KR102481559B1 - 연마 입자 및 이의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

연마 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 가지고, 측면의 대부분은 다수의 미세리지 (microridge)를 포함한다.

Description

연마 입자 및 이의 형성 방법{ABRASIVE PARTICLES AND METHODS OF FORMING SAME}
다음은 연마 입자에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 그러한 연마 입자를 형성하는 소정의 특징 및 방법을 갖는 연마 입자에 관한 것이다.
연마 입자를 포함한 연마제는 연마, 마무리, 연삭 등을 포함하는 다양한 재료 제거 작업에 유용하다. 연마재의 유형에 따라, 이러한 연마 입자는 제품 제조시 다양한 재료를 성형 또는 연마하는데 유용할 수 있다. 삼각형 연마 입자와 같은 특정한 형태의 연마 입자 및 이러한 물체를 포함하는 연마제가 지금까지 제조되었다. 예를 들어, 미국특허번호 5,201,916; 5,366,523; 및 5,984,988 참고.
이전에는 특정 형상의 연마 입자를 생산하는 데 사용된 융합, 소결 및 화학 세라믹의 세 가지 기본 기술이 있었다. 융합 공정에서, 연마 입자는 그 표면이 음각화 되거나 그렇지 않을 수 있는 냉각 롤, 용융 물질이 주입되는 주형, 또는 알루미늄 산화물 용융물에 침지된 히트 싱크 물질에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 미국특허번호 제 3,377,660 호 참고. 소결 공정에서, 연마 입자는 직경이 10 마이크로 미터 이하인 내화성 분말로부터 형성될 수 있다. 바인더는 윤활제 및 적합한 용매와 함께 분말에 첨가되어 다양한 길이 및 직경의 소판 또는 막대로 성형될 수 있는 혼합물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 미국특허번호 제 3,079,242 호 참고. 화학 세라믹 기술은 콜로이드 분산물 또는 하이드로졸 (때때로 졸로 불림)을 겔 또는 성분의 이동성을 억제하는 다른 물리적 상태로 전환, 건조 및 소성하여 세라믹 물질을 얻는 시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 미국특허번호 4,744,802 및 4,848,041 참고. 연마 입자 및 이러한 입자 형성 및 이를 포함하는 연마제 관련 방법에 대한 기타 관련 정보는 http://www.abel-ip.com/publications/에서 확인할 수 있다.
업계는 연마재 및 연마제의 개선 요구를 계속하고 있다.
일 측면에 따르면, 연마 입자는 제 1 주면 (major surface), 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하며, 측면은 평균 이방성 인자 (Mean Anisotropy Factor)가 적어도 1.25이다.
또 다른 측면에 따르면, 연마 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하며, 제 1 주면은 상기 제 1 측면부에 인접하게 배치되고 상기 제 1 측면부의 적어도 일부분을 따라 연장되는 제 1 돌출부를 포함하고, 상기 몸체의 중앙 영역을 통해 연장되는 비요철 (untextured) 영역을 더 포함하며, 상기 비요철 영역은 제 1 주면 총 표면적의 대부분을 형성한다.
또 다른 측면에 따르면, 연마 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하며, 측면의 대부분은 다수의 미세리지 (microridge)를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 연마 입자의 집합체는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하는 제 1 연마 입자를 포함하고, 상기 제 1 연마 입자의 몸체는 제 1의 2 차원 형상을 포함하고, 상기 제 1 주면은 상기 측면의 제 1 측면부의 적어도 일부를 따라 인접하고 연장되는 제 1 돌출부를 포함하고, 상기 몸체의 중앙 영역을 통해 연장되는 비요철 (untextured) 영역을 더 포함하며, 상기 비요철 영역은 상기 제 1 주면의 총 표면적의 대부분을 형성하고, 제 1 주면, 제 1 주면과 대향하는 제2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하는 제 2 연마 입자를 더 포함하고, 상기 제 2 연마 입자의 몸체는 상기 제 1 연마 입자의 2 차원 형상과 비교하여 다른 2 차원 형상을 포함한다.
또 다른 측면에서, 연마 입자의 집합체는 연마 입자를 포함하고, 연마 입자 집합체의 각각의 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하고; 상기 연마 입자 집합체의 상기 입자의 대부분은 상기 측면 표면의 적어도 일부를 따라 연장되는 다수의 미세리지를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 연마 입자의 집합체는 연마 입자를 포함하며, 연마 입자 집합체의 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하고, 상기 측면은 상기 몸체의 외부 모서리 사이에서 연장되는 다수의 측면부를 포함하고, 상기 몸체의 측면부의 적어도 45 %는 다수의 미세리지를 포함한다.
하나의 측면은 연마 입자의 집합체를 포함하며, 연마 입자 집합체의 각각의 연마 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하고, 상기 제 1 주면과 제 2 주면은 서로 실질적으로 평행하고; 상기 연마 입자의 집합체는 적어도 3.5의 평균 이방성 인자 및 적어도 2.4의 비-볼록성 인자 표준 편차 (Non-Convexity Fact또는 Standard Deviation)를 포함한다.
또 다른 측면은 연마 입자의 집합체를 포함하며, 연마 입자 집합체의 각각의 연마 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하고, 상기 연마 입자의 집합체는 적어도 1.25의 평균 이방성 인자를 포함하다.
또한, 또 다른 측면은 연마 입자의 집합체를 포함하며, 연마 입자 집합체의 각각의 연마 입자는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 제 1 주면과 제 2 주면 사이의 측면에 따른 거리로서 정의되는 높이를 포함하고, 연마 입자의 집합체는 100 미크론 이하의 높이의 표준 편차를 포함하고, 상기 연마 입자의 집합체는 적어도 3.5의 평균 비-볼록성 인자를 포함한다.
본 개시는 첨부 도면을 참조하여 당업자에게보다 잘 이해될 수 있고, 여러 특징 및 이점이 명백해질 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마 입자를 형성하는 방법의 개략도를 포함한다.
도 2a는 일 구현예에 따른 연마 입자를 형성하기 위한 시스템의 평면 도면을 포함한다.
도 2b는 일 구현예에 따른 특징들을 포함하는 몸체 일부분의 단면도를 포함한다.
도 3a, 도 3b, 및 도 4a -4l은 구현예에 따라 몸체를 변형시키는데 사용되는 폼 (form)의 평면도 및 사시도를 포함한다.
도 5는 형상화 연마 입자의 사시도이다.
도 6은 무작위 형상화 연마 입자의 사시도이다.
도 7a는 구현예에 따라 제어된 높이의 연마 입자의 사시도이다.
도 7b는 일 구현예에 따라 제어된 높이의 연마 입자의 사시도를 포함한다.
도 7c는 일 구현예에 따른 연마 입자의 평면도를 포함한다.
도 7d는 구현예에 따른 코팅 연마제 일부의 측면도이다.
도 8a는 일 구현예에 따른 연마 입자의 이미지를 포함한다.
도 8b는 일 구현예에 따른 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다.
도 8c는 도 8b 연마 입자의 주면 일부에 대한 표면 프로파일 플롯을 포함한다.
도 8d는 도 8b 입자의 주면 일부에 대한 표면 프로파일 플롯을 포함한다.
도 9a-9e는 본원 구현예에 따른 연마 입자의 이미지를 포함한다.
도 10은 일 구현예에 따른 코팅 연마제의 단면도를 포함한다.
도 11은 일 구현예에 따른 결합 연마제의 단면도를 포함한다.
도 12a-12j는 일 구현예에 따른 연마 입자의 집합체로부터의 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다.
도 13a-13r은 일 구현예에 따른 연마 입자 집합체로부터의 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다.
도 14a-14j는 일 구현예에 따른 연마 입자 집합체로부터의 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다.
도 15a는 일 구현예에 따른 측면 상에 다수의 미세리지를 포함하는 연마 입자의 이미지를 포함한다.
도 15b는 일 구현예에 따른 도 15a 연마 입자의 측면 이미지를 포함한다.
도 16은 구현예에 따라 비늘형 (scaled) 미세리지를 포함하는 연마 입자의 측면 표면의 일부의 이미지를 포함한다.
도 17은 일 구현예에 따른 확장 미세리지를 포함하는 연마 입자의 측면 일부의 이미지를 포함한다.
도 18은 일 구현예에 따른 연마 입자의 측면 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지를 포함한다.
도 19는 도 18 연마 입자의 측벽의 확대 SEM 이미지를 포함한다.
도 20은 몸체와 제2 영역의 높이 측정을 위하여 표시된 도 18의 측면 이미지이다.
도 21a는 측벽 일부의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지를 포함한다.
도 21b는, 푸리에 변환 (Fourier Transform)을 사용하여 분석된 도 21a의 이미지를 포함한다.
도 22a는 일 구현예에 따른 연마 입자의 X 선 현미경 (XRM)의 평면 이미지를 포함한다.
도 22b는 도 22a의 이진 이미지이다
도 22c는 이미징 처리 소프트웨어로 볼록 껍질 (convex hull) 분석을 사용한 도 22b의 변환 이미지이다.
도 23a는 샘플 CS1로부터의 연마 입자의 XRM 평면 이미지를 포함한다.
도 23b는 샘플 CS1로부터의 연마 입자의 측면 표면 일부의 SEM 이미지를 포함한다.
도 24a는 샘플 CS2로부터의 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다.
도 24b는 샘플 CS2로부터의 연마 입자의 측면 표면 일부의 SEM 이미지를 포함한다.
도 25a는 샘플 CS3으로부터의 연마 입자의 SEM 평면 이미지를 포함한다.
도 25b는 샘플 CS1로부터의 연마 입자의 측면 표면 일부의 SEM 이미지를 포함한다.
다음은 연마 입자 및 이러한 연마 입자의 특징을 형성하는 방법에 관한 것이다. 연마 입자는 예를 들어 결합 연마제, 코팅 연마제 등을 포함하는 다양한 연마제에 사용될 수 있다. 대안으로, 본원 구현예의 연마 입자는 예를 들어 연삭 및/또는 연마 슬러리를 포함하는 유리 (free) 연마 기술에 사용될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마 입자를 형성하기 위한 시스템의 예시를 포함한다. 연마 입자를 형성하는 공정은 세라믹 재료 및 액체를 포함하는 혼합물 (101)을 형성함으로써 개시될 수 있다. 특히, 혼합물 (101)은 세라믹 분말 물질 및 액체로 형성된 겔일 수 있고, 겔은 미가공 (green) (즉, 소성되지 않은) 상태에서도 소정의 형상을 유지할 수 있는 형상 안정 물질로 특징될 수 있다. 일 구체예에 따라, 겔은 분리된 입자들의 통합 네트워크의 분말 물질을 포함할 수 있다.
혼합물 (101)은 세라믹 분말 물질과 같은 특정 함량의 고체 물질을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 혼합물 (101)은 혼합물 (101)의 총 중량에 대하여 적어도 25 중량 % 내지 75 중량 % 이하의 범위 내의 고체 함량을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 세라믹 분말 재료는 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물, 산화탄화물, 산화질화물 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 세라믹 재료는 알루미나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 세라믹 재료는 알파 알루미나의 전구체일 수 있는 보헤마이트 (boehmite) 재료를 포함할 수 있다. 용어 "보헤마이트"는 일반적으로 본원에서 무기 보헤마이트, 전형적으로는 Al2O3 · H2O이고 15 % 정도의 수분 함량을 갖는 알루미나 수화물 및 15 %보다 높은 예컨대 20-38 중량 %의 수분 함량을 갖는 유사 보헤마이트를 나타내는데 사용된다. 보헤마이트 (유사 보헤마이트 포함)는 특정하고 식별가능한 결정 구조를 가지며 따라서 고유한 X- 선 회절 패턴을 가지고, 따라서 보헤마이트 입상물의 제조를 위해 본원에서 사용되는 일반적인 전구체 물질 ATH (알루미늄 트리하이드록사이드)와 같은 다른 수화 알루미나를 포함하는 다른 알루미늄 물질과 구별된다는 것에 주목하여야 한다.
또한, 혼합물 (101)은 특정 함량의 액체 물질을 갖도록 형성될 수 있다. 일부 적합한 액체에는 유기 물질이 포함될 수 있다. 다른 적합한 물질은 물을 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 혼합물 (101)은 혼합물 (101)의 고형분 함량보다 적은 액체 함량을 갖도록 형성될 수 있다. 보다 특별한 경우에, 혼합물 (101)은 혼합물 (101)의 총 중량에 대하여 적어도 약 25 중량 % 내지 75 중량 % 이하 범위 내의 액체 함량을 가질 수 있다. 혼합물 (101)의 수분 함량은 수축시 적합한 건조를 용이하게 하도록 제어될 수 있으며, 이는 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 형성을 도울 수 있다.
또한, 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 가공 및 형성을 용이하게 하도록, 혼합물 (101)은 특정 저장 탄성률을 가질 수 있다. 예를 들어, 혼합물 (101)은 적어도 약 1 × 104 Pa 내지 약 1 × 107Pa이하의 범위 내에서 저장 탄성률을 가질 수 있다. 저장 탄성률은 펠티어 플레이트 온도 제어 시스템이 있는 ARES 또는 AR-G2 회전 레오미터를 사용하는 평행 플레이트 시스템을 통해 측정할 수 있다. 시험을 위해, 혼합물 (101)은 서로 약 8mm 간격을 두고 배치된 두 플레이트 사이의 갭 내에서 압출될 수 있다. 겔을 갭 내로 압출한 후에, 갭을 형성하는 2 개의 플레이트 사이의 거리는 혼합물 (101)이 플레이트 사이의 갭을 완전히 채울 때까지 2 mm로 감소된다. 여분의 혼합물을 닦아낸 후 간격을 0.1 mm만큼 줄인 후 시험을 시작한다. 본 테스트는 변형 범위가 6.28 rad.s -1 (1 Hz)에서 0.1 % ~ 100 %로 설정되고, 25-mm 평행 플레이트를 사용하고 디케이드 (decade) 당 10 시점을 기록한 장비로 수행되는 진동 변형 스윕 테스트이다. 시험이 완료된 후 1 시간 이내에 다시 간격을 0.1 mm만큼 낮추고 시험을 반복한다. 시험은 최소 6 회 반복할 수 있다. 첫 번째 테스트는 두 번째 및 세 번째 테스트와 다를 수 있다. 각 시편에 대한 두 번째 및 세 번째 테스트의 결과만 보고된다. 점도는 저장 탄성률 값을 6.28 s -1 로 나누어 계산할 수 있다.
또한, 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 가공 및 형성을 용이하게 하도록, 혼합물 (101)은 특정 점도를 가질 수 있으며, 이는 이후의 가공 (예를 들어, 변형) 및 원하는 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 혼합물 (101)의 점도는 적어도 약 4x103 Pa.s, 적어도 약 5x103 Pa.s, 적어도 약 6x103 Pa.s, 적어도 약 8x103 Pa.s, 적어도 약 10x103 Pa.s, 적어도 약 20x103 Pa.s, 적어도 약 30x103 Pa.s, 적어도 약 40x103 Pa.s, 적어도 약 50x103 Pa.s, 적어도 약 60x103 Pa.s, 또는 적어도 약 65x103 Pa.s이다. 적어도 하나의 비 제한적인 구현예에서, 혼합물 (101)의 점도는 약 1x106 Pa.s 이하, 약 5x105 Pa.s 이하, 약 3x105 Pa.s 이하, 또는 약 2x105 Pa.s 이하이다. 혼합물 (101)의 점도는 상기 최소값과 최대값 사이의 임의의 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 혼합물 (101)은 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 가공 및 형성을 용이하게 하도록, 예를 들어 액체와 구별될 수 있는 유기 첨가제를 포함하는 특정 함량의 유기 물질을 갖도록 형성될 수 있다. 일부 적합한 유기 첨가제는 안정화제, 가소제, 계면활성제, 과당, 수크로스, 락토스, 포도당, UV 경화성 수지 등과 같은 결합제를 포함할 수 있다.
본원의 구현예는 특정 함량의 유기 첨가제를 갖는 혼합물 (101)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 혼합물 (101) 내의 유기 물질의 함량, 특히 전술한 임의의 유기 첨가제는 혼합물 (101) 내의 다른 성분에 비해 소량일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 혼합물 (101)은 혼합물 (101)의 총 중량에 대하여 약 30 중량 % 이하의 유기 물질을 가질 수 있다. 다른 경우, 유기 물질의 함량은, 예를 들어 약 15 중량 % 이하, 약 10 중량 % 이하, 또는 약 5 중량 % 이하일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비 제한적인 구현예에서, 혼합물 (101) 내의 유기 물질의 함량은 혼합물 (101)의 총 중량에 대하여 적어도 약 0.1 중량 %, 예를 들어 적어도 약 0.5 중량 %일 수 있다. 혼합물 (101)에서 유기 물질의 함량은 상기 최소값과 최대값 사이의 임의의 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 혼합물 (101)은 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 가공 및 형성을 용이하게 하도록, 특정 함량의 산/염기를 갖도록 형성될 수 있다. 일부 적절한 산 또는 염기는 질산, 황산, 시트르산, 염소산, 타르타르산, 인산, 질산암모늄, 시트르산 암모늄을 포함할 수 있다. 하나의 특정 구현예에 따르면, 혼합물 (101)은 질산 첨가제를 사용하여 약 5 미만, 보다 구체적으로는 약 2 내지 약 4 범위의 pH를 가질 수 있다.
연마 입자를 형성하는 공정은 혼합물 (101)을 몸체로 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, 시스템 (100)은 다이 (103)를 포함할 수 있고 혼합물 (101)이 몸체 (111)로 형성되는 적층 (deposition) 구역을 형성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합물 (101)은 다이 (103)의 내부에 제공될 수 있고 다이 (103)의 일 단부에 위치한 다이 개구 (105)를 통해 압출되도록 구성될 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 성형은 다이 개구 (105)를 통해 혼합물 (101)을 이동시키는 것을 용이하게 하도록 혼합물 (101)에 힘 (180) (압력으로 변환될 수 있음)을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 압출 과정에서 특정 압력이 활용될 수 있다. 예를 들어, 압력은 약 10 kPa 이상, 예컨대 약 500 kPa 이상일 수 있다. 여전히, 적어도 하나의 비 제한적인 구현예에서, 압출 중에 사용되는 압력은 약 10 MPa 이하 또는 5 MPa 이하일 수 있다. 혼합물 (101)의 압출에 사용되는 압력은 상기 최소값과 최대값 사이의 임의의 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
특정 시스템에서, 다이 (103)는 특정 형상을 갖는 다이 개구 (105)를 포함할 수 있다. 다이 개구 (105)는 혼합물 (101) 및 얻어진 몸체 (111)에 특정 형상을 부여하는 형상일 수 있다. 또한, 다이 개구 (105)를 통해 압출된 혼합물 (101) 및 얻어진 몸체 (111)는 다이 개구 (105)와 본질적으로 동일한 단면 형상을 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 다이 개구 (105)는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 또 다른 구현예에서, 다이 개구 (105)는 혼합물이 다이 (103)를 빠져 나올 때 몸체 (111)의 하나 이상의 표면에 일정 특징부를 생성하도록 형상화 될 수 있다. 이러한 특징부는 특징부의 조절된 분포를 포함한다. 따라서, 어떤 경우에는 다이 (103)로부터의 혼합물 (101)의 압출 및 몸체 (111)의 변형이 동시에 일어날 수 있다. 즉, 혼합물 (101)은 다이 (103)를 빠져 나갈 수 있고, 하나 이상의 표면에 일정한 특징부를 갖는 몸체 (111)로 형성될 수 있어서 몸체 (111)의 성형 중에 몸체 (111)는 몸체 (111)의 하나 이상의 표면에 특징부를 포함하도록 변형된다.
도 1에 더 도시된 바와 같이, 혼합물 (101)은 기판상으로 압출될 수 있다. 도 1의 도시된 구현예에서, 기판은 다이 (103) 아래에 놓인 벨트 (109)의 형태로서, 얻어진 몸체 (111)는 재료의 형태 또는 층 또는 시트이다. 다른 유형의 기판이 이용될 수 있다. 특정 예에서, 혼합물 (101)은 연속 공정이 용이하도록 벨트 (109) 상으로 직접 압출될 수 있다.
하나의 특정 구현예에 따르면, 벨트 (109)는 기판 위에 놓인 필름을 갖도록 형성될 수 있으며, 필름은 연마 입자의 처리 및 형성을 용이하게 하도록 구성된 분리된 개별 층일 수 있다. 상기 공정은 혼합물 (101)을 벨트의 필름 상에 직접 제공하여 몸체 (111)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 필름은 폴리에스테르와 같은 중합체 물질을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 특정 구현예에서, 필름은 본질적으로 폴리에스테르로 이루어질 수 있다.
또 다른 구현예에서, 벨트 (109)의 상부 표면은 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 형성을 용이하게 하도록 특정 거칠기를 가질 수 있다. 예를 들어, 벨트 (109) 표면의 거칠기는 몸체 (111)가 건조되는 방식에 영향을 줄 수 있으며, 몸체 (111)의 제어된 균열을 용이하게 할 수 있다. 다양한 재료가 벨트 (109) 또는 벨트 (109)의 표면상의 코팅으로서 사용될 수 있다. 일부 적절한 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 다결정 재료, 비결정상 재료, 단결정 재료 또는 이들의 임의 조합과 같은 무기 재료를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 벨트 (109) 또는 벨트 (109)의 상부 표면은 에폭시, 수지, 열경화성 수지, 열가소성 물질, 폴리이미드, 폴리아미드 및 이들의 조합과 같은 물질을 포함할 수 있는 중합체와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다. 벨트 (109)의 상부 표면은 본원의 구현예들에서 설명되는 하나 이상의 특징부 (feature)를 포함할 수 있으며, 이러한 형상을 가지는 벨트 (109)의 상면과 접촉되는 몸체 (111)의 일부에서와 같이 몸체 (111)의 일부에 특징부의 분포를 형성하는데 사용될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 표면 거칠기, 벨트 재료 등과 같은 벨트 (109)의 측면은 본원의 구현예에서 설명된 바와 같이 연마 입자의 적절한 형성을 용이하게 하도록 몸체 (111) 및 성형 공정의 특정 측면에 맞게 조정될 수 있다.
일부 구현예에서, 다이 개구 (105)를 통해 혼합물 (101)을 이동시키면서 벨트 (109)는 병진 이동될 수 있다. 시스템 (100)에 도시된 바와 같이, 혼합물 (101)은 방향 (191)으로 압출될 수 있다. 벨트 (109)의 병진 방향 (110)은 혼합물의 압출 방향 (191)에 대해 경사 질 수 있다. 병진 방향 (110)과 압출 방향 (191) 사이의 각도는 시스템 (100)에서 실질적으로 직교하는 것으로 도시되어 있지만, 예를 들어 예각 또는 둔각을 포함하는 다른 각도가 고려될 수 있다. 또한, 혼합물 (101)은 벨트 (109)의 병진 방향 (110)에 대해 경사진 방향 (191)으로 압출되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 구현예에서는 벨트 (109) 및 혼합물 (101)이 실질적으로 동일한 방향으로 압출될 수 있다.
벨트 (109)는 처리를 용이하게 하도록 특정 속도로 이동될 수 있다. 본원의 구현예에 따른 특정 공정에 있어서, 방향 (191)으로 혼합물 (101)의 압출 속도와 비교하여 벨트 (109)의 병진 속도는 적절한 공정을 용이하게 하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 벨트 (109)의 병진 속도는 적절한 몸체 (111)의 형성을 보장하기 위해 압출 속도와 본질적으로 동일할 수 있다.
특정 구현예에서, 혼합물 (101)은 몸체 (111)의 높이 및 폭에 의해 정의되는 평면에서 보았을 때 대체로 장방형 단면 형상을 갖는 몸체 (111)의 형태로 몸체 (111)를 형성하도록 압출될 수 있다. 몸체 (111)가 시트로서 도시되어 있지만, 공정은 그렇게 제한되지 않으며 혼합물은 임의의 원하는 형상을 갖는 몸체로 형성될 수 있음을 알 것이다.
혼합물 (101)로부터 몸체 (111)를 형성하는 공정은 본원의 구현예에 제공된 바와 같은 하나 이상의 특징부를 갖는 연마 입자의 적절한 형성을 용이하게 하는 특정한 특징부 및 공정 파라미터의 제어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 예에서, 혼합물 (101)로부터 몸체 (111)를 형성하는 공정은 특정 높이를 갖는 몸체 (111)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다이 (103)와 벨트 (109)의 표면 사이의 거리를 변화시킴으로써 몸체 (111)의 높이 (181)를 제어할 수 있다는 것에 주목하여야 한다. 대안으로, 공정은 닥터 블레이드 또는 유사한 기술을 사용하여 몸체 (111)의 높이 (181)를 제어할 수 있다. 또한, 혼합물 (101)을 몸체 (111)로 형성하는 것은 혼합물 (101)의 점도에 부분적으로 기초하여 몸체 (111)의 치수를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 몸체 (111)는 적어도 10 cm2, 예컨대 적어도 20 cm2 또는 적어도 50 cm2 또는 적어도 100 cm2 또는 적어도 500 cm2 또는 적어도 1 m2의 주표면을 갖는 제 1 주면을 갖는 대형 재료 층으로 형성된다. 특히, 몸체 (111)를 형성하는 공정은 몰드 또는 생산 도구의 개구 내에 포함된 젤의 개별적이고 개별적인 부분을 형성할 수 있는 다른 생산 도구를 사용하지 않고서 수행될 수 있다.
또한, 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 가공 및 형성을 용이하게 하도록, 몸체 (111)는 혼합물 (101)의 점도에 대해 상기 언급된 임의의 값을 가질 수 있는 특정 점도를 가질 수 있다.
몸체 (111)는 예를 들어, 길이 (l), 폭 (w) 및 높이 (h)를 포함하는 특정 치수를 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 몸체 (111)는 병진 벨트 (109)의 방향으로 연장되는 길이를 가질 수 있고, 이는 폭보다 크고, 몸체 (111)의 폭은 벨트 (109)의 길이와 시트의 길이에 수직한 방향으로 연장되는 치수이다. 몸체 (111)는 높이 (181)를 가질 수 있고, 길이 및 폭은 몸체 (111)의 높이 (181)보다 크다. 이와 같이, 일 구현예에 따르면, 길이> 폭> 높이이다.
특히, 몸체 (111)의 높이 (181)는 벨트 (109)의 표면으로부터 수직으로 연장되는 치수일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 몸체 (111)는 특정 치수의 높이 (181)를 갖도록 형성될 수 있으며, 높이는 다중 측정으로부터 유도된 몸체 (111)의 평균 높이일 수 있다. 예를 들어, 몸체 (111)의 높이 (181)는 적어도 약 0.1mm, 예컨대 적어도 약 0.5mm일 수 있다. 다른 경우에, 몸체 (111)의 높이 (181)는 적어도 약 0.8mm, 적어도 약 1mm, 적어도 약 1.2mm, 적어도 약 1.6mm, 또는 적어도 약 2mm 일 수 있다. 여전히, 하나의 비 제한적인 구현예에서, 몸체 (111)의 높이 (181)는 약 10 mm 이하, 약 5 mm 이하 또는 약 2 mm 이하일 수 있다. 몸체 (111)는 전술한 최소값과 최대값 사이의 범위 내의 평균 높이를 가질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
다이 (103)로부터 혼합물 (101)을 압출한 후에, 몸체 (111)는 벨트 (109)의 표면을 따라 방향 (112)으로 병진 이동될 수 있다. 벨트 (109)를 따라 몸체 (111)를 이동시키는 것은 추가 처리를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 몸체 (111)를 형성한 후에, 몸체 (111)는 몸체 (111)의 적어도 일부분이 변형되는 변형 구역 (120)으로 병진 이동될 수 있다. 몸체 (111)를 변형시키는 공정은 추가의 공정 중에 몸체 (111) 내의 응력 발생을 변화시키는 것을 용이하게 할 수 있는 하나 이상의 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체 (111)를 변형하는 공정은, 추가 공정 (예를 들어, 건조)시 변형과 연관된 몸체 (111)의 일부분이 변형되지 않은 영역과 비교하여 보다 높은 응력 집중의 영역으로, 몸체의 파단이 보다 높은 응력 집중의 영역에서 보다 쉽게 일어나고, 따라서 성형된 전구체 입자 형성을 용이하게 하도록, 몸체 (111) 일부분에 대한 변형을 포함한다. 예를 들어, 몸체 (111)를 변형시키는 공정은 건조 중에 몸체 (111)에서의 응력 발생을 국부적으로 변경시킬 수 있다. 일 구현예에서, 변형 공정은 몸체 (111)의 적어도 일부분을 변경시키는 단계를 포함할 수 있다. 몸체 (111)의 변형은, 이후의 공정 (예를 들어, 건조) 동안, 균열 또는 결함의 초기 위치 및 몸체 (111) 내의 균열 전파 방향이 제어되도록, 몸체 (111) 내 적어도 하나의 균열 개시 지점의 형성을 용이하게 할 수 있다. 일 구현예에서, 몸체 (111)를 변형하는 공정은 몸체 (111)의 하나 이상의 표면 및/또는 치수의 변동과 같이 몸체 (111)의 물리적 특징을 변화시키는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 몸체 (111)의 적어도 일부의 변경은 몸체 (111)의 적어도 일부분의 화학적 조성을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 몸체 (111)를 변형시키는 것은 몸체 (111)의 유동학적 특성을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 몸체 (111)를 변형시키는 공정은 몸체 (111)를 첨가제가 화학적 및/또는 물리적으로 변형시킬 수 있도록 적어도 하나의 첨가제를 몸체 (111)의 적어도 일부에 도포 또는 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 첨가제는 추가 공정에서 보다 높은 응력 집중 영역으로 이끄는 몸체의 변화를 용이하게 할 수 있으며, 이는 몸체 (111)의 제어된 파쇄를 용이하게 할 수 있다. 이러한 변형은 보다 낮은 응력을 갖는 몸체 (111) 내의 다른 영역에 비해 높은 응력 영역을 몸체 (111)가 포함하도록 몸체 (111) 내의 응력을 변화시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 보다 높은 응력 및 보다 낮은 응력의 영역의 분포는 변형 공정과 관련된 하나 이상의 파라미터를 제어함으로써 제어될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니지만, 몸체에 형성된 특징부 분포의 제어, 몸체 내 하나 이상의 첨가제 분포의 제어 등을 포함할 수 있다. 특히, 몸체 (111)를 변형하는 공정이 다른 공정 (예를 들어, 특정 건조 조건)과 결합될 때, 본원에 기술된 특징부를 갖는 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있다.
