CN105722643A - 结构化磨料制品及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括背衬和固定到该背衬的成型的磨料复合物。该成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒。该成型的磨料复合物包括底部表面和与该底部表面相背对并且不接触该底部表面的顶部表面，以及邻接底部表面和顶部表面两者以及两个其他侧壁的至少三个侧壁。在一个实施方案中，至少两个尖点由顶部表面和单个侧壁形成。在另一个实施方案中，顶部表面包括接触至少两个相应侧壁和至少两个尖点的至少两个三角形小平面。顶部表面包括比底部表面更靠近尖点的至少一个内部凹陷部分。本公开还公开了使用结构化磨料制品来研磨工件的方法。

Description

结构化磨料制品及其使用方法
技术领域
本公开广义地涉及带涂层磨料制品以及使用它们的方法。
背景技术
结构化磨料制品为具有固定到背衬的主表面的多个成型的磨料复合物的特定类型的带涂层磨料制品。每个成型的磨料复合物具有与背衬接触的底部表面和从背衬向外延伸的远侧端部。成型的磨料复合物包括分散在通常包括交联的有机聚合物的粘结剂基质中的磨料颗粒。成型的磨料复合物通常被布置成阵列。在结构化磨料制品的一种常见构造中，成型的磨料复合物是锥形的(例如，四面体的或正四棱锥的)。
传统上，结构化磨料产品诸如例如以TRIZACT结构化磨料(TRIZACTSTRUCTUREDABRASIVE)购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3MCompany,(St.Paul,Minnesota))的那些结构化磨料产品已利用锥形磨料复合物。锥形通常因为多种原因被使用，而不是所有的原因都基于研磨性能。例如，锥形为易于在制造结构化磨料产品过程中所使用的模具中进行生产的形状。另外，在制造期间，当使用椎形时，模具通常较为容易利用可固化浆液被填满并且在固化之后与结构化磨料制品分开。
在使用期间随着锥形磨料复合物受侵蚀，其特性为承载面积从成型的复合物的顶部到它们的底部表面的改变。初始，侵蚀是相当快的。其中继续使用增加的承载面积，直到承载面积达到某点，超过该点承载面积不再分解并且停止有效研磨。这通常当承载面积在从工作研磨表面面积的百分之五十到百分之七十的范围中时发生。在实施过程中，这已限制了结合锥形成型的特征部的结构化磨料制品的使用寿命。
对于成型的磨料复合物克服这一问题的替换设计的使用在美国专利8,425,278B2(卡勒等人(Culler))中有所描述。在那种方法中，尖点形成在侧壁和包括凹陷特征部的碾磨表面的交叉点处。然而，在实施过程中，在填充生产工具中的模具腔的问题可导致畸形尖点，从而降低所得的结构化磨料制品的研磨性能的可靠性或制造产量。
因此，在克服与在美国专利8,425,278B2(卡勒等人(Culler))中所述的成型的磨料复合物有关的填充问题的情况下，仍然存在对于利用锥形磨料复合物向结构化磨料制品提供优异研磨性能的结构化磨料制品的需求。
发明内容
在一个方面，本公开提供结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括：
具有相背对的第一主表面和第二主表面的背衬；
固定到第一主表面的成型的磨料复合物，其中精确成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒，并且其中成型的磨料复合物中的至少一些成型的磨料复合物独立地包括：
底部表面；
与底部表面相背对并且不接触底部表面的顶部表面，其中顶部表面包括至少一个内部凹陷部分；
n个侧壁，其中n表示大于或等于三的整数，其中n个侧壁中的每个侧壁邻接底部表面和顶部表面两者，并且其中n个侧壁中的每个侧壁邻接n个侧壁中的两个其他侧壁；和
由顶部表面和n个侧壁中的相应不同多个侧壁形成的至少两个尖点，其中至少一个内部凹陷部分比至少两个尖点更靠近底部表面。
在另一方面，本公开提供结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括：
具有相背对的第一主表面和第二主表面的背衬；
固定到第一主表面的成型的磨料复合物，其中精确成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒，并且其中成型的磨料复合物中的至少一些成型的磨料复合物独立地包括：
底部表面；
与底部表面相背对并且不接触底部表面的顶部表面，其中顶部表面包括至少一个内部凹陷部分和至少两个三角形小平面；
n个侧壁，其中n表示大于或等于三的整数，其中n个侧壁中的每个侧壁邻接底部表面和顶部表面两者，并且其中n个侧壁中的每个侧壁邻接n个侧壁中的两个其他侧壁，其中至少两个三角形小平面中的每个三角形小平面邻接n个侧壁中的相应不同的一个侧壁；和
部分地由至少两个三角形小平面中的至少两个三角形小平面形成的至少两个尖点，其中至少一个内部凹陷部分比至少两个尖点更靠近底部表面。
有利地，根据本公开的结构化磨料颗粒在制造期间可比具有位于成型的磨料复合物的拐角处的尖点的结构化磨料颗粒表现出对模具腔的更完全的填充。这导致改善的制造产量和/或结构化磨料颗粒可靠性。
根据本公开的结构化磨料制品可用于研磨工件。因此，在另一方面，本公开提供一种研磨工件的方法，该方法包括：将根据本公开的结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与工件的表面摩擦接触；以及使工件或磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨工件的表面的至少一部分。
如本文所用，术语“尖点”是指表示顶部表面的局部极大处的具有相对于基部的高度的点或脊(优选为点)。
如本文所用，术语“顶部表面”是指与一个或多个单独成型的磨料复合物的底部表面相背对的表面，并且不是指作为整体的磨料层的暴露表面，磨料层的暴露表面被称为将使用的“工作表面”。
如本文所用，术语“精确成型的磨料复合物”是指通过以下过程形成的成型的磨料复合物：成型的磨料复合物是通过在浆液从模具中被移除之前，至少部分地固化驻留在模具的腔中的浆液，使得所得的磨料复合物基本上复制腔的表面光洁度和/或形状。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
图1为根据本公开的示例性结构化磨料制品100的示意性透视图。
图1A为精确成型的磨料复合物135的示意性透视图。
图1B为精确成型的磨料复合物135的示意性俯视图。
图2A为成型的磨料复合物235的示意性透视图。
图2B为成型的磨料复合物235的示意性俯视图。
图3A为成型的磨料复合物335的示意性透视图。
图3B为成型的磨料复合物335的示意性俯视图。
图4A为成型的磨料复合物435的示意性透视图。
图4B为成型的磨料复合物435的示意性俯视图。
图5A为成型的磨料复合物535的示意性透视图。
图5B为成型的磨料复合物535的示意性俯视图。
图6为根据本公开的示例性结构化磨料制品600的示意性透视图。
图6A为成型的磨料复合物635的示意性透视图。
图6B为成型的磨料复合物635的示意性俯视图。
图7A为成型的磨料复合物735的示意性透视图。
图7B为成型的磨料复合物735的示意性俯视图。
图8为在实施例1中制备的结构化研磨盘的数字显微图。
图9为在比较实施例A中制备的结构化研磨盘的数字显微图。
在描绘了成型的磨料复合物的图中，除顶部表面之外的所有表面(包括底部表面、侧壁和小平面)为平坦的，除非另外明确地指明。在说明书和附图中对参考字符重复的使用旨在表示本公开相同的或类似的特征部或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开的原理的范围和实质内的多个其他修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
