CN110087832A - 磨料制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的各种实施方案涉及磨料制品。该磨料制品包括第一主表面和相对的第二主表面。每个主表面接触周向侧表面。中心轴线延伸穿过所述第一主表面和所述第二主表面。根据第一预定图案将第一磨料颗粒层分散在该磨料制品内。此外，第二磨料颗粒层与该第一磨料颗粒层间隔开，并且根据第二预定图案分散在该磨料制品内。粘结剂材料将该第一磨料颗粒层和该第二磨料颗粒层保持在该磨料制品中。该粘结剂材料的一部分位于该第一磨料颗粒层和该第二磨料颗粒层之间。该粘结剂材料的该部分基本上是连续的。

Description

磨料制品及其制备方法

背景技术

粘结磨料制品具有经由粘结介质而粘结在一起的磨料颗粒。粘结介质可以是有机树脂或无机材料诸如陶瓷、玻璃(即玻璃质粘结剂)，或金属。粘结研磨制品的例子包括石头、磨刀石和研磨轮诸如例如砂轮和切割轮。

砂轮可具有各种形状并且可例如由固定安装的电机诸如，例如台式研磨机或手动操作式便携式研磨机驱动。手动操作式便携研磨机可相对于工件表面以微小的角度固定，并且可用于将例如焊道、飞翅、浇口和冒口从铸件磨掉。

发明内容

所公开的各种实施方案涉及磨料制品。磨料制品包括第一主表面和相对的第二主表面。每个主表面与周向侧表面接触。中心轴线，该中心轴线延伸穿过第一主表面和第二主表面。第一磨料颗粒层，该第一磨料颗粒层根据第一预定图案分散在磨料制品内。第二磨料颗粒层，该第二磨料颗粒层与第一磨料颗粒层间隔开，并且根据第二预定图案分散在磨料制品内。粘结剂材料，该粘结剂材料将第一磨料颗粒层和第二磨料颗粒层保持在磨料制品中。粘结剂材料的一部分位于第一磨料颗粒层和第二磨料颗粒层之间。粘结剂材料的该部分基本上是连续的。

根据本公开的各种实施方案，使用磨料制品的方法包括使表面和磨料制品接触。该方法还包括使磨料制品相对于表面移动以研磨或切割表面。

根据本公开的另一个实施方案，一种用于形成磨料颗粒层的设备，该设备包括外壳，该外壳由第一设备主表面、相对的第二设备和连接第一设备主表面和第二设备主表面的周向表面。第一设备主表面包括多个孔，每个孔适于接收磨料颗粒。

根据本公开的其它实施方案，一种形成磨料制品的方法，该方法包括将第一多个磨料颗粒保持在设备的多个孔的第一部分内。该设备包括由第一设备主表面、相对的第二设备和连接第一设备主表面和第二设备主表面的周向表面形成的外壳。第一设备主表面包括多个孔，每个孔适于接收磨料颗粒。该设备定位在模具内。第一多个磨料颗粒被释放到模具中。粘结剂材料沉积在模具中。加热模具以生产磨料制品。

存在与本公开的磨料制品相关联的若干优点，其中至少一些是意料不到的。根据本公开的一些实施方案，磨料颗粒层可在磨料制品中形成以具有预定图案。根据一些实施方案，磨料颗粒的预定图案可通过将它们直接放置到模具中而形成，而不必将磨料颗粒附着或保持在单独的预制件或层诸如稀松布上，其被结合到磨料制品中。根据一些实施方案，可形成具有超出单个图案化层的许多图案化层的磨料制品，而不需要稀松布。根据一些实施方案，与没有预定图案中的磨料颗粒的对应磨料制品相比，磨料颗粒的预定图案可导致制品由于磨料颗粒的排布结构而具有增加的切割速率。根据一些实施方案，与没有预定图案中的磨料颗粒的对应磨料制品相比，磨料颗粒的排布结构可以优化的图案布置，从而导致更长的寿命。另外，在一些实施方案中，磨料颗粒在二维(2D)和三维(3D)平面中的更均匀分布导致更少的磨料颗粒用于优选性能，这可导致形成磨料制品的成本降低。根据一些实施方案，树脂或粘结剂涂覆的磨料颗粒可以预定图案布置。

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是中心凹陷的砂轮的透视图。

图2是沿图1的线2-2截取的磨料制品的剖视图。

图3是具有根据预定图案分散的磨料颗粒的磨料制品的平面图。

图4是具有根据预定图案分散的磨料颗粒的另一种磨料制品的平面图。

图5是具有根据预定图案分散的磨料颗粒的另一种磨料制品的平面图。

图6是具有根据预定图案分散的磨料颗粒的另一种磨料制品的平面图。

图7A是具有三角形基部的成形磨料颗粒的平面图。

图7B是沿4B-4B线截取的图4A的成形磨料颗粒的剖视图。

图7C-7F是具有四面体形状的各种成形磨料颗粒的透视图。

图7G是具有圆柱形状的成形磨料颗粒的透视图。

图7H是具有可变横截面积的成形磨料颗粒的透视图。

图7I是具有细长形状的成形磨料颗粒的透视图。

图7J是具有细长形状的另一种成形磨料颗粒的透视图。

图8是磨料制品的剖视图。

图9是用于形成磨料颗粒层的设备的透视图。

图10是用于形成磨料颗粒层的设备的透视剖视图。

图11是用于形成磨料颗粒层的设备的另一个透视图。

图12是用于形成磨料颗粒层的设备的另一个透视剖视图。

图13是示出了其中磨料颗粒与设备的第一主表面接触的设备的透视图。

图14是示出保持在设备的孔中的磨料颗粒的透视图。

图15是示出定位在模具内的设备的透视图。

图16是示出沉积在模具内的磨料颗粒的透视图。

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，示例性主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。

在该文档中，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”用于指非排它性的“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。在该文献中提及的所有出版物、专利和专利文献均全文以引用方式并入本文中，如同以引用方式单独并入那样。在该文献和如此以引用方式并入的那些文献之间的用法不一致的情况下，并入参考文献中的用法应当认为是该文献的用法的补充；对于不可调和的不一致性，以该文献的用法为准。

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公开的原理。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％。

磨料制品

图1和图2示出了磨料制品100的示例。具体地，图1是磨料制品100的透视图，并且图2是沿图1的线2-2截取的磨料制品100的剖视图。图1和图2示出了许多相同的特征并且同时讨论。如图所示，磨料制品100是中心凹陷的砂轮。在其它示例中，磨料制品可以是以下各项中的至少一种：切割轮、切削轮、切割砂轮、中心凹陷的切割轮、滚筒砂轮(reel grindingwheel)、安装点、工具砂轮、滚动砂轮、热压砂轮、面砂轮、导轨砂轮、磨削锥、磨削塞、杯形砂轮、齿轮砂轮、无心砂轮、圆柱形砂轮、内径砂轮、外径砂轮或双盘砂轮。轮子的尺寸可以是任何合适的尺寸；例如，直径可在2cm至约2000cm的范围内。

磨料制品100包括第一主表面102和第二主表面104。第一主表面和第二主表面具有基本上圆形的轮廓。中心孔116在第一主表面和第二主表面之间延伸，并且可用于例如附接到动力驱动工具。在其它磨料制品的示例中，中心孔可设计成仅部分地在第一主表面和第二主表面之间延伸。磨料制品100可由许多不同的组分形成。例如，磨料制品100可包括成形磨料颗粒106、稀释剂较小尺寸的成形磨料颗粒、粉碎磨料颗粒、超磨料颗粒(例如金刚石或立方氮化硼)、填料颗粒或其组合。存在于磨料制品100中的颗粒保持在粘结剂110中。如本文所述，粘结剂可以是有机树脂、玻璃质粘结剂或金属粘结剂。在一些示例中，粘结剂可包括分布在其中的磨料颗粒。

磨料颗粒分层布置。如图1和图2所示，磨料制品包括第一磨料颗粒层112和第二磨料颗粒层114。第一磨料颗粒层和第二磨料颗粒层彼此间隔开，粘结剂位于两者间。尽管示出了两个磨料颗粒层，但是磨料制品可包括附加的磨料颗粒层。例如，磨料制品可包括与第一磨料颗粒层或第二磨料颗粒层中的至少一个相邻的第三磨料颗粒层。

至少大部分磨料颗粒未随机分布在第一磨料颗粒层、第二磨料颗粒层和第三磨料颗粒层内。相反，磨料颗粒根据预定图案分布。例如，图1示出了一种图案，其中第一磨料颗粒层的相邻磨料颗粒彼此直接排列成一排，所述排从中心孔延伸到磨料制品的周边。相邻的磨料颗粒也直接以同心圆排列。另选地，相邻的磨料颗粒可相对于彼此交错。磨料颗粒的另外的预定图案也在本公开的范围内。例如，磨料颗粒可以形成文字或图像的图案布置。当磨料制品以预定速度旋转时，磨料颗粒也可以形成图像的图案布置。除了磨料颗粒以预定图案布置之外或代替磨料颗粒以预定图案布置，其它颗粒诸如填料颗粒也可以如关于磨料颗粒所述的预定图案布置。

