KR102508573B1 - 연마재 물품 및 이의 형성 방법 - Google Patents

연마재 물품 및 이의 형성 방법 Download PDF

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생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
생-고벵 아브라시프
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Abstract

피코팅 연마재 물품은, 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 연마재 입자의 적어도 87%가 44도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되고, 연마재 입자의 13% 이하가 44도 이하의 경사각으로 배향된다.

Description

연마재 물품 및 이의 형성 방법
다음은 연마재 물품, 및 특히 피코팅 연마재 물품과 피코팅 연마재 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.
연마재 입자가 포함된 연마재 물품은 연삭, 마무리, 폴리싱 등을 포함하는, 다양한 재료 제거 작업에 유용하다. 연마재 재료의 유형에 따라, 이러한 연마재 입자는 물품 제조시 다양한 재료를 형상화 또는 연삭하는 데 유용할 수 있다. 특정 기하 구조를 갖는 연마재 입자의 특정 유형은, 삼각형 연마재 입자와 이러한 대상을 혼합한 연마재 입자와 같이 특정 유형의 연마재 입자가 지금까지 제형되었다. 예를 들어, 미국 특허 제5,201,916호, 제5,366,523호, 및 제5,984,988호를 참조하기 바란다.
특정 형상을 갖는 연마재 입자를 제조하기 위해 사용되어 왔던 종래의 세 가지 기반 기술은 융합, 소결 및 화학 반응 세라믹이다. 융합 공정에서, 연마재 입자는, 표면을 새기거나 새기지 않을 수 있는 냉각 롤, 용융 재료가 주입되는 주형, 또는 알루미늄 산화물 용융물에 침지된 방열 재료에 의해 성형될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제3,377,660호를 참조하기 바란다. 소결 공정에서, 연마재 입자는 직경 10 마이크로미터 이하인 입자를 갖는 내화성 분말로부터 형성될 수 있다. 결합제는, 윤활제 및 적합한 용매와 함께 분말에 첨가되어 다양한 길이와 직경을 갖는 작은 판 또는 막대로 형상화될 수 있는 혼합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제3,079,243호를 참조하기 바란다. 화학 반응 세라믹 기술은, 콜로이드 분산체 또는 히드로졸(때때로 졸로 지칭됨)을 겔 또는 성분의 이동성을 억제하는 임의의 다른 물리적 상태로 전환시키고, 건조하고, 소성하여 세라믹 재료를 수득하는 것을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 제4,744,802호 및 제4,848,041호를 참조하기 바란다. 연마재 입자, 및 이러한 입자를 포함한 연마재 물품 그리고 관련 형성 방법은 http://www.abel-ip.com/publications/에서 이용 가능하다.
당업계는 개선된 연마재 재료 및 연마재 물품을 지속적으로 요구하고 있다.
일 양태에 따라, 피코팅 연마재 물품은, 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 적어도 87%가 44도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되고, 상기 연마재 입자의 13% 이하가 44도 이하의 경사각으로 배향된다.
다른 양태에 따라, 피코팅 연마재 물품은, 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내의 경사각을 갖는 수직 배향을 가지며 상기 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내의 경사각을 갖는 경사 배향을 갖고, 상기 연마재 입자는 적어도 2.5의 일차 배향 값(P1/P2)을 갖는다.
또 다른 양태에 따라, 피코팅 연마재 물품은, 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 임의의 회전 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내의 경사각을 갖는 수직 배향을 가지며 상기 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내의 경사각을 갖는 경사 배향을 가지며 상기 연마재 입자의 제3 부분(P3)은 0도 내지 44도 범위 내의 경사각을 갖는 수평 배향을 갖고, 상기 연마재 입자는 적어도 4.0의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는다.
또 다른 양태에 따라, 연마재 물품을 형성하는 방법은, 기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계, 및 상기 기판과 상기 뒤판 사이의 갭을 가로질러 상기 뒤판 상으로 상기 입자를 수직으로 투사하기 위해 상기 연마재 입자를 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함하되, 상기 기판은 1E+14 Ωcm 이하의 비저항을 갖는다.
또 다른 양태에 따라, 연마재 물품을 형성하는 방법은, 기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계, 및 상기 기판과 상기 뒤판 사이의 갭을 가로질러 상기 뒤판 상으로 상기 입자를 투사하기 위해 상기 연마재 입자를 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함하되, 상기 투사 단계는 적어도 90%의 투사 효율로 수행된다.
일 양태에 대해, 연마재 물품을 형성하는 방법은, 제1 부분 및 상기 제1 부분의 적어도 일부 위에 놓인 제2 부분을 포함한 기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계(상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 비저항보다 작은 비저항을 갖고, 상기 연마재 입자는 상기 제2 부분과 접촉함)를 포함하고, 추가로 상기 방법은 정전기력을 이용하여 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 상기 연마재 입자를 투사하는 단계를 포함한다.
첨부된 도면을 참조함으로써, 본 발명의 많은 특징부 및 장점이 당업자에게 명백해지고, 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다.
도 2는 일 구현예에 따라 코팅된 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다.
도 3는 일 구현예에 따라 코팅된 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다.
도 4은 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다.
도 5는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 용기 부위의 예시를 포함한다.
도 6은 일 구현예에 따라 코팅된 연마재 물품을 형성하기 위한 용기 부위의 예시를 포함한다.
도 7a는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품의 일부를 상부도로 예시한 것을 포함한다.
도 7b는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품의 일부를 상부도로 예시한 것을 포함한다.
도 8a는 일 구현예에 따라 뒤판 상의 연마재 입자를 측부도로 예시한 것을 포함한다.
도 8b는 일 구현예에 따라 경사각을 갖는, 뒤판 상의 입자를 측부도로 예시한 것을 포함한다.
도 8c는 도 8b의 입자를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다.
도 8d는 일 구현예에 따라 경사각을 갖는, 뒤판 상의 입자를 측부도로 예시한 것을 포함한다.
도 8e는 도 8d의 입자를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다.
도 9는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재의 위에서 아래로의 이미지를 포함한다.
도 10a는 일 구현예에 따라 형상을 갖는 연마재 입자의 사시도로 예시한 것을 포함한다.
도 10b는 일 구현예에 따라 형상을 갖는 연마재 입자를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다.
도 11은 일 구현예에 따라 형상을 갖는 연마재 입자의 사시도를 예시한 것을 포함한다.
도 12a는 일 구현예에 따라 높이가 제어된 연마재 입자의 사시도로 예시한 것을 포함한다.
도 12b는 일 구현예에 따라 형상이 없는 입자의 사시도로 예시한 것을 포함한다.
도 13은 일 구현예에 따라 연마재 미립자 재료를 포함한 피코팅 연마재 물품의 단면도를 예시한 것을 포함한다.
도 14는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품 일부를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다.
도 15는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품 일부의 단면도를 예시한 것을 포함한다.
도 16은, 종래 피코팅 연마재 샘플과 본원의 구현예를 대표하는 샘플의 배향을 설명한 플롯을 포함한다.
도 17 내지 도 19는, 대표적인 샘플과 종래 샘플을 포함한, 피코팅 연마재 물품 일부의 이미지를 포함한다.
도 20은 연마재 입자에 대한 배향과 이심률 사이의 관계를 예시한 것을 포함한다.
도 21은 도 17의 임계치 이미지를 포함한다.
도 22는 일 구현예에 따라 용기 부위 일부의 이미지를 포함한다.
도 23은 기판 상에 코팅하기 전 연마재 입자를 포함한 용기 부위 일부를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다.
도 24는 일 구현예에 따라 투사 공정 이후 뒤판에 부착된 연마재 입자를 포함한 연마재 물품 일부를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다.
도 25는 일 구현예에 따라 용기 부위 안에 포함된, 형상을 갖는 연마재 입자를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다.
도 26은 일 구현예에 따라 투사 공정 이후 테이프에 부착된, 형상을 갖는 연마재 입자를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다.
다음은 연마재 물품, 예컨대 고정된 연마재 물품, 및 보다 특히 피코팅 연마재 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 연마재 물품은 다양한 피가공품에 대해 다양한 재료 제거 작업에 사용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템(100)은, 수용 표면(102)을 갖는 뒤판(101)을 포함할 수 있다. 뒤판(101)의 수용 표면(102)과 대면하는 기판 표면(104)을 갖는 기판(103)은 수용 표면(102)에 대향할 수 있다. 수용 표면(102)과 기판 표면(104)은 서로 평행일 수 있다. 추가로 나타낸 바와 같이, 연마재 입자(105)는 기판(103) 위에 놓일 수 있고, 기판 표면(104)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.
시스템(100)은 또한 기판(103) 아래에 놓인 제1 전극(107)을 포함할 수 있다. 제1 전극(107)은 기판(103)으로부터 이격될 수 있고, 특히 기판 표면(104)으로부터 분리될 수 있다. 제1 전극(107)은 하나 이상의 종래 전극을 포함할 수 있다.
시스템은 뒤판(101) 근처에 제2 전극(108)을 추가로 포함할 수 있다. 제2 전극(108)은 뒤판(101)의 수용 표면(102)과 대향할 수 있고, 특히 뒤판(101)과 뒤판(101)의 수용 표면(102)으로부터 이격될 수 있다. 제1 전극(107)과 제2 전극(108)은 그 사이에 전기장을 형성하도록 구성될 수 있고, 이는 기판 표면(104)에서 수용 표면(102)으로 입자의 정전기적 투사를 용이하게 할 수 있다. 특히, 전극(107 및 108)은, 기판(103)과 뒤판(101) 사이에 갭을 가로질러 입자(예, 연마재 입자(105))를 수직 투사하기에 충분한 정전기력을 생성하도록 구성될 수 있다. 연마재 입자(105)는, 뒤판(101)의 수용 표면(102)으로 연마재 입자(105)의 부착이 용이하도록 충분한 힘으로 투사될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 뒤판은 하나 이상의 접착층을 포함할 수 있고, 이는 수용 표면(102)을 정의하고 뒤판(101)으로 연마재 입자(105)의 부착을 용이하게 할 수 있다.
일 구현예에서, 기판(103)은 특정 벌크 비저항을 가질 수 있고, 이는 연마재 입자(105)의 개선된 투사를 용이하게 할 수 있고 따라서 뒤판(101) 상에 연마재 입자 상의 개선된 배치 및/또는 배향을 더 용이하게 할 수 있다. 일 구현에에 따라, 기판(103)은, 1E-6 Ωcm 이상, 예컨대 1E-5 Ωcm 이상, 또는 1E-4 Ωcm 이상, 또는 1E-3 Ωcm 이상, 또는 1E-2 Ωcm 이상, 또는 1E-1 Ωcm 이상, 또는 1 Ωcm 이상, 또는 1E+1 Ωcm 이상, 또는 1E+2 Ωcm 이상, 또는 1E+3 Ωcm 이상, 또는 1E+4 Ωcm 이상, 또는 1E+5 Ωcm 이상, 또는 1E+6 Ωcm 이상, 또는 1E+7 Ωcm 이상, 또는 1E+8 Ωcm 이상, 또는 1E+9 Ωcm 이상, 또는 1E+10 Ωcm 이상의 벌크 비저항을 가질 수 있다. 또한, 하나의 비제한적인 구현예에서, 기판의 벌크 비저항은 1E+14 Ωcm 이하, 또는 1E+13 Ωcm 이하, 또는 1E+12 Ωcm 이하, 또는 1E+11 Ωcm 이하, 또는 1E+10 Ωcm 이하, 또는 1E+9 Ωcm 이하, 또는 1E+8 Ωcm 이하, 또는 1E+7 Ωcm 이하, 또는 1E+6 Ωcm 이하, 또는 1E+5 Ωcm 이하, 또는 1E+4 Ωcm 이하, 또는 1E+3 Ωcm 이하, 또는 1E+2 Ωcm 이하, 또는 1E+1 Ωcm 이하, 또는 1 Ωcm 이하, 또는 1E-1 Ωcm 이하, 또는 1E-2 Ωcm 이하, 또는 1E-3 Ωcm 이하, 또는 1E-4 Ωcm 이하, 또는 1E-5 Ωcm 이하일 수 있다. 벌크 비저항은 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다. 벌크 비저항은 ASTM D257에 따라 측정된다. 비저항에 대한 본원의 참조는 달리 언급되지 않는 한 벌크 비저항을 지칭하는 것으로 이해할 것이다.
기판(103)은 특정 표면 비저항을 가질 수 있고, 이는 연마재 입자(105)의 개선된 투사를 용이하게 할 수 있고 따라서 뒤판(101) 상에 연마재 입자의 개선된 배치 및/또는 배향을 더 용이하게 할 수 있다. 일 구현에에 따라, 기판(103)은, 1E-6 Ω/sq 이상, 예컨대 1E-5 Ω/sq 이상, 또는 1E-4 Ω/sq 이상, 또는 1E-3 Ω/sq 이상, 또는 1E-2 Ω/sq 이상, 또는 1E-1 Ω/sq 이상, 또는 1 Ω/sq 이상, 또는 1E+1 Ω/sq 이상, 또는 1E+2 Ω/sq 이상, 또는 1E+3 Ω/sq 이상, 또는 1E+4 Ω/sq 이상, 또는 1E+5 Ω/sq 이상, 또는 1E+6 Ω/sq 이상, 또는 1E+7 Ω/sq 이상, 또는 1E+8 Ω/sq 이상, 또는 1E+9 Ω/sq 이상, 또는 1E+10 Ω/sq 이상의 표면 비저항을 가질 수 있다. 또한, 하나의 비제한적인 구현예에서, 기판(103)의 표면 비저항은 1E+14 Ω/sq 이하, 또는 1E+13 Ω/sq 이하, 또는 1E+12 Ω/sq 이하, 또는 1E+11 Ω/sq 이하, 또는 1E+10 Ω/sq 이하, 또는 1E+9 Ω/sq 이하, 또는 1E+8 Ω/sq 이하, 또는 1E+7 Ω/sq 이하, 또는 1E+6 Ω/sq 이하, 또는 1E+5 Ω/sq 이하, 또는 1E+4 Ω/sq 이하, 또는 1E+3 Ω/sq 이하, 또는 1E+2 Ω/sq 이하, 또는 1E+1 Ω/sq 이하, 또는 1 Ω/sq 이하, 또는 1E-1 Ω/sq 이하, 또는 1E-2 Ω/sq 이하, 또는 1E-3 Ω/sq 이하, 또는 1E-4 Ω/sq 이하, 또는 1E-5 Ω/sq 이하일 수 있다. 표면 비저항은 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다. (표면 및/또는 벌크) 비저항은 1x104 Ωcm 이상의 비저항을 갖는 절연 재료에 대해서는 ASTM D257에 따라 측정된다. 전도성 재료의 (표면 및/또는 벌크) 비저항(즉, 1x104 Ωcm 이하의 비저항)은 ASTM D4496에 따라 측정된다.
다른 구현예에 따라, 기판(103)은 특정 비저항 비율(Sr/Br)을 가질 수 있고, 여기서 Sr은 기판(103)의 표면 비저항이고 Br은 벌크 비저항을 나타낸다. 적절한 비저항 비율을 사용하면, 연마재 입자의 개선된 투사를 용이하게 할 수 있고 따라서 뒤판(101) 상에 연마재 입자의 개선된 배치 및/또는 배향을 더 용이하게 할 수 있다. 일구현예에 따라, 비저항 비율(Sr/Br)은 적어도 0.5 cm-1, 에컨대 적어도 0.6 cm-1, 또는 적어도 0.7 cm-1, 또는 적어도 0.8 cm-1, 또는 적어도 0.9 cm-1, 또는 적어도 1 cm-1, 또는 적어도 1.1 cm-1, 또는 적어도 1.2 cm-1, 또는 적어도 1.3 cm-1, 또는 적어도 1.5 cm-1, 또는 적어도 1.7 cm-1, 또는 적어도 2 cm-1, 또는 적어도 3 cm-1, 또는 적어도 4 cm-1, 또는 적어도 5 cm-1일 수 있다. 또한, 적어도 일 구현예에서, 기판(103)의 비저항 비율(Sr/Br)은, 1E+5 cm-1 이하, 또는 1E+4 cm-1 이하, 또는 1E+3 cm-1 이하, 또는 1E+2 cm-1 이하, 또는 1E+1 cm-1 이하, 또는 9 cm-1 이하, 또는 8 cm-1 이하, 또는 7 cm-1 이하, 또는 5 cm-1 이하, 또는 3 cm-1 이하일 수 있다. 비저항 비율은 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
일 양태에서, 기판(103)은 미립자 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 기판(103)은, 고분자, 금속, 합금, 세라믹, 글라스, 탄소, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다.
시스템(100)을 사용하여, 연마재 물품을 형성하는 방법은, 기판(103) 상에 연마재 입자(105)를 포함하는 단계, 및 기판(103)과 뒤판(101) 사이의 갭을 가로질러 뒤판(101) 상으로 연마재 입자(105)를 수직으로 투사하기 위해 연마재 입자(105)를 기판(103)에서 뒤판(101) 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함한다. 특정한 일 구현예에서, 기판(103) 상의 연마재 입자(105) 대부분은 수평으로 누워 있고, 입자의 표면 대부분은 기판과 접촉한 상태이다. 또한, 연마재 입자의 대부분, 비록 연마재 입자(105)의 대부분이 다 그렇지 않다 하더라도, 기판(103) 상에 무작위 배열로, 예컨대 기판 상에 무작위로 위치할 수 있어서, 기판(103) 상의 연마재 입자(105)는 소정의 위치 및 소정의 배향이 결여된다.
특정한 경우, 시스템(100), 및 연관된 방법은, 기판(103)에서 뒤판(101)으로 연마재 입자의 투사 효율을 개선시키는 것이 용이할 수 있다. 투사 효율은, 기판 상에 포함된 모든 입자에 대해 투사된 입자(예, 연마재 입자(105))의 백분율로서 측정될 수 있다. 이러한 백분율은 입자의 개수 또는 입자의 질량으로 계산될 수 있음을 이해할 것이다. 투사 공정 중에 높은 투사 효율을 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 제대로 투사되지 않는 입자는 뒤판(101)에 충분히 부착되지 않고/않거나 초기 투사 이후 뒤판에서 떨어지고, 폐기물 및 공정 비효율을 나타내기 때문이다. 일 구현예에 따라, 투사 공정은 적어도 90%, 예컨대 적어도 91%, 또는 적어도 92%, 또는 적어도 93%, 또는 적어도 94%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 96%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99%의 투사 효율로 수행될 수 있다. 비제한적인 일 구현예에서, 투사 효율은 99.9% 이하, 예컨대 99.5% 이하, 또는 99% 이하, 또는 98% 이하일 수 있다. 투사 효율은, 예를 들어 적어도 약 90% 및 99.9% 이하의 범위 내의 투사 효율을 포함하여, 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 백분율을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 백분율은 입자의 개수 또는 입자의 질량에 기초하여 계산될 수 있음을 이해할 것이다.
