KR101667943B1 - 복잡한 형상들을 가지는 연마 입자들 및 이의 성형 방법들 - Google Patents

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수하타 아이옌가
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알란 제이. 브란데스
크리스토퍼 아코나
랄프 바우어
이브 부쌍-루
트레이시 에이치. 판자렐라
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Abstract

몸체를 포함하는 연마 입자 가 개시된다. 몸체는 길이 (l), 높이 (h), 및 폭 (w)을 가진다. 특정 양태에서, 길이는 높이보다 길거나 동일하고 높이는 폭보다 높거나 동일한다. 또한, 특정 양태에서, 몸체의 길이:높이의 비율로 정의되는1차 종횡비는 적어도 약 2:1이다. 몸체의 직립 배향 가능성은 적어도 약 50%이다.

Description

복잡한 형상들을 가지는 연마 입자들 및 이의 성형 방법들{ABRASIVE PARTICLES HAVING COMPLEX SHAPES AND METHODS OF FORMING SAME}
본 발명은, 일반적으로, 구조화 연마 물품들 성형 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 형상화 연마 입자들 (grains)에 관한 것이다.
연마물품, 예컨대 코팅 연마물품 및 결합 연마재는, 예컨대 래핑, 연삭, 또는 연마에 의한 기계 가공을 위하여 다양한 산업에 적용된다. 연마 물품을 사용하는 기계 가공은 광학, 자동차 판금도색에서 금속 제조산업에 이르기까지 광범위한 산업 분야에 걸쳐있다. 이러한 각각의 경우, 가공 설비는 연마재들을 사용하여 재료를 제거하거나 제품의 표면 특성들에 영향을 끼친다.
표면특성은 윤기, 질감, 광택 및 균일성을 포함한다. 예를들면, 금속 부품 제조업자들은 연마물품을 사용하여 표면을 연삭 또는 연마하고, 때로 균일한 평활 표면을 기대한다. 유사하게, 광학기구 제조업자들은 광 회절 및 산란이 방지되도록 무 결함 표면들을 제조할 수 있는 연마물품을 기대한다.
또한 제조업자들은 소정 분야에서 높은 연삭률을 가지는 연마물품을 원한다. 그러나, 연삭률과 표면품질은 절충되어야 한다. 더욱 미세한 입자의 연마물품들은 전형적으로 더욱 평활한 표면을 만들지만, 연삭률은 더 낮다. 더 낮은 연삭률로는 작업속도가 늦어지고 비용이 증가된다.
특히 코팅 연마재 물품들에 있어서, 연마 물품들 제조업자들은 표면 구조체들을 도입하여 연삭률을 개선하면서도, 표면 품질을 유지시킨다. 때로 공학적 또는 구조화 연마제라고도 칭하는 상승 연마 층들의 표면 구조체들 또는 패턴들을 가지는 코팅 연마 물품들은 전형적으로 사용수명이 개선된다.
그러나, 구조화 연마 물품들을 성형하는 전형적인 기술들은 신뢰성이 떨어지고 성능 한계의 문제점이 있다. 구조화 연마 물품을 성형하는 전형적인 공정은 지지체를 점성 바인더로 도포하는 단계, 점성 바인더를 기능성 분말로 도포하는 단계, 및 구조화 패턴들을 점성 바인더로 압인 또는 압연하는 단계를 포함한다. 기능성 분말은 바인더가 패턴화 도구들에 붙는 것을 방지한다. 이후 바인더는 경화된다.
점성 바인더를 기능성 분말로 불완전하게 도포하면 바인더는 패턴화 도구들에 붙는다. 바인더 점착으로 불량한 구조들이 생성되고, 제품 성능 불량 및 제품 폐기로 이어진다.
전형적인 구조화 연마재 형성 기술에 적절한 바인더 선택은 공정에 따라 제한된다. 전형적인 바인더들은 점성을 높이는 전통적인 충전제들이 많이 포함된다. 이러한 전통적인 충전제는 바인더의 기계적 특성들에 영향을 미친다. 예를들면, 높은 전통적인 충전제 로딩량은 바인더의 인장강도, 인장탄성률, 및 파단신율 특성들에 악영향을 준다. 바인더의 불량한 기계적 특성들로 인하여 연마 입자들 손실에 이르고, 이는 표면 스크래치 및 헤이즈를 유발시키고 연마 물품 수명이 단축된다.
또한 입자들 손실로 연마 물품 성능은 저하되고, 수시로 교체가 필요하다. 연마 물품을 수시로 교체하는 것을 제조업자에서 비용을 발생시킨다. 이에 따라, 개선된 연마 물품들 및 연마 물품 제조 방법이 바람직하다.
연마 입자가 개시되고 몸체를 포함한다. 몸체는 길이 (l), 높이 (h), 및 폭 (w)을 형성한다. 특정 양태에서, 길이는 높이보다 크거나 동일하고 높이는 폭보다 크거나 동일하다. 또한, 특정 양태에서, 몸체는 길이:높이 비율로 정의되는1차 종횡비가 적어도 약 1:1이다. 몸체는 또한 직립 배향 가능성이 적어도 약 50%이다.
다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 및 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지는 몸체를 포함한다. 길이, 폭, 및 높이는 각각 길이축, 측방축, 및 수직축에 상응하고, 길이축, 측방축, 및 수직 축은 3개의 직교 평면들을 형성한다. 이러한 양태에서, 몸체는 임의의 3개의 직교 평면들에 대하여 대칭 기하구조를 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 길이축, 측방축, 및 수직축으로 정의되는 3개의 직교 평면들에서3-겹 (fold) 대칭을 가지는 복합한 3차원 기하구조를 가지는 몸체를 포함한다. 또한, 몸체는 하나의 길이축, 측방축, 또는 수직축을 따라 몸체 내부 전체를 관통 연장하는 개구를 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)로 정의되는 복합한 3차원 기하구조를 가지는 몸체를 포함한다. 몸체는 또한 질량 중심 및 기하 중심을 포함한다. 질량 중심은 기하 중심에서 높이를 정의하는 몸체의 수직 축을 따라 적어도 약 0.05(h) 거리 (Dh)만큼 벗어난다.
다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 정의하는 몸체를 포함한다. 몸체는 기저면 및 상면을 포함한다. 또한, 기저면은 상면의 단면 형상과는 상이한 단면 형상을 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 대체로 평탄한 기저 및 대체로 평탄한 기저에서 연장되는 반구 형상화 최상부를 가지는 몸체를 포함한다.
다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지는 몸체를 포함한다. 길이, 폭, 및 높이는 각각 길이축, 측방축, 및 수직축에 해당된다. 또한, 몸체는 몸체의 길이를 정의하는 길이축를 따라 비틀림을 포함하여 기저면은 상면에 대하여 회전되어 비틀림 각이 형성된다.
또 다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 제1 단면 (end face)및 제2 단면, 제1 단면 및 제2 단면 사이에서 연장되는 적어도 3개의 인접 측면들, 및 각각의 인접 측면 쌍 사이에 형성되는 가장자리를 가지는 몸체를 포함한다.
다른 양태에서, 연마 입자가 개시되고 중앙부에서 중앙부 길이 전체를 따라 외향 연장되는 적어도 3개의 방사상 암들을 가지는 몸체를 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마 입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지고, 기저면 및 상면을 가지고, 기저면은 상면의 단면 형상과는 상이한 단면 형상을 가지는 몸체를 포함한다.
또 다른 양태에서, 연마 입자는 중앙부 및 중앙부로부터 중앙부 길이 전체를 따라 외향 연장되는 적어도 3개의 방사상 암들을 가지고, 각각의 방사상 암은 화살 형상화 원위단을 가지는 몸체를 포함한다.
또 다른 양태에서, 형상화 연마 입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지는 몸체를 포함하고, 몸체는 기저면, 상면, 및 기저면 및 상면 사이에서 연장되는 측면을 포함하고, 기저면은 상면 단면 형상과는 상이한 단면 형상을 가진다.
일 양태에서, 형상화 연마 입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지는 몸체를 포함하고, 몸체는 제1 암을 정의하는 제1 암, 제2 암을 정의하는 제2 암, 및 제2 암을 정의하는 제3 암을 포함하는 삼-꼭지 별 (three-pointed star)을 가지고, 제1 암, 제2 암 및 제3 암은 약 180 도 미만의 총 각도를 형성하고, 몸체는 약 10 이하의 컬링 계수 (curling factor)를 가진다.
또 다른 양태에서, 형상화 연마 입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지는 몸체를 포함하고, 몸체는 중앙부에서 연장되는 제1 암, 제2 암, 제3 암, 및 제4 암을 가지는 사-꼭지 별 (four-pointed star)을 가지고, 몸체는 약 10 이하의 컬링 계수를 가진다.
또 다른 양태에 의하면, 형상화 연마 입자는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지는 몸체를 포함하고, 몸체는 기저면, 상면, 및 기저면 및 상면 사이에서 연장되는 측면으로 형성되고, 기저면은 십자가 형상화 2차원 형상을 포함하고 상면은 환형 사변 2차원 형상을 포함한다.
또 다른 양태에 있어서, 형상화 연마 입자는 제1 길이를 가지는 제1 층 및 제1 층에 상도되는 제2 층을 가지는 몸체를 포함하고, 제2 층은 제1 층 길이의 약 50% 내지 약 90%의 길이를 가진다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하면 더욱 이해될 수 있고 당업자에게 다수의 특징부들 및 이점들이 명백하여 질 것이다.
도 1은 예시적 공정도이다;
도 2는 구조화 연마 물품의 사시도이다;
도 3은 제1 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 4는 제1 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단부 평면도이다;
도 5는 제2 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 6은 제2 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 7은 제3 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 8은 제1 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 9는 제4 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 10은 제4 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 11은 제5 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 12는 제5 실시태양의 형상화 연마 입자의 기저 평면도이다;
도 13은 제6 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 14는 제4 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 15는 제7 실시태양의 형상화 연마 입자의 최상부 평면도이다;
도 16은 제7 실시태양의 형상화 연마 입자의 기저 평면도이다;
도 17은 제8 실시태양의 형상화 연마 입자의 최상부 평면도이다;
도 18은 제8 실시태양의 형상화 연마 입자의 기저 평면도이다;
도 19는 제9 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 20은 제9 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 21은 제10 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 22는 제10 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 23은 제10 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 24는 제11 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 25는 제11 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 26은 제12 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 27은 제12 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 28은 제13 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 29는 제13 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 30은 제14 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 31은 제14 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 32는 제15 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 33은 제15 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 34는 제16 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 35는 제16 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 36은 제17 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 37은 제17 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 38은 제18 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 39는 제18 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 40은 제19 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 41은 제19 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 42는 제20 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 43은 제20 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 44는 제21 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 45는 제21 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 46은 제21 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 47은 제22 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 48은 제22 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 49는 제22 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 50은 제23 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 51은 제23 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 52는 제23 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 53은 제24 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 54는 제24 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 55는 제24 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 56은 제25 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 57은 제25 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 58은 제25 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다;
도 59는 제26 실시태양의 형상화 연마 입자 사시도이다;
도 60은 제26 실시태양의 형상화 연마 입자의 제1 단면 평면도이다;
도 61은 제26 실시태양의 형상화 연마 입자의 제2 단면 평면도이다.
도 62A 및 B는 실시태양에 의한 형상화 연마 입자들 성형시스템을 도시한 것이다.
도 63은 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 성형시스템을 도시한 것이다.
도 64는 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 성형시스템 부분도이다.
도 65A는 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 사진이다.
도 65B는 도 65A의 형상화 연마 입자 측면도이다.
도 65C는 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 사진이다.
도 66A는 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 사진이다.
도 66B는 도 66A의 형상화 연마 입자 측면도이다.
도 67은 특정 실시 태양에 의해 형성된 형상화 연마 입자의 평면 사진이다.
도 68은 특정 실시 태양에 의해 형성된 형상화 연마 입자의 평면 사진이다.
도 69A는 실시 태양에 의한 형상화 연마 입자의 측면 사진이다.
도 69B는 형상화 연마 입자를 상방으로부터 본 사진이다.
상이한 도면들에서 동일 도면부호들은 유사하거나 동일한 부분을 나타낸다.
본 발명은 또한 형상화 연마 입자들 성형 방법들 및 이러한 형상화 연마 입자들의 형상들에 관한 것이다. 형상화 연마 입자들은 예를들면 결합 연마재 물품들, 코팅 연마재 물품들, 및 기타 등을 포함한 다양한 연마 물품들에 사용된다. 대안으로, 본원의 실시태양들의 형상화 연마 입자들은 예를들면 연마 및/또는 폴리싱 슬러리를 포함한 자유 연마 기술에 적용된다.
먼저 도 1을 참조하면, 예시적 공정이 포괄적으로 도면부호 100으로 표기된다. 도시된 바와 같이, 지지체 (102)가 롤 (104)에서 풀린다. 지지체 (102)는 코팅장치 (108)에서 분배되는 바인더 배합물 (106)로 도포된다. 예시적 코팅장치는 드롭 다이 코터, 나이프 코터, 커튼 코터, 진공 다이 코터 또는 다이 코터를 포함한다. 코팅방법은 접촉식 또는 비접촉식을 포함한다. 이러한 방법들은 2 롤, 3 역회전 롤, 나이프 오버롤, 슬롯 다이, 그라비아, 압출 또는 분사 코팅을 포함한다.
특정 실시태양에서, 바인더 배합물 (106)은 바인더 배합물 및 연마 입자들을 포함한 슬러리로 제공된다. 대안적 실시태양에서, 바인더 배합물 (106)은 연마 입자들과 분리되어 배분된다. 이후, 연마 입자들은 바인더 배합물 (106)로 지지체 (102) 도포에 이어, 바인더 배합물 (106) 부분 경화 후, 바인더 배합물 (106) 패턴화 후, 또는 바인더 배합물 (108) 완전 경화 후 제공된다. 연마 입자들은, 예를들면, 방법들, 예컨대 정전기 코팅, 드롭 코팅 또는 기계적 분출로 도포될 수 있다. 특정 양태에서, 연마 입자들은 본원에 기술되는 하나 이상의 형상화 연마 입자들의 임의의 조합일 수 있다.
바인더 배합물 (106)은 에너지원 (110)을 통과한 후 경화된다. 에너지원 (110)은 부분적으로 바인더 배합물 (106) 화학적 고려에 따라 선택된다. 예를들면, 에너지원 (110)은 열에너지 또는 화학방사선 에너지, 예컨대 전자빔, 자외선, 또는 가시광선의 소스일 수 있다. 사용되는 에너지량은 전구체 고분자 구성성분들의 반응 기들의 화학적 특성 및 바인더 배합물 (106) 두께 및 밀도에 따라 다르다. 열에너지에 있어서, 오븐 온도는 약 75℃ 내지 약 150℃이고 약 5 분 내지 약 60 분 주기가 일반적으로 충분하다. 전자빔 조사 또는 이온 조사는 약 0.1 MRad 내지 약 100 MRad, 특히 약 1 MRad 내지 약 10 MRad의 에너지 수준에서 사용된다. 자외선은 파장 약 200 나노미터 내지 약 400 나노미터, 특히 약 250 나노미터 내지 400 나노미터의 복사선을 포함한다. 가시광선은 파장 약 400 나노미터 내지 약 800 나노미터, 특히 약 400 나노미터 내지 약 550 나노미터의 복사선을 포함한다. 경화 인자들, 예컨대 노출은, 일반적으로 배합물에 따라 다르고 램프 파워 및 벨트 속도로 조절된다.
예시적 실시태양에서, 에너지원 (110)은 화학 방사선을 코팅된 지지체에 제공하고, 부분적으로 바인더 배합물 (106)을 경화시킨다. 다른 실시태양에서, 바인더 배합물 (106)은 열적으로 경화되고 에너지원 (110)은 열 처리용 열을 제공한다. 추가적인 실시태양에서, 바인더 배합물 (106)은 화학 방사선 경화성 및 열적 경화성 성분들을 포함한다. 이에 따라, 바인더 배합물은 열적 및 화학적 방사선 경화 중 하나를 통해 부분적으로 경화되고 2차 열적 또는 화학적 방사선 경화를 통해 완전 경화된다. 예를들면, 바인더 배합물의 에폭시 성분은 전자기 자외선을 이용하여 부분적으로 경화되고 바인더 배합물의 아크릴 성분은 열적 경화를 통해 더욱 경화된다.
바인더 배합물 (106)이 경화되면 구조화 연마 물품 (112)이 형성된다. 대안으로, 사이즈 코트가 패턴화 연마 구조체들에 도포된다. 특정 실시태양에서, 구조화 연마 물품 (112)은 롤 (114)로 권취된다. 다른 실시태양들에서, 부분적으로 경화된 연마 물품 (112)을 압연한 후에 완전 경화가 수행된다.
하나 이상의 대안적 실시태양들에서, 사이즈 코트는 바인더 배합물 (106) 및 연마 입자들 위에 도포된다. 예를들면, 사이즈 코트는 바인더 배합물 (106)을 부분적으로 경화하기 전, 바인더 배합물 (106)을 부분적으로 경화 한 후 또는 바인더 배합물 (106)을 추가 경화한 후에 도포된다. 사이즈 코트는, 예를들면, 롤 코팅 또는 분사 코팅으로 도포된다. 사이즈 코트 조성 및 도포 시기에 따라, 사이즈 코트는 바인더 배합물 (106)와 조합하여 또는 별개로 경화된다. 연마조제를 포함한 수퍼사이즈 코트는 사이즈 코트 위에 도포되고 바인더 배합물 (106)과, 사이즈 코트와 또는 별개로 경화된다.
도 2를 참조하면, 구조화 연마 물품이 도시되고 포괄적으로 도면부호 200으로 표기된다. 도시된 바와 같이, 구조화 연마 물품 (200)은 지지체 (202) 및 여기에 적층되는 다수의 형상화 연마 입자들 (204)을 포함한다. 특정 양태에서, 구조화 연마 물품 (200)은 도 1에 기재된 공정으로 제조될 수 있다.
특정 양태에서, 형상화 연마 입자들 (204)은 본원에 기술되는 하나 이상의 형상화 연마 입자들일 수 있다. 또한, 형상화 연마 입자들은, 본원에 기술되는 형상화 연마 입자들의 하나 이상, 또는 임의의 조합일 수 있다. 또한, 본원에 기술되는 하나 이상의 형상화 연마 입자들은 직립 배향 가능성을 가진다. 직립 배향은 각각의 형상화 연마 입자에 있어서 바람직한 연마/절단 위치에 해당되는 배향으로 고려되고 가능성이란 입자가 직립 배향으로 정착되는 단순한 산술적 확률이다.