尽管仅示出了第一磨料颗粒层的预定图案，但是第二磨料颗粒层、第三磨料颗粒层或任何附加的磨料颗粒层的预定图案可与第一磨料颗粒层基本上相同。另选地，至少一个层可具有与另一个层不同的预定图案。另外，在各种多层构造中，可不形成一个或多个磨料颗粒层以包括预定图案的磨料颗粒。例如，磨料制品的外层可包括以预定图案布置的磨料颗粒，而内层可包括随机分布在整个内层中的磨料颗粒。驱动决定选择每个磨料颗粒层的预定图案的因素可包括每个层的性能或每个层的所需视觉外观。

通过以预定图案布置磨料颗粒，第一磨料颗粒层或第三磨料颗粒层的大部分磨料颗粒或每个磨料颗粒可形成第一主表面的一部分。对应地，第二层或第三层的大部分磨料颗粒或每个磨料颗粒可形成第二主表面的一部分。另外，第一磨料颗粒层、第二磨料颗粒层或第三磨料颗粒层的磨料颗粒也可形成周向表面的一部分。因此，任何层的磨料颗粒都可直接暴露在磨料制品的外表面上。这可使各个磨料颗粒更加可见。

图3-6示出了磨料制品的各种示例，该磨料制品包括暴露在外表面上并且根据预定图案分散的磨料颗粒。如图所示，磨料制品仅包括第一磨料颗粒层，但是在其它示例中，磨料制品可包括附加层。在一些示例中，一些磨料颗粒可以是第一颜色，而其它磨料颗粒是第二颜色，因此在同一层内的磨料颗粒之间提供对比。另外，将磨料颗粒直接暴露在磨料制品的外表面上可允许磨料颗粒与基材之间的直接接触。另选地，第一磨料颗粒层、第二磨料颗粒层和第三磨料颗粒层中的至少一者的磨料颗粒可用粘结剂材料包封，因此不直接暴露在磨料制品的外表面上。因此，在磨料制品的一些示例中，相同或不同颜色的磨料颗粒可不暴露。

第一磨料颗粒层、第二磨料颗粒层和第三磨料颗粒层可各自占磨料制品的不同重量％。例如，每个层的重量％可选自以下范围的值：制品的约2重量％至约50重量％，或约10重量％至约40重量％，或约15重量％至约35重量％，或约25重量％至约30重量％，或小于约、等于约或大于约5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％或45重量％。

每个层中的磨料颗粒不必是相同的磨料颗粒。例如，第一磨料颗粒层可包括至少第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒。第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒可各自为第一磨料颗粒层的约10重量％至约100重量％，或约20重量％至约90重量％，或约30重量％至约80重量％，或约40重量％至约60重量％，或小于约、等于约或大于约15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％或95重量％。

第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒的磨料颗粒可在磨料颗粒的形状、尺寸或类型方面不同。例如，第一多个磨料颗粒可以是成形磨料颗粒，而第二多个磨料颗粒可以是粉碎的磨料颗粒。在其它示例中，第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒可以是相同类型的磨料颗粒(例如成形磨料颗粒)，但尺寸可不同。在另外的示例中，第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒可以是不同类型的磨料颗粒，但可具有基本上相同的尺寸。第二磨料制品层、第三磨料制品层和任何附加的磨料制品层可包括多个磨料颗粒，这些磨料颗粒与第一磨料颗粒层的磨料颗粒相似。

如本文所述，磨料颗粒可以是成形的或粉碎的磨料颗粒。图7A-7H示出了可包括在磨料制品中的成形磨料颗粒106的各种示例。如图7A和图7B所示，成形磨料颗粒106A包括由三角形基部132、三角形顶部134和连接三角形基部132(示为等边)和三角形顶部134的多个倾斜侧面136A、136B、136C界定的截头正三角锥体。倾斜角138A是由侧面136A与三角形基部132相交形成的二面角。类似地，倾斜角138B和138C(均未示出)对应于由侧面136B和136C分别与三角形基部132的相交形成的二面角。就成形磨料颗粒106而言，所有倾斜角具有相等的值。在一些实施方案中，侧边140A、140B和140C具有小于50微米的平均曲率半径，但这不是必需的。

在图7A和图7B中所示的实施方案中，侧面136A、136B和136C具有相同的尺寸并且与三角形基部132形成约82度的二面角(对应于82度的倾斜角)。然而，应当理解，也可使用其它二面角(包括90度)。例如，基部和侧面中每一个之间的二面角可独立地在45度到90度的范围内(例如，从70度到90度，或从75度到85度)。

如图7C所示，成形磨料颗粒106B可成形为正四面体。因此，成形磨料颗粒106B具有由六个公共边缘148A、150A、152A、154A，156A和158A连接的四个全等平面主侧面140A、142A、144A和146A。

在其它实施方案中，成形磨料颗粒106可如图7D所示成形。如图所示，成形磨料颗粒106C具有由六个公共边缘148B、150B、152B、154B、156B和158B连接的四个凹入的主侧面140B、142B、144B和146B。在其它实施方案中，成形磨料颗粒106可如图7E所示成形。因此，成形磨料颗粒106D具有由六个公共边缘148C、150C、152C、154C、156C和158C连接的四个凸起的主侧面140C、142C、144C和146C。

在其它实施方案中，成形磨料颗粒106可成形为截头四面体，如图7F所示。因此，成形磨料颗粒106E具有由基本上相同长度的六个公共边缘148D、150D、152D、154D、156D和158D连接的四个平面主侧面140D、142D、144D和146D。颗粒106E还包括顶点158、160、162和164。

在其它实施方案中，成形磨料颗粒可成形为圆柱体，如图7G所示。图7G是示出成形磨料颗粒106F的透视图。成形磨料颗粒106F包括在圆形第一端部172和第二端部174之间延伸的圆柱形主体170。

在其它实施方案中，成形磨料颗粒可成形为具有蝴蝶结形状，如图7H所示。图7H是磨料颗粒106G的透视图。磨料颗粒106G包括细长主体175，其限定在相对的第一端部176和第二端部177之间。磨料颗粒106G的长度对宽度的纵横比可在约3:1至约6:1，或约4:1至约5:1的范围内。

细长主体包括轴线178，该轴线178延伸穿过细长主体的中部、第一端部和第二端部。如图所示，轴是非正交轴线，但在其它示例中，轴线可以是直轴线。如图所示，第一端部和第二端部中的每一个限定了基本上平坦的表面。第一端部和第二端部都以相对于轴线成小于90度的角度取向，并且每个端部相对于彼此不平行。在其它示例中，第一端部和第二端部中仅一个以相对于轴线成小于90度的角度取向。第一端部和第二端部分别具有第一横截面区域和第二横截面区域。如图所示，第一横截面积和第二横截面积基本上相同。但在其它实施方案中，第一横截面积和第二横截面积可不同。细长主体从第一端部和第二端部向内渐缩至中点，该中点的横截面积小于第一端部或第二端部的横截面积。

在其它示例中，如图7I所示，成形磨料颗粒106H具有细长形状的陶瓷体179，其具有通过纵向侧壁182、183彼此连接的相对的第一端部180和第二端部181。纵向侧壁182沿其长度是凹入的。第一端部180和第二端部181是破碎表面。

在其它示例中，如图7J所示，成形磨料颗粒106I具有细长形状的陶瓷体184，其具有通过纵向侧壁187、188、189、190彼此连接的相对的第一端部185和第二端部186。纵向侧壁187沿其长度是凹入的。第一端部185和第二端部186是破碎表面。

成形磨料颗粒106F-I具有至少2的纵横比。在一些实施方案中，成形磨料颗粒106F-I具有至少4、至少6或甚至至少10的纵横比。

本文所述的成形磨料颗粒106A-106G可用使用金刚石工具进行切割的工具(例如，模具)制造，其提供比其它制造替代物诸如例如压印或冲压更高的特征清晰度。工具表面中的腔可具有沿尖锐边缘交汇的平面，并且形成截头棱锥的侧面和顶部。所得的成形磨料颗粒具有对应于工具表面中的腔的形状(例如，截棱锥)的相应的标称平均形状；然而，标称平均形状的变化(例如，随机变化)可在制造期间发生，并且表现出此类变化的成形磨料颗粒包括在如本文所用的成形磨料颗粒定义内。

如本文所用，在涉及成形磨料颗粒的尺寸时，术语“长度”指成形磨料颗粒的最大尺寸。术语“宽度”是指成形磨料颗粒的与长度垂直的最大尺寸。术语“厚度”或“高度”是指成形磨料颗粒的与长度和宽度垂直的尺寸。

