TWI589404B - 基於向日葵圖案之經塗佈的研磨製品 - Google Patents

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TWI589404B
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Description

基於向日葵圖案之經塗佈的研磨製品
本發明一般有關於磨料，更具體地，有關於經塗佈的研磨製品，其具有研磨區域，這些區域是否是離散的，連續的，半連續的，以及它們的組合，係基於向日葵的圖案。
研磨製品，例如經塗佈的研磨製品，被使用於各種行業，經由手工或機械過程來打磨工件，如經由精研，研磨，或者拋光。利用研磨製品的加工跨越了廣泛的工業和消費範圍，從光學行業，汽車修補漆行業，和金屬製造行業，到營建和木工。例如經由手工或使用常用的工具，如軌道拋光機(隨機和固定軸)，和皮帶及振動砂光機，等加工通常也被消費者應用於家庭中。在每一個例子中，磨料是用來去除表面的材料，並影響研磨過的表面的表面特性(例如，平整度，表面粗糙度，光澤度)。此外，各種類型的自動化處理系統已經被發展出來處理各種組成和構造的研磨製品。
表面特性包括但不限於，光澤，紋理，光澤度，表面粗糙度，以及均勻性。特別是，表面特性，如粗糙度和光澤度，可被測量以用來確定品質。舉例來說，在塗裝或油漆表面時，表面的某些不完美或表面缺陷可能會在應用或固化過程中發生。這樣的表面不完美或表面缺陷可能包括麻點，“桔皮”紋理，“魚眼”，或包封的氣泡和灰塵等的缺陷。通常，塗漆表面的這樣的缺陷可被去除，首先是使用粗顆粒磨料的打磨，接著使用逐漸變細的顆粒磨料來 打磨，以及，甚至用羊毛或泡沫墊來拋光，直到達成所希望的平滑度。因此，所使用的研磨製品的性能一般會影響到表面品質。
除了表面特性之外，有關研磨操作之成本對行業是重要的。影響操作之成本的因素包括製備表面的速度和製備表面所用的材料的成本。在通常情況下，該行業尋求具有高材料去除率的符合成本效益的材料。
然而，具有較高去除率的磨料，在實現理想的表面特性方面往往表現出不佳的性能。反之，產生理想的表面特性的磨料通常具有較低的材料去除率。基於這個原因，表面的製備通常是使用各種等級的研磨紙的多步驟的過程。典型地，由一個步驟所引入的表面瑕疵(如刮痕)，在一個或多個繼續的步驟中，可以使用逐漸變細的顆粒的研磨劑來修復(例如，移除)。因此，引入刮痕和表面瑕疵之磨料，會在隨後的加工步驟中，導致時間，努力，和材料花費的增加，和總處理成本的全面增加。
影響材料去除率和表面品質的另一因素是“切屑”的“負荷”，即，從工件表面上被磨損的材料，其往往會積聚在磨料顆粒的表面上，和積聚在磨料顆粒之間。負荷是不想要的，因為它通常會降低研磨產品的有效性，且增加刮傷缺陷的可能性而對表面特性有負面的影響。
雖然已作出了各種努力，以減少切屑的累積，如引入流體到工件表面上，以洗去切屑，以及真空系統的應用，以便當切屑產生時將它帶走，但仍然需要改進成本效益，研磨製品，流程，和系統，以促進有效的研磨和改進表面特性。
100‧‧‧研磨製品
101‧‧‧研磨區域
103‧‧‧開放區域
2100‧‧‧研磨製品
2101‧‧‧背墊
2103‧‧‧第一主表面
2105‧‧‧第二主表面
2107‧‧‧磨料層
2109‧‧‧粘合劑層
2111‧‧‧磨料顆粒
2113‧‧‧研磨區域
2115‧‧‧開放區域
2117‧‧‧尺寸塗層
2119‧‧‧超大尺寸塗層
2121‧‧‧背塗層
2123‧‧‧固定層
參考附圖，本發明可以被更好地理解，並且對本領域技術人員 而言，本發明許多特徵和優點會變得顯而易見。
圖1係一個根據本發明經塗佈且沒有任何開口(apertures)，並具有受控非均勻分佈之研磨區域(即，點)圖案之研磨盤的實施例。
圖2係一個具有呈複數旋臂(spiral arm)形態之研磨區域的經塗佈之磨料的實施例示意圖，該等旋臂通過符合沃格爾(Vogel)模型的點。
圖3係一個根據本發明經塗佈且沒有任何開口並具有對應於葉序形的螺旋圖案(特別是具有順時針和逆時針之斜列線的一種類型的螺旋格子)的研磨區域之研磨盤的實施例示意圖。
圖4係另一個根據本發明經塗佈且沒有任何開口，並具有以順時針和逆時針之斜列線的葉序形的螺旋圖案之形式的研磨區域之研磨盤的實施例的示意圖。
圖5係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案(特別是一類型的螺旋格子)的研磨區域的經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有順時針和逆時針之斜列線，與斜列線相交的圓形的研磨區域結合。
圖6係一個根據本發明的沃格爾(Vogel)模型的示意圖，其用來配置研磨區域。
圖7係另一個根據本發明的沃格爾(Vogel)模型的示意圖，其顯示出配置研磨區域的標數進級(numerical progression)。
圖8A-8C係根據本發明的葉序形的螺旋圖案的示意圖，其用來配置經塗佈的磨料的研磨區域，這些圖案符合沃格爾(Vogel)模型，其具有不同的發散角。
圖9係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案(特別是一類型的螺旋格子)之研磨區域的經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有順時針和逆時針之斜列線，與在斜列線相交處之不同大小的圓形的研磨區域結合。
圖10係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案研磨區域之經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有分支的斜列線，與斜列線分岔處的不同大小的圓形研磨區域結合。
圖11係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案之研磨區域的經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有分支的順時針的斜列線，與在斜列線分岔處的不同大小的圓形的研磨區域結合。
圖12係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案之研磨區域的經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有分支的順時針與反時針的斜列線，與在斜列線分岔處的不同大小的圓形研磨區域結合。
圖13係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案之研磨區域的經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有分支的斜列線，與在斜列線分岔處的不同大小的圓形研磨區域結合。
圖14係另一個根據本發明具有對應於葉序形的螺旋圖案之研磨區域的經塗佈研磨盤的實施例示意圖，該圖案具有分支的斜列線，與在斜列線分岔處的不同大小的圓形研磨區域結合。
圖15係一個根據本發明的研磨區域的示意圖，其具有148個研磨區域。
圖16係一個根據本發明的不同的磨料圖案的實施例的示意圖，其係圖15之磨料圖案的轉置。
圖17係一個研磨區域的實施例的示意圖，其形狀為依據圖16之圖案的螺旋和圓弧的形式。
圖18係一個根據本發明的研磨區域圖案的示例性的實施例的圖形，其具有344個研磨區域。
