KR20140106713A - 형상화 연마입자 및 이의 형성방법 - Google Patents

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Abstract

세라믹 재료로 구성되는 혼합물을 시트로 형성하는 단계, 기계체를 이용하여 적어도 시트 일부를 절단하여 시트로부터 적어도 하나의 형상화 연마입자를 성형하는 단계로 구성되고, 적어도 하나의 형상화 연마입자는 형상화 연마입자의 길이 및 폭으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는2차원 형상으로 구성되는, 형상화 연마입자 성형방법.

Description

형상화 연마입자 및 이의 형성방법{SHAPED ABRASIVE PARTICLE AND METHOD OF FORMING SAME}
본 발명은 형상화 연마입자들, 더욱 상세하게는, 소정의 형상들을 가지는 형상화 연마입자들 및 이러한 형상화 연마입자들 형성방법에 관한 것이다.
연마 입자들을 포함하는 연마 물품은 연삭(grinding), 다듬질(finishing), 및 폴리싱(polishing)을 포함하는 다양한 물질의 제거 작업에 유용하다. 연마재의 유형에 따라 그러한 연마 입자는 상품 제조에서 다양한 재료의 성형 또는 연삭에 유용할 수 있다. 삼각형으로 성형된 연마 입자들 및 그러한 물체를 포함하는 연마 물품과 같이, 특정한 기하학적 구조를 가지고 있는 특정한 유형의 연마입자들이 현재까지 제조되었다. 예를 들면, 미국 특허 번호 제5,201,916호, 제5,366,523호 및 제5,984,988호 참조.
소정의 형상을 가지는 연마입자들을 생산하는 데 이용되었던 세 가지 기본 기술은 용융, 소결, 및 화학 세라믹이다. 용융 과정에서, 연마입자들은, 표면이 조각될 수 있거나 조각될 수 없는 냉각 롤러, 용융된 재료가 부어지는 주형, 또는 산화알루미늄 용융물에 침지된 히트 싱크 물질에 의해, 성형될 수 있다. 예를들면, 미국 특허 번호 제3,377,660호 참조. 소결 과정에서는, 직경이 10마이크로미터까지인 입자 크기의 내화 분말로부터 연마 입자들이 형성될 수 있다. 윤활제 및 적절한 용매와 함께, 바인더가 분말에 첨가되어 혼합물을 형성하고, 이는 다양한 길이와 직경의 판상체 또는 로드로 성형될 수 있다. 예를들면,
미국 특허 번호 제3,079,242호 참조. 화학 세라믹 기술은 콜로이드 분산액 또는 히드로졸 (간혹 졸(sol)이라 함)을 성분들의 유동성을 보유하는 겔 또는 임의의 기타 물리적 상태로 전환하는 단계, 건조 단계, 및 연소하여 세라믹 물질을 획득하는 단계를 수반한다. 예를들면, 미국 특허 번호 제4,744,802호 및 제4,848,041호 참조.
개선된 연마재 및 연마 물품에 대한 요구가 여전히 업계에는 남아 있다.
제1 양태에 의하면, 형상화 연마입자 성형방법은 세라믹 재료를 포함하는 혼합물을 시트로 형성하는 단계, 적어도 시트 일부를 기계체 (mechanical object)로 절단 (sectioning)하는 단계, 및 혼합물로부터 형상화 연마입자 성형단계로 구성되고, 형상화 연마입자는 형상화 연마입자의 길이 및 폭으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 2차원 형상으로 구성된다.
제2 양태에서, 미립자 소재는, 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형으로 구성되는 제1 유형의 형상화 연마입자, 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형과는 다른 제2 다각형으로 구성되는 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 형상화 연마입자들의 배치 (batch)로 구성된다.
제3 양태에 따르면, 미립자 소재는, 제1 장 (long)측, 제2 장측, 및 제1 장측 및 제2 장측 사이에 위치하고 제1 장측보다 짧고 제2 장측보다 짧은 제1 단(short)측, 및 제1 단측 및 제1 장측 사이 90°보다 작은 제1 각을 포함하는 모서리가 잘린 (corner-truncated) 다각형으로 구성되는 몸체를 가지는 형상화 연마입자로 구성된다.
다른 양태에서, 코팅 연마물품은, 기재, 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되는 몸체를 가지고 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형으로 구성되고 기재에 결합되는 제1 유형의 연마 미립자 소재, 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되는 몸체를 가지고 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형과는 다른 제2 다각형으로 구성되고 기재에 결합되는 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함한다.
또 다른 양태에서, 미립자 소재는 몸체를 가지고 제1 주(major) 면 (surface), 제2 주면, 및 제1 및 제2 주면들 사이에 연장되고 파형을 가지는 측면을 포함하는 형상화 연마입자를 포함한다.
또 다른 양태에서, 미립자 소재 배치는 제1 유형의 형상화 연마입자의 제1 일부 (portion) 및 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 형성하는 몸체를 가지고 제1 유형과는 다르고 모서리가 잘린 형상을 포함하는 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제2 일부로 구성된다.
일 양태에 의하면, 미립자 소재는 제1 주면, 제2 주면, 및 제1 주면 및 제2 주면 사이에 연장되고 제2 주면을 형성하는 적어도 가장자리 (edge) 일부를 교차하는 파괴 영역 (fractured region)을 가지는 적어도 하나의 측면을 포함하는 몸체를 가지는 형상화 연마입자를 포함한다.
또 다른 양태에서, 형상화 연마입자 성형방법은 세라믹 재료를 포함하는 혼합물을 시트로 형성하는 단계, 적어도 시트 일부를 기계체로 절단하는 단계, 및 분할 및 전구체 형상화 연마입자 형성 후 시트에 개구를 유지하는 단계로 구성된다.
첨부되는 도면을 참고함으로써, 본 개시내용은 더 잘 이해될 수 있고, 이의 많은 특징들과 장점들이 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 분명해질 수 있다.
도 1은 실시태양에 의한 형상화 연마입자 성형방법의 개략도이다.
도 2는 실시태양에 의한 형상화 연마입자 성형방법에 사용되는 특정 장치를 도시한 것이다.
도 3은 실시태양에 의한 형상화 연마입자 성형방법을 도시한 것이다.
도 4A는 실시태양에 의한 형상화 연마입자 성형 프로세스의 단면도이다.
도 4B는 실시태양에 따라 개구를 가지는 시트 일부에 대한 단면도이다.
도 5는 실시태양에 의한 형상화 연마입자 일부의 단면도이다.
도 6은 실시태양에 의한 형상화 연마입자 일부의 단면도이다.
도 7A는 실시태양에 의한 형상화 연마입자를 도시한 것이다.
도 7B 및 7C는 도 7A의 형상화 연마입자 일부의 단면도이다.
도 8-13은 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들을 도시한 것이다.
도 14는 실시태양에 따른 형상화 연마입자들을 포함하는 코팅 연마물품의 단면도이다.
도 15는 실시태양에 따른 형상화 연마입자들을 포함하는 결합 연마물품의 단면도이다.
도 16A는 실시태양에 의한 형상화 연마입자를 도시한 것이다.
도 16B는 도 16A의 형상화 연마입자 단면도이다.
도 16C는 도 16A의 형상화 연마입자 측면도이다.
도 17A는 실시태양에 의한 형상화 연마입자 평면 사진이다.
도 17B는 도 17A의 형상화 연마입자 측면 사진이다.
도 17C는 실시태양에 의한 형상화 연마입자 측면 사진이다.
도 18A-18E는 형상화 연마입자들 실시태양에 의한 평면 사진들이다.
도 19A-19E는 실시태양에 의한 형상화 연마입자들의 평면 사진들이다.
본 발명은 형상화 연마입자들 및 이러한 형상화 연마입자들의 형상들 성형방법에 관한 것이다. 형상화 연마입자들은 다양한 연마물품, 예를들면 결합 연마물품, 코팅 연마물품, 및 기타 등에 사용된다. 달리, 본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 자유 연마 기술 예를들면 연마 및/또는 폴리싱 슬러리에서 사용된다.
도 1은 실시태양에 의한 형상화 연마입자 형성 시스템을 도시한 것이다. 형상화 연마입자들 성형방법은 세라믹 재료 및 액체를 포함하는 혼합물 (101) 형성에 의해 개시된다. 상세하게는, 혼합물 (101)은 세라믹 분말소재 및 액체로 형성되는 겔일 수 있고, 겔은 미처리 (즉, 미-소성) 상태에서 주어진 형상을 유지할 수 있는 형상-안정화 소재로 특정된다. 실시태양에 의하면, 겔은 개별 입자들의 일체적 네트워크인 분말소재를 포함할 수 있다.
혼합물 (101)은 특정 함량의 고형재, 예컨대 세라믹 분말소재를 포함한다. 예를들면, 일 실시태양에서, 혼합물 (101)은 혼합물 (101) 총 중량에 대하여 적어도 약 25 wt%, 예컨대 적어도 약 35 wt%, 적어도 약 38 wt%, 또는 적어도 약 42 wt%의 고체 함량을 가진다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (101)의 고체 함량은 약 75 wt% 이하, 예컨대 약 70 wt% 이하, 약 65 wt% 이하, 또는 약 55 wt% 이하이다. 혼합물 (101) 중 고체 함량은 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 따르면, 세라믹 분말소재는 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물, 산탄화물, 산질화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 특정한 경우, 세라믹 재료는 알루미나를 포함한다. 더욱 상세하게는, 세라믹 재료는 알파 알루미나 전구체인 베마이트 재료를 포함한다. 용어 “베마이트”는 전형적으로 Al2O3·H2O 으로 물 함량이 15% 정도인 베마이트 광물 및, 물 함량이 15% 이상, 예컨대 20-38중량%인 유사(pseudo)베마이트 을 포함한 알루미나 수화물을 표기하도록 일반적으로 본원에서 사용된다. 베마이트 (유사베마이트 포함)는 기타 수화 알루미나들 예컨대 베마이트 미립자 소재 제조에 전구체로 통상 사용되는 ATH (삼수산화알루미늄)를 포함한 기타 알루미늄 재료와는 차별되는 특징 및 식별 가능한 결정 구조 및 따라서 특유한 X-ray 회절 패턴을 가진다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 혼합물 (101)은 특정 함량의 액상 재료를 가진다. 일부 적합한 액체로는 유기재료, 예컨대 물을 포함한다. 하나의 실시태양에 따르면, 혼합물 (101)은 혼합물 (101) 중 고체 함량보다 낮은 액체 함량을 가지도록 형성된다. 특정 실시예들에서, 혼합물 (101)의 액체 함량은 혼합물 (101) 총 중량에 대하여 적어도 약 25 wt%이다. 다른 실시예들에서, 혼합물 (101)의 액체 함량은 더 크고, 예컨대 적어도 약 35 wt%, 적어도 약 45 wt%, 적어도 약 50 wt%, 또는 적어도 약 58 wt%이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물의 액체 함량은 약 75 wt% 이하, 예컨대 약 70 wt% 이하, 약 65 wt% 이하, 약 60 wt% 이하, 또는 약 55 wt% 이하이다. 혼합물 (101) 중 액체 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (101)은 특정 저장탄성률을 가진다. 예를들면, 혼합물 (101)의 저장탄성률은 적어도 약 1x104 Pa, 예컨대 적어도 약 4x104 Pa, 또는 적어도 약 5x104 Pa이다. 그러나, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (101)의 저장탄성률은 약 1x107 Pa 이하, 예컨대 약 1x106 Pa 이하이다. 혼합물 (101)의 저장탄성률은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 저장탄성률은 ARES 또는 AR-G2 회전형 레오미터를 이용한 평행판 시스템 및 펠티어 판 (Peltier plate) 온도 조절시스템으로 측정한다. 시험에 있어서, 혼합물 (101)을 서로 대략 8 mm 이격 설정되는 두 판들 사이 간극으로 압출한다. 간극으로 압축한 후, 혼합물 (101)이 완전히 판들 사이 간극을 채울 때까지 간극을 형성하는 두 판들 사이 간격을 2 mm로 좁힌다. 과잉 혼합물을 닦아낸 후, 간격을 0.1 mm만큼 좁히고 시험을 개시한다. 시험은 변형 범위가 0.1% 내지 100%, 6.28 rad/s (1 Hz)로 설정된 장비로, 25-mm 평행판을 이용하고 10 포인트 감소할 때 기록하는 진동 변형 일소 시험이다. 시험 완료 후 1 시간 내에, 간격을 다시 0.1 mm만큼 좁히고 시험을 반복한다. 시험은 적어도 6 회 반복한다. 제1 시험은 제2 및 제3 시험들과는 다를 수 있다. 각각의 시편에 대한 제2 및 제3 시험들 결과만을 보고하여야 한다. 점도는 저장탄성률 값을 6.28 s-1로 나누어 계산할 수 있다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (101)은 특정 점도를 가진다. 예를들면, 혼합물 (101)의 점도는 적어도 약 4x103 Pa s, 적어도 약 5x103 Pa s, 적어도 약 6x103 Pa s, 적어도 약 8x103 Pa s, 적어도 약 10x103 Pa s, 적어도 약 20x103 Pa s, 적어도 약 30x103 Pa s, 적어도 약 40x103 Pa s, 적어도 약 50x103 Pa s, 적어도 약 60x103 Pa s, 또는 적어도 약 65x103 Pa s이다. 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (101)의 점도는 약 1x106 Pa s 이하, 약 5x105 Pa s 이하, 약 3x105 Pa s 이하, 또는 약 2x105 Pa s 이하이다. 혼합물 (101) 점도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (101)은 상기 액체와는 구별되는 유기 첨가제들을 포함한 특정 함량의 유기재료들을 가지도록 형성된다. 일부 적합한 유기 첨가제들은 안정화제, 바인더, 예컨대 프룩토오스, 수크로오스, 락토오스, 글루코오스, UV 경화성 수지들, 및 기타 등을 포함한다.
특히, 본원 실시태양들은 종래 테이프 주조 공정에서 사용되는 슬러리와 차별되는 혼합물 (101)을 사용한다. 예를들면, 혼합물 (101) 내의 유기재료들, 특히, 임의의 상기 유기 첨가제들의 함량은 혼합물 (101) 내의 다른 성분들과 비교할 때 소량이다. 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (101)은 혼합물 (101) 총 중량에 대하여 약 30 wt% 이하의 유기재료를 가지도록 형성된다. 다른 실시예들에서, 유기재료 함량은 더 적고, 예컨대 약 15 wt% 이하, 약 10 wt% 이하, 또는 약 5 wt% 이하이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (101) 내의 유기재료 함량은 혼합물 (101) 총 중량에 대하여 적어도 약 0.1 wt%, 예컨대 적어도 약 0.5 wt%이다. 혼합물 (101) 내의 유기재료 함량은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록 혼합물 (101)은 상기 액체와는 구분되는 특정 함량의 산 또는 염기를 가지도록 형성된다. 일부 적합한 산 또는 염기는 질산, 황산, 시트르산, 염소산, 타타르산, 인산, 질산암모늄, 구연산암모늄을 포함한다. 특정 실시태양에 의하면, 질산 첨가제를 사용하여 혼합물 (101)은 약 5 미만, 더욱 상세하게는, 약 2 내지 약 4 pH를 가진다.
도 1을 참고하면, 시스템 (100)은 다이 (103)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 혼합물 (101)은 다이 (103) 내부로 제공되고 다이 (103) 일단에 위치한 다이 개구 (105)로 압출된다. 도시된 바와 같이, 형성단계는 다이 개구 (105)를 통해 혼합물 (101)을 이동시키기 위하여 혼합물 (101)에 (압력으로 전환되는) 힘 (180) 인가 단계를 포함한다. 실시태양에 의하면, 압출 과정에서 특정 압력이 활용될 수 있다. 예를들면, 압력은 적어도 약 10 kPa, 예컨대 적어도 약 500 kPa이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 압출 과정에서 적용되는 압력은 약 4 MPa 이하이다. 혼합물 (101) 압출에 적용되는 압력은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
소정의 시스템들에서, 다이 (103)는 특정 형상을 가지는 다이 개구 (105)를 포함한다. 다이 개구 (105)가 형상화 되어 압출 과정에서 혼합물 (101)에 특정 형상을 부여할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 실시태양에 의하면, 다이 개구 (105)는 직사각형을 가진다. 또한, 다이 개구 (105)를 통해 압출되는 혼합물 (101)은 다이 개구 (105)와 실질적으로 동일한 단면 형상을 가진다. 도시된 바와 같이, 혼합물 (101)은 시트 (111) 형상으로 다이 (103) 아래 벨트 (109)로 압출된다. 특정 실시예들에서, 혼합물 (101)은 벨트 (109)로 직접시트 (111) 형상으로 압출되고, 이는 연속 공정을 가능하게 한다.
특정 실시태양에 의하면, 벨트는 기재에 적층되는 필름을 가지도록 형성되고, 필름은 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록 구성되는 재료의 개별 및 분리 층일 수 있다. 공정은 벨트의 필름에 직접 혼합물 (101)을 제공하여 시트 (111)을 형성하는 것을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 필름은 고분자 재료, 예컨대 폴리에스테르를 포함한다. 적어도 하나의 특정 실시태양에서, 필름은 실질적으로 폴리에스테르로 이루어진다.
일부 실시태양들에서, 혼합물 (101)이 다이 개구 (105)를 통과하여 이동하면서 벨트 (109)는 병진된다. 시스템 (100)에 도시된 바와 같이, 혼합물 (101)은 방향 (191)으로 압출된다. 벨트 (109)의 병진 방향 (110)은 혼합물 압출 방향 (191)에 대하여 각을 형성한다. 시스템 (100)에서 병진 방향 (110) 및 압출 방향 (191) 사이 각이 실질적으로 직교하는 것으로 도시되지만, 기타 각들 예를들면, 예각 또는 둔각이 고려될 수 있다. 또한, 혼합물 (101)이 벨트 (109) 병진 방향 (110)에 대하여 유각의 방향 (191)으로 압출되는 것으로 도시되지만, 대안적 실시태양에서, 벨트 (109) 및 혼합물은 (101) 실질적으로 동일한 방향으로 압출될 수 있다.