변형 및 건조 공정은 제어될 수 있고 다양한 유형의 연마 입자의 형성을 용이하게 하는 하나 이상의 파라미터를 가질 수 있다. 예를 들어, 최종 형성된 연마 입자의 특성에 영향을 줄 수 있는 특정 파라미터는 벨트 (109) 상부 표면의 조성, 벨트 (109) 상부 표면의 표면 거칠기, 변형 과정에서 몸체 (111)에 형성되는 특징부의 분포, 변형 과정에서 몸체 (111)에 형성되는 특징부 분포의 형상, 크기 및/또는 단면 형상, 변경 과정에서 사용된 하나 이상의 첨가제의 분포 및 유형, 몸체 (111)의 유변학적 특성 (예를들면, 점도 등), 몸체 (111) 내부의 원료의 크기, 형상 및 조성, 몸체 (111)의 높이, 특징부의 깊이, 건조 온도, 상대 습도, 건조 속도, 건조 시간, 건조 환경을 통과하는 병진 이동 속도, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 특정 구현예에서, 변형 공정은 몸체의 적어도 일부에 특징부의 제어된 분포를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 시스템의 평면도를 포함하는 도 2a를 참조하면, 몸체 (111)의 상부 표면 (112)은 일련의 오목부 (121)가 상부 표면 (112)에 형성될 수 있도록 변경될 수 있다. 도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 오목부 (121)는 몸체 (111)의 폭 (w) 및 길이를 따라 연장되고 몸체 (111)의 높이 (181)를 통해 부분적으로 연장되는 선의 형태일 수 있다. 오목부 (121)가 선으로 도시되어 있지만, 최종 형성된 연마 입자의 바람직한 측면에 따라, 오목부 (121)의 다른 형상 및 배열이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 오목부 (121)는 곡선, 직선, 도트 및 이들의 조합과 같은 다양한 형상 또는 윤곽을 갖도록 형성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 특징부의 제어된 분포는 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 특징부의 패턴 또는 배열로서 정의될 수 있다. 다른 구현예에서, 특징부의 제어된 분포는 피쳐들의 무작위 분포일 수 있어서, 피쳐들의 배열에 대해 식별 가능한 단거리 또는 장거리 순서가 존재하지 않는다. 제어된 분포의 다른 예는 방사상 패턴, 나선형 패턴, 잎차례 패턴, 비대칭형 패턴, 자기 회피형 무작위 분포 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제어된 분포의 특징은 다양한 형태 및/또는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특징부는 돌출부, 오목부, 상호 연결 구조, 분리 및 격리 구조, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 특징부는 예를 들어 U 자형, V 자형 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 어떤 경우들에서, 몸체 (111)의 적어도 일부분은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 오목부의 상호 연결된 네트워크를 포함하는 특징부의 제어된 분포를 갖도록 형성될 수 있다. 임의의 구현예에서, 몸체 (111)에 형성된 특징부는 서로에 대해 형상 및 크기가 동일할 수 있다. 여전히, 다른 구현예에서, 적어도 두 개의 특징부는 형상, 크기, 윤곽, 단면 형상 등에 기초하여 서로 구별될 수 있다.
특징부의 크기, 형상 및 간격은 제어될 수 있고 전구체 연마 입자, 따라서 원하는 크기의 최종-형성된 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 특징부들 사이의 크기, 형상 및 간격은 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있다. 피쳐들 사이의 원하는 간격은 형성될 연마 입자의 목표 평균 입자 크기에 영향을 줄 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 피쳐는 몸체 (111) 내의 원하는 위치에 응력을 효과적으로 집중시킬 수 있는 날카로운 모서리 또는 작은 곡률 반경을 갖도록 형성될 수 있고, 제어된 균열을 더욱 촉진하여 원하는 형상 및 크기의 연마 입자를 생성할 수 있고, 이는 본원의 구현예의 특징부를 갖는 연마 입자를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 측면에 있어서, 몸체 (111) 내의 특징부의 크기는 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 형성을 용이하게 하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 특징부는 길이 (Lf), 폭 (Wf) 및 깊이 (Df)를 갖는 적어도 하나의 피쳐를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 길이는 가장 긴 치수일 수 있고, 폭은 길이와 동일한 평면에서 두 번째로 긴 치수일 수 있고, 깊이는 특징부의 가장 짧은 치수일 수 있으며, 깊이는 길이와 폭으로 정의되는 평면에 수직 방향에 있을 수 있다. 특히, 일 구현예에서 Lf > Wf > Df이다. 여전히, 다른 구현예에서, 몸체는 Lf > Df > Wf에 기초한 치수들을 가질 수 있다.
적어도 하나의 구현예에 따르면, 피쳐는 몸체 (111) 내에 형성된 오목부의 형태일 수 있다. 도 2b는 일 구현예에 따른 특징부를 형성한 후에 몸체 (111) 일부의 단면도를 포함한다. 도시된 바와 같이, 특징부 (121)는 몸체 (111)의 체적 내에 형성되고 체적 안으로 연장하는 오목부 (231)를 포함할 수 있다. 특징부 (121)는 또한 몸체 (111) 내에 형성되고 몸체 (111)의 상부 표면 (121) 위로 연장되는 영역을 형성하는 돌출부 (232)를 포함할 수 있다. 특히, 오목부 (231)는 오목부 (231)의 하부 표면 (195)과 몸체 (111)의 상부 표면 (112) 사이의 평균 거리로 정의된 평균 깊이 (194) (df)를 가질 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 오목부 (231)는 몸체 (111)의 평균 높이 (181)의 적어도 5 % 인 평균 깊이 (194)를 갖도록 형성될 수 있다. 다른 경우에, 평균 깊이 (194)는, 예를 들어 몸체 (111)의 평균 높이 (181)의 적어도 10% 또는 적어도 15% 또는 적어도 20% 또는 적어도 25% 또는 적어도 30% 또는 적어도 35% 또는 적어도 40% 또는 적어도 45% 또는 적어도 50% 또는 적어도 55% 또는 적어도 60% 또는 적어도 65% 또는 적어도 70% 또는 적어도 75% 또는 적어도 80% 또는 적어도 85% 또는 적어도 90% 또는 적어도 95%일 수 있다. 여전히, 하나의 비 제한적인 구현예에서, 평균 깊이 (194)는 몸체 (111)의 평균 높이 (181)의 99 % 이하, 예를 들어 95 % 이하 또는 90 % 이하 또는 85 % 이하 또는 80 % 이하 또는 75 % 이하 또는 70 % 이하 또는 65 % 이하 또는 60 % 이하 또는 55 % 이하 또는 50 % 이하 또는 45 % 이하 40 % 이상 또는 35 % 이하 또는 30 % 이하 또는 25 % 이하 또는 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하이다. 여전히, 평균 깊이 (194)는 상기 언급된 최소 및 최대 백분율 중 어느 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다. 오목부 (231)의 평균 깊이 (194)의 제어는 본원의 구현예의 특징부를 갖는 연마 입자의 적절한 처리 및 개선된 형성을 용이하게 할 수 있다. 이러한 특징부들 중 하나 이상이 최종-형성된 연마 입자 내에 존재할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 돌출부 (232)는 몸체 (111)의 상면 (112) 위로 연장되는 몸체 (111)의 영역을 형성할 수 있다. 돌출부 (232)는 몸체의 평균 높이 (181)에 대한 평균 높이 (234)를 가질 수 있다. 예를 들어, 돌출부 (232)는 몸체 (111)의 평균 높이 (181)의 적어도 5 % 인 평균 높이를 가질 수 있다. 다른 경우에, 돌출부 (232)의 평균 높이 (234)는 몸체 (111)의 평균 높이 (181)의 적어도 10% 또는 적어도 15% 또는 적어도 20% 또는 적어도 25% 또는 적어도 30% 또는 적어도 35% 또는 적어도 40% 또는 적어도 45% 또는 적어도 50% 또는 적어도 55% 또는 적어도 60% 또는 적어도 65% 또는 적어도 70% 또는 적어도 75% 또는 적어도 80% 또는 적어도 85% 또는 적어도 90% 또는 적어도 95%일 수 있다. 여전히, 하나의 비 한정적인 구현예에서, 평균 높이 (234)는 몸체 (111)의 평균 높이 (181)의 99 % 이하, 예컨대 95 % 이하 또는 90 % 이하 또는 85 % 이하일 수 없다 80 % 초과 또는 75 % 이하 또는 70 % 이하 또는 65 % 이하 또는 60 % 이하 또는 55 % 이하 또는 50 % 이하 또는 45 % 이하 40 % 이하 또는 35 % 이하 또는 30 % 이하 또는 25 % 이하 또는 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하일 수 있다. 평균 높이 (234)는 상기 언급된 최소 및 최대 백분율 중 어느 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다. 돌출부 (232)의 평균 높이 (234)의 제어는 본원의 구현예의 특징부를 갖는 연마 입자의 적절한 처리 및 개선된 형성을 용이하게 할 수 있다. 이러한 특징부들 중 하나 이상이 최종-형성된 연마 입자 내에 존재할 수 있다.
돌출부 (232)는 변형 공정에서 발생할 수 있다. 어떤 경우, 하나 이상의 오목부가 형성될 때 몸체 (111)의 혼합물이 이동되고 돌출부 (232)는 오목부 (231) 둘레의 영역으로 나타날 수 있다. 다른 예들에서, 몸체 (111)의 재료는 몸체 (111)의 표면을 변형 시키는데 사용되는 폼 (form)에 부착될 수 있고, 폼이 몸체 (111)로부터 멀리 당겨질 때 몸체 (111)의 일부 재료가 폼에 부착될 수 있다. 이러한 폼과 몸체 (111) 사이의 접착은 돌출부를 형성할 수 있다. 어떤 경우에는 변형 공정 중에 폼과 몸체 사이의 접착으로 인한 돌출부의 형성을 제한하는 것이 바람직할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 몸체 (111)를 변형시키는 공정은 몸체 (111)의 적어도 하나의 표면을 변형시키는 단계를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 특징부 (121)는 몸체 (111)의 상부 표면 (112)에 형성될 수 있다. 몸체 (111)의 하나 이상의 표면에 특징부 (121)를 형성하기 위해 다양한 메카니즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 형상화 특징부 (124)를 가지는 폼 (122)이 방향 (123)으로 병진 이동될 수 있고, 형상화 특징부 (124)는 몸체 (111)의 상부 표면 (112)과 접촉하고 형상화 특징부 (124)에 따라 몸체 (111)를 변경시킨다. 이러한 공정의 일부 예로는 그라비아 롤링 또는 엠보싱을 포함한다. 몸체 (111)의 표면을 변경시키기 위한 다른 적절한 공정은 프레싱, 펀칭, 증착, 스프레이 등을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 몸체 (111)의 표면의 적어도 일부분 (예를 들어, 상부 표면 (112))에 형성된 특징부는 변경될 몸체 (111)의 표면에 폼을 접촉시킴으로써 생성될 수 있다. 폼은 몸체 (111)에 대응하는 피쳐를 생성하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 피쳐 (예를 들어, 돌출부, 벽, 개구 등)를 가질 수 있다. 도 3을 간단히 참조하면, 폼의 평면도가 제공된다. 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 구현예에서, 상기 폼 (300)은 서로 연결되는 부분 (301) 및 상기 부분들 사이 개구 (302)를 형성하는 스크린 일 수 있다. 폼 (300)은 몸체 (111)의 상부 표면 (112)으로 가압될 수 있고, 부분 (301)에 의해 접촉된 영역에서 몸체 (111)를 변형시킬 수 있다. 특히, 몸체 (111)는 폼 (300)에 의해 변형될 수 있고, 몸체 (111)의 상부 표면 (112)의 적어도 일부는 폼 (300)의 특징부에 대응하는 특징부를 갖도록 변형될 수 있다. 특히, 부분 (301)은 몸체 (111)로 가압되어 오목부를 형성할 수 있으며, 오목부는 폼 (300) 부분 (301)과 동일한 배치로 서로에 대하여 배치될 수 있다. 또한, 소정의 다른 공정 파라미터에 따라, 오목부로부터 재료가 옆으로 밀려서 변위되어서, 몸체 (111)의 상부 표면 (112) 상에 돌출부를 형성할 수 있으므로, 오목부 (301) 형성은 동시에 돌출부를 형성할 수 있다. 도 3b는도 3a의 폼의 사시도를 포함한다.
다양한 다른 폼들이 공정에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 폼에는 일반적으로 특징부의 임의의 조합이 있을 수 있다. 폼 특징부의 형상, 크기 및 배열은 형성된 연마 입자의 크기 및 형상에 영향을 줄 수 있다. 더욱이, 폼 특징부는 연마 입자에 존재하는 형상 특징부에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 형상 특징부는 본원의 구현예에서 설명된다. 특정 폼은 상호 연결되고 개구를 형성하는 돌출부 또는 벽의 특정 배열을 이용할 수 있다. 도 3a, 3b 및 4a-4f는 개구를 형성하는 상호 연결된 돌출부 또는 벽을 갖는 폼을 포함한다. 예를 들어, 도 4a는 일 구현예에 따른 폼의 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 폼의 사시도를 포함한다. 도 4a의 폼은 서로 연결되어 위에서 아래로 평면 관찰할 때 대략 사변형, 보다 구체적으로는 직사각형의 이차원 형상을 갖는 개구 (402)를 형성하는 벽 형태의 부분 (401)을 포함한다.
도 4c는 일 구현예에 따른 폼의 평면도를 포함한다. 도 4d는 도 4c의 폼의 사시도를 포함한다. 도 4c의 폼은 서로 연결되어 위에서 아래로 평면 관찰할 때 대략 불규칙 다각형의 이차원 형상을 갖는 개구 (404)를 형성하는 벽 형태의 부분 (403)을 포함한다.
도 4e는 일 구현예에 따른 폼의 평면도를 포함한다. 도 4f는 도 4의 형태의 사시도를 포함한다. 도시된 바와 같이, 폼은 서로 연결되는 부분 (431)을 가질 수 있고 부분들 (431) 사이에 개구 (432)가 형성된다. 개구 (432)는 사변형, 보다 구체적으로는 사다리꼴 형상, 더더욱 구체적으로는 직각 사다리꼴 형상을 가질 수 있으며, 개구 (432)의 형상은 적어도 두 개의 직각 (즉, 90도)을 포함한다. 본원의 구현예의 폼은 형상, 크기, 배열, 윤곽 등의 임의의 조합을 갖는 부분을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 개구를 형성하는 폼의 부분은 선형, 아치형 또는 이들의 임의 조합을 가질 수 있다. 상기 폼은 개구를 형성하도록 상호 연결된 돌출부를 포함할 수 있지만, 상호 연결된 돌출부를 반드시 포함하지 않는 다른 폼이 사용될 수 있다. 예를 들어, 돌출부는 갭에 의해 인접한 돌출부로부터 이격될 수 있는 하나 이상의 분리된 개별 피쳐를 포함할 수 있다. 도 4g-4h는 일 구현예에 따라 상호 연결되지 않은 돌출부를 갖는 폼을 포함한다.
도 4g는 일 구현예에 따른 다른 폼의 평면도를 포함한다. 도 4h는 도 4g 폼의 사시도를 포함한다. 도 4g의 폼은 플레이트 (410) 및 플레이트 (410)로부터 연장되는 다수의 분리된 돌출부 또는 핀 (411)을 포함한다. 핀 (411)은 서로 이격되어 있으며, 몸체 (111)의 적어도 일부분에 분리되고 개별적인 오목부의 대응하는 분포를 생성하도록 임의의 분포로 배치될 수 있다. 핀 (411)은 대체로 원추형으로 도시되어있다. 그러나, 예를 들어, 원통형, 절두 원추형, 피라미드형, 절두 원추형 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 형상이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본원 구현예의 폼은 대체로 평탄 형상을 갖는 것으로 예시되었지만, 폼은 다양한 다른 형상을 가질 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 폼은 몸체 (111) 위로 구르면서 몸체 (111)에 피쳐를 부여하도록 구성된 롤러 형상일 수 있다. 이러한 형상을 갖는 폼은 연속적인 공정 작업에 적합할 수 있다.
도 4i는 일 구현예에 따른 폼의 평면도를 포함한다. 도 4j는 도 4i 폼의 사시도를 포함한다. 도 4i의 폼은 플레이트 (412) 및 플레이트 (412)로부터 연장되는 돌출부 (413)의 무작위 배열을 포함하며, 이는 건조되기 전에 몸체의 표면의 적어도 일부에 대응하는 오목부들을 생성하는데 사용될 수 있다. 돌출부 (413)는 플레이트 (412)상의 다른 돌출부 (413)에 대해 무작위 형상 및 무작위 간격을 갖는다.
도 4k는 일 구현예에 따른 폼의 평면도를 포함한다. 도 4l은 도 4k 폼의 사시도를 포함한다. 도 4k의 폼은 플레이트 (414)를 포함하고 건조 이전에 몸체 표면의 적어도 일부분에 상응하는 오목부들을 생성하는데 사용될 수 있는 플레이트 (414)로부터 연장되는 돌출부들 (415)의 무작위 배열을 갖는다. 도 4k의 폼은 개별적인 돌출부 (415)를 포함하고 이들은 일반적으로 가늘고 선형을 갖는다. 돌출부 (415)는 플레이트 (414)상의 다른 돌출부 (415)에 대해 대체로 무작위 간격 및 배향을 갖는다.
또한, 도 4k 및도 4l에 도시된 바와 같이, 돌출부 (415)의 상부 표면은 두 개의 모따기 표면 사이에서 연장되는 에지를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 돌출부의 상부 표면은 도 4e의 돌출부 (431)에 도시된 바와 같이 일반적으로 편평할 수 있다. 돌출부의 상부 표면은 몸체의 적절한 변형 및 원하는 연마 입자의 형성을 용이하게 하도록 임의의 적합한 형상으로 제공될 수 있음을 알 것이다. 상부 표면은 대체로 평탄 윤곽, 에지, 반경화 또는 곡선 프로파일 또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다.
본원의 구현예의 임의의 폼은 특정 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일부 적절한 재료는 무기 재료, 유기 재료, 합성 재료, 천연 재료, 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 무기 재료의 일부 예는 금속, 금속 합금, 유리, 세라믹, 다결정, 단결정 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 일부 적합한 유기 물질은 에폭시, 수지, 열경화성 물질, 열가소성 물질, 폴리이미드, 폴리아미드 또는 이들의 임의의 조합과 같은 중합체를 포함할 수 있다. 폼은 본원에서 언급된 임의의 재료 조합을 포함하는 복합 재료일 수 있다. 폼의 재료, 특히 몸체와 접촉할 돌출부의 재료는 혼합물이 폼에 달라 붙는 것을 제한하기 위해 특정 물질로 제조될 수 있다. 특정 경우에, 폼의 재료는 몸체의 재료 (즉, 혼합물)이 폼의 재료에 부착되지 않도록 선택되어, 몸체의 표면에 형성된 특징부를 적절한 형상과 분해능으로 효율적으로 만들 수 있다. 몸체와 폼 사이의 부착을 제한하는 폼은 변형 중에 몸체의 의도하지 않은 왜곡을 제한할 수 있으며, 제어된 균열 공정으로부터 형성된 연마 입자의 형상 및 크기의 개선된 제어를 용이하게 할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 폼을 몸체에 접촉시키기 전에 폼의 표면을 물질로 코팅할 수 있다. 이러한 코팅 재료는 영구적이거나 일시적일 수 있다. 코팅 재료는 무기 물질, 유기 물질, 천연 물질, 합성 물질 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정 구현예에서, 코팅 재료는 윤활제와 같은 오일일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 변형을 유발하기 위하여 몸체의 부분과 접촉되는 폼의 부분, 특히 돌출부는 몸체에서 특징부의 적절한 형성을 용이하게 하는 화학 조제로 코팅될 수 있다. 화학 조제는 화학 원소 또는 화학 조성물일 수 있다. 화학 조제는 예를 들어 도펀트를 포함하여 본원의 구현예에 기재된 바와 같이 몸체의 변형을 보조할 수 있는 첨가제일 수 있다. 화학 조제는 폼의 표면에 첨가된 영구적이거나 일시적인 물질일 수 있다. 화학 조제는 무기 물질, 유기 물질, 천연 물질, 합성 물질 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
피쳐는 다른 표면에 형성될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 다른 구현예에서, 혼합물 (101)과 접촉하도록 구성된 벨트 (109)의 표면은 피쳐를 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 혼합물 (101)을 벨트 (109) 상에 적층하는 동안, 몸체 (111)가 형성될 수 있고 벨트 (109)상의 특징부는 벨트 (109)상의 특징부와 접촉하는 몸체 (111)의 표면에 피쳐를 부여할 수 있다. 이와 같이, 몸체를 형성하고 몸체를 변형시키는 공정은 실질적으로 동시에 수행된다. 이러한 대안적 공정은 몸체 (111)의 다른 표면이 본원의 구현예에서 설명된 바와 같이 변형될 수 있는 별도의 변형 구역 (120)과 함께 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 몸체 (111)의 상부 표면 (112) 및 벨트 (109)와 접촉하는 몸체 (111)의 하부 표면은 본원에 기술된 임의의 기술에 따라 변형될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 벨트 (109)는 특정한 표면 거칠기를 갖는 상부 표면을 가질 수 있다. 벨트의 상부 표면은 혼합물 (101) 및 몸체 (111)와 접촉하도록 구성된다. 벨트 (109)는 반드시 어떤 특징부를 가질 필요는 없지만, 연마 입자를 형성하기 위한 추후 공정을 용이하게 할 수 있는 특정한 표면 거칠기를 가질 수 있다. 특히, 소정의 거칠기를 갖는 특정 재료는 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 형성을 용이하게 하도록 몸체 (111)의 건조 및 제어된 균열을 보조할 수 있다는 것이 관찰되었다. 적어도 하나의 구현예에서, 혼합물 (101)을 몸체 (111)로 형성하는 단계는 벨트 상에 혼합물 (101)을 형성하는 단계를 포함하고, 벨트는 혼합물 (101)에 비해 제어된 표면 거칠기 및 표면 에너지를 가져 제어된 균열 및 제어된 균열 공정에서 나오는 다수의 전구체 연마제의 형성을 용이하게 한다.
본원에서 언급된 바와 같이, 다른 구현예에서, 몸체 (111)를 변형시키는 공정은 몸체 (111)의 적어도 일부에 하나 이상의 첨가제를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 후속 공정 (예를 들어, 건조) 동안 전구체 연마 입자를 형성하기 위해 첨가제가 몸체의 제어된 균열을 용이하게 할 수 있도록 몸체 (111)를 물리적 또는 화학적으로 변경시키는데 사용될 수 있다. 하나 이상의 첨가제는 예를 들어 몸체 (111)의 외면 중 어느 하나를 포함하여 몸체 (111)의 하나 이상의 표면에 도포될 수 있다. 하나 이상의 첨가제를 도포하기 위한 일부 적합한 공정은 침적, 분무, 인쇄, 블라스팅, 스캐닝, 분출, 가열 등을 포함할 수 있다. 하나 이상의 첨가제는 고체 입자, 액체, 기체 또는 이들의 조합물로서 첨가될 수 있다. 하나 이상의 첨가제는 공정의 용이함 및 몸체 (111)로 첨가제의 전달을 위해 하나 이상의 첨가제를 함유하도록 구성된 캐리어 유체와 같은 첨가제 및 다른 물질을 포함할 수 있는 첨가제 조성물의 일부로서 첨가될 수 있다.
일부 적합한 첨가제는 레올로지 개질제, 도펀트, 공극 형성제, 휘발 조제 등을 포함할 수 있다. 도펀트의 예시로는 알칼리 원소, 알칼리토류 원소, 희토류 원소, 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 니오븀 (Nb), 탄탈륨 (Ta), 몰리브덴 (Mo) 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 특정 예시에서, 도펀트는 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 바륨 (Ba), 스칸듐 (Y), 란탄 (La), 세슘 (Ce), 프라세오디뮴 (Pr), 니오븀 (Nb), 하프늄 (Hf), 지르코늄 (Zr), 탄탈륨 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 바나듐 (Fe), 게르마늄 (Ge), 망간 (Mn), 니켈 (Ni), 티타늄 (Ti), 아연 (Zn) 또는 이들의 임의의 조합과 같은 원소를 포함할 수 있다. 레올로지 개질제의 일부 적합한 예는 유기 물질, 산, 염기 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 도펀트와 같은 특정 첨가제가 다양한 공정 단계 중에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 도펀트는 혼합물 형성 과정에 첨가될 수 있다. 달리, 도펀트는 전구체 연마 입자의 일부 건조 및/또는 일부 소결 후에 전구체 연마 입자에 첨가될 수 있다.
또한, 혼합물은 알파 알루미나 시드 또는 산화철 시드와 같은 시드 물질을 포함할 수 있으며, 이는 최종-형성되고 소결된 연마 입자에 고온 상 물질의 형성을 보조할 수 있다.
공극 형성제의 일부 적절한 예시는 유기 또는 무기 재료, 비드, 구, 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 천연 재료 등으로 제조된 중공 입자를 포함할 수 있다. 일부 적합한 무기 물질은 산화물 또는 흑연과 같은 탄소-함유 물질, 염 예컨대, 염화나트륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화칼슘, 규산나트륨, 탄산나트륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산마그네슘, 도는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 공극 형성제는 적절한 온도에서의 추가 공정시에 공극 형성제가 휘발하여 가스를 형성함으로써 몸체 (111) 내에 세공을 남기도록 휘발 온도가 낮은 재료를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 산화물-함유 물질은 유리, 유리-세라믹, 세라믹 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 기타 예시적 유기 공극 형성제는 왁스, 종자 및 껍질, 술포숙시네이트, 나프탈렌, 폴리비닐, 케톤, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴, 벤젠-함유 중합체, 알키드, 폴리알키드, 에폭시, 페놀류, 아세탈 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 무기 공극 형성 제는 유리, 세라믹, 유리-세라믹 또는 이들의 조합과 같은 재료로 제조된 비드, 구체 등과 같은 중공 입자를 포함할 수 있다.
일부 적합한 휘발 조제는 유기 물질, 천연 재료 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 휘발 조제는 특정 온도에서 휘발하여 기체 상을 형성하도록 구성될 수 있다. 이러한 휘발 조제는 몸체의 제어된 균열 및 본원의 구현예의 하나 이상의 특징부를 갖는 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있는 후속 공정에서 몸체 (111) 내의 다공성 생성에 적합할 수 있다.
하나 이상의 첨가제는 또한 하나 이상의 전구체 첨가제의 사용을 포함할 수 있다. 전구체 첨가제는 부가적인 처리를 거쳐 첨가제를 형성할 수 있는 하나 이상의 원소 또는 화합물이다. 전구체를 몸체 (111)에 제공하기 전에 하나 이상의 전구체 첨가제를 혼합하여 하나 이상의 첨가제를 형성할 수 있다. 다른 경우에, 하나 이상의 전구체 첨가제가 몸체 (111)에 제공될 수 있으며, 후속 공정은 몸체 (111) 내에서 첨가제의 형성을 용이하게 할 수 있다 (즉, 현장 첨가제 형성). 예를 들어, 하나 이상의 전구체 첨가제가 몸체 (111)의 적어도 일부에 적용될 수 있고, 몸체는 추가 처리 (예를 들어, 가열)될 수 있어, 하나 이상의 전구체 첨가제로부터 몸체 내에 하나 이상의 첨가제의 형성을 용이하게 할 수 있다.
