CN111433310A - 磨料制品及其形成方法 - Google Patents

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CN111433310A CN201880076089.6A CN201880076089A CN111433310A CN 111433310 A CN111433310 A CN 111433310A CN 201880076089 A CN201880076089 A CN 201880076089A CN 111433310 A CN111433310 A CN 111433310A
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江义
瓦伦·V·格利森
帕特里夏·J·马隆
查尔斯·A·巴特曼
多鲁克·O·耶内尔
马克·汉普登-史密斯
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Abstract

本发明提供了一种带涂层磨料制品，其包括背衬和覆盖所述背衬的磨料颗粒，所述磨料颗粒具有随机旋转取向并且至少87％的所述磨料颗粒以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向，并且不大于13％的所述磨料颗粒以不大于44度的倾斜角取向。

Description

磨料制品及其形成方法
技术领域
以下涉及磨料制品，并且具体地涉及带涂层磨料制品及其形成方法。
背景技术
包含磨料颗粒的磨料制品可用于各种材料去除操作，包括研磨、精加工、抛光等等。根据磨料的类型不同，此类磨料颗粒可用于在制造商品中成形或研磨各种材料。迄今为止，已经配制了某些类型的磨料颗粒，它们具有特定的几何形状，诸如三角形磨料颗粒和包含此类物体的磨料制品。参见例如美国专利第5,201,916号、第5,366,523号和第5,984,988号。
之前，已经用于生产具有特定形状的磨料颗粒的三种基本技术是熔合、烧结和化学陶瓷。在熔合过程中，磨料颗粒可通过表面经过雕刻或不经雕刻的冷却辊、浇注熔融材料的模具或浸入氧化铝熔体中的散热材料成形。参见例如美国专利No.3,377,660。在烧结过程中，磨料颗粒可由粒度为直径最高达10微米的耐火粉末形成。可将粘结剂与润滑剂和合适的溶剂一起添加到粉末中，以形成可成形为具有各种长度和直径的片或棒的混合物。参见例如美国专利No.3,079,243。化学陶瓷技术涉及将胶体分散体或水溶胶(有时称为溶胶)转化为凝胶或任何其他物理状态，其限制组分的移动性、干燥和烧制以获得陶瓷材料。参见例如美国专利第4,744,802号和第4,848,041号。关于磨料颗粒及其相关形成方法以及结合有此类颗粒的磨料制品的其他相关公开内容可在以下网址获得：http：//www.abel-ip.com/publications/。
本行业持续要求改进的磨料和磨料制品。
发明内容
根据一个方面，一种带涂层磨料制品包括背衬和覆盖背衬的磨料颗粒，其中磨料颗粒具有随机旋转取向并且至少87％的磨料颗粒以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向，并且其中不大于13％的磨料颗粒以不大于44度的倾斜角取向。
在另一方面，一种带涂层磨料制品包括背衬和覆盖背衬的磨料颗粒，其中磨料颗粒具有随机旋转取向，并且其中磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且其中磨料颗粒具有至少2.5的主要取向值(P1/P2)。
在再一方面，一种带涂层磨料制品包括背衬和覆盖背衬的磨料颗粒，其中磨料颗粒具有随机旋转取向，并且其中磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且磨料颗粒的第三部分(P3)具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向，并且其中磨料颗粒具有至少4.0的第三取向值(P1/P3)。
根据又一方面，一种形成磨料制品的方法包括：将磨料颗粒容纳在基底上；以及使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上，以将颗粒跨基底和背衬之间的间隙垂直地投射并投射到背衬上，其中基底包含不大于1E+14Ωcm的电阻率。
在再一方面，一种形成磨料制品的方法包括：将磨料颗粒容纳在基底上；以及使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上，以将颗粒跨基底和背衬之间的间隙投射并投射到背衬上，其中投射以至少90％的投射效率进行。
对于一个方面，一种形成磨料制品的方法包括将磨料颗粒容纳在基底上，该基底包括第一部分和覆盖至少一些第一部分的第二部分，其中第二部分的电阻率小于第一部分的电阻率，并且其中磨料颗粒与第二部分接触，并且进一步地其中该方法包括使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上。
附图简要说明
通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
图1包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。
图2包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。
图3包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。
图4包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。
图5包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的容纳区域的图示。
图6包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的容纳区域的图示。
图7A包括根据一个实施例的带涂层磨料制品的一部分的顶视图图示。
图7B包括根据一个实施例的带涂层磨料制品的一部分的顶视图图示。
图8A包括根据一个实施例的背衬上的磨料颗粒的侧视图图示。
图8B包括根据一个实施例的背衬上的具有倾斜角的颗粒的侧视图图示。
图8C包括图8B的颗粒的顶视图图示。
图8D包括根据一个实施例的背衬上的具有倾斜角的颗粒的侧视图图示。
图8E包括图8D的颗粒的顶视图图示。
图9包括根据一个实施例的带涂层磨料的顶视图图像。
图10A包括根据一个实施例的成形磨料颗粒的透视图图示。
图10B包括根据一个实施例的成形磨料颗粒的顶视图图示
图11包括根据一个实施例的成形磨料颗粒的透视图图示。
图12A包括根据一个实施例的高度受控的磨料颗粒的透视图图示。
图12B包括根据一个实施例的非成形颗粒的透视图图示。
图13包括根据一个实施例的结合有磨料颗粒材料的带涂层磨料制品的横截面图示。
图14包括根据一个实施例的带涂层磨料制品的一部分的顶视图图示。
图15包括根据一个实施例的带涂层磨料制品的一部分的横截面图示。
图16包括展示了常规带涂层磨料样品和代表本文实施例的样品的取向的标绘图。
图17至图19包括带涂层磨料制品(包括代表性样品和常规样品的)的各部分的图像。
图20包括磨料颗粒的偏心度和取向之间的关系的图示。
图21包括图17的阈值化图像。
图22包括根据一个实施例的容纳区域的一部分的图像。
图23包括在涂覆在基底上之前包含磨料颗粒的容纳区域的一部分的顶视图图像。
图24包括根据一个实施例的包括在投射过程之后附着到背衬的磨料颗粒的磨料制品的一部分的顶视图图像。
图25包括根据一个实施例的容纳在容纳区域中的成形磨料颗粒的顶视图图像。
图26包括根据一个实施例的在投射之后附着到胶带的成形磨料颗粒的顶视图图像。
具体实施方式
以下涉及形成磨料制品(诸如固定磨料制品)，并且更具体地涉及形成带涂层磨料制品的方法。磨料制品可用于多种工件的多种材料去除操作中。
图1包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。如图1所示，用于形成带涂层磨料制品的系统100可包括背衬101，该背衬具有接纳表面102。与接纳表面102相对的可以是基底103，该基底具有基底表面104，该基底表面面向背衬101的接纳表面102。接纳表面102和基底表面104可彼此平行。如图中进一步示出，磨料颗粒105可覆盖基底103并与基底表面104的至少一部分接触。
系统100可进一步包括位于基底103下方的第一电极107。第一电极107可与基底103间隔开，并且具体地可与基底表面104分开。第一电极107可包括一个或多个常规电极。
该系统可进一步包括在背衬101附近的第二电极108。第二电极108可与背衬101的接纳表面102相对，并且具体地，可与背衬101和背衬101的接纳表面102间隔开。第一电极107和第二电极108可配置为在它们之间产生电场，这可便于颗粒从基底表面104静电投射到接纳表面102。值得注意的是，电极107和108可配置为产生足以使颗粒(例如，磨料颗粒105)跨基底103和背衬101之间的间隙垂直地投射的静电力。磨料颗粒105可以足够的力投射，以便于磨料颗粒105附着到背衬101的接纳表面102。应当理解，背衬可包括一个或多个粘合剂层，该一个或多个粘合剂层可限定接纳表面102并且便于磨料颗粒105附着到背衬101。
在一个实施例中，基底103可具有特定的体电阻率，其可便于改善磨料颗粒105的投射，并因此可进一步便于改善背衬101上的磨料颗粒的放置和/或取向。根据一个实施例，基底103可具有不小于1E-6Ωcm，诸如不小于1E-5Ωcm、或不小于1E-4Ωcm、或不小于1E-3Ωcm、或不小于1E-2Ωcm、或不小于1E-1Ωcm、或不小于1Ωcm、或不小于1E+1Ωcm、或不小于1E+2Ωcm、或不小于1E+3Ωcm、或不小于1E+4Ωcm、或不小于1E+5Ωcm、或不小于1E+6Ωcm、或不小于1E+7Ωcm、或不小于1E+8Ωcm、或不小于1E+9Ωcm、或不小于1E+10Ωcm的体电阻率。另外，在一个非限制性实施例中，基底的体电阻率可不大于1E+14Ωcm、或不大于1E+13Ωcm、或不大于1E+12Ωcm、或不大于1E+11Ωcm、或不大于1E+10Ωcm、或不大于1E+9Ωcm、或不大于1E+8Ωcm、或不大于1E+7Ωcm、或不大于1E+6Ωcm、或不大于1E+5Ωcm、或不大于1E+4Ωcm、或不大于1E+3Ωcm、或不大于1E+2Ωcm、或不大于1E+1Ωcm、或不大于1Ωcm、或不大于1E-1Ωcm、或不大于1E-2Ωcm、或不大于1E-3Ωcm、或不大于1E-4Ωcm、或不大于1E-5Ωcm。应当理解，体电阻率可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。体电阻率是根据ASTM D257测量的。除非另有说明，否则本文中提及的电阻率将理解为是指体电阻率。
基底103可具有特定的表面电阻率，其可便于改善磨料颗粒105的投射，并因此可进一步便于改善背衬101上的磨料颗粒的放置和/或取向。根据一个实施例，基底103可具有不小于1E-6Ω/sq，诸如不小于1E-5Ω/sq、或不小于1E-4Ω/sq、或不小于1E-3Ω/sq、或不小于1E-2Ω/sq、或不小于1E-1Ω/sq、或不小于1Ω/sq、或不小于1E+1Ω/sq、或不小于1E+2Ω/sq、或不小于1E+3Ω/sq、或不小于1E+4Ω/sq、或不小于1E+5Ω/sq、或不小于1E+6Ω/sq、或不小于1E+7Ω/sq、或不小于1E+8Ω/sq、或不小于1E+9Ω/sq、或不小于1E+10Ω/sq的表面电阻率。另外，在一个非限制性实施例中，基底103的表面电阻率可不大于1E+14Ω/sq、或不大于1E+13Ω/sq、或不大于1E+12Ω/sq、或不大于1E+11Ω/sq、或不大于1E+10Ω/sq、或不大于1E+9Ω/sq、或不大于1E+8Ω/sq、或不大于1E+7Ω/sq、或不大于1E+6Ω/sq、或不大于1E+5Ω/sq、或不大于1E+4Ω/sq、或不大于1E+3Ω/sq、或不大于1E+2Ω/sq、或不大于1E+1Ω/sq、或不大于1Ω/sq、或不大于1E-1Ω/sq、或不大于1E-2Ω/sq、或不大于1E-3Ω/sq、或不大于1E-4Ω/sq、或不大于1E-5Ω/sq。应当理解，表面电阻率可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。电阻率(表面电阻率和/或体电阻率)是根据ASTM D257对电阻率大于1x104Ωcm的绝缘材料测量的。导电材料的电阻率(表面电阻率和/或体电阻率)(即，电阻率不大于1x104Ωcm)是根据ASTM D4496测量的。
根据另一个实施例，基底103可具有特定的电阻率比(Sr/Br)，其中Sr为表面电阻率，并且Br表示基底103的体电阻率。使用合适的电阻率比可便于改善磨料颗粒的投射，并且可进一步便于改善背衬101上的磨料颗粒的放置和/或取向。根据一个实施例，电阻率比(Sr/Br)可为至少0.5cm-1，诸如至少0.6cm-1、或至少0.7cm-1、或至少0.8cm-1、或至少0.9cm-1、或至少1cm-1、或至少1.1cm-1、或至少1.2cm-1、或至少1.3cm-1、或至少1.5cm-1、或至少1.7cm-1、或至少2cm-1、或至少3cm-1、或至少4cm-1、或至少5cm-1。另外，在至少一个实施例中，基底103的电阻率比(Sr/Br)可不大于1E+5cm-1、或不大于1E+4cm-1、或不大于1E+3cm-1、或不大于1E+2cm-1、或不大于1E+1cm-1、或不大于9cm-1、或不大于8cm-1、或不大于7cm-1、或不大于5em-1、或不大于3cm-1。应当理解，电阻率比可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。
在一个方面，基底103可由特定材料制成。例如，基底103可包含选自由以下项组成的组的材料：聚合物、金属、金属合金、陶瓷、玻璃、碳或它们的任意组合。
使用系统100，一种形成磨料制品的方法可包括：将磨料颗粒105容纳在基底103上；以及使用静电力将磨料颗粒105从基底103投射到背衬101上，以将磨料颗粒105跨基底103和背衬101之间的间隙垂直地投射并投射到背衬101上。在一个特定实施例中，基底103上的大多数磨料颗粒105平放，而颗粒的主表面与基底接触。此外，大多数磨料颗粒(如果不是所有的磨料颗粒105)可以随机布置位于基底103上(诸如随机地放置在表面上)，使得基底103上的磨料颗粒105缺乏任何预定位置和预定取向。
