CN109963691A - 包括具有改善的结构完整性的特征的结构化磨料制品 - Google Patents

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Abstract

在各种实施方案中，本发明提供了一种结构化磨料制品。该结构化磨料制品包括设置在背衬上的磨料层。该磨料层包括成形磨料复合物，该成形磨料复合物包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地包括成型基部，该成型基部包括设置在背衬上的第一端部、第二端部，以及连接该第一端部和该第二端部的多个侧壁。多个壁，该多个壁延伸远离该成型基部。该磨料制品另外包括研磨表面，该研磨表面包括多个尖点和多个小平面，该多个小平面接触可包含在几何平面内的凹陷特征。该凹陷特征的一部分设置成比尖点中的每个尖点更靠近该成型基部，并且每个尖点由该壁中的两个壁和小平面的交叉点形成。

Description

包括具有改善的结构完整性的特征的结构化磨料制品
背景技术
结构化磨料制品是特定类型的带涂层磨料制品，其可以具有固定到背衬上的多个成形磨料复合物。每个成形磨料复合物具有与背衬接触的基部和从背衬向外延伸的远侧端部。成形磨料复合物包括分散在粘结剂，诸如聚合物粘结剂中的磨料颗粒。成形磨料复合物通常以紧密堆积的阵列布置。在结构化磨料制品的一种常见配置中，成形磨料复合物为锥体(例如，四面体或四方椎体)。
传统上，结构化磨料产品，诸如可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company ofSt.Paul,Minn.)以TRIZACT获得的那些，已经使用了锥形磨料复合物。锥体可以出于各种原因使用，并非所有原因都基于研磨性能。例如，锥体是在用于制造结构化磨料产品的工具中生产的简单形状。此外，在制造期间，当使用锥体时，工具相对容易用可固化浆料填充并在固化后与结构化磨料制品分离。
锥形磨料复合物的特性是在使用期间当它们被侵蚀时，从成形复合物的顶部到它们的基部的承载面积的变化。最初，侵蚀相当迅速。在继续使用的情况下，承载面积增加，直到达到不再损坏并停止有效研磨的程度。这通常发生在当承载面积在工作磨削表面的面积的从百分之五十到百分之七十的范围内时。在实施过程中，这限制了包含锥形特征的结构化磨料制品的使用寿命。
发明内容
在各种实施方案中，本发明提供了一种结构化磨料制品。该结构化磨料制品包括背衬，该背衬具有相对的第一主表面和第二主表面。磨料层，该磨料层设置在该第一主表面上并固定到该第一主表面。该磨料层包括成形磨料复合物。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地包括成型基部。该成型基部包括设置在该背衬上的第一端部、第二端部，以及连接该第一端部和该第二端部的多个侧壁。多个壁，该多个壁延伸远离成型基部的第二端部。相邻的壁共用公共边缘，并且每个壁与该成型基部的该第二端部形成小于或等于90度的第一二面角。磨料制品还包括不与该基部接触的研磨表面。该研磨表面包括多个尖点和多个小平面，该多个小平面接触可包含在几何平面内的凹陷特征。该凹陷特征的至少一部分设置成比尖点中的每个尖点更靠近该基部，并且每个尖点由三个或更多个包括该壁、该小平面或它们的组合的表面的交叉点形成，其中该表面中的至少一个表面为小平面。
各种实施方案提供了研磨工件的方法。该方法包括使结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与该工件的表面接触。该结构化磨料制品包括背衬，该背衬具有相对的第一主表面和第二主表面。磨料层，该磨料层设置在该第一主表面上并固定到该第一主表面。该磨料层包括成形磨料复合物。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地包括成型基部。该成型基部包括设置在该背衬上的第一端部、第二端部，以及连接该第一端部和该第二端部的多个侧壁。多个壁，该多个壁延伸远离成型基部的第二端部。相邻的壁共用公共边缘，并且每个壁与该成型基部的该第二端部形成小于或等于90度的第一二面角。磨料制品还包括不与该基部接触的研磨表面。该研磨表面包括多个尖点和多个小平面，该多个小平面接触可包含在几何平面内的凹陷特征。该凹陷特征的至少一部分设置成比该尖点中的每个尖点更靠近该基部，并且每个尖点由三个或更多个包括壁、小平面或它们的组合的表面的交叉点形成，其中该表面中的至少一个表面为小平面。
该方法还包括使该工件或该磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨该工件的该表面的至少一部分。
各种实施方案提供形成该结构化磨料制品的方法。该结构化磨料制品包括背衬，该背衬具有相对的第一主表面和第二主表面。磨料层，该磨料层设置在该第一主表面上并固定到该第一主表面。该磨料层包括成形磨料复合物。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒。该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地包括成型基部。该成型基部包括设置在该背衬上的第一端部、第二端部，以及连接该第一端部和该第二端部的多个侧壁。多个壁，该多个壁延伸远离成型基部的第二端部。相邻的壁共用公共边缘，并且每个壁与该成型基部的该第二端部形成小于或等于90度的第一二面角。磨料制品还包括不与该基部接触的研磨表面。该研磨表面包括多个尖点和多个小平面，该多个小平面接触可包含在几何平面内的凹陷特征。该凹陷特征的至少一部分设置成比该尖点中的每个尖点更靠近该基部，并且每个尖点由该壁中的两个壁和小平面中的至少一个的交叉点形成。该方法还包括将该成形磨料复合物设置在该背衬上。
本公开的各种实施方案提供优于其他结构化磨料制品的某些优点和使用它们的方法，其中至少一些是出乎意料的。例如，根据各种实施方案，与没有成型基部的对应的成形磨料复合物相比，成型基部可以帮助将成形磨料复合物保持在背衬上更长的时间。另外，根据各种实施方案，成型基部可以允许成形磨料复合物的高度比没有成型基部的对应的成形磨料复合物更高。另外，根据各种实施方案，包括成型基部的成形复合物的寿命比没有成型基部的对应的成形磨料复合物更长。另外，根据各种实施方案，在相邻的成型基部之间形成的成型通道可以有助于比由非成型基部形成的对应的通道更好地促进碎屑的流动。这可以有助于提高制品的性能，因为基本上防止了碎屑堵塞磨削表面。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记描述多个视图中的基本上相同的组件。具有不同字母后缀的相似附图标记表示基本上相似组件的不同示例。附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。
图1是根据本公开的示例性结构化磨料制品的示意性侧视图；
图2是根据本公开的示例性结构化磨料制品的示意性透视图；
图3A和图3B是根据本公开的示例性成形磨料复合物的透视图和平面图；
图4A至图4C是根据本公开的具有竖直壁的示例性成形磨料复合物的透视示意图；
图5是根据本公开的示例性成形磨料复合物的透视示意图，其中凹陷特征为点；
图6A和图6B是根据本公开的示例性成形磨料复合物的透视示意图，其中凹陷特征为多边形。
图7A和图7B是根据本公开的示例性成形磨料复合物的透视示意图，其中凹陷特征为线。
图8是根据本公开的模具的透视图。
图9示出了根据本公开的实施例1的未使用的盘。
图10示出了根据本公开的在擦磨3个斑点之后的实施例1的盘。
图11示出了根据本公开的在擦磨7个斑点之后的实施例1的盘。
