CN104411459A - 具有特定形状的磨粒和形成这种粒子的方法 - Google Patents

具有特定形状的磨粒和形成这种粒子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了成形磨粒，包括本体，所述本体具有长度(1)、宽度(w)和高度(hi)，以及飞边百分比(f)，该飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％，其中所述高度是宽度的至少约28％。

Description

具有特定形状的磨粒和形成这种粒子的方法
技术领域
下文涉及研磨制品，并且特别涉及形成磨粒的方法。
背景技术
磨粒和由磨粒制备的研磨制品可用于各种材料去除操作，包括碾磨、精整和抛光。取决于研磨材料的类型，这种磨粒可用于在物品制造中成形或碾磨广泛多样的材料和表面。迄今为止已配制具有特定几何形状的某些类型的磨粒(如三角形磨粒)以及掺入这种物体的研磨制品。参见例如美国专利号5,201,916、5,366,523和5,984,988。
已用于产生具有指定形状的磨粒的三种基本技术为(1)熔化、(2)烧结和(3)化学陶瓷。在熔化过程中，磨粒可由其面可为经雕刻的或未经雕刻的冷却辊、熔融材料被倒入其中的模具、或浸入氧化铝熔体中的散热材料成形。参见例如公开了包括下述步骤的方法的美国专利号3,377,660：使熔融研磨材料从熔炉流动到冷却旋转浇铸缸体上，使材料快速固化以形成薄的半固体弯曲片材，用压力辊使半固体材料致密化，并且随后通过用快速驱动的冷却输送机将半固体材料条拉离缸体来逆转所述半固体材料条的曲率而部分破裂半固体材料条。
在烧结过程中，磨粒可由粒度为至多10微米直径的耐火粉末形成。可将粘结剂连同润滑剂和合适的溶剂例如水添加至粉末中。所得的混合物、混合物或浆料可成形为具有各种长度和直径的薄片或棒。参见例如美国专利号3,079,242，其公开了包括下述步骤的由煅烧矾土材料制备磨粒的方法：(1)使材料粉碎为细粉，(2)将所述粉末的细粒在正压下压紧并形成晶粒大小的结块，和(3)在矾土熔化温度以下的温度下烧结粒子的结块，以诱导粒子的有限重结晶，由此直接产生一定大小的磨粒。
化学陶瓷技术涉及将任选在具有其他金属氧化物前体的溶液的混合物中的胶体分散体或水溶胶(有时称为溶胶)转化为凝胶或抑制组分的移动性的任何其他物理状态，干燥，并烧制以获得陶瓷材料。参见例如美国专利号4,744,802和4,848,041。
工业中仍存在改进磨粒以及采用磨粒的研磨制品的性能、寿命和功效的需要。
发明内容
形成研磨制品的方法包括提供在基材上的混合物，通过将混合物置于丝网的开口内使混合物形成为包括本体的前体成形磨粒，和使丝网与下方的带分离，其中放置和去除的过程基本上同时完成。
成形磨粒的批料包括中值长度(l)、中值宽度(w)和中值内部高度(hi)，以及不大于约60微米的内部高度变化(Vhi)和平均飞边百分比(percentflashing)(f)，其中所述中值内部高度(hi)是宽度的至少约28％，所述平均飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。
研磨制品包括背衬，覆在背衬上面的多个成形磨粒，所述多个成形磨粒通过中值长度(l)、中值宽度(w)和中值内部高度(hi)、以及飞边百分比(f)限定，其中所述中值内部高度(hi)是宽度的至少约28％，所述飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。
多个成形磨粒中的大多数以相对于背衬的预定取向定向，其中所述预定取向是相对于背衬的平面取向，其中所述预定取向是相对于背衬的侧取向，其中所述预定取向是相对于背衬的倒转取向，其中所述多个成形磨粒中的至少约55％处于平面取向、侧取向或倒转取向，其中至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约77％、至少约80％、至少约81％、至少约82％且不大于约99％。
研磨制品包括背衬，覆在背衬上面的多个成形磨粒，所述多个成形磨粒通过中值长度(l)、中值宽度(w)和中值内部高度(hi)、以及飞边百分比(f)限定，其中所述中值内部高度(hi)是宽度的至少约28％，所述飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％，其中所述多个成形磨粒中的大多数以相对于背衬的预定侧取向定向。
研磨制品包括背衬，覆在背衬上面的多个成形磨粒，所述多个成形磨粒通过飞边百分比(f)限定，所述飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％，其中所述多个成形磨粒中的大多数以相对于背衬的预定侧取向位置定向。
形成研磨制品的方法包括提供在基材上的混合物，使混合物形成为包括本体的前体成形磨粒，其中形成包括控制在填充位置和脱离位置之间的脱离距离并控制本体的至少一个尺寸特征。
研磨制品包括背衬，覆在背衬上面的多个成形磨粒，以及对于至少约1英寸3/分钟/英寸的材料去除率，不大于约8％的比磨削能的半衰期变化。
研磨制品包括背衬，覆在背衬上面的多个成形磨粒，其中所述多个成形磨粒中的大多数以预定取向定向，所述多个成形磨粒具有如通过等式hiF＝(hi)(f)计算的为至少约4000微米％的高度(hi)和飞边乘积值(hiF)，其中hi表示本体的内部高度，并且f表示相对于本体的总侧面积的飞边百分比。
成形磨粒包括本体，所述本体包括长度(l)、宽度(w)和高度(hi)，以及如通过等式hiF＝(hi)(f)计算的为至少约4000微米％的高度和飞边乘积值(hiF)，其中所述高度(hi)为本体的内部高度，为至少约400微米，其中f表示相对于本体的总侧面积的飞边百分比。
成形磨粒包括本体，所述本体包括长度(l)、宽度(w)和高度(h)，飞边百分比(f)，以及如通过等式hiF＝(h)(f)计算的为至少约4000微米％的高度和飞边乘积值(hiF)，其中所述高度(hi)是本体的内部高度，为宽度的至少约20％，所述飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。
成形磨粒包括本体，所述本体包括长度(l)、宽度(w)和高度(hi)，以及飞边百分比(f)，其中所述高度(hi)是本体的内部高度且为宽度的至少约28％，所述飞边百分比(f)相对于本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。
成形磨粒的批料包括中值长度(Ml)、中值宽度(Mw)和中值内部高度(Mhi)，以及不大于约60微米的内部高度变化(Vhi)，其中所述中值内部高度(Mhi)是中值宽度的至少约28％。
附图说明
通过参照附图，本公开可更好地得以理解，且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图1A包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图1B包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图1C包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图1D包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图1E包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图1F包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图2A和2B包括根据实施例的成形磨粒的侧视图图示。
图3A包括根据一个实施例的成形磨粒的透视图图示。
图3B包括图3A的成形磨粒的横截面图示。
图4包括根据一个实施例的成形磨粒和飞边百分比的侧视图。
图5包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的横截面图示。
图6包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的横截面图示。
图7包括根据一个实施例的涂覆研磨制品的一部分的横截面图示。
图8包括比磨削能相对于去除的累积材料的一般化图，以示出比磨削能的半衰期变化。
图9包括对于常规研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料的图。
图10包括对于常规研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料的图。
图11包括根据一个实施例用于形成颗粒材料的系统的一部分。
图12包括对于某些研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料的图。
图13包括对于代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料的图。
图14包括根据用于分析在背衬上的成形磨粒取向的一个实施例，代表涂覆磨料的一部分的图像。
具体实施方式
下文涉及形成成形磨粒的方法和这种成形磨粒的特征。成形磨粒可用于各种研磨制品中，包括例如粘结研磨制品、涂覆研磨制品等。
图1A包括根据一个实施例的用于形成成形磨粒的系统150的图示。形成成形磨粒的过程可通过形成包含陶瓷材料和液体的混合物101而开始。特别地，混合物101可为由陶瓷粉末材料和液体形成的凝胶，其中所述凝胶可表征为即使在未处理(即未经烧制)状态下也具有基本上保持给定形状的能力的形状稳定材料。根据一个实施例，凝胶可由陶瓷粉末材料形成，作为分立粒子的整体网络。
混合物可含有一定含量的固体材料、液体材料和添加剂，使得它具有与本文详述的方法一起使用的合适流变特征。即，在某些情况下，混合物可具有一定粘度，并且更特别地，具有形成尺寸上稳定的材料相的合适流变特征，所述尺寸上稳定的材料相可通过如本文所述的方法形成。尺寸上稳定的材料相是可形成为具有特定形状并基本上维持该形状使得该形状存在于最终形成的物体中的材料。
混合物101可形成为具有特定含量的固体材料(如陶瓷粉末材料)。例如，在一个实施例中，混合物101可具有相对于混合物101的总重量为至少约25重量％、例如至少约35重量％或甚至至少约38重量％的固体含量。此外，在至少一个非限制性实施例中，混合物101的固体含量可不大于约75重量％，例如不大于约70重量％，不大于约65重量％，不大于约55重量％，不大于约45重量％，或不大于约42重量％。应了解，混合物101中的固体材料的含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据一个实施例，陶瓷粉末材料可包括氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、碳氧化物、氮氧化物及其组合。在特定情况下，陶瓷材料可包括氧化铝。更具体地，陶瓷材料可包括勃姆石材料，所述勃姆石材料可为α氧化铝的前体。术语“勃姆石”通常在本文用于表示氧化铝水合物，包括矿物勃姆石(通常为Al2O3·H2O，并具有大约15％的水含量)，以及拟薄水铝石(具有高于15％的水含量，例如20-38重量％)。应注意，勃姆石(包括拟薄水铝石)具有特定且可辨认的晶体结构，并因此具有独特的X射线衍射图案，且同样区别于其他铝土材料，所述其他铝土材料包括其他水合氧化铝，例如ATH(氢氧化铝)(用于制造勃姆石颗粒材料的本文所用的常见前体材料)。
此外，混合物101可形成为具有特定含量的液体材料。一些合适的液体可包括水。根据一个实施例，混合物101可形成为具有小于混合物101的固体含量的液体含量。在更特定的情况下，混合物101可具有相对于混合物101的总重量为至少约25重量％的液体含量。在其他情况下，混合物101内的液体量可更大，例如至少约35重量％，至少约45重量％，至少约50重量％，或甚至至少约58重量％。此外，在至少一个非限制性实施例中，混合物的液体含量可不大于约75重量％，例如不大于约70重量％，不大于约65重量％，不大于约62重量％，或甚至不大于约60重量％。应了解，混合物101中的液体含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
此外，为了有利于加工和形成根据本文实施例的成形磨粒，混合物101可具有特定的储能模量。例如，混合物101可具有为至少约1x104Pa、例如至少约4x104Pa或甚至至少约5x104Pa的储能模量。然而，在至少一个非限制性实施例中，混合物101可具有不大于约1x107Pa、例如不大于约2x106Pa的储能模量。应了解，混合物101的储能模量可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
可使用具有Peltier板温度控制系统的ARES或AR-G2旋转流变仪，经由平行板系统测量储能模量。为了测试，混合物101可在两个板之间的间隙内挤出，所述两个板设定为彼此分离大约8mm。在将凝胶挤出至间隙中之后，将限定间隙的两个板之间的距离降低至2mm，直至混合物101完全填充板之间的间隙。在擦去过量的混合物之后，间隙减小0.1mm，开始测试。测试为使用25-mm平行板且每十进位记录10个点，在6.28rad/s(1Hz)下使用01％至100％之间的应变范围的仪器设置进行的振动应变扫描测试。在测试完成之后1小时内，再次减小间隙0.1mm并重复测试。测试可重复至少6次。第一测试可不同于第二和第三测试。仅应该记录每个试样的来自第二和第三测试的结果。
此外，为了有利于加工和形成根据本文实施例的成形磨粒，混合物101可具有特定的粘度。例如，混合物101可具有为至少约4x103Pa s、至少约5x103Pa s、至少约6x103Pa s、至少约8x103Pa s、至少约10x103Pa s、至少约20x103Pa s、至少约30x103Pa s、至少约40x103Pa s、至少约50x103Pa s、至少约60x103Pa s、至少约65x103Pa s的粘度。在至少一个非限制性实施例中，混合物101可具有不大于约100x103Pa s、不大于约95x103Pa s、不大于约90x103Pa s、或甚至不大于约85x103Pa s的粘度。应了解，混合物101的粘度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。可以与如上所述的储能模量相同的方式测量粘度。
此外，混合物101可形成为具有特定含量的有机材料，以有利于加工和形成根据本文实施例的成形磨粒，所述有机材料包括例如可不同于液体的有机添加剂。一些合适的有机添加剂可包括稳定剂、粘结剂，例如果糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖、UV可固化树脂等。