특정 양태에서, 직립 배향은 적어도 오십 퍼센트 (50%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 오십오 퍼센트 (55%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 육십 퍼센트 (60%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 육십오 퍼센트 (65%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 칠색 퍼센트 (70%). 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 칩십오 퍼센트 (75%). 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 팔십 퍼센트 (80%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 팔십-오 퍼센트 (85%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 구십 퍼센트 (90%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 적어도 구십-오 퍼센트 (95%)이다. 다른 양태에서, 직립 배향은 일백 퍼센트 (100%)이다.
본원에 기술되는 각각의 형상화 연마 입자 몸체는 다결정 물질을 포함한다. 다결정 물질은 연마 입자들을 포함한다. 연마 입자들은 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산질화물, 다이아몬드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 연마 입자들은 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물, 이트륨 산화물, 크롬 산화물, 스트론튬 산화물, 규소산화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 산화물 군에서 선택되는 산화물을 포함한다.
다른 양태에서, 연마 입자들은 알루미나를 포함한다. 또 다른 양태에서, 연마 입자들은 실질적으로 알루미나로 이루어진다. 또한, 연마 입자들의 평균 입자 크기는 약 500 미크론 이하이다. 대안으로, 평균 입자 크기는 약 250 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 약 100 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 약 50 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 약 30 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 약 20 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 약 10 미크론 이하이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 약 1 미크론 이하이다.
다른 양태에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.01 미크론이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.05 미크론이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.08 미크론이다. 다른 양태에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.1 미크론이다.
다른 양태에서, 본원에 기술되는 각각의 형상화 연마 입자 몸체는 적어도 약 2개의 상이한 유형의 연마 입자들을 포함한 복합체이다.
도 3 및 도 4는 제1 실시태양의 형상화 연마 입자 (300)를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (300)는 제1 단면 (end face) (302) 및 제2 단면 (304)을 가지는 대략 프리즘 형상의 몸체 (301)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (300)는 제1 단면 (302) 및 제2 단면 (304) 사이에서 연장되는 제1 측면 (310)을 포함한다. 제2 측면 (312)는 제1 측면 (310)에 인접하고 제1 단면 (302) 및 제2 단면 (304) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (300)는 제2 측면 (312) 및 제1 측면 (310)에 인접하고 제1 단면 (302) 및 제2 단면 (304) 사이에 연장되는 제3 측면 (314)을 더욱 포함한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (300)는 제1 측면 (310) 및 제2 측면 (312) 사이의 제1 가장자리 (320)를 더욱 포함한다. 형상화 연마 입자 (300)는 제2 측면 (312) 및 제3 측면 (314) 사이의 제2 가장자리 (322)를 더욱 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (300)는 제3 측면 (314) 및 제1 측면 (312) 사이의 제3 가장자리 (324)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (300)의 각각의 단면 (302, 304)은 대략 삼각형이다. 각각의 측면 (310, 312, 314)은 대략 직사각형이다. 또한, 단면들 (302, 304)에 평행한 평면에서 형상화 연마 입자 (300)의 단면은 대략 삼각형이다. 형상화 연마 입자 (300)는 3개의 측면들 (310, 312, 314) 및 3개의 가장자리들 (320, 322, 324)보다 많이 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한 측면들 (310, 312, 314) 개수에 따라, 단면들 (302, 304) 및 단면들 (302, 304)에 평행한 평면에서의 형상화 연마 입자 (300) 단면은 임의의 다각형, 예를들면, 사각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 구각, 십각 등의 형상을 가질 수 있고, 다각형은 볼록, 비-볼록, 오목, 또는 비-오목할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 5 및 도6은 제2 실시태양의 형상화 연마 입자 (500)를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (500)는 제1 단면 (502) 및 제2 단면 (504)을 가지는 대략 프리즘 형상의 몸체 (501)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (500)는 제1 단면 (502) 및 제2 단면 (504) 사이에서 연장되는 제1 측면 (510)을 포함한다. 제2 측면 (512)은 제1 측면 (510)에 인접하고 제1 단면 (502) 및 제2 단면 (504) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (500)는 제2 측면 (512) 및 제1 측면 (510)에 인접하고 제1 단면 (502) 및 제2 단면 (504) 사이에 연장되는 제3 측면 (514)을 더욱 포함한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (500)는 제1 측면 (510) 및 제2 측면 (512) 사이의 제1 가장자리 면 (520)를 더욱 포함한다. 형상화 연마 입자 (500)는 제2 측면 (512) 및 제3 측면 (514) 사이의 제2 가장자리 면 (522)를 더욱 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (500)는 제3 측면 (514) 및 제1 측면 (512) 사이의 제3 가장자리 면 (524)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (500)의 각각의 단면 (502, 504)은 대략 삼각형이다. 각각의 측면 (510, 512, 514)은 대략 직사각형이다. 또한, 단면들 (502, 504)에 평행한 평면에서 형상화 연마 입자 (500)의 단면은 대략 삼각형이다.
도 7 및 도8은 제3 실시태양의 형상화 연마 입자 (700)를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (700)는 제1 단면 (702) 및 제2 단면 (704)을 가지는 대략 프리즘 형상의 몸체 (701)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (700)는 제1 단면 (702) 및 제2 단면 (704) 사이에서 연장되는 제1 측면 (710)을 포함한다. 제2 측면 (712)은 제1 측면 (710)에 인접하고 제1 단면 (702) 및 제2 단면 (704) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (700)는 제2 측면 (712) 및 제1 측면 (710)에 인접하고 제1 단면 (702) 및 제2 단면 (704) 사이에 연장되는 제3 측면 (714)을 더욱 포함한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (700)는 제1 측면 (710) 및 제2 측면 (712) 사이의 제1 오목 가장자리 채널 (720)를 더욱 포함한다. 형상화 연마 입자 (700)는 제2 측면 (712) 및 제3 측면 (714) 사이의 제2 오목 가장자리 채널 (722)를 더욱 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (700)는 제3 측면 (714) 및 제1 측면 (712) 사이의 제3 오목 가장자리 채널 (724)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (700)의 각각의 단면 (702, 704)은 대략 삼각형이다. 각각의 측면 (710, 712, 714)은 대략 직사각형이다. 또한, 단면들 (702, 704)에 평행한 평면에서 형상화 연마 입자 (700)의 단면은 대략 삼각형이다.
도 9 및 도10은 제4 실시태양의 형상화 연마 입자 (900)를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (900)는 제1 단면 (902) 및 제2 단면 (904)을 가지는 대략 프리즘 형상의 몸체 (901)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (900)는 제1 단면 (902) 및 제2 단면 (904) 사이에서 연장되는 제1 측면 (910)을 포함한다. 제2 측면 (912)은 제1 측면 (910)에 인접하고 제1 단면 (902) 및 제2 단면 (904) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (900)는 제2 측면 (912) 및 제1 측면 (910)에 인접하고 제1 단면 (902) 및 제2 단면 (904) 사이에 연장되는 제3 측면 (914)을 더욱 포함한다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (900)는 제1 측면 (910) 및 제2 측면 (912) 사이의 제1 V형상 가장자리 채널 (920)를 더욱 포함한다. 형상화 연마 입자 (900)는 제2 측면 (912) 및 제3 측면 (914) 사이의 제2 V형상 가장자리 채널 (922)를 더욱 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (900)는 제3 측면 (914) 및 제1 측면 (912) 사이의 제3 V형상 가장자리 채널 (924)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (900)의 각각의 단면 (902, 904)은 대략 삼각형이다. 각각의 측면 (910, 912, 914)은 대략 직사각형이다. 또한, 단면들 (902, 904)에 평행한 평면에서 형상화 연마 입자 (900)의 단면은 대략 삼각형이다.
도 3 내지 도 10에 도시된 예시적 실시태양들에서, 가장자리들 (320, 322, 324); 가장자리 면들 (520, 522, 524); 오목 가장자리 채널들 (720, 722, 724); 및 V 형 가장자리 채널들 (920, 922, 924)은 가장자리 구조들로 고려된다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 가장자리 구조들은 형상화 연마 입자들 (300, 500, 700, 900)이 지지체에 적층 또는 달리 배치될 때, 측면이 지지체에 정착되고 가장자리 구조는 지지체로부터 상향 또는 외향 배치되도록 보장한다. 또한, 가장자리 구조들은 실질적으로 연마 성능을 개선시키는 날카로운 가장자리들을 제공한다.
추가로, 도 3 내지 도 10에 도시된 각각의 예시적 실시태양에서, 형상화 연마 입자 (300, 500, 700, 900) 면, 즉, 지지체와 접하는 기저는 외향 또는 상향되는 형상화 연마 입자 (300, 500, 700, 900) 부분, 예를들면, 가장자리 구조체의 면적보다 실질적으로 더 넓은 면적을 가진다는 것을 이해하여야 한다.
특히, 기저는 입자 총 표면적의 적어도 약 삼십 퍼센트 (30%)를 포함한다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 적어도 약 사십 퍼센트 (40%)를 포함한다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 적어도 약 오십 퍼센트 (50%)를 포함한다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 적어도 약 육십 퍼센트 (60%)를 포함한다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 구십-구 퍼센트 (99%) 이하를 포함한다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 구십-오 퍼센트 (95%) 이하를 포함한다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 구십 퍼센트 (90%) 이하로 구성된다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 팔십 퍼센트 (80%) 이하로 구성된다. 다른 양태에서, 기저는 입자 총 표면적의 칠십-오 퍼센트 (75%) 이하를 포함한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 제5 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 1100으로 표기된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (1100) 대략 삼각형 기저면 (1102)을 가지는 대략 피라미드 형상인 몸체 (1101)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (1100)는 구멍 (1104), 즉, 개구가 형성된다.
특정 양태에서, 구멍 (1104)은 구멍 (1104) 중심을 통과하는 중앙 축 (1106)을 형성한다. 또한, 형상화 연마 입자 (1100)는 형상화 연마 입자 (1100) 중심을 통과하는 중앙 축 (1108)을 형성한다. 구멍 (1104)의 중앙 축 (1106)이 형상화 연마 입자 (1100) 중앙 축 (1108) 상부로 거리 (1110)만큼 이격되도록 구멍 (1104)이 형상화 연마 입자 (1100)에 형성된다는 것을 이해할 수 있다. 이에 따라, 형상화 연마 입자 (1100) 질량 중심은 형상화 연마 입자 (1100) 기하 중심 아래로 이동한다. 형상화 연마 입자 기하 중심 아래로 질량 중심이 이동하면 지지체에 놓이거나 달리 배치될 때 형상화 연마 입자 (1100)는 동일 면, 예를들면, 기저면 (1102)으로 정착되고 형상화 연마 입자는 직립 배향된다는 것을 보장할 수 있다.
특정 실시태양에서, 질량 중심은 높이를 정의하는 몸체 수직 축을 따라 기하 중심에서 0.05 높이 (h) 거리만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.1(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.15(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.18(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.2(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.22(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.25(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.27(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.3(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.32(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.35(h)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.38(h)만큼 변위된다.
다른 양태에서, 질량 중심은 0.5(h) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.49 (h) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.48(h) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.45(h) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.43(h) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.40(h) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.39(h) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.38(h) 이하로 변위된다.
또한, 질량 중심은 도 11에 도시된 바와 같이 형상화 연마 입자 (1100)가 직립 배향될 때 질량 중심이 몸체 (1101) 최상부보다 기저, 예를들면, 몸체 (1101)기저면 (1102) 에 가깝게 변위된다.
다른 실시태양에서, 질량 중심은 폭을 정의하는 몸체 수평 축을 따라 기하 중심에서 0.05 폭 (w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.1(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.15(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.18(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.2(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.22(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.25(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.27(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.3(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.32(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.35(w)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.38(w)만큼 변위된다.
다른 양태에서, 질량 중심은 0.5(w) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.49 (w) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.48(w) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.45(w) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.43(w) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.40(w) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.39(w) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.38(w) 이하로 변위된다.
다른 실시태양에서, 질량 중심은 길이를 정의하는 몸체 길이축을 따라 기하 중심에서 0.05 길이 (l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.1(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.15(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.18(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.2(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.22(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.25(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.27(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.3(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.32(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.35(l)만큼 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 적어도 약 0.38(l)만큼 변위된다.
다른 양태에서, 질량 중심은 0.5(l) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 0.49 (l) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.48(l) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.45(l) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.43(l) 이하로 변위된다. 또 다른 양태에서, 질량 중심은 0.40(l) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.39(l) 이하로 변위된다. 다른 양태에서, 질량 중심은 0.38(l) 이하로 변위된다.
도 13 및 도 14는 포괄적으로 도면부호 1300으로 표기되는 제6 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (1300)는 몸체 (1301)를 포함하고, 몸체는 길이축 (1304)을 따라 연장되는 중앙부 (1302)를 포함한다. 제1 방사상 암 (1306)은 중앙부 (1302) 길이를 따라 중앙부 (1302)로부터 외향 연장된다. 제2 방사상 암 (1308)은 중앙부 (1302) 길이를 따라 중앙부 (1302)로부터 외향 연장된다. 제3 방사상 암 (1310)은 중앙부 (1302) 길이를 따라 중앙부 (1302)로부터 외향 연장된다. 또한, 제4 방사상 암 (1312)은 중앙부 (1302) 길이를 따라 중앙부 (1302)로부터 외향 연장된다. 방사암들 (1306, 1308, 1310, 1312)은 형상화 연마 입자 (1300) 중앙부 (1302) 주위로 균등하게 이격된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제1 방사상 암 (1306)은 대략 화살 형상 원위단 (1320)을 포함한다. 제2 방사상 암 (1308)은 대략 화살 형상 원위단 (1322)을 포함한다. 제3 방사상 암 (1310)은 대략 화살 형상 원위단 (1324)을 포함한다. 또한, 제4 방사상 암 (1312)은 대략 화살 형상 원위단 (1326)을 포함한다.
또한 도 13은 형상화 연마 입자 (1300)는 제1 방사상 암 (1306) 및 제2 방사상 암 (1308) 사이 제1 공동 (1330)이 형성된다는 것을 보인다. 제2 공동 (1332)은 제2 방사상 암 (1308) 및 제3 방사상 암 (1310) 사이에 형성된다. 제3 공동 (1334)은 또한 제3 방사상 암 (1310) 및 제4 방사상 암 (1312) 사이에 형성된다. 추가로, 제4 공동 (1336)은 제4 방사상 암 (1312) 및 제1 방사상 암 (1306) 사이에 형성된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (1300)는 길이 (1340), 높이 (1342), 및 폭 (1344)을 포함한다. 특정 양태에서, 길이 (1340)는 높이 (1342) 보다 크고 높이 (1342)는 폭 (1344) 보다 크다. 특정 양태에서, 형상화 연마 입자 (1300)는 높이 (1342)에 대한 길이 (1340) 비율 (길이:높이)인1차 종횡비를 가진다. 또한, 형상화 연마 입자 (1300)는 폭 (1344)에 대한 높이 (1342) 비율 (높이:폭)인2차 종횡비를 가진다. 마지막으로, 형상화 연마 입자 (1300)는 폭 (1342)에 대한 길이 (1340) 비율 (길이:폭)인3차 종횡비를 가진다.
특정 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 1:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 2:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 2.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 3:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 3.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 4:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 4.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 5.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 6:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 6.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 7:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 7.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 8:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 8.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 9:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 9.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 10:1이다.
특정 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 1:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 1.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 2:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 2.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 3:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 3.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 4:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 4.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 5.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 6:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 6.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 7:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 7.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 8:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 8.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 9:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 9.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 10:1이다.
특정 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 1:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 1.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 2:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 2.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 3:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 3.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 4:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 4.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 5.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 6:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 6.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 7:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 7.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 8:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 8.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 9:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 9.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 10:1이다.
특정 양태에서, 1차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 대략 직사각형, 예를들면, 평탄 또는 만곡이다. 또한, 2차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 임의의 다면체 형상, 예를들면 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 기타 등이다. 2차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 또한 임의의 영숫자 문자, 예를들면, 1, 2, 3, 등, A, B, C. 등이다. 또한, 2차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 그리스 알파벳, 현대 라틴 알파벳, 고대 라틴 알파벳, 러시아 알파벳, 임의의 기타 알파벳, 또는 임의의 이들의 조합에서 선택되는 문자일 수 있다. 또한, 2차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 간지 문자일 수 있다.
형상화 연마 입자 (1300)의 다른 양태에서, 폭 (1344)은 높이 (1342) 보다 크고 높이 (1342)는 길이 (1340) 보다 크다. 이러한 양태에서, 형상화 연마 입자 (1300)는 높이 (1342)에 대한 폭 (1344) 비율 (폭:높이)인1차 종횡비를 가진다. 또한, 형상화 연마 입자 (1300)는 길이 (1340)에 대한 높이 (1342) 비율 (높이:길이)인2차 종횡비를 가진다. 마지막으로, 형상화 연마 입자 (1300)는 길이 (1340)에 대한 폭 (1342) 비율 (폭:길이)인3차 종횡비를 가진다.
특정 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 2:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 2.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 3:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 3.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 4:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 4.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 5.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 6:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 6.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 7:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 7.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 8:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 8.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 9:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 9.5:1이다. 다른 양태에서, 1차 종횡비는 적어도 10:1이다.
특정 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 1.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 2:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 2.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 3:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 3.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 4:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 4.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 5.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 6:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 6.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 7:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 7.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 8:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 8.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 9:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 9.5:1이다. 다른 양태에서, 2차 종횡비는 적어도 10:1이다.
특정 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 1.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 2:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 2.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 3:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 3.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 4:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 4.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 5.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 6:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 6.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 7:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 7.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 8:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 8.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 9:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 9.5:1이다. 다른 양태에서, 3차 종횡비는 적어도 10:1이다.
특정 양태에서, 2차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 대략 직사각형, 예를들면, 평탄 또는 만곡이다. 또한, 1차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 임의의 다면체 형상, 예를들면 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 기타 등이다. 1차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 또한 임의의 영숫자 문자, 예를들면, 1, 2, 3, 등, A, B, C. 등이다. 또한, 1차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 그리스 알파벳, 현대 라틴 알파벳, 고대 라틴 알파벳, 러시아 알파벳, 임의의 기타 알파벳, 또는 임의의 이들의 조합에서 선택되는 문자일 수 있다. 또한, 1차 종횡비에 대한 형상화 연마 입자 (1300) 형상은 간지 문자일 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 제7 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호1500으로 표기된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (1500)는 몸체 (1501)를 포함하고, 몸체는 평탄 기저 (1502) 및 대략 반구 형상 최상부 (1504)를 가진다. 반구 형상 최상부 (1504)는 제1 가장자리 (1506), 제2 가장자리 (1508), 제3 가장자리 (1510), 제4 가장자리 (1512), 및 제5 가장자리 (1514)가 형성된다. 형상화 연마 입자 (1500)는 5개의 가장자리들 (1506, 1508, 1510, 1512, 1514)보다 많이 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 가장자리들 (1506, 1508, 1510, 1512, 1514)은 반구 형상 최상부 (1504) 중심 주위로 균등하게 방사상 이격된다.