일 구현예에서, 첨가제는 몸체 (111)의 적어도 일부에 선택적으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 몸체 (111)의 일부가 처리 영역 및 미처리 영역을 가질 수 있도록, 하나 이상의 첨가제 (또는 하나 이상의 전구체 첨가제)를 몸체 (111)의 일부에 선택적으로 적층하기 위해 다양한 기술이 이용될 수 있다. 처리 영역은 하나 이상의 첨가제가 도포된 영역으로서 정의되고, 미처리 영역은 하나 이상의 첨가제가 적용되지 않은 몸체 (111)의 영역으로 정의된다. 몸체 상에 처리 및 미처리 영역의 생성은 후속 공정을 통한 제어된 균열 및 본원의 구현예의 하나 이상의 특징부를 갖는 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있다. 영향을 받을 수 있는 몸체 (111)의 일부는 예를 들어 몸체 (111)의 임의의 외부 표면을 포함하여, 변형에 적합한 것으로 본원의 구현예에 기술된 임의의 일부일 수 있다. 첨가제는 처리 부분이 본원의 구현예에서 설명된 바와 같이 제어된 분포를 형성하도록 몸체에 적용될 수 있다.
몸체 (111)의 적어도 일부를 변형시킨 후에, 몸체 (111)는 연마 입자의 형성을 용이하게 하도록 추가 처리를 받을 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체 (111)는 변형 구역 (120)에서 건조 구역 (140)으로 병진 이동될 수 있다. 건조 구역 (140) 내에서, 몸체 (111)의 제어된 균열 및 전구체 연마 입자 (141)의 형성을 용이하게 하도록 특정 건조 조건이 적용될 수 있다. 일 구현예에서, 건조는 몸체의 균열을 유도하고 다수의 전구체 연마 입자를 형성하도록 수행된다. 일 구현예에 따르면, 건조 공정은 몸체를 다수의 전구체 연마 입자로 파쇄하도록 구성된 제어된 균열 조건을 포함할 수 있으며, 제어된 균열 조건은 하나 이상의 균열 개시 지점으로부터 제어된 균열 전파를 포함한다.
건조 공정은 한정되지는 않지만 미세리지 (microridges), 돌출부 (protrusions), 오목부 (depressions) 및 이들의 임의의 조합과 같은 특징부를 포함하는, 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 임의의 하나 이상의 특징부 형성을 초래할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 몸체를 건조시키는 단계는 연마 입자들 중 적어도 하나의 측면의 적어도 일부에 미세리지를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 몸체를 건조시키는 단계는 대부분의 연마 입자의 측면 표면의 적어도 일부 상에 미세리지를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 몸체를 건조시키는 단계는 대부분의 연마 입자의 대부분의 측면 표면에 미세리지를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 몸체를 건조시키는 단계는 각각의 연마 입자 측면의 적어도 일부 상에 미세리지를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에서 언급된 바와 같이, 변형 공정은 몸체 (111) 내의 적어도 하나의 균열 개시 지점을 형성할 수 있으며, 건조 공정은 균열의 개시 및 몸체 내의 균열 전파 방향을 제어하기 위해 특정 공정 파라미터 하에서 수행될 수 있다. 적어도 하나의 균열 개시 지점은, 예를 들어, 돌출부, 오목부, 상호 연결된 구조체, 개별 및 격리 구조체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 그러나 이에 한정되는 것은 아니지만, 몸체 (111) 내에 형성된 하나 이상의 피쳐에 상응할 수 있다. 어떤 경우에는 적어도 하나의 균열 개시 지점이 하나 이상의 특징부에 인접할 수 있다. 또한, 균열 전파가 하나 이상의 특징부의 길이를 따라 연장되어 하나 이상의 특징부가 균열의 길이의 적어도 일부에 대해 균열의 방향을 실질적으로 안내하도록 건조가 수행될 수 있다. 이와 같이, 어떤 경우에는, 균열 공정은 특징부가 형성되는 몸체의 주면과 같이 몸체 내의 특징부의 제어된 분포의 일부를 갖는 전구체 연마 입자를 형성하게 한다. 몸체 (111) 변형 공정은 또한 다수의 균열 개시 지점을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 균열 개시 지점은 몸체 (111)에 형성된 특징부 또는 몸체 (111)의 특정 영역 내의 첨가제 제공과 연관된다.
일 구현예에 따르면, 건조 조건은 몸체 (111)의 제어된 균열 및 원하는 연마 입자의 형성을 가능하게 하는 변형 공정의 특정 파라미터와 결합 될 수 있다. 건조 공정은 균열이 몸체에서 개시되고 성장하여 몸체 (111)를 통해 연장되고 몸체를 전구체 연마 입자를 형성하는 보다 작은 조각들로 분리하도록 몸체 (111)의 제어된 균열을 용이하게 할 수 있다. 제어된 균열 중에 목표 형상의 전구체 (즉, 미가공) 연마 입자를 생성하는 조건에서 몸체 (111)가 파단되거나 파쇄되기 때문에 제어된 균열은 종래의 공정 (예를 들면, 몰딩, 인쇄, 분쇄, 기계적 절단 및 교반 또는 진동)과는 구별되는 공정이다. 적어도 하나의 구현예에서, 몸체 (111)를 전구체 연마 입자로 변경하기 위해 변형 및 건조 공정에만 공정이 의존한다. 공정은 연마 입자, 특히 목표화 크기 및 형상의 연마 입자 형성을 달성하기 위한 생산 도구 (예를들면, 스크린 또는 몰드)의 사용을 반드시 요구하지는 않는다. 이러한 공정은 목표화 입자 크기 및 형상을 갖는 연마 입자를 높은 수율로 생성하기 위한 효율적인 메카니즘을 나타낸다. 더욱이, 얻어진 연마 입자는 성형 공정으로 인해 소정의 특유한 특징부 (예를 들어, 측면의 미세리지 및/또는 돌출부 및/또는 오목부)를 특징으로 한다.
일 구현예에 따르면, 건조는 적어도 20℃, 예컨대 적어도 25℃ 또는 적어도 30℃ 또는 적어도 40℃ 또는 적어도 50℃ 또는 적어도 60℃ 또는 적어도 70℃ 또는 적어도 80℃ 또는 적어도 90℃ 또는 적어도 100℃ 또는 적어도 110℃ 또는 적어도 120℃ 또는 적어도 130℃ 또는 적어도 140℃ 또는 적어도 150℃ 또는 적어도 160℃ 또는 적어도 170℃ 또는 적어도 180℃ 또는 적어도 190℃ 또는 적어도 200℃ 또는 적어도 210℃ 또는 적어도 220℃ 또는 적어도 230℃ 또는 적어도 240℃의 건조 온도를 가지는 환경에서 건조하는 단계를 포함한다. 또한, 다른 비 한정적인 구현예에서, 건조는 250℃ 이하, 예컨대 240℃ 이하 또는 230℃ 이하 또는 220℃ 이하 또는 210℃ 이하 또는 200℃ 이하 또는 190℃ 이하 또는 180℃ 이하 또는 170℃ 이하 또는 160℃ 이하 또는 150℃ 이하 또는 140℃ 이하 또는 130℃ 이하 또는 120℃ 이하 또는 110℃ 이하 또는 100℃ 이하 또는 90℃ 이하 또는 80℃ 이하 또는 70℃ 이하 또는 60℃ 이하 또는 50℃ 이하 또는 40℃ 이하 또는 30℃ 이하의 건조 온도를 가지는 환경에서 수행된다. 건조는 건조 온도가 상기 언급된 최소 온도 및 최대 온도 중 임의의 온도를 포함하는 범위 내에 있는 환경에서 수행될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 20 ℃ 이상 250 ℃ 이하, 예를 들어 50 ℃ 이상 150 ℃ 이하를 포함하는 범위 내이다. 상기 온도는 통계적으로 관련있는 개수의 건조 환경 내의 무작위 지점에서 계산 한 평균 온도일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 건조는 적어도 10%, 예컨대 적어도 20% 또는 적어도 30% 또는 적어도 40% 또는 적어도 50% 또는 적어도 60% 또는 적어도 70% 또는 적어도 80%의 상대 습도를 가지는 환경에서 몸체를 건조하는 단계를 포함한다. 또한, 환경에서 상대 습도는 90% 이하, 예컨대 80% 이하 또는 70% 이하 또는 60% 이하 또는 50% 이하 또는 40% 이하 또는 30% 이하 또는 20% 이하일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 환경 내의 상대 습도는 상기 언급된 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있고, 예를 들어, 적어도 10 % 및 70 % 이하를 포함하거나, 또는 적어도 10 % 내지 70 % 이하의 범위이다. 상기 상대 습도는 통계적으로 관련있는 개수의 건조 환경 내의 무작위 지점에서 계산 한 평균 상대 습도일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 건조는 건조 환경 내의 가스(예를 들어, 공기)의 유속을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에 따르면, 건조 환경을 통한 가스의 유속은 적어도 0.1 m/s, 예컨대 적어도 0.2 m/s 또는 적어도 0.5 m/s 또는 적어도 0.7 m/s 또는 적어도 1 m/s 또는 적어도 1.2 m/s 또는 적어도 1.5 m/s 또는 적어도 1.7 m/s 또는 적어도 2 m/s 또는 적어도 2.2 m/s 또는 적어도 2.5 m/s 또는 적어도 2.7 m/s 또는 적어도 3 m/s 또는 적어도 3.2 m/s 또는 적어도 3.5 m/s 또는 적어도 3.7 m/s 또는 적어도 4 m/s 또는 적어도 4.2 m/s 또는 적어도 4.5 m/s일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비 한정적인 구현예에서, 가스 (예를 들어, 공기, 불활성 가스, 산화 가스, 환원 가스 또는 이들의 임의의 조합)의 유속은 5 m/s 이하 또는 4.7 m/s 이하 또는 4.5 m/s 이하 또는 4.2 m/s 이하 또는 4 m/s 이하 또는 3.7 m/s 이하 또는 3.5 m/s 이하 또는 3.2 m/s 이하 또는 3 m/s 이하 또는 2.7 m/s 이하 또는 2.5 m/s 이하 또는 2.2 m/s 이하 또는 2 m/s 이하 또는 1.7 m/s 이하 또는 1.5 m/s 이하 또는 1.2 m/s 이하 또는 1 m/s 이하 또는 0.7 m/s 이하 또는 0.5 m/s 이하일 수 있다. 가스 또는 가스들의 유속은, 예를 들어 적어도 0.1m/s 내지 5m/s 이하를 포함하는 범위를 포함하는 상기 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다.
또 다른 구현예에서, 건조 공정은 몸체 (111)에 방사선 (radiation)을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 방사선의 파장은 적어도 0.1 미크론 또는 적어도 0.5 미크론 또는 적어도 1 미크론 또는 적어도 2 미크론 또는 적어도 3 미크론 또는 적어도 5 미크론 또는 적어도 10 미크론 또는 적어도 20 미크론 또는 적어도 50 미크론 또는 적어도 100 미크론 또는 적어도 200 미크론 또는 적어도 500 미크론 또는 적어도 700 미크론 또는 적어도 1 mm일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 비 한정적인 구현예에서, 방사선의 파장은 1 m 이하, 예컨대 0.8 m 이하 또는 0.5 m 이하 또는 0.1 m, 이하 또는 1 cm 이하 또는 1 mm 이하 또는 500 미크론 이하 또는 100 미크론 이하 또는 10 미크론 이하일 수 있다. 방사선은 상기 언급된 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내의 파장을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일 구현예에서, 방사선은 적어도 0.1 미크론 내지 1 mm 이하의 범위 내의 파장을 가질 수 있다. 여전히, 다른 구현예에서, 방사선은 적어도 1mm 내지 1m 이하의 범위 내의 파장을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 몸체 (111)의 제어된 균열을 수행하고 전구체 연마 입자의 형성을 수행하기 위한 건조 공정은 몸체와 접촉하여 몸체를 더 작은 조각들로 분리하려는 기계 장치 (예를 들어, 절단 장치), 삭마 프로세스, 진동 프로세스, 음향 프로세스 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 프로세스의 사용 없이 수행될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 몸체 (111)로부터 전구체 연마 입자를 형성하는 공정은 건조 공정만을 사용하고 건조 온도, 상대 습도, 건조 속도, 방사선의 적용 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 하나 이상의 건조 조건을 제어하여 완료된다. 적어도 하나의 구현예에서, 건조 공정은 연마 입자의 집합체를 생성하기 위해 혼합물의 파쇄를 포함할 수 있다. 연마 입자의 집합체는 본원의 구현예에서 보다 상세히 설명된다.
전구체 연마 입자 (141)를 형성한 후에, 전구체 연마 입자 (141)는 추후 처리를 위해 추가적인 구역을 통해 병진 이동될 수 있다. 대안으로, 전구체 연마 입자 (141)는 추가 처리를 위해 벨트 (109)의 단부에서 통 (bin)에 회수될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 입자를 형성하는 공정은 소성 공정을 더 포함할 수 있으며, 전구체 연마 입자는 특정 가열 공정을 거쳐 물을 제거하고 소성 연마 입자를 형성한다. 적어도 하나의 구현예에서, 전구체 연마 입자를 소성시키는데 사용되는 소성 온도는 적어도 600℃, 예컨대 적어도 650℃ 또는 적어도 700℃ 또는 적어도 750℃ 또는 적어도 800℃ 또는 적어도 850℃ 또는 적어도 900℃ 또는 적어도 950℃ 또는 적어도 1000℃ 또는 적어도 1050℃일 수 있다. 또 다른 비 제한적인 구현예에서, 소성 온도는 1100 ℃ 이하 또는 1050 ℃ 이하 또는 1000 ℃ 이하 또는 950 ℃ 이하 또는 900 ℃ 이하 또는 850 ℃ 이하 또는 800 ℃ 이하 또는 750 ℃ 이하 또는 700 ℃ 이하 또는 650 ℃ 이하일 수 있다. 소성 온도는 예를 들어, 적어도 600 ℃ 내지 1100 ℃ 이하를 포함하는 범위를 포함하는 상기 언급된 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 알 것이다.
소성 후에, 소정의 임의의 공정이 소성 연마 입자에 적용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 첨가제가 소성 연마 입자에 적용될 수 있는 함침 공정이 사용될 수 있다. 첨가제는 하나 이상의 도펀트를 포함하지만 이에 한정되지 않는, 본원의 구현예에 기재된 임의의 첨가제를 포함할 수 있다.
소성을 수행한 후에, 소성 연마 입자는 소결되어 연마 입자를 형성할 수 있다. 전구체 연마 입자 (141)의 소결은 입자를 치밀화 시키는데 이용될 수 있다. 특정 예에서, 소결 공정은 세라믹 물질의 고온 상 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 소성 연마 입자는 알루미나를 포함할 수 있고 알파 알루미나와 같은 알루미나의 고온 상을 형성하기 위해 소결이 수행된다. 적어도 하나의 구현예에서, 소결은 적어도 1100 ℃ 내지 2000 ℃ 이하를 포함하는 범위 내의 소결 온도에서 수행될 수 있다. 소결 온도에서의 소결 시간은 적어도 5 분 내지 10 시간 이하의 범위일 수 있다.
비-형상화 연마 입자는 일반적으로 본원에 개시된 바와 같이 상이한 공정을 통해 형성되고 일반적으로 상이한 형상 특성을 갖는다. 예를 들어, 비-형상화 연마 입자는 전형적으로 분쇄 공정에 의해 형성되고, 재료의 덩어리가 형성되고 나서 분쇄되고 체질되어 특정 크기의 연마 입자를 얻는다. 그러나, 비-형상화 연마 입자는 일반적으로 표면 및 에지의 무작위 배열을 가지며, 일반적으로 몸체 주위의 표면 및 에지의 배치에서 임의의 인식 가능한 2 차원 또는 3 차원 형상을 갖지 않을 것이다. 또한, 동일한 그룹 또는 배치의 비-형상화 연마 입자는 일반적으로 서로에 대해 일정한 형상을 갖지 않고, 서로에 대해 표면 및 모서리가 무작위하게 배열된다. 따라서, 비-형상화 입자 또는 분쇄 입자는 형상화 (shaped) 연마 입자에 비해 형상 충실도가 상당히 낮다.
본원의 구현예를 통해 형성된 연마 입자는 입자의 길이 및 폭의 평면에서 위에서 아래로 볼 때 제어된 2 차원 형상을 갖는 제어된 높이의 연마 입자 일 수 있다. 일반적으로, 본원 구현예의 연마 입자는 서로 실질적으로 평행할 수 있고 본원 구현예에 개시된 바와 같은 특징부를 포함할 수 있는 제 1 및 제 2 주면과 같은 2 개 이상의 표면을 가질 수 있다. 특히, 서로 평행하게 연장되고 몸체의 길이 및 폭을 형성하는 제 1 주면 및 제 2 주면의 배치는 일반적으로 입자에 평면 형상 및 제어된 높이를 제공한다. 연마 입자의 몸체는 제 1 주면 및 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 더 포함할 수 있다. 측면은 입자를 형성하는데 사용되는 공정 조건에 따라 다양한 윤곽을 가질 수 있다. 특히, 본원에 기재된 바와 같이, 공정은 연마 입자의 배치 (batch)를 형성하는데 사용될 수 있으며, 배치는 2 개 이상의 상이한 형상의 연마 입자들을 포함할 수 있다.
도 5는 형상화 연마 입자의 사시도이다. 형상화 연마 입자는 예컨대 몰딩, 인쇄 등을 포함하는 다양한 선행 기술 공정을 통해 제조되는 것으로 알려져 있다. 형상화 연마 입자 (500)는 주면 (502), 주면 (503) 및 주면들 (502, 503) 사이에서 연장되는 측면 (504)을 포함하는 몸체 (501)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 형상화 연마 입자 (500)의 몸체 (501)는 주면 (502, 503)이 측면 (504)보다 큰 대체로 정삼각형인 얇은-형상화 몸체이다. 더욱이, 몸체 (501)는 한 점으로부터 기부까지 그리고 주면 (502)상의 중간점 (550)을 통해 연장되는 축 (510)을 포함할 수 있다. 축 (510)은 주면 (502)의 중간점 (550)을 통해 연장되는 주면의 가장 긴 치수를 정의할 수 있으며, 기하학적 형상에 따라 몸체의 길이 또는 폭일 수 있지만, 도 5의 구현예는 폭을 정의한다. 몸체 (501)는 동일한 주면 (502)상에서 축 (510)에 대체로 수직으로 연장되는 몸체 (501)의 치수를 정의하는 축 (511)을 더 포함할 수 있으며, 정삼각형의 도시된 구현예에서는 몸체 (501)의 길이를 정의한다. 마지막으로, 도시된 바와 같이, 몸체 (501)는 얇은 형상화 몸체와 관련하여 몸체 (501)의 높이 (또는 두께)를 정의할 수 있는 수직 축 (512)을 포함할 수 있다. 얇은 형상화 몸체의 경우, 축 (510)의 길이는 수직축 (512)과 동일하거나 더 길다. 도시된 바와 같이, 높이 (512)는 주면 (502, 503) 사이에서 측면 (504)을 따라 연장되고 축 (510, 511)에 의해 형성된 평면에 수직일 수 있다. 형상화 연마 입자는 일반적으로 형상의 불규칙성을 제거하도록 형성되어, 배치에서 각각의 형상화 연마 입자는 일반적으로 서로에 대해 동일한 크기 및 형상을 갖는다.
도 5는 정삼각형과 같이 대체로 삼각형의 2 차원 형상을 갖는 상부 주면 (502) 또는 주면 (503)의 평면에 의해 정의되는 2 차원 형상을 갖는 형상화 연마 입자의 예를 포함한다.
도 6은 비-형상화 연마 입자인 세장형 입자의 예시를 포함한다. 세장형 연마 입자는 몸체 (651) 및 입자의 가장 긴 치수를 정의하는 종 축 (652), 종축 (652)에 수직으로 연장되고 입자의 폭을 정의하는 횡축 (653)을 갖는 비-형상화 연마 입자일 수 있다. 또한, 세장형 연마 입자는 종축 (652)과 횡축 (653)의 조합에 의해 정의 된 평면에 대체로 수직으로 연장 할 수 있는 수직축 (654)에 의해 정의되는 높이 (또는 두께)를 가질 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 세장형 비- 형상화 연마 입자의 몸체 (651)는 몸체 (651)의 외면을 따라 연장되고 그 외면을 형성하는 에지 (655)의 대체로 무작위 배열을 가질 수 있다. 또한, 비-형상화 연마 입자는 서로에 대해 쉽게 식별 가능한 형상 및/또는 배열을 갖는 표면 또는 표면들의 용이하게 식별 가능한 배열을 갖지 않는다.
인식할 수 있는 바와 같이, 긴 연마 입자는 종축 (652)에 의해 정의되는 길이, 횡축 (653)에 의해 정의되는 폭, 및 수직축 (654)에 의해 정의되는 높이를 가질 수 있다. 인식할 수 있는 바와 같이, 몸체 (651)는 그 길이가 폭보다 큰 길이:폭의 1차 종횡비를 가질 수 있다. 또한, 몸체 (651)의 길이는 높이보다 크거나 같을 수 있다. 또한, 몸체 (651)의 폭은 높이 (654)보다 크거나 같을 수 있다.
도 7a는 구현예에 따른 제어된 높이의 연마 입자 (controlled height abrasive particle, CHAP)의 사시도를 포함한다. 도시된 바와 같이, CHAP (700)는 제 1 주면 (702), 제 2 주면 (703) 및 제 1 및 제 2 주면 (702, 703) 사이에서 연장되는 측면 (704)을 포함하는 몸체 (701)를 포함할 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 몸체 (701)는 제 1 및 제 2 주면 (702, 703)이 측면 (704)보다 크고 서로 실질적으로 평행한 얇은 비교적 평탄한 형상을 가질 수 있다. 또한, 몸체 (701)는 제 1 주면 (702)상의 가장 긴 치수이고 그 길이를 정의하는 축 (710)을 포함할 수 있다. 몸체 (701)는 제 1 주면 (702)상에서 몸체 (701)의 두번째 가장 긴 치수를 정의하는 축 (711)을 더 포함할 수 있고, 이는 축 (710)에 수직으로 연장되고 몸체 (701)의 폭을 정의한다. 마지막으로, 도시된 바와 같이, 몸체 (701)는 몸체 (701)의 높이 (또는 두께)를 정의할 수 있는 수직축 (712)을 포함할 수 있다. 얇은 형상화 몸체의 경우, 축 (710)의 길이는 수직축 (712)과 동일하거나 더 길수 있다. 도시된 바와 같이, 수직축 (712)에 의해 정의된 높이는 제 1 및 제 2 주면 (702, 703) 사이의 측면 (704)을 따라 축 (710, 711)에 의해 형성된 평면에 대체로 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 본원에서 연마 입자의 길이, 폭 및 높이에 대한 참조는 연마 입자 배치 중 연마 입자들의 적절한 샘플링 크기로부터 취한 평균값을 참조할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 몸체는 몸체의 제 1 주면 (102) 상에 중간점 (713)을 더 포함할 수 있으며, 중간점은 일반적으로 제 1 주면 (702)의 중심의 지점을 정의한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 몸체 (701)는 제 1 또는 제 2 주면 (702, 703)의 평면에서 볼 때 일반적으로 인식 가능한 불규칙한 다각형 (7 각형) 2 차원 형상을 갖는 측면 (704)을 가질 수 있다. 불규칙한 다각형 형상은 모든 면이 서로 동일한 길이가 아닌 형상이다. 특히, 몸체 (701)는 6 개의 외부 모서리 (721, 722, 723, 724, 725, 726) (721-726)를 갖는다. 외부 모서리 (721-726)는 몸체 (701)의 측면 (704) 주위의 가상의 고무 밴드가 적어도 10도 이상 크게 변위하는 부분이다. 특히, 몸체 (701)는 쉽게 구별 가능한 외부 모서리 (721-726) 및 외부 모서리 (721-726) 사이에서 연장되는 7 개의 측면부 (731, 732, 733, 734, 735, 736, 737) (731-737)를 가지고, 측면부 (731-737)는 윤곽 내에 실질적인 표면파형을 가지고, 측면부 (731-737)는 완전히 평탄하지 않다. 또한, 측면부 (731-737)를 제 1 및 제 2 주면 (702, 703)에 결합시키는 에지는 약간의 불규칙한 윤곽을 가질 수 있다.
CHAP는 제한되지 않으며 다른 2 차원 도형을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본원 구현예의 연마 입자는 다각형, 불규칙한 다각형, 아치형 또는 곡선형 측면 또는 측면부를 포함하는 불규칙한 다각형, 다각형 조합의 복잡 형상, 별 형상, 중앙 영역에서 연장된 아암을 갖는 형상 (예를 들어, 십자형 몸체) 및 이들의 조합을 포함하는 형상의 그룹으로부터 몸체의 주면에 의해 정의된 바와 같은 2 차원 형상을 갖는 몸체를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 공정은 본원에 기술된 특징부를 갖는 형상화 연마 입자를 형성하는데 사용될 수 있다.
도 7b는 일 구현예에 따른 다른 연마 입자의 사시도를 포함한다. 특히, 연마 입자 (750)는 제 1 주면 (752), 제 2 주면 (753) 및 제 1 주면 및 제 2 주면 (752, 753) 사이에서 연장되는 측면 (754)을 포함하는 몸체 (751)를 갖는 제어된 높이의 연마 입자 (CHAP)이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 몸체 (751)는 제 1 및 제 2 주면 (752, 753)이 측면 (754)보다 크고 서로 실질적으로 평행한 얇은 비교적 평탄한 형상을 가질 수 있다. 또한, 몸체 (751)는 제 1 주면 (752)상의 가장 긴 치수이고 몸체 (751)의 길이를 정의하는 축 (761)을 포함할 수 있다. 몸체 (751)는 제 1 주면 (702)상에서 몸체 (701)의 두번째 가장 긴 치수를 정의하는 축 (762)을 더 포함할 수 있고, 이는 축 (761)에 수직으로 연장되고 몸체 (751)의 폭을 정의한다. 마지막으로, 도시된 바와 같이, 몸체 (751)는 몸체 (701)의 높이 (또는 두께)를 정의할 수 있는 수직축 (763)을 포함할 수 있다. 얇은 형상화 몸체의 경우, 축 (761)의 길이는 수직축 (763)과 동일하거나 더 길수 있다. 도시된 바와 같이, 수직축 (763)에 의해 정의된 높이는 제 1 및 제 2 주면 (752, 753) 사이의 측면 (754)을 따라 축 (761, 762)에 의해 형성된 평면에 대체로 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 본원에서 연마 입자의 길이, 폭 및 높이에 대한 참조는 연마 입자 배치 중 연마 입자들의 적절한 샘플링 크기로부터 취한 평균값을 참조할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
추가로 도시된 바와 같이, 연마 입자 (750)의 몸체 (751)는 제 1 또는 제 2 주면 (752, 753)의 평면에서 볼 때 불규칙한 2 차원 형상을 갖는 측면 (754)을 가질 수 있다. 불규칙한 2 차원 형상은 그 형상이 다각형과 같은 인식 가능한 형상을 가지지 않는 것이다. 불규칙한 2 차원 형상은 랜덤하거나 예측할 수 없는 윤곽을 가질 수 있는 측면 (754)을 특징으로 한다. 이러한 연마 입자는 본원의 구현예의 공정에 따라 형성될 수 있다. 몸체 (751)는 7 개의 외부 모서리 (771, 772, 773, 774, 775, 776, 777) (771-777)를 가질 수 있다. 외부 모서리 (771-777)는 몸체 (751)의 측면 (754) 주위에 가상 고무 밴드가 적어도 10도 이상 크게 변위하는 부분이다.
도 7c는 일 구현예에 따른 연마 입자의 평면도를 포함한다. 도 7d는 구현예에 따른 코팅 연마제 일부의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 입자의 몸체 (781)는 위에서 아래로 볼 때 다각형의 2 차원 형상을 가질 수 있다. 몸체 (781)는 사변형의 2 차원 형상, 보다 구체적으로는 사다리꼴의 2 차원 형상을 가질 수 있다. 몸체 (781)의 형상은 측면부 (782)를 포함하고, 측면부 (782) 및 이와 인접한 측면부 사이에 예각 (783) 및 둔각 (784)을 생성하도록 인접한 측면부에 대해 유각으로 형성된다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 입자의 포인트가 지지부 (794)로부터 멀어지는 곳에서 입자 (791, 792)의 다중 배향이 있기 때문에, 입자 (791, 792)의 형상은 코팅 연마제의 관점에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 연마 입자 (791)의 배향에서, 연마 입자 (791)의 경사 표면 (793)은 지지부 (794)로부터 가장 멀리 있고 기부 표면 (795)은 지지부 (794)에 가장 가깝다. 따라서, 포인트 (796)는 지지부 (794)으로부터 가장 멀리 있고 재료 제거 작업을 개시하기 위해 연마 입자 (796) 상에 적절한 포인트를 제공한다. 연마 입자 (792)의 배향과 관련하여, 연마 입자 (792)의 경사 표면 (799)은 지지부 (794)에 가장 가깝고, 기부 표면 (797)은 지지부 (794)으로부터 가장 멀리 있다. 따라서, 포인트 (798)는 지지부 (794)으로부터 가장 멀리 떨어져 있고 재료 제거 작업을 개시하기 위해 연마 입자 (792) 상에 적절한 포인트를 제공한다.
