CN110650819A - 磨料制品中的四面体磨料颗粒 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的各种实施方案涉及一种磨料制品(10)。磨料制品(10)包括限定有主表面的背衬(12)。磨料制品(10)包括磨料层，该磨料层包括附接到背衬(12)的多个四面体磨料颗粒(16)。四面体磨料颗粒(16)包括四个面，所述四个面由终止于四个顶点(40，42，44，46)处的六个边缘接合。四个面中的每一个面接触四个面中的三个面，并且四面体磨料颗粒(16)的大部分具有在基本上相同的方向上取向的顶点(40，42，44，46)中的至少一个顶点。

Description

磨料制品中的四面体磨料颗粒

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月12日提交的题为“磨料制品中的四面体磨料颗粒和制备方法”的美国临时专利申请序列62/505,280的优先权的权益，其公开内容以引用的方式全文并入本文。

背景技术

磨料颗粒和由磨料颗粒制成的磨料制品可用于在产品制造过程中研磨、整理或磨削多种材料和表面。因此，一直存在对磨料颗粒或磨料制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。

发明内容

本公开提供一种磨料制品。所述磨料制品包括限定有主表面的背衬。磨料制品包括磨料层，所述磨料层包括附接到背衬的多个四面体磨料颗粒。四面体磨料颗粒包括四个面，所述四个面由终止于四个顶点处的六个边缘接合。四个面中的每一个面接触四个面中的三个面，并且四面体磨料颗粒的大部分具有在基本上相同的方向上取向的顶点中的至少一个顶点。

本公开还提供一种磨料制品。所述磨料制品包括限定有主表面的背衬。磨料制品包括磨料层，所述磨料层包括多个四面体磨料颗粒，所述多个四面体磨料颗粒通过包含树脂粘合剂的粘结剂附接到背衬。四面体磨料颗粒具有四个面，所述四个面由终止于四个顶点处的六个边缘接合。四个面中的每一个面接触四个面中的三个面，并且四面体磨料颗粒的约90％至约100％具有在基本上垂直于主表面的方向上背离背衬取向的顶点。

本公开还提供形成磨料制品的方法。所述磨料制品包括限定有主表面的背衬。磨料制品包括磨料层，所述磨料层包括附接到背衬的多个四面体磨料颗粒。四面体磨料颗粒包括四个面，所述四个面由终止于四个顶点处的六个边缘接合。四个面中的每一个面接触四个面中的三个面，并且四面体磨料颗粒的大部分具有在基本上相同的方向上取向的顶点中的至少一个顶点。所述磨料制品通过将所述多个四面体磨料颗粒沉积在背衬上而形成。所述多个四面体磨料颗粒粘附到背衬以形成磨料制品。

本公开还提供研磨工件的方法。所述方法包括使所述磨料制品的至少一部分与工件的表面摩擦接触。所述磨料制品包括背衬，所述背衬限定有沿主表面的表面。磨料制品包括磨料层，所述磨料层包括附接到背衬的多个四面体磨料颗粒。四面体磨料颗粒包括四个面，所述四个面由终止于四个顶点处的六个边缘接合。四个面中的每一个面接触四个面中的三个面，并且四面体磨料颗粒的大部分具有在基本上相同的方向上取向的顶点中的至少一个顶点。一旦磨料制品与工件的表面接触，则工件或磨料制品中的至少一者相对于另一个移动，从而导致磨料制品研磨工件的表面的至少一部分。

根据本公开的一些实施例，存在与带涂层磨料制品相关联的各种优点，其中一些是意料不到的。例如，根据一些实施例，带涂层磨料制品的大部分四面体磨料颗粒可具有背离背衬取向的一个顶点。这可允许大量的顶点可用于接触待研磨制品的表面。具有更大量的与表面接触的顶点可有助于增加带涂层磨料制品的切割量。根据一些实施例，可控制制品的光洁度或表面粗糙度，这可提高制品的性能并增加制品的视觉吸引力。根据一些实施例，四面体磨料颗粒具有高度对称性，这可有助于导致带涂层磨料制品的大部分四面体磨料颗粒具有背离背衬取向的一个顶点。根据一些实施例，四面体磨料颗粒可相对于背衬的x-y方向围绕z方向旋转。这可允许更紧密地堆积相邻四面体磨料颗粒，或者可允许形成特定图案以增加磨料颗粒的切割量。另外，根据一些实施例，控制顶点的取向或磨料颗粒的旋转可有助于在相邻磨料颗粒之间形成通道，通道可有助于从工件和磨料制品中清除切屑。另外，根据一些实施例，带涂层磨料制品可部分地通过滴涂或静电涂布磨料颗粒来形成。根据一些实施例，任一种涂布方法均可导致带涂层磨料制品的大部分四面体磨料颗粒具有背离背衬取向的一个顶点。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记描述多个视图中的基本上相同的组件。具有不同字母后缀的相似附图标记表示基本上相似组件的不同示例。附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。

图1A是根据各种实施方案的包括四面体磨料颗粒的带涂层磨料制品的截面图，该四面体磨料颗粒具有在基本上垂直于背衬的主表面的方向上背离带涂层磨料制品的背衬取向的顶点。

图1B是根据各种实施方案的包括四面体磨料颗粒的带涂层磨料制品的顶视图，该四面体磨料颗粒围绕垂直于主表面的方向具有共同的旋转。

图1C是根据各种实施方案的包括四面体磨料颗粒的带涂层磨料制品的顶视图，该四面体磨料颗粒围绕垂直于主表面的方向具有不同的旋转。

图2A是根据各种实施方案的具有平面的四面体磨料颗粒的透视图。

图2B是根据各种实施方案的具有凹面的四面体磨料颗粒的透视图。

图2C是根据各种实施方案的具有凸面的四面体磨料颗粒的透视图。

图2D是根据各种实施方案的具有平面顶点的四面体磨料颗粒的透视图。

图2E是根据各种实施方案的具有不规则的面、边缘和顶点的四面体磨料颗粒的透视图。

图3是根据各种实施方案的卷紧砂轮的透视图。

图4A是根据各种实施方案的非织造磨料的侧视图。

图4B是根据各种实施方案的图4A的非织造磨料的一部分的放大图。

图5是根据各种实施方案的翼片刷的透视图。

图6是根据各种实施方案的根据实施例1的带涂层磨料制品的扫描电镜图像。

图7是根据各种实施方案的根据比较例1的带涂层磨料制品的扫描电镜图像。

具体实施方式

现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。

在整个该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且包括各个值(例如1％、2％、3％和4％)以及指定范围内的子范围(例如0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。

在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一个”、“一种”或“该/所述”用于包括一个或多于一个。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。表述“A和B中的至少一者”具有与“A、B或者A和B”相同的含义。此外，应当理解，本文所用且未以其它方式定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。

在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单一操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。

如本文所用，术语“约”可允许值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。

如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％，或至少约99.999％或更高，或100％。

图1A是带涂层磨料制品10的截面图。图1B和图1C是带涂层磨料制品10的顶视图。将同时讨论图1A-图1C。带涂层磨料制品10包括沿x-y方向限定基本上平坦的主表面的背衬12。背衬12具有施加在背衬12的第一表面上的第一层粘结剂，其可以被称为底胶层14。多个四面体磨料颗粒16附接于或部分地嵌入底胶层14中。第二层粘结剂，在下文中称为复胶层18，分散在四面体磨料颗粒16上。如在下文中进一步解释的，四面体磨料颗粒16的大部分具有在基本上相同的方向上取向的三个顶点(40、42和44)中的至少一个顶点。在一些示例中，与具有较少或不具有在基本上相同的方向上取向的至少一个顶点的四面体磨料颗粒的对应磨料制品相比，这可增加磨料制品的切割量。带涂层磨料制品10可形成为任何合适的磨料制品。合适的磨料制品的示例包括砂轮(例如，中心凹陷的砂轮)、切割轮、连续带或它们的一部分。

背衬12可为柔性的或刚性的。用于形成柔性背衬的合适材料的示例包括聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸、硫化纤维、短纤维、连续纤维、非织造物、泡沫、筛网、层压体，以及它们的组合。背衬12可成形为允许带涂层磨料制品10为片、盘、带、垫或卷的形式。在一些实施方案中，背衬12可为足够柔性的以允许带涂层磨料制品10成形为环，以制备可在合适的磨削设备上运行的磨带。

底胶层14将四面体磨料颗粒16固定到背衬12，并且复胶层18可以帮助增强四面体磨料颗粒16。底胶层14和/或复胶层18可包含树脂粘合剂。树脂粘合剂可包括选自以下各项的一种或多种树脂：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、聚氨酯树脂、以及它们的混合物。

图2A-图2E是四面体磨料颗粒16的透视图。如图2A-图2E所示，四面体磨料颗粒16成形为规则的四面体。如图2A所示，四面体磨料颗粒16A具有四个面(20A，22A，24A和26A)，该四个面由六个边缘(30A，32A，34A，36A，38A和39A)接合，这些边缘终止于四个顶点(40A，42A，44A和46A)处。面中的每个在边缘处接触所述面中的其它三个。尽管图2A中描绘的是规则的四面体(即具有六条等边和四个面)，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，四面体磨料颗粒16可成形为不规则的(例如，具有不同长度的边缘)四面体。

现在参见图2B，四面体磨料颗粒16B具有四个面(20B，22B，24B和26B)，该四个面由六个边缘(30B，32B，34B，36B，38B和39B)接合，这些边缘终止于四个顶点(40B，42B，44B和46B)处。面中的每个是凹面的，并且在相应的公共边缘处接触所述面中的其它三个。尽管图2B描绘的是具有四面体对称性(例如，四条三次对称旋转轴线和六个对称反射平面)的颗粒，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，四面体磨料颗粒16可具有一个、两个或三个凹面，其余为平面的。