值得注意的是，本文实施例可使用可不同于在常规形成操作中所用的浆料的混合物101。例如，相比于混合物101内的其他组分，混合物101内的有机材料的含量，特别是上述有机添加剂中的任意者的含量可为较小量。在至少一个实施例中，混合物101可形成为具有相对于混合物101的总重量不大于约30重量％的有机材料。在其他情况下，有机材料的量可更少，例如不大于约15重量％，不大于约10重量％，或甚至不大于约5重量％。而且，在至少一个非限制性实施例中，混合物101内的有机材料的量相对于混合物101的总重量可为至少约0.01重量％，例如至少约0.5重量％。应了解，混合物101中的有机材料的量可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
此外，混合物101可形成为具有特定含量的不同于液体的酸或碱，以有利于加工和形成根据本文实施例的成形磨粒。一些合适的酸或碱可包括硝酸、硫酸、柠檬酸、氯酸、酒石酸、磷酸、硝酸铵、柠檬酸铵。根据一个特定实施例，通过使用硝酸添加剂，混合物101可具有小于约5、更特别地在约2至约4之间的范围内的pH。
图1A的系统150可包括冲模103。如所示，混合物101可在冲模103的内部内提供，并配置为被挤出通过设置于冲模103的一端的模口105。如进一步所示，挤出可包括在混合物101上施加力180(或压力)，以有利于将混合物101挤出通过模口105。系统150一般可被称为丝网印刷工艺。在施加区183内的挤出过程中，丝网151可与带109的一部分直接接触。丝网印刷工艺可包括将混合物101在方向191上从冲模103挤出通过模口105。特别地，丝网印刷工艺可利用丝网151，使得在将混合物101挤出通过模口105后，混合物101可被迫进入丝网151中的开口152内。
根据一个实施例，可在挤出过程中使用特定压力。例如，压力可为至少约10kPa，例如至少约500kPa。而且，在至少一个非限制性实施例中，在挤出过程中所用的压力可不大于约4MPa。应了解，用于挤出混合物101的压力可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。在特定情况下，通过活塞199递送的压力的一致性可有利于成形磨粒改进的加工和形成。值得注意的是，跨过混合物101和跨过冲模103宽度的一致压力的控制递送可有利于成形磨粒改进的加工控制和改进的尺寸特征。
简要地参考图1B，示出了丝网151的一部分。如所示，丝网151可包括开口152，并且更特别地，包括延伸穿过丝网151的体积的多个开口152。根据一个实施例，开口152可具有如在由丝网的长度(l)和宽度(w)限定的平面中观察的二维形状，所述二维形状包括多种形状例如多边形、椭圆形、数字、希腊字母文字、拉丁字母文字、俄语字母字符、包括多边形形状的组合的复杂形状及其组合。在特定情况下，开口152可具有二维多边形形状，例如三角形、矩形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形及其组合。
如进一步所示，丝网151可具有以相对于彼此的特定方式取向的开口152。如所示并根据一个实施例，开口152各自可具有相对于彼此基本上相同的取向，以及相对于丝网表面基本上相同的取向。例如，开口152各自可具有第一边缘154，所述第一边缘154限定关于开口152的第一行156的第一平面155，所述开口152侧向延伸跨过丝网151的横轴158。第一平面155可在基本上垂直于丝网151的纵轴157的方向上延伸。
此外，开口152的第一行156可相对于平移方向取向，以有利于成形磨粒的特定加工和控制形成。例如，开口152可排列在丝网151上，使得第一行156的第一平面155限定相对于平移方向171的角度。如所示，第一平面155可限定基本上垂直于平移方向171的角度。而且，应了解，在一个实施例中，第一行156可由第一平面155限定，所述第一平面155限定相对于平移方向的不同角度，包括例如锐角或钝角。而且，应了解，开口152可不一定排列成行。开口152可以相对于彼此的特定有序分布例如以二维图案的形式排列在丝网151上。作为另外一种选择，开口可以随机方式排列在丝网151上。
图1C包括根据一个实施例，在脱离点处图1B的丝网的一部分的图示。如所示，丝网151可包括相对于脱离点160具有特定取向的开口152，在所述脱离点160中所述丝网151与带109分离。在脱离点160处开口152相对于平移方向171的控制取向可有利于控制成形磨粒的特定特征。例如，根据图1C的所示实施例，丝网151和带109的分离可在开口152的第一行154的第一边缘154处起始，并且可在开口152各自相对第一边缘154的点159处完成。
这种取向可有利于形成具有某些特征的成形磨粒。图2A包括根据一个实施例形成的成形磨粒的侧视图。值得注意的是，成形磨粒200代表由如图1B所示的开口取向形成的粒子。根据一个实施例，粒子200可在由开口152的第一拐角174形成并对应于该第一拐角174的第一拐角254处具有第一高度(h1)，所述第一高度(h1)大于在由开口152的拐角159形成并对应于该拐角159的第二拐角259处的粒子第二高度(h2)。
应了解，可利用丝网的开口152相对于平移方向171、横轴158和纵轴157的其他取向，所述其他取向可有利于形成磨粒的独特特征。例如，图1D包括根据一个实施例的丝网的一部分的俯视图。如所示，开口152可以相对于平移方向171的相对方向取向，如图1B中所示的开口。值得注意的是，开口152可这样取向，使得在脱离点处，丝网151与带109的分离可在开口152与边缘154相对的点159处起始。
图2B包括根据一个实施例形成的成形磨粒的侧视图。值得注意的是，成形磨粒210代表由如图1D所示的开口取向形成的粒子。根据一个实施例，粒子210可在由开口152的第一拐角159形成并对应于该第一拐角159的第一拐角259处具有第一高度(h1)，所述第一高度(h1)大于在由开口152的拐角174形成并对应于该拐角174的第二拐角254处的粒子第二高度(h2)。
图1E包括根据另一个实施例的丝网的一部分的俯视图。如所示，开口152可具有混合取向，使得在行156内的开口152各自可具有交替取向。例如，行156的开口152的第一部分186可具有相对于横轴158、纵轴157和/或平移方向171的第一取向。此外，如所示，行156的开口152的第二部分187可具有相对于横轴158、纵轴157和/或平移方向171的不同于第一取向的第二取向。
而且，应了解，开口152可具有相对于彼此以及相对于横轴158、纵轴157和/或平移方向171的其他取向。图1F包括根据另一个实施例的丝网的一部分的俯视图。如所示，开口152可具有混合取向，使得在行156内的开口152各自可具有相对于在行156内的至少一个其他开口的不同取向，并且更特别地，具有相对于在行156内的开口组合的不同取向。开口相对于横轴158、纵轴157和/或平移方向171的控制取向，可有利于形成具有本文实施例中所述的各种预定特征的成形磨粒的批料。
再次参考图1A，在迫使混合物101通过模口105并迫使混合物101的一部分通过丝网151的开口152后，前体成形磨粒123可印刷在设置在丝网151下的带109上。根据一个特定实施例，前体成形磨粒123可具有基本上复制开口152的形状的形状。值得注意的是，混合物101可以快速方式被迫通过丝网，使得在开口152内的混合物101的平均停留时间可小于约2分钟、小于约1分钟、小于约40秒或甚至小于约20秒。在特定非限制性实施例中，混合物101在当它行进通过丝网开口152时的印刷过程中可基本上不改变，因此不经历来自原始混合物的组分量的变化，并且在丝网151的开口152中可不经历明显干燥。
另外，系统151可包括在施加区183内的底部平台198。在形成成形磨粒的过程期间，带109可在底部平台198上行进，这可提供用于形成的合适基材。此外，底部平台198可具有与带109直接接触的上表面，所述上表面具有特定几何形状和/或尺寸(例如平面度、表面粗糙度等)，这可有利于成形磨粒的尺寸特征的改进控制。
在系统150的操作期间，丝网151可在方向153上平移，而带109至少在施加区183内可在与方向153基本上相似的方向110上平移，以有利于连续印刷操作。像这样，前体成形磨粒153可印刷到带109上并沿着带平移，以经历进一步加工。应当理解进一步加工可包括在本文实施例中所述的过程，包括例如成形、施加其他材料(例如掺杂剂材料)、干燥等。
在一些实施例中，带109和/或丝网151可在将混合物101挤出通过模口105的同时平移。如系统100中所示，混合物101可在方向191上挤出。带109和/或丝网151的平移方向110可相对于混合物的挤出方向191成角度。尽管平移方向110与挤出方向191之间的角度显示为在系统100中基本上正交，但也预期其他角度，包括例如锐角或钝角。此外，尽管混合物101显示为在相对于带109和/或丝网151的平移方向110成角度的方向191上挤出，但在可替代实施例中，带109、和/或丝网151和混合物101可在基本上相同的方向上挤出。
带109和/或丝网151可以特定速率平移，以有利于加工。例如，带109和/或丝网151可以至少约3cm/s的速率平移。在其他实施例中，带109和/或丝网151的平移速率可更大，例如至少约4cm/s，至少约6cm/s，至少约8cm/s，或甚至至少约10cm/s。而且，在至少一个非限制性实施例中，带109可以以不大于约5cm/s、不大于约1cm/s、或甚至不大于约0.5cm/s的速率在方向110上平移。应了解，带109和/或丝网151可以在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的速率平移，并且此外，可以相对于彼此基本上相同的速率平移。
对于根据本文实施例的某些过程，相比于在方向191上的混合物101的挤出速率，可控制带109的平移速率，以有利于适当的加工。
在混合物101挤出通过模口105之后，可在附接至冲模103的表面的刀口107的下方沿着带109平移混合物101。刀口107可限定在冲模103前缘处的区域，所述区域有利于混合物101移位到丝网151的开口152内。
可控制某些加工参数，以有利于本文描述的前体成形磨粒123和最终形成的成形磨粒的特征。一些示例性工艺参数可包括脱离距离197、混合物的粘度、混合物的储能模量、底部平台的机械性能、底部平台的几何形状和尺寸特征、丝网的厚度、丝网的刚性、混合物的固体含量、混合物的载体含量、脱离角度、平移速度、温度、脱模剂的含量、对混合物施加的压力、带的速度及其组合。
根据一个实施例，一种特定工艺参数可包括控制在填充位置和脱离位置之间的脱离距离197。特别地，脱离距离197可为在冲模103的端部以及丝网151和带109间的起始分离点之间的带平移方向的方向上测量的距离。根据一个实施例，控制脱离距离197可影响前体成形磨粒123或最终形成的成形磨粒的至少一个尺寸特征。此外，控制脱离距离197可影响尺寸特征的组合。示例性尺寸特征可包括长度、宽度、内部高度(hi)、内部高度变化(Vhi)、高度差、轮廓比、飞边指数、凹进指数、倾角及其组合。
根据一个实施例，脱离距离197可不大于丝网151的长度。在其他情况下，脱离距离197可不大于丝网151的宽度。而且，在一个特定实施例中，脱离距离197可不大于丝网151中的开口152的最大尺寸10倍。例如，开口152可具有三角形形状，如图1B所示，并且脱离距离197可不大于限定三角形形状的开口152一侧的长度10倍。在其他情况下，脱离距离197可更小，例如不大于丝网151中的开口152的最大尺寸约8倍，例如不大于约5倍、不大于约3倍、不大于约2倍、或甚至不大于丝网151中的开口152的最大尺寸。
在更特别的情况下，脱离距离197可不大于约30mm，例如不大于约20mm，或甚至不大于约10mm。对于至少一个实施例，脱离距离可基本上为零，并且更特别地，可实际上为零。因此，混合物101可设置在施加区183内的开口内，并且丝网151和带109可在冲模103的端部处或甚至在冲模103的端部前彼此分离。
根据一种特定成型方法，脱离距离197可实际上为零，这可有利于基本上同时的开口152由混合物101的填充，以及带109和丝网151之间的分离。例如，在丝网151和带109经过冲模103的端部并离开施加区183前，丝网151和带109的分离可起始。在更特定的实施例中，丝网151和带109之间的分离可在开口152由混合物101填充后立即，在离开施加区183前且在丝网151位于冲模下的同时起始。在另外一个实施例中，丝网151和带109之间的分离可在混合物101置于丝网151的开口152内的同时起始。在可替代实施例中，丝网151和带109之间的分离可在混合物101置于丝网151的开口152内之前起始。例如，在开口152经过模口105下之前，带109和丝网151分离，使得在混合物被迫进入开口152内的同时，在带109和丝网151之间存在间隙。参见例如，证实印刷操作的图11，其中脱离距离197基本上为零，并且带109和丝网151之间的分离在经过模口105下之前起始。此外，应了解，带109和丝网151的分离可在进入施加区183(由冲模103前缘限定)前发生，使得脱离距离可为负值。
控制脱离距离197可有利于具有改进的尺寸特征和改进的尺寸公差(例如低尺寸特征可变性)的成形磨粒的控制形成。例如，降低脱离距离197与其他控制加工参数组合可有利于具有更大的内部高度(hi)值的成形磨粒的改进形成。
另外，如图11所示，控制在带109的表面和丝网151的下表面198之间的分离高度196可有利于具有改进的尺寸特征和改进的尺寸公差(例如低尺寸特征可变性)的成形磨粒的控制形成。分离高度196可涉及丝网151的厚度、带109和冲模103之间的距离及其组合。此外，前体成形磨粒123的一个或多个尺寸特征(例如内部高度)可通过控制分离高度196和丝网151的厚度加以控制。图11示出了印刷操作，其中脱离距离197基本上为零，并且带109和丝网151之间的分离在带109和丝网151经过模口105下之前起始。更特别地，带109和丝网151之间的脱离在带109和丝网151进入施加区183并经过冲模103前缘下时起始。而且，应了解，在一些实施例中，带109和丝网151的分离可在带109和丝网151进入施加区183(由冲模103前缘限定)前发生，使得脱离距离197可为负值。
在特定情况下，丝网151可具有不大于700微米的平均厚度，例如不大于约690微米、不大于约680微米、不大于约670微米、不大于约650微米、或不大于约640微米。而且，丝网的平均厚度可为至少约100微米，例如至少约300微米，或甚至至少约400微米。
在一个实施例中，控制过程可包括多步过程，所述多步过程可包括测量、计算、调整及其组合。这种过程可施加于工艺参数、尺寸特征、尺寸特征的组合及其组合。例如，在一个实施例中，控制可包括测量一个或多个尺寸特征，基于测量一个或多个尺寸特征的方法计算一个或多个值，并且基于一个或多个计算的值调整一种或多种工艺参数(例如，脱离距离197)。
控制过程且特别是测量、计算和调整过程中的任一种可在过程操作之前、之后或过程中完成，以形成成形磨粒。在一个特定实施例中，控制过程可为连续过程，其中测量一个或多个尺寸特征，并响应测量的尺寸特征改变(即，调整)一种或多种工艺参数。例如，控制过程可包括测量尺寸特征，例如前体成形磨粒123的高度差，计算前体成形磨粒123的高度值差异，并且改变脱离距离197，以改变前体成形磨粒123的高度值差异。