在某些情况下，系统100和相关方法可便于改善磨料颗粒从基底103到背衬101的投射效率。可将投射效率测量为对于容纳在基底上的所有颗粒，所投射的颗粒(例如，磨料颗粒105)的百分比。应当理解，可通过颗粒的数量或颗粒的重量来计算该百分比。期望的是，在投射过程中具有高的投射效率，因为未正确投射、未充分粘附到背衬101和/或在初始投射后从背衬上脱落的颗粒代表了产品浪费和过程效率低下。根据一个实施例，投射过程可以至少90％，诸如或至少91％、或至少92％、或至少93％、或至少94％、或至少95％、或至少96％、或至少97％、或至少98％、或至少99％的投射效率进行。在一个非限制性实施例中，投射效率可不大于99.9％，诸如不大于99.5％、或不大于99％、或不大于98％。应当理解，投射效率可在包括上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少90％且不大于99.9％的范围内的投射效率。应当理解，可基于颗粒的数量或颗粒的重量来计算该百分比。
在另一方面，将颗粒(例如，磨料颗粒105)从基底103投射到背衬101的过程可能具有特别低的投射低效率，这是针对基底上的颗粒的总数量(或总重量)，对那些未投射或未充分投射的度量。投射低效率可描述为在投射之后未有效投射到衬底101上的那些颗粒与投射之前最初容纳在基底上的颗粒总数相比的百分比。应当理解，可通过颗粒的数量或颗粒的重量来计算该百分比。在一个实施例中，投射低效率可为基底103上的颗粒的不大于10％，诸如不大于9％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％、或不大于1％。在再一个非限制性实施例中，投射低效率可为至少0.1％、或至少0.5％、或至少1％、或至少2％。应当理解，投射低效率可在包括上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少0.1％且不大于10％的范围内的投射低效率。
图2包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。如图2所示，系统200可包括与上面在图1的系统100中指出的一些相同的元件，这些元件包括：背衬101，该背衬具有接纳表面102；第一电极107；以及第二电极108。应当理解，图2的系统200可具有本文相对于图1的系统100所述的任何特性。如图中进一步示出，基底202可包括多个部分，该多个部分包括第一部分201和第二部分203。在如图2所示的一个实施例中，第二部分203可为覆盖第一部分201的层的形式。第二部分203可为与第一部分201直接接触的膜或层压体。另外，在其他情况下，第二部分203可由一系列膜或层制成，诸如由一系列不同的材料层构成的复合材料。同样，在至少一个实施例中，第一部分201可由一系列材料膜或材料层制成，包括具有多个不同材料层的复合材料。
应当理解，可利用第一部分201和第二部分203的其他布置。例如，在一个实施例中，第二部分203可在第一部分201的上表面上限定离散区域的不连续层。值得注意的是，在一个实施例中，颗粒105可与第二部分203直接接触，并且可与第一部分201间隔开。此外，在一个方面，第一部分201设置在第二部分203和第一电极107之间。在再一替代布置中，第一部分201和第二部分203可包括开口，开口可便于将磨料颗粒保持在其中和/或在基底202的相对表面之间施加压差，以便于将磨料颗粒受控地放置在开口中。
在一个实施例中，第一部分201可相对于第二部分203具有特定的体电阻率。第一部分201和第二部分203之间的体电阻率差值可便于改善颗粒(例如，磨料颗粒105)投射到背衬101上并且便于改善背衬101上的颗粒(例如，磨料颗粒)的取向。根据一个方面，第二部分203的体电阻率可小于第一部分201的体电阻率。在至少一个实施例中，基底202可具有第一部分201的体电阻率(r1)和第二部分203的体电阻率(r2)之间的至少1％的体电阻率差值(Δr＝(r2/r1)x100的绝对值)。在另一个实施例中，体电阻率差值(Δr)可为至少2％，诸如至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％。在另一个非限制性实施例中，体电阻率差值(Δr)可不大于99％，诸如不大于90％、或不大于80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。应当理解，体电阻率可在包括上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括但不限于至少1％且不大于99％，或在至少1％且不大于50％的范围内、或在至少10％且不大于90％的范围内、或在至少20％且不大于50％的范围内。
根据一个实施例，第一部分201的体电阻率可与本文所述的基底103的体电阻率类似。例如，第一部分可具有不小于1E-6Ωcm，诸如不小于1E-5Ωcm、或不小于1E-4Ωcm、或不小于1E-3Ωcm、或不小于1E-2Ωcm、或不小于1E-1Ωcm、或不小于1Ωcm、或不小于1E+1Ωcm、或不小于1E+2Ωcm、或不小于1E+3Ωcm、或不小于1E+4Ωcm、或不小于1E+5Ωcm、或不小于1E+6Ωcm、或不小于1E+7Ωcm、或不小于1E+8Ωcm、或不小于1E+9Ωcm、或不小于1E+10Ωcm的体电阻率。另外，在一个非限制性实施例中，第一部分201的体电阻率可不大于1E+14Ωcm、或不大于1E+13Ωcm、或不大于1E+12Ωcm、或不大于1E+11Ωcm、或不大于1E+10Ωcm、或不大于1E+9Ωcm、或不大于1E+8Ωcm、或不大于1E+7Ωcm、或不大于1E+6Ωcm、或不大于1E+5Ωcm、或不大于1E+4Ωcm、或不大于1E+3Ωcm、或不大于1E+2Ωcm、或不大于1E+1Ωcm、或不大于1Ωcm、或不大于1E-1Ωcm、或不大于1E-2Ωcm、或不大于1E-3Ωcm、或不大于1E-4Ωcm、或不大于1E-5Ωcm。应当理解，第一部分的体电阻率可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。
在又一方面，第二部分203可具有特定的体电阻率，该体电阻率可便于系统的适当操作和某些带涂层磨料制品的形成。例如，第二部分203可具有不小于1E-6Ωcm，诸如不小于1E-5Ωcm、或不小于1E-4Ωcm、或不小于1E-3Ωcm、或不小于1E-2Ωcm、或不小于1E-1Ωcm、或不小于1Ωcm、或不小于1E+1Ωcm、或不小于1E+2Ωcm、或不小于1E+3Ωcm、或不小于1E+4Ωcm、或不小于1E+5Ωcm、或不小于1E+6Ωcm、或不小于1E+7Ωcm、或不小于1E+8Ωcm、或不小于1E+9Ωcm的体电阻率。另外，在一个非限制性实施例中，第二部分的体电阻率可不大于1E+10Ωcm，诸如不大于1E+9Ωcm、或不大于1E+8Ωcm、或不大于1E+7Ωcm、或不大于1E+6Ωcm、或不大于1E+5Ωcm、或不大于1E+4Ωcm、或不大于1E+3Ωcm、或不大于1E+2Ωcm、或不大于1E+1Ωcm、或不大于1Ωcm、或不大于1E-1Ωcm、或不大于1E-2Ωcm、或不大于1E-3Ωcm、或不大于1E-4Ωcm、或不大于1E-5Ωcm。应当理解，第二部分的体电阻率可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。
根据一个实施例，基底202可具有与在本文的其他实施例中指出的任何电阻率比值相同的电阻率比(Sr/Br)。在另一个实施例中，基底202的第一部分201和第二部分203可具有特定的体电阻率和/或表面电阻率，其可便于改善磨料颗粒的投射并且可进一步便于改善背衬101上的磨料颗粒的放置和/或取向。具体地，第一部分201和第二部分203的体电阻率和/或表面电阻率相对于彼此的关系可便于改善磨料颗粒的投射，并且可进一步便于改善背衬101上的磨料颗粒的放置和/或取向。
在一个实施例中，第一部分201可具有体电阻率(Br1)并且第二部分203可具有表面电阻率(Sr2)，并且基底可具有至少0.5cm-1，诸如至少0.6cm-1、或至少0.7cm-1、或至少0.8cm-1、或至少0.9cm-1、或至少1cm-1、或至少1.1cm-1、或至少1.2cm-1、或至少1.3cm-1、或至少1.5cm-1、或至少1.7cm-1、或至少2cm-1、或至少3cm-1、或至少4cm-1、或至少5cm-1的表面电阻率/体电阻率(Sr2/Br1)。另外，在至少一个实施例中，基底103的电阻率比(Sr/Br)可不大于1E+5cm-1、或不大于1E+4cm-1、或不大于1E+3cm-1、或不大于1E+2em-1、或不大于1E+1em-1、或不大于9em-1、或不大于8cm-1、或不大于7cm-1、或不大于5cm-1、或不大于3cm-1。应当理解，表面电阻率/体电阻率(Sr2/Br1)可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。
根据一个实施例，可使用交变频率电场来投射磨料颗粒105。交变频率的使用可便于改善对过程的控制并且便于特定带涂层磨料制品的形成。例如，电场的频率可为至少0.5Hz，诸如至少1Hz、或至少2Hz、或至少3Hz、或至少4Hz、或至少5Hz、或至少6Hz、或至少7Hz、或至少8Hz、或至少9Hz、或至少10Hz、或至少11Hz、或至少12Hz、或至少13Hz、或至少14Hz、或至少15Hz、或至少16Hz、或至少17Hz、或至少18Hz、或至少19Hz、或至少20Hz、或至少21Hz、或至少22Hz、或至少23Hz、或至少24Hz、或至少25Hz、或至少26Hz、或至少27Hz、或至少28Hz、或至少29Hz、或至少30Hz、至少31Hz、或至少32Hz、或至少33Hz、或至少34Hz、或至少35Hz、或至少36Hz、或至少37Hz、或至少38Hz、或至少39Hz。另外，在一个非限制性实施例中，电场的频率可不大于40Hz、或不大于39Hz、或不大于38Hz、或不大于37Hz、或不大于36Hz、或不大于35Hz、或不大于34Hz、或不大于33Hz、或不大于32Hz、或不大于31Hz、或不大于30Hz、或不大于29Hz、或不大于28Hz、或不大于27Hz、或不大于26Hz、或不大于25Hz、或不大于24Hz、或不大于23Hz、或不大于22Hz、或不大于21Hz、或不大于20Hz、或不大于19Hz、或不大于18Hz、或不大于17Hz、或不大于16Hz、或不大于15Hz、或不大于14Hz、或不大于13Hz、或不大于12Hz、或不大于11Hz、或不大于10Hz、或不大于9Hz、或不大于8Hz、或不大于7Hz、或不大于6Hz、或不大于5Hz、或不大于4Hz、或不大于3Hz、或不大于2Hz、或不大于1Hz。应当理解，电场的频率可在包括上文指出的任何最小值和最大值的范围内。应当理解，本文的任何实施例均可利用交变电场以便于将颗粒从基底103投射到背衬101。
根据一个方面，本系统适用于交流电(AC)，其中场的极性在一定时间内变化，并且极性的变化有助于颗粒的投射。本文的系统和实施例的某些方面可能不太适合在直流(DC)系统中使用，这可能允许电荷积聚并导致较低的投射效率和对投射操作的控制。
图3包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的系统的图示。如图3所示，系统300可包括一些与图1的系统100的元件相同的元件，这些元件包括例如：背衬101，该背衬具有接纳表面102；基底103和基底接纳表面104；磨料颗粒105，这些磨料颗粒配置为容纳在接纳表面104上；第一电极107；以及第二电极108。系统300的元件可具有与本文的实施例中描述的其他系统中的对应元件的任何相同特征。此外，系统300可具有与本文的其他实施例中所述的任何相同特征(例如，投射效率等)。磨料颗粒105可容纳在基底103的接纳表面104上并且配置为在存在由电极107和108产生的电场的情况下垂直地投射到背衬的接纳表面102上。
系统300可进一步包括设置在基底103和背衬101之间的对准结构301。对准结构301可设置在基底103和背衬101之间的间隙内。应当理解，在其他实施例中，对准结构301可设置成更靠近背衬101或基底103。在一个实施例中，对准结构301的至少一部分可与背衬101的至少一部分，并且更具体地，与背衬的接纳表面102的至少一部分接触。对准结构301可包括开口303，开口可定位、设定尺寸和形状以便于颗粒105受控地通过其中。开口303相对于背衬101的尺寸、形状和位置可配置为控制随着磨料颗粒105从基底103的接纳表面104投射到背衬101的接纳表面102，磨料颗粒的放置和取向。
在一个方面，在系统300的操作期间，第一电极107和第二电极108可产生静电力，该静电力配置为便于磨料颗粒105从基底103，穿过对准结构301中的开口303跨间隙垂直地投射，并且投射到背衬101上。可基于磨料颗粒105的尺寸和形状以及背衬101上磨料颗粒的期望分布来修改对准结构301的开口303的尺寸、形状和位置。在一个特定实施例中，磨料颗粒105可穿过对准结构301中的开口303投射，以控制背衬上的磨料颗粒的旋转取向和位置中的至少一个。对准结构可由任何材料制成，包括但不限于有机材料、金属、金属合金、陶瓷、玻璃或它们的任意组合。
图4包括根据一个实施例的用于形成带涂层磨料制品的示例系统400的图示。如图4所示，用于形成带涂层磨料制品的系统400。系统400，如图3所示，系统300可包括一些与图1的系统100的元件相同的元件，这些元件包括例如：背衬101，该背衬具有接纳表面102；基底103和基底接纳表面104；磨料颗粒105，这些磨料颗粒配置为容纳在接纳表面104上；第一电极107；以及第二电极108。系统400的元件可具有与本文的实施例中描述的其他系统中的对应元件的任何相同特征。
系统400可进一步包括二次颗粒401，这些二次颗粒可不同于磨料颗粒105。在一个特定实施例中，二次颗粒401可基于选自由以下项组成的组的至少一种特性而不同于磨料颗粒105：粒度、二维形状、三维形状、组成、硬度、韧性、脆性、密度、晶粒尺寸、附聚状态或它们的任意组合。在一个特定实施例中，二次颗粒可包括稀释剂磨料颗粒。相对于磨料颗粒105，稀释剂颗粒可具有不同的组成或更便宜。在一个实施例中，稀释剂颗粒的硬度可小于磨料颗粒的硬度。在另一个实施例中，稀释剂颗粒的硬度可大于磨料颗粒105的硬度。
二次颗粒401可以与本文的实施例中所述的磨料颗粒105相同的方式进行投射。值得注意的是，二次颗粒401可从基底接纳表面104垂直地投射到背衬101的接纳表面102上。在一个实施例中，二次颗粒401可与磨料颗粒105同时投射到背衬101上。在另一方面，二次颗粒401可诸如在磨料颗粒105投射之前或在磨料颗粒105投射之后投射到与磨料颗粒105分离的背衬101上。
在至少一个实施例中，二次颗粒401可具有长度∶宽度的纵横比，其中长度为颗粒的最长平均尺寸，并且宽度为垂直于长度并在与长度相同的平面内延伸的颗粒的第二长平均尺寸。二次颗粒401可以特定的方式投射，使得背衬101上的二次颗粒401的放置、取向和/或分布受到控制。应当理解，投射二次颗粒401的过程可在本文的实施例中描述的任何系统中使用。