现在参见图2C，四面体磨料颗粒16C具有四个面(20C，22C，24C和26C)，该四个面由六个边缘(30C，32C，34C，36C，38C和39C)接合，这些边缘终止于四个顶点(40C，42C，44C和46C)处。所述面中的每个是凸面的，并且在相应的公共边缘处接触所述面中的另外三个面。尽管图2C描绘的是具有四面体对称性的颗粒，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，四面体磨料颗粒16可具有一个、两个或三个凸面，其余为平面的或凹面的。

现在参见图2D，四面体磨料颗粒16D具有四个面(20D，22D，24D和26D)，该四个面由六个边缘(30D，32D，34D，36D，38D和39D)接合，这些边缘终止于四个顶点(40D，42D，44D和46D)处。尽管图2D描绘的是具有四面体对称性的颗粒，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，四面体磨料颗粒16可具有一个、两个或三个凸面，其余为平面的。

可存在与图2A-图2D中的描述的偏差。在图2E中描绘此类四面体磨料颗粒16的示例，其示出了四面体磨料颗粒16E，四面体磨料颗粒16E具有四个面(20E，22E，24E和26E)，该四个面由六个边缘(30E，32E，34E，36E，38E和39E)接合，该四个边缘终止于四个顶点(40E，42E，44E和46E)处。面中的每个在相应公共边缘处接触所述面中的另外三个面。面、边缘和顶点中的每者具有不规则形状。

四面体磨料颗粒16的顶点中的任一个顶点(例如，顶点40)可包括表面特征诸如基本上平的平面；具有三角形、矩形、六边形或多边形周边的基本上平的表面；凹表面；凸表面；孔；脊；线或多条线；凸起；点；或凹陷。可以选择表面特征以改变切割速率，减少成形磨料颗粒的磨损或改变磨料制品的最终光洁度。每个顶点的曲率半径可以独立地在约0.5μm至约80μm，约0.5μm至约60μm，约0.5μm至约20μm或约1μm至约10μm的范围内，或者可小于、等于或大于约0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或80μm。

四面体磨料颗粒16可以采用上述形状元素(例如，凸侧面、凹侧面、不规则侧面以及平侧面)的组合。类似地，可以使用具有不同的形状和/或尺寸的四面体磨料颗粒16的组合。

在四面体磨料颗粒16的任一个中，边缘可具有相同的长度或不同的长度。边缘30中的任一个的长度可为任何合适的长度。作为示例，边缘30的长度可以在约0.5μm至约2000μm，约1μm至约200μm，或约150μm至约180μm的范围内，或者可以小于、等于，或大于约0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm、155μm、160μm、165μm、170μm、175μm、180μm、185μm、190μm、195μm或200μm。四面体磨料颗粒16可具有相同的尺寸或不同的尺寸。

在带涂层磨料制品10中，四面体磨料颗粒16可以在磨料层的约1wt％至约90wt％的范围内，或磨料制品的约10wt％至约50wt％，或者可以小于、等于或大于约1wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％。如图1A-图1C所示，四面体磨料颗粒16的大部分具有在基本上相同的方向上取向的顶点中的至少一个顶点(例如，顶点40)。四面体磨料颗粒16的大部分可以在四面体磨料颗粒16的约70％至约100％的范围内，或约90％至约100％，或者可以小于、等于或大于约70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。

如图1A-图1C所示，四面体磨料颗粒16被布置成使得每个颗粒包括顶点(例如，顶点40)，该顶点沿基本上垂直于主表面的方向在z方向上背离背衬12取向。如图1A-图1C所示，顶点40基本上与z方向对齐。在其它示例中，顶点40可以偏离在z方向上的真实对齐。这可由于四面体磨料颗粒16靠在背衬12的不平整部分或填料颗粒上造成。

除四面体磨料颗粒16具有在z方向上对齐的顶点40之外，颗粒16还可以具有在相同或不同的x-y方向上对齐的三个顶点。这在图1B和图1C中示出。在图1B中，四面体磨料颗粒16中的每个具有在相同的x-y方向上对齐的顶点42、44和46。另选地，在图1C中，各种四面体磨料颗粒16围绕z方向旋转不同程度，使得至少两个磨料颗粒的顶点42、44和46不对齐。具有在基本上相同方向上取向的三个顶点的四面体磨料颗粒16的部分的范围可以为四面体磨料颗粒16的约1％至约100％，或约25％至约75％，或者可以小于、等于或大于约1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。

四面体磨料颗粒16可分布在背衬12的第一侧的表面积的约1％至约95％上，背衬的第一侧的表面积的约10％至约50％上，或小于、等于或大于背衬12的第一侧的表面积的约1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。四面体磨料颗粒16分布在背衬上的程度可以取决于磨料制品10的期望特性(例如，切割速率或精加工)。关于在背衬12上的位置，四面体磨料颗粒16可以无规分布或根据图案精确地放置。

磨料制品10的表面光洁度或表面粗糙度可以以许多合适的方式测量。例如，可以测量表面光洁度以获得算术平均粗糙度(RA)值(微米)或十点平均粗糙度(RZ)值(微米)。例如，制品的RA值的范围可以为约0.1μ至约5μ，或约0.2μ至约4μ，或者可以小于、等于或大于约0.1μ、0.2μ、0.4μ、0.6μ、0.8μ、1.0μ、1.2μ、1.4μ、1.6μ、1.8μ、2.0μ、2.2μ、2.4μ、2.6μ、2.8μ、3.0μ、3.2μ、3.4μ、3.6μ、3.8μ、4.0μ、4.2μ、4.4μ、4.6μ、4.8μ或5.0μ。又如，制品的RZ值的范围可以为约4.0μ至约15.0μ，或约6.0μ至约13.0μ，或者可以小于、等于或大于约4.0μ、4.4μ、4.8μ、5.2μ、5.6μ、6.0μ、6.4μ、6.8μ、7.2μ、7.6μ、8.0μ、8.4μ、8.8μ、9.2μ、9.6μ、9.8μ、10.2μ、10.6μ、11.0μ、11.4μ、11.8μ、12.2μ、12.6μ、13.0μ、13.4μ、13.8μ、14.2μ、14.6μ或15.0μ。

图1A-图1C示出其中磨料制品10是带涂层磨料制品的实施方式。然而，根据本公开的另外的实施方案，设想了附加的磨料制品。例如，图3、图4A和图4B示出作为卷紧砂轮的磨料制品10的实施方案。如图所示，卷紧砂轮50包括非织造磨料52，非织造磨料52在张力下围绕芯54缠绕。

图4A示出与芯54分离的非织造磨料52。图4B示出非织造磨料52的一部分的放大图。图4A和图4B示出许多相同的组件，并且将同时讨论。如图所示，卷紧砂轮50包括具有相对的基本上平的表面的非织造磨料52。非织造磨料52可以是包括多根纤维54的膨松有弹性的、开放的、低密度的纤维网，纤维54更详细地在图4B中示出。如图所示，非织造磨料52的纤维54形成卷紧砂轮50的背衬。纤维54可为任何合适的纤维，诸如硫化纤维、短纤维、连续纤维。纤维54可以具有任何合适的尺寸。例如，纤维54可具有至少约20毫米(mm)，至少约30mm或至少约40mm，且小于约110mm，小于约85mm或小于约65mm的长度，但是也可以使用更短和更长的纤维(例如，连续纤维或长丝)。纤维54可以具有至少约1.7分特(dtex，即，克/10000米)、至少约6dtex或至少约17dtex，并且小于约560dtext、小于约280dtex或小于约120dtex的细度或线密度，但也可以使用具有更小或更大线密度的纤维54。具有不同线密度的纤维54的混合物可以用于例如提供磨料制品，所述磨料制品在使用时将会产生尤其优选的表面光洁度。

如图4B所示，纤维54中的每个具有外表面或主表面56。将第一树脂层58施加到主表面56上，第一树脂层58包含诸如关于底胶层14所描述的那些中的任一种的可固化树脂。然后在第一树脂层58被涂布之后或与第一树脂层58同时将磨料颗粒16施加到纤维54。可以在第一树脂层涂层58和磨料颗粒16上施加包括酚醛树脂的复胶层18。其后，或部分地一起固化第一树脂层涂层58和第一复胶层18直至树脂不再湿且发粘，或通过单独施加并加热每个层而依次部分地固化，然后施加包含聚氨酯的第二复胶层60。

如图4B所示，四面体形状的磨料颗粒16的大部分顶点(例如，顶点40)在基本上相同的方向上对齐。也就是说，相对于与主表面56的轮廓匹配的非线性轴线A，四面体磨料颗粒16的大部分的各个顶点(例如，顶点40)在基本垂直于中心轴线A和主表面56的方向上取向。可以控制各个磨料颗粒16围绕主表面56的旋转以实现任何合适的取向。

合适的磨料制品的另一个示例包括翼片刷。图5是翼片刷60的透视图，其包括圆柱形中心芯62，涂布在芯62的外周向表面64上的粘合剂层66和多个径向延伸的磨料翼片68。芯62可以是纸和酚醛树脂复合物或聚酯和玻璃纤维复合物。粘合剂66可以是例如环氧树脂，并且被涂布在芯62的外表面64上以将磨料翼片68粘附到芯62。

磨料翼片68是非织造磨料翼片52，如本文在图4A和图4B中所描绘。磨料翼片68在芯端70处通过粘合剂层16粘附到芯62。磨料翼片68从芯62径向向外延伸，并被紧密包装以最小化相邻磨料翼片68之间的相对运动。例如，在具有15.2cm(6英寸)的外径并且包括一百二十八个非织造磨料翼片68的翼片刷60的实施方案中，翼片68可以在芯端70处被压缩至其未压缩厚度的大约10％，并且在其外端72处被压缩至其未压缩厚度的约30％。在这种布置中，磨料翼片中的每个的外端72一起形成翼片刷外周向表面74，该外周向表面74可旋转地施加到工件表面上。