现在参见图1，示例性结构化磨料制品100包括具有相应的第一主表面115和第二主表面117的背衬110。磨料层130接触第一主表面115并且被固定到该第一主表面115。磨料层130包括多个精确成型的磨料复合物135。任选的附接界面层145通过任选的粘合剂层170被固定到第二主表面117。
现在参见图1A和图1B，单个精确成型的磨料复合物135包括分散在粘结剂基质138中的磨料颗粒137。精确成型的磨料复合物135包括被设置在背衬110的第一主表面115上并且牢固地固定到背衬110的第一主表面115的平坦底部表面140。顶部表面150与底部表面140相背对并且不接触该底部表面140。顶部表面150包括内部凹陷部分175。六个侧壁160、底部表面140和顶部表面150一起限定精确成型的磨料复合物135的整个表面。六个侧壁160中的每个侧壁邻接底部表面140、顶部表面150和侧壁160中的两个其他侧壁。六个尖点165由顶部表面和相应侧壁160中的每个侧壁形成。内部凹陷部分175比尖点165更靠近底部表面140。顶部表面150由十二个小平面180构成。
也可使用用于成型的磨料复合物的其他形状来代替或补充精确成型的磨料复合物135。
图2A和图2B中示出了合适的成型的磨料复合物的另一个实施方案。现在参见图2A和图2B，精确成型的磨料复合物235包括与底部表面240相背对并且不接触底部表面240的顶部表面250。顶部表面250包括内部凹陷部分275。四个侧壁260、底部表面240和顶部表面250一起限定成型的磨料复合物235的整个表面。侧壁260中的每个侧壁邻接底部表面240、顶部表面250和侧壁260中的两个其他侧壁。四个尖点265由顶部表面250和相应侧壁260中的每个侧壁形成。内部凹陷部分275比尖点265更靠近底部表面240。顶部表面250由八个小平面280构成。
图3A和图3B中示出了合适的成型的磨料复合物的另一个实施方案。现在参见图3A和图3B，精确成型的磨料复合物335包括与底部表面340相背对并且不接触底部表面340的顶部表面350。顶部表面350包括内部凹陷部分375。六个侧壁360、底部表面340和顶部表面350一起限定成型的磨料复合物335的整个表面。侧壁360中的每个侧壁邻接底部表面340、顶部表面350和侧壁360中的两个其他侧壁。四个尖点365由顶部表面350和相应侧壁360中的每个侧壁形成。内部凹陷部分375比尖点365更靠近底部表面340。顶部表面350由八个小平面380构成。
图4A和图4B中示出了合适的成型的磨料复合物的另一个实施方案。现在参见图4A和图4B，精确成型的磨料复合物435包括与底部表面440相背对并且不接触底部表面440的顶部表面450。顶部表面450包括内部凹陷部分475。五个侧壁460、底部表面440和顶部表面450一起限定成型的磨料复合物435的整个表面。侧壁460中的每个侧壁邻接底部表面440、顶部表面450和侧壁460中的两个其他侧壁。六个尖点465中的每个尖点由顶部表面450和侧壁460(每个侧壁两个尖点)形成。内部凹陷部分475比尖点465更靠近底部表面440。顶部表面450由十二个小平面480构成。
图5A和图5B中示出了合适的成型的磨料复合物的另一个实施方案。现在参见图5A和图5B，精确成型的磨料复合物535包括与底部表面540相背对并且不接触底部表面540的顶部表面550。顶部表面550包括内部凹陷部分575。五个侧壁560、底部表面540和顶部表面550一起限定成型的磨料复合物535的整个表面。侧壁560中的每个侧壁邻接底部表面540、顶部表面550和侧壁560中的两个其他侧壁。十个尖点565中的每个尖点由顶部表面550和侧壁560(每个侧壁两个尖点)形成。内部凹陷部分575比尖点565更靠近底部表面540。顶部表面550由二十个小平面580构成。
现在参见图6，另一个示例性结构化磨料制品600包括具有相应的第一主表面115和第二主表面117的背衬110。磨料层630接触第一主表面115并且被固定到第一主表面115。磨料层630包括多个精确成形的磨料复合物635。任选的附接界面层145通过任选的粘合剂层170被固定到第二主表面117。现在参考图6A，精确成型的成型的磨料复合物635包括被设置在背衬110的第一主表面115上并且牢固地固定到背衬110的第一主表面115的底部表面640。
现在参见图6A和图6B，精确成型的磨料复合物635包括分散在粘结剂基质138中的磨料颗粒137。成型的磨料复合物635包括底部表面640、与底部表面640相背对并且不接触底部表面640的顶部表面650。顶部表面650包括内部凹陷部分675。底部表面640和顶部表面650与六个侧壁660一起限定精确成型的磨料复合物635的整个表面。六个侧壁660中的每个侧壁邻接底部表面640、顶部表面650和侧壁660中的两个其他侧壁。顶部表面650包括六个三角形小平面682和十二个非三角形小平面684。每个三角形小平面682邻接侧壁660中的不同的一个侧壁。尖点665部分地由相应三角形小平面682形成，并且形成顶部表面650的一部分。内部凹陷部分675比尖点665更靠近底部表面640。顶部表面650由十八个小平面680构成。
图7A和图7B中示出了这种一般类型的成型的磨料复合物的另一个实施方案。现在参见图7A和图7B，成型的磨料复合物735包括底部表面740和与底部表面740相背对并且不接触底部表面740的顶部表面750。顶部表面750包括内部凹陷部分775。底部表面740和顶部表面750与六个侧壁760一起限定成型的磨料复合物735的整个表面。六个侧壁760中的每个侧壁邻接底部表面740、顶部表面750和侧壁760中的两个其他侧壁。顶部表面750包括六个三角形小平面782和十个非三角形小平面。每个三角形小平面782邻接侧壁760中的不同的一个侧壁。四个尖点765部分地由相应三角形小平面782形成，并且形成顶部表面750的一部分。内部凹陷部分比尖点765更靠近底部表面740。顶部表面750由十四个小平面780构成。
现在将更详细地讨论成型的磨料复合物。
优选为平坦的底部表面可具有诸如例如多边形的任何形状。例如，它可为三角形、正方形、矩形或六边形，并且在形状上可为规则的或不规则的。侧壁从底部表面向上延伸。侧壁可包括平坦的和/或弯曲的部分，但是优选为平坦的。邻近的侧壁共享公共边缘。单个侧壁可为垂直的(即，与底部表面形成90度的二面角)，或者它们可向内倾斜，使得侧壁与底部表面独立形成小于90度的二面角。
成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有不与底部表面接触的顶部表面。顶部表面由侧壁界定并且不接触底部表面。顶部表面包括至少两个尖点和至少一个内部凹陷部分。在一些实施方案中，虽然接触顶部表面的尖点的数量可大于或小于侧壁的数量，但是尖点的数量和侧壁的数量是相同的。在一些实施方案中，侧壁的数量为4,5,6,7,8或更多。优选地，侧壁的数量是偶数(例如，4或6)在各种实施方案中，尖点的数量为2,3,4,5,6,7,8或更多。在一些实施方案中，两个或更多尖点(例如，2,3或4个尖点)可部分地由侧壁中的单一侧壁形成。
在一些实施方案中，至少两个、至少三个、至少四个、至少5个、至少6个或甚至至少n个尖点可部分地由顶部表面和n个侧壁中的相应的不同的多个侧壁形成。例如，至少一些(例如，所有尖点或少于所有尖点)可由顶部表面和不同的相应侧壁形成(即，第一尖点来自第一侧壁和顶部表面，第二尖点来自第二侧壁和顶部表面，等等)。