图5包括根据一个实施例的容纳区域501的图示。在一个实施例中，基底103可包括容纳区域501。容纳区域501可限定基底接纳表面104的一部分，并且可配置为在一个或多个开口503内容纳一个或多个颗粒(例如，磨料颗粒和/或二次颗粒)。例如，如图所示，容纳区域501可在基底103中包括至少一个开口503，并且至少一个磨料颗粒105可至少部分地设置在至少一个开口503内。开口503的尺寸和形状可基于要容纳在其中的颗粒的尺寸和形状来调整。开口503中的每一个的尺寸和形状可设定为容纳单个颗粒。还可控制开口503的放置以控制背衬101上的颗粒的分布。容纳区域501可配置为随着颗粒投射到背衬上而控制颗粒的放置和取向。可将颗粒从容纳区域501的受控的位置和取向投射到背衬上，并形成具有以受控位置和取向布置的颗粒的带涂层磨料制品，该受控位置和取向大致对应于当它们保持在容纳区域501中时的受控位置和取向。
在一个方面，使用容纳区域的过程可包括以受控位置将颗粒(例如，磨料颗粒105和/或二次颗粒401)从容纳区域501投射到背衬101上。在又一方面，从容纳区域501投射的颗粒可以受控旋转取向附着到背衬101。
容纳区域501可与本文的实施例的任何基底一起使用，包括具有多个部分的基底，例如系统200中所示。在一种特定情况下，容纳区域501可以是衬底，并且因此容纳区域501可具有在本文的实施例中描述的任何基底的任何特征。在一个实施例中，容纳区域501可具有不同的部分，其中配置为容纳颗粒的部分(例如，开口503)可限定第二部分，并且容纳区域501的其余部分可限定第一部分。这些部分可具有根据图2的基底202描述的部分的任何特征。例如，容纳区域503可包括凹部、开口、导电区域或它们的组合中的至少一个。
另选地或除此之外，容纳区域501可具有开口，这些开口部分地或全部延伸穿过容纳区域501的主体的厚度。对于使用了完全延伸穿过主体的厚度的开口的那些实施例，可向表面施加压差以便于颗粒放置在开口中。例如，可向一个表面施加负压，同时将颗粒施加到相对的表面上，以将颗粒推入开口中。在从容纳区域501投射颗粒期间，可减小或消除压差。
图6包括根据另一个实施例的容纳区域的图示。容纳区域600可具有容纳区域500的任何特征。容纳区域600包括凹部603，该凹部可沿着容纳区域600的上表面的一部分延伸并且配置为容纳多个颗粒(例如，磨料颗粒和/或二次颗粒)。凹部603的尺寸和形状可基于要容纳在其中的颗粒的尺寸和形状来调整。凹部603中的每一个的尺寸和形状可设定为容纳多个颗粒。此外，凹部603中的每一个的尺寸和形状可设定为仅容纳特定类型的颗粒，使得例如第一类型的凹部配置为容纳磨料颗粒并且第二类型的凹部配置为容纳二次颗粒。虽然凹部603示出为大体线性的平行凹槽，但应当理解，凹部的尺寸和形状的任何组合可用于在投射之前将颗粒临时地容纳在容纳区域600上。
图7A包括根据一个实施例的带涂层磨料制品700的一部分的图示。如图7所示，带涂层磨料制品700可包括背衬701，该背衬具有纵向轴780和横向轴781。磨料制品700可包括背衬701以及相对于彼此具有随机旋转取向的磨料颗粒702和703。图7B还包括具有磨料颗粒的带涂层磨料的一部分的图示，这些磨料颗粒具有相对于彼此的随机旋转取向。应当理解，背衬701的表面可包括一个或多个粘合剂层，以便于磨料颗粒702和703粘结到背衬701。
通过从给定磨料制品的随机采样区域中创建测量的取向的直方图或分布来评估旋转取向的随机性。通过获得在颗粒上不包括上覆层的带涂层磨料样品或清洁带涂层磨料样品以暴露出颗粒，使得颗粒清晰可见，从而开始测量基底上的颗粒的旋转取向的过程。如果带涂层磨料制品包括覆盖颗粒的层(例如，复胶层、顶胶层等)，则可进行温和喷砂操作以选择性地去除覆盖层并暴露出下面的磨料颗粒。在喷砂操作期间应注意确保不损坏或移动颗粒。可以分阶段进行选择性去除操作，以确保仅去除覆盖层，而不会破坏或改变下面的颗粒。
在获得了颗粒暴露的样品之后，使用合适的设备(诸如Cannon Powershot S110相机，其分辨率为338像素/cm)对样品的至少两个随机选择的区域成像。根据这些图像，使用MATLAB图像分析软件对每个颗粒相对于样品边缘的位置和取向进行分类。颗粒的取向基于从上至下相对于带涂层磨料的边缘(例如，图7A的轴线780)观察时，磨料颗粒的主轴的角度。应使用同一轴线来评估所有样本图像。每个颗粒的取向均由-90度和+90度之间的取向角限定。然后在取向角(x轴)对频率(y轴)的标绘图中绘制取向角，以创建取向角的直方图。如果直方图具有基本平坦的轮廓，使得任何给定取向角的频率均与任何其他取向角的频率几乎相同，则直方图表明颗粒一般不具有主要取向模式，因此颗粒具有随机取向。图19包括具有随机取向的磨料颗粒的磨料制品的一部分的图像。
应当指出的是，虽然本文的某些实施例可具有以随机取向布置的颗粒，但其他实施例可包括以非随机或受控分布布置的颗粒。
根据一个实施例，磨料颗粒702可在第一位置覆盖背衬701，该第一位置具有相对于横向轴781的第一旋转取向，该横向轴限定背衬701的宽度并且垂直于纵向轴780。具体地，磨料颗粒702可具有预定旋转取向，该预定旋转取向由平行于横向轴781的横向轴784与磨料颗粒702的尺寸之间的第一旋转角限定。值得注意的是，本文中的尺寸可以指的是从上向下观察时延伸穿过磨料颗粒702的中心点721的磨料颗粒702的平分轴731。此外，预定旋转取向可限定为横向轴784延伸穿过中心点721的最小角度741。如图7A所示，磨料颗粒702可具有预定旋转角，该预定旋转角限定为平分轴731和横向轴784之间的最小角度741，其中该横向轴平行于横向轴781。应当理解，横向轴781也可以是其中呈圆形或椭圆形的背衬701的径向轴。根据一个实施例，限定磨料颗粒702相对于横向轴784的旋转取向的角度741可以是在至少0度和不大于90度之间的范围内的任何值。
如图7A中进一步示出，磨料颗粒703可位于覆盖背衬701并且具有预定旋转取向的第二位置处。值得注意的是，磨料颗粒703的预定旋转取向可表征为平行于背衬的横向轴781的横向轴785与延伸穿过磨料颗粒703的中心点722的磨料颗粒703的平分轴732之间的最小角度。根据一个实施例，旋转角708可以是在至少0度至90度的范围内的任何值。
根据一个实施例，磨料颗粒702可具有如由旋转角741所限定的预定旋转取向，该预定旋转取向不同于如由旋转角708所限定的磨料颗粒703的预定旋转取向。具体地，磨料颗粒702和703的旋转角741和旋转角708之间的差值可限定预定旋转取向差值。在特定情况下，预定旋转取向差值可以是在至少0度且不大于90度的范围内的任何值。
图7B包括根据一个实施例的带涂层磨料制品的一部分的顶视图图示。如图所示，磨料制品700可包括布置在背衬701上的不同位置处的多个磨料颗粒，其中磨料颗粒753限定背衬上的颗粒的随机分布。此外，磨料颗粒753相对于彼此具有随机旋转取向，使得磨料颗粒753的旋转取向以随机的方式在颗粒之间变化。根据一个方面，磨料颗粒的随机旋转取向使得该组中的一个磨料颗粒的旋转角不能用于预测任何紧邻颗粒的旋转取向。因此，具有随机旋转取向的一组磨料颗粒相对于它们的旋转角，缺乏任何短程(即，紧邻)或长程有序。应当理解，使用本文的实施例的系统和方法附着到背衬的任何颗粒可相对于彼此具有随机旋转取向。
本文实施例的带涂层磨料制品可具有在背衬上具有随机旋转取向的磨料颗粒的总含量(总重量或总数量)的至少大部分。在再其他情况下，在背衬上具有随机旋转取向的磨料颗粒的总含量可更大，诸如至少60％，或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少99％的背衬上的磨料颗粒可具有随机旋转取向。在一个实施例中，背衬上的所有磨料颗粒均具有随机旋转取向。
图8A包括根据一个实施例的背衬上的磨料颗粒的侧视图图示。本文的实施例中所公开的方法可便于形成具有磨料颗粒的特定分布和取向的带涂层磨料制品。值得注意的是，尽管不希望受特定理论的束缚，但应当指出的是，本文所公开的过程的投射率和效率可便于改善对粘附至背衬的磨料颗粒的倾斜角的控制。例如，在一个方面，本文的实施例的带涂层磨料制品可具有以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向的至少87％的磨料颗粒，并且可具有可以不大于44度的倾斜角取向的不大于13％的磨料颗粒。在再一方面，带涂层磨料可形成为使得磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且磨料颗粒的第三部分(P3)具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向，并且磨料颗粒可具有至少2.5的主要取向值(P1/P2)。并且在再一方面，本文的实施例的带涂层磨料制品可包括具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向的磨料颗粒的第一部分(P1)、具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向的磨料颗粒的第二部分(P2)以及具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向的磨料颗粒的第三部分(P3)，其中磨料颗粒具有至少4.0的第三取向值(P1/P3)。
为了更好地理解这些特征，图8A提供处于不同取向的三种磨料颗粒的侧视图图示。应当理解，如本文更详细描述的，本文的实施例的带涂层磨料制品可具有处于所描绘取向的各种含量的颗粒。第一颗粒802可具有颗粒轴803，该颗粒轴相对于背衬801的表面以特定倾斜角804延伸。颗粒轴803可平行于限定第一颗粒802的长度的第一颗粒802的纵向轴。第一颗粒802代表倾斜角804在大于71度至90度的范围内的直立取向的颗粒。第二颗粒811可具有颗粒轴812，该颗粒轴相对于背衬801的表面以特定倾斜角813延伸。颗粒轴812可平行于限定第二颗粒811的长度的第二颗粒811的纵向轴。第二颗粒811代表倾斜角813在大于44度至71度的范围内的倾斜取向的颗粒。第三颗粒821可具有颗粒轴822，该颗粒轴相对于背衬801的表面以特定倾斜角823延伸。颗粒轴822可平行于限定第三颗粒821的长度的第三颗粒821的纵向轴。第三颗粒821代表倾斜角823在0度至不大于44度的范围内(即，不大于44度)的平坦取向的颗粒。应当理解，第一颗粒802、第二颗粒811和第三颗粒821分别可以是如本文的实施例中所述的磨料颗粒或二次颗粒。
图8B包括根据一个实施例的背衬上的具有特定倾斜角的颗粒的侧视图图示。如图所示，颗粒831可以是如本文的实施例中所述并且具有与图11的成形磨料颗粒相似的大体细长矩形形状的成形磨料颗粒。颗粒831可具有如图11的实施例中所述的纵向轴836。背衬833可限定大致平坦表面，并且具有垂直于背衬833的大致平坦表面延伸的轴线834。倾斜角835是背衬833的平坦表面与轴线832之间的最小角，该轴线平行于颗粒831的纵向轴836延伸。某些颗粒可具有沿着各种表面的纵向轴，这可能导致不同的倾斜角。在此类情况下，限定最大角度的轴线为倾斜角。
图8C包括图8B的颗粒的顶视图图示。在某些情况下，顶视图可提供合适的有利位置来识别倾斜的方向，因此可适合于测量倾斜角。
图8D包括根据一个实施例的背衬上的具有特定倾斜角的颗粒的侧视图图示。如图所示，颗粒841可具有如图12B所述的纵向轴846。颗粒841可以是磨料颗粒，并且更具体地，可以是非成形磨料颗粒。背衬843可限定大致平坦表面，并且具有垂直于背衬843的大致平坦表面延伸的轴线844。倾斜角845可以是平行于纵向轴846延伸的轴线842与背衬843的表面之间的最小角。颗粒841基于主体的长度∶宽度，可具有大于1.1∶1的特定纵横比。应当理解，某些颗粒诸如等轴状颗粒将不会具有倾斜角。
图8E包括图8D的颗粒的顶视图图示。顶视图可用于评估颗粒的倾斜角。如所描绘的，顶视图可能是用于评估倾斜角的最佳视图，因为侧视图不一定可确保识别出最小角。顶视图图示和侧视图图示的组合可适合于识别和评估倾斜角845。
在一个方面，一种带涂层磨料制品可包括多个磨料颗粒，其中磨料颗粒的倾斜角受到控制，这可便于改善带涂层磨料的性能。例如，至少87％的磨料颗粒可以大于44度至90度的倾斜角取向(即，那些具有倾斜取向和直立取向的颗粒)。在另外的方面，至少88％，诸如至少89％、或至少90％、或至少91％、或至少92％、或至少93％、或至少94％、或至少95％、或至少96％、或至少97％、或至少98％、或至少99％的磨料颗粒可以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向。另外，在一个非限制性实施例中，不大于99％，诸如不大于98％、或不大于97％的磨料颗粒可以大于44度至90度的倾斜角取向。应当理解，带涂层磨料可具有以大于44度至90度的倾斜角取向的一定含量的磨料颗粒，其在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少87％至99％、或在至少90％至不大于99％的范围内、或甚至在至少93％且不大于99％的范围内。
在其他方面，带涂层磨料制品可形成为包括多个磨料颗粒，该多个磨料颗粒在平坦取向中具有少量的磨料颗粒，这可便于改善带涂层磨料的性能。例如，代表性的带涂层磨料制品可具有以不大于44度的倾斜角取向的不大于13％的磨料制品，诸如以不大于44度的倾斜角取向的不大于12％、或不大于11％、或不大于10％、或不大于9％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％、或甚至不大于1％的磨料颗粒。在一个非限制性实施例中，至少1％，诸如至少2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％的磨料颗粒可以不大于44度的倾斜角取向。应当理解，带涂层磨料可具有以平坦取向来取向且倾斜角不大于44度的特定含量的磨料颗粒，并且此含量可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少1％且不大于13％的范围内、或在至少1％至不大于10％的范围内、或甚至在至少1％且不大于8％的范围内。
在又一方面，代表性的带涂层磨料制品可形成为包括多个磨料颗粒，该多个磨料颗粒具有处于倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向的一定含量的磨料颗粒，这可便于改善带涂层磨料的性能。例如，在一个实施例中，带涂层磨料制品可具有以在大于44度至71度的范围内的倾斜角取向的不大于25％，诸如不大于24％、或不大于23％、或不大于22％、或不大于21％、或不大于20％、或不大于19％、或不大于18％、或不大于17％、或不大于16％、或不大于15％、或不大于14％、或不大于13％、或不大于12％、或不大于11％、或不大于10％、或不大于9％、或不大于8％、或不大于5％、或不大于2％的磨料颗粒。在一个非限制性实施例中，至少1％的磨料颗粒，诸如2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少8％、或至少10％的磨料颗粒可以大于44度至71度的倾斜角取向。应当理解，带涂层磨料可具有以倾斜取向来取向且倾斜角在大于44度至71度的范围内的特定含量的磨料颗粒，并且此含量可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少1％且不大于25％的范围内、或在至少1％至不大于20％的范围内、或甚至在至少1％且不大于12％的范围内。