圖19係一個根據本發明的示例性的實施例的示意圖，其係圖18之研磨區域圖案的轉置。
圖20係根據本發明的支撐墊的一個示例性的實施例的示意圖，支撐墊與圖19的開口圖案協力。
圖21係一個根據本發明的經塗佈的磨料的實施例的截面圖。
在不同的附圖中所使用的相同的參考符號係表示相似的或相同的項目。
在一個實施例中，一種包括經塗佈的磨料的研磨製品，其具有複數個以受控的非均勻分佈的圖案來佈置的研磨區域。該圖案可以是具有受控的非均勻分佈的任何圖案，包括徑向形的圖案，螺旋形的圖案，葉序形的圖案，非對稱的圖案，或它們的組合。組合圖案的例子是螺旋格子圖案。該圖案可以是部分地，大致地，或完全地不對稱。該圖案可以覆蓋(即，可以被分佈在)整個研磨製品上，可以大致上覆蓋整個研磨製品(即，大於50%但小於100%)，可以覆蓋研磨製品的複數個部分，或可以只覆蓋研磨製品的一部分。
受控的“非均勻分佈”是指該圖案具有受控的非對稱性(即，受控的隨機性)，如此使得，雖然研磨區域的分佈可以以公式來描述，或以公式來預測，例如，以徑向形的，螺旋形的，或葉序形的公式，該圖案仍可以表現出至少部分到完全的不對稱性。
該受控的不對稱性可以是一個受控的反射不對稱(也稱為鏡像對稱，線對稱，及雙側對稱)，受控的旋轉不對稱，受控的平移對稱，受控的滑移反射對稱，或它們的組合。非均勻分佈的例子可以證明對於徑向形的，螺旋形的，或葉序形的圖案具有一階的旋轉對稱性，這意謂著這種圖案沒有旋轉對稱性，因為當圖案繞其中心旋轉360°時，圖案只重複自己一次。換句話說，如果完全相同的圖案的兩個副本直接放置在彼此之上，其中一份副本保持不變，而第二個副本繞其中心旋轉360度，則在旋轉360°時，兩個副本的所有的研磨區域將僅對準一次。
在通常情況下，一個圖案的所有研磨區域(即整個圖案)將具有一個受控的不對稱性。然而，可以預期的是，根據本實施例的圖案也包括這 種圖案，其圖案的研磨區域的總數量僅一部分(即，圖案的部分)具有受控的不對稱。例如可以以具有受控的非均勻分佈的圖案來組合或替代均勻分佈的圖案的一部分或完全隨機的圖案，來使其發生，如此使得所得到的圖案僅有一部分的研磨區域具有受控的非均勻分佈，例如受控的非均勻的分佈。總研磨區域中具有受控的非均勻分佈的部分可以被量化為離散數，或為分數，百分比，或圖案的研磨區域的總數量的比率。在一個實施例中，圖案的研磨區域中至少50%，至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少80%，至少85%，至少90%，至少95%，至少96%，至少97%，至少98%，至少99%，至少99.5%，至少99.9%具有受控的不對稱性。具有受控的不對稱的圖案的研磨區域的部分可以在包含任何一對的前述的上限和下限的範圍內。在一個特定的實施例中，從約50%至約99.9%，從約60%至約99.5%，從約75%到約99%的圖案具有受控的非均勻分佈。
在另一個實施例中，圖案具有受控的非對稱至少約5個研磨區域，至少約10個研磨區域，至少約15個研磨區域，至少約20個研磨區域，至少約25個研磨區域，或至少約50個研磨區域。在另一個實施例中，圖案具有受控的非對稱不大於約100000個研磨區域，不大於約10,000個研磨區域，不大於約5000個研磨區域，不大於約2500個研磨區域，不大於約1,000個研磨區域，不大於約750個研磨區域，或不大於約500個研磨區域。具有受控的不對稱的研磨區域的數目可以在包含任何一對前述的上限和下限的範圍內。
如上所述，在本實施例中的圖案可以具有受控的非均勻分佈，包括徑向形圖案，螺旋形圖案，葉序形圖案，非對稱圖案，或它們的組合。組合圖案的一個例子是螺旋格子圖案。可以體認到螺旋格子圖案可以被歸類為徑向形圖案，螺旋形圖案，葉序形圖案，及非對稱圖案。徑向形圖案可以是從一個中心點向四周輻射的任何圖案，例如從車輪的輪轂的輪輻。
在一個實施例中，螺旋形圖案可以是任意的曲線，或一組曲線，其由研磨製品的中心點發散出來並延伸，而逐漸遠離它所圍繞的中心點。中心點可位於或靠近於研磨製品的中心，或可替換地，離開研磨製品的中心。可以有單個螺旋或多重螺旋(即，多個螺旋)。該螺旋可以是離散的或連續的，分開的或連接的。單獨的螺線可以從不同的中央點(即，每一個螺旋都有自己的中央點)發散出來，也可以從一個共同的中央點(即，每一個螺旋共享一個中央點)發散出來，或它們的組合。螺旋形圖案可以包括：阿基米德(Archimedean)螺旋；歐拉(Euler)螺旋，考纽(Cornu)螺旋，或羊角螺旋(clothoid)；費馬(Fermat)螺旋；雙曲線螺旋；連鎖螺旋(lituus)；對數螺旋；斐波那契(Fibonacci)螺旋；黃金螺旋；或它們的組合。
在一個實施例中，圖案可以是葉序形圖案。如本文所用的，“葉序形圖案”是指與樹葉排序相關的圖案。葉序是側向器官如許多種植物的葉，花，鱗片，小花，種子的排列。許多葉序形圖案具有自然發生的如圓弧，螺旋，和輪生的圖案。向日葵頭部的種子的圖案是這種現象的一個例子。如圖3和圖4之所示，複數個圓弧或螺旋，也稱為斜列線(parastichy)，於一個中心點(C)可以有自己的起源，並向外進展，而其他螺旋則填補內螺旋所留下的空隙。請參考Jean's Phyllotaxis A Systemic Study in Plant Morphogenesis at p.17。在通常情況下，螺旋形圖案的排列可以被看作是在順時針和逆時針的方向向外輻射。如圖4之所示，這些類型的圖案具有相反的斜列線對，其可以以(m，n)來表示，其中，m是在順時針方向上由中心點輻射出來的螺旋或圓弧的數值，而n是逆時針方向輻射出來的螺旋或圓弧的數值。此外，兩條連續的螺旋或弧之間在中心處的夾角被稱為發散角“d”。令人驚訝地，本發明人已經發現到：葉序形圖案可用來產生研磨製品的新圖案，特別是經塗佈的研磨製品。
在一個實施例中，圖案有順時針螺旋之數字和逆時針螺旋之數 字，其中，順時針螺旋的數字和逆時針螺旋的數字是斐波那契(Fibonacci)數，或是斐波那契(Fibonacci)數之倍數。在特定實施例中，順時針螺旋和逆時針螺旋的數字成為一對(m，n)：(3，5)，(5，8)，(8，13)，(13，21)，(21，34)，(34，55)，(55，89)，(89，144)或該對數字的倍數。在另一個實施例中，順時針螺旋的數字和逆時針螺旋的數字是盧卡斯(Lucas)數，或盧卡斯數的倍數。在特定的實施例中，順時針螺旋和逆時針螺旋的數字成為一對(m，n)：(3，4)，(4，7)，(7，11)，(11，18)，(18，29)，(29，47)，(47，76)或(76，123)，或這些數字對的倍數。在另一個實施例中，順時針螺旋的數字和逆時針螺旋的數字是比值收斂於黃金比例的任何數字，其中，所述黃金比等於1加上5的平方根之總合再除以二，(1+5)/2，約等於1.6180339887。在一個特定的實施例中，順時針螺旋對逆時針螺旋的比值大約等於黃金比例。
如上面已經提到的，自然界中觀察到的向日葵植物的種子被排列為螺旋形的葉序圖案。在一個實施例中，圖案是向日葵圖案。
向日葵圖案已經由沃格爾(Vogel)模型所描述，其是一種類型的“斐波那契螺旋”("Fibonacci spiral")，或是此種螺旋形，其中，連續點之間的發散角是一個固定的斐波那(Fibonacci)角度，其接近於黃金角度，等於137.508°。
圖6和圖7顯示出沃格爾(Vogel)模型，其為： 其中：n是小花的順序數目，係從中心向外計數；φ是在極坐標系統中，參考方向和第n個小花由花序的中心向外的位置向量之間的夾角，如此使得任何兩個連續的小花的位置向量之間的發散角α保持固定，對 於向日葵圖案來說，其為137.508°；r是花序的中心和第n個小花的中心的距離；和c為常數的比例因子。