可用背衬的示例包括膜、泡沫(开孔或闭孔)、纸材、箔和织物。背衬可为例如包括热塑性聚合物的热塑性膜，该热塑性膜可包含各种添加剂。合适的添加剂的示例包括着色剂、加工助剂、增强纤维、热稳定剂、UV稳定剂和抗氧化剂。可用填料的示例包括粘土、碳酸钙、玻璃珠、滑石、粘土、云母、木材和炭黑。背衬可为复合膜，例如具有两个或更多个离散层的共挤出膜。
合适的热塑性聚合物包括例如聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(例如，尼龙-6和尼龙-6,6)、聚酰亚胺、聚碳酸酯以及它们的组合和共混物。
通常，背衬的平均厚度在至少1密耳(25微米)至100密耳(2.5mm)的范围内，但也可使用该范围之外的厚度。
磨料层包括各自包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒的成型的磨料复合物。结构化磨料层可为连续的或不连续的，例如它可具有不含成型的磨料复合物的区域。通常，根据预定的图案或阵列将成型的磨料复合物布置在背衬上，但这不是必要条件。成型的磨料复合物可具有大体上相同的形状和/或尺寸，或为各种形状和/或尺寸的混合。通常，考虑到制造公差(例如，相对于一些成型的磨料复合物的缺少部分或可存在的多余材料)，磨料层中的基本上所有的成型的磨料复合物具有相同的尺寸和形状，但也容许不同的形状和尺寸。
在优选的实施方案中，成型的磨料复合物为“精确成型的”磨料复合物，但这不是必要条件。这意味着精确成型的磨料复合物由相对光滑的经表面处理的边所限定，该经表面处理的边由界限分明的边缘加以界定和接合，该界限分明的边缘具有清晰边缘长度，该清晰边缘长度具有由各种边的交叉点限定的清晰端点的。术语“界定”和“边界”是指划定和限定每个精确成型的磨料复合物的实际三维形状的每个复合物的暴露的表面和边缘。当在扫描电子显微镜下观察磨料制品的横截面时，可易于看见和识别这些边界。即使该复合物在其底部表面处沿公共边界相互邻接，这些边界也可将一个精确成型的磨料复合物与另一个精确成型的磨料复合物分开并且辨别。通过比较，在不具有精确形状的精确成型的磨料复合物中，边界和边缘不是界限分明的(例如，在磨料复合物在其固化完成之前下陷的情况下)。
磨料层包括成型的磨料复合物，优选包括至少一些精确成型的磨料复合物，但这不是必要条件。精确成型的磨料复合物中的至少一些精确成型的磨料复合物包括底部表面、壁以及包括尖点和小平面的顶部表面。在一些实施方案中，小平面的数量为尖点数量的两倍。在一些实施方案中，成型的磨料复合物具有大体上相同的尺寸和形状，但它们可不同。在一些实施方案中，单独成型的磨料复合物的壁可具有相同的尺寸和/或形状，但它们可不同。在一些实施方案中，单独成型的磨料复合物的小平面可具有相同的尺寸和/或形状，但它们可不同。在一些实施方案中，单独成型的磨料复合物的尖点可具有相同的尺寸和/或形状，但它们可不同。单独成型的磨料复合物的尖点可与底部表面等距，或者它们可具有不同的高度。在一些实施方案中，它们可具有不同尺寸和/或形状。
壁可为倾斜的，使得由任何指定壁和底部表面形成的二面角在约20度至约90度的范围内，通常在约80度至约87度的范围内，更通常地在约83度至约85度的范围内，但也可使用其他角度。
同样，接触邻近的尖点的小平面可独立地将二面角限定在120度至135度的范围内，更通常地为125度至130度，但可使用其他角度。
在一些实施方案中，磨料层中的成型的磨料复合物基本上由上述成型的磨料复合物组成(即，不是由于制造缺陷的形状)。如本文所用，术语“制造缺陷”是指成型的磨料复合物表面的形状中的意外的凹陷、气隙或气泡，并且意外的凹陷、气隙或气泡通常从一个成型的磨料复合物到下一个成型的磨料复合物在位置和/或尺寸上发生变化。当比较磨料层中的单独成型的磨料复合物时，通过观察磨料制品中的许多成型的磨料复合物的总体形状和图案，磨料复合物缺陷可易于识别。
有利地，可形成如上文所构造的成型的磨料复合物，使得在同时提供也实现足够程度的初始切割的足够的研磨点和边缘(尖点和小平面接合脊)的情况下，成型的磨料复合物在初始使用时期之后在承载面积中表现出最小限度的改变。不受理论的束缚，本发明人相信相对弱的尖点的侵蚀是所需的，因为它将矿物质暴露在将以别的方式被聚合物粘结剂层所覆盖的顶部表面处，从而有助于初始切割性能。因此，在成型的磨料复合物具有平坦顶部的情况下，将预期到差的初始切割。
上述成型的磨料复合物可与具有不同形状的磨料复合物组合。示例包括锥形(例如，三棱锥形或四棱锥形)、棱柱形和杆形。
成型的磨料复合物可包括紧密堆积的阵列；然而，目前发现，通过将成型的磨料复合物分开可以控制结构化磨料颗粒的承载面积。如本文所用，以百分比表达的术语“承载面积”是指所有成型的磨料复合物的所有底部表面的组合面积除以背衬的第一表面的总面积。通常，承载面积在10％至100％的范围内，更通常在15％至60％的范围内，并且更通常在20％至50％的范围内，但这不是必要条件。例如，通过包括单独成型的磨料复合物之间或成型的磨料复合物的紧密堆积阵列之间的通道可实现小于100％的承载面积。
对于精加工应用，成型的磨料复合物的高度一般大于或等于一微米并且小于或等于20密耳(510微米)；例如，小于15密耳(380微米)、10密耳(250微米)、5密耳(130微米)、2密耳(50微米)，或甚至小于一密耳(25微米)，但也可使用更大或更小的高度。
对于精加工应用，磨料层中的成型的磨料复合物的面密度通常在如下范围内：每平方英寸至少1000、10000甚至至少20000个成型的磨料复合物(例如，每平方厘米至少150、1500甚至7800个成型的磨料复合物)至并且包括每平方英寸50000、70000或甚至多达100000个成型的磨料复合物(每平方厘米7800、11000或甚至多达15000个成型的磨料复合物)，但也可使用更大或更小密度的成型的磨料复合物。
任何磨料颗粒可被包括在磨料复合物中。通常，磨料颗粒具有至少为8或甚至为9的莫氏硬度。此类磨料颗粒的示例包括氧化铝、熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、白色熔融氧化铝、热处理氧化铝、硅石、碳化硅、绿色碳化硅、氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铁、立方氮化硼、石榴石、硅藻土、溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒，以及它们的组合。
通常，磨料颗粒具有小于或等于1500微米的平均粒度，但也可使用该范围之外的平均粒度。对于修复和精加工应用，可用磨料颗粒尺寸的通常在如下范围内：其平均粒度在至少0.01微米、1微米、3微米或甚至5微米至并且包括35微米、100微米、250微米、500微米或甚至多达1500微米的范围内。
磨料颗粒被分散在可为热塑性的和/或交联的聚合物粘结剂中。这一般通过通常在适当的固化剂(例如，光引发剂、热固化剂和/或催化剂)的存在下将磨料颗粒分散在粘结剂前体中来完成。可用于磨料复合物的合适的聚合物粘结剂的示例包括酚醛树脂、氨基塑料、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸类树脂、氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树酯、胶以及它们的组合。
通常，聚合物粘结剂通过交联(例如，至少部分固化和/或聚合)粘结剂前体来制备。在结构化磨料制品的制造期间，聚合物粘结剂前体暴露于能量源，该能量源有助于引发粘结剂前体的聚合(通常包括交联)。能量源的示例包括热能和包括电子束、紫外光和可见光的辐射能。就电子束能量源而言，由于电子束本身产生自由基，因此并不总是需要固化剂。
在此聚合过程之后，粘结剂前体被转化为硬化的粘结剂。另选地，对于热塑性粘结剂前体，在制造磨料制品期间，将热塑性粘结剂前体冷却到引起粘结剂前体硬化的程度。在粘结剂前体硬化时形成磨料复合物。