成形磨料颗粒可被选择为具有在0.001mm至26mm或0.1mm至10mm或0.5mm至5mm的范围内的长度，但是也可使用其它长度。在一些实施方案中，长度可被表示为包含磨料颗粒的磨料制品的厚度的一部分。例如，成形磨料颗粒可具有大于磨料制品的厚度的一半的长度。在一些实施方案中，该长度可大于磨料制品的厚度。

成形磨料颗粒可被选择为具有在0.001mm至26mm或0.1mm至10mm或0.5mm至5mm的范围内的宽度，但是也可使用其它长度。成形磨料颗粒可被选择为具有在0.005mm至1.6mm或0.2mm至1.2mm的范围内的厚度。在一些实施方案中，成形磨料颗粒可具有至少2、3、4、5、6或更大的纵横比(长度与厚度)。

成形磨料颗粒上的表面涂层可用于改善磨料制品中成形磨料颗粒与粘结剂材料之间的粘附力，或者可用于帮助成形磨料颗粒的静电沉积。另外，表面涂层可防止成形磨料颗粒封堵。“封堵”是描述来自正在研磨的工件的金属颗粒被焊接到磨料颗粒顶部的现象的术语。具有上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。在形成磨料制品中的预定图案之前，成形磨料颗粒可用粘结剂层的树脂或粘结剂涂覆。磨料颗粒可部分或全部涂覆有树脂或粘结材料。

根据本公开，磨料制品还可包括对应于磨料工业规定的标称等级或标称等级组合的粉碎磨料颗粒(例如，不是由成形磨料颗粒破碎产生的磨料颗粒)。如果存在，则粉碎的磨料颗粒可以是比成形磨料颗粒更细小的一个或多个粒度等级(例如，如果使用多个粒度等级)，但这不是必须的。

磨料制品还可包括对应于第一层102中的磨料工业规定的标称等级或标称等级组合的粉碎磨料颗粒。此类磨料颗粒的一个示例是粉末衍生的或溶胶-凝胶衍生的陶瓷氧化铝颗粒(称为3M陶瓷磨料颗粒)。粉碎的磨料颗粒可具有比第二层104中的粉碎的磨料颗粒更细的一个或多个粒度等级(例如，如果使用多个粒度等级)，但这不是必需的。

合适的粉碎的磨料颗粒的示例包括以下各项的粉碎的颗粒，例如，熔融氧化铝、烧结氧化铝、热处理氧化铝、白色熔融氧化铝、黑碳化硅、绿碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、氧化铁、氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、氧化锡、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)硅酸盐(诸如滑石、粘土(例如蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠)、燧石和金刚砂。

在本发明的磨料制品中使用的磨料颗粒(不论是粉碎磨料颗粒还是成形磨料颗粒)可根据磨具行业认可的规定标称等级独立地确定大小。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ANSI(美国国家标准学会)、FEPA(欧洲磨料制造者联盟)和JIS(日本工业标准)颁布的那些标准。这类工业接纳的分级标准包括例如ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI24、ANSI 30、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600；FEPA P8、FEPA P12、FEPA P16、FEPA P24、FEPA P30、FEPA P36、FEPA P40、FEPA P50、FEPAP60、FEPA P80、FEPA P100、FEPA P120、FEPA P150、FEPA P180、FEPA P220、FEPA P320、FEPAP400、FEPA P500、FEPA P600、FEPA P800、FEPA P1000、FEPA P1200；FEPA F8、FEPA F12、FEPA F16和FEPA F24；以及JIS 8、JIS 12、JIS 16、JIS 24、JIS 36、JIS 46、JIS 54、JIS60、JIS 80、JIS 100、JIS 150、JIS 180、JIS 220、JIS 240、JIS 280、JIS 320、JIS 360、JIS400、JIS 400、JIS 600、JIS 800、JIS 1000、JIS 1500、JIS 2500、JIS 4000、JIS 6000、JIS8000和JIS 10,000。更通常的是，将粉碎的氧化铝颗粒和无晶种溶胶-凝胶法制备的基于氧化铝的磨料颗粒的尺寸独立地被设定成ANSI 60和80或者FEPA F36、F46、F54和F60或者FEPA P60和P80分级标准。

另选地，可使用U.S.A将磨料颗粒(例如，粉碎的磨料颗粒和/或成形的磨料颗粒)分级为标称筛分的等级。符合ASTM E-11“用于测试目的的筛布和筛网的标准规范(Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes)”的美国标准测试筛分级为标称筛选等级。ASTME-11规定了测试筛的设计和构造需求，该测试筛使用安装在框架中的织造筛布的介质根据指定的粒度对材料进行分类。名称可表示为-18+20，其意指成形磨料颗粒可通过符合ASTM E-11规格的18号测试筛，但可保持在符合ASTME-11规格的20号测试筛上。在一个实施方案中，成形磨料颗粒具有这样的粒度：使得大多数颗粒通过18目测试筛并且可保持在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目测试筛上。在各种实施方案中，成形磨料颗粒可具有以下的标称筛选等级：-18+20、-201/+25、-25+30、-30+35、-35+40、5-40+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。另选地，可使用诸如-90+100的定制目尺寸。

可利用偶联剂(如，有机硅烷偶联剂)处理磨料颗粒，以提高磨料颗粒与粘结剂的附着力。可在将磨料颗粒与粘结剂材料结合之前对磨料颗粒进行处理，或者可通过将偶联剂包括到粘结剂材料中而就地对磨料颗粒进行表面处理。

磨料颗粒的示例可根据多步骤方法制备。简而言之，方法包括如下步骤：制备可转变为α氧化铝的要么有晶种要么无晶种的溶胶-凝胶α氧化铝前体分散体；用溶胶-凝胶填充具有期望外形的成形磨料颗粒的一个或多个模具腔，将溶胶-凝胶干燥以形成成形磨料颗粒前体；从模具腔中移除成形磨料颗粒前体；煅烧成形磨料颗粒前体以形成煅烧的成形磨料颗粒前体，并且然后烧结煅烧的成形磨料颗粒前体以形成成形磨料颗粒。现在将更详细地描述该过程。

方法包括涉及提供可转变为α氧化铝的有晶种或无晶种的α氧化铝前体分散体的步骤。α氧化铝前体分散体通常包含为挥发性组分的液体。在一个实施方案中，该挥发性组分是水。分散体应当包含足量的液体，以使分散体的粘度足够低，从而能够填充模具腔并且复制模具表面，但是液体的量不能太多，因为会导致随后将液体从模具腔中移除的成本过高。在一个实施方案中，α氧化铝前体分散体包含2重量％至90重量％的可转化为α-氧化铝的颗粒(诸如一水合氧化铝(勃姆石)的颗粒)以及至少10重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的挥发性组分(诸如水)。反之，一些实施方案中的α氧化铝前体分散体含有30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固体。

也可使用除勃姆石之外的氧化铝水合物。勃姆石可通过已知的技术来制备或者可商购获得。可商购获得的水软铝石的示例包括商品名为“DISPERAL”和“DISPAL”的产品，二者均可购自美国得克萨斯州休斯敦的沙索北美有限公司(Sasol North America,Inc.,Houston,Tex)；或者商品名为“HiQ-40”的产品，其可购自美国新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corporation,Florham Park,N.J)。这些一水合氧化铝是相对纯的；即，它们除了一水合物外只包含相对较少的(如果有的话)其它水合物相，并且具有高表面积。

所得的成形磨料颗粒的物理特性通常可取决于α氧化铝前体分散体中所用的材料的类型。在一个实施方案中，α氧化铝前体分散体处于凝胶状态。如本文所用，“凝胶”是分散在液体中的固体的三维网络。

α氧化铝前体分散体可含有改性添加剂或改性添加剂的前体。改性添加剂可用于增强磨料颗粒的某些所需特性，或者提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂的前体可为可溶性盐和水溶性盐的形式。它们可包括含金属的化合物，并且可以是镁、锌、铁、硅、钴、镍、锆、铪、铬、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝、铒、钛的氧化物的前体，以及它们的混合物。可存在于α氧化铝前体分散体中的这些添加剂的具体浓度可基于本领域技术人员而改变。通常，引入改性添加剂或改性添加剂的前体可使α氧化铝前体分散体凝胶化。通过施加超过一定时间段的热也可引起α氧化铝前体分散体胶凝。α氧化铝前体分散体也可含有成核剂(接种)，以促进水合氧化铝或煅烧氧化铝向α氧化铝的转化。适用于本公开的成核剂包括α氧化铝、α氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒或者使转化成核的任何其它材料。如果使用成核剂的话，则其量应当足够多，以对α-氧化铝进行转化。

可将胶溶剂添加到α氧化铝前体分散体以制备更稳定的水溶胶或胶态α氧化铝前体分散体。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，诸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可使用多质子酸，但是它们可快速胶凝α氧化铝前体分散体，从而使得其难以处理或难以向其引入附加组分。某些商业来源的勃姆石具有有助于形成稳定α氧化铝前体分散体的酸滴度(诸如吸收的甲酸或硝酸)。α氧化铝前体分散体可通过任何合适的方法形成，诸如例如通过简单地将一水合氧化铝与含有胶溶剂的水混合，或者通过形成一水合氧化铝浆液(胶溶剂已添加到其中)。