벨트 (109)는 처리가 용이하도록 특정 속도로 병진된다. 예를들면, 벨트 (109)는 적어도 약 3 cm/s로 병진한다. 다른 실시태양들에서, 벨트 (109) 병진 속도는 더 빠를 수 있고, 예컨대 적어도 약 4 cm/s, 적어도 약 6 cm/s, 적어도 약 8 cm/s, 또는 적어도 약 10 cm/s이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 벨트 (109)는 약 5 m/s 이하, 약 1 m/s 이하, 또는 약 0.5 m/s 이하로 방향 (110)으로 전진한다. 스크린 (151)은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위의 속도로 병진할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양에 의한 소정의 프로세스에 있어서, 방향 (191)의 혼합물 (101) 압출 속도에 대하여 벨트 (109) 병진 속도가 조절되어 적절한 처리를 가능하게 한다. 예를들면, 벨트 (109) 병진 속도는 압출 속도와 실질적으로 동일하여 적합한 시트 (111) 형성이 보장된다.
혼합물 (101)이 다이 개구 (105)를 통과하여 압출된 후, 혼합물 (101)은 다이 (103) 표면에 부착된 칼날 (107) 아래로 벨트 (109)를 따라 전진된다. 칼날 (107)은 시트 (111) 형성을 가능하게 한다. 상세하게는, 칼날 (107) 표면 및 벨트 (109) 간에 형성된 개구는 압출된 혼합물 (101)의 특정 치수를 형성한다. 소정의 실시태양들에서, 혼합물 (101)은 시트 (111)의 높이 및 폭으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 대략 직사각 단면 형상을 가지는 시트 (111) 형태로 압출된다. 압출물은 시트로서 도시되지만, 예를들면 원통형 및 기타 등을 포함한 기타 형상들이 압출될 수 있다.
혼합물 (101)로부터 시트 (111) 형성 공정은 특정 형상들 및 공정인자들을 조절하여 본원 실시태양들에서 제공되는 하나 이상의 형상들을 가지는 형상화 연마입자들에 대한 적합한 성형이 가능하다. 예를들면, 소정의 실시예들에서, 혼합물 (101)로부터 시트 (111) 형성 공정은 부분적으로 칼날 (107) 및 벨트 (109) 표면 사이 거리로 제어되는 특정 높이 (181)를 가지는 시트 (111) 성형을 포함한다. 또한, 시트 (111) 높이 (181)는 칼날 (107) 및 벨트 (109) 표면 사이 거리를 변경시킴으로써 조절될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 혼합물 (101)을 시트 (111)로 형성하는 단계는 부분적으로 혼합물 (101) 점도에 기반한 시트 (111) 치수 조절을 포함한다. 상세하게는, 시트 (111) 형성단계는 혼합물 (101) 점도에 기반한 시트 (111) 높이 (181) 조절을 포함한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (101), 및 따라서 시트 (111)는 특정 점도를 가진다. 예를들면, 혼합물 (101)의 점도는 적어도 약 4x103 Pa s, 적어도 약 5x103 Pa s, 적어도 약 6x103 Pa s, 적어도 약 8x103 Pa s, 적어도 약 10x103 Pa s, 적어도 약 20x103 Pa s, 적어도 약 30x103 Pa s, 적어도 약 40x103 Pa s, 적어도 약 50x103 Pa s, 적어도 약 60x103 Pa s, 또는 적어도 약 65x103 Pa s이다. 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (101)의 점도는 약 1x106 Pa s 이하, 약 5x105 Pa s 이하, 약 3x105 Pa s 이하, 또는 약 2x105 Pa s 이하이다. 혼합물 (101) 점도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 점도는 상기된 저장탄성률과 동일한 방식으로 측정된다.
시트 (111)는 특정 치수, 예를들면 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가진다. 실시태양에 의하면, 시트 (111)는 병진 벨트 (109) 방향으로 연장되는 길이를 가지고, 이는 폭보다 더 크고, 시트 (111) 폭은 벨트 (109) 길이 및 시트 길이에 수직 방향으로 연장되는 치수이다. 시트 (111)는 높이 (181)를 가지고, 길이 및 폭은 시트 (111) 높이 (181)보다 길다.
특히, 시트 (111) 높이 (181)는 벨트 (109) 표면에서 수직 연장되는 치수이다. 실시태양에 의하면, 시트 (111)는 특정 치수의 높이 (181)를 가지도록 형성되고, 높이는 시트 (111)의 다중 측정치들의 평균 높이이다. 예를들면, 시트 (111) 높이 (181)는 적어도 약 0.1 mm, 예컨대 적어도 약 0.5 mm이다. 다른 실시예들에서, 시트 (111) 높이 (181)는 더 높고, 예컨대 적어도 약 0.8 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.2 mm, 적어도 약 1.6 mm, 또는 적어도 약 2 mm이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 시트 (111) 높이 (181)는 약 10 mm 이하, 약 5 mm 이하, 또는 약 2 mm 이하이다. 시트 (111)는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위의 평균 높이를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 따르면, 시트 (111)는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지고, 이때 길이 > 폭 > 높이이다. 또한, 시트 (111)의 길이: 높이의 2차 종횡비는 적어도 약 10, 예컨대 적어도 약 100, 적어도 약 1000, 또는 적어도 약 1000이다.
다이 (103)로부터 혼합물 (101)을 압출한 후, 시트 (111)는 벨트 (109) 표면을 따라 방향 (112)으로 전진한다. 벨트 (109)를 따라 시트 (111)를 병진시키면 전구체 형상화 연마입자들 형성 공정이 더욱 용이하다. 예를들면, 시트 (111)는 형상화 구역 (113)에서 형상화 공정이 수행된다. 특정한 경우, 형상화 공정은 시트 (111) 표면, 예를들면, 시트 (111) 상부 주면 (117)에 대한 형상화를 포함한다. 다른 실시태양들에서, 기타 시트 주면들에 대한 예를들면, 저면 또는 측면들에 대한 형상화를 포함할 수 있다. 소정의 프로세스에 있어서, 형상화는 하나 이상의 공정들, 예컨대, 엠보싱, 압연, 절단, 조각, 패턴화, 신장, 비틀림, 및 이들의 조합을 통해 시트의 외곽선 (contour)을 변경시키는 것을 포함한다.
하나의 특정 실시태양에서, 형상화 공정은 시트 (111)의 상부 주면 (117)의 형상 (119)을 성형하는 것을 포함한다. 상세하게는, 형상화 구조체 (115)는 시트 (111) 상부 주면 (117)과 접촉하여 형상 (119) 또는 형상들 패턴을 상부 주면 (117)에 형성시킨다. 형상화 구조체 (115)는 다양한 형태를 취할 수 있고, 예를들면, 표면에 다양한 형상들을 가지는 롤러를 포함하고, 형상화 구조체 (115) 및 상부 주면 (117) 간의 접촉 시에 이러한 형상들이 시트 (111) 상부 주면 (117)으로 전달된다.
또한, 대안적 형상화 구조체들 및 시트 형상화 방법들이 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를들면, 벨트 (109) 표면이 표면 처리되고 표면 처리된 형상들이 시트 (111), 및 최종-성형 형상화 연마입자들에 부여될 수 있다. 또한, 다양한 장치들이 사용되어 형상 또는 형상들 패턴이 시트 (111) 측면들에 부여될 수 있다.
실시태양에 의하면, 형상화 연마입자 형성 공정은 벨트 (109)를 따라 시트가 형성 구역 (121)을 통과하도록 전진하는 것을 더욱 포함한다. 실시태양에 의하면, 형상화 연마입자 형성 공정은 시트 (111)를 절단하여 전구체 형상화 연마입자들 (123)을 형성하는 것을 포함한다. 예를들면, 소정의 실시예들에서, 형성 공정은 시트 (111) 일부에 대한 천공화를 더욱 포함한다. 다른 실시예들에서, 형성 공정은 시트 (111) 패턴화에 의한 패턴화 시트 형성 및 패턴화 시트로부터 형상들의 추출을 포함한다.
특정 형성 공정은 절단, 압축, 천공, 분쇄, 압연, 비틀림, 굽힘, 건조, 및 이들의 조합을 포함한다. 일 실시태양에서, 형성공정은 시트 (111) 절단을 포함한다. 시트 (111) 절단은 기체, 액체, 또는 고체 형태일 수 있는 적어도 하나의 기계체를 사용한다. 절단공정은 절단, 압축, 천공, 분쇄, 압연, 비틀림, 굽힘, 및 건조의 적어도 하나의 또는 조합을 포함한다. 또한, 절단은 시트 (111) 일부에 대한 시트 (111) 높이 전체를 연장하지 않는 천공화 또는 부분 개구 생성을 포함한다는 것을 이해하여야 한다.
예를들면, 절단은 물 분사 절단 프로세스를 포함할 수 있다. 다른 실시태양에서, 시트 (111) 절단은 하나 또는 다수의 블레이드, 와이어, 디스크, 및 이들의 조합을 포함한 기계체의 사용을 포함한다. 블레이드들은 서로에 대하여 다양한 구성으로 배향되어 바람직한 절단을 달성한다. 예를들면, 갱 구조와 같이 블레이드들은 서로 평행하게 배열된다. 달리, 기계체는 서로 연결되거나 서로 독립적으로 일조의 나선형 블레이드들을 포함한다.
달리, 형상화 연마입자들 형성공정은 시트 (111)를 개별 전구체 형상화 연마입자들로 절단하기 위하여 복사선을 이용한다. 예를들면, 복사선 이용은 시트 (111)로부터 개별 형상화 연마입자들을 새기거나 달리 절단하는 레이저 이용을 포함한다.
적어도 하나의 블레이드가 시트 (111)를 통과하여 이동되면서 절단할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 특정한 경우 블레이드를 이용한 절단공정에서 제1 방향, 및 제1 방향과 다른 제2 방향을 포함하여 다중 방향들로 블레이드가 시트 (111)를 통과하도록 이동한다. 상세하게는, 소정의 절단공정에서 다수의 블레이드들은 다중 방향들로 시트 (111)를 가로지르고 통과하도록 이동되어 전구체 형상화 연마입자들 (123)을 형성한다.
도 2는 형성 구역 (121)에서 절단에 사용되는 특정 장치를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 절단공정은 서로 평행한 다수의 블레이드들 (202, 203, 204, 205, 206)을 가지는 절단 장치 (201)를 이용한다. 절단 장치 (201)는 다중 방향들로 시트 (111)를 통과하여 전구체 형상화 연마입자들 (123)을 형성한다. 예를들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 절단 장치 (201)는 시트 (111) 길이 (l)에 대하여 유각인 방향 (207)로 병진된다. 이후, 절단 장치 (201)는 제1 방향 (207)과 다르고 제1 방향 (207)에 대하여 유각인 제2 방향 (209)으로 병진된다. 마지막으로, 절단 장치 (201)는 제1 방향 (207) 또는 제2 방향 (209)과 상이한 제3 방향 (208)으로 시트 (111)를 가로질러 통과하여 전구체 형상화 연마입자들을 형성한다. 단일 절단 장치 (201)가 다중 방향들로 이동하는 것으로 기재되지만, 개별 및 별개 절단 방향들에 대하여 별개 절단 장치들이 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
절단공정은 단일 절단공정으로 상이한 유형의 형상화 연마입자들을 생성한다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 본원 실시태양들의 동일한 프로세스들로 형성된다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 제1의 2차원 형상을 가지는 제1 유형의 형상화 연마입자 및 제1의 2차원 형상과 상이한2차원 형상을 가지는 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함한다. 또한, 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 서로 크기가 다르다. 예를들면, 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 서로 상이한 부피를 가진다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들을 형성할 수 있는 단일 공정은 소정의 유형의 연마물품을 생산하는데 특히 적합하다.
도시된 바와 같이, 절단 장치 (201)로 시트 (111)를 절단하면, 시트 (111)에서 다수의 전구체 형상화 연마입자들이 형성된다. 특정한 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유형의 전구체 형상화 연마입자들 (240)이 시트 (111)에서 형성된다. 전구체 형상화 연마입자들 (240)은 시트 (111)의 길이 (l) 및 폭 (w)으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 대략 삼각형의 2차원 형상을 가진다.
또한, 절단공정은 시트 (111) 가장자리에 근접하고 심지어는 붙어있는 다른 유형의 전구체 형상화 연마입자들 (243)을 형성한다. 전구체 형상화 연마입자들 (243)은 시트 (111)의 길이 (l) 및 폭 (w)에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 2차원 삼각형을 가진다. 그러나, 전구체 형상화 연마입자들 (243)은 전구체 형상화 연마입자들 (240)보다 크기가 더 작다. 특정한 경우, 전구체 형상화 연마입자들 (243)은 전구체 형상화 연마입자들 (240) 부피의 약 95% 이하의 부피를 가진다. 부피는 동일한 유형의 적어도 20개의 형상화 연마입자들의 부피 측정 계산의 평균치이다. 다른 실시예들에서, 전구체 형상화 연마입자들 (243)은 전구체 형상화 연마입자들 (240) 부피의 약 92% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하의 부피를 가진다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 전구체 형상화 연마입자들 (243)의 부피는 전구체 형상화 연마입자들 (240) 부피의 적어도 약 10%, 예컨대 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40% 이다. 전구체 형상화 연마입자들 (243) 및 전구체 형상화 연마입자들 (240) 간의 부피 차이는 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
시트 (111)로부터 전구체 형상화 연마입자들 (240, 243)을 형성하기 위하여 사용되는 동일한 절단공정에서 다른 유형의 전구체 형상화 연마입자들 (242)이 형성된다. 특히, 전구체 형상화 연마입자들 (242)은 시트 (111)의 폭 (w) 및 길이 (l)에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 2차원 사각 형상을 가진다. 특정 실시태양에 의하면, 전구체 형상화 연마입자들 (242)은 평행사변형의2차원 형상을 가진다. 전구체 형상화 연마입자들 (242)은 본원 기타 실시태양들에 기재된 기타 전구체 형상화 연마입자들과 비교하여 상이한 부피를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
절단공정은 동일한 시트 (111)에서 전구체 형상화 연마입자들 (240, 242, 243)와는 다른 유형의 형상화 연마입자 (244)를 형성한다. 특히, 전구체 형상화 연마입자들 (244)은 전구체 형상화 연마입자들 (240, 242, 243)와 비교하여 상이한2차원 다각형을 가진다. 도 2의 실시태양에 도시된 바와 같이, 전구체 형상화 연마입자들 (244)은 사각 형상, 더욱 상세하게는, 시트 (111)의 폭 (w) 및 길이 (l)에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 사다리꼴 형상을 가진다. 전구체 형상화 연마입자들 (244)은 본원 기타 실시태양들에 기재된 기타 전구체 형상화 연마입자들과 비교하여 상이한 부피를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 3은 실시태양에 의한 절단공정 후의 시트 일부를 도시한 것이다. 특히, 시트 (111)는 제1 방향 (308)으로 절단되고, 연속하여 제1 방향 (308)에 대하여 유각인 제2 방향 (307)으로 절단된다. 절단공정은 시트 (111)의 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 대략 사각형의 전구체 형상화 연마입자들 (321)을 생성한다. 또한, 절단공정에 따라, 전구체 형상화 연마입자들 (321) 생성에 사용되는 동일한 절단공정에서 상이한 유형의 전구체 형상화 연마입자들 (322)이 생성된다. 특히, 전구체 형상화 연마입자들 (322)은 전구체 형상화 연마입자들 (321)과 비교하여 2차원 형상, 크기, 및 이들의 조합에 있어서 상이하다. 예를들면, 전구체 형상화 연마입자들 (322)은 전구체 형상화 연마입자들 (321)과 비교할 때 더 큰 부피를 가진다.
도 4는 실시태양에 의한 전구체 형상화 연마입자들로 형성되는 시트 일부의 단면도이다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 전구체 형상화 연마입자 (123)은 측면들 (401, 403)의 특정 외곽선을 가지도록 형성된다. 실시태양에 의하면, 전구체 형상화 연마입자 (123) 상면 (402)에 대하여 특정 각 (405)으로 형성되는 제1 측면 (401)을 가진다. 유사하게, 전구체 형상화 연마입자 (123) 측면 (403)은 특정 각 (406)으로 상면 (402)에 연결된다. 특히, 전구체 형상화 연마입자 (123)는 측벽 (401) 및 상면 (402) 사이 각 (405)이 측벽 (403) 및 상면 (402) 사이 각 (406)과는 다르도록 형성된다. 상이한 각들 (405, 406)을 가지는 형상화 연마입자들 (123)의 다양한 형성방법은 본원에 개시된 방법들을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 절단 장치는 시트의 상부 주면에 대하여 유각을 유지하여 벨트 평면 및 각각의 전구체 형상화 연마입자 (123) 상면 평면에 대하여 유각으로 소재를 제거한다.
절단공정은 시트 (111) 일부에 기계체를 통과 이동시키고 시트 (111) 내부에 개구를 형성하는 것을 포함한다. 간단히 도 4B를 참조하면, 실시태양에 따라 절단된 후의 시트 일부에 대한 단면도이다. 상세하게는, 시트 (111)는 시트 (111) 내부로 연장되고 표면들 (416, 417)에 의해 정의되는 개구 (415)를 가진다. 개구 (415)는 시트 (111) 전체 높이 (h)의 적어도 일부를 연장하는 절개부 (cut)를 형성한다. 개구 (415)가 반드시 시트 (111)의 전체 높이를 관통할 필요가 없다는 것을 이해하여야 하고, 특정한 경우, 시트 (111)에서 개구 (409)는 시트 (111) 전체 높이를 관통하여 연장되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
소정의 실시예들에서, 절단 방법은 시트 (111)에 개구 (415)를 유지하는 것을 포함한다. 시트 (111) 절단이 기계체에 의해 이루어진 후 개구 (415)가 유지되면 형상화 연마입자들 및 형상화 연마입자들의 형상들 및 형상화 연마입자들 배치의 형상들 형성에 적합하다. 개구 (415) 유지는 개구 (415)를 형성하는 시트 (111)의 적어도 하나의 표면, 예를들면, 표면들 (416, 417) 중 하나를 적어도 부분 건조하는 것을 포함한다. 적어도 부분 건조 공정은 개구 (415)에 건조물질을 지향하는 것을 포함한다. 건조물질은 액체, 고체, 또는 심지어는 기체를 포함한다. 특정 실시태양에 의하면, 건조물질은 공기를 포함한다.
또한, 개구 (415) 유지 공정은 건조물질, 예컨대 기체를, 개구 (415)에 선택적으로 지향하고 시트 (111) 기타 표면들, 예컨대 개구 (415)와 실질적으로 이격되는 표면들 (418, 419)에 기체 충돌을 제한하는 것을 포함한다.
소정의 실시예들에서, 절단공정은 시트가 충분히 건조되기 전에 수행된다. 예를들면, 절단은 시트 (111) 초기 형성 과정에서의 원래 액체 함량과 대비하여 시트 (111)에서 약 20% 이하의 액체가 휘발 되기 전에 수행된다. 다른 실시태양들에서, 절단 전 후 허용 가능한 휘발 함량은 더 적고, 예컨대, 시트 원래 액체 함량의 약 15% 이하, 약 12% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 또는 약 4% 이하이다.
