CN103269830B - 磨料颗粒及其形成方法 - Google Patents

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    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents

Abstract

在此披露了含磨料颗粒的一种磨料物品，该磨料颗粒包括一个含可压缩材料的内芯，一个含粘结剂材料的覆盖在该内芯外表面上的中间层，以及一个含磨料粒子的覆盖在该中间层上的外层。

Description

磨料颗粒及其形成方法
背景
本披露的领域
以下内容是针对磨料颗粒、并且具体而言是针对一种包含软木的复合磨料颗粒。
相关技术的说明
磨料物品（如涂覆的磨料以及粘结的磨料）被用在不同的工业中以便通过如精研、研磨或抛光来加工工件。利用磨料物品的机加工跨越了从光学工业、汽车补漆工业到金属制造工业的一个广阔的工业范围。在这些实例的每一个中，多种制造设备使用磨料来去除成块材料或影响产品的表面特性。
表面特性包括光泽、质地以及均匀性。例如，金属部件的制造商们使用磨料物品来精整加工和抛光表面，并且常常希望有一个均匀的光滑表面。类似地，光学器件制造商们希望生产无缺陷的表面以防止光的衍射和散射的磨料物品。
就某些应用而言，制造商们还希望磨料物品具有高的原料去除速率。然而，在去除速率与表面品质之间经常存在着权衡。更细颗粒磨料物品典型地产生更光滑的表面，然而具有更低的原料去除速率。更低的原料去除速率导致了更慢的产量以及增加的成本。
某些可商购的磨料具有留下不规则的表面缺陷的倾向，例如比平均原料去除划痕更深的划痕。此类划痕可由从磨料物品脱离的粒子引起，从而引起滚动压痕。当存在时，这些划痕散射了光，从而降低了镜片的透光率或者在装饰金属工件内产生了雾度或一个模糊饰面层。此种划痕还提供了降低表面的释放特征的成核点或附着点。
微粒磨料材料可以包括单相无机材料，例如氧化铝、碳化硅、硅石、二氧化铈、以及更硬的、高性能超级磨料粒子，例如立方氮化硼以及金刚石。此外，业界发展了复合微粒材料，例如聚集体，这些聚集体可以通过浆料加工途径来形成，该途径包括通过挥发或蒸发去除液体载体，留下生的聚集体，随后进行高温处理（例如，烧制）从而形成可用的、烧制的聚集体。
然而，工业继续要求甚至更进一步的改进的微粒材料，并且特别是可以提供增强的机加工性能的复合聚集体。
概述
根据一个方面，一种磨料物品包括一种复合磨料颗粒，该复合磨料颗粒包括一个含可压缩材料的内芯以及一个覆盖在该内芯外表面上的壳层，该壳层包括一个覆盖在该内芯外表面上的中间层以及一个包含磨料粒子的覆盖在该中间层上的外层；该中间层具有小于该外层的厚度。
在另一个方面，一种磨料物品包括一种磨料颗粒，该磨料颗粒包括一个含软木的内芯、一个含粘结剂材料的覆盖在该内芯外表面上的中间层，以及一个含磨料粒子的覆盖在该中间层上的外层。
在又另一个方面中，一种磨料物品包括一种复合磨料颗粒，该复合磨料颗粒包括一个内芯以及一个覆盖在该内芯上的壳层，其中该内芯包含一种可压缩材料并且该壳层包括一个覆盖在该内芯上的中间层以及一个覆盖在该中间层上的外层。该磨料颗粒具有至少约1:1的壳层比率（Wi:Wo），其中Wi是该中间层对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比并且Wo是该外层对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比。
根据另一个方面，一种磨料物品包括一种磨料颗粒，该磨料颗粒具有一个含软木的内芯以及一个覆盖在该内芯上的包含粘结到一种粘结剂材料上的磨料颗粒的壳层。该粘结剂材料具有选自下组的一种材料，该组由以下各项组成：酚醛树脂、脲甲醛、氨基甲酸酯、环氧化物、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、丙烯酸酯、聚乙烯基物、基于蛋白质的材料、基于淀粉的材料、以及它们的一种组合。
在另一个方面中，一种磨料物品包括一种涂覆的磨料物品，该涂覆的磨料物品具有一个背衬以及一种粘结到该背衬上的复合磨料颗粒，其中该复合磨料颗粒包括一个含软木的内芯、一个含粘结剂材料的覆盖在该内芯外表面上的中间层、以及一个含磨料粒子的覆盖在该中间层上的外层。
根据一个具体方面，一种磨料物品包括一种涂覆的磨料物品，该涂覆的磨料物品具有一个背衬、一种粘结到该背衬上的复合磨料颗粒、以及一个覆盖在这些复合磨料颗粒以及该背衬上的外层，其中该复合磨料颗粒包括一个含软木的内芯以及一个覆盖在该内芯上的壳层。
一个方面包括一种形成复合磨料颗粒的方法，该方法包括：形成一种包含软木颗粒以及粘结剂材料的混合物；将磨料粒子添加到混合物中以涂覆这些软木颗粒；并且干燥该混合物以形成复合颗粒，该复合颗粒包括一个含这些软木颗粒的内芯、一个覆盖在该内芯的外表面上的中间层、以及一个覆盖在该中间层上的外层。
在还另一个方面中，一种形成复合磨料颗粒的方法包括：形成一种混合物，该混合物包括软木颗粒、一种粘结剂材料、以及磨料粒子，其中该混合物包括至少约1:1的比率（Wi:Wo）。Wi是该粘结剂材料对于该混合物的整体重量的重量百分比并且Wo是对于这些磨料粒子该混合物的整体重量的重量百分比。该方法进一步包括干燥该混合物以形成复合颗粒，这些复合颗粒包括一个含这些软木颗粒的内芯、以及一个覆盖在该内芯上的包含该粘结剂材料以及该磨料粒子的壳层。
在还另一个方面中，一种形成涂覆的磨料物品的方法包括：提供一个背衬；将复合磨料颗粒置于该背衬上，这些复合磨料粒子包括一个含软木的内芯以及一个含磨料粒子的覆盖在该内芯上的壳层；并且在这些复合磨料颗粒以及该背衬上形成一个胶料涂层。
在又另一个方面中，一种磨料物品包括一个背衬以及一种粘结到该背衬上的复合磨料颗粒，其中该复合磨料颗粒包括一个含可压缩材料的内芯以及一个覆盖在该内芯上的壳层。
附图简要说明
通过参考附图可以更好地理解本披露，并且使它的众多特征和优点对本领域的普通技术人员而言变得清楚。
图1包括根据一个实施例用于形成磨料颗粒的流程图。
图2包括根据一个实施例的磨料颗粒的截面图。
图3包括一个流程图，该流程图提供了用于使用根据一个实施例的磨料颗粒形成一种涂覆的磨料物品的方法。
图4包括根据一个实施例形成的涂覆的磨料的截面图。
图5包括一个涂覆的磨料的一部分的截面图。
图6包括一个涂覆的磨料的一部分的截面图。
图7包括根据一个实施例形成的复合磨料颗粒的放大图像。
图8A包括对于根据一个实施例形成的示例性样品以及常规样品，切割量（g/零件）相对于零件的曲线图。
图8B包括对于根据一个实施例形成的示例性样品以及常规样品，磨损相对于零件的曲线图。
图9A包括对于根据一个实施例形成的示例性样品以及常规样品，切割量（g/零件）相对于零件的曲线图。
图9B包括对于根据一个实施例形成的示例性样品以及常规样品，磨损相对于零件的曲线图。
在不同的绘图中使用相同的参考符号指示相似或相同的物件。
详细说明
以下内容是针对磨料物品，更具体地说是针对复合磨料颗粒以及使用这些复合磨料颗粒的磨料物品。这些复合磨料颗粒可以包括多个组分，这些组分可以总体上以芯/壳构造的形式存在。此外，以下内容是针对磨料物品，具体是涂覆的磨料物品，这些涂覆的磨料物品包括单层的磨料物品、利用了具有芯/壳构造的磨料颗粒。此处利用磨料颗粒的涂覆的磨料物品可以适合于用于研磨和抛光应用中，并且具体地针对研磨并且抛光敏感材料的那些应用，这些敏感材料是例如玻璃、不锈钢、碳钢和钛、大理石、花岗岩、瓷砖以及木材。
