KR102651262B1 - 미리 결정된 레이크각을 갖는 형상화된 연마 입자를 갖는 연마 용품 - Google Patents
미리 결정된 레이크각을 갖는 형상화된 연마 입자를 갖는 연마 용품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 연마 용품(10)을 제공한다. 연마 용품(10)은 사용 방향, y 축, 및 y 축과 사용 방향에 직교하는 z 축을 갖는다. 연마 용품(10)은 배킹(12) 및 배킹에 부착된 형상화된 연마 입자들을 더 포함한다. 형상화된 연마 입자(14)들 중 약 5% 내지 약 100%는 독립적으로 제1 측부 표면(16),
제1 측부 표면(16)의 반대편의 제2 측부 표면(18), 제1 에지(24)에서 제1 측부 표면(16)에 연결되고 제2 에지(26)에서 제2 측부 표면(18)에 연결된 선단 표면(20),
약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹(12)과 선단 표면(20) 사이의 레이크각(30), 및
약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지(16) 및 제2 에지(18)와 교차하는 선(52)과 연마 용품(10)의 사용 방향(22) 사이의 z-방향 회전각(50)을 포함한다.
제1 측부 표면(16)의 반대편의 제2 측부 표면(18), 제1 에지(24)에서 제1 측부 표면(16)에 연결되고 제2 에지(26)에서 제2 측부 표면(18)에 연결된 선단 표면(20),
약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹(12)과 선단 표면(20) 사이의 레이크각(30), 및
약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지(16) 및 제2 에지(18)와 교차하는 선(52)과 연마 용품(10)의 사용 방향(22) 사이의 z-방향 회전각(50)을 포함한다.
Description
연마 입자 및 연마 입자를 포함하는 연마 용품은 상품의 제조에서 광범위한 재료 및 표면을 연마, 마무리 또는 연삭하는 데 유용하다. 그렇기 때문에, 연마 입자 또는 연마 용품의 비용, 성능 또는 수명의 개선에 대한 필요성이 계속 존재한다.
본 발명은 연마 용품을 제공한다. 연마 용품은 사용 방향, y 축, 및 y 축과 사용 방향에 직교하는 z 축을 갖는다. 연마 용품은 배킹(backing) 및 배킹에 부착된 형상화된(shaped) 연마 입자들을 더 포함한다. 형상화된 연마 입자들 중 약 5% 내지 약 100%는 독립적으로, 제1 측부 표면; 제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면; 제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단(leading) 표면; 약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각(rake angle); 및 약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각을 포함한다.
본 발명은 제1 사용 방향을 갖는 연마 용품을 더 포함한다. 연마 용품은 배킹에 부착된 연마 입자들을 포함한다. 동일한 시험 조건들 하에서, 연마 용품과 접촉하는 작업물로부터 제거되는 재료의 양은 연마 용품이 제1 사용 방향과 상이한 제2 방향으로 이동될 때 제거되는 작업물의 재료의 양보다 더 많다.
본 발명은 제1 사용 방향을 갖는 연마 용품을 더 포함한다. 연마 용품은 배킹에 부착되는 연마 입자들을 포함한다. 동일한 시험 조건들 하에서, 연마 용품과 접촉하는 작업물의 표면 조도는 연마 용품이 제1 사용 방향과 상이한 제2 방향으로 이동될 때의 작업물의 표면 조도보다 더 크다.
본 발명은 연마 용품의 제조 방법을 추가로 제공한다. 본 방법은 형상화된 연마 입자들을 배향시키는 단계, 및 형상화된 연마 입자들을 배킹에 부착시키는 단계를 포함한다. 연마 입자들 중 약 5% 내지 약 100%는 형상화되며, 독립적으로 제1 측부 표면; 제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면; 제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단 표면; 약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각; 및 약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각을 포함한다.
본 발명은 연마 용품의 사용 방법을 더 포함한다. 이 방법은 형상화된 연마 입자들을 작업물과 접촉시키는 단계; 연마 용품을 사용 방향으로 작업물에 대해 이동시키는 단계; 및 작업물의 일부분을 제거하는 단계를 포함한다. 연마 입자들 중 약 5% 내지 약 100%는 형상화되며, 독립적으로 제1 측부 표면; 제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면; 제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단 표면; 약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각; 및 약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각을 포함한다.
반드시 축척대로 도시되지는 않은 도면에서, 유사한 도면 부호는 몇몇 도면에 걸쳐 실질적으로 유사한 구성요소를 기술한다. 상이한 문자 접미사를 갖는 유사한 도면 부호는 실질적으로 유사한 구성요소의 상이한 사례를 나타낸다. 도면은 일반적으로 본 명세서에서 논의되는 다양한 실시 형태를 제한으로서가 아니라 예로서 예시한다.
도 1a는 다양한 실시 형태에 따른 연마 벨트의 측면도.
도 1b는 다양한 실시 형태에 따른 연마 벨트의 정면도.
도 1c는 다양한 실시 형태에 따른 연마 벨트의 저면도.
도 2는 다양한 실시 형태에 따른, 형상화된 연마 입자를 갖는 연마 벨트의 측면도.
도 3은 다양한 실시 형태에 따른 연마 디스크의 저면도.
도 4는 다양한 실시 형태에 따른, 연마 용품의 제조 방법을 도시한 개략도.
도 5는 다양한 실시 형태에 따른, 도 4의 방법에 따른 형상화된 연마 입자의 배향을 도시한 개략도.
도 6은 다양한 실시 형태에 따른, 도 4의 방법에 따른 형상화된 연마 입자의 배향을 도시한 개략도.
도 7은 다양한 실시 형태에 따른, 도 4의 방법에 따른 형상화된 연마 입자의 배향을 도시한 개략도.
도 8은 다양한 실시 형태에 따른, 연삭 절차 A로부터의 데이터의 플롯(plot).
도 9는 다양한 실시 형태에 따른, 연삭 절차 B로부터의 데이터의 플롯.
도 10은 다양한 실시 형태에 따른, 연삭 절차 C로부터의 데이터의 플롯.
도 11은 다양한 실시 형태에 따른, 역방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재(substrate)의 2D 컬러 등고선 높이 맵(contour height map).
도 12는 다양한 실시 형태에 따른, 순방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재의 2D 컬러 등고선 높이 맵.
도 13은 다양한 실시 형태에 따른, 역방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재의 3D 이미지.
도 14는 다양한 실시 형태에 따른, 순방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재의 3D 이미지.
도 1a는 다양한 실시 형태에 따른 연마 벨트의 측면도.
도 1b는 다양한 실시 형태에 따른 연마 벨트의 정면도.
도 1c는 다양한 실시 형태에 따른 연마 벨트의 저면도.
도 2는 다양한 실시 형태에 따른, 형상화된 연마 입자를 갖는 연마 벨트의 측면도.
도 3은 다양한 실시 형태에 따른 연마 디스크의 저면도.
도 4는 다양한 실시 형태에 따른, 연마 용품의 제조 방법을 도시한 개략도.
도 5는 다양한 실시 형태에 따른, 도 4의 방법에 따른 형상화된 연마 입자의 배향을 도시한 개략도.
도 6은 다양한 실시 형태에 따른, 도 4의 방법에 따른 형상화된 연마 입자의 배향을 도시한 개략도.
도 7은 다양한 실시 형태에 따른, 도 4의 방법에 따른 형상화된 연마 입자의 배향을 도시한 개략도.
도 8은 다양한 실시 형태에 따른, 연삭 절차 A로부터의 데이터의 플롯(plot).
도 9는 다양한 실시 형태에 따른, 연삭 절차 B로부터의 데이터의 플롯.
도 10은 다양한 실시 형태에 따른, 연삭 절차 C로부터의 데이터의 플롯.
도 11은 다양한 실시 형태에 따른, 역방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재(substrate)의 2D 컬러 등고선 높이 맵(contour height map).
도 12는 다양한 실시 형태에 따른, 순방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재의 2D 컬러 등고선 높이 맵.
도 13은 다양한 실시 형태에 따른, 역방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재의 3D 이미지.
도 14는 다양한 실시 형태에 따른, 순방향으로 연마된 표면 분석 절차 D의 기재의 3D 이미지.
이제, 개시된 발명의 요지의 소정 실시 형태가 상세히 참조될 것이며, 이의 예는 첨부 도면에 부분적으로 예시되어 있다. 개시된 발명의 요지는 열거된 청구항과 관련하여 설명될 것이지만, 예시된 발명의 요지는 청구범위를 개시된 발명의 요지로 제한하고자 하는 것이 아님이 이해될 것이다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 범위 형식으로 표현된 값은, 그러한 범위의 한계치로서 명시적으로 언급된 수치 값을 포함하는 것뿐만 아니라, 그러한 범위 내에 포함되는 모든 개별 수치 값 또는 하위 범위를, 마치 각각의 수치 값 및 하위 범위가 명시적으로 언급되어 있는 것처럼 포함하는 것으로 유연한 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "약 0.1% 내지 약 5%" 또는 "약 0.1% 내지 5%"의 범위는 단지 약 0.1% 내지 약 5%뿐만 아니라, 지시된 범위 내의 개별 값(예를 들어, 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위 범위(예를 들어, 0.1% 내지 0.5%, 1.1% 내지 2.2%, 3.3% 내지 4.4%)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 나타내지 않는 한, "약 X 내지 Y"라는 언급은 "약 X 내지 약 Y"와 동일한 의미를 갖는다. 마찬가지로, 달리 나타내지 않는 한, "약 X, Y, 또는 약 Z"라는 언급은 "약 X, 약 Y, 또는 약 Z"와 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서에서, 단수형("a", "an", 또는 "the") 용어는 문맥이 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 하나 또는 하나 초과를 포함하는 데 사용된다. 용어 "또는"은 달리 나타내지 않는 한, 비배타적인 "또는"을 지칭하는 데 사용된다. "A 및 B 중 적어도 하나"라는 언급은 "A, B, 또는 A 및 B"와 동일한 의미를 갖는다. 게다가, 본 명세서에 사용되고 달리 정의되지 않은 어구 또는 용어는 단지 설명을 위한 것이며 제한을 위한 것이 아님이 이해되어야 한다. 섹션 제목의 임의의 사용은 문서의 이해를 돕도록 하기 위한 것이고, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며; 섹션 제목과 관련된 정보는 그 특정 섹션 내에 또는 그 외부에 있을 수 있다.
본 명세서에 기재된 방법에서, 행동들은, 시간 순서 또는 작업 순서가 명시적으로 언급되어 있는 경우를 제외하고는, 본 발명의 원리로부터 벗어남이 없이 임의의 순서로 수행될 수 있다. 더욱이, 지정된 행동들은, 청구범위의 명시적 표현에 이들이 개별적으로 수행될 것이라고 되어 있지 않는 한, 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, X를 행하는 청구된 행동 및 Y를 행하는 청구된 행동은 단일 작업 내에서 동시에 수행될 수 있으며, 얻어지는 공정은 청구된 공정의 문자 그대로의 범주 내에 속할 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 소정 값 또는 범위에 있어서의, 예를 들어 언급된 값 또는 언급된 범위 한계치의 10% 이내, 5% 이내, 또는 1% 이내의 변동성의 정도를 가능하게 할 수 있으며, 언급된 정확한 값 또는 범위를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 적어도 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99%, 또는 적어도 약 99.999% 또는 그 이상, 또는 100%에서와 같이 대다수 또는 대부분을 지칭한다.
본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 연마 용품이 개시된다. 연마 용품은 연마 벨트, 연마 시트(sheet) 또는 연마 디스크와 같은 많은 상이한 연마 용품으로부터 선택될 수 있다. 도 1a 내지 도 1c는 연마 벨트(10)의 다양한 도면이다. 도 1a는 벨트(10)의 측면도이고, 도 1b는 벨트(10)의 정면도이며, 도 1c는 벨트(10)의 저면도이다. 도 1a 내지 도 1c는 다수의 동일한 특징부를 나타내며 동시에 논의될 것이다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 연마 벨트(10)는 z축, 및 z축에 직교하는 y축을 갖는다. 연마 벨트(10)에 대한 사용 방향(22)은 z축 및 y축 둘 모두에 직교하는 x축을 따라 일 방향으로 연장된다. 도 1a에 관하여, 사용 방향(22)은 좌측으로부터 우측이고; 도 1b에 관하여, 사용 방향(22)은 페이지 밖으로 독자를 향하며; 도 1c에 관하여, 사용 방향(22)은 페이지의 저부로부터 페이지의 상부이다.