在一個實施例中，圖案是由沃格爾(Vogel)模型或沃格爾模型的變體所描述。在特定實施例中，圖案由沃格爾(Vogel)模型所描述，其中：n是研磨區域的順序數目，係從圖案的中心向外計數；φ是在極坐標系統中參考方向和第n個研磨區域由圖案中心出來的位置向量之間的角度，如此使得任何兩個連續的研磨區域的位置向量之間的發散角為恆定角α；r是從圖案的中心到第n個研磨區域的中心的距離；和c是常數比例因子。
如上所述，圖案的所有的，或基本上所有的，或一部分的研磨區域係以沃格爾(Vogel)的模型來描述(即符合沃格爾的模型)。在一個實施例中，圖案的所有的研磨區域由沃格爾模型來描述。在另一個實施例中，至少50%，至少60%，至少70%，至少80%，至少90%，至少95%，至少99%的研磨區域由沃格爾模型來描述。
在另一個實施例中，合適的螺旋形或葉序形圖案可以從任何葉序形圖案的x和y坐標來產生，如沃格爾模型，或者其他具有受控的非均勻分佈的合適的圖案，包括徑向形圖案，螺旋形圖案，葉序形圖案，非對稱圖案，或它們的組合。在一個實施例中，螺旋形或葉序形圖案的x和y坐標，根據下列公式，被轉置和旋轉，以得到螺旋形或葉序形圖案的x'和y'坐標，其中θ等於π/n弧度，而n是任意整數： 經由轉置和旋轉所得到的坐標(x'和y')可以被繪圖，例如使用計算機輔助繪圖(CAD)軟體，以產生螺旋形或葉序形圖案。被轉置的葉序形圖案的具體實施例顯示於圖16中，其是圖15的葉序形圖案的轉置；而圖19是圖18的葉序形圖案的轉置。
本發明人驚訝地發現到，葉序形圖案可用來產生新的能提高研磨製品的性能的圖案，包括固定的研磨製品，如粘結的研磨製品和經塗佈的研磨製品。特別是，葉序形圖案可用來產生新的經塗佈的研磨製品的研磨區域的圖案。葉序形圖案幫助解決了競爭性問題，實現表面材料的高去除速率，同時仍然具有可接受的表面品質，減少了研磨表面的切屑的量，並且保持高的耐久性，和磨料的長的使用壽命。在某種程度上，至少以下幾個方面是令人驚訝的。首先，比起既有技術的磨料圖案，甚至在本發明實施例的總研磨面積小於既有技術的總研磨面積之情況，本發明實施例的葉序形圖案意外地可以提高清除切屑覆蓋範圍，且在磨料的表面上具有更完全混合分佈的切屑提取地點(例如，開放區域，通道，和/或渠道)和研磨區域(例如，如本文所描述和所示的個別研磨點，細長節點，半連續圓弧，旋渦，螺旋，及它們的組合)。其次，比起既有技術的磨料圖案，無論有沒有利用真空，甚至在本發明實施例的總研磨面積小於既有技術的總研磨面積之情況，本發明實施例的葉序形圖案出人意料地提供了至少可以相比的卓越的研磨性能(例如，累積的材料的切割)。第三，如在後面之應用中的更加詳細的討論，在與協力的(cooperative)支撐墊和真空系統配對下，本實施例的有效性和性能甚至可以進一步增強。
將理解到，對於經塗佈的研磨製品的圖案設計的重要因素，包括總研磨表面面積的百分比，總研磨表面面積對空的區域的比率，在研磨製品被使用時(例如，軌道打磨器的旋轉運動，片材砂光機的振盪運動，帶式砂光機的連續橫向移動)，研磨區域覆蓋率的廣泛性和預測的位置，比例因子，研 磨區域的數量，研磨區域之間的發散角，研磨區域的大小和形狀，相鄰研磨區域之間的距離，及最外面研磨區域和經塗佈之研磨製品的邊緣之間的距離。
研磨盤的尺寸
常用於工業和商業消費者的研磨盤有各種尺寸，其直徑通常為不到一英寸到英尺。本圖案適用於幾乎任何尺寸的研磨盤，包括各種標準尺寸的研磨盤(例如，3英寸到20英寸)。在一個實施例中，研磨製品是一個圓盤，其直徑至少為約0.25英寸，至少約0.5英寸，至少約1.0英寸，至少約1.5英寸，至少約2.0英寸，至少約2.5英寸，或至少約3.0英寸。在另一個實施例中，研磨製品是一個圓盤，其直徑不大於約72英寸，不大於約60英寸，不大於約48英寸，不大於約36英寸，不大於約24英寸，不大於約20英寸，不大於約18英寸，不大於約12英寸，不大於約10英寸，不大於約9英寸，不大於約8英寸，不大於約7英寸，或不大於約6英寸。在另一個實施例中，研磨製品的直徑範圍由約0.5英寸到約48英寸，由約1.0英寸到約20英寸，由約1.5英寸到約12英寸。
總潛在表面積
研磨製品的尺寸和形狀決定了研磨製品的總潛在表面積。例如，具有1英寸直徑的研磨盤具有0.7854平方英寸的總潛在表面積。作為另一個例子，一個2英寸×3英寸的矩形的研磨片將具有6平方英寸的總潛在表面積。
總開放區域
總開放區域影響到切屑的提取量。通常情況下，開放區域的增加，切屑的提取量也隨之增加，因而容易維持，或有時提高研磨製品在使用過程中的材料去除率(即“切割”速率)。然而，增加開放區域的量也減少了直接可用的研磨面積的量，其在某一臨界點會降低材料的去除速率。在一個實施例中，總開放區域等於研磨製品的表面所有的開放區域的面積的總和。換句話說，總開放區域等於研磨製品的總的潛在的表面積減去總的研磨區域的面積 (即，所有的磨料面積的總和)。因此，總開放區域的量的範圍可以從約15%至約95.5%的總的潛在的表面積，其取決於所需的研磨區域的量。在一個實施例中，總開放區域是總的潛在的表面積的至少約15%，至少約20%，至少約25%，至少約30%，至少約35%，在至少約40%，至少約45%，至少約50%，至少約55%，至少約60%，至少約65%，至少約70%，至少約75%，或至少約80%。在另一個實施例中，總開放區域不大於約95.5%，不大於約95%，不大於約94.5%，不大於約94%，不大於約93.5%，不大於約93%，不大於約92.5%，不大於約92%，不大於約91.5%，不大於約91%，不大於約90.5%，或不大於約90%。總開放區域的量可以是任何前述的上限和下限的範圍內。在另一個實施例中，總開放區域為由約65%至約93%，由約70%至約92%，由約75%至約91%，或由約80%至約90%。總開放區域可以被認為是一個離散量，而不是百分比。例如，五吋的研磨盤可以有一個總開放區域範圍從約2.95平方英寸至約18.75平方英寸。
總研磨表面積
總研磨表面積影響表面材料之去除量。通常情況下，總研磨表面積的量增加，表面材料之去除量也隨之增加。而且，典型地，當表面材料去除的量增加時，切屑的積聚及表面粗糙度也會隨之增大。在一個實施例中，經塗佈的磨料的總研磨表面積等於研磨製品的總潛在表面積(即，該磨料的表面積，如果沒有開口)減去總開放區域(即，所有開放區域的總和)。因此，總研磨表面積的量的範圍可以是總潛在表面積的約4.5%至約85%，其取決於期望的開放區域的量。在一個實施例中，總研磨表面積可以是總潛在表面積的至少約4%，至少約4.5%，至少約5%，至少約5.5%，至少約6%，至少約7.5%，至少約8%，至少約8.5%，至少約9%，至少約9.5%，或至少約10%。在另一個實施例中，總研磨表面積可以是總潛在表面積的不大於約85%，不大於約80%， 不大於約60%，不大於約75%，不大於約70%，不大於約65%，不大於約55%，不大於約50%，不大於約45%，不大於約40%，不大於約35%，不大於約30%，不大於約25%，或不大於約20%。總研磨表面積可以在任何前述的上限和下限的範圍內。在另一個實施例中，總研磨表面積之範圍由約7%至約35%，由約8%至約30%，由約9%至約25%，或由約10%至約20%。總研磨表面積可以被認為是一個離散的量，而不是百分比。例如，一個5英寸的研磨盤可以有一個總研磨表面積範圍為由約0.88平方英寸至約16.69平方英寸。
總研磨表面積與總開放區域的比例