图1包括一个流程图，该流程图提供了根据一个实施例形成磨料颗粒的方法。如所展示的，该方法可以在步骤101通过形成一种混合物而开始，该混合物包括一种可压缩材料，例如软木颗粒以及一种粘结剂。在此提及一种可压缩材料可以包括弹性材料，这些弹性材料是柔韧的并且可以在力下压缩，例如在研磨过程中遇到的那些力下。在具体情况下，该可压缩材料可以包括一种软木材料。一种软木材料可以包括提及一种天然存在的并且基于植物的从软木橡树可得的材料。值得注意地，这种软木材料可以是一种海绵状且多孔的具有特殊弹性和韧性的材料。此外，这种软木材料可以具有特别高含量的软木脂，一种高疏水的、天然存在的有机材料。软木材料可以与用来封闭且密封酒瓶的材料是相同的。此种弹性可以使得该材料适合于用于特殊的研磨应用中，例如抛光敏感的材料。可替代地，还可以使用一种合成软木材料。
该可压缩材料可以具有一种实质上柔韧性质的变化的弹性，从而有助于该材料在研磨应用中所使用的力下变形。此外，这种可压缩材料可以具有一种特殊的韧性，值得注意地是一种与利用氧化物、氮化物、硼化物、碳化物以及类似物整体粒子的典型磨料材料相比增加的韧性。
根据一个实施例，该内芯可以是一种具有至少约0.01mm的平均粒径的微粒材料。在其他情况下，该内芯具有的平均粒径可以是至少约0.05mm，例如至少约0.1mm，至少约0.25mm，或甚至至少约0.5。然而，该内芯具有的平均粒径可以是不大于约10mm，如不大于约5mm，不大于约3mm，或者甚至不大于约2mm。以下描述提及软木颗粒作为适合用于软木中的可压缩材料的示例形式，然而，将理解的是可以使用由可压缩材料制成的其他内芯颗粒。
该粘结剂材料可以与这些软木颗粒一起加入到该混合物中并且混合直至该粘结剂材料适当地覆盖这些软木颗粒的外表面。混合可以包括一个剪切过程以有助于将粘结剂材料完全覆盖在这些软木颗粒的外表面上。
该粘结剂材料可以是一种热可固化的粘结剂材料。可替代地，该粘结剂材料可以是一种辐射可固化的粘结剂材料。根据一个实施例，该粘结剂材料可以包括选自以下材料的组中的一种聚合物材料，该材料的组由以下各项组成：酚醛树脂、脲甲醛、氨基甲酸酯、环氧化物、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、丙烯酸酯、聚乙烯基物、基于蛋白质的材料、基于淀粉的材料、以及它们的一种组合。在某些情况下，该粘结剂材料可以包括天然与合成材料的一种组合。例如，在一个具体的实施例中，该粘结剂材料可以包括一种具有改性多元羧酸的聚酯树脂以及包含约48%的固体负载量的一种多元醇x-交联剂。
根据另一个具体实施例，该粘结剂材料可以包括：聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、淀粉、以及它们的一种组合。例如，该粘结剂可以包括一种接枝有淀粉的疏水苯乙烯丙烯酸酯。值得注意地，此种粘结剂可以在与丙烯酸多元醇粘结剂相比更低的温度下固化。对于粘结剂的某些化学作用，它可以用通过丙烯酸官能度固化的一种交联化学作用进行配制。此外，可以将反应性疏水添加剂加入到该材料中。一些适当的疏水添加剂包括：环氧化脂肪酸（大豆油、葡萄籽油、亚麻籽油、等等）、聚乙烯丙烯酸（MichemPrime，麦可门公司(Michelman)）、硬脂基化的丙烯酸酯（(Aquesize914,，Solv）、乳化的沥青或基于煤焦油的树脂，疏水的丙烯酸类（LubritanSP，罗门哈斯公司（Rohm&Haas）），以及马来酸化的PE或PP蜡。
此外，用于淀粉接枝的单体化学作用的外部交联剂包括有效地交联多元醇官能度的试剂，例如TACT三嗪交联剂（例如Cylink2000，氰特工业公司（Cytec））、环氧硅烷类（例如Coat-O-1770，GE硅酮公司（GESilicones））、碳酸锆铵（例如EkaAZC5880LN，Eka公司）、乙二醛（例如EkaRC5550，Eka）、水分散的嵌段异氰酸酯（例如API-BI792，高级聚合物公司（AdvancedPolymerInc.）、水可分散的环氧化物（例如，API-EC11，高级聚合物公司）、水可分散的异氰酸酯（DesmodurDA-L，拜耳公司（Bayer））、以及聚酰氨基酰胺环氧氯丙烷树脂（Kymene.RTM.557H，赫克力士公司（Hercules））。
用于丙烯酸改性的聚乙酸乙烯酯粘结剂化学作用的外部交联剂包括与羧酸官能度反应的试剂，例如碳二亚胺（例如XR5580，斯特尔公司（Stahl））、氮丙啶（例如，Xama7，诺誉公司（Noveon））、水可分散的环氧化物和环氧硅烷、水分散的噁唑啉（例如APR-500，高级聚合物公司）、以及聚酰氨基酰胺环氧氯丙烷树脂（Kymene.RTM.557H，赫克力士公司）。
在适当地形成含这些软木颗粒以及粘结剂的混合物之后，该方法可以通过将磨料粒子添加到该混合物中在步骤102继续。根据一个实施例，这些磨料粒子可以包括一种材料，如一种氮化物、碳化物、氧化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石、及它们的一种组合。在某些情况下，这些磨料粒子可以包括一种材料，例如：硅石、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、共熔凝的氧化铝氧化锆、氧化铈、二硼化钛、碳化硼、石榴石、金刚石、燧石、金刚砂、以及它们的一种组合。在更具体情况下，这些磨料粒子可以包括一种超级磨料材料。根据一个实施例，磨料粒子可以包括碳化硅，并且可以实质上由碳化硅组成。
总体而言，这些磨料粒子可以具有不大于约250微米的平均粒径。然而，在其他情况下，这些磨料粒子的平均粒径可以更小，例如不大于约200微米、不大于约150微米、不大于约100微米、不大于约80微米、不大于约60微米、或甚至不大于约50微米。然而，根据一个实施例，这些磨料粒子具有的平均粒径可以是至少约0.01微米，例如至少约0.05微米、或甚至至少约0.1微米。将了解的是这些磨料粒子具有的平均粒径可以处于以上指出的任何最小值与最大值之间的范围内。
在一个具体方法中，这些磨料粒子可以被选择为使得将一种多峰尺寸分布的磨料粒子添加到该混合物中。例如，添加到该混合物中的磨料粒子可以包括一种双峰尺寸分布的磨料粒子使得这些磨料粒子的一部分具有精细的平均粒径并且这些磨料粒子的另一部分是粗糙的颗粒，该粗糙的颗粒具有显著地大于该精细平均粒径材料的粗糙粒径。值得注意地，精细材料与粗糙材料之间的平均粒径的尺寸差可以显著地足够大以产生一种双峰尺寸分布。
这种含内芯颗粒、粘结剂、磨料粒子以及一个量的液体载体的混合物可以包含少量的内芯颗粒。例如，该混合物可以包括占该混合物整体重量的不大于约25wt%的软木颗粒。在其他情况下，这些软木颗粒的重量百分比是更小，例如不大于约18wt%，不大于约15wt%，不大于约12wt%，或甚至不大于约10wt%。可以形成某些混合物使得存在的软木颗粒的量可以是该混合物总重量的至少约1wt%，例如至少约2wt%，至少约3wt%，或甚至至少约4wt%。将了解的是，该混合物所包含的软木颗粒的量可以处于以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。
这种含软木颗粒、粘结剂、磨料粒子、以及液体载体的混合物可以包含少量的粘结剂。例如，该混合物可以包括占该混合物总重量的不大于约40wt%的粘合剂材料。在其他实施例中，该混合物可以包含占该混合物的整体重量不大于约30wt%，例如不大于约25wt%，或甚至不大于约20wt%的粘结剂。然而，该混合物可以形成为使得它包含占该混合物的总重量至少约5wt%，例如至少约8wt%，或甚至至少约10wt%的粘结剂材料。将了解的是，该混合物所包含的粘结剂的量可以处于以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。