可添加消泡剂或其它合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的可能性。如果需要，可添加其它化学品，诸如润湿剂、醇类、或偶联剂。α氧化铝磨料颗粒可含有二氧化硅和氧化铁。

该工艺包括提供具有至少一个模腔(优选地为多个模腔)的模具的步骤。该模具可具有大致平坦的底部表面以及多个模具腔。该多个腔可在生产工具中形成。生产工具可为带状物、片状物、连续纤维网、涂覆辊(诸如轮转凹版辊)、安装在涂覆辊上的套筒、或模具。在一个实施方案中，该生产工具包含聚合物材料。合适的聚合物材料的示例包括热塑性塑料，诸如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或它们的组合，或热固性材料。在一个实施方案中，整个模具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个实施方案中，在干燥时与溶胶-凝胶接触的模具的表面(诸如多个腔的表面)包含聚合物材料或热塑性材料，并且该模具的其它部分可由其它材料制成。以举例的方式，可将合适的聚合物涂层施加到金属模具以改变其表面张力特性。

聚合物型工具或热塑性工具可由金属母模工具复制而成。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。在一个实施方案中，母模工具由金属例如镍制成，并且经过金刚石车削。可将聚合物片状材料连同母模工具一起加热，使得通过将二者压制在一起而在聚合物材料上压印出母模工具图案。也可将聚合物或热塑性塑料材料挤出或浇铸到母模工具上，并且然后对其进行压制。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。如果利用热塑性生产工具，则应当注意不要产生过多热量，这些热量可使热塑性生产工具变形，从而限制其寿命。

从模具的顶部表面或底部表面中的开口均可进入腔中。在一些情况下，腔可延伸过模具的整个厚度。另选地，腔可仅延伸至模具的厚度的一部分。在一个实施方案中，顶部表面大体平行于模具的底部表面，其中模具腔具有大体均匀的深度。模具的至少一个侧面，即，在其中形成腔的那一侧面可以在去除挥发性组分的步骤中保持暴露于周围大气环境。

腔具有特定的三维形状，以制造成形磨料颗粒。深度尺寸等于从顶部表面到底部表面上最低点的垂直距离。给定腔的深度可为均匀的，或者可沿其长度和/或宽度而发生变化。给定模具的腔可具有相同的形状或不同的形状。

该工艺包括涉及用α氧化铝前体分散体(例如，通过常规技术)填充模具中的腔的步骤。在一些实施方案中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模剂以有助于从模具去除颗粒。合适的脱模剂可包括油类(诸如花生油或矿物油、鱼油)、有机硅、聚四氟乙烯、硬脂酸锌和石墨。一般来讲，将在液体诸如水或醇中的脱模剂诸如花生油施加到与溶胶-凝胶接触的生产模具的表面，使得当需要脱模时，每单位面积模具上存在介于约0.1mg/in²(0.02mg/cm²)至约3.0mg/in²(0.46mg/cm²)，或介于约0.1mg/in²(0.02mg/cm²)至约5.0mg/in²(0.78mg/cm²)之间的脱模剂。在一些实施方案中，模具的顶部表面涂覆有α氧化铝前体分散体。α氧化铝前体分散体可被抽吸到顶部表面上。

可使用刮刀或平整棒将α氧化铝前体分散体完全压入模具的腔中。可将未进入腔中的α氧化铝前体分散体的其余部分从模具的顶部表面去除，并将其回收利用。在一些实施方案中，α氧化铝前体分散体的一小部分可保持在顶部表面上，并且在其它实施方案中，顶部表面基本上不含分散体。刮刀或平整棒施加的压力可小于100psi(0.7MPa)、小于50psi(0.3MPa)、或甚至小于10psi(69kPa)。在一些实施方案中，α氧化铝前体分散体的无暴露表面大幅度延伸超过顶部表面，以确保所得的成形磨料颗粒厚度的均匀性。

该工艺包括涉及去除挥发性组分以干燥分散体的步骤。在一些实施方案中，通过蒸发去除挥发性组分的操作是在高于挥发性组分的沸点的温度下进行的。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，温度应低于该塑料的熔点。在一个实施方案中，就含约40％至50％之间的固体的水分散体以及聚丙烯模具而言，干燥温度可介于约90℃至约165℃之间，或介于约105℃至约150℃之间，或介于约105℃至约120℃之间。更高的温度可导致改善的生产速度，但是也可导致聚丙烯模具的降解，从而限制其作为模具的使用寿命。

该工艺包括涉及从模腔中除去所得的成形磨料颗粒前体的步骤。可这样从腔中去除成形磨料颗粒前体：在模具上单独使用或组合使用以下工艺：重力操作、振动、超声振动、真空操作或加压空气工艺从模具腔中去除颗粒。

可在模具外对磨料颗粒前体进行进一步干燥。如果α氧化铝前体分散体在模具中干燥至所需水平，则此附加的干燥步骤并非为必要的。然而，在一些情况下，采用此附加的干燥步骤来使α氧化铝前体分散体在模具中的停留时间最小化是经济的做法。成形磨料颗粒前体可在50℃至160℃、或在120℃至150℃的温度下干燥10至480分钟，或120至400分钟。

该工艺包括涉及煅烧成形磨料颗粒前体的步骤。在锻烧期间，基本上所有的挥发性物质都被去除，并且存在于α氧化铝前体分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常将成形磨料颗粒前体加热至400℃至800℃的温度，并且保持在此温度范围内，直至移除游离水和90重量％以上的任何结合的挥发性物质。在任选步骤中，可能期望通过浸渍工艺引入改性添加剂。水溶性盐可通过将其注入到煅烧的成形磨料颗粒前体的孔中来引入。然后再次预烧成形磨料颗粒前体。

该工艺涉及对煅烧的成形磨料颗粒前体进行烧结以形成α氧化铝颗粒的步骤。在烧结之前，煅烧的成形磨料颗粒前体并未完全致密化，并且因此缺乏用作成形磨料颗粒所需的硬度。烧结按以下步骤进行：将煅烧的成形磨料颗粒前体加热至1,000℃至1,650℃的温度，并且将其保持在该温度范围内，直到基本上所有的α-一水合氧化铝(或等同物)均转化为α-氧化铝，并且孔隙度减小到小于15体积％。为了实现此转化水平而可将煅烧的成形磨料颗粒前体在烧结温度下暴露的时间长度取决于多种因素，但五秒至48小时通常是合适的。

在另一个实施方案中，烧结步骤的持续时间在一分钟至90分钟的范围内。烧结之后，成形磨料颗粒可具有10GPa、16GPa、18GPa、20GPa或更大的维氏硬度。

可使用其它步骤来修改所述工艺，该步骤诸如例如将材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，以及离心α氧化铝前体分散体以去除淤渣和/或垃圾。此外，如果需要，则可以通过组合这些工艺步骤中的两个或更多个来修改该工艺。

在其它示例中，与溶胶-凝胶工艺相反，成形磨料颗粒可通过烧结形成。简而言之，将成形颗粒前体烧结以形成成形磨料颗粒。颗粒烧结的时间长度可根据最终成形磨料颗粒的所需性质而变化。该工艺在美国公开专利申请2015/0267097 A1(Rosenflanz等人)中进一步描述。

可通过将磨料倒入具有至少一个细长通道的模具中来形成成形磨料颗粒106H和106I。然后将磨料干燥或固化以形成固体磨料颗粒前体。然后将前体粉碎以产生磨料颗粒。磨料颗粒的尺寸可以是随机的，或者磨料颗粒可粉碎以产生所需尺寸的磨料颗粒。其它细节可见于美国专利序列号66/316,854(Erickson)。

如本文所述，粘结剂材料保持第一磨料颗粒层、第二磨料颗粒和第三磨料颗粒层(如果存在的话)。粘结剂材料的一部分位于每个磨料颗粒层之间。例如，粘结剂材料的一部分位于第一磨料颗粒层和第二磨料颗粒层之间。粘结剂的部分可为磨料制品中粘结剂的约50重量％至约100重量％，或约70重量％至约100重量％或小于约、等于约或大于约55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％或95重量％。位于磨料颗粒层之间的粘结剂材料的该部分是连续的。也就是说，粘结剂的该部分基本上是一体的并且没有条纹诸如凹槽、裂缝、划痕或通道。尽管在磨料颗粒层之间可存在某些颗粒诸如填料颗粒，但这些颗粒不会破坏粘结剂层的连续性。也就是说，由粘结剂定义的颗粒周围存在连续路径。路径可以是直的或弯曲路径。粘结剂层的连续性如图8所示，图8是具有两个相邻磨料颗粒层的磨料制品的横截面图，其中连续粘结剂层设置在磨料颗粒层之间。