图12示出了根据本公开的使用寿命结束后的实施例1的盘。
图13示出了根据本公开的擦磨后的比较例1的盘。
具体实施方式
现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，所公开的主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。
在整个文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一”、“一个”或“该”用于包括一个或多于一个。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。此外，表述“A和B中的至少一个”具有与“A、B，或者A和B”相同的含义。此外，还应当理解，本文所用且未另外定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。
在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单个操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。
如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。
如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。
现在参考图1，结构化磨料制品100包括背衬110，其具有相应的第一主表面115和第二主表面117。磨料层130接触并固定到第一主表面115。磨料层130包括多个成形磨料复合物135，每个成形磨料复合物135具有研磨表面150、成型基部105和壁160，该壁160由任选的成型通道139分离。每个研磨表面150独立地包括尖点165、小平面170和中心特征175。成形磨料复合物135包括分散在聚合物粘结剂138中的磨料颗粒137。任选的顶胶140设置在与背衬110相对的磨料层130上。任选的附接界面层145设置在第二主表面117上。虽然成型通道139可基本上没有如图1所示的磨料，但是它们也可以被磨料的层(诸如薄层)覆盖。
图2示出了结构化磨料制品200的一个实施方案的表面形貌。如图所示，结构化磨料制品200包括背衬210，其具有相应的第一主表面215和第二主表面217。磨料层230接触并固定到第一主表面215。磨料层230包括多个成形磨料复合物235，每个成形磨料复合物235具有研磨表面250、成型基部205和壁260，该壁260由任选的成型通道239分离。研磨表面250中的每个包括尖点265、小平面270和中心特征275。
如图所示，成形磨料复合物包括设置在背衬上的成型基部。虽然每个成形磨料复合物被示出为包括成型基部，但是在一些实施方案中，成形磨料复合物的一部分可没有成型基部。
如图所示，成型基部205在第一端部206和第二端部207之间延伸并且具有恒定的横截面形状。所示的成型基部205具有正方形横截面形状，但是在其他实施方案中，横截面形状可以对应于任何合适的多边形形状。例如，横截面形状可以是大致三角形、正方形、矩形、五边形或六边形。
虽然横截面形状是恒定的，但成型基部的横截面积从第一端部到第二端部是不同的。如图2所示，成型基部的第一端部的横截面积大于成型基部的第二端部的横截面积。如图所示，第一端部的横截面积比第二端部的横截面积大约1.25倍。在各种实施方案中，第一端部的横截面积可比第二端部的横截面积大约1.25倍至约5倍，或约1.5倍至2.5倍，或可比第二端部的横截面积大约1.25倍，或小于、等于或大于1.50倍、1.75倍、2.0倍、2.25倍、2.50倍、2.75倍、3倍、3.25倍、3.50倍、3.75倍、4倍、4.25倍、4.50倍、4.75倍或5.0倍。
如本文进一步所述，成型基部可以有助于改善成形磨料复合物的寿命，因为成型基部有助于将成形磨料复合物保持在背衬上。随着第一端部的横截面积增加，成形磨料复合物更牢固地固定到背衬。然而，较大的横截面积可导致成形磨料复合物彼此远离。因此，可根据期望的研磨制品的特性来选择成型基部的第一端部的横截面表面积。尽管图2示出了具有大致相同的横截面表面积的基部的所有第一端部，但是磨料制品有可能分布有成形磨料复合物，每个成形磨料复合物具有不同的横截面表面积。
基部的成型由侧壁208的轮廓产生。侧壁可以具有许多不同的轮廓。例如，侧壁可以具有弯曲轮廓。如图2所示，侧壁弯曲以形成圆角。在其他实施方案中，侧壁可以弯曲以形成半径。
另选地，侧壁可以具有锥形轮廓。侧壁可以相对于从基部延伸的成形磨料颗粒的壁以任何合适的角度成锥形。例如，侧壁可以相对于壁以一定角度成锥形，该角度范围从约91度至约179度，或从约135度至约160度，或小于、等于或大于95度、100度、105度、110度、115度、120度、125度、130度、135度、140度、145度、150度、155度、160度、165度、170度或175度。
成型基部可以占成形磨料复合物的总高度h的一部分。例如，成型基部可以占磨料复合物的高度的约5％至约50％，或约5％至约15％，或小于、等于或大于10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或45％。基部的高度决定成形复合磨料之间的通道的成型程度。也就是说，通道中的至少一些可以具有由成型基部产生的成型部分。通道还可以包括由从基部延伸的壁形成的直线部分。随着成型基部的高度增加，成型通道的深度增加。
如本文所述，成型基部可以有助于增加复合成形磨料的寿命。这是因为复合成形磨料利用成型基部可以更好地承受剪切力。这也允许磨料复合物比没有成型基部的对应的磨料复合物具有更高的长径比。成形磨料复合物的长径比是成形磨料复合物的长度与宽度之比。具体地，使用成形磨料复合物的最大长度和成形磨料复合物的最小横截面积来确定长径比。如图2所示，成形磨料复合物的长宽比大约为2:1。在其他实施方案中，该比的范围可以为约2:1至约10:1，或约3:1至约6:1，或可以小于、等于或大于3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1。
多个壁远离基部延伸。壁可包括平面部分和/或弯曲部分。例如，壁可为平面的。相邻的壁共用公共边缘。各个壁可为竖直的(例如，与基部形成90度的二面角)，或它们可向内倾斜，使得壁独立地与基部形成小于90度的二面角(例如，如在锥体的情况下)。
成形磨料复合物中的每个具有不与成型基部接触的研磨表面。研磨表面具有多个尖点、多个小平面和凹陷特征。
每个尖点由壁中的两个壁和小平面中的至少一个的交叉点形成。在一些实施方案中，每个尖点由两个壁和两个小平面的交叉点形成。通常，接触相邻尖点的小平面中的至少一些(例如，小平面中的全部)独立地限定在范围为120度至135度的第二二面角。该第二二面角可具有大于零度且小于180度的任何值，其范围为约90度至约150度或从约120度至约135度。尖点可与基部等距(例如，具有相同的高度)，或尖点中的至少一些可具有不同的高度。
小平面接触凹陷特征，使得尖点中的每个尖点比凹陷特征的至少一部分更远离基部设置。小平面可包括平面部分和/或弯曲部分。例如，小平面可为平面的。小平面可为相同的、不同的或它们的组合。在一些实施方案中，小平面和尖点的数量等于尖点的数量或为其两倍。
凹陷特征能够包含在几何平面内。例如，凹陷特征可为点、线或多边形。如果凹陷特征是线或多边形，则其可相对于基部倾斜，例如，如在尖点相对于基部具有不同高度的情况下。
小平面、尖点和凹陷特征可以满足本文中指定标准的任何方式布置。在图中，尖点显示为尖锐的点，并且边缘显示为尖锐的线；然而，可以设想，尖点和边缘(和其他特征)在某种程度上可为圆形的，无论是通过设计和/或作为制造的结果，前提是它们易于辨别。