본원 구현예의 임의의 연마 입자에 따르면, 연마 입자의 몸체는 길이 : 폭의 1 차 종횡비가 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1 또는 적어도 1.5:1 또는 적어도 1.8:1 또는 적어도 2:1 또는 적어도 3:1 또는 적어도 4:1 또는 적어도 5:1 또는 적어도 6:1 또는 적어도 10:1일 수 있다. 다른 비 제한적인 구현예에서, 몸체의 길이 : 폭의 1 차 종횡비가 100:1 이하, 예컨대 50:1 이하 또는 10:1 이하 또는 6:1 이하 또는 5:1 이하 또는 4:1 이하 또는 3:1 이하 또는 2:1 이하일 수 있다. 몸체의 1차 종횡비는 상기 임의의 최소 및 최대 비율을 포함하는 범위 일 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 본원의 구체예의 임의의 형상화 연마 입자의 몸체는 폭 : 높이의 2 차 종횡비가 적어도 1.1:1, 예컨대 적어도 1.2:1 또는 적어도 1.5:1 또는 적어도 1.8:1 또는 적어도 2:1 또는 적어도 3:1 또는 적어도 4:1 또는 적어도 5:1 또는 적어도 8:1 또는 적어도 10:1일 수 있다. 여전히, 다른 비 제한적인 구현예에서, 제 2 종횡비 폭 : 높이는 100 : 1 이하, 예컨대 50 : 1 이하 또는 10 : 1 이하 또는 8 : 1 이하 6 : 1 이하 또는 5 : 1 이하 또는 4 : 1 이하 또는 3 : 1 이하 또는 2 : 1 이하일 수 있다. 폭 : 높이의 제 2 종횡비는 상기 최소 및 최대 비율 중 임의의 것을 포함하는 범위일 수 있음을 이해할 것이다.
다른 구현예에서, 임의의 연마 입자의 몸체는 길이 : 높이의 3 차 종횡비가 적어도 1.1 : 1, 예컨대 적어도 1.2 : 1 또는 적어도 1.5 : 1 또는 적어도 1.8 : 1 일 수 있는 가질 수 있다 또는 적어도 2 : 1 또는 적어도 3 : 1 또는 적어도 4 : 1 또는 적어도 5 : 1 또는 적어도 8 : 1 또는 심지어 적어도 10 : 1 일 수 있다. 여전히, 다른 비 제한적인 구현예에서, 3 차 종횡비 길이 : 높이는 100 : 1 이하, 예컨대 50 : 1 이하 또는 10 : 1 이하 또는 8 : 1 이하 6 : 1 이하 또는 5 : 1 이하 또는 4 : 1 이하 또는 3 : 1 이하이다. 3 차 종횡비는 상기 임의의 최소 및 최대 비율의 범위를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 연마 입자는 결정질 물질, 보다 상세하게는 다결정 물질을 을 포함하는 몸체를 가질 수 있다. 특히, 다결정 물질은 연마 그레인 (grain)을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 연마 입자의 몸체는 예를 들어 결합제를 포함하는 유기 물질을 본질적으로 함유하지 않을 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 연마 입자는 본질적으로 다결정 물질로 이루어질 수 있다.
연마 입자의 몸체 내에 함유된 연마 그레인 (즉, 결정질)은 일반적으로 20 미크론 이하, 예를 들어 18 미크론 이하 또는 16 미크론 이하 또는 14 미크론 이하 또는 12 미크론 이하 또는 10 미크론 이하 또는 8 미크론 이하 또는 5 미크론 이하 또는 2 미크론 이하 또는 1 미크론 이하 또는 0.9 미크론 이하 또는 0.8 미크론 이하 0.7 미크론 이하 또는 0.6 미크론 이하인 평균 그레인 크기를 가질 수 있다. 여전히, 연마 입자의 몸체 내에 함유된 연마 그레인의 평균 그레인 크기는 적어도 0.01 미크론, 예컨대 적어도 0.05 미크론 또는 적어도 0.06 미크론 또는 적어도 0.07 미크론 또는 적어도 0.08 미크론 또는 적어도 0.09 미크론 또는 적어도 0.1 미크론 또는 적어도 0.12 미크론 또는 적어도 0.15 미크론 또는 적어도 0.17 미크론 또는 적어도 0.2 미크론 또는 심지어 적어도 0.5 미크론이다. 연마 그레인은 상기 언급된 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내의 평균 그레인 크기를 가질 수 있음을 알 것이다.
일 구현예에 따르면, 연마 입자의 몸체는 몸체에서 측정 가능한 가장 큰 치수 (즉, 길이)로 측정될 때 적어도 100 미크론의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 실제로, 연마 입자의 몸체의 평균 입자 크기는 적어도 150 미크론, 예컨대 적어도 200 미크론 또는 적어도 300 미크론 또는 적어도 400 미크론 또는 적어도 500 미크론 또는 적어도 500 미크론 또는 적어도 600 미크론 또는 적어도 800 미크론 또는 적어도 900 미크론일 수 있다. 여전히, 연마 입자의 몸체는 평균 입자 크기가 5 mm 이하, 예를 들어 3 mm 이하 또는 2 mm 이하 또는 1.5 mm 이하일 수 있다. 연마 입자의 몸체는 상기 언급한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내의 평균 입자 크기를 가질 수 있음을 알 것이다.
또 다른 구현예에서, 미립자 물질은 소정의 체 크기의 군으로부터 선택될 수 있는 평균 입자 크기를 갖는 몸체를 가질 수 있다. 예를 들어, 몸체는 약 5mm 이하, 예를 들어 약 3mm 이하, 약 2mm 이하, 약 1mm 이하 또는 약 0.8mm 이하의 평균 입자 크기를 가질 수 있다 . 여전히, 다른 구체예에서, 몸체는 적어도 약 0.1 미크론 또는 적어도 1 미크론 또는 적어도 0.1 mm 또는 적어도 0.5 mm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 몸체는 상기에서 언급된 최소값과 최대값 중 임의의 값 사이의 범위 내의 평균 입자 크기를 가질 수 있음을 알 것이다.
연마제 산업에서 사용하기 위한 입자는 일반적으로 사용하기 전에 주어진 입도 분포로 등급이 정해진다. 이러한 분포는 일반적으로 거친 입자에서 미세 입자까지 입자 크기 범위를 갖는다. 연마 기술에서 이러한 범위는 때로는 "거친", "제어" 및 "미세" 분율이라고도 한다. 연마 산업에서 인정되는 등급 표준에 따라 등급이 정해진 연마 입자는 각기 명목상 등급에 대한 입자 크기 분포를 수치 제한 범위 내에서 지정한다. 이러한 업계에서 인정하는 등급 표준 (즉, 연마 산업 지정 명목 등급)에는 American National Standards Institute, Inc. (ANSI) 표준, Federation of European Producers of Abrasive Products (FEPA) (FEPA) 표준 및 Federation of European Producers of Abrasive Products (FEPA) (JIS) 표준으로 알려진 것을 포함한다. ANSI 등급 지정 (즉, 지정 명목 등급)은 다음을 포함한다: ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 40, ANSI 50, ANSI 60, ANSI 80, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400 및 ANSI 600. FEPA 등급 지정은 다음을 포함하다: P8, P12, P16, P24, P36, P40, P50, P60, P80, P100, P120, P150, PI 80, P220, P320, P400, P500, P600, P800, P1000 및 P1000. JIS 등급은 다음을 포함한다: JIS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS150, JIS180, JIS220, JIS240, JIS280, JIS320, JIS360, JIS400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS 1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000 및 JIS10,000이다. 또한 연마 입자는 ASTM E-1 1 "시험 목적 와이어 피복 및 체의 표준 사양"을 준수하는 USA 표준 시험 체를 사용하여 명목 스크린 등급으로 정해질 수 있다. ASTM E-1 1은 지정된 입자 크기에 따라 재료를 분류하기 위해 프레임에 장착된 직포 와이어 천을 사용하여 시험 체의 설계 및 구성에 대한 요구 사항을 규정한다. 전형적인 지정은 -18 + 20으로 표시될 수 있는데, 이는 입자가 18 번 체에 대한 ASTM E-1 1 사양을 충족하는 시험 체를 통과하고 20 번 체에 대한 ASTM E-1 1 사양을 충족하는 시험 체에 유지된다는 것을 의미한다. 다양한 구체예에서, 미립자 물질은 -18 + 20, -20 / + 25, -25 + 30, -30 + 35, -35 + 40, -40 + 45, -45 + 50 -50 + 60, -60 + 70, -70 / + 80, -80 + 100, -100 + 120, -120 + 140, -140 + 170, -170 + 200, -200 + 230, -230+ 270, -270 + 325, -325 + 400, -400 + 450, -450 + 500 또는 -500 + 635이다. 또는 -90 + 100과 같이 사용자 정의 메쉬 크기를 사용할 수도 있다. 미립자 물질의 몸체는 본원에서 보다 상세히 기술된 바와 같이 형상화 연마 입자의 형태일 수 있다.
연마 입자의 몸체에 사용하기에 적합한 물질은 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산화질화물, 산화붕화물, 산화탄화물, 탄소계 물질, 다이아몬드, 천연 미네랄, 희토류 함유 물질, 천연 미네랄, 합성 물질, 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 특별한 경우, 연마 입자는 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화티탄, 산화이트륨, 산화크롬, 산화스트론튬, 산화규소, 산화마그네슘, 희토류 산화물 또는 이들의 임의의 조합과 같은 산화 화합물 또는 복합체를 포함할 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 몸체는 몸체의 총 중량에 대해 적어도 95 중량 %의 알루미나를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 몸체는 본질적으로 알루미나로 이루어질 수 있다. 여전히, 소정의 경우에는, 몸체는 몸체의 총 중량에 대해 99.5 중량 % 이하의 알루미나를 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 몸체는 필수적으로 알파 알루미나로 이루어질 수 있다. 특정 예에서, 몸체는 약 1 중량 % 이하의 임의의 저온 알루미나 상을 포함하도록 형성될 수 있다. 본원에서 사용되는 저온 알루미나 상은 전이상 알루미나, 보크사이트 또는 수화 알루미나, 예를 들어 깁사이트 (gibbsite), 보헤마이트 (boehmite), 다이어스포어 (diaspore) 및 이러한 화합물 및 미네랄을 포함할 수 있다. 소정의 저온 알루미나 물질은 또한 일부 산화철 함량을 포함할 수 있다. 또한, 저온 알루미나 상은 침철석, 적철광, 카올리나이트 및 아나스타제와 같은 다른 광물을 포함할 수 있다.
더욱이, 특별한 경우에, 연마 입자의 몸체는 시드화 졸-겔로부터 형성될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 본원의 구현예의 연마 입자의 몸체는 철, 희토류 산화물 및 이들의 조합 물을 본질적으로 함유하지 않을 수 있다. 본원에서 소정의 특징부 (예를 들어, 조성)를 갖는 몸체는 동일한 특징부 (예를 들어, 조성)를 가질 수 있는 연마 입자의 배치를 지칭하는 것으로 이해될 것이다.
특정 구현예에 따르면, 소정의 연마 입자는 조성 복합체일 수 있어, 적어도 두 가지 상이한 유형의 그레인이 연마 입자의 몸체 내에 포함된다. 상이한 유형의 그레인은 서로 상이한 조성을 갖는 그레인인 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 연마 입자의 몸체는 질화물, 산화물, 탄화물, 붕화물, 산화질화물, 산화붕화물, 산화탄화물, 탄소계 물질, 다이아몬드, 천연 광물, 희토류 함유 물질, 천연 광물, 합성 물질 및 이들의 조합의 군으로부터 선택되는 적어도 두 가지 다른 유형의 그레인을 포함하도록 형성될 수 있다.
연마 입자의 몸체는 원소 또는 화합물 (예, 산화물)의 형태일 수 있는 도펀트와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 소정의 적합한 첨가제는 본원에 기재된 임의의 물질을 포함할 수 있다. 연마제의 몸체는 하나 이상의 첨가제 (예를들면, 도펀트)의 특정 함량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체는 상기 몸체의 총 중량에 대하여 약 30 중량 % 이하의 첨가제를 포함할 수 있다. 또 다른 구현 측면에서, 첨가제의 함량은 약 25 중량 % 이하 또는 약 20 중량 % 이하 또는 약 18 중량 % 이하 또는 약 15 중량 % 이하 또는 이하일 수 있다 약 12 중량 % 이하 또는 약 10 중량 % 이하 또는 약 8 중량 % 이하 또는 5 중량 % 이하 또는 2 중량 % 이하이다. 또한, 첨가제의 함량은 적어도 약 1 중량 %, 적어도 약 2 중량 % 또는 적어도 약 3 중량 % 또는 적어도 약 4 중량 %와 같은 몸체의 총 중량에 대하여 적어도 약 0.5 중량 % 일 수 있다. 또는 적어도 약 5 중량 % 또는 적어도 약 8 중량 % 또는 적어도 약 10 중량 % 일 수 있다. 몸체 내의 첨가제의 양은 상기 언급된 임의의 최소 및 최대 백분율을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
연마 입자의 몸체는 특히 밀도가 있을 수 있다. 예를 들어, 몸체는 적어도 약 95 % 이론 밀도, 예를 들어 적어도 약 96 % 또는 적어도 약 97 % 이론 밀도의 밀도를 가질 수 있다.
도 8a는 일 구현예에 따른 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다. 도시된 바와 같이, 연마 입자 (800)는 제 1 주면 (802), 제 2 주면 (803) 및 제 1 및 제 2 주면 (802, 803) 사이에서 연장되는 측면 (804)을 포함하는 몸체 (801)를 포함한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 몸체 (801)는 얇고 비교적 평탄한 형상을 가질 수 있고, 제 1 및 제 2 주면 (802, 803)이 측면 (804)보다 크다. 몸체 (801)는 제 1 주면 (802)의 평면에서 위에서 아래로 볼 때 실질적으로 사변형의 2 차원 형상을 가질 수 있다.
몸체 (801)는 몸체의 외부 모서리에 의해 서로 분리된 다수의 측면부를 포함할 수 있는 측면 (804)을 가질 수 있다. 제 1 측면부 (813)는 제 1 외부 모서리 (815)와 제 2 외부 모서리 (816) 사이에 배치될 수 있는 측면 (804)의 일부분을 형성할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 제 1 측면부 (813)는 몸체 (801)의 둘레를 형성하는 측면 (804)의 총 길이의 일부일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 몸체 (801)는 다수의 측면부를 포함하고, 각각의 측면부는 몸체의 총 길이의 적어도 5 %, 예컨대 적어도 10 % 또는 적어도 15 % 또는 적어도 20 % 또는 적어도 25 %의 길이로 연장된다. 다른 비 제한적인 구현예에서, 각각의 측면부는 몸체의 길이의 80 % 이하, 예를 들어 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하의 길이로 연장될 수 있다. 측면부의 길이는 상술한 최소 및 최대 백분율 중 어느 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 알 수 있다.
도 8a에 더욱 도시된 바와 같이, 몸체 (801)는 측면 (804)의 하나 이상의 측면부에 비하여 제 1 주면 (802) 상에 배열된 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 추가로 도시되고 일 구현예에 따르면, 제 1 주면 (802)은 제 1 측면부 (813)와 제 1 돌출부 (811) 사이에 배치된 제 1 측면 영역 (812)을 더 포함할 수 있다. 제 1 돌출부 (811)는 제 1 측면 영역 (812)과 제 1 측면부 (813)에 인접할 수 있다. 제 1 돌출부 (811)는 제 1 측면부 (813) 및 제 1 측면 영역 (812)을 따라 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 주면 (802), 제 1 측면 영역 (812) 및/또는 몸체 (801)의 중앙 영역 (851)를 통해 연장되는 비요철 영역 (850)의 높이 위로 수직 연장되는 상부 표면에서의 융기부를 형성할 수 있다. 제 1 돌출부 (811)는 변형 공정 중에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 돌출부 (811)는 변형 공정 동안 인접한 오목부를 형성하기 위하여 혼합물을 이동시킨 결과일 수 있는 돌출부일 수 있다. 대안으로, 제 1 돌출부 (811)는 몸체를 형성하는 폼과 혼합물 사이의 부착으로 인해 생길 수 있으며, 몸체로부터 폼을 제거할 때, 몸체의 일부가 폼에 부착되고 상향으로 당겨져 제 1 돌출부 (811)가 만들어질 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 제 1 돌출부 (811)는 몸체 (801)의 둘레를 형성하는 측면 (804)의 총 길이의 일부에 대해 연장될 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 외부 모서리 (815)와 제 2 외부 모서리 (816) 사이의 거리로서 측정되는 제 1 측면부 (813)의 총 길이의 30 % 이상 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 측면부 (813)의 총 길이의 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 심지어 적어도 제 1 측면부 (813)의 총 길이의 90 %에 대하여 연장될 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 측면부 (813)의 총 길이에 대해 서로에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 여전히, 다른 비 제한적인 구현예에서, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 측면부 (813)의 총 길이의 99 % 이하, 예를 들어 95 % 이하 또는 90 % 이하 또는 99 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하에 대하여 연장될 수 있다. 제 1 돌출부 (811)는 전술한 임의의 최소 및 최대 백분율을 포함하는 범위 내에서 길이에 대해 연장될 수 있음을 이해할 것이다.
일 구현예에 따르면, 제 1 주면 (802) 표면은 몸체의 중앙 영역 (851)을 통해 연장되는 비요철 영역 (850)을 포함할 수 있다. 비요철 영역 (850)은 몸체 (801)의 제 1 주면 (802)의 중간 지점 (852)을 포함할 수 있다. 특히, 제 1 돌출부 (811)는 비요철 영역 (850)의 일부에 인접할 수 있다.
특히, 소정의 예에서, 제 1 주면 (802)상의 특징부 (예를 들어, 오목부 및 돌출부)는 몸체의 둘레 가까이 위치할 수 있어, 몸체 (801)는 몸체 (801)의 중심 영역 (851) 내에 적어도 하나의 비요철 영역 (850)을 포함할 수 있다. 여전히, 적어도 하나의 구현예에서, 비요철 영역 (850)의 적어도 일부분은 측면의 일부 (예를 들어, 제 4 측면부 (843))와 인접할 수 있고, 비요철 영역 (850)과 측면의 적어도 일부분 사이에 개재되는 특징부는 없다. 다른 구현예에서, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 주면 (802)의 비요철 영역 (850)으로부터 이격될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 비요철 영역 (850)은 몸체 (801)의 2 차원 형상과 실질적으로 동일한 2 차원 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 몸체 (801)는 측면 (804)의 둘레에 의해 정의된 바와 같이 대략 사변형을 가질 수 있고, 비요철 영역 (850)은 또한 대체로 사변형을 가질 수 있다. 어떤 경우에, 몸체 (801)는 대체로 인식 가능한 2 차원 다각형 형상을 가질 수 있고, 비요철 영역 (850)은 몸체의 길이 및 폭에 의해 형성된 평면에서 위에서 아래로 볼 때 대략 동일하게 인식 가능한 2 차원 다각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 다른 경우들에서, 비요철 영역 (850)의 2 차원 형상 및 몸체 (801)의 2 차원 형상은 서로 비교하여 상이할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 비요철 영역 (850)은 예를 들어 제 1 주면 (802)의 적어도 대부분의 표면적을 포함하여 제 1 주면 (802)의 유의한 일부를 형성할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 비요철 영역 (850)은 제 1 주면의 총 표면적의 적어도 10%, 예컨대 적어도 20% 또는 적어도 30% 또는 적어도 40% 또는 적어도 50% 또는 적어도 60% 또는 적어도 70% 또는 적어도 80%를 차지할 수 있다. 이러한 평가는 적절한 배율 (예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이)에서 광학 현미경을 사용하여 입자를 관찰하고 제 1 주면 (802)의 표면적 및 비요철 영역 (850)의 표면적을 측정하기 위해 이미징 분석 소프트웨어 (예를들면, ImageJ)를 사용하여 이루어질 수 있다. 하나의 비 제한적인 구현예에서, 비요철 영역 (850)은 제 1 주면 (802)의 표면적의 95 % 이하, 예컨대 90 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 초과 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하를 차지한다. 비요철 영역 (850)은 전술한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에서 제 1 주면 (850)의 표면적의 백분율을 차지할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
비요철 영역 (850)은 특히 구분되는 표면파형 및/또는 표면 거칠기를 가질 수 있다. 예를 들어, 비요철 영역 (850)은 제 1 오목부 (811) 및 제 1 돌출부 (812)와 연관된 제 1 주면 (802)의 영역 내에서의 표면파형과는 다른 표면파형 (Rav)을 가질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구현예에서, 비요철 영역 (850)은 제 1 돌출부 (811)와 관련된 제 1 주면 (802)의 표면 거칠기와 구별되는 표면 거칠기 (Ra)를 가질 수 있다.
특정 예에서, 제 1 주면 (802)의 임의의 특징부는 비요철 영역 (850)과 인접할 수 있다. 예를 들어, 제 1 돌출부 (811)는 비요철 영역 (850)에 인접할 수 있다. 비요철 영역은 몸체를 변형하는 과정에서 형성되는 특징부 (예를들면, 돌출부 및/또는 오목부)가없는 영역이다. 비요철 영역 (850)은 곡률 (예를 들어, 오목 곡률)과 같은 일부 표면 윤곽을 가질 수 있지만, 측면부 근처에서 몸체 내에 형성된 특징부는 일반적으로 없다. 또한, 특정 구현예에서, 비요철 영역 (850)은 실질적으로 평탄한 윤곽을 가질 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 제 1 측면부 (813) 및 제 1 돌출부 (811)는 제 1 주면 (802)의 평면에서 보았을 때와 실질적으로 동일한 윤곽을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 측면부 (813) 및 제 1 돌출부 (811)는 대체로 선형 형상을 가질 수 있고 각각 평행하게 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 제 1 측면부 (813)는 제 1 돌출부 (811)의 윤곽과 비교하여 상당히 구분되는 윤곽을 가질 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 몸체 (801)는 제 1 측면부 (813)와 구별되는 제 2 측면부 (823)를 가질 수 있다. 특히, 제 2 측면부 (823)는 제 2 외부 모서리 (816)와 같은 적어도 하나의 외부 모서리에 의해 제 1 측면부로부터 분리될 수 있다. 제 2 측면부 (823)는 제 2 외부 모서리 (816)와 제 3 외부 모서리 (817) 사이에서 연장될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 측면부 (813)는 제 2 외부 모서리 (816)의 일측에 인접할 수 있고, 제 2 측면부 (823)는 제 1 측면부 (813)에 대향하는 제 2 외부 모서리 (816)와 인접할 수 있다. 외부 모서리는 가설적인 고무 밴드 테스트에 따라 정의될 수 있는데, 외부 모서리는 고무 밴드가 몸체 (804)의 측면에 감겨진 경우 상당히 편향될 (예를 들어, 적어도 10도 이상의 편향 각) 측면 (804)상 임의의 모서리이다.
적어도 하나의 구현예에서, 임의의 돌출부 또는 오목부는 하나 이상의 측면부와 교차할 수 있다. 예를 들어, 제 1 돌출부 (811)는 제 2 측면부 (823)와 교차하도록 형성될 수 있다. 또한, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (811)는 제 2 외부 모서리 (816)와 교차할 수 있다.
제 1 주면 (802)은 제 2 측면부 (823)와 평행한 방향으로 연장되는 제 2 돌출부 (821)를 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 제 2 측면부 (823)는 몸체 (801)의 둘레를 형성하는 측면 (804)의 총 길이의 일부일 수 있다. 추가로 도시되고 일 구현예에 따르면, 제 1 주면 (802)은 제 2 측면부 (823)와 제 2 돌출부 (821) 사이에 배치된 제 2 측면 영역 (822)을 더 포함할 수 있다. 제 2 측면 영역 (822)은 제 2 측면부 (823)를 따라 인접하여 연장될 수 있다.
제 2 돌출부 (821)는 제 2 측면 영역 (822)과 인접할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 제 2 돌출부 (821) 및 제 2 측면 영역 (822)은 서로 평행하게 연장할 수 있고 제 2 측면부 (823)에 평행 할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 제 2 돌출부 (821) 및 제 2 측면 영역 (822)은 제 2 측면부 (823)의 적어도 일부분에 대해 서로에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 제 2 돌출부 (821) 및 제 2 측면 영역 (822)은 몸체 (801)의 둘레를 형성하는 측면 (804)의 총 길이의 일부에 대해 연장될 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 2 돌출부 (821)는 제 2 외부 모서리 (816)와 제 3 외부 모서리 (817) 사이의 거리로서 측정되는 제 2 측면부 (823)의 총 길이의 30 % 이상 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 제 2 돌출부 (821)는 제 2 측면부 (823)의 총 길이의 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 심지어 적어도 제 2 측면부 (813)의 총 길이의 90 %에 대하여 연장될 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 2 돌출부 (821)는 제 2 측면부 (823)의 총 길이에 대해 연장될 수 있다. 또한, 다른 비 제한적인 구현예에서, 제 2 돌출부 (821)는 제 2 측면부 (823)의 총 길이의 99 % 이하, 예를 들어 95 % 이하 또는 90 % 이하 또는 99 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하에 대하여 연장될 수 있다. 제 2 돌출부 (821)는 전술한 임의의 최소 및 최대 백분율을 포함하는 범위 내에서 길이에 대해 연장될 수 있음을 이해할 것이다.
다른 구현예에 따르면, 제 2 측면부 (823) 및 제 2 돌출부 (821)는 제 1 주면 (802)의 평면에서 보았을 때 서로 비교하여 실질적으로 동일한 윤곽을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 2 측면 영역 (822)과 제 2 돌출부 (821)는 대체로 선형 형상을 가질 수 있고 제 2 측면부 (823)의 방향을 따라 서로 평행하게 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 적어도 제 2 돌출부 (821) 및 제 2 측면 영역 (822)은 제 1 주면 (802)의 평면에서 보았을 때 실질적으로 상이한 윤곽을 가질 수 있다. 즉, 제 2 측면부 (823)는 제 2 돌출부 (821) 및 제 2 측면 영역 (822)의 윤곽과 비교하여 상당히 다른 윤곽을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 몸체의 주면 상의 특징부들 중 임의의 특징부는 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (811)는 제 2 돌출부 (821)와 교차할 수 있다. 특히, 제 1 돌출부 (811) 및 제 2 돌출부 (821)는 제 1 측면부 (813) 및 제 2 측면부 (823)를 분리하는 제 2 외부 모서리 (816)와 같은 외부 모서리에 인접하여 서로 교차할 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 2 측면 영역 (822)은 제 1 돌출부 (811)와 교차하여 인접할 수 있다. 또한, 일 구현예에 따르면, 제 1 측면 영역 (812)은 교차하여 제 2 돌출부 (821)에 인접할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 제 1 주면 (802)은 측면 (833)의 제 3 부분을 포함할 수 있다. 제 3 측면부 (833)는 제 1 측면부 (813) 및 제 2 측면부 (823)와 구별될 수 있다. 특히, 제 3 측면부 (833)는 적어도 하나의 외부 모서리에 의해 제 1 측면부 (813) 및 제 2 측면부 (823)로부터 분리될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 3 측면부 (833)는 제 2 및 제 3 외부 모서리 (816, 817)에 의해 제 1 측면부로부터 분리될 수 있다. 제 3 측면부 (833)는 제 3 외부 모서리 (817)에 의해 제 2 측면부 (823)로부터 분리될 수 있다. 제 3 측면부 (833)는 제 3 외부 모서리 (817)와 제 4 외부 모서리 (818) 사이에서 연장될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 제 2 돌출부 (821) 및 제 2 측면 영역 (822)은 제 3 외부 모서리 (817)에 인접한 제 3 측면부 (833)와 교차할 수 있다. 특히, 제 3 측면부 (833)는 제 3 측면부 (833)를 따라 연장되는 제 3 돌출부가 존재하지 않는다는 측면에서 측면 (813, 823)의 제 1 및 제 2 부분과 구별될 수 있다. 제 1 주면 (802)은 제 3 측면부 (833)를 따라 연장되어 제 3 측면부에 인접하는 제 3 측면 영역 (832)을 포함한다. 제 3 측면 영역 (832)은 본원에 설명된 다른 측면 영역의 임의의 특징부를 가질 수 있다. 제 3 측면 영역 (832)은 비요철 영역 (850)의 표면 위로 수직 연장되는 리지 형태일 수 있으며, 본원의 구현예에서 설명된 돌출부의 임의의 특징부를 가질 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 제 3 측면 영역 (832)은 몸체 (801)의 중심 영역 (851)을 통해 연장되는 비요철 영역 (850)에 인접할 수 있다. 또한, 제 3 측면 영역 (832)은 제 3 외부 모서리 (817)에 근접한 제 2 돌출부 (821)와 교차할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 제 1 주면 (802)은 측면 (843)의 제 4 부분을 포함할 수 있다. 제 4 측면부 (843)는 제 1 측면부 (813), 제 2 측면부 (823) 및 제 3 측면부 (833)와 구별될 수 있다. 특히, 제 4 측면부 (843)는 적어도 하나의 외부 모서리에 의해 제 1 측면부 (813), 제 2 측면부 (823) 및 제 3 측면부 (833)로부터 분리될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 4 측면부 (843)는 제 1 외부 모서리 (815)에 의해 제 1 측면부 (813)로부터 분리될 수 있다. 제 4 측면부 (843)는 모든 외부 모서리 (815, 816, 817, 818)에 의해 제 2 측면부 (823)로부터 분리될 수 있다. 제 4 측면부 (843)는 제 4 외부 모서리 (818)에 의해 제 3 측면부 (833)로부터 분리될 수 있다. 제 4 측면부 (843)는 제 4 외부 모서리 (818)와 제 1 외부 모서리 (815) 사이에서 연장될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 제 4 측면부 (843)는 측면 (813, 823, 833)의 다른 부분과 구별될 수 있으며, 이는 비특징 (unfeatured) 에지 (844)를 형성한다. 비특징 에지 (844)는 제 1 주면 (802)과 제 4 측면부 (843) 사이에서 조인트를 형성하고, 성형 공정 중에 일반적으로 형성되는 돌출부 및/또는 오목부와 같은 특징부를 포함하지 않는다. 특히, 일 구현예에서, 비특징 에지 (844)는 몸체 (801)의 제 1 주면 (802)의 중앙 영역 (851)을 통해 연장되는 비요철 영역 (850)에 인접할 수 있다. 따라서, 중앙 영역 (851)의 비요철 영역 (850)과 제 4 측면부 (843) 사이에는 개재되는 특징부 (예를 들어, 돌출부 또는 오목부)가 없다. 본원 구현예의 연마 입자는 하나 이상의 비특징 에지와 교차할 수 있는 하나 이상의 특징 (featured) 에지를 포함할 수 있으며, 특징 에지는 본 구현예에서 설명된 바와 같이 측면의 일부를 따라 연장되는 적어도 하나의 특징부 (예를 들어, 돌출부 또는 오목부)를 포함한다.