再次参考图1，在将混合物101挤入丝网151的开口152内之后，带109和丝网151可平移到脱离区185，带109和丝网151可在其中分离，以有利于前体成形磨粒123的形成。根据一个实施例，丝网151和带109可以特定脱离角度在脱离区185内彼此分离。
事实上，如所示，前体成形磨粒123可平移通过一系列区，在其中可进行各种处理过程。一些合适的示例性处理过程可包括干燥、加热、固化、反应、放射、混合、搅拌、搅动、平坦化、煅烧、烧结、粉碎、筛分、掺杂及其组合。根据一个实施例，前体成形磨粒123可平移通过任选的成形区113，粒子的至少一个外表面可在其中如本文实施例中所述成形。此外，前体成形磨粒123可平移通过施加区131，在其中掺杂剂材料可如本文实施例中所述施加于粒子的至少一个外表面。并且进一步地，前体成形磨粒123可在带109上平移通过后成型区125，如本文实施例中所述，在其中可对前体成形磨粒123进行各种过程包括例如干燥。
施加区131可用于将材料施加于前体成形磨粒123的外表面。根据一个实施例，掺杂剂材料可施加于前体成形磨粒123。更特别地，如图1所示，施加区131可定位在成型区125之后。像这样，施加掺杂剂材料的过程可对前体成形磨粒123完成。然而，应了解，施加区131可定位在系统100内的其他位置中。例如，施加掺杂剂材料的过程可在形成前体成形磨粒123前完成。在本文更详细地描述的另外其他情况下，施加掺杂剂材料的过程可与形成前体成形磨粒123的过程同时进行。
在施加区131内，掺杂剂材料可利用各种方法施加，所述方法包括例如喷雾、浸渍、沉积、浸没、转移、打孔、切割、压榨、破碎及其任何组合。在特定情况下，施加区131可利用喷嘴或喷嘴132和133的组合，以将掺杂剂材料喷雾到前体成形磨粒123上。
根据一个实施例，施加掺杂剂材料可包括施加特定材料例如前体。在特定情况下，前体可为包括待掺入最终形成的成形磨粒内的掺杂剂材料的盐。例如，金属盐可包括其为掺杂剂材料的前体的元素或化合物。应了解，盐材料可采取液体形式，例如在包含盐和液体载体的分散体中。盐可包括氮，并且更特别地，可包括硝酸盐。在其他实施例中，盐可为氯化物、硫酸盐、磷酸盐及其组合。在一个实施例中，盐可包括金属硝酸盐，并且更特别地，基本上由金属硝酸盐组成。
在一个实施例中，掺杂剂材料可包括元素或化合物，例如碱金属元素、碱土金属元素、稀土元素、铪、锆、铌、钽、钼、钒或其组合。在一个特定实施例中，掺杂剂材料包括诸如如下的元素或包括诸如如下的元素的化合物：锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、钪、钇、镧、铯、镨、铌、铪、锆、钽、钼、钒、铬、钴、铁、锗、锰、镍、钛、锌及其组合。
在特定情况下，施加掺杂剂材料的过程可包括掺杂剂材料在前体成形磨粒123的外表面上的选择放置。例如，施加掺杂剂材料的过程可包括将掺杂剂材料施加于前体成形磨粒123的上表面或底表面。在另外一个实施例中，前体成形磨粒123的一个或多个侧表面可进行处理，使得对其施加掺杂剂材料。应了解，各种方法可用于将掺杂剂材料施加于前体成形磨粒123的各种外表面。例如，喷雾过程可用于将掺杂剂材料施加于前体成形磨粒123的上表面或侧表面。而且，在可替代实施例中，通过例如浸没、沉积、浸渍或其组合的过程，可将掺杂剂材料施加于前体成形磨粒123的底表面。应了解，带109的表面可用掺杂剂材料进行处理，以有利于掺杂剂材料转移至前体成形磨粒123的底表面。
在形成前体成形磨粒123之后，可使粒子平移通过后成型(post-forming)区125。各种过程可在后成型区125中进行，包括前体成形磨粒123的处理。在一个实施例中，后成型区125可包括加热过程，其中可干燥前体成形磨粒123。干燥可包括去除特定含量的材料(包括挥发物，例如水)。根据一个实施例，干燥过程可在不大于约300℃、例如不大于约280℃或甚至不大于约250℃的干燥温度下进行。而且，在一个非限制性实施例中，干燥过程可在为至少约50℃的干燥温度下进行。应了解，干燥温度可在上述最小温度和最大温度中的任意者之间的范围内。此外，前体成形磨粒123可以以特定速率(如至少约0.2英尺/分钟且不大于约8英尺/分钟)平移通过后成型区。
此外，干燥过程可进行特定持续时间。例如，干燥过程可不大于约6小时。
在前体成形磨粒123平移通过后成型区125之后，可从带109上移出前体成形磨粒123。前体成形磨粒123可在料箱127中收集以用于进一步加工。
根据一个实施例，形成成形磨粒的过程还可包括烧结过程。对于本文实施例的某些过程，可在从带109上收集前体成形磨粒123之后进行烧结。作为另外一种选择，烧结可为在前体成形磨粒123处于带上的同时进行的过程。前体成形磨粒123的烧结可用于将通常为未处理状态的粒子致密化。在一个特定情况下，烧结过程可有利于形成陶瓷材料的高温相。例如，在一个实施例中，可烧结前体成形磨粒123，使得形成氧化铝的高温相，例如α氧化铝。在一种情况下，成形磨粒包含相对于粒子总重量为至少约90重量％的α氧化铝。在其他情况下，α氧化铝的含量可更大，使得成形磨粒可基本上由α氧化铝组成。
另外，成形磨粒的本体可具有特定二维形状。例如，当在由长度和宽度限定的平面中观察时，本体可具有二维形状：多边形形状、椭圆形形状、数字、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄语字母字符、使用多边形形状的组合的复杂形状及其组合。特定的多边形形状包括三角形、矩形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、它们的任意组合。
图3A包括根据一个实施例的磨粒的透视图图示。另外，图3B包括图3A的磨粒的横截面图示。本体301包括上表面303、与上表面303相对的底部主表面304。上表面303和底表面304可由侧表面305、306和307彼此分隔。如所示，当在上表面303的平面中观察时，成形磨粒300的本体301可具有大致三角形形状。特别地，本体301可具有如图3B所示的长度(Lmiddle)，所述长度(Lmiddle)可在本体301的底表面304处测量，并从拐角313延伸通过本体301的中点381至本体的相对边缘314处的中点。作为另外一种选择，本体可由第二长度或轮廓长度(Lp)限定，所述第二长度或轮廓长度(Lp)为来自上表面303处的侧视图的从第一拐角313到相邻拐角312的本体尺寸的量度。值得注意的是，Lmiddle的尺寸可为限定拐角处的高度(hc)与相对于拐角的中点边缘处的高度(hm)之间的距离的长度。尺寸Lp可为限定h1与h2之间的距离的沿着粒子的边的轮廓长度(如图2A和2B所示，由侧视图可见的)。本文对长度的提及可为对或Lmiddle或Lp的提及。
本体301还可包括宽度(w)，所述宽度(w)为本体的最长尺寸并沿着侧面延伸。成形磨粒还可包括高度(h)，所述高度(h)可为在由本体301的侧表面限定的方向上在垂直于长度和宽度的方向上延伸的成形磨粒的尺寸。值得注意的是，如在本文更详细地描述，取决于本体的位置，本体301可由各种高度限定。在具体情况下，宽度可大于或等于长度，长度可大于或等于高度，且宽度可大于或等于高度。
此外，本文对任何尺寸特征(例如h1、h2、hi、w、Lmiddle、Lp等)以及尺寸特征的变化的提及可为对批料的单个粒子的尺寸、源自来自批料的至少第一部分的粒子的合适取样的分析的中值或平均值的提及。除非明确指出，否则本文对尺寸特征的提及可被认为是对中值的提及，所述中值基于源自合适数量的粒子批料粒子的样品量(sample size)的统计显著值。值得注意的是，对于本文的某些实施例，样品量可包括至少40个从粒子批料中无规选择的粒子。粒子批料可为从单个工艺过程中收集的一组粒子，并且更特别地可包括一定量的适用于形成商业级研磨产品的成形磨粒，例如至少约20磅的粒子。
根据一个实施例，成形磨粒的本体301可在由拐角313限定的本体的第一区域处具有第一拐角高度(hc)。值得注意的是，拐角313可表示本体301上的最大高度的点，然而，在拐角313处的高度不必表示本体301上的最大高度的点。拐角313可限定为通过结合上表面303和两个侧表面305和307而限定的本体301上的点或区域。本体301还可包括彼此间隔的其他拐角，包括例如拐角311和拐角312。如进一步所示，本体301可包括边缘314、315和316，所述边缘314、315和316可通过拐角311、312和313而彼此分隔。边缘314可由上表面303与侧表面306的相交而限定。边缘315可由在拐角311和313之间的上表面303和侧表面305的相交而限定。边缘316可由在拐角312和313之间的上表面303和侧表面307的相交而限定。
如进一步所示，本体301可在本体的第二端部处包括第二中点高度(hm)，所述本体的第二端部可由边缘314的中点处的区域限定，所述区域可与由拐角313限定的第一端部相对。轴线350可在本体301的两个端部之间延伸。图3B为沿着轴线350的本体301的横截面图示，所述轴线350可沿着拐角313与边缘314的中点之间的长度(Lmiddle)的维度延伸通过本体的中点381。
根据一个实施例，本文实施例的成形磨粒包括例如图3A和3B的粒子可具有平均高度差，所述平均高度差为hc和hm之间的差异的量度。对于本文约定，平均高度差一般鉴定为hc-hm，然而，它限定差异的绝对值，并且应了解，当在边缘314的中点处的本体301的高度大于在拐角313处的高度时，平均高度差可计算为hm-hc。更特别地，可基于来自合适样品量的多个成形磨粒，例如至少40个来自如本文定义的批料的粒子，来计算平均高度差。粒子的高度hc和hm可使用STIL(Sciences et Techniques Industrielles dela Lumiere-法国)Micro Measure 3D表面轮廓仪(白光(LED)色差技术)测量，且平均高度差可基于来自样品的hc和hm的平均值而计算得到。
如图3B所示，在一个特定实施例中，成形磨粒的本体301可具有在本体的不同位置处的平均高度差。本体可具有为至少约20微米的平均高度差，所述平均高度差可为第一拐角高度(hc)与第二中点高度(hm)之间的[hc-hm]的绝对值。应了解，当在边缘中点处的本体301的高度大于在相对拐角处的高度时，平均高度差可计算为hm-hc。在其他情况下，平均高度差[hc-hm]可为至少约25微米、至少约30微米、至少约36微米、至少约40微米、至少约60微米，例如至少约65微米、至少约70微米、至少约75微米、至少约80微米、至少约90微米、或甚至至少约100微米，在一个非限制性实施例中，平均高度差可不大于约300微米，例如不大于约250微米、不大于约220微米，或甚至不大于约180微米。应了解，平均高度差可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解，平均高度差可基于hc的平均值。例如，在拐角处的本体的平均高度(Ahc)可通过测量在所有拐角处的本体高度并将值平均而计算得到，并可不同于在一个拐角处的高度的单个值(hc)。因此，平均高度差可通过等式[Ahc-hi]的绝对值而给出。此外，应了解，可使用由来自成形磨粒批料的合适的样品量而计算得到的中值内部高度(Mhi)以及在样品量所有粒子的拐角处的平均高度来计算平均高度差。因此，平均高度差可通过等式[Ahc-Mhi]的绝对值而给出。
在特定情况下，本体301可形成为具有至少1∶1的值的第一纵横比，所述第一纵横比是表示为宽度∶长度的比例。在其他情况下，可形成本体，使得第一纵横比(w∶l)为至少约1.5∶1，例如至少约2∶1、至少约4∶1、或甚至至少约5∶1。而且，在其他情况下，可形成磨粒，使得本体具有的第一纵横比不大于约10∶1，例如不大于9∶1、不大于约8∶1、或甚至不大于约5∶1。应了解，本体301可具有在上述比例中的任意者之间的范围内的第一纵横比。此外，应了解，本文对高度的提及是磨粒可测量的最大高度。下文将描述磨粒可在磨粒100的本体101内的不同位置处具有不同高度。
除第一纵横比之外，可形成磨粒，使得本体301包含可限定为长度∶高度比的第二纵横比，其中所述高度为内部中值高度(Mhi)。在某些情况下，第二纵横比可在约5∶1至约1∶3之间、例如在约4∶1至约1∶2之间或甚至在约3∶1至约1∶2之间的范围内。
根据另一个实施例，可形成磨粒，使得本体301包含通过比例宽度∶高度限定的第三纵横比，其中所述高度为内部中值高度(Mhi)。本体101的第三纵横比可在约10∶1至约1.5∶1、例如8∶1至约1.5∶1、例如约6∶1至约1.5∶1、或甚至约4∶1至约1.5∶1的范围内。
根据一个实施例，成形磨粒的本体301可具有可有利于改进性能的特定尺寸。例如，在一种情况下，本体可具有内部高度(hi)，所述内部高度(hi)可为如沿着任意拐角与本体上的相对中点边缘之间的维度所测得的本体高度的最小尺寸。在其中本体为大致三角形二维形状的特定情况下，内部高度(hi)可为在三个拐角中的每一个与相对中点边缘之间进行的三次测量的本体高度(即底表面304与上表面303之间的量度)的最小尺寸。成形磨粒的本体的内部高度(hi)示于图3B中。根据一个实施例，内部高度(hi)可为宽度(w)的至少约28％。任意粒子的高度(hi)可通过如下方式测得：将成形磨粒切片或固定并碾磨，并且以足以确定本体301的内部内的最小高度(hi)的方式(例如光学显微镜或SEM)观察。在一个特定实施例中，高度(hi)可为宽度的至少约29％，例如本体宽度的至少约30％或甚至至少约33％。对于一个非限制性实施例，本体的高度(hi)可不大于宽度的约80％，例如不大于宽度的约76％、不大于约73％、不大于约70％、不大于约68％、不大于宽度的约56％、不大于宽度的约48％、或甚至不大于宽度的约40％。应了解，本体的高度(hi)可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
可制造成形磨粒的批料，其中可控制中值内部高度值(Mhi)，这可有利于改进的性能。特别地，批料的中值内部高度(hi)可以以与如上所述相同的方式而与批料的成形磨粒的中值宽度相关。值得注意的是，中值内部高度(Mhi)可为批料的成形磨粒的的中值宽度的至少约28％，例如至少约29％，至少约30％或甚至至少约33％。对于一个非限制性实施例，本体的中值内部高度(Mhi)可不大于宽度的约80％，例如不大于约76％、不大于约73％、不大于约70％、不大于约68％、不大于宽度的约56％、不大于宽度的约48％、或甚至不大于中值宽度的约40％。应了解，本体的中值内部高度(Mhi)可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