成形磨料复合物的各种示例性实施方案示出在图3A至图3B中，单独示出了成形磨料颗粒235的型式。
现在参考图4A和图4B，现在参考图4A至图4C，成形磨料复合物335a、335b、335c分别具有成型基部305a、305b、305c；竖直壁360a、360b、360c；尖点365a、365b、365c；小平面370a、370b、370c；研磨表面380a、380b、380c；以及凹陷特征(点)375a、375b、375c。
现在参考图5，成形磨料复合物435具有成型基部405、四个向内倾斜的壁460、四个尖点465和接触凹陷特征(点)475的八个小平面470。二面角480由小平面470a、470b与相邻的尖点465a、465b接触形成。
现在参考图6A和图6B，成形磨料复合物535a、535b分别具有成型基部505a、505b；竖直壁560a、560b；尖点565a、565b；小平面570a、570b；研磨表面580a、580b；以及凹陷特征(多边形)575a、575b。
现在参考图7A和图7B，成形磨料复合物635a、635b分别具有基部605a、605b；倾斜壁660a、660b；尖点665a、665b；小平面670a、670b；研磨表面680a、680b；以及凹陷特征(线)675a,675b。
有用的背衬的示例包括薄膜、泡沫(开孔或闭孔)、纸、箔和织物。背衬可为，例如，包括热塑性聚合物的热塑性薄膜，其可以包含各种添加剂。合适的添加剂的示例包括着色剂、加工助剂、增强纤维、热稳定剂、UV稳定剂和抗氧化剂。可用的填料的示例包括粘土、碳酸钙、玻璃珠、滑石、粘土、云母、木屑和炭黑。背衬可以是复合膜，例如具有两个或更多个分立层的共挤薄膜。
适合的热塑性聚合物包括(例如)聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺(例如尼龙-6和尼龙-6,6)、聚酰亚胺、聚碳酸酯以及它们的组合物和共混物。背衬的平均厚度的范围可以是从至少约1密耳(25微米)至约100密耳(2500微米)，但也可以采用该范围以外的厚度。
结构化磨料层包括成形磨料复合物，每个成形磨料复合物均包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒。结构化磨料层可为连续或不连续的；例如，其可具有没有成形磨料复合物的区域。成形磨料复合物可以根据预先确定的图案或阵列布置在背衬上，但这不是必需的。成形磨料复合物可以具有基本上相同的形状和/或尺寸，或为各种形状和/或尺寸的磨料复合物的混合物。在一些示例中，结构化磨料层中的成形磨料复合物中的全部均具有相同的尺寸和形状，允许制造公差(例如，相对于一些成形磨料复合物的缺失部分或可能存在的多余材料)，尽管不同形状和尺寸也是允许的。
成形磨料复合物可以是“精确成形”的磨料复合物，但这不是必需的。这意味着成形磨料复合物由相对光滑的经表面处理的侧面所限定，所述侧面由界限清楚、具有明显端点长度的截然不同的边缘加以界定和接合，这些端点由不同侧面的交线所限定。术语“界定”和“边界”可以指每个复合物的裸露表面和边缘，所述裸露表面和边缘限定并定义了每个成形磨料复合物的实际三维形状。当在扫描电子显微镜下观察磨料制品的横截面时，可容易地看见和辨别这些边界。这些边界将一个精确成形的磨料复合物与其他精确成形的磨料复合物分开并区分，即使这些复合物在其基底处沿公共边相互邻接也不例外。相比之下，在没有精确形状的成形磨料复合物中，边界和边缘不是界限分明的(例如，在磨料复合物在其固化完成之前下陷的情况下)。
磨料层包括成形磨料复合物，其可以包括至少一些精确成形的磨料复合物，但这不是必需的。磨料复合物中的至少一些包括基部、壁和包括尖点和小平面的研磨表面。在一些实施方案中，小平面的数量是尖点的数量的两倍。在一些实施方案中，成形磨料复合物具有基本上相同的尺寸和形状，尽管它们可为不同的。各个成形磨料复合物的壁可具有相同的尺寸和/或形状，尽管它们可为不同的。各个成形磨料复合物的小平面可具有相同的尺寸和/或形状，尽管它们可为不同的。各个成形磨料复合物的尖点可具有相同的尺寸和/或形状，尽管它们可为不同的。各个成形磨料复合物的尖点可与基部等距，或它们可具有不同的高度。在一些实施方案中，它们可具有不同的尺寸和/或形状。
壁可为倾斜的，使得由任何给定壁和基部形成的二面角在约20度至90度的范围内，或在约80度至87度的范围内，或在约83度至85度的范围内，但也可使用其他角度。
同样地，接触相邻尖点的小平面可独立地限定在120度至135度，或125度至130度范围内的二面角，但也可使用其他角度。
在一些实施方案中，磨料层中的成形磨料复合物几乎完全包括(例如，除了由于制造缺陷而形成的形状之外)上述成形磨料复合物。
有利地，根据一些实施方案，如上构造的成形磨料复合物可形成为使得它们在初始使用一段时间后承载面积表现出最小的变化，同时提供足够的磨削点和边缘(尖点和小平面接合脊)，从而实现了足够程度的初始切割。虽然不受理论的束缚，但本发明人认为，相对较弱的尖点的侵蚀是期望的，因为它在研磨表面处暴露出矿物，该矿物将以其他方式被一层聚合物粘结剂覆盖，从而有助于初始切割性能。因此，如果成形磨料复合物具有平坦顶部，则期望初始切割差。
前述成形磨料复合物可与具有不同形状的磨料复合物组合。示例包括锥体(例如，三面锥体或四面锥体)、棱柱和杆。
成形磨料复合物可包括紧密排列的阵列；然而，目前发现，通过分离成形磨料复合物，有可能控制结构化磨料制品的承载面积。如本文所用，以百分比表示的术语“承载面积”是指所有成形磨料复合物的所有基部的组合面积除以背衬的第一表面的总面积。承载面积的范围可以在约30％至约100％，或约40％至约80％，或约50％至约70％内，但这不是必需的。例如，通过在各个成形磨料复合物之间，或在成形磨料复合物的紧密排列的阵列之间包括通道，可实现小于100％的承载面积。
对于精加工应用，成形磨料复合物的高度通常大于或等于1微米并且小于或等于20密耳(510微米)；例如，高度可小于15密耳(380微米)、10密耳(200微米)、5密耳(200微米)、2密耳(5微米)，乃至小于1密耳，但也可使用更大或更小的高度。
对于精加工应用，磨料层中的成形磨料复合物的面密度可以在这样的范围内：从每平方英寸至少1,000、10,000乃至至少20,000个成形磨料复合物(例如，每平方厘米至少150、1,500乃至7,800个成形磨料复合物)到最多(并且包括)每平方英寸50,000、70,000乃至多达100,000个成形磨料复合物(每平方厘米7,800、11,000乃至多达15,000个成形磨料复合物)，但也可使用密度更大或更小的成形磨料复合物。
磨料复合物内可以包括任何磨料颗粒。磨料颗粒可以具有至少为8，或甚至为9的莫氏硬度。这类磨料颗粒的示例包括氧化铝、熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、白色熔融氧化铝、热处理氧化铝、硅石、碳化硅、绿色碳化硅、氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铁、二氧化铈、立方氮化硼、石榴石、硅藻土、溶胶-凝胶衍生的磨料颗粒，以及它们的组合。
磨料颗粒可以具有小于或等于1500微米的平均粒度，但也可使用该范围以外的平均粒度。对于修理和精修应用，可用磨料颗粒尺寸可以包括在至少0.01微米、1微米、3微米乃至5微米到最多(并且包括)35微米、100微米、250微米、500微米乃至多达1500微米的范围内的平均颗粒尺寸。