在一些示例中，四面体磨料颗粒16可根据多操作工艺制备。该工艺可以使用任何陶瓷前体分散体材料进行。简而言之，该工艺科包括以下操作：制备可以转化为对应陶瓷的有晶种或无晶种陶瓷前体分散体(例如，可以转化为α氧化铝的勃姆石溶胶-凝胶)；用陶瓷前体分散体填充具有成形磨料颗粒的所需外形的一个或多个模具腔；干燥所述陶瓷前体分散体以形成前体四面体磨料颗粒；从模具腔中移除前体四面体磨料颗粒；煅烧所述前体四面体磨料颗粒以形成煅烧的前体四面体磨料颗粒；然后烧结经煅烧的前体四面体磨料颗粒以形成四面体磨料颗粒16。现在，将在含α-氧化铝的四面体磨料颗粒的上下文中对该工艺进行更详细地描述。

该工艺可包括提供可以被转化为陶瓷的有晶种或无晶种的陶瓷前体分散体的操作。陶瓷前体分散体可包括作为挥发性组分的液体。在一个示例中，该挥发性组分是水。分散体应可包含足量的液体，以使分散体的粘度足够低，从而允许填充模具腔并且复制模具表面，但是液体的量不能太多，因为会导致随后将液体从模具腔中移除的成本过高。在一个示例中，陶瓷前体分散体包括2wt％至90wt％的可以被转化为陶瓷的颗粒(诸如，氧化铝一水合物(勃姆石)的颗粒)，以及至少10wt％，或者50wt％至70wt％，或者50wt％至60wt％的挥发性组分(诸如，水)。反之，在一些实施方案中，陶瓷前体分散体包含30wt％至50wt％，或者40wt％至50wt％的固体。

合适的陶瓷前体分散体的示例包括氧化锆溶胶、氧化钒溶胶、氧化铈溶胶、氧化铝溶胶以及它们的组合。合适的氧化铝分散体包括例如勃姆石分散体以及其它氧化铝水合物分散体。勃姆石可通过已知的技术来制备或者可商购获得。可商购获得的勃姆石的示例包括均得自沙索尔北美有限公司(Sasol North America,Inc.)的商品名为“DISPERAL”和“DISPAL”的产品，或者得自BASF公司的商品名为“HIQ-40”的产品。这些一水合氧化铝是相对纯的；即，它们除了一水合物外只包含相对较少的(如果有的话)其它水合物相，并且具有高表面积。另外，在一些实施方案中，合适的磨料颗粒前体材料包括在烧结时形成单一磨料颗粒的细小磨料颗粒。在一些实施方案中，磨料颗粒前体材料可单独地或除此之外包括细小的α氧化铝颗粒，其在烧结时熔合在一起以形成烧结的α氧化铝陶瓷体，例如，如公布于美国专利申请2016/0068729 A1(Erickson等人)。

所得四面体磨料颗粒的物理特性一般可取决于陶瓷前体分散体中使用的材料类型。如本文所用，“凝胶”是分散在液体中的固体的三维网络。

陶瓷前体分散体可以包含改性添加剂或者改性添加剂的前体。改性添加剂可用于增强磨粒的某些所需特性，或者提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂的前体可以采用可溶性盐的形式，诸如水溶性盐。它们可包括含金属的化合物，并且可以是镁、锌、铁、硅、钴、镍、锆、铪、铬、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝、铒、钛的氧化物的前体，以及它们的混合物。能够存在于陶瓷前体分散体中的这些添加剂的特定浓度可以改变。

引入改性添加剂或改性添加剂前体可导致陶瓷前体分散体胶凝。也可以通过以下方式使陶瓷前体分散体胶凝：在一定时期内进行加热，从而通过蒸发来减少分散体中的液体含量。陶瓷前体分散体还可以包含成核剂。适用于本公开的成核剂可以包括α氧化铝、α氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒，或者会使所述转化成核的任何其它物质。如果使用成核剂的话，则其量应当足够多，以对α氧化铝进行转化。

可以将胶溶剂添加到陶瓷前体分散体中，以产生更稳定的水溶胶或胶态陶瓷前体分散体。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，诸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可以使用多质子酸，但是它们可使陶瓷前体分散体快速胶凝，从而使得难以对其进行处理或难以引入附加组分。某些商业来源的勃姆石包含有助于形成稳定陶瓷前体分散体的酸滴度(诸如，所吸收的甲酸或硝酸)。

陶瓷前体分散体可以通过任何合适的手段形成；例如，就溶胶-凝胶氧化铝前体而言，其可通过将氧化铝一水合物与包含胶溶剂的水简单混合，或者通过形成添加有胶溶剂的氧化铝一水合物浆液来形成。

可添加消泡剂或其它合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的可能性。如果需要，可添加附加的化学品，诸如润湿剂、醇类、或偶联剂。

另外的操作可包括提供模具，该模具具有至少一个模具腔，或形成于模具的至少一个主表面中的多个腔。在一些示例中，模具被形成为生产工具，其可以是例如带、片、连续网、诸如轮转凹辊的涂布辊、安装在涂布辊上的套筒、或者模具。在一个示例中，该生产工具可包含聚合物材料。合适的聚合物材料的示例包括热塑性塑料，诸如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或它们的组合，或热固性材料。在一个示例中，整个工具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个示例中，在进行干燥时与陶瓷前体分散体接触的工具的表面诸如所述多个腔的表面包含聚合物材料或热塑性材料，并且该工具的其它部分可以由其它材料制成。以举例的方式，可将合适的聚合物涂层施加到金属工具以改变其表面张力特性。

聚合物型或热塑性生产工具可以由金属母模工具复制而成。母模工具可具有生产工具所需的反向图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。在一个示例中，母模工具由金属例如镍制成，并且经过金刚石车削。在一个示例中，母模工具至少部分地使用立体光照型技术形成。可将聚合物片状材料连同母模工具一起加热，使得通过将二者压制在一起而在聚合物材料上压印出母模工具图案。也可将聚合物或热塑性塑料材料挤出或浇铸到母模工具上，并且然后对其进行压制。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。如果利用热塑性生产工具，则应当注意不要产生过多热，这些热可使热塑性生产工具变形，从而限制其寿命。

从模具的顶部表面或底部表面中的开口均可进入腔中。在一些示例中，腔可延伸过模具的整个厚度。另选地，腔可仅延伸至模具的厚度的一部分。在一个示例中，顶部表面基本上平行于模具的底部表面，其中腔具有基本上均匀的深度。模具的至少一个侧面，即在其中形成腔的那一侧面可以在去除挥发性组分的步骤中保持暴露于周围大气环境。

腔具有特定的三维形状，以制备四面体磨料颗粒。深度尺寸等于从顶部表面到底部表面上最低点的垂直距离。给定腔的深度可为均匀的，或者可沿其长度和/或宽度而发生变化。给定模具的腔可具有相同的形状或不同的形状。

另外的操作涉及使用陶瓷前体分散体填充模具中的腔(例如，通过常规技术进行填充)。在一些示例中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模剂以帮助从模具去除颗粒。脱模剂的示例包括油类诸如花生油或矿物油、鱼油、有机硅、聚四氟乙烯、硬脂酸锌和石墨。一般来讲，将液体诸如水或酒精中的脱模剂诸如花生油与陶瓷前体分散液接触施加到生产工具的表面，使得在需要脱模时在模具的每单位面积存在约0.1mg/in²(0.6mg/cm²)至约3.0mg/in²(20mg/cm²)之间或约0.1mg/in²(0.6mg/cm²)至约5.0mg/in²(30mg/cm²)之间的脱模剂。在一些实施方案中，模具的顶部表面涂布有陶瓷前体分散体。陶瓷前体分散体可以被抽吸到该顶部表面上。

在另外的操作中，可以使用刮刀或矫平棒将陶瓷前体分散体完全压入模具的腔中。可将未进入腔中的陶瓷前体分散体的其余部分从模具的顶部表面去除，并将其回收利用。在一些示例中，陶瓷前体分散体的一小部分可以保留在顶部表面上，并且在其它示例中，顶部表面基本上不含分散体。刮刀或矫平棒施加的压力可小于100psi(0.6MPa)、小于50psi(0.3MPa)，或甚至小于10psi(60kPa)。在一些示例中，陶瓷前体分散体的暴露表面基本上不会延伸超过顶部表面。

在这些示例中，需要使用腔的暴露表面形成四面体磨料颗粒的平面，这可需要使腔装填过满(例如，使用微喷嘴阵列)，并且使陶瓷前体分散体缓慢地干燥。

另外的操作涉及去除挥发性组分，以干燥分散体。可通过快速蒸发速率除去挥发性组分。在一些示例中，通过蒸发去除挥发性组分发生在高于挥发性组分的沸点的温度下。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，温度应低于该塑料的熔点。在一个示例中，对于水分散体的约40至50百分比之间的固体和聚丙烯模具，干燥温度可在约90℃至约165℃之间，或约105℃至约150℃之间，或约105℃至约120℃之间。更高的温度可导致改善的生产速度，但是也可导致聚丙烯工具的降解，从而限制其作为模具的使用寿命。

在干燥期间，陶瓷前体分散体收缩，从而通常导致从腔壁回缩。例如，如果腔具有平面的壁，那么所得四面体磨料颗粒就可具有至少三个凹形的主侧面。目前发现，通过使腔壁成凹形(由此，腔容积增加)，可获得具有至少三个基本上平面的主侧面的四面体磨料颗粒。凹陷程度一般取决于陶瓷前体分散体的固体含量。

另外的操作涉及从模具腔中去除所得的前体四面体磨料颗粒。可这样从腔中去除前体四面体磨料颗粒：在模具上单独使用或组合使用以下工艺：重力、振动、超声振动、真空或加压空气工艺以从模具腔中去除颗粒。