추가로 도시된 바와 같이, 인접하는 측면부들로부터의 소정의 특징부들은 제 4 측면부 (843)와 교차할 수 있다. 예를 들어, 제 1 돌출부 (811)는 제 1 외부 모서리 (815)에 근접한 제 4 측면부 (843)와 교차할 수 있다.
도 8b는 일 구현예에 따른 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다. 도 8c는 도 8b 연마 입자의 주면 일부에 대한 표면 프로파일 플롯을 포함한다. 도 8d는 도 8b 입자의 주면 일부에 대한 표면 프로파일 플롯을 포함한다. 도 8b의 이미지는 백색광 색수차 기술을 사용하는 Nanovea 3D 표면 프로파일 미터를 사용하여 얻어졌다. 각 프로파일 (X 상수 또는 Y 상수)에서 Y 단계 크기는 5.00μm (X 상수의 경우)이고 X 단계 크기는 5.00μm (Y 상수의 경우)이다. Z 해상도는 7.28nm였다. 총 조사 길이는 그레인 크기에 따라 달라지며 선 스캔과 함께 제공된 척도 막대를 사용하여 측정된다.
도시된 바와 같이, 연마 입자 (850)는 제 1 주면 (852), 제 2 주면 (도시되지 않음), 및 제 1 주면 (852)과 제 2 주면 사이에 연장되는 측면 (도 8b에서 도시되지 않음)을 포함하는 몸체 (851)를 포함한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 몸체 (851)는 제 1 주면 (852)의 평면에서 위에서 아래로 볼 때 실질적으로 사변형의 2 차원 형상을 갖는다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 몸체 (851)는 측면의 하나 이상의 측면부에 비하여 제 1 주면 (852) 상에 배열된 하나 이상의 피쳐를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 주면 (852)은 제 1 측면부 (854)와 평행한 방향으로 연장되는 제 1 돌출부 (853)를 포함할 수 있다. 제 1 측면부 (854)는 제 1 외부 모서리 (855)와 제 2 외부 모서리 (856) 사이에 배치될 수 있는 측면의 일부분을 형성할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 제 1 측면부 (853)는 몸체의 둘레를 형성하는 측면의 총 길이의 일부일 수 있다. 제 1 돌출부 (853)는 제 1 측면부 (854)와 인접하여 제 1 측면부 (854)를 따라 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (852)는 제 1 주면 (852) 및 몸체 (851)의 중심 영역 (891)을 통해 연장되는 비요철 영역 (890)의 높이 위로 수직 연장된 제 1 주면 (852)의 융기부를 형성할 수 있다. 제 1 돌출부 (853)는 본원의 구현예에서 설명된 돌출부의 임의의 특징부를 가질 수 있다. 상부 표면 (852)은 제 1 돌출부 (853)와 제 1 측면부 (854) 사이에 배치된 제 1 측면 영역 (856)을 더 포함할 수 있다.
특히, 도 8c는 축 (881)을 따른 제 1 주면 (852)의 표면 프로파일 플롯을 포함한다. 표면 프로파일 플롯은 백색광 색수차 기술을 사용하는 Nanovea 3D 표면 프로파일 미터를 사용하여 얻어졌다. 각 프로파일 (X 상수 또는 Y 상수)에서 Y 단계 크기는 5.00μm (X 상수의 경우)이고 X 단계 크기는 5.00μm (Y 상수의 경우)이다. Z 해상도는 7.28nm였다. 총 조사 길이는 그레인 크기에 따라 달라지며 선 스캔과 함께 제공된 척도 막대를 사용하여 측정된다.
플롯에 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (853)는 제 1 주면 (852) 위로 연장된다. 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (853)는 비요철 영역 (890)과 직접 접촉 할 수 있다. 제 1 돌출부 (853)는 제 1 외부 모서리 (855)와 제 2 외부 모서리 (856) 사이의 제 1 측면부 (854)의 총 길이를 따라 연장될 수 있다. 또한, 제 1 돌출부 (853)는 (도 8b에 제공된 바와 같이) 평면으로 보았을 때 제 1 측면부 (854)와 실질적으로 동일한 윤곽을 가질 수 있다. 제 1 돌출부 (853) 및 제 1 측면부 (854)는 도 8b에 도시된 바와 같이 아치형 윤곽을 가질 수 있다. 본원 구현예의 모든 연마 입자가 소정의 연마 입자에 기술된 각각의 피쳐를 포함하는 것은 아니며, 연마 입자는 소정 피쳐의 상이한 조합을 포함할 수 있음을 유의해야 한다.
도 8b에 더 도시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 몸체 (851)는 제 1 주면 (852) 위로 연장되는 제 2 돌출부 (863)를 더 포함할 수 있다. 제 2 돌출부 (863)는 제 2 측면부 (864)와 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 제 2 측면부 (864)는 제 2 외부 모서리 (856)와 제 3 외부 모서리 (857) 사이에 배치될 수 있는 측면의 일부분을 형성할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 제 2 측면부 (863)는 몸체 (851)의 둘레를 형성하는 측면의 총 길이의 일부일 수 있다. 제 2 돌출부 (863)는 제 2 측면부 (864)와 인접하여 제 2 측면부 (864)를 따라 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 2 돌출부 (862)는 제 1 주면 (852) 및 몸체 (851)의 중앙 영역 (891)을 통해 연장되는 비요철 영역 (890)의 높이 위로 수직 연장된 제 1 주면 (852)의 융기부를 형성할 수 있다. 제 2 돌출부 (863)는 본원의 구현예에서 설명된 돌출부의 임의의 특징부를 가질 수 있다. 상부 표면 (852)은 제 2 돌출부 (863)와 제 2 측면부 (864) 사이에 배치된 제 2 측면 영역 (866)을 더 포함할 수 있다.
특히, 도 8d는 축 (882)을 따른 제 1 주면 (852)의 표면 프로파일 플롯을 포함하고 도 8c의 플롯을 생성하는데 사용된 동일한 기술을 사용하여 얻어진다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제 2 돌출부 (863)는 제 2 외부 모서리 (856)와 제 3 외부 모서리 (857) 사이의 제 2 측면부 (864)의 총 길이를 따라 연장될 수 있다. 또한, 제 2 돌출부 (863)는 (도 8b에 제공된 바와 같이) 평면으로 보았을 때 제 2 측면부 (864)와 실질적으로 동일한 윤곽을 가질 수 있다. 제 2 돌출부 (863) 및 제 2 측면부 (864)는 각각 대체로 평탄한 윤곽을 가질 수 있고 도 8b에 도시된 바와 같이 대체로 선형 방향으로 연장될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (853)와 제 2 돌출부 (863)는 제 2 외부 모서리 (856)에 인접한 영역 (865)에서 서로 교차한다.
몸체 (851)의 제 1 주면 (852)은 제 2 돌출부 (863)에 인접하여 제 2 돌출부 (863)의 길이의 대부분을 따라 연장될 수 있는 제 1 오목부 (867)를 더 포함할 수 있다. 제 1 오목부 (867)는 제 2 돌출부 (863)와 비요철 영역 (890) 사이에 위치할 수 있다. 제 1 오목부 (867)는 제 2 돌출부 (863) 및 제 2 측면부 (864)의 방향을 따라 더 연장될 수 있다. 또한, 도 8b의 구현예에서, 제 1 오목부 (867)는 제 2 돌출부 (863) 및 제 2 측면부 (864)와 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 제 2 돌출부 (863)는 제 2 측면부 (864)와 제 1 오목부 (867) 사이에 배치될 수 있다.
제 2 돌출부 (863)는 제 1 오목부 (867)에 인접할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 제 2 돌출부 (863) 및 제 1 오목부 (867)는 몸체 (801)의 둘레를 형성하는 측면의 총 길이의 일부분에 대해 연장될 수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 2 돌출부 (863) 및/또는 제 1 오목부 (867)는 외부 모서리 (856, 857) 사이의 거리로서 측정되는 제 2 측면부 (864) 총 길이의 30 % 이하로 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 제 2 돌출부 (863) 및/또는 제 1 오목부 (867)는 제 2 측면부 (864)의 총 길이의 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 심지어 90 % 이상에 대하여 서로 평행하게 연장될수 있다. 하나의 특정 구현예에서, 제 2 돌출부 (863) 및/또는 제 1 오목부 (867)는 제 2 측면부 (864)의 총 길이에 대해 서로에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 또한, 다른 비 제한적인 구현예에서, 제 2 돌출부 (863) 및/또는 제 1 오목부 (867)는 제 2 측면부 (864)의 총 길이의 99 % 이하, 예를 들어 95% 이하 또는 90 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하로 서로에 대하여 평행하게 연장될 수 있다. 제 2 돌출부 (863) 및/또는 제 1 오목부 (867)는 전술한 최소 및 최대 백분율 중 어느 하나를 포함하는 범위 내의 길이에 대해 서로에 대해 평행하게 연장될 수 있음을 이해할 것이다.
다른 연마 입자는 하나 이상의 오목부를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본원 구현예의 입자는 표면 상에 하나 이상의 오목부를 가질 수 있으며, 이러한 오목부는 예를 들어 하나 이상의 돌출부, 비요철 영역 등을 포함하는 몸체 상부 표면의 하나 이상의 다른 부분과 결합될 수 있다. 하나 이상의 돌출부는 오목부와 측면부 사이에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 오목부는 돌출부와 비요철 영역 사이에 배치될 수 있다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 제 1 오목부 (867)는 현저한 깊이를 가지고 이는 비요철 영역 (890)과 관련된 제 1 주면 아래에 수직으로 위치된 제 1 주면 (852)의 일부 및 제2 돌출부 (863)와 관련된 제 1 주면 (852)의 일부를 형성한다. 추가로 도시된 바와 같이, 제 1 오목부 (867)는 영역 (868)에서 제 1 돌출부 (853)의 일부와 교차하여 접촉할 수 있다. 특히, 제 1 오목부 (867)는 제 1 돌출부 (853)와의 교차점에서 종료될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 몸체 (851)의 제 1 주면 (852)은 제 3 외부 모서리 (857)와 제 4 외부 모서리 (858) 사이에서 연장되는 제 3 측면부 (874)를 포함할 수 있다. 몸체는 제 4 외부 모서리 (858)와 제 1 외부 모서리 (855) 사이에서 연장되는 제 4 측면부 (884)를 더 포함할 수 있어서, 몸체는 일반적으로 4 면체 형상을 가질 수 있고, 제 1 측면부 (854) 및 제 4 측면부 (884)은 아치형 윤곽을 갖는다. 제 2 측면부 (864) 및 제 3 측면부 (874)는 실질적으로 평탄한 윤곽을 가질 수 있고 대체로 선형 방향으로 연장될 수 있다. 제 2 측면부 (864) 및 제 3 측면부 (874)는 에지의 윤곽에 약간의 작은 불규칙성을 가질 수 있음을 알아야 한다.
제 1 주면 (852)은 제 4 외부 모서리 (858)에 근접하게 위치된 제 3 돌출부 (883)를 더 포함할 수 있다. 제 3 돌출부 (883)는 제 4 측면부 (884)의 길이의 일부에 대하여 연장될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 제 3 돌출부 (883)는 제 1 및 제 2 돌출부 (853, 863)에 비해 둥근 형상을 가질 수 있다. 또한, 제 3 돌출부 (883)는 비요철 영역 (890)과 인접할 수 있다.
도 9a-9e는 본원의 구현예에 따른 다른 연마 입자의 이미지를 포함한다. 도 9a-9e는 본원 구현예의 연마 입자의 다른 특징부에 대한 세부 사항을 제공한다. 예를 들어, 도 9a는 제 1 주면 (902), 제 2 주면 (903) 및 제 1 및 제 2 주면 (902, 903) 사이에서 연장되는 측면 (904)을 갖는 몸체 (901)를 포함하는 연마 입자 (900)를 포함한다. 특히, 특정 구현예에서, 피쳐는 그 피쳐가 연장되는 측면의 일부와 교차할 수 있다. 예를 들어, 제 1 주면 (902)은 제 1 측면부 (913)의 일부를 따라 연장되는 제 1 돌출부 (911)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (911)는 제 1 측면부 (913)와 교차할 수 있다. 더욱 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부 (911)는 제 1 측면부 (913)와 비교하여 다른 윤곽을 가질 수 있으며, 이로써 제 1 돌출부 (911)와 제 1 측면부 (913)의 교차가 더욱 용이해진다. 특히, 제 1 오목부 (911)는 대체로 선형 윤곽을 가질 수 있고, 제 1 측면부 (913)는 제 1 측면부 (913)가 제 1 돌출부 (911)와 교차하게 하는 오목부를 포함하는 곡선 윤곽을 가질 수 있다.
도 9b는 제 1 주면 (922), 제 2 주면 (923) 및 제 1 및 제 2 주면 (922, 923) 사이에서 연장되는 측면 (924)을 갖는 몸체 (921)를 포함하는 연마 입자 (920)를 포함한다. 특히, 특정 구현예에서, 주면들 중 하나와 측면 사이의 에지는 톱니 형상 및 날카로운 영역을 형성하는 불규칙한 윤곽을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 주면 (923) 및 측면 (924)은 톱니 형상 및 날카로운 영역을 형성하는 불규칙한 윤곽을 특징으로 하는 에지 (925)에서 결합될 수 있다.
또한, 일 구현예에서, 제 1 주면 (922)은 제 1 표면적 (A1)을 가질 수 있고 제 2 주면 (923)은 제 2 표면적 (A2)을 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제 1 표면적은 제 2 표면적과 상이할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 예에서 A1은 A2보다 작을 수 있다. 더욱 특별한 경우, 제 1 표면적 (A1)과 제 2 표면적 (A2) 간의 차이는 비율 (A1/A2)에 의해 정의될 수 있고, A1/A2는 1 이하, 예컨대 0.9 이하 또는 0.8 이하 또는 0.7 이하 또는 0.6 이하 또는 0.5 이하 또는 0.4 이하 또는 0.3 이하 또는 0.3 이하 또는 0.2 이하 또는 0.1 이하일 수 있다. 또한, 비 제한적인 다른 구현예에서, 비율 (A1/A2)은 적어도 0.01, 예컨대 적어도 0.05 또는 적어도 0.1 또는 적어도 0.2 또는 적어도 0.3 또는 적어도 0.4 또는 적어도 0.5 또는 적어도 0.6 또는 적어도 0.7 또는 적어도 0.8 또는 적어도 0.9일 수 있다. 비율 (A1/A2)은 상술한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 알 수 있다.
도 8a-8d 및 9a-9e의 연마 입자의 모든 이미지가 대체로 직사각형의 2 차원 형상을 갖는 입자를 포함하지만, 이들 입자와 관련하여 설명된 임의의 특징부는 불규칙한 2 차원 형상을 갖는 입자 예컨대 불규칙한 평탄한 연마 입자에 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
또한, 임의의 치수 특성 (예를 들어, 길이, 폭, 높이 등)에 대한 본원의 참조는 단일 입자의 치수, 입자들의 적절한 샘플링의 분석으로부터 도출 된 중앙값 또는 평균값을 언급 할 수 있다. 명시적으로 언급하지 않는 한, 본원에서 치수 특성에 대한 언급은 적절한 개수의 입자의 무작위 샘플링으로부터 도출된 통계적으로 유의한 값에 기초한 중간값에 대한 참조로 간주될 수 있다. 특히, 본원의 특정 구현예에서, 샘플링 크기는 입자 배치로부터 적어도 10 개, 보다 전형적으로는 적어도 40 개의 임의로 선택된 입자들을 포함할 수 있다. 입자 배치는 단일 공정 실행에서 회수된 입자 그룹을 포함할 수 있지만 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 또 다른 예에서, 연마 입자의 배치는 고정 연마제와 같은 연마제의 연마 입자 그룹일 수 있다. 예를 들어, 입자의 배치는 상용 등급 연마제를 형성하기에 적합한 양의 연마 입자, 예컨대 약 20 파운드 이상의 입자를 포함할 수 있다.
도 15a는 일 구현예에 따른 다수의 미세리지를 포함하는 연마 입자의 측면의 이미지를 포함한다. 도시된 바와 같이, 연마 입자 (1500)는 제 1 주면 (1502), 제 2 주면 (1503) 및 제 1 및 제 2 주면 (1502, 1503) 사이에서 연장되는 측면 (1504)을 포함하는 몸체 (1501)를 포함한다. 몸체 (1501)는 얇고 비교적 평탄 형상을 가질 수 있고, 제 1 및 제 2 주면 (1502, 1503)이 측면 (1504)보다 크다.
일 구현예에 따르면, 대부분의 측면 표면은 다수의 미세리지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 15a에 도시된 바와 같이, 측면 (1504)은 다수의 미세리지 (1505)를 포함한다. 특히, 측면 (1504)상의 다수의 미세리지 (1505)는 평탄 윤곽을 가지고 미세리지 (1505)가 없는 제 2 주면 (1503)에 의해 표현되는 표면 (예를 들어, 몰딩) 표면과 접촉하는 표면과 비교하여 완전히 별개의 외관 및 질감을 생성한다. 소정의 경우에, 다수의 미세리지 (1505)는 연마되지 않은 세라믹 표면을 나타내는 톱니형 (jagged) 표면 피쳐를 갖는 표면을 생성한다.
다수의 미세리지 (1505)는 다수의 별개의 형태 또는 유형을 갖는 것처럼 보인다. 제 1 유형의 미세리지는 측면으로부터 이를 따라 연장되는 미세리지에 의해 형성될 수 있는 격리된 미세리지 (1506)를 포함할 수 있다. 격리된 미세리지 (1506)은 일반적으로 매끄러운 평탄 영역에 의해 분리될 수 있다. 제 2 유형의 미세리지는 비늘형 또는 적층 외관을 가질 수 있는 비늘형 미세리지 (1507)을 포함할 수 있다. 또 다른 유형은 초점 영역으로부터 외측으로 연장되는 다수의 미세리지를 포함하는 확장 미세리지를 포함한다. 이러한 미세리지는 도 17에 의해 기술된다. 특정 이론에 결부되기를 바라지 않지만, 다수의 미세리지 (1505)은 본원의 구현예에서 설명된 성형 공정의 인위적 결과인 것으로 보인다. 특히, 연마 입자를 형성하는데 사용되는 몸체의 제어된 균열 및 파쇄 중에 다수의 미세리지 (1505)가 형성되는 것으로 생각된다. 따라서, 다수의 미세리지 (1505)는, 몸체가 본원에 기재된 바와 같은 공정에 기초하여 연마 입자를 궁극적으로 형성하는 보다 작은 부분으로 파쇄됨에 따라 형성되는 패각상 (conchoidal) 또는 준패각상 (subconchoidal) 파쇄 특징부로서 특징될 수 있다. 더욱이, 다른 유형의 미세리지가 공정 과정에서 서로 다른 조건과 관련될 수 있다는 것이 이론화되어 있다. 이러한 특징부는 몰딩, 인쇄, 절단 등과 같은 연마 입자를 형성하는데 사용되는 다른 통상적인 공정에 따라 형성된 입자의 측면과 구별되는 것으로 보인다. 도 15a에서 측면 (1504)의 영역 (1508)은 다수의 미세리지에 의해 나타나는 거칠고 불규칙한 피쳐의 사시 이미지를 제공한다.
일 구현예에서, 연마 입자는 측면을 가질 수 있고, 측면의 총 표면적의 적어도 51 %는 다수의 미세리지 (1505)을 포함한다. 다른 구현예에서, 측면 (1504)의 보다 큰 비율은, 예를 들어, 제한되지는 않지만 측면의 총 표면적의 적어도 52 % 또는 적어도 54 % 또는 적어도 56 % 또는 적어도 58 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 62 % 또는 적어도 64 % 또는 적어도 66 % 또는 적어도 68 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 72 % 또는 적어도 74 % 또는 적어도 76 % 또는 적어도 78 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 82 % 또는 적어도 84 % 또는 적어도 86 % 또는 적어도 88 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 92 % 또는 적어도 94 % 또는 적어도 96 % 또는 적어도 98 % 또는 적어도 99 %는 다수의 미세리지 (1505)을 포함한다. 다른 비 제한적인 구현예에서, 측면 (1504)의 총 표면적의 99 % 이하, 98 % 이하 또는 96 % 이하 또는 94 % 이하 또는 92 % 이하 또는 90 % 이하 또는 88 % 이하 또는 86 % 이하 또는 84 % 이하 또는 82 % 이하 또는 80 % 이하 또는 78 % 이하 76 % 이하 또는 74 % 이하 또는 72 % 이하 또는 70 % 이하 또는 68 % 이하 또는 66 % 이하 또는 64 % 이하 또는 62 % 이하 또는 60 이하 % 이하 또는 58 % 이하 또는 56 % 이하 또는 54 % 이하 또는 52 % 이하는 다수의 미세리지 (1505)를 포함할 수 있다. 다수의 미세리지 (1505)에 의해 덮인 측면의 총 표면적은 상술된 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
다른 구현예에서 언급된 바와 같이, 측면은 다수의 측면부를 포함할 수 있으며, 각각의 측면부는 몸체의 외부 모서리 사이에서 연장되는 측면의 일부로서 형성된다. 일 구현예에 따르면, 주어진 연마 입자에 대한 측면부의 적어도 45 %는 다수의 미세리지를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 비율은 더 클 수 있으며, 예를 들어 몸체의 측면부의 적어도 52 %, 적어도 54 % 또는 적어도 56 % 또는 적어도 58 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 62 % 또는 적어도 64 % 또는 적어도 66 % 또는 적어도 68 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 72 % 또는 적어도 74 % 또는 적어도 76 % 또는 적어도 78 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 82 % 또는 적어도 84 % 또는 적어도 86 % 또는 적어도 88 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 92 % 또는 적어도 94 % 또는 적어도 96 % 또는 적어도 98 % 또는 적어도 99 %는 다수의 미세리지를 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 주어진 연마 입자에 대한 측면의 모든 측면부는 다수의 미세리지를 포함할 수 있다.
하향으로 보았을 때 몸체의 2 차원 형상이 연마 입자에 대한 측면부의 수를 결정할 것이지만, 적어도 하나의 구현예에서, 몸체는 다수의 미세리지를 포함한 적어도 3개의 측면부를 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 다수의 미세리지를 포함하는 측면부의 수는 적어도 4 개 또는 적어도 5 개 또는 적어도 6 개 또는 적어도 7 개 또는 적어도 8 개일 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구현예에서, 연마 입자는 적어도 하나의 측면부가 다수의 미세리지를 포함하지 않도록 형성될 수 있다.
도 15b는 도 15a의 연마 입자의 일부의 확대 이미지를 포함한다. 도 15b는 본원 구현예의 연마 입자 상에 관찰된 2 가지 상이한 유형의 미세리지를 보다 명확하게 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 유형의 미세리지는 미끄러운 평탄 영역 (1511)에 의해 서로 나누어진 격리된 미세리지 (1506)를 포함할 수 있는 다수의 격리된 미세리지를 포함할 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 격리된 미세리지 (1506)은 측면을 따라 불규칙한 경로로 연장될 수 있다. 격리된 미세리지 (1506)의 경로는 불규칙하지만 서로 비교될 때 약간의 조화 (coordination)에 의해 특징될 수 있다. 예를 들어, 도 15b에 도시된 바와 같이, 격리된 미세리지 (1506)는 측면을 따라 불규칙 경로로 연장될 수 있지만, 일반적으로 서로에 대해 동일한 불규칙 경로를 가질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 서로 인접할 수 있는 격리된 미세리지 (1506)의 그룹의 적어도 일부분은 서로에 대해 동일한 경로를 형성하도록 일반적으로 동일 공간상으로 확장될 수 있지만, 매끄러운 평탄영역 (1511)에 의해 나누어질 수 있다. 이러한 배열은 고속도로의 차선과 유사한다.
다른 구현예에서, 다수의 격리된 미세리지 (1506)의 격리된 미세리지 중 적어도 하나는 상이한 형상을 갖는 상이한 영역으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 격리된 미세리지들 중 적어도 하나는 헤드 영역 (1513)과, 헤드 영역 (1513)에 연결되어 그로부터 연장되는 테일 영역 (1514)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 헤드 영역 (1503)은 둥근 형상을 가질 수 있다. 테일 영역 (1514)은 긴 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 격리된 미세리지는 함께 연결되고 하나 이상의 갭 (1516)에 의해 분리된 일련의 이들 영역을 포함할 수 있다. 갭 (1516)은 격리된 미세리지 (1506)에서 차단을 형성할 수 있다. 갭 (1516)은 하나 이상의 격리된 미세리지 (1506)의 불규칙 경로를 따라 위치된 평활 영역을 형성할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 격리된 미세리지 (1506)의 불규칙 경로는 다수의 갭 (1516)을 포함할 수 있으며, 따라서 격리된 미세리지는 불규칙 경로를 따라 연장되는 일련의 격리된 미세리지 일부(1517)로 특징될 수 있다. 격리된 미세리지 부분들 중 임의의 부분은 헤드 영역 및 테일 영역을 포함할 수 있다.
다수의 격리된 미세리지 (1506)은 상당한 거리만큼 측면을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 격리된 미세리지 (1506) 중 적어도 하나는 측면 (1504)의 평균 높이의 적어도 10 %에 대하여 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 측면 (1504)상의 하나 이상의 격리된 미세리지 (1506)의 길이는 측면 (1504)의 평균 높이의 적어도 20 % 또는 적어도 30 % 또는 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 95 %일 수 있다. 또 다른 비 제한적인 구현예에서, 측면 (1504)상의 하나 이상의 격리된 미세리지 (1506)의 길이는 측면의 평균 높이의 99 % 이하 또는 90 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하일 수 있다. 측면 (1504)을 따른 하나 이상의 격리된 미세리지 (1506)의 길이는 상술된 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
특정 예에서, 다수의 격리된 미세리지 (1506) 중 하나 이상은 적어도 150 미크론 또는 적어도 200 미크론 또는 적어도 300 미크론 또는 적어도 400 미크론과 같은 적어도 100 미크론의 총 길이를 가질 수 있다. 여전히, 연마 입자의 높이에 따라, 격리된 미세리지 (1506) 중 적어도 하나의 총 길이는 2mm 이하, 예컨대 1mm 이하 또는 심지어 500mm 이하일 수 있다.