본원의 실시태양에서 기재된 바와 같이, 절단공정은 형성공정과 동시에 수행된다. 또한, 절단공정은 형성공정에 연속하여 수행된다. 휘발에 따라 달라지는 융제 공정의 경우와 같이 절단공정은 반드시 시트 조성의 변경을 포함할 필요는 없다.
하나의 실시태양에 따르면, 절단공정은 형성공정을 유리하게 하는 특정 조건들에서 수행된다. 예를들면, 절단공정은 제어된 습도, 제어된 온도, 제어된 기압, 제어된 기류, 제어된 분위기 기체 조성, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 제어된 절단 조건들에서 수행된다. 이러한 조건들을 제어함으로써 시트 건조 및 특정 형상들을 가지는 형상화 연마입자들 형성을 용이하게 한다. 특정 실시태양에 의하면, 절단공정은 제한적이지 않지만 습도, 온도, 기압, 기류, 분위기 기체 조성, 및 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 소정의 분위기 조건들의 감시 및 조절을 포함한다.
적어도 하나의 실시태양에 있어서, 절단공정에 적용되는 분위기 온도 (즉, 절단 온도)는 기타 공정에 적용되는 분위기 온도와 관련하여 조절될 수 있다. 예를들면, 절단 온도는 시트 형성 과정 (예를들면, 압출)에 적용되는 온도와 실질적으로 상이한 온도에서 수행된다. 달리, 시트 형성과정에서 적용되는 온도는 절단 온도와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 다른 실시태양에서, 기계체는 절단 과정 중에서 시트 (111) 온도보다 더욱 고온일 수 있다. 대안적 조건에서, 기계체는 시트 (111) 온도 미만일 수 있다.
또 다른 양태에서, 절단공정은 절단 후 시트 (111)에 형성된 개구에 절단 후 시트에 있는 개구를 충분히 유지할 수 있는 적어도 하나의 개구 조제를 제공하는 것을 포함한다. 일부 적합한 개구 조제 제공방법은 적층, 도포, 분사, 인쇄, 압연, 전달, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 특정 실시태양에서, 기계체는 적어도 하나의 개구 조제로 코팅되고, 개구 조제는 기계체 표면에서 개구를 형성하는 시트 표면으로 전달된다. 개구 조제는 무기재료, 유기재료, 고분자, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 재료를 포함한다. 일 실시태양에서, 개구 조제는 발포제, 계면활성제, 및 이들의 조합일 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 전구체 형상화 연마입자들 (123) 형성 후, 입자들은 후-성형 구역 (125)을 통과한다. 예를들면, 가열, 경화, 진동, 함침, 도핑, 및 이들의 조합을 포함한 다양한 공정들이 후-성형 구역 (125)에서 수행될 수 있다.
일 실시태양에서, 후-성형 구역 (125)은 가열 공정을 포함하고, 전구체 형상화 연마입자들 (123)은 건조된다. 건조공정은 휘발성 물질, 예컨대 물을 포함한 특정 함량의 물질을 제거한다. 실시태양에 의하면, 건조공정은 300℃ 이하 예컨대 280℃ 이하 또는 약 250℃ 이하의 건조 온도에서 수행된다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 건조공정은 적어도 50℃의 건조 온도에서 수행된다. 건조 온도는 상기 임의의 최소온도 및 최대온도들 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 전구체 형상화 연마입자들 (123)은 후-성형 구역을 특정 속도, 예컨대 적어도 약 0.2 feet/min 및 약 8 feet/min 이하로 통과한다. 또한, 건조공정은 특정 주기 동안 수행된다. 예를들면, 건조공정은 약6 시간 이하로 진행된다.
전구체 형상화 연마입자들 (123)이 후-성형 구역 (125)을 통과한 후, 입자들은 벨트 (109)에서 제거된다. 추가 공정을 위하여 전구체 형상화 연마입자들 (123)은 통 (127)에 회수된다.
실시태양에 의하면, 형성공정 형상화 연마입자들은 소결 공정을 더욱 포함한다. 소결 공정은 벨트 (109)에서 전구체 형상화 연마입자들 (123)을 회수한 후 진행된다. 전구체 형상화 연마입자들 (123)을 소결함으로써 일반적으로 미처리 상태인 입자들을 치밀화한다. 특정 실시예에서, 소결 공정으로 고온 상의 세라믹 재료를 형성한다. 예를들면, 일 실시태양에서, 전구체 형상화 연마입자들 (123)이 소결되어 고온 상의 알루미나, 예컨대 알파 알루미나가 형성된다. 하나의 실시예에서, 형상화 연마입자는 입자 총 중량에 대하여 적어도 약 90 wt%의 알파 알루미나를 포함한다. 다른 실시예들에서, 알파 알루미나 함량은 더 높고 형상화 연마입자는 실질적으로 알파 알루미나로 이루어진다.
형상화 연마입자들의 몸체는 첨가제들, 예컨대 원소들 또는 화합물들 (예를들면, 산화물들) 형태인 도펀트들을 포함한다. 소정의 적합한 첨가제들은 알칼리 금속원소, 알칼리 토금속원소, 희토류 원소, 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 니오븀 (Nb), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 및 이들의 조합을 포함한다. 특정한 경우, 첨가제는 원소 예컨대 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 스칸듐 (Sc), 이트륨 (Y), 란탄 (La), 세슘 (Ce), 프라세오디뮴 (Pr), 니오븀 (Nb), 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 바나듐 (V), 크롬 (Cr), 코발트 (Co), 철 (Fe), 게르마늄 (Ge), 망간 (Mn), 니켈 (Ni), 티타늄 (Ti), 아연 (Zn), 및 이들의 조합을 포함한다.
형상화 연마물품의 몸체는 특정 함량의 첨가제 (예를들면, 도펀트)를 포함한다. 예를들면, 형상화 연마입자의 몸체는 연마체 총 중량에 대하여 약 12 wt% 이하의 첨가제를 포함한다. 기타 실시태양들에서, 첨가제 함량은 더 적고, 예컨대 약 11 wt% 이하, 약 10 wt% 이하, 약 9 wt% 이하, 약 8 wt% 이하, 약 7 wt% 이하, 약 6 wt% 이하, 또는 약 5 wt% 이하이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서 첨가제 함량은 적어도 약 0.5 wt%, 예컨대 적어도 약 1 wt%, 적어도 약 1.3 wt%, 적어도 약 1.8 wt%, 적어도 약 2 wt%, 적어도 약 2.3 wt%, 적어도 약 2.8 wt%, 또는 적어도 약 3 wt%이다. 형상화 연마입자 몸체 내의 첨가제 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
시스템 (100)에서 도시되는 공정들은 형상화 구역 (113)에서 수행되는 형상화 공정 이어 형성 구역 (121)에서 진행되는 형성공정, 및 후-성형 구역에서의 후-성형 공정을 기재하지만, 다른 순서의 공정들 및 구역들이 고려될 수 있다. 예를들면, 시트 (111) 표면 형상화 공정은 형성공정 이후 진행될 수 있다. 기타 실시예들에서, 형상화 공정은 형성공정 과정에서 완료되어, 형성공정 및 형상화 공정은 동시에 완료된다. 또한, 소정의 공정들은 벨트 이동 시스템과 일체적으로 기술되지만, 본원의 임의의 공정은 서로 독립적인 벨트 이송 시스템에서 완료될 수 있다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 정의되는 몸체를 가진다. 몸체는 가장 긴 치수이고 입자 측면을 따라 연장되는 폭 (w)을 포함한다. 몸체는 몸체 일부, 예컨대 중점을 통과하여 연장되는 치수, 또는 달리, 몸체 외면 중 특정 점들 사이를 연장하는 (예를들면, 대향 모서리들 사이) 치수인 길이 (l)를 더욱 포함한다. 몸체는 기준 점들에 따라 다양한 길이 치수를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 형상화 연마입자는 높이 (h)를 더욱 포함하고, 이는 몸체 (301) 측면 방향으로 길이 및 폭에 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 형상화 연마입자의 치수이다. 특히, 본원에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이, 몸체 (301)는 몸체 지점에 따라 다양한 높이들로 형성된다. 특정 실시예들에서, 폭은 길이 이상, 길이는 높이 이상, 폭은 높이 이상일 수 있다.
또한, 본원 실시태양들의 형상화 연마입자 몸체는 다양한 2차원 형상들을 가질 수 있다. 예를들면, 몸체는 길이 및 폭으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 2차원 형상을 가진다. 특정 다각형들은 삼각, 직사각, 사각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 구각, 십각, 임의의 이들의 조합을 포함한다.
도 5는 실시태양에 의한 형상화 연마입자의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마입자는 모서리가 잘린 삼각형을 가진다. 상세하게는, 형상화 연마입자 몸체 (501)는 몸체 (501) 측면을 따라 연장되는 폭 (w), 몸체 (501) 중점 (502)을 관통 연장하는 길이, 및 높이 (h)를 가진다. 실시태양에 의하면, 몸체 (501)는 폭:길이 비율로 정의되는1차 종횡비를 가진다. 소정의 실시예들에서, 몸체 (501)의 1차 종횡비는 적어도 약 1.2:1, 예컨대 적어도 약 1.5:1, 적어도 약 2:1, 적어도 약 3:1, 또는 적어도 약 4:1이다. 또한, 1차 종횡비는 약 100:1 이하이다. 몸체 (501)의 1차 종횡비는 상기 임의의 최소 및 최대 비율들 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 1차 종횡비 계산에 사용되는 치수는 형상화 연마입자들 배치 (batch)의 중앙값에 기초한다. 예를들면, 길이는 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 프로파일 길이에 기초한다.
또한, 몸체 (501)는 폭:높이 비율로 정의되는2차 종횡비를 가진다. 소정의 실시예들에서, 몸체 (501)의 2차 종횡비는 적어도 약 1.2:1, 예컨대 적어도 약 1.5:1, 적어도 약 2:1, 적어도 약 3:1, 적어도 약 4:1, 적어도 약 5:1, 또는 적어도 약 10:1이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 몸체 (501)의 2차 종횡비는 약 100:1 이하이다. 2차 종횡비는 상기 임의의 최소 및 최대 비율들 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 2차 종횡비 계산에 사용되는 치수는 형상화 연마입자들 배치의 중앙값에 기초한다. 예를들면, 높이는 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 내부 높이에 기초한다.
또한, 본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 길이:높이 비율로 정의되는3차 종횡비를 가진다. 소정의 실시예들에서, 몸체 (501)의 3차 종횡비는 적어도 약 1.2:1, 예컨대 적어도 약 1.5:1, 적어도 약 2:1, 적어도 약 3:1, 적어도 약 4:1, 적어도 약 5:1, 또는 적어도 약 10:1이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 몸체 (501)의 3차 종횡비는 약 100:1 이하이다. 3차 종횡비는 상기 임의의 최소 및 최대 비율들 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 3차 종횡비 계산에 사용되는 치수는 형상화 연마입자들 배치의 중앙값에 기초한다. 예를들면, 높이는 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 내부 높이에 기초한다
도 6은 실시태양에 의해 성형되는 형상화 연마입자를 도시한 것이다. 특히, 몸체 (601)는 대략 사각 형상을 가진다. 그러나, 하나의 특정 실시태양에서, 몸체 (601)는 모서리가 잘린 사각형, 더욱 상세하게는 모서리가 잘린 평행사변형 또는 사다리꼴 형상일 수 있다.
도 7A는 실시태양에 의한 형상화 연마입자의 사시도이다. 특히, 몸체 (701)는 제1 장측 (702), 제2 장측 (703), 및 제3 장측 (704)을 가진다. 또한, 몸체 (701)는 제1 장측 (702) 및 제2 장측 (703)과 연결되는 제1 단측 (705)을 포함한다. 몸체 (701)는 제1 장측 (702) 및 제3 장측 (704)과 연결되는 제2 단측 (706)을 더욱 포함한다. 형상화 연마입자 몸체 (701)는 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 대략 다각 형상을 가지는 것으로 간주되고, 특정한 경우, 몸체 (701)는 모서리가 잘린 삼각형으로 형성되고, 이때 제1 단측 (705) 및 제2 단측 (706)은 평탄 표면들을 형성하고 달리 모서리, 예컨대 모서리 (722)가 존재할 수 있다. 특히, 이러한 모서리가 잘린 형상들은 본원의 방법으로 형성되는 배치 중 상당 부분의 형상화 연마입자들을 나타내고, 더욱 상술된다.
도시된 바와 같이, 몸체 (701)는 몸체 (701)의 상부 주면 (730)에서 관찰할 때 제1 장측 (702) 및 제1 단측 (705) 사이에 형성되는 제1 각 (707)을 가진다. 실시태양에 의하면, 제1 각 (707)은 약 90°보다 크다. 특정 실시예들에서, 제1 각 (707)은 적어도 약 92°, 적어도 약 95°, 적어도 약 100°, 또는 적어도 약 105°이다. 또한, 제1 각은, 비-제한적 일 실시태양에서, 약 160° 이하이다.
몸체는 몸체 (701)의 상부 주면 (730)에서 관찰할 때 제1 단측 (705) 및 제2 장측 (703) 사이에 형성되는 제2 각 (708)을 더욱 포함한다. 실시태양에 의하면, 제2 각 (708)은 제1 각 (707)과 동일하다. 또한, 다른 실시태양에서, 제2 각 (708)은 제1 각 (707)과 상이하다. 일 실시예에 따르면, 제2 각 (708)은 둔각이다. 달리, 제2 각 (708)은 약 90°보다 크고, 더욱 상세하게는, 적어도 약 92°, 적어도 약 95°, 적어도 약 100°, 또는 적어도 약 105°이다. 또한, 제2 각 (708)은, 비-제한적 일 실시태양에서, 약 160° 이하이다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마입자 몸체 (701)는 몸체 (701)의 상부 주면 (730)에서 관찰할 때 제2 단측 (706) 및 제1 장측 (702) 사이의 각으로 형성되는 제3 각 (709)을 포함한다. 제3 각 (709)은 제1 각 (707) 또는 제2 각 (708)과 동일하다. 달리, 제3 각 (709)은 제1 각 (707) 및 제2 각 (708)과 상이하다.
몸체 (701)는 제2 단 표면 (706) 및 제3 장 표면 (704) 사이에 각으로서 형성되는 제4 각 (710)을 더욱 포함한다. 제4 각 (710)은 제1 각 (707), 제2 각 (708), 또는 제3 각 (709)과 상이하다. 특정한 경우, 제4 각 (710)은 제1 각 (707)보다 작고, 제2 각 (708) 보다 작고, 또는 제3 각 (709) 보다 작다. 적어도 하나의 특정 실시태양에서, 제4 각 (710)은 실질적으로 직교한다 (90°). 또 다른 실시예들에서, 제4 각 (710)은 90°보다 크다.
몸체 (701)는 몸체 (701)의 상부 주면 (730)에서 하향 평면 관찰할 때 제3 장측 (704) 및 제2 장측 (703) 사이 제5 각 (711)을 더욱 포함한다. 특히, 제5 각 (711)은 제1 각 (707), 제2 각 (708), 제3 각 (709), 또는 제4 각 (710)과 상이하다. 특정한 경우, 제5 각 (711)은 제1 각 (707) 보다 작고, 제2 각 (708) 보다 작고, 제3 각 (709) 보다 작고, 또는 제4 각 (710) 보다 작다. 제5 각 (711)은 삼각형 모서리 (722)를 형성하고, 따라서 약 90° 미만, 더욱 상세하게는 약 70° 미만이다. 몸체 (701)가 제1 단측 및 제2 단측 (706)을 가지는 것으로 도시되지만, 몸체는 제2 장측 및 제3 장측 (704)을 분할하는 제3 단측을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
실시태양에 의하면, 제1 단측 (705)은 제1 장측 (702) 폭의 약 60% 이하인 폭 (781)을 가진다. 다른 실시태양들에서, 제1 장측 (702) 대비 제1 단측 (705) 폭은 더 작고, 예컨대 약 50% 이하, 또는 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 28% 이하, 또는 약 25% 이하이다. 또한, 단측 (705)은 제1 장측 (702) 폭의 적어도 약 2%, 예컨대 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%이다. 제1 단측 (705) 폭은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 입자의 최장 측의 폭에 대한 제1 단측 (705) 폭 (781)의 비율은 배치에 대한 중앙값들이다. 예를들면, 형상화 연마입자들 배치는 모서리가 잘린 형상들을 포함한다. 모서리가 잘린 일부들의 폭은 배치에 대한 중앙값이다. 배치 입자들은 또한 배치 입자들 최장 측의 중앙 치수, 또는 적어도 배치의 대표 샘플 입자들 최장 측의 중앙 치수로 나타내는 중앙 폭을 가진다. 배치의 잘린 모서리 중앙 폭은 배치 입자들 중앙 폭의 약 50% 이하, 예컨대 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 28% 이하, 또는 약 25% 이하이다. 또한, 배치는 모서리가 잘린 형상들을 포함하고, 잘린 모서리들의 중앙 폭은 입자들 중앙 폭의 적어도 약 2%, 예컨대 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%이다. 배치 입자들에 대한 잘린 모서리들 중앙 폭은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 제2 단측 (706) 폭은 제1 장측 (702)에 대한 제1 단측 (705)과 동일한 특성을 가진다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 제2 단측 (706) 폭은 제1 단측 (705) 폭과는 다를 수 있다.
실시태양에 의하면, 제1 장측 (702)은 제2 장측 (703) 폭 (w2)과 실질적으로 동일한 폭 (w1)을 가진다. 또한, 제1 장측 (702) 폭 (w1)은 제2 장측 (703) 폭 (w2)과 상당히 다르다. 또한, 제1 장측 (702) 폭 (w1)은 제3 장측 (704) 폭 (w3)과 실질적으로 동일하다. 달리, 제1 장측 (702) 폭 (w1)은 제3 장측 (704) 폭 (w3)과 상당히 다르다. 또한, 제2 장측 (703) 폭 (w2)은 제3 장측 (704) 폭 (w3)과 실질적으로 동일하다. 달리, 제2 장측 (703) 폭 (w2)은 제3 장측 (704) 폭 (w3)과 상당히 다르다.