특정 양태에서, 반구 형상 최상부 (1504) 가장자리들 (1506, 1508, 1510, 1512, 1514)는 형상화 연마 입자 (1500)를 포함한 재료를 대략 별 형상화 노즐를 통해 분사함으로써 형성될 수 있다. 형상화 연마 입자 (1500) 형상으로 지지체에 놓이거나 달리 배치될 때 형상화 연마 입자 (1500) 배향이 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 상세하게는, 반구 형상 최상부 (1504)는 형상화 연마 입자 (1500)의 평탄 기저 (1502)로 정착되고 가장자리들이 지지체로부터 외향 또는 상향되도록 보장한다.
도 17 및 도 18은 도면부호 1700으로 표기되는 제8 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (1700)는 몸체 (1701)를 포함하고, 몸체는 평탄 기저 (1702) 및 대략 반구 형상 최상부 (1704)를 가진다. 반구 형상 최상부 (1704)에는 정점 (1706)이 형성된다. 특정 양태에서, 반구 형상 최상부 (1704) 정점 (1706)은 형상화 연마 입자 (1700)를 포함한 재료를 대략 환형의, 대체로 소형 노즐로 분사하여 형성된다. 형상화 연마 입자 (1700) 형상으로 지지체에 놓이거나 달리 배치될 때 형상화 연마 입자 (1700) 배향이 용이하다는 것을 이해하여야 한다. 상세하게는, 반구 형상 최상부 (1704) 및 정점 (1706)으로 인하여 형상화 연마 입자 (1700)의 평탄 기저 (1702)로 정착되어 정점 (1706) 및 반구 형상 최상부 (1704)는 지지체로부터 외향 또는 상향된다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 제9 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 1900으로 표기된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (1900)는 몸체 (1901)를 가지고, 몸체는 6개의 외면들 (1902) 및 12개의가장자리들 (1904)가 있는 대략 상자 형상이다. 또한, 형상화 연마 입자 (1900)에는 대략 X 형 구멍 (1906), 즉, 개구가, 형상화 연마 입자 중심 (1910)을 관통하는 길이축 (1908)에 평행하게 형상화 연마 입자 (1900)를 통과하도록 형성된다. 또한, X 형 구멍 (1906) 중심 (1912)은 길이축 (1908)에서 거리 (1914)만큼 떨어져 있다. 이에 따라, 형상화 연마 입자 (1900) 질량 중심 (1916)은 형상화 연마 입자 (1900) 기하 중심 (1910) 아래로 이동한다. 질량 중심이 형상화 연마 입자 기하 중심 아래로 이동하면 지지체에 놓이거나 달리 배치될 때 형상화 연마 입자 (1900)는 동일 면으로 정착하는 것이 보장된다.
X 형 구멍 (1906)은 형상화 연마 입자 (1900) 기하 중심 (1910) 통과하는 길이축 (1908)을 따라 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, X 형 구멍 (1906)은 사십-오 도 (45°) 회전되고 이러한 경우 구멍 (1906)은 대략 + 형상이 된다는 것을 이해하여야 한다. 형상화 연마 입자 (1900)에 형성된 구멍 (1906)은 임의의 형상: 다각형 또는 기타 형상일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 21 내지 도 23은 포괄적으로 도면부호2100으로 표기되는 제10 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (2100)는 몸체 (2101)를 포함하고, 몸체는 제1 단면 (2102) 및 제2 단면 (2104)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (2102)은 기저면이고 제2 단면 (2104)은 상면이다. 또한, 형상화 연마 입자 (2100)는 제1 단면 (2102) 및 제2 단면 (2104) 사이에서 연장되는 제1 측방면 (2106)을 포함한다. 제2 측방면 (2108)은 제1 단면 (2102) 및 제2 단면 (2104) 사이에서 연장된다. 또한, 제3 측방면 (2110)은 제1 단면 (2102) 및 제2 단면 (2104) 사이에서 연장된다. 제4 측방면 (2112)은 또한 제1 단면 (2102) 및 제2 단면 (2104) 사이에서 연장된다.
도시된 바와 같이, 제1 단면 (2102) 및 제2 단면 (2104)은 서로 평행하다. 그러나, 특정 양태에서, 제1 단면 (2102)은 제2 단면 (2104)에 대하여 회전되어 비틀림 각 (2114)을 형성한다. 특정 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 1 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 2 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 5 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 8 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 10 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 12 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 15 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 18 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 20 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 이십-오 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 삼십 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 사십 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 오십 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 육십 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 칠십 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 팔십 도이다. 다른 양태에서, 비틀림 각 (2114)은 적어도 약 구십 도이다.
형상화 연마 입자의 비틀림 각 (2100)은 길이를 정의하는 몸체 (2101) 길이축을 따르는 수평 비틀림 각일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 다른 양태에서, 형상화 연마 입자의 비틀림 각 (2100)은 높이를 정의하는 몸체 (2101) 수직축을 따르는 수직 비틀림 각일 수 있다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 제11 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 2400으로 표기된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (2400)는 몸체 (2401)를 포함하고 몸체는 길이축 (2404)을 따라 연장되는 중앙부 (2402)를 가진다. 제1 방사상 암 (2406)은 중앙부 (2402) 길이를 따라 중앙부 (2402)로부터 외향 연장된다. 제2 방사상 암 (2408)은 중앙부 (2402) 길이를 따라 중앙부 (2402)로부터 외향 연장된다. 제3 방사상 암 (2410)은 중앙부 (2402) 길이를 따라 중앙부 (2402)로부터 외향 연장된다. 또한, 제4 방사상 암 (2412)은 중앙부 (2402) 길이를 따라 중앙부 (2402)로부터 외향 연장된다. 방사암들 (2406, 2408, 2410, 2412)은 형상화 연마 입자 (2400) 중앙부 (2402) 주위로 균등하게 이격된다.
도 24에 도시된 바와 같이, 제1 방사상 암 (2406)은 대략 상자 형상 원위단 (2420)을 포함한다. 제2 방사상 암 (2408)은 대략 상자 형상 원위단 (2422)을 포함한다. 제3 방사상 암 (2410)은 대략 상자 형상 원위단 (2424)을 포함한다. 또한, 제4 방사상 암 (2412)은 대략 상자 형상 원위단 (2426)을 포함한다.
또한 도 24 및 도 25는 형상화 연마 입자 (2400)에 길이축 (2404)을 따라 형상화 연마 입자 (2400)를 관통하는 구멍 (2428)이 형성되는 것을 보인다. 도시된 바와 같이, 구멍 (2428)은 대략 삼각형이다. 기타 양태들에서 형상화 연마 입자 (2400)에 형성되는 구멍 (2428)은 임의의 형상: 다각형 또는 기타 형상일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 26 및 도 27은 포괄적으로 도면부호 2600으로 표기되는 제12 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (2600)는 몸체 (2601)를 포함하고 몸체는 길이축 (2604)을 따라 연장되는 중앙부 (2602)를 가진다. 제1 방사상 암 (2606)은 중앙부 (2602) 길이를 따라 연장되는 중앙부 (2602)로부터 외향 연장된다. 제2 방사상 암 (2608)은 중앙부 (2602) 길이를 따라 연장되는 중앙부 (2602)로부터 외향 연장된다. 제3 방사상 암 (2610)은 중앙부 (2602) 길이를 따라 연장되는 중앙부 (2602)로부터 외향 연장된다. 또한, 제4 방사상 암 (2612)은 중앙부 (2602) 길이를 따라 연장되는 중앙부 (2602)로부터 외향 연장된다. 방사암들 (2606, 2608, 2610, 2612)은 형상화 연마 입자 (2600) 중앙부 (2602) 주위로 균등하게 이격된다.
도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 제1 방사상 암 (2606)은 V 형 채널 (2622)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2620)을 포함한다. 제2 방사상 암 (2608)은 V 형 채널 (2626)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2624)을 포함한다. 제3 방사상 암 (2610)은 또한 V 형 채널 (2630)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2628)을 포함한다. 또한, 제4 방사상 암 (2612)은 또한 V 형 채널 (2634)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2632)을 포함한다.
도 28 및 도 29는 포괄적으로 도면부호 2800로 표기되는 제13 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (2800)는 몸체 (2801)를 포함하고 몸체는 길이축 (2804)를 따라 연장되는 중앙부 (2802)를 가진다. 제1 방사상 암 (2806)은 중앙부 (2802) 길이를 따라 중앙부 (2802)로부터 외향 연장된다. 제2 방사상 암 (2808)은 중앙부 (2802) 길이를 따라 중앙부 (2802)로부터 외향 연장된다. 제3 방사상 암 (2810)은 중앙부 (2802) 길이를 따라 중앙부 (2802)로부터 외향 연장된다. 또한, 제4 방사상 암 (2812)은 중앙부 (2802) 길이를 따라 중앙부 (2802)로부터 외향 연장된다. 방사암들 (2806, 2808, 2810, 2812)은 형상화 연마 입자 (2800) 중앙부 (2802) 주위로 균등하게 이격된다.
도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 제1 방사상 암 (2806)은 오목 채널 (2822)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2820)을 포함한다. 제2 방사상 암 (2808)은 오목 채널 (2826)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2824)을 포함한다. 제3 방사상 암 (2810)은 또한 오목 채널 (2830)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2828)을 포함한다. 또한, 제4 방사상 암 (2812)은 또한 오목 채널 (2834)이 형성되는 대략 상자 형상 원위단 (2832)을 포함한다.
도 30 및 도 31은 포괄적으로 도면부호 3000으로 표기되는 제14 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3000)는 몸체 (3001)를 포함하고 몸체는 길이축 (3004)을 따라 연장되는 중앙부 (3002)를 가진다. 제1 방사상 암 (3006)은 중앙부 (3002) 길이를 따라 중앙부 (3002)로부터 외향 연장된다. 제2 방사상 암 (3008)은 중앙부 (3002) 길이를 따라 중앙부 (3002)로부터 외향 연장된다. 제3 방사상 암 (3010)은 중앙부 (3002) 길이를 따라 중앙부 (3002)로부터 외향 연장된다. 또한, 제4 방사상 암 (3012)은 중앙부 (3002) 길이를 따라 중앙부 (3002)로부터 외향 연장된다. 방사암들 (3006, 3008, 3010, 3012)은 형상화 연마 입자 (3000) 중앙부 (3002) 주위에 균등하게 이격된다.
도 30에 도시된 바와 같이, 제1 방사상 암 (3006)은 대략 T 형상 원위단 (3020)을 포함한다. 제2 방사상 암 (3008)은 대략 T 형상 원위단 (3022)을 포함한다. 제3 방사상 암 (3010)은 대략 T 형상 원위단 (3024)을 포함한다. 또한, 제4 방사상 암 (3012)은 대략 T 형상 원위단 (3026)을 포함한다.
또한 도 30은 형상화 연마 입자 (3000)에는 제1 방사상 암 (3006) 및 제2 방사상 암 (3008) 사이에 제1 공동 (3030)이 형성되는 것을 도시한다. 제2 공동 (3032)은 제2 방사상 암 (3008) 및 제3 방사상 암 (3010) 사이에 형성된다. 제3 공동 (3034)은 또한 제3 방사상 암 (3010) 및 제4 방사상 암 (3012) 사이에 형성된다. 추가로, 제4 공동 (3036)은 제4 방사상 암 (3012) 및 제1 방사상 암 (3006) 사이에 형성된다.
도 32 및 도 33은 포괄적으로 도면부호 3200으로 표기되는 제15 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3200)는 몸체 (3201)를 포함하고 몸체는 길이축 (3204)을 따라 연장되는 중앙부 (3202)를 포함한다. 제1 방사상 암 (3206)은 중앙부 (3202) 길이를 따라 중앙부 (3202)로부터 외향 연장된다. 제2 방사상 암 (3208)은 중앙부 (3202) 길이를 따라 중앙부 (3202)로부터 외향 연장된다. 제3 방사상 암 (3210)은 중앙부 (3202) 길이를 따라 중앙부 (3202)로부터 외향 연장된다. 또한, 제4 방사상 암 (3212)은 중앙부 (3202) 길이를 따라 중앙부 (3202)로부터 외향 연장된다. 방사암들 (3206, 3208, 3210, 3212)은 형상화 연마 입자 (3200) 중앙부 (3202) 주위에 균등하게 이격된다.
도 32에 도시된 바와 같이, 제1 방사상 암 (3206)은 대략 환형 T 형상 원위단 (3220)을 포함한다. 제2 방사상 암 (3208)은 대략 환형 T 형상 원위단 (3222)을 포함한다. 제3 방사상 암 (3210)은 대략 환형 T 형상 원위단 (3224)을 포함한다. 또한, 제4 방사상 암 (3212)은 대략 환형 T 형상 원위단 (3226)을 포함한다.
또한 도 32는 형상화 연마 입자 (3200)에는 제1 방사상 암 (3206) 및 제2 방사상 암 (3208) 사이에 제1 공동 (3230)이 형성되는 것을 나타낸다. 제2 공동 (3232)은 제2 방사상 암 (3208) 및 제3 방사상 암 (3210) 사이에 형성된다. 제3 공동 (3234)은 또한 제3 방사상 암 (3210) 및 제4 방사상 암 (3212) 사이에 형성된다. 추가로, 제4 공동 (3236)은 제4 방사상 암 (3212) 및 제1 방사상 암 (3206) 사이에 형성된다.
도 34 및 도 35는 포괄적으로 도면부호 3400로 표기되는 제16 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3400)는 몸체 (3401)를 포함하고 몸체는 길이축 (3404)을 따라 연장되는 중앙부 (3402)를 가진다. 중앙부 (3402)에는 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402) 길이 전체에 길이축 (3404)을 따라 구멍 (3406)이 형성된다.
대략 삼각형인 제1 방사상 암 (3410)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 대략 삼각형인 제2 방사상 암 (3412)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 대략 삼각형인 제3 방사상 암 (3414)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 대략 삼각형인 제4 방사상 암 (3416)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 또한, 대략 삼각형인 제5 방사상 암 (3418)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다.
또한 도 34 및 도 35에 도시된 바와 같이, 대략 삼각형인 제6 방사상 암 (3420)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 대략 삼각형인 제7 방사상 암 (3422)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 대략 삼각형인 제8 방사상 암 (3424)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 대략 삼각형인 제9 방사상 암 (3426)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다. 또한, 대략 삼각형인 제10 방사상 암 (3428)은 중앙부 (3402) 길이를 따라 형상화 연마 입자 (3400) 중앙부 (3402)로부터 외향 연장된다.
특정 양태에서, 방사암들 (3410, 3412, 3414, 3416, 3418, 3420, 3422, 3424, 3426, 3428)은 형상화 연마 입자 중앙부 (3402) 주위로 균등하게 이격되어 대략 별 형상의 제1 단면 (3430), 대략 별 형상의 제2 단면 (3432) 및 단면들 (3430, 3432)에 평행한 단면 처리할 때 대략 별 형상의 단면이 형성된다.
도 36 및 도 37을 참조하면, 포괄적으로 도면부호 3600로 표기되는 제17 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3600)는 몸체 (3601)를 포함하고, 몸체는 제1 단면 (3602) 및 제2 단면 (3604)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (3602)은 기저면이고 제2 단면 (3604)은 상면이 된다. 또한, 형상화 연마 입자 (3600)에는 길이축 (3608)을 따라 구멍 (3606)이 형성된다. 도시된 바와 같이, 구멍 (3606)은 대략 상자 형상이다.
도 36 및 도 37은 형상화 연마 입자 (3600)는 제1 단면 (3602) 및 제2 단면 (3604) 사이에 연장되는 대략 K 형상의 제1 측면 (3610)을 포함한다는 것을 보인다. 형상화 연마 입자 (3600)는 또한 제1 단면 (3602) 및 제2 단면 (3604) 사이에 연장되고 대략 K 형상 제1 측면 (3610) 반대 측에 대략 K 형상 제2 측면 (3612)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3600)는 제1 K 형상 측면 (3610) 및 제2 K 형상 측면 (3612) 사이 및 제1 단면 (3602) 및 제2 단면 (3604) 사이에서 연장되는 대략 평탄한 제3 측면 (3614)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (3600)는 또한 제1 K 형상 측면 (3610) 및 제2 K 형상 측면 (3612) 사이에서 연장되고 대략 평탄한 제3 측면 (3614) 반대 측에 대략 평탄한 제4 측면 (3616)을 포함한다.
도 38 및 도 39는 포괄적으로 도면부호 3800로 표기되는 제18 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3800)는 몸체 (3801)를 포함하고 몸체는 제1 단면 (3802) 및 제2 단면 (3804)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (3802)은 기저면이고 제2 단면 (3804)은 상면이다. 형상화 연마 입자 (3800)는 제1 단면 (3802) 및 제2 단면 (3804) 사이에 연장되는 대략 K 형상 제1 측면 (3806)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (3800)는 대략 K 형상인 제1 측면 (3806) 반대 측에 제1 단면 (3802) 및 제2 단면 (3804) 사이에 연장되는 대략 평탄한 제2 측면 (3808)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (3800)는 또한 제1 단면 (3802) 및 제2 단면 (3804) 사이 및 제1 측면 (3806) 및 제2 측면 (3808) 사이에 연장되는 제3 측면 (3810)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (3800)는 제1 단면 (3802) 및 제2 단면 (3804) 사이에 연장되는 제3 측면 (3810) 반대 측의 제4 측면 (3812)을 포함한다.
도 40 및 도 41은 제19 실시태양의 형상화 연마 입자 (4000)를 도시한다. 도 40 및 도 41에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4000)는 제1 단면 (4002) 및 제2 단면 (4004)을 가지는 대략 각기둥 형상인 몸체 (4001)를 포함한다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (4002)은 기저면이고 제2 단면 (4004)은 상면이다. 또한, 형상화 연마 입자 (4000)는 제1 단면 (4002) 및 제2 단면 (4004) 사이에 연장되는 제1 측면 (4010)을 포함한다. 제2 측면 (4012)은 제1 측면 (4010)에 인접하고 제1 단면 (4002) 및 제2 단면 (4004) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4000)는 또한 제2 측면 (4012)에 인접하고 제1 단면 (4002) 및 제2 단면 (4004) 사이에 연장되는 제3 측면 (4014)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (4000)는 제3 측면 (4014) 및 제1 측면 (4010)에 인접하고 제1 단면 (4002) 및 제2 단면 (4004) 사이에 연장되는 제4 측면 (4016)을 포함한다.
