化物セラミック粒子を含む、請求項１１又は１２に記載の製造方法。
15. 前記金属粒子は、高融点金属粒子と低融点金属粒子との組合せを含み、前記高融点金属粒子は、前記融解した低温金属の温度よりも少なくとも５０℃高い融点を有する、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の製造方法。
16. 前記メタルボンド研磨物品は、前記残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記研磨物品プリフォームから分離することによって形成される空間部分の少なくとも一部である、少なくとも１つの冷却通路を含む、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の製造方法。
17. 前記メタルボンド研磨物品は、研磨パッド、研磨研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールから成る群から選択される、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の製造方法。
18. 前記メタルボンド研磨物品は、歯科用回転ツールの研磨部の少なくとも一部分を構成する、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の製造方法。
19. 前記液状バインダ前駆体物質は、溶存ポリマーを含有する液状ビヒクルを含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の製造方法。
20. 前記液状ビヒクルは、主に水を含む、請求項１９に記載の製造方法。
21. 前記残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記研磨物品プリフォームから分離することによって形成される空間部分の少なくとも一部である、前記メタルボンド研磨物品の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの蛇行状の冷却通路を形成し、前記メタルボンド研磨物品は、研磨粒子を内部に保持する金属性バインダ物質を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の製造方法。
22. 前記残った固まっていない粉末粒子の実質的に全てを前記研磨物品プリフォームから分離することによって形成される空間部分の少なくとも一部である、前記メタルボンド研磨物品の少なくとも一部を通って延びる少なくとも１つの弓状の冷却通路を形成し、前記メタルボンド研磨物品は、研磨粒子を内部に保持する金属性バインダ物質を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の製造方法。
23. 前記研磨粒子は、第１の研磨粒子及び第２の研磨粒子を含み、前記第１の研磨粒子及び前記第２の研磨粒子が、前記メタルボンド研磨物品内の分散した所定の異なる領域に配置されている、請求項２１又は２２に記載の製造方法。
24. 前記異なる領域は層である、請求項２３に記載の製造方法。
25. 前記研磨粒子は、ダイヤモンド粒子又は立方窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の製造方法。
26. 前記研磨粒子は、金属酸化物セラミック粒子を含む、請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の製造方法。
27. 前記メタルボンド研磨物品は、研磨パッド、研磨研削ビット、研磨セグメント、及び研磨ホイールから成る群から選択される、請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の製造方法。
28. 前記メタルボンド研磨物品は、１５〜５０体積パーセントの空隙率を有する多孔性の金属含有マトリックスを含む、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の製造方法。
29. 前記メタルボンド研磨物品は、歯科用ツールの少なくとも一部分を含む、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の製造方法。

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