도 7B는 도 7A의 형상화 연마입자 일부에 대한 단면도이다. 특히, 단면은 몸체 (701)의 하나의 모서리 (721)에 있는 점 및 몸체 (701)의 중점 (741)에 의해 정의되는 축 (750)에서 취한 것이다. 특정 실시태양에 의하면, 몸체 (701)는 모서리 (721)에서 측정된 몸체 높이와 비교할 때 형상화 연마입자 중점 (741)에서 더 높은 높이를 가진다. 소정의 실시예들에서, 형상화 연마입자들의 모서리/중점 높이 차이는 적어도 1.1이고, 모서리/중점 높이 차이 (c/mΔh)는 몸체의 적어도 하나의 모서리 높이에서 중점 높이를 나누어 측정된다. 소정의 실시태양들에서, 모서리/중점 높이 차이는 더 크고, 예컨대 적어도 약 1.2, 적어도 약 1.4이고, 적어도 약 1.6, 적어도 약 1.8, 적어도 약 2, 적어도 약 2.2, 적어도 약 2.4, 적어도 약 3, 또는 적어도 약 4이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 모서리/중점 높이 차이 (c/mΔh)는 약 20 이하, 예컨대 약 18 이하, 약 15 이하, 약 12 이하, 약 10 이하, 약 8 이하, 약 6 이하, 또는 약 4 이하이다. 본원의 형상화 연마입자들 몸체의 모서리/중점 높이 차이 (c/mΔh)는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 상기된 것은 예시이고, 다른 실시예들에서, 몸체의 모서리 높이는 중점 높이보다 더 높을 수 있다. 특정한 경우, 몸체의 중점/모서리 높이 차이는 모서리/중점 높이 차이에 대하여 상기된 임의의 최소값 및 최대값의 범위에 있을 수 있다.
도 7C는 도 7A의 형상화 연마입자 일부에 대한 단면도이다. 상세하게는, 도 7C는 중점 (741) 및 몸체 (701) 측 (703) 중점 (742)을 관통하는 축으로 정의되는 축 (760)을 따라 취한 형상화 연마입자 단면도이다. 하나의 실시태양에 따르면, 몸체 (701)는 몸체 (701) 중점 (741)에서의 높이가 몸체 (701)중점 가장자리 (742)에서의 높이보다 더 높다. 특히, 형상화 연마입자들의 가장자리/중점 높이 차이 (e/mΔt)는 적어도 1.1이고, 가장자리/중점 높이 차이는 두 모서리들 사이 중점에서 측면 가장자리의 몸체 높이를 중점에서의 높이로 나눈 측정값이다. 다른 실시태양들에서, 가장자리/중점 높이 차이 (e/mΔt)는 더 크고, 예컨대 적어도 약 1.2, 적어도 약 1.4이고, 적어도 약 1.6, 적어도 약 1.8, 적어도 약 2, 적어도 약 2.2, 적어도 약 2.4, 적어도 약 3, 또는 적어도 약 4이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 가장자리/중점 높이 차이 (e/mΔt)는 약 20 이하, 예컨대 약 18 이하, 약 15 이하, 약 12 이하, 약 10 이하, 약 8 이하, 약 6 이하, 또는 약 4 이하이다. 형상화 연마입자들 몸체의 가장자리/중점 높이 차이 (e/mΔt)는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 상기된 것은 예시이고, 다른 실시예들에서, 몸체의 가장자리 높이는 중점 높이보다 더 높을 수 있다. 특정한 경우, 몸체의 중점/ 가장자리 높이 차이는 가장자리/중점 높이 차이에 대하여 상기된 임의의 최소값 및 최대값의 범위에 있을 수 있다.
도 8은 실시태양에 의한 형상화 연마입자 일부에 대한 단면도이다. 특히, 형상화 연마입자는 저면 (804), 저면 (804)과 대향되는 상부 주면 (802), 및 저면 (804) 및 상부 주면 (802)을 연결하는 측면 (803)을 가지는 몸체 (801)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 몸체 (801)는 저면 (804) 및 상부 주면 (802)을 연결하는 측면 (803)과 대향되는 측면 (805)을 포함한다. 특정 실시태양에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 몸체 (801)는 만곡 또는 선형 상부 주면 (802)을 가진다. 특히, 일부 실시예들에서, 상부 주면 (802)은 볼록 외곽선을 가져 중점 (tm)에서의 몸체 (801) 높이는 측면들 (ts) (803, 805) 중 하나에서의 높이보다 더 높다. 일부 실시태양들에서, 저면 (802)은 상부 주면 (802)에 비하여 상대적으로 실질적으로 평탄하다.
도 9는 대안적 실시태양에 의한 형상화 연마입자의 단면도이다. 특히, 형상화 연마입자는 저면 (904), 저면 (904)에 대향되는 상부 주면 (902), 및 서로 대향되고 저면 (904) 및 상부 주면 (902)을 연결하는 측면들 (903, 905)을 포함하는 몸체 (901)를 가진다. 도시된 바와 같이, 몸체 (901)는 특히 특유한 외곽선을 가지고, 상부 주면 (902)은 볼록 외곽선을 가지고, 저면 (904) 또한 볼록 외곽선을 가지므로 중점 (tm)에서의 높이는 표면들 (903, 905)에 의해 정의되는 가장자리들 (te)에서의 몸체 (901) 높이보다 상당히 더 높다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 몸체 폭으로 측정되는 특정 크기를 가진다. 예를들면, 형상화 연마입자들의 중앙 입자크기는 약 5 mm 이하이다. 달리, 중앙 입자는 더 작고, 예컨대 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 또는 약 1.5 mm 이하이다. 또 다른 양태에서, 형상화 연마입자들의 중앙 입자크기는 적어도 약 10 미크론, 적어도 약 100 미크론, 적어도 약 200 미크론, 적어도 약 400 미크론, 적어도 약 600 미크론, 또는 적어도 약 800 미크론이다. 형상화 연마입자들의 중앙 입자크기는 임의의 상기 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 특히 알파 알루미나 결정 (grain)에 대한 입자 내의 결정질 결정 크기의 측정치인 특정 결정 크기를 가진다. 예를들면, 형상화 연마입자들의 평균 결정 크기는 약 500 미크론 이하, 예컨대 약 250 미크론 이하, 또는 약 100 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 20 미크론 이하, 또는 약 1 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 결정 크기는 적어도 약 0.01 미크론, 예컨대 적어도 약 0.05 미크론, 적어도 약 0.08 미크론, 또는 적어도 약 0.1 미크론이다. 형상화 연마입자들의 평균 결정 크기는 임의의 상기 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 10은 다른 실시태양에 의한 형상화 연마입자를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마입자 (1000)는 본원 실시태양에 따라 형성되는 몸체 (1001)를 포함한다. 특히, 형상화 연마입자는 천공 공정으로 압출된 시트로부터 형성된다. 몸체 (1001)는 길이축 (1004)을 따라 연장되는 중앙부 (1002)를 포함한다. 제1 방사암 (1006)은 중앙부 (1002)로부터 중앙부 (1002) 길이를 따라 외향 연장된다. 제2 방사암 (1008)은 중앙부 (1002)로부터 중앙부 (1002) 길이를 따라 외향 연장된다. 제3 방사암 (1010)은 중앙부 (1002)로부터 중앙부 (1002) 길이를 따라 외향 연장된다. 또한, 제4 방사암 (1012)은 중앙부 (1002)로부터 중앙부 (1002) 길이를 따라 외향 연장된다. 방사암들 (1006, 1008, 1010, 1012)은 형상화 연마입자 (1000) 중앙부 (1002) 주위로 동일하게 이격된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 방사암 (1006)은 대략 화살 형상 원위단 (1020)을 포함한다. 제2 방사암 (1008)은 대략 화살 형상 원위단 (1022)을 포함한다. 제3 방사암 (1010)은 대략 화살 형상 원위단 (1024)을 포함한다. 또한, 제4 방사암 (1012)은 대략 화살 형상 원위단 (1026)을 포함한다.
또한 도 10은 형상화 연마입자 (1000)가 제1 방사암 (1006) 및 제2 방사암 (1008) 사이 제1 공극 (1030)을 가지는 것으로 도시된다. 제2 공극 (1032)은 제2 방사암 (1008) 및 제3 방사암 (1010) 사이에 형성된다. 제3 공극 (1034)은 제3 방사암 (1010) 및 제4 방사암 (1012) 사이에 형성된다. 또한, 제4 공극 (1036)은 제4 방사암 (1012) 및 제1 방사암 (1006) 사이에 형성된다.
도 11 및 12는 다른 실시태양에 의한 형상화 연마입자를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마입자 (1100)는 대략 정육면체-유사 형상을 가지는 몸체 (1101)를 포함한다. 형상화 연마입자는 기타 다면체 형상들을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 몸체 (1101)는 제1 단면 (end face) (1102) 및 제2 단면 (1104), 제1 단면 1102 및 제2 단면 (1104) 사이에 연장되는 제1 측방면 (1106), 제1 단면(1102) 및 제2 단면 (1104) 사이에 연장되는 제2 측방면 (1108)을 가진다. 또한, 몸체 (1101)는 제1 단면 (1102) 및 제2 단면 (1104) 사이에 연장되는 제3 측방면 (1110), 및 제1 단면 (1102) 및 제2 단면 (1104) 사이에 연장되는 제4 측방면 (1112)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 제1 단면 (1102) 및 제2 단면 (1104)은 서로 평행하고 측방면들 (1106, 1108, 1110, 1112)에 의해 분리되어, 몸체는 정육면체-유사 구조체를 형성한다. 그러나, 특정 양태에서, 제1 단면 (1102)은 비틀림 각 (1114)을 가지도록 제2 단면 (1104)에 대하여 회전된다. 특정한 경우, 형상화 연마입자 (1100)는 시트 절단 공정, 더욱 상세하게는 최종-성형 형상화 연마입자에 비틀림 각을 부여하도록 특정 방식으로 시트를 회전 또는 비트는 절단 공정을 포함한 본원에 기재된 공정으로 형성된다. 소정의 실시예들에서, 몸체 (1101)는 하나 이상의 축들을 따라 비틀리고 특정 유형의 비틀림 각들을 형성한다. 예를들면, 도 12에서 도시된 바와 같이 몸체 (1101) 폭을 따라 연장되는 측방축 (1181) 및 몸체 (1101) 높이를 따라 연장되는 수직축 (1182)에 의해 정의되는 평면과 평행한 단면 (1102)에서 몸체 (1101) 길이를 정의하는 길이축 (1180)에서 몸체 상하로 하향 관찰된다. 하나의 실시태양에 따르면, 몸체 (1101)는 단면들 (1102, 1104)이 서로에 대하여 회전되도록 길이축 주위로 몸체 (1101) 비틀림을 정의하는 길이방향 비틀림 각 (1114)을 가진다. 도 12에 도시된 바와 같이 비틀림 각 (1114)은 제1 가장자리 (1122) 및 제2 가장자리 (1124) 접선들 사이의 각으로 측정되고, 제1 가장자리 (1122) 및 제2 가장자리 (1124)는 길이방향으로 연장되는 두 측방면들 (1110, 1112) 사이 공통 가장자리 (1126)에 의해 연결되고 공유된다. 측방축, 수직축, 및 이들의 조합에 대한 비틀림 각들을 가지도록 기타 형상화 연마입자들이 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 임의의 이러한 비틀림 각들은 본원 실시태양들에 기재된 바와 같은 값을 가질 수 있다.
특정 양태에서, 비틀림 각 (1114)은 적어도 약 1°이다. 다른 실시예들에서, 비틀림 각 (1114)은 더 크고, 예컨대 적어도 약 2°, 적어도 약 5°, 적어도 약 8°, 적어도 약 10°, 적어도 약 12°, 적어도 약 15°, 적어도 약 18°, 적어도 약 20°, 적어도 약 25°, 적어도 약 30°, 적어도 약 40°, 적어도 약 50°, 적어도 약 60°, 적어도 약 70°, 적어도 약 80°, 또는 적어도 약 90°이다. 또한, 소정의 실시태양들에 의하면, 비틀림 각 (1114)은 약 360° 이하, 예컨대 약 330° 이하, 예컨대 약 300° 이하, 약 270° 이하, 약 230° 이하, 약 200° 이하, 또는 약 180° 이하이다. 소정의 형상화 연마입자들의 비틀림 각은 상기 임의의 최소각 및 최대각 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 13은 실시태양에 의한 형상화 연마입자를 도시한 것이다. 형상화 연마입자 (1300)는 기저면 (1302) 및 하나 이상의 측면들 (1310, 1312, 1314)에 의해 서로 분리되는 상면 (1304)을 포함하는 몸체 (1301)를 가진다. 특정 실시태양에 의하면, 몸체 (1301)는 각자의 표면에 의해 정의되는 평면에서 관찰될 때 기저면 (1302)이 상면 (1304) 평면 형상과는 상이한 평면 형상을 가지도록 형성된다. 예를들면, 도 13의 실시태양에 도시된 바와 같이, 몸체 (1301)는 대략 원형의 기저면 (1302) 및 대략 삼각형의 상면 (1304)을 가진다. 기저면 (1302) 및 상면 (1304)에서 임의 조합의 형상들을 포함한 기타 변형이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
도 14는 실시태양에 의한 연마 미립자 소재를 포함한 코팅 연마물품의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 코팅 연마재 (1400)는 기재 (1401) 및 기재 (1401) 표면에 적층되는 메이크 코트 (1403)를 포함한다. 코팅 연마재 (1400)는 또한 제1 유형의 형상화 연마입자 형태의 제1 유형의 연마 미립자 소재 (1405), 제2 유형의 형상화 연마입자 형태의 제2 유형의 연마 미립자 소재 (1406), 및 형상화 연마입자들에서 반드시 필요하지 않고 무작위 형상을 가지는 부형 (diluent) 연마입자들 형태의 제3 유형의 연마 미립자 소재를 더욱 포함한다. 코팅 연마재 (1400)는 연마 미립자 소재들 (1405, 1406, 1407), 및 메이크 코트 (1403)에 적층되고 결합되는 사이즈 코트 (1404)를 더욱 포함한다.
하나의 실시태양에 따르면, 기재 (1401)는 유기재료, 무기재료, 및 이들의 조합을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 기재 (1401)는 직물재료를 포함한다. 그러나, 기재 (1401)는 부직재일 수 있다. 특히 적합한 기재는 유기재료, 예컨대 고분자, 및 특히, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리이미드 예컨대 DuPont의 KAPTON, 종이를 포함한다. 일부 적합한 무기재료는 금속, 합금, 및 특히, 구리, 알루미늄, 강의 포일, 및 이들의 조합을 포함한다.
메이크 코트 (1403)는 단일 공정으로 기재 (1401) 표면에 도포되거나, 또는 달리, 연마 미립자 소재들 (1405, 1406, 1407)은 메이크 코트 (1403)에 조합되고 혼합물로서 기재 (1401) 표면에 도포된다. 적합한 메이크 코트 (1403) 재료는 유기재료, 특히 고분자, 예를들면, 폴리에스테르, 에폭시 수지들, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 아세트산 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 천연고무, 전분, 셀락, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시태양에서, 메이크 코트 (1403)는 폴리에스테르 수지를 포함한다. 이후 코팅된 기재는 가열되어 수지 및 연마 미립자 소재를 기재에 경화시킨다. 일반적으로, 경화 공정에서 코팅된 기재 (1401)는 약 100 °C 내지 약 250 °C 미만으로 가열된다.
연마 미립자 소재들 (1405, 1406, 1407)은 본원의 실시태양에 의한 상이한 유형의 형상화 연마입자들을 포함한다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 본원 실시태양들에 기재된 바와 같이 조성, 2차원 형상, 3차원 형상, 크기, 및 이들의 조합에 있어서 서로 상이하다. 도시된 바와 같이, 코팅 연마재 (1400)는 대략 삼각형의 2차원 형상을 가지는 제1 유형의 형상화 연마입자 (1405) 및 사각형의 2차원 형상을 가지는 제2 유형의 형상화 연마입자 (1406)를 포함한다. 코팅 연마재 (1400)는 상이한 함량의 제1 유형 및 제2 유형의 형상화 연마입자들 (1405, 1406)을 포함한다. 코팅 연마재가 반드시 상이한 유형의 형상화 연마입자들을 가질 필요는 없고, 실질적으로 단일 유형의 형상화 연마입자로 이루어진다는 것을 이해하여야 한다.
연마입자들 (1407)은 제1 및 제2 유형의 형상화 연마입자들 (1405, 1406)과는 상이한 부형 입자들이다. 예를들면, 부형 입자들은 제1 및 제2 유형의 형상화 연마입자들 (1405, 1406)과 조성, 2차원 형상, 3차원 형상, 크기, 및 이들의 조합에 있어서 상이하다. 예를들면, 연마입자들 (1407)은 무작위 형상들을 가지는 종래, 분쇄 연마 그릿을 나타낸다. 연마입자들 (1407)의 중앙 입자크기는 제1 및 제2 유형의 형상화 연마입자들 (1405, 1406)의 중앙 입자크기보다 작다.
연마 미립자 소재들 (1405, 1406, 1407)이 함유된 메이크 코트 (1403)가 충분히 형성된 후, 사이즈 코트 (1404)가 적층되고 연마 미립자 소재 (1405)를 제자리에 결합시킨다. 사이즈 코트 (1404)는 실질적으로 고분자로 이루어진 유기재료를 포함하고, 특히, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 아세트산 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 천연고무, 전분, 셀락, 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다.
도 15는 실시태양에 의한 연마 미립자 소재를 포함하는 결합 연마물품을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 결합 연마재 (1500)는 결합재 (1501), 결합재에 함유되는 연마 미립자 소재 (1502), 및 결합재 (1501) 내의 공극 (1508)을 포함한다. 특정한 경우, 결합재 (1501)는 유기재료, 무기재료, 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 유기재료는 고분자, 예컨대 에폭시, 수지들, 열경화성 소재, 열가소성 소재, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 이들의 조합을 포함한다. 소정의 적합한 무기재료는 금속, 합금, 유리상 재료, 결정상 재료, 세라믹스, 및 이들의 조합을 포함한다.
결합 연마재 (1500)의 연마 미립자 소재 (1502)는 본원 실시태양들에 기재된 상이한 유형의 형상화 연마입자들의 임의 형상들을 가지는 상이한 유형의 형상화 연마입자들 (1503, 1504, 1505, 1506)을 포함한다. 특히, 상이한 유형의 형상화 연마입자들 (1503, 1504, 1505, 1506)은 본원 실시태양들에 기재된 바와 같이 조성, 2차원 형상, 3차원 형상, 크기, 및 이들의 조합에 있어서 서로 다르다.