도 40 및 도 41에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4000)는 또한 제1 측면 (4010) 및 제2 측면 (4012) 사이에 제1 가장자리 (4020)를 포함한다. 형상화 연마 입자 (4000)는 또한 제2 측면 (4012) 및 제3 측면 (4014) 사이에 제2 가장자리 (4022)를 포함한다. 형상화 연마 입자 (4000)는 제3 측면 (4014) 및 제4 측면 (4016) 사이에 제3 가장자리 (4024)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (4000)는 제4 측면 (4016) 및 제1 측면 (4010) 사이에 제4 가장자리 (4026)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4000)의 각각의 단면 (4002, 4004)은 대략 다이아몬드 형상이다. 각각의 측면 (4010, 4012, 4014, 4016)은 대략 직사각형이다. 또한, 단면들 (4002, 4004)에 평행한 평면에서의 형상화 연마 입자 (4000) 단면은 대략 다이아몬드 형상이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4000)는 또한 중앙 길이축 (4032)을 따라 구멍 (4030)을 포함한다. 구멍 (4030)은 형상화 연마 입자 (4000) 중심을 통과한다. 대안으로, 구멍 (4030)은 형상화 연마 입자 (4000) 중심으로부터 임의의 방향으로 벗어날 수 있다.
도 42 및 도 43 포괄적으로 도면부호 4200로 표기되는 제20 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4200)는 몸체 (4201)를 포함하고, 몸체는 대략 원형 제1 단면 (4202) 및 대략 원형 제2 단면 (4204)을 포함한다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (4202)은 기저면이고 제2 단면 (4204)은 상면이다. 특정 양태에서, 제2 단면 (4204) 직경은 제1 단면 (4202) 직경보다 크다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4200)는 제1 단면 (4202) 및 제2 단면 (4204) 사이에 연속 측면 (4206)을 포함한다. 따라서, 형상화 연마 입자 (4200)는 대략 절두 원추형이다. 또한 도 42 및 도 43은 형상화 연마 입자 (4200)가 중앙 길이축 (4210)을 따라 대략 원통형 구멍 (4208)을 포함한다는 것을 보인다.
도 44 내지 도 46을 참조하면, 제21 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 4400로 표기된다. 형상화 연마 입자 (4400)는 몸체 (4401)를 포함하고 몸체는 대략 삼각형 제1 단면 (4402) 및 대략 원형 제2 단면 (4404)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (4402)은 상면이고 제2 단면 (4404)은 기저면이 된다.
또한, 형상화 연마 입자 (4400)는 제1 단면 (4402) 및 제2 단면 (4404) 사이에 연장되는 제1 측면 (4410)을 포함한다. 제2 측면 (4412)은 제1 측면 (4410)에 인접하고 제1 단면 (4402) 및 제2 단면 (4404) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4400)는 또한 제2 측면 (4412) 및 제1 측면 (4410)에 인접하고 제1 단면 (4402) 및 제2 단면 (4404) 사이에 연장되는 제3 측면 (4414)을 포함한다.
도 44 및 도 45에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4400)는 또한 제1 측면 (4410) 및 제2 측면 (4412) 사이에 제1 가장자리 (4420)를 포함한다. 형상화 연마 입자 (4400)는 또한 제2 측면 (4412) 및 제3 측면 (4414) 사이에 제2 가장자리 (4422)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (4400)는 제3 측면 (4414) 및 제1 측면 (4412) 사이에 제3 가장자리 (4424)를 포함한다.
도 47 내지 도 49를 참조하면, 제22 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 4700로 표기된다. 형상화 연마 입자 (4700)는 몸체 (4701)를 포함하고 몸체는 대략 정사각형 제1 단면 (4702) 및 대략 원형 제2 단면 (4704)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (4702)은 상면이고 제2 단면 (4704)은 기저면이다.
또한, 형상화 연마 입자 (4700)는 제1 단면 (4702) 및 제2 단면 (4704) 사이에 연장되는 제1 측면 (4710)을 포함한다. 제2 측면 (4712)은 제1 측면 (4710)에 인접하고제1 단면 (4702) 및 제2 단면 (4704) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4700)는 또한 제2 측면 (4712)에 인접하고 제1 단면 (4702) 및 제2 단면 (4704) 사이에 연장되는 제3 측면 (4714)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (4700)는 또한 제3 측면 (4714) 및 제1 측면 (4710)에 인접한 제4 측면 (4716)을 포함한다.
도 47 및 도 48에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (4700)는 또한 제1 측면 (4710) 및 제2 측면 (4712) 사이에 제1 가장자리 (4720)를 포함한다. 형상화 연마 입자 (4700)는 또한 제2 측면 (4712) 및 제3 측면 (4714) 사이에 제2 가장자리 (4722)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (4700)는 제3 측면 (4714) 및 제4 측면 (4716) 사이에 제3 가장자리 (4724)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (4700)는 제4 측면 (4716) 및 제1 측면 (4710) 사이에 제4 가장자리 (4726)를 포함한다.
도 50 내지 도 52는 포괄적으로 도면부호 5000으로 표기되는 제23 실시태양의 형상화 연마 입자를 보인다. 형상화 연마 입자 (5000)는 몸체 (5001)를 포함하고 몸체는 대략 플러스 (+) 형상 제1 단면 (5002) 및 대략 원형 제2 단면 (5004)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (5002)은 상면이고 제2 단면 (5004)은 기저면이다.
또한, 형상화 연마 입자 (5000)는 제1 단면 (5002) 및 제2 단면 (5004) 사이에 연장되는 제1 측면 (5010)을 포함한다. 제2 측면 (5012)은 제1 측면 (5010)에 인접하고 제1 단면 (5002) 및 제2 단면 (5004) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5000)는 제2 측면 (5012)에 인접하고 제1 단면 (5002) 및 제2 단면 (5004) 사이에 연장되는 제3 측면 (5014)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (5000)는 또한 제3 측면 (5014) 및 제1 측면 (5010)에 인접한 제4 측면 (5016)을 포함한다.
도 50 및 도 51에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5000)는 또한 제1 측면 (5010) 및 제2 측면 (5012) 사이에 제1 공동 (5020)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (5000)는 또한 제2 측면 (5012) 및 제3 측면 (5014) 사이에 제2 공동 (5022)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5000)는 제3 측면 (5014) 및 제4 측면 (5016) 사이에 제3 공동 (5024)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5000)는 제4 측면 (5016) 및 제1 측면 (5010) 사이에 제4 공동 (5026)을 포함한다.
도 53 내지 도 55는 포괄적으로 도면부호 5300으로 표기되는 제24 실시태양의 형상화 연마 입자를 도시한다. 형상화 연마 입자 (5300)는 몸체 (5301)를 포함하고 몸체는 대략 플러스 (+) 형상 제1 단면 (5302) 및 대략 환형 플러스 (+) 형상 단면 (5304)을 가진다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (5302)은 상면이고 제2 단면 (5304)은 기저면이다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5300)는 제1 단면 (5302) 및 제2 단면 (5304) 사이에 연장되는 제1 측면 (5310)을 포함한다. 제2 측면 (5312)은 제1 측면 (5310)에 인접하고 제1 단면 (5302) 및 제2 단면 (5304) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5300)는 또한 제2 측면 (5312)에 인접하고 제1 단면 (5302) 및 제2 단면 (5304) 사이에 연장되는 제3 측면 (5314)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (5300)는 또한 제3 측면 (5314) 및 제1 측면 (5310)에 인접한 제4 측면 (5316)을 포함한다.
도 53 내지 도 55에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5300)는 또한 제1 측면 (5310) 및 제2 측면 (5312) 사이에 제1 공동 (5320)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (5300)는 또한 제2 측면 (5312) 및 제3 측면 (5314) 사이에 제2 공동 (5322)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5300)는 제3 측면 (5314) 및 제4 측면 (5316) 사이에 제3 공동 (5324)을 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5300)는 제4 측면 (5316) 및 제1 측면 (5310) 사이에 제4 공동 (5326)을 포함한다.
도 56 내지 도 58을 참조하면, 제25 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 5600으로 표기된다. 형상화 연마 입자 (5600)는 몸체 (5601)를 포함하고 몸체는 대략 원형 제1 단면 (5602) 및 대략 삼각형 제2 단면 (5604)을 가진다. 제2 단면 (5604)은 제1 단면 (5602)보다 크다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (5602)은 상면이고 제2 단면 (5604)은 기저면이다.
도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5600)는 제1 단면 (5602) 및 제2 단면 (5604) 사이에 연장되는 제1 측면 (5610)을 포함한다. 제2 측면 (5612)은 제1 측면 (5610)에 인접하고 제1 단면 (5602) 및 제2 단면 (5604) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5600)는 또한 제2 측면 (5612) 및 제1 측면 (5610)에 인접하고 제1 단면 (5602) 및 제2 단면 (5604) 사이에 연장되는 제3 측면 (5614)을 포함한다.
도 56 내지 도 58에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5600)는 또한 제1 측면 (5610) 및 제2 측면 (5612) 사이에 제1 가장자리 (5620)를 포함한다. 형상화 연마 입자 (5600)는 또한 제2 측면 (5612) 및 제3 측면 (5614) 사이에 제2 가장자리 (5622)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5600)는 제3 측면 (5614) 및 제1 측면 (5612) 사이에 제3 가장자리 (5624)를 포함한다.
도 59 내지 도 61을 참조하면, 제26 실시태양의 형상화 연마 입자가 도시되고 포괄적으로 도면부호 5900으로 표기된다. 형상화 연마 입자 (5900)는 몸체 (5901)를 포함하고 몸체는 대략 원형 제1 단면 (5902) 및 대략 정사각형 제2 단면 (5904)을 가진다. 특정 양태에서, 제2 단면 (5904)은 제1 단면 (5902)보다 크다. 특정 양태에서, 배향에 따라, 제1 단면 (5902)은 상면이고 제2 단면 (5904)은 기저면이 된다.
또한, 형상화 연마 입자 (5900)는 제1 단면 (5902) 및 제2 단면 (5904) 사이에 연장되는 제1 측면 (5910)을 포함한다. 제2 측면 (5912)은 제1 측면 (5910)에 인접하고 제1 단면 (5902) 및 제2 단면 (5904) 사이에 연장된다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5900)는 또한 제2 측면 (5912)에 인접하고 제1 단면 (5902) 및 제2 단면 (5904) 사이에 연장되는 제3 측면 (5914)을 포함한다. 형상화 연마 입자 (5900)는 또한 제3 측면 (5914) 및 제1 측면 (5910)에 인접하는 제4 측면 (5916)을 포함한다.
도 59 내지 도 61에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (5900)는 또한 제1 측면 (5910) 및 제2 측면 (5912) 사이에 제1 가장자리 (5920)를 포함한다. 형상화 연마 입자 (5900)는 또한 제2 측면 (5912) 및 제3 측면 (5914) 사이에 제2 가장자리 (5922)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5900)는 제3 측면 (5914) 및 제4 측면 (5916) 사이에 제3 가장자리 (5924)를 포함한다. 또한, 형상화 연마 입자 (5900)는 제4 측면 (5916) 및 제1 측면 (5910) 사이에 제4 가장자리 (5926)를 포함한다.
본원에 기술되는 하나 이상의 형상화 연마 입자들은 지지체에 배치될 때 직립 배향으로 정착되도록 형성된다. 또한, 본원에 기술되는 하나 이상의 실시태양들은 특정 길이:높이 비율, 높이:폭 비율, 길이:폭 비율, 폭:높이 비율, 높이:길이 비율, 폭:길이 비율, 또는 이들의 조합을 가지는 상대적으로 높은 종횡비를 제공한다. 높은 종횡비로 인하여 개방 코트 (open coat)를 가지는 코팅 연마재 구조체 제조가 가능하고, 즉, 인접 형상화 연마 입자들 사이 거리가 증가한다. 또한, 개방 코트는 칩 제거 (chip clearance)를 위한 더욱 넓은 공간을 제공하고 더욱 양호한 절삭 또는 연마로 인하여 소비 전력이 낮아진다.
또한, 결합 연마재 및 얇은 휠 분야에서 날카로운 가장자리들을 가지고 높은 종횡비를 가지는 형상화 연마 입자들로 더욱 다공성인 연마 휠 제조가 가능하다. 더 높은 다공도로 인하여 더 넓은 스와프 칩 제거 공간이 제공되고 연마 휠로 냉각제 유동이 더욱 용이하여 효율성이 높아진다.
도 62A 및 62B는 실시태양에 의한 형상화 연마입자 형성 시스템을 도시한 것이다. 형상화 연마입자들 성형방법은 세라믹 재료 및 액체를 포함하는 혼합물 (6201) 형성에 의해 개시된다. 상세하게는, 혼합물 (6201)은 세라믹 분말소재 및 액체로 형성되는 겔일 수 있고, 겔은 미처리 (즉, 미-소성) 상태에서 주어진 형상을 유지할 수 있는 형상-안정화 소재로 특정된다. 실시태양에 의하면, 겔은 개별 입자들의 일체적 네트워크인 분말소재를 포함할 수 있다.
혼합물 (6201)은 특정 함량의 고형재, 예컨대 세라믹 분말소재를 포함한다. 예를들면, 일 실시태양에서, 혼합물 (6201)은 혼합물 (6201) 총 중량에 대하여 적어도 약 25 wt%, 예컨대 적어도 약 35 wt%, 적어도 약 38 wt%, 또는 적어도 약 42 wt%의 고체 함량을 가진다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (6201)의 고체 함량은 약 75 wt% 이하, 예컨대 약 70 wt% 이하, 약 65 wt% 이하, 또는 약 55 wt% 이하이다. 혼합물 (6201) 중 고체 함량은 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 따르면, 세라믹 분말소재는 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물, 산탄화물, 산질화물, 및 이들의 조합을 포함한다. 특정한 경우, 세라믹 재료는 알루미나를 포함한다. 더욱 상세하게는, 세라믹 재료는 알파 알루미나 전구체인 베마이트 재료를 포함한다. 용어 “베마이트”는 전형적으로 Al2O3·H2O 으로 물 함량이 15% 정도인 베마이트 광물 및, 물 함량이 15% 이상, 예컨대 20-38중량%인 유사(pseudo)베마이트 을 포함한 알루미나 수화물을 표기하도록 일반적으로 본원에서 사용된다. 베마이트 (유사베마이트 포함)는 기타 수화 알루미나들 예컨대 베마이트 미립자 소재 제조에 전구체로 통상 사용되는 ATH (삼수산화알루미늄)를 포함한 기타 알루미늄 재료와는 차별되는 특징 및 식별 가능한 결정 구조 및 따라서 특유한 X-ray 회절 패턴을 가진다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 혼합물 (6201)은 특정 함량의 액상 재료를 가진다. 일부 적합한 액체로는 유기재료, 예컨대 물을 포함한다. 하나의 실시태양에 따르면, 혼합물 (6201)은 혼합물 (6201) 중 고체 함량보다 낮은 액체 함량을 가지도록 형성된다. 특정 실시예들에서, 혼합물 (6201)의 액체 함량은 혼합물 (6201) 총 중량에 대하여 적어도 약 25 wt%이다. 다른 실시예들에서, 혼합물 (6201)의 액체 함량은 더 크고, 예컨대 적어도 약 35 wt%, 적어도 약 45 wt%, 적어도 약 50 wt%, 또는 적어도 약 58 wt%이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물의 액체 함량은 약 75 wt% 이하, 예컨대 약 70 wt% 이하, 약 65 wt% 이하, 약 60 wt% 이하, 또는 약 55 wt% 이하이다. 혼합물 (6201) 중 액체 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (6201)은 특정 저장탄성률을 가진다. 예를들면, 혼합물 (6201)의 저장탄성률은 적어도 약 1x104 Pa, 예컨대 적어도 약 4x104 Pa, 또는 적어도 약 5x104 Pa이다. 그러나, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (6201)의 저장탄성률은 약 1x107 P이하, 예컨대 약 1x106 P이하이다. 혼합물 (6201)의 저장탄성률은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 저장탄성률은 ARES 또는 AR-G2 회전형 레오미터를 이용한 평행판 시스템 및 펠티어 판 (Peltier plate) 온도 조절시스템으로 측정한다. 시험에 있어서, 혼합물 (6201)을 서로 대략 8 mm 이격 설정되는 두 판들 사이 간극으로 압출한다. 간극으로 압축한 후, 혼합물 (6201)이 완전히 판들 사이 간극을 채울 때까지 간극을 형성하는 두 판들 사이 간격을 2 mm로 좁힌다. 과잉 혼합물을 닦아낸 후, 간격을 0.1 mm만큼 좁히고 시험을 개시한다. 시험은 변형 범위가 0.1% 내지 100%, 6.28 rad/s (1 Hz)로 설정된 장비로, 25-mm 평행판을 이용하고 10 포인트 감소할 때 기록하는 진동 변형 일소 시험이다. 시험 완료 후 1 시간 내에, 간격을 다시 0.1 mm만큼 좁히고 시험을 반복한다. 시험은 적어도 6 회 반복한다. 제1 시험은 제2 및 제3 시험들과는 다를 수 있다. 각각의 시편에 대한 제2 및 제3 시험들 결과만을 보고하여야 한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (6201)은 특정 점도를 가진다. 예를들면, 혼합물 (6201)의 점도는 적어도 약 4x103 Ps, 적어도 약 5x103 Ps, 적어도 약 6x103 Ps, 적어도 약 8x103 Ps, 적어도 약 10x103 Ps, 적어도 약 20x103 Ps, 적어도 약 30x103 Ps, 적어도 약 40x103 Ps, 적어도 약 50x103 Ps, 적어도 약 60x103 Ps, 또는 적어도 약 65x103 Ps이다. 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (6201)의 점도는 약 1x106 Ps 이하, 약 5x105 Ps 이하, 약 3x105 Ps 이하, 또는 약 2x105 Ps 이하이다. 혼합물 (6201) 점도는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 점도는 저장탄성률 값을 6.28 s-1로 나누어 계산할 수 있다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록, 혼합물 (6201)은 상기 액체와는 구별되는 유기 첨가제들을 포함한 특정 함량의 유기재료들을 가지도록 형성된다. 일부 적합한 유기 첨가제들은 안정화제, 바인더, 예컨대 프룩토오스, 수크로오스, 락토오스, 글루코오스, UV 경화성 수지들, 및 기타 등을 포함한다.