연마 벨트(10)는 형상화된 연마 입자(14)들이 부착된 배킹(12)을 포함한다. 배킹(12)은 임의의 바람직한 정도의 가요성을 가질 수 있다. 배킹(12)은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배킹(12)은 중합체 필름, 금속 포일(foil), 직물, 편직물, 종이, 경화 섬유(vulcanized fiber), 부직포, 폼(foam), 스크린(screen), 라미네이트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 배킹(12)은 다양한 첨가제(들)를 더 포함할 수 있다. 적합한 첨가제의 예는 착색제, 가공 보조제, 보강 섬유, 열 안정제, UV 안정제 및 산화방지제를 포함한다. 유용한 충전제의 예는 점토, 탄산칼슘, 유리 비드, 활석, 점토, 운모, 목분 및 카본 블랙을 포함한다.
도시된 바와 같이, 적어도 하나의 형상화된 연마 입자(14)의 에지가 배킹(12)과 실질적으로 접촉한다. 추가의 실시 형태에서, 에지 또는 에지의 부분들이 배킹(12)과 접촉하지 않는 것이 가능할 수 있다.
형상화된 연마 입자(14)는 연마 입자의 적어도 일부분이 미리 결정된 형상을 갖는 임의의 연마 입자이다. 미리 결정된 형상은, 예를 들어, 형상화된 전구체 연마 입자를 형성하는 데 사용되는 주형 공동(mold cavity)으로부터 복제될 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)가 주형 공동에서 형성되는 실시 형태에서, 미리 결정된 기하학적 형상은 형상화된 연마 입자(14)를 형성하는 데 사용되는 주형 공동을 실질적으로 복제할 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)는 또한, 형상화된 연마 입자가 압출을 통해 형성되는 예에서 다이(die)의 형상을 복제할 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)는 또한, 형상화된 연마 입자(14) 또는 연마 용품이 적층 제조(additive manufacturing) 공정을 통해 형성되는 경우, 프로그램, 예를 들어 컴퓨터 지원 설계(computer-aided-design, CAD) 프로그램에서 발견되는 형상을 복제할 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)는, 예를 들어 기계적 파쇄 작업에 의해 형성되는 랜덤 크기의 파쇄된 연마 입자를 지칭하지 않는다.
형상화된 연마 입자(14)는 많은 기하학적 특징부를 포함한다. 예를 들어, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 형상화된 연마 입자(14)는 제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단(trailing) 표면(28)을 포함한다. 형상화된 연마 입자(14)의 표면들은 에지에서 연결된다. 예를 들어, 선단 표면(20)은 에지(24)에서 제1 측부 표면(16)에 연결되고, 또한 에지(26)에서 제2 측부 표면(18)에 연결된다. 작업시, 선단 표면(20)은 사용 방향(22)에 관하여 형상화된 연마 입자(14)의 선단 표면이고, 후단 표면(28)은 선단 표면(20)에 대해 반대편에 배치된다. 일부 실시 형태에서, 선단 표면(20), 후단 표면(28), 또는 둘 모두 중 임의의 것은 2개의 표면의 교차부에 형성되는 에지일 수 있다.
제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28)은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28)은 정다각형 또는 불규칙 다각형일 수 있는 다각형 형상을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 다각형 형상은 삼각형 형상, 사각형 형상, 오각형 형상, 육각형 형상, 칠각형 형상, 또는 팔각형 형상에 실질적으로 따를 수 있다. 다른 고차 다각형 형상이 본 발명의 범주 내에 있다. 다각형 형상이 사각형 형상에 실질적으로 따르는 실시 형태에서, 사각형 형상은 예를 들어 정사각형, 직사각형, 또는 사다리꼴일 수 있다. 다각형 형상이 삼각형 형상에 실질적으로 따르는 실시 형태에서, 삼각형 형상은 예를 들어 직각 삼각형, 부등변 삼각형, 이등변 삼각형, 예각 삼각형, 또는 둔각 삼각형일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 삼각형 형상은 정삼각형이 아니다.
제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28)은 동일한 형상을 갖거나 상이한 형상들을 가질 수 있다. 부가적으로, 제1 측부 표면(16) 및 제2 측부 표면(18)은 실질적으로 동일한 크기이거나, 표면적, 최대 길이 치수, 최대 폭 치수, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나에 의거하여 실질적으로 상이한 크기일 수 있다. 선단 표면(20) 및 후단 표면(28) 각각은 표면적, 최대 길이 치수, 최대 폭 치수, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나에 의거하여 각각의 제1 측부 표면(16) 및 제2 측부 표면(18)보다 더 작을 수 있다.
제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 것은 실질적으로 평탄하거나 평탄하지 않을 수 있다. 부가적으로, 제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 것은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 또는 평행하지 않게 연장될 수 있다. 제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 것이 평탄하지 않은 실시 형태에서, 이들 표면은 실질적으로 오목하거나 볼록한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 표면의 일부분은 실질적으로 평탄할 수 있고, 동일한 표면의 다른 부분은 평탄하지 않을 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 표면의 일부분은 실질적으로 볼록할 수 있고, 동일한 표면의 다른 부분은 실질적으로 오목할 수 있다.
제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 표면의 형상 또는 프로파일에 따라, 에지(24, 26)들과 같은 임의의 에지는 직선형이거나 테이퍼형이거나 만곡형일 수 있다. 특정 표면을 다른 표면들에 연결하는 에지는 동일한 길이 또는 상이한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 에지(24, 26)들은 평행하고, z 방향으로 동일한 길이를 갖는다. 이는 형상화된 연마 입자(14)의 절삭 팁(tip)(31)이 x-y 평면에 대해 평행하게 연장되게 한다. 절삭 팁(31)은 선단 표면(20) 및 후단 표면(28)을 따른 변곡점을 지칭하는 것으로 이해된다. 다른 실시 형태에서, 에지(24, 26)들은 상이한 길이들이고, 절삭 팁(31)은 x-y 평면에 대해 평행하지 않도록 경사진다. 절삭 팁(31)은 예리한 첨단부가 없어 약 60 마이크로미터 이상, 약 70 마이크로미터 이상, 약 80 마이크로미터 이상, 약 90 마이크로미터 이상, 또는 약 100 마이크로미터 이상의 곡률 반경을 가질 수 있다.
제1 측부 표면(16), 제2 측부 표면(18), 선단 표면(20), 및 후단 표면(28) 중 임의의 표면은 개구, 오목 표면, 볼록 표면, 홈, 리지(ridge), 파단된 표면, 저 조도 인자(low roundness factor), 또는 예리한 팁을 갖는 하나 이상의 코너 지점을 포함하는 주연부와 같은 추가의 형상 특징부를 포함할 수 있다.
형상화된 연마 입자(14)는 연마 벨트(10)의 몇몇 성능 특성을 달성하기 위해 배킹(12)에 대해 위치될 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)의 위치설정은 배킹(12)에 대한 형상화된 연마 입자(14)의 다양한 상이한 각도에 의해 특징지어질 수 있다.
예를 들어, 레이크각(30)은 배킹(12)과 선단 표면(20) 또는 절삭 팁(31) 사이에서 측정되는 각도에 의해 특징지어질 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 레이크각(30)은 약 90도이다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 레이크각(30)은 약 10도 내지 약 170도, 약 80도 내지 약 100도, 약 85도 내지 약 95도의 범위 내의 값, 또는 약 10도, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 또는 약 170도 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 값으로부터 선택될 수 있다. 레이크각(30)의 값은 연마 벨트(10)의 의도된 목적을 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 레이크각(30)이 90도 이하인 경우, 연마 용품은 작업물로부터 재료를 제거하는 데, 작업물 내에 깊은 절삭부를 달성하는 데, 또는 작업물로부터 큰 부스러기(swarf) 조각을 제거하는 데 매우 적합할 수 있다. 반대로, 레이크각(30)이 90도 초과인 경우, 연마 벨트(10)는 이전에 기술된 특성들 중 일부를 여전히 가질 수 있지만, 부가적으로 작업물의 표면을 마무리하는 데 더 적합할 수 있다.
연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들 중 소정 백분율이 실질적으로 동일한 레이크각(30)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자들 중 약 50% 내지 약 100%, 또는 약 90% 내지 약 100%, 또는 약 50%, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 형상화된 연마 입자의 레이크각(30)은 실질적으로 동일하다. 연마 입자(14)들 또는 연마 벨트(10)의 100%가 동일한 레이크각(30)을 공유하게 하는 것은 연마 벨트(10)에서 일관된 성능을 달성하는 데 바람직할 수 있다. 그러나, 연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 상이한 레이크각들을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 연마 벨트(10)의 일부 실시 형태는 연마 입자(14)들의 복수의 행(row)을 포함할 수 있다. 도 1a에 관하여, 3개의 행(40, 42, 44)이 도시되어 있지만, 연마 벨트(10)의 다른 실시 형태는 더 적거나 더 많은 행을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 행(40, 42, 44)들 각각은 y 방향으로 연장되고, 인접한 행(예컨대, 40과 42뿐만 아니라 42와 44)들은 x 방향으로 서로에 대해 이격된다. 다수의 행을 포함하는 실시 형태에서, 행 내의 각각의 연마 입자(14)가 동일한 레이크각(30)을 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 레이크각(30)을 가질 수 있다. 또한, 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 레이크각(30)을 가질 수 있지만, 이러한 레이크각(30)은 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들의 레이크각과는 상이할 수 있다. 또한, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 레이크각(30)을 가질 수 있지만, 이러한 레이크각(30)은 행(42, 40)의 형상화된 연마 입자(14)들의 레이크각과는 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 레이크각(30)들의 구배가 연마 벨트(10)에 생성될 수 있다.
여유각(relief angle)(46)은 배킹(12)과 후단 표면(28)의 변곡점에서의 절삭 팁(31) 사이에서 측정되는 각도에 의해 특징지어진다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 여유각(46)은 후단 표면(28)을 따라 배킹(12)과 절삭 팁(30) 사이에서 측정된다. 다양한 실시 형태에서, 여유각(46)은 약 90도 내지 약 180도, 약 120도 내지 약 140도의 범위 내에 있을 수 있거나, 약 90도, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 또는 약 180도 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 레이크각(30)과 여유각(46) 사이의 차이는 약 5도 내지 약 50도, 약 10도 내지 약 40도의 범위 내에 있을 수 있거나, 약 5도, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 약 50도 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과할 수 있다. 여유각(46)의 값은 연마 벨트(10)의 의도된 목적을 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 여유각(46)이 더 높은 값에 근접함에 따라, 연마 벨트(10)는 표면을 마무리할 수 있다(예컨대, 사용 방향(22)이 제2 사용 방향으로 역전되는 경우). 부가적으로, 여유각(46)이 더 높은 값인 경우, 작업물로부터 제거된 재료가 방출되는 것이 가능하여서, 연마 벨트(10)의 막힘을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 더 낮은 여유각(46) 값을 갖는 것은 작동 동안 연마 벨트(10)에 힘이 인가될 때 배킹에 대한 연마 입자(14)의 부착을 강화하는 데 도움을 줄 수 있다.