此外，由于可有利于改进性能的本文实施例的某些加工参数，成形磨粒的批料可显示出改进的尺寸均匀性。例如，根据一个实施例，成形磨粒可具有内部高度变化(Vhi)，所述内部高度变化(Vhi)可计算为来自批料的粒子的合适样品量的内部高度(hi)的标准差。根据一个实施例，内部高度变化可不大于约70微米，例如不大于约65微米、不大于约60微米、不大于约58微米、不大于约56微米、不大于约54微米、不大于约52微米、不大于约50微米、不大于约48微米、不大于约46微米、不大于约44微米、不大于约42微米、不大于约40微米、不大于约38微米。在一个非限制性实施例中，内部高度变化(Vhi)可为至少约0.1微米，例如至少约1微米或甚至至少约2微米。应了解，批料的成形磨粒的内部高度变化可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
对于另一个实施例，成形磨粒的本体可具有为至少约400微米的内部高度(hi)。更特别地，高度可为至少约450微米，例如至少约475微米，或甚至至少约500微米。在又一非限制性实施例中，本体的高度可不大于约3mm，例如不大于约2mm、不大于约1.5mm、不大于约1mm、不大于约800微米。应了解，本体的高度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上值的范围可代表成形磨粒的批料的中值内部高度(Mhi)值。
对于本文的某些实施例，成形磨粒的本体可具有特定尺寸，包括例如宽度之长度，长度之高度和宽度之高度。更特别地，成形磨粒的本体可具有为至少约600微米、例如至少约700微米、至少约800微米、或甚至至少约900微米的宽度(w)。在一个非限制性的情况下，本体可具有不大于约4mm、例如不大于约3mm、不大于约2.5mm、或甚至不大于约2mm的宽度。应了解，本体的宽度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上值的范围可代表成形磨粒的批料的中值宽度(Mw)。
成形磨粒的本体可具有特定尺寸，包括例如为至少约0.4mm、例如至少约0.6mm、至少约0.8mm、或甚至至少约0.9mm的长度(L middle或Lp)。而且，对于至少一个非限制性实施例，本体可具有不大于约4mm、例如不大于约3mm、不大于约2.5mm、或甚至不大于约2mm的长度。应了解，本体的长度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上值的范围可代表中值长度(Ml)，其可更特别地为成形磨粒的批料的中值中间长度(MLmiddle)或中值轮廓长度(MLp)。
成形磨粒的批料可显示出可有利于改进性能的特定宽度变化(Vw)。宽度变化可计算为来自批料的无规选择的成形磨粒的合适样品量的宽度(w)的标准差。根据一个实施例，宽度变化(Vw)可不大于约0.9mm，例如不大于约0.8mm、不大于约0.7mm、不大于约0.6mm、不大于约0.5mm、不大于约0.4mm、不大于约0.3mm、不大于约0.28mm、不大于约0.25mm、不大于约0.22mm、不大于约0.2mm、不大于约0.18mm、不大于约0.17mm、不大于约0.16mm、不大于约0.15mm、不大于约0.14mm、不大于约0.13mm、不大于约0.12mm、不大于约0.11mm、不大于约0.10mm、或甚至不大于约0.09mm。在一个非限制性实施例中，宽度变化(Vw)可为至少约0.001mm，例如至少约0.01mm或甚至至少约0.02mm。应了解，批料的成形磨粒的宽度变化可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
成形磨粒的批料可显示出可有利于改进性能的特定长度变化(Vl)。长度变化可计算为来自批料的无规选择的成形磨粒的合适样品量的长度(l)的标准差。根据一个实施例，长度变化(Vl)可不大于约0.9mm，例如不大于约0.8mm、不大于约0.7mm、不大于约0.6mm、不大于约0.5mm、不大于约0.4mm、不大于约0.3mm、不大于约0.28mm、不大于约0.25mm、不大于约0.22mm、不大于约0.2mm、不大于约0.18mm、不大于约0.17mm、不大于约0.16mm、不大于约0.15mm、不大于约0.14mm、不大于约0.13mm、不大于约0.12mm、不大于约0.11mm、不大于约0.10mm、或甚至不大于约0.09mm。在一个非限制性实施例中，长度变化(Vl)可为至少约0.001mm，例如至少约0.01mm或甚至至少约0.02mm。应了解，批料的成形磨粒的长度变化可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
成形磨粒可具有本体，所述本体具有特定量的凹进，其中凹进值(d)可限定为拐角处的本体的平均高度(Ahc)相比于内部处的本体的高度的最小尺寸(hi)之间的比例。拐角处的本体的平均高度(Ahc)可通过测量在所有拐角处的本体高度并将值平均而计算得到，并可不同于在一个拐角处的高度的单个值(hc)。在拐角处或在内部处的本体的平均高度可使用STIL(Sciences etTechniques Industrielles de la Lumiere-法国)Micro Measure 3D表面轮廓仪(白光(LED)色差技术)测量。或者，凹进可基于由来自批料的粒子的合适取样而计算得到的拐角处的粒子的中值高度(Mhc)。同样，内部高度(hi)可为源自来自批料的成形磨粒的合适取样的中值内部高度(Mhi)。根据一个实施例，凹进值(d)可不大于约2，例如不大于约1.9、不大于约1.8、不大于约1.7、不大于约1.6、或甚至不大于约1.5。而且，在至少一个非限制性实施例中，凹进值(d)可为至少约0.9，例如至少约1.0。应了解，凹进比例可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上凹进值可代表成形磨粒的批料的中值凹进值(Md)。
本文实施例的成形磨粒(包括例如图3A的粒子的本体301)可具有限定底部面积(Ab)的底表面304。在特定情况下，底表面304可为本体301的最大表面。底表面可具有比上表面303的表面积更大的限定为底部面积(Ab)的表面积。另外，本体301可具有限定垂直于底部面积并延伸通过粒子的中点381的平面面积的横截面中点面积(Am)。在某些情况下，本体301可具有不大于约6的底部面积/中点面积的面积比(Ab/Am)。在更特别的情况下，面积比可不大于约5.5，例如不大于约5，不大于约4.5，不大于约4，不大于约3.5，或甚至不大于约3。而且，在一个非限制性实施例中，面积比可为至少约1.1，例如至少约1.3，或甚至至少约1.8。应了解，面积比可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上面积比可代表成形磨粒的批料的中值面积比。
此外，本文实施例的成形磨粒包括例如图3B的粒子可具有不大于约0.3的标准化高度差。标准化高度差可通过等式[(hc-hm)/(hi)]的绝对值限定。在其他实施例中，标准化高度差可不大于约0.26，例如不大于约0.22，或甚至不大于约0.19，不大于约0.15，例如不大于约0.1，或甚至不大于约0.08，不大于约0.05，例如不大于约0.03，或甚至不大于约0.01，不大于约0.009，例如不大于约0.008，或甚至不大于约0.006。而且，在一个特定实施例中，标准化高度差可为至少约0.001，例如至少约0.002，或甚至至少约0.003，至少约0.005，例如至少约0.008，或甚至至少约0.01，至少约0.04，例如至少约0.05，或甚至至少约0.06。应了解标准化高度差可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解上述标准化高度值可代表成形磨粒的批料的中值标准化高度值。
在另一种情况下，本体可具有为至少约0.0001的轮廓比，其中所述轮廓比定义为成形磨粒的平均高度差[hc-hm]与长度(Lmiddle)的比例，定义为[(hc-hm)/(Lmiddle)]的绝对值。应了解，如图3B所示，本体的长度(Lmiddle)可为跨过本体301的距离。此外，该长度可为由来自如本文定义的成形磨粒的批料的粒子的合适取样计算的平均长度或中值长度。根据一个特定实施例，轮廓比可为至少约0.0002、至少约0.0004、至少约0.0006、至少约0.0008、至少约0.001、至少约0.005、至少约0.008、至少约0.01、至少约0.02、至少约0.03、至少约0.04、至少约0.05、至少约0.06、至少约0.07、至少约0.08、或甚至至少约0.09。而且，在一个非限制性实施例中，轮廓比可不大于约0.3，例如不大于约0.2、不大于约0.18、不大于约0.16、或甚至不大于约0.14、不大于约0.1、不大于约0.05、不大于约0.02、或甚至不大于约0.01、不大于约0.008、不大于约0.005、不大于约0.003、或甚至不大于约0.002。应了解轮廓比可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解上述轮廓比可代表成形磨粒的批料的中值轮廓比。
根据另一个实施例，本体可具有特定的倾角，所述倾角可限定为本体的底表面304与侧表面305、306或307之间的角度。例如，倾角可在约1°至约80°之间的范围内。对于本文的其他粒子，倾角可在约5°至55°之间、例如约10°至约50°之间、约15°至约50°之间、或甚至约20°至50°之间的范围内。具有这种倾角的磨粒的形成可改进磨粒100的研磨能力。值得注意的是，倾角可在上述任意两个倾角之间的范围内。
根据另一个实施例，本文的成形磨粒包括例如图3A和3B的粒子可具有在本体301的上表面303中的椭圆形区域317。椭圆形区域317可通过沟槽区域318限定，所述沟槽区域318可在上表面303周围延伸并限定椭圆形区域317。椭圆形区域317可涵盖中点381。此外，认为在上表面中限定的椭圆形区域317可为形成过程的人为产物，并且可由于在根据本文所述方法的成形磨粒形成期间对混合物施加的应力而形成。
可形成成形磨粒，使得本体包括结晶材料，更特别地包括多晶材料。值得注意的是，多晶材料可包括研磨晶粒。在一个实施例中，本体可基本上不含有机材料(包括例如粘结剂)。更特别地，本体可基本上由多晶材料组成。
在一个方面，成形磨粒的本体可为聚集体，所述聚集体包括粘结至彼此以形成磨粒100的本体101的多个磨粒、砂粒和/或晶粒。合适的研磨晶粒可包括氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石及其组合。在特定情况下，研磨晶粒可包括氧化物化合物或络合物，例如氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇、氧化铬、氧化锶、氧化硅及其组合。在一个特定情况下，形成磨粒100，使得形成本体101的研磨晶粒包括氧化铝，更特别地可基本上由氧化铝组成。
包含于本体内的研磨晶粒(即微晶)可具有通常不大于约100微米的平均晶粒尺寸。在其他实施例中，平均晶粒尺寸可更小，例如不大于约80微米，不大于约50微米，不大于约30微米，不大于约20微米，不大于约10微米，或甚至不大于约1微米。而且，包含于本体内的研磨晶粒的平均晶粒尺寸可为至少约0.01微米，例如至少约0.05微米，例如至少约0.08微米，至少约0.1微米，或甚至至少约1微米。应了解，研磨晶粒可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均晶粒尺寸。
根据某些实施例，磨粒可为复合材料制品，所述复合材料制品在本体内包括至少两种不同类型的研磨晶粒。应了解，不同类型的研磨晶粒为相对于彼此具有不同组成的研磨晶粒。例如，可形成本体，使得其包括至少两种不同类型的研磨晶粒，其中两种不同类型的研磨晶粒可为氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石及其组合。
根据一个实施例，磨粒100可具有为至少约100微米的平均粒度，如可在本体101上测得的最大尺寸所测得。实际上，磨粒100可具有为至少约150微米、例如至少约200微米、至少约300微米、至少约400微米、至少约500微米、至少约600微米、至少约700微米、至少约800微米、或甚至至少约900微米的平均粒度。而且，磨粒100可具有不大于约5mm、例如不大于约3mm、不大于约2mm、或甚至不大于约1.5mm的平均粒度。应了解，磨粒100可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均粒度。
本文实施例的成形磨粒可具有可有利于改进的性能的飞边百分比。值得注意的是，当沿着一个边观察时，飞边限定粒子的面积，如图4所示，其中飞边在框402和403内从本体的侧表面延伸。飞边可表示接近本体的上表面和底表面的锥形区域。飞边可测量为如下：沿着包含于在本体的侧表面的最内点(例如421)与侧表面上的最外点(例如422)之间延伸的框内的侧表面的本体的面积的百分比。在一个特定情况下，本体可具有特定含量的飞边，所述含量可为包含于框402和403内的本体的面积相比于包含于框402、403和404内的本体的总面积的百分比。根据一个实施例，本体的飞边百分比(f)可为至少约10％。在另一个实施例中，飞边百分比可更大，例如至少约12％，例如至少约14％，至少约16％，至少约18％，或甚至至少约20％。然而，在一个非限制性实施例中，本体的飞边百分比可为受控的，并且可不大于约45％，例如不大于约40％，或甚至不大于约36％。应了解，本体的飞边百分比可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上飞边百分比可代表成形磨粒的批料的平均飞边百分比或中值飞边百分比。
飞边百分比可通过如下方式测得：以侧面固定成形磨粒，并在侧面观察本体以产生黑白图像，如图4所示。用于此的合适的程序包括ImageJ软件。飞边百分比可通过确定相比于在侧面观察时的本体的总面积(总阴影面积)(包括中心404中和框内的面积)的框402和403中的本体401的面积而计算得到。对于粒子的合适取样，可完成这种程序，以产生平均值、中值和/或标准差值。
根据本文实施例的成形磨粒的批料可显示出改进的尺寸均匀性，如通过来自成形磨粒的合适和统计相关的样品量的尺寸特征的标准差所测得。根据一个实施例，成形磨粒可具有飞边变化(Vf)，所述飞边变化(Vf)可计算为来自批料的粒子的合适样品量的飞边百分比(f)的标准差。根据一个实施例，飞边变化可不大于约5.5％，例如不大于约5.3％，不大于约5％，或不大于约4.8％，不大于约4.6％，或甚至不大于约4.4％，不大于约4.2％，不大于约4％，不大于约3.8％，不大于约3.6％，不大于约3.4％，不大于约3.2％，或甚至不大于约3％。在一个非限制性实施例中，飞边变化(Vf)可为至少约0.1％，例如至少约0.5％，至少约0.8％，或甚至至少约1％。应了解，飞边变化可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