根据另一个实施例，带涂层磨料制品可包括多个磨料颗粒，该多个磨料颗粒具有处于倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向的一定含量的磨料颗粒，这可便于改善带涂层磨料的性能。例如，在一个实施例中，带涂层磨料制品可具有以大于71度至90度的倾斜角取向的至少60％的磨料颗粒，诸如以大于71度至90度的倾斜角取向的至少62％、或至少65％、或至少67％、或至少70％、或至少72％、或至少75％、或至少77％、或至少80％、或至少82％、或至少85％、或至少87％、或至少90％、或至少92％、或至少95％、或至少97％的磨料颗粒。在一个非限制性实施例中，具有直立取向的颗粒的数量可受到限制，诸如不大于99％、或不大于98％、或不大于97％、或甚至不大于95％的磨料颗粒具有在大于71度至90度的范围内的倾斜角。应当理解，具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向的磨料颗粒的百分比可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少60％且不大于99％的范围内、或在至少65％至不大于99％的范围内、或在至少70％且不大于99％的范围内或在包括至少82％且不大于99％的范围内。
如本文所指出的，在一个实施例中，带涂层磨料制品可包括多个磨料颗粒，并且这些磨料颗粒可包括处于倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向的第一部分(P1)、处于倾斜角在大于44度至71度的范围内的清晰取向的第二部分(P2)以及处于倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向的第三部分(P3)。本文中提及的可包括第一部分、第二部分和第三部分的带涂层磨料并不要求存在其中任一个部分，除非指出颗粒的百分比大于0％。本文的实施例的一些磨料制品在第二部分或第三部分中可具有0％的磨料颗粒。
在一个特定方面，磨料颗粒可具有至少2.5的主要取向值(P1/P2)，其中P1表示具有直立取向的磨料颗粒的数量，并且P2表示具有倾斜取向的磨料颗粒的数量。针对P1、P2和P3生成的数字应从带涂层磨料上的至少三个不同的随机采样区域生成，该带涂层磨料包括足够的采样尺寸以创建统计上相关的数据集。下面提供了有关如何测量取向的更多详细信息。应对P1、P2和P3的值取平均值，并且使用这些平均值来计算本文所述的主要取向值、二次取向值和第三取向值。根据一个实施例，带涂层磨料可具有至少2.6、或至少2.7、或至少2.8、或至少2.9、或至少3.0、或至少3.1、或至少3.2、或至少3.3、或至少3.4、或至少3.5、或至少3.6、或至少5、或至少10、或至少20、或至少30、或至少40、或至少50、或至少60、或至少70、或至少80、或至少90、或至少99的主要取向值(P1/P2)。在另一个非限制性实施例中，磨料颗粒可具有不大于100，诸如不大于90、或不大于80、或不大于70、或不大于50、或不大于30、或不大于20、或不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4的主要取向值(P1/P2)。在一个非限制性实施例中，主要取向值可在本文指出的任何最小值和最大值的范围内，包括例如在至少2.5且不大于100的范围内，或在至少2.7且不大于20的范围内、或在至少3且不大于10的范围内、或在至少3且不大于7的范围内。
如本文所指出的，带涂层磨料制品可包括多个磨料颗粒，其中这些磨料颗粒具有至少4.0的第三取向值(P1/P3)。根据一个实施例，带涂层磨料可具有磨料颗粒，这些磨料颗粒限定至少4.5、或至少5、或至少5.5、或至少6、或至少6.5、或至少7、或至少7.5、或至少8、或至少8.5、或至少9、或至少9.5、或至少10、或至少10.5、或至少11、或至少11.5、或至少12、或至少12.5、或至少13、或至少20、或至少30、或至少40、或至少50、或至少60、或至少70、或至少80、或至少90、或至少99的第三取向值(P1/P3)。在一个非限制性实施例中，磨料颗粒可具有不大于100、或不大于90、或不大于80、或不大于70、或不大于60、或不大于50、或不大于40、或不大于30、或不大于20、或不大于18、或不大于15、或不大于14、或不大于13、或不大于12、或不大于11的第三取向值(P1/P3)。应当理解，第三取向值(P1/P3)可在本文指出的任何最小值和最大值的范围内，包括例如在至少1.6且不大于100的范围内、或在至少2且不大于99的范围内、或在至少10且不大于99的范围内、或在至少70且不大于90的范围内。
在另一方面，带涂层磨料制品的磨料颗粒可具有至少1.5的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。例如，磨料颗粒可具有至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2.0、或至少2.1、或至少2.2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至少2.6、或至少2.7、或至少2.8、或至少2.9、或至少3.0、或至少3.2、或至少3.5、或至少3.7、或至少4.0、或至少4.2、或至少4.5、或至少4.7、或至少5.0、或至少5.2、或至少5.5、或至少5.7、或至少6.0、或至少10、或至少20、或至少30、或至少40、或至少50、或至少60、或至少70、或至少80、或至少90、或至少99的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。根据一个非限制性实施例，带涂层磨料可具有不大于100，诸如不大于90、或不大于80、或不大于70、或不大于60、或不大于50、或不大于40、或不大于30、或不大于20、或不大于10、或不大于8、或不大于6的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。应当理解，直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))可在包括上文指出的任何最小值和最大值之间的范围内，包括例如在至少1.5且不大于100的范围内、或在至少2且不大于99的范围内、或在至少2.5且不大于50的范围内、或在至少2.55且不大于10的范围内。
前面已经提到了带涂层磨料上的磨料颗粒的各种取向。应当指出的是，此类取向特征同样适用于二次晶粒。因此，根据一个实施例的带涂层磨料制品可包括具有本文所述的任一个或多个取向特征的一种或多种类型的二次颗粒。二次颗粒可基于选自由以下项组成的组的至少一种特性而不同于磨料颗粒：粒度、二维形状、三维形状、组成、硬度、韧性、脆性、密度、晶粒尺寸、附聚状态或它们的任意组合。在一个特定实施例中，二次颗粒可包括稀释剂颗粒，这些稀释剂颗粒的硬度小于磨料颗粒的硬度。在另一个实施例中，二次颗粒可以是随机成形磨料颗粒。
在一个非限制性实施例中，带涂层磨料制品可包括纵横比(1∶w)为至少1.1∶1的二次颗粒，并且二次颗粒的至少一部分可具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向。对二次颗粒的取向的控制可便于改善带涂层磨料制品的性能。在某些情况下，带涂层磨料制品可具有以大于71度至90度的倾斜角取向的至少5％的二次颗粒，诸如倾斜角为85度至90度的至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％、或至少97％、或至少99％的二次颗粒。在一个非限制性实施例中，具有直立取向的二次颗粒的数量可不大于99％，诸如不大于95％、或不大于90％、或不大于85％、或不大于80％、或不大于75％、或不大于70％、或不大于65％、或不大于60％、或不大于55％、或不大于50％、或不大于45％、或不大于40％、或不大于35％、或不大于30％、或不大于25％、或不大于20％、或不大于15％、或不大于10％、或不大于5％。应当理解，具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向的二次颗粒的百分比可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少10％且不大于99％的范围内、或在至少50％至不大于99％的范围内、或甚至在至少80％且不大于99％的范围内。
在另一个实施例中，至少5％，诸如至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％的二次颗粒可以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向。在一个非限制性实施例中，具有倾斜角在大于44度至90度的范围内的直立取向和倾斜取向的二次颗粒的数量可不大于99％，诸如不大于95％、或不大于90％、或不大于85％、或不大于80％、或不大于75％、或不大于70％、或不大于65％、或不大于60％、或不大于55％、或不大于50％、或不大于45％、或不大于40％、或不大于35％、或不大于30％、或不大于25％、或不大于20％、或不大于15％、或不大于10％、或不大于5％。应当理解，倾斜角在大于44度至90度的范围内的二次颗粒的百分比可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少10％且不大于99％的范围内、或在至少50％至不大于99％的范围内、或甚至在至少80％且不大于99％的范围内。
根据另一方面，至少5％，诸如至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％的二次颗粒可以大于44度至71度的范围内的倾斜角取向。在一个非限制性实施例中，具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向的二次颗粒的数量可不大于99％，诸如不大于95％、或不大于90％、或不大于85％、或不大于80％、或不大于75％、或不大于70％、或不大于65％、或不大于60％、或不大于55％、或不大于50％、或不大于45％、或不大于40％、或不大于35％、或不大于30％、或不大于25％、或不大于20％、或不大于15％、或不大于10％、或不大于5％。应当理解，倾斜角在大于44度至71度的范围内的二次颗粒的百分比可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少10％且不大于99％的范围内、或在至少50％至不大于99％的范围内、或甚至在至少80％且不大于99％的范围内。
在一个实施例中，不大于50％，诸如不大于45％、不大于40％、或不大于35％、或不大于30％、或不大于25％、或不大于20％、或不大于15％、或不大于12％、或不大于10％、或不大于8％、或不大于6％、或不大于4％、或不大于2％、或不大于1％的二次颗粒可以不大于44度的倾斜角取向。在一个非限制性实施例中，具有倾斜角不大于44度的平坦取向的二次颗粒的含量可为至少1％、或至少2％、或至少5％、或至少8％、或至少10％、或至少12％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％。应当理解，倾斜角不大于44度的二次颗粒的百分比可在上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内，包括例如在至少1％且不大于50％的范围内、或在至少1％至不大于40％的范围内、或甚至在至少80％且不大于99％的范围内。
本文的各种实施例描述了具有各种取向的颗粒(磨料颗粒和/或二次颗粒)的百分比范围。尽管实施例已将颗粒描述为百分比，但应当理解，对于任何给定制品，颗粒的总百分比不超过100％。也就是说，例如，实施例描述了一种磨料制品，该磨料制品具有以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向的至少87％的磨料颗粒，并且具有可以不大于44度的倾斜角取向的不大于13％的磨料颗粒。应当理解，所有取向的颗粒的总百分比不会超过100％。
图9包括根据一个实施例的带涂层磨料的图像。一种用于测量颗粒的倾斜角的过程可包括以下过程。获得带涂层磨料制品样品并清洗以确保颗粒清晰可见。如果带涂层磨料制品包括覆盖颗粒的层(例如，复胶层、顶胶层等)，则可进行温和喷砂操作以选择性地去除覆盖层并暴露出下面的磨料颗粒。在喷砂操作期间应注意确保不损坏或移动颗粒。可以分阶段进行选择性去除操作，以确保仅去除覆盖层，而不会破坏或改变下面的颗粒。
在选择性地去除覆盖层并暴露出颗粒之后，拍摄磨料制品表面的顶视图图像。如图17至图19那样提供代表性图像，使用分辨率为338像素/cm的Cannon Powershot S110相机获得这些图像。根据这些图像，计算出每个颗粒的椭圆拟合的偏心度。使用偏心度来分析图像中的每个颗粒的倾斜角和垂直取向。每个样品最少要完成3次此过程。每个图像均来自磨料制品的随机选择部分，以获得统计上相关的样本集。
如图20所示，可使用如从上向下观察，颗粒的椭圆拟合的偏心度来评估背衬上的颗粒的垂直取向。随着偏心度的增加，从上到下观察时可见的颗粒更少。因此，与具有较低偏心度的颗粒(其中较多的主面可见)相比，偏心度越高，以直立取向立在侧表面中的一个上的颗粒越多。偏心度计算为E＝c/(2a)，其中E为偏心度，c为椭圆焦点之间的距离，并且2a为椭圆主轴的长度。偏心度为0对应于圆，而偏心度为1为线段。基于给定颗粒的偏心度值，可将偏心度与每个颗粒相对于背衬的倾斜角(B)相关联。倾斜角不大于44度对应于颗粒具有平坦取向，倾斜角为45度至不大于71度对应于颗粒具有倾斜取向，而倾斜角为71至90度对应于颗粒具有直立取向。
使用从Mathwork有限公司购得的MATLAB软件程序中的Otsu函数对样本的原始灰度图像阈值化以创建黑白图像。参见图21，作为图17的阈值化图像的示例。使用从ImageJ购得的图像分析软件，将阈值化图像与原始灰度图像堆叠在一起，并检查与颗粒相关联的每个黑色区域，以确保正确识别出单个颗粒，并且两个或多个颗粒的附聚物在阈值化图像中未合并为单个对象。如果阈值化图像确实包含附聚物，则在ImageJ中通过绘制一条或多条白线将附聚物分离为离散的颗粒来修改阈值图像。灰度图像在必要时提供有关如何最佳修改阈值化图像的指导。