磨料颗粒分散在聚合物粘结剂中，该聚合物粘结剂可为热塑性的和/或交联的。这通常通过将磨料颗粒分散在粘结剂前体中完成，通常是在合适的固化剂(例如光引发剂、热固化剂和/或催化剂)存在的情况下。可用于磨料复合物的合适的聚合物粘结剂的示例包括酚醛、氨基塑料、氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、氰酸酯、异氰脲酸酯、胶水以及它们的组合。
聚合物粘结剂可以通过交联(例如，至少部分固化和/或聚合)粘结剂前体来制备。在结构化磨料制品的制造期间，将聚合物粘结剂前体暴露于能量源，该能量源有助于引发粘结剂前体的聚合(其可以包括交联)。能量源的示例包括热能和辐射能，其中辐射能包括电子束能、紫外光和可见光。在采用电子束能量源的情况下，由于电子束本身产生自由基，因此并不总是需要固化剂。
经过此聚合反应过程之后，粘结剂前体被转化为凝固粘结剂。对于作为另外一种选择的热塑性粘结剂前体，在制备磨料制品的过程中需将热塑性粘结剂前体冷却到粘结剂前体凝固的程度。在粘结剂前体凝固之后，即会形成磨料复合物。
粘结剂前体中可包括两类主要的可聚合树脂：缩合可聚合树脂和加成可聚合树脂。由于加成可聚合树脂通过暴露在辐射能下容易进行固化，因而较为有利。加成聚合树脂可以例如通过阳离子机理或自由基机理进行聚合。根据所采用的能量源和粘结剂前体化学性质的不同，固化剂、引发剂或催化剂可用于帮助引发聚合反应。
合适的粘结剂前体的示例包括酚醛树脂、脲醛树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂(例如，(甲基)丙烯酸酯化聚氨酯、(甲基)丙烯酸酯化环氧树脂、烯键式不饱和自由基可聚合化合物、具有α,β-不饱和羰基侧基的氨基塑料衍生物、具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰脲酸酯衍生物、以及具有至少一个丙烯酸酯侧基的异氰酸酯衍生物)、乙烯基醚、环氧树脂，以及它们的混合物和组合。
酚醛树脂具有良好的热特性、可用性和相对较低的成本，而且易于处理。酚醛树脂可以包括可溶酚醛树酯和酚醛清漆。可溶酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比大于或等于1:1，或在1.5:1.0至3.0:1.0的范围内。线型酚醛树脂中甲醛与酚的摩尔比小于1:1。可商购获得的酚醛树脂的示例包括：以已知商品名“DUREZ”和“VARCUM”得自德克萨斯州达拉斯的奥克西化学公司(Occidental Chemicals Corp.of Dallas,Tex.)的酚醛树脂；以商品名“RESINOX”得自密苏里州圣路易斯的孟山都公司(Monsanto Co.of Saint Louis,Mo.)的酚醛树脂；以及以商品名“AEROFENE”和“AROTAP”得自俄亥俄州都柏林的亚什兰专用化学品公司(Ashland Specialty Chemical Co.of Dublin,Ohio)的酚醛树脂。
(甲基)丙烯酸酯化聚氨酯包括羟基封端的NCO扩链的聚酯或聚醚的二(甲基)丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯化聚氨酯的示例包括可以CMD6600、CMD 8400和CMD 8805得自新泽西州西帕特森的氰特工业公司(Cytec Industries,West Paterson,N.J)的那些。(甲基)丙烯酸酯化环氧树脂包括环氧树脂的二(甲基)丙烯酸酯，诸如双酚A环氧树脂的二丙烯酸酯。可商购获得的丙烯酸酯化环氧树脂的示例包括可以CMD 3500、CMD 3600和CMD 3700得自氰特工业公司(Cytec Industries)的那些。
烯键式不饱和自由基可聚合化合物包括含有碳原子、氢原子和氧原子以及任选氮和卤素的单体和聚合物化合物。氧原子或氮原子或两者通常存在于醚、酯、聚氨酯、酰胺和脲基中。烯键式不饱和自由基可聚合化合物可以具有低于约4,000克/摩尔的分子量，并且可以是由含有单个脂族羟基基团或多个脂族羟基基团的化合物与不饱和羧酸(诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸和马来酸等)反应制成的酯。(甲基)丙烯酸酯树脂的代表性示例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯苯乙烯、二乙烯基苯、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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇甲基丙烯酸酯、四丙烯酸季戊四醇酯和季戊四醇四硬脂酸酯。其他烯键式不饱和树脂包括单烯丙基、聚烯丙基和聚甲基烯丙基酯和羧酸的酰胺，例如二烯丙基邻苯二甲酸酯、二烯丙基己二酸酯和N,N-二烯丙基己二酰二胺。而其他含氮化合物包括三(2-丙烯酰-氧乙基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(2-甲基丙烯酰氧乙基)均三嗪、丙烯酰胺、正-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、正-乙烯基吡咯烷酮和正-乙烯基哌啶酮。
可用的氨基塑料树脂的每个分子或每个低聚物具有至少一个α,β-不饱和羰基侧基基团。这些不饱和的羰基基团可以是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或丙烯酰胺型基团。此类材料的示例包括N-羟甲基丙烯酰胺、N,N'-氧基二亚甲基双丙烯酰胺、邻位丙烯酰胺甲基化苯酚及对位丙烯酰胺甲基化苯酚、丙烯酰胺甲基化线型酚醛树脂、以及它们的组合。
环氧树脂具有一个或多个环氧基基团，并且可以通过环氧基基团的开环反应聚合。此类环氧树脂包括单体环氧树脂和低聚环氧树脂。可用的环氧树脂的示例包括2,2-双[4-(2,3-环氧丙氧基)-苯丙烷](双酚的二缩水甘油醚)和可以EPON 828、EPON 1004和EPON1001F从德克萨斯州休斯顿的壳牌化学公司(Shell Chemical Co.of Houston,Tex.)获得的材料；以及以DER-331、DER-332和DER-334得自密歇根州米德兰的陶氏化学公司(DowChemical Co.of Midland,Mich))的材料。其它合适的环氧树脂包括以商品名DEN-431和DEN-428从陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)商购获得的苯酚甲醛酚醛清漆的缩水甘油醚。
环氧树脂可通过添加合适阳离子固化剂的阳离子机理来聚合。阳离子固化剂产生酸源以引发环氧树脂的聚合。这些阳离子固化剂可包括具有鎓阳离子的盐和包含金属或准金属的络合物阴离子的卤素。还可使用用于环氧树脂和酚醛树脂的其他固化剂(例如，胺硬化剂和胍)。