在一個實施例中，總研磨表面面積與總開放區域之比例是至少約1：199，至少約1：99，至少約1：65.7，至少約1：49，至少約1：39，至少約1：29，至少約1：19，或至少約1：9。在另一實施例中，總研磨表面積與總開放區域之比不大於約1：0.05，不大於約1：0.1，不大於約1：0.2，不大於約1：0.3，不大於約1：0.4，不大於約1：0.5，不大於約1：0.6，不大於約1：0.7，不大於約1：0.8，不大於約1：0.9，或不大於約1：1。總研磨表面積與總開放區域之比可以在任何前述的上限和下限的範圍內。
研磨區域的數目
研磨區域的數量會影響到總開放區域的量和總研磨面積的量。此外，研磨區域的數量會影響到磨料覆蓋在研磨製品表面上的密度和分佈，進而直接影響到研磨製品的表面材料的去除速率和切屑提取的效率。在一個實施例中，研磨區域的數量為至少約5，至少約10，至少約15，至少約18，或至少約21。在另一個實施例中，研磨區域的數量不大於約100,000，不大於約50,000，不大於約10,000，不大於約1000，不大於約800，不大於約750，不大於約600，或不大於約550。研磨區域的數量可以是在任何前述的上限和下限的範圍內。在另一個實施例中，研磨區域的數量的範圍為由約21至約10,000，由約25至約 1,000，由約30至約750，或由約35至約550。在一個特定的實施例中，研磨區域的數量在由約21至約550的範圍內。
發散角
增大或減小發散角α會影響到研磨區域如何被配置在圖案中，及順時針和逆時針螺旋的形狀。發散角等於360°除以一個常數或變量值，因而發散角可以是一個恆定值，或者它可以變化。已經觀察到，發散角的小變化可以顯著地改變圖案。圖8a，圖8b，圖8c顯示出葉序形圖案，它們僅是發散角有不同的值。圖8a的發散角為137.3°。圖8b所示的發散角為137.5°。而圖8C的發散角為137.6°。在一個實施例中，發散角為至少約30°，至少約45°，至少約60°，至少約90°，或至少約120°。在另一個實施例中，發散角小於180°，如不大於約150°。發散角可以在任何前述的上限和下限的範圍內。在另一個實施例中，發散角的範圍為由約90°至約179°，由約120°至約150°，由約130°至約140°，或由約135°至約139°。在一個實施例中，發散角由360°除以無理數來確定。在一個特定的實施例中，發散角由360°除以黃金比例來確定。在一個特定的實施例中，發散角為由約137°至約138°，如由約137.5°到約137.6°，如由約137.50°至約137.51°。在一個特定的實施例中，發散角為137.508°。
到磨料的邊緣的距離
圖案的整體尺寸可以依據研磨製品的幾何形狀和其使用目的而被確定。從圖案的中心到最外層的研磨區域的距離可以延伸到與研磨製品的邊緣相連的距離。因此，最外面的研磨區域的邊緣可延伸至與研磨製品的邊緣的相交處。或者，從圖案的中心到最外層的研磨區域的距離可以延伸到一個距離，使得最外層研磨區域的邊緣和研磨製品的邊緣之間具有一定量的空間，其中沒有研磨區域。離開最外層的研磨區域的邊緣的最小距離可以根據需要來指定。在一個實施例中，從最外面的研磨區域的邊緣到研磨製品的外邊緣的最小距離 是一個特定的距離，其可以是一個離散的長度，或是研磨製品所具有的圖案的表面的長度的百分比。在一個實施例中，從最外面的研磨區域的邊緣到研磨製品的外邊緣的最小距離可以至少大約是零(即，最外面的磨料區的邊緣與研磨製品的外邊緣相交或者是共端點)，其範圍約研磨製品的表面的長度的約15%。
研磨區域的大小
研磨區域的大小，至少部分係由研磨製品所需的研磨區域的總量來確定。研磨區域的大小在整個圖案中可以是固定的，或者，它也可以在圖案內變化。在一個實施例中，研磨區域的大小是恆定的。在另一個實施例中，研磨區域的大小隨著研磨區域離開圖案的中心的距離而變化。
比例因子
比例因子影響到圖案的尺寸和總大小。比例因子可以被調整，使得最外層的研磨區域的邊緣在研磨製品的外邊緣的期望的距離之內。
最近的相鄰的研磨區域之間的距離
在考慮研磨區域的數目和大小時，最近的相鄰的研磨區域的中心之間的距離可以被確定。任何兩個研磨區域之中心之間的距離為其它設計考慮的函數。在一個實施例中，任何兩個研磨區域的中心之間的最短距離永不重複(即，中心到中心的間距從不是完全相同的距離)。這種類型的間隔也是受控的不對稱性的一個例子。
圖案覆蓋率-異常的可接受量
下面將是顯而易見：圖案不需要被應用到研磨製品的全部或以連續的方式。圖案的部分可以被施用或跳過，使得研磨製品的面的不同區域不會有完整的圖案。在一個實施例中，圖案的一半，三分之一，四分之一，五分之一，六分之一，七分之一，八分之一，九分之一，或十分之一可能會被跳過。在另一個實施例中，圖案可以被施用到研磨製品的僅一個或多個同心環形區域 中。在另一個實施例中，有可能跳過一個或多個研磨區域，其通常會出現在一系列沿著圖案的個別弧或旋臂的研磨區域。在一個實施例中，每一個第n個，或多個的每一個第n個可以被跳過。在另一個實施例中，單獨的研磨區域，整群的研磨區域，或是對應具體數值系列的研磨區域可以被跳過。相反地，圖案也可能包含一定量的額外的研磨區域。研磨區域的加加減減可以被視為是圖案的異常，並且一定量的異常的圖案，多多少少，是可以被接受的。在一個實施例中，異常的圖案的可接受量的範圍可以是研磨製品的總研磨區域的0.1%到10%。
研磨區域的形狀
研磨區域的形狀會影響到覆蓋率。研磨區域的形狀可以是規則的或不規則的。在一個實施例中，研磨區域的形狀可以是短的線條，正多邊形，不規則多邊形，橢圓，圓，弧，螺旋，旋渦，格子，或者它們的組合形式。在一個具體的實施例中，研磨區域有一個圓的形狀。在另一個實施例中，研磨區域的形狀可以是一個或多個線，弧，螺旋，或旋渦，其具有如本文所述的受控的非均勻的分佈。一個或多個線，弧，螺旋，或旋渦可以有複數線相交。
研磨區域可以如此被配置，使得無論研磨製品的背面有沒有安裝真空，都足以排除可能發生的切屑。在一個實施例中，研磨區域之形狀為螺旋形或斜列線形，其由研磨製品的中心徑向地向外延伸，螺旋形或斜列線可以如此被配置以便在研磨區域之間的開放區域形成空氣流動通道。在另一個實施例中，研磨區域形成類似於一個螺旋形格子。開口可位於格子所包圍的開放區域內。一般認為，切屑之排除可利用開放區域的存在來提高，該開放區域與研磨製品外緣形成流體地連接，或者與向真空源開放的研磨製品的開口形成流體地連接，或兩者。如此配置以形成空氣流動路徑的研磨區域和開放區域可以引導切屑，使切屑從研磨區域利用離心力噴射出來，或直接進入真空系統的開口，因此，可以防止切屑累積在研磨製品的面上的研磨區域，以及任何開放的纖維 層中，如勾狀及環狀的材料層，其有可能附著在研磨製品的背面。
**在一個實施例中，研磨區域的圖案可以包括正多邊形，不規則多邊形，橢圓，圓弧，螺旋線，葉序形圖案，或它們的組合。研磨區域的圖案可以包括輻射弧，輻射螺旋，或它們的組合。研磨區域的圖案可以包括向內輻射的螺旋和向外輻射的螺旋的組合。研磨區域的圖案可以包括順時針輻射的螺旋和逆時針輻射的螺旋的組合。該等研磨區域可以彼此是離散的，或者不連續的。可替換地，一個或多個研磨區域可以形成流體地連接。
輻射弧，輻射螺旋，或它們的組合的數量可以變化。在一個實施例中，輻射弧，輻射螺旋，或它們的組合的數目可以是不大於1000，如不大於750，不大於500，不大於250，不大於100，不大於90，不大於80，或者，不大於75，在一個實施例中，輻射弧，輻射螺旋，或它們的組合的數目可以是不小於2，如不小於3，不小於5，不小於7，不小於9，不小於11，不小於15，或不小於20。在一個實施例中，輻射弧，輻射螺旋，或者它們的組合的數量可以是由2到500，如由2至100。