연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들 중 소정 백분율이 실질적으로 동일한 여유각(46)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자들 중 약 50% 내지 약 100%, 또는 약 90% 내지 약 100%, 또는 약 50%, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 형상화된 연마 입자의 여유각(46)은 실질적으로 동일하다. 연마 입자(14)들 또는 연마 벨트(10)의 100%가 동일한 여유각(46)을 공유하게 하는 것은 연마 벨트(10)에서 일관된 성능을 달성하는 데 바람직할 수 있다. 그러나, 연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 상이한 여유각(46)들을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 여유각(46)을 가질 수 있다. 또한, 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 여유각(46)을 가질 수 있지만, 이러한 여유각(46)은 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들의 여유각과는 상이하다. 또한, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 여유각(46)을 가질 수 있지만, 이러한 여유각(46)은 행(42, 40)의 형상화된 연마 입자(14)들의 여유각과는 상이하다. 이러한 방식으로, 여유각(46)들의 구배가 연마 벨트(10)에 생성될 수 있다.
드래프트각(draft angle)(α)(48)은 제1 측부 표면(16) 및 제2 측부 표면(18) 중 임의의 것과 배킹(12) 사이에서 측정되는 각도에 의해 특징지어진다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 드래프트각(α)(48)은 약 90도이다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 드래프트각(α)(48)은 약 90도 내지 약 130도, 약 95도 내지 약 120도의 범위 내에 있을 수 있거나, 약 90도, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 또는 약 130도 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과할 수 있다. 연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들 중 소정 백분율이 실질적으로 동일한 드래프트각(α)(48)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자들 중 약 50% 내지 약 100%, 또는 약 90% 내지 약 100%, 또는 약 50%, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 형상화된 연마 입자의 드래프트각(α)(48)은 실질적으로 동일하다. 연마 입자(14)들 또는 연마 벨트(10)의 100%가 동일한 드래프트각(α)(48)을 공유하게 하는 것은 연마 벨트(10)에서 일관된 성능을 달성하는 데 바람직할 수 있다. 그러나, 연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 상이한 드래프트각(α)(48)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 드래프트각(α)(48)을 가질 수 있다. 또한, 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 드래프트각(α)(48)을 가질 수 있지만, 이러한 드래프트각(48)은 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들의 드래프트각과는 상이할 수 있다. 또한, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 드래프트각(α)(48)을 가질 수 있지만, 이러한 드래프트각(48)은 행(42, 40)의 형상화된 연마 입자(14)들의 드래프트각과는 상이하다. 이러한 방식으로, 드래프트각(α)(48)의 구배가 연마 벨트(10)에 생성될 수 있다. 대안적으로, 동일한 행 내의 인접한 형상화된 연마 입자들의 드래프트각(α)(48)은 상이하여 y 방향으로 구배를 생성할 수 있다.
형상화된 연마 입자(14)를 특징짓기 위한 추가의 각도는 z-방향 회전각(50)일 수 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이, z-방향 회전각(50)은 제1 에지(24) 및 제2 에지(26)와 교차하는 선(52)과 사용 방향(22) 사이에 한정될 수 있다. z-방향 회전각(50)은 약 10도 내지 약 170도, 약 80도 내지 약 100도, 약 85도 내지 약 95도의 범위 내에 있을 수 있거나, 약 10도, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 또는 약 170도 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과할 수 있다.
연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들 중 소정 백분율이 실질적으로 동일한 z-방향 회전각(50)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자들 중 약 50% 내지 약 100%, 또는 약 90% 내지 약 100%, 또는 약 50%, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 형상화된 연마 입자의 z-방향 회전각(50)은 실질적으로 동일하다. 연마 입자(14)들 또는 연마 벨트(10)의 100%가 동일한 z-방향 회전각(50)을 공유하게 하는 것은 연마 벨트(10)에서 일관된 성능을 달성하는 데 바람직할 수 있다. 그러나, 연마 벨트(10)의 일부 실시 형태에서, 상이한 z-방향 회전각(50)들을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 z-방향 회전각(50)을 가질 수 있다. 또한, 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 z-방향 회전각(50)을 가질 수 있지만, 이러한 z-방향 회전각(50)은 행(42)의 형상화된 연마 입자(14)들의 z-방향 회전각과는 상이할 수 있다. 또한, 행(44)의 형상화된 연마 입자(14)들 각각은 동일한 z-방향 회전각(50)을 가질 수 있지만, 이러한 z-방향 회전각(50)은 행(42, 40)의 형상화된 연마 입자(14)들의 z-방향 회전각과는 상이하다. 이러한 방식으로, z-방향 회전각(50)들의 구배가 연마 벨트(10)에 생성될 수 있다. 대안적으로, 동일한 행 내의 인접한 형상화된 연마 입자들의 z-방향 회전각(50)은 상이하여 y 방향으로 구배를 생성할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 연마 입자(14)들을 직각 삼각형의 형상에 따르는 대체로 삼각형인 형상을 갖는 것으로서 도시한다. 그러나, 전술한 것에 비추어, 연마 벨트(10)의 임의의 형상화된 연마 입자(14)가 많은 다른 적합한 형상들 중 하나를 갖는 것이 가능하다. 일례로서, 도 2는 형상화된 연마 입자(14A)를 포함하는 연마 벨트(10A)의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 형상화된 연마 입자(14A)는 대체로 삼각형인 형상을 갖지만, 선단 표면(20A)은 볼록 부분(32) 및 오목 부분(34) 둘 모두를 갖는다. 선단 표면(20A)이 비선형인 이러한 실시 형태와 같은 실시 형태에서, 레이크각(30)은 배킹(12)과 선(54) 사이의 각도를 측정함으로써 결정될 수 있다. 선(54)은 절삭 팁(31)에 접하는 선이다.
도 1a 내지 도 1c 및 도 2는 연마 용품이 선형 움직임을 위해 구성된 연마 벨트 또는 연마 시트인 실시 형태를 도시한다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 연마 용품은 회전 움직임을 위해 구성되는 연마 디스크일 수 있다. 도 3은 연마 디스크(60)의 저면도이다. 연마 디스크(60)는 중심축(62)을 중심으로 하는 회전 움직임을 위해 구성된다. 사용 회전 방향(22A)은 연마 디스크(60)의 외측 주연부(64)에 접하는 선으로 결정될 수 있다.
연마 디스크(60)에서, 형상화된 연마 입자(14)들은 연마 벨트(10)의 것들과 동일한 특성들을 보유할 수 있다. 예를 들어, 형상화된 연마 입자는 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 관하여 본 명세서에 기술된 동일한 레이크각(30), 드래프트각(α)(48), 여유각(46), 및 z-방향 회전각(50) 특성들을 가질 수 있다. 레이크각(30), 드래프트각(α)(48), 및 여유각(46) 각각은 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 관하여 위에서 기술된 방식과 일치하는 방식으로 측정 및 결정될 수 있다. 연마 디스크(60) 내의 각각의 형상화된 연마 입자(14)의 z-방향 회전각(50)을 측정하기 위해, 개별 형상화된 연마 입자(14)의 질량 중심(66)이 결정된다. 선(68)이 중심축(62)으로부터 질량 중심(66)을 통해 외측 주연부(64)까지 그려진다. 선(68)과 외측 주연부(64) 사이의 교차부에서의, 사용 방향(22A)을 나타내는, 외측 주연부(64)에 접하는 선이 질량 중심(66) 및 선단 표면(20)을 통과하도록 형상화된 연마 입자(14) 상에 부여된다. 이어서, 중첩된 접선(22A)과 선(52) 사이에서 z-방향 회전각(50)이 측정된다.
형상화된 연마 입자(14)는 임의의 연마 용품 내의 연마 입자들 중 100 중량%를 차지할 수 있다. 대안적으로, 형상화된 연마 입자(14)는 배킹(12) 상에 분포된 연마 입자들의 블렌드의 일부일 수 있다. 블렌드의 일부로서 존재하는 경우, 형상화된 연마 입자(14)는 블렌드의 약 5 중량% 내지 약 95 중량%, 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 약 30 중량% 내지 약 50 중량%의 범위 내에 있을 수 있거나, 블렌드의 약 5 중량%, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 약 95 중량% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과할 수 있다. 블렌드에서, 연마 입자들의 잔부는 종래의 파쇄된 연마 입자를 포함할 수 있다. 파쇄된 연마 입자는 일반적으로 기계적 파쇄 작업을 통해 형성되고, 복제된 형상을 갖지 않는다. 연마 입자들의 잔부는 또한, 예를 들어 정삼각형 형상을 포함할 수 있는 다른 형상화된 연마 입자(예컨대, 평평한 삼각형 형상의 연마 입자 또는 사면체의 각각의 면이 정삼각형인 사면체 형상의 연마 입자)를 포함할 수 있다.
연마 벨트(10) 또는 연마 디스크(60)와 같은 임의의 연마 용품은 형상화된 연마 입자(14), 또는 형상화된 연마 입자(14)와 파쇄된 연마 입자의 블렌드를 배킹(12)에 부착시키기 위한 메이크 코트(make coat)를 포함할 수 있다. 연마 용품은 형상화된 연마 입자를 메이크 코트에 부착시키는 사이즈 코트(size coat)를 더 포함할 수 있다. 메이크 코트, 사이즈 코트, 또는 둘 모두는 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아 포름알데하이드 수지, 아크릴레이트 수지, 아미노플라스트 수지, 멜라민 수지, 아크릴레이트 에폭시 수지, 우레탄 수지, 또는 이들의 혼합물과 같은 임의의 적합한 수지를 포함할 수 있다. 부가적으로, 메이크 코트, 사이즈 코트, 또는 둘 모두는 충전제, 연삭 보조제, 습윤제, 계면활성제, 염료, 안료, 커플링제, 부착 증진제, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 충전제의 예는 탄산칼슘, 실리카, 활석, 점토, 메타규산칼슘, 백운석, 황산알루미늄 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
형상화된 연마 입자(14)는 많은 적합한 방식으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 형상화된 연마 입자(14)는 다중 작업 공정에 따라 제조될 수 있다. 이 공정은 임의의 재료 또는 전구체 분산액 재료를 사용하여 수행될 수 있다. 간략하게는, 형상화된 연마 입자가 모놀리식 세라믹 입자인 실시 형태에 대해, 공정은 대응하는 것으로 변환될 수 있는 시드형(seeded) 또는 비-시드형 전구체 분산액(예컨대, 알파 알루미나로 변환될 수 있는 베마이트 졸-겔)을 제조하는 작업; 형상화된 연마 입자(14)의 원하는 외부 형상을 갖는 하나 이상의 주형 공동을 전구체 분산액으로 충전하는 작업; 전구체 분산액을 건조시켜 형상화된 전구체 연마 입자를 형성하는 작업; 주형 공동으로부터 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 제거하는 단계; 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 하소하여 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 형성하는 단계; 및 이어서 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 소결하여 형상화된 연마 입자(14)를 형성하는 작업을 포함할 수 있다. 공정이 이제 알파-알루미나-함유 형상화된 연마 입자(14)에 관해 더욱 상세히 기술될 것이다. 다른 실시 형태에서, 주형 공동은 멜라민으로 충전되어 형상화된 멜라민 연마 입자를 형성할 수 있다.
이 공정은 세라믹으로 변환될 수 있는 전구체의 시드형 또는 비-시드형 분산액을 제공하는 작업을 포함할 수 있다. 전구체가 시딩(seeding)되는 예에서, 전구체는 철의 산화물(예컨대, FeO)로 시딩될 수 있다. 전구체 분산액은 흔히 휘발성 성분인 액체를 포함할 수 있다. 일례에서, 휘발성 성분은 물이다. 분산액은 주형 공동의 충전 및 주형 표면의 복제를 가능하게 하기 위해 분산액의 점도가 충분히 낮도록 충분한 양의 액체를 포함할 수 있지만, 후속하여 액체를 주형 공동으로부터 제거하는 것이 엄청나게 비싸지게 할 정도로 많은 액체를 포함할 수 없다. 일례에서, 전구체 분산액은 산화알루미늄 1수화물 (베마이트)의 입자와 같이 세라믹으로 변환될 수 있는 2 중량% 내지 90 중량%의 입자와, 10 중량% 이상, 또는 50 중량% 내지 70 중량% 또는 50 중량% 내지 60 중량%의 물과 같은 휘발성 성분을 포함한다. 역으로, 전구체 분산액은 일부 실시 형태에서 30 중량% 내지 50 중량% 또는 40 중량% 내지 50 중량%의 고형물을 함유한다.