특히, 본원 실시태양들은 종래 테이프 주조 공정에서 사용되는 슬러리와 차별되는 혼합물 (6201)을 사용한다. 예를들면, 혼합물 (6201) 내의 유기재료들, 특히, 임의의 상기 유기 첨가제들의 함량은 혼합물 (6201) 내의 다른 성분들과 비교할 때 소량이다. 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (6201)은 혼합물 (6201) 총 중량에 대하여 약 30 wt% 이하의 유기재료를 가지도록 형성된다. 다른 실시예들에서, 유기재료 함량은 더 적고, 예컨대 약 15 wt% 이하, 약 10 wt% 이하, 또는 약 5 wt% 이하이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 혼합물 (6201) 내의 유기재료 함량은 혼합물 (6201) 총 중량에 대하여 적어도 약 0.1 wt%, 예컨대 적어도 약 0.5 wt%이다. 혼합물 (6201) 내의 유기재료 함량은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본원 실시태양에 의한 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록 혼합물 (6201)은 상기 액체와는 구분되는 특정 함량의 산 또는 염기를 가지도록 형성된다. 일부 적합한 산 또는 염기는 질산, 황산, 시트르산, 염소산, 타타르산, 인산, 질산암모늄, 구연산암모늄을 포함한다. 특정 실시태양에 의하면, 질산 첨가제를 사용하여 혼합물 (6201)은 약 5 미만, 더욱 상세하게는, 약 2 내지 약 4 pH를 가진다.
도 62를 참고하면, 시스템 (6200)은 다이 (6203)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 혼합물 (6201)은 다이 (6203) 내부로 제공되고 다이 (6203) 일단에 위치한 다이 개구 (6205)로 압출된다. 도시된 바와 같이, 형성단계는 다이 개구 (6205)를 통해 혼합물 (6201)을 이동시키기 위하여 혼합물 (6201)에 (압력으로 전환되는) 힘 (6280) 인가 단계를 포함한다. 실시태양에 의하면, 압출 과정에서 특정 압력이 활용될 수 있다. 예를들면, 압력은 적어도 약 10 kPa, 예컨대 적어도 약 500 kPa이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 압출 과정에서 적용되는 압력은 약 4 MP이하이다. 혼합물 (6201) 압출에 적용되는 압력은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
소정의 시스템들에서, 다이 (6203)는 특정 형상을 가지는 다이 개구 (6205)를 포함한다. 다이 개구 (6205)가 형상화 되어 압출 과정에서 혼합물 (6201)에 특정 형상을 부여할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 실시태양에 의하면, 다이 개구 (6205)는 직사각형을 가진다. 또한, 다이 개구 (6205)를 통해 압출되는 혼합물 (6201)은 다이 개구 (6205)와 실질적으로 동일한 단면 형상을 가진다. 도시된 바와 같이, 혼합물 (6201)은 시트 (6211) 형상으로 다이 (6203) 아래 벨트 (6209)로 압출된다. 특정 실시예들에서, 혼합물 (6201)은 벨트 (6209)로 직접시트 (6211) 형상으로 압출되고, 이는 연속 공정을 가능하게 한다.
특정 실시태양에 의하면, 벨트는 기재에 적층되는 필름을 가지도록 형성되고, 필름은 형상화 연마입자들 처리 및 성형이 용이하도록 구성되는 재료의 개별 및 분리 층일 수 있다. 공정은 벨트의 필름에 직접 혼합물 (6201)을 제공하여 시트 (6211)을 형성하는 것을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 필름은 고분자 재료, 예컨대 폴리에스테르를 포함한다. 적어도 하나의 특정 실시태양에서, 필름은 실질적으로 폴리에스테르로 이루어진다.
일부 실시태양들에서, 혼합물 (6201)이 다이 개구 (6205)를 통과하여 이동하면서 벨트 (6209)는 병진된다. 시스템 (6200)에 도시된 바와 같이, 혼합물 (6201)은 방향 (6291)으로 압출된다. 벨트 (6209)의 병진 방향 (6210)은 혼합물 압출 방향 (6291)에 대하여 각을 형성한다. 시스템 (6200)에서 병진 방향 (6210) 및 압출 방향 (6291) 사이 각이 실질적으로 직교하는 것으로 도시되지만, 기타 각들 예를들면, 예각 또는 둔각이 고려될 수 있다. 벨트 (6209)는 처리가 용이하도록 특정 속도로 병진된다. 예를들면, 벨트 (6209)는 적어도 약 3 cm/s, 예컨대 적어도 약 4 cm/s, 적어도 약 6 cm/s, 적어도 약 8 cm/s, 또는 적어도 약 10 cm/s로 병진한다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 벨트 (6209)는 약 5 m/s 이하, 예컨대 약 1 m/s 이하, 또는 약 0.5 m/s 이하로 방향 (6210)으로 전진한다. 벨트 (6209)는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위의 속도로 병진할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본원 실시태양에 의한 소정의 프로세스에 있어서, 방향 (6291)의 혼합물 (6201) 압출 속도에 대하여 벨트 (6209) 병진 속도가 조절되어 적절한 처리를 가능하게 한다. 예를들면, 벨트 (6209) 병진 속도는 압출 속도와 실질적으로 동일하여 적합한 시트 (6211) 형성이 보장된다.
혼합물 (6201)이 다이 개구 (6205)를 통과하여 압출된 후, 혼합물 (6201)은 다이 (6203) 표면에 부착된 칼날 (6207) 아래로 벨트 (6209)를 따라 전진된다. 칼날 (6207)은 시트 (6211) 형성을 가능하게 한다. 상세하게는, 칼날 (6207) 표면 및 벨트 (6209) 간에 형성된 개구는 압출된 혼합물 (6201)의 특정 치수를 형성한다. 소정의 실시태양들에서, 혼합물 (6201)은 시트 (6211)의 높이 및 폭으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 대략 직사각 단면 형상을 가지는 시트 (6211) 형태로 압출된다. 압출물은 시트로서 도시되지만, 예를들면 원통형 및 기타 등을 포함한 기타 형상들이 압출될 수 있다.
혼합물 (6201)로부터 시트 (6211) 형성 공정은 특정 형상들 및 공정인자들을 조절하여 본원 실시태양들에서 제공되는 하나 이상의 형상들을 가지는 형상화 연마입자들에 대한 적합한 성형이 가능하다. 예를들면, 소정의 실시예들에서, 혼합물 (6201)로부터 시트 (6211) 형성 공정은 부분적으로 칼날 (6207) 및 벨트 (6209) 표면 사이 거리로 제어되는 특정 높이 (6281)를 가지는 시트 (6211) 성형을 포함한다. 또한, 시트 (6211) 높이 (6281)는 칼날 (6207) 및 벨트 (6209) 표면 사이 거리를 변경시킴으로써 조절될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 혼합물 (6201)을 시트 (6211)로 형성하는 단계는 부분적으로 혼합물 (6201) 점도에 기반한 시트 (6211) 치수 조절을 포함한다. 상세하게는, 시트 (6211) 형성단계는 혼합물 (6201) 점도에 기반한 시트 (6211) 높이 (6281) 조절을 포함한다.
시트 (6211)는 특정 치수, 예를들면 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가진다. 실시태양에 의하면, 시트 (6211)는 병진 벨트 (6209) 방향으로 연장되는 길이를 가지고, 이는 폭보다 더 크고, 시트 (6211) 폭은 벨트 (6209) 길이 및 시트 길이에 수직 방향으로 연장되는 치수이다. 시트 (6211)는 높이 (6281)를 가지고, 길이 및 폭은 시트 (6211) 높이 (6281)보다 길다.
특히, 시트 (6211) 높이 (6281)는 벨트 (6209) 표면에서 수직 연장되는 치수이다. 실시태양에 의하면, 시트 (6211)는 특정 치수의 높이 (6281)를 가지도록 형성되고, 높이는 시트 (6211)의 다중 측정치들의 평균 높이이다. 예를들면, 시트 (6211) 높이 (6281)는 적어도 약 0.1 mm, 예컨대 적어도 약 0.5 mm이다. 다른 실시예들에서, 시트 (6211) 높이 (6281)는 더 높고, 예컨대 적어도 약 0.8 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.2 mm, 적어도 약 1.6 mm, 또는 적어도 약 2 mm이다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 시트 (6211) 높이 (6281)는 약 10 mm 이하, 약 5 mm 이하, 또는 약 2 mm 이하이다. 시트 (6211)는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위의 평균 높이를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하나의 실시태양에 따르면, 시트 (6211)는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지고, 이때 길이 > 폭 > 높이이다. 또한, 시트 (6211)의 길이: 높이의2차 종횡비는 적어도 약 10, 예컨대 적어도 약 100, 적어도 약 1000, 또는 적어도 약 1000이다.
다이 (6203)로부터 혼합물 (6201)을 압출한 후, 시트 (6211)는 벨트 (6209) 표면을 따라 방향 (6212)으로 전진한다. 벨트 (6209)를 따라 시트 (6211)를 병진시키면 전구체 형상화 연마입자들 형성 공정이 더욱 용이하다. 예를들면, 시트 (6211)는 형상화 구역 (6213)에서 형상화 공정이 수행된다. 특정한 경우, 형상화 공정은 시트 (6211) 표면, 예를들면, 형상화 물품 (6215)를 사용하여 완성되는, 시트 (6211) 상부 주면 (6217)에 대한 형상화를 포함한다. 다른 실시태양들에서, 기타 시트 주면들에 대한 예를들면, 저면 또는 측면들에 대한 형상화를 포함할 수 있다. 소정의 프로세스에 있어서, 형상화는 하나 이상의 공정들, 예컨대, 엠보싱, 압연, 절단, 조각, 패턴화, 신장, 비틀림, 및 이들의 조합을 통해 시트의 외곽선 (contour)을 변경시키는 것을 포함한다.
실시태양에 의하면, 형상화 연마입자 형성 공정은 벨트 (6209)를 따라 시트가 형성 구역 (6221)을 통과하도록 전진하는 것을 더욱 포함한다. 실시태양에 의하면, 형상화 연마입자 형성 공정은 시트 (6211)를 절단하여 전구체 형상화 연마입자들 (6223)을 형성하는 것을 포함한다. 예를들면, 소정의 실시예들에서, 형성 공정은 시트 (6211) 일부에 대한 천공화를 더욱 포함한다. 다른 실시예들에서, 형성 공정은 시트 (6211) 패턴화에 의한 패턴화 시트 형성 및 패턴화 시트로부터 형상들의 추출을 포함한다.
특정 형성 공정은 절단, 압축, 천공, 분쇄, 압연, 비틀림, 굽힘, 건조, 및 이들의 조합을 포함한다. 일 실시태양에서, 형성공정은 시트 (6211) 절단을 포함한다. 시트 (6211) 절단은 기체, 액체, 또는 고체 형태일 수 있는 적어도 하나의 기계체를 사용한다. 절단공정은 절단, 압축, 천공, 분쇄, 압연, 비틀림, 굽힘, 및 건조의 적어도 하나의 또는 조합을 포함한다. 또한, 절단은 시트 (6211) 일부에 대한 시트 (6211) 높이 전체를 연장하지 않는 천공화 또는 부분 개구 생성을 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 하나의 실시태양에서, 시트 (6211) 절단은 하나 또는 다수의 블레이드, 와이어, 디스크, 및 이들의 조합을 포함한 기계체의 사용을 포함한다.
절단공정은 단일 절단공정으로 상이한 유형의 형상화 연마입자들을 생성한다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 본원 실시태양들의 동일한 프로세스들로 형성된다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 제1의 2차원 형상을 가지는 제1 유형의 형상화 연마입자 및 제1의 2차원 형상과 상이한2차원 형상을 가지는 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함한다. 또한, 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 서로 크기가 다르다. 예를들면, 상이한 유형의 형상화 연마입자들은 서로 상이한 부피를 가진다. 상이한 유형의 형상화 연마입자들을 형성할 수 있는 단일 공정은 소정의 유형의 연마물품을 생산하는데 특히 적합하다.
절단공정은 시트 (6211) 일부에 기계체를 통과 이동시키고 시트 (6211) 내부에 개구를 형성하는 것을 포함한다. 상세하게는, 시트 (6211)는 시트 (6211) 내부로 연장되고 표면들 (416, 417)에 의해 정의되는 개구를 가지도록 형성된다. 개구는 시트 전체 높이의 적어도 일부를 연장하는 절개부 (cut)를 형성한다. 개구가 반드시 시트의 전체 높이를 관통할 필요가 없다는 것을 이해하여야 한다. 소정의 실시예들에서, 절단 방법은 시트에 개구를 유지하는 것을 포함한다. 시트 절단이 기계체에 의해 이루어진 후 개구가 유지되면 형상화 연마입자들 및 형상화 연마입자들의 형상들 및 형상화 연마입자들 배치의 형상들 형성에 적합하다. 개구 유지는 개구를 형성하는 시트의 적어도 하나의 표면을 적어도 부분 건조하는 것을 포함한다. 적어도 부분 건조 공정은 개구에 건조물질을 지향하는 것을 포함한다. 건조물질은 액체, 고체, 또는 심지어는 기체를 포함한다. 특정 실시태양에 의하면, 건조물질은 공기를 포함한다. 건조를 제어하면 본원의 실시태양들에 의한 형상화 연마입자들의 형성이 용이해진다.
소정의 실시예들에서, 절단공정은 시트가 충분히 건조되기 전에 수행된다. 예를들면, 절단은 시트 (6211) 초기 형성 과정에서의 원래 액체 함량과 대비하여 시트 (6211)에서 약 20% 이하의 액체가 휘발 되기 전에 수행된다. 다른 실시태양들에서, 절단 전 후 허용 가능한 휘발 함량은 더 적고, 예컨대, 시트 원래 액체 함량의 약 15% 이하, 약 12% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 또는 약 4% 이하이다.
다시 도 62및 62B를 참고하면, 전구체 형상화 연마입자들 (6223) 형성 후, 입자들은 후-성형 구역 (6225)을 통과한다. 예를들면, 가열, 경화, 진동, 함침, 도핑, 및 이들의 조합을 포함한 다양한 공정들이 후-성형 구역 (6225)에서 수행될 수 있다.
일 실시태양에서, 후-성형 구역 (6225)은 가열 공정을 포함하고, 전구체 형상화 연마입자들 (6223)은 건조된다. 건조공정은 휘발성 물질, 예컨대 물을 포함한 특정 함량의 물질을 제거한다. 실시태양에 의하면, 건조공정은 300°C 이하 예컨대 280°C 이하 또는 약 250°C 이하의 건조 온도에서 수행된다. 또한, 비-제한적 일 실시태양에서, 건조공정은 적어도 50°C의 건조 온도에서 수행된다. 건조 온도는 상기 임의의 최소온도 및 최대온도들 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 전구체 형상화 연마입자들 (6223)은 후-성형 구역을 특정 속도, 예컨대 적어도 약 0.2 feet/min 및 약 8 feet/min 이하로 통과한다. 또한, 건조공정은 특정 주기 동안 수행된다. 예를들면, 건조공정은 약6 시간 이하로 진행된다.
전구체 형상화 연마입자들 (6223)이 후-성형 구역 (6225)을 통과한 후, 입자들은 벨트 (6209)에서 제거된다. 추가 공정을 위하여 전구체 형상화 연마입자들 (6223)은 통 (6227)에 회수된다.
실시태양에 의하면, 형성공정 형상화 연마입자들은 소결 공정을 더욱 포함한다. 소결 공정은 벨트 (6209)에서 전구체 형상화 연마입자들 (6223)을 회수한 후 진행된다. 전구체 형상화 연마입자들 (6223)을 소결함으로써 일반적으로 미처리 상태인 입자들을 치밀화한다. 특정 실시예에서, 소결 공정으로 고온 상의 세라믹 재료를 형성한다. 예를들면, 일 실시태양에서, 전구체 형상화 연마입자들 (6223)이 소결되어 고온 상의 알루미나, 예컨대 알파 알루미나가 형성된다. 하나의 실시예에서, 형상화 연마입자는 입자 총 중량에 대하여 적어도 약 90 wt%의 알파 알루미나를 포함한다. 다른 실시예들에서, 알파 알루미나 함량은 더 높고 형상화 연마입자는 실질적으로 알파 알루미나로 이루어진다.
도 63은 실시태양에 의한 형상화 연마입자 성형시스템을 도시한 것이다. 특히, 시스템 (6300)은 포괄적으로 형상화 연마 입자들 형성을 위한 스크린 인쇄 공정을 포함한다. 그러나, 본원에 기재된 바와 같이, 소정의 시스템 일부는 몰딩 공정을 수행하도록 변형될 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템 (6300)은 롤러들 (6370, 6371) 사이에서 병진되는 스크린 (6351)을 포함한다. 스크린 (6351)은 더 많은 롤러들 또는 필요하다면 기타 장치들 위에서 병진 이동될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도시된 바와 같이, 시스템 (6300)은 롤러들 (6372, 6373) 위에서 방향 (6316)으로 병진 이동되는 벨트 (6309)를 포함한다. 벨트 (6309)는 더 많은 롤러들 또는 필요하다면 기타 장치들 위에서 병진 이동될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도시된 바와 같이, 시스템 (6300)은 다이 (6303) 저장소 (6302)에 담긴 혼합물 (6301)을 압출하도록 구성되는 다이 (6303)를 더욱 포함한다. 형상화 연마입자 형성 공정들은 세라믹 재료 및 액체를 포함한 혼합물 (6301) 형성단계로 개시된다.
혼합물 (6301)은 다이 (6303) 내부로 제공되고 다이 (6303) 일단에 배치되는 다이 개구 (6305)를 통해 압출된다. 도시된 바와 같이 혼합물 (6301)은 다이 개구 (6305)를 통해 혼합물 (6301)을 압출하기 위하여 혼합물 (6301)에 힘 (6390) (또는 압력)을 인가하여 압출된다. 실시태양에 의하면, 압출 과정에서 특정 압력이 활용될 수 있다. 예를들면, 압력은 적어도 약 10 kPa, 예컨대 적어도 약 500 kPa이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 압출 과정에서 적용되는 압력은 약 4 MP이하이다. 혼합물 (6301) 압출에 적용되는 압력은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
특정한 경우, 혼합물 (6301)은 스크린 (6351)에 근접하게 다이 (6303) 일단에 있는 다이 개구 (6305)를 통과하여 압출된다. 스크린 (6351)은 방향 (6353)으로 특정 속도로 이동되어 적합한 처리가 가능하다. 특히, 스크린 (6351)은 다이 개구 (6305)를 포함하는 도포 구역 (6383)을 통과하여 전구체 형상화 연마입자들을 형성한다. 스크린 (6351)은 도포 구역을 적어도 약 3 cm/s, 예컨대 적어도 약 4 cm/s, 적어도 약 6 cm/s, 적어도 약 8 cm/s, 또는 적어도 약 10 cm/s로 이동한다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 스크린 (6351)은 방향 (6353)으로 약 5 m/s 이하, 예컨대 약 1 m/s 이하, 또는 약 0.5 m/s 이하로 이동한다. 스크린 (6351)은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 속도로 이동할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 벨트 (6309)는 방향 (6316)으로 특정 속도로 이동하여 적합한 처리가 가능하다. 예를들면, 벨트 (6309)는 적어도 약 3 cm/s, 예컨대 적어도 약 4 cm/s, 적어도 약 6 cm/s, 적어도 약 8 cm/s, 또는 적어도 약 10 cm/s로 이동한다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서, 벨트 (6309)는 방향 (6316)으로 약 5 m/s 이하, 예컨대 약 1 m/s 이하, 또는 약 0.5 m/s 이하로 이동한다. 벨트 (6309)는 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 속도로 이동할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
특정 실시태양에 의하면, 스크린 (6351)은 벨트 (6309) 병진 속도와 비교하여 특정 속도로 이동한다. 예를들면, 도포 구역 (6383) 내에서, 스크린 (6351)은 벨트 (6309)와 실질적으로 동일한 이동 속도로 이동한다. 즉, 스크린 및 벨트 병진 속도 차이는 스크린 (6351) 이동 속도 기준으로 약 5% 이하, 예컨대 약 3% 이하, 또는 약 1% 이하이다.
