TWI653125B - 晶團研磨粒子、包括彼等之研磨物件、及製造彼等之方法 - Google Patents

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Abstract

一種製造晶團研磨粒子之方法包括：提供黏聚物研磨粒子，其等包含礦物質粒子於一第一玻化黏合劑中；將該等黏聚物研磨粒子與一第二玻化黏合劑材料前驅物組合以形成前驅物晶團研磨粒子；以及加熱該等前驅物晶團研磨粒子以將該第二玻化黏合劑材料前驅物轉換為不同於該第一玻化黏合劑的一第二玻化黏合劑，藉此形成該等晶團研磨粒子。該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)一固有物理性質；且其中該等晶團研磨粒子可通過具有一毫米開口之試驗篩。亦揭示可藉由該方法製備之晶團研磨粒子，以及含有彼等之研磨物件。

Description

晶團研磨粒子、包括彼等之研磨物件、及製造彼等之方法
本揭露大致上關於研磨粒子、製造研磨粒子之方法、以及研磨物件。
本技術領域中已有經玻化結合之黏聚物(agglomerate)研磨粒子之報告。舉例而言，參見美國專利第6,551,366號(D'Souza等人)；第6,521,004號(Culler等人)；第6,790,126號(Wood等人)；第6,913,824號(Culler等人)；以及第7,887,608號(Schwabel等人)。
同樣地，本技術領域中已有經玻化結合之聚集體(aggregate)研磨粒子之報告。舉例而言，參見美國專利第2,216,728號(Benner等人)；第7,399,330號(Schwabel等人)；第6,620,214號(McArdle等人)；以及第6,881,483號(McArdle等人)。
如上文所用之術語「黏聚物」及「聚集體」或多或少係交替使用，且通常上述之研磨粒子均包括藉由玻化黏合劑材料互相結合之礦物質粒子。
研磨黏聚物/聚集體粒子可用於例如用在生產晶圓(prime wafer)(矽)研磨及藍寶石拋光之拋光漿體及結構化研磨物件中。結構化研磨物件係經塗覆之研磨物件，具有固定於背襯(backing)之主要表面之研磨層。該研磨層包含於黏合劑材料中之研磨粒子的經成形之研磨複合物。
在某些研磨應用中，仍有針對具有經改善之研磨性質之經玻化結合之研磨粒子的需求。
在一態樣中，本揭露提供一種製造晶團研磨粒子之方法，該方法包含：提供黏聚物研磨粒子，其等包含礦物質粒子於第一玻化黏合劑材料中；將該等黏聚物研磨粒子與一第二玻化黏合劑材料前驅物組合以形成前驅物晶團研磨粒子；以及加熱該等前驅物晶團研磨粒子以將該第二玻化黏合劑材料前驅物轉換為不同於該第一玻化黏合劑材料的一第二玻化黏合劑材料，藉此形成該等晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑材料與該第二玻化黏合劑材料之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)固有物理性質。
在另一態樣中，本揭露提供根據前述之製造晶團研磨粒子之方法所製造之晶團研磨粒子。
在又另一態樣中，本揭露提供包含黏聚物研磨粒子之晶團研磨粒子，該等黏聚物研磨粒子包含礦物質粒子及第一玻化黏合劑材料，其中該等黏聚物研磨粒子係藉由第二玻化黏合劑材料結合在一起，且其中該第一玻化黏合劑材料與該第二玻化黏合劑材料之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)固有物理性質。
在又另一態樣中，本揭露提供一種研磨物件，其包含保持在黏合劑基質中之晶團研磨粒子，其中該等晶團研磨粒子包含黏聚物研磨粒子，該等黏聚物研磨粒子包含礦物質粒子及第一玻化黏合劑材料，其中該等黏聚物研磨粒子係藉由第二玻化黏合劑材料結合在一起，且其中該第一玻化黏合劑材料與該第二玻化黏合劑材料之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)固有物理性質。
在某些實施態樣中，該研磨物件包含經結構化之研磨物件，該經結構化之研磨物件包含經固定至背襯之主要表面的研磨層，其中該研磨層包含經成形之研磨複合物，且其中至少一些該等經成形之研磨複合物包含保持在該黏合劑基質中之該等晶團研磨粒子。
有利的是，當晶團研磨粒子被包括在根據本揭露之經結構化之研磨物件中時，晶團研磨粒子相對於它們含有的對應研磨黏聚 物和/或聚集體粒子，大致上展現經改善之研磨性能(例如磨削速率(cut rate))。
如本文中所使用，用語「具有一毫米開口之試驗篩」係指根據ASTM E11-13「Standard Specification for Woven Wire Testing sieve Cloth and Testing sieves(試驗篩金屬絲編織網及試驗篩標準規格)」、具有在一側上實質為一毫米正方形篩孔的試驗篩；用語「研磨粒子」係指一種具有莫氏硬度至少為8、較佳至少為9之粒子；用語「承受面積比(bearing area ratio)」係指經結構化之研磨物件的總研磨表面接觸面積(即，經成形之研磨複合物的遠端)對研磨層總面積的比率；用語「黏合劑材料」係指形成連續基質之材料，粒子透過該材料被固持在一起；用語「晶團研磨粒子」係指包含藉由黏合劑材料彼此結合之黏聚物研磨粒子和/或聚集體研磨粒子的研磨粒子；用語「(呈)球體形(spheroidally shaped)」包括球體及形似球體但並非完全正圓形的形體，例如將橢圓形繞其一軸旋轉所產生之橢圓體；用語「超研磨材」係總稱或單獨指稱鑽石和/或立方氮化硼；以及用語「玻化黏合劑材料」係指可含有例如填料粒子之另外組分的玻璃質(glassy)黏合劑材料(例如玻璃或玻瓷)。
一旦將實施方式及所附申請專利範圍納入考量，將進一步理解本發明之特徵及優點。
100‧‧‧晶團研磨粒子
110‧‧‧黏聚物粒子
120‧‧‧礦物質粒子
130‧‧‧第一玻化黏合劑材料
140‧‧‧第二玻化黏合劑材料
200‧‧‧經結構化之研磨物件
212‧‧‧背襯
212a‧‧‧第一側
212b‧‧‧第二側
214‧‧‧研磨層
215‧‧‧晶團研磨粒子
216‧‧‧黏合劑基質
218‧‧‧經成形之研磨複合物
300‧‧‧經結構化之研磨物件
312‧‧‧背襯
314‧‧‧研磨層
315‧‧‧晶團研磨粒子
316‧‧‧黏合劑基質
318‧‧‧經成形之研磨複合物
319‧‧‧遠端
320‧‧‧增強層
320a‧‧‧第一側
320b‧‧‧第二側
322‧‧‧黏著層
324‧‧‧黏著層、黏著界面層
326‧‧‧離型襯墊
328‧‧‧網狀谷部區
圖1係根據本揭露之晶團研磨粒子的示意透視圖；圖2係根據本揭露之經結構化之研磨物件200的示意截面側視圖。
圖3係經結構化之研磨物件300沿著圖4中平面2-2所得到的示意截面側視圖；圖4係根據本揭露之例示性經結構化之研磨物件300的示意頂視圖；以及圖5係實例13中所製造之晶團研磨粒子的掃描電子顯微照片。
在說明書及圖式中重複使用參考字符旨在代表本揭露之相同或類似特徵或元件。應理解許多其他修飾及實施例可為熟習本技術領域者所思及，其落入本揭露之原理的範疇及精神內。圖式未必按照比例繪製。
現參照圖1，晶團研磨粒子100包含黏聚物粒子110。黏聚物粒子110包含藉由第一玻化黏合劑材料130結合在一起的礦物質粒子120。黏聚物粒子110藉由第二玻化黏合劑材料140結合在一起。
現將詳細說明該等黏聚物研磨粒子及彼等之製造方法。在一例示性方法中，將在液體載體中的礦物質粒子、玻料、及第一暫時性有機黏合劑之第一漿體噴霧乾燥以形成黏聚物研磨前驅物粒子。接著，將該等研磨前驅物粒子加熱，較佳的是在第二礦物質粒子的存在下加熱以防止該等研磨前驅物粒子彼此熔融，以形成典型上呈實質上為球形的該等黏聚物研磨粒子。在加熱期間，該第一暫時性有機黏合劑燒盡(burn off)，且該玻料形成玻化(即玻質)黏合劑材料，其保持該等礦物質粒子。此程序的細節可見於例如美國專利第6,551,366號(D'Souza等人)。
適合的礦物質粒子較佳的是具有至少約5之莫氏硬度。該等礦物質粒子包括第一礦物質粒子及選擇性第二礦物質粒子。
在一些實施態樣中，該等第一礦物質粒子之莫氏硬度可高達至少6、7、8、9、或甚至10。具有至少約5之莫氏硬度的例示性礦物質粒子包括鑽石粒子、碳化矽粒子、氧化鋁粒子、二氧化鋯粒子、經改質之陶瓷氧化鋁粒子、立方氮化硼(CBN)粒子、碳化鈦粒子、氮化鈦粒子、氧化鈰粒子、二氧化矽粒子、及其組合。較佳的是以重量計之至少一部分、更佳的是大部分、且更佳的是所有的該等黏聚物礦物質粒子係選自由下列組成的群組：鑽石粒子、碳化矽粒子、氧化鋁粒子、二氧化鋯粒子、經改質之陶瓷氧化鋁粒子、立方氮化硼粒子、碳化鈦粒子、氮化鈦粒子、氧化鈰粒子、二氧化矽粒子、及其組合。
該等第一礦物質粒子之粒徑可各異。該平均第一礦物質粒子粒徑(即最大尺寸)不特別限定，且係基於所欲之材料移除速率(stock removal rate)及最終應用中的表面光度(surface finish)而選擇。接續，該平均礦物質粒子粒徑可自約0.01微米至約0.1mm不等。典型上，該平均第一礦物質粒子粒徑(即最大尺寸)係在約0.01微米至約100微米、較佳的是約0.05微米至約50微米、更佳的是約0.1微米至約25微米、且甚至更佳的是約0.1至15微米之範圍。該等第一礦物質粒子之平均粒徑可依含有該等第一礦物質粒子的該複數個黏聚物礦物質粒子之平均粒徑而各異。典型上，該等第一礦物質粒子之平均粒徑係該等黏聚物礦物質粒子之平均粒徑的約0.5至約50百分比、較佳的是約1至約40百分比、且更佳的是約2至約20百分比。
在該噴霧乾燥之後的加熱期間，該玻料係至少部分熔融，且主要用來將該等第一礦物質粒子結合在一起。可使用不同類型的玻料，其包括例如選自由下列組成的群組之玻料：矽石玻料(silica glass frit)、矽酸鹽玻料(silicate glass frit)、硼矽酸鹽玻料(borosilicate glass frit)、及其組合。矽石玻料典型上包含100重量百分比的矽石。例示性矽酸鹽玻料組成物以該玻料之總重量計，包含約70至約80重量百分比之矽石、約10至約20百分比的氧化鈉、約5至約10百分比的氧化鈣、約0.5至約1百分比的氧化鋁、約2至約5百分比的氧化鎂、及約0.5至約1百分比的氧化鉀。另一例示性矽酸鹽玻料組成物以該玻料之總重量計，包括約73重量百分比之矽石、約16重量百分比之氧化鈉、約5重量百分比之氧化鈣、約1重量百分比之氧化鋁、 約4重量百分比之氧化鎂、及約1重量百分比之氧化鉀。例示性硼矽酸鹽玻料組成物以該玻料之總重量計，包含約50至約80重量百分比之矽石、約10至約30重量百分比之氧化硼、約1至約2重量百分比之氧化鋁、約0至約10重量百分比之氧化鎂、約0至約3重量百分比之氧化鋅、約0至約2重量百分比之氧化鈣、約1至約5重量百分比之氧化鈉、約0至約2重量百分比之氧化鉀、及約0至約2重量百分比之氧化鋰。另一例示性硼矽酸鹽玻料組成物以該玻料之總重量計，包括約52重量百分比之矽石、約27重量百分比之氧化硼、約9重量百分比之氧化鋁、約8重量百分比之氧化鎂、約2重量百分比之氧化鋅、約1重量百分比之氧化鈣、約1重量百分比之氧化鈉、約1重量百分比之氧化鉀、及約1重量百分比之氧化鋰。另一例示性氧化鋁-硼矽酸鹽玻料組成物包括具有約63.6重量百分比SiO2、約18重量百分比B2O3、約8.5重量百分比Al2O3、約2.8重量百分比BaO、1.1重量百分比CaO、2.1重量百分比Na2O、2.9重量百分比K2O、1.0重量百分比Li2O之組成的玻料，即可購自Specialty Glass,Inc.,Oldsmar,Florida之「SP 1086」。