적합한 전구체 분산액의 예는 지르코늄 산화물 졸, 바나듐 산화물 졸, 세륨 산화물 졸, 알루미늄 산화물 졸 및 이의 조합을 포함한다. 적합한 알루미늄 산화물 분산액은, 예를 들어, 베마이트 분산액 및 다른 산화알루미늄 수화물 분산액을 포함한다. 베마이트는 알려진 기술에 의해 제조될 수 있거나 상업적으로 입수될 수 있다. 구매가능한 베마이트의 예는 둘 모두 사솔 노스 아메리카, 인크.(Sasol North America, Inc.)로부터 입수가능한 상표명 "디스퍼랄(DISPERAL)" 및 "디스팔(DISPAL)" 또는 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 입수가능한 상표명 "하이큐(HIQ)-40"을 갖는 제품을 포함한다. 이들 산화알루미늄 1수화물은 비교적 순수한데; 즉 이들은 1수화물 이외에, 존재하더라도, 비교적 적은 수화물 상을 포함하며 큰 표면적을 갖는다.
생성되는 형상화된 연마 입자(14)의 물리적 특성은 일반적으로 전구체 분산액에 사용되는 물질의 유형에 따라 좌우될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "겔"은 액체 중에 분산된 고체의 3차원 네트워크(network)이다.
전구체 분산액은 개질 첨가제 또는 개질 첨가제의 전구체를 함유할 수 있다. 개질 첨가제는 연마 입자의 일부 바람직한 특성을 향상시키거나 후속 소결 단계의 유효성을 증가시키는 기능을 할 수 있다. 개질 첨가제 또는 개질 첨가제의 전구체는 가용성 염, 예를 들어 수용성 염의 형태일 수 있다. 이들은 금속-함유 화합물을 포함할 수 있으며, 마그네슘, 아연, 철, 규소, 코발트, 니켈, 지르코늄, 하프늄, 크롬, 이트륨, 프라세오디뮴, 사마륨, 이테르븀, 네오디뮴, 란탄, 가돌리늄, 세륨, 디스프로슘, 에르븀, 티타늄 및 이들의 혼합물의 산화물의 전구체일 수 있다. 전구체 분산액에 존재할 수 있는 이들 첨가제의 구체적인 농도는 달라질 수 있다.
개질 첨가제 또는 개질 첨가제의 전구체의 도입은 전구체 분산액이 겔화되게 할 수 있다. 또한 전구체 분산액은 일정 기간에 걸친 열의 적용에 의해 겔로 유도되어 증발을 통해 분산액 내의 액체 함량을 감소시킬 수 있다. 전구체 분산액은 또한 핵형성제를 함유할 수 있다. 본 발명에 적합한 핵형성제는 변환의 핵을 형성할 알파 알루미나, 알파 산화철 또는 이의 전구체, 산화티타늄 및 티탄산염, 산화크롬 또는 임의의 다른 재료의 미세 입자를 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 핵형성제의 양은 알파 알루미나의 변환을 일으키기에 충분하여야 한다.
보다 안정한 하이드로졸 또는 콜로이드성 전구체 분산액을 제조하기 위해 전구체 분산액에 펩타이징제(peptizing agent)가 첨가될 수 있다. 적합한 펩타이징제는 일양성자산(monoprotic acid) 또는 산 화합물, 예를 들어 아세트산, 염산, 포름산 및 질산이다. 다양성자산(multiprotic acid)이 또한 사용될 수 있지만, 이는 전구체 분산액을 신속하게 겔화시켜 추가의 성분을 취급하거나 그것에 도입하는 것을 어렵게 할 수 있다. 베마이트의 일부 상업적 공급원은 안정한 전구체 분산액을 형성하는 것을 도와줄 산 역가(acid titer)(예컨대, 흡수된 포름산 또는 질산)를 함유한다.
전구체 분산액은 임의의 적합한 수단에 의해 형성될 수 있는데, 예를 들어, 졸-겔 알루미나 전구체의 경우에, 이는 간단히 산화알루미늄 1수화물를 펩타이징제를 함유한 물과 혼합함으로써, 또는 펩타이징제가 첨가되는 산화알루미늄 1수화물 슬러리를 형성함으로써 형성될 수 있다.
혼합 동안 버블을 형성하거나 공기를 동반하는 경향을 감소시키기 위해 소포제 또는 다른 적합한 화학 물질이 첨가될 수 있다. 필요한 경우, 습윤제, 알코올 또는 커플링제와 같은 추가의 화학 물질이 첨가될 수 있다.
추가 작업은 주형의 하나 이상의 주 표면 내에 형성된 하나 이상의 주형 공동 또는 복수의 공동을 갖는 주형을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 주형은, 예를 들어 벨트, 시트, 연속 웨브(web), 윤전 그라비아 롤(rotogravure roll)과 같은 코팅 롤, 코팅 롤에 장착된 슬리브, 또는 다이일 수 있는 제조 공구로서 형성된다. 일례에서, 제조 공구는 중합체성 재료를 포함할 수 있다. 적합한 중합체성 재료의 예는 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리(에테르 설폰), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 이들의 조합과 같은 열가소성 재료, 또는 열경화성 재료를 포함한다. 일례에서, 전체 공구는 중합체성 또는 열가소성 재료로 제조된다. 다른 예에서, 복수의 공동의 표면과 같은, 전구체 분산액이 건조되고 있는 동안에 전구체 분산액과 접촉하는 공구의 표면은 중합체성 또는 열가소성 재료를 포함하며, 공구의 다른 부분은 다른 재료로 제조될 수 있다. 예로서, 적합한 중합체성 코팅이 금속 공구에 적용되어 그의 표면 장력 특성을 변화시킬 수 있다.
중합체성 또는 열가소성 제조 공구는 금속 마스터 공구(master tool)로부터 복제될 수 있다. 마스터 공구는 제조 공구에 대해 요구되는 패턴의 역 패턴(inverse pattern)을 가질 수 있다. 마스터 공구는 제조 공구와 동일한 방식으로 제조될 수 있다. 일례에서, 마스터 공구는 금속(예컨대, 니켈)으로 제조되며, 다이아몬드 선삭된다. 일례에서, 마스터 공구는 적어도 부분적으로 스테레오리소그래피(stereolithography)를 사용하여 형성된다. 중합체성 시트 재료는 마스터 공구와 함께 가열되어, 둘을 함께 프레싱함으로써 중합체성 재료가 마스터 공구 패턴으로 엠보싱되게 할 수 있다. 중합체성 또는 열가소성 재료가 또한 마스터 공구 상으로 압출되거나 캐스팅되고 이어서 프레싱될 수 있다. 열가소성 재료는 냉각되어 응고되고 제조 공구를 생성한다. 열가소성 제조 공구가 이용되는 경우, 열가소성 제조 공구를 일그러뜨려 그의 수명을 제한할 수 있는 과도한 열을 발생시키지 않도록 주의를 기울여야 한다.
공동에의 접근은 주형의 상부 표면 또는 하부 표면 내의 개구로부터 이루어질 수 있다. 일부 예에서, 공동은 주형의 전체 두께에 걸쳐 연장될 수 있다. 대안적으로, 공동은 주형의 두께의 단지 일부에 걸쳐 연장될 수 있다. 일례에서, 상부 표면은 주형의 저부 표면에 실질적으로 평행하며, 이때 공동은 실질적으로 균일한 깊이를 갖는다. 주형의 적어도 하나의 면(side), 즉 공동이 형성된 면은 휘발성 성분이 제거되는 단계 동안 주위 분위기에 노출된 상태로 남아 있을 수 있다.
공동은 형상화된 연마 입자(14)를 제조하기 위해 특정 3차원 형상을 갖는다. 깊이 치수는 상부 표면으로부터 저부 표면 상의 최저 지점까지의 수직 거리와 동일하다. 주어진 공동의 깊이는 균일할 수 있거나, 그의 길이 및/또는 폭을 따라 달라질 수 있다. 주어진 주형의 공동들은 동일한 형상을 갖거나 상이한 형상을 가질 수 있다.
추가 작업은 (예컨대, 종래 기술에 의해) 주형의 공동을 전구체 분산액으로 충전하는 단계를 수반한다. 일부 예에서, 나이프 롤 코터(knife roll coater) 또는 진공 슬롯 다이 코터(vacuum slot die coater)가 사용될 수 있다. 원하는 경우, 주형으로부터 입자를 제거하는 것을 돕기 위해 주형 이형제가 사용될 수 있다. 주형 이형제의 예는 오일, 예를 들어 땅콩유 또는 광유, 어유(fish oil), 실리콘, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아연 스테아레이트 및 흑연을 포함한다. 일반적으로, 주형 이형제가 필요한 경우, 주형의 단위 면적당 약 0.1 mg/in2(0.6 mg/㎠) 내지 약 3.0 mg/in2(20 mg/㎠), 또는 약 0.1 mg/in2(0.6 mg/㎠) 내지 약 5.0 mg/in2(30 mg/㎠)의 주형 이형제가 존재하도록, 전구체 분산액과 접촉하는 제조 공구의 표면에, 물 또는 알코올과 같은 액체 중의 주형 이형제, 예를 들어 땅콩유가 적용된다. 일부 실시 형태에서, 주형의 상부 표면은 전구체 분산액으로 코팅된다. 전구체 분산액은 상부 표면 상으로 펌핑될 수 있다.
추가 작업에서, 스크레이퍼(scraper) 또는 레벨러 바아(leveler bar)를 사용하여 전구체 분산액을 주형의 공동 내로 완전히 밀어 넣을 수 있다. 공동에 들어가지 않은 전구체 분산액의 잔여 부분은 주형의 상부 표면으로부터 제거되어 재활용될 수 있다. 일부 예에서, 전구체 분산액의 적은 부분은 상부 표면에 남을 수 있고, 다른 예에서 상부 표면에는 분산액이 실질적으로 없다. 스크레이퍼 또는 레벨러 바아에 의해 가해지는 압력은 100 psi(0.6 MPa) 미만, 50 psi(0.3 MPa) 미만, 또는 심지어 10 psi(60 ㎪) 미만일 수 있다. 일부 예에서, 전구체 분산액의 노출된 표면은 실질적으로 상부 표면을 넘어서 연장되지 않는다.
공동의 노출된 표면을 형상화된 세라믹 연마 입자의 평탄 면에 형성하는 것이 요구되는 이들 예에서, (예컨대, 마이크로노즐 어레이를 사용하여) 공동을 과충전하고 전구체 분산액을 느리게 건조시키는 것이 바람직할 수 있다.
추가 작업은 휘발성 성분을 제거하여 분산액을 건조시키는 것을 수반한다. 휘발성 성분은 빠른 증발 속도에 의해 제거될 수 있다. 일부 예에서, 증발에 의한 휘발성 성분의 제거는 휘발성 성분의 비등점을 초과한 온도에서 일어난다. 건조 온도에 대한 상한은 종종 주형을 제조하게 하는 재료에 좌우된다. 폴리프로필렌 공구의 경우, 이 온도는 플라스틱의 융점 미만이어야 한다. 일례에서, 약 40 내지 50% 고형물의 수분산액 및 폴리프로필렌 주형의 경우, 건조 온도는 약 90℃ 내지 약 165℃, 또는 약 105℃ 내지 약 150℃, 또는 약 105℃ 내지 약 120℃일 수 있다. 더 높은 온도는 개선된 제조 속도로 이어질 수 있지만, 또한 주형으로서의 그의 유효 수명을 제한하는 폴리프로필렌 공구의 열화로 이어질 수 있다.