存在缩合可聚合树、加成可聚合树脂、以及可被包括在粘结剂前体中的两种主要类别的可聚合树脂。由于加成聚合树脂通过暴露在辐射能下易于被固化，因而其为有利的。加成聚合树脂例如可通过阳离子机制或自由基机制进行聚合。根据所利用的能量源和粘结剂前体化学性质，固化剂、引发剂或催化剂对帮助引发聚合是有用的。
典型的粘结剂前体的示例包括酚醛树脂、脲醛树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂(例如，(甲基)丙烯酸酯聚氨酯、(甲基)丙烯酸酯环氧树脂、烯键式不饱和自由基可聚合化合物、具有α,β-不饱和羰基侧基的氨基塑料衍生物、具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰脲酸酯衍生物、以及具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物)、乙烯基醚、环氧树脂，以及它们的混合物和组合。如本文所用，术语“(甲基)丙烯酰基”涵盖丙烯酰基和甲基丙烯酰基。
酚醛树脂具有优良的热特性、可用性和相对低的成本，并且便于处理。存在两种类型的酚醛树脂，甲阶酚醛树脂和热塑性酚醛树脂。甲阶酚醛树脂的甲醛对酚的摩尔比大于或等于1:1，通常在1.5:1.0至3.0:1.0的范围内。热塑性酚醛树脂的甲醛对酚的摩尔比小于1:1。可商购获得的酚醛树脂的示例包括：以商品名DUREZ和VARCUM得自德克萨斯州达拉斯的西方化学品股份公司(OccidentalChemicalsCorp.,(Dallas,Texas))的酚醛树脂；以商品名RESINOX得自密苏里州圣路易斯的孟山都公司(MonsantoCo.,(SaintLouis,Missouri))的酚醛树脂；以及以商品名AEROFENE和AROTAP得自俄亥俄州都柏林的亚什兰特用化学品公司(AshlandSpecialtyChemicalCo.,(Dublin,Ohio))的酚醛树脂。
(甲基)丙烯酸酯聚氨酯包括羟基封端NCO延伸的聚酯或聚醚的二(甲基)丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯聚氨酯的示例包括作为CMD6600、CMD8400和CMD8805可从新泽西州西帕特森的氰特实业公司(CytecIndustries,WestPaterson,(NewJersey))获得的丙烯酸酯聚氨酯。
(甲基)丙烯酸酯环氧树脂包括环氧树脂的二(甲基)丙烯酸酯，诸如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯环氧树脂的示例包括作为CMD3500、UCMD3600和CMD3700可从光固化实业公司(RadcureIndustries)获得的丙烯酸酯环氧树脂。
烯键式不饱和自由基可聚合化合物包括包含碳原子、氢原子和氧原子以及任选的氮原子和卤素原子的单体化合物和聚合物化合物两者。氧原子或氮原子或两者一般存在于醚、酯、聚氨基甲酸酯、酰胺和脲基中。烯键式不饱和自由基可聚合化合物通常具有小于约4,000g/摩尔的分子量，并且通常是由包含脂族单羟基基团或脂族多羟基基团的化合物与不饱和羧酸诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸和马来酸等反应而制成的酯。(甲基)丙烯酸酯树脂的代表性示例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯。其他烯键式不饱和树脂包括羧酸的单烯丙基、多烯丙基酯和多甲基烯丙基酯和胺，诸如邻苯二甲酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯和N,N-二烯丙基己二酰二胺。而其他含氮化合物包括三(2-丙烯酰-氧乙基)异氰脲酸酯树脂、1,3,5-三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-s-三嗪、丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基哌啶酮。
可用的氨基塑料树脂每分子或每低聚物具有至少一个α,β-不饱和羰基侧基基团。这些不饱和的羰基基团可为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺型基团。此类材料的示例包括N-(羟甲基)丙烯酰胺、N,N'-氧基二亚甲基双丙烯酰胺、邻位丙烯酰胺甲基化苯酚及对位丙烯酰胺甲基化苯酚、丙烯酰胺甲基化线型酚醛树脂、以及它们的组合。这些材料另外描述于美国专利号4,903,440和号5,236,472(均授予Kirk等人)中。
具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰脲酸酯衍生物和具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物另外描述于美国专利号4,652,274(Boettcher等人)中。异氰脲酸酯材料的示例为三(羟乙基)异氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
可由环氧基团的开环反应聚合而成的环氧树脂具有一个或多个环氧基团。此类环氧树脂包括环氧树脂单体和环氧树脂低聚物。可用的环氧树脂的示例包括2,2-双[4-(2,3-环氧丙氧基)-苯丙烷](双酚的二缩水甘油醚)和作为EPON828、EPON1004、EPON1001F可从俄亥俄州哥伦布的迈图特用化学品(MomentiveSpecialtyChemicals,(Columbus,Ohio))获得的材料；以及作为DER-331、DER-332和DER-334可从密歇根州米德兰的陶氏化学公司(DowChemicalCo.,(Midland,Michigan))获得的材料。其他合适的环氧树脂包括作为DEN-431和DEN-428从陶氏化学公司(DowChemicalCo.)商购获得的线型酚醛树脂的缩水甘油醚。
环氧树脂可在添加适当的阳离子固化剂的情况下通过阳离子机制聚合而成。阳离子固化剂产生酸源以引发环氧树脂的聚合。这些阳离子固化剂可包括具有鎓阳离子和金属或准金属的包含卤素络合物阴离子的盐。也可使用用于环氧树脂和酚醛树脂的其他固化剂(例如，胺硬化剂和胍)。
其他阳离子固化剂包括具有有机金属络合物阳离子和金属或准金属的含卤素络合物阴离子的盐，其另外描述于美国专利号4,751,138(Turney等人)中。另一个示例为有机金属盐和鎓盐，鎓盐描述于美国专利号4,985,340(Palazzotto等人)；美国专利号5,086,086(Brown-Wensley等人)；和美国专利号5,376,428(Palazzotto等人)中。其他阳离子固化剂包括有机金属络合物的离子盐，其中金属选自第IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB周期族的元素，这描述于美国专利号5,385,954(Palazzotto等人)中。
自由基热引发剂的示例包括过氧化物，例如过氧化苯甲酰和偶氮化合物。