用於製造玻瓷之玻料可選自由下列所組成的群組：鋁矽酸鎂、鋁矽酸鋰、鋁矽酸鋅、鋁矽酸鈣、及其組合。在上列系統內可形成玻璃之已知結晶陶瓷相(crystalline ceramic phase)包括：堇青石(2MgO.2Al2O3.5SiO2)、鈣鋁黃長石(2CaO.Al2O3.SiO2)、鈣斜長石(anorthite)(2CaO.Al2O3.2SiO2)、鋅黃長石(2CaO.ZnO.2SiO2)、鎂黃長石(akeranite)(2CaO.MgO.2SiO2)、鋰輝石(2Li2O.Al2O3.4SiO2)、矽鋅 礦(2ZnO.SiO2)、及鋅尖晶石(ZnO.Al2O3)。用於製造玻瓷之玻料可包含成核劑。成核劑已知為有助於在玻瓷中形成結晶陶瓷相。
對某些玻璃加熱處理以形成玻瓷係本技術領域中所熟知。針對各種玻璃的成核及生長玻瓷之加熱條件係已知。或者，從使用本技術領域中已知技術的玻璃時溫轉換(TTT)研究，熟習本技術領域者可決定適當條件。
典型上，玻瓷強於形成該等玻瓷之該等玻璃。因此，該第一玻化黏合劑之強度可例如藉由該玻璃轉換至結晶陶瓷相的程度而調整。或者或此外，該第一玻化黏合劑之強度亦可例如受到所產生之晶核生成位點數目(其可進而用於影響晶相的晶體之數目以致於尺寸)之影響。
在該第一漿體中所利用之玻料的尺寸可各異。該玻料之平均粒徑未特別受限，且係基於該第一礦物質粒子之粒徑而選擇。典型上，該玻料之平均粒徑係該等第一礦物質粒子之平均粒徑的約1至約200百分比、較佳的是約10至約100百分比、且更佳的是約15至約50百分比。典型上，該玻料之平均粒徑係約0.01微米至約100微米、較佳的是約0.05微米至約50微米、且更佳的是約0.1微米至約25微米之範圍。該玻料之平均粒徑相對於具有至少約5之莫氏硬度的該等第一礦物質粒子之平均粒徑可各異。典型上，在該第一漿體中的玻料對第一礦物質粒子之重量比係約10：90至約90：10之範圍。該等玻料粒子之形狀亦可各異。典型上，該等玻料粒子之形狀係不規則。
該第一漿體典型上包含約5百分比至約75重量百分比之玻料、較佳的是約10至約50重量百分比、且更佳的是約20至約30重量百分比，此係以該第一漿體之總重量計。根據本揭露之方法所製備之黏聚物礦物質粒子典型上包含約1至約90重量百分比、較佳的是約10至約80重量百分比、且更佳的是約40至約60重量百分比之玻璃結合材料，此係以各別黏聚物研磨粒之總重量計。
適合的液體載體實例包括水及非水性有機溶劑。可用的非水性溶劑實例包括醇類，例如乙醇及異丙醇、以及酮類，例如甲基乙基酮。典型上，所用之液體載體為水。該液體載體作為分散和/或溶解該黏合劑材料、分散該玻料及第一礦物質粒子、以及影響例如固體含量及黏度之第一漿體特性之用。典型上，該第一漿體包含約20至約80重量百分比、較佳的是約40至約60重量百分比、且更佳的是約30至約50重量百分比之液體載體，此係以該第一漿體之總重量計。
較佳的是，存在於該第一漿體中的可溶於溶劑之黏合劑材料和/或可分散於溶劑之黏合劑材料係選自由下列組成的群組：水溶性黏合劑材料、水分散性黏合劑材料、及其組合，因為水是較佳的液體載體。該黏合劑材料較佳的是在該噴霧乾燥法期間將該玻料及第一礦物質粒子結合在一起。可用的水溶性黏合劑材料實例包括但不限於選自由下列組成的群組者：甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素鈉及聚乙烯醇。可用的水分散性黏合劑材料實例包括但不限於蠟類。
該第一漿體中所包含之可溶於溶劑和/或可分散於溶劑之黏合劑材料的量可各異。典型上，該第一漿體包含約0.5至約40重量百分比、較佳的是約3至約30重量百分比、且更佳的是約5至約15重量百分比之可溶於溶劑和/或可分散於溶劑之黏合劑材料，此係以該第一漿體之總重量計。
在加熱期間(其在形成經噴霧乾燥之前驅物黏聚物研磨前驅物粒子之後)，該可溶於溶劑和/或可分散於溶劑之黏合劑材料較佳的是至少經部分熱解、更佳的是實質上經熱解(即大於約50百分比、較佳的是至少約75百分比、更佳的是至少約90重量百分比之該可溶於溶劑和/或可分散於溶劑之黏合劑材料係經熱解)、且更佳的是經完全熱解。因此，該等黏聚物研磨前驅物粒子典型上包含約0至約40重量百分比、較佳的是約0至約30重量百分比、更佳的是約0至約5重量百分比、且更佳的是約0重量百分比之可溶於溶劑和/或可分散於溶劑之黏合劑材料，此係以該黏聚物研磨前驅物粒子之總重量計。
該第一漿體可選擇性地進一步包含一或多種添加劑，其包括但不限於選自由下列組成的群組者：填料、造孔劑(pore former)、界面活性劑、及矽烷耦合劑。可包括足量之添加劑以達到所欲之結果。
適合的填料實例包括選自由下列組成的群組者：金屬碳酸鹽(例如碳酸鈣、方解石、石灰石、碳酸鈉、及碳酸鎂)、矽酸鹽(例如滑石、黏土、長石、雲母、矽酸鈣、矽酸鈉、及無水矽酸鉀)、 金屬硫酸鹽(例如硫酸鈣、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、及硫酸鋁)、鹽類(例如氯化鈉、鈉冰晶石(sodium cryolite)、鉀冰晶石(potassium cryolite)、及氯化鎂)、石膏、蛭石、木粉、碳黑、硫、石墨及金屬硫化物、及其組合。
適合的造孔劑實例包括但不限於選自由下列組成的群組者：酚粒子、聚胺甲酸酯發泡粒子、苯乙烯粒子、及氧化鋁粒子。
適合的界面活性劑實例包括但不限於選自由下列組成的群組者：陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、非離子界面活性劑、兩性界面活性劑、及其組合。可用的特定界面活性劑實例包括但不限於非離子界面活性劑乙氧基化壬酚、陰離子界面活性劑硬脂酸鈉及二異丙基萘磺酸鈉、以及陽離子界面活性劑十二烷基三甲基氯化銨。典型上，該第一漿體包含約0至約5重量百分比、較佳的是約0.1至約2重量百分比、且更佳的是約0.2至約1重量百分比之界面活性劑(若包括的話)，此係以該第一漿體之總重量計。
該第一漿體之黏度可各異。然而，若黏度過高，會發生噴霧乾燥機噴頭積垢。若該第一漿體之黏度過低，會產生複數個中空之前驅物黏聚物研磨粒，這是非所欲者。較佳的是至少一部分、更佳的是大部分、且更佳的是全部複數個黏聚物研磨前驅物粒子及複數個最終黏聚物研磨粒子實質上為實心，不過它們內部可能有空隙而改變它們的密度。
該第一漿體的固體含量可各異。然而，若該固體含量過高，會發生噴霧乾燥機噴頭積垢。若該第一漿體之固體含量過低，會 形成複數個中空之黏聚物研磨前驅物粒子，這是非所欲者。典型上，該第一漿體之固體含量係約1至約50重量百分比、較佳的是約10至約40重量百分比、且更佳的是約20至約35重量百分比之範圍，此係以該第一漿體之總重量計。
用於製造該等黏聚物研磨粒子之該第一漿體典型上包含約5至約75重量百分比、較佳的是約10至約50重量百分比、且更佳的是約20至約30重量百分比之第一礦物質粒子，此係以該第一漿體之總重量計。
適合的噴霧乾燥機為商業上可購得者。可用的商業上可購得之噴霧乾燥機實例為可購自GEA Process Engineering,Søborg,Denmark之MOBIL MINOR。
在該噴霧乾燥法期間，該第一漿體典型上係經泵送通過霧化頭，在此處該第一漿體形成黏聚物研磨前驅物粒子，其接續於乾燥室中(選擇性地在減壓下)加熱乾燥。
該噴霧乾燥機可使用例如轉輪霧化器(rotary wheel atomizer)、單一流體霧化器噴頭或二流體霧化器噴頭。許多不同的噴頭設計可得自多個供應商(例如GEA Process Engineering)。噴霧乾燥機可選擇性地採用超音波振動作為霧化處理的一部分。該經乾燥之黏聚物研磨前驅物粒徑可取決於例如處理參數及第一漿體特性而各異。增加通過流體霧化器噴頭之流體壓力、超音波振動的頻率、和/或轉輪霧化器的旋轉速率，通常導致形成較小尺寸的黏聚物研磨前驅物粒子。同樣地，降低該第一漿體的黏度及表面張力通常導致黏聚物研 磨前驅物粒徑降低，而減少該第一漿體的固體含量亦然。相反地，例如降低通過流體霧化器噴頭之流體壓力、降低超音波振動的頻率、降低轉輪的旋轉速率、增加第一漿體黏度、增加第一漿體表面張力、增加固體含量和/或增加進料速率，通常產生較大的黏聚物研磨前驅物粒子。
典型上，一旦黏聚物研磨前驅物粒子形成且挾帶於空氣中，它們通過加熱/乾燥室，在它們乾燥處通常係稍微減壓下。該噴霧乾燥機的進口及出口溫度較佳的是足夠高至可乾燥通常存在於該等黏聚物研磨前驅物粒子中之液體載體(例如水和/或有機溶劑)，且藉此最小化或防止黏聚物研磨前驅物粒子堆積在噴霧乾燥室和/或自其離開之管線中。
該噴霧乾燥機進口溫度影響例如乾燥速率，且最終影響該等黏聚物研磨前驅物粒子的形態。若該進口溫度過低，可能發生黏聚物研磨前驅物粒子不完全乾燥的情形。若該進口溫度過高，可能發生例如許多畸形、非球形的經乾燥之黏聚物研磨前驅物粒子、可分散於溶劑和/或可溶於溶劑之黏合劑材料於加熱前過早部分熱解、和/或霧化噴頭積垢。較佳的是，該噴霧乾燥機之進口溫度為約90℃至約400℃、更佳的是約90℃至約300℃、且更佳的是約90℃至約250℃之範圍。
若該出口溫度過低，該等黏聚物研磨前驅物粒子會乾燥不足。若該出口溫度過高，會產生許多嚴重畸形的黏聚物研磨前驅物粒子。較低的進口溫度、較快的進料速率、和/或較低的固體含量之第 一漿體，可造成較低的出口溫度。較佳的是，該出口溫度係約40℃至約250℃、更佳的是約40℃至150℃、且更佳的是約40℃至約120℃之範圍。
該經噴霧乾燥之黏聚物研磨前驅物粒子之形狀典型上主要取決於乾燥速率。快速乾燥會導致畸形、中空、或環形之黏聚物研磨前驅物粒子。較慢的乾燥速率典型上產生球形之黏聚物研磨前驅物粒子。若球形黏聚物研磨前驅物粒子為所欲者，則較低的進口溫度(約90℃至約250℃)及出口溫度(約40℃至約120℃)通常為較佳，因為此等溫度易於導致較慢的乾燥，允許該等黏聚物研磨前驅物粒子在乾燥前穩定成為球形。
在乾燥後，該等黏聚物研磨前驅物粒子典型上係以連續移動氣流之方式自該乾燥室移出、以袋式集塵器型(baghouse-type)過濾器和/或重力輔助之旋風器裝置收集、並經取出以供接續處理。
選擇性地，至少一部分之該複數個黏聚物研磨前驅物粒子可與第二礦物質粒子混合，此典型地發生在加熱至足以至少部分熔融該玻料之溫度前。該等第二礦物質粒子較佳的是在玻化該玻料期間作為防止該黏聚物研磨粒熔融在一起之用。該等第二礦物質粒子若使用時，較佳的是具有高於在加熱期間所用之最高溫度的軟化點或熔點或分解溫度。可用的第二礦物質粒子之軟化點(針對玻璃材料及類似者)、或熔點(針對結晶材料及類似者)、或分解溫度較佳且典型地高於該玻料之軟化點，其中應理解的是，並非所有材料都具有熔點、軟化點、或分解溫度之各者。對於的確具有熔點、軟化點、或分解溫度 中之二或更多者之材料，應理解的是，該熔點、軟化點、或分解溫度中的較低者係高於該玻料之軟化點。可用的第二礦物質粒子實例包括但不限於金屬氧化物(例如氧化鋁及非晶質熔融矽石)、金屬氮化物(例如氮化矽)及石墨、以及上文針對第一礦物質粒子所列之材料。