다른 양태에서, 기판(103)에서 뒤판(101)으로 입자(예, 연마재 입자(105))를 투사하는 공정은, 특히 낮은 투사 비효율을 가질 수 있고, 이는 기판 상에 입자의 총 개수(또는 질량)에 대해 불완전하게 투사되거나 투사되지 못한 이들 입자의 측정치이다. 투사 비효율은, 투사 전에 기판 상에 원래 포함된 입자의 총 개수와 비교해서 투사 후에 뒤판(101) 상으로 효과적으로 투사되지 못한 이들 입자의 백분율로서 설명될 수 있다. 이러한 백분율은 입자의 개수 또는 입자의 질량으로 계산될 수 있음을 이해할 것이다. 일 구현예에서, 투사 비효율은 기판(103) 상의 입자의 10% 이하, 예컨대 9% 이하, 또는 8% 이하, 또는 7% 이하, 또는 6% 이하, 또는 5% 이하, 또는 4% 이하, 또는 3% 이하, 또는 2% 이하, 또는 1% 이하일 수 있다. 또 다른 비제한적 구현예에서, 투사 비효율은 적어도 0.1%, 또는 적어도 0.5%, 또는 적어도 1%, 또는 적어도 2%일 수 있다. 투사 비효율은, 예를 들어 적어도 약 0.1% 및 10% 이하의 범위 내에서의 투사 비효율을 포함하여, 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 백분율을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
도 2는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 시스템(200)은 도 1의 시스템(100)에 전술된 동일한 요소 일부를 포함할 수 있고, 수용 표면(102)을 갖는 뒤판(101), 제1 전극(107), 및 제2 전극(108)을 포함한다. 도 2의 시스템(200)은 도 1의 시스템(100)에 대해 본원에 설명된 임의의 특징을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 추가로 예시한 바와 같이, 기판(202)은, 제1 부분(201) 및 제2 부분(203)을 포함한 다중 부분을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 부분(203)은 제1 부분(201) 위에 놓인 층의 형태일 수 있다. 제2 부분(203)은 제1 부분(201)과 바로 접촉하는 막 또는 라미네이트일 수 있다. 또한 다른 경우에서, 제2 부분(203)은 막과 층의 시리즈, 예컨대 상이한 재료층의 시리즈로 만들어진 복합 재료로 만들어질 수 있다. 마찬가지로, 적어도 하나의 구현예에서, 제1 부분(201)은 상이한 다중 재료층을 갖는 복합 재료를 포함한, 재료층 또는 막의 시리즈로 만들어질 수 있다.
제1 부분(201)과 제2 부분(203)의 다른 배열이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일 구현예에서, 제2 부분(203)은, 제1 부분(201)의 상부 표면 상에 별개 부위의 비연속 층을 정의할 수 있다. 특히, 일 구현예에서, 입자(105)는 제2 부분(203)과 바로 접촉할 수 있고, 제1 부분(201)으로부터 이격될 수 있다. 또한, 일 양태에서, 제1 부분(201)은 제2 부분(203)과 제1 전극(107) 사이에 배치된다. 또 다른 대안적 배열에서, 제1 부분(201)과 제2 부분(203)은 개구를 포함할 수 있고, 이는 그 안에 연마재 입자를 유지하고/유지하거나 개구 내의 연마재 입자의 배치 제어를 용이하게 하도록 기판(202)의 대향 표면 사이에 상이한 압력을 인가하는 것을 용이하게 할 수 있다.
일 구현예에서, 제1 부분(201)은, 제2 부분(203)에 비해 특정 벌크 비저항을 가질 수 있다. 제1 부분(201)과 제2 부분(203)의 벌크 비저항 차이는, 뒤판(101) 상으로 입자(예, 연마재 입자(105))의 투사를 개선하고 뒤판(101) 상으로 입자(예, 연마재 입자)의 배향을 개선하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일 양태에 따라, 제2 부분(203)은, 제1 부분(201)의 벌크 비저항 미만인 벌크 비저항을 가질 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 기판(202)은, 제1 부분(201)의 벌크 비저항(r1)과 제2 부분(203)의 벌크 비저항(r2) 사이에서 적어도 1%의 벌크 비저항 차이(Δr= (r2/r1)x100의 절대값)를 가질 수 있다. 또 다른 하나의 구현예에서, 벌크 비저항 차이(Δr)는, 적어도 2%, 예컨대 적어도 3%, 또는 적어도 4%, 또는 적어도 5%, 또는 적어도 6%, 또는 적어도 7%, 또는 적어도 8%, 또는 적어도 9%, 또는 적어도 10%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 또는 35%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%일 수 있다. 또한, 다른 비제한적인 구현예에서, 벌크 비저항 차이(Δr)는 99% 이하, 예컨대 90% 이하, 또는 80% 이하, 또는 70% 이하, 또는 60% 이하, 또는 50% 이하, 또는 40% 이하, 또는 30% 이하, 또는 20% 이하, 또는 10% 이하. 벌크 비저항 차이는, 적어도 1% 및 99.9% 이하, 또는 적어도 1% 및 50% 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 10% 및 90% 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 20% 및 50% 이하의 범위 내를 포함하나 이에 제한되지 않는, 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 백분율을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
일 구현예에 따라, 제1 부분(201)은, 본원에 설명된 기판(103)의 것과 유사한 벌크 비저항을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부분은, 1E-6 Ωcm 이상, 예컨대 1E-5 Ωcm 이상, 또는 1E-4 Ωcm 이상, 또는 1E-3 Ωcm 이상, 또는 1E-2 Ωcm 이상, 또는 1E-1 Ωcm 이상, 또는 1 Ωcm 이상, 또는 1E+1 Ωcm 이상, 또는 1E+2 Ωcm 이상, 또는 1E+3 Ωcm 이상, 또는 1E+4 Ωcm 이상, 또는 1E+5 Ωcm 이상, 또는 1E+6 Ωcm 이상, 또는 1E+7 Ωcm 이상, 또는 1E+8 Ωcm 이상, 또는 1E+9 Ωcm 이상, 또는 1E+10 Ωcm 이상의 벌크 비저항을 가질 수 있다. 또한, 하나의 비제한적인 구현예에서, 제1 부분(201)의 벌크 비저항은 1E+14 Ωcm 이하, 또는 1E+13 Ωcm 이하, 또는 1E+12 Ωcm 이하, 또는 1E+11 Ωcm 이하, 또는 1E+10 Ωcm 이하, 또는 1E+9 Ωcm 이하, 또는 1E+8 Ωcm 이하, 또는 1E+7 Ωcm 이하, 또는 1E+6 Ωcm 이하, 또는 1E+5 Ωcm 이하, 또는 1E+4 Ωcm 이하, 또는 1E+3 Ωcm 이하, 또는 1E+2 Ωcm 이하, 또는 1E+1 Ωcm 이하, 또는 1 Ωcm 이하, 또는 1E-1 Ωcm 이하, 또는 1E-2 Ωcm 이하, 또는 1E-3 Ωcm 이하, 또는 1E-4 Ωcm 이하, 또는 1E-5 Ωcm 이하일 수 있다. 제1 부분의 벌크 비저항은 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
추가 양태에서, 제2 부분(203)은 특정 벌크 비저항을 가질 수 있고, 이는 시스템의 적절한 작동과 특정 피코팅 연마재 물품의 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(203)은, 1E-6 Ωcm 이상, 예컨대 1E-5 Ωcm 이상, 또는 1E-4 Ωcm 이상, 또는 1E-3 Ωcm 이상, 또는 1E-2 Ωcm 이상, 또는 1E-1 Ωcm 이상, 또는 1 Ωcm 이상, 또는 1E+1 Ωcm 이상, 또는 1E+2 Ωcm 이상, 또는 1E+3 Ωcm 이상, 또는 1E+4 Ωcm 이상, 또는 1E+5 Ωcm 이상, 또는 1E+6 Ωcm 이상, 또는 1E+7 Ωcm 이상, 또는 1E+8 Ωcm 이상, 또는 1E+9 Ωcm 이상의 벌크 비저항을 가질 수 있다. 또한, 하나의 비제한적인 구현예에서, 제2 부분의 벌크 비저항은 1E+10 Ωcm 이하, 예컨대 1E+9 Ωcm 이하, 또는 1E+8 Ωcm 이하, 또는 1E+7 Ωcm 이하, 또는 1E+6 Ωcm 이하, 또는 1E+5 Ωcm 이하, 또는 1E+4 Ωcm 이하, 또는 1E+3 Ωcm 이하, 또는 1E+2 Ωcm 이하, 또는 1E+1 Ωcm 이하, 또는 1 Ωcm 이하, 또는 1E-1 Ωcm 이하, 또는 1E-2 Ωcm 이하, 또는 1E-3 Ωcm 이하, 또는 1E-4 Ωcm 이하, 또는 1E-5 Ωcm 이하일 수 있다. 제2 부분의 벌크 비저항은 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
일 구현예에 따라, 기판(202)은, 본원의 다른 구현예에서 알려진 임의의 비저항 비율 값과 동일한 비저항 비율(Sr/Br)을 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 기판(202)의 제1 부분(201)과 제2 부분(203)은 특정 벌크 비저항 및/또는 표면 비저항을 가질 수 있고, 이는 연마재 입자의 투사율을 개선시키고, 뒤판(101) 상에 연마재 입자의 배치 및/또는 배향을 추가로 개선시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 특히, 제1 부분(201)과 제2 부분(203)의 서로에 대한 벌크 비저항 및/또는 표면 비저항의 관계는 연마재 입자의 투사율을 개선시키고, 뒤판(101) 상에 연마재 입자의 배치 및/또는 배향을 추가로 개선시키는 것을 용이하게 할 수 있다.
일 구현예에서, 제1 부분(201)은 벌크 비저항(Br1)을 가질 수 있고, 제2 부분(203)은 표면 비저항(Sr2)을 가질 수 있고, 기판은, 적어도 0.5 cm-1, 에컨대 적어도 0.6 cm-1, 또는 적어도 0.7 cm-1, 또는 적어도 0.8 cm-1, 또는 적어도 0.9 cm-1, 또는 적어도 1 cm-1, 또는 적어도 1.1 cm-1, 또는 적어도 1.2 cm-1, 또는 적어도 1.3 cm-1, 또는 적어도 1.5 cm-1, 또는 적어도 1.7 cm-1, 또는 적어도 2 cm-1, 또는 적어도 3 cm-1, 또는 적어도 4 cm-1, 또는 적어도 5 cm-1인 벌크에 대한 표면 비저항(Sr2/B1) 비율을 가질 수 있다. 또한, 적어도 일 구현예에서, 기판(103)의 비저항 비율(Sr/Br)은, 1E+5 cm-1 이하, 또는 1E+4 cm-1 이하, 또는 1E+3 cm-1 이하, 또는 1E+2 cm-1 이하, 또는 1E+1 cm-1 이하, 또는 9 cm-1 이하, 또는 8 cm-1 이하, 또는 7 cm-1 이하, 또는 5 cm-1 이하, 또는 3 cm-1 이하일 수 있다. 벌크에 대한 표면 비저항(Sr2/B1) 비율은 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
일 구현예에 따라, 연마재 입자(105)는 교류 주파수 전기장을 사용하여 투사될 수 있다. 교류 주파수를 사용하면, 공정의 제어를 개선시키는 것을 용이하게 하고, 특정 피코팅 연마재 물품의 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 전기장의 주파수는 적어도 0.5 Hz, 예컨대 적어도 1 Hz, 또는 적어도 2 Hz, 또는 적어도 3 Hz, 또는 적어도 4 Hz, 또는 적어도 5 Hz, 또는 적어도 6 Hz, 또는 적어도 7 Hz, 또는 적어도 8 Hz, 또는 적어도 9 Hz, 또는 적어도 10 Hz, 또는 적어도 11 Hz, 또는 적어도 12 Hz, 또는 적어도 13 Hz, 또는 적어도 14 Hz, 또는 적어도 15 Hz, 또는 적어도 16 Hz, 또는 적어도 17 Hz, 또는 적어도 18 Hz, 또는 적어도 19 Hz, 또는 적어도 20 Hz, 또는 적어도 21 Hz, 또는 적어도 22 Hz, 또는 적어도 23 Hz, 또는 적어도 24 Hz, 또는 적어도 25 Hz, 또는 적어도 26 Hz, 또는 적어도 27 Hz, 또는 적어도 28 Hz, 또는 적어도 29 Hz, 또는 적어도 30 Hz, 또는 적어도 31 Hz, 또는 적어도 32 Hz, 또는 적어도 33 Hz, 또는 적어도 34 Hz, 또는 적어도 35 Hz, 또는 적어도 36 Hz, 또는 적어도 37 Hz, 또는 적어도 38 Hz, 또는 적어도 39 Hz일 수 있다. 또한, 비제한적인 일 구현예에서, 전기장의 주파수는 40 Hz 이하, 또는 39 Hz 이하, 또는 38 Hz 이하, 또는 37 Hz 이하, 또는 36 Hz 이하, 또는 35 Hz 이하, 또는 34 Hz 이하, 또는 33 Hz 이하, 또는 32 Hz 이하, 또는 31 Hz 이하, 또는 30 Hz 이하, 또는 29 Hz 이하, 또는 28 Hz 이하, 또는 27 Hz 이하, 또는 26 Hz 이하, 또는 25 Hz 이하, 또는 24 Hz 이하, 또는 23 Hz 이하, 또는 22 Hz 이하, 또는 21 Hz 이하, 또는 20 Hz 이하, 또는 19 Hz 이하, 또는 18 Hz 이하, 또는 17 Hz 이하, 또는 16 Hz 이하, 또는 15 Hz 이하, 또는 14 Hz 이하, 또는 13 Hz 이하, 또는 12 Hz 이하, 또는 11 Hz 이하, 또는 10 Hz 이하, 또는 9 Hz 이하, 또는 8 Hz 이하, 또는 7 Hz 이하, 또는 6 Hz 이하, 또는 5 Hz 이하, 또는 4 Hz 이하, 또는 3 Hz 이하, 또는 2 Hz 이하, 또는 1 Hz 이하일 수 있다. 전기장의 주파수는 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다. 본원에서 임의의 구현예는, 기판(103)에서 뒤판(101)으로 입자의 투사를 용이하게 하도록 교번 전기장을 사용할 수 있음을 이해할 것이다.
일 양태에 따라, 본 시스템은 교류(AC)를 사용하기에 적절하고, 전기장의 극성은 특정 시간에 걸쳐 변하고, 극성 변화는 입자 투사를 보조한다. 본원에서의 구현예 및 시스템의 특정 양태는, 교류(DC)에서 사용하기에 덜 적절할 수 있고, 이는 전하의 축적을 허용하여 더 낮은 투사 효율과 더 낮은 투사 작동 제어를 초래할 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위해 사용된 시스템의 예시를 포함한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 시스템(300)은 도 1의 시스템(100)의 동일한 요소 일부를 포함할 수 있고, 예를 들어, 수용 표면(102)을 갖는 뒤판(101), 기판(103) 및 기판 수용 표면(104), 수용 표면(104) 상에 포함되도록 구성된 연마재 입자(105), 제1 전극(107) 및 제2 전극(108)을 포함한다. 시스템(300) 요소는, 본원의 구현예에 설명된 다른 시스템에서 대응하는 요소와 동일한 특징부를 가질 수 있다. 또한, 시스템(300)은 본원에서의 다른 구현예에 설명된 동일한 특징(예, 투사 효율 등)을 가질 수 있다. 연마재 입자(105)는 기판(103)의 수용 표면(104) 상에 포함될 수 있고, 전극(107 및 108)에 의해 생성된 전기장의 존재 하에 뒤판의 수용 표면(102) 상으로 수직 투사되도록 구성될 수 있다.
시스템(300)은, 기판(103)과 뒤판(101) 사이에 배치된 정렬 구조(301)를 추가로 포함할 수 있다. 정렬 구조(301)는 기판(103)과 뒤판(101) 사이의 갭 내에 배치될 수 있다. 다른 구현예에서, 정렬 구조(301)는 뒤판(101) 또는 기판(103)에 더 가깝게 배치될 수 있음을 이해할 것이다. 일 구현예에서, 정렬 구조(301)의 적어도 일부는 뒤판(101)의 적어도 일부 그리고 보다 구체적으로 뒤판의 수용 표면(102)의 적어도 일부와 접촉할 수 있다. 정렬 구조(301)는, 입자의 제어된 통과를 용이하게 하도록 위치하고, 크기 조정되고, 형상화될 수 있는 개구(303)를 포함할 수 있다. 뒤판(101)에 대해 개구(303)의 크기, 형상, 및 위치는, 연마재 입자가 기판(103)의 수용 표면(104)에서 뒤판(101)의 수용 표면(102)으로 투사되면서 연마재 입자(105)의 배치와 배향을 제어하도록 구성될 수 있다.
일 양태에서, 시스템(300)의 작동 중, 제1 전극(107) 및 제2 전극(108)은, 연마재 입자(105)를 기판(103)으로부터 갭을 가로질러, 정렬 구조(301)의 개구(303)를 통해 뒤판(101) 상으로 수직 투사하는 것을 용이하도록 구성된 정전기력을 생성할 수 있다. 정렬 구조(301)의 개구(303)의 크기, 형상, 및 위치는, 연마재 입자(105)의 크기 및 형상 그리고 뒤판(101) 상의 연마재 입자의 원하는 분포에 기초하여 변경될 수 있다. 특정한 일 구현예에서, 연마재 입자(105)는 뒤판 상의 연마재 입자의 회전 배향과 위치 중 적어도 하나를 제어하기 위해, 정렬 구조(301) 내의 개구(303)를 통해 투사될 수 있다. 정렬 구조는, 유기 재료, 금속, 합금, 세라믹, 글라스, 또는 이들의 임의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의 재료로 만들어질 수 있다.
도 4는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 시스템(400) 예시를 포함한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 시스템(400)은 피코팅 연마재 물품을 형성하기 위한 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 시스템(400)은 도 1의 시스템(100)의 동일한 요소 일부를 포함할 수 있고, 예를 들어, 수용 표면(102)을 갖는 뒤판(101), 기판(103) 및 기판 수용 표면(104), 수용 표면(104) 상에 포함되도록 구성된 연마재 입자(105), 제1 전극(107) 및 제2 전극(108)을 포함한다. 시스템(400) 요소는, 본원의 구현예에 설명된 다른 시스템에서 대응하는 요소와 동일한 특징부를 가질 수 있다.
시스템(400)은, 연마재 입자(105)와 상이할 수 있는 보조 입자(401)를 추가로 포함할 수 있다. 특정한 일 구현예에서, 보조 입자(401)는, 입자 크기, 2차원 형상, 3차원 형상, 조성, 경도, 인성, 마손도, 밀도, 결정립 크기, 응집 상태, 또는 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 특징에 기초하여, 연마재 입자(105)와 상이할 수 있다. 특정한 일 구현예에서, 보조 입자는 희석 연마재 입자를 포함할 수 있다. 희석 입자는, 연마재 입자(105)에 비해 상이한 조성을 가질 수 있거나 비싸지 않을 수 있다. 일 구현예에서, 희석 입자는, 연마재 입자의 경도 미만인 경도를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 희석 입자는, 연마재 입자(105)의 경도 이상인 경도를 가질 수 있다.
보조 입자(401)는, 본원의 구현예에 설명된 연마재 입자(105)와 동일한 방식으로 투사될 수 있다. 특히, 보조 입자(401)는 기판 수용 표면(104)에서 뒤판(101)의 수용 표면(102) 상으로 수직 투사될 수 있다. 일 구현예에서, 보조 입자(401)는 뒤판(101) 상으로 연마재 입자(105)와 동시에 투사될 수 있다. 다른 양태에서, 보조 입자(401)는 연마재 입자(105)로부터 분리되어, 예컨대 연마재 입자(105)가 투사되기 이전 또는 연마재 입자(105)가 투사되기 이후에, 뒤판(101) 상으로 투사될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 보조 입자(401)는 길이:폭의 종횡비를 가질 수 있고, 여기서 길이는 입자의 최대 길이 평균 치수이고 폭은 상기 길이와 동일한 평면 내에서 상기 길이에 수직으로 연장된 입자의 두 번째 최대 길이 평균 치수이다. 보조 입자(401)는, 뒤판(101) 상에 보조 입자(401)의 배치, 배향, 및/또는 분포가 제어되는 특정 방식으로 투사될 수 있다. 보조 입자(401)의 투사 공정은 본원의 구현예에 설명된 임의의 시스템에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 5는 일 구현예에 따라 용기 부위(501)의 예시를 포함한다. 일 구현예에서, 기판(103)은 용기 부위(501)를 포함할 수 있다. 용기 부위(501)는 기판 수용 표면(104)의 일부를 정의할 수 있고, 하나 이상의 입자(예, 연마재 입자 및/또는 보조 입자)를 하나 이상의 개구(503) 내에 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 나타낸 바와 같이, 용기 부위(501)는 기판(103)에 적어도 하나의 개구(503)를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 연마재 입자(105)는 적어도 하나의 개구(503) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 개구(503)의 크기와 형상은, 그 안에 포함될 입자의 크기와 형상에 기초하여 조정될 수 있다. 각각의 개구(503)는 단일 입자를 포함하기 위해 크기가 정해지고 형상화될 수 있다. 개구(503) 배치는, 뒤판(101) 상에 입자의 분포를 제어하기 위해 또한 제어될 수 있다. 용기 부위(501)는, 입자가 뒤판 상으로 투사되면서 입자의 배치와 배향을 제어하도록 구성될 수 있다. 입자는, 용기 부위(501)의 제어된 위치 및 배향으로부터 뒤판 상으로 투사될 수 있고, 용기 부위(501)에 유지된 대로 입자의 제어된 위치와 배향에 실질적으로 대응하여 제어된 위치와 배향으로 배열된 입자를 갖는, 피코팅 연마재 물품을 생성할 수 있다.