다수의 격리된 미세리지 (1506)는 특히 테일 영역 (1514)에서 매우 작은 두께를 가질 수 있는데, 여기서 두께는 미세리지를 가로 지르는 방향 및 미세리지의 길이를 정의하는 방향으로 측정된다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 격리된 미세리지 (1506) 중 임의의 하나의 테일 영역 (1514)은 8 미크론 이하 또는 6 미크론 이하 또는 4 미크론 이하 또는 2 미크론 이하와 같이 10 미크론 미만의 두께를 가질 수 있다. 여전히, 격리된 미세리지 (1506)의 테일 영역 (1514)은 적어도 0.01 미크론 또는 적어도 0.1 미크론의 두께를 가질 수 있는 것으로 보인다. 테일 영역 (1514)의 두께는 테일 영역 (1514)에서 측정되는 최대 두께이다.
다수의 격리된 미세리지 (1506)는 테일 영역 (1514)에서의 두께보다 큰 헤드 영역 (1513)의 두께를 가질 수 있다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 격리된 미세리지 (1506) 중 임의의 하나의 헤드 영역은 50 미크론 미만, 예를 들어 40 미크론 미만 또는 30 미크론 이하 또는 20 미크론 이하의 두께를 가질 수 있다. 여전히, 격리된 미세리지 (1506)의 헤드 영역 (1513)은 적어도 1 미크론 또는 적어도 1 미크론의 두께를 가질 수 있는 것으로 보인다. 헤드 영역 (1513)의 두께는 주어진 격리된 미세리지 (1514)에 대해 헤드 영역 (1513)에서 측정되는 최대 두께이다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 다수의 미세리지 (1505)의 적어도 일부는 다수의 비늘형 미세리지 (1507)를 포함할 수 있다. 다수의 비늘형 미세리지 (1507)는 격리된 미세리지 (1506)과 비교하여 상이한 형태를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 다수의 비늘형 미세리지 (1507)는 불규칙한 형상을 가지는 다수의 융기부 및 융기부들 사이에 연장되는 주름을 포함할 수 있다. 특히, 다수의 비늘형 미세리지 (1507)는 융기부를 형성하는 하나 이상의 1 차 리지 (1521) 및 하나 이상의 1 차 리지 (1521)로부터 연장되는 다수의 주름 (1522)을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 다수의 주름 (1522)은 2 개 이상의 1 차 리지 (1521) 사이 및/또는 2 개 이상의 1차 리지 (1521)를 가로 질러 연장될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 도 15b에 도시된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1507)의 하나 이상의 제 1 리지 (1521)는 불규칙한 경로로 몸체의 측면을 따라 연장될 수 있다. 불규칙 경로는 일반적으로 결합된 선형 및 아치형 단면의 무작위 조합을 포함한다. 추가로 예시된 바와 같이, 하나 이상의 1 차 리지 (1521)는 서로 측방향으로 이격될 수 있지만 서로 어느 정도 조화를 이루고, 따라서 예를 들어 각각 인접한 1 차 리지를 포함하는 1 차 리지 (1521) 일부는 격리된 미세리지 (1506)과 같이 동일 공간에서 연장될 수 있다.
하나의 측면에서, 제 1 리지 (1521)는 격리된 미세리지에 따라 기술된 바와 같은 크기 및 방향에 관한 임의의 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 리지 (1521)는 상당한 거리에 대하여 측면 (1504)을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 1차 리지들 (1521) 중 적어도 하나는 측면 (1504)의 평균 높이의 적어도 10 %에 대하여 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 측면 (1504)상의 하나 이상의 1차 리지 (1521)의 길이는 측면의 평균 높이의 적어도 20 % 또는 적어도 30 % 또는 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 95 %일 수 있다. 또 다른 비 제한적인 구현예에서, 측면 (1504)상의 하나 이상의 1차 리지 (1521)의 길이는 측면의 평균 높이의 99 % 이하 또는 90 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하일 수 있다. 측면 (1504)을 따른 하나 이상의 1차 리지 (1521)의 길이는 상술된 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
특정 예에서, 다수의 1차 리지 (1521) 중 하나 이상은 적어도 150 미크론 또는 적어도 200 미크론 또는 적어도 300 미크론 또는 적어도 400 미크론과 같은 적어도 100 미크론의 총 길이를 가질 수 있다. 여전히, 연마 입자의 높이에 의존하여, 제 1 리지 (1521) 중 적어도 하나의 총 길이는 2mm 이하, 예컨대 1mm 이하 또는 심지어 500mm 이하일 수 있다. 1 차 리지 (1521) 중 적어도 하나의 총 길이는 상술한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1507)는 하나 이상의 1차 리지 (1521)로부터 불규칙한 경로로 측면을 따라 연장할 수 있는 다수의 주름 (1522)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 다수의 주름 (1522)의 적어도 상당 부분은 몸체의 측면상의 곡선 경로를 따라 연장될 수 있다. 소정의 경우에, 주름은 불규칙 경로를 따라 측면 (1504)을 따라 연장되는 홈을 형성할 수 있다. 비늘형 리지 (1507)의 특정 구현예는 제 1 리지 (1521)의 개수와 비교하여 더 많은 개수의 주름 (1522)을 포함할 수 있다.
도 15b에 더 도시된 바와 같이, 일 구현예에 따르면, 다수의 주름 (1522)은 하나 이상의 1 차 리지 (1521)와 비교하여 상이한 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 다수의 주름 (1522)은 하나 이상의 1 차 리지 (1521)로부터, 그 사이에, 및/또는 가로 질러 연장될 수 있다. 다수의 주름 (1522)은 제 1 리지 (1521)의 길이에 횡방향으로 연장될 수 있다. 다수의 주름 (1522)은 측면에서 몸체 내로 연장되는 형태 또는 홈일 수 있다.
특정 구현예에서, 다수의 주름 (1522)은 1 차 리지 (1521)를 통해 절개부 (cut)를 형성할 수 있으며, 1 차 리지 (1521)에서 갭 (1523) 또는 감소된 높이의 영역을 형성할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제 1 리지 (1521) 중 하나 이상은 제 1 리지 (1521)를 형성하는 긴 부분들 사이에 적어도 하나의 갭 (1523)을 포함할 수 있다. 갭 (1523)은 갭 (1523)으로부터 연장되는 하나 이상의 주름 (1522)과 연관될 수 있고 및/또는 연결될 수 있다.
본원에서 언급된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1507)은 비늘형 또는 비늘 형상을 가질 수 있다. 격리된 미세리지 (1506)와는 달리, 비늘형 미세리지 (1507)는 더 큰 표면파형 함 및/또는 거칠기를 갖는 것처럼 보인다. 또한, 비늘형 미세리지 (1507)를 갖는 측면의 영역은 격리된 미세리지 (1506)를 포함하는 측면의 영역에 비해 더 큰 거칠기를 갖는 측면의 영역을 형성할 수 있다. 비늘형 미세리지 (1506) 및 격리된 미세리지 (1507)는 또한 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, 표면파형, 최대 표면 거칠기 등을 포함하는 하나 이상의 다른 표면 특징부에 기초하여 서로 구별될 수 있다.
도 15b에 도시된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1507)는 격리된 미세리지 (1506)와 인접할 수 있다. 소정의 경우에는, 비늘형 미세리지 (1507) 및 격리된 미세리지 (1506)는 조화될 수 있어서, 비늘형 미세리지 (1507)의 1차 리지 (1521) 및 격리된 미세리지 (1506)는, 그 측면의 불규칙한 경로를 가짐에도 불구하고, 동일 공간상으로 확장될 수 있다. 특정 이론에 구속되기를 바라지 않지만, 격리된 미세리지 (1506) 및 비늘형 미세리지 (1507)는 성형 중에 파쇄와 같은 동일한 공정으로부터 발생할 수 있지만, 격리된 미세리지 (1506)의 형성 과정 동안의 조건은 비늘형 미세리지 (1507)의 형성 과정의 조건과 약간 다를 수 있다.
도 16은 일 구현예에 따른 비늘형 미세리지를 포함하는 측면의 일부의 이미지를 포함한다. 도시된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1607)는 불규칙 경로로 연장되는 다수의 제 1 리지 (1621) 및 다수의 제 1 리지 (1621)로부터, 및/또는 가로 질러 연장되는 다수의 주름 (1622)을 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1607)는 표면이 서로 겹치는 다수의 층으로 구성되는 것처럼 보이도록 적층된 외관을 가질 수 있다. 비늘형 미세리지 (1607)은 실제로 다수의 층을 포함하지 않을 수 있지만, 비늘형 미세리지 (1607)의 형태는 그러한 외관을 제공한다는 것을 알 것이다.
다른 구현예에 따르면, 도 16에 도시된 바와 같이, 비늘형 미세리지 (1607)는 하나 이상의 절벽 영역 (1631)을 포함할 수 있다. 절벽 영역 (1631)은 측부 표면으로부터 급격히 상승하여 전단면에 의해 하부 영역으로부터 분리되는 것처럼 보이는, 비늘형 미세리지 (1607)의 1차 리지 또는 다른 융기부의 일부를 포함할 수 있다. 절벽 영역 (1631)은 파도의 물마루와 같이 하부 영역 위로 공간에 매달릴 수 있는 돌출부 (overhang) 또는 노출부 (outcropping)를 반드시 포함할 필요는 없다. 예를 들어, 절벽 영역 (1631)은 하부 영역 (1633) 위로 연장되는 융기부 (1632)를 포함할 수 있다. 돌출부 (1632)와 하부 영역 (1633)은 전단면 (1634)에 의해 서로 분리될 수 있다.
도 17은 일 구현예에 따른 다른 유형의 미세리지를 포함하는 연마 입자의 측면의 이미지를 포함한다. 연마 입자 (1701)는 다수의 연장된 미세리지 (1703)을 포함하는 측면 (1702)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 다수의 연장된 미세리지 (1703)는 그 형태 측면에서 격리된 비늘형 미세리지와 비교하여 상이한 유형의 미세리지일 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 다수의 연장된 미세리지 (1703)는 초점 영역 (1704)으로부터 연장되는 것처럼 보인다. 즉, 다수의 연장된 미세리지 (1703)는 측면 (1702)을 따라 상당한 거리를 향해 연장되고 초점 영역 (1704)으로부터 멀어지면서 연장되는 것처럼 보인다. 다수의 연장된 미세리지 (1703)는 비늘형 격리된 유형의 미세리지와 비교하여 긴밀하게 패킹된 미세리지를 포함할 수 있다. 즉, 연장된 미세리지 (1703)에 대하여 바로 인접한 미세리지들 사이의 평균 거리는 격리된 미세리지 또는 비늘형 미세리지 사이의 평균 거리보다 작을 수 있으며, 여기서 평균 거리는 2 개의 바로 인접한 리지 사이의 최소 거리의 평균으로서 측정된다. 적어도 하나의 구현예에서, 다수의 연장 미세리지 (1703)는 초점 영역 (1704)으로부터 다중 방향으로 연장될 수 있다. 특정 이론에 결부시키지 않고, 다수의 연장된 미세리지 (1703)는 고 에너지 파쇄 모드 중에 형성될 수 있으며, 여기서 파쇄는 초점 영역 (1704)에서 개시되고 초점 영역 (1704)으로부터 모든 방향으로 빠르게 전파되어, 다수의 연장 미세리지 (1703) 형성을 용이하게 한다. 또한, 다수의 연장된 미세리지 (1703)의 형성 중에 발생하는 파쇄 조건은 격리된 또는 비늘형 미세리지와 같은 다른 유형의 미세리지의 형성 중의 파쇄 조건과 구별될 수 있다.
본원에 기술된 임의의 피쳐들에 추가하여 또는 대안으로서, 본원에 기술된 방법들을 통해 형성된 연마 입자들은 측면 또는 측면들의 일부와 관련될 수 있는 특별한 특징부들을 가질 수 있다. 도 18은 일 구현예에 따른 연마 입자의 측면 이미지를 포함한다. 도 19는 도 18의 측벽의 일부의 확대 이미지를 포함한다. 도 20은 몸체와 제2 영역의 높이 측정을 위하여 표시된 도 18의 측면 이미지이다. 일 측면에서, 연마 입자의 몸체 (1801)는 제 1 주면 (1802), 제 1 주면 (1802)에 대향하는 제 2 주면 (1803) 및 제 1 주면 (1802)과 제 2 주면 (1803) 사이에서 연장되는 측면 (1804)을 포함할 수 있다. 본원에서 연마 입자의 주면에 대한 언급은 몸체의 다른 표면보다 큰 표면을 참조하는 것이다. 그러나 하나 이상의 주면이 항상 가장 큰 면적의 표면일 필요는 없다. 일 구현예에서, 측면 (1804)은 특정 평균 이방성 인자 (MAF)를 포함한다. MAF는 단일 입자 또는 입자 집합체와 관련될 수 있다. MAF는 본원의 구현예에 따라 형성된 입자의 측면과 관련된 고유한 파쇄 신호 (fracture signature)를 측정하기 위해 사용되는 분석 기술이다. 특정 이론에 결부되기를 바라지 않고, 본원에 개시된 방법의 파라미터의 조합은 MAF에 의해 정량화 될 수 있는 측벽의 부분 상에 특유의 조직 (texture)을 갖는 형상화 연마 입자를 형성하게 한다. MAF는 도 18에 제공된 바와 같은 특징부를 명확히 구별하기 위하여 측면 또는 측면의 일부를 분석하고, 적절한 콘트라스트 및 해상도로 약 1000 배의 주사 전자 현미경 사진을 취하여 측정된다. 특히, 측벽의 일부분이 다른 부분보다 큰 조직을 갖는 것으로 나타난다면, 분석은 이 영역 (예를 들어,도 19에 제공된 영역 (1806))에 집중되어야 한다. 그 후 이미지는 아래 제공된 식에 따라 푸리에 변환 (Fourier Transform)으로 분석된다.
푸리에 변환 (FT) 정의는 다음과 같다.
Figure 112022042932761-pat00001
"f"는 원본 이미지이고 (x,y)는 수평 및 수직 축이고 "F"는 원본 이미지의 푸리에 변환이며 (u,v)는 주파수 공간에서 축이다.
그리고 j = √ - 1 및 "N"는 원본 이미지의 픽셀 크기이다.
정의에 의하면 FTi(FT(f))=f이다. 원본 이미지 "f"의 푸리에 변환 F는 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112022042932761-pat00002
“A”를 푸리에 변환의 크기로, ψ를 위상으로 부른다. MAF를 계산하기 위해 흥미있는 정보가 포함된 크기인 변수 "A" 에 초점을 맞춘다.
푸리에 변환 (Fourier Transform)으로 분석된 이미지를 평가하기 위해 PCA (주성분 분석) 기법을 사용한다. 푸리에 변환 "F"는 확률 분포로 간주될 수 있다. 따라서 "F"는 다음과 같이 정규화된다.
Figure 112022042932761-pat00003
이제
Figure 112022042932761-pat00004
로 놓자. U의 공분산 COV를 계산한다:
Figure 112022042932761-pat00005
식 중 E는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112022042932761-pat00006
F가 대칭이므로, 다음과 같다 E(U)=0. 따라서:
Figure 112022042932761-pat00007
COV는 대칭이고 양-한정 행렬이다. 따라서 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112022042932761-pat00008
σ1 및 σ2는 F의 주성분이다. 이방성 인자 γ는 다음과 같이 정의한다.
Figure 112022042932761-pat00009
Python (버전 2.7)과 같은 적절한 프로그래밍 언어를 사용하여 원본 이미지에서 푸리에 변환 이미지를 생성할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 또한 AN (Anistropy Factor)를 계산하는 데 사용될 수 있다.
도 21a는 일 구현예에 따라 형성된 입자의 측면의 일부의 이미지를 포함한다. 도 21b의 이미지는 도 21a의 이미지에 대한 푸리에 변환의 적용 이미지를 포함한다. 도시된 바와 같이, 도 21a의 표면은 수평 (즉, 좌측에서 우측) 방향으로 주된 방향을 갖는 리지를 포함한다. 이러한 리지는 본원의 다양한 구현예에서 설명된 미세리지와 동일할 수 있다. 푸리에 변환은 이들 피쳐를 분석하고 도 21b의 이미지를 생성하고, 여기서 백색 클라우드 (white cloud)는 수평 방향에 비해 수직 방향 (위 및 아래)에 더 강한 값을 갖는다. PCA 기술은 도 21b에 도시된 클라우드를 분석하고 정량화 할 수 있다.
본원 구현예의연마 입자의 특정 MAF는 예컨대 적어도 1.25 또는 적어도 1.30 또는 적어도 1.40 또는 적어도 1.50 또는 적어도 1.60 또는 적어도 1.70 또는 적어도 1.80 또는 적어도 1.90 또는 적어도 2.00 또는 적어도 2.10 또는 적어도 2.20 또는 적어도 2.30 또는 적어도 2.40 또는 적어도 2.50 또는 적어도 2.60 또는 적어도 2.70 또는 적어도 2.80 또는 적어도 2.90 또는 적어도 3.00 또는 적어도 3.10 또는 적어도 3.20 또는 적어도 3.30 또는 적어도 3.40 또는 적어도 3.50 또는 적어도 3.60 또는 적어도 3.70일 수 있다. 여전히, 하나의 비 한정적인 구현예에 따르면, 연마 입자는 20 이하, 예를 들어 15 이하 또는 12 이하 또는 10 이하 또는 8 이하 또는 7 이하 또는 6 이하 또는 5 이하 또는 4 이하의 MAF를 가질 수 있다. MAF는 상술한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 값 및 값의 범위는 일 구현예에 따라 형성된 연마 입자의 집합체와 관련이 있다.
다른 구현예에서, 상기 식들에서 기술된 이방성 인자 (AF)는 AF 값 대 주파수의 히스토그램을 생성하기 위해 하나 이상의 그레인에 대해 플롯될 수 있다. 히스토그램에서 이방성 인자 표준 편차 (즉, AF 히스토그램의 첫 번째 표준 편차)를 계산할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 이방성 인자 표준 편차는 적어도 0.75, 예컨대 적어도 0.8 또는 적어도 0.85 또는 적어도 0.90 또는 적어도 1.00 또는 적어도 1.05 또는 적어도 1.10 또는 적어도 1.20일 수 있다. 여전히, 다른 비 제한적인 구현예에서, 이방성 인자 표준 편차는 10 이하, 예를 들어 9 이하 또는 8 이하 또는 7 이하 또는 6 이하 또는 5 이하일 수 있다 4 이상 또는 3 이하 또는 2 이하일 수 있다. 이방성 인자 표준 편차는 상기 언급된 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 값 및 값의 범위는 일 구현예에 따라 형성된 연마 입자의 집합체와 관련이 있다.
본원에서 언급된 바와 같이, MAF 및 이방성 인자 표준 편차는 단일 연마 입자 또는 연마 입자 집합체에 대해 생성될 수 있다. 단일 연마 입자에 대한 MAF 및 이방성 인자 표준 편차를 정량화하기 위해 측면 영역의 적절한 수를 샘플링하여 (예를들면, 적어도 3 개의 개별 영역) 통계적으로 유관한 샘플 세트를 생성하여야 한다. MAF와 이방성 인자 표준 편차는 그러한 영역이 샘플링을 위해 충분히 큰 범위까지 가장 큰 조직 (예를들면, 미세리지)을 갖는 것으로 보이는 영역에서 측정해야한다. 어떤 경우, 이러한 영역은 공정 중에 제어된 균열과 관련될 수 있다. 본원의 구현예들에서 설명되는 바와 같이, MAF 및 이방성 인자 표준 편차는 또한 연마 입자들의 집합체를 분석하는데 사용될 수 있다. 연마 입자들의 집합체에 기초하여 이들 값을 계산하기 위해, 적어도 8 개의 연마 입자가 집합체로부터 무작위로 선택되고, 측면의 임의로 선택된 3 개의 영역이 분석된다. 측면의 특정 영역이 도 21a에 도시된 바와 같이, 더 큰 조직을 나타내는 정도까지, 이러한 영역은 분석을 위해 충분히 큰 것으로 가정하여 측정될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 본원 구현예의 특정 연마 입자는 서로에 대해 상당히 상이한 MAF 및 이방성 인자 표준 편차를 가질 수 있는 별개의 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 측면 (1804)은 제 1 영역 (1805) 및 제 2 영역 (1806)을 가질 수 있다. 제 1 영역 (1805) 및 제 2 영역 (1806)은 측면 (1804)상에서 서로 인접할 수 있다. 제 1 영역 (1805)은 제 1 주면 (1802)으로부터 연장될 수 있고 제 2 영역 (1806)은 제 2 주면 (1803)으로부터 연장될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제 2 영역은 제 1 영역의 MAF보다 큰 MAF를 가질 수 있다. 인식할 수 있는 바와 같이, 이러한 비교는 MAF 분석이 영역 (1805, 1806) 각각에서 개별적으로 행해지고 서로 비교되는 것을 요구한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 제 1 영역 (1805)은 제 2 영역 (1806)과 비교하여보다 매끄러운 조직을 갖는 것처럼 보인다. 제 1 영역 (1805)은 패터닝 (patterning) 공정과 관련될 수 있다. 제 2 영역 (1806)은 압축 및/또는 제어된 균열로 이끄는 패터닝을 포함하는 하나 이상의 공정 변수와 관련될 수 있는 제 1 영역 (1806)과 비교하여 더 거친 조직을 갖는 것으로 나타난다. 일 구현예에 따르면, 제 1 영역 (1805)과 제 2 영역 (1806) 사이의 MAF 차이 (즉, MAFΔ = MAF2/MAF1, MAF2는 제 2 영역 (1806)의 MAF이고, MAF1은 제 1 영역의 MAF)는 적어도 1, 예컨대 적어도 1.2 또는 적어도 1.4 또는 적어도 1.6 또는 적어도 1.8 또는 적어도 2 또는 적어도 2.2 또는 적어도 2.4 또는 적어도 2.6 또는 적어도 2.8 또는 적어도 3 또는 적어도 3.5 또는 적어도 4 또는 적어도 5 또는 적어도 6 또는 적어도 7 또는 적어도 8일 수 있다. 여전히 하나의 비 한정적인 구현예에서, MAF의 차이는 1000 이하 또는 500 이하 또는 100 이하 또는 50 이하 또는 10 이하 또는 5 이하일 수 있다. 제 1 영역 (1805)과 제 2 영역 (1806) 사이의 MAF의 차이는 상술한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 값 및 값의 범위는 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 집합체와 관련이 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 입자의 제 1 영역 (1805)은 특정 MAF를 가질 수 있다. 예를 들어, MAF는 1.20 이하, 예컨대 1.10 이하 또는 1.00 이하 또는 0.90 이하 또는 0.80 이하 또는 0.70 이하 또는 0.60 이하 또는 0.50 이하 또는 0.40 이하 또는 0.30 이하일 수 있다. 여전히, 하나의 비 한정적인 구현예에서, 연마 입자의 제 1 영역 (1805)의 MAF는 적어도 0.30 또는 적어도 0.40 또는 적어도 0.50 또는 적어도 0.60 또는 적어도 0.70 또는 적어도 0.80 또는 적어도 0.90 또는 적어도 1.00 또는 적어도 1.10일 수 있다. 제 1 영역 (1805)의 MAF는 상술 한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 값 및 값의 범위는 일 구현예에 따라 형성된 연마 입자의 집합체와 관련이 있다.
또 다른 측면에서, 연마 입자의 제 2 영역 (1806)의 특정 MAF는 예컨대 적어도 1.30 또는 적어도 1.40 또는 적어도 1.50 또는 적어도 1.60 또는 적어도 1.70 또는 적어도 1.80 또는 적어도 1.90 또는 적어도 2.00 또는 적어도 2.10 또는 적어도 2.20 또는 적어도 2.30 또는 적어도 2.40 또는 적어도 2.50 또는 적어도 2.60 또는 적어도 2.70 또는 적어도 2.80 또는 적어도 2.90 또는 적어도 3.00 또는 적어도 3.10 또는 적어도 3.20 또는 적어도 3.30 또는 적어도 3.40 또는 적어도 3.50 또는 적어도 3.60 또는 적어도 3.70일 수 있다. 다른 비 제한적인 구현예에서, 연마 입자의 제 2 영역 (1806)의 MAF는 20 이하 또는 15 이하 또는 12 이하 또는 10 이하 또는 8 이하 또는 7 이하일 수 있거나 또는 6 이하 또는 5 이하 또는 4 이하일 수 있다. 연마 입자의 제 2 영역 (1806)의 MAF는 전술한 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 값 및 값의 범위는 일 구현예에 따라 형성된 연마 입자의 집합체와 관련이 있다.
전술한 바와 같이, 도 20은 3 개의 장소에서 몸체의 상대적 높이를 나타내는 표시 및 동일한 3 개의 장소에서 제 2 영역 (1806)의 상대적 높이를 포함하는 구현예에 따른 연마 입자의 측면 이미지를 포함한다. 본원에서 연마 입자는 길이, 폭 및 높이로 기술된다. 길이는 가장 긴 치수이며, 폭은 길이에 수직이고 길이와 동일한 평면 내에서 연장되는 두 번째로 긴 치수이며, 몸체의 높이는 길이에 수직 및 길이와 폭의 평면에 수직으로 연장되는 가장 짧은 치수이다. 형상화 연마 입자 및 일정 높이 연마 입자의 길이, 폭 및 높이를 확인하고 측정하는 것은 간단하다. 분쇄되거나 불규칙 형상의 연마 입자의 길이, 폭 및 높이를 확인하고 측정하는 것은 그리 간단하지 않다. 따라서, 불규칙 형상의 연마 입자의 높이를 측정하기 위해, 무작위로 선택된 연마 입자 샘플을 표면에 놓고 진동시킨다. 연마 입자는 표면에 평행한 가장 긴 축으로 정렬된 것으로 추정되며, 따라서 높이는 표면 및 길이에 수직으로 연장되는 치수로 추정된다. 연마 입자를 진동시켜 측면을 식별한 후 연마 입자는 핀셋을 사용하여 접착 표면으로 전달되어 평면으로 볼 때 측면이 보인다. 그 후, 입자는 이미징 분석 (예 : 광학 현미경, SEM 등)을 위해 준비된다.
도 20에 도시된 바와 같이, 어떤 경우들에서, 제 2 영역 (1806)은 몸체 (1801)의 평균 높이에 대한 특정 평균 높이 및 제 1 영역 (1805)의 평균 높이에 대한 특정 평균 높이를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 제 2 영역 (1806)은 제 1 영역 (1805)과 비교하여 더 큰 높이 백분율로 연장될 수 있다. 몸체 (1801) 또는 임의의 영역 (예를 들어, 제 1 및 제 2 영역 (1805, 1806))의 평균 높이는 도 20에 도시된 바와 같은 이미지 및 ImageJ와 같은 이미징 프로세싱 소프트웨어를 사용하여 측정 될 수 있다. 제 1 선 (1812)은 2 개의 외부 모서리 (1851, 1852) 사이의 측면 (1804)의 대략 중앙에 그려진다. 제 1 선 (1811)은 제 1 및 제 2 주면 (1802, 1803) 중 적어도 하나에 대략 수직하도록 그려진다. 제 2 선 (1811)은 제 1 외부 모서리 (1851)와 제 1 선 (1812) 사이의 대략 중간의 거리에서 제 1 선 (1812)의 좌측에 그려진다. 제 3 선 (1813)은 제 2 외부 모서리 (1852)와 제 1 선 (1812) 사이의 대략 중간의 거리에서 제 1 선 (1812)의 우측으로 그려진다. 선 (1811, 1812, 1813)의 길이는 평균되어 몸체 (1801)의 평균 높이를 정의한다. 선 (1821, 1822, 1823)으로 도시된 바와 같이, 제 2 영역 (1806)의 평균 높이를 측정하기 위해 동일한 절차가 완료될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 제 1 영역 (1805)의 평균 높이는 몸체 (1801) 높이의 90 % 이하, 예를 들어 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하 또는 20 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하일 수 있다. 여전히, 다른 구현예에서, 제 1 영역 (1805)의 평균 높이는 몸체 높이의 적어도 1 % 또는 적어도 2 % 또는 적어도 5 % 또는 적어도 8 % 또는 적어도 10 % 또는 적어도 15 % % 또는 적어도 20 % 또는 적어도 30 % 또는 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 %일 수 있다. 제 1 영역 (1805)은 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 평균 높이를 가질 수 있음을 알 것이다. 측면이 명확하게 제 1 및 제 2 영역 (예를 들어,도 20)만을 갖는 경우에, 제 1 영역 (1805)의 평균 높이는 몸체 (1801)의 평균 높이로부터 제 2 영역 (1806)의 평균 높이를 감산함으로써 계산될 수 있다 . 대안으로, 제 1 영역 (1805)에 관련된 부분만을 측정하도록 주의하는 것을 제외하고, 제 2 영역 (1806)의 높이를 측정하기 위해 기술된 바와 동일한 절차를 적용하여 제 1 영역 (1805)의 평균 높이를 측정할 수 있다.