若存在，該等第二礦物質粒子典型上具有的平均粒徑，為該等黏聚物研磨前驅物粒子之平均粒徑的約1至約50百分比、較佳的是約2至約20百分比、且更佳的是約5至約10百分比之範圍。典型上，以該等第二礦物質粒子及該等黏聚物研磨前驅物粒子之總重量計，約1至約75重量百分比、較佳的是約5至約50重量百分比、且更佳的是約10至約30重量百分比之第二礦物質粒子係與該等黏聚物研磨前驅物粒子組合。
該等第二礦物質粒子、或彼等之至少一顯著部分，若所欲時，典型上可在加熱後藉由例如篩分、沈積、或傾析而與該複數個黏聚物礦物質粒子分開。
該第二礦物質粒子之硬度可各異。典型上，若不欲在加熱後將該等第二礦物質粒子與該等黏聚物礦物質粒子分開，該等第二礦物質粒子將經選擇以具有低於該等第一礦物質粒子之硬度，而使該研磨物件之研磨品質主要由於該等第一礦物質粒子所致。若該等第二礦物質粒子係欲自該等黏聚物礦物質粒子移除，該等第二礦物質粒子之硬度將不具重要性。但是不論何種情形，熔點、分解溫度、和/或軟化點應如先前討論予以適當選擇。
該等經噴霧乾燥之黏聚物研磨前驅物粒子(及選擇性第二礦物質粒子，若存在的話)係經加熱至至少一溫度，以使該玻料至少部分熔融，以提供各包含由經玻璃黏合劑材料結合在一起之該等第一礦物質粒子的複數個黏聚物礦物質粒子。此加熱典型上係於爐中完成。適合的爐為商業上可獲得者，舉例而言，可購自Fisher Scientific,Pittsburgh,Pennsylvania。該等經噴霧乾燥之黏聚物研磨前驅物粒子典型上係經加熱至至少部分熱解、較佳的是完全熱解該可分散於溶劑和/或可溶於溶劑之黏合劑材料，並加熱至至少部分熔融(包括甚至完全熔融)該玻料以提供該等黏聚物礦物質粒子。用於該加熱之溫度較佳的是經選擇以足夠高至能夠部分至完全熱解可溶於溶劑和/或可分散於溶劑之黏合劑以及部分至完全熔融該玻料，但不會高到造成完全熔融所有該等黏聚物礦物質粒子而形成固體質塊，或造成該等第一礦物質粒子的大量分解(例如氧化)。
加熱可以單階段或多階段進行。該加熱最典型為二階段處理。針對二階段處理，該等黏聚物研磨前驅物粒子典型上係經加熱至並保持在足夠高到至少部分熱解該可分散於溶劑和/或可溶於溶劑之黏合劑、但不會足夠高到至少部分熔融該玻料的溫度。此第一階段典型上係在約50℃至約600℃、更典型為約75℃至約500℃之溫度範圍進行。後續的第二階段加熱典型上係在適於至少部分熔融該玻料的溫度下進行。此第二階段典型上係在約400℃至約1200℃、更典型為約500℃至約850℃之溫度範圍進行。針對單階段處理，該等黏聚物研磨前驅物粒子典型上係經加熱至並保持在適於至少部分熱解可分散於溶 劑和/或該可溶於溶劑之黏合劑且至少部分熔融該玻料兩者的溫度下。在單階段處理中，該等黏聚物礦物質粒子的溫度典型上係保持在約400℃至約1200℃、更典型為約500℃至約850℃之範圍。不論單階段或多階段處理，溫度通常逐漸增加至所欲溫度。典型上，不論使用的是單階段或多階段處理，該加熱持續約500至約1500分鐘、更典型為約700至約1000分鐘。
該加熱溫度之選擇可取決於許多因素，包括例如該玻料之軟化點、該等礦物質粒子在該前驅物黏聚物研磨粒中之溫度安定性、以及加熱後所欲之該等黏聚物礦物質粒子之最終細孔率及強度。加熱時間之選擇可取決於許多因素，包括但不限於存在於該等黏聚物研磨前驅物粒子中之可分散於溶劑和/或可溶於溶劑之黏合劑的量、以及加熱後所欲之該等黏聚物研磨粒子之最終強度及細孔率。
該加熱溫度應高於該玻料之軟化點，以造成該玻料之至少部分熔融。較佳的是，該加熱溫度低於該等第一礦物質粒子的軟化點、或熔點、或分解溫度中之至少一者的較低者。若包括第二礦物質粒子，該加熱溫度較佳的是低於該等第二礦物質粒子的軟化點、或熔點、或分解溫度中之至少一者的較低者。該可分散於溶劑和/或可溶於溶劑之黏合劑的量越大，通常加熱越久。典型上，對該等黏聚物研磨粒子的所欲強度越大，加熱越久。典型上，對所得之黏聚物研磨粒子的所欲細孔率越高，加熱越短。
若存在於該黏聚物研磨前驅物粒子中之第一礦物質粒子對氧化敏感，則較佳的是在非氧化氣氛(例如真空、氮、或氬)中進行加熱。
該等黏聚物研磨粒子可具有微細等級(fine grade)(即小粒徑)。雖然此並非必要條件，但典型上，根據本揭露之方法所製造之黏聚物研磨粒子具有約1微米至約500微米、更典型為約1至約400微米、甚至更典型為約40至約400微米、且最典型為約40微米至約200微米之平均粒徑範圍。
該等黏聚物研磨粒子可為多孔或非多孔。藉由掃描電子顯微法觀察，細孔率典型上為約0至約60體積百分比、更典型為約0至約25百分比。
在一實施例中，本揭露之方法於加熱後進一步包含分級該等複數個黏聚物研磨粒子，以提供具有研磨材產業認可之指定標稱等級之複數個黏聚物研磨粒子，該指定標稱等級具有微細至粗粒之範圍的粒徑分布。
較佳的是，以重量計至少一部分、更佳的是大部分、且更佳的是所有的根據本揭露之方法所製備之黏聚物研磨粒子實質上為球形(即球體形)。球形黏聚物研磨粒子易於操作且通常提供更均勻之研磨性質。然而，其他形狀，例如像是橢圓體及不規則圓形黏聚物研磨粒亦可滿足它們的所意欲之目的。較佳的是以重量計至少一部分、更佳的是大部分、且更佳的是所有的根據本揭露之方法所製備之該等複數個黏聚物研磨粒子實質上係實心，雖然它們會含有空隙。典型 上，根據本揭露之方法所製備之黏聚物研磨粒子係自由流動(free-flowing)。
典型上，以各別黏聚物研磨粒之總重量計，該等黏聚物研磨粒子各包含約1至約90重量百分比、較佳的是約10百分比至約80重量百分比、且更佳的是約40至約60重量百分比之具有至少約5之莫氏硬度的第一礦物質粒子。
為形成晶團研磨粒子，藉由第二玻化黏合劑將該等黏聚物研磨粒子結合在一起。此透過包含分散於液體載體中的黏聚物研磨粒子、玻料、第二黏合劑材料、及選擇性填料之第二漿體的處理而完成。將該第二漿體塗覆於具有成形(較佳的是「精確成形」)槽之製造工具上，藉此填滿槽。該經塗覆之第二漿體係至少部分乾燥，產生晶團研磨前驅物粒子，將其自製造工具分離並於足夠溫度下加熱足夠時間，以使該玻料至少部分熔融/玻璃化，且形成晶團研磨前驅物粒子。在此處理期間，有一些模穴形狀通常會保持，但有一些形狀會消失。在較佳實施例中，該等模穴為立方形。現將更詳細討論該處理。
晶團研磨粒子可為例如成形(包括精確成形)或不規則成形。「精確成形晶團研磨粒子」係指具有模製形狀的晶團研磨粒子，該模製形狀係為成形該晶團研磨粒子的模穴形狀之相反。在晶團研磨粒子自模具移走後，該晶團研磨粒子保持該形狀。在另一實施例中，精確或規則成形之晶團研磨粒子為球形，例如硬化液滴。雖然並非必要條件，但該等晶團研磨粒子較佳的是在研磨物件被使用前實質上不含過於突出晶團研磨粒子之暴露表面的黏聚物研磨粒子。藉由使用模 製技術來製造精確成形之晶團研磨粒子之實例方法係說明於美國專利第5,152,917號(Pieper等人)及第5,975,988號(Christianson)，兩者均以引用方式併入本文中。「不規則成形研磨複合物」係指具有不精確或不規則形狀之研磨複合物。該形狀之形成係藉由例如壓碎較大粒子，以形成不規則成形之研磨複合物。
雖然並非必要條件，但該等晶團研磨粒子典型上包含約10至90重量百分比之黏聚物研磨粒子及90至10百分比之第二玻化黏合劑。典型上，該等晶團研磨粒子包含約15至85重量百分比之黏聚物研磨粒子及85至15重量百分比之第二玻化黏合劑。
該第二黏合劑使該等黏聚物研磨粒子結合在一起。該等黏聚物研磨粒子及第二玻化黏合劑形成晶團研磨粒子。
用來作為第二玻化黏合劑的適合玻化黏合劑包括該些之前提及用來作為第一黏合劑者。在某些實施例中，第一及第二玻化黏合劑係相同的，然而在其他實施例中，他們在元素組成和/或元素組成或固有物理性質(例如密度、結晶性、破裂力學、易碎度(friability)、和/或硬度)方面係不同的。舉例而言，第二玻化黏合劑可較第一玻化黏合劑不易碎。
該等晶團研磨粒子可通常藉由將第二暫時性有機黏合劑、第二黏合劑材料前驅物、黏聚物研磨粒子、選擇性填料粒子、及足量之液體載體(例如水和/或有機溶劑)混合在一起而製成，該液體載劑(典型上為水)有助於模製該等成分。獲得之混合物係可模塑之第二漿體。將此第二漿體置入適合的模具中、乾燥，且至少部分硬 化。之後，將晶團研磨前驅物粒子自模具移出。接著，可例如於上文所討論的黏聚物研磨粒子之製備中所說明者，藉由燒製或燒結該等晶團研磨前驅物粒子，將該等晶團研磨前驅物粒子轉換成晶團研磨粒子。燒製或燒結可例如於上文所討論的黏聚物研磨粒子之製備中所說明者，在第二礦物質粒子存在下進行，以防止該等研磨前驅物粒子彼此熔融。本揭露之研磨物件的該等晶團研磨粒子可能且通常例如為多孔，此係第二暫時性有機黏合劑的燒盡所致，且較佳的是具有可測量之細孔率。如本文中所使用，用語「多孔」可用於描述晶團研磨粒子之任一或兩種結構，其特徵在於在整個晶團研磨粒子中具有孔或空隙分布在該等黏聚物研磨粒子之間。
典型上，晶團研磨粒子的細孔率占了晶團研磨粒子體積的至少約4百分比；雖然在一些實施例中，理想者為具有接近零百分比的細孔率。或者或此外，該等孔占了晶團研磨粒子體積的不大於約70百分比。典型上，該等孔占了體積的約5百分比至60百分比、較佳的是約6百分比至50百分比。多孔第二黏合劑可藉由熟知之技術而形成，例如藉由控制基質前驅物的燒製或藉由在基質前驅物中包括例如玻璃泡(glass bubble)之孔形成劑。具有高量複合物內細孔率的晶團研磨粒子通常需要具有高機械強度的第二黏合劑。
該等晶團研磨粒子可進一步含有其他添加劑，例如填料、助磨劑、色素、助黏劑、切削助劑、及其他加工材料。這些添加劑可位在該複合物的孔內、提供作為黏聚物研磨粒子上的塗層、或分散在整個第二黏合劑之中。
可用於製造可用於本揭露之研磨物件的晶團研磨粒子之方法，包括例如混合起始材料，該等起始材料包含第二黏合劑材料前驅物、黏聚物研磨粒子、及第二暫時性有機黏合劑。該第二黏合劑材料前驅物將會被轉換成第二黏合劑。該第二暫時性有機黏合劑允許該混合物更易成形且在進一步處理期間保持此形狀；典型上，該第二暫時性有機黏合劑於製造該等晶團研磨粒子的最終步驟期間會被犧牲(例如燒盡)。選擇性地，可使用其他添加劑及加工助劑，例如無機填料、助磨劑、和/或液體介質。
這些起始材料可藉由任何形成均勻混合物之習知技術而混合在一起。較佳的是，該等黏聚物研磨粒子可在例如行星式混合器之機械混合裝置中與該第二暫時性有機黏合劑完全混合。接著，將該黏合劑材料前驅物加入該獲得之混合物，並摻合直至達到均質混合物，典型上為10至30分鐘。針對較微細之黏聚物研磨粒子，用於混合研磨粒子及黏合劑材料前驅物之較佳方法可為使用超音波浴槽，在超音波清洗器每秒振動約47,000至50,000次循環的協助下，通常歷時約20至30分鐘之期間。
接著，將生成的第二漿體成形並加工處理，以形成晶團研磨前驅物粒子。該混合物可例如藉由模製、擠壓、及模切而成形。或者，該混合物可例如藉由使其通過篩或使用凹印輥塗覆於具有成形槽之製造工具而成形。典型上會因損失第二暫時性有機黏合劑而有一些收縮；當決定晶團研磨粒子之所欲形狀及尺寸時，應考慮到此收縮。成形製程可以分批法或連續方式完成。一種較佳之用於成形該晶 團研磨粒子之技術係將起始材料(其業經組合及形成均質混合物)置入可撓性模具。舉例而言，若欲形成具有截短錐形形狀的晶團研磨粒子，該模具以此形狀壓印。該可撓性模具可為任何能容易釋離晶團研磨前驅物粒子的模具，例如聚矽氧或聚丙烯模具。此外，該模具可含有脫模劑，以協助經乾燥複合物之移出。接著，將含有該混合物之該模具置入烘箱，並加熱到至少部分移除任何液體。該溫度取決於所使用之第二暫時性有機黏合劑，且典型上介於35至200℃，較佳的是70至150℃。接著，將該經至少部分乾燥或硬化之混合物自模具移出。也可完全破壞即完全燒盡該模具以釋離該等複合物。