前体四面体磨料颗粒可在模具外进一步干燥。如果陶瓷前体分散体在模具中干燥至所需程度，则不需要此附加的干燥步骤。然而，在一些情况下，采用此附加的干燥步骤来使陶瓷前体分散体停留在模具中的时间最小化可以是经济的。将前体四面体磨料颗粒在50℃至160℃，或120℃至150℃的温度下干燥10分钟至480分钟，或120分钟至400分钟。

另外的操作涉及煅烧前体四面体磨料颗粒。在煅烧期间，基本上所有的挥发性物质都被去除，并且存在于陶瓷前体分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常将前体四面体磨料颗粒从400℃加热至800℃的温度，并且保持在此温度范围内，直至去除游离水和90wt％以上的任何结合的挥发性物质为止。在任选步骤中，可期望通过浸渍工艺引入改性添加剂。水溶性盐可通过将其注入到煅烧的前体四面体磨料颗粒的孔中来引入。然后再次预烧前体四面体磨料颗粒。

另外的操作涉及烧结经煅烧的前体四面体磨料颗粒以形成四面体成形磨料颗粒16。在烧结之前，煅烧的前体四面体磨料颗粒并未完全致密化，并且因此缺乏用作四面体磨料颗粒所需的硬度。通过将经煅烧的前体四面体磨料颗粒从1000℃加热至1650℃的温度发生烧结。为实现这种转化程度，经煅烧的前体四面体磨料颗粒在烧结温度下可暴露的时间长度取决于多种因素，但通常为5秒至48小时。

在另一个实施方案中，烧结步骤的持续时间的范围是从一分钟到90分钟。烧结之后，四面体磨料颗粒可以具有10GPa(吉帕斯卡)、16GPa、18GPa、20GPa或更大的维氏硬度。

可以使用附加操作来改变所述工艺，所述操作诸如例如，使材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，以及对陶瓷前体分散体进行离心处理以去除油泥和/或垃圾。此外，如果需要，则可以通过组合这些工艺步骤中的两个或更多个来修改该工艺。

形成四面体磨料颗粒16的另一种方法可包括使用包含非胶态固体颗粒和液体载体的浆液。非胶态固体颗粒可悬浮在液体载体中；然而，使非胶态固体颗粒沉降一些也是可接受的。非胶态固体颗粒中的至少一些包括α氧化铝或其前体中的至少一种。在一些实施方案中，非胶态固体颗粒包括α氧化铝颗粒，α氧化铝前体颗粒，或它们的组合。在一些实施方案中，基本上所有(例如，至少95wt％或至少99wt％)或全部非胶态固体颗粒包括α氧化铝颗粒，α氧化铝前体颗粒或它们的组合。

单独地或共同地存在的α氧化铝颗粒和非胶态α氧化铝前体颗粒可以占浆液体积的至少30％、35％、40％、50％或甚至至少55％。浆液可进一步包含一种或多种任选的添加剂：诸如例如，增稠剂、触变剂、分散剂、湿润剂、消泡剂、偶联剂、改性剂或其前体、成核剂、胶溶剂和/或脱模剂。可用的增稠剂包括：有机增稠剂，诸如例如瓜尔胶、羧甲基纤维素钠和/或卡波姆；以及无机增稠剂，诸如例如胶态勃姆石。

改性添加剂可以用于增强四面体成形磨料颗粒16的某些所需性质，或者增强后续烧结步骤的效果。改性添加剂或改性添加剂的前体可以是微米级和亚微米级颗粒、纳米胶体(例如，纳米级胶体)、可溶性盐，通常是水溶性盐和非可溶性盐的形式。它们可包括含金属的化合物，并且可以是镁、锌、铁、硅、钴、镍、锆、铪、铬、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝、铒、钛的氧化物的前体，以及它们的混合物。

适用于包含在浆液中的成核剂可以包括例如α氧化铝、α氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒，或者会使所述转化成核的任何其它物质。如果使用成核剂的话，则其量应当足够多，以对α氧化铝进行转化。使α-氧化铝前体分散体成核的方法公布于美国专利4,744,802(Schwabel)中。

如果浆液中包含胶态勃姆石增稠剂，则可使用消光剂以提供稳定性。合适的胶溶剂包括单质子酸或酸化合物，例如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可以使用多质子酸，但是它们会迅速使浆液胶凝，从而使其难以处理或难以向其中引入附加组分。

在一些实施方案中，非胶态固体颗粒包括α氧化铝颗粒。α氧化铝颗粒可以是例如压碎的或成形的。可用的，α氧化铝颗粒可包括除铝离子以外的金属离子(例如，Fe³⁺离子)。合适的α铝的示例包括α氧化铝白色熔融氧化铝和褐色熔融氧化铝。

在一些实施方案中，非胶态固体颗粒包括α氧化铝前体颗粒。如本文所用，术语“α氧化铝前体”可指除α氧化铝之外的材料，所述材料可通过充分加热而至少部分(例如，完全)转化成α-氧化铝。合适的α氧化铝前体的示例包括勃姆石(γ-AlO(OH))、硬铝石(α-AlO(OH))、三羟铝石(即，α-Al(OH)₃)以及三水铝矿及其多晶型物(例如，水铝石和三斜水铝石)。

非胶态固体颗粒可为单峰或多峰(例如双峰)。例如，非胶态固体颗粒可具有双峰分布，其中约95％的非胶态固体颗粒可具有约0.7微米的众数，并且约5％的非胶态固体颗粒具有约2微米-3微米的众数。

有利地，与传统的溶胶-凝胶法相比，本文所述的方法和四面体成形磨料颗粒16可耐受浆液组分和所得四面体成形磨料颗粒16中的适度的钠离子水平，在传统的溶胶-凝胶法中，即使适度的钠离子水平也趋于明显降低含钠离子的四面体成形磨料颗粒16的磨料性能。例如，即使当基于四面体成形磨料颗粒16的总重量，四面体成形磨料颗粒16包含以当量计至多约2.5wt％的氧化钠，0.03wt％至2.5wt％的氧化钠或0.05wt％至2.5wt％的氧化钠时，也可以获得良好的磨料性能。在一些实施方案中，基于四面体成形磨料颗粒16的总重量，四面体成形磨料颗粒16包含以当量计0.05wt％至0.5wt％的氧化钠。

液体载体可包括水和/或有机溶剂。液体载体包含的水的量占液体载体重量的至少50％、60％、70％、80％、90％或甚至至少95％。液体载体中的任何有机溶剂均为水溶性的或至少与水混溶的。示例包括低级醇(例如甲醇、乙醇、丙醇)，醚(例如，甘醇二甲醚和二甘醇二甲醚)和内酰胺(例如，2-吡咯烷酮)。

浆液中包含的α氧化铝和/或α氧化铝前体的颗粒的平均粒径在0.4微米至2.0微米的范围内，或在0.4微米至0.8微米的范围内，但这不是必需的。在一些实施方案中，双峰或甚至三峰粒度分布是可用的。在这种情况下，除细小颗粒之外，还可以存在大得多的颗粒(例如，0.7的平均粒度，2微米-5微米颗粒的百分比很小)。成形磨料颗粒16的密度可以是真实密度的至少92％。

接着使浆液的至少一部分与基底接触以形成成形体。基底可以是上述用于形成四面体形状的任何工具。

在将浆液形成成形体之后，将成形体至少部分地干燥以提供成形磨料前体颗粒。这可例如使用烤箱、加热板、热风枪或红外线加热器来实现。如本文所用，术语“干燥”是指去除液体载体的至少一部分，其可具体地或可不具体地指去除水。

可以以快速蒸发速率去除液体载体。在一些实施方案中，通过蒸发去除液体载体发生在高于液体载体的沸点的温度下。干燥温度的上限可取决于制成模具的材料。对于聚丙烯模具，温度通常应小于聚丙烯的熔点，优选地小于软化点。

在干燥期间，浆液收缩，这可导致从腔壁回缩。例如，如果腔具有平面的壁，那么所得四面体成形磨料颗粒16就可具有至少三个凹形的主侧面。通过使腔壁成凹形(由此，腔容积增加)，可获得具有至少三个基本上平面的主侧面的四面体成形磨料颗粒16。所需凹陷程度一般取决于浆液的固体含量。

接着，将成形磨料前体颗粒的至少一部分与具有将四面体形状赋予颗粒的腔的基底分离。这可例如通过重力、真空、加压空气或机械方法诸如例如振动(例如，超声振动)挠曲和/或敲打来实现，然而也可使用其它方法。

一旦与基底分离，成形磨料前体颗粒的至少一部分就被转化为四面体成形磨料颗粒16。

然后可煅烧成形磨料前体颗粒。在锻烧期间，基本上所有挥发性物质都被去除，并且存在于浆液中的各种组分均转化成金属氧化物。通常将成形磨料前体颗粒从400℃加热至800℃的温度，并且保持在此温度范围内，直至去除游离水和90wt％以上的任何结合的挥发性物质为止。在任选步骤中，可期望通过浸渍工艺引入改性添加剂。可通过浸渍将水溶性盐引入经煅烧的成形磨料前体颗粒的孔。然后再次对成形磨料前体颗粒进行预焙烧。该选项在美国专利5,164,348(Wood)中进行了进一步描述。

无论是否煅烧，均烧结成形磨料前体颗粒(或煅烧的成形磨料前体颗粒)以形成包含α氧化铝的四面体成形磨料颗粒16。四面体成形磨料颗粒16在烧结之后为陶瓷。在烧结之前，(任选地经煅烧的)成形磨料前体颗粒并未完全致密化，并且因此缺乏用作四面体成形磨料颗粒16所需的硬度。可通过将(任选地经煅烧的)成形磨料前体颗粒从1000℃加热至1650℃的温度发生烧结。实现致密化所需的加热时间取决于各种因素，但是可接受的时间为五秒至48小时。在美国公开专利申请2015/0267097(Rosenflanz)中可以找到关于该方法的附加细节。