本文实施例的成形磨粒可具有为至少4000的高度(hi)和飞边乘积值(hiF)，其中hiF＝(hi)(f)，“hi”表示如上所述的本体的最小内部高度，且“f”表示飞边百分比。在一个特定情况下，本体的高度和飞边乘积值(hiF)可更大，例如至少约4500微米％，至少约5000微米％，至少约6000微米％，至少约7000微米％，或甚至至少约8000微米％。而且，在一个非限制性实施例中，高度和飞边乘积值可不大于约45000微米％，例如不大于约30000微米％，不大于约25000微米％，不大于约20000微米％，或甚至不大于约18000微米％。应了解，本体的高度和飞边乘积值可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上乘积值可代表成形磨粒的批料的中值乘积值(MhiF)。
本文实施例的成形磨粒可具有如通过等式dF＝(d)(F)计算的凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)，其中dF不大于约90％，“d”表示凹进值，且“f”表示本体的飞边百分比。在一个特定情况下，本体的凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)可不大于约70％，例如不大于约60％，不大于约55％、不大于约48％、不大于约46％、不大于约43％、不大于约40％、不大于约38％、不大于约35％、不大于约33％、不大于约30％、不大于约28％。而且，在一个非限制性实施例中，凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)可为至少约10％，例如至少约15％、至少约16％、至少约17％、至少约18％、至少约19％、至少约20％、至少约22％、至少约24％、或甚至至少约26％。应了解，本体的凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上乘积值可代表成形磨粒的批料的中值乘积值(MdF)。
本文实施例的成形磨粒可具有如通过等式hi/d＝(hi)/(d)计算的高度和凹进比(hi/d)，其中hi/d不大于约1000，“hi”表示如上所述的最小内部高度，且“d”表示本体的凹进。在一个特定情况下，本体的比例(hi/d)可不大于约900微米，不大于约800微米，不大于约700微米，或甚至不大于约650微米，不大于约600微米，或甚至不大于约500微米。而且，在一个非限制性实施例中，比例(hi/d)可为至少约10微米，例如至少约50微米、至少约100微米、至少约150微米、至少约200微米、至少约250微米、或甚至至少约275微米。应了解，本体的比例(hi/d)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。此外，应了解如上高度和凹进比可代表成形磨粒的批料的中值高度和凹进比(Mhi/d)。
成形磨粒的批料可显示出可有利于改进性能的特定高度和飞边乘积值变化(VhiF)。高度和飞边乘积值变化(VhiF)可计算为来自批料的无规选择的成形磨粒的合适样品量的hiF的标准差。根据一个实施例，高度和飞边乘积值变化(VhiF)可不大于约380微米％、不大于约350微米％、不大于约330微米％、不大于约300微米％、不大于约280微米％、不大于约250微米％、不大于约230微米％、不大于约200微米％、不大于约180微米％、不大于约150微米％、不大于约130微米％、不大于约100微米％、不大于约80微米％、不大于约50微米％、不大于约30微米％、不大于约10微米％。在一个非限制性实施例中，高度和飞边乘积值变化(VhiF)可为至少约0.1微米％。应了解，批料的成形磨粒的高度和飞边乘积值变化(VhiF)可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
如本文描述的研磨制品的多个成形磨粒可限定磨粒的批料的第一部分，并且本文实施例中所述的特征可代表存在于成形磨粒的批料的至少第一部分中的特征。此外，根据一个实施例，如本文已描述的控制一种或多种工艺参数还可控制本文实施例的成形磨粒的一个或多个特征的普遍率。批料的任何成形磨粒的一个或多个特征的提供可有利于研磨制品中的粒子的可替代或改进部署，并且还可有利于研磨制品的改进性能或使用。
磨粒的批料的第一部分可包括多个成形磨粒，其中所述多个成形磨粒的粒子各自可具有基本上相同的特征，包括但不限于例如主表面的相同二维形状。其他特征包括本文描述的实施例的特征中的任一个。批料可包括各种含量的第一部分。第一部分可为批料中的粒子总数目的少数部分(例如小于50％以及1％至49％之间的任何整数)，批料的粒子总数目的多数部分(例如50％或更多以及50％至99％之间的任何整数)，或甚至批料的基本上所有粒子(例如99％至100％)。例如，与批料中的粒子总量相比较，批料的第一部分可以少数量或多数量存在。在特定情况下，相对于批料内的部分的总含量，第一部分可以以为至少约1％、例如至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、或甚至至少约70％的量存在。而且，在另一个实施例中，批料可包括相对于批料内的粒子总量的不大于约99％、例如不大于约90％、不大于约80％、不大于约70％、不大于约60％、不大于约50％、不大于约40％、不大于约30％、不大于约20％、不大于约10％、不大于约8％、不大于约6％或甚至不大于约4％的第一部分。批料可包括在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的第一部分的含量。
批料还可包括磨粒的第二部分。磨粒的第二部分可包括稀释剂粒子。批料的第二部分可包括多个磨粒，所述多个磨粒具有不同于第一部分的多个成形磨粒的至少一种研磨特征，包括但不限于例如下述研磨特征：二维形状、平均粒度、粒子颜色、硬度、脆碎度、韧度、密度、比表面积、纵横比、本文实施例的特征中的任一个及其组合。
在某些情况下，批料的第二部分可包括多个成形磨粒，其中第二部分的成形磨粒各自可具有基本上相同的特征，包括但不限于例如主表面的相同二维形状。第二部分可具有本文实施例的一个或多个特征，并且与第一部分的多个成形磨粒相比较，第二部分的粒子的一个或多个特征可为不同的。在某些情况下，批料可包括相对于第一部分更少含量的第二部分，更特别地，批料可包括相对于批料中的粒子的总含量少数含量的第二部分。例如，相对于批料中的粒子的总含量，批料可含有特定含量的第二部分，包括例如不大于约40％，例如不大于约30％，不大于约20％，不大于约10％，不大于约8％，不大于约6％，或甚至不大于约4％。而且，在至少一个非限制性实施例中，相对于批料内的粒子的总含量，批料可含有至少约0.5％、例如至少约1％、至少约2％、至少约3％、至少约4％、至少约10％、至少约15％、或甚至至少约20％的第二部分。应了解，批料可含有在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的第二部分的含量。
而且，在可替代实施例中，批料可包括相对于第一部分更大含量的第二部分，更特别地，批料可包括相对于批料中的粒子的总含量多数含量的第二部分。例如，在至少一个实施例中，相对于批料的粒子的总含量，批料可含有至少约55％、例如至少约60％的第二部分。
应了解，批料可包括另外的部分，包括例如包括具有第三特征的多个成形磨粒的第三部分，所述第三特征可不同于由第一部分和第二部分中任一或两者的粒子共享的特征。批料可包括相对于第二部分和/或第一部分的各种含量的第三部分。与批料中的粒子总数目相比较，相对于第三部分的粒子总数目，第三部分可以少数量或多数量存在于批料中。在特定情况下，第三部分可以不大于批料内的总粒子约40％、例如不大于约30％、不大于约20％、不大于约10％、不大于约8％、不大于约6％、或甚至不大于约4％的量存在。而且，在其他实施例中，相对于批料内的总粒子，批料可包括最小含量的第三部分，例如至少约1％、例如至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、或甚至至少约50％的第三部分。批料可包括在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的第三部分的含量。此外，批料可包括一定含量的稀释剂，即无规形状的磨粒，其存在的量可与本文实施例的部分中的任一种相同。
根据另一个方面，批料的第一部分可具有选自下述的预定分类特征：平均粒子形状、平均粒度、粒子颜色、硬度、脆碎度、韧度、密度、比表面积、本文实施例的一个或多个尺寸特征及其组合。同样地，批料的其他部分中的任一种可根据上述分类特征进行分类。
根据一个实施例，本文成形磨粒可容易地以相对于彼此和背衬的预定取向定向。虽然尚未完全了解，但认为尺寸特征之一或组合负责磨粒的改进定位。根据一个实施例，成形磨粒可以相对于背衬的平坦取向例如图5所示的那种平坦取向定向。在平坦取向中，成形磨粒的底表面304接近于基材501的表面，并且上表面303定向远离配置为接合工件的基材501。
在特定情况下，成形磨粒中的大多数可以预定和侧取向定向。对于本文的某些其他研磨制品，在研磨制品上的多个成形磨粒中的至少约55％可具有预定侧取向。而且，该百分比可更大，例如至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约77％、至少约80％、至少约81％、或甚至至少约82％。并且对于一个非限制性实施例，研磨制品可使用本文成形磨粒形成，其中不大于约99％的成形磨粒的总含量具有预定和侧取向。
如所示，涂覆磨粒500可包括基材501和覆在基材501的表面上面的至少一个粘结层。粘结层可包括底胶(make coat)503和/或复胶(size coat)504。涂覆磨料500还可包括可包含本文实施例的成形磨粒505的研磨颗粒材料510，以及具有无规形状的以稀释剂磨粒形式的第二类型的研磨颗粒材料507，所述研磨颗粒材料507不一定是成形磨粒。底胶503可覆在基材501的表面上面，并且包围成形磨粒505和第二类型的研磨颗粒材料507的至少一部分。复胶504可覆盖并粘合至成形磨粒505和第二类型的研磨颗粒材料507以及底胶503。
根据一个实施例，基材501可包括有机材料、无机材料及其组合。在某些情况下，基材501可包括织造材料。然而，基材501可由非织造材料制得。特别合适的基材材料可包括有机材料，包括聚合物，特别是聚酯、聚氯酯、聚丙烯，聚酰亚胺(如来自杜邦公司(DuPont)的KAPTON)、纸。一些合适的无机材料可包括金属、金属合金，特别是铜箔、铝箔、钢箔及其组合。
聚合物制剂可用于形成各种研磨制品层中的任一层，例如前填料(frontfill)、预复胶(pre-size coat)、底胶、复胶和/或超级胶料涂层(supersizecoat)。当用于形成前填料时，聚合物制剂一般包括聚合物树脂、原纤化纤维(优选以浆的形式)、填料材料及其他任选的添加剂。用于一些前填料实施例的合适制剂可包括诸如下述的材料：酚醛树脂、硅灰石填料、消泡剂、表面活性剂、原纤化纤维以及余量的水。合适的聚合物树脂材料包括选自下述的可固化树脂：可热固化树脂包括酚醛树脂、脲/甲醛树脂、酚醛/乳胶树脂以及这种树脂的组合。其他合适的聚合物树脂材料还包括可放射固化树脂，例如可使用电子束、紫外线辐射或可见光固化的那些树脂，例如环氧树脂、丙烯酸化环氧树脂的丙烯酸化寡聚物、聚酯树脂、丙烯酸化聚氯酯和聚酯丙烯酸酯以及丙烯酸化单体包括单丙烯酸化、多丙烯酸化单体。该制剂还可包含不反应的热塑性树脂粘结剂，所述热塑性树脂粘结剂可通过增强可侵蚀性来增强沉积的研磨复合材料的自锐性特征。这种热塑性树脂的例子包括聚丙二醇、聚乙二醇和聚氧丙烯-聚氧乙烯(polyoxyethene)嵌段共聚物等。在背衬上使用前填料可改进表面的均匀性，用于底胶的合适施加以及成形磨粒以预定取向的改进施加和取向。
底胶503可在单个过程中施用至基材501的表面，或作为另外一种选择，研磨颗粒材料510可与底胶503材料组合，并作为混合物施用至基材501的表面。底胶503的合适的材料可包括有机材料，特别是聚合物材料，包括例如聚酯、环氧树脂、聚氯酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶及其混合物。在一个实施例中，底胶503可包括聚酯树脂。随后可加热经涂覆的基材，以将树脂和磨料颗粒材料固化至基材。通常，在所述固化过程中，可将经涂覆的基材501加热至约100℃至小于约250℃之间的温度。
研磨颗粒材料510可包括根据本文实施例的成形磨粒。在特定情况下，研磨颗粒材料510可包括不同类型的成形磨粒。如本文实施例中所述，不同类型的成形磨粒可在组成、二维形状、三维形状、尺寸及其组合方面彼此不同。如所示，涂覆磨料500可包括具有大致三角形二维形状的成形磨粒505。
其他类型的磨粒507可为不同于成形磨粒505的稀释剂粒子。例如，稀释剂粒子可在组成、二维形状、三维形状、尺寸及其组合方面不同于成形磨粒505。例如，磨粒507可表现具有无规形状的常规压碎研磨砂粒。磨粒507可具有比成形磨粒505的中值粒度更小的中值粒度。
在充分形成具有研磨颗粒材料510的底胶503之后，可形成复胶504，以覆在研磨颗粒材料510上面并将研磨颗粒材料510粘合至适当位置。复胶504可包括有机材料，可基本上由聚合物材料制得，且特别地可使用聚酯、环氧树脂、聚氯酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶及其混合物。
根据另一个实施例，成形磨粒可以预定侧取向例如图6所示的那种侧取向置于背衬上。在特定情况下，研磨制品上的成形磨粒总含量的成形磨粒中的大多数可具有预定和侧取向。在侧取向中，成形磨粒的底表面304与基材的表面间隔开并相对于基材的表面成角度。在特定情况下，底表面304可相对于基材501的表面形成钝角(A)。此外，上表面303与基材501的表面间隔开并相对于基材501的表面成角度，所述角度在特定情况下可限定大致锐角(B)。在侧取向中，侧表面(305、306或307)可接近于基材501的表面，并且更特别地，可与基材501的表面直接接触。
对于本文的某些其他研磨制品，在磨粒上的多个成形磨粒中的至少约55％可具有预定和侧取向。而且，该百分比可更大，例如至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约77％、至少约80％、至少约81％、或甚至至少约82％。并且对于一个非限制性实施例，研磨制品可使用本文成形磨粒形成，其中不大于约99％的成形磨粒的总含量具有预定和侧取向。
为了测定以预定取向的粒子的百分比，使用以下表1的条件运行的CT扫描机获得研磨制品的2D微聚焦x射线图像。x射线2D图像在具有QualityAssurance软件的RB214上进行。样本固定夹具利用具有4”x 4”窗口和”固体金属棒的塑料框架，所述固体金属棒的顶端部分由两个螺钉弄平一半以固定框架。在成像前，将样本夹在框架的一侧上，其中螺钉头面对X射线的入射方向(图1(b))。随后选择在4”x 4”窗口区域内的五个区域用于以120kV/80μA成像。记录每个2D投影连同X射线偏移/增益校正和放大率。