該等晶團研磨粒子可包括無機粒子塗層以增加表面積，同時於該等晶團研磨粒子的製造期間最小化該等晶團研磨粒子之彼此聚集。完成該塗層的一種方法係在該等晶團研磨前驅物粒子成形後(例如自模具移出)與無機粒子混合，以便將該等無機粒子施加至該等晶團研磨前驅物粒子。亦可加入小量載體液體或第二暫時性有機黏合劑，例如以晶團研磨前驅物粒子之重量計為5至15重量百分比、較佳的是6至12重量百分比之範圍的量，以輔助該等無機粒子固定至晶團研磨前驅物粒子表面。
接著，將該等晶團研磨前驅物粒子加熱以燒盡用於製備該等晶團研磨前驅物之任何有機材料，例如第二暫時性有機黏合劑，並熔化或玻璃化第二玻化黏合劑；這可分開或以一個連續步驟進行。加熱燒盡有機材料的溫度及速率係經選擇以避免過多氣泡(會造成在晶團研磨粒子中的非所欲尺寸之孔)，且通常取決於包括第二暫時性有 機黏合劑之選擇性成分的化學性質。典型上，用於燒盡有機材料的溫度為約100至600℃、較佳的是200至500℃之範圍，不過也可使用較高溫度。用於熔化或玻璃化無機黏合劑的溫度典型上為介於600至1150℃之間、較佳的是介於600至950℃之間的範圍。在某些方法中，該黏合劑可能不被完全玻璃化或硬化；而是僅部分玻化或硬化。在某些實施例中，該等晶團研磨前驅物粒子係在相較於用於形成該等黏聚物研磨粒子之溫度的最高加熱溫度至少低15℃的第二溫度下加熱。
該等獲得之晶團研磨粒子可接著經熱處理以最佳化結合性質。該等熱處理包含在300至1,000℃、較佳的是350至900℃、且更佳的是400至800℃範圍之溫度下加熱。
該等晶團研磨粒子可通過具有一毫米開口之試驗篩。典型上，該等晶團研磨粒子具有相對小的最大粒子尺寸；舉例而言，小於約10mm、5mm、2mm、1mm、200微米、100微米、50微米、20微米、或甚至小於10微米，不過也可使用其他尺寸。
在某些實施例中，根據研磨材產業認可特定標稱等級，將該等晶團研磨粒子(且選擇性任何其他的習用壓碎之研磨粒子)區分粒級。例示性研磨材產業認可分級標準包括美國國家標準協會(ANSI)、歐洲研磨材製造商聯合會(FEPA)、及日本工業標準(JIS)所發布者。此等產業所接受之分級標準包括例如：ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、及ANSI 600；FEPA P40、FEPA P50、FEPA P60、 FEPA P80、FEPA P100、FEPA P120、FEPA P150、FEPA P180、FEPA P220、FEPA P320、FEPA P400、FEPA P500、FEPA P600、FEPA P800、FEPA P1000、及FEPA P1200；以及JIS 60、JIS 80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS 220、JIS 240、JIS 280、JIS 320、JIS 360、JIS 400、JIS 400、JIS 600、JIS 800、JIS1000、JIS 1500、JIS 2500、JIS 4000、JIS 6000、JIS 8000、及JIS10000。
用語「研磨材產業認可特定標稱等級」亦包括研磨材產業認可特定標稱篩選等級。舉例而言，特定標稱篩選等級可使用U.S.A.標準試驗篩，其符合ASTM E11-13「Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes(用於試驗目的之金屬絲布及篩的標準規格)」。典型的標示可以-18+20示之，意指該等粒子通過符合ASTM E11-13規格的第18號試驗篩，且留在符合ASTM E11-13規格的第20號試驗篩上。
在一實施例中，該等晶團研磨粒子具有的粒徑使得至少百分之90的粒子通過18號試驗篩，且可留在20、25、30、35、40、45、或50號試驗篩上。在各種實施例中，該等晶團研磨粒子可具有包含下列之標稱篩選等級：-35+40、-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500、或-500+635。
根據本揭露所製成之晶團研磨粒可併入各種研磨物件中，例如經塗覆之研磨材、經結合之研磨材(包括經玻璃化之及類樹 脂磨輪)、不織布研磨材、及研磨刷。該等研磨物件典型上包含根據本揭露所製之晶團研磨粒子及黏合劑材料。
典型上，研磨物件包括根據本揭露之晶團研磨粒子，其藉由黏合劑基質固定於該研磨物件內。製造研磨物件之方法為本領域中熟悉該項技術者所熟知。又，根據本揭露之方法所製之晶團研磨粒子可被用於利用研磨化合物(例如拋光化合物)、碾磨介質、珠粒噴擊介質(shot blast media)、振動碾磨介質及類似物之漿體的研磨應用中。
例示性經塗覆之研磨物件包含設置並固定於背襯之主要表面上的研磨層。該研磨層可包含一次層(make layer)(亦稱「一次塗層」)、部分埋於該一次層中之晶團研磨粒子、以及設置在一次層及晶團研磨粒子之至少一部分(較佳的是全部)上之二次層(size layer)(亦稱「二次塗層」)。
或者，該研磨層可包含黏合劑基質前驅物及分散其中之晶團研磨粒子之漿體層(亦稱為「漿體塗層」)。漿體層之名稱係指涉製造此等經塗覆之研磨材的一種常見方法，其中可固化黏合劑基質前驅物及晶團研磨粒子之漿體係經設置在背襯上且經至少部分固化。在某些實施例中，該漿體係沈積於在製作工具表面形成的槽中，以使得在接觸背襯、可固化黏合劑基質前驅物經至少部分固化、且自該工具分離時，所獲得之研磨層係根據槽之圖案加以結構化。此等經塗覆之研磨材常稱為「經結構化之研磨物件」。
現參照圖2，例示性經結構化之研磨物件200具有複數個結合至背襯212之研磨粒子，該背襯212具有第一側212a及相反之第二側212b。研磨層214存在於背襯212的第一側212a上。研磨層214包含複數個經成形之研磨複合物218，其包含分布(例如分散)於黏合劑基質216中的晶團研磨粒子215。經成形之研磨複合物218藉由與它們的形狀相關之邊界分隔，導致一個經成形之研磨複合物218與另一相鄰之研磨複合物218有某種程度之分隔，使得經成形之研磨複合物之間可看到背襯212的一區段。最早提及具有精確成形研磨複合物之經結構化之研磨物件的文獻之一為美國專利第5,152,917號(Pieper等人)。之後亦有許多其他文獻。
現參照圖3，所示為例示性經結構化之研磨物件300。經結構化之研磨物件300包括研磨層314，其包含接附至背襯312的複數個經成形之研磨複合物318，形成經結構化之研磨物件。背襯312具有實質上連續之分布(例如分散)於黏合劑基質316中之根據本揭露之晶團研磨粒子315之層，形成複數個經成形之研磨複合物318，而使得在介於相鄰經成形之研磨複合物318之間的谷部無法看到背襯312。經結構化之研磨物件300係藉由黏著層322接附至選擇性增強層320(若存在的話)於選擇性增強層320的第一側320a上，或接附至背襯312。在某些實施例中，選擇性接附黏著層324存在於增強層320的第二側320b上，以將經結構化之研磨物件300接附至研磨或拋光機器的旋轉平台(platen)。選擇性可移除之離型襯墊(release liner)326可提供於選擇性黏著層324上。除了以黏著界面層324將經 結構化之研磨物件300接附至研磨工具以外，舉例而言，可使用例如鉤及環固定件或機械固定件之其他接附系統。
現參照圖4，所示為經結構化之研磨物件300的頂視圖。經結構化之研磨物件300的形式例如可為如圖所示之磨盤或其他常見的轉換形式，例如循環皮帶。複數個經成形之研磨複合物318，各包含六角形柱，其藉由網狀谷部區328與相鄰之經成形之研磨複合物分隔。網狀谷部區328能使研磨潤滑劑易於輸送至各個經成形之研磨複合物，且讓研磨殘餘物(切屑)能從經成形之研磨複合物的工作表面輸送離開。其他經成形之研磨複合物的形狀包括例如帶有平坦頂部之柱(例如圓柱、鑽石柱、三角柱、長方柱、方形柱)、漸縮結構(例如圓錐、蒙古包(yurt)形狀結構、具有3至6邊的角錐及截頭角錐、及其組合)。
經成形之研磨複合物之間距可由每線性公分約0.3個經成形之研磨複合物至每線性公分約100個經成形之研磨複合物、或每線性公分約0.4至約20個經成形之研磨複合物、或每線性公分約0.5至10個經成形之研磨複合物、或每線性公分約0.6至3.0個經成形之研磨複合物。在研磨物件之一態樣中，其為至少約2個經成形之研磨複合物/cm2或至少約5個經成形之研磨複合物/cm2。在本發明之進一步實施例中，經成形之研磨複合物之面積間距係約1至約200個經成形之研磨複合物/cm2、或約2至約10個經成形之研磨複合物/cm2的範圍。
研磨複合物之高度(如由相鄰經成形之研磨複合物間之谷部頂部測量至成形研磨複合物之頂部者)在整個研磨物件300之中保持不變，但是要具有不同高度之經成形之研磨複合物是可能的。成形研磨複合物之高度值可能為約10微米至約25,000微米(2.5cm)、或約25至約15,000微米、或約100至約10,000微米、或約500至約4,000微米。
在各式實施例中，承受面積比可介於約20%至約80%之間、或介於約20%至約70%之間、或介於約50%至約70%之間。以百分比表示之承受面積比係經成形之研磨複合物318的遠端319之總面積對研磨物件(含網狀谷部區328之面積)之總面積的比率。如圖3所示，在某些實施例中，具有漸縮邊緣(例如截頭角錐結構)之經成形之研磨複合物將具有隨著研磨物件之使用及經成形之研磨複合物之遠端與工件接觸之磨耗而改變的承受面積比。取決於應用或工件，理想的較大或較小承受面積比可視研磨材等級、工件材料、單位負載壓力、以及所欲之磨削速率與光度而定。
可用的背襯包括已知可用於研磨物件者，如聚合膜、含經處理布(treated cloth)之布料、紙材、發泡體、上述者之非織、經處理或經塗底(primed)版本、及其組合。例子包括聚酯膜、聚烯膜(例如，聚乙烯及丙烯膜)、聚醯胺膜、聚醯亞胺膜及類似物。薄背襯可使用另一支撐層予以補強，例如，較厚膜或聚碳酸酯片。此外，可將研磨物件接附至基底或片材、或經由任何已知途徑直接接附至拋光儀器或機器，例如，可用包括壓敏黏著劑的黏著劑。
背襯的作用是為成形研磨複合物提供支撐。背襯應能夠在黏合劑基質前驅物曝露於固化條件後黏附至黏合劑基質，並且有足夠強度及耐久性以使所得之研磨物件有持久性。又，背襯應可具有足夠可撓性，以使本發明方法中使用的物件可順服於工件之表面輪廓、半徑以及不規則性。
如上述，背襯可為聚合膜、紙材、硫化纖維、塑製或鑄製彈性物、經處理非織背襯、或經處理布。聚合膜實例包括聚酯膜、共聚酯膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜等等。包括紙材之非織物可經熱固性或熱塑性材料飽和，以提供必要性質。任何上述背襯材料可進一步包括添加劑，例如：填料、纖維、染料、色素、潤濕劑、耦合劑、塑化劑等等。在一實施例中，背襯的厚度為約0.05mm至約5mm。