此外，该混合物可以形成为使得这些磨料粒子以大半含量的量存在，如通过重量百分比测量的。例如，该混合物可以形成为使得它包括占该混合物总重量的至少50wt%的磨料颗粒。在其他实施例中，该磨料粒子的量可以是更大的，如至少约55wt%、至少约60wt%、至少约65wt%、或甚至至少约70wt%。然而，该混合物内的磨料粒子的量可以是占该该混合物总重量的不大于约95wt%，不大于约90wt%，不大于约85wt%，或甚至不大于约80wt%。
除了磨料粒子，还可以将其他颗粒，例如填充剂颗粒添加到该混合物中用于涂覆这些软木颗粒。一些适当的填充剂材料可以包括：抗静电剂，例如，如石墨、炭黑、以及类似物；助悬剂，如气相白炭黑；抗荷载剂，如硬脂酸锌；润滑剂，如蜡；湿润剂；染料；粘度改性剂；分散剂；消泡剂；或它们的任何组合。具体的填充剂材料可以包括功能填充剂，例如硅灰石、二氟化钙、碳酸钙、铝酸酐、冰晶石、氟硼钾、以及类似物。
该混合物可以包含特定比率的组分。值得注意地，该混合物中组分的比率可以是基于仅含软木颗粒、粘结剂以及磨料颗粒的混合物的重量；该液体载体可以不必考虑。根据一个实施例，该混合物可以形成为使得它具有至少约1:1的比率（Wb:Wag），其中Wb是该粘结剂材料对于该混合物的重量的重量百分比并且Wag是这些磨料粒子对于该混合物的重量的重量百分比。这样，在其他实施例中，该粘结剂材料的重量百分比与这些磨料粒子的重量百分比的比率（Wb:Wag）可以是至少约1:1.5，例如至少约1:2，至少约1:2.5，至少约1:3，至少约1:3.5，至少约1:4，或甚至至少约1:5。在具体情况下，该粘结剂的重量百分比与这些磨料粒子的重量百分比的比率可以是不大于约1:20，例如不大于约1:18，不大于约1:15，或甚至不大于约1:12。将了解的是，该比率可以处于以上指出的任何最小与最大比率之间的范围内。这样一个比率可以确保在最终形成的磨料颗粒中的适当特征，包括该软木颗粒上磨料粒子的覆盖率以及覆盖在该内芯上的材料层的厚度。
对于混合物在磨料粒子的量相对于软木的量之间可以存在特定的比率，其中液体载体不被视为该混合物总重量的一部分。例如，该混合物可以具有至少约2:1的比率（Wag:Wc），其中Wc是这些软木颗粒对于该混合物重量的重量百分比并且Wag是这些磨料粒子对于该混合物重量的重量百分比。对于某些混合物，该比率(Wag:Wc)可以是至少约3:1，例如至少约4:1，至少约5:1，至少约6:1，至少约7:1，至少约8:1，至少约10:1，至少约12:1，至少约14:1，至少约18:1，或甚至至少约20:1。然而，在具体情况下，该比率(Wag:Wc)可以是不大于约40:1，例如不大于约30:1、或甚至不大于约25:1。将了解的是，该比率可以处于以上指出的任何最小与最大比率之间的范围内。这样一个比率可以确保在最终形成的磨料颗粒中的适当特征，包括该软木颗粒上磨料粒子的覆盖率以及覆盖在该内芯上的层的厚度。
此外，对于混合物在粘合剂的量相对于软木的量之间可以存在特定的比率（Wb:Wc），其中液体载体不被视为该混合物总重量的一部分。例如，该比率（Wb:Wc）可以是至少约1:1，其中Wb是该粘结剂材料对于该混合物重量的重量百分比并且Wc是该软木对于该混合物的重量百分比。这样，在其他实施例中，该粘结剂材料的重量百分比与该软木的重量百分比的比率（Wb:Wc）可以是至少约1:1.5，例如至少约1:2，至少约1:2.5，至少约1:3，至少约1:3.5，或甚至至少约1:4。在具体情况下，该粘结剂的重量百分比与该软木的重量百分比的比率可以是不大于约1:20，例如不大于约1:18，不大于约1:15，不大于约1:12，不大于约1:10，或甚至不大于约1:8。将了解的是，该比率可以处于以上指出的任何最小与最大比率之间的范围内。这样一个比率可以确保在最终形成的磨料颗粒中的适当特征，包括该软木颗粒上磨料粒子的覆盖率以及覆盖在该内芯上的层的厚度。
对于具体的磨料颗粒，该比率（Wb:Wc）可以是在某一范围内以有助于适当地形成该复合磨料颗粒，以及值得注意地，一种实质上具有粘结到这些软木颗粒表面上的磨料粒子单层的复合磨料颗粒。例如，对于具有的松装密度是小于约0.5g/cm3，并且特别是在0.1g/cm3与0.4g/cm3之间的磨料粒子而言，该比率（Wb:Wc）可以是在约1:1与约1:10之间的范围内，例如在约1:1与约1:8之间的范围内，在约1:2与约1:8之间的范围内，在约1:3与约1:8之间的范围内，在约1:2与约1:6之间的范围内，在约1:3与约1:6之间的范围内，或者甚至在约1:3与约1:5之间的范围内。
此外，对于具有的松装密度是小于约0.5g/cm3，并且特别是在0.1g/cm3与0.4g/cm3之间的磨料粒子而言，该混合物可以形成为具有特定的比率（Wag:Wc），其中Wc是这些软木颗粒对于该混合物重量的重量百分比并且Wag是这些磨料粒子对于该混合物重量的重量百分比。该比率（Wag:Wc）可以是在某一范围内以有助于适当地形成该复合磨料颗粒，以及值得注意地，一种实质上具有粘结到这些软木颗粒表面上的磨料粒子单层的复合磨料颗粒。该比率（Wag:Wc）可以是在约2:1与约10:1之间的范围内，例如在约2.5:1与约8:1之间的范围内，在约3:1与约7:1之间的范围内，在约3.5:1与约6:1之间的范围内，或者甚至在约4:1与约6:1之间的范围内。
对于具体的磨料粒子，该比率（Wb:Wc）可以是在某一范围内以有助于适当地形成该复合磨料颗粒，以及值得注意地，一种实质上具有粘结到这些软木颗粒表面上的磨料粒子单层的复合磨料颗粒。例如，对于具有的松装密度是大于约0.5g/cm3，并且特别是0.6g/cm3以及以上的磨料粒子而言，该比率（Wb:Wc）可以是在约3:1与约1:3之间的范围内，例如在约2:1与约1:2之间的范围内，在约1.5:1与约1:1.5之间的范围内，或者甚至在约1.2:1与约1:1.2之间的范围内。
此外，对于具有的松装密度是大于约0.5g/cm3，并且特别是0.6g/cm3以及以上的磨料粒子而言，该混合物可以形成为具有特定的比率（Wag:Wc）。该比率（Wag:Wc）可以是在某一范围内以有助于适当地形成该复合磨料颗粒，以及值得注意地，一种实质上具有粘结到这些软木颗粒表面上的磨料粒子单层的复合磨料颗粒。根据一个实施例，该比率（Wag:Wc）可以是在约5:1与约20:1之间的范围内，例如在约6:1与约18:1之间的范围内，在约8:1与约15:1之间的范围内，在约10:1与约14:1之间的范围内，或者甚至在约11:1与约13:1之间的范围内。
在步骤102将这些磨料粒子加入到该混合物之后，该方法可以在步骤103通过固化该混合物而继续。将理解的是混合物的固化可以包括本领域已知的固化过程，包括例如暴露于辐射中、热固化、或暴露于特定反应物中。该固化过程可以有助于粘结剂材料的固化以及从混合物去除液体。根据一个实施例，固化该混合物的方法可以包括将该混合物暴露于升高的温度中持续特定时间。例如，可以将该混合物暴露于至少50°C的温度，例如至少约75°C，至少约100°C，或甚至至少约150°C中持续至少约20分钟。在其他情况下，可以将该混合物暴露于低于约300°C的温度中，例如低于约250°C，或甚至低于200°C。将理解的是，该温度可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。