在查看并修改了阈值化图像之后，使用MATLAB程序中的“区域属性”函数对阈值化图像进行分析。“区域属性”函数为每个颗粒计算椭圆的给定像素面积和偏心度。对于面积不大于350像素的那些颗粒，颗粒显示为不完全可见的颗粒点，假定此类颗粒是直立的。对于面积大于350像素的所有颗粒，使用偏心度来分析每个颗粒的倾斜角。编译并评估结果，以确定平坦取向、倾斜取向和直立取向的颗粒数。应当理解，前述公开的方法部分地基于颗粒的形状保真度。对于形状变化小且形状保真度高的那些颗粒(例如，成形磨料颗粒或CTAP)，根据偏心度评估倾斜角的算法可能相对简单。对于颗粒之间形状变化较大的颗粒，本领域技术人员可发现调整算法以基于所测量的偏心度来计算颗粒的倾斜角是合适的。此外，某些类型的颗粒(诸如球形颗粒)不能具有倾斜角，因此上述方法是不适用的。
本文的实施例已经参考了颗粒，这些颗粒可包括磨料颗粒、二次颗粒或它们的任意组合。各种类型的磨料颗粒和/或二次颗粒可与本文的实施例中所述的系统和磨料制品一起使用。图10A包括根据一个实施例的成形磨料颗粒的透视图图示。成形磨料颗粒1000可包括主体1001，该主体包括主表面1002、主表面1003以及在主表面1002和主表面1003之间延伸的侧表面1004。如图10A所示，成形磨料颗粒1000的主体1001可为薄形主体，其中主表面1002和主表面1003大于侧表面1004。此外，主体1001可包括从点延伸到基部并且延伸穿过主表面1002或1003上的中点1050的纵向轴1010。纵向轴1010可限定主体的沿着主表面并且穿过主表面1002的中点1050的最长尺寸。
在某些颗粒中，如果主体的主表面的中点不容易看清，则可从上往下观察主表面，在主表面的二维形状周围绘制最近拟合圆，并使用圆的中心作为主表面的中点。图10B包括图10A的成形磨料制品的顶视图图示。值得注意的是，主体1001包括具有三角形二维形状的主表面1002。围绕三角形绘制圆1060，以便于将中点1050定位在主表面1002上。
再次参考图10A，主体1001可进一步包括横向轴1011，该横向轴限定在同一主表面1002上大体垂直于纵向轴1010延伸的主体1001的宽度。最后，如图所示，主体1001可包括垂直轴1012，在薄形主体的上下文中可限定主体1001的高度(或厚度)。对于薄形主体，纵向轴1010的长度大于垂直轴1012。如图所示，厚度1012可沿侧表面1004在主表面1002和主表面1003之间延伸，并且垂直于由纵向轴线1010和侧向轴线1011限定的平面。应当理解，本文中提及的磨料颗粒的长度、宽度和高度可以指取自较大组的磨料颗粒的合适取样量的平均值，该组包括例如一组附连到固结磨料的磨料颗粒。
本文实施例的成形磨料颗粒，包括薄的成形磨料颗粒，可具有以长度∶宽度表示的主纵横比，使得长度可大于或等于宽度。此外，主体1001的长度可大于或等于高度。最后，主体1001的宽度可大于或等于高度。根据一个实施例，主纵横比(长度∶宽度)可为至少1∶1，诸如至少1.1∶1、至少1.2∶1、至少1.5∶1、至少1.8∶1、至少2∶1、至少3∶1、至少4∶1、至少5∶1、至少6∶1或甚至至少10∶1。在另一个非限制性实施例中，成形磨料颗粒的主体1001可具有不大于100∶1、不大于50∶1、不大于10∶1、不大于6∶1、不大于5∶1、不大于4∶1、不大于3∶1、不大于2∶1或甚至不大于1∶1的主纵横比，该主纵横比以长度∶宽度表示。应当理解，主体1001的主纵横比可在包括上文提到的任何最小比率至最大比率之间的范围内。
然而，在某些其他实施例中，宽度可大于长度。例如，在其中主体1001为等边三角形的那些实施例中，宽度可大于长度。在此类实施例中，以长度∶宽度表示的主要纵横比可为至少1∶1.1、或至少1∶1.2、或至少1∶1.3、或至少1∶1.5、或至少1∶1.8、或至少1∶2、或至少1∶2.5、或至少1∶3、或至少1∶4、或至少1∶5、或至少1∶10。另外，在一个非限制性实施例中，主要纵横比长度∶宽度可不大于1∶100、或不大于1∶50、或不大于1∶25、或不大于1∶10、或不大于5∶1、或不大于3∶1。应当理解，主体1001的主纵横比可在包括上文提到的任何最小比率至最大比率之间的范围内。
此外，主体1001可具有以宽度∶高度表示的第二纵横比，该第二纵横比可为至少1∶1，诸如至少1.1∶1、至少1.2∶1、至少1.5∶1、至少1.8∶1、至少2∶1、至少3∶1、至少4∶1、至少5∶1、至少8∶1或甚至至少10∶1。另外，在另一个非限制性实施例中，主体1001的第二纵横比(宽度∶高度)可不大于100∶1，诸如不大于50∶1、不大于10∶1、不大于8∶1、不大于6∶1、不大于5∶1、不大于4∶1、不大于3∶1或甚至不大于2∶1。应当理解，以宽度∶高度表示的第二纵横比可在包括上文的任何最小比率和最大比率的范围内。
在另一个实施例中，主体1001可具有以长度∶高度表示的第三纵横比，该第三纵横比可为至少1.1∶1，诸如至少1.2∶1、至少1.5∶1、至少1.8∶1、至少2∶1、至少3∶1、至少4∶1、至少5∶1、至少8∶1或甚至至少10∶1。另外，在另一个非限制性实施例中，主体1001的第三纵横比(长度∶高度)可不大于100∶1，诸如不大于50∶1、不大于10∶1、不大于8∶1、不大于6∶1、不大于5∶1、不大于4∶1、不大于3∶1。应当理解，主体1001的第三纵横比可在包括上文的任何最小比率和最大比率的范围内。
本文的实施例的磨料颗粒(包括成形磨料颗粒)可包括微晶材料，并且更具体地包括多晶材料。值得注意的是，多晶材料可包括磨粒。在一个实施例中，磨料颗粒的主体(例如包括成形磨料颗粒的主体)可基本上不含有机材料，诸如粘结剂。在至少一个实施例中，磨料颗粒可基本上由多晶材料组成。在另一个实施例中，诸如成形磨料颗粒的磨料颗粒可不含硅烷，并且具体地，可不具有硅烷涂层。
磨料颗粒可由某些材料制成，包括但不限于氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石、含碳材料和它们的组合。在特定情况下，磨料颗粒可包括氧化物化合物或复合物，诸如氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇、氧化铬、氧化锶、氧化硅、氧化镁、稀土氧化物和它们的组合。
在一个特定实施例中，磨料颗粒可包含大部分氧化铝。对于至少一个实施例，磨料颗粒可包含至少80wt％的氧化铝，诸如至少90wt％的氧化铝、至少91wt％的氧化铝、至少92wt％的氧化铝、至少93wt％的氧化铝、至少94wt％的氧化铝、至少95wt％的氧化铝、至少96wt％的氧化铝、或甚至至少97wt％的氧化铝。另外，在至少一个特定实施例中，磨料颗粒可包含不大于99.5wt％的氧化铝，诸如不大于99wt％的氧化铝、不大于98.5wt％的氧化铝、不大于97.5wt％的氧化铝、不大于97wt％的氧化铝、不大于96wt％的氧化铝、或甚至不大于94wt％的氧化铝。应当理解，本文的实施例的磨料颗粒可包含在包括上文指出的任何最小百分比和最大百分比的范围内的氧化铝含量。此外，在特定情况下，成形磨料颗粒可由引晶溶胶-凝胶形成。在至少一个实施例中，磨料颗粒可基本上由氧化铝和本文所述的某些掺杂剂材料组成。
具体地，本文的实施例的磨料颗粒可包括致密体，其可适合用作磨料。例如，磨料颗粒可具有密度为至少95％理论密度，诸如至少96％理论密度、至少97％理论密度、至少98％理论密度或甚至至少99％理论密度的主体。
容纳在磨料颗粒的主体内的磨粒(即，微晶)可具有一般不大于约100微米的平均晶粒尺寸(即，平均晶体尺寸)。在其他实施例中，平均晶粒尺寸可更小，诸如不大于约80微米、或不大于约50微米、或不大于约30微米、或不大于约20微米、或不大于约10微米、或不大于6微米、或不大于5微米、或不大于4微米、或不大于3.5微米、或不大于3微米、或不大于2.5微米、或不大于2微米、或不大于1.5微米、或不大于1微米、或不大于0.8微米、或不大于0.6微米、或不大于0.5微米、或不大于0.4微米、或不大于0.3微米、或甚至不大于0.2微米。另外，容纳在磨料颗粒的主体内的磨粒的平均晶粒尺寸可为至少约0.01微米，诸如至少约0.05微米、或至少约0.06微米、或至少约0.07微米、或至少约0.08微米、或至少约0.09微米、或至少约0.1微米、或至少约0.12微米、或至少约0.15微米、或至少约0.17微米、或至少约0.2微米、或甚至至少约0.3微米。应当理解，磨料颗粒可具有在上文指出的任何最小值和最大值之间的范围内的平均晶粒尺寸(即，平均晶体尺寸)。
可使用扫描电子显微镜(SEM)显微照片基于未校正的拦截方法来测量平均晶粒尺寸(即，平均晶体尺寸)。磨粒样品的制备方法是：在环氧树脂中制成胶木支架，然后使用Struers Tegramin 30抛光单元用金刚石抛光浆料抛光。抛光后，将环氧树脂在热板上加热，然后在低于烧结温度的150℃下对抛光表面进行5分钟的热蚀刻。将单个晶粒(5-10粒)安装在SEM支架上，然后镀金以准备SEM观察。在大约50,000X的放大倍数下拍摄三个单个的磨料颗粒的SEM显微照片，然后使用以下步骤来计算未校正的微晶尺寸：1)从晶体结构视图的一个拐角到另一个拐角绘制对角线，但不包括照片底部的黑色数据带；2)测量对角线的长度L1和L2，精确到0.1厘米；3)计算每条对角线相交的晶界数(即，晶界交点I1和I2)，并为每条对角线记录该数；4)通过测量每个显微照片或观察屏底部的微米条的长度(以厘米为单位)(即，“条长”)来确定计算出的条数，然后将条长(以微米为单位)除以条长(以厘米为单位)；5)将显微照片上绘制的对角线的总厘米数相加(L1+L2)，得出对角线长度的总和；6)将两条对角线的晶界交点数相加(I1+I2)，得到晶界交点的总和；7)将对角线长度的总和(L1+L2)(以厘米为单位)除以晶界交点数的总和(I1+I2)，然后将该数字乘以计算出的条数。对于三个不同的、随机选择的样品，在至少三个不同的时间完成该过程，以获得平均微晶尺寸。
根据某些实施例，某些磨料颗粒可以是复合制品，其在磨料颗粒的主体内包括至少两种不同类型的晶粒。应当理解，不同类型的晶粒是彼此具有不同组成的晶粒。例如，磨料颗粒的主体可形成为使得其包括至少两种不同类型的晶粒，其中两种不同类型的晶粒可以是氮化物、氧化物、碳化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石和它们的组合。
根据一个实施例，磨料颗粒可具有如以最大尺寸(即，长度)测量的至少约100微米的平均粒度。事实上，磨料颗粒可具有至少约150微米，诸如至少约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。然而，本文中的实施例的磨料颗粒可具有不大于约5mm，诸如不大于约3mm、不大于约2mm、或甚至不大于约1.5mm的平均粒度。应当理解，磨料颗粒可具有在上文提到的任何最小值和最大值之间的范围内的平均粒度。
图10A包括具有由上主表面1002或主表面1003的平面所限定的二维形状的成形磨料颗粒的图示，其具有大体三角形的二维形状。应当理解，本文实施例的成形磨料颗粒不受此限制，并且可包括其他二维形状。例如，本文实施例的成形磨料颗粒可包括具有主体的颗粒，该主体具有由主体的主表面所限定的二维形状，该二维形状选自由以下形状组成的组：多边形，规则多边形，不规则多边形，包括弧形或弯曲侧边或侧边部分的不规则多边形，椭圆形，数字，希腊字母字符，拉丁字母字符，俄罗斯字母字符，汉字字符，具有多边形形状组合的复杂形状，包括中心区域和从中心区域延伸的多条臂(例如，至少三条臂)的形状(例如，星形)，以及它们的组合。特定的多边形形状包括矩形、梯形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形以及它们的任意组合。在另一个实例中，最终形成的成形磨料颗粒可具有二维形状的主体，该二维形状为诸如不规则四边形、不规则矩形、不规则梯形、不规则五边形、不规则六边形、不规则七边形、不规则八边形、不规则九边形、不规则十边形以及它们的组合。不规则多边形形状是指定义多边形形状的至少一条侧边相对于另一条侧边在尺寸(例如，长度)上不同的多边形形状。如本文的其他实施例所示，某些成形磨料颗粒的二维形状可具有特定数量的外点或外角。例如，在由长度和宽度限定的平面中观察时，成形磨料颗粒的主体可具有二维多边形形状，其中主体包含二维形状，该二维形状具有至少4个外点(例如，四边形)、至少5个外点(例如，五边形)、至少6个外点(例如，六边形)、至少7个外点(例如，七边形)、至少8个外点(例如，八边形)、至少9个外点(例如，九边形)等。
图11包括根据另一个实施例的成形磨料颗粒的透视图。值得注意的是，成形磨料颗粒1100可包括主体1101，该主体包括表面1102和表面1103，其可以被称为端面1102和端面1103。主体可进一步包括主表面1104、1105、1106、1107，这些主表面在端面1102和1103之间延伸并且耦接到这些端面。图11的成形磨料颗粒为细长成形磨料颗粒，其具有纵向轴1110，该纵向轴沿着主表面1105延伸并且延伸穿过端面1102和1103之间的中点1140。对于具有可识别二维形状的颗粒，诸如图10和图11的成形磨料颗粒，纵向轴是容易理解的尺寸，其限定穿过主表面上的中点的主体的长度。例如，在图11中，如图所示，成形磨料颗粒1100的纵向轴1110在端面1102和1103之间平行于限定主表面的边缘延伸。这样的纵轴与如何限定杆的长度一致。值得注意的是，纵向轴1110在连接端面1102和1103的拐角与限定主表面1105的边缘之间不对角地延伸，即使这样的线可限定最大长度的尺寸。就主表面相对完美平坦表面具有起伏或微小缺陷来说，可使用忽略了起伏的顶视图二维图像来确定纵向轴。
应当理解，选择表面1105来表示纵向轴线1110，因为主体1101具有由端面1102和端面1103限定的大致正方形的横截面轮廓。因此，表面1104、表面1105、表面1106和表面17相对于彼此可具有大致相同的尺寸。但是，在其他细长磨料颗粒的上下文中，表面1102和表面1103可具有不同的形状，例如矩形，因此，表面1104、表面1105、表面1106和表面1107中的至少一个相对于彼此可以更大。在此类情况下，最大表面可限定主表面，并且纵向轴将沿着其中的最大表面延伸穿过中点1140并且可平行于限定主表面的边缘延伸。如图中进一步示出，主体1101可包括在由表面1105所限定的同一平面内垂直于纵向轴线1110延伸的侧向轴线1111。如图中进一步示出，主体1101可进一步包括限定磨料颗粒的高度的垂直轴1112，其中垂直轴1112在垂直于由表面1105的纵向轴1110和横向轴1111所限定的平面的方向上延伸。
应当理解，像图10的薄的成形磨料颗粒一样，图11的细长成形磨料颗粒可具有各种二维形状，诸如相对于图10的成形磨料颗粒来限定的那些二维形状。主体1101的二维形状可由端面1102和端面1103的周边的形状限定。细长成形磨料颗粒1100可具有本文实施例的成形磨料颗粒的任何属性。