건조 동안, 전구체 분산액은 수축되어, 종종 공동 벽으로부터의 수축(retraction)을 일으킨다. 예를 들어, 공동이 평탄 벽을 가지는 경우, 이어서 얻어진 형상화된 연마 입자(14)는 적어도 3개의 오목한 주 면을 가지는 경향일 수 있다. 공동 벽을 오목하게 만듦으로써(이에 의해, 공동 체적이 증가됨) 적어도 3개의 실질적으로 평탄한 주 면을 갖는 형상화된 연마 입자(14)를 얻는 것이 가능함이 현재 발견되었다. 오목의 정도(degree of concavity)는 일반적으로 전구체 분산액의 고형물 함량에 따라 좌우된다.
추가 작업은 주형 공동으로부터 결과적인 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 제거하는 단계를 수반한다. 형상화된 전구체 연마 입자(14)는 주형에서 하기 공정들을 단독으로 또는 조합하여 사용함으로써 공동으로부터 제거될 수 있다: 주형 공동으로부터 입자를 제거하기 위한 중력, 진동, 초음파 진동, 진공 또는 가압 공기.
형상화된 전구체 연마 입자(14)는 주형의 외부에서 추가로 건조될 수 있다. 전구체 분산액이 주형 내에서 원하는 수준까지 건조된 경우, 이러한 추가의 건조 단계는 필요하지 않다. 그러나, 일부 경우에는 전구체 분산액이 주형 내에 잔류하는 시간을 최소화하기 위해 이 추가의 건조 단계를 이용하는 것이 경제적일 수 있다. 형상화된 전구체 연마 입자(14)는 50℃ 내지 160℃ 또는 120℃ 내지 150℃의 온도에서 10분 내지 480분 또는 120분 내지 400분 동안 건조될 것이다.
추가 작업은 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 하소시키는 단계를 수반한다. 하소 동안에, 본질적으로 모든 휘발성 재료가 제거되며, 전구체 분산액 중에 존재하는 다양한 성분이 금속 산화물로 변환된다. 형상화된 전구체 연마 입자(14)는 일반적으로 400℃ 내지 800℃의 온도로 가열되며, 자유수(free water)와 90 중량%를 초과하는 임의의 결합된 휘발성 재료가 제거될 때까지 이 온도 범위 내에 유지된다. 선택적인 단계에서, 함침 공정에 의해 개질 첨가제를 도입하는 것이 바람직할 수 있다. 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)의 기공 내로 수용성 염이 함침에 의해 도입될 수 있다. 이어서, 형상화된 전구체 연마 입자(14)는 다시 예비 소성된다.
추가 작업은 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 소결시켜 입자를 형성하는 단계를 수반할 수 있다. 그러나, 전구체가 희토류 금속을 포함하는 일부 예에서, 소결은 필요하지 않을 수 있다. 소결 전에, 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)는 완전히 치밀화되지 않으며, 따라서 형상화된 연마 입자(14)로서 사용되는 데 요구되는 경도가 결여된다. 소결은 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)를 1000℃ 내지 1650℃의 온도로 가열함으로써 일어난다. 이 수준의 변환을 달성하기 위해 하소된 형상화된 전구체 연마 입자(14)가 소결 온도에 노출될 수 있는 기간은 다양한 인자에 따라서 달라지지만 5초 내지 48시간이 가능하다.
다른 실시 형태에서, 소결 단계의 지속 시간은 1분 내지 90분의 범위이다. 소결 후에, 형상화된 연마 입자(14)는 비커스 경도(Vickers hardness)가 10 GPa(기가 파스칼), 16 GPa, 18 GPa, 20 GPa, 또는 그 초과일 수 있다.
기술된 공정을 변경하기 위해, 예를 들어, 재료를 하소 온도로부터 소결 온도까지 급속하게 가열하고, 전구체 분산액을 원심분리하여 슬러지 및/또는 폐기물을 제거하는 것과 같은 추가 작업이 사용될 수 있다. 또한, 공정은 원하는 경우 공정 단계들 중 둘 이상을 조합함으로써 변경될 수 있다.
형상화된 연마 입자(14)는 연마 산업 공인 규정 공칭 등급에 따라 독립적으로 크기설정될 수 있다. 연마 산업 공인 등급 표준은 ANSI(American National Standards Institute), FEPA(Federation of European Producers of Abrasives), 및 JIS(Japanese Industrial Standard)에 의해 공표된 것들을 포함한다. ANSI 등급 명칭(즉, 규정 공칭 등급)은 예를 들어 ANSI 4, ANSI 6, ANSI 8, ANSI 16, ANSI 24, ANSI 36, ANSI 46, ANSI 54, ANSI 60, ANSI 70, ANSI 80, ANSI 90, ANSI 100, ANSI 120, ANSI 150, ANSI 180, ANSI 220, ANSI 240, ANSI 280, ANSI 320, ANSI 360, ANSI 400, 및 ANSI 600을 포함한다. FEPA 등급 명칭은 F4, F5, F6, F7, F8, F10, F12, F14, F16, F18, F20, F22, F24, F30, F36, F40, F46, F54, F60, F70, F80, F90, F100, F120, F150, F180, F220, F230, F240, F280, F320, F360, F400, F500, F600, F800, F1000, F1200, F1500, 및 F2000을 포함한다. JIS 등급 명칭은 JIS8, JIS12, JIS16, JIS24, JIS36, JIS46, JIS54, JIS60, JIS80, JIS100, JIS150, JIS180, JIS220, JIS240, JIS280, JIS320, JIS360, JIS400, JIS600, JIS800, JIS1000, JIS1500, JIS2500, JIS4000, JIS6000, JIS8000, 및 JIS10,000을 포함한다.
이미 기술된 재료에 더하여, 적어도 하나의 자성 재료가 개별 형상화된 연마 입자(14) 내에 포함되거나 그에 코팅될 수 있다. 자성 재료의 예는 철; 코발트; 니켈; 다양한 등급으로 퍼멀로이(Permalloy)로 시판되는 니켈 및 철의 다양한 합금; 페르니코(Fernico), 코바르(Kovar), 페르니코 I, 또는 페르니코 II로 시판되는 철, 니켈 및 코발트의 다양한 합금; 다양한 등급으로 알니코(Alnico)로 시판되는 철, 알루미늄, 니켈, 코발트 및 때때로 또한 구리 및/또는 티타늄의 다양한 합금; 센더스트(Sendust) 합금으로 시판되는 철, 규소, 및 알루미늄(중량 기준으로 약 85:9:6)의 합금; 호이슬러(Heusler) 합금(예컨대, Cu2MnSn); 비스무트화망간(비스마놀(Bismanol)로도 공지됨); 희토류 자화가능 재료, 예를 들어 가돌리늄, 디스프로슘, 홀뮴, 유로퓸 산화물, 네오디뮴, 철 및 붕소의 합금(예컨대, Nd2Fe14B), 및 사마륨 및 코발트의 합금(예컨대, SmCo5); MnSb; MnOFe2O3; Y3Fe5O12; CrO2; MnAs; 페라이트류, 예를 들어 페라이트, 마그네타이트; 아연 페라이트; 니켈 페라이트; 코발트 페라이트, 마그네슘 페라이트, 바륨 페라이트, 및 스트론튬 페라이트; 이트륨 철 가넷(yttrium iron garnet); 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 자화가능 재료는 8 내지 12 중량 퍼센트(중량%)의 알루미늄, 15 내지 26 중량%의 니켈, 5 내지 24 중량%의 코발트, 최대 6 중량%의 구리, 최대 1%의 티타늄을 함유하는 합금이며, 여기서 100 중량%까지 첨가되는 재료의 잔부는 철이다. 일부 다른 실시 형태에서, 자화가능 코팅이 예를 들어 마그네트론 스퍼터링을 포함한 물리 증착(PVD)과 같은 증착 기술을 사용하여 연마 입자(14)상에 침착될 수 있다.
이들 자화가능 재료를 포함하는 것은 형상화된 연마 입자(14)가 자기장에 응답하게 할 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)들 중 임의의 것은 동일한 재료를 포함하거나 상이한 재료들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 존재하는 경우, 형상화된 연마 입자(14) 및 파쇄된 연마 입자는 동일하거나 상이한 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 연마 용품은 많은 적합한 방법에 따라 제조될 수 있다. 본 명세서에 기술된 방법은 배킹(12) 상의 형상화된 연마 입자(14)들 중 적어도 일부의 정밀한 배치를 허용할 수 있다. 이는 부 표면(20)의 정밀하고 미리 결정된 정렬을 허용할 수 있다. 이는 또한, 형상화된 연마 입자(14)들의 다양한 미리 결정된 패턴이 형성되게 할 수 있다. 예를 들어, 연마 벨트(10)에서, 형상화된 연마 입자(14)의 z-방향 회전각(50)은 형상화된 연마 입자(14)들에 의해 형성되는 패턴이 복수의 평행선을 포함하도록 위치될 수 있다. 추가 예로서, 연마 디스크(60)에서, 형상화된 연마 입자(14)의 z-방향 회전각(50)은 형상화된 연마 입자(14)들에 의해 형성되는 패턴이 복수의 원을 포함하도록 위치될 수 있다.
본 명세서에 기술된 연마 용품은 임의의 적합한 방법에 따라 제조될 수 있다. 일반적으로 말하면, 연마 용품은 레이크각(30), z-방향 회전각(50), 여유각(46), 드래프트각(α)(48), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 달성하도록 배킹(12) 상의 형상화된 연마 입자(14)들 중 적어도 일부분을 배향시킴으로써 형성될 수 있다. 이 방법은 형상화된 연마 입자(14)들을 배킹(12)에 부착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
연마 입자(14)들을 배향시키는 것은, 예를 들어 배킹(12) 내에 하나 이상의 공동을 포함시킴으로써 달성될 수 있다. 공동들은 레이크각(30), z-방향 회전각(50), 여유각(46), 드래프트각(α)(48), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나가 미리 결정된 값을 달성하도록 개별 형상화된 연마 입자(14)들이 배킹(12) 상에 위치되는 방식으로 형상화될 수 있다.
배킹(12) 내에 공동들을 포함시키는 것은 연마 입자(14)들이 의도된 배향을 달성하면서 배킹(12)에 드롭 코팅(drop coating) 또는 정전 코팅(electrostatic coating)되게 할 수 있다. 일반적으로 이해되는 바와 같이, 드롭 코팅 기술에서, 연마 입자(14)들의 대량 공급물이 호퍼를 통해 공급되고, 중력 하에서 배킹(12) 상으로 떨어지며, 공동들 내에 안착된다. 공동이 없으면, 배킹(12)과 접촉할 때 연마 입자(14)들의 공간 배향은 모든 방향으로 완전히 랜덤일 것이다. 그러나, 공동들은 랜덤 공간 배향을 제거한다.
다른 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들의 정밀한 배향은 분배 공구 또는 스크린을 사용하여 달성될 수 있다. 분배 공구 또는 스크린은 복수의 벽에 의해 한정되는 하나 이상의 슬롯을 포함할 수 있다. 슬롯은 2개의 단부에서 개방될 수 있다. 일 단부는 형상화된 연마 입자(14)를 수용하도록 구성될 수 있고, 다른 단부는 배킹(12)과 접촉할 수 있다. 배킹(12)은 선택적으로 배킹 상에 분포된 메이크 코트를 가질 수 있다. 슬롯들은 레이크각(30), z-방향 회전각(50), 여유각(46), 드래프트각(α)(48), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나가 미리 결정된 값을 달성하도록 개별 형상화된 연마 입자(14)들이 배킹(12) 상에 위치되도록 설계된다. 공동에 적절히 들어가지 않은 입자가 분배 공구로부터 쓸어 내어질 수 있고, 추가 입자가 분배 공구와 접촉하여 빈 슬롯에 들어갈 수 있다.
형상화된 연마 입자(14)들을 포함하는 분배 공구는 형상화된 연마 입자(14)들이 메이크 코트에 부착될 때 임의의 적합한 시간량 동안 배킹(12)과 접촉한 상태로 남겨질 수 있다. 형상화된 연마 입자(14)들과 메이크 코트 사이의 양호한 부착을 위해 충분한 시간이 경과한 후에, 제조 공구가 제거되고, 형상화된 연마 입자(14)들 위에 사이즈 코트가 선택적으로 배치된다.