可使用選擇性強化層以賦予經結構化之研磨物件額外的挺度、回彈性、形狀穩定性、和/或平坦性。可使用強化層以在形狀轉換處理(例如雷射或水刀切割)期間穩定該研磨物件。理想的是，該強化層包含塑膠(例如聚碳酸酯或丙烯酸聚合物)、金屬、玻璃、複合膜、或陶瓷。在一實施例中，該選擇性強化層的厚度實質上一致。通常，該強化層宜減少或消除由於研磨旋轉平台具有可使僅具背襯層的研磨物件變形之刮痕或鑿孔所致之經結構化之研磨物件的變形。
用於經結構化之研磨物件，包含例如鑽石粒子之個別礦物質粒子之晶團研磨粒子的平均尺寸較佳的是約1微米至約1000微米之範圍。通常，若在晶團研磨粒子內的個別礦物質粒子係約15微米或更大，則整體黏聚物典型上係約100至約1000微米、或約100至約 400微米、或約210至約360微米。然而，當個別礦物質粒子具有平均尺寸為約15微米或更小時，則整體黏聚物通常係約20至約450微米、或約40至約400微米、或約70至約300微米。
研磨層中的晶團研磨粒子之較佳量係取決於整體經結構化之研磨物件構造及使用其之方法。該等晶團研磨粒子可佔研磨層的約1至30重量百分比、較佳為2至20重量百分比、更佳為3至15重量百分比。
研磨物件可選擇性地包括稀釋劑粒子。這些稀釋劑粒子的粒徑可與研磨粒子有相同數量級。此等稀釋劑粒子實例包括石膏、大理石、石灰石、燧石、矽石、玻璃泡、玻璃珠粒、矽酸鋁、及其組合。
該等晶團研磨粒子係以黏合劑基質黏附以形成經成形之研磨複合物。該黏合劑基質可為無機、或更佳的是為有機，較佳的是包括經交聯之有機聚合物，且衍生自黏合劑基質前驅物。在製造經塗覆/經結構化之研磨物件期間，黏合劑基質前驅物係經曝露於有助於引發該黏合劑基質前驅物之聚合或固化的能源。能源之例子包括熱能及輻射能，後者包括電子束、紫外光及可見光。在這個聚合過程期間，黏合劑基質前驅物會聚合或固化，且轉換成固態黏合劑。在固化黏合劑基質前驅物時，黏合劑材料之基質係經形成。
該黏合劑基質可由可固化(經由例如UV光或加熱之能量)有機材料形成。實例包括胺基樹脂、烷基化脲-甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、及烷基化苯胍 -甲醛樹脂、丙烯酸酯樹脂(含丙烯酸 酯類及甲基丙烯酸酯類)如丙烯酸乙烯酯、丙烯酸酯化環氧樹脂、丙烯酸酯化胺甲酸酯類、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化丙烯酸聚合物、丙烯酸酯化聚醚、乙烯基醚、丙烯酸酯化油、及丙烯酸酯化聚矽氧、醇酸樹脂如胺甲酸酯醇酸樹脂、聚酯樹脂、反應性胺甲酸酯樹脂、酚樹脂(如可溶酚醛樹脂(resole)及酚醛清漆(novolac)樹脂)、酚/乳膠樹脂、環氧樹脂如雙酚環氧樹脂、異氰酸酯類、異三聚氰酸酯類(isocyanurates)、聚矽氧烷樹脂(包括烷基烷氧基矽烷樹脂)、反應性乙烯基樹脂、及酚樹脂(可溶酚醛樹脂及酚醛清漆樹脂)。所提供的樹脂可為單體、寡聚物、聚合物或上述者之組合。
黏合劑基質前驅物可為縮合可固化樹脂、加成可聚合樹脂、自由基可固化樹脂、及/或此類樹脂之組合及摻合物。一種黏合劑基質前驅物為經由自由基機制起聚合作用之樹脂或樹脂混合物。聚合過程係藉由使黏合劑基質前驅物(連同合適催化劑)曝露於能源(如熱能或輻射能)而引發。輻射能之例子包括電子束、紫外光或可見光。
適合的黏合劑基質前驅物實例包括酚樹脂、脲-甲醛樹脂、胺基塑料樹脂(aminoplast resin)、胺甲酸酯樹脂(urethane resin)、三聚氰胺甲醛樹脂、氰酸酯樹脂、異三聚氰酸酯樹脂(isocyanurate resin)、(甲基)丙烯酸酯樹脂(例如(甲基)丙烯酸酯化胺甲酸酯類、(甲基)丙烯酸酯化環氧樹脂、烯系不飽和自由基可聚合化合物、具有懸垂α、β-不飽和羰基基團之胺基塑料衍生物、具有至少一懸垂丙烯酸酯基團之異三聚氰酸酯衍生物、以及具有至少一懸垂丙烯酸酯基團之異氰 酸酯衍生物)、乙烯基醚類、環氧樹脂、及其混合與組合。如本文中所使用，用語「(甲基)丙烯醯基」涵蓋丙烯醯基及甲基丙烯醯基。烯系不飽和單體或寡聚物、或(甲基)丙烯酸酯單體或寡聚物可為單官能、雙官能、三官能、或四官能、甚或更高的官能性。
酚樹脂具有良好熱性質、可取得性、以及相對低成本、以及易於處理。有兩種酚樹脂，即可溶酚醛樹脂及酚醛清漆樹脂。可溶酚醛樹脂之酚樹脂具有大於或等於一比一、典型上為1.5：1.0至3.0：1.0之範圍的甲醛與酚之莫耳比。酚醛清漆樹脂具有小於一比一之甲醛與酚之莫耳比。商業上可獲得之酚樹脂實例包括已知商品名稱為下列者：DUREZ及VARCUM(來自Occidental Chemicals Corp.,Dallas,Texas)；RESINOX(來自Monsanto Co.,Saint Louis,Missouri)；以及AEROFENE及AROTAP(來自Ashland Specialty Chemical Co.,Dublin,Ohio)。
(甲基)丙烯酸酯化胺甲酸酯類包括羥基封端之NCO延伸(NCO extended)聚酯或聚醚的二(甲基)丙烯酸酯。商業上可獲得之丙烯酸酯化胺甲酸酯類實例包括下列：CMD 6600、CMD 8400、及CMD 8805(可得自Cytec Industries,West Paterson,New Jersey)。
(甲基)丙烯酸酯化環氧樹脂包括環氧樹脂的二(甲基)丙烯酸酯，例如雙酚A環氧樹脂之二丙烯酸酯。商業上可獲得之丙烯酸酯化環氧樹脂之實例包括下列：CMD 3500、CMD 3600、及CMD 3700(可得自Cytec Industries)。
烯系不飽和自由基可聚合化合物包括單體及聚合化合物兩者，其包含碳原子、氫原子、及氧原子，以及選擇性地氮原子及鹵素原子。氧原子或氮原子或兩者通常存在於醚、酯、胺甲酸酯、醯胺、及脲基團。烯系不飽和自由基可聚合化合物典型上具有小於約4,000g/莫耳之分子量，且典型上係自含有單一脂肪族羥基基團或多個脂肪族羥基基團之化合物與不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等等)反應所製成之酯類。(甲基)丙烯酸酯樹脂的代表性實例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯苯乙烯、二乙烯苯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、新戊四醇甲基丙烯酸酯、新戊四醇四丙烯酸酯、及新戊四醇四丙烯酸酯。其他乙烯系不飽和樹脂包括羧酸的單烯丙基酯、多烯丙基酯、及多甲基烯丙基酯及羧酸的單烯丙基醯胺、多烯丙基醯胺、及多甲基烯丙基醯胺，如酞酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯、及N,N-二烯丙基己二酸二醯胺。又其他含氮化合物包括參(2-丙烯醯基-氧乙基)異三聚氰酸酯、1,3,5-參(2-甲基丙烯醯基氧乙基)-s-三 、丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮、及N-乙烯基哌啶酮。
可用的胺基塑料樹脂每分子或寡聚物具有至少一懸垂α、β-不飽和羰基基團。這些不飽和羰基基團可為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、或丙烯醯胺類型之基團。此類材料之例子包括N-(羥甲基)丙烯醯胺、N,N'-氧基二亞甲基雙丙烯醯胺、鄰及對丙烯醯胺基甲基化苯 酚、丙烯醯胺基甲基化酚之酚醛清漆樹脂及上述者之組合。這些材料進一步於美國專利第4,903,440及5,236,472號(均為Kirk等人)中說明。
具有至少一個懸垂丙烯酸酯基團之異三聚氰酸酯衍生物及具有至少一個懸垂丙烯酸酯基團之異氰酸酯衍生物係進一步於美國專利第4,652,274號(Boettcher等人)中說明。一個異三聚氰酸酯材料實例為參(羥乙基)異三聚氰酸酯的三丙烯酸酯。
環氧樹脂具有一或多個環氧基團，其可藉由環氧基團的開環而聚合。此等環氧樹脂包括單體環氧樹脂及寡聚物環氧樹脂。可用的環氧樹脂實例包括2,2-雙[4-(2,3-環氧丙氧基)-苯基丙烷](雙酚的二氧化丙烯醚)，及如EPON 828、EPON 1004、及EPON 1001F之材料(可得自Momentive Specialty Chemicals,Columbus,Ohio)；以及如DER-331、DER-332、及DER-334之材料(可得自Dow Chemical Co.,Midland,Michigan)。其他適合的環氧樹脂包括酚甲醛酚醛清漆樹脂的環氧丙基醚類，如商業上可自Dow Chemical Co取得之DEN-431及DEN-428。
環氧樹脂可經由添加適當陽離子固化劑之陽離子機制聚合。陽離子固化劑產生酸來源，以引發環氧樹脂的聚合。這些陽離子固化劑可包括具有鎓陽離子及金屬或類金屬之含鹵素錯陰離子之鹽。亦可使用用於環氧樹脂及酚樹脂之其他固化劑(例如胺硬化劑及胍類)。
其他陽離子固化劑包括具有有機金屬錯陽離子及金屬或類金屬之含鹵素錯陰離子之鹽，其進一步說明於美國專利第4,751,138號(Tumey等人)。其他實例包括有機金屬鹽及鎓鹽，如描述於美國專利第4,985,340號(Palazzotto等人)；第5,086,086號(Brown-Wensley等人)；及第5,376,428號(Palazzotto等人)。又，其他陽離子固化劑包括有機金屬錯合物離子鹽，其中金屬係選自週期表第IVB、VB、VIB、VIIB及VIIIB族之元素，其描述於美國專利第5,385,954號(Palazzotto等人)。
自由基可聚合烯系不飽和化合物於曝露至由自由基熱引發劑和/或光引發劑分解、或由曝露至微粒(電子束)或高能輻射(γ射線)所形成之自由基而起聚合反應。藉由曝露至光化電磁輻射(例如紫外線或可見電磁輻射)而產生自由基來源的化合物通常稱為光引發劑。
自由基熱引發劑的實例包括過氧化物，例如苯醯過氧化物及偶氮化合物。
光引發劑之實例包括苯偶姻及其衍生物，例如α-甲基苯偶姻；α-苯基苯偶姻；α-烯丙基苯偶姻；α-苄基苯偶姻；苯偶姻醚類，例如二苯乙二酮二甲基縮酮(例如商業上可獲得者，像是IRGACURE 651，來自Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,New York)、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮及其衍生物，例如2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(例如DAROCUR 1173，來自Ciba Specialty Chemicals)及1-羥基環己基苯基酮(例如 IRGACURE 184，來自Ciba Specialty Chemicals)；2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-(4-啉基)-1-丙酮(例如IRGACURE 907，來自Ciba Specialty Chemicals)；2-苄基-2-(二甲基胺基)-1-[4-(4-啉基)苯基]-1-丁酮(例如IRGACURE 369，來自Ciba Specialty Chemicals)。其他可用的光引發劑包括例如新戊偶姻乙基醚(pivaloin ethyl ether)、大茴香偶姻乙基醚(anisoin ethyl ether)、蒽醌類(例如蒽醌、2-乙基蒽醌、1-氯蒽醌、1,4-二甲基蒽醌、1-甲氧基蒽醌、或苯并蒽醌)、鹵基甲基三 類、二苯甲酮及其衍生物、錪鎓鹽及鋶鹽、鈦錯合物，例如雙(eta.sub.5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]鈦(例如CGI 784DC，來自Ciba Specialty Chemicals)；鹵基硝苯類(例如4-溴甲基硝苯)、單-及雙-醯基膦類(例如IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850、DAROCUR 4263、及DAROCUR 4265，均來自Ciba Specialty Chemicals)、以及氧化2,4,6-三甲基苄醯基二苯基膦，如LUCIRIN TPO，可自BASF Corporation,Charlotte,North Carolina取得)。可使用光引發劑之組合。