图12A包括根据一个实施例的高度受控的磨料颗粒(CHAP)的透视图图示。如图所示，CHAP 1200可包括主体1201，该主体包括第一主表面1202、第二主表面1203以及在第一主表面1202和第二主表面1203之间延伸的侧表面1204。如图12A所示，主体1201具有薄的相对平面形状，其中第一主表面1202和第二主表面1203大于侧表面1204并且基本上彼此平行。此外，主体1201可包括延伸穿过中点1220并限定主体1201的长度的纵向轴1210。主体1201可进一步包括第一主表面1202上的横向轴1211，该横向轴垂直于纵向轴1210延伸穿过第一主表面1202的中点1220，并且限定主体1201的宽度。
主体1201可进一步包括垂直轴1212，该垂直轴可限定主体1201的高度(或厚度)。如图所示，垂直轴1212可在第一主表面1202和第二主表面1203之间沿着侧表面1204在大体垂直于第一主表面上的轴线1210和1211所限定的平面的方向上延伸。对于薄形主体，诸如图12A所示的CHAP，长度可等于或大于宽度，并且长度可大于高度。应当理解，本文中提及的磨料颗粒的长度、宽度和高度可以指取自一批磨料颗粒的合适的取样量的磨料颗粒的平均值。
与图10A、10B和11的成形磨料颗粒不同，图12A的CHAP基于第一主表面或第二主表面1202和1203的周边不具有容易识别的二维形状。此类磨料颗粒可以多种方式形成，包括但不限于压裂材料的薄层以形成具有受控高度但具有不规则形成的平坦主表面的磨料颗粒。对于此类颗粒，纵向轴限定为在主表面上延伸穿过表面上的中点的最长尺寸。就主表面具有起伏来说，可使用忽略了起伏的顶视图二维图像来确定纵向轴。此外，如以上在图10B中所指出的，可使用最近拟合圆来识别主表面的中点以及纵向轴和横向轴。
图12B包括非成形颗粒的图示，该非成形颗粒可为细长的非成形磨料颗粒或二级颗粒，诸如稀释剂晶粒、填料、团聚体等。可通过包括模制、印刷、浇铸、挤出等的特定过程来形成成形磨料颗粒。成形磨料颗粒可形成为使得每个颗粒均具有相对于彼此基本上相同的表面和边缘布置。例如，一组成形磨料颗粒的表面和边缘通常具有彼此相同的布置和方向和/或二维形状。因此，成形磨料颗粒相对于彼此在表面和边缘的布置中具有相对高的形状保真度和一致性。此外，等高磨料颗粒(CHAP)也可通过特定过程来形成，这些过程便于形成薄形主体，当从上向下观察主表面时，这些薄形主体可具有不规则的二维形状。CHAP可具有比成形磨料颗粒更小的形状保真度，但可具有由侧表面分开的大致平坦且平行的主平面。
相反，与成形磨料颗粒和CHAP相比，非成形颗粒可通过不同的过程形成并且具有不同的形状属性。例如，通常通过粉碎过程形成非成形颗粒，其中形成大量材料，然后压碎并筛分以获得一定尺寸的磨料颗粒。然而，非成形颗粒将具有表面和边缘的一般随机布置，并且通常在表面和边缘布置中缺乏任何可识别的二维形状或三维形状。此外，非成形颗粒不必具有彼此一致的形状，因此与成形磨料颗粒或CHAP相比，其形状保真度低得多。非成形颗粒通常由每个颗粒相对于其他非成形颗粒的表面和边缘的随机布置来限定。
图12B包括非成形颗粒的透视图图示。非成形颗粒1250可具有主体1251，该主体包括沿着主体1251的外表面延伸的边缘1255的大体随机布置。主体可进一步包括限定颗粒的最长尺寸的纵向轴1252。纵向轴1252限定以二维方式观察的主体的最长尺寸。因此，与其中纵向轴是在主表面上测量的成形磨料颗粒和CHAP不同，非成形颗粒的纵向轴是由主体上的彼此之间最远的点限定的，因为以使用了图像或有利位置的二维方式来观察颗粒，该图像或有利位置提供了颗粒的最长尺寸的视图。也就是说，细长颗粒，而不是非成形颗粒(诸如图12B所示)，应该以透视图的方式来观察，这使得最长尺寸显而易见，以正确地评估纵向轴。主体1251可进一步包括横向轴1253，该横向轴垂直于纵向轴1252延伸并且限定颗粒的宽度。横向轴1253可在用于识别纵向轴1252的同一平面中垂直于纵向轴1252延伸穿过纵向轴的中点1256。磨料颗粒可具有如由垂直轴1254所限定的高度(或厚度)。垂直轴1254可延伸穿过中点1256，但在垂直于用于限定纵向轴1252和横向轴1253的平面的方向上延伸。为了评估高度，可能必须改变磨料颗粒的视角，以从不同于评估长度和宽度的有利角度观察磨料颗粒。
应当理解，磨料颗粒可具有由纵向轴线1252限定的长度、由侧向轴线1253限定的宽度以及由垂直轴1254限定的高度。应当理解，主体1151可具有以长度∶宽度表示的主纵横比，使得长度等于或大于宽度。此外，主体1251的长度可大于或等于高度。最后，主体1251的宽度可大于或等于高度1254。根据一个实施例，主纵横比(长度∶宽度)可为至少1.1∶1、至少1.2∶1、至少1.5∶1、至少1.8∶1、至少2∶1、至少3∶1、至少4∶1、至少5∶1、至少6∶1或甚至至少10∶1。在另一个非限制性实施例中，细长成形磨料颗粒的主体1251可具有不大于100∶1、不大于50∶1、不大于10∶1、不大于6∶1、不大于5∶1、不大于4∶1、不大于3∶1或甚至不大于2∶1的主纵横比，该主纵横比以长度∶宽度表示。应当理解，主体1251的主纵横比可在包括上文提到的任何最小比率至最大比率之间的范围内。
此外，主体1251可包括以宽度∶高度表示的第二纵横比，该第二纵横比可为至少1.1∶1，诸如至少1.2∶1、至少1.5∶1、至少1.8∶1、至少2∶1、至少3∶1、至少4∶1、至少5∶1、至少8∶1或甚至至少10∶1。另外，在另一个非限制性实施例中，主体1251的第二纵横比(宽度∶高度)可不大于100∶1，诸如不大于50∶1、不大于10∶1、不大于8∶1、不大于6∶1、不大于5∶1、不大于4∶1、不大于3∶1或甚至不大于2∶1。应当理解，以宽度∶高度表示的第二纵横比可在包括上文提到的任何最小比率至最大比率之间的范围内。
在另一个实施例中，主体1251可具有以长度∶高度表示的第三纵横比，该第三纵横比可为至少1.1∶1，诸如至少1.2∶1、至少1.5∶1、至少1.8∶1、至少2∶1、至少3∶1、至少4∶1、至少5∶1、至少8∶1或甚至至少10∶1。另外，在另一个非限制性实施例中，主体1251的第三纵横比(长度∶高度)可不大于100∶1，诸如不大于50∶1、不大于10∶1、不大于8∶1、不大于6∶1、不大于5∶1、不大于4∶1、不大于3∶1。应当理解，主体1251的第三纵横比可在包括上文提到的任何最小比率和最大比率之间的范围内。
非成形磨料颗粒1250可具有本文的实施例中所述的磨料颗粒的任何属性，包括例如但不限于组成、微结构特征(例如，平均晶粒尺寸)、硬度、孔隙率等。
本文的实施例的磨料制品可结合有不同类型的颗粒，包括不同类型的磨料颗粒、不同类型的二次颗粒或它们的任意组合。例如，在一个实施例中，带涂层磨料制品可包括：第一类型的磨料颗粒，该第一类型的磨料颗粒包括成形磨料颗粒；以及第二类型的磨料颗粒。第二类型的磨料颗粒可以是成形磨料颗粒或非成形磨料颗粒。
图13包括根据一个实施例的结合有颗粒材料的带涂层磨料制品的横截面图示。如图所示，带涂层磨料1300可包括基底1301和覆盖基底1301的表面的底胶层1303。带涂层磨料1300可进一步包括：第一类型的颗粒材料1305，其为第一类型的成形磨料颗粒的形式；第二类型的颗粒材料1306，其为第二类型的成形磨料颗粒的形式；以及第三类型的颗粒材料1307，其可为二次颗粒，诸如稀释剂磨料颗粒、非成形磨料颗粒、填料等。带涂层磨料1300可进一步包括复胶层1304，该复胶层覆盖并粘结至磨料颗粒材料1305、1306、1307以及底胶层1303。
根据一个实施例，基底1301可包括有机材料、无机材料以及它们的组合。在某些实例中，基底1301可包括织造材料。但是，基底1301可由非织造材料制成。特别合适的基底材料可包括有机材料，其中包括聚合物，尤其是聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚酰亚胺诸如DuPont的KAPTON、纸或它们的任意组合。一些合适的无机材料可包括金属、金属合金，尤其是铜、铝、钢及其组合的箔。
底胶层1303可在单个过程中施加至基底1301的表面，或另选地，颗粒材料1305、1306、1307可与底胶层1303材料结合并且底胶层1303和颗粒材料1305-1307的组合可作为混合物施加至基底1301的表面。在某些情况下，通过将施加底胶层1303的过程与磨料颗粒材料1305-1307沉积在底胶层1303中的过程分开，可更好地适合颗粒1305-1307在底胶层中的受控沉积或放置。另外，可以设想的是，可将此类过程结合。合适的底胶层1303材料可包括有机材料，特别是聚合物材料，其包括例如，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、硅树脂、醋酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶以及它们的混合物。在一个实施例中，底胶层1303可包括聚酯树脂。然后可加热带涂层的基底，以将树脂和磨料颗粒材料固化到基底上。通常，在此固化过程中，可将带涂层基底1301加热到约100℃至小于约250℃的温度。
颗粒材料1305-1307可包括根据本文的实施例所述的不同类型的磨料颗粒。不同类型的磨料颗粒可包括不同类型的成形磨料颗粒、不同类型的二次颗粒或它们的组合。不同类型的颗粒在组成、二维形状、三维形状、晶粒尺寸、粒度、硬度、脆性、附聚或它们的组合方面可彼此不同。如图所示，带涂层磨料1300可包括具有大体金字塔形的第一类型的成形磨料颗粒1305和具有大体三角形二维形状的第二类型的成形磨料颗粒1306。带涂层磨料1300可包括不同量的第一类型的成形磨料颗粒1305和第二类型的成形磨料颗粒1306。应当理解，带涂层磨料可不必包括不同类型的成形磨料颗粒，而是可基本上由单一类型的成形磨料颗粒组成。可以理解，本文的实施例的成形磨料颗粒可结合到各种固定磨料中(例如，粘结磨料、带涂层磨料、非织造磨料、薄轮、切割轮、增强磨料制品等)，包括共混物的形式，其可包括不同类型的成形磨料颗粒、二次颗粒等。
颗粒1307可以是不同于第一类型的成形磨料颗粒1305和第二类型的成形磨料颗粒1306的二次颗粒。例如，二次颗粒1307可包括表示非成形磨料颗粒的压碎的磨料粒。
在充分形成底胶层1303之后，可形成复胶层1304以覆盖磨料颗粒材料1305并将其粘结到适当位置，磨料颗粒材料1305-1307容纳在该底胶层1303之中。复胶层1304可包括有机材料，可基本上由聚合物材料制成，并且值得注意的是，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、硅树脂、醋酸纤维素、硝酸纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶以及它们的混合物。
图14包括根据一个实施例的带涂层磨料的一部分的顶视图。带涂层磨料1400可包括多个区域，诸如第一区域1410、第二区域1420、第三区域1430和第四区域1440。区域1410、1420、1430和1440中的每一个均可由通道区域1450分开，其中通道区域1450限定背衬的不含颗粒的区域。通道区域1450可具有任何尺寸和形状，并且对于去除切屑和改善研磨操作可能特别有用。通道区域的长度(即，最长尺寸)和宽度(即，垂直于长度的最短尺寸)可大于区域1410、1420、1430和1440中的任一个区域中的紧邻的磨料颗粒之间的平均间距。对于本文的实施例中的任何一个，通道区域1450为可选的特征。
如图中进一步示出，第一区域1410可包括一组成形磨料颗粒1411，该组成形磨料颗粒相对于彼此具有大体随机旋转取向。该组成形磨料颗粒1411可相对于彼此以随机分布布置，使得关于成形磨料颗粒1411的放置没有可辨别的短程或长程有序。值得注意的是，该组成形磨料颗粒1411可在第一区域1410内基本上均匀地分布，从而限制了团块(两个或更多个彼此接触的颗粒)的形成。应当理解，可基于带涂层磨料的预期应用来控制第一区域1410中的该组成形磨料颗粒1411的粒重。
第二区域1420可包括一组成形磨料颗粒1421，该组成形磨料颗粒相对于彼此以受控分布布置。此外，该组成形磨料颗粒1421可具有相对于彼此规则的和受控的旋转取向。如图所示，该组成形磨料颗粒1421可具有与如由带涂层磨料1401的背衬上的相同旋转角所限定的大体相同的旋转取向。值得注意的是，该组成形磨料颗粒1421可在第二区域1420内基本上均匀地分布，从而限制了团块(两个或更多个彼此接触的颗粒)的形成。应当理解，可基于带涂层磨料的预期应用来控制第二区域1420中的该组成形磨料颗粒1421的粒重。
第三区域1430可包括多组成形磨料颗粒1431和二次颗粒1432。该组成形磨料颗粒1431和二次颗粒1432可相对于彼此以受控分布布置。此外，该组成形磨料颗粒1431可具有相对于彼此规则的和受控的旋转取向。如图所示，该组成形磨料颗粒1431在带涂层磨料1401的背衬上一般可具有两种类型的旋转取向中的一种。值得注意的是，该组成形磨料颗粒1431和二次颗粒1432可在第三区域1430内基本上均匀地分布，从而限制了团块(两个或更多个彼此接触的颗粒)的形成。应当理解，可基于带涂层磨料的预期应用来控制第三区域1430中的该组成形磨料颗粒1431和二次颗粒1432的粒重。
第四区域1440可包括一组成形磨料颗粒1441和二次颗粒1442，该组成形磨料颗粒和二次颗粒相对于彼此具有大体随机分布。另外，该组成形磨料颗粒1441可具有相对于彼此的随机旋转取向。该组成形磨料颗粒1441和二次颗粒1442可相对于彼此以随机分布布置，使得不存在可辨别的短程或长程有序。值得注意的是，该组成形磨料颗粒1441和二次颗粒1442可在第四区域1440内基本上均匀地分布，从而限制了团块(两个或更多个彼此接触的颗粒)的形成。应当理解，可基于带涂层磨料的预期应用来控制第四区域1440中的该组成形磨料颗粒1441和二次颗粒1442的粒重。
如图14所示，带涂层磨料制品1400可包括不同的区域1410、1420、1430和1440，其中的每一个均可包括不同组的颗粒，诸如成形颗粒和二次颗粒。带涂层磨料制品1400旨在示出可使用本文的实施例的系统和过程产生的颗粒的不同类型的分组、布置和分布。该说明不旨在仅限于那些颗粒组，并且应当理解，可制成如图14所示的仅包括一个区域的带涂层磨料制品。还应当理解，可制成图14所示的包括一个或多个区域的不同组合或布置的其他带涂层磨料制品。
根据另一个实施例，可形成包括不同组的磨料颗粒的带涂层磨料制品，其中不同的组相对于彼此具有不同的倾斜角。例如，如图15所示，提供了带涂层磨料的一部分的横截面图示。带涂层磨料1500可包括背衬1501和第一组磨料颗粒1502，其中第一组磨料颗粒1502中的每一个磨料颗粒均具有第一平均倾斜角。带涂层磨料1500可进一步包括第二组磨料颗粒1503，其中第二组磨料颗粒1503中的每一个磨料颗粒均具有第二平均倾斜角。根据一个实施例，第一组磨料颗粒1502和第二组磨料颗粒1503可通过通道区域1505分开。此外，第一平均倾斜角可不同于第二平均倾斜角。在一个更具体实施例中，第一组磨料颗粒可以直立取向来取向，而第二组磨料颗粒可以倾斜取向来取向。尽管不希望受特定理论的约束，但是据认为对于带涂层磨料的不同区域中的不同组的磨料颗粒，倾斜角的受控变化可便于改善带涂层磨料的性能。