일 양태에서, 용기 부위를 사용하는 공정은, 용기 부위(501)로부터 제어된 위치를 갖는 뒤판(101) 상으로 입자(예, 연마재 입자(105) 및/또는 보조 입자(401))를 투사하는 단계를 포함할 수 있다. 추가 양태에서, 용기 부위(501)로부터 투사된 입자는 뒤판(101)에 제어된 회전 방향으로 부착될 수 있다.
용기 부위(501)는 본원의 구현예의 임의 기판과 사용될 수 있고, 시스템(200)에 나타낸 바와 같이 다중 부분을 포함한 기판을 포함한다. 특정한 경우에, 용기 부위(501)는 기판일 수 있고, 따라서 용기 부위(501)는 본원의 구현예에서 설명된 임의 기판의 임의 특징을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 용기 부위(501)는 상이한 부분을 가질 수 있고, 입자를 포함하도록 구성된 부분(예, 개구(503))은 제2 부분을 정의할 수 있고, 용기 부위(501)의 나머지 부분은 제1 부분을 정의할 수 있다. 상기 부분은 도 2의 기판(202)에 따라 설명된 부분의 임의 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 용기 부위(503)는 함몰부, 개구, 전도성 부위, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로 용기 부위(501)는, 용기 부위(501)의 몸체 두께를 통해 부분적으로 또는 전체적으로 연장되는 개구를 가질 수 있다. 몸체 두께를 통해 전체 연장되는 개구를 사용하는 이들 구현예에 있어서, 압력 차이가 표면에 인가되어 개구에서의 입자 배치를 용이하게 하도록 할 수 있다. 예를 들어, 음압이 한 표면에 인가될 수 있는 한편, 입자는 대향하는 표면에 인가되어 입자를 개구 내로 재촉시킨다. 압력 차이는, 용기 부위(501)로부터의 입자를 투사하는 동안에 줄어들거나 제거될 수 있다.
도 6은 다른 구현예에 따라 용기 부위의 예시를 포함한다. 용기 부위(600)는 용기 부위(500)의 임의 특징을 가질 수 있다. 용기 부위(600)는 함몰부(603)를 포함하고, 이는 용기 부위(600)의 상부 표면 일부를 따라 연장될 수 있고 복수의 입자(예, 연마재 입자 및/또는 보조 입자)를 포함하도록 구성된다. 함몰부(603)의 크기와 형상은, 그 안에 포함될 입자의 크기와 형상에 기초하여 조정될 수 있다. 각각의 함몰부(603)는 복수의 입자를 포함하기 위해 크기가 정해지고 형상화될 수 있다. 또한, 각각의 함몰부(603)는, 예를 들어 함몰부의 제1 유형은 연마재 입자를 포함하도록 구성되고 제2 유형은 보조 입자를 포함하도록 구성되는 것과 같이, 특정 유형의 입자만 포함하도록 크기가 정해지고 형상화될 수 있다. 함몰부(603)는 일반적으로 선형이고 평행한 홈으로서 나타내는 한편, 함몰부의 크기 및 형상의 임의 조합을 사용하여 투사 전에 용기 부위(600) 상에 일시적으로 입자를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
도 7a는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품(700) 일부의 예시를 포함한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 피코팅 연마재 물품(700)은 종축(780)과 횡축(781)을 갖는 뒤판(701)을 포함할 수 있다. 연마재 물품(700)은 뒤판(701), 및 서로에 대해 무작위 회전 배향을 갖는 연마재 입자(702 및 703)를 포함할 수 있다. 도 7b는, 서로에 대해 무작위 회전 배향을 갖는 연마재 입자를 갖는, 피코팅 연마재 일부의 예시를 또한 포함한다. 뒤판(701) 표면은, 뒤판(701)에 연마재 입자(702 및 703)의 접합을 용이하게 하는 하나 이상의 접착층을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
회전 배향의 무작위성은, 주어진 연마재 물품으로부터 무작위 샘플링된 영역에서 측정된 배향의 히스토그램 또는 분포에 의해 평가된다. 기판 상에 입자의 회전 배향을 측정하는 과정은, 입자 위에 놓인 층을 포함하지 않는 피코팅 연마재 샘플을 수득하거나, 입자를 노출하기 위해 피코팅 연마재 샘플을 세정하여 입자가 명확히 가시성을 갖도록 하는 것으로부터 출발한다. 만약 피코팅 연마재 물품이 입자 위에 놓인 층(예, 사이즈 코팅, 슈퍼 사이즈 코팅 등)을 포함하는 경우, 부드러운 샌드블라스팅 작업을 수행하여 위에 놓인 층을 선택적으로 제거하고 아래에 놓인 연마재 입자를 노출시킬 수 있다. 입자가 손상을 입지 않거나 이동되지 않도록 보장하기 위해, 샌드블라스팅 작업 중에 조심해야 한다. 선택적 제거 작업을 단계별로 수행하여 위에 놓인 층만을 제거하고 아래에 놓인 입자는 손상되지 않거나 변경되지 않도록 보장할 수 있다.
노출된 입자를 갖는 샘플을 수득한 후, 샘플의 무작위로 선택된 적어도 두 부위가 적절한 장치, 예컨대 해상도가 338 픽셀/cm인 Cannon Powershot S110 카메라를 사용하여 촬영되었다. 이들 이미지로부터, 샘플 가장자리에 대해 각 입자의 위치와 배향이 MATLAB 이미지 분석 소프트웨어로 카탈로그화된다. 입자 배향은, 피코팅 연마재의 가장자리(예, 도 7a의 축(780))에 대해 위에서 아래로 보이는 것처럼 연마재 입자의 주축의 각도에 기초한다. 동일한 축이 모든 샘플 이미지를 평가하는 데 사용되어야 한다. 각 입자의 배향은 -90도와 +90도 사이의 배향 각도로 정의된다. 그 다음 배향 각도는 배향 각도의 히스토크램을 생성하기 위해 배향 각도(x축) 대 빈도수(y축)의 플롯으로 그려진다. 히스토그램이 본질적으로 수평 프로파일을 갖는, 예컨대 주어진 임의 배향 각도에 대한 빈도수가 다른 임의 배향 각도에 대한 빈도수와 거의 동일한 경우, 히스토그램은 입자가 일반적으로 주 배향 모드를 갖지 않고 따라서 입자가 무작위 방향을 갖는다라는 것을 입증한다. 도 19는, 무작위 배향으로 연마재 입자를 포함한 연마재 물품의 일부 이미지를 포함한다.
본원의 특정 구현예가 무작위 배향으로 배열된 입자를 가질 수 있는 반면, 다른 구현예는 비 무작위 배향 또는 제어된 분포로 배열된 입자를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따라, 연마재 입자(702)는, 종축(780)에 수직이고 기판(701)의 폭을 정의하는 횡축(781)에 대해 제1 회전 배향을 갖는 제1 위치에서 뒤판(701) 위에 놓일 수 있다. 구체적으로, 연마재 입자(702)는, 횡축(781)에 평행한 횡축(784)과 연마재 입자(702) 치수 사이에서 제1 회전 각도로 정의된 소정의 회전 배향을 가질 수 있다. 특히, 치수에 대한 본원에서의 기준은, 위에서 아래로 보는 대로, 연마재 입자(702)의 중심점(721)을 통해 연장된 연마재 입자(702)의 이중분할 축(731)에 대한 기준일 수 있다. 또한, 소정의 회전 배향은, 중심점(721)을 통해 연장된 횡축(784)을 이용해 최소 각도(741)로서 정의될 수 있다. 도 7a에 나타낸 바와 같이, 연마재 입자(702)는 이중분할 축(731)과 횡축(784) 사이의 최소 각도(741)로서 정의된 소정의 회전 각도를 가질 수 있고, 여기서 상기 횡축은 횡축(781)과 평행하다. 횡축(781)은, 또한 뒤판(701)이 원형 또는 타원형 형상을 갖는 곳에서 반경 방향 축일 수 있다. 일 구현예에 따라, 횡축(784)에 대해 연마재 입자(702)의 회전 배향을 정의한 각도(741)는, 적어도 0도 및 90도 이하 사이의 범위 내의 임의 값일 수 있다.
도 7a에 추가로 나타낸 바와 같이, 뒤판(701) 위에 놓이고 소정의 회전 배향을 갖는 제2 위치에, 연마재 입자(703)가 있을 수 있다. 특히, 연마재 입자(703)의 소정 회전 배향은, 뒤판의 횡축(781)에 평행한 횡축(785)과, 연마재 입자(703)의 중심점(722)을 통해 연장된 연마재 입자(703)의 이중분할 축(732) 사이에서 최소 각도로서 특징을 가질 수 있다. 일 구현예에 따라, 회전 각도(708)는 적어도 0도 내지 90도의 범위 내의 임의 값일 수 있다.
일 구현예에 따라, 연마재 입자(702)는, 회전 각도(708)에 의해 정의된 대로 연마재 입자(703)의 소정의 회전 배향, 및 상이한, 회전 각도(741)에 의해 정의된 대로 소정의 회전 배향을 가질 수 있다. 특히, 연마재 입자(702 및 703)에 대한 회전 각도(741)와 회전 각도(708)의 차이는, 소정의 회전 배향 차이를 정의할 수 있다. 특정한 경우에서, 소정의 회전 배향 차이는 적어도 0도 및 90도 이하의 범위 내에서 임의의 값일 수 있다.
도 7b는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품의 일부를 상부도로 예시한 것을 포함한다. 나타낸 대로, 연마재 물품(700)은 뒤판(701) 상의 상이한 위치에서 배열된 복수의 연마재 입자를 포함할 수 있되, 연마재 입자(753)는 뒤판 상에서 입자의 무작위 분포를 정의한다. 또한, 연마재 입자(753)는 서로에 대해 무작위 회전 배향을 가져서, 연마재 입자(753)의 회전 배향은 무작위 방식으로 입자와 입자 사이에서 변한다. 일 양태에 따라, 연마재 입자의 무작위 회전 배향은, 그룹 내 하나의 연마재 입자의 회전 각도를 바로 인접한 임의 입자의 회전 배향을 예측하는 데 사용할 수 없도록 한다. 따라서, 무작위 회전 배향을 갖는 연마재 입자의 그룹은, 그들의 회전 각도에 관해 단거리(즉, 바로 인접한) 범위 또는 장거리 범위 규칙성이 결여된다. 본원의 구현예의 시스템과 공정을 사용하여 뒤판에 부착된 임의의 입자는, 서로에 대해 무작위 회전 배향을 가질 수 있음을 이해할 것이다.
본원의 구현예의 피코팅 연마재 물품은, 뒤판 상에 무작위 회전 배향을 갖는 연마재 입자의 총 함량(질량 또는 개수)의 적어도 대부분을 가질 수 있다. 또 다른 경우에서, 무작위 회전 배향을 갖는, 뒤판 상의 연마재 입자의 총 함량은, 무작위 회전 배향을 가질 수 있는 뒤판 상의 연마재 입자의 예컨대 적어도 60%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 99% 이상일 수 있다. 일 구현예에서, 뒤판 상의 연마재 입자 모두는 무작위 회전 배향을 갖는다.
도 8a는 일 구현예에 따라 뒤판 상의 연마재 입자를 측부도로 예시한 것을 포함한다. 본원의 구현예에 개시된 방법은, 연마재 입자의 특정 분포 및 배향을 갖는, 피코팅 연마재 물품의 형성을 용이하게 할 수 있다. 특히, 특정 이론에 구속되는 것을 원하지 않으면서, 본원에 개시된 공정의 투사 비율과 효율은 뒤판에 부착된 연마재 입자의 경사 각도의 개선된 제어를 용이하게 할 수 있음을 언급한다. 예를 들어, 일 양태에서, 본원의 구현예의 피코팅 연마재 물품은, 44도 내지 90 범위 내의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 적어도 87%, 그리고 44도 이하의 경사각으로 배향될 수 있는 연마재 입자의 13% 이하로 가질 수 있다. 또 다른 양태에 따라, 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 가지며, 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 가지며, 연마재 입자의 제3 부분(P3)은 0도 내지 44도 범위 내에서 경사각을 갖는 수평 배향을 갖고, 연마재 입자는 적어도 2.5의 일차 배향 값(P1/P2)을 가질 수 있도록, 피코팅 연마재를 형성할 수 있다. 그리고 또 다른 양태에 따라, 본원의 구현예의 피코팅 연마재 물품은, 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 갖는 연마재 입자의 제1 부분(P1), 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖는 연마재 입자의 제2 부분(P2), 및 0도 내지 44도 범위 내에서 경사각을 갖는 수평 배향을 갖는 연마재 입자의 제3 부분(P3)을 포함할 수 있되, 상기 연마재 입자는 적어도 4.0의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는다.
이들 특징을 잘 이해하기 위해, 도 8a는 다양한 배향의 세가지 연마재 입자의 측부도 예시를 제공한다. 본원의 구현예의 피코팅 연마재 물품은, 본원에 더 자세히 설명된 대로 도시된 배향에서 다양한 입자의 함량을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 제1 입자(802)는 뒤판(801) 표면에 대해 특정 경사각(804)으로 연장된 입자 축(803)을 가질 수 있다. 입자 축(803)은 제1 입자(802)의 종축에 평행할 수 있고, 이는 제1 입자(802)의 길이를 정의한다. 제1 입자(802)는 71도 내지 90도 범위 내의 경사각(804)을 갖는 수직 배향의 입자를 대표한다. 제2 입자(811)는 뒤판(801) 표면에 대해 특정 경사각(813)으로 연장된 입자 축(812)을 가질 수 있다. 입자 축(812)은 제2 입자(811)의 종축에 평행할 수 있고, 이는 제2 입자(811)의 길이를 정의한다. 제2 입자(811)는 44도 내지 71도 범위 내의 경사각(813)을 갖는 경사 배향의 입자를 대표한다. 제3 입자(821)는 뒤판(801) 표면에 대해 특정 경사각(823)으로 연장된 입자 축(822)을 가질 수 있다. 입자 축(822)은 제3 입자(821)의 종축에 평행할 수 있고, 이는 제3 입자(821)의 길이를 정의한다. 제3 입자(821)는 0도 내지 44도 범위 내(즉, 44도 이하)의 경사각(823)을 갖는 수평 배향의 입자를 대표한다. 제1, 제2, 및 제3 입자(802, 811, 및 821) 각각은 본원의 구현예에 설명된 대로 연마재 입자 또는 보조 입자일 수 있다.
도 8b는 일 구현예에 따라 특정 경사각을 갖는, 뒤판 상의 입자를 측부도로 예시한 것을 포함한다. 나타낸 대로, 입자(831)는 본원의 구현예에 설명된 대로 형상화된 연마재 입자일 수 있고, 도 11의 형상화된 연마재 입자와 유사하게 일반적인 세장형의 직사각형 형상을 갖는다. 입자(831)는, 도 11의 구현예에 설명된 대로 종축(836)을 가질 수 있다. 뒤판(833)은, 실질적으로 평평한 표면을 정의하고 뒤판(833)의 실질적으로 평평한 표면에 수직으로 연장된 축(834)을 가질 수 있다. 경사각(835)은, 입자(831)의 종축(836)에 평행하게 연장된 축(832)과 뒤판(833)의 평평한 표면 사이에서의 최소 각도이다. 특정 입자는 다양한 표면을 따라 종축을 가질 수 있고, 이는 다양한 경사각을 초래할 수 있다. 이러한 경우, 최대 각도를 정의하는 축이 경사각이다.
도 8c는 도 8b의 입자를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다. 특정 경우에서, 위에서 아래로의 도면은 경사 방향을 식별하기 위해 적절히 유리한 위치를 제공하고, 경사각을 측정하기에 적절할 수 있다.
도 8d는 일 구현예에 따라 특정 경사각을 갖는, 뒤판 상의 입자를 측부도로 예시한 것을 포함한다. 나타낸 바와 같이, 입자(841)는, 도 12b에 설명된 대로 종축(846)을 가질 수 있다. 입자(841)는 연마재 입자일 수 있고, 보다 구체적으로 비 형상화된 연마재 입자일 수 있다. 뒤판(843)은, 실질적으로 평평한 표면을 정의하고 뒤판(843)의 실질적으로 평평한 표면에 수직으로 연장된 축(844)을 가질 수 있다. 경사각(845)은, 뒤판(843)의 표면, 및 종축(846)에 평행하게 연장된 축(842) 사이의 최소 각도일 수 있다. 입자(841)는 몸체의 길이:폭에 기초하여 1.1:1 이상의 특정 종횡비를 가질 수 있다. 등방상 입자와 같은 특정 입자는 경사각을 갖지 않음을 이해할 것이다.
도 8e는 도 8d의 입자를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다. 위에서 아래로의 도면은 입자의 경사각을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 대로, 위에서 아래로의 도면은, 측부도가 최소 각도를 식별하는 것을 반드시 보장할 수 없기 때문에, 경사각을 평가하기 위해 최적 도면일 수 있다. 위에서 아래로의 도면과 측부도 예시는 경사각(845)을 식별하고 평가하기 위해 적절할 수 있다.
일 양태에서, 피코팅 연마재 물품은 복수의 연마재 입자를 포함할 수 있고, 여기서 연마재 입자의 경사각은 제어되고, 이는 피코팅 연마재의 개선된 성능을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 연마재 입자의 적어도 87%는 44도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향될 수 있다(즉, 이들 입자는 경사 배향과 수직 배향을 갖음). 추가 양태에서, 연마재 입자의 적어도 88%, 예컨대 적어도 89%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 91%, 또는 적어도 92%, 또는 적어도 93%, 또는 적어도 94%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 96%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99%는 44도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향될 수 있다. 또한 비제한적인 일 구현예에서, 연마재 입자의 99% 이하, 예컨대 98% 이하 또는 97% 이하는 44도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향될 수 있다. 연마재 물품은, 44도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 함량을 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 87% 내지 99%, 또는 적어도 90% 내지 99% 이하, 또는 심지어 적어도 93% 내지 99% 이하의 범위로 포함하여 가질 수 있음을 이해할 것이다.
다른 양태에서, 피코팅 연마재 물품은, 수평 배향으로 연마재 입자를 소량의 함량으로 갖는 복수의 연마재 입자를 포함하도록 형성될 수 있고, 이는 피코팅 연마재의 개선된 성능을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 대표적인 피코팅 연마재 물품은, 44도 이하의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 13% 이하, 예컨대 44도 이하의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 12% 이하, 또는 11% 이하, 또는 10% 이하, 또는 9% 이하, 또는 8% 이하, 또는 7% 이하, 또는 6% 이하, 또는 5% 이하, 또는 4% 이하, 또는 3% 이하, 또는 2% 이하, 또는 심지어 1% 이하를 가질 수 있다. 비 제한적인 일 구현예에서, 연마재 입자의 적어도 1%, 예컨대 적어도 2%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 4%, 또는 적어도 5%는 44도 이하의 경사각으로 배향될 수 있다. 피코팅 연마재는, 44도 이하의 경사각을 갖고 수평 배향으로 배향된 연마재 입자의 함량을 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 1% 및 13% 이하, 또는 적어도 1% 및 10% 이하, 또는 심지어 적어도 1% 및 8% 이하의 범위로 포함하여 가질 수 있음을 이해할 것이다.