固化该混合物的持续时间可以为至少约30分钟。在其他实施例中，它可以是至少约40分钟、诸如至少约50分钟、至少约60分钟，或者甚至更长。总体而言，该固化过程不持续长于约4小时的持续时间，例如不大于约3小时，或不大于约2小时。
在步骤103适当地固化该混合物之后，可以进行进一步的处理。例如，可以进行一个分类过程以除去不想要尺寸的颗粒。将理解的是用于对颗粒分类的适当的装置可以包括使用筛子来聚集具有所希望的尺寸分布的磨料颗粒。
图2包括根据一个实施例的磨料颗粒的截面图。如所展示的，磨料颗粒200可以是一种使用多种材料和分层构造的具有芯/壳构造的复合磨料颗粒。磨料颗粒200可以包括一个含可压缩材料（例如软木）的内芯201以及一个覆盖该内芯201的外表面的壳层203。根据一个实施例，该内芯201可以包括至少约70vol%的可压缩材料。在其他实施例中，内芯201中的可压缩材料的量可以更大，例如至少约80vol%、至少约90vol%、至少约95vol%，或者在某些情况下，该内芯201可以主要上由一种可压缩材料（例如软木）组成。
磨料颗粒200，包括内芯201以及壳层203，该磨料颗粒具有的平均粒径可以是至少约0.05mm，至少约0.1mm，至少约0.25mm，或甚至至少约0.5mm。然而，该磨料颗粒具有的平均粒径可以是不大于约20mm，如，不大于约15mm，不大于约10mm，不大于约8mm，不大于约6mm，不大于约5mm，不大于约3mm，或者甚至不大于约2mm。
内芯201可以由软木形成并且可以具有与在原始混合物中包含的软木颗粒的平均粒径类似的平均粒径。这样，该内芯具有的平均粒径可以是至少约0.01mm，例如至少约0.05mm，至少约0.1mm，至少约0.25mm，或甚至至少约0.5mm。然而，内芯201具有的平均粒径可以是不大于约10mm，如，不大于约5mm，不大于约3mm，或者甚至不大于约2mm。
如在图2中展示的，该壳层203可以包括一个覆盖在该内芯201上的中间层204。中间层204可以与内芯201的外表面直接接触。更具体地说，中间层204可以直接粘结到内芯201的外表面上。根据一个实施例，中间层204可以包括该粘结剂材料。
此外，壳层203可以包括一个覆盖在该中间层204上的外层205。外层205可以包括磨料粒子206。外层205可以直接粘结到中间层204上。更具体地说，该外层205可以包括磨料粒子206，这些磨料粒子嵌入该中间层204内。在具体情况下，外层205内的磨料粒子206的一部分可以与内芯201直接接触。对于某些磨料颗粒200，该外层可以形成为使得外层205的至少一部分包括一个覆盖在中间层204上并且粘结到其上的磨料粒子206的单层。事实上，在某些情况下，磨料颗粒200可以形成为使得外层205的大部分实质上限定了粘结到中间层204上的一个磨料粒子206的单层。
根据一个实施例，外层205具有的平均厚度可以是不大于这些磨料粒子206的平均厚度的约25倍，这些磨料粒子形成了外层205。在其他情况下，外层205具有的平均厚度可以是不大于磨料粒子206的平均厚度的约18倍，例如不大于约15倍，不大于约12倍，不大于约10倍，不大于约8倍，或甚至不大于约6倍。事实上，在一个具体情况下，磨料颗粒200可以形成为使得外层205具有的平均厚度与单独磨料粒子206的平均厚度实质上相同，并且因此限定了一种磨料颗粒200，该磨料颗粒具有一个磨料颗粒的单层206，该单层覆盖并且粘结到中间层204上并且限定了外层205。
然而，在具体情况下，外层205具有的平均厚度可以是磨料粒子206的平均厚度的至少1.5倍，例如磨料粒子206的平均厚度的至少2倍或甚至至少3倍。
根据一个实施例，外层205可以被形成为使它具有一个特定的孔隙率。例如，外层205可以具有占外层205总体积的至少5vol%的孔隙率。在其他情况下，该外层具有的孔隙率可以是外层205总体积的至少约10vol%，例如至少约15vol%，至少约20vol%，或甚至至少约25vol%。然而，外层205的孔隙率可以限制为使得它是不大于外层205总体积的约70%，例如不大于约60vol%，不大于约55vol%，不大于约50vol%，或甚至不大于约45vol%。外层205的孔隙率体积可以是在以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。
将理解的是这些磨料粒子206具有的平均粒径可以与以上指出的添加到该混合物中的磨料粒子的相同。此外，这些磨料粒子可以具有与以上指出的添加到该混合物中的磨料粒子相同的材料组成。
中间层204可以直接粘结到内芯201的外表面上。此外，中间层204优选地可以沿着该内芯的外表面布置以有助于将外层205的磨料粒子206粘结到内芯201上。中间层204可以具有值得注意地小的平均厚度，使得它处于覆盖在内芯201的外表面上的薄膜的形式。例如，中间层204可以具有不大于内芯201的平均粒径的约20%的一个平均厚度。在其他实施例中，中间层204具有的平均厚度可以是不大于内芯201的平均粒径的约15%，如，不大于约12%，不大于约10%，或者甚至不大于约5%。然而，中间层204可以被形成为使得它具有的平均厚度是内芯201的平均粒径的至少0.01%，例如至少0.05%，或者甚至至少约0.1%。中间层204的平均厚度可以是在以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。
值得注意地，中间层204可以形成为使得它具有的平均厚度是小于外层205内包含的磨料粒子206的平均粒径。例如，中间层204可以形成为使得它具有的平均厚度是不大于磨料粒子206的平均粒径的约80%。在其他实施例中，中间层204可以更薄，使得它具有的平均厚度是不大于外层205内包含的磨料粒子206的平均粒径的约70%，如不大于约60%、不大于约50%、不大于约40%、或甚至不大于约30%。然而，根据一个实施例，中间层204具有的平均厚度可以是外层205内包含的磨料粒子206的平均粒径的至少0.01%，例如至少约0.05%，或者至少约0.1%。中间层204的平均厚度可以是在以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。值得注意地，中间层204的此种厚度可以有助于颗粒200的一种独特结构，这样使得中间层204可以处于一种覆盖在内芯201外表面上的薄膜的形式并且磨料粒子206可以粘结到该中间层上，由此将适当量的磨料粒子206安置在位以研磨一个工件并且将外层205的外表面处的中间层材料的量最小化。
在更特殊的意义上，中间层204可以被形成为使得它具有不大于约10微米的平均厚度。在其他实施例中，中间层204可以形成为使得它具有的平均厚度是不大于约8微米，如不大于约5微米、不大于约3微米、不大于约1微米、或甚至不大于约0.1微米。然而，中间层204可以被形成为使得该平均厚度可以是至少约0.01微米、如至少约0.02微米、或者甚至至少约0.05微米。将理解的是中间层204具有的平均厚度可以处于以上指出的任何最小值与最大值之间的范围内。
中间层204可以由该混合物中的粘结剂材料制成。将理解的是中间层204可以包括在该初始混合物内使用的大半含量的粘结剂。事实上，该中间层可以包括不小于约90vol%、不小于约95vol%的在该初始混合物内提供的粘结剂材料，或甚至主要上由在该初始混合物内提供的粘结剂材料组成。