研磨區域之寬度可以變化。研磨區域之寬度可以是恆定的，或變化的，或其組合。在一個實施例中，研磨區域的寬度可以在一個固定長度的範圍內。在一個實施例中，研磨區域的寬度可以從0.1毫米至10厘米。在另一個實施例中，研磨區域的寬度相關於研磨製品的相鄰的開放區域所需的大小。在一個實施例中，研磨區域的寬度不小於研磨製品的開放區域的大小的1/10，例如不小於1/8，1/6，1/5，1/4，1/3，或1/2。在一個實施例中，研磨區域的寬度不大於經塗佈的磨料的開放區域的面積大小的10倍，例如不大於8倍，不大於6倍，不大於5倍，不大於4倍，不大於3倍，不大於2倍。在一個實施例中，研磨區域的寬度約等於經塗佈的磨料的開放區域的面積大小。
在另一個實施例中，研磨區域可以如此被成形成和構造以便在 圖案中形成複數個空氣流動通道。空氣流動通道的圖案可以包括正多邊形，不規則多邊形，橢圓，圓弧，螺旋形，葉序形圖案，或它們的組合。空氣流動通道的圖案可以包括輻射弧形的路徑，輻射螺旋的路徑，或者其組合。空氣流動通道的圖案可以包括向內的輻射螺旋路徑和向外的螺旋輻射路徑的組合。空氣流動通道的圖案可以包括順時針螺旋形輻射路徑和逆時針螺旋形輻射路徑的組合。空氣流動通道彼此可以是離散的，或者不連續的。可替換地，一個或多個空氣流動通道可以形成流體地連接。
輻射弧形路徑(“弧”)，輻射螺旋路徑，或者其組合的數目可以變化。在一個實施例中，輻射弧形路徑，輻射螺旋路徑，或它們的組合的數目可以是不大於1000，如不大於750，不大於500，不大於250，不大於100，不大於90，不大於80，或者不大於75，在一個實施例中，輻射弧形路徑，輻射螺旋路徑，或者其組合的數目可以是不小於2，如不小於3，不小於5，不小於7，不小於9，不小於11，不小於15，或不小於20，在一個實施例中，輻射弧形路徑，輻射螺旋路徑，或它們的組合的數目可以是由2到500，如由2到100。
空氣流動通道之寬度可以變化。空氣流動通道的寬度可以是恆定的或變化的，或其組合。在一個實施例中，空氣流動通道的寬度可以在一個固定長度的範圍內。在一個實施例中，空氣流動通道的寬度可以變化，從0.1毫米到10厘米。在另一個實施例中，空氣流動通道的寬度相關於具有塗層的研磨區域的大小。在一個實施例中，空氣流動通道的寬度不小於具有塗層的研磨區域的大小的1/10，例如不小於1/8，1/6，1/5，1/4，1/3，或1/2。在一個實施例中，空氣流動通道的寬度不大於具有塗層的研磨區域的大小的10倍，例如不大於8倍，不大於6倍，不大於5倍，不大於4倍，不大於3倍，不大於2倍。在一個實施例中，空氣流動通道的寬度約等於具有塗層的研磨區域的大小。
空氣流動通道可以具有一個或多個空腔，孔(orifices)，通道，洞， 開口，或它們的組合，其沿著或在空氣流動通道內，空氣流動通道延伸穿過研磨製品的主體。在一個實施例中，每一個空氣流動通道具有至少一個孔(hole)，其設置於延伸穿過研磨製品的主體的空氣流動通道內。
研磨製品的形狀和結構
研磨製品的形狀可以是任何形狀，其相符於所需的研磨區域的圖案，且由預期的磨料的建構過程和建構材料來決定。在一個實施例中，研磨製品是一種粘合的研磨製品。在另一個實施例中，研磨製品是一種經塗佈的研磨製品。在一個特定的實施例中，研磨製品是片，帶，或圓盤。
圖1顯示經塗佈的研磨製品100的一個實施例的上視圖，其具有複數個非均勻分佈的圖案的研磨區域101，其中圖案是一個符合沃格爾(Vogel)模型的葉序形螺旋圖案(通常稱為“向日葵”圖案)。開放區域103環繞著研磨區域。經塗佈的研磨製品之形狀基本上是平面的(即，大致平坦的)圓盤。
圖21顯示經塗佈的研磨製品2100的側視圖，其包括具有第一主表面2103和第二主表面2105的背墊2101。磨料層2107被佈置在背墊的第一主表面上。磨料層可以包含複數個層，包括粘合劑層2109，也稱為製作塗層。複數個磨料顆粒2111可以分散在粘合劑層內，穿透粘合劑層，或在粘合劑層上，或它們的組合。研磨區域2113的圖案可以顯現在背墊的表面上。一個或多個開放區域2115相鄰於研磨區域。尺寸塗層2117可以選擇性地佈置在粘合劑層上。超大尺寸塗層2119可以選擇性地佈置在尺寸塗層上。背塗層2121可以被佈置在背墊層的第二主表面(即非研磨面)上。固定層2123可以設置在背塗層上，或可替換地可以直接地設置在背墊的第二主側面上。在一個特定的實施例中，經塗佈的研磨製品2100可以選擇性地連接到支撐墊(未示出)或真空系統(未示出)上。
背墊
背墊可以是柔性的或剛性的。背墊可以以任何數量的各種材料來製造，包括那些通常用作經塗佈的研磨製品之背墊的傳統材料。示例性的柔性的背墊包括聚合物膜(例如，底漆膜)，如聚烯烴薄膜(例如，聚丙烯，包括雙軸取向的聚丙烯)，聚酯膜(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯)，聚醯胺膜，或纖維素酯膜；金屬箔；網格；泡沫(例如，天然海綿材料或聚氨酯泡沫體)；布(例如，由纖維或紗線織成的布，包括聚酯，尼龍，絲綢，棉，聚棉，或人造絲)；紙；硫化紙；硫化橡膠；硫化纖維；非織造材料；或它們的組合；或它們處理過的態樣(version)。布的背墊可以是編織的或縫合的。在具體實施例中，背墊選自下列各項組成之群組：紙張，聚合物膜，布，棉，聚棉，人造絲，聚酯，聚尼龍，硫化橡膠，硫化纖維，金屬箔，以及它們的組合。在其它實施例中，背墊包括聚丙烯膜或聚對苯二甲酸乙酯(PET)膜。
背墊可以選擇性地具有至少一個浸漬劑，前側層或背側層。這些層的目的係要密封背墊或保護背墊的紗線或纖維。如果背墊是布的材料，通常使用這些層中的至少一個。加入前側層或背側層可以使背墊的前、後側具體有“更平滑的”表面。也可使用本領域中已知的其他選擇性的層(例如，粘結層；請參見美國專利5700302號案(Stoetzel等人)，其公開內容被引用併入本文中作為參考)。
抗靜電材料可以被包括在布處理材料內。添加抗靜電材料可以使經塗佈之研磨製品在以木材或木材類材料進行砂光處理時，降低積累的靜電。關於抗靜電背墊和背墊處理的其它細節可參見，例如，美國專利5108463號案(Buchanan等人)；5137542號案(Buchanan等人)；5328716號案(Buchanan)；和5560753號案(Buchanan等人)，其公開內容被引用併入本文中作為參考。
背墊可以是纖維強化的熱塑性材料，例如，美國專利5417726號案(Stout等人)之所述，或環形無接頭皮帶，例如，美國專利5573619號案(Benedict 等人)之所述，其公開內容被引用併入本文中作為參考。同樣地，背墊可以是具有鉤子的聚合物基體，例如，美國專利號5505747號案(Chesley等人)之所述，其公開內容被引用併入本文中作為參考。類似地，背墊可以是毛圈織物，例如，美國專利號5565011號案(Follett等人)之所述，其公開內容被引用併入本文中作為參考。
磨料層
磨料層可以由一個或多個塗層和複數個磨料顆粒來構成。例如，磨料層包括製作塗層2109，且可以選擇性地包括尺寸塗層或大尺寸塗層。磨料層通常包括磨料顆粒，其設置在粘合劑中，或嵌入在粘合劑內，或分散在粘合劑中，或它們的組合。
磨料顆粒
磨料顆粒可以包括基本上是單相的無機材料，如氧化鋁，碳化矽，二氧化矽，二氧化鈰，和較硬的，高性能的超硬磨料顆粒，如立方氮化硼和金剛石。此外，磨料顆粒可以包括合成體顆粒材料。這樣的材料可以包括聚集體，其可以經由淤漿的處理途徑來形成，包括經由揮發或蒸發除去液體載體，留下胚體聚集體，隨後選擇性地高溫處理(例如，焙燒)，以形成可用的，燒製的聚集體。另外，研磨區域可以包括工程化磨料包括宏觀結構和獨特的三維結構。