除了没有条纹等之外，磨料制品还可没有设置在相邻磨料颗粒层之间的任何增强层。例如，磨料制品可不含玻璃纤维或其它织造的稀松布材料。因此，粘结剂的该部分的连续性不会被增强层破坏。然而，在一些示例中，任选的短纤维可包含在粘结剂层中而不破坏粘结剂层的连续性；也就是说，粘结剂材料能够包封短纤维。

如本文所述，粘结剂材料可以是有机粘结剂材料、玻璃质粘结剂材料或金属粘结剂材料。

如本文所述，有机粘结剂可以一定量包含在磨料制品中，该量的范围为磨料制品的总重量的约5重量％至约50重量％，或约10重量％至约25重量％，或约15重量％至约24重量％，或小于约、等于约或大于约10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％或45重量％。

合适的有机粘结剂是可固化(例如聚合和/或交联)以形成有用的有机粘结剂的有机粘结剂。这些粘结剂包括例如一种或多种酚醛树脂(包括线型和/或可溶酚醛树酯)、一种或多种环氧树脂、一种或多种脲醛粘结剂、一种或多种聚酯树脂、一种或多种聚酰亚胺树脂、一种或多种橡胶、一种或多种聚苯并咪唑树脂、一种或多种紫胶、一种或多种丙烯酸单体和/或低聚物以及它们的组合物。一种或多种有机粘结剂前体可与另外的组分结合，诸如固化剂、硬化剂、催化剂、引发剂、着色剂、抗静电剂、助磨剂和润滑剂。

可用的酚醛树脂包括线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。线型酚醛树脂的特征在于被酸催化并且甲醛与酚的比率小于一，例如介于0.5:1和0.8:1之间。甲阶酚醛树脂的特征在于被碱催化并且甲醛与酚的比率大于或等于一，例如为1:1至3:1。线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂可被化学改性(例如，通过与环氧化合物反应)，或者它们可不被改性。适用于固化酚醛树脂的示例性酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸、草酸和对甲苯磺酸。适用于固化酚醛树脂的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化钙、有机胺或碳酸钠。

酚醛树脂是公知的，并且可容易地从商业来源获得。可商购获得的酚醛清漆树脂的示例包括DUREZ 1364，其为一种两步粉末化的酚醛树脂(以商品名VARCUM(如，29302)由美国德克萨斯州艾迪生的杜雷兹公司(Durez Corporation,Addison,Tex.)出售，或者以商品名DURITE RESIN AD-5534(由美国肯塔基州路易斯维尔的瀚森化工有限公司(Hexion,Inc.,Louisville,KY.)出售)。可用于实施本公开的可商购获得的甲阶酚醛树脂的示例包括：以商品名VARCUM(例如，29217、29306、29318、29338、29353)由杜雷兹公司(DurezCorporation)销售的那些；以商品名AEROFENE(如，AEROFENE 295)由美国佛罗里达州巴托的阿施兰德化学公司(Ashland Chemical Co.,Bartow,Fla.)出售的那些；以及以商品名“PHENOLITE”(如，PHENOLITE TD-2207)由韩国首尔的江南化学有限公司(KangnamChemical Company Ltd.,Seoul,South Korea)出售的那些。

对于玻璃化粘结磨料，表现出非晶态结构并且通常较硬的玻璃化粘结材料在本领域中为人们所熟知。在一些情况下，玻璃化粘结材料包括结晶相。用于形成玻璃化粘结材料的金属氧化物的示例包括：二氧化硅、硅酸盐、氧化铝、苏打、氧化钙、氧化钾、二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化锂、氧化镁、氧化硼、硅酸铝、硼硅玻璃、硅酸铝钾和它们的组合物等。玻璃质粘结材料可由包含10％至100％玻璃料的组合物形成，但更通常地，该组合物包含20％至80％的玻璃料或30％至70％的玻璃料。玻璃化粘结材料的其余部分可为非玻璃料材料。另选地，玻璃化粘结剂可来源于自不含有玻璃料的组合物。玻璃粘结材料通常在约700℃到约1500℃的温度范围内成熟，通常在约800℃到约1300℃的温度范围内，有时在约900℃到约1200℃的温度范围内，或者甚至在约950℃到约1100℃的温度范围内。粘结材料熟化的实际温度取决于例如特定的粘结材料化学性质。优选的玻璃化粘结材料可包括含有二氧化硅、氧化铝(优选地，至少10重量％的氧化铝)和氧化硼(优选地，至少10重量％的氧化硼)的那些材料。在大多数情况下，玻璃化粘结材料还包含一种或多种碱金属氧化物(如，Na2O和K2O)(在一些情况下，至少10重量％的一种或多种碱金属氧化物)。

用于分配磨料颗粒的设备

图9和图11是设备200的透视图。图10和图12是设备的透视剖视图。该设备可用于形成磨料颗粒层诸如第一磨料颗粒层和第二磨料颗粒层。将同时讨论图9-12。如图9-12所示，设备包括外壳202。外壳由外壳第一主表面204和相对的外壳第二主表面206形成。外壳第一主表面和外壳第二主表面通过外壳周向表面208连接。

设备的第一主表面具有基本上平面的轮廓，并且包括延伸穿过其的多个孔210。每个孔适于接收磨料颗粒。至少一些孔进一步以图案布置在设备第一主表面上。该图案可对应于例如第一磨料颗粒层、第二磨料颗粒层或第三磨料颗粒层的磨料颗粒的预定图案。在一些示例中，孔可随机布置。在其它示例中，至少一些孔可以图案布置，而其它孔随机布置。

孔接收的磨料颗粒的类型是每个孔的尺寸(例如，宽度)和形状的函数。每个孔可接收宽度小于孔宽度的颗粒。这提供了第一筛选特征，以帮助确保孔仅接收所需的磨料颗粒。第二筛选特征是孔的形状。

孔可具有任何合适的多边形形状。例如，多边形形状可以是大致三角形、圆形、矩形、五边形、大致六边形等。这些形状可适于接收特定形状的磨料颗粒。例如，如果孔是三角形的，则最适合接收三角形磨料颗粒。由于三角形形状，方形磨料颗粒将不配合在孔中(假设颗粒具有比孔更大的宽度)。因此，孔的形状结合宽度可控制所接收的磨料颗粒的类型。

在一些示例中，孔中的每一个孔可以是等边三角形孔的形状。每个边的长度可为约0.5mm至约3mm，或约1mm至约1.5mm，或小于约、等于约或大于约1mm、1.5mm、2mm或约2.5mm。每个孔的侧壁的角度可相对于每个孔的底部在约80度至约105度的范围内，或约95度至约100度，或小于约、等于约或大于约85度、90度、95度或100度。每个孔的深度的范围可为约0.10mm至约0.50mm，或约0.20mm至约0.30mm或小于约、等于约或大于约0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.35mm、0.40mm或0.45mm。

除了具有规则形状的孔之外，设备还可具有不规则的形状。也就是说，孔的形状可设计成与粉碎的磨料颗粒的形状基本上匹配。虽然孔的尺寸可有很多种，但是每个孔也可设计成具有基本上相同的尺寸。对于其中磨料层的每个磨料颗粒具有相同尺寸的应用，这种配置可以是期望的。

孔可进一步成形为在孔的一个端部上具有比在另一个端部上更小的宽度。也就是说，设备第一主表面处的孔的宽度可宽于孔的内端的宽度。例如，第一端部处的孔的宽度的范围可大于第二端部的孔的宽度的约1.1倍至约4倍，或约2倍至约3倍，或小于约、等于或大于约第二端部处的孔的宽度的1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍、2.1倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍、2.5倍、2.6倍、2.7倍、2.8倍、2.9倍、3倍、3.1倍、3.2倍、3.3倍、3.4倍、3.5倍、3.6倍、3.7倍、3.8倍、3.9倍、4倍、4.1倍、4.2倍、4.3倍、4.4倍、4.5倍、4.6倍、4.7倍、4.8倍或4.9倍。这样，磨料颗粒将不会完全穿过孔并进入外壳。孔的内部也可以是倾斜的。这可允许成形磨料颗粒在孔内的特定取向。例如，一些磨料颗粒可具有倾斜的侧壁。孔的内部又可倾斜以匹配磨料颗粒的侧壁。

在设备的一些示例中，设备第一主表面可释放地固定到外壳。这可使设备具有可互换的设备第一表面。每个设备第一表面可具有不同尺寸的孔或孔图案。因此，就其可接收的磨料颗粒的类型以及它可产生的图案而言，设备可以是非常通用的。

设备可以任何数量的充分方式可释放地固定磨料颗粒。例如，如图所示，外壳包括位于设备第二主表面上的入口212。入口可适于连接到真空发生***。在操作中，可在外壳内产生低压(例如类似真空)环境。因此，设置在孔内的任何磨料颗粒通过抽吸保持在其中。为了释放磨料颗粒，关闭真空发生***，从而导致抽吸损失。另选地，可在外壳内设置磁体，该磁体可选择性地接合或脱离。如果磨料颗粒分别在其中或其上面具有金属，则它们可被吸引到磁体并被吸到孔。