磨料层可包括附加的磨料颗粒，诸如压碎的磨料颗粒。如果存在的话，压碎的磨料颗粒可在磨料层的约5wt％至约96wt％的范围内，或约15wt％至约50wt％的范围内，或可小于、等于或大于约5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或96wt％。合适的压碎磨料颗粒包括例如以下的压碎颗粒：熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如可以商品名3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN从美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)商购获得的那些)、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方晶型氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶-凝胶法制造的磨料颗粒、氧化铁、氧化铬(chromia)、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、硅酸盐、氧化锡、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如滑石、粘土(例如，蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠和硅酸钠)、燧石和金刚砂。

磨料层还可包括二次成形磨料颗粒。二次成形磨料颗粒可具有非四面体形状，诸如等边三角形板形。如果存在的话，二次成形磨料颗粒可在磨料层的约5wt％至约95wt％的范围内，或在磨料层的约20wt％至约70wt％的范围内，或可小于、等于或大于约5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或95wt％。

磨料层还可包括添加剂，诸如例如，填料、助磨剂、润湿剂、表面活性剂、染料、颜料、偶联剂、粘合促进剂以及它们的组合。填料的示例包括碳酸钙、硅石、滑石、粘土、偏硅酸钙、白云石、硫酸铝以及它们的组合。助磨剂的合适示例包括对研磨的化学和物理过程具有影响的颗粒材料，从而得到改善的性能。助磨剂涵盖各种各样不同的材料，并且可以为无机物或有机物。助磨剂的化学基团的示例包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属以及它们的合金。有机卤化物可在研磨过程中分解，并且释放卤酸或气态卤化物。此类材料的示例包括氯化蜡，诸如四氯萘和五氯萘；和聚氯乙烯。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、氟化硅、氯化钾和氯化镁。金属的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它助磨剂包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。本公开还涵盖使用不同助磨剂的组合；在某些情况下，这可产生协同增强效应。在一个实施方案中，助磨剂为冰晶石或四氟硼酸钾。可对此类添加剂的量进行调整，以赋予所需性质。如果存在的话，添加剂可在磨料层的约5wt％至约95wt％的范围内，或在磨料层的约20wt％至约70wt％的范围内，或可小于、等于或大于约5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或95wt％。

可使用各种方法来制造本公开的任何磨料制品。例如，可以通过在背衬上施加底胶层14来形成带涂层磨料制品10。底胶层14可通过任何合适的技术诸如辊涂来施加。然后可以将磨料颗粒16沉积在底胶层14上。另选地，可以将磨料颗粒16和底胶层制剂混合以形成浆液，然后将浆液施加到背衬12。如果带涂层磨料制品10包括四面体磨料颗粒16，压碎的磨料颗粒和二次成形磨料颗粒，则这些颗粒可以作为按颗粒类型分类的离散组施加或一起施加。一旦磨料颗粒沉积在背衬12上，便在升高的温度或室温下将底胶层14固化设定的时间量，并且磨料颗粒粘附到背衬12。然后可以任选地将复胶层施加在带涂层磨料制品上。

可以通过任何合适的技术将磨料颗粒16沉积在背衬12上。例如，可以通过滴涂技术或静电涂布技术将磨料颗粒16沉积到背衬12上。在滴涂中，磨料颗粒16以自由形式沉积在底胶层14上。在静电涂布技术的示例中，带静电的振动进料器可用于将磨料颗粒16从进料表面朝向位于背衬12后面的传导构件推进。在一些实施方案中，进料表面是基本水平的并且带涂层背衬可基本上垂直地行进。磨料颗粒16从进料器拾取电荷，并被传导构件拉向背衬。

在四面体磨料颗粒16的情况下，可以通过滴涂或静电涂布技术来获得高百分比的那些颗粒，所述颗粒的顶点在基本上垂直于主表面的方向(例如，沿z方向)上背离背衬取向。不受任何理论的束缚，发明人相信四面体磨料颗粒16的高度对称性导致顶点(例如，顶点40)背离背衬取向。这是因为每个顶点(例如，顶点40)与面中的一个(例如，面22)相对。四面体磨料颗粒16很有可能会落在背衬12上，使得面中的一个与背衬12接触，从而导致与该面(例如，面22)相对的顶点(例如，顶点40)背离背衬12取向。

如本文中关于四面体磨料颗粒16所述，那些磨料颗粒的一部分可以使三个顶点在基本上相同的方向(例如，沿x-y方向)上取向。例如，这可以通过结合沉积技术使用精密的开孔筛网来实现。开孔筛网可以被构造成将四面体磨料颗粒16定位成特定的旋转，使得四面体磨料颗粒16仅可以以一些特定的方向配合到精密的开孔筛网中。例如，可以在矩形板中包括仅比四面体磨料颗粒16的横截面略大的矩形开口，该矩形板将使四面体磨料颗粒16取向为两个可能的180度相对的z方向旋转方向中的一个。

除控制四面体磨料颗粒16的旋转之外，筛网还可以帮助将四面体磨料颗粒16布置成预定图案。例如，筛网的孔可被布置为一组同心圆或平行线。布置成同心圆的四面体磨料颗粒16的图案可以非常适合于成形为在操作中旋转的轮的磨料制品。以平行线布置的四面体磨料颗粒16的图案可以非常适合于成形为连续带的磨料制品。

在使用多孔筛网的示例中，背衬12可以涂布有底胶层14，并且定位成平行于包括四面体磨料颗粒16的精密开孔筛网表面，其中底胶层14在孔中面对四面体磨料颗粒。然后，使带涂层的背衬和精密开孔筛网接触以将四面体磨料颗粒16粘附到底胶层14。例如通过释放筛网上的保持构件或消除静电场来释放四面体磨料颗粒16。然后将四面体磨料颗粒16沉积在底胶层14上。

本文所述的磨料制品可被用于研磨工件。研磨工件可包括使带涂层磨料制品10的至少一部分与工件的表面摩擦接触。一旦带涂层磨料制品10与工件接触，则工件或磨料制品10中的至少一者相对于另一者移动。这导致工件的表面的至少一部分被磨损。

尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。

实施例

通过参考以举例说明的方式提供的以下实施例，可更好地理解本公开的各种实施方案。本公开不限于本文给出的实施例。

材料

除非另外说明，否则所有试剂均得自或购自诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)的化学供应商，或者可通过已知的方法合成。除非另外记录，否则所有比率均按干燥重量计。

实施例中使用的材料和试剂的缩写如下表1中所示：

表1：材料

成形磨料颗粒的形成

SAP1的形成

使用以下配方制备的勃姆石溶胶-凝胶样品：通过将含水(1200份)和70％硝酸水溶液(72份)的溶液高剪切混合约11分钟，分散商品名为“DISPERAL”(南美，沙索尔)的氧化铝一水合物粉末(800份)。在涂布前将所得溶胶-凝胶老化至少1小时。迫使溶胶-凝胶进入具有三角形模具腔的生产工具中，该腔深度为0.1毫米(mm)、每侧为0.30mm。模具的侧壁和底部之间的拔模角α为98度。用油灰刀迫使溶胶-凝胶进入腔体中，使得生产工具的开口被完全填充。使用脱模剂，0.2％花生油的甲醇溶液，以用刷子涂布生产工具，来填充生产工具中的开放腔。在室温下使过量的甲醇在罩中蒸发。将溶胶-凝胶涂布的生产工具在室温下风干至少10分钟，得到0.08mg/in²的脱模剂浓度(蒸发甲醇后)和138微米的平均涂层厚度(蒸发甲醇之前)。让前体成形磨料颗粒在超声变幅杆上通过，从而将其从生产工具移除。在约650℃下煅烧前体成形磨料颗粒，然后用以下浓度(记录为氧化物)的混合硝酸盐溶液饱和：MgO、Y₂O₃、Nd₂O₃和La₂O₃中的每者都为1.8％。去除过量的硝酸盐溶液，并使饱和的前体成形磨料颗粒干燥，然后在650℃下再次煅烧所述颗粒，并在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结均采用管式回转炉。经焙烧的成形磨料颗粒为约0.15毫米(边长)×0.04毫米厚。成形磨料颗粒的平均曲率半径确定为颗粒的开口面顶端的平均曲率半径。曲率半径被确定为最小圆的半径，当在与包括开口面顶端的成形磨料颗粒的开口面正交的方向上观察时，所述最小圆经过成形磨料颗粒的开口面的两侧中的每一侧上的点，所述点在一起在顶端的曲线的起点处聚集形成顶端，其中两个侧面中的每一个从笔直转变为弯曲。取四个颗粒的12个半径的平均值，从而得到2.0微米。

SAP2的形成

重复在“SAP1的形成”中一般描述的步骤，不同的是，将溶胶-凝胶压入生产工具中，该工具的四面体成形模具腔的深度为0.25mm，每侧为0.30mm。模具的侧壁和底部之间的拔模角α为98度。经焙烧的成形磨料颗粒为约0.15毫米(边长)×0.12毫米厚。根据SAP1的形成的实施例中描述的曲率半径的一般测量方法测量，所得成形磨料颗粒的平均曲率半径为2.0微米。

SAP3的形成

重复在“SAP1的形成”中一般描述的步骤，不同的是，将溶胶-凝胶压入生产工具中，该工具的三角形成形模具腔的深度为0.14mm，每侧为0.41mm。模具的侧壁和底部之间的拔模角α为98度。经焙烧的成形磨料颗粒为约0.20毫米(边长)×0.05毫米厚。根据SAP1的形成的实施例中描述的曲率半径的一般测量方法测量，所得成形磨料颗粒的平均曲率半径为2.0微米。

SAP4的形成

重复在“SAP1的形成”中一般描述的步骤，不同的是，将溶胶-凝胶压入生产工具中，该工具的四面体成形模具腔的深度为0.33mm，每侧为0.41mm。模具的侧壁和底部之间的拔模角α为98度。经焙烧的成形磨料颗粒为约0.20毫米(边长)×0.16毫米厚。根据SAP1的形成的实施例中描述的曲率半径的一般测量方法测量，所得成形磨料颗粒的平均曲率半径为2.0微米。