根据一个实施例，磨料物品200可以被形成为使得它具有特定的壳层比率（Wi:Wo），该比率限定了中间层204对于磨料颗粒200整体重量的重量百分比相比于包含磨料粒子206的外层205对于该磨料颗粒200整体重量的重量百分比的比率。值得注意地，该壳层比率（Wi:Wo）可以具有至少1:1的值。在其他情况下，该壳层比率可以是至少约1:1.5，例如至少约1:2，例如至少约1:2.5，至少约1:3，至少约1:3.5，至少约1:4，或甚至至少1:5。然而，磨料颗粒200可以被形成为使得该壳层比率（Wi:Wo）是不大于约1:20，如不大于约1:18，不大于约1:15，不大于约1:12，不大于约1:10，如不大于约1:8，或甚至不大于约1:6。该壳层比率可以处于以上指出的任何最小与最大比率之间的范围内。
磨料颗粒200可以被形成为使得它具有在该外层相比于该内芯的重量百分比之间的一个适当比率（Wo:Wc），并且具体而言，该比率（Wo:Wc）可以是包含磨料粒子206的外层205对于磨料颗粒200整体重量的重量百分比相比于包含内芯201的软木对于该磨料颗粒200总重量的重量百分比。这样，根据一个实施例，磨料粒子与软木的比率（Wo:Wc）可以是至少约5:1。在其他实施例中，该比率可以是至少8:1，例如至少10:1，例如至少约12:1，至少15:1，至少约18:1，或甚至至少约20:1。然而，根据一个实施例，该比率(Wo:Wc)可以是不大于约40:1，例如不大于约30:1、或甚至不大于约25:1。该比率(Wo:Wc)可以处于以上指出的任何最小与最大比率之间的范围内。
附加地，磨料颗粒200可以具有一个特定的比率（Wi:Wc），该比率为中间层204对于磨料颗粒200的总重量的重量百分比相比于包含软木的内芯201对于磨料颗粒200的总重量的重量百分比相比。例如，该比率（Wi:Wc）可以是至少约1:1。在其他实施例中，该比率（Wi:Wc）可以是至少约1:1.5，例如至少约1:2，至少约1:2.5，至少约1:3，至少约1:3.5，或甚至至少约1:4。在具体情况下，该比率（Wi:Wc）可以是不大于约1:20，例如不大于约1:18，不大于约1:15，不大于约1:12，不大于约1:10，或甚至不大于约1:8。将了解的是，该比率（Wi:Wc）可以处于以上指出的任何最小与最大比率之间的范围内。
图3包括一个流程图，该流程图提供了一种用于根据一个实施例形成涂覆的磨料物品的方法。值得注意地，该涂覆的磨料物品可以结合在此描述的磨料颗粒。该方法在步骤301通过提供一个背衬而开始。根据一个实施例，该背衬可以是选自以下材料的组中的一种材料，该材料的组为诸如：有机材料、无机材料、天然材料、合成材料、以及它们的一种组合。该背衬可以是挠性的或刚性的并且可以由不同的材料制成。一个示例性的挠性背衬包括：一个聚合物薄膜（例如，一个涂底料的薄膜），如聚烯烃薄膜（例如，包括双轴取向聚丙烯的聚丙烯）、聚酯薄膜（例如，聚对苯二甲酸乙二酯）、聚酰胺薄膜、或纤维素酯薄膜；金属箔；网孔材料；泡沫（例如，天然海绵材料或聚氨酯泡沫）；布（例如，由纤维或包括聚酯、尼龙、丝、棉、涤棉、或人造纤维的纱制成的布）；纸；硬化纸；硬化橡胶；硬化纤维；无纺材料；它们的任何组合；或它们的任何处理的形式。布背衬可以是编织的或缝纫在一起的。在一个示例性实施例中，该背衬包括一种热塑性薄膜，如一种聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜。具体地讲，该背衬可以是一个单层聚合物薄膜，如一个单层PET薄膜。一个示例性的刚性背衬包括一种金属板、一种陶瓷板、等等。
典型地，该背衬可以具有至少约50微米的厚度，如大于约60微米。例如，该背衬可以具有大于约75微米并且不大于约200微米的厚度，或大于约75微米并且不大于约150微米。
在提供一个背衬301之后，该过程可以在步骤302通过形成一个覆盖在该背衬上的制作涂层而继续。该制作涂层可以使用本领域已知的适当的沉积技术而施用到该背衬的表面上。例如，适当的沉积技术可以包括：喷涂、擦刷、刀片加工（bladeing）、印刷、浸渍、及它们的一种组合。该制作涂层可以覆盖在该背衬上，并且具体而言，可以直接粘结到该背衬的表面上。该制作涂层可以有助于这些磨料粒子粘结到该背衬上使得它布置在该背衬与这些磨料粒子之间。
根据一个实施例，该制作涂层可以包括一种材料，例如一种有机材料、无机材料、以及它们的一种组合。更具体地说，该制作涂层可以包括一种或多种制作涂层粘结剂材料。例如，适当的制作涂层粘结剂材料可以包括一种单一聚合物或多种聚合物的一种共混物，该共混物可以包括一种或多种热固性和/或热塑性聚合物材料。例如，该制作涂层粘结剂材料可以由环氧树脂、丙烯酸聚合物、或它们的一个组合形成。该制作涂层粘结剂材料可以包括一种聚合物基质，该聚合物基质将这些磨料粒子粘结在磨料层中。典型地，该制作涂层粘结剂材料由固化的粘合剂配制物形成。对于该聚合物组分的制备，该制作涂层粘结剂材料配制物可以包括一种或多种反应组分或多种聚合物组分。一种聚合物组分可以包括一种单体分子、一个低聚物分子、一个聚合物分子、或它们的一种组合。
该制作涂层粘结剂材料配制物可以进一步包括多个组分，如分散的填充剂、溶剂类、增塑剂类、链转移剂类、催化剂类、稳定剂类、分散剂类、固化剂类、反应媒介物类、或用于影响分散体的流动性的试剂类。除了以上的这些组分以外，其他组分也可以被加入到该制作涂层粘结剂材料配制物中，包括，例如，抗静电剂，如石墨、炭黑、以及类似物；助悬剂，如气相白炭黑；抗荷载剂，如硬脂酸锌；润滑剂，如蜡；湿润剂；染料；填充剂；粘度改性剂；分散剂；消泡剂；或它们的任何组合。填充剂可以包括功能填充剂，例如硅灰石、二氟化钙、碳酸钙、铝酸酐、冰晶石、氟硼钾（potassiumboronfluoride）、以及类似物。在具体情况下，该制作涂层包括在该制作涂层中的一种单一的硅灰石填充剂。
此外，该制作涂层粘结剂材料可以包括一种填充剂材料，如纳米尺寸的填充剂或纳米尺寸的填充剂和微米尺寸的填充剂的一种组合。在一个具体实施例中，该制作涂层粘结剂材料包括一种胶质粘结剂，其中被固化以形成该制作涂层粘结剂材料的配制物是一种包括微粒填充剂的胶质悬浮液。可替代地、或此外，该制作涂层粘结剂材料可以是一种纳米复合材料粘结剂或包括亚微米微粒填充剂的涂覆材料。
该制作涂层可以是有助于这些磨料颗粒与背衬之间的粘结的一个薄层。例如，该制作涂层可以具有不大于复合磨料颗粒的平均粒径的约80%的一个平均厚度。在其他情况下，该制作涂层的厚度可以更小，使得它不大于复合磨料颗粒的平均粒径的约70%，不大于约60%、不大于约50%、不大于约40%、或甚至不大于约30%。然而，该制作涂层可以具有这些磨料颗粒的平均尺寸的至少约5%、至少约10%、或甚至至少约15%的平均厚度。将理解的是该制作涂层具有的平均厚度可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。
在步骤302适当地形成该制作涂层之后，该方法在步骤303可以通过将磨料粒子施用到该制作涂层上而继续。这些磨料颗粒可以使用多种技术，包括，例如静电喷涂、滴覆法（dropcoating）、或机械喷射而施用到该制作涂层的表面上以将它们粘结到该背衬上。在其他实施例中，该步骤302和303的过程可以结合为使得由该制作涂层和磨料粒子制成了一种混合物，其中在制成该混合物之后，用适当的技术将其施用到该背衬上。
将理解的是这些磨料颗粒可以包括在此描述的磨料颗粒。值得注意地，这些磨料颗粒是复合颗粒，该复合颗粒包括一个含软木材料的内芯、一个包含覆盖在该内芯外表面上的中间层的壳层、以及一个覆盖在该中间层上的外层。值得注意地，该外层可以包括有助于磨料颗粒的研磨特征的磨料粒子。