또 다른 양태에서, 대표적인 피코팅 연마재 물품은, 44도 내지 71도의 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향으로 특정 함량의 연마재 입자를 갖는 복수의 연마재 입자를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 피코팅 연마재 물품은, 44도 내지 71도의 범위 내에서의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 25% 이하, 예컨대 24% 이하, 또는 23% 이하, 또는 22% 이하, 또는 21% 이하, 또는 20% 이하, 또는 19% 이하, 또는 18% 이하, 또는 17% 이하, 또는 16% 이하, 또는 15% 이하, 또는 14% 이하, 또는 13% 이하, 또는 12% 이하, 또는 11% 이하, 또는 10% 이하, 또는 9% 이하, 또는 8% 이하, 또는 5% 이하, 또는 2% 이하를 가질 수 있다. 비 제한적인 일 구현예에서, 연마재 입자의 적어도 1%, 예컨대 적어도 2%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 4%, 또는 적어도 5%, 또는 적어도 8%, 또는 적어도 10%는 44도 내지 71도의 경사각으로 배향될 수 있다. 피코팅 연마재는, 44도 내지 71도의 범위 내에서 경사각을 갖고 경사 배향으로 배향된 연마재 입자의 함량을 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 1% 내지 25% 이하, 또는 적어도 1% 내지 20% 이하, 또는 심지어 적어도 1% 내지 12% 이하의 범위로 포함하여 가질 수 있음을 이해할 것이다.
또 다른 양태에서, 피코팅 연마재 물품은, 71도 내지 90도의 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향으로 특정 함량의 연마재 입자를 갖는 복수의 연마재 입자를 포함할 수 있고, 이는 피코팅 연마재의 개선된 성능을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 피코팅 연마재 물품은, 71도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 적어도 60%, 예컨대 71도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 적어도 62%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 67%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 72%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 77%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 82%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 87%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 92%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 97%를 가질 수 있다. 비 제한적인 일 구현예에서, 수직 배향을 갖는 입자 개수는, 71도 내지 90도의 범위 내에서 경사각을 갖는 연마재 입자의, 예컨대 99% 이하, 또는 98% 이하, 또는 97% 이하, 또는 심지어 95% 이하로 제한될 수 있다. 71도 내지 90도의 범위 내에서 경사각으로 수직 배향을 갖는 연마재 입자의 백분율을, 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 60% 내지 99% 이하, 또는 적어도 65% 내지 99% 이하, 또는 적어도 70% 내지 99% 이하, 또는 적어도 82% 내지 99% 이하를 포함하는 범위 내에서 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
본원에 언급된 대로, 일 구현예에서 피코팅 연마재 물품은 복수의 연마재 입자를 포함할 수 있고, 연마재 입자는, 71도 내지 90도의 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향의 제1 부분(P1), 44도 내지 71도의 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향의 제2 부분(P2), 및 0도 내지 44도의 범위 내에서 경사각을 갖는 수평 배향의 제3 부분(P3)을 가질 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 부분을 포함할 수 있는 피코팅 연마재에 대해 본원에서의 기준은, 입자 백분율이 0% 이상으로 언급되지 않는 한 상기 부분 중 적어도 하나가 존재해야 하는 것은 아니다. 본원에서 구현예의 일부 연마재 물품은, 제2 부분 또는 제3 부분으로 연마재 입자의 0%를 가질 수 있다.
특정한 일 양태에서, 연마재 입자는 적어도 2.5의 일차 배향 값(P1/P2)을 가질 수 있되, P1은 수직 배향을 갖는 연마재 입자의 개수를 나타내고 P2는 경사 배향을 갖는 연마재 입자의 개수를 나타낸다. P1, P2, 및 P3에 대해 생성된 개수는, 통계적으로 관련된 데이터 세트를 생성하도록 충분한 샘플링 크기를 포함한 피코팅 연마재에 대해 적어도 세 개의 상이한 무작위 샘플링 부위로부터 만들어져야 한다. 배향을 측정하는 방법에 대한 추가 상세 내용은 아래에 제공된다. P1, P2, 및 P3에 대한 값은 평균화되고, 평균값은 본원에 설명된 대로 일차, 이차, 및 삼차 배향 값을 계산하기 위해 사용된다. 일 구현예에 따라, 피코팅 연마재는, 적어도 2.6, 또는 적어도 2.7, 또는 적어도 2.8, 또는 적어도 2.9, 또는 적어도 3.0, 또는 적어도 3.1, 또는 적어도 3.2, 또는 적어도 3.3, 또는 적어도 3.5, 또는 적어도 3.6, 또는 적어도 5, 또는 적어도 10, 또는 적어도 20, 또는 적어도 30, 또는 적어도 40, 또는 적어도 50, 또는 적어도 60, 또는 적어도 70, 또는 적어도 80, 또는 적어도 90, 또는 적어도 99의 일차 배향 값(P1/P2)을 가질 수 있다. 적어도 또 하나의 비제한적인 구현예에서, 피코팅 연마재는 100 이하, 예컨대 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 50 이하, 또는 30 이하, 또는 20 이하, 또는 10 이하, 또는 9 이하, 또는 8 이하, 또는 7 이하, 또는 6 이하, 또는 5 이하, 또는 4 이하의 일차 배향 값(P1/P2)을 가질 수 있다. 비제한적 일 구현예에서, 일차 배향 값은, 적어도 2.5 및 100 이하, 또는 적어도 2.7 및 20 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 3 및 10 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 3 및 7 이하의 범위 내를 포함하나 이에 제한되지 않는, 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 백분율을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
본원에 언급된 대로, 피코팅 연마재 물품은 복수의 연마재 입자를 포함할 수 있고, 연마재 입자는 적어도 4.0의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는다. 일 구현예에 따라, 피코팅 연마재는, 적어도 4.5, 또는 적어도 5, 또는 적어도 6, 또는 적어도 6.5, 또는 적어도 7, 또는 적어도 7.5, 또는 적어도 8, 또는 적어도 8.5, 또는 적어도 9, 또는 적어도 9.5, 또는 적어도 10, 또는 적어도 11, 또는 적어도 11.5, 또는 적어도 12, 또는 적어도 12.5, 또는 적어도 13, 또는 적어도 20, 또는 적어도 30, 또는 적어도 40, 또는 적어도 50, 또는 적어도 60, 또는 적어도 70, 또는 적어도 80, 또는 적어도 90, 또는 적어도 99의 삼차 배향 값(P1/P3)을 정의한 연마재 입자를 가질 수 있다. 비제한적인 일 구현예에서, 연마재 입자는 100 이하, 또는 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 60 이하, 또는 50 이하, 또는 40 이하, 또는 30 이하, 또는 20 이하, 또는 18 이하, 또는 15 이하, 또는 14 이하, 또는 13 이하, 또는 12 이하, 또는 11 이하의 삼차 배향 값(P1/P3)을 가질 수 있다. 삼차 배향 값(P1/P3)은, 적어도 1.6 및 100 이하, 또는 적어도 2 및 99 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 10 및 99 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 70 및 90 이하의 범위 내를 포함하나 이에 제한되지 않는, 상기 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
다른 하나의 양태에서, 피코팅 연마재 물품의 연마재 입자는, 적어도 1.5의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 가질 수 있다. 예를 들어, 연마재 입자는, 적어도 1.6, 또는 적어도 1.7, 또는 적어도 1.8, 또는 적어도 1.9, 또는 적어도 2.0, 또는 적어도 2.1, 또는 적어도 2.2, 또는 적어도 2.3, 또는 적어도 2.4, 또는 적어도 2.5, 또는 적어도 2.6, 또는 적어도 2.7, 또는 적어도 2.8, 또는 적어도 2.9, 또는 적어도 3.0, 또는 적어도 3.2, 또는 적어도 3.5, 또는 적어도 3.7, 또는 적어도 4.0, 또는 적어도 4.2, 또는 적어도 4.5, 또는 적어도 4.7, 또는 적어도 5.0, 또는 적어도 5.2, 또는 적어도 5.5, 또는 적어도 5.7, 또는 적어도 6.0. 또는 적어도 10, 또는 적어도 20, 또는 적어도 30, 또는 적어도 40, 또는 적어도 50, 또는 적어도 60, 또는 적어도 70, 또는 적어도 80, 또는 적어도 90, 또는 적어도 99의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 가질 수 있다. 비제한적인 일 구현예에 따라, 피코팅 연마재는 100 이하, 예컨대 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 60 이하, 또는 50 이하, 또는 40 이하, 또는 30 이하, 또는 20 이하, 또는 10 이하, 또는 8 이하, 또는 6 이하의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 가질 수 있다. 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))은, 적어도 1.5 및 100 이하, 또는 적어도 2 및 99 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 2.5 및 50 이하의 범위 내에서, 또는 적어도 2.55 및 10 이하의 범위 내를 포함하나 이에 제한되지 않는, 위에 언급된 최소 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
전술한 내용은 피코팅 연마재에 대해 연마재 입자의 다양한 배향을 언급했다. 이러한 배향 특징은 보조 결정립에 동일하게 적용됨을 알아야 한다. 따라서, 일 구현예에 따라 피코팅 연마재 물품은 본원에 설명된 배향 특징 중 하나 이상을 갖는 보조 입자의 유형을 하나 이상 포함할 수 있다. 보조 입자는, 입자 크기, 2차원 형상, 3차원 형상, 조성, 경도, 인성, 마손도, 밀도, 결정립 크기, 응집 상태, 또는 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 특징에 기초하여, 연마재 입자와 상이할 수 있다. 일 구현예에서, 보조 입자는, 연마재 입자의 경도 미만인 경도를 갖는 희석 입자를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 보조 입자는 무작위 형상의 연마재 입자일 수 있다.
비제한적인 일 구현예에서, 피코팅 연마재 물품은 적어도 1.1:1의 종횡비(l:w)를 갖는 보조 입자를 포함할 수 있고, 적어도 보조 입자의 일부는 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 가질 수 있다. 보조 입자의 배향을 제어하면, 피코팅 연마재 물품의 개선된 성능을 용이하게 할 수 있다. 특정 경우에서, 피코팅 연마재 물품은, 71도 내지 90도 범위 내에서의 경사각으로 배향된 보조 입자의 적어도 5%, 예컨대 85도 내지 90도의 경사각을 갖는 보조 입자의 적어도 10%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 35%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 99%를 가질 수 있다. 비제한적인 일 구현예에서, 수직 배향을 갖는 보조 입자의 개수는 99% 이하, 예컨대 95%, 또는 90%, 또는 85%, 또는 80%, 또는 75%, 또는 70%, 또는 65%, 또는 60%, 또는 55%, 또는 50%, 또는 45%, 또는 40%, 또는 35%, 또는 30%, 또는 25%, 또는 20%, 또는 15%, 또는 10%, 또는 5%일 수 있다. 71도 내지 90도의 범위 내에서 경사각으로 수직 배향을 갖는 보조 입자의 백분율은 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 10% 내지 99% 이하, 또는 적어도 50% 내지 99% 이하, 또는 심지어 적어도 80% 내지 99% 이하를 포함하는 범위를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
다른 구현예에서, 보조 입자의 적어도 5%. 예컨대 적어도 10%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%는 44도 내지 90도 범위 내에서 경사각으로 배향될 수 있다. 비제한적인 일 구현예에서, 44도 내지 90도의 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 및 경사 배향을 갖는 보조 입자의 개수는, 99% 이하, 예컨대 95% 이하, 또는 90% 이하, 또는 85% 이하, 또는 80% 이하, 또는 75% 이하, 또는 70% 이하, 또는 65% 이하, 또는 60% 이하, 또는 55% 이하, 또는 50% 이하, 또는 45% 이하, 또는 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하, 또는 25% 이하, 또는 20% 이하, 또는 15% 이하, 또는 10% 이하, 또는 5% 이하일 수 있다. 44도 내지 90도의 범위 내에서 경사각을 갖는 보조 입자의 백분율은 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 10% 및 99% 이하, 또는 적어도 50% 및 99% 이하, 또는 심지어 적어도 80% 및 99% 이하를 포함하는 범위를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
다른 하나의 양태에 따라, 보조 입자의 적어도 5%. 예컨대 적어도 10%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%는 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각으로 배향될 수 있다. 비제한적인 일 구현예에서, 44도 내지 71도의 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖는 보조 입자의 개수는, 99% 이하, 예컨대 95% 이하, 또는 90% 이하, 또는 85% 이하, 또는 80% 이하, 또는 75% 이하, 또는 70% 이하, 또는 65% 이하, 또는 60% 이하, 또는 55% 이하, 또는 50% 이하, 또는 45% 이하, 또는 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하, 또는 25% 이하, 또는 20% 이하, 또는 15% 이하, 또는 10% 이하, 또는 5% 이하일 수 있다. 44도 내지 71도의 범위 내에서 경사각을 갖는 보조 입자의 백분율은, 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 10% 및 99% 이하, 또는 적어도 50% 내지 99% 이하, 또는 심지어 적어도 80% 및 99% 이하를 포함하는 범위를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
일 구현예에서, 보조 입자의 50% 이하, 예컨대 45% 이하, 또는 40% 이하, 또는 35% 이하, 또는 30% 이하, 또는 25% 이하, 또는 20% 이하, 또는 15% 이하, 또는 12% 이하, 또는 10% 이하, 또는 8% 이하, 또는 6% 이하, 또는 4% 이하, 또는 2% 이하, 또는 1% 이하는 44도 이하의 경사각으로 배향될 수 있다. 비제한적인 일 구현예에서, 44도 이하의 경사각의 수평 배향을 갖는 보조 입자의 함량은, 적어도 1%, 또는 적어도 2%, 또는 적어도 5%, 또는 적어도 8%, 또는 적어도 10%, 또는 적어도 12%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%일 수 있다. 44도 이하의 경사각을 갖는 보조 입자의 백분율은, 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 값의 범위 내에서, 예를 들어 적어도 1% 및 50% 이하, 또는 적어도 1% 내지 40% 이하, 또는 심지어 적어도 80% 및 99% 이하를 포함하는 범위를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
본원의 다양한 구현예는, 다양한 배향을 갖는 입자(연마재 입자 및/또는 보조 입자)의 백분율 범위를 설명한다. 구현예가 입자를 백분율로 설명하는 동안, 주어진 물품에 대해 입자의 총 백분율은 100%를 초과하지 않음을 이해할 것이다. 즉, 예를 들어, 구현예는, 44도 내지 90 범위 내의 경사각으로 배향된 연마재 입자의 적어도 87%, 그리고 44도 이하의 경사각으로 배향될 수 있는 연마재 입자의 13% 이하로 갖는 연마재 물품을 설명한다. 모든 배향에 대해 입자의 총 백분율은 100%를 초과하지 않음을 이해할 것이다.
도 9는 일 구현예에 따라 피코팅 연마재의 이미지를 포함한다. 입자의 경사각을 측정하는 과정은 다음 과정을 포함할 수 있다. 피코팅 연마재 물품 샘플을 수득하고 입자가 분명하게 보일 수 있도록 보장하기 위해 세정한다. 만약 피코팅 연마재 물품이 입자 위에 놓인 층(예, 사이즈 코팅, 슈퍼 사이즈 코팅 등)을 포함하는 경우, 부드러운 샌드블라스팅 작업을 수행하여 위에 놓인 층을 선택적으로 제거하고 아래에 놓인 연마재 입자를 노출시킬 수 있다. 입자가 손상을 입지 않거나 이동되지 않도록 보장하기 위해, 샌드블라스팅 작업 중에 주의해야 한다. 위에 놓인 층만을 제거하고 아래에 놓인 입자는 손상되지 않거나 변경되지 않도록 보장하기 위해, 선택적 제거 작업은 단계별로 수행할 수 있다.
위에 놓인 층을 선택적으로 제거하고 입자를 노출시킨 다음, 연마재 물품 표면을 위에서 아래로 찍은 이미지를 취한다. 대표적인 이미지가 도 17 내지 도 19에 제공되며, 해상도가 338 픽셀/cm인 Cannon Powershot S110 카메라를 사용하여 수득하였다. 이들 이미지로부터, 각 입자에 대한 타원형 맞춤의 이심률을 계산하였다. 이심률은 이미지 내의 입자 각각에 대해 경사각과 수직 배향을 분석하기 위해 사용된다. 이 과정은 각 샘플에 대해 최소 세 번으로 완료된다. 각각의 이미지는, 통계적 관련 샘플 세트를 얻기 위해 연마재 물품의 무작위 선택 부분으로부터 취한다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 위에서 아래로 본 대로 입자에 대한 타원 맞춤의 이심률은, 뒤판 상의 입자의 수직 배향을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 이심률이 증가할수록, 입자는 위에서 아래로 거의 보이지 않는다 따라서, 이심률이 커질수록 입자는 측면 중 하나로 더 많이 서 있고, 주 표면의 대부분이 보이는 낮은 이심률의 입자와 비교하면 수직 배향이다. 이심률은 E=c/(2a)로 계산되고, 여기서 E는 이심률, c는 타원 초점 사이의 거리이고, 2a는 타원 장축의 길이이다. 이심률이 0인 경우는 원이고, 이심률이 1인 경우는 선이다. 주어진 입자에 대한 이심률 값에 기초하여, 뒤판에 대한 각각의 입자에 있어서, 이심률을 경사각(ß)에 상호 연관시킬 수 있다. 44도 이하의 경사각은 수평 배향을 갖는 입자에 대응하고, 45도 내지 71도 이하의 경사각은 경사 배향을 갖는 입자에 대응하고, 71도 내지 90도의 경사각은 수직 배향을 갖는 입자에 대응한다.
샘플의 원래 그레이스케일 이미지는, Mathwork사로부터 이용 가능한 MATLAB 소프트웨어 프로그램에서 Otsu 함수를 사용하여 흑백 이미지를 만들기 위한 임계치 이미지이다. 도 17의 임계치 이미지의 예시로서 도 21을 참조하기 바란다. ImageJ로부터 이용 가능한 이미지 분석을 사용하여, 임계치 이미지는 원래 그레이스케일 이미지와 적층되고 입자와 연관된 각각의 흑색 부위를 검사하여 개별 입자가 적당히 식별되고 두 개 이상의 입자의 응집체가 임계 이미지에서 단일 객체로서 조합되지 않도록 보장한다. 임계치 이미지가 응집체를 포함하는 경우, 임계치 이미지는 하나 이상의 백색 선을 그려서 응집체를 별개 입자로 분리함으로써, ImageJ에서 변경된다. 그레이스케일 이미지는 필요한 경우 임계치 이미지를 가장 잘 변경하는 방법에 대한 안내를 제공한다.
임계치 이미지를 검토하고 변경한 이후, 임계치 이미지는 MATLAB 프로그램에서의 "regionprops" 기능을 사용하여 분석된다. "regionprops"기능은 각 입자에 대해 타원형 이심률과 주어진 픽셀 영역을 계산한다. 350 픽셀 이하의 영역을 갖는 이들 입자는 완전히 보이지 않는 입자의 점으로 나타나고, 이들 입자는 수직으로 가정한다. 350 픽셀 이상의 영역을 갖는 모든 입자에 대해서, 이심률은 각각의 입자에 대해 경사각을 분석하기 위해 사용된다. 결과는 수평 배향, 경사 배향, 및 수직 배향의 입자 개수를 결정하기 위해 편집되고 평가된다. 전술한 내용에 개시된 방법은 입자의 형상 정확성에 대해 부분적으로 기초한다. 형상 변화가 덜 하고 높은 형상 정확성을 갖는 이들 입자(예, 형상화된 연마재 입자 또는 CTAP)의 경우, 이심률로부터 경사각을 평가하기 위한 알고리즘은 비교적 쉬울 수 있다. 입자별 형상의 큰 변화를 갖는 입자의 경우, 당업자는 측정된 이심률에 기초하여 입자의 경사각을 계산하는 알고리즘에 조정하기 적합함을 발견할 수 있다. 또한, 입자의 특정 유형, 예컨대 구형 입자는 경사각을 가질 수 없고, 따라서 전술한 내용의 방법은 적용 불가하다.