在一個示例性的實施例中，磨料顆粒與粘合劑混合，以形成磨料漿體。可替換地，在粘合劑被塗覆在背墊上之後，磨料顆粒被施加在粘合劑上。選擇性地，功能性粉末可以施加到研磨區域上，以防止研磨區域粘附到圖案化模具上。可替換地，圖案可以形成在沒有功能性粉末的研磨區域上。
可以以任何一個磨料顆粒或其組合來形成研磨區域，磨料顆粒包括氧化矽，氧化鋁(熔融的或燒結的)，氧化鋯，氧化鋯/氧化鋁氧化物，碳 化矽，石榴石，金剛石，立方氮化硼，氮化矽，氧化鈰，二氧化鈦，二硼化鈦，碳化硼，氧化錫，碳化鎢，碳化鈦，氧化鐵，氧化鉻，燧石，金剛砂。例如，這些磨料顆粒可以選自下列各項組成之群組：二氧化矽，氧化鋁，氧化鋯，碳化矽，氮化矽，氮化硼，石榴石，金剛石，共熔氧化鋁氧化鋯，二氧化鈰，二硼化鈦，碳化硼，燧石，金剛砂，氧化鋁氮化物，以及它們的共混物。具體實施例已經經由使用主要包含α-氧化鋁的緻密的磨料顆粒來產生。
磨料顆粒也可以具有特定的形狀。這種形狀的例子包括棒狀，三角形，棱形，錐形，實心球，空心球，或類似物。可替換地，磨料顆粒可以具有隨機的形狀。
在一個實施例中，磨料顆粒可以具有的平均粒度不大於800微米，例如不大於約700微米，不大於500微米，不大於200微米，或不大於100微米。在另一個實施例中，磨料顆粒尺寸為至少0.1微米，至少0.25微米，或至少0.5微米。在另一個實施例中，磨料顆粒之尺寸為由約0.1微米至約200微米，更典型地由約0.1微米至約150微米，或由約1微米至約100微米。磨料顆粒之尺寸通常係指是磨料顆粒的最長尺寸。通常，磨料顆粒之尺寸有一個範圍分佈。在某些情況下，粒度分佈受到嚴格地控制。
製作塗層-粘結劑
製作塗層或尺寸塗層的粘合劑可以由單一聚合物或聚合物的共混物來形成。例如，粘合劑可以選自環氧樹脂，丙烯酸類聚合物，或它們的組合。此外，粘合劑可以包括填料，例如奈米尺寸的填料或奈米尺寸的填料和微米尺寸的填料的組合。在特定實施例中，粘合劑是一種膠體粘合劑，其中，粘合劑被固化而形成含有顆粒填料的膠體懸浮液。可替換地，或額外地，粘合劑可以是包括次微米顆粒填料的奈米複合材料的粘合劑。
粘合劑通常包括聚合物基質，其將磨料顆粒結合到背墊上，或， 如果存在的話，結合到柔順的塗層上。典型地，粘合劑係將粘合劑配方固化而製成。在一個示例性的實施例中，粘合劑製劑包括聚合物組分和分散相。
粘合劑製劑可以包括一種或多種反應成分或製備聚合物的聚合物成分。聚合物組分可包括單體分子，聚合物分子，或它們的組合。粘合劑製劑可進一步包含選自下列各項組成之群組：溶劑，增塑劑，鏈轉移劑，催化劑，穩定劑，分散劑，固化劑，反應介質和用於影響分散體的流動性之成份。
聚合物成分可形成熱塑性塑料或熱固性塑料。例如，所述聚合物組分可包括可以形成聚氨酯，聚脲，聚環氧樹脂，聚酯，聚醯亞胺，聚矽氧烷(有機矽)，聚醇酸樹脂，苯乙烯-丁二烯橡膠，丙烯腈-丁二烯橡膠，聚丁二烯的單體和樹脂，或是，在一般情況下，用於生產熱固性聚合物的反應性樹脂。另一個例子包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物組成。前軀體聚合物組分通常是可固化的有機材料(即，暴露於熱或其它能源時，如電子束，紫外光，可見光等，或有時添加化學催化劑，水汽，能夠使聚合物發生聚合或交聯的單體或材料，或是其它可以引起聚合物固化或聚合的試劑)。前軀體聚合物組分的例子包括形成氨基聚合物或氨基塑料聚合物的反應性組分，如烷基化的脲-甲醛聚合物，三聚氰胺-甲醛聚合物，和烷基化的苯並胍胺-甲醛聚合物；包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物的丙烯酸酯聚合物，烷基丙烯酸酯，丙烯酸酯化的環氧樹脂，丙烯酸酯化氨基甲酸酯，丙烯酸酯化的聚酯，丙烯酸化聚醚，乙烯基醚，丙烯酸化油，或丙烯酸酯化的聚矽氧烷；如聚氨酯醇酸樹脂聚合物的醇酸樹脂聚合物；聚酯聚合物；反應性聚氨酯聚合物；如酚醛樹脂A和酚醛清漆聚合物的酚醛聚合物；酚醛/膠乳聚合物；如雙酚環氧聚合物的環氧聚合物；異氰酸酯；異氰脲酸酯；包括烷基烷氧基矽烷聚合物的聚矽氧烷聚合物；或反應性乙烯基聚合物。粘合劑製劑可包括單體，低聚物，聚合物，或它們的組合。在特定實施例中，粘合劑製劑包括至少兩種類型的聚合物的單體，其在固化時 可交聯。例如，粘合劑製劑可包括環氧樹脂組分和丙烯酸類組分，其在固化時可形成環氧/丙烯酸系聚合物。
添加劑-研磨助劑
磨料層還可以包括研磨助劑來提高研磨效率和切割速率。有用的研磨助劑可以是無機的，如鹵化物鹽，例如，鈉冰晶石，和四氟硼酸鉀；或是有機的，如氯化蠟，例如聚氯乙烯。一個特殊實施例包括冰晶石和四氟硼酸鉀，其粒度範圍為1微米至80微米，而最典型地從5微米到30微米。大尺寸塗層可以是塗在磨料顆粒上的聚合物層，以提供抗釉化和抗負荷之性能。
背塗層-柔順塗層
經塗佈的研磨製品可選擇性地包括柔順的和背塗層(未示出)。這些塗層之作用如上所述，且可以粘合劑組份來形成。
製作方法-經塗佈的研磨製品
茲轉向製備經塗佈的研磨製品的方法，該研磨製品具有研磨區域的圖案，背墊可以由滾筒來分佈，背墊可以塗上粘合劑製劑，該粘合劑製劑係由一個塗布設備所配送。示例性的塗布裝置包括一個液滴模塗布機，刮刀塗布機，簾式塗布機，真空模塗布機或模塗布機。塗布方法可以包括接觸的或非接觸的方法。這類方法包括兩輥，三輥反轉，輥式刮刀，狹縫模，照相凹版印刷，輪轉印刷，擠出，噴塗應用，或它們的組合。
在一個實施例中，粘合劑製劑可以以包括製劑和磨料顆粒之淤漿來提供。在另一個實施例中，粘合劑製劑可以以分開的磨料顆粒來配送。磨料顆粒之提供可以在粘合劑製劑部分固化之後，或在粘合劑製劑圖案形成之後(如果有的話)，或在粘合劑製劑完全固化之後，於背墊塗上粘合劑之後。磨料顆粒可以以如靜電噴塗，滴塗，或機械投射之技術來施加。
在另一個實施例中，塗布有粘合劑和磨料顆粒之背墊，可以利 用印蓋，模切割，雷射切割，或它們的組合等來形成經塗佈之磨料的形狀(例如，圓形盤)或是開口的圖案(如果有的話)，其切過塗布上的磨料。
在另一個實施例中，背墊可以選擇性地塗布粘合劑，而留有未塗布之區域，未塗布之區域被塗上磨料顆粒以形成研磨區域。例如，粘合劑可以被印刷到背墊上，如經由絲網印刷，膠版印刷，輪轉印刷，或柔性版印刷。在另一實施例中，粘合劑可以選擇性地使用凹版塗布，槽模塗布，屏蔽噴塗，或類似方法來塗布。可替換地，光阻劑或UV可固化遮罩可以被應用到背墊上且被開發，例如經由影印石版術，以遮蓋背墊的部分。在另一個例子中，在施加粘結劑之前，去濕化合物可以事先被施加到背墊上。
使用-研磨工件
茲轉向研磨工件的方法，工件可以與經塗佈的磨料接觸。經塗佈的磨料可以與工件相對地旋轉。例如，經塗佈的磨料可以被安裝在一個軌道研磨機上並接觸到工件。當研磨工件時，從工件磨損掉的材料會積聚在研磨區域之間的開放區域，或積聚在研磨區域之旁邊。累積的材料可以因為經塗佈的磨料在使用過程中的移動，而從經塗佈的磨料的表面被排出。可替換地，真空系統可以裝備到研磨製品上。真空系統可包括支撐墊，其被用來與研磨製品協力作用。
支撐墊
應理解到，支撐墊係被設計成對應於具有受控的非均勻分佈的研磨區域的經塗佈的磨料，故可成功地使用於傳統的經塗佈的磨料，以及具有受控的非均勻分佈的研磨區域的獨特的經塗佈的磨料。本發明人驚奇地發現到，支撐墊的實施例可提供優越的切屑排除，且可促進傳統的磨料的研磨性能的改進。