도시된 바와 같이, 시스템 (6300)은 다이 (6303)의 다이 개구 (6305)를 포함하는 도포 구역 (6383)을 포함한다. 도포 구역 (6383) 내에서, 혼합물 (6301)은 다이 (6303)에서 직접 스크린 (6351)로 압출된다. 상세하게는, 혼합물 (6301) 일부가 다이 개구 (6305)에서 압출되고, 스크린 (6351)에 있는 하나 이상의 개구들을 통해 하부 벨트 (6309)로 더욱 압출된다.
도 64를 간단히 참고하면, 스크린 (6451) 일부가 도시된다. 도시된 바와 같이, 스크린 (6451)은 개구 (6452), 더욱 상세하게는, 다수의 개구들 (6452)을 포함한다. 개구들은 스크린 (6451) 전체를 관통 연장되어 혼합물 (6301)은 개구들을 통과하여 벨트 (6309)로 전달될 수 있다. 실시태양에 의하면, 개구들 (6452)은 스크린 길이 (l) 및 폭 (w)으로 정의되는 평면에서 관찰할 때 2차원 형상을 가진다. 개구들 (6452)이 삼-꼭지 별형 2차원 형상을 가지는 것으로 도시되지만, 다른 형상들이 고려될 수 있다. 예를들면, 개구들 (6452)은 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합인 복잡 형상, 또는 이의 조합을 포함한 다양한 2차원 형상을 가진다. 특정한 경우, 개구들 (6452)은 2차원 다각형들 예컨대, 삼각, 직사각, 사각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 구각, 십각, 임의의 이들의 조합을 가진다. 또한, 스크린 (6451)은 다수의 상이한 2차원 형상들을 가지는 개구들 (6452)의 조합을 포함하도록 구성될 수 있다.
소정의 공정 양태들은 본원 실시태양들에 의한 형상화 연마 입자들 성형에 유리하다. 특히, 다이 헤드에 대한 개구들 배향은 형상화 연마 입자들 형상에 영향을 미친다는 것을 알았다. 특히, 개구들이 도 64에 도시된 바와 같이 배열되면, 개구의 꼭지점 (6455)이 먼저 형상화 연마 입자들 혼합물 (6301)로 채워지고 본원에 기술되는 형상들을 성형하기에 적합하다는 것을 알았다. 다른 배향들에서, 개구 (6452)의 꼭지점(예를들면, 6455)과는 반대로 예를들면, 개구의 측면 (6456)이 먼저 채워지면, 형상화 연마 입자들은 덜 적합한 형상들을 가진다는 것을 알았다.
다시 도 63을 참조하면, 혼합물 (6301)이 다이 개구 (6305)를 통과하고 혼합물 (6301) 일부가 스크린 (6351) 개구들 (6352)을 통과하도록 강제된 후, 전구체 형상화 연마입자들 (6353)이 스크린 (6351) 아래에 배치되는 벨트 (6309)에 프린트된다. 특정 실시태양에 의하면, 전구체 형상화 연마입자들 (6353)은 개구들 (6352) 형상이 실질적으로 복제된 형상을 가진다.
혼합물 (6301)이 스크린 (6351) 개구들 (6352)에 압출된 후, 벨트 (6309) 및 스크린 (6351)은 방출 구역 (6385)으로 이동하고, 여기에서 벨트 (6309) 및 스크린 (6351)이 분리되어 전구체 형상화 연마입자들이 형성된다. 실시태양에 의하면, 스크린 (6351) 및 벨트 (6309)는 방출 구역 (6385) 내에서 특정 방출각 (6355)으로 서로 분리된다. 특정 실시태양에 의하면, 방출각 (6355)은 스크린 (6351) 하면 (6354) 및 벨트 (6309) 상면 (6356) 사이의 각으로 측정된다.
특히, 혼합물 (6301)은 신속하게 스크린 (6351)으로 강제할 수 있고, 따라서 개구들 (6352) 내에서 혼합물 (6301) 평균 체류시간은 약 2 분 미만, 약 1 분 미만, 약 40 초 미만, 또는 약 20 초 미만일 수 있다. 특정 비-제한적 실시태양들에서, 혼합물 (6301)은 스크린 개구들 (6352)을 따라 이동하면서 인쇄과정에서 실질적으로 변경되지 않고, 따라서 성분들 함량이 변경되지 않고, 스크린 (6351) 개구들 (6352)에서 건조되지 않는다.
대안적 실시태양에서, 성형공정은 몰딩 공정을 포함한다. 몰딩 공정은 시스템 (6300)의 동일 요소들을 일부 이용할 수 있지만, 그러나, 스크린은 혼합물 (6301) 몰딩을 위하여 기재 내부에 개구들을 가지는 몰딩 블랭크로 대체된다. 특히, 스크린과는 달리, 몰딩 블랭크는 블랭크 두께 전체를 부분적으로 관통 연장되는 개구들을 가지고, 따라서 개구들은 블랭크의 주면에서 대향 주면으로 연장되는 구멍이 아니다. 대신, 몰딩 개구들은 내부에 저면을 가지고, 이는 전구체 형상화 연마 입자의 주면을 형성하기 위한 것이다. 또한, 몰딩 시스템은 반드시 몰딩 블랭크 아래 벨트를 이용할 필요는 없다.
성형공정은 또한 특정한 건조공정을 적용하여 본원 실시태양들의 형상들을 가지는 형상화 연마 입자들을 성형한다. 특히, 건조공정은 형상화 연마 입자들 변형을 제한하기에 적합한 습도, 온도, 및 대기압 및 조성을 포함한 조건들에서 건조 단계를 포함한다.
전형적인 다각형들을 가지는 형상화 연마 입자들 성형과는 달리, 복잡한 형상들 성형공정, 특히 복제 (replication) 공정들을 이용하는 공정은, 건조 조건들, 윤활제 함량 및 유형, 압출 과정에서 혼합물에 인가하는 압력, 블랭크 또는 벨트 재질 및 기타 등을 포함한 하나 이상의 공정인자들을 제어할 필요가 있다는 것을 알았다. 특정 실시예들에서, 스테인레스 강 또는 폴리카보네이트 고분자의 벨트 또는 블랭크가 유용하다는 것을 알았다. 또한, 블랭크 또는 벨트의 개구들에 윤활제로 천연 오일 (예를들면, 카놀라 오일)을 사용하면 형상화 연마 입자들 형성을 개선할 수 있다는 것을 알았다.
형상화 연마입자들의 몸체는 첨가제들, 예컨대 원소들 또는 화합물들 (예를들면, 산화물들) 형태인 도펀트들을 포함한다. 소정의 적합한 첨가제들은 알칼리 금속원소, 알칼리 토금속원소, 희토류 원소, 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 니오븀 (Nb), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 및 이들의 조합을 포함한다. 특정한 경우, 첨가제는 원소 예컨대 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 스칸듐 (Sc), 이트륨 (Y), 란탄 (La), 세슘 (Ce), 프라세오디뮴 (Pr), 니오븀 (Nb), 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 바나듐 (V), 크롬 (Cr), 코발트 (Co), 철 (Fe), 게르마늄 (Ge), 망간 (Mn), 니켈 (Ni), 티타늄 (Ti), 아연 (Zn), 및 이들의 조합을 포함한다.
형상화 연마물품의 몸체는 특정 함량의 첨가제 (예를들면, 도펀트)를 포함한다. 예를들면, 형상화 연마입자의 몸체는 연마체 총 중량에 대하여 약 12 wt% 이하의 첨가제를 포함한다. 기타 실시태양들에서, 첨가제 함량은 더 적고, 예컨대 약 11 wt% 이하, 약 10 wt% 이하, 약 9 wt% 이하, 약 8 wt% 이하, 약 7 wt% 이하, 약 6 wt% 이하, 또는 약 5 wt% 이하이다. 또한, 비-제한적인 적어도 하나의 실시태양에서 첨가제 함량은 적어도 약 0.5 wt%, 예컨대 적어도 약 1 wt%, 적어도 약 1.3 wt%, 적어도 약 1.8 wt%, 적어도 약 2 wt%, 적어도 약 2.3 wt%, 적어도 약 2.8 wt%, 또는 적어도 약 3 wt%이다. 형상화 연마입자 몸체 내의 첨가제 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 65A는 특정 실시태양에 의해 형성된 형상화 연마 입자의 평면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (6500)는 2차원에서 관찰할 때 별-형상 몸체를 형성한다. 특히, 형상화 연마 입자 (6500)는 몸체 (6501)를 가지고, 몸체는 중앙부 (6502) 및 중앙부 (6502)에서 연장되는 제1 암 (6503), 제2 암 (6504), 및 제3 암 (6505)을 가진다. 몸체 (6501)는 입자 측을 따라 최장 치수로 측정되는 길이 (l) 및 몸체 (6501) 중점 (6590)을 통과하는 측의 중점 (6553)에서 제1 암 (6503)의 제1 꼭지점 (6506)까지의 입자 최장 치수로 측정되는 폭 (w)을 가진다. 폭은 길이에 직교 방향으로 연장된다. 도 65입자 사진의 측면 사진인 도 65B에 도시된 바와 같이 몸체 (6501)는 상면 및 기저면 (6511) 사이 제3 측면 (6556)을 형성하는 몸체 (6501) 상면 (6510)에 직교 방향으로 연장되는 높이 (h)를 가진다.
형상화 연마 입자 (6500)는 중앙부 (6502)로부터 연장되는 제1 암 (6503), 제2 암 (6504), 및 제3 암 (6505)에 의해 형성되는 삼-꼭지 별 형상의 몸체 (6501)를 가진다. 하나의 특정 실시태양에 의하면, 적어도 하나의 암, 예를들면, 제1 암 (6503)은 중앙부 폭 (6512)보다 작은 중점 폭 (6513)을 가진다. 중앙부 (6502)는 제1 측면 (6554), 제2 측면 (6555), 및 제3 측면 (6556) 각각의 중점들 (6551, 6552, 6553) 사이의 영역으로 정의된다. 제1 암 (6503)의 중앙부 폭 (6512)은 중점들 (6551, 6552) 사이의 폭이다. 중점 폭 (6513)은 중앙부 폭 (6510) 라인 및 제1 축 (6560)을 따르는 제1 암 (6503)의 꼭지점 (6506) 사이 중점에서의 라인 폭이다. 소정의 실시예들에서, 중점 폭 (6513)은 중앙부 폭 (6512)의 약 90% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 65% 이하, 또는 약 60% 이하이다. 또한, 중점 폭 (6513)은 중앙부 폭 (6510)의 적어도 약 10%, 예컨대 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40%이다. 중점 폭 (6513)은 중앙부 폭 (6512)에 대하여 임의의 상기 최소 및 최대 백분율 사이의 범위의 폭을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 몸체 (6501)는 적어도 하나의 암, 예컨대 제1 암 (6503)의 꼭지점 (6506)에서의 꼭지점 폭 (6514)이 중점 폭 (6513)보다 작은 제1 암 (6503)을 가진다. 꼭지점 (6506)이 날카롭게 형성되는 경우들에서, 꼭지점 폭 (6514)은 0으로 간주된다. 꼭지점 (6506)이 곡률 반경을 가지는 경우들에서, 꼭지점 폭 (6514)은 곡률 반경으로 정의되는 원의 직경으로 간주된다. 하나의 실시태양에 의하면, 꼭지점 폭 (6514)은 중점 폭 (6513)의 약 90% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 또는 약 10% 이하이다. 또한, 소정의 비-제한적 실시태양들에서, 꼭지점 폭 (6514)은 중점 폭 (6513)의 적어도 약 1%, 예컨대 적어도 약 2%, 적어도 약 3%, 적어도 약 5%, 또는 적어도 약 10%이다. 꼭지점 폭 (6514)은 중점 폭 (6513)에 대하여 임의의 상기 최소 및 최대 백분율 사이 범위의 폭을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도시된 바와 같이, 몸체 (6501)는 제1 측면 (6554) 및 제2 측면 (6555) 사이 제1 꼭지점 각 (6521)을 형성하는 제1 꼭지점 (6506)을 포함하는 제1 암 (6503)을 가진다. 실시태양에 의하면, 제1 꼭지점 각은 약 60 도 미만, 예컨대 약 55 도 이하, 약 50 도 이하, 약 45 도 이하, 또는 약 40 도 이하이다. 또한, 제1 꼭지점 각은 적어도 약 5 도, 예컨대 적어도 약 8 도, 적어도 약 10 도, 적어도 약 15 도, 적어도 약 20 도, 적어도 약 25 도, 또는 적어도 약 30 도이다. 제1 꼭지점 각은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
몸체 (6501)는 제2 측면 (6555) 및 제3 측면 (6556) 사이 제2 꼭지점 각 (6522)을 형성하는 제2 꼭지점 (6507)을 가지는 제2 암 (6504)을 포함한다. 제2 꼭지점 각은 실질적으로 제1 꼭지점 각과 동일하고, 예컨대 각 수치의5% 내이다. 대안으로, 제2 꼭지점 각은 제1 꼭지점 각과 실질적으로 상이하다.
몸체 (6501)는 제1 측면 (6554) 및 제3 측면 (6556) 사이 제3 꼭지점 각 (6523)을 형성하는 제3 꼭지점 (6508)을 가지는 제3 암 (6508)을 포함한다. 제3 꼭지점 각은 실질적으로 제1 꼭지점 각 또는 제2 꼭지점 각과 동일하고, 예컨대 각 수치들의5% 내이다. 대안으로, 제3 꼭지점 각은 제1 꼭지점 각 또는 제2 꼭지점 각과 실질적으로 상이하다.
제1 꼭지점 각, 제2 꼭지점 각, 및 제3 꼭지점 각의 합계인 몸체 (6501)의 각 총합은 약 180 도 미만이다. 다른 실시태양들에서, 각 총합은 약 175 도 이하, 예컨대 약 170 도 이하, 약 165 도 이하, 약 150 도 이하, 예컨대 약 140 도 이하, 약 130 도 이하, 약 125 도 이하, 또는 약 120 도 이하이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 몸체 (6501)의 각 총합은 적어도 약 60 도, 예컨대 적어도 약 70 도, 적어도 약 80 도, 적어도 약 90 도, 예컨대 적어도 약 95 도, 적어도 약 100 도, 또는 적어도 약 105 도이다. 각 총합은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본원에 기재된 바와 같이, 몸체 (6501)는 제1 암 (6506) 및 제3 암 (6508) 사이에 연장되는 제1 측면 (6554)을 가진다. 소정의 실시예들에서, 제1 측면 (6554)은 아치 외곽선 (contour)을 가진다. 예를들면, 간단히 도 65C를 참조하면, 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 평면 사진이 제공된다. 특히, 도 65C의 형상화 연마 입자는 몸체 (6581) 및 두 꼭지점들 사이에 연장되는 아치 측면 (6582)을 가지는 삼-꼭지 별을 포함한다. 특정 실시예들에서, 측면 (6582)은 몸체 (6581) 중앙부 (6583)를 향하여 내향 연장되는 만곡부를 형성하는 오목 외곽선을 가진다.
다시 도 65A를 참조하면, 몸체 (6501) 제1 측편 (6558) 및 제2 측편 (6559)을 가지는 제1 측면 (6554)을 포함한다. 제1 측편 (6558)은 제1 꼭지점 (6506) 및 중점 (6551) 사이에서 연장되고 제2 측편 (6559)은 제3 꼭지점 (6508) 및 중점 (6551) 사이에서 연장된다. 제1 측편 (6558) 및 제2 측편 (6559)은 둔각인 내부 각 (6562)을 형성한다. 예를들면, 내부 각 (6562)은 약 90 도보다 크고, 예컨대 약 95 도보다, 약 100 도보다, 약 110 도보다, 또는 약 120 도보다 크다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 내부 각 (6562)은 약 320 도 이하, 예컨대 약 300 도 이하, 또는 약 270 도 이하이다. 내부 각은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
제1 측편 (6558)은 제1 측면 (6554) 길이의 상당 부분에 걸쳐 연장된다. 예를들면, 제1 측편 (6558)은 제1 측면 (6554) 총 길이의 적어도 약 20%, 예컨대 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 또는 적어도 약 40% 연장된다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제1 측편 (6558)은 중점 (6551) 및 제1 꼭지점 (6506) 사이 길이 (ls1)를 가지고 측면 (6554) 총 길이의 약 80% 이하, 예컨대 약 75% 이하, 약 70% 이하, 또는 약 65% 이하이다. 제1 측편 (6558) 길이는 임의의 상기 최소백분율 및 최대 백분율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
제2 측편 (6559)은 제1 측면 (6554) 길이의 상당 부분에 걸쳐 연장된다. 예를들면, 제2 측편 (6559)은 제1 측면 (6554) 총 길이의 적어도 약 20%, 예컨대 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 35%, 또는 적어도 약 40% 연장된다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제2 측편 (6558)은 중점 (6551) 및 제3 꼭지점 (6508) 사이 길이 (ls2)를 가지고 측면 (6554) 총 길이의 약 80% 이하, 예컨대 약 75% 이하, 약 70% 이하, 또는 약 65% 이하이다. 제2 측편 (6559) 길이는 임의의 상기 최소백분율 및 최대 백분율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
몸체 (6501)는 또한 측면의 적어도 일부에 파단 영역 (6570)을 포함한다. 예를들면, 몸체 (6501)는 중점 (6551) 및 제3 꼭지점 (6508) 사이 측면 (6554) 일부에 파단 영역 (6570)을 가진다. 파단 영역 (6570)은 기저면 (6511)을 형성하는 가장자리의 적어도 일부를 교차한다. 대안으로, 또는 추가로, 파단 영역 (6570)은 상면 (6510)을 정의하는 가장자리의 적어도 일부를 교차한다. 파단 영역은 적어도 몸체 (6501) 상면 (6510) 또는 기저면 (6511)의 표면 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 가지는 것으로 특정된다. 파단 영역 (6570)은 기저면 (6511)에서 연장되는 몸체 일부를 형성한다. 소정의 실시예들에서, 파단 영역 (6570)은 기저면 (6511)에서 연장되고 제1 측면 (6554)을 따르는 불규칙한 형상화 돌출부들 및 홈들로 특정된다. 소정의 실시예들에서, 파단 영역 (6570)은 톱니형 가장자리로 나타나고 이를 형성한다. 파단 영역 (6583)은 또한 도 65C 형상화 연마 입자의 측면 (6582)에 도시된다.