본원의 구현예는, 연마재 입자, 보조 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 입자를 참조했다. 다양한 유형의 연마재 입자 및/또는 보조 입자를 본원의 구현예에 설명된 연마재 물품 및 시스템과 함께 사용할 수 있다. 도 10a는 일 구현예에 따라 형상을 갖는 연마재 입자의 사시도로 예시한 것을 포함한다. 형상을 갖는 연마재 입자(1000)는, 주 표면(1002), 주 표면(1003), 및 주 표면(1002 및 1003) 사이에 연장된 측부 표면(1004)을 포함한 몸체(1001)를 포함할 수 있다. 도 10a에 나타낸 바와 같이, 형상을 갖는 연마재 입자(1000)의 몸체(1001)는 얇게 형상화된 몸체일 수 있고, 주 표면(1002 및 1003)은 측부 표면(1004)보다 더 넓다. 또한, 몸체(1001)는 주 표면(1002 또는 1003) 상의 꼭지점에서 밑변으로 중심점(1050)을 통해 연장되는 종축(1010)을 포함할 수 있다. 종축(1010)은 주 표면(1002)의 중심점(1050)을 통해 주 표면을 따라 몸체의 가장 긴 치수를 정의할 수 있다.
특정 입자에서, 몸체의 주 표면 중심점이 명백하지 않는 경우, 주 표면을 위에서 아래로 보고, 가장 근접하게 맞춤된 원을 주 표면의 2차원 형상 주위에 그려서 주 표면의 중심점으로서 원의 중심을 사용할 수 있다. 도 10b는 도 10a의 형상을 갖는 연마재 입자를 위에서 아래로 예시한 것을 포함한다. 특히, 몸체(1001)는 삼각형 2차원 형상을 갖는 주 표면(1002)을 포함한다. 원(1060)은 주 표면(1002) 상의 중심점(1050) 위치를 쉽게 찾기 위해 삼각형 형상 주위에 그려지고 있다.
다시 도 10a를 참조하면, 몸체(1001)는, 동일한 주 표면(1002) 상에 종축(1010)에 일반적으로 수직 연장되는, 몸체(1001)의 폭을 정의하는 횡축(1011)을 추가로 포함할 수 있다. 마지막으로, 나타낸 바와 같이, 몸체(1001)는 수직축(1012)을 포함할 수 있고, 이는 얇게 형상화된 몸체의 맥락에서 몸체(1001)의 높이(또는 두께)를 정의할 수 있다. 얇게 형상을 갖는 몸체의 경우, 종축(1010)의 길이는 수직축(1012)보다 더 크다. 나타낸 바와 같이, 두께(1012)는 주 표면(1002 및 1003) 사이에서 측부 표면(1004)을 따라 연장되고, 종축(1010)과 횡축(1011)에 의해 정의된 평면에 수직일 수 있다. 연마재 입자의 길이, 폭, 및 높이에 대한 본원에서의 기준은, 예를 들어 고정된 연마재 물품에 부착된 연마재 입자의 그룹을 포함한, 더 큰 그룹의 연마재 입자의 적절한 샘플링 크기로부터 취한 평균값에 대한 기준일 수 있음을 이해해야 할 것이다.
얇게 형상화된 연마재 입자를 포함한 본원에서의 구현예의 형상화된 연마재 입자는, 길이가 폭 이상일 수 있는, 길이:폭의 일차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 몸체(1001)의 길이는 높이 이상일 수 있다. 마지막으로, 몸체(1001)의 폭은 높이 이상일 수 있다. 일 구현예에 따라, 길이:폭의 일차 종횡비는 적어도 1:1, 예컨대 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 6:1, 또는 심지어 적어도 10:1일 수 있다. 비제한적인 다른 구현예에서, 형상을 갖는 연마재 입자의 몸체(1001)는 100:1 이하, 50:1 이하, 10:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 2:1 이하, 또는 심지어 1:1 이하의 길이:폭의 일차 종횡비를 가질 수 있다. 몸체(1001)의 일차 종횡비는 전술한 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함한 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
그러나, 특정 다른 구현예에서, 폭은 길이보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 몸체(1001)가 등변 삼각형인 이들 구현예에서, 폭은 길이보다 더 클 수 있다. 이런 구현예에서, 길이:폭의 일차 종횡비는 적어도 1:1.1, 또는 적어도 1:1.2, 또는 적어도 1:1.3, 또는 적어도 1:1.5, 또는 적어도 1:1.8, 또는 적어도 1:2, 또는 적어도 1:2.5, 또는 적어도 1:3, 또는 적어도 1:4, 또는 적어도 1:5, 또는 또는 적어도 1:10일 수 있다. 또한 비제한적인 일 구현예에서, 일차 종횡비 길이:폭은 1:100 이하, 또는 1:50 이하, 또는 1:25 이하, 또는 1:10 이하, 또는 5:1 이하, 또는 3:1 이하일 수 있다. 몸체(1001)의 일차 종횡비는 전술한 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함한 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 몸체(1001)는 적어도 1:1, 예컨대 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 심지어 적어도 10:1의 폭:높이의 이차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 비제한적인 다른 구현예에서, 몸체(1001)의 이차 종횡비 폭:높이는 100:1 이하, 예컨대 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 또는 심지어 2:1 이하일 수 있다. 폭:높이의 이차 종횡비는, 전술한 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함한 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 몸체(1001)는, 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 심지어 적어도 10:1일 수 있는 길이:높이의 삼차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 비제한적인 다른 구현예에서, 몸체(1001)의 삼차 종횡비 길이:높이는 100:1 이하, 예컨대 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하일 수 있다. 몸체(1001)의 삼차 종횡비는 전술한 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
형상을 갖는 연마재 입자를 포함한 본원에서의 구현예의 연마재 입자는, 결정질 재료, 보다 구체적으로 다결정질 재료를 포함할 수 있다. 특히 다결정질 재료는 연마재 결정립을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 예를 들어 형상을 갖는 연마재 입자를 포함한, 연마재 입자의 몸체는 본질적으로 바인더와 같은 유기 재료가 없을 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 연마재 입자는 본질적으로 다결정질 재료로 이루어질 수 있다. 다른 하나의 구현예에서, 연마재 입자, 예컨대 형상을 갖는 연마재 입자는 실란이 없을 수 있고, 특히 실란 코팅을 갖지 않을 수 있다.
연마재 입자는 질화물, 산화물, 탄화물, 붕소화물, 산질화물, 산붕화물, 다이아몬드, 탄소 함유 재료, 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는 특정 재료로 만들어질 수 있다. 특정한 경우, 연마재 입자는 산화물 화합물 또는 착화합물, 예컨대 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 이트륨 산화물, 크롬 산화물, 스트론튬 산화물, 실리콘 산화물, 마그네슘 산화물, 희토류 산화물, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
특정 일 구현예에서, 연마재 입자는 대부분 알루미나 함량을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 연마재 입자는 적어도 80 wt% 알루미나, 예컨대 적어도 90 wt% 알루미나, 적어도 91 wt% 알루미나, 적어도 92 wt% 알루미나, 적어도 93 wt% 알루미나, 적어도 94 wt% 알루미나, 적어도 95 wt% 알루미나, 적어도 96 wt% 알루미나, 또는 심지어 적어도 97 wt% 알루미나를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 특정 구현예에서, 연마재 입자는 99.5 wt% 이하의 알루미나, 예컨대 99 wt% 이하의 알루미나, 98.5 wt% 이하의 알루미나, 97.5 wt% 이하의 알루미나, 97 wt% 이하의 알루미나, 96 wt% 이하의 알루미나, 또는 심지어 94 wt% 이하의 알루미나를 포함할 수 있다. 본원에서의 구현예의 연마재 입자는 전술한 최소와 최대 백분율의 임의의 값을 포함하는 범위 내에서 알루미나 함량을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 특정한 경우에서, 형상을 갖는 연마재 입자는 씨딩된 졸-겔로부터 형성될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 연마재 입자는 본원에 설명된 대로 알루미나와 특정 도펀트 재료로 본질적으로 이루어질 수 있다.
본원에서의 구현예의 연마재 입자는 특히 밀도가 큰 몸체를 포함할 수 있고, 이는 연마재 물품으로서 사용하기에 적절할 수 있다. 예를 들어, 연마재 입자는 적어도 95%의 이론적 밀도, 예컨대 적어도 96%의 이론적 밀도, 적어도 97%의 이론적 밀도, 적어도 98%의 이론적 밀도, 적어도 99%의 이론적 밀도를 갖는 몸체를 가질 수 있다.
연마재 입자의 몸체 내에 포함된 연마재 결정립(즉, 미세 결정립)은, 일반적으로 약 100 마이크론 이하인 평균 결정립 크기(즉, 평균 결정 크기)를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 평균 결정립 크기는, 예컨대 약 80 마이크론 이하, 또는 50 마이크론 이하, 또는 30 마이크론 이하, 또는 20 마이크론 이하, 또는 10 마이크론 이하, 또는 6 마이크론 이하, 또는 5 마이크론 이하, 또는 4 마이크론 이하, 또는 3.5 마이크론 이하, 또는 3 마이크론 이하, 또는 2.5 마이크론 이하, 또는 2 마이크론 이하, 또는 1.5 마이크론 이하, 또는 1 마이크론 이하, 또는 0.8 마이크론 이하, 또는 0.6 마이크론 이하, 또는 0.5 마이크론 이하, 또는 0.4 마이크론 이하, 또는 0.3 마이크론 이하, 또는 심지어 0.2 마이크론 이하일 수 있다. 또한, 연마재 입자의 몸체 내에 포함된 연마재 결정립의 평균 결정립 크기는, 적어도 약 0.01 마이크론, 예컨대 적어도 약 0.05 마이크론, 또는 적어도 약 0.06 마이크론, 또는 적어도 약 0.07 마이크론, 또는 적어도 약 0.08 마이크론, 또는 적어도 약 0.09 마이크론, 또는 적어도 약 0.1 마이크론, 또는 적어도 약 0.12 마이크론, 또는 적어도 약 0.15 마이크론, 또는 적어도 약 0.17 마이크론, 또는 적어도 약 0.2 마이크론, 또는 심지어 적어도 약 0.3 마이크론일 수 있다. 연마재 입자는 전술한 최소와 최대값의 임의의 값 사이의 범위 내에서 평균 결정립 크기(즉, 평균 결정 크기)를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
평균 결정립 크기(즉, 평균 결정 크기)는, 주사 전자 현미경(SEM) 광학 사진을 사용하여 보정되지 않은 절편값에 기초하여 측정될 수 있다. 연마재 결정립 샘플은 에폭시 레진에 베이크라이트 장착부를 만들어 제조된 다음, Struers Tegramin 30 폴리싱 유닛을 사용하여 다이아몬드 폴리싱 슬러리로 폴리싱된다. 폴리싱 이후, 에폭시는 핫 플레이트 상에서 가열된 다음, 폴리싱 표면은 소결 온도 아래 150°C에서 5분 동안 써멀 에칭된다. 개별 결정립(5 내지 10 그리트)은 SEM 장착부 상에 장착된 다음 SEM 준비를 위해 금으로 코팅된다. 세 개의 개별 연마재 입자의 SEM 사진을 거의 50,000X 배율로 찍은 다음 보정되지 않은 결정립 크기가 다음 단계를 사용하여 계산된다: 1) 사진 하부에서의 블랙 데이터 밴드를 제외하고, 결정 구조 사진의 한쪽 모서리에서 대향하는 모서리까지 대각선을 그린다 2) 대각선 길이를 L1 및 L2로 거의 0.1 센티미터까지 측정한다 3) 각 대각선에 의해 교차된 결정립계(즉, 결정립계 교차점 I1 및 I2)의 수를 세고, 각각의 대각선에 대해 이 수치를 기록한다 4) 각각의 광학 사진 또는 촬영 스크린의 하부에 있는 마이크론 막대(즉, "막대 길이")의 길이를 (센티미터로) 측정함으로써 계산된 막대 수치를 결정한다 5) 대각선 길의 합을 얻기 위해 광학 사진 상에 그려진 대각선의 총 센티미터를 더한다(L1+L2) 6) 결정립계 교차점의 합을 얻기 위해 두 대각선에 대한 결정립계 교차점의 수를 더한다(I1+I2) 7) 센티미터로 된 대각선 길이 합(L1+L2)을 결정립계 교차점의 합(I1+I2)으로 나누고, 이 수치에 계산된 막대 수치를 곱한다. 이 과정은 평균 결정립 크기를 얻기 위해, 무작위로 선택된 세 개의 상이한 샘플에 대해 적어도 세 번 상이하게 완료된다.
특정 구현예에 따라, 특정 연마재 입자는, 연마재 입자의 몸체 내에 적어도 두 개의 다른 유형의 결정립을 포함한 복합 제품일 수 있다. 상이한 유형의 결정립은 서로에 대해 상이한 조성을 갖는 결정립임을 이해할 것이다. 예를 들어, 연마재 입자의 몸체는, 적어도 두 개의 상이한 유형의 결정립을 포함하도록 형성될 수 있고, 여기서 두 개의 상이한 유형의 결정립은 질화물, 산화물, 탄화물, 붕소화물, 산질화물, 산붕화물, 다이아몬드, 및 이들의 조합일 수 있다.
일 구현예에 따라, 연마재 입자는, 적어도 약 100 마이크론의 최대 수치(즉, 길이)에 의해 측정된 바와 같은 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 사실상, 연마재 입자는 적어도 약 150 마이크론, 예컨대 적어도 약 200 마이크론, 적어도 약 300 마이크론, 적어도 약 400 마이크론, 적어도 약 500 마이크론, 적어도 약 600 마이크론, 적어도 약 700 마이크론, 적어도 약 800 마이크론, 또는 심지어 적어도 약 900 마이크론의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 또한, 본원에서의 구현예의 연마재 입자는 약 5 mm 이하, 예컨대 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 또는 심지어 약 1.5 mm 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 연마재 입자는 전술한 최소와 최대값 중 임의의 값 사이의 범위 내에서 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
도 10a는 상부의 주 표면(1002) 또는 주 표면(1003)의 평면에 의해 정의된 대로 2차원 형상을 갖는 형상화된 연마재 입자의 예시를 포함하고, 일반적으로 2차원 삼각형 형상을 갖는다. 본원에서의 구현예의 형상을 갖는 연마재 입자는 제한되지 않고, 다른 2차원 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원에서의 구현예의 형상을 갖는 연마재 입자는, 다각형, 정다각형, 불규칙 다각형, 활형 또는 만곡형 변 또는 변의 일부를 포함한 불규칙 다각형, 타원, 숫자, 그리스 알파벳, 라틴 알파벳, 러시아 알파벳, 한자, 다각형 형상의 조합을 갖는 복합 형상, 중심 부위와 중심 부위로부터 연장된 복수의 팔(예, 적어도 세 개의 팔)을 포함한 형상(예, 별 형상), 및 이들의 조합을 포함한 형상의 군으로부터 몸체의 주 표면에 의해 정의된 2차원 형상을 갖는 입자를 포함할 수 있다. 특정한 다각형 형상은, 직사각형, 사다리꼴, 평행사변형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형, 십각형, 및 이들의 임의 조합을 포함한다. 다른 경우에, 형상화된 연마재 입자를 최종적으로 형성하면, 2차원 형상, 예컨대 불규칙 사변형, 불규칙 사각형, 불규칙 사다리꼴, 불규칙 오각형, 불규칙 육각형, 불규칙 칠각형, 불규칙 팔각형, 불규칙 구각형, 불규칙 십각형, 및 이들의 조합을 포함한 몸체를 가질 수 있다. 불규칙 다각형 형상은, 다각형 형상을 정의하는 변 중 적어도 하나가 다른 변에 대해 수치적으로(예, 길이) 다르다. 본원에서의 다른 구현예에 나타낸 바와 같이, 특정한 형상을 갖는 연마재 입자의 2차원 형상은 외부 점 또는 외부 꼭지점의 특정한 개수를 가질 수 있다. 예를 들어, 형상을 갖는 연마재 입자의 몸체는, 길이와 폭에 의해 정의된 평면에서 보는 대로, 2차원 다각형 형상을 가질 수 있고, 상기 몸체는 적어도 4개의 외부 꼭지점(예, 평행사변형), 적어도 5개의 외부 꼭지점(예, 오각형), 적어도 6개의 외부 꼭지점(예, 육각형), 적어도 7개의 외부 꼭지점(예, 칠각형), 적어도 8개의 외부 꼭지점(예, 팔각형), 적어도 9개의 외부 꼭지점(예, 구각형) 등을 갖는 2차원 형상을 포함한다.
도 11은 다른 하나의 구현예에 따라 형상을 갖는 연마재 입자의 사시도로 예시한 것을 포함한다. 특히, 형상을 갖는 연마재 입자(1100)는, 말단 표면(1102 및 1103)으로서 지칭될 수 있는 표면(1102)과 표면(1103)을 포함한 몸체(1101)를 포함할 수 있다. 몸체는, 말단 표면(1102 및 1103) 사이에 연장되고 결합된 주 표면(1104, 1105, 1106, 1107)을 추가로 포함할 수 있다. 도 11의 형상을 갖는 연마재 입자는, 주 표면(1105)을 따라 중심점(1140)을 통해 말단 표면(1102 및 1103) 사이에 연장되는 종축(1110)을 갖는, 세장형으로 형상화된 연마재 입자이다. 도 10과 도 11의 형상화된 연마재 입자와 같이 식별 가능한 2차원 형상을 갖는 입자의 경우, 종축은, 주 표면 상에서 중심점을 통해 몸체의 길이를 정의하기 위해 쉽게 이해되는 치수이다. 예를 들어, 도 11에서, 형상을 갖는 연마재 입자(1100)의 종축(1110)은, 나타낸 대로 주 표면을 정의한 변에 평행한 말단 표면(1102 및 1103) 사이에서 연장된다. 이러한 종축은 막대의 길이를 정의하는 방법과 일치한다. 특히, 종축(1110)은, 비록 말단 표면(1102 및 1103)과 연결된 꼭지점과 주 표면(1105)을 정의한 변 사이로 대각선 연장되지 않지만, 이러한 선이 최대 길이 치수를 정의할 수는 있다. 주 표면이 완벽하게 평평한 표면으로부터 파형과 사소한 결함을 갖는 정도에서, 종축은, 이러한 파형을 무시하는, 위에서 아래로의 2차원 이미지를 사용하여 측정될 수 있다.
표면(1105)은 종축(1110)을 예시하기 위해 선택되는데, 그 이유는 몸체(1101)가 말단 표면(1102 및 1103)에 의해 정의된 바와 같이 일반적인 사각형 단면 윤곽선을 갖기 때문임을 이해할 것이다. 이로서, 표면(1104, 1105, 1106, 및 1107)은 서로에 대해 거의 동일한 크기일 수 있다. 그러나, 다른 세장형 연마재 입자의 맥락에서, 표면(1102 및 1103)은 상이한 형상, 예를 들어 직사각형 형상을 가질 수 있고, 이로서 표면(1104, 1105, 1106, 및 1107) 중 적어도 하나는 다른 것에 비해 더 클 수 있다. 이러한 경우에서, 최대 표면은 주 표면을 정의할 수 있고, 종축은 중심점(1140)을 통해 이들 표면 중 최대를 따라 연장되고, 주 표면을 정의한 변에 평행하게 연장될 수 있다. 추가 예시된 대로, 몸체(1101)는, 표면(1105)에 의해 정의된 동일 평면 내에서 종축(1110)에 수직 연장된 횡축(1111)을 포함할 수 있다. 추가 예시된 대로, 몸체(1101)는, 연마재 입자의 높이를 정의하는 수직축(1112)을 추가로 포함할 수 있고, 상기 수직축은, 표면(1105)의 종축(1110)과 횡축(1111)에 의해 정의된 평면에 수직인 방향으로 연장된다.