为了促成上述粘结剂和磨料颗粒之间的联接桥，可在磨料颗粒和粘结剂前体的浆料中加入硅烷偶联剂，添加量在重量的约0.01％至5％之间、或在重量的约0.01％至3％之间、或在重量的约0.01％至1％之间，但也可使用例如根据磨料颗粒尺寸确定的其他数量。合适的硅烷偶联剂的示例包括例如甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3,4-环氧环己基甲基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三甲氧基硅烷(例如，分别以商品名A-174、A-151、A-172、A-186、A-187和A-189购自康涅狄格州格林威治的维特克公司(Witco Corp.of Greenwich,Conn.))、烯丙基三乙氧基硅烷、二烯丙基二氯硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷和间、对-苯乙烯基乙基三甲氧基硅烷(例如，分别以商品名A0564、D4050、D6205和S1588从宾夕法尼亚州布里斯托尔的联合化学工业公司(United Chemical Industries of Bristol,Pa.)商购获得)、二甲基二乙氧基硅烷、二羟基二苯基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷醇、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三乙氧硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、乙基三乙氧基硅烷、戊基三乙氧基硅烷、乙基三氯硅烷、戊基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二乙氧基硅烷，以及它们的混合物。
粘结剂前体可任选地包含添加剂，诸如着色剂、助磨剂、填料、润湿剂、分散剂、光稳定剂，以及抗氧化剂。
图8示出了模具700。模具可用于形成成形磨料复合物。如图所示，模具是成形磨料复合物的阴印模。模具包括扩口基部702，其最终形成成型基部。磨料颗粒和聚合物粘结剂可以分发在模具中以形成成形磨料复合物。
可经由粘结剂前体任选地包括在磨料层中的助磨剂包括多种不同的材料，包括有机化合物和无机化合物。有效用作助磨剂的化合物样品包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属和金属合金。有效用作助磨剂的特定蜡具体但非排他性地包括卤代蜡四氯萘和五氯萘。其它有效的助磨剂包括卤化热塑性塑料、磺化热塑性塑料、蜡、卤化蜡、磺化蜡以及它们的混合物。其它有效用作助磨剂的有机材料具体但非排他性地包括聚氯乙烯和聚偏二氯乙烯。通常有效用作助磨剂的卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾和氯化镁。用作助磨剂的卤化物盐可以具有小于100mm的平均颗粒尺寸，优选小于25mm的颗粒。通常有效用作助磨剂的金属的示例包括锑、铋、镉、钴、铁、铅、锡和钛。其它常常使用的助磨剂包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。也可以使用这些助磨剂的组合。
如果存在的话，任选的顶胶设置在磨料层的至少一部分上。例如，顶胶可仅设置在成形磨料复合物上(例如，在它们的研磨表面上)，尽管其也可设置在通道上。顶胶的示例包括一种或多种化合物，其选自由以下项构成的组：次级助磨剂诸如碱金属四氟硼酸盐、脂肪酸金属盐(例如，硬脂酸锌或硬脂酸钙)、磷酸酯盐(例如，磷酸二氢钾)、磷酸酯、脲醛树脂，矿物油，交联硅烷，交联硅氧烷和/或含氟化合物；纤维材料；抗静电剂；润滑剂；表面活性剂；颜料；染料；偶联剂；增塑剂：防填塞剂；剥离剂；悬浮剂；流变改性剂；固化剂；以及它们的混合物。次级助磨剂可选自由以下项构成的组：氯化钠、六氟化铝钾、六氟化铝钠、六氟化铝铵、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁及它们的混合物。在一些实施方案中，一种或多种脂肪酸金属盐(例如硬脂酸锌)可有用地包括在顶胶中。
结构化磨料制品可任选地包括附接界面层，诸如例如钩状薄膜、环状织物或压敏粘合剂，其在使用期间将结构化磨料制品附连到工具或支撑垫。
可用的压敏粘合剂(PSA)包括例如热熔PSA、基于溶剂的PSA和基于胶乳的PSA。压敏粘合剂可广泛地从例如明尼苏达州、圣保罗的3M公司(3M Company of Saint Paul,Minn)商购获得。PSA层(如果存在的话)可通过任何合适的技术(包括例如喷涂刮刀涂布和挤出涂布)涂布到背衬上。在一些实施方案中，剥离衬垫可设置在压敏层上以在使用前保护压敏层。剥离衬垫的示例包括聚烯烃薄膜和硅化纸。
通过以下步骤可制备根据本公开的结构化磨料制品：形成磨料颗粒和上述粘结剂树脂的可固化或可聚合前体(例如，粘结剂前体)的浆料，将该浆料与背衬(或任选的粘合剂层(如果存在的话))接触，并且以某种方式(例如，通过暴露在能量源中)至少部分地固化粘结剂前体，使得所得的结构化磨料制品具有附连到背衬上的多种成形磨料复合物。能量源的示例包括热能和辐射能(包括电子束能、紫外光和可见光)。
在一个实施方案中，可将粘结剂前体内的磨料颗粒浆料直接涂布在其中具有精确成型腔体的生产工具上，并且使其与背衬(或任选的粘合剂层(如存在))接触，或涂布到背衬上，并且使其与生产工具接触。在该实施方案中，当浆料在生产工具腔体内时，它然后会固化(例如，至少部分地固化)。
生产工具可以是带状物、薄片、连续的薄片或幅材、涂布辊(如轮转凹版辊)、安装在涂布辊上的套管或模具。制造工具可以由金属(例如，镍)、金属合金、或塑料构成。金属生产工具可以采用任何常规的技术进行加工，诸如(例如)雕刻、抛光、电铸或金刚石车削。热塑性模具可以由金属母模复制而成。母模工具将具有生产工具所需的反向图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。母模工具可由金属(例如，镍)经金刚石车削而成。热塑性薄片材料可任选地与母模工具一起加热，使得通过将二者压在一起，在热塑性材料上压印出母模工具的图案。也可以将热塑性材料挤出或浇注到母模工具上，然后再挤压。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。热塑性生产工具材料的示例包括聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯以及它们的组合。如果使用热塑性生产工具，则应当小心，不要产生可以导致热塑性生产工具变形的过度热量。
生产工具还可以包括脱模涂层，以使得磨料制品更容易从生产工具上脱离。用于金属工具的这类剥离涂层的示例包括硬质碳化物、氮化物或硼化物涂层。用于热塑性工具的剥离涂层的示例包括有机硅和含氟化合物涂层。
在另一个实施方案中，可以通过图案化的方式(例如，通过丝网印刷或凹版印刷)将含有粘结剂前体和磨料颗粒的浆料沉积在背衬上，并且部分地聚合，以使得至少所涂布的浆料的表面呈塑性但不流动。然后，在部分聚合的浆料制剂上压印出图案，随后对其进行进一步的固化(例如，通过暴露在能量源中)以形成附连到背衬上的多种成形磨料复合物。在该实施方案中，当磨料层附连到背衬上之后，此时所得的结构化磨料制品(无论为片状还是盘状)具有压印在其中的成形特征，从而使得背衬和结构化磨料层都具有叠加的压印特征。可以通过任何适合的方法完成压印，包括(例如)根据所采用的压印条件，对具有期望图案(或其反相图案)的压花模具施加加热和/或挤压(例如，通过压印)。压花模具可包括(例如)板或辊。压印特征的横截面尺寸可以至少比成形磨料复合物的平均尺寸大一个数量级，例如，至少大10倍、100倍或甚至至少1000倍。
根据本公开的结构化磨料制品可固定到支承结构，诸如例如固定到工具(诸如例如随机轨道砂光机)上的支撑垫。任选的附接界面层可为例如粘合剂(例如，压敏粘合剂)层、双面胶带、用于钩环附件的套环织物(例如，用于与其上固定有钩状结构的支载垫或支撑垫配合使用)、用于钩环附件的钩状结构(例如，用于与其上固定有套环织物的支载垫或支撑垫配合使用)或互相啮合的附连中间层(例如，蘑菇状互锁扣件，其被设计用于与支载垫或支撑垫上的蘑菇状互锁扣件相啮合)。同样地，背衬的第二主表面可具有多个从其上凸起的一体形成的钩。这些钩将会使结构化磨料制品和其上附连有套环织物的支撑垫之间形成接合。