다른 구현예에서, 제 2 영역 (1806)의 평균 높이는 몸체 (1801) 높이의 90 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하 또는 20 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하일 수 있다. 또 다른 비 제한적인 구현예에서, 제 2 영역 (1806)의 평균 높이는 몸체 높이의 적어도 5 %, 또는 적어도 8 % 또는 적어도 9 %, 또는 적어도 10 % 또는 적어도 12 % 적어도 15 % 또는 적어도 20 % 또는 적어도 25 % 또는 적어도 30 % 또는 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 90 %일 수 있다. 제 2 영역 (1806)은 전술한 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 평균 높이를 가질 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 값 및 값의 범위는 본원의 구현예에 따른 연마 입자의 집합체와 관련이 있다.
특정 예에서, 본 구현예의 연마 입자는 측면에 특정한 형상을 가질 수 있다. 도 18 및 도 20에 도시된 바와 같이, 측벽 (1804)은 몸체 (1801)의 측면 상에 계단형 영역을 형성할 수 있는 제 1 영역 (1805) 및 제 2 영역 (1806)을 가질 수 있다. 즉, 제 2 영역 (1806)은 제 1 주면 (1802) 및/또는 제 2 주면 (1803)에 실질적으로 평행하게 연장되는 적어도 일부를 가질 수 있는 계단 표면 (1831)을 형성하는 제 1 영역 (1805)보다 몸체로부터 멀리 연장될 수 있다.
도 18-20에 제공된 이미지로부터의 명백하듯 측면 (1804)의 제 2 영역 (1806)은 본원의 다른 구현예들에서 설명된 바와 같이 다수의 미세리지의 형태일 수 있는 조직을 가질 수 있다. 특정 예에서, 다수의 미세리지는 서로에 대해 실질적으로 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 본원 구현예의 임의의 입자는 임의의 구현예에 기술된 하나 이상의 다양한 특징부를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
본원에서 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 본원의 구현예들에서 설명된 특징부들 중 임의의 하나는 연마 입자들 집합체와 관련될 수 있다. 또한, 본원의 구현예들에서 설명된 다른 특징부들의 다양한 조합이 연마 입자들 집합체에 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 연마 입자들 집합체는 다수의, 보다 구체적으로는 고정 연마제에 존재하는 연마 입자의 일부일 수 있다. 집합체는 반드시 그렇지는 않지만 일 구현예에 따라 형성될 수 있다. 연마 입자 집합체는 일부 상황에서는 고정 연마제의 일부인 모든 입자를 포함할 수 있다. 대안으로, 연마 입자 집합체는 고정 연마제의 일부가 아닌 유리 연마 입자의 일부일 수 있다.
한 측면에서, 연마 입자 집합체는 제 1 주면, 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 제 1 주면과 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하는 몸체를 갖는 연마 입자를 포함할 수 있다. 연마 입자 집합체는 특정 평균 비-볼록성 인자 (MNCF)를 가질 수 있다. MNCF는 연마 입자의 2 차원 형상을 나타내는 데 사용되며 연마 입자의 2 차원 평면 이미지에서 계산된 비-볼록성 인자를 계산하여 생성된 평균값이다. 무작위로 선택된 연마 입자가 표면에 놓이고 진동한다는 점에 유의해야한다. 연마 입자는 표면에 평행한 가장 긴 축과 정렬된 것으로 추정되며, 입자는 이러한 위치에서 이미징 되거나, 진동 후에 얻어진 배향을 유지하도록 조심하면서 적절한 표면에 조심스럽게 전달되어 영상 진단을 위해 장착된다.
예로서, 도 22a, 22b 및 22c는 일 구현예에 따른 연마 입자의 제 1 주면의 평면 이미지를 포함한다. 도 22a의 이미지는 X-선 현미경을 사용하여 얻어졌지만, 연마 입자의 명확한 평면 이미지를 얻기 위해 다른 적절한 기술을 사용할 수 있다. 도 22a에 도시된 바와 같은 적절한 이미지를 얻은 후에, 흑색과 백색을 구별하는 적절한 문턱 그레이 스케일 값을 선택하고 배경으로부터 입자의 에지를 명확하게 구분함으로써 이진 이미지 (즉, 흑백 만)가 생성될 수 있다. ImageJ와 같은 이미징 소프트웨어를 사용할 수 있다. 연마 입자의 원래 면적은 이진 화상을 사용하는 이미징 소프트웨어에 의해 계산된다. 이미징 소프트웨어를 사용하여, 도 22c에 도시된 바와 같이 볼록 껍질 이미지가 생성된다. 볼록 껍질은 외부 모서리를 식별하고 모서리 사이의 직선을 그려서 2 차원 이미지의 최대 면적을 정의한다. 볼록 껍질 면적은 도 22c의 이미지를 사용하여 측정된다. 비 볼록성 인자 (NCF)는 NCF = (1- (원 면적/볼록 껍질 면적)) x100의 식에 따라 계산된다. 이 절차는 집합체의 무작위로 샘플링 된 적절한 개수의 입자에 대해 반복될 수 있으며 비-볼록성 인자 대 주파수의 히스토그램으로 도식된다. MNCF는 평균값을 확인함으로써 히스토그램으로부터 계산될 수 있다.
한 측면에 따르면, 일 구현예에 따른 연마 입자 집합체의 MNCF는 적어도 3.5, 예컨대 적어도 3.75 또는 적어도 4.0 또는 적어도 4.5 또는 적어도 5.0 또는 적어도 5.5 또는 적어도 6.0 또는 적어도 6.5 또는 적어도 7.0 또는 적어도 7.5 또는 적어도 8.0 또는 적어도 8.5 또는 적어도 9.0일 수 있다. 여전히, 다른 비 제한적인 구현예에서, MNCF는 30 이하 또는 25 이하 또는 20 이하 또는 18 이하 또는 15 이하 또는 14 이하 또는 13 이하 또는 12 이하 또는 11 이하 또는 10.5 이하일 수 있다. MNCF는 위에서 언급한 최소값과 최대값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있다. 본원 구현예의 연마 입자의 MNCF는 상이한 공정을 통해 형성되고 전형적으로 서로에 비해 더 높은 형상 충실도 및 낮은 MNCF를 갖는 형상화 연마 입자의 MNCF와 상당히 다를 수 있음을 주목해야한다.
NCF 대 주파수의 히스토그램을 사용하여 연마 입자 집합체에서 연마 입자를 샘플링 하는 비-볼록성 인자 표준 편차 (NCFSD)를 평가할 수도 있다. NCFSD는 데이터의 가우스 분포를 가정한 첫 번째 표준 편차 측정 값이며 비-볼록성 값의 변화를 나타낼 수 있다. 일 구현예에 따르면, 집합체 연마 입자들의 NCFSD는 적어도 2.4, 예컨대 적어도 2.5 또는 적어도 2.6 또는 적어도 2.7 또는 적어도 2.8 또는 적어도 2.9 또는 적어도 3.0 또는 적어도 3.1 또는 적어도 3.2 또는 적어도 3.3 또는 적어도 3.4 또는 적어도 3.5일 수 있다. 여전히, 하나의 비 한정적인 구현예에서, 집합체 연마 입자들의 NCFSD는 30 이하, 예컨대 25 이하 또는 20 이하 또는 15 이하 또는 10 이하 또는 8 이하 또는 6 이하 또는 4 이하를 가질 수 있다. NCFSD는 위에서 언급한 최소값과 최대값 중 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있다.
연마 입자들의 집합체는 예를들면 제한되지는 않지만, MAF, 이방성 인자 표준 편차, 측면의 제 1 및 제 2 영역 사이의 MAF의 차이, 제 1 및 제 2 영역의 평균 높이, 제 1 영역의 평균 높이, 제 2 영역의 평균 높이, 제 1 영역과 제 2 영역의 상대 평균 높이 차이, 몸체의 평균 높이에 대한 제 1 영역의 평균 높이, 몸체의 평균 높이에 대한 제 2 영역의 평균 높이 또는 그 조합 등을 포함하는 다른 구현예에서 언급된 임의의 특징부를 가질 수 있다. 본원 구현예의 임의의 특징부의 값은 임의의 특징부는 단일 연마 입자와는 반대로 임의로 선택된 연마 입자의 적절한 샘플링으로부터 측정된다는 점이 다르고, 연마 입자 집합체에 동등하게 적용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 입자들 집합체는 높이의 특정 표준 편차를 가질 수 있다. 높이는 제 1 또는 제 2 주면 중 적어도 하나에 실질적으로 수직인 방향으로 측면을 따라 본원에서 측정된 바와 같이 측정된다. 본원의 구현예의 성형 공정은 100 미크론 이하 또는 90 미크론 이하 또는 85 미크론 이하 또는 80 미크론 이하 또는 75 미크론 이하 또는 70 미크론 이하 또는 65 미크론 이하 또는 60 미크론 이하 또는 55 미크론 이하 또는 50 미크론 이하 또는 45 미크론 이하 또는 40 미크론 이하 35 미크론 이하의 제어된 높이 및 특정 높이의 표준 편차를 갖는 연마 입자의 형성을 용이하게 할 수 있다. 여전히 하나의 비 한정적인 구현예에서, 집합체의 연마 입자들의 높이 표준편차는 적어도 1 미크론, 예를 들어 적어도 5 미크론 또는 적어도 10 미크론 또는 적어도 15 미크론 또는 적어도 20 미크론 또는 적어도 25 미크론 또는 적어도 30 미크론 또는 적어도 35 미크론이다. 연마 입자 집합체에 대한 높이의 표준 편차는 상기된 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 10은 구현예에 따른 연마 입자 물질을 혼입한 코팅 연마제의 단면도를 포함한다. 특히, 연마 입자의 하나 이상의 표면상의 다수의 연마 입자는 도시되지 않았지만, 본원의 구현예에 따라 존재하는 것으로 이해될 것이다. 도시된 바와 같이, 코팅 연마제 (1000)는 기판 (1001) 및 기판 (1001)의 표면 위에 놓인 메이크 코트 (1003)을 포함할 수 있다. 코팅 연마제 (1000)는 제 1 유형의 연마 입자 (예를 들어, 형상화, CHAP, 미형상화 또는 불규칙 등)의 형태인 제 1 유형의 연마 입자 재료 (1005), 제 2 유형의 연마 입자 (예를 들어, 형상화, CHAP, 미형상화 또는 불규칙 등)의 형태인 제 2 유형의 연마 입자 재료, 및 무작위 형상을 가질 수 있는 희석제 연마 입자 형태의 제 3 유형의 연마 입자 재료를 포함한다. 코팅 연마제 (1000)는 연마 입자 재료 (1005, 1006, 1007) 및 메이크 코트 (1004) 위에 겹쳐 결합되는 사이즈 코트 (1004)를 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 기판 (1001)은 유기 물질, 무기 물질 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 기판 (1001)은 직조 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 기판 (1001)은 부직 재료로 제조될 수 있다. 특히 적합한 기판 물질은 중합체, 특히 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, DuPont의 KAPTON과 같은 폴리이미드, 종이를 포함하는 유기 물질을 포함할 수 있다. 일부 적합한 무기 재료는 금속, 금속 합금, 특히 구리, 알루미늄, 강철 및 이들의 조합의 호일을 포함할 수 있다.
메이크 피막 (1003)은 단일 공정으로 기판 (1001)의 표면에 도포될 수 있거나, 대안으로 연마 입자 재료 (1005, 1006, 1007)는 메이크 코트 (1003) 재료와 조합될 수 있고, 기판 (1001) 상에 형성된다. 메이크 피막 (1003)의 적당한 물질은 유기 물질, 특히 폴리에스테르, 에폭시수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐, 폴리실록산, 실리콘, 셀룰로오스아세테이트, 니트로셀룰로오스, 천연 고무, 전분, 셸락 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일 구현예에서, 메이크 코트 (1003)는 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 코팅된 기판은 수지 및 연마 입자 재료를 기판에 경화시키기 위해 가열될 수 있다. 일반적으로, 코팅된 기판 (1001)은 경화 공정 동안 약 100 ℃ 내지 약 250 ℃ 미만의 온도로 가열될 수 있다.
또한, 코팅 연마제는 본원 구현예의 연마 입자를 나타낼 수 있는 연마 입자 물질 (1005, 1006, 1007)을 포함하여 다양한 유형의 연마 입자의 하나 이상의 집합체를 포함할 수 있음을 알 것이다. 본원의 구현예는 본원 구현예의 연마 입자를 나타내는 연마 입자 (예를 들어, 연마 입자 재료 (1005))의 제 1 집합체를 갖는 고정 연마제 (예를 들어, 코팅 연마제)을 포함할 수 있다. 임의의 고정 연마제는 그 내부에 연마 입자의 제 2 집합체를 더 활용 할 수 있으며, 이는 본원의 구현예에 따른 다른 유형의 연마 입자를 나타낼 수 있으며, 이는 제 1 집합체의 연마 입자로부터 하나 이상의 방식으로 구별될 수 있으며, 제한되지는 않지만 본원에 기술된 바와 같은 하나 이상의 연마 특성을 가질 수 있다. 동일한 특징부가 결합 연마제에 이용될 수 있다.
연마 입자 재료 (1005, 1006, 1007)는 본원의 구현예에 따른 상이한 유형의 연마 입자를 포함할 수 있다. 상이한 유형의 연마 입자는 본원의 구현예에서 설명된 바와 같이 조성, 2 차원 형상, 3 차원 형상, 크기 및 이들의 조합에서 서로 다를 수 있다. 도시된 바와 같이, 코팅 연마제 (1000)는 제 1 유형의 연마 입자 (1005) 및 제 2 유형의 형상화 연마 입자 (1006)를 포함할 수 있다. 코팅 연마제 (1000)는 상이한 양의 제 1 유형 및 제 2 유형의 연마 입자 (1005, 1006)를 포함할 수 있다. 코팅 연마제는 반드시 상이한 유형의 연마 입자를 포함할 필요는 없으며 본질적으로 단일 형태의 연마 입자로 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 본원 구현예의 연마 입자는 다양한 고정 연마제 (예를 들어, 결합 연마제, 코팅 연마제, 부직 연마제, 박형 휠, 컷오프 휠, 보강 연마제 등)에 혼입될 수 있으며, 상이한 유형의 형상화 연마 입자, 희석제 입자를 갖는 형상화 연마 입자 등을 포함할 수 있는 블렌드의 형태를 포함한다. 또한, 소정의 구현예에 따르면, 미립자 재료 배치는 소정의 배향으로 고정된 연마제에 통합될 수 있으며, 연마 입자 각각은 서로에 대해 및 연마제의 일부분에 대해 (예를 들어, 코팅 연마재의 지지부) 미리 결정된 배향을 가질 수 있다.
연마 입자 (1007)는 제 1 및 제 2 유형의 연마 입자 (1005, 1006)와 상이한 희석제 입자일 수 있다. 예를 들어, 희석제 입자는 조성, 2 차원 형상, 3 차원 형상, 크기 및 이들의 조합에 있어서 연마 입자 (1005, 1006)의 제 1 및 제 2 유형과 다를 수 있다. 예를 들어, 연마 입자 (1007)는 무작위 형상을 갖는 종래의 분쇄 연마 입자를 나타낼 수 있다. 연마 입자 (1007)는 제 1 및 제 2 유형의 연마 입자 (1005, 1006)의 중간 입자 크기보다 작은 중간 입자 크기를 가질 수 있다.
연마제 미립자 재료 (1005, 1006, 1007)가 내부에 함유된 메이크 코트 (503)를 충분히 형성한 후에, 연마 입자 재료 (1005, 1006, 1007)를 겹쳐서 결합시키기 위해 사이즈 코트 (1004)를 형성할 수 있다. 사이즈 코트 (1004)는 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리실록산, 실리콘, 셀룰로오스 아세테이트, 니트로 셀룰로오스, 천연 고무, 전분, 셸락 및 이들의 혼합물을 포함한다.
도 11은 일 구현예에 따른 연마 입자 물질을 포함하는 결합 연마제의 예시를 포함한다. 도시된 바와 같이, 결합 연마제 (1100)는 결합 물질 (1101), 결합 물질에 함유된 연마 입자 재료 (1102) 및 결합 물질 (1101) 내의 공극 (1108)을 포함할 수 있다. 특정 예에서, 결합 물질 (1101)은 유기 물질, 무기 물질 및 이들의 조합 물을 포함할 수 있다. 적합한 유기 물질은 에폭시, 수지, 열경화성 물질, 열가소성 물질, 폴리이미드, 폴리아미드 및 이들의 조합과 같은 중합체를 포함할 수 있다. 특정 적합한 무기 물질은 금속, 금속 합금, 유리상 물질, 결정상 물질, 세라믹 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
결합 연마제 (1100)의 연마 입자 재료 (1102)는 상이한 유형의 연마 입자들(1103, 1104, 1105, 1106)을 포함할 수 있고, 이들은 본원의 구현예들에서 기술된 바와 같은 상이한 유형의 연마 입자들의 임의의 특징부들을 가질 수 있다 (예를들면, 형상화, CHAP 등). 특히, 상이한 유형의 연마 입자 (1103, 1104, 1105, 1106)는 본원의 구현예에서 설명한 바와 같이 조성, 2 차원 형상, 3 차원 형상, 크기 및 이들의 조합이 서로 다를 수 있다.
결합 연마제 (1100)는 희석제 연마 입자를 나타내는 유형의 연마 입자 재료 (1107)를 포함할 수 있고, 이는 조성, 2 차원 형상, 3 차원 형상, 크기 및 이들의 조합에 있어서 상이한 유형의 연마 입자 (1103, 1104, 1105, 1106)와 상이하다.
결합 연마제 (1100)의 공극 (1108)은 개방 공극, 폐쇄 공극, 및 이들의 조합일 수 있다. 공극 (1108)은 결합 연마제 (1100)의 몸체의 총 부피를 기준으로 대다수의 양 (부피 %)으로 존재할 수 있다. 달리, 다공성 (1108)은 결합 연마제 (1100)의 몸체의 총 부피를 기준으로 소량 (부피 %)으로 존재할 수 있다. 결합 물질 (1101)은 결합 연마제 (1100)의 몸체의 총 부피를 기준으로 대다수의 양 (부피 %)으로 존재할 수 있다. 선택적으로, 결합 물질 (1101)은 결합 연마제 (1100)의 몸체의 총 부피를 기준으로 소량 (부피 %)으로 존재할 수 있다. 또한, 연마 입자 재료 (1102)는 결합 연마제 (1100)의 몸체의 총 부피를 기준으로 대다수의 양 (부피 %)으로 존재할 수 있다. 대안으로, 연마 입자 재료 (1102)는 결합 연마제 (1100)의 몸체의 총 부피를 기준으로 하여 소량 (부피 %)으로 존재할 수 있다.
도 12a-12j는 본원의 공정에 따라 형성된 연마 입자의 이미지를 포함하고 연마 입자의 집합체를 정의한다. 연마 입자들 집합체는 단일 연마제와 관련된 입자 그룹을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 연마 입자들 집합체는 동일한 처리 조건에 따라 동일한 배치로 제조된 다수의 입자를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 입자들의 집합체는 적어도 제 1 연마 입자 및 제 2 연마 입자를 포함할 수 있으며, 제 1 연마 입자는 제 2 연마 입자의 2 차원 형상과 비교하여 상이한 2 차원 형상을 갖는다. 2 차원 형상은 입자 몸체의 길이와 폭으로 정의된 평면에서 위-아래로 보았을 때의 입자 형상이다. 예를 들어, 도 12a 입자의 2 차원 형상은 도 12b 입자의 2 차원 형상과 비교하여 다른 2 차원 형상을 갖는다. 특히,도 12a 및 도 12b의 연마 입자는, 선형 및 아치형의 조합을 갖는 측면부를 특징으로 하는 불규칙한 2 차원 형상을 갖는다. 집합체의 다른 연마 입자들 중 일부는 도 12c-12j에 도시되고, 또한 서로에 대해 동일한 뚜렷한 2 차원 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 12c-12j에 도시되고 일 구현예에 따르면, 집합체의 연마 입자는 본원의 구현예에서 설명된 다른 연마 입자의 특징부의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12a-12j의 연마 입자는 하나 이상의 표면 특징부 (예를 들어, 돌출부 및/또는 오목부), 비요철 영역, 평탄 표면, 선형 또는 아치형 에지, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 연마 입자들 집합체 내의 입자들 사이의 표면 특징부의 배열은 다양 할 수 있다. 도 12a -12j에 도시된 바와 같이, 각각의 입자는 집합체의 다른 입자와 비교하여 제 1 주면 상에 다른 배열의 돌출부를 갖는다.
연마 입자의 집합체는 코팅 연마제, 결합 연마제 등과 같은 고정 연마제에 혼입될 수 있다. 집합체 내에서 입자 그룹이 있을 수 있다. 입자 그룹은 서로에 대해 동일한 2 차원 형상을 갖는 입자들이다. 예를 들어, 연마 입자의 집합체는 제 1 그룹의 연마 입자들을 포함할 수 있으며, 제 1 그룹의 입자들 각각은 실질적으로 동일한 2 차원 형상을 갖는다. 다시 도 8a-8b 및 9a-9e를 참조하면, 예시된 이미지 내의 입자 각각은 일반적으로 사변형의 2 차원 형상을 가지며, 따라서 동일한 그룹의 연마 입자에 속할 수 있다. 동일한 그룹의 입자는 표면 특징부 (예를들면, 돌출부, 오목부, 비요철 영역 등)의 동일한 배열을 가질 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 다양한 2 차원 형상의 적절한 예로는 본원의 구현예에서 언급된 2 차원 형상 중 임의의 것을 포함하는데, 예를 들어 불규칙한 형상, 다각형 형상, 규칙적인 다각형 형상, 불규칙한 다각형 형상, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형 형상의 조합을 갖는 복잡한 형상, 선형 및 곡선 부분을 갖는 형상 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본원의 구현예는 또한 몸체의 측면을 따라 다수의 미세리지를 갖는 적어도 하나의 연마 입자를 포함하는 연마 입자의 집합체를 포함하는 것으로 이해 될 것이다. 본원에서 상기 미세리지에 대한 참조는 임의의 유형의 미세리지 또는 미세리지의 조합을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 특히, 일 구현예에서, 연마 입자 집합체의 연마 입자의 대부분은 측면의 적어도 일부에 다수의 미세리지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 측면에서, 연마 입자 집합체의 연마 입자의 적어도 51 % 또는 적어도 52 % 또는 적어도 54 % 또는 적어도 56 % 또는 적어도 58 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 62 % 또는 적어도 64 % 또는 적어도 66 % 또는 적어도 68 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 72 % 또는 적어도 74 % 또는 적어도 76 % 또는 78 % 이상, 80 % 이상 또는 82 % 이상, 84 % 이상 또는 86 % 이상, 88 % 이상 또는 90 % 이상 또는 92 % 이상 또는 94 % 이상 또는 적어도 96 % 또는 적어도 98 % 또는 적어도 99 %는 측면의 적어도 일부 상에 다수의 미세리지를 포함한다. 여전히, 적어도 하나의 비 제한적인 구현예에서, 연마 입자 집합체의 연마 입자의 99 % 이하, 예를 들어 98 % 또는 96 % 이하 또는 94 % 이하 또는 92 % 이하 또는 90 % 이하 또는 88 % 이하 또는 86 % 이하 또는 84 % 이하 또는 82 % 이하 80 % 초과 또는 78 % 이하 또는 76 % 이하 또는 74 % 이하 또는 72 % 이하 또는 70 % 이하 또는 68 % 이하 또는 66 % 이하 또는 이하 연마 입자 집합체의 연마 입자의 64 % 이상 62 % 이하 또는 60 % 이하 또는 58 % 이하 또는 56 % 이하 또는 54 % 이하 또는 52 % 이하는 측면의 적어도 일부 상에 다수의 미세리지를 포함할 수 있다. 측면들의 적어도 일부분 상의 다수의 미세리지를 포함하는 연마 입자들 집합체 내의 연마 입자들의 백분율은 상술한 최소 및 최대 백분율 중 어느 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
또 다른 구현예에서, 집합체에서 연마 입자들의 측면의 총 표면적의 대부분은 다수의 미세리지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 집합체 연마 입자들 측면의 총 표면적의 적어도 51 % 또는 적어도 52 % 또는 적어도 54 % 또는 적어도 56 % 또는 적어도 58 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 62 % 또는 적어도 64 % 또는 적어도 66 % 또는 적어도 68 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 72 % 또는 적어도 74 % 또는 적어도 76 % 또는 적어도 78 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 82 % 또는 적어도 84 % 또는 적어도 86 % 또는 적어도 88 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 92 % 또는 적어도 94 % 또는 적어도 96 % 또는 적어도 98 % 또는 적어도 99 %는 다수의 미세리지를 포함한다. 하나의 비 제한적인 구현예에서, 집합체 연마 입자들 측면의 총 표면적의 99 % 이하, 예를 들어 98 % 이하 또는 96 % 이하 또는 94 % 이하 또는 92 % 이하 또는 90 % 이하 또는 88 % 이하 또는 86 % 이하 또는 84 % 이하 또는 82 % 이하 또는 80 % 이하 78 % 이상 또는 76 % 이하 또는 74 % 이하 또는 72 % 이하 또는 70 % 이하 또는 68 % 이하 또는 66 % 이하 또는 64 % 이하 또는 62 이하 60 % 이하 또는 58 % 이하 또는 56 % 이하 또는 54 % 이하 또는 52 % 이하는 다수의 미세리지를 포함한다. 다수의 미세리지를 포함하는 집합체 연마 입자들 측면의 총 표면적은 상술된 최소 및 최대 백분율 중 어느 하나를 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 알 것이다.
또 다른 측면에서, 연마 입자의 몸체의 측면은 측면부를 가지며, 여기서 각각의 측면부는 몸체의 외부 모서리 사이에서 연장되는 측면의 부분이다. 일반적으로, 각각의 연마 입자는 제 1 및 제 2 주면 사이에서 몸체의 둘레 표면 주위로 연장되는 적어도 3 개의 측면부를 갖는다. 적어도 하나의 항에 있어서, 연마 입자들 집합체는 집합체 내의 적어도 하나의 연마 입자가 다수의 미세리지를 포함하는 적어도 45 %의 몸체 측면부를 갖도록 형성될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 집합체 연마 입자들의 적어도 10 %가 다수의 미세리지를 포함하는 몸체의 측면부의 45 % 이상을 갖는다. 다른 경우에 있어서, 다수의 미세리지를 포함하는 적어도 45 %의 몸체의 측면부를 갖는 집합체 연마 입자들의 백분율은 예를 들어 적어도 20 % 또는 적어도 30 % 또는 적어도 40 % 또는 적어도 50 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 95 %일 수 있다. 일 구현예에서, 집합체의 연마 입자 각각은 다수의 미세리지를 포함하는 몸체의 측면부의 적어도 45 %를 차지한다. 여전히, 하나의 비 제한적인 구현예에서, 다수의 미세리지를 포함하는 몸체의 측면부의 적어도 45 %를 포함하는 집합체 연마 입자들의 백분율은 98 % 이하 또는 90 % 이하 또는 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하 또는 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하 또는 20 % 이하 또는 10 % 이하일 수 있다. 다수의 미세리지를 포함하는 몸체의 측면부의 적어도 45 %를 갖는 집합체의 연마 입자들의 백분율은 상기 언급된 최소값 및 최대값 중 임의의 값을 포함하는 범위 내에 있을 수 있음을 이해할 것이다.
또 다른 구현예에서, 연마 입자들 집합체는 다수의 미세리지를 포함하는 측면부의 비율이 더 큰 연마 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체의 측면부의 적어도 52 %는 또는 적어도 54 % 또는 적어도 56 % 또는 적어도 58 % 또는 적어도 60 % 또는 적어도 62 % 또는 적어도 64 % 또는 적어도 66 % 또는 적어도 68 % 또는 적어도 70 % 또는 적어도 72 % 또는 적어도 74 % 또는 적어도 76 % 또는 적어도 78 % 또는 적어도 80 % 또는 적어도 82 % 또는 적어도 84 % 또는 적어도 86 % 또는 적어도 88 % 또는 적어도 90 % 또는 적어도 92 % 또는 적어도 94 % 또는 적어도 96 % 또는 적어도 98 % 또는 적어도 99 %는 다수의 미세리지들을 포함한다. 다수의 미세리지를 포함하는 측면부의 백분율은 다수의 미세리지를 갖는 것으로 식별된 집합체에서 상기 언급된 백분율 중 임의의 것과 조합될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 소정의 구현예에서, 집합체의 연마 입자들의 적어도 10 %가 다수의 미세리지를 갖는 측면부의 적어도 50 %를 가질 수 있다고 생각된다. 다른 예에서, 집합체의 연마 입자들의 50 % 이상이 다수의 미세리지를 갖는 측면부의 적어도 50 %를 가질 수 있다. 또 다른 예로서, 다른 구현예에서, 집합체의 연마 입자들의 70 % 이상이 다수의 미세리지를 갖는 측면부의 적어도 60 %를 가질 수 있음을 알 수 있다. 또한, 다른 구현예에서, 집합체의 연마 입자 각각은 다수의 미세리지를 포함하는 모든 측면부를 가질 수 있다.