도 10의 얇게 형상을 갖는 연마재 입자와 같이, 도 11의 세장형 형상의 연마재 입자는, 도 10의 형상을 갖는 연마재 입자에 대해 정의된 것과 같이, 다양한 2차원 형상을 가질 수 있다. 몸체(1101)의 2차원 형상은, 말단 표면(1102 및 1103)의 주변부 형상에 의해 정의될 수 있다. 세장형 형상의 연마재 입자(1100)는 본원에서의 구현예의 형상을 갖는 연마재 입자의 속성을 가질 수 있다.
도 12a는 일 구현예에 따라 높이가 제어된 연마재 입자(CHAP)의 사시도로 예시한 것을 포함한다. 나타낸 대로, CHAP(1200)은, 제1 주 표면(1202), 제2 주 표면(1203), 및 제1 및 제2 주 표면(1202 및 1203) 사이에 연장된 측부 표면(1204)을 포함한 몸체(1201)를 포함할 수 있다. 도 12a에 나타낸 바와 같이, 몸체(1201)는 얇고 비교적 평면인 형상을 가질 수 있고, 제1 및 제2 주 표면(1202 및 1203)은 측부 표면(1204)보다 크고, 실질적으로 서로 평행하다. 또한, 몸체(1201)는 중심점(1220)을 통해 연장되는 종축(1210)을 포함할 수 있고, 몸체(1201)의 길이를 정의한다. 몸체(1201)는, 제1 주 표면(1202) 상에 횡축(1211)을 추가로 포함할 수 있고, 이는 종축(1210)에 수직으로 제1 주 표면(1202)의 중심점(1220)을 통해 연장되며 몸체(1201)의 폭을 정의한다.
몸체(1201)는 수직축(1212)을 추가로 포함할 수 있고, 이는 몸체(1201)의 높이(또는 두께)를 정의할 수 있다. 나타낸 대로, 수직축(1212)은, 제1 주 표면 상의 축(1210 및 1211)에 의해 정의된 평면에 일반적으로 수직인 방향으로, 제1 및 제2 주 표면(1202 및 1203) 사이에서 측부 표면(1204)을 따라 연장될 수 있다. 얇게 형상을 갖는 몸체, 예컨대 도 12a에 나타낸 CHAP의 경우, 길이는 폭 이상일 수 있고, 길이는 높이보다 클 수 있다. 연마재 입자의 길이, 폭, 및 높이에 대한 본원에서의 기준은, 연마재 입자의 배치에서 적절한 샘플링 크기로부터 취한 평균값에 대한 기준일 수 있음을 이해해야 할 것이다.
도 10a, 도 10b, 및 도 11의 형상을 갖는 연마재 입자와 달리, 도 12a의 CHAP은, 제1 또는 제2 주 표면(1202 및 1203)의 주변부에 기초한 2차원 형상을 쉽게 식별하지 못한다. 이러한 연마재 입자는, 재료의 얇은 층을 파단시켜 제어된 높이를 갖는 연마재 입자를 형성하나 불규칙하게 형성된 평면형 주 표면을 포함하나 이에 제한되지 않는, 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 입자의 경우, 종축은 주 표면 상의 최장 치수로서 정의되고 표면 상의 중심점을 통해 연장된다. 주 표면이 파형을 갖는 정도에서, 종축은, 이러한 파형을 무시하는, 위에서 아래로의 2차원 이미지를 사용하여 측정될 수 있다. 또한, 도 10b에 전술한 바와 같이, 가장 근사하게 맞춤된 원을 사용하여 주 표면의 중심점을 식별하고 종축 및 횡축을 식별할 수 있다.
도 12b는 형상이 없는 입자의 예시를 포함하고, 이는 세장형, 형상이 없는 연마재 입자 또는 보조 입자, 예컨대 희석 결정립, 필러, 응집체 등일 수 있다. 형상을 갖는 연마재 입자는 특정 공정을 통해 형성될 수 있고, 성형, 인쇄, 주형, 압출 등을 포함한다. 형상을 갖는 연마재 입자는, 각각의 입자가 서로에 대해 표면 및 변의 동일한 배열을 실질적으로 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 형상을 갖는 연마재 입자의 그룹은 일반적으로 서로에 대해 동일한 배열과 배향 및/또는 2차원 형상의 표면과 변을 갖는다. 이로서, 형상을 갖는 연마재 입자는 서로에 대해 표면과 변의 배열에 있어서, 비교적 높은 형상 정확도와 일치도를 갖는다. 또한, 일정한 높이의 연마재 입자(CHAP)는, 주 표면을 위에서 아래로 보는 경우에 불규칙한 2차원 형상을 가질 수 있고 얇게 형상화된 몸체의 형성을 용이하게 하는 특정 공정을 통해, 또한 형성될 수 있다. CHAP은 형상을 갖는 연마재 입자보다는 형상 정확도가 덜 할 수 있지만, 측부 표면에 의해 분리되고 실질적으로 평행하고 평평한 주 표면을 가질 수 있다.
대조적으로, 형상이 없는 입자는 다른 공정을 통해 형성될 수 있고, 형상을 갖는 입자 및 CHAP와 비교하면 상이한 형상 속성을 가질 수 있다. 예를 들어, 형상이 없는 입자는 전형적으로 분쇄 공정에 의해 형성되고, 이는 재료 덩어리가 형성된 다음 압착되고 체로 걸러 특정 크기의 연마재 입자를 얻는다. 그러나, 형상이 없는 입자는 일반적으로 무작위 배열된 표면과 변을 갖고, 일반적으로 표면 및 변의 배열에 있어서 2차원 또는 3차원 형상의 인식 가능성이 부족하다. 또한, 형상이 없는 입자는 서로에 대해 일치하는 형상을 반드시 가질 필요가 없고, 따라서 형상을 갖는 입자 또는 CHAP와 비교하면 형상 정확도가 상당히 낮다. 형상이 없는 입자는, 각각의 입자 및 다른 형상이 없는 입자에 대해 일반적으로 표면과 변이 무작위 배열로 정의된다.
도 12b는 형상이 없는 입자의 사시도로 예시한 것을 포함한다. 형상이 없는 입자(1250)는 몸체(1251)를 가질 수 있고, 이는 몸체(1251)의 외부 표면을 따라 연장된 변(1255)의 일반적인 무작위 배열을 포함한다. 몸체는, 입자의 최장 치수를 정의하는 종축(1252)을 추가로 포함할 수 있다. 종축(1252)은 2차원으로 보는 바와 같이 몸체의 최장 치수를 정의한다. 따라서, 종축이 주 표면 상에서 측정되는, 형상을 갖는 연마재 입자 및 CHAP와 다르게, 형상이 없는 입자의 종축은, 입자의 최장 치수 모습을 제공한 이미지 또는 유리한 위치를 사용하여 2차원에서 입자를 볼 때 서로에 대해 가장 멀리 있는 몸체 상의 점에 의해 정의된다. 즉, 도 12b에 나타낸 바와 같이 세장형 입자이나 형상이 없는 입자는, 종축을 적합하게 평가하도록 명백한 최장 치수를 만드는 사시도로 보아야 한다. 몸체(1251)는, 입자의 폭을 정의하고 종축(1252)에 수직 연장된 종축(1253)을 추가로 포함할 수 있다. 횡축(1253)은, 종축(1252)을 식별하기 위해 사용된 동일 평면에서의 종축 중심점(1256)을 통해 종축(1252)에 수직 연장될 수 있다. 연마재 입자는 수직축(1254)에 의해 정의된 높이(또는 두께)를 가질 수 있다. 수직축(1254)은 중심점(1256)을 통하지만 종축(1252)과 횡축(1253)을 정의하기 위해 사용된 평면에 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 높이를 평가하기 위해, 길이 및 폭을 평가하기 위해 사용되는 것보다 달리 유리한 위치로부터 입자를 볼 수 있도록 연마재 입자의 사시도를 변경시킬 수 있다.
이해하는 바와 같이, 연마재 입자는 종축(1252)에 의해 정의된 길이, 종축(1252)에 의해 정의된 폭, 및 수직축(1254)이 정의하는 높이를 가질 수 있다. 이해하는 바와 같이, 몸체(1151)는, 길이가 폭 이상이도록 길이:폭의 일차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 몸체(1251)의 길이는 높이 이상일 수 있다. 마지막으로, 몸체(1251)의 폭은 높이(1254) 이상일 수 있다. 일 구현예에 따라, 길이:폭의 일차 종횡비는 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 6:1, 또는 심지어 적어도 10:1일 수 있다. 비제한적인 다른 구현예에서, 세장형 형상을 갖는 연마재 입자의 몸체(1251)는 100:1 이하, 50:1 이하, 10:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 또는 심지어 2:1 이하의 길이:폭의 일차 종횡비를 가질 수 있다. 몸체(1251)의 일차 종횡비는 전술한 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함하는 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 몸체(1251)는 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 심지어 적어도 10:1의 폭:높이의 이차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 비제한적인 다른 구현예에서, 몸체(1251)의 이차 종횡비 폭:높이는 100:1 이하, 예컨대 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하, 또는 심지어 2:1 이하일 수 있다. 폭:높이의 이차 종횡비는, 전술한 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함하는 범위를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 몸체(1251)는, 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.8:1, 적어도 2:1, 적어도 3:1, 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 8:1, 또는 심지어 적어도 10:1일 수 있는 길이:높이의 삼차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 비제한적인 다른 구현예에서, 몸체(1251)의 삼차 종횡비 길이:높이는 100:1 이하, 예컨대 50:1 이하, 10:1 이하, 8:1 이하, 6:1 이하, 5:1 이하, 4:1 이하, 3:1 이하일 수 있다. 몸체(1251)의 삼차 종횡비는 상기 최소와 최대비 중 임의의 것을 포함하는 범위를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
형상이 없는 입자(1250)는 본원에서의 구현예에 설명된 연마재 입자의 속성을 가질 수 있고, 예를 들어 조성, 미세 구조 특징(예, 평균 결정립 크기), 경도, 다공성 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원에서의 구현예의 연마재 입자는 상이한 유형의 연마재 입자, 상이한 유형의 보조 입자, 또는 이들의 임의 조합을 포함한, 상이한 유형의 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 피코팅 연마재 물품은, 형상을 갖는 연마재 입자를 포함한 제1 유형의 연마재 입자, 및 제2 유형의 연마재 입자를 포함할 수 있다. 연마재 입자의 제2 유형은, 형상을 갖는 연마재 입자 또는 형상이 없는 연마재 입자일 수 있다.
도 13은 일 구현예에 따라 미립자 재료를 포함한, 피코팅 연마재 물품의 단면도를 예시한 것을 포함한다. 나타낸 바와 같이, 피코팅 연마재(1300)는, 기판(1301), 및 기판(1301) 표면 위에 놓인 메이크 코팅(1303)을 포함할 수 있다. 피코팅 연마재(1300)는, 제1 유형의 형상을 갖는 연마재 입자의 형태로 제1 유형의 미립자 재료(1305), 제2 유형의 형상을 갖는 연마재 입자의 형태로 제2 유형의 미립자 재료(1305), 및 보조 입자, 예컨대 희석 연마재 입자, 형상이 없는 연마재 입자, 필러 등일 수 있는 제3 유형의 미립자 재료(1307)를 추가로 포함할 수 있다. 피코팅 연마재(1300)는, 연마재 미립자 재료(1305, 1306, 1307) 위에 놓이고 이에 접합된 사이즈 코팅(1304), 및 메이크 코팅(1303)을 추가로 포함할 수 있다.
일 구현예에 따라, 기판(1301)은 유기 재료, 무기 재료, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 경우에서, 기판(1301)은 직물 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 기판(1301)은 부직물 재료로 만들어질 수 있다. 특히 적절한 기판 재료는, 고분자 그리고 특히 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 듀폰사의 KAPTON과 같은 폴리 이미드, 종이 또는 이들의 임의 조합을 포함한 유기 재료를 포함할 수 있다. 일부 적절한 무기 재료는, 금속, 합금, 및 특히 동박, 알루미늄, 스틸, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
메이크 코팅(1303)은 단일 공정에서 기판(1301) 표면에 적용될 수 있거나, 대안적으로 미립자 재료(1305, 1306, 1307)는 메이크 코팅(1303) 재료와 결합될 수 있고, 메이크 코팅(1303)과 미립자 재료(1305 내지 1307)의 조합은 기판 표면(1301)에 혼합물로서 적용될 수 있다. 특정 경우에서, 메이크 코팅에서 입자(1305 내지 1307)의 제어된 위치 또는 배치는, 메이크 코팅(1303) 내 연마재 미립자 재료(1305 내지 1307)의 증착으로부터 메이크 코팅(1303)을 적용하는 공정을 분리함으로써 더 잘 될 수 있다. 또한 이러한 공정은 조합될 수 있음을 고려한다. 메이크 코팅(1303)의 적절한 재료는 유기 재료, 특히 고분자성 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 셀룰로오즈, 아세테이트, 천연고무, 녹말, 셸락, 및 이들의 조합을 포함한다. 일 구현예에서, 메이크 코팅(1303)은 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 코팅된 기판은 그 다음 가열되어 수지와 연마재 미립자 재료를 기판에 경화시킬 수 있다. 일반적으로, 코팅된 기판(1301)은 이 경화 공정 중에 약 100℃ 내지 250℃ 미만의 범위 온도로 가열될 수 있다.
미립자 재료(1305 내지 1307)는 본원에서의 구현예에 따른 상이한 유형의 미립자 재료를 포함할 수 있다. 상이한 유형의 연마재 입자는, 상이한 유형의 형상을 갖는 연마재 입자, 상이한 유형의 보조 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상이한 유형의 입자는, 조성, 2차원 형상, 3차원 형상, 결정립 크기, 입자 크기, 경도, 마손도, 응집, 및 이들의 조합에 있어서 서로 상이할 수 있다. 나타낸 대로, 피코팅 연마재(1300)는, 일반적으로 피라미드 형상을 갖는 제1 유형의 형상을 갖는 연마재 입자(1305), 및 일반적으로 2차원 삼각형 형상을 갖는 제2 유형의 형상을 갖는 연마재 입자(1306)를 포함할 수 있다. 피코팅 연마재(1300)는 제1 및 제2 유형의 형상을 갖는 연마재 입자(1305 및 1306)의 상이한 양을 포함할 수 있다. 피코팅 연마재는, 상이한 유형의 형상을 갖는 연마재 입자를 반드시 포함할 필요는 없고, 단일 유형의 형상을 갖는 연마재 입자로 본질적으로 이루어질 수 있다. 이해하는 바와 같이, 본원에서의 구현예의 형상을 갖는 연마재 입자는 다양한 고정 연마재 물품(예, 접합 연마재 물품, 코팅 연마재 물품, 부직물 연마재 물품, 얇은 휠, 절단 휠, 강화 연마재 물품 등) 내로 포함될 수 있고, 혼합물의 형태로 포함하고, 이는 상이한 유형의 형상을 갖는 연마재 입자, 보조 입자 등을 포함할 수 있다.
입자(1307)는, 제1 및 제2 유형의 형상을 갖는 입자(1305 및 1306)와 상이한 보조 입자일 수 있다. 예를 들어, 보조 입자(1307)는, 형상이 없는 연마재 입자를 대표하는 압착 분쇄된 연마재 그리트를 포함할 수 있다.
안에 연마재 미립자 재료(1305 내지 1307)를 포함한 메이크 코팅(1303)을 충분히 형성한 이후, 제 자리에 있는 연마재 미립자 재료(1305)의 위에 놓이고 접합하기 위한 사이즈 코팅(1304)을 형성할 수 있다. 사이즈 코팅(1304)은 유기 재료를 포함할 수 있고, 고분자 재료로 본질적으로 만들어질 수 있고, 특히 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 셀룰로오즈 아세테이트, 니트로셀룰로오즈, 천연고무, 녹말, 셸락, 및 이들의 조합을 사용할 수 있다.
도 14는 일 구현예에 따른 피코팅 연마재 일부의 상부도를 포함한다. 피코팅 연마재(1400)는 복수의 부위, 예컨대 제1 부위(1410), 제2 부위(1420), 제3 부위(1430), 및 제4 부위(1440)를 포함할 수 있다. 각각의 부위(1410, 1420, 1430, 및 1440)는 채널 부위(1450)에 의해 분리될 수 있고, 상기 채널 부위(1450)는 입자가 없는 뒤판 부위를 정의한다. 채널 부위(1450)는 임의의 크기 및 형상을 가질 수 있고, 특히 연삭 부스러기를 제거하고 연삭 작업을 개선하는 데 특히 사용될 수 있다. 채널 영역은 길이(즉, 최장 치수)와 폭(즉, 길이에 대해 수직인 최단 치수)을 가질 수 있고, 이는 임의의 부위(1410, 1420, 1430, 및 1440) 내에서 인접한 연마재 입자 사이에서의 평균 간격보다 크다. 채널 부위(1450)는 본원에서의 구현예의 임의의 것에 대해 선택적인 특징부이다.
추가로 나타낸 바와 같이, 제1 부위(1410)는 서로에 대해 일반적으로 무작위 회전 배향을 갖는, 형상을 갖는 연마재 입자(1411)의 그룹을 포함할 수 있다. 형상을 갖는 연마재 입자(1411)의 그룹은, 형상을 갖는 연마재 입자(1411)의 배치에 관해 단거리 또는 장거리 규칙성이 불분명하도록 서로에 대해 무작위 분포로 배열될 수 있다. 특히, 형상을 갖는 연마재 입자(1411)의 그룹은, (둘 이상의 입자가 서로에 대해 접촉하는) 덩어리가 제한되도록 제1 부위(1410) 내에서 실질적으로 균질하게 분포될 수 있다. 제1 부위(1410)에서 형상을 갖는 연마재 입자 그룹의 결정립 중량은, 피코팅 연마재의 의도된 응용 분야에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
제2 부위(1420)는 서로에 대해 제어된 분포로 배열된, 형상을 갖는 연마재 입자(1421) 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 형상을 갖는 연마재 입자(1421) 그룹은, 서로에 대해 규칙적이고 제어된 회전 배향을 가질 수 있다. 나타낸 바와 같이, 형상을 갖는 연마재 입자(1421) 그룹은, 피코팅 연마재(1401)의 뒤판 상의 동일한 회전 각도에 의해 정의된 대로 일반적으로 동일한 회전 배향을 가질 수 있다. 특히, 형상을 갖는 연마재 입자(1421)의 그룹은, (둘 이상의 입자가 서로에 대해 접촉하는) 덩어리가 제한되도록 제2 부위(1420) 내에서 실질적으로 균질하게 분포될 수 있다. 제2 부위(1420)에서 형상을 갖는 연마재 입자(1421) 그룹의 결정립 중량은, 피코팅 연마재의 의도된 응용 분야에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
제3 부위(1430)는 형상을 갖는 연마재 입자(1431)와 보조 입자(1432)의 복수 그룹을 포함할 수 있다. 형상을 갖는 연마재 입자(1431)와 보조 입자(1432)의 그룹은 서로에 대해 제어된 분포로 배열될 수 있다. 또한, 형상을 갖는 연마재 입자(1431) 그룹은, 서로에 대해 규칙적이고 제어된 회전 배향을 가질 수 있다. 나타낸 바와 같이, 형상을 갖는 연마재 입자(1431) 그룹은, 피코팅 연마재(1401)의 뒤판 상에 두 가지 유형의 회전 배향 중 하나를 일반적으로 가질 수 있다. 특히, 형상을 갖는 연마재 입자(1431)와 보조 입자(1432)의 그룹은, (둘 이상의 입자가 서로에 대해 접촉하는) 덩어리가 제한되도록 제3 부위(1430) 내에서 실질적으로 균질하게 분포될 수 있다. 제3 부위(1430)에서 형상을 갖는 연마재 입자(1431)와 보조 입자(1432)의 그룹의 결정립 중량은, 피코팅 연마재의 의도된 응용 분야에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
제4 부위(1440)는, 서로에 대해 일반적으로 무작위 분포를 갖는, 형상을 갖는 연마재 입자(1441)와 보조 입자(1442)의 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 형상을 갖는 연마재 입자(1441) 그룹은 서로에 대해 무작위 회전 배향을 가질 수 있다. 형상을 갖는 연마재 입자(1441)와 보조 입자(1442)의 그룹은, 단거리 또는 장거리 규칙성이 불분명하도록 서로에 대해 무작위 분포로 배열될 수 있다. 특히, 형상을 갖는 연마재 입자(1441)와 보조 입자(1442)의 그룹은, (둘 이상의 입자가 서로에 대해 접촉하는) 덩어리가 제한되도록 제4 부위(1440) 내에서 실질적으로 균질하게 분포될 수 있다. 제4 부위(1440)에서 형상을 갖는 연마재 입자(1441)와 보조 입자(1442)의 그룹의 결정립 중량은, 피코팅 연마재의 의도된 응용 분야에 기초하여 제어될 수 있음을 이해할 것이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 피코팅 연마재 물품(1400)은 상이한 부위(1410, 1420, 1430, 및 1440)를 포함할 수 있고, 이들 각각은 상이한 입자 그룹, 예컨대 형상을 갖는 입자와 보조 입자를 포함할 수 있다. 피코팅 연마재 물품(1400)은 상이한 유형의 그룹, 배열, 및 입자 분포를 예시하고자 의도된 것이고, 이는 본원에서의 구현예의 시스템과 공정을 사용하여 생성될 수 있다. 예시는 입자의 이들 그룹에만 제한된 것으로 의도되지 않고, 피코팅 연마재 물품이 도 14에 나타낸 오직 한 부위를 포함하여 만들어질 수 있음을 이해할 것이다. 다른 피코팅 연마재 물품이 도 14에 나타낸 부위 중 하나 이상의 상이한 조합 또는 배열을 포함하여 만들어질 수 있음을 이해할 것이다.