다른 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들의 정밀한 배향은 회전식 제조 공구를 사용하여 달성될 수 있다. 회전식 제조 공구는 원형이고, 외부 표면 상에 복수의 공동을 포함한다. 공동들 각각은 형상화된 연마 입자(14)들을 특정 배향으로 수용하도록 설계된다. 각각의 공동이 충전될 확률을 증가시키기 위해, 여분의 형상화된 연마 입자(14)들이 제조 공구와 접촉된다. 공동에 들어가지 않은 형상화된 연마 입자(14)는 추후 사용을 위해 수집된다. 일단 공동 내에 고정되면, 형상화된 연마 입자(14)는 웨브로서 공급될 수 있는 배킹(12)과 접촉된다. 배킹(12)은 상부에 미리 배치된 메이크 코트를 가져, 접촉시, 형상화된 연마 입자(14)가 배킹(12)에 부착되고 제조 공구로부터 제거되게 할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 형상화된 연마 입자(14)들의 정밀한 배향은 적어도 일부 자성 재료를 포함하는 형상화된 연마 입자들을 사용하여 달성될 수 있다. 자성 재료를 포함하는 형상화된 연마 입자들은 배킹(12) 상에 랜덤으로 배열될 수 있다. 이어서, 형상화된 연마 입자(14)는 형상화된 연마 입자(14)가 레이크각(30), z-방향 회전각(50), 여유각(46), 드래프트각(α)(48) 중 적어도 하나를 달성하도록 회전 및 정렬되는 방식으로 자기장에 노출될 수 있다. 일단 적절히 배향되면, 형상화된 연마 입자(14)는 메이크 코트 및 선택적으로 사이즈 코트로 배킹(12)에 부착될 수 있다. 이러한 공정의 결과로서, 레이크각(30), z-방향 회전각(50), 여유각(46), 드래프트각(α)(48), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나가 미리 결정된 값을 달성하도록 개별 형상화된 연마 입자(14)들이 배킹(12) 상에 위치된다. 이러한 공정의 예가 도 4 내지 도 7에 관하여 아래에서 추가로 상세히 기술된다.
도 4는 웨브 경로(112)를 따라 웨브 하류 방향(114)(예컨대, 기계 방향)으로 이동하는, 메이크 층 전구체(120)가 상부에 배치된 배킹(115)을 포함하는 웨브(110)를 도시한다. 웨브(110)는 웨브 하류 방향(114)에 수직인 웨브 횡단 방향(도시되지 않음)을 갖는다. 메이크 층 전구체(120)는 제1 경화성 결합제 전구체(도시되지 않음)를 포함한다. 자화가능 입자(132)(형상화된 연마 입자(14)에 대응하는 구조를 가짐)가 인가 자기장(140)의 일부분을 통해 메이크 층 전구체(120) 상으로 낙하된다. 자화가능 입자(132)들 중 적어도 일부는 연마 입자들이다. 자화가능 입자(132)는 호퍼(175)로부터 공급되는 하향 경사 분배 표면(185)을 따라 하방으로 이동한 후에 웨브(110) 상에 주로 침착된다. 하향 경사 분배 표면(185)을 따라 하방으로 이동하는 동안, 자화가능 연마 입자의 가장 긴 변이 인가 자기장(140)과 정렬되는 경향이 있다. 다양한 웨브 취급 구성요소(180)(예컨대, 롤러, 컨베이어 벨트, 공급 롤, 및 권취 롤)가 웨브(110)를 취급한다.
이 방법 전반에 걸쳐, 적어도 메이크 전구체 층으로의 자화가능 연마 입자들의 전달 때까지, 자화가능 입자들은 그들의 가장 긴 축이 자기장 선(165)과 실질적으로 평행(또는 역평행)하게 정렬되는 상태로 인가 자기장에 의해 연속적으로 배향된다. 일단 전달되면, 인가 자기장은 자화가능 연마 입자에 배향 영향을 계속 미칠 수 있지만, 이는 요건이 아니다.
일반적으로, 본 발명의 실시에 사용되는 인가 자기장은 자화가능 입자가 영향을 받는(예컨대, 끌어당겨지고/지거나 배향되는) 영역에서의 자기장 강도가 약 10 가우스(1 mT) 이상, 약 100 가우스(10 mT) 이상, 또는 약 1000 가우스(0.1 T) 이상이지만, 이는 요건이 아니다.
인가 자기장은, 예를 들어, 하나 이상의 영구 자석 및/또는 전자석(들), 또는 자석과 강자성 부재의 조합에 의해 제공될 수 있다. 적합한 영구 자석은 위에서 기술된 바와 같은 자화가능 재료를 포함하는 희토류 자석을 포함한다. 인가 자기장은 고정적이거나 가변적(예컨대, 요동)일 수 있다. 각각이 N극 및 S극을 갖는 상부 및/또는 하부 자석 부재(152, 154)들은 모놀리식일 수 있거나, 이들은 예를 들어 다수의 구성요소 자석(154a, 154b) 및/또는 자화가능 몸체로 구성될 수 있다. 다수의 자석으로 구성되는 경우, 주어진 자석 부재 내의 다수의 자석은 구성요소 자석들이 서로 가장 가깝게 접근하는 그들의 자기장 선에 대해 인접하고/하거나 (예컨대, 적어도 실질적으로 평행하게) 공동 정렬될 수 있다. 스테인리스강 보유기(retainer)(156, 158a, 158b)들이 자석들을 제 위치에서 보유한다. 스테인리스강 304 또는 등가물이 그의 비자성 특성으로 인해 적합하지만, 자화가능 재료가 또한 사용될 수 있다. 연강 장착체(mount)(162, 164)들이 스테인리스강 보유기(156, 158a, 158b)들을 각각 지지한다. 강 장착체들이 도 4에 도시되어 있지만, 장착체들은 자화가능한지 여부에 관계없이 임의의 치수 안정적 재료(들)로 제조될 수 있다.
하향 경사 분배 표면은, 자화가능 입자들이 표면을 따라 하방으로 이동하고 웨브 상으로 분배될 수 있다면, 임의의 적합한 각도로 경사질 수 있다. 적합한 각도는 15 내지 60도의 범위 내에 있을 수 있지만, 다른 각도가 또한 사용될 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 입자 이동을 용이하게 하기 위해 하향 경사 분배 표면을 진동시키는 것이 바람직할 수 있다.
하향 경사 분배 표면은 자화가능하지 않을 수 있는 임의의 치수 안정적 재료로 구성될 수 있다. 예는 알루미늄과 같은 금속; 목재; 및 플라스틱을 포함한다.
도 5 내지 도 7은 인가 자기장(140) 내에서의 하향 경사 분배 표면(185)의 위치에 따라 하향 경사 분배 표면(185)으로부터 웨브(110) 상으로의 전달 위치에서 자화가능 입자(132)들의 정렬을 보여주는 도 4의 일반적인 공정을 도시한다.
예를 들어, 도 5에 도시된 구성에서, 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은, 웨브로 전달될 때 이들이 이들의 긴 에지가 우측으로부터 좌측으로 상향으로 경사지는 배향을 얻도록 자기장 선(165)이 90도 미만의 웨브(100)와의 웨브 하류 각도(α)를 형성하는 곳에서 웨브(110) 상으로 분배된다. 도시된 바와 같이, 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은 하향 경사 분배 표면(185)을 따라 하방으로 활주하고, 그들의 가장 긴 에지가 자기장 선(165)들과 정렬되는 상태로 배향되기 시작한다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들이 웨브(110)의 메이크 층 전구체(120)와 접촉함에 따라, 이들은 웨브 하류 방향으로 기울어지고 있다. 중력 및/또는 하부 자성 부재는 자성의 형상화된 연마 입자들이 메이크 층 전구체(120) 상으로 안착되게 하고, 경화 후에 이들은 후속하여 배킹(115)에 부착된다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들의 대부분은 웨브 상류(upweb) 방향으로 약 90도의 공칭 레이크각(예컨대, 지시된 방향(예컨대, 웨브 상류 또는 웨브 하류)으로의 자화가능한 형상화된 연마 입자의 선단 에지와 배킹 사이의 각도)으로 부착된다.
이제 도 6에 도시된 구성을 참조하면, 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은, 웨브(110)로 전달될 때 이들이 이들의 가장 긴 에지가 우측으로부터 좌측으로 또는 좌측으로부터 우측으로 상향으로 경사지는 배향을 얻도록 정렬된다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은 하향 경사 분배 표면(185)을 따라 하방으로 활주하고, 그들의 가장 긴 에지가 자기장 선(165)들과 정렬되는 상태로 배향되기 시작한다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은 자기장 선(165)들이 웨브(110)에 대략 수직인 곳에서 웨브(110) 상으로 분배된다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은 그들의 가장 긴 에지가 배킹에 대략 수직인 상태로 웨브(110) 상으로 배치된다. 이는 입자들이 이들의 가장 긴 에지를 중심으로 회전하게 한다. 하부 자성 부재 및/또는 중력은 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들이 메이크 층 전구체(120) 상으로 안착되게 하고, 경화 후에 이들은 후속하여 배킹(115)에 부착된다. 자화가능한 형상화된 연마 입자들의 거의 동일한 백분율이 웨브 상류 방향을 향함에 따라 웨브 하류 방향을 향한 공칭 90도 레이크각을 갖는다.
도 7에 도시된 구성에서, 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은, 웨브로 전달될 때 이들이 이들의 긴 에지들이 좌측으로부터 우측으로 상향으로 경사지는 배향을 얻도록 정렬된다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들이 하향 경사 분배 표면(185)을 따라 하방으로 활주함에 따라, 이들은 이들의 가장 긴 에지가 자기장 선(165)들과 정렬되는 상태로 배향되기 시작한다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들은 자기장 선(165)들이 90도 초과의 웨브(100)와의 웨브 하류 각도(β)를 형성하는 곳에서 배킹 상에 분배된다. 입자들이 웨브와 접촉함에 따라, 이들은 웨브 하류 방향으로 전방으로 기울어지고 있다. 하부 자성 부재 및/또는 중력은 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들이 메이크 층 전구체(120) 상으로 안착되게 하고, 경화 후에 이들은 후속하여 배킹(115)에 부착된다. 자화가능한 형상화된 연마 입자(132)들의 대부분은 웨브 하류 방향으로 약 90도의 레이크각으로 웨브(110)에 부착된다.
일단 자화가능 입자들이 경화성 결합제 전구체 상으로 코팅되면, 이는 제1 경화 스테이션(도시되지 않음)에서 적어도 부분적으로 경화되어 자화가능 입자들을 제 위치에서 확고하게 보유한다. 일부 실시 형태에서, 경화 전에 추가의 자화가능 및/또는 비-자화가능 입자들(예컨대, 충전제 연마 입자 및/또는 연삭 보조제 입자들)이 메이크 층 전구체에 적용될 수 있다.
코팅된 연마 용품의 경우에, 경화성 결합제 전구체는 메이크 층 전구체를 포함하고, 자화가능 입자는 자화가능 연마 입자를 포함한다. 사이즈 층 전구체가 적어도 부분적으로 경화된 메이크 층 전구체 및 자화가능 연마 입자 위에 적용될 수 있지만, 이는 요건이 아니다. 존재하는 경우, 사이즈 층 전구체는 이어서, 선택적으로 적어도 부분적으로 경화된 메이크 층 전구체의 추가의 경화와 함께, 제2 경화 스테이션에서 적어도 부분적으로 경화된다. 일부 실시 형태에서, 슈퍼사이즈 층(supersize layer)이 적어도 부분적으로 경화된 사이즈 층 전구체 상에 배치된다.
다양한 실시 형태에 따르면, 연마 벨트(10) 또는 연마 디스크(60)와 같은 연마 용품을 사용하는 방법은 형상화된 연마 입자(14)를 작업물 또는 기재와 접촉시키는 단계를 포함한다. 작업물 또는 기재는 강, 강 합금, 알루미늄, 플라스틱, 목재, 또는 이들의 조합과 같은 많은 상이한 재료들을 포함할 수 있다. 접촉시, 연마 용품 및 작업물 중 하나가 서로에 대해 사용 방향(22)으로 이동되고, 작업물의 일부분이 제거된다.