집합체 내에 연마 입자의 개별적인 그룹을 가질 수도 있고 가지지 않을 수도 있는 연마 입자 집합체의 형성은 하나 이상의 공정 파라미터에 의해 제어될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니지만, 혼합물을 변형시키는데 사용되는 폼의 형상, 변형 공정, 건조 공정 등을 들 수 있다. 연마 입자들 집합체는 다수의 연마 입자 그룹, 특히 2 개 이상의 구별되는 연마 입자 그룹을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
많은 상이한 측면 및 구현예가 가능하다. 그 측면들 및 구현예들 중 일부가 하기에 기술된다. 본 명세서를 읽은 후에, 숙련된 당업자들이라면 그러한 측면들 및 구현예들이 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않음을 이해할 것이다. 구현예들은 하기에 열거된 구현예들 중 임의의 하나 이상의 구현예에 따를 수 있다.
구현예
구현예 1. 연마 입자 제조 방법으로서,
세라믹을 포함하는 혼합물을 몸체로 형성하는 단계;
적어도 하나의 균열 개시 지점을 생성하기 위해 상기 몸체의 적어도 일부를 변형시키는 단계; 및
제어된 균열 조건하에 상기 몸체를 건조시켜 상기 몸체를 다수의 전구체 연마 입자로 파쇄하는 단계를 포함하며, 제어된 균열 조건은 상기 하나 이상의 균열 개시 지점으로부터 제어된 균열 전파를 포함하는, 연마입자 제조방법.
구현예 2. 연마 입자 제조 방법으로서,
세라믹을 포함하는 혼합물을 주면적이 10 cm2 이상인 몸체로 형성하는 단계;
상기 몸체의 적어도 일부에 제어된 특징부 분포를 형성하는 단계; 및
상기 몸체의 균열 및 다수의 전구체 연마입자 형성을 유도하기 위한 건조 단계를 포함하고, 상기 다수의 전구체 연마 입자의 적어도 일부분이 상기 몸체 내에 형성된 제어된 특징부 분포의 일부를 갖는, 방법.
구현예 3. 연마 입자 제조 방법으로서,
세라믹을 포함하는 혼합물을 몸체로 형성하는 단계;
몸체 내에서의 응력을 변화시키기 위해 몸체를 변형시키는 단계; 및
상기 몸체의 균열 및 다수의 전구체 연마 입자의 형성을 유도하기 위한 상기 몸체의 건조 단계를 포함하는, 방법.
구현예 4. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체를 건조시키는 단계는 상기 연마 입자들 중 적어도 하나의 측면의 적어도 일부 상에 미세리지를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 5. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체를 건조시키는 단계는 대부분의 연마 입자의 측면의 적어도 일부 상에 미세리지를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 6. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체를 건조시키는 단계는 대부분의 연마 입자의 대부분의 측면에 미세리지를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 7. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체를 건조시키는 단계는 상기 연마 입자 각각의 측면의 적어도 일부분에 미세리지를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 8. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체의 적어도 일부분을 변형시키는 단계는 상기 몸체의 적어도 일부에 제어된 특징부의 분포를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 9. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체를 변형시키는 단계는 상기 몸체의 적어도 일부를 변형시키는 단계를 포함하는 방법.
구현예 10. 제 9 항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 몸체의 물리적 특징부를 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
구현예 11. 제 9 항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 몸체의 화학적 조성을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
구현예 12. 제 9 항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 몸체의 유변학적 특성을 변화시키는 것을 포함하는 방법.
구현예 13. 제 9 항에 있어서, 상기 변형 단계는 적어도 하나의 첨가제를 상기 몸체의 적어도 일부에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 14. 제 9 항에 있어서, 상기 변형 단계는 상기 몸체의 적어도 일부에 제어된 특징부 분포를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 15. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 특징부의 무작위 분포를 포함하는 방법.
구현예 16. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 특징부의 배열을 포함하는 방법.
구현예 17. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 상기 몸체 내의 적어도 하나의 돌출부 또는 오목부를 포함하는 방법.
구현예 18. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 상기 몸체의 적어도 일부에 형성된 오목부의 상호 연결된 네트워크를 포함하는 방법.
구현예 19. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 상기 몸체 내로 부분적으로 연장되는 적어도 하나의 오목부를 포함하는 방법.
구현예 20. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 상기 몸체 내로 부분적으로 연장하는 불연속의 오목부의 분포를 포함하는 방법.
구현예 21. 제 2 항, 제 8 항 및 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어된 특징부의 분포는 길이> 폭> 깊이를 갖는 적어도 하나의 특징부를 포함하는 방법.
구현예 22. 제1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 적어도 20 ℃ 내지 250 ℃의 범위 내의 건조 온도에서 건조를 포함하는 방법.
구현예 23. 제1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 적어도 10 % 내지 90 % 이하의 상대 습도에서 건조하는 것을 포함하는 방법.
구현예 24. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 적어도 700 ㎛ 내지 1 ㎜ 이하의 범위 내의 파장을 갖는 방사선을 상기 몸체에 인가하는 것을 포함하는 방법.
구현예 25. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 적어도 1mm 내지 1m 이하의 범위 내의 파장을 갖는 방사선을 상기 몸체에 인가하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 26. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 적어도 0.1m/s 내지 5m/s 이하의 범위로 건조 환경 내의 유속을 제어하는 것을 포함하는 방법.
구현예 27. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는,
적어도 20 ℃ 내지 250 ℃ 이하의 건조 온도;
적어도 10 % 내지 90 % 이하의 상대 습도;
적어도 0.1m/s 내지 5m/s 이하의 유속; 또는
이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 조절하여 상기 몸체에 제어된 균열 조건을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
구현예 28. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 형성 단계는 인쇄, 압출, 적층, 압착, 펀칭, 캐스팅 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 공정을 포함하는 방법.
구현예 29. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 형성 단계는 혼합물을 적층 구역 내의 벨트 상에 적층시키고 적층 구역으로부터 건조 구역으로 혼합물 및 벨트를 병진시키는 방법.
구현예 30. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 제 1 주면, 제 2 주면, 및 측면을 갖는 층의 형태이고, 상기 제 1 주면은 폭 w)를 가지며, 측면은 높이 (h)를 형성하고, 상기 층은 적어도 10 : 1의 종횡비 (w : h)를 갖는 방법.
구현예 31. 제 30 항에 있어서, 상기 제 1 주면은 적어도 10 cm2의 표면적을 갖는 방법.
구현예 32. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다수의 전구체 연마 입자를 소결시켜 연마 입자를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
구현예 33. 제 32 항에 있어서, 상기 연마 입자는 세라믹을 포함하는 방법.
구현예 34. 제 32 항에 있어서, 상기 연마 입자는 알파 알루미나를 포함하는 방법.
구현예 35. 제 32 항에 있어서, 상기 연마 입자는 20 미크론 이하의 평균 그레인 크기를 갖는 다결정 물질을 포함하는 방법.
구현예 36. 제 32 항에 있어서, 상기 연마 입자를 고정 연마제에 혼입시키는 단계를 더 포함하는 방법.
구현예 37. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 적어도 50 미크론 또는 적어도 100 미크론 또는 적어도 200 미크론 또는 적어도 300 미크론 또는 적어도 400 미크론 또는 적어도 500 미크론 또는 적어도 600 미크론 또는 적어도 700 미크론 또는 적어도 800 미크론 또는 적어도 900 미크론, 또는 적어도 1mm 또는 적어도 1.2mm 또는 적어도 1.4mm 또는 적어도 1.6mm 또는 적어도 1.8mm의 평균 높이를 포함하는 방법.
구현예 38. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 몸체는 2mm 이하 또는 1.8mm 이하 또는 1.6mm 이하 또는 1.4mm 이하 또는 1.2 이하 또는 1mm 이하 또는 900 미크론 이하 또는 800 미크론 이하 또는 700 미크론 이하 또는 600 미크론 이하 또는 500 미크론 이하 또는 400 미크론 이하 또는 300 미크론 이하 또는 200 미크론 이하의 평균 높이를 포함하는 방법.
구현예 39. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹은 산화물, 질화물, 붕화물, 탄화물 및 이들의 조합의 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 방법.
구현예 40. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 세라믹은 알루미나를 포함하는 방법.
구현예 41. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다수의 전구체 연마 입자는 전체적으로 균열을 유도하는 상기 몸체의 건조를 통해 형성되는 방법.
구현예 42. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다수의 전구체 연마 입자는 상기 몸체의 분쇄 없이 형성되는 방법.
구현예 43. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 다수의 전구체 연마 입자는 몸체의 균열을 유도하기 위한 의도적인 몸체 진동없이 형성되는 방법.
구현예 44. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 혼합물을 몸체 내로 형성시키는 단계는 혼합물에 대한 특정 표면 거칠기 및 표면 에너지를 갖는 기판 상에 혼합물을 형성하여 제어된 균열 및 제어된 균열로부터 다수의 전구체 연마 입자 형성을 촉진하는 방법.
구현예 45. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 연마 입자들 집합체를 생성하기 위하여 혼합물 파쇄를 포함하며, 집합체는,
제 1 연마 입자로서, 이는
제 1 주면, 상기 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 상기 제 1 주면과 상기 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하고, 상기 측면은 서로에 대해 유각의 적어도 4 개의 측면부를 포함하는 몸체를 포함하고 상기 제 1 주면은 적어도 하나의 특징부를 포함하는 제1 연마 입자; 및
제 2 연마 입자로서, 이는
제 1 주면, 상기 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면, 및 상기 제 1 주면과 상기 제 2 주면 사이에서 연장되는 측면을 포함하고, 상기 측면은 서로에 대해 유각의 3 개 이하의 측면부를 포함하는 몸체를 포함하는 제2 연마 임자를 포함하는, 방법.
구현예 46. 제 45 항에 있어서, 제 1 그룹의 연마 입자를 추가로 포함하고, 상기 제 1 그룹의 연마 입자 각각은 제 1 연마 입자인 방법.
구현예 47. 제 45 항에 있어서, 제 2 그룹의 연마 입자를 추가로 포함하고, 상기 제 2 그룹의 연마 입자 각각은 제 2 연마 입자인 방법.
구현예 48. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 연마 입자의 몸체는 몸체의 길이 및 폭에 의해 정의된 평면에서 보았을 때, 규칙적인 다각형, 불규칙한 다각형, 숫자, 그리스 알파벳 문자, 라틴 알파벳 문자, 러시아 알파벳 문자, 다각형 형상의 조합을 갖는 복잡한 형상, 선형 및 곡선 부분을 갖는 형상 및 이들의 조합으로 이루어진 제 1 그룹으로부터 선택된 2차원 형상을 포함하는 방법.
구현예 49. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 연마 입자의 몸체의 측면부 중 적어도 하나는 실질적으로 선형인 방법.
구현예 50. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 연마 입자의 몸체는 불규칙한 윤곽을 갖는 측면부를 포함하는 방법.
구현예 51. 제 50 항에 있어서, 상기 제 1 연마 입자의 몸체 대부분의 측면부는 불규칙한 윤곽을 갖는 방법.
구현예 52. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 연마 입자의 몸체의 측면부 각각은 상기 몸체의 길이의 적어도 5 % 또는 적어도 10 % 또는 적어도 15 % 또는 적어도 20 % % 또는 적어도 25 %의 길이에 대하여 연장되는 방법.
구현예 53. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 연마 입자의 몸체의 측면부 각각은 상기 몸체의 길이의 80 % 이하 또는 70 % 이하 또는 60 % 이하의 길이로 연장되거나, 50 % 이하 또는 40 % 이하 또는 30 % 이하의 길이에 대하여 연장되는 방법.
구현예 54. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계가 다수의 전구체 연마 입자를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전구체 연마 입자의 대부분은 불규칙한 2 차원 형상을 갖는 방법.
구현예 55. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 다수의 전구체 연마 입자를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전구체 연마 입자의 대부분은 실질적으로 다각형의 2 차원 형상을 갖는 방법.
구현예 56. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 건조 단계는 다수의 전구체 연마 입자를 형성하는 단계를 포함하며, 소수의 전구체 연마 입자는 불규칙한 2 차원 형상을 갖는 방법.
실시예들
다양한 연마 입자가 다음 조건에 따라 제조되었다.
처음에 제 1 샘플, 샘플 S1은 대략 37-43 중량 %의 보헤마이트, 물 및 질산을 포함하는 혼합물로부터 형성되었다. Sasol Corp.의 Disperal과 같은 상업적으로 입수할 수 있는 보헤마이트를 사용할 수 있다. 질산 대 보헤마이트 비율은 약 0.035이었다. 보헤마이트를 혼합하고 혼합물의 전체 알루미나 함량에 대해 1 % 알파 알루미나 시드로 시딩 하였다. 알파 알루미나 시드는 예를 들어 US 4,623,364에 기술된 종래 기술을 사용하여 커런덤의 밀링에 의해 제조되었다. 상기 성분들을 통상적인 디자인의 유성식 혼합기에서 혼합하고, 혼합물로부터 가스 성분 (예: 기포)을 제거하기 위해 감압 하에 혼합하였다.
이어서 혼합물을 압출기를 사용하여 벨트 상에 캐스팅 하였다. 혼합물은 약 8 ㎝의 폭과 약 0.4 ㎜의 높이를 갖는 층을 형성하였다. 혼합물과 접촉하는 벨트의 표면은 Invar 36이었다. 압출 및 혼합물의 적층은 온도, 압력 및 대기의 표준 대기 조건 하에서 수행하였다.
혼합물을 형성한 후, 연마 입자의 상이한 샘플을 생성하기 위해 다양한 변형이 수행되었다. 특히, 층은 상이한 특징부를 갖는 다양한 상이한 폼으로 성형되었다.
실시예 1
혼합물을 전술한 바와 같은 층으로 형성시키고, 층의 상부 표면을 도 3a 및 3b에 도시된 형태와 같은 정사각형 개구를 갖는 폼을 사용하여 변형시켰다. 각각의 정사각형 개구는 구멍을 형성하는 4 개의 측면을 가지며, 각 측면의 길이는 약 1.7mm이다. 폼은 실리콘으로 만들어졌고 (손으로) 벨트 상의 몸체의 상부 표면으로 압축되었다. 폼의 특징부 배열에 해당하는 몸체의 상부 표면에 선을 만들기 위해 충분한 힘이 가해졌다.
변형된 몸체는 변형된 몸체의 상부 표면 위에 나란히 병렬 장착된 2 개의 4000W IR 램프를 포함하는 건조 구역으로 운반되었다. 각 램프는 길이가 40 인치이고 폭이 2.5 인치이며 최대 전력의 35 % (즉, 1400W)에서 사용되었다. 건조 구역 내의 건조 온도는 70 ℃로 설정되었으며, 이는 변형된 몸체의 상부 표면에서 약 1 cm 위에 놓인 열전쌍으로 제어되었다. 약 50 % (+ 15 %)의 상대 습도를 갖는 공기는 약 1.5m/s의 유속으로 건조 구역으로 유입되었다. 건조 구역은 부분적으로 둘러싸이고, 공기가 엔클로저를 통해 흐를 수 있도록 대향 단부에 개구부를 갖는다. 엔클로저는 길이 2m, 높이 0.5m, 폭 0.5m이다.
건조는 상기 언급된 조건 하에서 수행되어 몸체의 제어된 균열 및 전구체 연마 입자의 형성을 달성하였다. 즉, 폼으로 몸체를 변형한 후에, 건조 조건은 몸체로부터 다수의 전구체 연마 입자를 생성하는 방식으로 변형된 몸체를 균열시키기에 충분했다. 폼에 의해 생성된 몸체의 패턴 성질은 건조 공정 과정에서 균열 거동에 영향을 미쳐, 전구체 연마 입자의 형성을 촉진시킨다.
건조된 연마 입자는 표준 대기압과 공기 분위기의 회전식 튜브 퍼니스에서 약 1400 ℃의 소성 온도에서 10 분 동안 소결되었다.
도 13a 내지 도 13r은 실시예 1의 방법에 따라 제조된 입자의 평면 이미지를 제공한다. 도 13a-13r은 Nanovea 현미경으로 촬영한 이미지를 포함하며, 여기서 색차는 입자 표면을 따라 높이 차를 나타낸다. 특히, 일부 입자는 몸체를 변형시키는 과정에서 형성된 피쳐를 따라 절삭되지 않았고 피쳐의 증거가 이들 연마 입자 내에 존재한다 (예를들면, 13a-13f). 다른 입자는 변형 과정에서 형성된 피쳐를 따라 균열된 것으로 보인다 (예를들면, 도 13g-13l). 이러한 연마 입자는 몸체를 패턴화하는데 사용되는 폼의 개구의 형상에 실질적으로 대응하는 2 차원 형상을 갖는다. 이러한 연마 입자는 또한 몸체를 패턴화하기 위해 사용되는 폼의 개구 크기에 일반적으로 해당하는 크기를 갖는다 (소성 및 소결 동안 약간의 수축이 발생한다). 다른 연마 입자 (예컨대, 도 13m-13r)는 실시예 1에 따라 형성된 연마 입자의 이미지를 포함하며, 여기서 입자는 몸체 내에 형성된 피쳐 근처에서 균열된 것처럼 보이지만 피쳐의 일부 증거 (예를들면, 돌출 또는 홈)가 연마 입자 내에 존재한다. 이러한 특징부는 전형적으로 연마 입자의 측벽 근처에 위치한다. 또한, 도 15a, 15b, 16 및 17에 도시되고 기술된 특징은 실시예 1에서 제조된 연마 입자를 대표한다.
실시예 2
연마 입자는 상기한 바와 같이 혼합물을 생성하고 도 4c 및 4d에 도시된 바와 같은 폼을 사용하여 몸체를 변형시킨 것을 제외하고는 실시예 1에서 제공된 조건을 사용하여 형성하였다. 폼은 3D 인쇄물이었다. 폼의 피쳐 패턴에 대응하는 몸체의 상부 표면에서 피쳐 (예를 들어, 오목부)의 패턴을 생성하기에 충분한 힘으로 벨트상의 혼합물에 대해 (손으로) 폼이 가압되었다. 도 12a-12j는 실시예 2에 따라 형성된 연마 입자의 이미지를 포함한다.
실시예 3
연마 입자는 상기한 바와 같이 혼합물을 생성하고 도 4g 및 4h에 도시된 바와 같은 폼을 사용하여 몸체를 변형시킨 것을 제외하고는 실시예 1에서 개략된 조건을 사용하여 형성하였다. 폼은 3D 인쇄물이었다. 폼의 피쳐 패턴에 대응하는 몸체의 상부 표면에서 피쳐 (예를 들어, 오목부)의 패턴을 생성하기에 충분한 힘으로 벨트상의 혼합물에 대해 (손으로) 폼이 가압되었다. 도 14a-14j는 실시예 3에 따라 형성된 연마 입자의 이미지를 포함한다.
실시예 4
연마 입자는 실시예 1의 공정을 사용하여 형성되었으나, 혼합물은 PEEK로 제조된 폼으로부터 패턴화되고 폼은 전동식 롤러를 통해 혼합물의 표면에 대해 가압되었다. 이 샘플의 연마 입자는 집합체를 형성하며 본원에서는 샘플 S4로 지칭된다. 집합체로부터의 연마 입자의 대표적인 이미지가 도 18-20에 제공된다. 연마 입자들 집합체는 약 3.80의 MAF, 약 1.14의 이방성 인자 표준 편차, 3보다 큰 제 1 영역 및 제 2 영역 사이의 MAF 차이, 9.28의 평균 비-볼록성 인자, 비-볼록성 인자 표준 편차 3.54, 몸체 평균 높이 228 미크론, 높이 표준 편차 약 46 미크론, 제 1 영역 평균 높이 68 미크론, 제 2 영역 평균 높이 172 미크론을 가진다.
다른 유형의 입자와 샘플 S4의 대표적인 입자 사이의 차이를 평가하기 위해 다른 유형의 기존 연마 입자에 대해 분석하였다. 제 1 종래의 입자 집합체 샘플 CS1이 얻어졌으며, 3M으로부터 Cubitron II로서 입수 가능한 삼각형 형상의 연마 입자를 대표한다. 도 23a는 샘플 CS1로부터의 연마 입자의 평면 이미지를 포함한다. 도 23b는 샘플 CS1로부터의 연마 입자의 측면의 일부의 이미지를 포함한다.
종래 입자의 제 2 집합체인 샘플 CS2가 얻어졌으며, 종래의 분쇄된 연마 입자를 대표한다. 도 24a는 샘플 CS2의 입자의 평면 이미지를 포함한다. 도 24b는 샘플 CS2의 연마 입자의 측면의 일부의 이미지를 포함한다. 이러한 입자는 Saint-Gobain Corporation으로부터 Cerpass 24 Grit로서 상업적으로 입수 가능하다.
마지막으로, 전통적인 연마 입자인 샘플 CS3의 세 번째 집합체가 얻어졌으며 나중에 블레이드로 절단된 재료 층에 캐스팅된 입자를 대표한다. 도 25a는 샘플 CS3의 입자의 평면 이미지를 포함한다. 도 25B는 샘플 CS2의 연마 입자의 측면의 일부의 이미지를 포함한다.
샘플 CS1의 연마 입자는 약 0.64의 MAF, 약 0.49의 이방성 인자 표준 편차, 3.32의 평균 비-볼록성 인자 및 0.73의 비-볼록성 인자 표준 편차 및 평균 몸체 높이 290 미크론을 가진다. 샘플 CS1의 연마 입자는 아마도 몰딩 공정을 통해 제조된 형상화 연마 입자이기 때문에, 입자의 측벽은 샘플 S4의 대표적인 연마 입자에 의해 입증된 바와 같이 제 1 영역 및 제 2 영역과 같이 현저하게 상이한 영역을 나타내지 않았다.
샘플 CS2의 연마 입자 집합체는 약 1.21의 MAF, 약 0.72의 이방성 인자 표준 편차, 12.9의 평균 비-볼록성 인자, 3.65의 비-볼록성 인자 표준 편차, 평균 몸체 높이 514 미크론, 약 106 미크론의 높이 표준 편차를 가진다. 샘플 CS2의 연마 입자가 분쇄된 연마 입자이기 때문에, 입자의 측벽은 샘플 S4의 대표적인 연마 입자에 의해 입증된 바와 같이 제 1 영역 및 제 2 영역과 같이 현저하게 상이한 영역을 나타내지 않았다.
샘플 CS3의 연마 입자 집합체는 9.40의 평균 비-볼록성 인자, 2.33의 비-볼록성 인자 표준 편차를 갖는다. MAF는 측정되지 않았지만, 이미지에 제공된 것을 감안할 때, 측벽 영역의 대부분은 샘플 S4의 대표적인 연마 입자보다 MAF가 낮을 수 있다. 이방성 인자 표준 편차도 동일하다고 예상된다. 도 25b에 도시된 바와 같이, 샘플 CS3의 연마 입자는 일반적으로 각각 제 1 및 제 2 영역 (2502, 2503)을 포함하는 측벽을 갖는다. 몸체 평균 높이는 약 289 미크론이고 높이의 표준 편차는 약 57 미크론이다. 제 2 영역 (2503)은 제 1 영역 (2502)에 비해 높이가 현저히 낮았다. 제 2 영역 (2503)은 평균 높이가 18 미크론이고 제 1 영역 (2502)은 평균 높이가 약 271 미크론이다. 몸체 (2501)의 높이에 대한 제 2 영역 (2503)의 높이는 대략 6 %였다. 제 1 영역 (2502)은 제 2 영역 (2503)과 비교하여 현저히 매끄럽고 질감이 적은 표면을 갖는다.
본원은 본 기술 분야로부터의 발전을 나타낸다. 업계는 연마 입자가 몰딩 및 스크린 인쇄와 같은 공정을 통해 형성될 수 있다는 것을 인식하였지만, 본원의 구현예의 공정은 그러한 공정과 구별된다. 특히, 본원의 구현예는 독특한 특징부의 하나 또는 조합을 갖는 연마 입자의 형성을 용이하게 하는 공정 특징부의 조합을 이용한다. 이러한 특징부는 형상, 크기, 하나 이상의 주면의 피쳐, 조성 및 본원의 구현예에 기술된 것과 같은 것들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱이, 본원의 구현예의 공정은 연마 입자의 피쳐의 하나 이상의 조합을 포함하는 하나 이상의 특성을 갖는 형상화 연마 입자 또는 연마 입자 배치의 형성을 용이하게 한다. 본원의 구현예의 연마 입자를 함유하는 특정 연마 입자 및 배치는 고정 연마제와 관련하여 향상된 성능을 가능하게 하는 특징을 가질 수 있다.
상기에 개시된 주제는 제한적인 것이 아니라, 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 모든 변형, 개선 및 다른 구현예들을 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 법에 의해 허용되는 최대 범위까지, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 균등물들의 가장 넓게 허용 가능한 해석에 의해 결정되어야 하며, 전술한 상세한 설명에 의해 한정되거나 제한되지 않아야 한다.
본 발명의 요약은 특허법을 준수하기 위해 제공되는 것이며 청구범위의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해 하에 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시 내용을 간략화할 목적으로 다양한 특징이 함께 그룹화되거나 단일 구현예로 기술될 수 있다. 본 개시 내용은 청구된 구현예들이 각 청구항에 명시 적으로 열거된 것보다 많은 특징을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 다음의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 주제는 임의의 개시된 구현예의 모든 특징보다 적게 지향될 수 있다. 따라서, 다음의 청구범위는 상세한 설명으로 포함되며, 각 청구항은 별도로 청구되는 대상을 독립적으로 정의하는 것으로 기재된다.

Claims (15)

  1. 연마 입자 제조방법으로서,
    세라믹을 포함하는 혼합물을 주 표면적이 적어도 10 cm2인 몸체로 형성하는 단계;
    상기 몸체의 적어도 일부에 특징부의 제어된 분포를 형성하는 단계; 및
    상기 몸체의 균열 및 다수의 전구체 연마 입자의 형성을 유도하기 위한 상기 몸체를 건조시키는 단계를 포함하고,
    상기 다수의 전구체 연마 입자의 적어도 일부는 상기 몸체에 형성된 상기 특징부의 제어된 분포의 일부를 가지는, 연마 입자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특징부의 제어된 분포는 특징부의 무작위 분포를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 특징부의 제어된 분포는 적어도 하나의 반복 단위를 갖는 특징부의 배열을 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 특징부의 제어된 분포는 상기 몸체 내에서 적어도 하나의 돌출부 또는 오목부를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 특징부의 제어된 분포는 상기 몸체의 적어도 일부에 형성된 오목부들의 상호연결된 네트워크를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 특징부의 제어된 분포는 상기 몸체로 부분적으로 연장되는 적어도 하나의 오목부를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 특징부의 제어된 분포는 길이 > 폭 > 깊이를 가지는 적어도 하나의 특징부를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몸체를 건조시키는 단계는 상기 연마 입자들 중 적어도 하나의 측면의 적어도 일부 상에 미세리지(microridge)를 형성하는 단계를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물을 몸체로 형성하는 단계는 생산 도구를 사용하지 않고 수행되는, 연마 입자 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 건조 단계는,
    20 ℃ 이상 250 ℃ 이하의 건조 온도;
    10 % 이상 90 % 이하의 상대 습도;
    0.1m/s 이상 5m/s 이하의 유속; 또는
    이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 조절하여 상기 몸체에 제어된 균열 조건을 생성하는 단계를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 제1 주면, 제2 주면, 및 측면을 갖는 층의 형태이고, 상기 제1 주면은 폭 (w)를 형성하고, 상기 측면은 높이 (h)를 형성하고, 상기 층은 적어도 10 : 1의 종횡비 (w : h)를 가지고, 상기 제1 주면의 표면적은 적어도 10 cm2인, 연마 입자 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 전구체 연마 입자는 몸체의 균열을 유도하기 위한 몸체 분쇄 또는 의도적인 몸체 진동 없이 형성되는, 연마 입자 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 연마 입자의 적어도 하나의 몸체는 불규칙한 윤곽을 갖는 측면부를 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    제1 주면, 상기 제1 주면에 대향하는 제2 주면, 및 상기 제1 주면과 상기 제2 주면 사이에서 연장되는 측면을 가지는 몸체를 포함하며, 상기 측면은 평균 이방성 인자 (Mean Anisotropy Factor)가 적어도 1.25인, 연마 입자를 형성하기 위하여 전구체 연마 입자를 소결하는 단계를 추가로 포함하는, 연마 입자 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 평균 이방성 인자가 3.00 이상 20 이하인, 연마 입자 제조방법.
KR1020227013432A 2016-05-10 2017-05-10 연마 입자 및 이의 형성 방법 KR102481559B1 (ko)

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