将结合形成磨料制品的方法进一步描述设备的操作。

形成磨料制品的方法

根据本公开的磨料制品100可根据任何合适的方法制造。一种方法包括将第一多个磨料颗粒保持在本文所述的设备的多个孔的第一部分内。设备可定位在模具内，并且第一多个磨料颗粒在模具中释放。然后沉积粘结剂材料以形成磨料颗粒和粘结剂材料的混合物。然后可加热模具以形成磨料制品。

多个孔的第一部分的范围可以是设备的孔的总量的约5％至约100％，或约30％至约60％，或小于约、等于约或大于约10％,15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90或95％。在其中多个孔的第一部分小于100％的示例中，第二多个磨料颗粒可保持在设备的多个孔的第二部分内。多个孔的第二部分的范围可以是设备的孔的总量的约5％至约99％，或约30％至约60％，或小于约、等于约或大于约10％,15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90或95％。

图13是示出其中第一多个磨料颗粒与设备第一主表面接触的设备的透视图。通过将颗粒倾倒在设备上或通过将设备浸入磨料颗粒中，可使磨料颗粒与设备的第一主表面接触。

在设备的大部分(例如，约95％)孔填充有真空发生***所接合的磨料颗粒之后，真空发生***接合。这导致外壳内的压力降低。图14是示出一旦真空接合就保持在设备的孔中的磨料颗粒的透视图。另选地，可通过激活外壳内的磁体来保持颗粒。

图15是示出定位在模具220内的设备的透视图。一旦设备充分定位在模具内，就释放出磨料颗粒。磨料颗粒的释放可通过增加外壳内的压力或使磁体脱离来实现。随着压力的增加或磁体的脱离，大部分磨料颗粒被释放到模具中。颗粒可基本上同时释放或在最多约10秒的时间段内释放。图16是示出释放后的模具中的磨料颗粒的透视图。在释放时，磨料颗粒接触预先设置于模具中的任何粘结剂材料。如果模具中没有粘结剂材料，则可在将磨料颗粒沉积在模具中之后添加粘结剂材料。磨料颗粒和粘结剂形成混合物。可选择性地压制混合物。

因为设备中的至少大部分孔以预定图案布置，所以至少大部分磨料颗粒以预定图案沉积在模具中。因此，为了形成磨料颗粒的预定图案，不必将颗粒附着到增强层诸如稀松布或将颗粒布置在结合到磨料制品中的支架结构中。通过重新装载设备并且在先前沉积的磨料颗粒层的顶部上在模具中沉积附加的磨料颗粒层，可形成附加的磨料颗粒层。

在将所需量的磨料颗粒沉积在模具中之后，通过在例如约70℃至约200℃的温度下加热固化混合物。将混合物加热足够的时间以固化可固化的酚醛树脂。例如，合适的时间可为约2小时至约40小时。固化也可逐步进行；例如，可将轮子加热到约70℃至约95℃的第一温度持续约2小时至约40小时的时间。然后可将混合物在约100℃至约125℃的第二温度下加热约2小时至约40小时的时间。然后可将混合物在约140℃至约200℃的第二温度下加热约2小时至约10小时的时间。混合物可在存在空气的情况下固化。另选地，为了有助于保持任何颜色，在氧气浓度相对较低的氮气下，轮子可在较高温度(例如，大于140℃)下固化。

磨料制品可形成为具有多种形状中的一种；例如，轮子可具有浅的或平坦的盘子或具有弯曲或直的扩口侧的碟子，并且可具有环绕并且邻近中心孔的直的或中心凹陷的部分(例如，如在27型中心凹陷的砂轮中那样)。如本文所用，术语“笔直的中心”意在包括不同于中心凹陷或轮毂上凸的研磨轮的研磨轮，以及具有以没有任何偏差或急弯的方式延续到中心孔的前表面和后表面的那些研磨轮。

根据本发明公开的磨料制品可用为例如砂轮，包括磨具行业中类型为27(如，美国国家标准学会的标准ANSI B7.1-2000(2000)的1.4.14章节)的中心凹陷砂轮。

在应用中，根据本发明的旋转研磨轮的前表面的周边磨削边缘被固定至旋转电动工具并与工件的表面进行摩擦接触，且表面的至少一部分被磨损。如果以这种方式使用，则磨料制品的研磨性能与单层构造(其中成形磨料颗粒和任何任选的稀释粉碎磨料颗粒分散在整个研磨轮上)的研磨性能有利地高度相似。

根据本公开的磨料制品可在干燥或湿润的情况下使用。在湿磨时期间，该制品与水、基于油的润滑剂或基于水的润滑剂结合使用。根据本公开的磨料制品特别可用于各种工件材料上，诸如，碳钢薄板或棒料和更奇特的金属(例如，高合金钢或钛)或较软的黑色金属(例如，软钢、低合金钢或铸铁)。

实施例

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。除非另有说明，否则实施例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。

实施例中所用的单位缩写：

℃： 摄氏度

cm： 厘米

g： 克

mm： 毫米

实施例中所用的材料描述于表1中。

表1

混合物的制备

根据表2产生预混粉末混合物。将所有组分在v-混合器中混合1小时。得到的混合物称为PMIX。

表2

根据表3中列出的组成制备磨料混合物。通过首先在桨式混合器中将CG与PRL混合7分钟来制备混合物，然后加入PMIX粉末混合物并再混合7分钟。得到的混合物称为MIX1。

表3

实施例1

以下列方式制备1型复合砂轮。将直径为5英寸(12.7cm)的SCRIM1盘放置到模具中。将MIX1(14克)均匀地铺展在SCRIM1的顶部上。一种放置工具设备，具有限定设备第一主表面的颗粒板，所述第一主表面具有精确间隔和取向的等边三角形凹坑或孔，所述凹坑或孔以径向阵列布置，该径向阵列长度为1.90mm/边，相对于每个孔的底部具有98度的侧壁角，其为0.35mm，然后用通过敲击辅助的SAP填充具有0.60mm通孔的每个孔。该设备如图9-12中所示。

将真空源施加到放置工具的内部孔并且放置工具被倒置。超过容纳在工具腔中的SAP颗粒从工具表面掉落，使得在大多数腔中保持单个颗粒。将倒置的工具下降到模腔的内部中，使得外周边上的调节螺钉搁置在模具的环的表面上，从而将颗粒板的面部与模具内的MIX 1层的表面之间的间隙桥接至1.5mm(图15)。然后移除真空源，并且将SAP颗粒以工具的预定图案沉积在MIX1的表面上(图16)。在该层中施加的SAP的总重量为2.1g。然后移除工具，并且将模具放置到液压机中并以5吨压制。然后将模具从压机中移除，并且将另外12克MIX1在模具内均匀地铺展在先前添加的层的顶部上。然后用SAP填充放置工具，然后以与前述相同的方式将颗粒沉积到模具中，使制品中SAP的总重量达到4.2g。然后，将直径为5英寸(12.7cm)的SCRIM2盘放置到模具中，接着放置金属法兰MF。然后将模具放置到液压机中并以30吨压制。然后将切割轮前体从模具移除并且其在叠堆中固化，固化周期如下：75℃下2小时，90℃下2小时，110℃下5小时，135℃下3小时，188℃下3小时，188℃下13小时，然后在2小时内将温度下降至60℃。轮子的最终厚度在1.21mm至1.44mm的范围内。

比较例A

以下列方式制备1型复合砂轮。将直径为5英寸(12.7cm)的SCRIM1盘放置到模具中。将MIX1(14克)均匀地铺展在SCRIM1的顶部上。将2.1g的SAP均匀地喷洒在MIX1顶部上的模具中，但是随机(非图案化和非取向的)放置。将模具放置到液压机中并以5吨压制。然后将模具从压机中移除，并且将另外12克MIX1在模具内均匀地铺展在先前添加的层的顶部上。将另外的2.1g SAP均匀地喷洒在第二MIX1层的顶部上的模具中，但是随机(非图案化和非取向的)放置，使得制品中SAP的总重量达到4.2g。然后，将直径为5英寸(12.7cm)的SCRIM2盘放置到模具中，接着放置金属法兰MF。然后将模具放置到液压机中并以30吨压制。然后将切割轮前体从模具移除并且其在叠堆中固化，固化周期如下：75℃下2小时，90℃下2小时，110℃下5小时，135℃下3小时，188℃下3小时，188℃下13小时，然后在2小时内将温度下降至60℃。轮子的最终厚度在1.20mm至1.42mm的范围内。