实施例1

酚醛树脂MR1的制备

在3升的容器中装入800克PF1、200克EC-1197、30克AD-33和100克水。用顶置式搅拌器在22℃下将该混合物搅拌15分钟。

酚醛树脂SR1的制备

在237毫升的容器中装入70克PF1和30克水。用顶置式搅拌器在22℃下将该混合物搅拌15分钟。

使用设置为0.025mm的10cm宽的涂布刀，用底胶树脂MR1涂布10cm宽的5密耳的聚酯膜，从而得到约8.7g/m²的涂布量。该刀可从佛罗里达州庞帕诺比奇的GARDCO(GARDCO,Pompano Beach,Florida)商购获得。接着，使用专有的静电涂布机将SAP2矿物涂布到底胶树脂层上。矿物涂层的重量约为38.5g/mm²。将经涂布的磨料在90℃下固化1.5小时，然后在102℃下固化12小时。在图6中示出带涂层的磨料颗粒的SEM图像。

比较例A

重复实施例1中一般描述的步骤，不同之处在于使用矿物重量为33.5g/m²的SAP1代替SAP2。在图7中示出带涂层的磨料颗粒的SEM图像。

实施例2

使用设置为0.025mm的10cm宽的涂布刀，用底胶树脂MR1涂布10cm宽的5密耳的聚酯膜，从而得到约8.7g/m²的涂布量。该刀可从佛罗里达州庞帕诺比奇的GARDCO(GARDCO,Pompano Beach,Florida)商购获得。接着，使用专有的静电涂布机将SAP2矿物涂布到底胶树脂层上。矿物涂层的重量约为38.5g/mm²。将经涂布的磨料在90℃下固化1.5小时，然后在102℃下固化1小时。使用油漆辊将复胶树脂SR1涂布在制造和矿物结构上。复胶树脂的重量约为29g/m²。将所得构造在90℃下固化1小时，然后在102℃下固化12小时。

比较例B

重复实施例1中一般描述的步骤，不同之处在于使用矿物重量为33.5g/m²的SAP1代替SAP2。复胶重量为25g/m²而不是29g/m²。

扫描电镜的颗粒取向分析

在施用复胶树脂之前，获得根据实施例1和比较例A制备的包含SAP1和SAP2的带涂层磨料制品的样品。随后，将每个样品用碳带安装在1/8的安装塞上，并在Denton VacuumDesk-5溅射涂布机中进行金镀膜。然后将带有经涂布的样品的安装塞放置在JEOL-JSM-7600F场发射扫描电镜(SEM)室内。一旦样品准备好成像，就以50倍的放大倍率以45度的倾斜度拍摄显微照片。在图6和图7中分别示出从实施例1和比较例A的样品收集的图像的比较。从每单位面积(～5.56mm²)的背衬垂直向外指向的尖端的数量进行手动计数，并作为PSG颗粒取向结果在下面进行记录。162个磨料颗粒中的157个(占磨料颗粒的97％)取向成尖端从实施例1的样品背衬垂直向外指向。114个磨料颗粒中的48个(占磨料颗粒的42％)取向成尖端从比较例A的样品背衬垂直向外指向

性能测试A

按以下内容测试由实施例2和比较例B产生的带涂层磨料制品。测量1.6cm宽×5.4cm直径的1010低碳钢环工件的重量，以获得初始重量。工件通过螺纹螺栓附接到马达驱动的75cm圆形轴的端部。接着，将1.8cm宽×17cm的带涂层磨料测试样品穿过附接件系统，使磨料与工件接触。磨料与工件的测试接触面积为约1.8cm×1.8cm。在测试期间，工件经受少量水(0.5ml/sec)的流动。将3.5kg/cm²的压力置于接触区域上。该测试包括以每分钟100转的速度向前旋转工件7秒，然后反向旋转7秒。取出工件并称重，并与初始重量进行比较，以确定去除的金属量。用轮廓曲线仪测量工件的表面粗糙度，并记录为RA(微米)和RZ(微米)。

表2中的性能指示四面体的疏涂层和通道形成的优点。

表2：性能测试A

说明	RA(微米)	RZ(微米)	切割量(g)	切割量％
					实施例2	0.53	4.8	0.1173	249
比较例B	0.79	5.1	0.0471	100

实施例3

在3升的容器中装入80克PF1、20克EC-1197、3克AD-33和50克水。用顶置式搅拌器在22℃下将该混合物搅拌15分钟。

使用设置为0.025mm的10cm宽的涂布刀，用底胶树脂MR1涂布10cm宽的5密耳的聚酯膜，从而得到约9.5g/m²的涂布量。该刀可从佛罗里达州庞帕诺比奇的GARDCO(GARDCO,Pompano Beach,Florida)商购获得。接着，使用专有的静电涂布机将SAP2矿物涂布到底胶树脂层上。矿物涂层的重量约为43g/mm²。将经涂布的磨料在90℃下固化1.5小时，然后在102℃下固化1小时。使用油漆辊将复胶树脂SR1涂布在制造和矿物结构上。复胶树脂的重量约为39g/m²。将所得构造在90℃下固化1小时，然后在102℃下固化12小时。

比较例C

样品是以372L(60u)购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M,St.Paul,Minnesota)的微精加工膜磨料。微精加工膜磨料是在聚酯膜上的微米级氧化铝。

表3中的性能指示四面体的疏涂层和通道形成的优点。

表3：性能测试A

说明	RA(微米)	RZ(微米)	切割量(g)	切割量％
					实施例4(SAP-2)	0.74	5.7	0.1758	173
比较例C(SAP-1)	0.79	5.1	0.1014	100

实施例4

根据表4中列出的组合物制备底胶树脂。通过混合70％EP1和30％ACR来制备预混物。占55.40％的预混物，0.60％的BYK-W985、40％的Minex 10、3％的CPI 6976和1％的Irgacure 1173。将制剂在24℃下搅拌30分钟直至均匀。

表4：底胶树脂组合物

通过预混合70％EP1和30％ACR来制备复胶树脂。占55.06％的优质复胶预混物，0.59％的BYK-W985、39.95％的Minex 10、3％的CPI 6976、1％的Irgacure 1173和0.40％的S9。将制剂在24℃下搅拌30分钟直至均匀。

通过使用高速混合器在12.8％的水中混合74.7％的硬脂酸钙分散液(Devflo40CM X)，12％的苯乙烯丙烯酸乳液(JC LMV7051)，0.3％的消泡剂(HL27)，0.13％的DOWICIL QK-20和作为生物杀灭剂的0.07％的KATHON CG-ICP制备硬脂酸钙基顶胶树脂。将制剂在24℃下搅拌直至均匀。

膜背衬(以“SCOTCHPAK”得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota))涂布有10g/m²的环氧丙烯酸酯底胶树脂。将涂层暴露于具有均以600W/in(236W/cm)操作的一组D灯泡和一组V灯泡的UV熔融体系中，从而将树脂转变成粘性的，部分固化的底胶层。然后使用静电颗粒涂布机以标称矿物涂层重量52g/m²将包含90％ALOXP240和10％SAP2的磨料颗粒共混物涂布到底胶层上。然后将网暴露在标称网温度设置为100℃的红外加热器下约7秒钟。然后将复胶树脂以240+(50g/m²)标称干涂层重量辊涂到底胶层和磨料颗粒上，并通过具有一组H灯泡和两组D灯泡的熔融UV体系，所有三个灯泡均以600W/in(236W/cm)操作5秒-10秒。然后将使其通过目标出口网温度为125℃的红外烤箱处理5分钟。然后使用辊涂技术以10g/m²的涂布量涂布顶胶树脂，然后在60℃-90℃区域的温度设定下使其进行干燥循环。然后将得到的带涂层磨料制品保持在20℃-24℃和40％-60％相对湿度下直至测试。固化之后，将带涂层磨料的条带转变成本领域已知的盘。

比较例D

重复一般描述于实施例4的程序，不同之处在于使用SAP1代替SAP2。

实施例4和比较例D的性能测试B

将要测试的直径6英寸(15.24cm)的磨料盘安装在电动旋转工具上，该电动旋转工具设置在具有OEM面板的X-Y台上，其中OEM面板固定到X-Y台。将带有3/16伺服系统的3MElite DA砂磨机附接到机器人臂。然后将工具设定成沿面板的长度在Y方向上横穿；沿所述面板的宽度。在每个循环中完成7次这种沿面板长度的过程,总共4个循环。旋转工具接着被激活从而在无负载下以6000rpm旋转。然后在13lbs下压力(5.90kg)的负载下以相对于面板2.5度的角度推压磨料制品。该工具接着被激活以移动穿过规定的路径。在每个1分钟循环之前和之后测量面板的质量，以确定每个循环后的总质量损失，以克为单位。切割量以从OEM面板的清漆层上去除的克数测量。通过将表5中记录的四个磨损循环的所有四个切割量值相加来测量总切割量。表6中记录了使用轮廓曲线仪测量的光洁度。所有记录的数据均基于6个样品重复试验的平均测试结果。

表5：切割量数据

表6：光洁度数据

样品	RA(微米)	RZ(微米)
			实施例1	1.82	11.36
比较例A	2.42	14.00

实施例5

使用掺有P180的10％SAP4制备带涂层磨料制品

底胶树脂和复胶树脂的制备

通过将69.70g UF-2026、0.07g Tergitol，0.15g Antifoam 1512和20.0g Minex10添加到容器中并在室温下机械搅拌1小时来制备涂料溶液。混合后，在涂布之前，立即将3.88g 25％NH₄Cl水溶液和4.80g 28％AlCl₃水溶液添加到混合物中。