소정의 실시예들에서, 파단 영역 (6570)은 몸체 암들의 꼭지점들에 또는 근처에 있는 것이 바람직하다. 파단 영역 (6570)은 저면 (1703)에서 연장되고 측면 전체 높이 일부 또는 측면 전체 높이에 걸쳐 수직 연장된다.
몸체의 길이 및 폭의 평면에서 관찰할 때 상기 삼-꼭지 별 몸체 (6501)는 2차원 형상을 가지는 상면 (6510), 실질적으로 동일한 2차원 형상의 몸체 (6501) 기저면 (6511)을 가지는 것으로 도시되지만, 다른 형상들도 고려될 수 있다. 예를들면, 하나의 실시태양에서, 기저면에서 몸체의 단면 형상은 삼-꼭지 별, 사 꼭지 별, 십자가 -형상, 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합을 가지는 복잡한 형상들 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서의 기저면 형상을 형성한다. 또한, 상면에서의 몸체 단면 형상은 기저면 형상과는 상이하고 삼-꼭지 별, 사 꼭지 별, 십자가 -형상, 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합을 가지는 복잡한 형상들, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 상면 형상을 형성한다.
특정 실시예들에서, 상면 형상은 기저면 형상의 아치 형태를 가진다. 예를들면, 상면 형상은 아치형 삼-꼭지 2차원 형상을 형성하고, 여기에서 아치형 삼-꼭지 2차원 형상은 환형 단부들을 가지는 암들을 형성한다. 특히, 기저면에서 형성되는 암들은 상면에서 해당 꼭지점의 곡률 반경과 비교할 때 꼭지점에서 더 작은 곡률 반경을 가진다.
본원의 다른 실시태양들에서 기재된 바와 같이, 몸체 (6501)의 적어도 하나의 암들은 비틀림을 가지도록 형성되고, 따라서 암은 중앙 축 주위로 비틀린다. 예를들면, 제1 암 (6503)은 축 (6560) 주위로 비틀린다. 또한, 몸체 (6501)는 적어도 하나의 암이 중앙 영역으로부터 아치 경로로 연장되도록 형성된다.
도 66A는 특정 실시태양에 의해 형성된 형상화 연마 입자의 평면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (6600)는 길이 및 폭의 2차원 평면에서 관찰할 때 별-형상 몸체를 형성한다. 특히, 형상화 연마 입자 (6600)는 몸체 (6601)를 포함하고, 몸체는 중앙부 (6602) 및 중앙부 (6602)에서 연장되는 제1 암 (6603), 제2 암 (6604), 제3 암 (6605), 및 제4 암 (6606)을 가진다. 몸체 (6601)는 입자 측을 따라 최장 치수로 측정되는 길이 (l) 및 몸체 (6601) 중점 (6609)을 통과하고 대향 암들의 두 꼭지점들 사이 입자 최장 치수로 측정되는 폭 (w)을 가진다. 폭은 길이에 직교 방향으로 연장된다. 몸체 (6601)는 도 66B에 도시된 바와 같이 상면 및 기저면 (6611) 사이 제3 측면 (6656)을 형성하는 몸체 (6601) 상면 (6640)에 직교 방향으로 연장되는 높이 (h)를 가진다. 특히, 몸체 (6601)는 본원에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이 하나 이상의 높이를 가진다.
형상화 연마 입자 (6600)는 중앙부 (6602)에서 연장되는 제1 암 (6603), 제2 암 (6604), 제3 암 (6605), 및 제4 암 (6606)에 의해 형성되는 사-꼭지 별 형상의 몸체 (6601)를 가진다. 몸체 (6601)는 본원 실시태양들에서 기재된 임의의 형상들을 가질 수 있다. 예를들면, 하나의 특정 실시태양에 의하면, 적어도 하나의 암, 예를들면, 제1 암 (6603)은, 도 65A의 실시태양에 따라 기재된 바와 같이 중앙부 폭보다 작은 중점 폭을 가진다. 또한, 몸체 (6601)는 적어도 하나의 암, 예컨대 도 65A의 실시태양에 따라 기재된 바와 같이 제1 암 꼭지점에서의 꼭지점 폭이 중점 폭보다 작은 제1 암 (6603)을 가진다.
일 양태에서, 몸체 (6601)는 제1 측면 (6654) 및 제2 측면 (6655) 사이의 제1 꼭지점 각 (6621)을 형성하는 제1 꼭지점 (6607)을 포함하는 제1 암 (6603)을 가진다. 실시태양에 의하면, 제1 꼭지점 각은 약 60 도 미만, 예컨대 약 55 도 이하, 약 50 도 이하, 약 45 도 이하, 또는 약 40 도 이하이다. 또한, 제1 꼭지점 각 (6621)은 적어도 약 5 도, 예컨대 적어도 약 8 도, 적어도 약 10 도, 적어도 약 15 도, 또는 적어도 약 20 도이다. 제1 꼭지점 각 (6621)은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 유사하게, 제2 암 (6604)의 제2 꼭지점 (6608), 제3 암 (6605)의 제3 꼭지점 (6609), 또는 제4 암 (6606)의 제4 꼭지점 (6610)을 포함한 임의의 다른 꼭지점들은 상기 제1 꼭지점 각 (6621)에 대하여 기재된 것과 동일한 형상들을 가지는 꼭지점 각을 가질 수 있다.
하나의 실시태양에 의하면 제2 꼭지점 (6608)은 제1 꼭지점 각 (6621)과 실질적으로 동일한, 예컨대 5% 이내의 각 수치의 제2 꼭지점 각을 형성한다. 대안으로, 제2 꼭지점 각은 제1 꼭지점 각 (6621)과 실질적으로 상이하다. 제3 꼭지점 (6609)은 제1 꼭지점 각 (6621)과 실질적으로 동일한, 예컨대 5% 이내의 각 수치의 제3 꼭지점 각을 형성한다. 대안으로, 제3 꼭지점 각은 제1 꼭지점 각 (6621)과 실질적으로 상이하다. 제4 꼭지점 (6610)은 제1 꼭지점 각 (6621)과 실질적으로 동일한, 예컨대 5% 이내의 각 수치의 제4 꼭지점 각을 형성한다. 대안으로, 제4 꼭지점 각은 제1 꼭지점 각 (6621)과 실질적으로 상이하다.
하나의 실시태양에 의하면, 몸체 (6601)는 실질적으로 서로 균등하게 이격되는 제1 암 (6603), 제2 암 (6604), 제3 암 (6605), 및 제4 암 (6606)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 암들 (6603-6606 )은 중앙부 (6602) 주위로실질적으로 균등하게 떨어져 있다. 하나의 특정 실시태양에서, 암들 (6603-6606)은 서로 실질적으로 직교 각들로 이격된다. 다른 실시태양들에서, 제1 암 (6603) 및 제2 암 (6604)은 대향 꼭지점들 (6609, 6607) 사이에 연장되고 중점 (6609)을 지나는 축 (6690)과 꼭지점들 (6608, 6610) 사이에 연장되고 중점 (6609)을 지나는 축 (6691) 사이 각으로 정의되는 간격 각 (6631)에 기초하여 서로 떨어져 있다. 제1 암 (6603) 및 제2 암 (6604)은 적어도 약 45 도, 예컨대 적어도 약 60 도, 또는 적어도 약 70 도의 간격 각 (6631)으로 서로 이격된다. 또한, 다른 실시태양들에서, 간격 각 (6631)은 약 120 도 이하, 예컨대 약 110 도 이하, 또는 대략 90 도이다. 간격 각 (6631)은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
소정의 실시예들에서, 몸체 (6601)는 적어도 하나의 측면, 예컨대 제1 측면 (6654)이 아치 외곽선을 가지도록 형성된다. 더욱 특정한 실시태양들에서, 적어도 하나의 측면은 측면 전체 길이의 적어도 일부에 대하여 오목 곡률을 가진다.
또 다른 실시태양에서, 몸체 (6601)의 적어도 하나의 측면, 예컨대 제1 측면 (6654)은, 제1 절편 (6625) 및 제2 절편 (6626)을 가지고, 이들은 서로 제1 측면 중점 (6627)에서 결합되어 제1 내부 각 (6628)을 형성한다. 하나의 실시태양에 의하면, 제1 내부 각은 약 90 도 이상, 예컨대 약 95 도 이상, 약 100 도 이상, 약 130 도 이상, 약 160 도 이상, 약 180 도 이상, 또는 약 210 도 이상이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제1 내부 각은 약 320 도 이하, 약 300 도 이하, 또는 약 270 도 이하이다. 제1 내부 각은 상기 임의의 최소값 및 최대값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 몸체는 제2 측면 (6655)에 제2 내부 각 (6629), 제3 측면 (6656)에 제3 내부 각 (6632), 및 제4 측면 (6657)에 제4 내부 각 (6633)을 포함한다. 각각의 내부 각은 제1 내부 각 (6628)에 대하여 기재된 형상들을 가질 수 있다. 또한, 각각의 및 임의의 제2 측면 (6655), 제3 측면 (6656), 및 제4 측면 (6657)은 임의의 제1 측면 (6654) 형상들을 가질 수 있다.
몸체 (6601)는 몸체 (6601) 중앙부 (6602)로부터 서로 반대 방향들로 연장되는 제1 암 (6603) 및 제3 암 (6605)을 가진다. 또한, 제2 암 (6604) 및 제4 암 (6606)은 서로 반대 방향으로 연장된다. 하나의 실시태양에 의하면, 제2 암 (6604)은 중앙부 (6602) 경계에서 축 (6691)을 따르는 꼭지점 (6608)까지의 길이를 가지고 이는 제4 암 (6606) 길이와 실질적으로 동일하다. 또 다른 실시예에서, 제2 암 (6604)은 제1 암 (6603) 또는 제3 암 (6605) 길이와 실질적으로 상이한 (예를들면, 미만 또는 이상) 길이를 가진다.
몸체의 길이 및 폭의 평면에서 관찰할 때 상기 사-꼭지 별의 몸체 (6601)는 2차원 형상을 가지는 상면 (6640), 실질적으로 동일한 2차원 형상의 몸체 (6501) 기저면 (6641)을 가지는 것으로 도시되지만, 다른 형상들도 고려될 수 있다. 예를들면, 하나의 실시태양에서, 기저면에서 몸체의 단면 형상은 삼-꼭지 별, 사-꼭지 별, 십자가 -형상, 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합을 가지는 복잡한 형상들 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서의 기저면 형상을 형성한다. 또한, 상면에서의 몸체 단면 형상은 기저면 형상과는 상이하고 삼-꼭지 별, 사 꼭지 별, 십자가 -형상, 다각형, 타원형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형들의 조합을 가지는 복잡한 형상들, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 상면 형상을 형성한다.
특정 실시예들에서, 상면 형상은 기저면 형상의 아치 형태를 가진다. 예를들면, 상면 형상은 아치형 사-꼭지 2차원 형상을 형성하고, 여기에서 아치형 사-꼭지 2차원 형상은 환형 단부들을 가지는 암들을 형성한다. 특히, 기저면에서 형성되는 암들은 상면에서 해당 꼭지점의 곡률 반경과 비교할 때 꼭지점에서 더 작은 곡률 반경을 가진다.
하나의 특정 양태에 의하면, 몸체는 제한된 몸체 변형 또는 뒤틀림을 가지도록 형성된다. 예를들면, 몸체의 컬링 계수 (ht/hi)는 약 10 이하이고, 이때 컬링 계수는 내부의 (예를들면, 중앙부 (6602) 내부) 최소 몸체 높이 (hi)에 대한 하나의 암 꼭지점에서의 최고 몸체 높이 (ht) 간의 비율로 정의된다. 예를들면, 도 66B의 형상화 연마 입자의 측면도를 참조하면, 몸체 (6601)는 측면에서 관찰할 때 입자 최소 높이인 내부 높이를 가진다. 몸체 최고 높이 (ht)는 측면에서 관찰할 때 저면 (또는 저면 바닥) 및 몸체 (6601) 최고점, 말려 올라간 암의 꼭지점 사이 거리이다. 본원 실시태양들의 형상화 연마 입자들은 제한된 뒤틀림을 보이고, 컬링 계수는 약 5 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 약 1.5 이하, 약 1.3 이하, 약 1.2 이하, 약 1.14 이하, 또는 약 1.10 이하이다. 적합한 컴퓨터 프로그램들, 예컨대 ImageJ 소프트웨어를 사용하여, 형상화 연마 입자들 사진들에 대한 정확한 분석으로 컬링 계수를 측정할 수 있다.
도 67은 특정 실시태양에 의해 형성된 형상화 연마 입자의 평면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (6700)는 길이 및 폭의 2차원 평면에서 관찰할 때 십자가-형상화 몸체를 형성한다. 특히, 형상화 연마 입자 (6700)는 몸체 (6701)를 포함하고, 몸체는 중앙부 (6702) 및 중앙부 (6702)에서 연장되는 제1 암 (6703), 제2 암 (6704), 제3 암 (6705), 및 제4 암 (6706)을 가진다. 몸체 (6701)는 입자 측을 따라 최장 치수로 측정되는 길이 (l) 및 몸체 (6701) 중점 (6709)을 통과하는 대향 암들의 두 점들 사이 입자의 최장 치수로 측정되는 폭 (w)을 가진다. 폭은 길이에 직교 방향으로 연장된다. 몸체 (6701)는 상면 (6710) 및 기저면 (6711) 사이 측면을 형성하는 몸체 (6701) 상면 (6710)에 직교 방향으로 연장되는 높이 (h)를 가진다. 몸체 (6701)는 임의의 본원 실시태양들에 기재된 임의의 하나의 또는 조합의 형상들을 가진다.
몸체 (6701)는 적어도 하나의 암, 예컨대 제1 암 (6703) 중앙부 폭 (6712)와 실질적으로 동일한 중점 폭 (6714)을 가지는 제1 암 (6703)을 포함한다. 또한, 몸체 (6701) 폭을 정의하는 축 (6790)에 있는 점들 (6715, 6716) 사이의 암의 길이는 제1 암 (6703) 폭보다 작다. 특정 실시예들에서, 길이는 폭의 약 90% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제1 암 (6703) 길이는 제1 암 (6703) 폭의 적어도 약 10%, 예컨대 적어도 약 20%이다. 길이는 폭에 대하여 임의의 상기 최소백분율 및 최대 백분율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 제1 암 (6703) 폭을 언급하는 것은 중앙부 폭 (6712), 또는 중점 폭 (6714)을 언급하는 것일 수 있다. 몸체 (6701) 임의의 암들은 제1 암 (6703)과 동일한 형상들을 가진다.
도 68은 특정 실시태양에 의해 형성된 형상화 연마 입자의 평면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (6800)는 길이 및 폭의 2차원 평면에서 관찰할 때 대략 십자가-형상의 몸체를 형성한다. 특히, 형상화 연마 입자 (6800)는 몸체 (6801)를 포함하고, 몸체는 중앙부 (6802) 및 중앙부 (6802)에서 연장되는 제1 암 (6803), 제2 암 (6804), 제3 암 (6805), 및 제4 암 (6806)을 가진다. 몸체 (6801)는 입자 측을 따라 최장 치수로 측정되는 길이 (l) 및 몸체 (6801) 중점 (6809)을 통과하는 대향 암들의 두 점들 사이 입자의 최장 치수로 측정되는 폭 (w)을 가진다. 폭은 길이에 직교 방향으로 연장된다. 몸체 (6801)는 상면 (6810) 및 기저면 (6811) 사이 측면을 형성하는 몸체 (6801) 상면 (6810)에 직교 방향으로 연장되는 높이 (h)를 가진다. 몸체 (6801)는 임의의 본원 실시태양들에 기재된 임의의 하나의 또는 조합의 형상들을 가진다.
도 68의 특정 실시태양에서, 몸체는 기저면 (6811) 및 상면 (6810)의2차원 형상들의 특정 조합으로 구성된다. 예를들면, 몸체는 기저면에서 기저면 형상을 형성하는 몸체의 2차원 형상 (즉, 단면 형상), 및 상면에서 상면 형상을 형성하는 몸체의 2차원 형상을 가지고, 특히, 기저면 형상은 대략 십자가-형상이고 상면 형상은 환형 사변 형상이다. 환형 사변 형상은 상면 (6810)에 의해 형성되고 (점선들로 보이는 가장자리들) 4 측들이 둥근 모서리들로 연결되고, 이때 모서리들은 대체로 기저면에 의해 형성되는 십자가-형상의 암들에 해당된다. 특히, 상면은 기저면 형상의 십자가-형상 외곽선에서 보이는 서로 유각인 적어도 2개의 측절편들을 가지는 측면으로 분리되는 암 부들을 형성하지 않는다.
도 69A는 실시태양에 의한 형상화 연마 입자 측면 사진이다. 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (6900)는 몸체 (6901)를 포함하고, 몸체는 제1 층 (6902) 및 제1 층 (6902)에 적층되는 제2 층 (6903)을 포함한다. 실시태양에 의하면, 몸체 (6901)는 서로 계단 구조로 배열되는 층들 (6902, 6903)을 가진다. 계단 구조는 제1 층 (6902) 측면 (6904) 및 제2 층 (6903) 측면 (6905) 사이 제1 층 (6902) 상면 (6910)에 있는 적어도 하나의 판 영역 (6920)에 의해 특정된다. 판 영역 (6920)의 크기 및 형상은 하나 이상의 공정 인자들에 의해 제어되거나 예정될 수 있고 연마 물품로의 연마 입자들 전개 및 연마 물품 성능을 개선시킨다.