다른 구현예에 따라, 상이한 그룹의 연마재 입자를 포함한 피코팅 연마재 물품이 형성될 수 있고, 상기 상이한 그룹은 서로에 대해 상이한 경사각을 갖는다. 예를 들어, 도 15에 나타낸 바와 같이, 피코팅 연마재 일부의 단면도를 예시한 것이 제공된다. 피코팅 연마재(1500)는 뒤판(1501) 및 제1 그룹의 연마재 입자(1502)를 포함할 수 있고, 제1 그룹의 연마재 입자(1502)에서 연마재 입자 각각은 제1 평균 경사각을 갖는다. 피코팅 연마재(1500)는 제2 그룹의 연마재 입자(1503)를 포함할 수 있고, 제2 그룹의 연마재 입자(1503)에서 연마재 입자 각각은 제2 평균 경사각을 갖는다. 일 구현예에 따라, 제1 그룹의 연마재 입자(1502)와 제2 그룹의 연마재 입자(1503)는 채널 부위(1505)에 의해 분리될 수 있다. 또한, 제1 평균 경사각은 제2 평균 경사각과 다를 수 있다. 보다 특정한 구현예에서, 제1 그룹의 연마재 입자는 수직 배향으로 배향될 수 있고, 제2 그룹의 연마재 입자는 경사 배향으로 배향될 수 있다. 특정 이론에 구속되는 것을 원하지 않으면서, 피코팅 연마재의 상이한 부위에서의 상이한 그룹의 연마재 입자에 있어서 경사각의 제어된 변화는, 피코팅 연마재의 개선된 성능을 용이하게 할 수 있는 것으로 생각한다.
특정한 일 양태에 따라, 뒤판 위에 놓인 연마재 입자의 함량은 의도된 응용 분야에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 연마재 입자는 뒤판의 총 표면 영역의 적어도 5%, 예컨대 적어도 10%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90% 위에 놓일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 피코팅 연마재 물품은 본질적으로 실란이 없을 수 있다.
또한, 본원에서의 구현예의 연마재 물품은 기판 위에 놓인 특정 함량의 입자를 가질 수 있다. 또한, 뒤판 상의 특정 함량의 입자, 예컨대 개방 코팅 밀도의 경우에 당업계는 원하는 수직 배향으로 특정 함량의 입자를 얻는 것이 도전적이라는 것을 발견하였다. 일 구현예에서, 입자는 약 70 입자/cm2 이하의 입자(즉, 연마재 입자, 보조 입자, 또는 둘 다) 코팅 밀도를 갖는 개방 코팅 연마재 제품을 정의할 수 있다. 다른 경우, 연마재 물품의 제곱 센티미터 당 형상을 갖는 연마재 입자의 밀도는 약 65 입자/cm2 이하, 예컨대 약 60 입자/cm2 이하, 약 55 입자/cm2 이하, 또는 심지어 50 입자/cm2 이하일 수 있다. 또한, 비제한적인 일 구현예에서, 본원의 형상을 갖는 연마재 입자를 사용하여, 개방 코팅으로 코팅된 연마재의 밀도는 적어도 약 5 입자/cm2 이하, 또는 심지어 적어도 약 10 입자/cm2일 수 있다. 연마재 물품의 제곱 센티미터 당 형상을 갖는 연마재 입자의 밀도는 상기 최소 및 최대값 사이의 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
특정한 경우에, 연마재 물품은 물품의 외부 연마재 표면을 덮는 입자(즉, 연마재 입자 또는 보조 입자 또는 이들 모두)의 약 50% 이하의 개방 코팅 밀도를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 입자가 위치하는 표면의 총 면적에 대해 연마재 입자의 면적은 약 40% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 약 25% 이하, 또는 심지어 약 20% 이하일 수 있다. 또한, 비제한적인 일 구현예에서, 표면의 총 면적에 대해 입자의 코팅 백분율은 적어도 약 5%, 예컨대 적어도 약 10%, 적어도 약 15% 이하, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 또는 심지어 적어도 약 40%일 수 있다. 연마재 표면의 총 면적에 대해 입자의 커버리지 백분율은 상기 최소 및 최대값의 임의의 값 사이의 범위 내일 수 있음을 이해할 것이다.
일부 연마재 물품은 뒤판의 소정 영역(예, 림, 여기서 1 림 = 30.66 m2)에 대해 특정 함량의 입자(즉, 연마재 입자 또는 보조 입자 또는 이들 모두)를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 연마재 입자는 적어도 약 1 파운드/림 (14.8 그램/m2), 예컨대 적어도 약 5 파운드/림, 또는 적어도 약 10 파운드/림, 또는 적어도 약 15 파운드/림, 또는 적어도 약 20 파운드/림, 또는 적어도 약 25 파운드/림, 또는 적어도 약 30 파운드/림의 정규화된 입자 중량을 사용할 수 있다. 또한 비제한적인 일 구현예에서, 연마재 물품은 약 90 파운드/림(1333.8 그램/m2) 이하, 예컨대 80 파운드/림 이하, 또는 70 파운드/림 이하, 또는 60 파운드/림 이하, 또는 50 파운드/림 이하, 또는 심지어 45 파운드/림 이하의 정규화된 입자 중량을 포함할 수 있다. 본원의 구현예에서의 연마재 물품은 정규화된 입자의 중량을 상기 최소 및 최대값의 임의의 값 사이의 범위 내에서 사용할 수 있음을 이해할 것이다.
특정한 경우에서, 연마재 물품은 특정 피가공물에 대해 사용될 수 있다. 적절한 예시적 피가공물은 무기 재료, 유기 재료, 천연 재료, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 구현예에 따라, 피가공물은 금속 또는 합금, 예컨대 철 계열 재료, 니켈 계열 재료 등을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 피가공물은 스틸일 수 있고, 보다 구체적으로 스테인레스 강(예, 304 스테인레스 강)으로 본질적으로 이루어질 수 있다.
다수의 상이한 양태 및 구현예가 가능하다. 이들 양태 및 구현예의 일부가 본원에서 설명된다. 이 명세서를 읽은 후, 당업자는 이들 양태 및 구현예가 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하지 않음을 이해할 것이다. 구현예는 이하에 열거된 구현예 중 하나 이상의 임의의 구현예에 따른 것일 수 있다.
구현예 1. 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 임의의 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 적어도 87%가 44도 이상의 경사각으로 배향되고, 상기 연마재 입자의 13% 이하가 0도 내지 44도의 범위 내에서의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 2. 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖고, 상기 연마재 입자는 적어도 2.5의 일차 배향 값(P1/P2)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 3. 뒤판과 상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제3 부분(P3)은 0도 내지 44도 범위 내에서 경사각을 갖는 수평 배향을 갖고, 상기 연마재 입자는 적어도 4.0의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 4. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자는, 형상을 갖는 연마재 입자를 포함한 제1 유형의 연마재 입자를 포함하는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 5. 구현예 4에 있어서, 상기 형상을 갖는 연마재 입자는 2차원 삼각형 형상을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 6. 구현예 4에 있어서, 상기 형상을 갖는 연마재 입자는 2차원 직사각형 형상을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 7. 구현예 5 또는 구현예 6에 있어서, 상기 형상을 갖는 연마재 입자는 몸체를 갖고, 각각의 몸체는 길이(l), 폭(w), 및 높이(h)를 포함하고, l>w>h인, 피코팅 연마재 물품.
구현예 8. 구현예 1 내지 구현예 4 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자는, 무작위로 형상을 갖는 연마재 입자를 포함한 제2 유형의 연마재 입자를 포함하는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 9. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자는, 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 갖는 제1 부분(P1), 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖는 제2 부분(P2)을 포함하고, 상기 연마재 입자는 적어도 2.5의 일차 배향 값(P1/P2)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 10. 구현예 2 또는 구현예 9에 있어서, 상기 연마재 입자는 적어도 2.6, 또는 적어도 2.7, 또는 적어도 2.8, 또는 적어도 2.9, 또는 적어도 3.0, 또는 적어도 3.1, 또는 적어도 3.2, 또는 적어도 3.3, 또는 적어도 3.4, 또는 적어도 3.5, 또는 적어도 3.6의 일차 배향 값(P1/P2)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 11. 구현예 2 또는 구현예 9에 있어서, 상기 연마재 입자는 100 이하, 또는 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70이하, 또는 50 이하, 또는 30 이하, 또는 20 이하, 또는 10 이하, 또는 9 이하, 또는 8 이하, 또는 7 이하, 또는 6 이하, 또는 5 이하, 또는 4 이하의 일차 배향 값(P1/P2)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 12. 구현예 1 또는 구현예 2에 있어서, 상기 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제3 부분(P3)은 0도 내지 44도 범위 내에서 경사각을 갖는 수평 배향을 갖되, 상기 연마재 입자는 적어도 4.0의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 13. 구현예 3 또는 구현예 12에 있어서, 상기 연마재 입자는 적어도 4.5, 또는 적어도 5, 또는 적어도 5.5, 또는 적어도 6, 또는 적어도 6.5, 또는 적어도 7, 또는 적어도 7.5, 또는 적어도 8, 또는 적어도 8.5, 또는 적어도 9, 또는 적어도 9.5, 또는 적어도 10, 또는 적어도 10.5, 또는 적어도 11, 또는 적어도 11.5, 또는 적어도 12, 또는 적어도 12.5, 또는 적어도 13의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 14. 구현예 3 또는 구현예 12에 있어서, 상기 연마재 입자는 100 이하, 또는 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 60 이하, 또는 50 이하, 또는 40 이하, 또는 30 이하, 또는 20 이하, 또는 18 이하, 또는 15 이하, 또는 14 이하, 또는 13 이하, 또는 12 이하, 또는 11 이하의 삼차 배향 값(P1/P3)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 15. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 제1 부분(P1)은 71도 내지 90도 범위 내에서 경사각을 갖는 수직 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제2 부분(P2)은 44도 내지 71도 범위 내에서 경사각을 갖는 경사 배향을 갖고, 상기 연마재 입자의 제3 부분(P3)은 0도 내지 44도 범위 내에서 경사각을 갖는 수평 배향을 갖되, 상기 연마재 입자는 적어도 1.5의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 16. 구현예 15에 있어서, 상기 연마재 입자는, 적어도 1.6, 또는 적어도 1.7, 또는 적어도 1.8, 또는 적어도 1.9, 또는 적어도 2.0, 또는 적어도 2.1, 또는 적어도 2.2, 또는 적어도 2.3, 또는 적어도 2.4, 또는 적어도 2.5, 또는 적어도 2.6, 또는 적어도 2.7, 또는 적어도 2.9, 또는 적어도 3.0, 또는 적어도 3.2, 또는 적어도 3.5, 또는 적어도 3.7, 또는 적어도 4.0, 또는 적어도 4.2, 또는 적어도 4.5, 또는 적어도 4.7, 또는 적어도 5.0, 또는 적어도 5.2, 또는 적어도 5.5, 또는 적어도 5.7, 또는 적어도 6.0의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 17. 구현예 15에 따라, 상기 연마재 입자는 100 이하, 또는 90 이하, 또는 80 이하, 또는 70 이하, 또는 60 이하, 또는 50 이하, 또는 40 이하, 또는 30 이하, 또는 20 이하, 또는 10 이하, 또는 8 이하, 또는 6 이하의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 18. 구현예 2 또는 구현예 3에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 87%가 44도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 19. 구현예 1 또는 구현예 18에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 88%, 또는 적어도 89%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 91%, 또는 적어도 92%, 또는 적어도 93%, 또는 적어도 94%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 96%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99%는 44도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 20. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 12% 이하, 또는 11% 이하, 또는 10% 이하, 또는 9% 이하, 또는 8% 이하, 또는 7% 이하, 또는 6% 이하, 또는 5% 이하, 또는 4% 이하, 또는 3% 이하, 또는 2% 이하, 또는 1% 이하는 44도 이하의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 21. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 1%, 또는 적어도 2%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 4%, 또는 적어도 5%는 44도 이하의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 22. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 25% 이하, 또는 24% 이하, 또는 23% 이하, 또는 22% 이하, 또는 21% 이하, 또는 20% 이하, 또는 19% 이하, 또는 18% 이하, 또는 17% 이하, 또는 16% 이하, 또는 15% 이하, 또는 14% 이하, 또는 13% 이하, 또는 12% 이하, 또는 11% 이하, 또는 10% 이하, 또는 9% 이하, 또는 8% 이하, 또는 5% 이하, 또는 2% 이하는 44도 내지 71도의 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 23. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 1%, 또는 적어도 2%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 4%, 또는 적어도 5%, 또는 적어도 8%, 또는 적어도 10%는 44도 내지 71도의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 24. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 60%, 또는 적어도 62%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 67%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 72%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 77%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 82%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 87%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 92%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 97%는 71도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 25. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자의 99% 이하, 또는 98% 이하는 71도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 26. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 적어도 1.1:1의 종횡비(l:w)를 갖는 보조 입자를 추가로 포함하고 상기 보조 입자의 적어도 일부는 수직 배향을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 27. 구현예 26에 있어서, 상기 보조 입자의 적어도 5%. 또는 적어도 10%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%는 44도 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 연마재 물품.
구현예 28. 구현예 26에 있어서, 상기 보조 입자의 적어도 5%, 또는 적어도 10%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 90%는 71도 내지 90도의 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 29. 구현예 26에 있어서, 상기 보조 입자의 50% 이하, 또는 40% 이하, 또는 30% 이하, 또는 20% 이하, 또는 15% 이하, 또는 12% 이하, 또는 10% 이하, 또는 8% 이하, 또는 6% 이하, 또는 4% 이하, 또는 2% 이하, 또는 1% 이하는 44도 이하의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 30. 구현예 26에 있어서, 상기 보조 입자의 적어도 1%, 또는 적어도 2%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 5%는 44도 이하의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 31. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 뒤판 위에 놓이고 제1 평균 경사각을 갖는 제1 그룹의 연마재 입자, 상기 뒤판 위에 놓이고 제2 평균 경사각을 갖는 제2 그룹의 연마재 입자를 포함하되, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 연마재 입자는 채녈 부위에 의해 분리되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 32. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자가 상기 뒤판 상에 제어된 분포로 배열되는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 33. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자는 상기 뒤판의 총 표면적의 적어도 5%, 또는 적어도 10%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90% 위에 놓이는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 34. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 입자 크기, 2차원 형상, 3차원 형상, 조성, 경도, 인성, 마손도, 밀도, 결정립 크기, 응집 상태, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 특성에 기초하여 상기 연마재 입자와 다르고 상기 뒤판 위에 놓인 보조 입자를 추가로 포함하는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 35. 구현예 34에 있어서, 상기 보조 입자는 상기 연마재 입자의 경도 미만인 경도를 갖는 희석 연마재 입자를 포함하는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 36. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 제품은 실란이 본질적으로 없는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 37. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자는 실란이 본질적으로 없는, 피코팅 연마재 물품.
구현예 38. 연마재 물품을 형성하는 방법으로서,
기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계; 및 상기 기판과 뒤판 사이의 갭을 가로질러 상기 뒤판 상으로 상기 입자를 수직으로 투사하기 위해 상기 연마재 입자를 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함하되, 상기 기판은 1E+14 Ωcm 이하의 벌크 비저항을 포함하는, 방법.
구현예 39. 연마재 물품을 형성하기 위해, 기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계, 및 상기 기판과 뒤판 사이의 갭을 가로질러 상기 뒤판 상으로 상기 입자를 투사하기 위해 상기 연마재 입자를 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함하되, 상기 투사 단계는 적어도 90%의 투사 효율로 수행되는, 방법.
구현예 40. 연마재 물품을 형성하기 위해, 제1 부분 및 상기 제1 부분의 적어도 일부 위에 놓인 제2 부분을 포함한 기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계(상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 비저항보다 작은 비저항을 갖고, 상기 연마재 입자는 상기 제2 부분과 접촉함) 및 정전기력을 이용하여 상기 기판에서 뒤판 상으로 상기 연마재 입자를 투사하는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 41. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은 1E-6 Ωcm 내지 1E+14 Ωcm의 범위 내에서 벌크 비저항을 포함하는, 방법.
구현예 42. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 투사 단계는 적어도 90%, 또는 적어도 91%, 또는 적어도 92%, 또는 적어도 93%, 또는 적어도 94%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 96%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99%의 투사 효율로 수행되는, 방법.
구현예 43. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 투사 단계는 적어도 90% 및 99% 이하 범위의 투사 효율로 수행되는, 방법.
구현예 44. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 투사 단계는 적어도 90% 및 99.9% 이하 범위의 투사 효율로 수행되는, 방법.
구현예 45. 구현예 38 또는 구현예 39에 있어서, 상기 기판은 제1 부분과 상기 제1 부분의 적어도 일부 위에 놓인 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분의 비저항보다 작은 비저항을 갖고, 상기 연마재 입자는 상기 제2 부분과 접촉하는, 방법.
구현예 46. 구현예 40 또는 구현예 45에 있어서, 상기 제1 부분의 벌크 비저항(r1)과 상기 제2 부분의 벌크 비저항(r2) 사이에서 적어도 1%의 벌크 비저항 차이(Δr)를 추가로 포함하되, 상기 벌크 비저항 차이는 적어도 2%, 또는 적어도 3%, 또는 적어도 4%, 또는 적어도 5%, 또는 적어도 6%, 또는 적어도 7%, 또는 적어도 8%, 또는 적어도 9%, 또는 적어도 10%, 또는 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 35%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%인, 방법.
구현예 47. 구현예 40 또는 구현예 45에 있어서, 상기 제1 부분은 1E+10 Ωcm 내지 1E+14 Ωcm의 범위 내에서 벌크 비저항을 포함하는, 방법.
구현예 48. 구현예 40 또는 구현예 45에 있어서, 상기 제2 부분은 1E-6 Ωcm 내지 1E+10 Ωcm의 범위 내에서 벌크 비저항을 포함하는, 방법.
구현예 49. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 투사는 0.5 Hz 내지 40 Hz의 주파수를 갖는 교번 주파수 전기장에서 수행되는, 방법.
구현예 50. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향으로 접착층 상으로 투사되는, 방법.
구현예 51. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은 적어도 하나의 용기 부위를 포함하고, 상기 연마재 입자는 상기 기판 상으로 투사되기 전에 상기 용기 부위에 포함되는, 방법.