膜背衬(以“SCOTCHPAK”得自明尼苏达州圣保罗市3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota))涂布有15g/m²的底胶树脂。然后使用静电颗粒涂布机以70g/m²的标称矿物涂层重量将具有10％PSG矿物颗粒(SAP4和SAP3)的Imerys BFRPL氧化铝(ALOX P180)涂布到底胶层上。然后将网在烤箱中暴露于170℃约2小时。然后以标称干涂层重量(65g/m²)将复胶树脂辊涂到底胶层和磨料颗粒上。然后其通过目标出口网温度为170℃的烤箱处理2小时。然后将得到的带涂层磨料制品保持在20℃-24℃和40％-60％相对湿度下直至测试。固化之后，将带涂层磨料的条带转变成本领域已知的盘。

比较例E

用SAP1制备带涂层磨料制品

重复一般描述于实施例5的程序，不同之处在于使用SAP1代替SAP2。

实施例5和比较例E的性能测试C

使用针对底漆层/清漆层上的180种矿物等级开发的标准测试进行磨损性能测试，以比较180种不同批次的总切割量。将要测试的直径6英寸(15.24cm)的磨料盘安装在电动旋转工具上，该电动旋转工具设置在具有OEM面板的X-Y台上，其中OEM面板固定到X-Y台。将带有3/16伺服系统的3M Elite DA砂磨机附接到机器人臂。然后将工具设定成沿面板的长度在Y方向上横穿；沿所述面板的宽度。在每个循环中完成7次这种沿面板长度的过程，总共4个循环。旋转工具接着被激活从而在无负载下以6700rpm旋转180。然后在15lbs下压力的负载下以相对于面板2.5度的角度推动磨料制品。该工具接着被激活以移动穿过规定的路径。在每个循环之前和之后测量面板的质量，以确定每个循环后的总质量损失，以克为单位。切割量以从OEM面板的清漆层上去除的克数测量。通过添加表7中记录的四个研磨循环的所有四个切割量值来测量总切割量。对于所有记录的样品，使用轮廓曲线仪测量的光洁度均相似。所记录的数据来自3个盘的平均测量值。

表7：使用X-Y测试的切割量测量

实施例6：卷紧轮

卷紧轮的生产

在可以商品名“RANDO-WEBBER”从纽约州马其顿的兰多机器公司(Rando MachineCorporation,Macedon,New York)获得的气流成网纤维形成机上形成非织造网。纤维网由FIB1形成。网的重量为约每平方米125克(gsm)。将网传送到水平的双辊涂布机，在此以50gsm的湿添加重量施加预粘结树脂。该预粘结树脂具有以下组成(相对于组分重量的所有百分比)：44.4％的水、28.0％的T₄0₃S、18.7％的EP1、0.5％的AF，1％的LCD4115、2.9％的T₄0₃LiSt、4.5％的CARBEZ3S。通过使经过涂布的网通过对流烤箱在345℉(174℃)下达3分钟，将预粘结树脂固化至非粘性条件，从而得到基重为176gsm的预粘结非织造网。

制备包含四面体形状的磨料颗粒的浆液，该浆液具有表8中所述的配方。使用高剪切混合器以约10千克的重量分批制备浆液，并调节速度以在混合时在浆液中产生强涡旋。

表8.浆液配方。

如下由预粘结非织造网制备卷紧砂轮。从预粘结的非织造网上切割下来15英寸(38cm)宽，360英寸(914cm)长的部分，并用磨料浆液浸透。然后使饱和的预粘结网通过直径为6英寸(15cm)的辊组成的辊涂机的辊隙，以去除多余的浆液，直到获得所需的1373gsm的浆液添加重量。通常，网以每分钟6英尺(每分钟1.83米)的速度穿过辊隙。将经过涂布的预粘结网放置于设定在215℉(102℃)下的鼓风烤箱中2分钟以去除大部分溶剂。将经过涂布的预粘结网的螺旋形缠绕物绕玻璃纤维芯卷绕，卷绕在张力下进行并使用压力辊促使每个缠绕物在适当的位置上直至缠绕的非织造磨料网和芯(后文称为“原块(log)”)的外径为约6.625英寸(16.8cm)。用细线将非织造磨料的松散端部固定到原块，然后将其在设定为245℉(118℃)的鼓风烤箱中放置35小时。从烤箱中取出后，将原块冷却至室温，然后安装在车床上，用钻石尖头工具将块的外径减小到约6英寸(15.2cm)。然后用垂直于芯的轴线的金刚石锯切割原块，以形成几个卷紧砂轮，其直径约6英寸(15.2cm)，宽0.5英寸(1.27cm)，具有1英寸(2.54cm)的中心孔。所得磨料制品的材料密度在0.022lb/in³(0.61grams/cm³)和0.026lb/in³(0.67grams/cm³)之间。

卷紧轮的性能测试

磨损测试测量对比测试轮的磨损效率，并使用双主轴自动化机械进行。直径为6英寸(15.24cm)的0.5英寸(1.27cm)厚的测试轮安装在一个主轴上，直径为2.0英寸(5.08cm)的0.125英寸(3.175mm)厚的碳钢管工件安装在另一个主轴上。工件设置为以每分钟32转旋转，磨轮设置为以每分钟3600转旋转。将磨轮和工件以8磅(3.63千克)的负载一起推动。在测试期间，在所选择的测试负载下，使预称重的旋转管的端部抵靠预称重的轮达15秒，然后是15秒的非接触时间。每次磨损测试总共进行30分钟，而工件接触轮的总时间为15分钟。总切割量由工件的重量损失确定，并且轮磨损由磨轮的重量损失确定。将结果记录为每个测试轮的切割量和磨损(以克为单位)。表9中列出了钢切割量克数和轮磨损克数。

表9.测试结果

轮	切割量(克钢)	磨损(克轮)	磨料颗粒
				实施例1	27	5.8	SAP2
样品A	6.2	0.9	AO

实施例8：翼片刷

在可以商品名“RANDO-WEBBER”从纽约州马其顿的兰多机器公司(Rando MachineCorporation,Macedon,New York)获得的气流成网纤维形成机上形成非织造网。将由40旦尼尔3英寸纤维的852型Invista尼龙短纤维制成的网制成0.5英寸的膨松网，使其每平方米约为270克(gsm)。传送网，并以70gsm的干添加重量喷雾施加预粘结树脂PB1。通过穿过345℉(174℃)的对流烤箱将预粘结树脂(表10中的组分)固化3分钟，从而得到340gsm的预粘结物。

制备具有表11和表12中所述的配方的浆液S1A和S2PSG，以比较常规氧化铝与四面体精密成形磨料SAP2的性能切割和精加工值。

使预粘结网通过双辊辊隙涂布机，以达到1009gsm的所需的浆液添加重量和1349gsm的总重量。将经过涂布的预粘结网传送通过设置在160℃的鼓风烤箱达2分钟，以固化指触干燥。将网切成1.25英寸宽，20英寸长的条，并用环氧树脂粘合剂将其固定在1.25英寸芯周围的成型机中，以形成原块。将成型机在93.3℃下的烤箱中放置45分钟。从成型机中取出原块，并且放入烤箱中附加30分钟，使其“蓬松”成一定形状。

从烤箱中取出后，将原块冷却至室温，然后将其安装在车床上以使原块装准在中心上，其中外径为4.5英寸。然后用垂直于芯的轴线的金刚石锯切割原块，以形成直径为4.5英寸，宽度为4.0英寸，中心孔为1.25英寸的几个刷。所得磨料制品的材料密度在0.45grams/cm³和0.59grams/cm³之间。

表10：配方PB1

表11：配方S1A

产品名称	QTY-wt％
		Ploy-G 20-265	9.0％
Poly-G 76-635	9.0％
		K1215	0.4％
TXIB	2.7％
		羊毛涂料10012-400	4.6％
NO1283	1.7％
		HY	0.6％
120氧化铝	36.5％
		DCF-AO	15.1％
Mondur 257	20.4％
			100.0％

表12：配方S2PSG

产品名称	QTY-wt％
		Ploy-G 20-265	9.0％
Poly-G 76-635	9.0％
		K1215	0.4％
TXIB	2.7％
		羊毛涂料10012-400	4.6％
NO1283	1.7％
		HY	0.6％
SAP2	36.5％
		DCF-AO	15.1％
Mondur 257	20.4％
			100.0％

翼片刷的性能测试；

X-Y台用于使刷旋转，并且向下压力在各种不锈钢(SS)基底上往复运动不同的停留时间。总切割量由工件的重量损失确定，并且磨耗或轮磨损由刷的重量损失确定。

表13：在不锈钢和铝上测试的刷的光洁度的结果

表14：SS穿孔板3#上的以3000rpm的转速旋转10分钟的结果；SS膨体板(奶酪刨丝 器形状)3#以3000rpm的转速旋转10分钟；以及SS平面12#以1750rpm的转速旋转三分钟

板类型	等级	总切割量	磨耗	磨损％
					SSF穿孔	120AO	7.06	3.52	1
SSF穿孔	SAP2	15.99	8.12	2.36
					SS平面	120AO	0.83	0.12	0.03
SS平面	SAP2	1.18	0.07	0.02
					SS膨体	120AO	3.09	19.04	5.45
SS膨体	SAP2	4.35	7.95	2.37

尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。

附加实施方案：

本发明提供了以下示例性实施方案，其编号不应当被解释为指定重要程度：

实施方案1提供一种磨料制品，所述磨料制品包括：

背衬，所述背衬限定有主表面；和

磨料层，所述磨料层包括通过底胶层附接到所述背衬的多个四面体磨料颗粒；

其中所述四面体磨料颗粒包括四个面，所述四个面由终止于四个顶点处的六个边缘接合，所述四个面中的每一个面接触所述四个面中的三个面，并且所述四面体磨料颗粒的大部分具有在基本上相同的方向上取向的所述顶点中的至少一个顶点。

实施方案2提供根据实施方案1所述的磨料制品，其中所述背衬为柔性背衬。

实施方案3提供根据实施方案1或2中任一项所述的磨料制品，其中所述背衬包括选自以下各项的至少一种材料：聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸、硫化纤维、短纤维、连续纤维、非织造物、泡沫、筛网和层压体。