결합 연마재 (1500)는 부형 연마입자들을 나타내는 연마 미립자 소재 (1507)를 포함하고, 이들은 형상화 연마입자들 (1503, 1504, 1505, 1506)와 조성, 2차원 형상, 3차원 형상, 크기, 및 이들의 조합에 있어서 상이하다.
결합 연마재 (1500) 공극 (1508)은 개방 공극, 폐쇄 공극, 및 이들의 조합일 수 있다. 공극 (1508)은 결합 연마재 (1500) 몸체 총 부피 기준으로 주 함량(vol%)으로 존재할 수 있다. 달리, 공극 (1508)은 결합 연마재 (1500) 몸체 총 부피 기준으로 부 함량(vol%)으로 존재할 수 있다. 결합재 (1501)는 결합 연마재 (1500) 몸체 총 부피 기준으로 주 함량(vol%)으로 존재할 수 있다. 달리, 결합재 (1501)는 결합 연마재 (1500) 몸체 총 부피 기준으로 부 함량(vol%)으로 존재할 수 있다. 또한, 연마 미립자 소재 (1502)는 결합 연마재 (1500) 몸체 총 부피 기준으로 주 함량(vol%)으로 존재할 수 있다. 달리, 연마 미립자 소재 (1502)는 결합 연마재 (1500) 몸체 총 부피 기준으로 부 함량(vol%)으로 존재할 수 있다.
도 16A은 실시태양에 의한 연마입자의 사시도이다. 또한, 도 16B는 도 16A의 연마입자에 대한 단면도이다. 몸체 (1601)는 상면 (1603), 상면 (1603)과 대향되는 기저 주면 (1604)을 포함한다. 상면 (1603) 및 저면 (1604)은 측면들 (1605, 1606, 1607)에 의해 서로 분리된다. 도시된 바와 같이, 상면 (1603)의 평면에서 관찰할 때 형상화 연마입자 (1600)의 몸체 (1601)는 대략 삼각형이다. 상세하게는, 몸체 (1601)는 도 16B에 도시된 바와 같이 길이 (Lmiddle)를 가지고, 이는 몸체 (1601) 저면 (1604)에서 측정되고 모서리 (1613)에서 몸체 (1601) 중점 (1681)을 거쳐 몸체의 대향 가장자리 (1614) 중점까지 연장된다. 달리, 몸체는 제2 길이 또는 프로파일 길이 (Lp)로 정의되고, 이는 제1 모서리 (1613)에서 인접 모서리 (1612)까지의 상면 (1603)에서 측면도의 몸체 치수 측정치이다. 특히, Lmiddle은 모서리에서의 높이 (hc) 및 모서리 반대측 가장자리 중점에서의 높이 (hm) 사이의 거리를 정의하는 길이일 수 있다. Lp는 h1 및 h2 사이 거리를 정의하는 입자의 측면을 따르는 프로파일 길이일 수 있다. 본원에서 길이는 Lmiddle 또는 Lp 중 적어도 하나를 언급한다.
상기 특성들은 동일한 형성공정으로 제조된 형상화 연마입자들의 그룹인 형상화 연마입자들 배치에 기인한다는 것을 이해하여야 한다. 다른 실시예에서, 형상화 연마입자들 배치는 동일한 형성공정에 의해 및 동일한 형성공정을 이용하는 실질적으로 동일한 조건들에서 제조된 형상화 연마입자들의 그룹일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 형상화 연마입자들 배치는 특정 형성방법과는 독립적인 연마물품, 예컨대 고정 연마물품, 더욱 상세하게는 코팅 연마물품의 형상화 연마입자들의 그룹일 수 있다.
또한, 본원에서 임의의 치수 특성 (예를들면, h1, h2, hi, w, Lmiddle, Lp, 및 기타 등)은 단일 입자 치수, 배치로부터 적합한 입자들 시료 분석을 통한 중앙값, 또는 평균값을 언급하는 것이다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에서 치수 특성은 적합한 개수의 배치 입자들의 무작위 시료로부터 유도되는 통계적으로 유의한 값에 기초한 중앙값을 언급한다. 특히, 소정의 본원 실시태양들에서, 샘플 크기는 입자들 배치에서 적어도 10개, 더욱 전형적으로, 적어도 40개의 무작위 선택된 입자들을 포함한다. 입자들 배치는, 반드시 이에 국한되지는 않지만, 단일 공정 운전에서 회수되는 입자들의 그룹을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 형상화 연마입자들 배치는 특정 형성방법과는 무관하지만 특정 입자들 개수에서 하나 이상의 형상들을 가지는 연마물품, 예컨대 고정 연마물품, 상세하게는, 코팅 연마물품의 형상화 연마입자들의 그룹이다. 예를들면, 입자들 배치는 상업적 등급 연마제품 형성에 적합한 형상화 연마입자들, 예컨대 적어도 약 20 lbs.의 입자들을 포함한다.
실시태양에 의하면, 형상화 연마입자 몸체 (1601)는 모서리 (1613)에 의해 형성되는 몸체 제1 영역에서의 제1 모서리 높이 (hc)를 가진다. 특히, 모서리 (1613)는 몸체 (1601)에서 최고점일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 모서리 (1613) 높이는 반드시 몸체 (1601) 최고점일 필요는 없다. 모서리 (1613)는 상면 (1603) 및 두 측면들 (1605, 1607)의 연결에 의해 형성되는 몸체 (1601)의 지점 또는 영역으로 정의된다. 몸체 (1601)는 서로 이격된 다른 모서리들, 예를들면, 모서리 (1611) 및 모서리 (1612)를 더욱 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 몸체 (1601)는 모서리들 (1611, 1612, 1613)에 의해 서로 분리되는 가장자리들 (1614, 1615, 1616)을 포함한다. 가장자리 (1614)는 상면 (1603)과 측면 (1606) 교차에 의해 형성된다. 가장자리 (1615)는 모서리들 (1611, 1613) 사이에서 상면 (1603) 및 측면 (1605) 교차에 의해 형성된다. 가장자리 (1616)는 모서리들 (1612, 1613) 사이에서 상면 (1603) 및 측면 (1607) 교차에 의해 형성된다.
도시된 바와 같이, 몸체 (1601)는 모서리 (1613)의 제1 말단에 대향하는 가장자리 (1614) 중점에서의 영역으로 정의되는 몸체의 제2 말단에서 제2 중점 높이 (hm)를 포함한다. 축 (1650)은 몸체 (1601)의 두 말단들 사이에 연장된다. 도 16B는 몸체 중점 (1681)을 거쳐 모서리 (1613) 및 가장자리 (1614) 중점 사이에서 길이 (Lmiddle)를 따라 연장되는 축 (1650)에서 취한 몸체 (1601) 단면도이다.
소정의 실시예들에서, 형상화 연마입자 몸체는 본원에 기재된 소정의 형상들과 대비하여 대안적 형상들을 가질 수 있다. 예를들면, 일 실시태양에서, 몸체는 모서리들에서의 몸체 높이보다 낮은 내부 높이를 가질 수 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 몸체의 평균 높이 차이는 적어도 약 5 미크론, 예컨대 적어도 약 10 미크론, 또는 적어도 약 20 미크론이다. 평균 높이 차이는 제1 모서리 높이 (hc) 및 제2 중점 높이 (hm) 간의 [hc-hm]의 절대값이다. 가장자리 중점에서 몸체 (301) 높이가 대향 모서리에서 높이보다 더 높을 때 평균 높이 차이는 hm-hc로서 계산될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 다른 실시예들에서, 평균 높이 차이 [hc-hm]는, 적어도 약 25 미크론, 적어도 약 60 미크론, 또는 적어도 약 100 미크론이다. 비-제한적 일 실시태양에서, 평균 높이 차이는 약 300 미크론 이하, 약 180 미크론 이하, 또는 약 80 미크론 이하이다. 평균 높이 차이는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 평균 높이 차이는 hc 평균값에 기반할 수 있다. 예를들면, 모서리들에서 몸체 평균 높이 (Ahc)는 모든 모서리들에서의 몸체 높이를 측정하고 값들을 평균하여 계산할 수 있고, 하나의 모서리에서의 단일 높이 (hc)와 차별된다. 따라서, 평균 높이 차이는 식 [Ahc-hi]의 절대값으로서 계산될 수 있다. 또한, 평균 높이 차이는 형상화 연마입자들 배치로부터 적합한 샘플 크기에서 계산되는 중앙 내부 높이 (Mhi)및 상기 샘플 크기에서 모든 입자들에 대한 모서리들에서의 평균 높이를 이용하여 계산될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 평균 높이 차이는 식 [Ahc-Mhi]의 절대값으로 주어진다. 입자들의 높이들 hc 및 hm은 STIL (Sciences et Techniques Industrielles de la Lumiere - France) Micro Measure 3D 표면 조면계 (백광 (LED) 색수차 기술)을 이용하여 측정할 수 있고 평균 높이 차이는 샘플의 hc 및 hm 평균값들로부터 계산된다.
하나의 실시예에서, 몸체는 몸체의 임의의 모서리 및 대항 중점 가장자리 사이를 따라 측정되는 몸체의 최저 높이인 내부 높이 (hi)를 가진다. 몸체가 대략 삼각형 (또는 잘린 삼각형) 2차원 형상인 특정한 경우, 내부 높이 (hi)는 각각 3개의 모서리들 및 대향 중점 가장자리들 사이에서 측정되는 몸체의 최저 높이 (즉, 저면 (1604) 및 상면 (1603) 사이 측정치)이다. 형상화 연마입자 몸체의 내부 높이 (hi)는 도 16B에 도시된다. 하나의 실시태양에 따르면, 내부 높이 (hi)는 폭 (w)의 적어도 약 28%이다. 임의의 입자 높이 (hi)는 형상화 연마입자를 절단 또는 장착 및 연마 및 몸체 (301) 내부 최저 높이 (hi)를 결정하기에 충분한 방식으로 관찰하여 (예를들면, 광학현미경 또는 SEM) 측정한다. 하나의 특정 실시태양에서, 높이 (hi)는 몸체 폭의 적어도 약 29%, 예컨대 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 33%이다. 비-제한적인 하나의 실시태양에서, 몸체 높이 (hi)는 폭의 약 80% 이하, 예컨대 약 76% 이하, 약 73% 이하, 약 70% 이하, 약 68% 이하, 약 56% 이하, 약 48% 이하, 또는 약 40% 이하이다. 몸체 높이 (hi)는 임의의 상기 최소율 및 최대율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
중앙 내부 높이 (Mhi)가 제어된 형상화 연마입자들 배치가 조립되어, 성능을 향상시킬 수 있다. 상세하게는, 배치의 중앙 내부 높이 (hi)는 상기된 바와 같이 동일한 방식의 형상화 연마배치 입자들의 중앙 폭과 관련된다. 특히, 중앙 내부 높이 (Mhi)는 형상화 연마배치 입자들 중앙 폭의 적어도 약 20%, 예컨대 적어도 약 22%, 적어도 약 24%, 또는 적어도 약 26% 이다. 비-제한적인 하나의 실시태양에서, 몸체의 중앙 내부 높이 (Mhi)는 중앙 폭의 약 80% 이하, 예컨대 약 76% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 38% 이하, 또는 약 35% 이하이다. 몸체의 중앙 내부 높이 (Mhi)는 임의의 상기 최소율 및 최대율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 형상화 연마입자들 배치는 적합한 샘플 크기로부터의 치수 특성 표준편차에 의해 측정되는 치수 균일성이 향상된다. 하나의 실시태양에 따르면, 형상화 연마입자들의 배치 입자들의 적합한 샘플 크기에 대한 내부 높이 (hi) 표준편차로 계산되는 내부 높이 편차 (Vhi)를 가진다. 내부 높이 편차는 e 약 60 미크론 이하, 예컨대 약 58 미크론 이하, 약 56 미크론 이하, 또는 약 54 미크론 이하이다. 비-제한적 일 실시태양에서, 내부 높이 편차 (Vhi)는 적어도 약 2 미크론이다. 몸체의 내부 높이 편차는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
기타 실시태양에서, 형상화 연마입자 몸체의 내부 높이 (hi)는 적어도 약 100 미크론, 예컨대 적어도 약 200 미크론이다. 상세하게는, 높이는 적어도 약 250 미크론, 예컨대 적어도 약 300 미크론, 또는 적어도 약 400 미크론이다. 비-제한적인 또 하나의 실시태양에서, 몸체 높이는 약 8 mm 이하, 예컨대 약 5 mm 이하, 약 4 mm 이하, 약 3 mm 이하, 예컨대 약 2 mm 이하, 약 1.5 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 800 미크론 이하, 약 600 미크론 이하, 또는 약 400 미크론 이하이다. 몸체 높이는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 값들의 범위는 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 내부 높이 (Mhi) 값을 나타내는 것이라는 것을 이해하여야 한다.
소정의 본원 실시태양들에서, 형상화 연마입자 몸체는 예를들면, 폭>길이, 길이>높이, 및 폭>높이, 및 상세하게는, 폭>길이, 길이>높이, 및 폭>높이를 포함하는 특정 치수를 가진다. 형상화 연마입자 몸체의 폭 (w)은 적어도 약 600 미크론, 예컨대 적어도 약 700 미크론, 적어도 약 800 미크론, 또는 적어도 약 900 미크론이다. 비-제한적인 하나의 실시예에서, 몸체의 폭은 약 4 mm 이하, 예컨대 약 3 mm 이하, 약 2.5 mm 이하, 또는 약 2 mm 이하이다. 몸체 폭은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 값들의 범위는 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 폭 (Mw)을 나타내는 것이라는 것을 이해하여야 한다
형상화 연마입자 몸체는 예를들면, 길이 (L middle 또는 Lp)가 적어도 약 0.4 mm, 예컨대 적어도 약 0.6 mm, 적어도 약 0.8 mm, 또는 적어도 약 0.9 mm인 특정 치수를 가진다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 특정 실시태양에서, 몸체의 길이는 약 4 mm 이하, 예컨대 약 3 mm 이하, 약 2.5 mm 이하, 또는 약 2 mm 이하이다. 몸체 길이는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 값들의 범위는 중앙 길이 (Ml)를 나타낸다는 것을 이해하여야 하고, 상세하게는, 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 중간 길이 (ML중간) 또는 중앙 프로파일 길이 (MLp)일 수 있다.
형상화 연마입자의 몸체는 특정 디싱 (dishing) 값을 가질 수 있고, 디싱값 (d)은 내부에서의 몸체 최소 높이 (hi)에 대한 모서리들에서의 몸체 평균 높이 (Ahc)의 비율로 정의된다. 모서리들에서의 몸체 평균 높이 (Ahc)는 모든 모서리들에서의 몸체 높이를 측정하고 평균하여 계산되고, 하나의 모서리에서의 단일 높이 값 (hc)과는 차별된다. 모서리들 또는 내부에서의 몸체 평균 높이는 STIL (Sciences et Techniques Industrielles de la Lumiere - France) Micro Measure 3D 표면 조면계 (백색광 (LED) 색수차 기술)을 이용하여 측정된다. 달리, 디싱은 배치의 입자들에 대한 적합한 시료화로 계산되는 모서리에서의 입자들 중앙 높이 (Mhc)에 기초할 수 있다. 유사하게, 내부 높이 (hi)는 배치의 형상화 연마입자들에 대한 적합한 시료화에서 유도되는 중앙 내부 높이 (Mhi)일 수 있다. 하나의 실시태양에 따르면, 디싱값 (d)은 약 2 이하, 예컨대 약 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 약 1.5 이하, 약 1.3 이하, 약 1.2 이하, 약 1.14 이하, 또는 약 1.10 이하이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 디싱값 (d)은 적어도 약 0.9, 예컨대 적어도 약 1.0, 또는 적어도 약 1.01이다. 디싱 비율은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 디싱값들은 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 디싱값 (Md)을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
예를들면 도 16A의 입자 몸체 (1601)를 포함한 본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은, 기저 면적 (Ab)을 형성하는 저면 (1604)을 가진다. 특정한 경우 저면 (1604)은 몸체 (1601)의 최대 표면이다. 저면은 기저 면적 (Ab)으로 정의되는 표면적을 가지고 이는 상면 (1603) 표면적보다 크다. 또한, 몸체 (1601)는 기저 면적에 수직하는 평면 면적을 형성하고 입자 중점 (1681)을 관통 연장하는 중점 단면적 (Am)을 가진다. 소정의 실시예들에서, 몸체 (1601)의 중점 면적에 대한 기저 면적의 면적비 (Ab/Am)는 약 6 이하이다. 특정 실시예들에서, 면적비는 약 5.5 이하, 예컨대 약 5 이하, 약 4.5 이하, 약 4 이하, 약 3.5 이하, 또는 약 3 이하이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 면적비는 적어도 약 1.1, 예컨대 적어도 약 1.3, 또는 적어도 약 1.8이다. 면적비는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 면적비들은 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 면적비를 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 성능을 개선시키는 비율의 플래싱 (flashing)을 가진다. 특히, 플래싱은 예컨대 도 16C에 도시된 바와 같이 측면에서 관찰할 때의 입자 면적을 형성하고, 플래싱은 박스들 (1642, 1643) 내에서 몸체 측면으로부터 연장된다. 플래싱은 몸체의 상면 및 저면에 인접한 경사 영역들을 나타낸다. 플래싱은 몸체 측면에서 측면 최내부 지점 (예를들면, 1631) 및 최외부 지점 (예를들면, 1632)사이에 연장되는 박스 내의 측면을 따르는 몸체 면적 비율로 측정된다. 하나의 특정 실시예에서, 몸체는 박스들 (1642, 1643, 1644) 내에 담긴 몸체 총면적에 대한 박스들 (1642, 1643) 내에 담긴 몸체 면적 비율인 특정 플래싱을 가진다. 하나의 실시태양에 따르면, 몸체 플래싱 비율 (f)은 약 45% 이하, 예컨대 약 40% 이하, 약 36% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 16% 이하, 약 14% 이하, 약 12% 이하, 또는 약 10% 이하이다. 또 다른 실시태양에서, 몸체의 플래싱 비율은 적어도 약 5%, 예컨대 적어도 약 5.5%, 적어도 약 6%, 적어도 약 6.5%, 적어도 약 7%, 또는 적어도 약 7.5%이다. 몸체의 플래싱 비율은 임의의 상기 최소율 및 최대율 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 플래싱 비율은 형상화 연마입자들 배치에 대한 평균 플래싱 비율 또는 중앙 플래싱 비율을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
플래싱 비율은 형상화 연마입자를 측면에 장착하고 예컨대 도 16C에 도시된 바와 같이 몸체를 측면에서 관찰하여 흑백 사진을 만들어 측정할 수 있다. 이를 위한 적합한 프로그램은 ImageJ 소프트웨어를 포함한다. 플래싱 비율은 측면에서 관찰할 때 중앙 (1644) 및 박스들에 있는 면적을 포함한 몸체의 총 면적에 대한 박스들 (1642, 1643) 내의 몸체 (1641) 면적을 결정함으로써 계산된다. 이러한 절차는 평균, 중앙, 및/또는 및 표준편차 값들을 생성하기 위하여 입자들에 대한 적합한 시료화에 대하여 완성될 수 있다.