根据一个特定方面，可基于预期的应用来控制覆盖背衬的磨料颗粒的含量。例如，磨料制品可覆盖背衬的总表面积的至少5％，诸如至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％。在再一个实施例中，带涂层磨料制品可基本上不含硅烷。
此外，本文的实施例的磨料制品可具有覆盖基底的特定含量的颗粒。此外，应当指出的是，对于背衬上的颗粒的某些含量(诸如疏涂层密度)，本行业已发现，在期望的垂直取向上获得颗粒的某些含量是具有挑战性的。在一个实施例中，这些颗粒可限定疏涂层磨料产品，其颗粒(即，磨料颗粒、二次颗粒或者磨料颗粒和二次颗粒两者)的涂层密度不大于约70个颗粒/cm2。在其他情况下，每平方厘米磨料制品的成形磨料颗粒的密度可不大于约65个颗粒/cm2，诸如不大于约60个颗粒/cm2、不大于约55个颗粒/cm2、或甚至不大于约50个颗粒/cm2。另外，在一个非限制性实施例中，使用本文的成形磨料颗粒的疏涂层带涂层磨料的密度可为至少约5个颗粒/cm2或甚至至少约10个颗粒/cm2。应当理解，每平方厘米磨料制品的成形磨料颗粒的密度可在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
在某些情况下，磨料制品的疏涂层密度可不大于覆盖制品的外部磨料表面的颗粒(即，磨料颗粒或二次颗粒或者全部的磨料颗粒和二次颗粒)的约50％。在其他实施例中，相对于其上放置有颗粒的表面的总面积，磨料颗粒的面积可不大于约40％，诸如不大于约30％、不大于约25％、或甚至不大于约20％。另外，在一个非限制性实施例中，相对于表面的总面积，颗粒的涂层百分比可为至少约5％，诸如至少约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％。应当理解，对于磨料表面的总面积，颗粒的覆盖百分比可在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
对于给定面积(例如，令，其中1令＝30.66m2)的背衬，一些磨料制品可具有特定含量的颗粒(即，磨料颗粒或二次颗粒或者全部的磨料颗粒和二次颗粒)。例如，在一个实施例中，磨料制品可利用至少约1磅/令(14.8克/m2)，诸如至少5磅/令、或至少10磅/令、或至少约15磅/令、或至少约20磅/令、或至少约25磅/令、或甚至至少约30磅/令的归一化颗粒重量。另外，在一个非限制性实施例中，磨料制品可包含不大于约90磅/令(1333.8克/m2)，诸如不大于80磅/令、或不大于70磅/令、或不大于60磅/令、或不大于约50磅/令、或甚至不大于约45磅/令的归一化颗粒重量。应当理解，本文的实施例的磨料制品可利用在上述任何最小值和最大值之间的范围内的归一化颗粒重量。
在某些情况下，磨料制品可用在特定工件上。合适的示例性工件可包含无机材料、有机材料、天然材料和它们的组合。根据特定实施例，工件可包含金属或金属合金，诸如铁基材料、镍基材料等。在一个实施例中，工件可以是钢，并且更具体地，可基本上由不锈钢(例如，304不锈钢)组成。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。各实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。
实施例1.一种带涂层磨料制品，其包括背衬和覆盖该背衬的磨料颗粒，其中磨料颗粒具有随机旋转取向并且至少87％的磨料颗粒以大于44度的倾斜角取向，并且其中不大于13％的磨料颗粒以0度至44度的范围内的倾斜角取向。
实施例2.一种带涂层磨料制品，其包括背衬和覆盖该背衬的磨料颗粒，其中磨料颗粒具有随机旋转取向，并且其中磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且其中磨料颗粒具有至少2.5的主要取向值(P1/P2)。
实施例3.一种带涂层磨料制品，其包括背衬和覆盖该背衬的磨料颗粒，其中磨料颗粒具有随机旋转取向，并且其中磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且磨料颗粒的第三部分(P3)具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向，并且其中磨料颗粒具有至少4.0的第三取向值(P1/P3)。
实施例4.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒包括第一类型的磨料颗粒，该第一类型的磨料颗粒包括成形磨料颗粒。
实施例5.根据实施例4所述的带涂层磨料制品，其中成形磨料颗粒具有三角形二维形状。
实施例6.根据实施例4所述的带涂层磨料制品，其中成形磨料颗粒具有矩形二维形状。
实施例7.根据实施例5和6中任一项所述的带涂层磨料制品，其中成形磨料颗粒中的每一个均具有主体，并且其中每个主体均包括长度(1)、长度(w)和高度(h)，并且其中l≥w≥h。
实施例8.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒包括第二类型的磨料颗粒，该第二类型的磨料颗粒包括随机成形磨料颗粒。
实施例9.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒包括具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向的第一部分(P1)和具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向的第二部分(P2)，其中磨料颗粒具有至少2.5的主要取向值(P1/P2)。
实施例10.根据实施例2和9中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒具有至少2.6、或至少2.7、或至少2.8、或至少2.9、或至少3.0、或至少3.1、或至少3.2、或至少3.3、或至少3.4、或至少3.5、或至少3.6的主要取向值(P1/P2)。
实施例11.根据实施例2和9中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒具有不大于100、或不大于90、或不大于80、或不大于70、或不大于50、或不大于30、或不大于20、或不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4的主要取向值(P1/P2)。
实施例12.根据实施例1和2中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且磨料颗粒的第三部分(P3)具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向，并且其中磨料颗粒具有至少4.0的第三取向值(P1/P3)。
实施例13.根据实施例3和12中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒具有至少4.5、或至少5、或至少5.5、或至少6、或至少6.5、或至少7、或至少7.5、或至少8、或至少8.5、或至少9、或至少9.5、或至少10、或至少10.5、或至少11、或至少11.5、或至少12、或至少12.5、或至少13的第三取向值(P1/P3)。
实施例14.根据实施例3和12中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒具有不大于100、或不大于90、或不大于80、或不大于70、或不大于60、或不大于50、或不大于40、或不大于30、或不大于20、或不大于18、或不大于15、或不大于14、或不大于13、或不大于12、或不大于11的第三取向值(P1/P3)。
实施例15.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且磨料颗粒的第三部分(P3)具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向，并且其中磨料颗粒具有至少1.5的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。
实施例16.根据实施例15所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒具有至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2.0、或至少2.1、或至少2.2、或至少2.3、或至少2.4、或至少2.5、或至少2.6、或至少2.7、或至少2.8、或至少2.9、或至少3.0、或至少3.2、或至少3.5、或至少3.7、或至少4.0、或至少4.2、或至少4.5、或至少4.7、或至少5.0、或至少5.2、或至少5.5、或至少5.7、或至少6.0的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。
实施例17.根据实施例15所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒具有不大于100、或不大于90、或不大于80、或不大于70、或不大于60、或不大于50、或不大于40、或不大于30、或不大于20、或不大于10、或不大于8、或不大于6的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。
实施例18.根据实施例2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中至少87％的磨料颗粒以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向。
实施例19.根据实施例1和18中任一项所述的带涂层磨料制品，其中至少88％、或至少89％、或至少90％、或至少91％、或至少92％、或至少93％、或至少94％、或至少95％、或至少96％、或至少97％、或至少98％、或至少99％的磨料颗粒以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向。
实施例20.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中不大于12％、或不大于11％、或不大于10％、或不大于9％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％、或不大于1％的磨料颗粒以不大于44度的倾斜角取向。
实施例21.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中至少1％、或至少2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％的磨料颗粒以不大于44度的倾斜角取向。
实施例22.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中不大于25％、或不大于24％、或不大于23％、或不大于22％、或不大于21％、或不大于20％、或不大于19％、或不大于18％、或不大于17％、或不大于16％、或不大于15％、或不大于14％、或不大于13％、或不大于12％、或不大于11％、或不大于10％、或不大于9％、或不大于8％、或不大于5％、或不大于2％的磨料颗粒以大于44度至71度范围内的倾斜角取向。
实施例23.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中至少1％、或至少2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少8％、或至少10％的磨料颗粒以大于44度至71度的倾斜角取向。
实施例24.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中至少60％、或至少62％、或至少65％、或至少67％、或至少70％、或至少72％、或至少75％、或至少77％、或至少80％、或至少82％、或至少85％、或至少87％、或至少90％、或至少92％、或至少95％、或至少97％的磨料颗粒以大于71度至90度的范围内的倾斜角取向。
实施例25.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中不大于99％或不大于98％的磨料颗粒以大于71度至90度的范围内的倾斜角取向。
实施例26.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，进一步包括二次颗粒，二次颗粒具有至少1.1∶1的纵横比(l∶w)，并且其中二次颗粒的至少一部分具有直立取向。
实施例27.根据实施例26所述的带涂层磨料制品，其中至少5％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％的二次颗粒以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向。
实施例28.根据实施例26所述的带涂层磨料制品，其中至少5％、或至少10％、或至少50％、或至少90％的二次颗粒以大于71度至90度的范围内的倾斜角取向。
实施例29.根据实施例26所述的带涂层磨料制品，其中不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于15％、或不大于12％、或不大于10％、或不大于8％、或不大于6％、或不大于4％、或不大于2％、或不大于1％的二次颗粒以不大于44度的倾斜角取向。
实施例30.根据实施例26所述的带涂层磨料制品，其中至少1％、或至少2％、或至少3％、或至少5％的二次颗粒以不大于44度的倾斜角取向。
实施例31.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，进一步包括：第一组磨料颗粒，该第一组磨料颗粒覆盖背衬，其中第一组磨料颗粒具有第一平均倾斜角；第二组磨料颗粒，该第二组磨料颗粒覆盖背衬，其中第二组磨料颗粒具有第二平均倾斜角，第二平均倾斜角不同于第一平均倾斜角，并且其中第一组磨料颗粒和第二组磨料颗粒由通道区域分开。
实施例32.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒以受控分布布置在背衬上。
实施例33.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒覆盖背衬的总表面积的至少5％、或至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％.