다양한 실시 형태에 따르면, 기재 또는 작업물 내로의 절삭 깊이는 약 10 μm 이상, 약 20 μm 이상, 약 30 μm 이상, 약 40 μm 이상, 약 50 μm 이상, 또는 약 60 μm 이상일 수 있다. 기재 또는 작업물의 일부분이 연마 용품에 의해 부스러기로서 제거된다. 연삭 사이클 후에 부스러기의 집합으로부터 취해진 부스러기의 최대 평균 치수 또는 길이는 약 1200 μm 이상, 약 1250 μm 이상, 약 1300 μm 이상, 약 1350 μm 이상, 약 1400 μm 이상, 약 1450 μm 이상, 약 1500 μm 이상, 약 1500 μm 이상, 약 1550 μm 이상, 약 1600 μm 이상, 또는 약 1650 μm 이상일 수 있다.
다양한 실시 형태에 따르면, 연마 용품의 절삭 속도는 약 100 m/분 이상, 약 110 m/분 이상, 약 120 m/분 이상, 약 130 m/분 이상, 약 140 m/분 이상, 약 150 m/분 이상, 약 160 m/분 이상, 약 170 m/분 이상, 약 180 m/분 이상, 약 190 m/분 이상, 약 200 m/분 이상, 약 300 m/분 이상, 약 400 m/분 이상, 약 500 m/분 이상, 약 1000 m/분 이상, 약 1500 m/분 이상, 약 2000 m/분 이상, 약 2500 m/분 이상, 약 3000 m/분 이상, 또는 약 4000 m/분 이상일 수 있다.
사용 방향(22)은 도 1a 내지 도 1c, 도 2 및 도 3에 표시된 바와 같이 표시된 제1 방향이다. 연마 용품이 사용 방향(22)과는 상이한 제2 방향으로 이동되는 것이 가능하다. 제2 방향은 사용 방향(22)에 대해 약 1도 내지 약 360도, 약 160도 내지 약 200도, 약 1도, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 230, 240, 250, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 350, 355, 또는 약 360도 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 만큼 회전된 방향일 수 있다.
다양한 실시 형태에 따르면, 본 명세서에 기술되는 연마 용품은 임의의 다른 사용 방향과는 대조적으로 사용 방향(22)으로 이동될 때 몇몇 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 동일한 인가력, 절삭 속도, 또는 이들의 조합에서, 작업물로부터 제거되는 재료의 양, 작업물로부터 제거되는 부스러기의 길이, 작업물 내로의 절삭 깊이, 작업물의 표면 조도 또는 이들의 조합은 임의의 다른 제2 방향보다 제1 방향으로 더 크다.
예를 들어, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45% 이상, 약 50% 이상, 약 55% 이상, 약 60% 이상, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 100% 이상, 약 120% 이상, 약 130% 이상, 약 140% 이상, 약 150% 이상 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 기재 또는 작업물로부터 제거된다. 일부 실시 형태에서, 약 15% 내지 약 500%, 또는 약 30% 내지 약 70%, 또는 약 40% 내지 약 60%, 또는 약 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 105%, 110%, 115%, 120%, 125%, 130%, 135%, 140%, 145%, 150%, 155%, 160%, 165%, 170%, 175%, 180%, 185%, 190%, 195%, 200%, 205%, 210%, 215%, 220%, 225%, 230%, 235%, 240%, 245%, 250%, 255%, 260%, 265%, 270%, 275%, 280%, 285%, 290%, 295%, 300%, 305%, 310%, 315%, 320%, 325%, 330%, 335%, 340%, 345%, 350%, 355%, 360%, 365%, 370%, 375%, 380%, 385%, 390%, 395%, 400%, 405%, 410%, 415%, 420%, 425%, 430%, 435%, 440%, 445%, 450%, 455%, 460%, 465%, 470%, 475%, 480%, 485%, 490%, 495%, 또는 약 500% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 만큼 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 제거된다. 제거되는 재료의 양은 초기 절삭량(예컨대, 절삭 사이클의 최초 절삭량) 또는 총 절삭량(예컨대, 설정된 수의 절삭 사이클들에 걸쳐 제거된 재료의 양의 합)과 관련될 수 있다.
작업물을 연삭하기 위한 절차가 본 명세서에서 연삭 절차 A 및 연삭 절차 B의 예들에서 기술된다. (연마 용품이 사용 방향으로 작동될 때) 연삭 절차 A에 따라 측정된 작업물의 초기 절삭량은 약 9 그램 이상, 약 9.5 그램 이상, 약 10 그램 이상, 약 10.5 그램 이상, 약 11 그램 이상, 약 11.5 그램 이상, 약 12 그램 이상, 약 12.5 그램 이상, 약 13 그램 이상, 약 13.5 그램 이상, 약 14 그램 이상, 약 14.5 그램 이상, 약 15 그램 이상, 약 15.5 그램 이상, 약 16 그램 이상, 약 16.5 그램 이상, 약 17 그램 이상, 약 17.5 그램 이상, 약 17.8 그램 이상, 약 18 그램 이상, 약 18.5 그램 이상, 약 19 그램 이상, 약 19.5 그램 이상, 약 20 그램 이상, 약 20.5 그램 이상, 약 21 그램 이상, 약 21.5 그램 이상, 약 22 그램 이상, 약 22.5 그램 이상, 약 23 그램 이상, 약 23.5 그램 이상, 약 24 그램 이상, 약 25.5 그램 이상, 또는 약 25 그램 이상일 수 있다. (연마 용품이 사용 방향으로 작동될 때) 연삭 절차 A에 따라 측정된 작업물의 총 절삭량은 약 65 그램 이상, 약 70 그램 이상, 약 75 그램 이상, 약 80 그램 이상, 약 85 그램 이상, 약 90 그램 이상, 약 95 그램 이상, 약 100 그램 이상, 약 105 그램 이상, 약 110 그램 이상, 약 115 그램 이상, 약 118.37 그램 이상, 약 120 그램 이상, 또는 약 125 그램 이상일 수 있다. (연마 용품이 사용 방향으로 작동될 때) 연삭 절차 B에 따라 측정된 작업물의 초기 절삭량은 약 9 mm 이상, 약 9.5 mm 이상, 약 10 mm 이상, 약 10.5 mm 이상, 약 11 mm 이상, 약 11.5 mm 이상, 약 12 mm 이상, 약 12.5 mm 이상, 약 13 mm 이상, 약 13.5 mm 이상, 약 14 mm 이상, 약 14.5 mm 이상, 약 15 mm 이상, 약 15.5 mm 이상, 약 16 mm 이상, 약 16.5 mm 이상, 약 17 mm 이상, 약 17.5 mm 이상, 약 18 mm 이상, 약 18.47 mm 이상, 약 19 mm 이상, 약 19.5 mm 이상, 약 20 mm 이상, 약 20.5 mm 이상, 약 21 mm 이상, 약 21.5 mm 이상, 약 22 mm 이상, 약 22.5 mm 이상, 약 23 mm 이상, 약 23.5 mm 이상, 약 24 mm 이상, 약 25.5 mm 이상, 또는 약 25 mm 이상일 수 있다. (연마 용품이 사용 방향으로 작동될 때) 연삭 절차 B에 따라 측정된 작업물의 총 절삭량은 약 172 mm 이상, 약 180 mm 이상, 약 190 mm 이상, 약 200 mm 이상, 약 210 mm 이상, 약 220 mm 이상, 약 230 mm 이상, 약 240 mm 이상, 약 250 mm 이상, 약 260 mm 이상, 약 270 mm 이상, 약 280 mm 이상, 약 290 mm 이상, 약 300 mm 이상, 약 310 mm 이상, 약 320 mm 이상, 약 330 mm 이상, 약 340 mm 이상, 약 350 mm 이상, 약 360 mm 이상, 약 370 mm 이상, 약 380 mm 이상, 약 390 mm 이상, 약 400 mm 이상, 약 410 mm 이상, 약 420 mm 이상, 약 430 mm 이상, 약 440 mm 이상, 약 450 mm 이상, 약 460 mm 이상, 약 470 mm 이상, 약 480 mm 이상, 약 485.29 mm 이상, 약 490 mm 이상, 약 500 mm 이상, 약 510 mm 이상, 약 520 mm 이상, 약 530 mm 이상, 약 540 mm 이상, 약 550 mm 이상, 약 560 mm 이상, 약 570 mm 이상, 약 580 mm 이상, 약 590 mm 이상, 또는 약 600 mm 이상일 수 있다.
추가의 예로서, 기재 또는 작업물 내로의 절삭 깊이는 제1 사용 방향으로 약 10% 이상, 또는 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45% 이상, 약 50% 이상, 약 55% 이상, 약 60% 이상, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 100% 이상, 약 120% 이상, 약 130% 이상, 약 140% 이상, 약 150% 이상 더 깊을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 사용 방향으로 약 10% 내지 약 500%, 또는 약 30% 내지 약 70%, 또는 약 40% 내지 약 60%, 또는 약 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, 105%, 110%, 115%, 120%, 125%, 130%, 135%, 140%, 145%, 150%, 155%, 160%, 165%, 170%, 175%, 180%, 185%, 190%, 195%, 200%, 205%, 210%, 215%, 220%, 225%, 230%, 235%, 240%, 245%, 250%, 255%, 260%, 265%, 270%, 275%, 280%, 285%, 290%, 295%, 300%, 305%, 310%, 315%, 320%, 325%, 330%, 335%, 340%, 345%, 350%, 355%, 360%, 365%, 370%, 375%, 380%, 385%, 390%, 395%, 400%, 405%, 410%, 415%, 420%, 425%, 430%, 435%, 440%, 445%, 450%, 455%, 460%, 465%, 470%, 475%, 480%, 485%, 490%, 495%, 또는 약 500% 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과하는 만큼 더 깊다.
추가의 예로서, 연마 용품을 제1 사용 방향(22)으로 이동시킴으로써 절삭된 작업물 또는 기재의 산술 평균 조도 값(Sa)은 정확히 동일한 조건 하에서 그러나 제2 이동 방향으로 절삭된 대응하는 기재 또는 작업물보다 높을 수 있다. 예를 들어, 표면 조도는 작업물 또는 기재가 제1 방향으로 절삭될 때 약 30% 더, 또는 약 40% 더, 약 50% 더, 약 60% 더, 약 70% 더, 약 80% 더, 약 90% 더, 약 100% 더, 약 110% 더, 약 120% 더, 약 130% 더, 약 140% 더, 약 150% 더, 약 160% 더, 약 170% 더, 약 180% 더, 약 190% 더, 약 200% 더, 약 210% 더, 약 220% 더, 약 230% 더, 약 240% 더, 약 250% 더, 약 260% 더, 약 270% 더, 약 280% 더, 약 290% 더, 약 300% 더, 약 310% 더, 약 320% 더, 약 330% 더, 약 340% 더, 약 350% 더, 약 360% 더, 약 370% 더, 약 380% 더, 약 390% 더, 약 400% 더, 약 410% 더, 약 420% 더, 약 430% 더, 약 440% 더, 약 450% 더, 약 460% 더, 약 470% 더, 약 480% 더, 약 490% 더, 또는 약 500% 더 클 수 있다. 산술 평균 조도 값은 약 1000 내지 약 2000, 약 1000 내지 약 1100의 범위 내에 있을 수 있거나, 약 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550, 1600, 1650, 1700, 1750, 1800, 1850, 1900, 1950, 또는 약 2000 미만이거나 그와 동일하거나 그를 초과할 수 있다.