当暴露在光化学电磁辐射中时，产生自由基源的化合物一般被称为光引发剂。光引发剂的示例包括安息香及其衍生物，诸如α-甲基安息香；α-苯基安息香；α-烯丙基安息香；α-苄基安息香；诸如苯偶酰二甲基缩酮(例如，如作为IRGACURE651从纽约州达里镇汽巴精化(CibaSpecialtyChemicals(Tarrytown，N.Y.))商购获得)安息香醚、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，诸如2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(例如，如来自汽巴精化的DAROCUR1173)和1-羟基环己基苯基甲酮(例如，如从汽巴精化获得的IRGACURE184)；2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(例如，如来自汽巴精化的IRGACURE907)；2-苯基-2-(二甲氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(例如，如来自汽巴精化的IRGACURE369)。其他可用的光引发剂包括例如新戊偶姻(pivaloin)乙醚、茴香偶姻(anisoin)乙醚、蒽醌(例如，蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌或苯并蒽醌)、卤代甲基三嗪、二苯甲酮及其衍生物，碘鎓盐和锍盐、钛络合物，诸如双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双[2,6-二氟代-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(例如，如来自汽巴精化的CGI784DC)；卤代硝基苯(例如，4-溴甲基硝基苯)、单酰基膦和双酰基膦(例如，如来自汽巴精化的IRGACURE1700、IRGACURE1800、IRGACURE1850和DAROCUR4265)。可使用光引发剂的组合。一种或多种光谱敏化剂(例如染料)可与光引发剂一起使用，例如以便增加光引发剂对具体光化辐射源的敏感性。
为了促进上述粘结剂和磨料颗粒之间的联接，硅烷偶联剂可被包括在磨料颗粒和粘结剂前体的浆液中；其量通常为约0.01重量％到5重量％，更通常地为0.01重量％到3重量％，更通常地为0.01重量％到1重量％之间，但也可使用例如根据磨料颗粒的尺寸确定的其他量。合适的硅烷偶联剂的包括例如甲基丙烯酰氧基丙基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3,4-环氧环己基甲基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三甲氧基硅烷(例如，如分别以商品名A-174、A-151、A-172、A-186、A-187和A-189从康涅狄格州格林威治的维特克股份公司(WitcoCorp.,(Greenwich,Connecticut))获得的)、烯丙基三乙氧基硅烷、二烯丙基二氯硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷和m,p-苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷(例如，如分别以商品名A0564、D4050、D6205和S1588从宾夕法尼亚州布里斯托尔的联合化学工业公司(UnitedChemicalIndustries,(Bristol,Pennsylvania))商购的)、二甲基二乙氧基硅烷、二羟基二苯基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷醇、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、乙基三乙氧基硅烷、戊基三乙氧基硅烷、乙基三氯硅烷、戊基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二乙氧基硅烷，以及它们的混合物。
粘结剂前体可任选地包含添加剂，诸如例如，着色剂、助磨剂、填料、润湿剂、分散剂、光稳定剂和抗氧化剂。
可任选地通过粘结剂前体被包括在磨料层中的助磨剂涵盖包括无机化合物和有机化合物两者的多种不同的材料。有效的作为助磨剂的化合物的样品包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属以及金属合金。有效的作为助磨剂的具体的蜡具体但不排他地包括卤化蜡四氯萘和五氯萘。其他有效的助磨剂包括卤化热塑性塑料、磺化热塑性塑料、蜡、卤化蜡、磺化蜡以及它们的混合物。有效的作为助磨剂的其他无机材料具体但不排他地包括聚氯乙烯和聚偏1,1-二氯乙烯。一般有效的作为助磨剂的卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、四氟化硅、氯化钾和氯化镁。作为助磨剂被采用的卤化物盐通常具有小于100微米的平均粒度，优选粒度小于25微米。一般有效的作为助磨剂的金属的示例包括锑、铋、镉、钴、铁、铅、锡和钛。其他常用的助磨剂包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。也可采用这些助磨剂的组合。
如果存在，任选的顶胶被设置在磨料层的至少一部分上。例如，顶胶可仅被设置在成型的磨料复合物上(例如，在它们的顶部表面上)，但其也可被设置在通道上。顶胶的示例包括选自由以下各项组成的组的一种或多种化合物：次级助磨剂诸如碱金属四氟硼酸盐、脂肪酸的金属盐(硬脂酸锌或硬脂酸钙)和磷酸酯的盐(例如，山嵛基磷酸钾)、磷酸酯、脲甲醛树脂、矿物油、交联硅烷、交联硅氧烷和/或含氟化合物；纤维材料；抗静电剂；润滑剂；表面活性剂；颜料；染料；偶联剂；塑化剂、防填塞剂；脱模剂；悬浮剂；流变改性剂；固化剂；以及它们的混合物。次级助磨剂优选选自由以下各项组成的组：氯化钠、六氟化硫铝钾、六氟化硫铝钠、六氟化硫铝铵、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁以及它们的混合物。在一些实施方案中，一种或多种脂肪酸的金属盐(例如，硬脂酸锌)可以可用地被包括在顶胶中。
结构化磨料制品可任选地包括诸如例如钩状膜、环状膜或压敏粘合剂的附接界面层，压敏粘合剂在使用期间将结构化磨料制品附连到工具或支撑垫上。
可用的压敏粘合剂(PSA)包括例如热熔融PSA、溶剂型PSA以及胶乳型PSA。压敏粘合剂为普遍地可商购获得的：例如购自3M公司。如果存在，PSA层可通过包括例如喷涂、刮刀涂布和挤压涂布的任何合适的技术被涂布到背衬上。在一些实施方案中，剥离衬垫可被设置在压敏层上，从而在使用之前保护压敏层。剥离衬垫的示例包括聚烯烃膜和硅化纸材。
根据本公开的结构化磨料制品可通过如下来制备：形成磨料细粒(grain)和上述粘合剂树脂的可硬化或可聚合前体(即，粘结剂前体)的浆液，使该浆液与背衬(或如果存在，任选的粘合剂层)接触，并且以某种方式至少部分地固化粘结剂前体(例如，通过暴露在能量源中)，使得所得的结构化磨料制品具有附连到背衬上的多种成型的磨料复合物。能量源的示例包括热能和辐射能(包括电子束、紫外光和可见光)。
在一个实施方案中，可将粘结剂前体内的磨料颗粒浆液直接涂布在其中具有成型腔(优选由在锐角处相交的平坦表面形成的腔)的生产工具上，并且使磨料颗粒浆液与背衬(或如果存在，任选的粘合剂层)接触，或被涂布在背衬上并且使其与生产工具接触。在该实施方案中，当浆液存在于生产工具腔中时，它通常随后被硬化(例如，至少部分地固化)。
生产工具可为带、薄板、连续的薄板或网状物、诸如轮转凹版辊的涂布辊、安装在涂布辊上的套筒或塑模。生产工具可由金属(例如，镍)、金属合金、或塑料构成。金属生产工具可通过诸如例如雕刻、抛光、电铸或金刚石车削的任何常规技术来制成。热塑性工具可由金属母模工具复制而成。母模工具将具有生产工具所期望的反转图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。母模工具优选地由例如镍的金属制成并且经金刚石车削。热塑性薄板材料可与母模工具一起加热，使得通过将两者压制在一起而使热塑性材料压印有母模工具图案。热塑性材料也可被挤出或浇铸到母模工具上，然后再挤压。热塑性材料被冷却以硬化并且生产生产工具。热塑性生产工具材料的示例包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯以及它们的组合。如果利用热塑性生产工具，那么应当小心，不要产生可使热塑性生产工具变形的过度热量。