表1
图像随后使用ImageJ程序进行输入并分析，其中根据下表2对不同取向指定值。图14包括根据用于分析在背衬上的成形磨粒取向的一个实施例，代表涂覆磨料的一部分的图像。
表2
随后如下表3中提供的进行三次计算。在进行计算后，可获得每平方厘米向上的晶粒的百分比。
表3
*-这些均就图像的代表面积进行标准化。
+-应用0.5的比例因子，以说明它们并非完全存在于图像中的事实。
根据另一个实施例，成形磨粒可以预定倒转取向例如图7所示的那种倒转取向置于背衬上。在特定情况下，研磨制品上的成形磨粒总含量的成形磨粒中的大多数可具有预定和倒转取向。在倒转取向中，成形磨粒的上表面303可最接近于基材501的表面，并且底表面504可定向远离配置为接合工件的基材501。
对于本文的某些其他研磨制品，在磨粒上的多个成形磨粒中的至少约55％可具有预定、倒转取向。而且，该百分比可更大，例如至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约77％、至少约80％、至少约81％、或甚至至少约82％。并且对于一个非限制性实施例，研磨制品可使用本文成形磨粒形成，其中不大于约99％的成形磨粒的总含量具有预定和倒转取向。
此外，由成形磨粒制备的研磨制品可利用各种含量的成形磨粒。例如，研磨制品可为涂覆的研磨制品，包括以疏涂层(open coat)配置或紧密涂层(closed coat)配置的单层成形磨粒。然而，已相当意外地发现，成形磨粒证实以疏涂层配置的优良结果。例如，多个成形磨粒可限定具有不大于约70个粒子/cm2的成形磨粒涂覆密度的疏涂层研磨产品。在其他情况下，研磨制品每平方厘米的成形磨粒密度可不大于约65个粒子/cm2，例如不大于约60个粒子/cm2、不大于约55个粒子/cm2、或甚至不大于约50个粒子/cm2。而且，在一个非限制性实施例中，使用本文的成形磨粒的疏涂层的涂覆磨粒密度可为至少约5个粒子/cm2、或甚至至少约10个粒子/cm2。应了解，研磨制品每平方厘米的成形磨粒密度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在某些情况下，研磨制品可具有不大于约50％磨粒覆盖制品的外研磨表面的涂层的疏涂层密度。在其他实施例中，相对于研磨表面的总面积，磨粒的涂覆百分比可不大于约40％、不大于约30％、不大于约25％、或甚至不大于约20％。而且，在一个非限制性实施例中，相对于研磨表面的总面积，磨粒的涂覆百分比可为至少约5％，例如至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、或甚至至少约40％。应了解，相对于研磨表面的总面积，成形磨粒的覆盖百分比可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
一些研磨制品可具有相对于背衬长度(例如今)的特定含量的磨粒。例如，在一个实施例中，研磨制品可利用为至少约20磅/今、例如至少约25磅/今或甚至至少约30磅/今的成形磨粒的标准化重量。而且，在一个非限制性实施例中，研磨制品可包括不大于约60磅/今、例如不大于约50磅/今、或甚至不大于约45磅/今的成形磨粒的标准化重量。应了解，本文实施例的研磨制品可利用在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的成形磨粒的标准化重量。当用于研磨制品中时，成形磨粒已证实改进的性能。值得注意的是，本文研磨制品可具有比磨削能的特定半衰期变化。转到图8，提供了比磨削能相对于去除的材料的图的一般化图示，以证实比磨削能的半衰期变化的计算。比磨削能的半衰期变化(SGEhl)可由等式SGEhl＝((SGEf-SGEh)/SGEf)x100％的绝对值进行计算，其中SGEf为研磨制品耗尽时的比磨削能的值，并且SGEh为在研磨制品的半衰期时的比磨削能的值，其中半衰期通过将在SGEf时去除的材料的值除以2进行测定。图8中的一般化例子具有44％的比磨削能的半衰期变化，基于((9-5)/9)x100％的绝对值。
值得注意的是，对于为至少约1英寸3/分钟/英寸的材料去除率，使用本文成形磨粒的研磨制品可具有不大于约8％的比磨削能的半衰期变化。在一个特定实施例中，使用本文成形磨粒的研磨制品可具有不大于约7.5％、不大于约7％、不大于约6.5％、不大于约6％、或甚至不大于约5.5％的比磨削能的半衰期变化。而且，对于某些非限制性实施例，比磨削能的半衰期变化可为至少约0.5％。应了解比磨削能的半衰期变化可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
在一个特定实施例中，使用本文成形磨粒的研磨制品在寿命结束时可具有不大于约3HP分钟/英寸3、例如不大于约2.7HP分钟/英寸3、不大于约2.6HP分钟/英寸3、不大于约2.5HP分钟/英寸3、或甚至不大于约1.8HP分钟/英寸3的比磨削能。而且，对于某些非限制性实施例，在研磨制品寿命结束时的比磨削能可为至少约2.0HP分钟/英寸3、至少约2.1HP分钟/英寸3、至少约2.2HP分钟/英寸3、或甚至至少约2.3HP分钟/英寸3。应了解比磨削能的半衰期变化可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
在一个特定实施例中，使用本文成形磨粒的研磨制品在半衰期时可具有不大于约3HP分钟/英寸3、例如不大于约1.8HP分钟/英寸3、不大于约2.7HP分钟/英寸3的比磨削能。而且，对于某些非限制性实施例，在研磨制品的半衰期时的比磨削能可为至少约2.0HP分钟/英寸3、至少约2.1HP分钟/英寸3、至少约2.2HP分钟/英寸3、或甚至至少约2.25HP分钟/英寸3。应了解比磨削能的半衰期变化可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
值得注意的是，对于为至少约1英寸3/分钟/英寸的材料去除率，使用本文成形磨粒的研磨制品可具有不大于约8％的比磨削能的半衰期变化。在其他情况下，比磨削能的半衰期变化可在更高的材料去除率、例如至少约1.5英寸3/分钟/英寸或至少约2英寸3/分钟/英寸时实现。而且，在一个非限制性实施例中，材料去除率可不大于约20英寸3/分钟/英寸，例如不大于约15英寸3/分钟/英寸，或甚至不大于约10英寸3/分钟/英寸。应了解对于比磨削能的半衰期变化，材料去除率可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在某些情况下，研磨制品可用于特定工件上。合适的示例性工件可包括无机材料、有机材料、天然材料及其组合。根据一个特定实施例，工件可包括金属或金属合金，例如基于铁的材料、基于镍的材料等。在一个实施例中，工件可为钢，并且更特别地，可基本上由不锈钢(例如304不锈钢)组成。
此外，发现与传统观念相反，对于尺寸特征的改进控制，可制备某些反直观的工艺参数。例如，为了维持尺寸控制并形成足够高度的成形磨粒，发现与更厚的丝网相反，使用更薄的丝网有利于形成合适的成形磨粒。在特定情况下，发现丝网厚度与内部高度(hi)比可不大于约2，例如不大于约1.5、不大于约1.4、不大于约1.3、或甚至不大于约1.25。而且，最终形成的成形磨粒的丝网厚度与内部高度(hi)比可为至少约1。
通过改进在用于形成成形磨粒的系统部件之间的对齐和力量平衡，可有利于本文实施例的成形磨粒的某些特征。例如，在模口105处丝网151和丝网151的开口152相对于冲模103的最低表面的控制对齐可有利于本文实施例的成形磨粒的某些特征。这种控制可通过使用相对于丝网151具有一定刚性的底部平台198得到改进，所述底部平台198可帮助丝网151相对于冲模103的合适定位。此外，在丝网151、模口105以及对混合物101的挤出力之间的力平衡可得到控制和平衡，以有利于本文实施例的成形磨粒的特征。在至少一种情况下，配置为与丝网151接触的冲模103的底表面可包括可侵蚀材料，例如聚合物，并且更特别地，含氟聚合物(例如PTFE)，所述可侵蚀材料可有利于冲模103和丝网151之间的力平衡，并形成具有本文所述特征的成形磨粒。
此外，不希望受特定理论束缚，认为至少最小内部高度(hi)和飞边百分比的组合有利于形成具有改进性能的研磨制品，以及特别地，超过现有技术研磨制品的在背衬上的成形磨粒的改进取向(例如以预定侧取向)。
实例1
三种样品用于进行比较碾磨操作。样品S1代表包括本文实施例的磨粒的涂覆磨粒。
使用丝网印刷工艺形成样品S1的成形磨粒。最初制备采取凝胶形式的混合物，包括大约42重量％作为Catapal B由Sasol Corporation商购可得的勃姆石，就本体中的最终α氧化铝含量而言的1重量％亚微米α氧化铝以及2至4重量％的硝酸，其中所述亚微米α氧化铝具有大于120m2/g的BET表面积。将混合物挤出通过模口和具有三角形形状开口的丝网。三角形形状的开口具有2.38mm的边长和大约600微米的深度。在限定开口的丝网内部表面上不提供脱模剂。丝网以大约1英尺/分钟的速率移动，并且以大约10°至40°的角度与下方的带脱离。脱离距离大约为零，并且丝网和带在施加区入口上并在开口由凝胶填充前分离。混合物在开口中的大约停留时间小于10秒。前体成形磨粒在丝网下方的带上形成，并且随后在95℃的温度下干燥大约4-7分钟。将干燥粒子聚集并在1000℃的温度下煅烧10分钟的持续时间，并且随后在大约1300℃的温度下烧结大约30分钟的持续时间。
无规选择的成形磨粒的第一样品得自该批料，并经由使用STIL(Scienceset Techniques Industrielles de la Lumiere-法国)Micro Measure 3D表面轮廓仪(白光(LED)色差技术)进行分析，以测定某些尺寸特征。分析样品的成形磨粒中的每一个并记录尺寸。成形磨粒具有约550微米的中值内部高度、1.3mm的中值宽度、26％的中值飞边百分比、0.07的标准化高度差、1.1的凹进值。
使用标准底胶和复胶制剂，将成形磨粒置于背衬上。大约82％的成形磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
成形磨粒的第二样品(样品S2)根据样品1中提供的方法形成。样品S2代表包括本文实施例的成形磨粒的涂覆磨粒，所述成形磨粒具有约550微米的中值内部高度、1.3mm的中值宽度、26％的中值飞边百分比、0.07的标准化高度差和1.1的凹进值。大约82％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有30磅/今的成形磨粒的标准化重量。
第三样品(CS1)是作为3M984F由3M商购可得的Cubitron II带。大约70％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上。此外，磨粒具有大约262微米的中值内部高度和0.104的标准化高度差。
样品根据下表4中概括的条件进行测试。值得注意的是，对于样品中的每一种(即，S1、S2和CS1)，在每种情况下测试两个试验以获得结果。
表4
图9包括对于常规研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料(以2.3英寸3/分钟英寸的材料去除率)的图。样品S1具有大约3％的比磨削能半衰期。样品S2证实大约0％的比磨削能半衰期。样品CS1证实大约9％的比磨削能半衰期。
图10包括对于常规研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料(以5.9英寸3/分钟英寸的MRR的材料去除率)的图。样品S1具有大约3％的比磨削能半衰期。样品S2证实大约0％的比磨削能半衰期。样品CS1证实大约15％的比磨削能半衰期。
实例2
制备三种样品用于进行比较碾磨操作。样品S3是包括成形磨粒的涂覆磨粒，所述成形磨粒具有约325微米的中值内部高度和为宽度的大约23％的内部高度，其中大约57％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
第二样品(样品S4)是具有与样品S3相同的组分层并包括成形磨粒的涂覆磨粒，所述成形磨粒具有约501微米的中值内部高度、为宽度的大约33％的内部高度，其中大约75％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
第三样品(样品S5)是具有与样品S3和S4相同的组分层的涂覆磨粒。样品S5包括成形磨粒，所述成形磨粒具有约501微米的中值内部高度、为宽度的大约35％的内部高度，其中大约83％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
样品根据表4中概括的条件利用5.9英寸3/分钟英寸的恒定MRR进行测试。值得注意的是，在每种情况下测试2种样品涂覆磨粒以获得结果。
图12包括对于某些商购可得的研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料(以5.9英寸3/分钟英寸的材料去除率)的图。如所示，与样品S3和S4相比较，伴随相对内部高度与宽度的增加，样品S5证实最佳的碾磨效率和总体性能。
实例3
制备三种样品用于进行比较碾磨操作。第一样品(样品S6)是包括成形磨粒的涂覆磨粒，所述成形磨粒具有约586微米的中值内部高度和为宽度的大约36％的内部高度、以及67微米的内部高度变化。在样品S6的涂覆研磨制品中，大约80％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
第二样品(样品S7)是具有与样品S6相同的组分层并包括成形磨粒的涂覆磨粒，所述成形磨粒具有约510微米的中值内部高度、为宽度的大约37％的内部高度和47微米的内部高度变化。在样品S7的涂覆研磨制品中，大约80％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
第三样品(样品S8)是具有与样品S6和样品S7相同的组分层并包括成形磨粒的涂覆磨粒，所述成形磨粒具有约484微米的中值内部高度、为宽度的大约36％的内部高度和41微米的内部高度变化。在样品S8的涂覆研磨制品中，大约75％的磨粒以预定侧取向定位在背衬上，并且具有40磅/今的成形磨粒的标准化重量。
样品根据表5中概括的条件进行测试。值得注意的是，在每种情况下测试2个样品涂覆磨粒以获得结果。
表5
图13包括对于常规研磨制品和代表本文实施例的研磨制品，比磨削能相对于去除的累积材料(以4英寸3/分钟英寸的材料去除率)的图。如所示，与样品S6和S7相比较，伴随内部高度变化中的改进，样品S8证实最佳的碾磨效率和总体性能。
本专利申请表示了对现有技术的偏离。尽管工业已认识到成形磨粒可通过诸如模制和丝网印刷的过程而形成，但本文实施例的过程不同于这种过程。值得注意的是，本文实施例包括有利于形成具有独特特征的成形磨粒的批料的过程特征的组合。此外，本文实施例的成形磨粒可具有不同于其他粒子的特定特征组合，所述特征包括但不限于纵横比、组成、添加剂、二维形状、三维形状、高度差、高度轮廓差异、飞边百分比、高度、凹进、比磨削能的半衰期变化、尺寸特征的变化及其组合。并且事实上，理论上特征的组合可有利于在固定磨粒例如粘合磨粒或涂覆磨粒的背景下的改进的研磨性能。