본원의 실시태양에 의한 형상화 연마입자들의 배치는 적합한 샘플 크기로부터의 치수 특성 표준편차에 의해 측정되는 바와 같이 치수 균일성을 개선시킨다. 하나의 실시태양에 따르면, 형상화 연마입자들은 배치 입자들의 적합한 샘플 크기에 대하여 플래싱 비율 (f)의 표준편차로 계산되는 플래싱 편차 (Vf)를 가질 수 있다. 하나의 실시태양에 따르면, 플래싱 편차는 약 5.5% 이하, 예컨대 약 5.3% 이하, 약 5% 이하, 또는 약 4.8% 이하, 약 4.6% 이하, 또는 약 4.4% 이하이다. 비-제한적 일 실시태양에서, 플래싱 편차 (Vf)는 적어도 약 0.1%이다. 플래싱 편차는 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들의 높이 (hi) 및 플래싱 승수 값 (hiF)은 적어도 4000이고, hiF = (hi)(f)이고, “hi”는 본원에서 기재되는 몸체 최소 내부 높이를 나타내고 “f”는 플래싱 비율을 나타낸다. 하나의 특정 실시예에서, 몸체의 높이 및 플래싱 승수값 (hiF)은 더 크고, 예컨대 적어도 약 2000 미크론%, 적어도 약 2500 미크론%, 적어도 약 2800 미크론%, 적어도 약 3000 미크론%, 또는 적어도 약 3200 미크론%이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 높이 및 플래싱 승수값은 약 45000 미크론% 이하, 예컨대 약 20000 미크론% 이하, 약 10000 미크론% 이하, 약 8000 미크론% 이하, 또는 약 5000 미크론% 이하이다. 몸체의 높이 및 플래싱 승수값은 임의의 상기 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 승수값은 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 승수값 (MhiF)을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들의 식 dF = (d)(F)로 계산되는 디싱 (d) 및 플래싱 (F) 승수값 (dF)은, 약 90 % 이하이고, 여기에서 “d”는 디싱값, “f”는 몸체의 플래싱 비율을 나타낸다. 하나의 특정 실시예에서, 몸체의 디싱 (d) 및 플래싱 (F) 승수값 (dF)은 약 70% 이하, 예컨대 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 30% 이하, 약 20 % 이하, 또는 약 10% 이하이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 디싱 (d) 및 플래싱 (F) 승수값 (dF)은 적어도 약 4.5%, 예컨대 적어도 약 6%, 적어도 약 7%, 적어도 약 7.5%, 또는 적어도 약 8%이다. 몸체의 디싱 (d) 및 플래싱 (F) 승수값 (dF) 임의의 상기 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 승수값은 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 승수값 (MdF)을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들의 식 hi/d = (hi)/(d)로 계산되는 높이 및 디싱 비율 (hi/d)은 약 1000 이하이고, “hi”는 상기된 바와 같이 최소 내부 높이를 나타내고 “d”는 몸체의 디싱을 나타낸다. 하나의 특정 실시예에서, 몸체의 비율 (hi/d)은 약 900 미크론 이하, 약 800 미크론 이하, 약 700 미크론 이하, 또는 약 650 미크론 이하이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 비율 (hi/d)은 적어도 약 10 미크론, 예컨대 적어도 약 100 미크론, 적어도 약 200 미크론, 적어도 약 250 미크론, 적어도 약 300 미크론, 적어도 약 350 미크론, 또는 적어도 약 375 미크론이다. 몸체의 비율 (hi/d)은 임의의 상기 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 높이 및 디싱 비율은 형상화 연마입자들 배치에 대한 중앙 높이 및 디싱 비율 (Mhi/d)을 나타낸다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은 [(w-l)/hi]로 정의되는 측 비율을 가지고, 여기에서 “w”는 폭 또는 측면에서 관찰할 때 입자의 최대 측 치수이고, “l”은 측면에서 관찰할 때 폭으로부터 입자의 대향 주면을 따르는 입자 길이를 나타내고, “hi”는 상기된 바와 같이 내부 높이를 나타낸다. 특정한 경우, “l”은 프로파일 길이이다. 하나의 실시태양에 따르면, 측 비율은 적어도 약 0.45, 예컨대 적어도 약 0.5, 적어도 약 0.55, 또는 적어도 약 0.6이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 측 비율은 약 0.99 이하, 예컨대 약 0.95 이하, 약 0.9 이하, 또는 약 0.88 이하이다. 몸체의 측 비율은 임의의 상기 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 측 비율은 형상화 연마입자들 배치에 대한 폭, 길이, 및 내부 높이의 중앙 치수 값들에서 유도되는 중앙값일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
다른 실시태양에 의하면, 몸체는 몸체의 저면 (304) 및 측면 (305, 306, 307) 사이의 각으로 정의되는 특정 경사각을 가진다. 예를들면, 경사각은 약 1° 내지 약 100°일 수 있다. 본원의 기타 입자들에 있어서, 경사각은 약 5° 내지 100°, 예컨대 약 10° 내지 약 100°, 약 15° 내지 100°, 또는 약 20° 내지 93°일 수 있다. 이러한 경사각을 가지는 연마입자 형성으로 인하여 연마입자의 연마 성능이 향상된다. 특히, 경사각은 상기 임의의 두 경사각들 사이의 범위에 있을 수 있다.
형상화 연마입자는 몸체가 결정 재료, 더욱 상세하게는, 다결정 재료를 가지도록 형성된다. 특히, 다결정 재료는 연마입자들을 포함한다. 일 실시태양에서, 몸체는 예를들면, 바인더를 포함한 유기재료가 실질적으로 부재이다. 상세하게는, 몸체는 실질적으로 다결정 재료로 이루어진다.
일 양태에서, 형상화 연마입자 몸체는 다수의 연마입자들, 그릿, 및/또는 결정들이 서로 결합되어 연마입자 몸체를 형성하는 응집체일 수 있다. 적합한 연마입자들은 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산질화물, 산붕화물, 다이아몬드, 및 이들의 조합을 포함한다. 특정한 경우, 연마입자들은 산화물 또는 복합체, 예컨대 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 이트륨 산화물, 크롬 산화물, 스트론튬 산화물, 규소산화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 하나의 특정 실시예에서, 연마입자는 몸체 (101)를 형성하는 연마입자들이 알루미나를 포함하도록, 더욱 상세하게는, 실질적으로 알루미나로 이루어지도록 형성된다.
몸체에 함유되는 연마입자들 (즉, 미세결정들)의 평균 결정 크기는 일반적으로 약 100 미크론 이하이다. 다른 실시태양들에서, 평균 결정 크기는 더 작고, 예컨대 약 80 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 30 미크론 이하, 약 20 미크론 이하, 약 10 미크론 이하, 또는 약 1 미크론 이하이다. 또한, 몸체에 함유되는 연마입자들의 평균 결정 크기는 적어도 약 0.01 미크론, 예컨대 적어도 약 0.05 미크론, 예컨대 적어도 약 0.08 미크론, 적어도 약 0.1 미크론, 또는 적어도 약 1 미크론이다. 연마입자들의 평균 결정 크기는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
소정의 실시태양들에 의하면, 연마입자는 적어도 2종의 상이한 유형의 연마입자들이 몸체에 포함되는 복합 물품 (composite article)이다. 상이한 유형의 연마입자들은 서로 상이한 조성을 가지는 연마입자들이라는 것을 이해하여야 한다. 예를들면, 몸체는 적어도 2종의 상이한 유형의 연마입자들을 포함하도록 형성되고, 2종의 상이한 유형의 연마입자들은 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산질화물, 산붕화물, 다이아몬드, 및 이들의 조합일 수 있다.
실시태양에 의하면, 몸체의 측정 가능한 최대 치수로 측정할 때 연마입자의 평균 입자크기는, 적어도 약 100 미크론이다. 실제로, 연마입자의 평균 입자크기는 적어도 약 150 미크론, 예컨대 적어도 약 200 미크론, 적어도 약 300 미크론, 적어도 약 400 미크론, 적어도 약 500 미크론, 적어도 약 600 미크론, 적어도 약 700 미크론, 적어도 약 800 미크론, 또는 적어도 약 900 미크론이다. 또한, 연마입자의 평균 입자크기는 약 5 mm 이하, 예컨대 약 3 mm 이하, 약 2 mm 이하, 또는 약 1.5 mm 이하이다. 연마입자의 평균 입자크기는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 17A는 실시태양에 의한 형상화 연마입자의 평면 사진이다. 도 17B는 도 17A의 형상화 연마입자에 대한 측면 사진이다. 도 17C는 실시태양에 의한 형상화 연마입자의 측면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마입자 (1700)는 몸체 (1701)를 가지고, 이는 제1 주면 (즉, 상면) (1702), 제2 주면 (즉, 저면) (1703), 및 제1 및 제2 주면들 (1701, 1702) 사이에 연장되는 측면들 (1704, 1705, 1706)을 포함한다. 더욱 도시된 바와 같이, 몸체 (1701)의 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 위에서 관찰할 때 형상화 연마입자는 모서리가 잘린 2차원 형상을 포함한다. 상세하게는, 몸체 (1701)는 제1 삼각형 모서리 (1707), 잘린 모서리 (1708), 및 부분적으로 잘린 모서리 (1709)를 가지는 다중 모서리가 잘린 삼각형이다. 모서리가 잘린 형상은 적어도 일부 모서리 형상들이 손상 또는 형상 변경된 형상들, 예컨대 몸체 (1701)의 부분적으로 잘린 모서리 (1709)을 포함한다.
도 17A에서 더욱 도시된 바와 같이, 부분적으로 잘린 모서리 (1709)는 기저부 (1771) 및 상부 (1772)를 포함하고, 이들은 위치 및 형상에서 서로 구분된다. 도시된 바와 같이, 기저부 (1771)는 몸체 (1701) 저면 (1703)에서 연장된다. 상세하게는, 기저부 (1771)는 몸체 높이 일부에 대하여 몸체 높이 방향으로 수직하게 연장되어, 기저부 (1771) 상면은 몸체 (1701) 상면 (1702)과 상부 (1772)에 의해 이격된다. 기저부 (1771)는 부분 잘림이 발생되기 전에 형성된 모서리 형상과 근사한 형상을 가진다. 예를들면, 도시된 바와 같이, 기저부 (1771)는 평면으로 관찰할 때 잘리지 않은 몸체 (1701) 모서리를 나타내는 모서리 (1707) 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가진다.
상부 (1772)는 측면들 (1706, 1705) 사이에 연장되는 실질적으로 평탄 표면을 포함한다. 상부는 상면 (1702)과 접하고, 더욱 상세하게는, 상면 (1702) 둘레를 형성하는 가장자리와 교차한다. 상부 (1772)는 입자 총 높이 일부에 대하여 입자 높이 방향으로 수직 연장하는 높이를 가진다. 상부 (1772)는 상면 (1702)에서 몸체 저면 (1703)을 향하여 하향하고 상면 (1702) 및 저면 (1703) 사이 모서리 (1709)를 따르는 지점에서 기저부 (1771)에 접한다.
몸체 모서리 (1708)는 완전히 잘린 모서리를 포함하고, 모서리 (1708) 전체는 몸체 상면 (1702) 및 저면 (1703) 사이로 연장되는 단일한, 실질적으로 평탄 표면으로 형성된다.
도 17C에 더욱 도시된 바와 같이, 몸체 (1701)는 파단 영역들 (1773, 1774, 1775)을 포함한다. 파단 영역들 (1773, 1774, 1775)은, 제한적이지 않지만, 시트 절단 및 절단 또는 부분 절단 후 전구체 형상화 연마입자들 사이 겔의 파단을 포함한 하나 이상의 형성공정들과 연관된다. 파단 영역들 (1773, 1774)은 바람직하게 각각 모서리들 (1708, 1709)에 또는 근접하게 위치한다. 상세하게는, 파단 영역 (1773)은 잘린 모서리 (1708)에 접하고, 상세하게는, 파단 영역 (1773)은 측면 (1706)에서 측면 (1704)으로 잘린 모서리 (1708) 전체 외면 주위로 저면 (1703)에서 연장되는 몸체 (1701) 일부를 형성한다. 파단 영역 (1774)은 바람직하게 모서리 (1709)에 위치하고, 특히 측면 (1706) 폭 아래 모서리 (1709)로부터 모서리 (1708)를 향하여 일정 거리 연장된다. 파단 영역 (1774)은 저면 (1703)에서 연장되고 측면 (1706) 전체 높이 일부에 대하여 수직 연장된다.
파단 영역 (1775)은 측면 (1705)을 따라 연장된다. 파단 영역 (1775)은 톱니형 가장자리를 형성하고 이는 돌출부 및 홈으로 구성된다. 특정 지점들에서, 파단 영역 (1775)은 저면 (1703)에서 연장되는 불규칙한 형상의 돌출부들 및 불규칙한 형상의 홈들을 형성한다. 소정의 실시예들에서, 톱니형 가장자리는 톱날 형상의 가장자리이다. 또한, 파단 영역 (1775)은 측면 (1705) 높이 일부에 대하여 연장되는 높이를 가진다.
소정의 실시예들에서, 적어도 파단 표면 (1775) 일부는 불규칙한 파형 (scalloped)의 가장자리를 형성한다. 불규칙한 파형의 가장자리는 리지들로 분리되는 실질적으로 아치-형상의 홈들을 가진다. 또한, 불규칙한 파형의 가장자리는 상면 (1703)에서 측면 (1705)을 따라 하향 이동하고 몸체 (1701)로부터 멀어지도록 측면 (1705)에서 외향 연장된다.
형상화 연마입자 (1700)는 몸체 (1701)의 적어도 측면 일부를 따라 연장되는 파형 (1710)을 가진다. 파형 (1710)은 하나 이상의 형성공정들의 결과이다. 도 17B에 도시된 바와 같이, 파형 (1710)은 몸체 (1701)의 적어도 측면 일부를 따라 연장되는 다수의 홈들 (1711)을 형성한다. 또한, 파형 (1701)은 리지들 (1712)에 의해 분리되는 다수의 홈들 (1711)을 형성하고, 리지들 (1712)은 홈들 (1711) 사이에 상승 영역들을 형성한다. 소정의 실시예들에서, 홈들 (1711)은 리지들 (1712) 평균 폭보다 큰 평균 폭을 가진다. 기타 실시예들에서, 홈들 (1711)의 평균 폭은 리지들 (1712) 평균 폭보다 좁다. 더욱 도시된 바와 같이, 소정의 실시예들에서, 홈들 (1711)은 몸체 (1701) 주면들 중 하나에 근접한 적어도 하나의 단에 대하여 둥근 단들 (1715)을 가진다. 또한, 파형은 다수의 홈들 (1711) 및 리지들 (1712)을 포함하고, 측면 폭 방향으로 연장되는 홈들 폭은 측면 폭보다 상당히 좁다.
특정 실시태양에 의하면, 적어도 하나의 리지는 몸체 (1701) 측면을 따라 길이축 방향으로 연장되며 제1 주면 (1702)에 대하여 약 10 도 내지 약 170 도 범위의 각을 형성한다. 도 17B를 참조하면, 3개의 리지들 (1721, 1722, 1723)의 길이축들이 도시된다. 또한, 도 17B에 도시된 바와 같이 측면으로 놓이고 형상화 연마입자가 광학현미경으로 분석될 때 각각의 길이축 (1721-1723)은 상면 (1702)에 대하여 특정 각 α1, α2, 및 α3을 형성한다. 소정의 기타 실시태양들에서, 각은 약 30 도 내지 약 150 도, 예컨대 약 60 도 내지 약 140 도, 또는 약 70 도 내지 약 120 도 범위에 있다. 또한, 도 17B에 도시된 바와 같이, 파형 (1710)을 형성하는 다수의 리지들은 제1 주면 (1702)에 대하여 약 10 도 내지 약 170 도의 각으로 연장되는 길이축을 형성한다.
본원의 실시태양들에 의하면, 파형 (1701)은 측면에서 몸체 (1701) 대부분의 폭을 따라 연장된다. 예를들면, 파형 (1701)은 측면 몸체 폭의 적어도 약 70%, 예컨대 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%에 대하여 연장된다. 또 다른 비-제한적 실시태양에서, 파형 (1710)은 적어도 하나의 측면을 따라 실질적으로 몸체 (1701) 전체 폭에 대하여 연장된다.
또한, 파형 (1710)은 둘 이상의 몸체 (1701) 측면에 존재할 수 있다. 예를들면, 파형 (1710)은 대부분의 몸체 (1701) 측면들 외부 표면적을 따라 연장된다. 상세하게는, 파형 (1710)은 실질적으로 모든 몸체 (1701) 측면들을 따라 연장된다.
파형은 몸체 (1701) 높이에 대하여 특정 높이를 가진다. 예를들면, 파형 (1701)은, 최장 치수 또는 몸체 (1701)의 최고 높이 (예를들면, hc)에 평행한 방향의 파형으로 정의되는 높이를 가지고, 적어도 하나의 측면에서 몸체 (1701) 높이의 적어도 일부 (예를들면, 부분)일 수 있다. 하나의 실시태양에 따르면, 파형은 몸체 (1701) 높이에 대하여 적어도 약 10%, 예컨대 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40% 연장된다. 특정 실시예들에서, 파형 (1710)은 적어도 하나의 측면에서 몸체 (1701)의 대부분 높이에 대하여, 예를들면, 몸체 높이의 적어도 약 50%, 예컨대 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%까지 연장된다. 소정의 실시예들에서, 파형 (1710)은 몸체 (1701)의 적어도 하나의 측면의 실질적으로 전체 높이로 연장된다.
다른 양태에 따르면, 파형 (1710)은 몸체 (1701) 대부분의 측면들에서 몸체 높이의 적어도 일부까지 연장된다. 소정의 실시태양들에서, 파형 (1710)은 몸체 (1701) 각각의 측면에서 몸체 (1701) 높이의 적어도 일부까지 연장된다.