生产工具也可包括脱模涂层以允许磨料制品更容易从生产工具上脱模。用于金属的此类脱模涂层的示例包括硬质碳化物、氮化物或硼化物涂层。用于热塑性塑料的脱模涂层的示例包括硅氧烷和含氟化合物。
制造具有精确成型的磨料复合物的结构化磨料制品的有关方法的附加的细节可见于例如美国专利号5,152,917(Pieper等人)；美国专利号5,435,816(Spurgeon等人)；美国专利号5,672,097(Hoopman)；美国专利号5,681,217(Hoopman等人)；美国专利号5,454,844(Hibbard等人)；美国专利号5,851,247(Stoetzel等人)；以及美国专利号6,139,594号(Kincaid等人)。
在另一个实施方案中，可以图案化的方式(例如，通过筛网或凹版印刷)将包括粘结剂前体和磨料颗粒的浆液沉积于背衬上且部分地聚合，从而使得至少经过涂布的浆液的表面呈塑性但不流动。然后，在部分聚合的浆液配方产品上压印出图案，浆液配方产品随后被另外固化(例如，通过暴露在能量源中)以形成附连到背衬上的多种成型的磨料复合物。相关方法和关于该方法的另外的细节在例如美国专利号5,833,724(Wei等人)；美国专利号5,863,306(Wei等人)；美国专利号5,908,476(Nishio等人)；美国专利号6,048,375(Yang等人)；美国专利号6,293,980(Wei等人)；以及美国专利申请公布号2001/0041511(Lack等人)中有所描述。
在该实施方案中，无论在该点处是薄片形还是盘形，一旦磨料层附连到背衬，所得的结构化磨料制品具有压印在其中的成型的特征，使得背衬和结构化磨料层两者具有叠加的压印特征部。压印可通过任何合适的方法来完成，包括例如，根据所使用的压印条件对具有期望图案(或其反转图案)的压印塑模施加热量和/或压力(即通过压印)。压印塑模可包括例如板或辊。通常，压印特征部的尺寸在横截面上将至少比成型的磨料复合物的平均尺寸大一个数量级(例如，至少大10倍、100倍甚至至少1000倍)。
根据本公开的结构化磨料制品可被固定到支承结构，诸如例如固定到工具诸如例如偏心轨道式砂光机的支撑垫。任选的附接界面层可为例如粘合剂(例如，压敏粘合剂)层、双面粘合带、用于钩附接和环附接的环状织物(例如，用于与其上附连有钩状结构的支撑垫或支承垫一起使用)、用于钩附接和环附接的钩状结构(例如，用于与其上附连有成环的织物的支撑垫或支承垫一起使用)或互相啮合的附接界面层(例如，蘑菇型联锁扣件，其被设计用于与支撑垫或支承垫上的同样的蘑菇型联锁扣件相啮合)。关于此类附接界面层的另外的细节可见于，例如，美国专利号5,152,917(Pieper等人)；美国专利号5,254,194(Ott)；美国专利号5,454,844(Hibbard等人)；和美国专利号5,681,217(Hoopman等人)；以及美国专利申请公布号2003/0143938(Braunschweig等人)和2003/0022604(Annen等人)。
同样，背衬的第二主表面可具有多个从其上凸出的一体形成的钩，例如如在美国专利号5,672,186(Chesley等人)中有所描述的那些。这些钩将随后提供结构化磨料制品和其上附连有环状织物的支撑垫之间的接合。
根据本公开的结构化磨料制品可以任何形式(例如，作为薄片、带或盘)来提供，并且可具有任何总体尺寸。压印的结构化研磨盘可具有任何直径，但其直径通常在0.5厘米至15.2厘米的范围内。压印的结构化磨料制品可具有狭槽或狭缝，并且可在其他方面设置有穿孔。
根据本公开的结构化磨料制品一般可用于研磨工件，尤其是那些其上具有硬化聚合物层的工件。工件可包含任何材料并且可具有任何形式。材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、涂漆的表面、塑料、聚合物涂料、石材、多晶硅、木材、大理石，以及它们的组合。工件的示例包括模制的和/或成形的制品(例如，光学透镜、汽车车身面板、船外壳、台面和水槽)、晶片、薄片以及块状体。
润滑流体可在研磨操作期间与结构化磨料制品一起使用。示例包括油、水和水中的表面活性剂溶液(例如，水中的阴离子表面活性剂溶液和非离子表面活性剂溶液)。
本公开的精选实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括：
具有相背对的第一主表面和第二主表面的背衬；
固定到第一主表面的成型的磨料复合物，其中精确成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒，并且其中成型的磨料复合物中的至少一些成型的磨料复合物独立地包括：
底部表面；
与底部表面相背对并且不接触底部表面的顶部表面，其中顶部表面包括至少一个内部凹陷部分；
n个侧壁，其中n表示大于或等于三的整数，其中n个侧壁中的每个侧壁邻接底部表面和顶部表面两者，并且其中n个侧壁中的每个侧壁邻接n个侧壁中的两个其他侧壁；和
由顶部表面和n个侧壁中的相应不同多个侧壁形成的至少两个尖点，其中至少一个内部凹陷部分比至少两个尖点更靠近底部表面。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案的结构化磨料制品，其中n大于或等于4。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案的结构化磨料制品，其中n为4或6。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中n个侧壁中的至少一个侧壁向内倾斜。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中n个侧壁中的至少一个侧壁是平坦的。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第五实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中底部表面包括由n条边界定的平坦表面。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物具有在12微米至2000微米范围内的最大尺寸。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第七实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物包括精确成型的磨料复合物。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第八实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物规则地彼此间隔开。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第九实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中尖点中的每个尖点与底部表面大体上等距。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中相对于其底部表面，成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有高度，并且其中凹陷特征部具有高于高度的一半的最低点。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十一实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有大体上相同的尺寸和形状。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十二实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，还包括被设置在第二主表面上的附接界面层。