性能测试

固定一块40英寸(1米)长乘20英寸(0.51米)宽的1/8英寸(3.2mm)厚的不锈钢板，其主表面相对于水平方向倾斜35度角。沿倾斜薄板的向下倾斜的顶部表面固定导轨。将以MODEL D28114购自马萨诸塞州巴尔的摩市DeWalt的4.5英寸(11.4-cm)/5英寸(12.7-cm)切割轮角磨机固定到导轨上，使得工具在重力作用下在向下路径中被引导。将用于评价的切割轮安装在该工具上，使得当切割轮工具被释放以在重力下沿轨道向下移位时，切割轮遇到不锈钢薄板的整个厚度。启动切割轮工具以使切割轮以10000转/分钟旋转，释放工具以使其开始下降，并且在60秒之后测量不锈钢薄板中所得切割的长度。在切割试验之前和之后测量切割轮的尺寸以确定磨损。性能结果示出于表4中。

表4

附加的实施方案

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提供一种磨料制品，所述磨料制品包括：

第一主表面和相对的第二主表面，每个主表面与周向侧表面接触；

中心轴线，所述中心轴线延伸穿过所述第一主表面和所述第二主表面；

第一磨料颗粒层，所述第一磨料颗粒层根据第一预定图案分散在所述磨料制品内；

第二磨料颗粒层，所述第二磨料颗粒层与所述第一磨料颗粒层间隔开，并且根据第二预定图案分散在所述磨料制品内；和粘结剂材料，所述粘结剂材料保持所述第一磨料颗粒层和所述第二磨料颗粒层，其中位于所述第一磨料颗粒层和所述第二磨料颗粒层之间的所述粘结剂材料的至少一部分在两者间基本上是连续的；

其中所述第一磨料颗粒层包括第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒中的至少一种，所述第二多个磨料颗粒与所述第一多个磨料颗粒不同。

实施方案2提供实施方案1所述的磨料制品，其中所述第一主表面和所述第二主表面具有基本上圆形的轮廓。

实施方案3提供实施方案1或2中任一项所述的磨料制品，还包括中心孔，所述中心孔至少部分地在所述第一主表面和第二主表面之间延伸。

实施方案4提供实施方案3所述的磨料制品，其中所述中心轴线延伸穿过所述中心孔。

实施方案5提供实施方案1-4中任一项所述的磨料制品，选择性地还包括第三磨料颗粒层，所述第三磨料颗粒层与所述第一磨料颗粒层或所述第二磨料颗粒层中的至少一者相邻并且根据第三预定图案分散在所述磨料制品内。

实施方案6提供实施方案5所述的磨料制品，其中所述磨料制品在相邻的磨料颗粒层之间没有增强层。

实施方案7提供实施方案5或6中任一项所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层的所述预定图案基本上相同。

实施方案8提供实施方案5-7中任一项所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层或所述第三磨料颗粒层的大部分所述磨料颗粒的一部分包括所述第一主表面的一部分。

实施方案9提供实施方案5-8中任一项所述的磨料制品，其中所述第二层或所述第三层的每个磨料颗粒的一部分限定所述第二主表面的一部分。

实施方案10提供实施方案5-9中任一项所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层中的至少一者的所述磨料颗粒由所述粘结剂材料包封。

实施方案11提供实施方案5-10中任一项所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层中的至少一者的范围为所述磨料制品的约2重量％至约50重量％。

实施方案12提供实施方案5-11中任一项所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层中的至少一者的范围为所述磨料制品的约25重量％至约30重量％。

实施方案13提供实施方案12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒中的至少一种包括成形磨料颗粒和粉碎磨料颗粒中的至少一种。

实施方案14提供实施方案12或13中任一项所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约10重量％至约100重量％。

实施方案15提供实施方案12-14中任一项所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约60重量％至约100重量％。

实施方案16提供实施方案12-15中任一项所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒与所述第二多个磨料颗粒的所述磨料颗粒不同。

实施方案17提供实施方案12-16中任一项所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第二多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸不同。

实施方案18提供实施方案12-17中任一项所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第二多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸基本上相同。

实施方案19提供实施方案1-18中任一项所述的磨料制品，其中所述第二磨料颗粒层包括第三多个磨料颗粒和第四多个磨料颗粒中的至少一种。

实施方案20提供实施方案19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒和所述第四多个磨料颗粒中的至少一种包括成形磨料颗粒和粉碎磨料颗粒中的至少一种。

实施方案21提供实施方案19或20中任一项所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒和所述第四多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约10重量％至约100重量％。

实施方案22提供实施方案19-21中任一项所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒和所述第四多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约60重量％至约100重量％。

实施方案23提供实施方案19-22中任一项所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒的所述磨料颗粒与所述第四多个磨料颗粒的所述磨料颗粒不同。

实施方案24提供实施方案19-23中任一项所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第四多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸不同。

实施方案25提供实施方案19-24中任一项所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第四多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸基本上相同。

实施方案26提供实施方案1-25中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂的所述部分基本上是一体的。

实施方案27提供实施方案1-26中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂的所述部分为所述粘结剂的100重量％。

实施方案28提供实施方案1-27中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂在所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层之间基本上没有条纹。

实施方案29提供实施方案1-28中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂材料包含有机粘结剂。

实施方案30提供实施方案29所述的磨料制品，其中所述有机粘结剂包含酚醛树脂。

实施方案31提供实施方案1-30中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂包含玻璃化粘结材料。

实施方案32提供实施方案1-31中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂包含金属粘结材料。

实施方案33提供实施方案1-32中任一项所述的磨料制品，其中所述粘结剂包含成形磨料颗粒、粉碎磨料颗粒和填料颗粒中的至少一种。

实施方案34提供实施方案1-33中任一项所述的磨料制品，其中所述磨料制品是是以下各项中的至少一种：切割轮、切割砂轮、中心凹陷的砂轮、中心凹陷的切割轮、滚筒砂轮、安装点、工具砂轮、滚动砂轮、热压砂轮、面砂轮、导轨砂轮、磨削锥、磨削塞、杯形砂轮、齿轮砂轮、无心砂轮、圆柱形砂轮、内径砂轮、外径砂轮和双盘砂轮。

实施方案35提供一种使用实施方案1-34中任一项所述的磨料制品的方法，所述方法包括：

使表面和所述磨料制品接触；以及

使所述磨料制品相对于所述表面移动，以研磨所述表面。

实施方案36提供一种用于形成磨料颗粒层的设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳包括第一设备主表面、相对的第二设备和连接所述第一设备主表面和所述第二设备主表面的周向表面；

其中所述第一设备主表面包括多个孔，每个孔适于接收磨料颗粒。

实施方案37提供实施方案36所述的设备，其中所述第一设备主表面具有基本上平面的轮廓。

实施方案38提供实施方案36-37中任一项所述的设备，其中所述外壳包括适于连接到真空发生器的入口。

实施方案39提供实施方案36所述的设备，还包括磁体，所述磁体与所述第一表面的所述孔中的至少一个孔对准。

实施方案40提供实施方案39所述的设备，其中所述磁***于所述外壳内。

实施方案41提供实施方案36所述的设备，其中大部分所述孔的尺寸基本上相同。

实施方案42提供实施方案36所述的设备，其中所述多个孔包括第一孔和第二孔，其中至少所述第一孔和所述第二孔的尺寸不同。

实施方案43提供实施方案36所述的设备，其中所述孔中的至少一个孔具有多边形形状。

实施方案44提供实施方案43所述的设备，其中所述多边形形状基本上是选自三角形、圆形、矩形、五边形和基本六边形的形状。

实施方案45提供实施方案36所述的设备，其中所述孔中的至少一个孔具有不规则形状。

实施方案46提供实施方案36所述的设备，其中所述第一设备主表面可释放地固定到所述外壳。

实施方案47提供一种形成磨料制品的方法，所述方法包括：

将第一多个磨料颗粒保持在实施方案36所述的设备的所述多个孔的第一部分内；

将所述设备至少部分地定位在模具内；

将所述第一多个磨料颗粒释放到所述模具中；

在所述模具中沉积粘结剂材料；以及

按压所述粘结剂材料。

实施方案48提供实施方案47所述的方法，还包括使所述设备的所述第一设备主表面与所述多个磨料颗粒接触。

实施方案49提供实施方案47或48中任一项所述的方法，其中将所述第一多个磨料颗粒保持在所述多个孔的所述部分中的步骤包括以下中的至少一者：

降低所述外壳内的压力；以及

激活所述外壳内的磁体。

实施方案50提供实施方案49所述的方法，其中将所述第一多个磨料颗粒释放在所述多个孔的所述部分中的步骤包括以下中的至少一者：

增加所述外壳内的压力；以及

去激活所述外壳中的磁体。

实施方案51提供实施方案47-50中任一项所述的方法，其中所述多个孔的所述第一部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约5％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约100％。

实施方案52提供实施方案47-51中任一项所述的方法，其中所述多个孔的所述第一部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约30％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约60％。

实施方案53提供实施方案47-52中任一项所述的方法，还包括将第二多个磨料颗粒保持在所述设备的所述多个孔的第二部分内。

实施方案54提供实施方案53所述的方法，其中所述多个孔的所述第二部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约5％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约100％。

实施方案55提供实施方案53所述的方法，其中所述多个孔的所述第二部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约30％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约60％。