应进一步理解的是结合到磨料物品中的磨料颗粒可以包括磨料砂砾（例如，氮化物、碳化物、氧化物、碳氧化物、氧硼化物、金刚石、以及其组合的整体的磨料颗粒）以及此处实施例的磨料颗粒的混合物。
该制作涂层内提供的颗粒的一部分可以是磨料颗粒，并且这些颗粒的另一种成分可以是添加剂颗粒。这些填充剂颗粒可以具有与磨料颗粒相同的构造，包括一个含软木材料的内芯、一个包含中间层的壳层、以及一个包含填充剂材料的覆盖在该中间层上的外层。在具体情况下，该填充剂材料可以是碳酸钙。在另一个具体实施例中，该填充剂材料可以是硅灰石。该制作涂层可以包括磨料颗粒与填充剂颗粒的一种共混物。
在将该制作涂层和这些磨料颗粒沉积到该背衬上之后，可以将该制作涂层固化，或至少部分地固化。固化可以包括在本领域内使用的适当的技术，包括例如，应用热量、应用辐射、应用化学反应物、以及它们的一种组合。
在将这些磨料颗粒适当地施用到该制作涂层之后，该方法在步骤304通过施用一个胶料涂层而继续。在步骤304形成一个胶料涂层可以是在某些过程中任选的，取决于对于该涂覆的磨料物品所希望的应用。施用一个胶料涂层可以包括沉积一种材料使得它覆盖这些磨料颗粒以及该制作涂层以将这些磨料颗粒固定到该背衬和制作涂层上。根据一个实施例，该胶料涂层可以包括一种有机材料、无机材料、以及它们的一种组合。值得注意地，用于胶料涂层的适当材料可以包括与以上指出的用于制作涂层相同的材料。也就是说，根据一个实施例，该胶料涂层可以由一种胶料涂层粘结剂材料形成，该胶料涂层粘结剂材料可以由适合于形成该制作涂层粘结剂材料的任何材料形成。在更具体实施例中，该胶料涂层粘结剂材料可以是与该制作涂层粘结剂材料中使用的相同的化学组成。
根据一个实施例，该胶料涂层可以具有小于复合磨料颗粒的平均粒径的平均厚度。此外，该胶料涂层可以具有大于该制作涂层的平均厚度的平均厚度。在某些其他情况下，该胶料涂层可以具有与该制作涂层的平均厚度相同的平均厚度。在又另一个实施例中，该胶料涂层可以具有小于该制作涂层的平均厚度的平均厚度。
根据一个实施例，该胶料涂层可以包括一种填充剂材料。填充剂材料可以包括以上关于粘结剂材料中的填充剂描述而指出的材料。然而，在某些示例性实施例中，该胶料涂层的填充剂材料可以包括少量的磨料材料，包括氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石、及它们的一种组合。在某些情况下，该填充剂可以包括一种材料，例如：硅石、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、共熔凝的氧化铝氧化锆、氧化铈、二硼化钛、碳化硼、石榴石、金刚石、燧石、金刚砂、以及它们的一种组合。在更具体的情况下，该填充剂材料可以包括一种超级磨料材料。
值得注意地看，处于磨料颗粒形式的填充剂材料具有的平均粒径可以显著地小于具有此处描述的芯/壳构造的复合磨料颗粒的平均粒径。事实上，该填充剂材料具有的平均粒径可以不大于这些复合磨料颗粒的平均粒径的约50%的。在其他情况下，该填充剂材料具有的平均粒径可以是不大于这些复合磨料颗粒的平均粒径的约40%，不大于约30%、不大于约10%、不大于约1%、或甚至不大于约0.1%。此外，该填充剂材料总体上不是一种复合材料，而是单一复合材料的整体粒子。例如，该胶料涂层的磨料粒子可以与复合磨料颗粒200的外层205内利用的磨料粒子206类似、相同或不同。
将理解的是对于某些过程，可以将分开的材料涂层，例如超级胶料涂层沉积到该胶料涂层上。这样，该超级胶料涂层可以包括填充剂材料，例如磨料粒子，以有助于该涂覆的磨料的研磨作用。该超级胶料涂层可以与该胶料涂层一起固化或分开固化。
胶料涂层的应用可以进一步包括一个固化过程，或至少一个部分固化过程，其中将该胶料涂层暴露于某些条件中以有助于固化并且交联该胶料涂层内包含的聚合物材料。固化可以包括在本领域内使用的适当的技术，包括例如，应用热量、应用辐射、应用化学反应物、以及它们的一种组合。
图4包括根据此处的多个实施例形成的涂覆的磨料的一部分的截面图。如所指出的，涂覆的磨料400包括一个背衬401。此外，覆盖在背衬401上的是一个制作涂层402。如进一步展示的，涂覆的磨料400可以形成为使得这些复合磨料颗粒403直接粘结到该制作涂层上并且固定到背衬401上。如进一步展示的，涂覆的磨料400可以包括一个胶料涂层404，该胶料涂层覆盖在复合磨料颗粒403上。
图5包括一个涂覆的磨料物品的截面图，该涂覆的磨料物品包括软木颗粒，作为NortonW442从圣戈班磨料模具公司（Saint-GobainAbrasives）可商购。如所展示的，涂覆的磨料物品500包括一个背衬501。一个制作涂层502覆盖背衬501的外部大部分表面上。此外，涂覆的磨料物品500包括在该制作涂层内包含的并且粘结到背衬501上的软木颗粒503.此外，涂覆的磨料物品500包括一个覆盖在复合磨料颗粒503上的胶料涂层504、制作涂层502以及背衬501。值得注意地，涂覆的磨料物品500的结构包括了布置在胶料涂层504的上表面上与如包围软木颗粒503相反的磨料颗粒506，如在图4中的涂覆的磨料产品所展示的。如所展示的，涂覆的磨料物品500可以包括一个含填充剂材料505的胶料涂层504。这些填充剂材料可以包括精细颗粒，例如磨料粒子，以有助于涂覆的磨料物品500的改进的研磨能力。
图6包括一个涂覆的磨料物品的截面图，该涂覆的磨料物品包括软木颗粒，作为464W从3M公司可商购。如所展示的，涂覆的磨料物品600可以包括一个背衬601。一个制作涂层602覆盖在该背衬601的外部大部分表面上。此外，涂覆的磨料物品600包括在该制作涂层内包含的并且粘结到背衬601上的软木颗粒603。此外，涂覆的磨料物品600包括一个覆盖在该复合磨料颗粒603上的胶料涂层604、制作涂层602以及背衬601。值得注意地，涂覆的磨料物品600的结构包括布置在该胶料涂层606的上表面上与包围该软木颗粒604相反的磨料颗粒603，如在图4中的涂覆的磨料产品所展示的。
实例：
实例1：
通过将软木和一种粘结剂材料加入到一种混合物中并且剪切该混合物来形成一种复合磨料颗粒的第一样品（样品1）。用该粘结剂润湿该软木的表面足够的持续时间之后，加入磨料粒子并且继续混合直至软木颗粒覆盖有这些磨料粒子。将这些复合颗粒在约180°C下处理1小时以除去水并且固化该粘结剂材料。将得到的复合颗粒通过筛分进行分类以选择所希望的粒径分布。以下表1提供了样品1的批次配方。图7包括样品1的复合磨料颗粒的图片。值得注意地，这些颗粒清楚地展示了一种复合性质，包括一个含软木颗粒的内芯701、以及一个含粘结到这些软木颗粒上的磨料粒子的壳层702。
表1
样品1 重量（g） 比率（干）
软木 150 1
粘结剂 366 0.98
水 41.3
磨料粒子 1860 12.4
实例2
通过混合软木颗粒以及由Degree+40树脂与4wt%交联剂（称为Degree+27）制成的粘结剂材料形成一种复合磨料颗粒的第二样品（样品2）；Degree+40是一种淀粉接枝的苯乙烯丙烯酸酯树脂（37%的固体），直至该粘结剂充分地覆盖这些软木颗粒的表面。将磨料粒子加入到该混合物中并且继续混合直至这些软木颗粒覆盖有这些磨料粒子。将复合粒子在约180°C下处理1小时以除去水并且固化该粘结剂材料。将得到的复合颗粒通过筛分进行分类以选择所希望的粒径分布。以下表2提供了样品2的批次配方。
表2
样品2 重量（磅） 比率（干）
软木 5 1
粘结剂 5.51 0.41
磨料粒子 26 5.2
实例3