典型上，固化劑(例如自由基引發劑(光或熱)或陽離子固化觸媒)使用量以黏合劑材料前驅物之重量計為0.1至10百分比之範圍、較佳的是2至4重量百分比，不過也可使用其他量。此外，在添加如研磨粒子及/或填料粒子之任何微粒材料之前，較佳為使引發劑均勻分散或溶解於黏合劑基質前驅物中。一或多個光譜增感劑(例如染料)可與光引發劑聯用，以例如增加光引發劑對特定光化輻射來 源之敏感度。適合的增感劑實例包括9-氧硫及9,10-蒽醌。一般而言，光敏感劑之量以黏合劑材料前驅物之重量計，可為約0.01至10重量百分比、更佳的是0.25至4.0重量百分比不等。光敏感劑之實例包括如QUANTICURE ITX、QUANTICURE QTX、QUANTICURE PTX、QUANTICURE EPD，來自Biddle Sawyer Corp.,New York,New York。
為促進前述黏合劑及研磨粒子之間的接橋(association bridge)，矽烷耦合劑可包括在研磨粒子及黏合劑前驅物之漿體中；典型上為約0.01至5重量百分比的量、更典型上為約0.01至3重量百分比的量、更典型上為約0.01至1重量百分比的量，不過亦可使用其他量，例如取決於研磨粒子尺寸。適合的矽烷耦合劑包括例如甲基丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)矽烷、3,4-環氧環己基甲基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙基氧基丙基三甲氧基矽烷、以及γ-巰基丙基三甲氧基矽烷(例如下列各別商品名稱者，A-174、A-151、A-172、A-186、A-187、及A-189，來自Witco Corp.of Greenwich,Connecticut)、烯丙基三乙氧基矽烷、二烯丙基二氯矽烷、二乙烯基二乙氧基矽烷、以及間、對苯乙烯基乙基三甲氧基矽烷(例如下列商業上可獲得之各別商品名稱者，A0564、D4050、D6205、及S 1588，來自United Chemical Industries,Bristol,Pennsylvania)、二甲基二乙氧基矽烷、二羥基二苯基矽烷、三乙氧基矽烷、三甲氧基矽烷、三乙氧基矽醇、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、甲基三乙氧基 矽烷、正矽酸四乙基酯、正矽酸四甲基酯、乙基三乙氧基矽烷、戊基三乙氧基矽烷、乙基三氯矽烷、戊基三氯矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三乙氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基二氯矽烷、二甲基二氯矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、及其組合。
該黏合劑基質前驅物可選擇性地含有添加劑，例如像是著色劑、助磨劑、填料、黏度改質劑、潤濕劑、分散劑、光穩定劑、及抗氧化劑。
該研磨層可進一步選擇性地包含填料粒子。填料的平均粒徑範圍大體上為0.1至50微米，典型為1至30微米。本發明可用填料之實例包括：金屬碳酸鹽(如碳酸鈣-白堊、方解石、泥灰岩、石灰華、大理石及石灰石；碳酸鈣鎂、碳酸鈉及碳酸鎂)、矽石(如石英、玻璃珠、玻璃泡及玻璃纖維)、矽酸鹽(如滑石、黏土-微晶高嶺石；長石、雲母、矽酸鈣、偏矽酸鈣、鋁矽酸鈉、矽酸鈉、矽酸鋰以及含水及無水矽酸鉀)、金屬硫酸鹽(如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁)、石膏、蛭石、木粉、三水合鋁、碳黑、金屬氧化物(如氧化鈣-石灰；氧化鋁；鍚氧化物，例如，二氧化錫；二氧化鈦)以及金屬亞硫酸鹽(如亞硫酸鈣)、熱塑性粒子(如聚碳酸酯、聚醚醯亞胺、聚酯、聚乙烯、聚碸、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、縮醛聚合物、聚胺甲酸酯、耐綸粒子)以及熱固性粒子(如酚泡、酚珠、聚胺甲酸酯發泡粒子)。填料亦可為鹽，如鹵鹽。鹵鹽的實例包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、氯化銨、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、氟化矽、氯化鉀及氯化鎂。金屬填料之實例包括 錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵及鈦。其他各種填料包括硫、有機硫化合物、石墨及金屬硫化物。
在一些實施例中，該黏合劑基質具有高熱阻抗。舉例而言，經固化之黏合劑基質可具有玻璃轉移溫度(Tg)為至少150℃、至少160℃、至少175℃、或甚至至少200℃。
該研磨層和/或背襯可含有添加劑，例如像是研磨粒子表面改質添加劑、助磨劑、耦合劑、填料、膨脹劑、纖維、造孔劑、去靜電劑、固化劑、懸浮劑、光敏感劑、潤滑劑、潤濕劑、界面活性劑、顏料、染料、UV穩定劑、及抗氧化劑。這些材料之量通常係經選用以提供所欲之性質。
該研磨層可包括造孔劑。若快速黏聚物或塗層分解係為所欲時，構造宜有孔。造孔劑的實例包括被犧牲之有機材料；舉例而言，有機材料可被用來占據黏聚物或研磨材塗層中的體積，且接著例如藉由燃燒或溶解而移除。犧牲性造孔劑之實例為苯乙烯球及糊精粉末。可藉由永久性造孔劑形成孔，例如玻璃或氧化鋁中空珠或泡、或藉由發泡無機材料。
懸浮劑之例子為非晶質矽石粒子，其每克的表面積小於150平方公尺，商業上可獲得者如OX-50，來自DeGussa Corp.,Ridgefield Park,New Jersey。添加懸浮劑可降低研磨漿體之整體黏度。懸浮劑的使用進一步描述於美國專利第5,368,619號(Palazzotto等人)。
研磨物件可根據熟知方法製成。經結構化之研磨物件可經由下列美國專利中所述之方法製成：第5,152,917號(Pieper等人)；第5,435,816號(Spurgeon等人)；第5,437,754號(Calhoun)；第5,454,844號(Hibbard等人)；以及第5,304,223號(Pieper等人)。
製作具有三維研磨複合物之可用研磨物件的另一可用方法係描述於美國專利第6,217,413號(Christianson)，其中複合物包含固定於一次塗層中之研磨黏聚物，其具有選擇性二次塗層。
用於以根據本揭露之晶團研磨粒子研磨之方法自粗磨(即高壓大量材料移除)至拋光(例如以經塗覆之研磨皮帶拋光醫療植入物)，其中後者典型上以較微細等級之研磨粒子完成(例如小於ANSI 220及更細)。研磨黏聚物粒亦可用在精密研磨應用，例如以經玻璃化之結合輪研磨凸輪。用於特定研磨應用之晶團研磨粒子(以及構成此黏聚物研磨粒之礦物質粒子)的尺寸為熟習本技術領域者所清楚者。
利用本揭露之晶團研磨粒子來研磨可以乾式或濕式完成。針對濕式研磨，液體可以薄霧至完全淹浸形式引入或供應。常用液體實例包括例如水、水溶性油、有機潤滑劑、及乳液。該液體可作為減少與研磨有關的熱之用和/或作為潤滑劑。該液體可含有少量添加劑，例如殺菌劑、消泡劑等等。該液體可包括修整(dressing)粒子(即能夠研磨及分解研磨複合物和/或晶團研磨粒子表面的粒子)，以使新 鮮礦物質粒子曝露。亦可使用本技術領域中已知的標準修整技術，以修整研磨物件。
因此，本揭露進一步提供一種使用晶團研磨粒子之拋光方法，其中該等晶團研磨粒子藉由以漿體或於固定研磨物件中提供之調節(conditioning)粒子而調節，而使該等調節粒子能夠修整在研磨複合物內的晶團研磨粒子。使用調節粒子以調節研磨黏聚物之調節方法實例係揭示於美國專利第7,494,519號(Fletcher等人)中。典型上，當該工件及固定研磨物件磨擦接觸並相對於彼此移動時，該等調節粒子不會明顯調整工件表面，而在固定研磨物件中的礦物質粒子會調整工件表面。在某些實施例中，該等調節粒子平均粒徑為研磨複合物中晶團研磨粒子內的礦物質粒子之平均粒徑的約25%至約200%之範圍、較佳的是為礦物質粒子之平均粒徑的約50%至約150%。
固定研磨物件中的礦物質粒子可具有能夠研磨工件之第一硬度，而調節粒子具有低於該礦物質粒子硬度的第二硬度。調節粒子的硬度較佳的是經選擇而使該等調節粒子可研磨該研磨複合物的第一玻化黏合劑、第二玻化黏合劑、及黏合劑基質中之至少一者。該等調節粒子對工件具有微小(若有的話)影響。舉例而言，典型研光(lapping)處理可花費數分鐘至數小時以拋光工件，但僅用調節粒子(具有第二硬度)會花費至少數天、數週、或數月以拋光類似工件(若最終有發生拋光)。調節粒子可以固定研磨物件之一部分提供或以分開之漿體(即包括於在拋光工件期間經分配於固定研磨物件及工件之間的界面之液體中)提供。
晶團研磨粒子及包括彼等之研磨物件可用於研磨工件(例如鋁金屬、碳鋼、軟鋼、工具鋼、不鏽鋼、硬化鋼、鈦、玻璃、陶瓷、木材、類木材材料、油漆、經油漆表面、經有機塗覆表面等等)。在研磨期間的施加力典型上為約1至約100千克之範圍。
本發明之精選實施例
在第一實施例中，本揭露提供一種製造晶團研磨粒子之方法，該方法包含：提供黏聚物研磨粒子，其等包含礦物質粒子於一第一玻化黏合劑中；將該等黏聚物研磨粒子與一第二玻化黏合劑材料前驅物組合以形成前驅物晶團研磨粒子；以及加熱該等前驅物晶團研磨粒子以將該第二玻化黏合劑材料前驅物轉換為不同於該第一玻化黏合劑的一第二玻化黏合劑，藉此形成該等晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)固有物理性質。
在第二實施例中，本揭露提供一種根據第一實施例之製造晶團研磨粒子之方法，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有相同的元素組成。
在第三實施例中，本揭露提供一種根據第一實施例之製造晶團研磨粒子之方法，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有不同的元素組成。