파형을 가지는 측면은 몸체 (1701)의 제1 주면 (1702) 또는 제2 주면 (1703)의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가진다. 상세하게는, 도 17A 및 17B에 도시된 바와 같이, 파형 (1710)을 가지는 측면은 줄 자국들 (1731)을 가지는 몸체 (1701) 상면 (1702) 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가진다. 줄 자국들 (1731)은 완만한 라인들이고, 초기 형성과정에서, 예를들면, 닥터 블레이드를 통해, 형상화 연마입자들에 부여되어 시트 (111) 상면에 형성된 것이다.
소정의 실시예들에서, 파형 (1710)은 몸체 (1701)의 제1 주면 (1702)을 형성하는 가장자리와 교차한다. 상세하게는, 몸체 (1701) 측면을 따르는 다수의 파형 (1710)은 몸체 (1701) 상면 (1702)과 교차한다. 또한, 상세하게는, 실질적으로 파형 (1710) 전체는 몸체 (1701) 상면 (1702)을 형성하는 가장자리와 교차한다. 또한, 적어도 파형 (1710) 일부는 몸체 (1701)의 비-교차 저면 (1703)과 이격된다.
도 17C는 실시태양에 의한 형상화 연마입자의 측면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마입자 몸체 (1751)는 측면 (1757)을 가지고, 적어도 측면 (1757) 일부는 파단 영역 (1755)을 포함한다. 파단 영역 (1755)은 주면 (1752)에 대하여 특정 방식으로 연장되는 홈들 및 리지들에 의해 특정되는 파형 (1754)과는 구분된다. 파단 영역 (1755)은 파형 (1754)과는 측면 (1757)에서의 위치, 배향, 및 외관에서 차별된다. 예를들면, 파단 영역 (1755)은 몸체 (1751)의 제2 주면 (즉, 저면) (1753)을 형성하는 가장자리와 교차한다. 특정한 경우, 다수의 파단 영역은 몸체 (1751) 저면 (1753)과 교차한다. 상세하게는, 일부 형상화 연마입자들에서, 실질적으로 파단 영역 (1755) 전체가 몸체 (1701) 저면 (1753)과 교차한다.
파단 영역 (1755)은 몸체 (1701)의 제1 주면 (1702) 또는 제2 주면 (1703)의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가진다. 특정한 경우, 파단 영역 (1755)은 몸체 (1701) 상면 (1702) 또는 몸체 (1701) 저면 (1703)의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 영역을 형성한다. 또한, 파단 영역 (1755)은 파단 영역과 이격된 측면의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기, 더욱 상세하게는, 파형 (1710)을 포함한 측면의 표면 거칠기 보다 큰 표면 거칠기를 가지는 영역을 형성한다.
도시된 바와 같이, 동일한 측면 (1757)에 파형 (1754) 및 파단 영역 (1755)을 가지는 형상화 연마입자들에 있어서, 파형 (1754) 및 파단 영역 (1755)은 실질적으로 완만한 표면에 의해 특정되는 영역인 경계 (1756)에 의해 분리된다. 또한, 이러한 입자들에서, 파단 영역 (1755)은 저면 (1753)을 형성하는 몸체 (1751) 가장자리에 접하고 파형 (1754)은 상면 (1752)을 형성하는 몸체 (1751) 가장자리에 접한다.
하나의 실시태양에 따르면, 소정의 형상화 연마입자들에서, 파단 영역 (1755)은 측면에서 몸체의 소폭에 대하여 연장된다. 기타 실시태양들에서, 파단 영역 (1755)은 측면에서 몸체 대부분의 폭을 따라 연장된다. 상세하게는, 소정의 형상화 연마입자들에서, 파단 영역 (1755)은 측면 폭의 적어도 약 70%, 예컨대 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%를 따라 연장된다. 소정의 실시예들에서 파단 영역은 전체 측면을 따라 실질적으로 전체 몸체 폭에 대하여 연장된다.
소정의 형상화 연마입자들에서, 파단 영역은 몸체 모든 측면들에서 외부 표면적 일부를 따라 연장된다. 또한, 또 다른 양태에서, 파단 영역은 몸체 모든 측면들 대부분을 따라 연장된다. 또 다른 실시예들에서, 파단 영역은 실질적으로 몸체 모든 측면들에 따라 연장된다.
또한, 파단 영역 (1755)은 적어도 하나의 측면에서 몸체 최고 높이 (예를들면, hc)의 적어도 일부인 높이 (hfr)를 가진다. 파단 영역 (hfr) 높이는 몸체 (1751) 높이와 평행한 방향에서 최고 치수이다. 하나의 실시태양에 따르면, 파단 영역 (1755)은 적어도 하나의 측면 (1757)에서 몸체 (1751) 높이 일부에 대하여 연장되는 높이 (hfr)를 가진다. 다른 실시예들에서, 파단 영역은 적어도 하나의 측면 (1757)에서 몸체 (1751) 대부분의 높이에 대하여 연장되는 높이 (hfr)를 가진다. 이러한 형상들은 본원의 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 임의의 측면들에 대하여 존재할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 이러한 형상들은 본원의 실시태양들에 의한 하나, 일부 또는 다수의 형상화 연마배치 입자들에 대하여 존재할 수 있다.
본원 실시태양들은 미립자 소재 배치 (batch)를 더욱 포함하고, 이는 하나 이상의 본원 실시태양들의 형상화 연마입자들로 구성된다. 또한, 미립자 소재 배치는 본원에 기재된 하나 이상의 형상들을 가지는 형상화 연마입자들을 포함한다. 본원에 기재된 형상화 연마입자들의 하나 이상의 형상들은 형상화 연마배치 입자들에서 명백하다. 또한, 배치는 하나 이상의 형상들의 존재 및 변형에 의해 특정될 수 있다.
일 양태에 의하면, 미립자 소재 배치는 제1 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제1 분량 및 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제2 분량을 포함한다. 배치 중 제1 분량 및 제2 분량은 적어도 부분적으로 소정의 공정 인자들에 따라 제어된다. 제1 분량은 다수의 형상화 연마입자들을 포함하고, 각각의 입자는 실질적으로 동일한 2차원 형상을 가진다.
배치는 다양한 함량의 제1 분량을 포함한다. 예를들면, 제1 분량은 주요 함량 또는 소량으로 존재할 수 있다. 특정한 경우, 제1 분량은 배치 중 총 분량에 대하여 적어도 약 1%, 예컨대 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90% 존재한다. 또한, 다른 실시태양에서, 배치는 배치 중 총 분량의 약 99% 이하, 예컨대 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 4% 이하의 제1 분량을 포함한다. 배치의 제1 분량 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
제2 분량은 다수의 형상화 연마입자들을 포함하고, 제2 분량 중 각각의 형상화 연마입자는 실질적으로 동일한 유형의 2차원 형상을 가지지만, 제1 분량의 다수의 형상화 연마입자들과 비교하여 차별되는 유형의 형상이다.
소정의 실시예들에서, 배치는 제1 분량에 비하여 더욱 소량의 제2 분량을 포함하고, 더욱 상세하게는, 배치 배자들 총 분량에 대하여 소량의 제2 분량을 포함한다. 예를들면, 배치는 특정 함량의 제2 분량을 포함하고, 예를들면, 약 40% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 4% 이하이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 배치는 배치의 총 분량에 대하여 적어도 약 0.5%, 예컨대 적어도 약 1%, 적어도 약 2%, 적어도 약 3%, 적어도 약 4%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%의 제2 분량을 포함한다. 배치의 제2 분량의 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 대안적 실시태양에서, 배치는 제1 분량에 비하여 더 많은 함량의 제2 분량을 포함하고, 더욱 상세하게는, 배치 입자들의 총 함량에 대하여 주요 함량으로서 제2 분량을 포함한다. 예를들면, 적어도 하나의 실시태양에서, 배치는 배치의 총 분량에 대하여 적어도 약 55%, 예컨대 적어도 약 60%의 제2 분량을 함유한다.
소정의 실시예들에서, 제1 분량 중 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l) 및 폭 (w)으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 2차원 형상을 가진다. 적어도 하나의 특정 실시태양에서, 제1 분량의 제1 유형의 형상화 연마입자는 삼각형의 2차원 형상이다. 제1 분량은, 그럴 필요는 없지만, 실질적으로 모서리가 잘린 형상들이 부재일 수 있다.
제2 분량은 모서리가 잘린 형상, 예를들면, 모서리가 잘린 다각형을 포함한다. 하나의 특정 실시태양에서, 제2 분량은 모서리가 잘린 삼각형을 포함하고, 실질적으로 모서리가 잘린 삼각형으로 이루어진다. 배치는 다른 분량들, 예를들면 제3 분량을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 하고, 이는 제1 유형의 및 제2 유형의 형상화 연마입자들의 2차원 형상과는 상이한 제3 유형의 2차원 형상을 가지는 다수의 형상화 연마입자들로 구성된다. 예를들면, 하나의 특정 실시태양에서, 배치는 삼각형 2차원 형상을 가지는 다수의 형상화 연마입자들로 구성되는 제1 분량, 단일 모서리가 잘린 다각형 (예를들면, 단일 모서리가 잘린 삼각형)을 가지는 다수의 형상화 연마입자들을 포함하는 제2 분량, 및 다중 (즉, 2 이상) 모서리가 잘린 다각형 (예를들면, 2 또는 3개의 모서리들 잘린 삼각형)으로 구성되는 제3 분량을 포함할 수 있다. 또한, 제2 분량은 단일 모서리가 잘린 형상들 및 다중 (즉, 2 이상) 모서리가 잘린 형상들을 포함할 수 있다. 예를들면, 제2 분량의 적어도 10%는 2 이상의 잘린 모서리를 가지는 다중 모서리가 잘린 삼각형 형상들을 포함한다.
배치는 제2 분량 및 제1 분량 대비 다양한 함량의 제3 분량을 포함한다. 제3 분량은 소량 또는 주요 분량으로 존재할 수 있다. 특정한 경우, 제3 분량은 배치의 총 분량에 대하여 약 40% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 4% 이하 존재한다. 또한, 다른 실시태양들에서 배치는 최소 함량의 제3 분량, 예컨대 적어도 약 1%, 예컨대 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 50%를 포함한다. 배치의 제3 분량의 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 배치는 부형의, 무작위로 형상화 연마입자들을 포함할 수 있다.
배치는 기타 형상들을 더욱 포함할 수 있다. 예를들면, 배치 분량들 중 하나 이상의 형상화 연마입자들은 본원 실시태양들의 형상들을 가진다. 하나의 실시예에서, 제1 분량 중 적어도 하나의 형상화 연마입자는 적어도 입자 몸체 측면 일부에 파형을 가진다. 다른 실시예들에서, 제1 분량의 다수의 형상화 연마입자들은 적어도 하나의 측면에 파형을 가진다. 또 다른 양태에서, 제1 분량 중 실질적으로 모든 형상화 연마입자들은 적어도 하나의 측면에 파형을 가진다.
또한, 제2 분량 중 적어도 하나의 형상화 연마입자는 적어도 측면 일부에 파형을 포함한다. 또 다른 실시태양에서, 제2 분량의 다수의 형상화 연마입자들은 각각의 몸체의 적어도 하나의 측면에 파형을 가진다. 또 다른 양태에서, 제2 분량 중 실질적으로 모든 형상화 연마입자들은 각각의 몸체의 적어도 하나의 측면에 파형을 가진다.
배치의 기타 양태는 제1 분량 중 적어도 하나의 형상화 연마입자는 적어도 측면 일부에 파단 영역을 가지는 것이다. 기타 실시태양들에서, 제1 분량 중 다수의 형상화 연마입자들은, 예를들면, 제1 분량의 실질적으로 모든 형상화 연마입자들은, 적어도 하나의 측면에서 파단 영역을 가진다. 추가로 또는 달리, 제2 분량 중 적어도 하나의 형상화 연마입자는 적어도 측면 일부에 파단 영역을 포함한다. 상세하게는, 제2 분량 중 다수의 형상화 연마입자들, 및 제2 분량의 실질적으로 모든 형상화 연마입자들은, 각각의 몸체의 적어도 하나의 측면에 파단 영역을 포함한다.
제1 분량의 적어도 하나의 형상화 연마입자는 해당 몸체 제1 주면 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 측면을 가진다. 기타 실시예들에서, 제1 분량 중 실질적으로 모든 형상화 연마입자들을 포함한 제1 분량의 다수의 형상화 연마입자들은, 각각의 해당 몸체에 대한 제1 주면 (예를들면, 상면) 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 적어도 하나의 측면을 가진다.
유사하게, 제2 분량 중 적어도 하나의 형상화 연마입자는 해당 몸체 제1 주면의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 측면을 가진다. 하나의 특정 실시태양에서, 제2 분량 중 실질적으로 모든 형상화 연마입자들을 포함한 제2 분량의 다수의 형상화 연마입자들은 각각의 해당 몸체에 대한 제1 주면의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 적어도 하나의 측면을 포함한다.
인정되는 바와 같이, 배치는 본원에 기재된 예시적 연마물품을 포함한 고정 연마물품의 일부일 수 있다. 또한, 소정의 실시태양들에 의하면, 미립자 소재 배치는 소정 배향으로 고정 연마물품에 통합되고, 각각의 형상화 연마입자는 서로 및 연마물품 부품 (예를들면, 코팅 연마재의 지지체)에 대하여 소정 배향을 가진다.
실시예들
Sasol Corp. 에서 상업적으로 입수되는 Catapal B 베마이트의 대략 52% 고체 및 소량의 질산 및 유기 첨가제들이 함유된48 wt% 물로 이루어진 겔 형태의 혼합물을 얻었다. 겔 점도는 대략 8x104 Pa s 이고 저장탄성률은 5x105 Pa이며, 점도는 저장탄성률 값을 6.28 s-1로 나누어 계산된다.
겔을 다이로부터 대략 80 psi (552 kPa)로 폴리에스테르 필름을 가지는 진행 벨트로 압출하였다. 겔은 다이 칼날 아래를 지나며 높이 대략 1 mm의 시트로 형성되었다. 압출 10 분 이내에, 시트를 주변 분위기 조건들에서, 공기 중, 및 온도 대략 72°F 에서 블레이드를 사용하여 절단하여 전구체 형상화 연마입자들을 형성하였다. 블레이드에 의해 형성된 개구들로 공기를 안내하는 에어 나이프를 이용하여 개구들을 유지하였다. 전구체 형상화 연마입자들을 대략 1-4 시간 동안 건조시키고 대략 1200°C-1400°C에서 15 분 내지 1 시간 동안 공기 중 소성하였다.
실시예 1의 형상화 연마입자들을 형성하고 분석하였다. 도 17A 및 17B는 실시예 1에 의해 형성된 대표 입자의 사진이다. 도 18A-18E는 실시예 1에 의해 형성된 다른 예시적 형상화 연마입자들의 사진이다. 또한, 도 19A-19E는 도 18A-18E 각각의 형상화 연마입자들에 대한 측면 사진들이다. 형상화 연마입자들 배치의 중앙 폭은 1.53 mm, 중앙 내부 높이는 451 미크론, 중앙 디싱 비율은 1.05 미크론, 측 비율은 0.71, 및 플래싱 비율은 대략 8%이다. 대략 60%의 연마배치 입자들은 적어도 하나의 잘린 모서리를 가지고, 다수의 모서리가 잘린 삼각형들은 다중 모서리가 잘린 형상들이었다. 대략 40%의 배치 입자들은 적어도 하나의 부분적으로 잘린 모서리를 가졌다. 또한, 사진들에서 보이는 바와 같이, 모든 형상화 연마입자들은 파형을 가지는 적어도 하나의 측면을 가졌다. 또한, 형상화 연마입자들의 상당 부분은 파단 영역을 가지는 적어도 하나의 측면을 가졌다. 또한, 다수의 형상화 연마입자들은 저면에서 연장되는 톱니형 가장자리 및/또는 불규칙한 파형 가장자리에 의해 형성되는 파단 영역을 가지는 적어도 하나의 측면을 보였다.
본원은 현재 기술과는 차별된다. 업계에서는 형상화 연마입자들이 공정들 예컨대 몰딩 및 스크린 인쇄를 통해 형성될 수 있다는 것을 인지하고 있었지만, 본원 실시태양들의 공정들은 이러한 공정들과는 구별된다. 특히, 본원 실시태양들은 하나 또는 조합적인 특유한 형상들을 가지는 형상화 연마입자들 형성을 용이하도록 공정 특징부들을 조합한다. 이러한 특징부들은, 제한적이지 않지만, 종횡비, 조성, 첨가제들, 2차원 형상, 3차원 형상, 높이 차이, 높이 차이 프로파일, 플래싱 비율, 내부 높이, 디싱, 측 비율, 파단 영역, 파형, 및 기타 본원 실시태양들의 양태들을 포함한다. 또한, 본원 실시태양들의 공정들로 인하여 형상화 연마입자들의 하나 이상의 형상들 조합을 포함한 하나 이상의 특성들을 가지는 형상화 연마입자 또는 형상화 연마입자들 배치의 형성이 용이해진다. 소정의 형상화 연마입자들 및 본원 실시태양들의 형상화 연마입자들을 가지는 배치들은 고정 연마물품의 성능을 개선시킬 수 있는 형상들을 가진다. 실제로, 및 아주 예기치 못하게, 이러한 조성물은 고정 연마재, 예컨대 결합 연마재 또는 코팅 연마재의 연마 성능을 개선시킨다.
개시된 주제는 예시적이고 제한적인 것이 아니며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위에 속하는 이러한 모든 변경, 개선 및 기타 실시태양들을 포괄할 의도이다. 따라서, 법이 허용한 최대로, 본 발명의 범위는 청구범위 및 이의 균등론을 광의로 해석하여 판단되어야 하고 상기 상세한 설명에 제한 또는 한정되어서는 아니된다.
특허법에 부합되고 청구범위 및 의미를 해석 또는 한정하는 것이 아니라는 이해로 요약서가 제출된다. 또한, 상기된 상세한 설명에서, 다양한 특징부들이 개시의 간소화를 위하여 단일 실시태양에서 집합적으로 함께 설명된다. 청구되는 실시태양들이 각각의 청구항에서 명시적으로 언급되는 것 이상의 특징부들을 필요로 한다는 의도로 이러한 개시가 해석되어서는 아니된다. 오히려, 하기 청구범위에서 와 같이, 본 발명의 주제는 개시된 임의의 실시태양의 모든 특징부들보다 적은 것에 관한 것이다. 따라서, 하기 청구범위는 상세한 설명에 통합되고, 각각의 청구항은 그 자체로 청구되는 주제를 별개로 정의하는 것이다.