如上公开的主题被认为是说明性的而非限制性的，所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实范围内的所有这种修改、增强和其他实施例。因此，在法律允许的最大程度内，本发明的范围将由如下权利要求和它们的等同形式的最广允许解释确定，不应由如上具体实施方式限制或限定。
提供说明书摘要以符合专利法，在了解说明书摘要不用于解释或限定权利要求的范围或含义的情况下提交说明书摘要。另外，在如上附图详述中，为了简化本公开，各个特征可在单个实施例中组合在一起或进行描述。本公开不解释为反映如下意图：所要求保护的实施例需要比在每个权利要求中明确记载的更多的特征。相反，如如下权利要求所反映，本发明的主题可涉及比所公开的实施例中的任意者的全部特征更少的特征。因此，如下权利要求引入附图详述，每个权利要求本身分别限定所要求保护的主题。

Claims (139)

1.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
本体，所述本体包括：
长度(l)、宽度(w)和高度(hi)，其中所述高度(hi)是所述本体的内部高度且为所述宽度的至少约28％；和
飞边百分比(f)，所述飞边百分比(f)相对于所述本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。
2.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
本体，所述本体包括：
长度(l)、宽度(w)和高度(hi)，其中所述高度(hi)是所述本体的内部高度，为所述宽度的至少约20％；
飞边百分比(f)，所述飞边百分比(f)相对于所述本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％；和
如通过等式hiF＝(hi)(f)计算的为至少约4000微米％的高度和飞边乘积值(hiF)。
3.一种成形磨粒，所述成形磨粒包括：
本体，所述本体包括：
长度(l)、宽度(w)和高度(hi)，其中所述高度(hi)为所述本体的内部高度，为至少约400微米；和
如通过等式hiF＝(hi)(f)计算的为至少约4000微米％的高度和飞边乘积值(hiF)，其中f表示相对于所述本体的总侧面积的飞边百分比。
4.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述高度(hi)是所述宽度的至少约29％。
5.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述高度(hi)是所述宽度的至少约33％。
6.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述高度(hi)不大于所述宽度的约80％。
7.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述高度(hi)不大于所述宽度的约48％。
8.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述高度(hi)为至少约450微米。
9.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述高度(hi)不大于约3mm。
10.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述宽度≥长度，其中所述长度≥高度，其中所述宽度≥高度。
11.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述宽度为至少约600微米。
12.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述宽度不大于约4mm。
13.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述飞边百分比为至少约12％。
14.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述飞边百分比是且不大于约36％。
15.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约2的凹进值(d)。
16.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约1.5的凹进值(d)。
17.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含为至少约0.9的凹进值(d)。
18.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包括在所述本体的第一端部处的第一拐角高度(hc)以及在所述本体的与所述第一端部相对的第二端部处的第二中点高度(hm)，所述第一端部限定在上表面、第一侧表面和第二侧表面之间的拐角，所述第二端部限定在所述上表面和第三侧表面之间的边缘，其中所述第一拐角高度和所述第二中点高度之间的平均高度差为至少约20微米。
19.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包括限定底部面积(Ab)的底表面，所述本体还包括限定垂直于所述底部面积并延伸通过所述粒子的中点的平面面积的横截面中点面积(Am)，所述本体包含不大于约6的底部面积/中点面积的面积比(Ab/Am)。
20.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含为至少约0.0001的轮廓比，其中所述轮廓比定义为平均高度差与轮廓长度之间的比例[(hc-hm)/(Lmiddle)]。
21.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含不大于约0.3的轮廓比，其中所述轮廓比定义为平均高度差与轮廓长度之间的比例[(hc-hm)/(Lmiddle)]。
22.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体具有在约1°至约80°之间的范围内的倾角，其中所述倾角定义为底表面与第一侧表面、第二侧表面和第三侧表面之一之间的角度。
23.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含为至少约1∶1且不大于约10∶1的宽度∶长度的第一纵横比。
24.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含通过宽度∶高度比限定的在约5∶1至约1∶3之间的范围内的第二纵横比。
25.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含通过长度∶高度比限定的在约6∶1至约1.5∶1之间的范围内的第三纵横比。
26.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如在由长度和宽度限定的平面中观察的二维多边形形状。
27.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含选自三角形、四边形、矩形、梯形、五边形、六边形、七边形、八边形及其组合的形状。
28.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如在由所述本体的长度和宽度限定的平面中观察的选自下述的二维形状：椭圆形、希腊字母字符、拉丁字母字符、俄语字母字符、三角形及其组合。
29.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含基本上三角形的二维形状。
30.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含底表面和上表面，并且其中所述底表面具有的表面积大于所述上表面的表面积。
31.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含底表面、上表面、在所述底表面和所述上表面之间延伸的第一侧表面、以及在所述底表面和所述上表面之间延伸的第二侧表面，并且其中所述第一侧表面和第二侧表面相对于在所述本体高度的方向上延伸的竖直轴逐渐变细。
32.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体基本上不含粘结剂。
33.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体基本上不含有机材料。
34.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含多晶材料。
35.根据权利要求34所述的成形磨粒，其中所述多晶材料包含研磨晶粒。
36.根据权利要求35所述的成形磨粒，其中所述研磨晶粒选自氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氮氧化物、金刚石及其组合的材料。
37.根据权利要求35所述的成形磨粒，其中所述研磨晶粒包含氧化铝。
38.根据权利要求35所述的成形磨粒，其中所述平均晶粒尺寸不大于约1微米。
39.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体是包含至少约2种不同类型的研磨晶粒的复合材料。
40.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含通过等式[(hc-hm)/(hi)]的绝对值限定的不大于约0.3的标准化高度差比例。
41.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含通过等式[(hc-hm)/(hi)]的绝对值限定的为至少约0.001的标准化高度差比例。
42.根据权利要求1和2中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如通过等式hiF＝(hi)(f)计算的为至少约4000微米％的高度和飞边乘积值(hiF)，其中f表示相对于所述本体的总侧面积的飞边百分比。
43.根据权利要求3和42中任一项所述的成形磨粒，其中hiF为至少约4500微米％。
44.根据权利要求3和42中任一项所述的成形磨粒，其中hiF不大于约45000微米％。
45.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如通过等式dF＝(d)(F)计算的凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)，其中dF不大于约90％。
46.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如通过等式dF＝(d)(F)计算的凹进(d)和飞边(F)乘积值(dF)，其中dF为至少约10％。
47.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如通过等式hi/d＝(hi)/(d)计算的内部高度(hi)与凹进比(hi/d)，其中hi/d不大于约1000微米。
48.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述本体包含如通过等式hi/d＝(hi)/(d)计算的内部高度与凹进比(hi/d)，其中hi/d为至少约10微米。
49.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约0.9mm的宽度变化(Vw)。
50.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约0.3mm的宽度变化(Vw)。
51.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约0.15mm的宽度变化(Vw)。
52.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含为至少约0.001mm的宽度变化(Vw)。
53.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含不大于约70微米的内部高度变化(Vhi)。
54.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含不大于约48微米的内部高度变化(Vhi)。
55.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含不大于约38微米的内部高度变化(Vhi)。
56.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含为至少约0.1微米的内部高度变化(Vhi)。
57.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含不大于约5.5％的飞边变化(Vf)。
58.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含不大于约4％的飞边变化(Vf)。
59.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含不大于约3％的飞边变化(Vf)。
60.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述成形磨粒的批料包含为至少约0.1％的飞边变化(Vf)。
61.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约0.9mm的长度变化(Vl)。
62.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约0.3mm的长度变化(Vl)。
63.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约0.15mm的长度变化(Vl)。
64.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含为至少约0.001mm的长度变化(Vl)。
65.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含不大于约380微米％的高度和飞边乘积值(hiF)变化(VhiF)。