在一個實施例中，支撐墊可以具有空氣流動通道的圖案，其適於與具有受 控的非均勻分佈圖案的經塗佈的磨料協力地操作。如前所述，這樣的支撐墊可以協力地使用於傳統的多孔的(perforated)經塗佈的磨料，以促進切屑的排除和研磨的性能。
在一個實施例中，支撐墊可包括空氣流動通道的圖案，其中，空氣流動通道的圖案係從受控的非均勻分佈的圖案的x和y坐標來產生。用於產生支撐墊的空氣流動圖案的受控的非均勻分佈的圖案可以相同於或不同於與支撐墊一起被使用的經塗佈的磨料的圖案。在一個實施例中，受控的非均勻分佈的圖案相同於與支撐墊一起被使用的經塗佈的磨料的圖案。在另一個實施例中，受控的非均勻分佈的圖案不同於與支撐墊一起被使用的經塗佈的磨料的圖案。
在一個實施例中，支撐墊可以與具有葉序形圖案之經塗佈的磨料協力地操作，該葉序形圖案係依據本文所述的經塗佈的磨料的實施例。當支撐墊包括複數開口，複數空腔，複數渠道，複數通道，或它們的組合時，支撐墊可以與具有葉序形圖案之經塗佈的磨料協力地操作，其被配置在圖案中，用來在研磨過程中，經由具有葉序形圖案之經塗佈的磨料的孔洞，可以促進吸入並排除工件表面上的切屑。開口，空腔，渠道，通道，或它們的組合可以界定空氣流動通道，其位置係沿著支撐墊，或在支撐墊內部，或穿過支撐墊，或其組合。空氣流動通道可以用來在研磨過程中，經由具有葉序形圖案之經塗佈的磨料的孔洞，促進吸入並排除工作表面上的切屑。在一個實施例中，開口，空腔，渠道，通道，或它們的組合的圖案可以是正多邊形，不規則多邊形，橢圓，圓弧，螺旋線，葉序形圖案，或它們的組合。在另一個實施例中，空氣流動通道可以是規則多邊形，不規則多邊形，橢圓，圓弧，螺旋線，葉序形圖案，或它們的組合。
圖案可以被用來界定輻射的弧形的和螺旋形的通道，以及可以 相交於弧形的和螺旋形的通道的環形的通道，或它們的組合。然後，環形的通道，弧形的通道，螺旋形的通道，或它們的組合的通道可以被形成於適當的材料中，如溝槽，空腔，孔洞，通道，或其它路徑的形式，以形成協力支撐墊。
在某些實施例中，支撐墊的空氣流動通道會部分地，甚至完全地匹配經塗佈的磨料的開口。應理解到，空氣流動通道與經塗佈的磨料的開口之匹配，係指至少開口面積的一部分，重合於或者對齊於空氣流動通道的一部分。在一個實施例中，相應於支撐墊的空氣流動通道與開口的匹配為至少5%，至少10%，至少15%，至少20%，至少25%。在一個實施例中，相應於支撐墊的空氣流動通道與開口的匹配為至少5%，至少10%，至少15%，至少20%，至少25%，至少30%，至少35%，至少40%，至少55%，至少50%，至少55%，至少60%，至少65%，至少70%，至少75%，至少80%，至少85%，至少90%，至少95%，或至少100%。
應理解到，某些支撐墊的螺旋形和葉序形的空氣流動通道圖案與經塗佈的磨料的開口的圖案有一定量的對準，特別是當空氣流動通道圖案是基於具有塗層的研磨區域的坐標進行轉置和旋轉來產生時。在一個實施例中，當支撐墊相對於經塗佈的磨料有一個特定的相位，或旋轉的角度時，空氣流動通道圖案會與經塗佈的磨料的開口的大部份或幾乎全部相匹配。當支撐墊相對於經塗佈的磨料旋轉90°或180°，而支撐墊的空氣流動通道圖案匹配於經塗佈的磨料的開口，且經塗佈的磨料的大多數或幾乎所有的開口匹配於至少一個支撐墊的空氣流動通道時，則稱支撐墊是單一對準(也稱為2重對準)的支撐墊。
在一個實施例中，支撐墊可包括或適合於包括一個對準指示物。對準指示物可以是一個標記，設備，切口，附件，頸環，突起，或它們的組合，用來表示支撐墊與經塗佈的磨料的對準程度。在一個具體實施例中，對準指示物可以是標記。
雖然以本文所述的研磨製品的實施例來描寫，這樣的支撐墊也可以使用於現有技術狀態的標準的多孔的經塗佈的磨料。已經意外地發現到，若支撐墊具有用來形成螺旋形或葉序形圖案的空氣流動通道的複數開口，複數空腔，複數渠道，或者它們的組合，對於現有技術狀態的標準的多孔的經塗佈的磨料及具有葉序形圖案的多孔的經塗佈的磨料，均可以改進切屑的排除，可以促進磨料的切削性能，和磨料的使用壽命。
支撐墊可以是柔性的或剛性的。支撐墊可以由任何數量的各種材料，或材料的組合來形成，包括那些傳統上製造支撐墊所使用的材料。支撐墊可以製成單件整體結構，或者多件式構造，例如多層結構或同心層結構。支撐墊最好是用彈性材料如軟質泡沫。合適的泡沫材料可以是聚氨酯，聚酯，聚酯型聚氨酯，聚醚型聚氨酯；天然或人造橡膠，如聚丁二烯，聚異戊二烯，EPDM聚合物，聚氯乙烯(PVC)，聚氯丁烯，或苯乙烯/丁二烯共聚物；或它們的組合。泡沫可以是開孔或閉孔。添加劑，例如偶聯劑，增韌劑，固化劑，抗氧化劑，強化材料，和類似物可以加入到泡沫製劑中，以得到所希望的特性。染料，顏料，填料，防靜電劑，阻燃劑，和平紋棉麻織物也可添加到泡沫或其它用於形成支撐墊的彈性材料中。
特別有用的泡沫包括TDI(甲苯二異氰酸酯)/聚酯和MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)/聚酯泡沫。在一個實施例中，支撐墊是由彈性的，開孔的聚氨酯泡沫所形成，聚氨酯泡沫係由聚醚多元醇和芳族聚異氰酸酯的反應產物所形成。在另一個實施例中，支撐墊可以是泡沫，硫化橡膠，或它們的任意組合。
應注意到，並非上面一般性的描述或實施例中所述的所有的作用都需要，即其中一部分的特定的作用是不需要的，而且，一個或多個其它的作用也可以增加到所述的作用上。更進一步地，這些作用被列出的順序並不必 然是它們被執行的順序。
在上面之說明中，已經參照了特定的實施例對這些概念進行了說明。然而，本領域的一般技術人員應當理解到，在不脫離如下面的申請專利範圍所記載的本發明的精神和範圍之下，本發明可以有各種修改和變化。因此，說明書和圖式應被視為是說明性的，而非限制性的，並且所有這樣的修改和變化都包含於本發明的範圍之內。
如本文所用的，術語“包括”(“comprises”)，“包括”(“comprising”)，“包括”(“includes”)，“包括”(“including”)，“具有”(“has”)，“具有”(“having”)或其任何其它變體均用來涵蓋非排他性的意思。例如，包含一個清單的特徵的過程(process)，方法(method)，製品(article)，或裝置(apparatus)，並不必然僅限於這些特徵，而是可以包括未明確列出的或其它的特徵，或是過程(process)，方法(method)，製品(article)，或裝置(apparatus)本身固有的特徵。此外，除非有明確的相反的說明，“或”(“or”)係指包含性的或而非排他性的或。例如，條件A或B滿足下面任一個敘述：A是真的(或存在)和B是假的(或不存在)，A是假的(或不存在)和B是真的(或存在)，A和B都是真的(或存在)。
此外，“一個”(“a”)或“一個”(“an”)被用來描述本文所述的要素和組分。這僅是為了方便，且給了本發明的範圍一般的意義。這種描述應被理解為包括一個或至少一個，並且單數也包括複數，除非很明顯地它是另有所指。
本發明的益處，其他優點，以及問題的解決已經以特定實施例描述如上。然而，本發明的益處，優點，問題的解決，以及任何發生或變得更明顯的可能導致任何益處，優點，或問題的解決的特性不應當被解釋為是申請專利範圍任一項或全部的關鍵的，必需的，或必要的特徵。
閱讀了本說明書之後，本領域技術人員將會理解到，為了清楚起見而在各別的實施例的上下文中所描述的某些特徵，也可以被組合在單一實施例中。反之，為了簡化起見而在單一實施例的上下文中所描述的各種特徵，也可以單獨地或以任何的子組合來提供。