实施方案56提供实施方案53-55中任一项所述的方法，其中所述第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒的形状和尺寸中的至少一者是不同的。

实施方案57提供实施方案47-56中任一项所述的方法，还包括基本上同时释放所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒。

实施方案58提供实施方案47-57中任一项所述的方法，还包括接触所述第一多个磨料颗粒的所述粘结剂材料。

实施方案59提供实施方案47至58中任一项所述的方法，还包括加热所述模具。

实施方案60提供实施方案58或59中任一项所述的方法，还包括：

将第三多个磨料颗粒保持在所述设备的所述多个孔的第三部分内；

将所述设备定位在模具内；以及

将所述第一多个磨料颗粒释放到所述模具中并且与所述沉积的粘结剂材料接触。

Claims (60)

1.一种磨料制品，所述磨料制品包括：

第一主表面和相对的第二主表面，每个主表面与周向侧表面接触；

中心轴线，所述中心轴线延伸穿过所述第一主表面和所述第二主表面；

第一磨料颗粒层，所述第一磨料颗粒层根据第一预定图案分散在所述磨料制品内；

第二磨料颗粒层，所述第二磨料颗粒层与所述第一磨料颗粒层间隔开，并且根据第二预定图案分散在所述磨料制品内；和

粘结剂材料，所述粘结剂材料保持所述第一磨料颗粒层和所述第二磨料颗粒层，其中位于所述第一磨料颗粒层和所述第二磨料颗粒层之间的所述粘结剂材料的至少一部分在两者间基本上是连续的；

其中所述第一磨料颗粒层包括第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒中的至少一种，所述第二多个磨料颗粒与所述第一多个磨料颗粒不同。

2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一主表面和所述第二主表面具有基本上圆形的轮廓。

3.根据权利要求1所述的磨料制品，还包括中心孔，所述中心孔至少部分地在所述第一主表面和所述第二主表面之间延伸。

4.根据权利要求3所述的磨料制品，其中所述中心轴线延伸穿过所述中心孔。

5.根据权利要求1所述的磨料制品，选择性地还包括第三磨料颗粒层，所述第三磨料颗粒层与所述第一磨料颗粒层或所述第二磨料颗粒层中的至少一者相邻并且根据第三预定图案分散在所述磨料制品内。

6.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述磨料制品在相邻的磨料颗粒层之间没有增强层。

7.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层的所述预定图案基本上相同。

8.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层或所述第三磨料颗粒层的大部分所述磨料颗粒的一部分包括所述第一主表面的一部分。

9.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述第二磨料颗粒层或所述第三磨料颗粒层的每个磨料颗粒的一部分限定所述第二主表面的一部分。

10.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层中的至少一者的所述磨料颗粒由所述粘结剂材料包封。

11.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层中的至少一者的范围为所述磨料制品的约2重量％至约50重量％。

12.根据权利要求5所述的磨料制品，其中所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层中的至少一者的范围为所述磨料制品的约25重量％至约30重量％。

13.根据权利要求12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒中的至少一种包括成形磨料颗粒和粉碎磨料颗粒中的至少一种。

14.根据权利要求12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约10重量％至约100重量％。

15.根据权利要求12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约60重量％至约100重量％。

16.根据权利要求12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒与所述第二多个磨料颗粒的所述磨料颗粒不同。

17.根据权利要求12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第二多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸不同。

18.根据权利要求12所述的磨料制品，其中所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第二多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸基本上相同。

19.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第二磨料颗粒层包括第三多个磨料颗粒和第四多个磨料颗粒中的至少一种。

20.根据权利要求19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒和所述第四多个磨料颗粒中的至少一种包括成形磨料颗粒和粉碎磨料颗粒中的至少一种。

21.根据权利要求19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒和所述第四多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约10重量％至约100重量％。

22.根据权利要求19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒和所述第四多个磨料颗粒中的至少一种的范围为所述第一磨料颗粒层的约60重量％至约100重量％。

23.根据权利要求19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒的所述磨料颗粒与所述第四多个磨料颗粒的所述磨料颗粒不同。

24.根据权利要求19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第四多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸不同。

25.根据权利要求19所述的磨料制品，其中所述第三多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸与所述第四多个磨料颗粒的所述磨料颗粒的尺寸基本上相同。

26.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂的所述部分基本上是一体的。

27.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂的所述部分为所述粘结剂的100重量％。

28.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂在所述第一磨料颗粒层、所述第二磨料颗粒层和所述第三磨料颗粒层之间基本上没有条纹。

29.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂材料包含有机粘结剂。

30.根据权利要求29所述的磨料制品，其中所述有机粘结剂包含酚醛树脂。

31.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂包含玻璃化粘结材料。

32.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂包含金属粘结材料。

33.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述粘结剂包含成形磨料颗粒、粉碎磨料颗粒和填料颗粒中的至少一种。

34.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料制品是以下各项中的至少一种：切割轮、切割砂轮、中心凹陷的砂轮、中心凹陷的切割轮、滚筒砂轮、安装点、工具砂轮、滚动砂轮、热压砂轮、面砂轮、导轨砂轮、磨削锥、磨削塞、杯形砂轮、齿轮砂轮、无心砂轮、圆柱形砂轮、内径砂轮、外径砂轮和双盘砂轮。

35.一种使用权利要求1所述的磨料制品的方法，所述方法包括：

使表面和所述磨料制品接触；以及

使所述磨料制品相对于所述表面移动，以研磨所述表面。

36.一种用于形成磨料颗粒层的设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳包括第一设备主表面、相对的第二设备和连接所述第一设备主表面和所述第二设备主表面的周向表面；

其中所述第一设备主表面包括多个孔，每个孔适于接收磨料颗粒。

37.根据权利要求36所述的设备，其中所述第一设备主表面具有基本上平面的轮廓。

38.根据权利要求36所述的设备，其中所述外壳包括适于连接到真空发生器的入口。

39.根据权利要求35所述的设备，还包括磁体，所述磁体与所述第一表面的所述孔中的至少一个孔对准。

40.根据权利要求39所述的设备，其中所述磁***于所述外壳内。

41.根据权利要求35所述的设备，其中大部分所述孔的尺寸基本上相同。

42.根据权利要求35所述的设备，其中所述多个孔包括第一孔和第二孔，其中至少所述第一孔和所述第二孔的尺寸不同。

43.根据权利要求35所述的设备，其中所述孔中的至少一个孔具有多边形形状。

44.根据权利要求43所述的设备，其中所述多边形形状基本上是选自三角形、圆形、矩形、五边形和基本六边形的形状。

45.根据权利要求35所述的设备，其中所述孔中的至少一个孔具有不规则形状。

46.根据权利要求35所述的设备，其中所述第一设备主表面可释放地固定到所述外壳。

47.一种形成磨料制品的方法，所述方法包括：

将第一多个磨料颗粒保持在权利要求35所述的设备的所述多个孔的第一部分内；

将所述设备至少部分地定位在模具内；

将所述第一多个磨料颗粒释放到所述模具中；

在所述模具中沉积粘结剂材料；以及

按压所述粘结剂材料。

48.根据权利要求47所述的方法，还包括使所述设备的所述第一设备主表面与所述多个磨料颗粒接触。

49.根据权利要求47所述的方法，其中将所述第一多个磨料颗粒保持在所述多个孔的所述部分中的步骤包括以下中的至少一者：

降低所述外壳内的压力；以及

激活所述外壳内的磁体。

50.根据权利要求49所述的方法，其中将所述第一多个磨料颗粒释放在所述多个孔的所述部分中的步骤包括以下中的至少一者：

增加所述外壳内的压力；以及

去激活所述外壳中的磁体。

51.根据权利要求47所述的方法，其中所述多个孔的所述第一部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约5％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约100％。

52.根据权利要求47所述的方法，其中所述多个孔的所述第一部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约30％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约60％。

53.根据权利要求47所述的方法，还包括将第二多个磨料颗粒保持在所述设备的所述多个孔的第二部分内。

54.根据权利要求53所述的方法，其中所述多个孔的所述第二部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约5％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约100％。

55.根据权利要求53所述的方法，其中所述多个孔的所述第二部分的范围为所述第一设备主表面的所述孔的总量的约30％至所述第一设备主表面的所述孔的总量的约60％。

56.根据权利要求53所述的方法，其中所述第一多个磨料颗粒和所述第二多个磨料颗粒的形状和尺寸中的至少一者是不同的。

57.根据权利要求47所述的方法，还包括基本上同时释放所述第一多个磨料颗粒的所述磨料颗粒。

58.根据权利要求47所述的方法，还包括接触所述第一多个磨料颗粒的所述粘结剂材料。

59.根据权利要求47所述的方法，还包括加热所述模具。

60.根据权利要求58所述的方法，还包括：

将第三多个磨料颗粒保持在所述设备的所述多个孔的第三部分内；

将所述设备定位在模具内；以及

将所述第一多个磨料颗粒释放到所述模具中并且与所沉积的粘结剂材料接触。