在第四實施例中，本揭露提供一種根據第一至第三實施例中任一項之製造晶團研磨粒子之方法，其中該等礦物質粒子包含鑽石粒子。
在第五實施例中，本揭露提供一種根據第四實施例之製造晶團研磨粒子之方法，其中該等礦物質粒子具有0.1(含)至15(含)微米之中位數尺寸，且該等黏聚物研磨粒子具有40(含)至400(含)微米之一中位數尺寸。
在第六實施例中，本揭露提供一種根據第一至第五實施例中任一項之製造晶團研磨粒子之方法，其中該等黏聚物研磨粒子係呈球體形(spheroidally shaped)。
在第七實施例中，本揭露提供一種根據第一至第六實施例中任一項之製造晶團研磨粒子之方法，其中該提供黏聚物研磨粒子包含：形成前驅物黏聚物研磨粒子，其包含該等礦物質粒子及該第一玻化黏合劑材料前驅物；以及在一第一最高溫度下加熱該等前驅物黏聚物研磨粒子以形成該等黏聚物研磨粒子，其中該等前驅物晶團研磨粒子係在一第二最高溫度下加熱，該第二最高溫度係低於該第一最高溫度至少攝氏15度。
在第八實施例中，本揭露提供一種根據第七實施例之製造晶團研磨粒子之方法，其中該形成包含該等礦物質粒子及該第一玻化黏合劑材料前驅物的前驅物黏聚物研磨粒子包含：將包含該等礦物質粒子及該第一玻化黏合劑材料前驅物的一組成物置於複數個模穴中以形成該等前驅物黏聚物研磨粒子。
在第九實施例中，本揭露提供一種根據第一至第八實施例中任一項之製造晶團研磨粒子之方法，其進一步包含將該等晶團研磨粒子分級以符合研磨材產業指定標稱等級。
在第十實施例中，本揭露提供一種根據第一至第九實施例中任一項之製造晶團研磨粒子之方法，其中該第二玻化黏合劑係較第一玻化黏合劑不易碎。
在第十一實施例中，本揭露提供包含黏聚物研磨粒子之晶團研磨粒子，該等黏聚物研磨粒子包含礦物質粒子及第一玻化黏合劑，其中該等黏聚物研磨粒子係藉由第二玻化黏合劑結合在一起，且其中該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)固有物理性質。
在第十二實施例中，本揭露提供根據第十一實施例之晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有相同的元素組成。
在第十三實施例中，本揭露提供根據第十一實施例之晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有不同的元素組成。
在第十四實施例中，本揭露提供根據第十一至第十三實施例中任一項之晶團研磨粒子，其中該等礦物質粒子包含鑽石粒子。
在第十五實施例中，本揭露提供根據第十四實施例之晶團研磨粒子，其中該等鑽石粒子具有0.1(含)至15(含)微米之中位數尺寸，且該等黏聚物研磨粒子中位數尺寸係40(含)至400(含)微米。
在第十六實施例中，本揭露提供根據第十一至第十五實施例中任一項之晶團研磨粒子，其中該等黏聚物研磨粒子係呈球體形。
在第十七實施例中，本揭露提供根據第十一至第十六實施例中任一項之晶團研磨粒子，其中該等礦物質粒子符合研磨材產業指定標稱等級。
在第十八實施例中，本揭露提供根據第十三至第十七實施例中任一項之晶團研磨粒子，其中該第二玻化黏合劑係較第一玻化黏合劑不易碎。
在第十九實施例中，本揭露提供根據第十一至第十八實施例中任一項之晶團研磨粒子，其中該等晶團研磨粒子之中位數尺寸係至少該等黏聚物研磨粒子之中位數尺寸的2.5倍大。
在第二十實施例中，本揭露提供一種研磨物件，其包含保持在黏合劑材料中之晶團研磨粒子，其中該等晶團研磨粒子包含黏聚物研磨粒子，該等黏聚物研磨粒子包含礦物質粒子及第一玻化黏合劑，其中該等黏聚物研磨粒子係藉由第二玻化黏合劑結合在一起，且其中該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)固有物理性質。
在第二十一實施例中，本揭露提供一種根據第二十實施例之研磨物件，其中該研磨物件包含經結構化之研磨物件，該經結構化之研磨物件包含經固定至背襯之主要表面的研磨層，其中該研磨層包含經成形之研磨複合物，且其中至少一些該等經成形之研磨複合物包含保持在該黏合劑材料中之該等晶團研磨粒子。
在第二十二實施例中，本揭露提供一種根據第二十或二十一實施例之研磨物件，其中該研磨層具有介於約20百分比至約70百分比之承受面積比(bearing area ratio)。
在第二十三實施例中，本揭露提供根據第二十至第二十二實施例中任一項之研磨物件，其中該等礦物質粒子包含鑽石粒子。
在第二十四實施例中，本揭露提供一種根據第二十三實施例之研磨物件，其中該等鑽石粒子具有0.1(含)至15(含)微米之一中位數尺寸，且該等黏聚物研磨粒子中位數尺寸係40(含)至400(含)微米。
在第二十五實施例中，本揭露提供根據第二十至第二十四實施例中任一項之研磨物件，其中該等晶團研磨粒子之中位數尺寸係至少該等黏聚物研磨粒子之中位數尺寸的2.5倍大。
在第二十六實施例中，本揭露提供根據第二十至第二十四實施例中任一項之研磨物件，其中該第二玻化黏合劑係較第一玻化黏合劑不易碎。
本發明之目的及優點係藉由以下之非限定實例來進一步說明，但不應過度解讀這些實例中詳述的特定材料及其用量、以及其他條件而限制本發明。
實例
除非另有說明，本說明書中之實例及其餘部分中的份數、百分率、比率等所依據的全都是重量。
用於本實例之材料
試驗方法以及製備程序 拋光試驗方法
拋光係使用CETR CP-4拋光機(可自Bruker Corporation,Billerica,Massachusetts取得)進行。接著，將一片雙面 壓敏性膠帶(3M DOUBLE COATED TAPE 442PC，可自3M Company St.Paul,Minnesota取得)層疊至例如實例1a之經結構化之研磨墊的相反於具特徵面之側。將50密耳(0.13mm)厚之聚碳酸酯片之次墊經由442PC膠帶層疊至經結構化之研磨墊。接著，自該層疊體模切直徑7 3/8吋(187mm)之具有聚碳酸酯次墊的經結構化研磨墊。使用雙面黏著帶，將該具有次墊之墊架設至該CP-4之旋轉平台(platen)。將黃銅載體(帶有三個槽(pocket)，各直徑為約3吋(7.62cm))架設至CP-4的上部傳動軸。將三個直徑3吋(7.62cm)之C-平面(C-Plane)藍寶石晶圓(可自GT Crystal Systems LLC,Salem,Massachusetts取得)置放在該等載體槽中。該載體孔洞的直徑稍大於該等藍寶石晶圓的直徑，這允許該等晶圓於該等載體孔洞中自由旋轉。在拋光期間，該旋轉平台以120rpm旋轉，拋光機頭以121rpm旋轉，且施加壓力為6psi(13.8kPa)。在整個拋光試驗中，具有重量百分比PWA-5之CHALLENGE 543HT(可自Intersurface Dynamics Inc.,Bethel,Connecticut取得)的5重量百分比溶液的潤滑劑係以約20ml/min的速率流至該墊中央上。在一些例子中，於比較例CE-A使用PWA-5代替PWA-5。使用三片晶圓，進行拋光30分鐘。將三片晶圓於每個固定研磨墊上拋光。測量出的失重係用於測定被移除之材料量，此係基於3.97g/cm3之晶圓密度。移除速率(單位為微米/分鐘)為三片晶圓在30分鐘拋光時距內的平均厚度縮減。
經噴霧乾燥之黏聚物1(SDA-1)的製備
研磨黏聚物係依照美國專利第6,551,366號(D’Souza等人)所揭示之一般程序製備。
使用如下之噴霧乾燥技術，自水性分散液製備經噴霧乾燥之黏聚物。使用帶有Cowles氏葉片(Cowles blade)之空氣混合器，藉由攪拌將1.8克的Standex 230溶於約40.0克的去離子水。接著，將約23.3克經碾磨之GF加入該溶液中。該GF於使用前經碾磨至約2.5微米之中位數粒徑。將約34.9克的MCD-1鑽石加入該溶液，產生約60：40(wt./wt.)之鑽石/玻料比。在所有上述組成分已加在一起後，使用該空氣混合器，將該溶液再攪拌30分鐘。
接著，在離心噴霧器(GEA Process Engineering A/S,Søborg,Denmark之MOBILE MINER 2000)中將溶液霧化。霧化輪係以20000rpm運轉。於泵轉速流率設定為4之下，將該漿體泵入該轉輪進口。於150℃下將空氣供應至該霧化室，且隨液滴形成時用以乾燥該等液滴，產生經噴霧乾燥之前驅物研磨黏聚物。該噴霧乾燥機之出口溫度為90至95℃不等。
接著，藉由混合40重量%的PWA-3與前驅物研磨黏聚物、將該前驅物黏聚物/PWA-3粉末混合物置入耐火匣缽(可自Ipsen Ceramics of Ipsen Inc.,Pecatonica,Ill.取得)以及在爐內空氣中加熱，將該等前驅物研磨黏聚物玻璃化，形成研磨黏聚物。PWA-3係用作為分離劑(parting agent)，以防止在該玻璃化處理期間該等前驅物研磨黏聚物粒子聚集在一起。該玻璃化處理的加熱排程如下：以2℃/min升溫至400℃；於400℃退火1小時；以2℃/min升溫至720℃； 於720℃退火1小時；以及以2℃/min降至35℃。前驅物研磨黏聚物之暫時性有機黏合劑Standex230於該玻璃化處理期間燒盡。
玻璃化後，該研磨黏聚物/PWA-3粉末混合物以106微米的網篩過篩。使用掃描電子顯微鏡檢查該等經過篩之研磨黏聚物。經由光學顯微鏡觀察該等研磨黏聚物尺寸範圍在約20微米至約80微米，平均尺寸為約50微米。該等黏聚物研磨粒主要為球形。
使用下列程序，以去離子水洗滌該研磨黏聚物/PWA-3粉末混合物，以移除附著在該黏聚物表面之PWA-3粒子及鬆脫之PWA-3粒子。將約200g的過篩後黏聚物/PWA-3粉末混合物與約2,000ml的去離子水置於不鏽鋼容器中。將該容器置於超音波浴槽(型號8852，來自Cole-Palmer Instrument Co.,Chicago,Ill.)中，設定頻率47kHz，且使用習知混合器將該漿體混合5分鐘。混合後，自該浴槽移出該容器，讓容器靜置5分鐘。在此時，該等研磨黏聚物沈積在該容器底部，而大部分的PWA-3粒子仍懸浮於該液體中。小心地將該液體傾倒以移除懸浮於水中的PWA-3粒子。該洗滌處理至少再重複3次。在該處理後，將具有研磨黏聚物的該容器置於120℃烘箱中3小時，以蒸發水並乾燥該等研磨黏聚物，以製造SDA-1。
經噴霧乾燥之黏聚物2(SDA-2)的製備
SDA-2的製備類似SDA-1，惟前驅物黏聚物/PWA-3粉末混合物係在765℃而非720℃下玻璃化。
經噴霧乾燥之黏聚物3(SDA-3)的製備
SDA-3的製備類似SDA-1，惟前驅物黏聚物/PWA-3粉末混合物係在830℃而非720℃下玻璃化。
經噴霧乾燥之黏聚物4(SDA-4)的製備
SDA-4的製備類似SDA-1，惟經碾磨之GF的量為26.2，所使用之MCD-1鑽石的量為32.0g，且該前驅物黏聚物/PWA-3粉末混合物係在820℃而非720℃下玻璃化。
經噴霧乾燥之黏聚物5(SDA-5)的製備
SDA-5的製備類似SDA-1，惟所使用之經碾磨之GF的量為34.9，且所使用之MCD-1鑽石的量為23.3g。
經噴霧乾燥之黏聚物6(SDA-6)的製備
SDA-6的製備類似SDA-1，惟所使用之經碾磨之GF的量為34.9，所使用之MCD-1鑽石的量為23.3g，且該前驅物黏聚物/PWA-3粉末混合物係在765℃而非720℃下玻璃化。
經噴霧乾燥之黏聚物7(SDA-7)的製備