另外，以範圍表示的值係包括該範圍內的各個值和每一個值。當“約”(“about”)或“大約”(“approximately”)的術語放在數值之前，例如，在描述數值範圍時，係指精確的數值也包括在內。例如，開始於“大約25”的數值範圍係指也包括始於正好25的一個範圍。
100‧‧‧研磨製品
101‧‧‧研磨區域
103‧‧‧開放區域

Claims (26)

  1. 一種研磨製品，其包括：經塗覆的磨料，其具有複數個排列成圖案的研磨區域(abrasive area)，其中所述圖案具有受控的非均勻分佈，其中所述圖案是螺旋葉序形圖案，及其中所述圖案具有多個順時針螺旋和多個逆時針螺旋，其中該多個順時針螺旋的數目和該多個逆時針螺旋的數目是斐波那契數(Fibonacci numbers)或斐波納契數的倍數。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨製品，其中所述圖案具有受控的不對稱性。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之研磨製品，其中所述受控的不對稱性是對於圖案的中心為至少部分旋轉不對稱。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述之研磨製品，其中所述旋轉不對稱延伸到該圖案之研磨區域的至少51%，至少70%，或至少85%。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之研磨製品，其中所述旋轉不對稱延伸到該圖案的至少20個研磨區域，至少50個研磨區域，或至少100個研磨區域。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之研磨製品，其中所述圖案對該圖案 的中心是完全旋轉不對稱。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨製品，其中所述多個順時針螺旋的數目和多個逆時針螺旋的數目是收斂於黃金比例的一個比值。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之研磨製品，其中所述螺旋葉序形圖案具有受控的不對稱性。
  9. 一種研磨製品，其包括：經塗覆的磨料，其具有複數個排列成圖案的研磨區域，其中所述圖案具有受控的非均勻分佈，及其中所述圖案在極坐標系統中由下面的公式來描述： 其中：n是研磨區域的順序數目，其從該圖案的中心向外計數；φ是參考方向和第n個研磨區域的位置向量之間的角度，位置向量係在極坐標系統中起始於該圖案的中心，如此使得任何兩個連續的研磨區域的位置向量之間的發散角是一個恆定角α；r是從該圖案的中心到第n個研磨區域的中心的距離；和c是常數比例因子。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中至少約51%，至 少約70%，至少約85%的研磨區域符合公式1。
  11. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案在極坐標系統中具有從約100°至約170°的範圍的發散角。
  12. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案具有137.508°之發散角。
  13. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中至少約80%，至少約85%，至少約90%的總研磨區域符合公式1。
  14. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述複數研磨區域的數目範圍在約5/10/20個研磨區域到約500/1000/10,000個研磨區域。
  15. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案基本上覆蓋研磨製品的整個面。
  16. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案最外面的研磨區域之邊緣相交於該研磨製品之邊緣。
  17. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案最外面的研磨區域之邊緣距離該研磨製品之邊緣至少一特定的距離。
  18. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案僅覆蓋該研磨製品的面的一部分。
  19. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述圖案覆蓋該 研磨製品的面的週期部分。
  20. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中該圖案具有該研磨製品的總潛在表面積約15%至約95.5%的總開放區域(open area)。
  21. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其具有該研磨製品的總潛在表面積約4.5%至約85%之範圍的總研磨表面積。
  22. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其具有盤的形狀。
  23. 依據申請專利範圍第9項所述之研磨製品，其中所述研磨區域具有選自短的線段，多邊形，橢圓，圓，弧，螺旋，旋渦，螺旋格子之一種，或其組合的形狀。
  24. 一種經塗布的研磨製品，其包括：背墊層，其具有第一主端面和第二主端面：和磨料層，其設置在該背墊層的第一主端面上，其中該磨料層包括複數個排列為具有受控的非均勻分佈的圖案之研磨區域，其中所述圖案在極坐標系統中由下面的公式來描述： 其中：n是研磨區域的順序數目，其從該圖案的中心向外計數； φ是參考方向和第n個研磨區域的位置向量之間的角度，位置向量係在極坐標系統中起始於該圖案的中心，如此使得任何兩個連續的研磨區域的位置向量之間的發散角是一個恆定角α；r是從該圖案的中心到第n個研磨區域的中心的距離；和c是常數比例因子。
  25. 一種製造研磨製品的方法，其包括：將磨料層設置在背墊上；其中該磨料層包括複數個排列為具有受控的非均勻分佈的圖案之研磨區域，其中所述圖案在極坐標系統中由下面的公式來描述： 其中：n是研磨區域的順序數目，其從該圖案的中心向外計數；φ是參考方向和第n個研磨區域的位置向量之間的角度，位置向量係在極坐標系統中起始於該圖案的中心，如此使得任何兩個連續的研磨區域的位置向量之間的發散角是一個恆定角α；r是從該圖案的中心到第n個研磨區域的中心的距離；和c是常數比例因子。
  26. 一種研磨系統，其包括： 經塗覆的磨料；和支撐墊，其中所述經塗覆的磨料包括受控的非均勻分佈的圖案的研磨區域，其中所述支撐墊包括複數個空氣流動通道，其被設置成用以對應該經塗覆的磨料之研磨區域的圖案，及其中所述圖案在極坐標系統中由下面的公式來描述： 其中：n是研磨區域的順序數目，其從該圖案的中心向外計數；φ是參考方向和第n個研磨區域的位置向量之間的角度，位置向量係在極坐標系統中起始於該圖案的中心，如此使得任何兩個連續的研磨區域的位置向量之間的發散角是一個恆定角α；r是從該圖案的中心到第n個研磨區域的中心的距離；和c是常數比例因子。
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