66.根据权利要求1、2和3中任一项所述的成形磨粒，其中所述成形磨粒是所述成形磨粒的批料之一，所述批料包含为至少约0.1微米％的高度和飞边乘积值(hiF)变化(VhiF)。
67.一种研磨制品，所述研磨制品包括：
背衬；
覆在所述背衬上面的多个成形磨粒，其中所述多个成形磨粒中的大多数以预定取向定向，所述多个成形磨粒具有如通过等式hiF＝(hi)(f)计算的为至少约4000微米％的高度(hi)和飞边乘积值(hiF)，其中hi表示所述本体的内部高度，并且f表示相对于所述本体的总侧面积的飞边百分比。
68.一种研磨制品，所述研磨制品包括：
背衬；
覆在所述背衬上面的多个成形磨粒；和
对于为至少约1英寸3/分钟/英寸的材料去除率，不大于约8％的比磨削能的半衰期变化。
69.一种研磨制品，所述研磨制品包括：
背衬；
覆在所述背衬上面的多个成形磨粒，所述多个成形磨粒通过下述限定：中值长度(Ml)、中值宽度(Mw)和中值内部高度(Mhi)，其中所述中值内部高度(Mhi)为所述中值宽度的至少约28％；和
飞边百分比(f)，所述飞边百分比(f)相对于所述本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。
70.一种研磨制品，所述研磨制品包括：
背衬；
覆在所述背衬上面的多个成形磨粒，所述多个成形磨粒通过下述限定：
中值长度(Ml)、中值宽度(Mw)和中值内部高度(Mhi)，其中所述中值内部高度(hi)为所述中值宽度的至少约28％；和
飞边百分比(f)，所述飞边百分比(f)相对于所述本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％；
其中所述多个成形磨粒中的大多数以相对于所述背衬的预定侧取向定向。
71.一种研磨制品，所述研磨制品包括：
背衬；
覆在所述背衬上面的多个成形磨粒，所述多个成形磨粒通过飞边百分比(f)限定，所述飞边百分比(f)相对于所述本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％，并且还包括不大于约5.5％的飞边变化；和
其中所述多个成形磨粒中的大多数以相对于所述背衬的预定侧取向位置定向。
72.根据权利要求68、69和70中任一项所述的研磨制品，其中所述多个成形磨粒中的大多数以预定取向定向。
73.根据权利要求67、71和72中任一项所述的研磨制品，其中所述多个成形磨粒中的至少约55％采取侧取向。
74.根据权利要求67、71和72中任一项所述的研磨制品，其中所述多个成形磨粒中的至少约82％采取侧取向。
75.根据权利要求67和72中任一项所述的研磨制品，其中所述预定取向是相对于所述背衬的平坦取向。
76.根据权利要求67和72中任一项所述的研磨制品，其中所述预定取向是相对于所述背衬的侧取向。
77.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述多个成形磨粒限定疏涂层。
78.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述疏涂层包含不大于约70个粒子/cm2的涂层密度。
79.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述背衬包含织造材料。
80.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述背衬包含非织造材料。
81.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述背衬包含选自下述的材料：布、纸、膜、织品、羊毛织品、硫化纤维、织造材料、非织造材料、织带、聚合物、树脂、酚醛树脂、酚醛乳胶树脂、环氧树脂、聚酯树脂、脲醛树脂、聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚酰亚胺及其组合。
82.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述背衬包含选自下述的添加剂：催化剂、偶联剂、curant、抗静电剂、悬浮剂、抗荷载剂、润滑剂、湿润剂、染料、填料、粘度调节剂、分散剂、消泡剂和研磨剂。
83.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述研磨制品还包括覆在所述背衬上面的粘结层。
84.根据权利要求83所述的研磨制品，其中所述粘结层包含底胶。
85.根据权利要求84所述的研磨制品，其中所述底胶包含选自下述的材料：聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶及其组合。
86.根据权利要求83所述的研磨制品，其中所述粘结层包含复胶。
87.根据权利要求86所述的研磨制品，其中所述复胶包含选自下述的材料：聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、有机硅、乙酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶及其组合。
88.根据权利要求67、69、70和71中任一项所述的研磨制品，其中所述研磨制品包含对于为至少约1英寸3/分钟/英寸的材料去除率，不大于约8％的比磨削能的半衰期变化。
89.根据权利要求68和88中任一项所述的研磨制品，其中所述比磨削能的半衰期变化不大于约7％。
90.根据权利要求68和88中任一项所述的研磨制品，其中所述比磨削能的半衰期变化不大于约5.5％。
91.根据权利要求68和88中任一项所述的研磨制品，其中所述比磨削能的半衰期变化为至少约0.5％。
92.根据权利要求68和88中任一项所述的研磨制品，其中所述材料去除率为至少约1.5英寸3/分钟/英寸。
93.根据权利要求68和88中任一项所述的研磨制品，其中所述材料去除率为至少约20英寸3/分钟/英寸。
94.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，所述研磨制品还包括为至少约20磅/今的所述多个磨粒的标准化重量/所述背衬的长度。
95.根据权利要求67、68、69、70和71中任一项所述的研磨制品，所述研磨制品还包括不大于约60磅/今的所述多个磨粒的标准化重量/所述背衬的长度。
96.一种形成研磨制品的方法，所述方法包括：
提供在基材上的混合物；
使所述混合物形成为包括本体的前体成形磨粒，其中形成包括控制在填充位置和脱离位置之间的脱离距离并控制所述本体的至少一个尺寸特征。
97.一种形成研磨制品的方法，所述方法包括：
提供在基材上的混合物；
通过下述使所述混合物形成为包括本体的前体成形磨粒：
将所述混合物置于丝网的开口内；和
使所述丝网与下方的带分离，其中所述放置和去除的过程基本上同时完成。
98.根据权利要求97所述的方法，其中形成包括控制在填充位置和脱离位置之间的脱离距离并控制所述本体的至少一个尺寸特征。
99.根据权利要求96和98中任一项所述的方法，其中所述脱离距离不大于丝网的长度。
100.根据权利要求96和98中任一项所述的方法，其中所述脱离距离不大于丝网中的开口的最大尺寸10倍。
101.根据权利要求96和98中任一项所述的方法，其中所述脱离距离不大于所述丝网中的所述开口的最大尺寸。
102.根据权利要求96和98中任一项所述的方法，其中所述脱离距离不大于约30mm。
103.根据权利要求96所述的方法，其中控制所述脱离距离包括在所述混合物置于所述丝网的开口中之前，使带和丝网分离。
104.根据权利要求96和98中任一项所述的方法，其中控制所述脱离距离包括在使所述带和丝网在模口下平移之前，使所述带和丝网分离。
105.根据权利要求96和97中任一项所述的方法，其中所述方法还包括控制在带的表面和冲模的下表面之间的分离高度。
106.根据权利要求105所述的方法，其中控制分离高度还包括控制设置在所述带和所述冲模之间的丝网的平均厚度。
107.根据权利要求97所述的方法，其中所述至少一个尺寸特征包括长度、宽度、高度、高度差、轮廓比、飞边指数和凹进指数。
108.根据权利要求96和97中任一项所述的方法，所述方法还包括调整加工参数并控制所述成形磨粒的至少一个尺寸特征，其中所述工艺参数选自所述混合物的粘度、所述混合物的储能模量、所述混合物的固体含量、所述混合物的载体含量、所述脱离距离、脱离角度、平移速度、温度、脱模剂的含量、对所述混合物施加的压力、所述带的速度及其组合。
109.根据权利要求108所述的方法，其中调整包括改变所述脱离距离。
110.一种成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料包含：
中值长度(Ml)、中值宽度(Mw)和中值内部高度(Mhi)、以及不大于约60微米的内部高度变化(Vhi)，其中所述中值内部高度(hi)为所述中值宽度的至少约28％。
111.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料包含不大于约0.9mm的宽度变化(Vw)。
112.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料包含不大于约0.10mm的宽度变化(Vw)。
113.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料包含为至少约0.001mm的宽度变化(Vw)。
114.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料包含不大于约50微米的内部高度变化(Vhi)。
115.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料包含不大于约42微米的内部高度变化(Vhi)。
116.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含为至少约0.1微米的内部高度变化(Vhi)。
117.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含不大于约5.5％的飞边变化(Vf)。
118.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含为至少约0.1％的飞边变化(Vf)。
119.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含不大于约0.9mm的长度变化(Vl)。
120.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含不大于约0.10mm的长度变化(Vl)。
121.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含为至少约0.001mm的长度变化(Vl)。
122.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含不大于约380微米％的高度和飞边乘积值(hiF)变化(VhiF)。
123.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中批料包含为至少约0.1微米％的高度和飞边乘积值(hiF)变化(VhiF)。
124.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料还包含平均飞边百分比(f)，所述平均飞边百分比(f)相对于所述本体的总侧面积为至少约10％且不大于约45％。125.
126.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述中值高度(Mhi)为所述中值宽度(Mw)的至少约29％。
127.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述中值高度(Mhi)为所述中值宽度(Mw)的至少约33％。
128.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述中值高度(Mhi)不大于所述宽度的约80％。
129.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述中值高度(Mhi)为至少约450微米。
130.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料还包含不大于约1.5的中值凹进值(Md)。
131.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述中值轮廓比定义为平均高度差与中值轮廓长度之间的比例[(Mhc-Mhm)/(MLmiddle)]。
132.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述本体的所述成形磨粒各自具有选自下述的二维形状：三角形、四边形、矩形、梯形、五边形、六边形、七边形、八边形及其组合。
133.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述本体的所述成形磨粒各自具有基本上三角形的二维形状。
134.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料的所述成形磨粒各自基本上不含粘结剂。
135.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料的所述成形磨粒各自包含多晶材料。
136.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，其中所述批料的所述成形磨粒各自包含氧化铝。
137.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料还包含通过等式[(Mhc-Mhm)/(Mhi)]的绝对值限定的不大于约0.3的中值标准化高度差比例。
138.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料还包含如通过等式MhiF＝(Mhi)(Mf)计算的为至少约4000微米％的中值高度和飞边乘积值(MhiF)。
139.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料还包含如通过等式MdF＝(Md)(MF)计算的中值凹进(Md)和飞边(F)乘积值(MdF)，其中MdF不大于约90％。
140.根据权利要求110所述的成形磨粒的批料，所述成形磨粒的批料还包含如通过等式M(hi/d)＝(Mhi)/(Md)计算的中值内部高度(hi)与凹进比M(hi/d)，其中M(hi/d)不大于约1000微米。
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