实施方案4提供根据实施方案1-3中任一项所述的磨料制品，其中所述底胶层包括树脂粘合剂。

实施方案5提供根据实施方案4所述的磨料制品，其中所述树脂粘合剂包含一种或多种树脂。

实施方案6提供根据实施方案5所述的磨料制品，其中所述一种或多种树脂选自以下各项：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、氨基甲酸乙酯树脂及其混合物。

实施方案7提供根据实施方案1-6中任一项所述的磨料制品，其中所述四个面中的至少一个为基本上平面的。

实施方案8提供根据实施方案1-7中任一项所述的磨料制品，其中所述四个面中的至少一个为凹形。

实施方案9提供根据实施方案1-6中任一项所述的磨料制品，其中所有四个面均为凹形。

实施方案10提供根据实施方案1-7中任一项所述的磨料制品，其中所述四个面中的至少一个为凸形。

实施方案11提供根据实施方案1-6中任一项所述的磨料制品，其中所有四个面均为凸形。

实施方案12提供根据实施方案1-11中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个包含溶胶-凝胶制备的氧化铝。

实施方案13提供根据实施方案1-12中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个包括α氧化铝。

实施方案14提供根据实施方案1-13中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个在其上具有无机颗粒的涂层。

实施方案15提供根据实施方案1-14中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个具有相同尺寸的边缘。

实施方案16提供根据实施方案1-15中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个具有不同尺寸的边缘。

实施方案17提供根据实施方案1-16中任一项所述的磨料制品，其中所述边缘的长度独立地在约0.1μm至约2000μm的范围内。

实施方案18提供根据实施方案1-17中任一项所述的磨料制品，其中所述边缘的长度独立地在约150μm至约200μm的范围内。

实施方案19提供根据实施方案1-18中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒在所述磨料制层的约1wt％至约90wt％的范围内。

实施方案20提供根据实施方案1-19中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒在所述磨料制层的约10wt％至约50wt％的范围内。

实施方案21提供根据实施方案1-20中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒的所述大部分在所述四面体磨料颗粒的约70％至约100％的范围内。

实施方案22提供根据实施方案1-21中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒的所述大部分在所述四面体磨料颗粒的约90％至约100％的范围内。

实施方案23提供根据实施方案1-22中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒的所述大部分具有沿z方向背离背衬取向的顶点。

实施方案24提供根据实施方案1-23中任一项所述的磨料制品，其中所述大部分的所述四面体磨料颗粒中的每个具有与所述背衬接触的面。

实施方案25提供根据实施方案1-24中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个的所述顶点中的至少一个顶点具有选自以下各项的至少一种表面特征：凹表面、凸表面、点、孔、脊、线、凸起和凹陷。

实施方案26提供根据实施方案1-25中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒的至少一部分使所述顶点中的三个顶点在基本上相同的方向上取向。

实施方案27提供根据实施方案26所述的磨料制品，其中具有在基本上相同方向上取向的所述顶点中的三个顶点的所述四面体磨料颗粒的所述部分在所述四面体磨料颗粒的约1％至约100％的范围内。

实施方案28提供根据实施方案1-27中任一项所述的磨料制品，其中所述顶点的曲率半径独立地在约0.5μm至约80μm的范围内。

实施方案29提供根据实施方案1-28中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒分布在所述背衬的第一侧的表面积的约10％至约95％上。

实施方案30提供根据实施方案1-29中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒分布在所述背衬的第一侧的表面积的约10％至约50％上。

实施方案31提供根据实施方案1-30中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒无规分布在所述背衬上。

实施方案32提供根据实施方案1-31中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒根据预定图案分布在所述背衬上。

实施方案33提供根据实施方案1-32中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料层还包括多个压碎的磨料颗粒。

实施方案34提供根据实施方案33所述的磨料制品，其中所述压碎的磨料颗粒在所述磨料层的约5wt％至约96wt％的范围内。

实施方案35提供根据实施方案33所述的磨料制品，其中所述压碎的磨料颗粒在所述磨料层的约15wt％至约50wt％的范围内。

实施方案36提供根据实施方案1-35中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料层还包括多个二次成形磨料颗粒。

实施方案37提供根据实施方案36所述的磨料制品，其中所述二次成形磨料颗粒具有非四面体形状。

实施方案38提供根据实施方案36或37中任一项所述的磨料制品，其中多个二次成形磨料颗粒在所述磨料层的约5wt％至约95wt％的范围内。

实施方案39提供根据实施方案1-38中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为砂轮或其一部分。

实施方案40提供根据实施方案39所述的磨料制品，其中所述砂轮为中心凹陷的砂轮或其一部分。

实施方案41提供根据实施方案1-38中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为切割轮或其一部分。

实施方案42提供根据实施方案1-38中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为带或其一部分。

实施方案43提供根据实施方案1-42中任一项所述的磨料制品，其中所述基底是包括多个纤维、长丝或它们的组合的非织造网。

实施方案44提供根据实施方案43所述的磨料制品，其中所述多个纤维包括硫化纤维、短纤维、连续纤维或它们的组合。

实施方案45提供根据实施方案43或44中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为翼片刷，所述翼片刷包括：

芯，所述芯包括外表面；

多个翼片，所述多个翼片粘附到所述芯的所述外表面，每个翼片包括所述非织造网。

实施方案46提供根据实施方案43或44中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为卷紧砂轮，所述卷紧砂轮包括：

芯，所述芯包括外表面；和

非织造网，所述非织造网围绕所述芯的所述外表面螺旋地卷绕并附连到所述芯的所述外表面。

实施方案47提供一种磨料制品，所述磨料制品包括：

背衬，所述背衬限定有沿主表面的表面；和

磨料层，所述磨料层包括多个四面体磨料颗粒，所述多个四面体磨料颗粒通过包含树脂粘合剂的粘结剂附接到所述背衬；

其中，所述四面体磨料颗粒具有四个面，所述四个面通过终止于四个顶点的六个边缘接合，所述四个面中的每一个面与所述四个面中的三个面接触，并且所述四面体磨料颗粒的约90％至约100％具有沿着在与所述背衬的主表面之间的接触点处垂直于所述主表面的方向背离所述背衬取向的所述顶点中的一个顶点。

实施方案48提供一种形成根据实施方案1-47中任一项所述的磨料制品的方法，所述方法包括：

将所述多个四面体磨料颗粒设置在所述背衬上；以及

将所述多个四面体磨料颗粒粘附在所述背衬上以形成所述磨料制品。

实施方案49提供根据实施方案48所述的方法，其中设置所述多个四面体磨料颗粒包括滴涂所述颗粒。

实施方案50提供根据实施方案48所述的方法，其中设置所述多个四面体磨料颗粒包括静电涂布所述颗粒。

实施方案51提供根据实施方案48-50中任一项所述的方法，其中设置所述多个四面体磨料颗粒包括使所述多个四面体磨料颗粒通过筛网。

实施方案52提供一种研磨工件的方法，所述方法包括：

使如实施方案1-47的任一项中的或根据实施方案48-51中任一项的所述的方法形成的所述磨料制品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制品中的至少一者移动以研磨所述工件的所述表面的至少一部分。

Claims (20)

1.一种磨料制品，所述磨料制品包括：

背衬，所述背衬限定有主表面；和

磨料层，所述磨料层包括附接到所述背衬的多个四面体磨料颗粒；

其中所述四面体磨料颗粒包括四个面，所述四个面由终止于四个顶点处的六个边缘接合，所述四个面中的每一个面接触所述四个面中的三个面，并且所述四面体磨料颗粒的大部分具有在基本上相同的方向上取向的所述顶点中的至少一个顶点。

2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述背衬包括选自以下各项的至少一种材料：聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸、硫化纤维、短纤维、连续纤维、非织造物、泡沫、筛网、层压体或它们的组合。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的磨料制品，其中所述四个面中的至少一个面为基本上平面的。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个包括溶胶-凝胶制备的氧化铝。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个包括α氧化铝。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒中的至少一个具有相同尺寸的边缘。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的磨料制品，其中所述边缘的长度独立地在约0.1μm至约2000μm的范围内。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒的所述大部分在所述四面体磨料颗粒的约70％至约100％的范围内。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的磨料制品，其中所述大部分的所述四面体磨料颗粒具有沿着在与所述背衬的所述主表面之间的接触点处基本上垂直于所述主表面的方向背离所述背衬取向的顶点。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的磨料制品，其中所述四面体磨料颗粒的至少一部分使所述顶点中的三个顶点在基本上相同的方向上取向。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的磨料制品，其中所述顶点的曲率半径独立地在约0.5μm至约80μm的范围内。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为中心凹陷的砂轮或其一部分。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为切割轮或其一部分。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品为带或其一部分。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的磨料制品，其中所述基底为包括多个纤维、长丝或它们的组合的非织造网。

16.根据权利要求15所述的磨料制品，其中所述磨料制品为翼片刷，所述翼片刷包括：

芯，所述芯包括外表面；

多个翼片，所述多个翼片粘附到所述芯的所述外表面，每个翼片包括所述非织造网。

17.根据权利要求16所述的磨料制品，其中所述磨料制品为卷紧砂轮，所述卷紧砂轮包括：

芯，所述芯包括外表面；和

非织造网，所述非织造网围绕所述芯的所述外表面螺旋地卷绕并附连到所述芯的所述外表面。

18.一种形成根据权利要求1-17中任一项所述的磨料制品的方法，所述方法包括：

将所述多个四面体磨料颗粒设置在所述背衬上；以及

将所述多个四面体磨料颗粒粘附在所述背衬上以形成所述磨料制品。

19.根据权利要求18所述的方法，其中设置所述多个四面体磨料颗粒包括滴涂所述颗粒或静电涂布所述颗粒。

20.根据权利要求18或19中任一项所述的方法，其中设置所述多个四面体磨料颗粒包括使所述多个四面体磨料颗粒通过筛网。

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