在第十四实施方案中，本公开提供了一种研磨工件的方法，该方法包括：将第一实施方案至第十三实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与工件的表面摩擦接触；以及使工件或磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨工件的表面的至少一部分。
在第十五实施方案中，本公开提供了一种结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括：
具有相背对的第一主表面和第二主表面的背衬；
固定到第一主表面的成型的磨料复合物，其中精确成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒，并且其中成型的磨料复合物中的至少一些成型的磨料复合物独立地包括：
底部表面；
与底部表面相背对并且不接触底部表面的顶部表面，其中顶部表面包括至少一个内部凹陷部分和至少两个三角形小平面；
n个侧壁，其中n表示大于或等于三的整数，其中n个侧壁中的每个侧壁邻接底部表面和顶部表面两者，并且其中n个侧壁中的每个侧壁邻接n个侧壁中的两个其他侧壁，其中至少两个三角形小平面中的每个三角形小平面邻接n个侧壁中的相应不同的一个侧壁；和
部分地由至少两个三角形小平面中的至少两个三角形小平面形成的至少两个尖点，其中至少一个内部凹陷部分比至少两个尖点更靠近底部表面。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案的结构化磨料制品，其中n大于或等于4。
在第十七实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案的结构化磨料制品，其中n为4或6。
在第十八实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第十七实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中n个侧壁中的至少一个侧壁向内倾斜。
在第十九实施方案中，本发明提供了根据第十五实施方案至第十八实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中n个侧壁中的至少一个侧壁是平坦的。
在第二十实施方案中，本发明提供了根据第十五实施方案至第十九实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中底部表面包括由n条边界定的平坦表面。
在第二十一实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第二十实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物具有在12微米至2000微米范围内的最大尺寸。
在第二十二实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第二十一实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物包括精确成型的磨料复合物。
在第二十三实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第二十二实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物规则地彼此间隔开。
在第二十四实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第十九实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物包括精确成型的磨料复合物。
在第二十五实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案至第二十四实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物规则地彼此间隔开。
在第二十六实施方案中，本公开提供了根据第十五至实施方案第二十四实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，其中成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有大体上相同的尺寸和形状。
在第二十七实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案至第二十六实施方案中的任一实施方案的结构化磨料制品，还包括被设置在第二主表面上的附接界面层。
在第二十八实施方案中，本公开提供了一种研磨工件的方法，该方法包括：将根据第十五实施方案至第二十七实施方案中的任一实施方案的根据结构化磨料制品的结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与工件的表面摩擦接触；以及使工件或磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨工件的表面的至少一部分。
通过以下非限制性实施例，另外说明了本公开的对象和优点，但是这些实施例中引用的具体材料与材料的量以及其他条件和细节不应被解释为对本公开的不当限制。
实施例：
除非另有说明，否则在实施例及本说明书的其余部分中的所有部分、百分比、比率等按重量计。
实施例中所使用的缩写词表
实施例1：
结构化磨料制品通过将23.8份的SR351、0.54份的DSP、1.47份的A174、0.81份的PI、2.9份的OX50以及70.5数的WA2500按次序混合并且借助高剪切搅拌器搅动来制备。具有凹口以提供一系列成型的磨料复合物(一般像如图2A和图2B所示的精确成型的磨料复合物那样成型的)的聚丙烯工具具有5.8密耳(0.1472mm)的间距。每个成型的腔开口(对应于基部)为4.0密耳×4.0密耳(0.1027mm×0.1027mm)，并且每个壁以82度的角度升至基部上方的3.3密耳(0.0831mm)的高度。每个成型的磨料复合物的顶面具有在顶面两端从拐角到拐角以直角居中设置的两个正交的v形切口(在磨料复合物中提供边尖点)，每个切口深0.75密耳(0.019mm)并且以110度开槽。磨料浆液被涂布(使用油灰刀)到聚丙烯工具的腔中，从而实现约1.1g/24in2(71g/m2)的涂层重量。通过具有EAA底漆涂层的3密耳的聚酯膜背衬来接触填充工具，并且通过来自在120瓦特/厘米下操作的两个D灯泡(马里兰州盖瑟斯堡的融合系统(FusionSystems,(Gaithersburg,Maryland))的紫外线光照来照射填充工具。聚丙烯工具从产生结构化磨料制品的组合物中移除。PSA附接层被层合至背衬并且从层合物中切割直径为1.25in(3.175cm)的研磨盘以用于测试。
比较实施例A
比较实施例A与美国专利号8,425,278B2(Culler等人)中的实施例1相同地进行制备，其具有位于由相交的侧壁而不是如实施例1中的沿侧壁面形成的拐角处的尖点。