根据本公开的结构化磨料制品可以任何形式(例如，作为片材、带或盘)提供，并且可具有任何整体尺寸。压印的结构化磨盘可具有任何直径，但其直径可在0.5厘米至15.2厘米的范围内。结构化磨料制品可在其中具有狭槽或狭缝，并且可在其他方面设置有穿孔。
根据本公开的结构化磨料制品通常可用于研磨工件，尤其是那些其上具有硬化聚合物层的工件。为了研磨工件，磨料层的至少一部分与工件接触。一旦接触，磨料层或工件就相对于另一个移动，以研磨工件。工件可包括任何材料并且可具有任何形式。这些材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、涂漆表面、塑料、聚合物涂层、石材、多晶硅、木材、大理石以及它们的组合。工件的示例包括模制和/或成形制品(例如，光学透镜、汽车车身板、船体、台面和水槽)、晶片、片材和块状体。
在研磨操作期间，润滑流体可与结构化磨料制品一起使用。示例包括油，水和水中的表面活性剂溶液(例如，水中的阴离子或非离子表面活性剂溶液)。
使用本公开的结构化磨料制品的原因有很多，包括以下非限制性原因。根据各种实施方案，成型基部可以改善磨料复合物在背衬中的保持力。即，当剪切力施加到磨料复合物时，成型基部能够通过基部分散载荷。这最终可以有助于防止成形磨料复合物在操作期间从背衬脱落。如果成形磨料复合物从背衬中撕出，那么该制品可能会损坏其正在研磨的表面。
根据各种实施方案，使用结构化磨料制品的另一个原因是，成型基部可以允许成形磨料复合物的高度大于不包括成型基部的成形磨料复合物的高度。成型基部可以通过更好地将载荷分散通过成型基部来帮助将磨料复合物保持在粘结剂上。因此，原本在没有成型基部的情况下可更容易发生故障的较高的成形磨料复合物被更可靠地设置在具有成型基部的背衬上。
根据各种实施方案，具有较高的成形磨料复合物的益处在于改善了磨料制品的总体研磨寿命。这是因为较高的成形磨料复合物比相对较短的成形磨料复合物需要更多的时间来磨损。因此，与包括不具有成型基部的对应的成形磨料复合物的制品相比，制品的整体寿命得到改善。
根据各种实施方案，包括成型基部的另一个优点是，磨料复合颗粒之间的通道具有与基部匹配的轮廓。通道的形状可以帮助促进包括研磨材料的碎屑流出磨料制品。例如，在其中磨料制品用于抛光油漆的应用中，脱落的油漆碎屑将进入通道。重要的是移除油漆碎屑以便防止干扰复合磨料颗粒。然而，成形通道可以帮助促进油漆碎屑的流动。这是因为成形通道漏掉了碎屑。也就是说，与不促进流动的直壁通道相反，成形通道实际上促进流动。
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。
实施例
通过参考以举例说明的方式提供的以下实施例，可更好地理解各种实施方案。本发明不限于本文给出的实施例。
除非另有说明，否则实施例以及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自精细化学品供应商诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)，或者可通过已知的方法合成。
实施例中使用的材料和试剂的缩写在表1中列出。
表1
实施例1
一种聚丙烯工具，其具有凹槽，以提供具有5.8密耳(0.1472mm)间距的成形磨料复合物阵列(通常成形为图3A和图3B中所示的精确成形的磨料复合物)。每个成形的腔体开口(对应于基部)为4.0密耳×4.0密耳(0.1027mm×0.1027mm)，并且每个壁以82度角上升至基部上方3.3密耳(0.0831mm)的高度。每个成形磨料复合物的顶面具有两个正交的V形切口，该两个正交的V形切口以直角从顶角到顶角贯穿顶面(在磨料复合物中提供侧尖点)居中设置，每个切口深0.75密耳(0.019mm)并且在110度处起皱。特征中的每个还具有成型基部，其设置为半径为1密耳(25微米)的圆角。
通过依次组合12.3份SR351、8.1份SR339、0.55份DSP、1.50份A174、0.80份PI、6.0份OX50、70.4份WA3000和0.25份TER，并用高剪切搅拌器来制备磨料浆料。将磨料浆料(使用油灰刀)涂布到聚丙烯工具的腔体中，以获得约1.1g/24in2(71g/m2)的涂层重量。使填充的工具与具有EAA底漆涂层的3密耳聚酯薄膜背衬接触，并通过来自以120瓦特/cm操作的两个D灯泡(马里兰州盖瑟斯堡的Fusion Systems公司(FusionSystems，Gaithersburg，Maryland))的紫外线照射。从组合物中移除聚丙烯工具，得到结构化磨料制品。将压敏粘合剂(PSA)附接层层压到背衬，从层压材料上切下1.25英寸(3.175cm)直径的磨盘用于测试。
使用KEYENCE VHX-1000数字显微镜在400倍放大率下检查来自实施例1的测试盘。图9、图10、图11和图12分别示出了未使用的盘、3次擦磨后的盘、7次擦磨后的盘和有效性结束的盘。圆盘以不断擦磨的受控的方式磨损，直到结构停止擦磨表面。
比较例A
重复实施例1中大致描述的过程，不同之处在于聚丙烯工具上的特征中的每个都没有成型基部。从层压材料上切下1.25英寸(3.175厘米)直径的磨盘用于测试。
在如图13所示的测试中完全耗尽盘之前，许多结构被破坏。
尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本发明已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。
附加实施方案
本发明提供了以下示例性实施方案，其编号不应当被解释为指定重要程度：
实施方案1提供了一种结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括：
背衬，该背衬具有相对的第一主表面和第二主表面；和
磨料层，该磨料层设置在该第一主表面上并固定到该第一主表面，其中该磨料层包括成形磨料复合物，其中该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物包括分散在聚合物粘合剂中的磨料颗粒，并且其中该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地包括：
成型基部，该成型基部包括：
第一端部，所述第一端部设置在该背衬上；
第二端部；和
多个侧壁，该多个侧壁连接该第一端部和该第二端部；
多个壁，该多个壁延伸远离该成型基部的该第二端部，其中相邻的壁共用公共边缘，其中每个壁与该成型基部的该第二端部形成小于或等于90度的第一二面角；和
研磨表面，该研磨表面不与该成型基部接触，其中该研磨表面包括：
多个尖点；和
多个小平面，该多个小平面接触可包含在几何平面内的凹陷特征，其中该凹陷特征的至少一部分设置成比该尖点中的每个尖点更靠近该成型基部，并且其中每个尖点由三个或更多个包括该壁、该小平面或它们的组合的表面的交叉点形成，其中该表面中的至少一个表面是小平面。
实施方案2提供了根据实施方案1所述的结构化磨料制品，其中该成型基部的该第一端部的横截面积大于该成型基部的该第二端部的横截面积。
实施方案3提供了根据实施方案1或2中任一项所述的结构化磨料制品，其中该第一端部的该横截面积是该第二端部的该横截面积的约1.25倍至约5倍。
实施方案4提供了根据实施方案2或3中任一项所述的结构化磨料制品，其中该第一端部的该横截面积是该第二端部的该横截面积的约1.25倍至约2倍。
实施方案5提供了根据实施方案1至4中任一项所述的结构化磨料制品，其中成型基部在该第一端部和该第二端部之间具有恒定的横截面形状。
实施方案6提供了根据实施方案1至5中任一项所述的结构化磨料制品，其中该侧壁具有弯曲轮廓。
实施方案7提供了根据实施方案6所述的结构化磨料制品，其中该侧壁弯曲以形成半径。
实施方案8提供了根据实施方案6所述的结构化磨料制品，其中该侧壁弯曲以形成圆角。