通过将软木颗粒与实例1中使用的相同粘结剂材料（37%固体）混合直至该粘结剂充分覆盖这些软木颗粒的表面而形成一种复合磨料颗粒的第三样品（样品3）。将磨料粒子加入到该混合物中并且继续混合直至这些软木颗粒覆盖有这些磨料粒子。将这些复合粒子在约180°C下处理1小时以除去水并且固化该粘结剂材料。将得到的复合颗粒通过筛分进行分类以选择所希望的粒径分布。以下表3提供了样品3的批次配方。表3
样品3 重量（磅） 比率（干）
软木 5 1
粘结剂 5.15 0.38
磨料粒子 22.75 4.6
实例4
通过将软木颗粒与实例1中的相同粘结剂材料（37%固体）混合直至该粘结剂充分覆盖这些软木颗粒的表面而形成一种复合磨料颗粒的第四样品（样品4）。将磨料粒子加入到该混合物中并且继续混合直至这些软木颗粒覆盖有磨料粒子。将这些复合颗粒在约180°C下处理1小时以除去水并且固化该粘结剂材料。将得到的复合颗粒通过筛分进行分类以选择所希望的粒径分布。以下表4提供了样品4的批次配方。
表4
样品4 重量（g） 比率（干）
软木 600 1
粘结剂 560 0.35
磨料粒子 2600 4.3
实例5
使用实例2的复合颗粒形成一个涂覆的磨料物品，该物品在图4中展示。通过一个双辊直接过程将包含苯酚甲醛树脂材料（从斯克内克塔迪Schenectady国际公司（SchenectadyInternationalCorporation）可商购）的制作涂层涂覆到从美利肯变形纱公司（MillikenTexturedYarns）可商购的一个聚酯背衬上。使用重力涂覆程序将样品2的复合磨料颗粒置于该制作涂层上。将该制作涂层在烘箱中在180°F至240°F固化1.5小时。最后，将该胶料涂层布置在这些磨料颗粒以及该制作涂层上。该胶料涂层是从斯克内克塔迪国际公司作为HRJ15993可商购的苯酚甲醛树脂材料。
实例6
使用实例4的复合颗粒形成一个涂覆的磨料物品。将包含酚醛树脂材料（从斯克内克塔迪国际公司可商购）的制作涂层辊涂到从美利肯变形纱公司可商购的一个聚酯背衬上。使用重力涂覆程序将实例4的复合磨料颗粒置于该制作涂层上。最后，将一个胶料涂层布置在这些磨料颗粒以及该制作涂层上。该胶料涂层是从斯克内克塔迪国际公司作为HRJ15993可商购的酚醛树脂材料制成的混合物。该胶料涂层结合了与在制造磨料粒子涂覆的软木颗粒中使用的相同类型的磨料粒子。
实例7
使用实例2的复合颗粒形成一个涂覆的磨料物品。通过一个双辊直接过程将包含苯酚甲醛树脂材料（从斯克内克塔迪国际公司可商购）的制作涂层涂覆到从美利肯变形纱公司可商购的一个聚酯背衬上。使用重力涂覆程序将样品2的复合磨料颗粒置于该制作涂层上。将该制作涂层在一个烘箱中在180°F至240°F固化1.5小时。最后，将一个胶料涂层布置在这些磨料颗粒以及该制作涂层上。该胶料涂层是从斯克内克塔迪国际公司作为HRJ15993可商购的苯酚甲醛树脂材料。
在实例7的涂覆的磨料（即，示例性样品）与包含软木颗粒，称为W422并且从圣戈班磨料模具公司可商购的常规涂覆的磨料产品之间进行对比研磨测试，这在图5中展示。该研磨测试是使用了3英寸乘98英寸的带尺寸在一台LoeserGrinding机器上在30磅的外加压力下的一个湿法无中心研磨测试。该工件是304不锈钢。该测试包括研磨40个零件并且测量材料去除率、磨损、以及表面光洁度。
图8A包括对于示例性样品以及常规样品，切割量（g/零件）相对于零件的曲线图。如所展示的，根据一个实施例制成的示例性样品表明了显著更大的切割量一致性。值得注意地，对于该示例性的样品，贯穿该研磨操作保持了每个零件的切割量。通过对比，常规的样品表明了在不同零件之间有效切割量的显著更大的变化。
图8B包括对于示例性样品以及常规样品，磨损相对于零件的曲线图。如所展示的，对于测试的每个零件，该示例性的样品相对于常规样品具有显著更低的磨损。此外，与常规的样品相比，在完成测试之后，该示例性的样品的总磨损显著地更小。
实例8
使用实例3的复合颗粒形成一个涂覆的磨料物品。通过一个双辊直接过程将包含苯酚甲醛树脂材料（从斯克内克塔迪国际公司可商购）的制作涂层涂覆到从美利肯变形纱公司可商购的一个聚酯背衬上。使用重力涂覆程序将样品2的复合磨料颗粒置于该制作涂层上。将该制作涂层在一个烘箱内在180°F至240°F固化1.5小时。最后，将一个胶料涂层布置在这些磨料颗粒以及该制作涂层上。该胶料涂层是从斯克内克塔迪国际公司作为HRJ15993可商购的苯酚甲醛树脂材料。
在实例8的示例性涂覆的磨料（即，示例性样品）与包含软木颗粒，称为464并且从3M公司可商购，的常规涂覆的磨料产品之间进行对比研磨测试，这在图6中展示。该研磨测试是使用3英寸乘98英寸的带尺寸在一台LoeserGrinding机器上在30磅的外加压力下的一个湿法无中心研磨测试。该工件是304不锈钢。该测试包括研磨40个零件并且测量材料去除率、磨损、以及表面光洁度。
图9A包括对于示例性样品以及常规样品，切割量（g/零件）相对于零件的曲线图。如所展示的，根据一个实施例制成的示例性样品表明了显著更大的切割量一致性。值得注意地，对于该示例性的样品，贯穿该研磨操作保持了每个零件的切割量。通过对比，常规的样品表明了在不同零件之间有效切割量的显著更大的变化，值得注意地，在仅仅少数操作之后经历了切割速率的显著降低。
图9B包括对于示例性样品以及常规样品，磨损相对于零件的曲线图。如所展示的，对于每个研磨操作，该示例性的样品相对于常规样品表明了显著更低的磨损。此外，在完成测试之后，与常规的样品相比，该示例性样品的总磨损显著地更小。事实上，在测试结束后的总磨损，与示例性磨料相比，是3M磨料的约两倍大。
上述内容着手解决复合磨料颗粒以及利用此种磨料颗粒的涂覆的磨料物品，这代表了与现有技术的偏离。值得注意地，形成这些磨料颗粒的方法以特殊的方式完成，该特殊的方法具有特殊的受控变量和比率以有助于形成具有特殊特征的复合磨料颗粒。例如，用于形成这些磨料颗粒的方法包括多种加工特征的一种组合，这些加工特征包括添加剂的重量百分比、添加剂的比率、粘结剂材料、磨料粒子材料、磨料粒子尺寸、软木尺寸、以及有助于形成复合磨料颗粒的固化程序。这些复合磨料颗粒具有多个特征的一种组合，这些特征包括：例如芯/壳构造、内芯的材料、内芯颗粒的尺寸、具有多个组分（包括一个中间层以及磨料粒子的一个覆盖层）的壳层、中间层的厚度、中间层的厚度相对于内芯以及磨料粒子尺寸的比率、具有特殊的松装密度的磨料粒子、以及其他此类特征，这些特征有助于形成新的磨料粒子，这些新的磨料粒子具有与常规的磨料物品的性能特征相比相同或更大的性能特征。
在上文中，对特定实施例的提及和某些部件的连接是说明性的。应了解，对于作为被联接或被连接的部件的提及旨在披露如将了解的在所述部件之间的直接连接或通过一个或多个介入部件的间接连接，以进行在此所讨论的方法。因此，以上披露的主题应被视为说明性的，且不是限制性的，并且随附权利要求书旨在涵盖属于本发明的真实范围内的所有此类修改、改进以及其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围是由以下权利要求书和其等效物的最宽泛的可允许解释所确定，并且不应受到以上详细说明的制约或限制。
本披露是在以下理解下递交的，即，它将不是用来解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在上述披露中，出于精简本披露的目的，可能将不同的特征集合在一起或在一个单独的实施例中加以描述。本披露不应解释为反映出在此的实施例限制了在权利要求书中所提供的特征的意图，并且此外，在此描述的任何特征可以被组合在一起以描述发明主题。发明主题还可以是涉及少于任何所披露的实施例的全部特征。

Claims (32)