使用KEYENCEVHX-1000数字显微镜在400X的放大率下对来自实施例1和比较实施例A的测试盘进行检查。实施例1的盘的代表性区域如图8所示，并且比较实施例A的结构化研磨盘的代表性区域如图9所示。图9中的较暗的、斑点特征为由工具腔的不完全填充导致的空隙。
用于专利证书的以上专利申请中的所有引用的参考文献、专利或专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本专利申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述具体实施方式中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给定的前述说明不应被理解为是对本发明范围的限制，本发明的范围由权利要求及其所有等同形式限定。

Claims (28)

1.一种结构化磨料制品，包括：
具有相背对的第一主表面和第二主表面的背衬；
固定到所述第一主表面的成型的磨料复合物，其中精确成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒，并且其中所述成型的磨料复合物中的至少一些成型的磨料复合物独立地包括：
底部表面；
与所述底部表面相背对并且不接触所述底部表面的顶部表面，
其中所述顶部表面包括至少一个内部凹陷部分；
n个侧壁，其中n表示大于或等于三的整数，其中所述n个侧壁中的每个侧壁邻接所述底部表面和所述顶部表面两者，并且其中所述n个侧壁中的每个侧壁邻接所述n个侧壁中的两个其他侧壁；和
由所述顶部表面和所述n个侧壁中的相应不同多个侧壁形成的至少两个尖点，其中所述至少一个内部凹陷部分比所述至少两个尖点更靠近所述底部表面。
2.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中n大于或等于4。
3.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中n为4或6。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述n个侧壁中的至少一个侧壁向内倾斜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述n个侧壁中的至少一个侧壁是平坦的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述底部表面包括由n条边界定的平坦表面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物具有在12微米至2000微米范围内的最大尺寸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物包括精确成型的磨料复合物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物规则地彼此间隔开。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述尖点中的每个尖点与所述底部表面大体上等距。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的结构化磨料制品，其中相对于其底部表面，所述成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有高度，并且其中凹陷特征部具有高于所述高度的一半的最低点。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有大体上相同的尺寸和形状。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的结构化磨料制品，还包括被设置在所述第二主表面上的附接界面层。
14.一种研磨工件的方法，所述方法包括：将根据权利要求1至13中任一项所述的结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与所述工件的表面摩擦接触；以及使所述工件或所述磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨所述工件的所述表面的至少一部分。
15.一种结构化磨料制品，包括：
具有相背对的第一主表面和第二主表面的背衬；
固定到所述第一主表面的成型的磨料复合物，其中精确成型的磨料复合物包括分散在粘结剂基质中的磨料粒，并且其中所述成型的磨料复合物中的至少一些成型的磨料复合物独立地包括：
底部表面；
与所述底部表面相背对并且不接触所述底部表面的顶部表面，
其中所述顶部表面包括至少一个内部凹陷部分和至少两个三角形小平面；
n个侧壁，其中n表示大于或等于三的整数，其中所述n个侧壁中的每个侧壁邻接所述底部表面和所述顶部表面两者，并且其中所述n个侧壁中的每个侧壁邻接所述n个侧壁中的两个其他侧壁，其中所述至少两个三角形小平面中的每个三角形小平面邻接所述n个侧壁中的相应不同的一个侧壁；和
部分地由所述至少两个三角形小平面中的至少两个三角形小平面形成的至少两个尖点，其中所述至少一个内部凹陷部分比所述至少两个尖点更靠近所述底部表面。
16.根据权利要求15所述的结构化磨料制品，其中n大于4。
17.根据权利要求15所述的结构化磨料制品，其中n为4或6。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述n个侧壁中的至少一个侧壁向内倾斜。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述n个侧壁中的至少一个侧壁是平坦的。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述底部表面包括由n条边界定的平坦表面。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物具有在12微米至2000微米范围内的最大尺寸。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物包括精确成型的磨料复合物。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物规则地彼此间隔开。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述尖点中的每个尖点与所述底部表面大体上等距。
25.根据权利要求15至24中任一项所述的结构化磨料制品，其中相对于其底部表面，所述成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有高度，并且其中凹陷特征部具有高于所述高度的一半的最低点。
26.根据权利要求15至25中任一项所述的结构化磨料制品，其中所述成型的磨料复合物中的每个成型的磨料复合物具有大体上相同的尺寸和形状。
27.根据权利要求15至26中任一项所述的结构化磨料制品，还包括被设置在所述第二主表面上的附接界面层。
28.一种研磨工件的方法，所述方法包括：将根据权利要求15至27中任一项所述的结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与所述工件的表面摩擦接触；以及使所述工件或所述磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨所述工件的所述表面的至少一部分。
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