实施方案9提供了根据实施方案1至8中任一项所述的结构化磨料制品，其中该侧壁具有锥形轮廓。
实施方案10提供了根据实施方案9所述的结构化磨料制品，其中该侧壁相对于该壁以约91度至约179度的角度成锥形。
实施方案11提供了根据实施方案9所述的结构化磨料制品，其中该侧壁相对于该壁以约135度至约160度的角度成锥形。
实施方案12提供了根据实施方案1至11中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成型基部为该成形磨料复合物的高度的约5％至约50％。
实施方案13提供了根据实施方案1至12中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成型基部为该成形磨料复合物的高度的约5％至约15％。
实施方案14提供了根据实施方案1至13中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物的长宽比范围为约2:1至约10:1。
实施方案15提供了根据实施方案1至14中任一项所述的结构化磨料制品，其中与经受相同剪切力的没有成型基部的对应的成形磨料复合物相比，经受剪切力的该成形磨料复合物在该背衬上更牢固。
实施方案16提供了根据实施方案1至15中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物在研磨条件下的寿命长于在该相同研磨条件下没有该成型基部的对应的成形磨料复合物的寿命。
实施方案17提供了根据实施方案1至16中任一项所述的结构化磨料制品，其中相邻的成形磨料复合物的该第一端部彼此接触。
实施方案18提供了根据实施方案1至17中任一项所述的结构化磨料制品，其中相邻的成形磨料复合物的该第一端部彼此不接触。
实施方案19提供了根据实施方案1至18中任一项所述的结构化磨料制品，其中该第一二面角为约80度至约85度。
实施方案20提供了根据实施方案1至19中任一项所述的结构化磨料制品，其中该尖点中的每个尖点与该成型基部的该第二端部基本等距。
实施方案21提供了根据实施方案1至20中任一项所述的结构化磨料制品，其中该凹陷特征为多边形。
实施方案22提供了根据实施方案1至21中任一项所述的结构化磨料制品，其中该凹陷特征为线。
实施方案23提供了根据实施方案1至22中任一项所述的结构化磨料制品，其中该凹陷特征为点。
实施方案24提供了根据实施方案1至23中任一项所述的结构化磨料制品，其中该凹陷特征的最低点高于该成形磨料复合物的高度的一半。
实施方案25提供了根据实施方案1至24中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地具有3个、4个或6个壁。
实施方案26提供了根据实施方案1至25中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物具有4个壁。
实施方案27提供了根据实施方案5至26中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成型基部的该第一端部的该横截面形状基本上为正方形。
实施方案28提供了根据实施方案1至27中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物彼此不接触。
实施方案29提供了根据实施方案1至28中任一项所述的结构化磨料制品，其中成形磨料复合物由延伸贯穿背衬的该第一主表面的多个成型通道分离。
实施方案30提供了根据实施方案1至29中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物共同包括紧密堆积的阵列。
实施方案31提供了根据实施方案1至30中任一项所述的结构化磨料制品，其中与相邻尖点接触的该小平面中的至少一些小平面独立地限定范围为约120度至约135度的第二二面角。
实施方案32提供了根据实施方案1至31中任一项所述的结构化磨料制品，其中该成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物具有基本相同的尺寸和形状。
实施方案33提供了根据实施方案1至32中任一项所述的结构化磨料制品，该结构化磨料制品还包括设置在该磨料层上的顶胶。
实施方案34提供根据实施方案1至33中任一项所述的结构化磨料制品，其中：
成型基部的该侧壁的高度为约30密耳至约60密耳，并且该壁的高度为约40密耳至约100密耳；
接触相邻尖点的小平面独立地限定约120度至约135度的二面角；
该壁独立地与该成型基部形成约78度至约90度的相应的二面角；
该成形磨料复合物由延伸贯穿背衬的该第一主表面的多个通道分离，其中该通道的宽度在约10密耳至约80密耳的范围内；以及
该成形磨料复合物具有这样的高度，其中该凹陷特征的最低点的高度在该成形磨料复合物的该高度的约40％至约80％的范围内。
实施方案35提供了根据实施方案34的结构化磨料制品，其中该通道独立地具有由相邻的成型基部形成的弯曲轮廓。
实施方案36提供了根据实施方案34或35中任一项所述的结构化磨料制品，其中该侧壁弯曲以形成圆角。
实施方案37提供根据实施方案34至36中任一项所述的结构化磨料制品，其中该通道独立地具有由相邻的成型基部形成的锥形轮廓。
实施方案38提供了一种研磨工件的方法，该方法包括：
使根据实施方案1至37中任一项所述的结构化磨料制品的磨料层的至少一部分与该工件的表面接触；以及
使该工件或该磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨该工件的表面的至少一部分。
实施方案39提供了一种形成根据实施方案1至38中任一项所述的结构化磨料制品的方法，该方法包括：
将该成形磨料复合物设置在该背衬上。
实施方案40提供了根据实施方案39所述的方法，还包括：
形成该成形磨料复合物。
实施方案41提供了根据实施方案39或40中任一项所述的方法，其中形成成形磨料复合物包括：
使该磨料颗粒和该聚合物粘结剂与模具接触。
实施方案42提供了根据实施方案41所述的方法，其中模具包括这样的轮廓，该轮廓为形成于其中的成形磨料复合物的阴印模。

Claims (42)

1.一种结构化磨料制品，所述结构化磨料制品包括：
背衬，所述背衬具有相对的第一主表面和第二主表面；和
磨料层，所述磨料层设置在所述第一主表面上并固定到所述第一主表面，其中所述磨料层包括成形磨料复合物，其中所述成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物包括分散在聚合物粘结剂中的磨料颗粒，并且其中所述成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地包括：
成型基部，所述成型基部包括：
第一端部，所述第一端部设置在所述背衬上；
第二端部；和
多个侧壁，所述多个侧壁连接所述第一端部和所述第二端部；
多个壁，所述多个壁延伸远离所述成型基部的所述第二端部，其中相邻的壁共用公共边缘，其中每个壁与所述成型基部的所述第二端部形成小于或等于90度的第一二面角；和
研磨表面，所述研磨表面不与所述成型基部接触，其中所述研磨表面包括：
多个尖点；和
多个小平面，所述多个小平面接触可包含在几何平面内的凹陷特征，其中所述凹陷特征的至少一部分设置成比所述尖点中的每个尖点更靠近所述成型基部，并且其中每个尖点由三个或更多个包括所述壁、所述小平面或它们的组合的表面的交叉点形成，其中所述表面中的至少一个表面是小平面。
2.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成型基部的所述第一端部的横截面积大于所述成型基部的所述第二端部的横截面积。