SDA-7的製備類似SDA-1，惟所使用之經碾磨之GF的量為34.9，所使用之MCD-1鑽石的量為23.3g，且該前驅物黏聚物/PWA-3粉末混合物係在830℃而非720℃下玻璃化。
實例1
具有如研磨粒子SDA-1之晶團研磨粒子係製備如下。使用帶有Cowles氏葉片之空氣混合器，藉由攪拌將36.4重量份之Standex230溶於63.6重量份之去離子水中。在另一容器中，以標準螺槳葉片將61.5g的Standex230溶液、55.40g的經碾磨GF及83.1g的SDA-1徹底混合五分鐘，隨後於超音波浴槽中攪拌30分鐘形成漿體。該GF於使用前係經碾磨至約2.5微米之中位數粒徑。將該漿體塗覆至具紋理之聚丙烯工具片材，該紋理係槽陣列，且將過量漿體藉由刮刀片移除。聚丙烯工具之槽為截短方錐，其深度為180微米，基底尺寸為250乘250微米，且遠端尺寸為150乘150微米。該等槽為具有節距之方格陣列，即槽之間中心至中心距離為375微米。形成該等槽之側邊的寬度向遠端漸減，而使該等晶團研磨粒子容易自工具移走。具紋理之聚丙烯工具係藉由壓印過程形成，其中來自金屬原盤(metal master)工具之紋理(具有所欲之聚丙烯片材的相反紋理)被形成至聚丙烯中。原盤工具之方錐狀陣列係藉由習用的鑽石車削金屬之過程予以製作。經由原盤工具壓印聚丙烯片材係在聚丙烯之熔化溫度附近依照習用壓印技術進行。
當漿體在工具之槽中時，使該漿體於室溫下乾燥一小時，隨後於75℃烘箱中再乾燥一小時。藉由使用超音波驅動桿(902R型，來自Branson Ultrasonic Instruments,Danbury,Connecticut)，將已乾燥之前驅物(即經預燒製)晶團研磨粒子自工具移走。
經乾燥之前驅物晶團研磨粒子之玻璃化係藉由步驟進行：混以7重量%(以前驅物晶團研磨粒子之重量計)的Hy-AlOx；將該等晶團研磨粒子/Hy-AlOx粉末混合物置於耐火匣缽(可自Ipsen Ceramics of Ipsen Inc.,Pecatonica,Illinois取得)並於爐內空氣中加熱，形成晶團研磨粒子。該玻璃化處理的加熱排程如下：以2℃/min升溫至400℃；於400℃退火2小時；以2℃/min升溫至750℃；於750℃退火1小時；以及以2℃/min降至室溫。前驅物研磨黏聚物之暫時性有機黏合劑Standex230於該玻璃化處理期間燒盡。在燒製處理後，將該等黏聚物研磨粒以150及250微米網篩過篩，以移除尺寸250微米及更大之黏聚物，並移除粒徑150微米以下的Hy-AlOx粒子，製造該等晶團研磨粒子。
實例2至18
實例2至18的製備類似於實例1的製備，惟在該等晶團研磨粒子中的經噴霧乾燥之黏聚物粒子之重量百分率(以該等晶團研磨粒子中總重量約138.5g之經噴霧乾燥之黏聚物及經碾磨之玻料計算)以及玻璃化溫度(即經成形之晶團研磨粒子的一小時最高退火溫度)係如表1中所示調整(下文)。
圖5顯示實例13所製造之晶團研磨粒子。
包含該等晶團研磨粒子之經結構化之研磨物件的製備大致上如美國專利第5,152,917號(Pieper等人)中所述，下文進一步描述。
實例1A
經結構化之研磨墊藉由下列程序使用實例1之晶團研磨粒子製備。將SR368D 28.0g、OX50 1.0g、IRG819 0.3g、VAZO 52 0.3g、SP32000 1.2g、A174 0.7g、W400 57.6g、及10.9g的實例1晶團研磨粒子混合在一起，以提供樹脂基底漿體。將該樹脂基底 漿體塗覆至具紋理之聚丙烯工具片材，該紋理係槽陣列。聚丙烯工具之槽為四方立體形，其深度為800微米，槽底部為2.36mm×2.36mm，且槽開口為2.8mm×2.8mm。槽為具有節距(即槽之間中心至中心距離)4.0mm之方格陣列。具紋理之聚丙烯工具係藉由壓印過程製備，其類似實例1所述者。該樹脂基底漿體的塗層寬度為10吋(25.4cm)。將5密耳(0.127mm)厚之聚酯膜背襯片以手層疊至該樹脂基底漿體塗層，使用橡膠輥滾壓該聚酯膜背襯，以使該漿體潤濕該聚酯膜背襯之表面。接著，將該樹脂基底漿體塗層透過該背襯固化，以約30英尺/分鐘(9.1公尺/分鐘)之速度使該塗層、工具及背襯通過產生400Watts/吋(157.5Watts/cm)之二個紫外線燈之中壓汞燈泡，可自American Ultra Company,Lebanon,Indiana取得。將貼附至該聚酯膜背襯的經固化之漿體自工具移出，使立方形特徵接附至該背襯。將該帶有特徵之背襯於習用空氣中透過烘箱在90℃下進一步後續固化12小時，形成經結構化之研磨墊。
實例2A至實例18A
經結構化之研磨墊係根據實施1a所述之程序製備，惟在固定研磨墊配方中的晶團研磨粒子的量係經調整以產生根據表1最後一欄的固定研磨墊中之晶團研磨粒子之百分比。
比較例A(CE-A)
CE-A係固定研磨墊，為得自3M Company,St.Paul,Minnesota之3M 677XA EL TRIZACT DIAMOND TILE(6微米鑽石)。
對應實例1a至18a的經結構化之研磨墊係根據本文上述的拋光試驗方法評估其研磨效能。表2(下面)列示結果。
以上專利申請書中所引用的文獻、專利或專利申請案，全都以一致性的方式引用全文併入本文中。若併入的文獻與本申請書之間存在不一致性或衝突之部分，應以前述說明中之資訊為準。前述 為了讓該項技術領域中具有通常知識者能夠實行本揭露的說明，不應解讀為限制本揭露之範疇，本揭露之範疇係由申請專利範圍及其所有均等物界定。

Claims (26)

  1. 一種製造晶團研磨粒子之方法，該方法包含：提供黏聚物研磨粒子，其等包含礦物質粒子於一第一玻化黏合劑中；將該等黏聚物研磨粒子與一第二玻化黏合劑材料前驅物組合以形成前驅物晶團研磨粒子；以及加熱該等前驅物晶團研磨粒子以將該第二玻化黏合劑材料前驅物轉換為不同於該第一玻化黏合劑的一第二玻化黏合劑，藉此形成該等晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)一固有物理性質，且其中該晶團研磨粒子可通過具有一毫米開口且符合ASTM E 11-13試驗方法之一試驗篩。
  2. 如請求項1之製造晶團研磨粒子之方法，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有相同的元素組成。
  3. 如請求項1之製造晶團研磨粒子之方法，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有不同的元素組成。
  4. 如請求項1至3中任一項之製造晶團研磨粒子之方法，其中該等礦物質粒子包含鑽石粒子。
  5. 如請求項4之製造晶團研磨粒子之方法，其中該等礦物質粒子具有0.1(含)至15(含)微米之一中位數尺寸，且該等黏聚物研磨粒子具有40(含)至400(含)微米之一中位數尺寸。
  6. 如請求項1之製造晶團研磨粒子之方法，其中該等黏聚物研磨粒子係呈球體形(spheroidally shaped)。
  7. 如請求項1之製造晶團研磨粒子之方法，其中該提供黏聚物研磨粒子包含：形成前驅物黏聚物研磨粒子，其等包含該等礦物質粒子及該第一玻化黏合劑材料前驅物；以及在一第一最高溫度下加熱該等前驅物黏聚物研磨粒子以形成該等黏聚物研磨粒子，其中該等前驅物晶團研磨粒子係在一第二最高溫度下加熱，該第二最高溫度係低於該第一最高溫度至少攝氏15度。
  8. 如請求項7之製造晶團研磨粒子之方法，其中該形成包含該等礦物質粒子及該第一玻化黏合劑材料前驅物的前驅物黏聚物研磨粒子包含：將包含該等礦物質粒子及該第一玻化黏合劑材料前驅物的一組成物置於複數個模穴中以形成該等前驅物黏聚物研磨粒子。
  9. 如請求項1之製造晶團研磨粒子之方法，其進一步包含將該等晶團研磨粒子分級以符合一研磨材產業指定標稱等級。
  10. 如請求項1之製造晶團研磨粒子之方法，其中該第二玻化黏合劑係較該第一玻化黏合劑不易碎。
  11. 一種晶團研磨粒子，其包含黏聚物研磨粒子，該等黏聚物研磨粒子包含礦物質粒子及一第一玻化黏合劑，其中該等黏聚物研磨粒子係藉由一第二玻化黏合劑結合在一起，且其中該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)一固有物理性質，且其中該晶團研磨粒子可通過具有一毫米開口且符合ASTM E 11-13試驗方法之一試驗篩。
  12. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有相同的元素組成。
  13. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該第一玻化黏合劑及該第二玻化黏合劑具有不同的元素組成。
  14. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該等礦物質粒子包含鑽石粒子。
  15. 如請求項14之晶團研磨粒子，其中該等鑽石粒子具有0.1(含)至15(含)微米之一中位數尺寸，且該等黏聚物研磨粒子中位數尺寸係自40(含)至400(含)微米。
  16. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該等黏聚物研磨粒子係呈球體形。
  17. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該等礦物質粒子符合一研磨材產業指定標稱等級。
  18. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該第二玻化黏合劑係較該第一玻化黏合劑不易碎。
  19. 如請求項11之晶團研磨粒子，其中該等晶團研磨粒子之該中位數尺寸係至少該等黏聚物研磨粒子之該中位數尺寸的2.5倍大。
  20. 一種研磨物件，其包含保持於一黏合劑材料中之晶團研磨粒子，其中該等晶團研磨粒子包含黏聚物研磨粒子，該等黏聚物研磨粒子包含礦物質粒子及一第一玻化黏合劑，其中該等黏聚物研磨粒子係藉由一第二玻化黏合劑結合在一起，且其中該第一玻化黏合劑與該第二玻化黏合劑之不同處為下列至少一者：i)元素組成，或ii)一固有物理性質，且其中該晶團研磨粒子可通過具有一毫米開口且符合ASTM E 11-13試驗方法之一試驗篩。
  21. 如請求項20之研磨物件，其中該研磨物件包含一經結構化之研磨物件，該經結構化之研磨物件包含經固定至一背襯之一主要表面的一研磨層，其中該研磨層包含經成形之研磨複合物，且其中至少一些該等經成形之研磨複合物包含經保持在該黏合劑材料中之該等晶團研磨粒子。
  22. 如請求項20之研磨物件，其中該研磨層具有介於約20百分比至約70百分比之一承受面積比(bearing area ratio)。
  23. 如請求項20之研磨物件，其中該等礦物質粒子包含鑽石粒子。
  24. 如請求項23之研磨物件，其中該等鑽石粒子具有0.1(含)至15(含)微米之一中位數尺寸，且該等黏聚物研磨粒子中位數尺寸係自40(含)至400(含)微米。
  25. 如請求項20之研磨物件，其中該等晶團研磨粒子之該中位數尺寸係至少該等黏聚物研磨粒子之該中位數尺寸的2.5倍大。
  26. 如請求項20之研磨物件，其中該第二玻化黏合劑係較該第一玻化黏合劑不易碎。
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