Claims (93)

  1. 미립자 소재에 있어서, 제1 장측, 제2 장측, 및 제1 장측 및 제2 장측 사이에 위치하고 제1 장측 보다 짧고 제2 장측보다 짧은 제1 단측, 및 제1 단측 및 제1 장측 사이에 90°보다 큰 제1 각을 가지는 모서리가 잘린 다각형으로 구성되는 몸체를 가지는 형상화 연마입자를 포함하는, 미립자 소재.
  2. 미립자 소재에 있어서, 제1 주면, 제2 주면, 및 제1 및 제2 주면들 사이에서 연장되고 파형을 가지는 측면으로 구성되는 몸체를 포함하는 형상화 연마입자로 구성되는, 미립자 소재.
  3. 미립자 소재에 있어서, 제1 주면, 제2 주면, 및 제1 주면 및 제2 주면 사이에서 연장되고 제2 주면을 형성하는 가장자리의 적어도 일부와 교차하는 파단 영역을 가지는 적어도 하나의 측면으로 구성되는 몸체를 포함하는 형상화 연마입자로 구성되는, 미립자 소재.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 미립자 소재는, 제1 유형의 형상화 연마입자 및 제2 유형의 형상화 연마입자로 구성되는 배치 (batch)의 일부이고, 상기 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 포함하고, 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형을 포함하고; 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 포함하고, 상기 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형과 상이한 제2 다각형을 포함하는, 미립자 소재.
  5. 제4항에 있어서, 제1 유형의 형상화 연마입자는 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 다각형으로 구성되는, 미립자 소재.
  6. 제4항에 있어서, 제2 유형의 형상화 연마입자는 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제2 다각형으로 구성되는, 미립자 소재.
  7. 제4항에 있어서, 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고, 이때 폭 > 길이, 길이 > 높이, 및 폭 > 높이인, 미립자 소재.
  8. 제4항에 있어서, 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고, 이때 폭 > 길이, 길이 > 높이, 및 폭 > 높이인, 미립자 소재.
  9. 제4항에 있어서, 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고, 제1 유형의 형상화 연마입자의 폭:길이 비율로 정의되는 1차 종횡비는 적어도 약 1.2:1인, 미립자 소재.
  10. 제4항에 있어서, 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고, 제2 유형의 형상화 연마입자는 폭:길이 비율로 정의되는1차 종횡비를 가지고, 상기 1차 종횡비는 제1 유형의 형상화 연마입자의 1차 종횡비와는 상이하고, 1차 종횡비는 적어도 약 1.2:1인, 미립자 소재.
  11. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고, 이때 폭 > 길이, 길이 > 높이, 및 폭 > 높이이고, 상기 몸체의 폭:길이 비율로 정의되는1차 종횡비는 적어도 약 1.2:1인, 미립자 소재.
  12. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 모서리가 잘린 삼각형으로 구성되는, 미립자 소재.
  13. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 모서리가 잘린 사각 2차원 형상으로 구성되는, 미립자 소재.
  14. 제1항에 있어서, 제1 단측의 길이는 제1 장측 길이의 약 60% 이하 및 적어도 약 2%인, 미립자 소재.
  15. 제1항에 있어서, 제1 장측의 제1 길이 (l1)는 제2 장측의 제2 길이 (l2)와 적어도 동일하고, 몸체는 제1 장측의 제1 길이 (l1)와 적어도 동일한 길이 (l3)을 가지는 제3 장측을 더욱 포함하는, 미립자 소재.
  16. 제1항에 있어서, 제1 각은 적어도 약 92° 및 약 160° 이하인, 미립자 소재.
  17. 제1항에 있어서, 몸체는 다중 잘린 모서리들로 구성되고 제1 장측 및 제3 장측 사이의 제2 단측을 더욱 포함하고, 제2 단측 및 제1 장측 사이에 약 90° 보다 크고 약 160° 이하인 제2 각을 더욱 포함하는, 미립자 소재.
  18. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 모서리가 잘린 다각형으로 구성되고, 제1 장측, 제2 장측, 및 제1 장측 및 제2 장측 사이에 위치하고 제1 장측 길이의 약 60% 이하 및 적어도 약 2%의 길이를 가지는 제1 단측을 포함하는, 미립자 소재.
  19. 제18항에 있어서, 제1 장측의 제1 길이 (l1)는 제2 장측의 제2 길이 (l2)와 적어도 동일하고, 몸체는 제1 장측의 제1 길이 (l1) 적어도 동일한 길이 (l3)을 가지는 제3 장측을 더욱 포함하는, 미립자 소재.
  20. 제18항에 있어서, 몸체는 제1 단측 및 제1 장측 사이에 90° 보다 크고 약 160° 이하인 제1 각을 포함하는, 미립자 소재.
  21. 제18항에 있어서, 몸체는 다중 잘린 모서리들로 구성되고, 제1 장측 및 제3 장측 사이의 제2 단측을 더욱 포함하고, 제2 단측 및 제1 장측 사이에 약 90° 보다 크고 약 160° 이하인 제2 각을 더욱 포함하는, 미립자 소재.
  22. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물, 산탄화물, 산질화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 구성되고, 몸체는 알루미나를 포함하고, 몸체는 알파 알루미나를 포함하는, 미립자 소재.
  23. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 알칼리 금속원소, 알칼리 토금속원소, 희토류 원소, 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 니오븀 (Nb), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 포함하는, 미립자 소재.
  24. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 몸체 총 중량에 대하여 약 12 wt% 이하 및 적어도 약 0.5 wt%의 첨가제를 포함하는, 미립자 소재.
  25. 제2항에 있어서, 파형은 몸체의 적어도 측면 일부를 따라 연장되는 다수의 홈들을 형성하는, 미립자 소재.
  26. 제2항에 있어서, 파형은 리지들에 의해 분리되는 다수의 홈들을 형성하고, 리지들은 홈들 사이 상승 영역들을 형성하는, 미립자 소재.
  27. 제2항에 있어서, 일부 홈들은 둥근 말단을 가지는, 미립자 소재.
  28. 제2항에 있어서, 파형은 측면의 몸체 폭의 적어도 약 70% 연장되는, 미립자 소재.
  29. 제2항에 있어서, 파형은 적어도 하나의 측면에서 몸체 높이의 적어도 일부에 대하여 연장되는, 미립자 소재.
  30. 제2항에 있어서, 파형을 포함하는 측면의 표면 거칠기는 몸체의 제1 주면 또는 제2 주면의 표면 거칠기보다 큰, 미립자 소재.
  31. 제2항에 있어서, 대부분의 파형은 몸체의 제1 주면을 형성하는 가장자리와 교차하는, 미립자 소재.
  32. 제2항에 있어서, 파형은 리지들에 의해 분리되는 다수의 홈들을 형성하고, 적어도 하나의 리지는 몸체의 제1 주면에 대하여 약 10 도 내지 약 170 도의 범위의 각으로 연장되는, 미립자 소재.
  33. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 몸체는 몸체의 적어도 하나의 측면의 적어도 일부를 따라 연장되는 파형을 포함하는, 미립자 소재.
  34. 제33항에 있어서, 파형은 몸체의 적어도 측면 일부를 다라 연장되는 다수의 홈들을 형성하는, 미립자 소재.
  35. 제33항에 있어서, 파형은 리지들에 의해 분리되는 다수의 홈들을 형성하고, 상기 리지들은 홈들 사이에 상승 영역들을 형성하는, 미립자 소재.
  36. 제35에 있어서, 일부 홈들은 둥근 말단들을 가지는, 미립자 소재.
  37. 제33항에 있어서, 파형은 리지들에 의해 분리되는 다수의 홈들을 형성하고, 적어도 하나의 리지는 몸체의 제1 주면에 대하여 약 10 도 내지 약 170 도의 범위의 각으로 연장되는, 미립자 소재.
  38. 제33항에 있어서, 파형은 측면의 몸체 폭의 적어도 약 70% 연장되는, 미립자 소재.
  39. 제33항에 있어서, 파형은 적어도 하나의 측면에서 몸체 높이의 적어도 일부에 대하여 연장되는, 미립자 소재.
  40. 제33항에 있어서, 파형을 포함하는 측면의 표면 거칠기는 몸체의 제1 주면 또는 제2 주면의 표면 거칠기보다 큰, 미립자 소재.
  41. 제33항에 있어서, 대부분의 파형은 몸체의 제1 주면을 형성하는 가장자리와 교차하는, 미립자 소재.
  42. 제33항에 있어서, 파단 영역을 포함하는 측면의 표면 거칠기는 몸체의 제1 주면 또는 제2 주면의 표면 거칠기보다 큰, 미립자 소재.
  43. 제3항에 있어서, 파단 영역은 파형을 포함한 측면의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 영역을 형성하는, 미립자 소재.
  44. 제3항에 있어서, 파단 영역은 적어도 제1 측면 및 제2 측면을 연결하는 몸체의 모서리에 접하는, 미립자 소재.
  45. 제3항에 있어서, 파단 영역은 적어도 제1 측면 및 제2 측면을 연결하는 몸체의 잘린 모서리에 접하는, 미립자 소재.
  46. 제3항에 있어서, 파단 영역은 저면에서 연장되는 몸체 일부를 형성하는, 미립자 소재.
  47. 제3항에 있어서, 파단 영역은 톱니형 가장자리를 형성하는, 미립자 소재.
  48. 제3항에 있어서, 파단 영역은 저면에서 연장되는 불규칙한 형상의 돌출부들 및 홈들을 형성하는, 미립자 소재.
  49. 제3항에 있어서, 파단 영역은 측면 높이의 일부에 대하여 연장되는 높이를 가지는, 미립자 소재.
  50. 제3항에 있어서, 파단 영역의 적어도 일부는 불규칙한 파형 가장자리를 형성하고, 불규칙한 파형 가장자리는 측면에서 외향 연장되는, 미립자 소재.
  51. 제1항 또는 제2항에 있어서, 몸체의 적어도 하나의 측면은 제2 주면을 형성하는 가장자리의 적어도 일부와 교차하는 파단 영역을 포함하는, 미립자 소재.
  52. 제51항에 있어서, 파단 영역을 포함하는 측면의 표면 거칠기는 몸체의 제1 주면 또는 제2 주면의 표면 거칠기보다 큰, 미립자 소재.
  53. 제51항에 있어서, 파단 영역은 파형을 포함한 측면의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 영역을 형성하는, 미립자 소재.
  54. 제51항에 있어서, 파단 영역은 적어도 제1 측면 및 제2 측면을 연결하는 몸체의 모서리에 접하는, 미립자 소재.
  55. 제51항에 있어서, 파단 영역은 적어도 제1 측면 및 제2 측면을 연결하는 몸체의 잘린 모서리에 접하는, 미립자 소재.
  56. 제51항에 있어서, 파단 영역은 저면에서 연장되는 몸체 일부를 형성하는, 미립자 소재.
  57. 제51항에 있어서, 파단 영역은 톱니형 가장자리를 형성하는, 미립자 소재.
  58. 제51항에 있어서, 파단 영역은 저면에서 연장되는 불규칙한 형상의 돌출부들 및 홈들을 형성하는, 미립자 소재.
  59. 제51항에 있어서, 파단 영역은 측면 높이의 일부에 대하여 연장되는 높이를 가지는, 미립자 소재.
  60. 제51항에 있어서, 파단 영역의 적어도 일부는 불규칙한 파형 가장자리를 형성하고, 불규칙한 파형 가장자리는 측면에서 외향 연장되는, 미립자 소재.
  61. 제51항에 있어서, 실질적으로 파단 영역 전체가 몸체 저면과 교차하는, 미립자 소재.
  62. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 약 45% 이하 및 적어도 약 5%의 플래싱 비율 (f)을 가지는, 미립자 소재.
  63. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 몸체는 [(w-l)/hi] 로 정의되는 측 비율이 적어도 약 0.45이고, 이때 “w”는 몸체 폭, “l”은 몸체 길이, 및 “hi”는 몸체 내부 높이이고, 측 비율은 약 0.99 이하인, 미립자 소재.
  64. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 연마 미립자 소재를 포함하는 고정 연마물품을 더욱 포함하고, 미립자 소재는 고정 연마물품에 소정 배향으로 통합되는, 미립자 소재.
  65. 형상화 연마입자들 배치 (batch)에 있어서, 제1 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제1분량 및 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제2 분량으로 구성되고, 상기 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 포함하고, 제1 유형의 형상화 연마입자는 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형을 포함하고; 상기 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 포함하고, 상기 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형과 상이한 제2 다각형을 포함하는, 형상화 연마입자들 배치.
  66. 미립자 소재 배치에 있어서, 제1 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제1분량 및 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제2 분량으로 구성되고, 상기 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되는 몸체를 가지고, 제2 유형의 형상화 연마입자는 제1 유형의 연마입자와는 상이하고 모서리가 잘린 형상으로 구성되는, 미립자 소재 배치.
  67. 제65항 또는 제66항에 있어서, 제2 유형의 형상화 연마입자는 모서리가 잘린 삼각형으로 구성되는, 배치.
  68. 제65항 또는 제66항에 있어서, 배치는 소량의 제2 분량으로 구성되는, 배치.
  69. 제65항 또는 제66항에 있어서, 배치는 주요 함량의 제2 분량으로 구성되는, 배치.
  70. 제65항 또는 제66항에 있어서, 제1 분량의 적어도 하나의 형상화 연마입자는 입자 몸체의 적어도 측면 일부에 파형을 포함하는, 배치.
  71. 제65항 또는 제66항에 있어서, 제1 분량의 다수의 형상화 연마입자들은 각각의 몸체의 적어도 하나의 측면에 파형을 포함하는, 배치.
  72. 제65항 또는 제66항에 있어서, 제1 분량의 적어도 하나의 형상화 연마입자는 입자 몸체의 적어도 측면 일부에 파단 영역을 포함하는, 배치.
  73. 제65항 또는 제66항에 있어서, 제1 분량의 다수의 형상화 연마입자들은 각각의 몸체의 적어도 하나의 측면에 파단 영역을 포함하는, 배치.
  74. 제65항 또는 제66항에 있어서, 미립자 소재 배치를 함유한 고정 연마물품을 더욱 포함하는, 배치.
  75. 제65항 또는 제66항에 있어서, 미립자 소재는 소정 배향으로 고정 연마물품에 통합되는, 배치.
  76. 형상화 연마입자 성형방법에 있어서, 세라믹 재료로 구성되는 혼합물을 시트로 형성하는 단계; 기계체를 이용하여 적어도 시트 일부를 절단하여 시트로부터 적어도 하나의 형상화 연마입자를 성형하는 단계로 구성되고, 적어도 하나의 형상화 연마입자는 형상화 연마입자의 길이 및 폭으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는2차원 형상으로 구성되는, 형상화 연마입자 성형방법.
  77. 제76항에 있어서, 형성단계는 시트를 병진 벨트로 압출하는 단계를 포함하고, 벨트는 기재에 적층되는 폴리에스테르 필름을 포함하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  78. 제76항에 있어서, 시트는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되고, 이때 길이 > 폭 > 높이이고, 시트는 길이:높이의 2차 종횡비가 적어도 약 10인, 형상화 연마입자 성형방법.
  79. 제76항에 있어서, 형상화 연마입자 성형단계는 시트 절단 단계를 포함하고, 절단 단계는 시트를 통과하도록 적어도 하나의 블레이드를 제1 방향 및 제2 방향으로 병진하는 것을 포함하고, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 상이한, 형상화 연마입자 성형방법.
  80. 제79항에 있어서, 절단 단계는 제1의 2차원 형상을 가지는 제1 유형의 형상화 연마입자들, 제1의 2차원 형상과는 상이한 제2의 2차원 형상을 가지는 제2 유형의 형상화 연마입자들 다수를 형성하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  81. 제79항에 있어서, 절단단계는 시트 일부를 통과하도록 기계체를 이동시키고 시트 내부에 개구를 생성하고, 상기 개구는 시트 전체 높이의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 절개부를 형성하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  82. 제81항에 있어서, 개구를 형성하는 시트의 적어도 하나의 표면을 적어도 부분적으로 건조하여 시트에 있는 개구를 유지하는 것을 더욱 포함하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  83. 제76항에 있어서, 시트 형성단계는 하부 벨트 병진 속도, 하부 벨트 표면에 혼합물을 인가하는 압력, 혼합물 점도, 시트 높이, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 조절하는 것을 포함하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  84. 제76항에 있어서, 혼합물 형성단계는 혼합물에서 시트를 형성하는 것을 포함하고, 시트의 높이는 다이 일부 및 벨트 표면 사이 거리에 의해 부분적으로 제어되고, 혼합물 형성단계는 혼합물 점도에 따라 시트 치수를 제어하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  85. 제76항에 있어서, 혼합물 형성단계는 혼합물 점도에 따라 소정 높이를 가지는 시트를 형성하는 것을 포함하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  86. 제76항에 있어서, 절단단계는 시트에서 약 20% 이하의 액체가 휘발되기 전에 수행되는, 형상화 연마입자 성형방법.
  87. 제76항에 있어서, 기계체의 온도는 시트 온도와는 상당히 다른, 형상화 연마입자 성형방법.
  88. 제76항에 있어서, 절단 단계는 절단 후 시트에 형성되는 개구에 적어도 하나의 개구 조제를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제공단계는 적층, 도포, 분사, 인쇄, 압연, 전달, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 방법을 포함하는, 형상화 연마입자 성형방법.
  89. 제76항에 있어서, 절단 단계는 제어된 습도, 제어된 온도, 제어된 기압, 제어된 기류, 제어된 분위기 기체 조성, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 제어된 절단 조건들에서 수행되는, 형상화 연마입자 성형방법.
  90. 코팅 연마물품에 있어서, 기재; 기재에 결합되는 제1 유형의 연마 미립자 소재; 및 기재에 결합되는 제2 유형의 형상화 연마입자로 구성되고, 상기 제1 유형의 연마 미립자 소재는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되는 몸체를 가지고, 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형을 가지고; 제2 유형의 형상화 연마입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 구성되는 몸체를 가지고, 길이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 관찰할 때 제1 다각형과는 상이한 제2 다각형을 가지는, 코팅 연마물품.
  91. 제90항에 있어서, 기재는 유연 재료로 구성되는, 코팅 연마물품.
  92. 제90항에 있어서, 기재에 적층되는 메이크 코트를 더욱 포함하는, 코팅 연마물품.
  93. 제90항에 있어서, 기재에 적층되는 사이즈 코트를 더욱 포함하는, 코팅 연마물품.
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