3.根据权利要求2所述的结构化磨料制品，其中所述第一端部的所述横截面积是所述第二端部的所述横截面积的约1.25倍至约5倍。
4.根据权利要求2所述的结构化磨料制品，其中所述第一端部的所述横截面积是所述第二端部的所述横截面积的约1.25倍至约2倍。
5.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成型基部在所述第一端部和所述第二端部之间具有恒定的横截面形状。
6.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁具有弯曲轮廓。
7.根据权利要求6所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁弯曲以形成半径。
8.根据权利要求6所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁弯曲以形成圆角。
9.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁具有锥形轮廓。
10.根据权利要求9所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁相对于所述壁以约91度至约179度的角度成锥形。
11.根据权利要求9所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁相对于所述壁以约135度至约160度的角度成锥形。
12.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成型基部为所述成形磨料复合物的高度的约5％至约50％。
13.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成型基部为所述成形磨料复合物的高度的约5％至约15％。
14.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物的长宽比范围为约2:1至约10:1。
15.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中与经受相同剪切力的没有成型基部的对应的成形磨料复合物相比，经受剪切力的所述成形磨料复合物在所述背衬上更牢固。
16.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物在研磨条件下的寿命长于在所述相同研磨条件下没有所述成型基部的对应的成形磨料复合物的寿命。
17.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中相邻的成形磨料复合物的所述第一端部彼此接触。
18.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中相邻的成形磨料复合物的所述第一端部彼此不接触。
19.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述第一二面角为约80度至约85度。
20.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述尖点中的每个尖点与所述成型基部的所述第二端部基本等距。
21.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述凹陷特征为多边形。
22.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述凹陷特征为线。
23.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述凹陷特征为点。
24.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述凹陷特征的最低点高于所述成形磨料复合物的高度的一半。
25.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物独立地具有3个、4个或6个壁。
26.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物具有4个壁。
27.根据权利要求5所述的结构化磨料制品，其中所述成型基部的所述第一端部的所述横截面形状基本上为正方形。
28.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物彼此不接触。
29.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物由延伸贯穿所述背衬的所述第一主表面的多个成型通道分离。
30.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物共同包括紧密堆积的阵列。
31.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中与相邻尖点接触的所述小平面中的至少一些小平面独立地限定范围为约120度至约135度的第二二面角。
32.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述成形磨料复合物中的每个成形磨料复合物具有基本相同的尺寸和形状。
33.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，所述结构化磨料制品还包括设置在所述磨料层上的顶胶。
34.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中：
所述成型基部的所述侧壁的高度为约30密耳至约60密耳，并且所述壁的高度为约40密耳至约100密耳；
接触相邻尖点的小平面独立地限定约120度至约135度的二面角；
所述壁独立地与所述成型基部形成约78度至约90度的相应的二面角；
所述成形磨料复合物由延伸贯穿所述背衬的所述第一主表面的多个通道分离，其中所述通道的宽度在约10密耳至约80密耳的范围内；以及
所述成形磨料复合物具有这样的高度，其中所述凹陷特征的最低点的高度在所述成形磨料复合物的所述高度的约40％至约80％的范围内。
35.根据权利要求34所述的结构化磨料制品，其中所述通道独立地具有由相邻的成型基部形成的弯曲轮廓。
36.根据权利要求35所述的结构化磨料制品，其中所述侧壁弯曲以形成圆角。
37.根据权利要求34所述的结构化磨料制品，其中所述通道独立地具有由相邻的成型基部形成的锥形轮廓。
38.一种研磨工件的方法，所述方法包括：
使权利要求1所述的结构化磨料制品的所述磨料层的至少一部分与所述工件的表面接触；以及
使所述工件或所述磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨所述工件的所述表面的至少一部分。
39.一种形成权利要求1所述的结构化磨料制品的方法，所述方法包括：
将所述成形磨料复合物设置在所述背衬上。
40.根据权利要求39所述的方法，还包括：
形成所述成形磨料复合物。
41.根据权利要求40所述的方法，其中形成所述成形磨料复合物包括：
使所述磨料颗粒和所述聚合物粘结剂与模具接触。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述模具包括这样的轮廓，所述轮廓为形成于其中的所述成形磨料复合物的阴印模。
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