1.一种磨料物品，包括：
一种复合磨料颗粒，该复合磨料颗粒包括一个内芯以及一个覆盖在该内芯上的壳层，其中该内芯包含一种可压缩材料，并且该壳层包括一个覆盖在该内芯上的中间层以及一个包含磨料粒子的、覆盖在该中间层上的外层；并且
其中该磨料颗粒包括至少1:1的壳层比(Wi:Wo)，其中Wi是该中间层对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比并且Wo是该外层对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比。
2.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该内芯包括至少75vol％的可压缩材料。
3.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该内芯由软木组成。
4.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该内芯包括至少0.01mm并且不大于10mm的平均粒径。
5.如权利要求1所述的磨料物品，其中，这些磨料粒子包括选自下组材料中的一种材料，该组由以下各项组成：氮化物类、碳化物类、氧化物类、硼化物类、氧氮化物类、氧硼化物类、金刚石、以及它们的一种组合。
6.如权利要求1所述的磨料物品，其中，这些磨料粒子包括选自下组中的一种材料，该组由以下各项组成：硅石、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、共熔凝的氧化铝氧化锆、氧化铈、二硼化钛、碳化硼、石榴石、金刚石、燧石、金刚砂、以及它们的一种共混物。
7.如权利要求1所述的磨料物品，其中，这些磨料粒子包括一种超级磨料材料。
8.如权利要求1所述的磨料物品，其中，这些磨料粒子由碳化硅组成。
9.如权利要求1所述的磨料物品，其中，这些磨料粒子包括不大于250微米并且至少0.01微米的平均粒径。
10.如权利要求1所述的磨料物品，其中，这些磨料粒子是选自含至少一种精细粒子材料以及粗糙粒子材料的一种多峰尺寸分布的磨料粒子，其中该精细粒子材料的平均粒径是小于该粗糙粒子材料的平均粒径。
11.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层是直接粘结到该中间层上的。
12.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层的磨料粒子嵌入在该中间层内。
13.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层的磨料粒子的一部分与该内芯直接接触。
14.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层的一部分包括一个粘结到该中间层上的磨料粒子单层。
15.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层的大部分限定了一个粘结到该中间层上的磨料粒子单层。
16.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层包括的平均厚度是不大于这些磨料粒子的平均厚度的25倍并且至少1.5倍。
17.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层包括的平均厚度与这些磨料颗粒的平均厚度大体上相同。
18.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层包括占该外层总体积的至少5vol％并且不大于70vol％的孔隙率。
19.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该中间层是直接粘结到该内芯的外表面上的。
20.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该中间层具有的平均厚度是该内芯的平均粒径的至少0.01％并且不大于20％。
21.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该中间层具有的平均厚度小于这些磨料粒子的平均粒径。
22.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该中间层具有的平均厚度是这些磨料粒子的平均粒径的至少0.01％并且不大于80％。
23.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该中间层具有的平均厚度是不大于10微米并且至少0.1微米。
24.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该中间层包括选自下组的一种材料，该组由以下各项组成：酚醛树脂、脲甲醛、氨基甲酸酯、环氧化物、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、丙烯酸酯、聚乙烯基物、基于蛋白质的材料、基于淀粉的材料、以及它们的一种组合。
25.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该外层包括硅灰石和碳酸钙之一。
26.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该磨料颗粒包括至少2:1的磨料粒子:内芯比率(Wag:Wc)，其中Wag是这些磨料粒子对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比并且Wc是该内芯对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比。
27.如权利要求26所述的磨料物品，其中，该磨料粒子:内芯比率(Wag:Wc)是至少3:1。
28.如权利要求26所述的磨料物品，其中，该磨料粒子:内芯比率(Wag:Wc)是至少10:1。
29.如权利要求26所述的磨料物品，其中，该磨料粒子:内芯比率(Wag:Wc)是至少20:1。
30.如权利要求1所述的磨料物品，其中，该磨料颗粒包括不大于40:1的磨料粒子:内芯比率(Wag:Wc)，其中Wag是这些磨料粒子对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比并且Wc是该内芯对于该磨料颗粒的整体重量的重量百分比。
31.一种形成复合磨料颗粒的方法，该方法包括：
形成一种包含软木颗粒以及粘结剂材料的混合物；
将磨料粒子添加到混合物中以涂覆这些软木颗粒；并且
干燥该混合物以形成复合颗粒，这些复合颗粒包括一个含这些软木颗粒的内芯、一个覆盖在该内芯的外表面上的中间层、以及一个覆盖在该中间层上的外层。
32.一种形成复合磨料颗粒的方法，该方法包括：
形成一种混合物，该混合物包括软木颗粒、一种粘结剂材料以及磨料粒子，其中该混合物包括至少1:1的比率(Wi:Wo)，其中Wi是该粘结剂材料对于该混合物的整体重量的重量百分比并且Wo是这些磨料粒子对于该混合物的整体重量的重量百分比；并且
干燥该混合物以形成复合颗粒，这些复合颗粒包括一个含这些软木颗粒的内芯、以及一个覆盖在该内芯上的包含该粘结剂材料以及这些磨料粒子的壳层。
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