实施例34.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，进一步包含覆盖背衬的二次颗粒，二次颗粒基于选自由以下项组成的组的至少一种特性而不同于磨料颗粒：粒度、二维形状、三维形状、组成、硬度、韧性、脆性、密度、晶粒尺寸、附聚状态或它们的任意组合。
实施例35.根据实施例34所述的带涂层磨料制品，其中二次颗粒包括硬度小于磨料颗粒的硬度的稀释剂磨料颗粒。
实施例36.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中制品基本上不含硅烷。
实施例37.根据实施例1、2和3中任一项所述的带涂层磨料制品，其中磨料颗粒基本上不含硅烷。
实施例38.一种形成磨料制品的方法，其包括：
将磨料颗粒容纳在基底上；以及使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上，以将颗粒跨基底和背衬之间的间隙垂直地投射并投射到背衬上，其中基底包含不大于1E+14Ωcm的体电阻率。
实施例39.一种形成磨料制品的方法，其包括：将磨料颗粒容纳在基底上；以及使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上，以将颗粒跨基底和背衬之间的间隙投射并投射到背衬上，其中投射以至少90％的投射效率进行。
实施例40.一种形成磨料制品的方法，其包括：将磨料颗粒容纳在基底上，基底包括第一部分和第二部分，第二部分覆盖至少一些第一部分，其中第二部分的电阻率小于第一部分的电阻率，并且其中磨料颗粒与第二部分接触；以及使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上。
实施例41.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底的体电阻率在不小于1E-6Ωcm且不大于1E+14Ωcm的范围内。
实施例42.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中投射以至少90％、或至少91％、或至少92％、或至少93％、或至少94％、或至少95％、或至少96％、或至少97％、或至少98％、或至少99％的投射效率进行。
实施例43.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中投射以至少90％且不大于99％的范围内的投射效率进行。
实施例44.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中投射以至少90％且不大于99.9％的范围内的投射效率进行。
实施例45.根据实施例38和39中任一项所述的方法，其中基底包括第一部分和第二部分，该第二部分覆盖至少一些第一部分，其中第二部分的电阻率小于第一部分的电阻率，并且其中磨料颗粒与第二部分接触。
实施例46.根据实施例40和45中任一项所述的方法，进一步包括第一部分的体电阻率(r1)与第二部分的体电阻率(r2)之间的至少1％的体电阻率差值(Δr)，其中体电阻率差值为至少2％、或至少3％、或至少4％、或至少5％、或至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少45％、或至少50％、或至少55％、或至少60％、或至少65％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％。
实施例47.根据实施例40和45中任一项所述的方法，其中第一部分的体电阻率在不小于1E+10Ωcm且不大于1E+14Ωcm的范围内。
实施例48.根据实施例40和45中任一项所述的方法，其中第二部分的体电阻率在不小于1E-6Ωcm且不大于1E+10Ωcm的范围内。
实施例49.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中投射在频率为至少0.5Hz且不大于40Hz的交变频率电场内进行。
实施例50.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中磨料颗粒以随机旋转取向投射到粘合剂层上。
实施例51.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底包括至少一个容纳区域并且磨料颗粒在投射到基底上之前容纳在容纳区域中。
实施例52.根据实施例51所述的方法，其中磨料颗粒从容纳区域投射并且以受控位置附着到基底。
实施例53.根据实施例51所述的方法，其中从容纳区域投射的磨料颗粒以受控旋转取向附着到基底。
实施例54.根据实施例51所述的方法，其中至少一个容纳区域包括基底中的至少一个开口，并且至少一种磨料颗粒至少部分地设置在至少一个开口内。
实施例55.根据实施例51所述的方法，其中至少一个容纳区域包括凹部、开口、导电区域或它们的组合中的至少一个。
实施例56.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，进一步包括对准结构，该对准结构位于基底和背衬之间，并且其中磨料颗粒通过对准结构中的开口投射以控制背衬上的磨料颗粒的旋转取向和位置中的至少一个。
实施例57.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底包含选自由以下项组成的组的材料：聚合物、金属、金属合金、陶瓷、玻璃、碳或它们的任意组合。
实施例58.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，进一步包括将二次颗粒投射到背衬上，二次颗粒基于选自由以下项组成的组的至少一种特性而不同于磨料颗粒：粒度、二维形状、三维形状、组成、硬度、韧性、脆性、密度、晶粒尺寸、附聚状态或它们的任意组合。
实施例59.根据实施例58所述的方法，其中投射二次颗粒与投射磨料颗粒同时进行。
实施例60.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中投射包括不大于10％、或不大于9％、或不大于8％、或不大于7％、或不大于6％、或不大于5％、或不大于4％、或不大于3％、或不大于2％、或不大于1％的投射低效率。
实施例61.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底包含不小于1E-6Ω/sq的表面电阻率。
实施例62.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底包含不大于1E+14Ω/sq的表面电阻率。
实施例63.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底包含至少0.5cm-1的电阻率比(Sr/Br)。
实施例64.根据实施例38、39和40中任一项所述的方法，其中基底包含不大于1E+5cm-1的电阻率比(Sr/Br)。
实施例65.一种形成磨料制品的方法，其包括：
将磨料颗粒容纳在基底上；以及
使用静电力将磨料颗粒从基底投射到背衬上，以将颗粒跨基底和背衬之间的间隙投射并投射到背衬上，其中磨料颗粒具有随机旋转取向并且至少87％的磨料颗粒以大于44度的倾斜角取向，并且其中不大于13％的磨料颗粒以0度至44度的范围内的倾斜角取向。
实例
实例1
根据以下条件制备两个带涂层磨料样品(S1和S2)。首先，由包含大约45-50wt％的勃姆石的混合物制成成形磨料颗粒，该勃姆石从Sasol公司购得。一种合适类型的可商购勃姆石为分散体。将勃姆石混合，并以相对于混合物中的总氧化铝含量的1％α氧化铝晶种引晶。使用例如US 4,623,364中描述的常规技术通过研磨刚玉来制备α氧化铝晶种。该混合物还包含45-50wt％的水和2.5-7wt％的附加硝酸，这取决于用于形成凝胶混合物的混合物的期望粘度。将这些成分在具有常规设计的行星式搅拌机中混合，并在减压下混合以从混合物中去除气态元素(例如，气泡)。
在胶凝后，混合物沉积到由不锈钢制成的生产工具的开口中。生产工具中的开口向生产工具的两侧敞开，使得它们成为延伸穿过生产工具的整个厚度的开孔，并且具有等边三角形二维形状。在生产工具的开口表面上涂覆橄榄油润滑剂，以促进从生产工具中去除成形磨料颗粒的前体。将凝胶混合物置于生产工具的开口中并干燥少于1分钟，然后使用强迫通风将其从开口中移出，以形成前体成形磨料颗粒。将前体成形磨料颗粒在1250℃至1400℃之间烧结约10分钟。
成形磨料颗粒具有等边三角形的二维形状，其沿一例的平均长度为约1600微米，高度为约350微米。主体基本上由平均晶粒尺寸小于1微米的引晶溶胶-凝胶氧化铝材料形成。
在形成成形磨料颗粒之后，将45克成形磨料颗粒置于基底上。该基底具有第一部分和覆盖第一部分的第二部分。第一部分可从Ammeraal BeltechNorth America作为USO#00003139购得。第一部分具有三层，包括：底层，其由制造商标识为Polam PU的材料制成；中间层，其覆盖底层，由制造商标识为PR3420的材料制成；以及顶层，其由PVC制成，覆盖中间层。第一部分的平均厚度为约3.2mm，并且第二部分的平均厚度为约0.25mm。基底具有1.79E+12Ωcm的体电阻率。第一部分具有2.12E+12Ω/sq的表面电阻率。第二部分具有约2.75×10-6Ωcm的体电阻率。假定第二部分的表面电阻率与体电阻率相同，因为第二部分是铝的金属箔。基底的表面电阻率与第二部分的表面电阻率相同。
摇动成形磨料颗粒以将成形磨料颗粒均匀地分布在容纳区域的开口中，该容纳区域的一部分在图22中示出。容纳区域由钢制成，具有直径为0.045英寸的圆形开口，其中开口从开口的中心到中心彼此间隔开约0.07英寸。容纳区域直接覆盖基底的第二部分并与基底的第二部分直接接触。电极之间的间隙为约0.5英寸。在投射颗粒之前，如下文所指出的那样涂覆薄酚醛树脂层(底胶层)。将电场电压设定为15kV，并将频率设定为5Hz，并且施加10秒。成形磨料颗粒以0.5m/s的估计平均速度从模板投射到背衬上。具有投射的晶粒的带涂层区域为约6.25英寸x 21英寸。在固化树脂后，从不同的随机位置拍摄了15张照片进行取向分析。图23包括在涂覆在基底上之前包含磨料颗粒的容纳区域的一部分的顶视图图像。图24包括根据一个实施例的包括在投射过程之后附着到背衬的磨料颗粒的磨料制品的一部分的顶视图图像。
将磨料颗粒形成为具有下面提供的构造的带涂层磨料。值得注意的是，获得了每令45磅的成品布背衬，并用表1所提供的包含酚醛树脂的底胶制剂进行涂覆。使用上述过程投射磨料颗粒。将该结构在80℃的烘箱中干燥2小时。应当理解，形成了底胶层，使得表1中所提供的组分的总和等于100％。
表1：底胶层制剂
Figure BDA0002506803400000491
Figure BDA0002506803400000501
然后利用具有表2所示制剂的复胶层涂覆带涂层磨料结构。在设定为最终浸泡温度100-120℃的烘箱中对结构进行热处理，在其中将样品保持约20-30分钟。应当理解，形成了复胶层，使得表2中提供的组分的总和等于100％。
表2：复胶层制剂
复胶制剂组分 百分比
染料 2-4wt％
Solmod Tamol 165A 0.5-2wt％
填料Syn Cryolite K 40-45wt％
树脂单组分94-908 50-55wt％
DF70消泡剂 0.1-0.2wt％
水 2-4wt％
然后将带涂层磨料样品置于烘箱中进行热处理。将烘箱温度设定为约110-120℃的最终浸泡温度，其中将样品保持约10-12小时。
然后以与复胶层相同的方式涂覆并处理具有下表3中提供的制剂的顶胶层。应当理解，形成了顶胶层，使得表3中提供的组分的总和等于100％。
表3：顶胶层制剂
Figure BDA0002506803400000502
Figure BDA0002506803400000511
还获得并分析了可从3M作为984F商购的常规带涂层磨料制品(即样品CS1)。使用如本文所述的喷砂过程去除粘合剂层，并使用本文所述的过程分析颗粒的取向。
图16包括示出了每个样品中的成形磨料颗粒的取向的标绘图。如图所示，代表性样品在直立取向、倾斜取向和向下取向上的晶粒百分比差异很大。
实例2
使用实例1的磨料颗粒制备第二样品。如图25所示，将三十六个成形磨料颗粒置于容纳区域的开口中。容纳区域由银制成，并且附着到可从Ammeraal Beltech NorthAmerica作为USO#00003139购得的基底的顶层。基底具有三层，包括：底层，其由制造商标识为Polam PU的材料制成；中间层，其覆盖底层，由制造商标识为PR3420的材料制成；以及顶层，其由PVC制成，覆盖中间层。基底具有1.79E+12Ωcm的体电阻率。容纳区域具有1.59E-6Ω/sq的体电阻率。假定第二部分的表面电阻率与体电阻率相同，因为第二部分由银制成。
容纳区域具有约0.05英寸宽的开口。电极之间的间隙为约0.5英寸。在投射颗粒之前，将1.1mm厚的双面粘合带(Saint-Gobain
Figure BDA0002506803400000512
产品Z545H)应用到顶部电极。将电场电压设定为30kV，并将频率设定为5Hz，并且施加10秒。成形磨料颗粒以0.5m/s的估计平均速度从模板投射到背衬上。
图26包括附着到粘合带的磨料颗粒的顶视图图像。值得注意的是，与它们在容纳区域内的原始位置相比，这些颗粒在其倾斜角取向和旋转取向上显示出显著的对准。
某些现有技术已公开了期望使用静电投射来使颗粒以直立方式取向。参见例如WO20120112322。事实上，某些现有技术参考文献甚至已描绘了在直立取向上具有高含量磨料颗粒的带涂层磨料制品的理想图。参见例如US 20130344786。然而，尽管有这些公开内容，但本行业仍基于在期望取向上具有有限数量的颗粒的带涂层磨料制品。由申请人完成的对现有技术的可商购带涂层磨料的实证研究表明，带涂层磨料制品在不期望的取向上具有很大一部分的颗粒。本发明的系统和方法能够有效地形成具有改善的颗粒取向控制的带涂层磨料制品。基于申请人的知识，本文的实施例提供了一种商业化规模的方法，用于生产具有一定水平的颗粒取向的带涂层磨料制品，这是以前尚未实现的。
此外，某些投射系统可能先前已考虑过使用导电基底材料，诸如金属。然而，在本行业还认识到，使用金属基底会带来重大的健康和安全问题，因为必须对金属带进行适当的绝缘处理，否则人和其他邻近电子设备可能容易受到带电带放电的影响。
本申请代表了与现有技术的不同之处。尽管某些出版物已公开了期望将成形磨料颗粒在某些取向上取向，但这些出版物不能实现本申请中所公开的取向度。对现有技术的带涂层磨料制品已完成了实证研究，并且已注意到，此类磨料不具有当前文献中所公开的取向度(即，倾斜角)。也就是说，虽然文献似乎暗示此类系统能够形成其中大部分颗粒处于直立取向的磨料制品，但实际上，应指出的是，现有技术的带涂层磨料与通过本文公开的方法和系统所实现的取向度不相关或不能通过本文公开的方法和系统实现取向度。值得注意的是，很明显，常规带涂层磨料实际上有很大一部分磨料颗粒以不期望的取向放置。本行业继续期望一种能够实现对带涂层磨料中的磨料颗粒的取向进行更大程度的控制的系统和方法。对于产生带涂层磨料制品，本文所公开的系统和方法能够形成对背衬上的颗粒的取向具有更大控制的带涂层磨料制品。此外，本文的系统和方法可便于改善对某些取向的微调控制，诸如对晶粒的直立取向、倾斜取向和平坦取向的控制。
以上公开的主题应该理解为示例性的而非限制性的，我们希望所附的权利要求涵盖所有落在本发明实质范围内的该等修改、提高和其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围由所附权利要求及其等同物的最宽可允许解释限定，并且不受上述具体实施方式约束或限制。
提供说明书摘要旨在遵守专利法，并且在提交时理解其将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上述具体实施方式中，出于简化本公开的目的，可以将各种特征组合在一起或在单个实施例中描述。
本公开不应理解为体现这样的意图：受权利要求书保护的实施例要求比每项权利要求中所明确列举的更多的特征。而是，如以下权利要求所反映的，发明主题可涉及少于本发明所公开的实施例的任一者的所有特征。因此，将以下权利要求并入到具体实施方式中，其中每项权利要求独立定义单独要求保护的主题。

Claims (15)

1.一种带涂层磨料制品，其包括：
背衬；以及
磨料颗粒，所述磨料颗粒覆盖所述背衬，其中所述磨料颗粒具有随机旋转取向并且至少87％的所述磨料颗粒以大于44度的倾斜角取向，并且其中不大于13％的所述磨料颗粒以0度至44度的范围内的倾斜角取向。
2.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述磨料颗粒包括第一类型的磨料颗粒，所述第一类型的磨料颗粒包括成形磨料颗粒。
3.根据权利要求2所述的带涂层磨料制品，其中所述成形磨料颗粒具有三角形二维形状。
4.根据权利要求2所述的带涂层磨料制品，其中所述成形磨料颗粒具有矩形二维形状。
5.根据权利要求2所述的带涂层磨料制品，其中所述成形磨料颗粒中的每一个均具有主体，并且其中每个主体均包括长度(l)、长度(w)和高度(h)，并且其中l＞w＞h。
6.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中所述磨料颗粒包括第二类型的磨料颗粒，所述第二类型的磨料颗粒包括随机成形磨料颗粒。
7.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中至少1％的所述磨料颗粒以不大于44度的倾斜角取向。
8.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中至少1％的所述磨料颗粒以大于44度至71度的倾斜角取向。
9.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，其中至少60％的所述磨料颗粒以大于71度至90度的范围内的倾斜角取向。
10.根据权利要求1所述的带涂层磨料制品，进一步包括二次颗粒，所述二次颗粒具有至少1.1∶1的纵横比(l∶w)，并且其中所述二次颗粒的至少一部分具有直立取向。
11.根据权利要求10所述的带涂层磨料制品，其中至少5％的所述二次颗粒以大于44度至90度的范围内的倾斜角取向。
12.根据权利要求10所述的带涂层磨料制品，其中至少5％的所述二次颗粒以大于71度至90度的范围内的倾斜角取向。
13.一种带涂层磨料制品，其包括：
背衬；
磨料颗粒，所述磨料颗粒覆盖所述背衬，其中所述磨料颗粒具有随机旋转取向，并且其中所述磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，所述磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且其中所述磨料颗粒具有至少2.5的主要取向值(P1/P2)。
14.根据权利要求13所述的带涂层磨料制品，其中所述磨料颗粒的第一部分(P1)具有倾斜角在大于71度至90度的范围内的直立取向，所述磨料颗粒的第二部分(P2)具有倾斜角在大于44度至71度的范围内的倾斜取向，并且所述磨料颗粒的第三部分(P3)具有倾斜角在0度至44度的范围内的平坦取向，并且其中所述磨料颗粒具有至少1.5的直立对倾斜和向下取向值(P1/(P2+P3))。
15.一种形成磨料制品的方法，其包括：
将磨料颗粒容纳在基底上；以及
使用静电力将所述磨料颗粒从所述基底投射到背衬上，以将所述颗粒跨所述基底和所述背衬之间的间隙垂直地投射并投射到所述背衬上，其中所述基底包含不大于1E+14Ωcm的体电阻率。
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