하나의 실시태양에서, 판 영역 (6902)은 측방 거리 (6921)를 가지고, 이는 제1 층 (6902) 상면 (6910) 및 제1 층 측면 (6904) 사이 가장자리 (6907)에서 제2 층 측면 (6905) 사이 최장 거리로 정의된다. 측방 거리 (6921) 분석은 예컨대 도 69B에 도시된 바와 같이 몸체 (6901)에 대한 평면 사진으로 이루어진다. 도시된 바와 같이, 측방 거리 (6921)는 판 영역 (6902)의 최장 거리이다. 하나의 실시태양에서, 측방 거리 (6921)는 제1 층 (6902) (즉, 더 넓은 층) 길이 (6910)보다 더 짧다. 특히, 측방 거리 (6921)는 몸체 (6901)의 제1 층 (6902) 길이 (6910)의 약 90% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 측방 거리 (6921)는 몸체 (6901)의 제1 층 (6902) 길이의 적어도 약 2%, 적어도 약 5%, 적어도 약 8%, 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 50%이다. 측방 거리 (6921)는 임의의 상기 최소백분율 및 최대 백분율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
제2 층 (6903)은 예컨대 도 69B에 도시된 바와 같이, 제1 층 (6902) 길이 (6910)에 대한 최장 측 치수인 특정 길이 (6909)를 가지고 연마 물품으로의 연마 입자들 전개 및/또는 연마 물품 성능을 개선시킨다. 예를들면, 제2 층 (6903) 길이 (6909)는 몸체 (6901)의 제1 층 (6902) 길이 (6910)의 약 90% 이하, 예컨대 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 또는 약 20% 이하이다. 또한, 하나의 비-제한적 실시태양에서, 제2 층 (6903)의 길이 (6910)는 몸체 (6901)의 제1 층 (6902) 길이 (6910)의 적어도 약 2%, 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 또는 적어도 약 70% 이다. 제1 층 (6902) 길이 (6910)에 대한 제2 층 (6903) 길이 (6909)는 임의의 상기 최소백분율 및 최대 백분율 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 69및 69B의 상기 형상화 연마 입자는 재료의 다중 시트들, 다중 스크린들, 및/또는 다중 몰딩 블랭크들을 이용하여 형성된다. 예를들면, 하나의 공정은 제1 스크린을 사용하여, 제1 혼합물이 완전히 또는 부분적으로 채워지고, 제1 스크린과는 크기, 형상 또는 배향이 다른 제2 스크린을 제공하고, 제2 스크린 개구들에 제2 혼합물이 제공된다. 제2 스크린은 제1 스크린 위에 또는 제1 스크린에서 형성된 전구체 형상화 연마입자들 위에 놓인다. 제2 혼합물은 제1 혼합물의 전구체 형상화 연마입자들 위에 제공되어 계단 및 층상 구조를 가지는 전구체 형상화 연마입자들이 형성된다. 특히, 제2 스크린의 개구들은 제1 스크린의 개구들보다 더 작을 수 있다. 제1 스크린 및 제2 스크린은, 필수적이지는 않지만, 상이한 크기 개구들, 상이한 2차원 형상들의 개구들, 및 이들의 조합을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 소정의 실시예들에서, 제1 스크린 및 제2 스크린은 동일한 시간에 복합 스크린으로 이용하여 혼합물을 형상화한다. 이러한 실시예들에서, 제1 스크린 및 제2 스크린은 서로 부착되어 제1 스크린 및 제2 스크린의 개구들 간의 적합하고 연속적인 정렬이 가능하다. 제1 스크린 및 제2 스크린의 개구들에 혼합물을 적절하게 전달하기 위하여 제1 스크린 개구들 및 제2 스크린 개구들 간 정렬을 이루어도록 제2 스크린을 제1 스크린에 배향시킨다.
또한, 제1 스크린 및 제2 스크린은 별개 공정에서 사용된다. 예를들면, 제1 혼합물은 제1 시간에 제1 스크린에 제공되고 제2 혼합물은 제2 시간에 제2 스크린으로 제공된다. 더욱 상세하게는, 제1 혼합물은 먼저 제1 스크린 개구들에 제공되고, 제1 스크린 개구들에 제1 혼합물이 성형된 후, 제2 혼합물이 제1 혼합물 위에 제공된다. 이러한 공정은 제1 혼합물이 제1 스크린의 제1 개구들에 있는 상태에서 진행될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 스크린 개구들에서 제1 혼합물이 우선 제거되어 제1 혼합물의 전구체 형상화 연마입자들을 생성한다. 이후, 제1 혼합물의 전구체 형상화 연마입자들을 제2 스크린 개구들에 대하여 배향시키고, 제2 혼합물을 제2 스크린 개구들 및 제1 혼합물의 전구체 형상화 연마입자들에 부가하여 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 포함하는 복합 전구체 형상화 연마입자들을 성형한다. 이러한 공정은 하나의 몰드 및 하나의 스크린으로 적용될 수 있다. 또한, 동일한 공정은 제1 및 제2 몰드들을 이용하여 각각 제1 및 제2 층들을 형성함으로써 완성될 수 있다.
본원 실시태양들의 임의의 특성들은 형상화 연마 입자들의 배치에 기인한다는 것을 이해하여야 한다. 형상화 연마 입자들의 배치는 필수적이지는 않지만 동일한 형성공정에 의해 제조된 형상화 연마입자들의 그룹일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 형상화 연마입자들 배치는 특정 형성방법과는 독립적인 연마물품, 예컨대 고정 연마물품, 더욱 상세하게는 코팅 연마물품의 형상화 연마입자들의 그룹일 수 있다. 예를들면, 입자들 배치는 상업적 등급 연마제품 형성에 적합한 형상화 연마입자들, 예컨대 적어도 약 20 lbs.의 입자들을 포함한다.
또한, 본원 실시태양들의 임의의 특징부들 (예를들면, 종횡비, 다중 부분들, 암의 개수, 중간부 폭에 대한 중점 폭 비율, 2차원 형상 차이, 기타 등)은 단일 입자의 특징, 배치 입자들 시료화 중앙값, 또는 배치 입자들 시료화 분석에 의한 평균값일 수 있다. 명시적으로 언급되지 않는 한, 특성들은 적합한 개수의 배치 입자들의 무작위 시료화를 통한 통계적 유의한 값에 기초하는 중앙값을 언급하는 것으로 간주된다. 특히, 소정의 본원 실시태양들에서, 샘플 크기는 적어도 10, 및 더욱 전형적으로, 적어도 40개의 무작위 선택된 배치 입자들을 포함한다.
본원 실시태양들에 기재된 임의의 특징부들은 적어도 형상화 연마입자들 배치 일부에 존재하는 특징부들을 나타낸다. 일부는 총 배치 입자들의 소량 (예를들면, 50% 미만 및 1% 내지 49% 사이의 임의의 정수), 총 배치 입자들의 주요 함량 (예를들면, 50% 이상 및 50% 내지 99% 사이의 임의의 정수), 또는 실질적으로 모든 배치 입자들 (예를들면, 99% 내지 100%)일 수 있다. 배치의 임의의 형상화 연마입자의 하나 이상의 특징부들을 제공함으로써 연마물품에서 입자들 전개가 개선되고 연마물품 성능 또는 사용이 개선된다.
미립자 소재 배치 (batch)는 제1 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제1 분량 및 제2 유형의 형상화 연마입자를 포함하는 제2 분량을 포함한다. 배치 내의 제1 분량 및 제2 분량의 함량은 적어도 부분적으로 소정의 공정 인자들에 기초하여 제어된다. 제1 분량 및 제2 분량을 가지는 배치를 제공함으로써 연마물품에서 입자들 전개가 개선되고 연마물품 성능 또는 사용이 개선된다.
제1 분량은 다수의 형상화 연마입자들을 포함하고, 각각의 입자는 실질적으로 동일한 형상들 예컨대 제한적이지 않지만 주면의 동일한 2차원 형상을 가진다. 배치는 다양한 함량의 제1 분량을 포함한다. 예를들면, 제1 분량은 주요 함량 또는 소량으로 존재할 수 있다. 특정한 경우, 제1 분량은 배치 중 총 분량에 대하여 적어도 약 1%, 예컨대 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70% 존재한다. 또한, 다른 실시태양에서, 배치는 배치 중 총 분량의 약 99% 이하, 예컨대 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 약 50% 이하, 약 40% 이하, 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 4% 이하의 제1 분량을 포함한다. 배치의 제1 분량 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
배치의 제2 분량은 다수의 형상화 연마입자들을 포함하고, 제2 분량 중 각각의 형상화 연마입자는 실질적으로 동일한 2차원 형상 예컨대 제한적이지 않지만 주면 (major surface)의 동일한 2차원 형상을 가진다. 제2 분량은 제1 분량의 다수의 형상화 연마입자들과 비교하여 차별되는 본원 실시태양들의 하나 이상의 형상들을 가질 수 있다. 소정의 실시예들에서, 배치는 제1 분량에 비하여 더욱 소량의 제2 분량을 포함하고, 더욱 상세하게는, 배치 배자들 총 분량에 대하여 소량의 제2 분량을 포함한다. 예를들면, 배치는 특정 함량의 제2 분량을 포함하고, 예를들면, 약 40% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 4% 이하이다. 또한, 적어도 하나의 비-제한적 실시태양에서, 배치는 배치의 총 분량에 대하여 적어도 약 0.5%, 예컨대 적어도 약 1%, 적어도 약 2%, 적어도 약 3%, 적어도 약 4%, 적어도 약 10%, 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%의 제2 분량을 포함한다. 배치의 제2 분량의 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 대안적 실시태양에서, 배치는 제1 분량에 비하여 더 많은 함량의 제2 분량을 포함하고, 더욱 상세하게는, 배치 입자들의 총 함량에 대하여 주요 함량으로서 제2 분량을 포함한다. 예를들면, 적어도 하나의 실시태양에서, 배치는 배치의 총 분량에 대하여 적어도 약 55%, 예컨대 적어도 약 60%의 제2 분량을 함유한다.
배치는 다른 분량들 예를들면 제1 및 제2 분량들 입자들의 형상들과 차별되는 제3 형상을 가지는 다수의 형상화 연마 입자들로 구성되는 제2 분량을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 배치는 제2 분량 및 제1 분량 대비 다양한 함량의 제3 분량을 포함한다. 제3 분량은 소량 또는 주요 분량으로 존재할 수 있다. 특정한 경우, 제3 분량은 배치의 총 분량에 대하여 약 40% 이하, 예컨대 약 30% 이하, 약 20% 이하, 약 10% 이하, 약 8% 이하, 약 6% 이하, 또는 약 4% 이하 존재한다. 또한, 다른 실시태양들에서 배치는 최소 함량의 제3 분량, 예컨대 적어도 약 1%, 예컨대 적어도 약 5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 50%를 포함한다. 배치의 제3 분량의 함량은 상기 임의의 최소 비율 및 최대 비율 사이에 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 배치는 부형의, 무작위 형상화 연마입자들을 포함할 수 있고, 이들은 본원의 임의의 분량들과 동일 함량으로 존재한다.
실시예들
실시예 1
Sasol Corp.에서 상업적으로 입수되는 Catapal B 베마이트의 대략 42% 고체 및 소량의 질산 및 유기 첨가제들이 함유된58 wt% 물로 이루어진 겔 형태의 혼합물을 얻었다. 겔 점도는 대략 3X103 내지 4X104 Pa.s 이고 저장탄성률은 3X104 내지 2X105 P이다.
겔을 다이로부터 대략 80 psi (552 kPa)로 폴리카르보네이트의 몰드 블랭크에서 삼-꼭지 별 형상의 다수의 개구들을 통하여 압출하였다. 몰드 블랭크 개구 표면들에는 카놀라 오일을 발랐다. 개구들은 길이가 대략 5-7 mm, 폭이 3-5 mm, 및 깊이가 대략 0.8 mm인 삼-꼭지 별의 2차원 형상들을 형성한다. 개구들은 대략 35 도의 꼭지점 각들, 및 대략 225 도의 3개의 암들 사이 내부 각을 가진다.
겔을 개구들 내부로 압출시킨 후 겔을 대략 24-48 시간 동안 주변 조건들에서 공기 중 및 몰드 내부에서 건조시켜 전구체 형상화 연마 입자들을 성형하였다. 전구체 형상화 연마 입자들을 박스 로에서 대략 600ºC에서 1시간 동안 하소한 후, 전구체들 형상화 연마 입자들을 로에서 1320ºC까지 3 내지 20 분 동안 소결하였다. 도 65A는 실시예 1로 형성된 대표적인 입자의 사진이다. 몸체는 5 미만의 컬링 계수를 가진다.
실시예 2
실시예 1의 공정을 적용하되 사-꼭지 별 형상 2차원 형상을 가지는 길이가 대략 7-9 mm, 폭이 7-9 mm, 및 깊이가 대략 0.8 mm인 개구들의 몰드 블랭크를 이용하였다. 개구들의 꼭지점 각들은 대략 25 도이고, 3개의 암들 사이 내부 각은 대략 250 도이다. 도 66A는 실시예 2로 형성된 대표적인 입자의 사진이다. 몸체는 5 미만의 컬링 계수를 가진다.
실시예 3
실시예 1의 공정을 적용하되 십자가-형상 2차원 형상을 가지는 길이가 대략 5-6 mm, 폭이 5-6 mm, 깊이가 대략 0.8 mm인 개구들의 몰드 블랭크를 이용하였다. 암들의 폭은 대략 2 mm이고 길이는 대략 1 mm이다. 도 67은 실시예 3으로 형성된 대표적인 입자의 사진이다. 몸체는 5 미만의 컬링 계수를 가진다.
본원은 현재 기술과는 차별된다. 업계에서는 형상화 연마입자들이 공정들 예컨대 몰딩 및 스크린 인쇄를 통해 형성될 수 있다는 것을 인지하고 있었지만, 본원 실시태양들의 공정들은 이러한 공정들과는 구별된다. 또한, 형성된 형상화 연마입자들은 종래 방법으로 형성되는 입자들과는 차별적인 하나 또는 조합적인 특징부들을 가진다. 본원 실시태양들의 형상화 연마입자들은, 제한적이지 않지만, 종횡비, 조성, 첨가제들, 2차원 형상, 3차원 형상, 계단 구조, 컬링 계수, 꼭지점 각, 내부 각 및 기타 등을 포함한 종래 입자들과 구분되는 하나 또는 조합적 특징부들을 포함한다. 특히, 본원 실시태양들은 특정 형상들을 가지는 형상화 연마입자들의 배치들 성형에 유리한 특징부들의 조합을 포함한다. 실제로, 하나 이상의 이러한 특징부들은 연마물품에서 대안적 전개, 및 또한, 고정 연마재, 예컨대 결합 연마재 또는 코팅 연마재에서의 성능 개선을 가능하게 한다.
개시된 주제는 예시적이고 제한적인 것이 아니며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위에 속하는 이러한 모든 변경, 개선 및 기타 실시태양들을 포괄할 의도이다. 따라서, 법이 허용한 최대로, 본 발명의 범위는 청구범위 및 이의 균등론을 광의로 해석하여 판단되어야 하고 상기 상세한 설명에 제한 또는 한정되어서는 아니된다.
특허법에 부합되고 청구범위 및 의미를 해석 또는 한정하는 것이 아니라는 이해로 요약서가 제출된다. 또한, 상기된 상세한 설명에서, 다양한 특징부들이 개시의 간소화를 위하여 단일 실시태양에서 집합적으로 함께 설명된다. 청구되는 실시태양들이 각각의 청구항에서 명시적으로 언급되는 것 이상의 특징부들을 필요로 한다는 의도로 이러한 개시가 해석되어서는 아니된다. 오히려, 하기 청구범위에서 와 같이, 본 발명의 주제는 개시된 임의의 실시태양의 모든 특징부들보다 적은 것에 관한 것이다. 따라서, 하기 청구범위는 상세한 설명에 통합되고, 각각의 청구항은 그 자체로 청구되는 주제를 별개로 정의하는 것이다.

Claims (70)

  1. 세라믹 재료를 포함하는 형상화 연마 입자에 있어서,
    상기 형상화 연마 입자는 몸체를 추가로 포함하고, 상기 몸체는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지고, 상기 몸체는 중앙부로부터 연장하는 제1 암, 제2 암, 및 제3 암을 가지는 삼-꼭지 별 형상을 포함하고, 상기 제1 암의 제 1 꼭지점 각, 제2 암의 제 2 꼭지점 각 및 제3 암의 제 3 꼭지점 각의 각도 총합은 180 도 미만의 각을 형성하고,
    상기 몸체는 10 이하의 컬링 계수를 포함하고, 상기 컬링 계수는 내부에서 상기 몸체의 최소 높이 (hi)에 대한 하나의 암 꼭지점에서의 상기 몸체 최고 높이 (ht) 사이의 비율로 정의되는, 형상화 연마 입자.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 암은 중앙부 폭보다 작은 중점 폭(midpoint width)을 포함하는, 형상화 연마 입자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중점 폭은 상기 중앙부 폭의 90% 이하인, 형상화 연마 입자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 몸체는 꼭지점 폭을 포함하고, 상기 꼭지점 폭은 상기 중점 폭의 90% 이하인, 형상화 연마 입자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 몸체는 상기 제1 암 및 상기 제2 암 사이 및 기저면 및 상면 사이에서 연장되는 제1 측면을 더욱 포함하고, 상기 제1 측면은 아치 외곽선(contour)을 포함하는, 형상화 연마 입자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 측면은 내부 각에서 결합되는 제1 절편 및 제2 절편을 포함하고, 상기 내부 각은 90 도 보다 큰 각을 형성하는, 형상화 연마 입자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중앙부로부터 연장되는 암들은 상면에서의 곡률 반경과 비교하여 기저면에서 더 작은 곡률 반경을 가지는, 형상화 연마 입자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 암은 60 도 미만의 제1 암 각을 형성하는, 형상화 연마 입자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 각도 총합은 175 도 미만인, 형상화 연마 입자.
  10. 제1항에 있어서, 상기 몸체는 기저면을 형성하는 가장자리의 적어도 일부를 교차하는 파단 영역을 가지는 측면을 포함하는, 형상화 연마 입자.
  11. 세라믹 재료를 포함하는 형상화 연마 입자에 있어서,
    상기 형상화 연마 입자는 몸체를 추가로 포함하고, 상기 몸체는 길이 (l), 폭 (w), 및 높이 (h)를 가지고, 상기 몸체는 중앙부로부터 연장되는 제1 암, 제2 암, 제3 암, 및 제4 암을 가지는 사-꼭지 별 형상을 포함하고,
    상기 몸체는 10 이하의 컬링 계수를 포함하고, 상기 컬링 계수는 내부에서 상기 몸체 최소 높이 (hi)에 대한 하나의 암 꼭지점에서의 상기 몸체 최고 높이 (ht) 사이의 비율로 정의되는, 형상화 연마 입자.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 하나의 암은 중앙부 폭보다 작은 중점 폭(central portion width)을 포함하는, 형상화 연마 입자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 중점 폭은 상기 중앙부 폭의 90% 이하인, 형상화 연마 입자.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 암은 60 도 미만의 제1 암 각을 형성하는, 형상화 연마 입자.
  15. 연마 입자에 있어서,
    중앙부를 가지는 몸체; 및
    상기 중앙부로부터 상기 중앙부의 길이 전체를 따라 외향 연장되는 적어도 3개의 방사상 암들을 포함하고,
    각각의 상기 방사상 암은 화살 형상 원위단을 포함하는, 연마 입자.
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