구현예 52. 구현예 51에 있어서, 상기 연마재 입자는 상기 용기 부위로부터 투사되고 제어된 위치로 상기 기판에 부착되는, 방법.
구현예 53. 구현예 51에 있어서, 상기 용기 부위로부터 투사된 상기 연마재 입자는, 제어된 회전 배향으로 상기 기판에 부착되는, 방법.
구현예 54. 구현예 51에 있어서, 상기 적어도 하나의 용기 부위는 적어도 하나의 개구를 상기 기판 내에 포함하고, 상기 적어도 하나의 연마재 입자는 적어도 부분적으로 상기 적어도 하나의 개구 내에 배치되는, 방법.
구현예 55. 구현예 51에 있어서, 상기 적어도 하나의 용기 부위는 함몰부, 개구, 전도성 부위, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
구현예 56. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판과 상기 뒤판 사이에 위치한 정렬 구조를 추가로 포함하고, 상기 연마재 입자는 상기 정렬 구조 내의 개구를 통해 투사되어 상기 뒤판 상에 상기 연마재 입자의 회전 배향과 위치 중 적어도 하나를 제어하는, 방법.
구현예 57. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은, 고분자, 금속, 합금, 세라믹, 글라스, 탄소, 또는 이들의 임의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는, 방법.
구현예 58. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 입자 크기, 2차원 형상, 3차원 형상, 조성, 경도, 인성, 마손도, 밀도, 결정립 크기, 응집 상태, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 특징에 기초하여 상기 연마재 입자와 다른 보조 입자를 상기 뒤판 상으로 투사하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
구현예 59. 구현예 58에 있어서, 상기 보조 입자를 투사하는 단계는 상기 연마재 입자와 동시에 수행되는, 방법.
구현예 60. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 투사는 10% 이하, 또는 9% 이하, 또는 8% 이하, 또는 7% 이하, 또는 6% 이하, 또는 5% 이하, 또는 4% 이하, 또는 3% 이하, 또는 2% 이하, 또는 1% 이하의 투사 비효율을 포함하는, 방법.
구현예 61. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은 1E-6 Ω/sq 이상의 표면 비저항을 포함하는, 방법.
구현예 62. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은 1E +14 Ω/sq 이하의 표면 비저항을 포함하는, 방법.
구현예 63. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은 적어도 0.5 cm-1의 비저항 비율(Sr/Br)을 포함하는, 방법.
구현예 64. 구현예 38 내지 구현예 40 중 어느 한 예에 있어서, 상기 기판은 1E+5 cm-1 이하의 비저항 비율(Sr/Br)을 포함하는, 방법.
구현예 65. 연마재 물품을 형성하는 방법으로서,
기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계; 및
상기 기판과 뒤판 사이의 갭을 가로질러 상기 뒤판 상으로 상기 입자를 투사하기 위해 상기 연마재 입자를 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 적어도 87%가 44도 이상의 경사각으로 배향되고, 상기 연마재 입자의 13% 이하가 0도 내지 44도의 범위 내에서의 경사각으로 배향되는, 방법.
실시예
실시예 1
두 개의 피코팅 연마재 샘플(S1 및 S2)이 다음 조건에 따라 만들어졌다. 먼저, 형상을 갖는 연마재 입자는 대략 45 내지 50 wt%의 보헤마이트(Sasol사로부터 얻어짐)를 포함한 혼합물로부터 만들어졌다. 상업적으로 이용 가능한 보헤마이트의 적절한 한 유형은 Disperal이다. 보헤마이트는 혼합물의 총 알루미나 함량에 대해 1% 알파 알루미나 씨드로 혼합되고 씨딩되었다. 알파 알루미나 씨드는, 예를 들어 미국 특허 제4,623,364호에 설명된 종래 기술을 사용하여 코런덤의 밀링에 의해 만들어졌다. 혼합물은, 겔 혼합물을 형성하기 위해 사용되었던 혼합물의 원하는 점도에 따라, 45 내지 50 wt% 물과 2.5 내지 7 wt%의 추가 질산을 또한 포함하였다. 성분은 종래 디자인의 플래너터리 믹서에서 혼합되었고, 혼합물로부터 가스 요소(예, 버블)를 제거하기 위해 감압 하에 혼합되었다.
겔화 이후, 혼합물은 스테인레스 강으로 만든 제조 툴의 개구 내에 침착되었다. 제조 툴의 개구는, 제조 툴의 전체 두께를 통해 연장되는 애퍼처이고 2차원 등변 삼각형 형상을 갖도록, 제조 툴의 양쪽 측면에 개방되었다. 제조 툴의 개구 표면은 올리브 오일 윤활제로 코팅되어 제조 툴로부터 전구체 형상화된 연마재 입자의 제거를 용이하도록 하였다. 겔 혼합물은 제조 툴의 개구에 배치하였고, 1분 미만 동안 건조되었고, 전구체 형상화된 연마재 입자를 생성하기 위해 가압 공기를 사용하여 개구로부터 제거되었다. 전구체 형상화된 연마재 입자는 1250 내지 1400°C에서 약 10분 동안 소결되었다.
형상을 갖는 연마재 물품 입자는 약 1600 마이크론의 한쪽 변을 따라 평균 길이와 약 350 마이크론의 높이를 갖는 2차원 등변 삼각형의 형상을 가졌다. 몸체는, 1 마이크론 미만의 평균 결정립 크기를 갖는, 씨딩된 졸-겔 알루미나 재료로 본질적으로 형성되었다.
형상을 갖는 연마재 입자를 형성한 이후, 이 연마재 입자의 45 그램을 기판 상에 배치하였다. 기판은 제1 부분과 상기 제1 부분 위에 놓인 제2 부분을 가졌다. 제1 부분은 북미 Ammeraal Beltech사의 USO# 00003139로 이용 가능하다. 제1 부분은, 제조사에 의해 Polam PU로서 식별된 재료로 만들어진 바닥층, 제조사에 의해 PR3420으로서 식별된 재료로 만들어지고 바닥층 위에 놓인 중간층, 중간층 위에 놓이고 PVC로 만들어진 상부층을 포함한 세 개의 층을 가졌다. 제1 부분은 약 3.2 mm의 평균 두께를 가졌고, 제2 부분은 약 0.25 mm의 평균 두께를 가졌다. 기판은 1.79E+12 Ωcm의 벌크 비저항을 가졌다. 제1 부분은 2.12E+12 Ω/sq의 표면 비저항을 가졌다. 제2 부분은 약 2.75 × 10-6 Ωcm의 벌크 비저항을 가졌다. 제2 부분의 표면 비저항은 벌크 비저항과 동일한 것으로 가정하며, 이는 제2 부분이 알루미늄 금속 포일이기 때문이다. 기판의 표면 비저항은 제2 부분의 표면 비저항과 동일하였다.
형상을 갖는 연마재 입자는, 용기 부위(이의 일부가 도 22에 나타남)의 개구에 형상을 갖는 연마재 입자를 균일하게 분포시키기 위해 흔들었다. 용기 부위는 직경 0.045 인치의 원형 개구를 갖는 스틸로 만들어졌고, 상기 개구는 개구의 중심에서 중심까지 약 0.07 인치로 서로 이격되었다. 용기 부위는 기판의 제2 부위 위에 바로 있고 바로 접촉하였다. 전극간 갭은 약 0.5 인치였다. 입자의 투사 전에, 페놀릭 수지(메이크 코팅)의 얇은 층이 아래에 알려진 대로 도포되었다. 전기장 전압은 15 kV로 설정되었고 주파수는 5 Hz로 설정되었고, 10초 동안 인가되었다. 형상을 갖는 연마재 입자는, 템플릿으로부터 뒤판 상으로 추정 평균 속력 0.5 m/s로 투사되었다. 투사된 결정립을 갖는 피코팅 영역은 거의 6.25 인치 x 21 인치였다. 수지를 경화한 후, 상이한 무작위 위치로부터 15매의 사진을 배향 분석용으로 취하였다. 도 23은 기판 상에 코팅하기 전 연마재 입자를 포함한 용기 부위 일부를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다. 도 24는 일 구현예에 따라 투사 공정 이후 뒤판에 부착된 연마재 입자를 포함한 연마재 물품 일부를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다.
연마재 입자는, 아래에 제공된 구조를 갖는 피코팅 연마재로 형성되었다. 특히, 림 당 45 파운드의 최종 피복의 뒤판이 얻어졌고, 표 1에 제공된 대로 페놀 포름알데히드 수지를 포함한 메이크 조제로 코팅되었다. 연마재 입자는 전술한 공정을 사용하여 투사되었다. 구조체는 80°C에서 두 시간 동안 오븐에서 건조되었다. 메이크 코팅은 표 1에 제공된 성분의 합이 100%가 되도록 생성되었음을 이해할 것이다.
표 1 메이크 코팅 제형
Figure 112020054492268-pct00001
피코팅 연마재 구조체는 그 다음 표 2에 제공된 제형을 갖는 사이즈 코팅으로 코팅되었다. 구조체는 100 내지 120º의 최종 침지 온도로 설정된 오븐에서 열처리되었고, 그 안에서 약 20 내지 30분 동안 유지되었다. 사이즈 코팅은 표 2에 제공된 성분의 합이 100%가 되도록 생성되었음을 이해할 것이다.
표 2 사이즈 코팅 제형
Figure 112020054492268-pct00002
그 다음 피코팅 연마재 샘플은 열처리를 겪기 위해 오븐 내에 배치되었다. 오븐 온도는 약 110 내지 120°C의 최종 침지 온도로 설정되었고, 샘플은 약 10 내지 12 시간 동안 유지되었다.
그 다음 아래 표 3에 제공된 제형을 갖는 슈퍼사이즈 코팅이 도포되었고 사이즈 코팅과 동일한 방식으로 처리되었다. 슈퍼 사이즈 코팅은 표 3에 제공된 성분의 합이 100%가 되도록 생성되었음을 이해할 것이다.
표 3 수퍼사이즈 코팅 제형
Figure 112020054492268-pct00003
984F로서 3M사로부터 이용 가능한 종래의 피코팅 연마재 물품(즉, 샘플 CS1)을 또한 얻어 분석하였다. 접착제층은 본원에 설명된 대로 샌드블라스팅 공정을 사용하여 제거되었고, 입자의 배향은 본원에 설명된 공정을 사용하여 분석되었다.
도 16은, 샘플 각각에, 형상화된 연마재 입자의 배향을 예시하는 플롯을 포함한다. 나타낸 대로, 대표적 샘플은 수직, 경사 및 하방 배향에서의 결정립의 백분율이 상당히 다르다.
실시예 2
두 번째 샘플은 실시예 1의 연마재 입자를 사용하여 만들어졌다. 형상을 갖는 연마재 입자 36개가 도25에 나타낸 대로 용기 부위의 개구 내에 배치되었다. 용기 부위는 은으로 만들어졌고, 북미 Ammeraal Beltech사의 USO# 00003139로 이용 가능한 기판 상부층에 부착되었다. 기판은, 제조사에 의해 Polam PU로서 식별된 재료로 만들어진 바닥층, 제조사에 의해 PR3420으로서 식별된 재료로 만들어지고 바닥층 위에 놓인 중간층, 중간층 위에 놓이고 PVC로 만들어진 상부층을 포함한 세 개의 층을 가졌다. 기판은 1.79E+12 Ωcm의 벌크 비저항을 가졌다. 용기 부위는 1.59E-6 Ω/sq의 벌크 비저항을 가졌다. 제2 부분의 표면 비저항은 벌크 비저항과 동일한 것으로 가정하며, 이는 제2 부분이 은으로 만들어졌기 때문이다.
용기 부위는 폭으로 약 0.05 인치의 개구를 가졌다. 전극간 갭은 약 0.5 인치였다. 입자의 투사 이전에, 1.1 mm 두께의 양면 접착성 테이프(Saint-Gobain사 Norbond®제품 Z545H)가 상부 전극에 도포되었다. 전기장 전압은 30 kV로 설정되었고 주파수는 5 Hz로 설정되었고, 10초 동안 인가되었다. 형상을 갖는 연마재 입자는, 템플릿으로부터 뒤판 상으로 추정 평균 속력 0.5 m/s로 투사되었다.
도 26은, 접착제 테이프에 부착된 연마재 입자를 위에서 아래로 나타낸 이미지를 포함한다. 특히, 입자는 용기 부위 내의 그들 원래 위치와 비교하면 그들의 경사각 배향과 회전 배향에 있어서 주목할 만한 표시를 입증한다.
특정 종래 기술은, 정전기 투사를 사용하여 수직 방식으로 입자를 배향하는 것이 바람직함을 개시하였다. 예를 들어, WO 20120112322를 참조하기 바란다. 실제, 특정 종래 기술 참조 문헌은 심지어 수직 배향으로 연마재 입자의 높은 함량을 갖는 피코팅 연마재 물품의 이상화된 도면을 도시했다. 예를 들어 US 20130344786를 참조하기 바란다. 그러나, 이들 개시에도 불구하고, 당업계는 원하는 배향으로 제한된 수의 입자를 갖는 피코팅 연마재 물품에 기반하기를 계속한다. 출원인에 의해 완료되었던 최신 기술, 상용 가능한 피코팅 연마재의 실험적인 연구는, 피코팅 연마재 물품이 바람직하지 않은 배향에서의 입자가 상당히 많은 부위를 갖는 것을 나타낸다. 본 시스템과 방법은, 입자 배향의 개선된 제어를 갖는 피코팅 연마재 물품의 효율적인 형성을 가능하게 한다. 출원인의 지식에 기초하여, 본원에서의 구현예는 이전에 달성되지 못한 특정 수준의 입자 배향을 갖는 피코팅 연마재 물품을 생성하기 위한 상업적 규모의 방법을 제공한다.
또한, 특정 투사 시스템은, 전도성 기판 재료, 예컨대 금속을 사용하는 것을 이전에 고려해왔다. 그러나, 금속 기판을 사용하면 중대한 건강 및 안전 문제를 초래하는데 그 이유는 금속 벨트가 적당하게 절연되어야 하고 그렇지 않으면 사람과 다른 인접한 전자 소자가 전기 공급된 벨트로부터 방전되기 쉬울 수 있기 때문인 것으로 당업계에서 또한 인식되고 있다.
본 출원은 최신 기술로부터의 새로운 시도를 나타낸다. 특정 문헌이 특정 배향으로 형상을 갖는 연마재 입자를 배향하는 것이 바람직함을 개시하였지만, 이들 문헌은 본 출원에서 개시된 대로 배향 정도를 가능하게 하지는 못했다. 실험적인 연구는 최신 피코팅 연마재 물품에 대해 완료되었고, 이러한 연마재는 본 문헌에 개시된 대로 배향 정도(즉, 경사각)를 갖지 못하는 것으로 알려져 있다. 즉, 이러한 시스템은 수직 배향인 입자가 상당한 부위를 갖는 연마재 물품의 형성을 가능하게 하는 것으로 문헌이 제시하는 것으로 보이지만, 실제 최신 기술의 피코팅 연마재는 본원에 개시된 공정 및 시스템에 의해 달성된 배향 정도를 상관시키지 못하거나 가능하지 않다. 특히, 종래의 피코팅 연마재는 실제적으로 원하지 않는 배향으로 위치한 연마재 입자의 상당한 부위를 갖는 것이 명백하다. 당업계는 피코팅 연마재의 연마재 입자의 배향을 제어하는 정도를 상당히 달성하기 위해, 가능한 시스템과 방법을 계속 원하고 있다. 본원에 개시된 시스템과 방법은, 피코팅 연마재 물품의 생성을 위해 뒤판 상에 입자의 배향에 대해 상당한 제어도를 갖는 피코팅 연마재 물품의 형성을 가능하게 한다. 또한, 본원에서의 시스템과 방법은 결정립의 특정 배향, 예컨대 수직, 경사, 및 수평 배향에 대한 제어도를 개선하고 미세 조정하는 것을 용이하게 할 수 있다.
상기 개시된 요지는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 있는 모든 수정, 개선, 및 다른 구현예를 포함하는 것이다. 따라서, 법이 허용하는 최대 한도까지, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 균등물의 가장 넓은 허용 가능한 해석에 의해 결정되어야 하며, 전술한 상세한 설명에 의해 제한되거나 한정되어서는 안 된다.
본 발명의 요약은 특허법을 준수하기 위해 제공되며, 본 청구 내용의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데에 사용되지 않을 것이라는 이해 하에 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시를 간소화할 목적으로 다양한 특징들이 함께 합쳐지거나 단일 구현예에 기술될 수 있다.
본 개시는 청구된 구현예가 각 청구항에 명시적으로 언급된 것보다 많은 특징을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음의 청구 범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 주제는 임의의 개시된 구현예의 모든 특징보다 적게 나타날 수 있다. 따라서, 이하의 청구 범위는 발명의 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구 범위는 별도로 청구되는 대상을 정의하는 것으로 독자적으로 기재된다.

Claims (15)

  1. 뒤판; 및
    상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자의 적어도 87%가 44도 초과의 경사각으로 배향되고, 상기 연마재 입자의 13% 이하가 0도 내지 44도 범위 내의 경사각으로 배향되고,
    적어도 1.1:1의 종횡비(l:w)를 갖는 보조 입자를 추가로 포함하고 상기 보조 입자의 적어도 일부는 수직 배향을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마재 입자는, 형상을 갖는 연마재 입자를 포함한 제1 유형의 연마재 입자를 포함하는, 피코팅 연마재 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 형상을 갖는 연마재 입자는 2차원 삼각형 형상을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 형상을 갖는 연마재 입자는 2차원 직사각형 형상을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
  5. 제2항에 있어서, 상기 형상을 갖는 연마재 입자 각각은 몸체를 갖고, 각각의 몸체는 길이(l), 폭(w), 및 높이(h)를 포함하고, l>w>h인, 피코팅 연마재 물품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연마재 입자는, 무작위로 형상을 갖는 연마재 입자를 포함한 제2 유형의 연마재 입자를 포함하는, 피코팅 연마재 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 1%는 44도 이하의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 1%가 44도 초과 내지 71도의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연마재 입자의 적어도 60%가 71도 초과 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 보조 입자의 50% 이하가 44도 이하의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 보조 입자의 적어도 5%가 44도 초과 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 보조 입자의 적어도 5%가 71도 초과 내지 90도 범위 내의 경사각으로 배향되는, 피코팅 연마재 물품.
  13. 뒤판;
    상기 뒤판 위에 놓인 연마재 입자를 포함하되, 상기 연마재 입자는 무작위 회전 배향을 가지며, 상기 연마재 입자는 경사각이 71도 초과 내지 90도 범위 내인 수직 배향을 갖는 연마재 입자의 제1 부분을 포함하고, 상기 연마재 입자의 제1 부분은 복수의 입자(P1)를 포함하며, 상기 연마재 입자는 경사각이 44도 초과 내지 71도 범위 내인 경사 배향을 갖는 연마재 입자의 제2 부분을 추가로 포함하고, 상기 연마재 입자의 제2 부분은 복수의 입자(P2)를 포함하며, 상기 연마재 입자는 적어도 2.5의 일차 배향 값(P1/P2)을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 연마재 입자는 경사각이 0도 내지 44도 범위 내인 수평 배향을 갖는 연마재 입자의 제3 부분을 추가로 포함하고, 상기 연마재 입자의 제3 부분은 복수의 입자(P3)를 포함하며, 상기 연마재 입자는 적어도 1.5의 경사 및 하방에 대한 수직 배향 값(P1/(P2+P3))을 갖는, 피코팅 연마재 물품.
  15. 제1항 또는 제13항에 따른 연마재 물품을 형성하는 방법으로서,
    기판 상에 연마재 입자를 포함하는 단계; 및
    상기 기판과 뒤판 사이의 갭을 가로질러 상기 뒤판 상으로 상기 입자를 수직으로 투사하기 위해 상기 연마재 입자를 상기 기판에서 상기 뒤판 상으로 정전기력을 사용하여 투사하는 단계를 포함하되, 상기 기판은 1E+14 Ωcm 이하의 벌크 비저항을 포함하는, 방법.
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