연마 용품을 제1 사용 방향(22)으로 이동시키는 것이 바람직할 수 있지만, 연마 용품을 제1 사용 방향(22) 이외의 제2 이동 방향으로 이동시키는 데에는 몇 가지 이유가 있다. 예를 들어, 기재 또는 작업물을 연마 용품과 접촉시키고 연마 용품을 제2 방향으로 이동시키는 것은 기재 또는 작업물을 마무리하는 데 유익할 수 있다. 임의의 특정 이론에 구애되도록 의도하지는 않지만, 본 발명자들은 제2 방향으로의 이동이 기재 또는 작업물을 마무리 응용에 더 적합한 레이크각(30)과는 상이한 값을 갖는 여유각(46)에 노출시킬 수 있다고 가정한다.
실시예
자석 장치(MA1)의 조립
상부 자석 조립체(UM1)를 (미국 앨라배마주 펠햄 소재의 에스엠 마그네틱스(SM Magnetics)로부터의) 등급 N52 자성 재료의 두께를 통해 자화된, 각각이 10.16 cm 폭 × 7.62 cm 깊이 × 5.08 cm 두께인 3개의 동일한 직사각형 자석으로부터 형성하였다. 이들 3개의 자석을 15.08 cm 폭 × 7.62 cm 깊이 × 5.08 cm 두께의 자석 조립체를 형성하도록 배열하였으며, 이때 같은 극들이 동일한 평면 내에 있는 상태로, 각각의 자석의 자극을 동일한 방향으로 배향시켰다. 이러한 자석 배열을 에폭시 수지(DP460, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company))를 이용하여 1018 강의 판(110.16 cm 폭 × 12.7 cm 깊이 × 7.62 cm 두께)에 부착시켰고, 304 스테인리스강의 0.476 cm 두께 시트로 피복하였다.
제1 하부 자석 조립체(LM1)를, 반대 극들이 강 판으로부터 멀리 향하고 있다는 것을 제외하고는, UM과 동일한 방식으로 형성하였다.
제2 하부 자석 조립체(LM2)를 (미국 앨라배마주 펠햄 소재의 에스엠 마그네틱스로부터의) 등급 N52 자성 재료의 두께를 통해 자화된, 각각이 10.16 cm 폭 × 15.24 cm 깊이 × 5.08 cm 두께인 3개의 동일한 직사각형 자석으로부터 형성하였다. 이들 3개의 자석을 15.08 cm 폭 × 15.24 cm 깊이 × 5.08 cm 두께의 자석 조립체를 형성하도록 배열하였으며, 이때 같은 극들이 동일한 평면 내에 있는 상태로, 각각의 자석의 자극을 LM1과 동일한 방향으로 배향시켰다. 이러한 자석 배열을 에폭시 수지(DP460, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니)를 이용하여 1018 강의 판(110.16 cm 폭 × 20.32 cm 깊이 × 7.62 cm 두께)에 부착시켰고, 304 스테인리스강의 0.47625 cm 두께 시트로 피복하였다.
LM1과 LM2를 조합함으로써 복합 하부 자석 조립체(LM3)를 형성하였다. LM1 및 LM2를 15.08 cm 폭 × 22.86 cm 깊이 × 5.08 cm 두께의 자석 조립체를 형성하도록 배열하였으며, 이때, 같은 극들이 동일한 평면 내에 있는 상태로, 30.48 cm × 5.08 cm 자석 면들을 접촉시키고 각각의 자석의 자극을 동일한 방향으로 배향시켰다. LM1 및 LM2 둘 모두를 1018 강의 판(110.16 cm 폭 × 27.94 cm 깊이 × 2.54 cm 두께)에 볼트체결하여 LM3을 생성하였다.
LM3을 둘 모두의 후단 에지들이 정렬된 상태로 15.24 cm의 간극을 가지고 상부 자석(UM)에 평행하게 위치시켰다. UM1 및 LM3은 서로 대면하는 반대 극들을 가져서 자석 장치(MA1)를 생성하였다.
자화가능 연마 입자(MAP1)의 제조
AP1을 마그네트론 스퍼터링을 이용한 물리 증착을 사용하여 304 스테인리스강으로 코팅하였다. 문헌[Thin Solid Films, 1979, vol. 63, pp. 143-150]에서 바비(Barbee) 등에 의해 기술된 304 스테인리스강 스퍼터 타겟을 자성 페라이트 체심 입방 형태로서 침착시켰다. 304 스테인리스강 필름 코팅된 연마 입자(예컨대, 자화가능 연마 입자)의 제조에 사용되는 장치가 미국 특허 제8,698,394호(맥커천(McCutcheon) 등)에 개시되었다. 물리 증착을 51.94 그램의 AP1 상에 10 밀리토르(1.33 파스칼)의 아르곤 스퍼터링 가스 압력에서 1.0 킬로와트로 4시간 동안 수행하였다. 코팅된 AP1에서의 금속 코팅의 중량 백분율은 대략 0.65%였고, 코팅 두께는 대략 1 마이크로미터이다.
자화가능 연마 입자(MAP2)의 제조
마그네트론 스퍼터링을 이용한 물리적 증착을 사용하여 AP2를 304 스테인리스강으로 코팅하였다. 문헌[Thin Solid Films, 1979, vol. 63, pp. 143-150]에서 바비 등에 의해 기술된 304 스테인리스강 스퍼터 타겟을 자성 페라이트 체심 입방 형태로서 침착시켰다. 304 스테인리스강 필름 코팅된 연마 입자(즉, 자화가능 연마 입자)의 제조에 사용되는 장치가 미국 특허 제8,698,394호(맥커천 등)에 개시되었다. 물리 증착을 51.94 그램의 AP2 상에 10 밀리토르(1.33 파스칼)의 아르곤 스퍼터링 가스 압력에서 1.0 킬로와트로 4시간 동안 수행하였다. 코팅된 AP2에서의 금속 코팅의 중량 백분율은 대략 0.65%였고, 코팅 두께는 대략 1 마이크로미터이다.
실시예 1
미국 사우스 캐롤라이나주 스파턴버그 소재의 밀리켄 앤드 컴퍼니(Milliken & Company)로부터 상표명 "파워스트레이트(POWERSTRAIT)"로 입수되는, 300 내지 400 g/m2의 평량을 갖는 미처리 폴리에스테르 천(cloth)을, 75부의 에폭시 수지(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠(Resolution Performance Products)로부터 상표명 "에폰(EPON) 828"로 입수되는 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르), 10부의 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트(미국 뉴저지주 우드랜드 파크 소재의 사이텍 인더스트리얼 인크.(Cytec Industrial Inc.)로부터 상표명 "TMPTA"로 입수됨), 8부의 다이시안다이아미드 경화제(미국 펜실베이니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈(Air Products and Chemicals)로부터 상표명 "다이시아넥스(DICYANEX) 1400B"로 입수됨), 5부의 노볼락 수지(미국 오하이오주 콜럼버스 소재의 모멘티브 스페셜티 케미칼즈 인크.(Momentive Specialty Chemicals Inc.)로부터 상표명 "루타펜(RUTAPHEN) 8656"으로 입수됨), 1부의 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토-페논(미국 뉴저지주 플로럼 파크 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 상표명 "이르가큐어(IRGACURE) 651" 광개시제로 입수됨), 및 0.75부의 2-프로필이미다졸(미국 노스 캐롤라이나주 모건턴 소재의 신트론(Synthron)으로부터 상표명 "액티론(ACTIRON) NXJ-60 리퀴드(LIQUID)"로 입수됨)을 갖는 조성물로 113 g/m2의 평량으로 프리-사이징(pre-sized)하였다.
천 배킹을 52부의 레졸 페놀-포름알데하이드 수지(물 중 75 중량%)(1 내지 5% 금속 수산화물에 의해 촉매되고 미국 조지아주 애틀랜타 소재의 조지아-퍼시픽(Georgia-Pacific)으로부터 입수되는 1.5:1 내지 2.1:1 (포름알데하이드:페놀) 축합물), 45부의 메타규산칼슘(미국 뉴욕주 윌스보러 소재의 나이코 컴퍼니(NYCO Company)로부터 상표명 "M400 월라스토코트(WOLLASTOCOAT)"로 입수됨), 및 2.5부의 물을 포함하는 페놀 메이크 수지 209 g/m2로 코팅하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배킹이 자석 장치(MA1)를 통과하고 있음에 따라, 연마 입자(MAP1)들을 경사진 분배 램프(ramp)를 통해 메이크 수지 코팅된 배킹에 분배하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 경사진 분배 램프의 단부는 배킹의 표면으로부터 1.27 cm에 그리고 상부 자석의 저부 후단 코너로부터 15.87 cm에 있었다. MAP1의 코팅 중량은 480 그램/m2였다. 연마 입자(MAP1)들을 배킹 상에 코팅한 직후에, 연마 입자(AP3)들을 376 그램/m2의 코팅 중량으로 배킹 상으로 코팅하였다.
연마제 코팅된 배킹을 오븐 내에 90℃에서 1.5시간 동안 두어 메이크 수지를 부분적으로 경화시켰다. 45.76부의 레졸 페놀-포름알데하이드 수지(물 중 75 중량%)(1 내지 5% 금속 수산화물에 의해 촉매되고 미국 조지아주 애틀랜타 소재의 조지아-퍼시픽으로부터 입수되는 1.5:1 내지 2.1:1 (포름알데하이드:페놀) 축합물), 4.24부의 물, 24.13부의 빙정석(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 솔베이 플루오라이즈, 엘엘씨(Solvay Fluorides, LLC)), 24.13부의 메타규산칼슘(미국 뉴욕주 윌스보러 소재의 나이코 컴퍼니로부터 상표명 "M400 월라스토코트"로 입수됨), 및 1.75부의 적산화철로 이루어진 사이즈 수지를 712 g/m2의 평량으로 배킹 재료의 각각의 스트립에 적용하였고, 코팅된 스트립을 오븐 내에 90℃에서 1시간 동안, 이어서 102℃에서 8시간 동안 두었다. 경화 후에, 코팅된 연마재의 스트립을 당업계에 공지된 바와 같이 벨트로 변환하였다.
비교예 A
미국 사우스 캐롤라이나주 스파턴버그 소재의 밀리켄 앤드 컴퍼니로부터 상표명 "파워스트레이트"로 입수되는, 300 내지 400 g/m2의 평량을 갖는 미처리 폴리에스테르 천을, 75부의 에폭시 수지(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠로부터 상표명 "에폰 828"로 입수되는 비스페놀 A 다이글리시딜 에테르), 10부의 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트(미국 뉴저지주 우드랜드 파크 소재의 사이텍 인더스트리얼 인크.로부터 상표명 "TMPTA"로 입수됨), 8부의 다이시안다이아미드 경화제(미국 펜실베이니아주 알렌타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈로부터 상표명 "다이시아넥스 1400B"로 입수됨), 5부의 노볼락 수지(미국 오하이오주 콜럼버스 소재의 모멘티브 스페셜티 케미칼즈 인크.로부터 상표명 "루타펜 8656"으로 입수됨), 1부의 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토-페논(미국 뉴저지주 플로럼 파크 소재의 바스프 코포레이션으로부터 상표명 "이르가큐어 651" 광개시제로 입수됨), 및 0.75부의 2-프로필이미다졸(미국 노스 캐롤라이나주 모건턴 소재의 신트론(Synthron)으로부터 상표명 "액티론 NXJ-60 리퀴드"로 입수됨)로 이루어진 조성물로 113 g/m2의 평량으로 프리-사이징하였다.
천 배킹을 52부의 레졸 페놀-포름알데하이드 수지(물 중 75 중량%)(1 내지 5% 금속 수산화물에 의해 촉매되고 미국 조지아주 애틀랜타 소재의 조지아-퍼시픽으로부터 입수되는 1.5:1 내지 2.1:1 (포름알데하이드:페놀) 축합물), 45부의 메타규산칼슘(미국 뉴욕주 윌스보러 소재의 나이코 컴퍼니로부터 상표명 "M400 월라스토코트"로 입수됨), 및 2.5부의 물로 이루어지는 페놀 메이크 수지 209 g/m2로 코팅하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배킹이 자석 장치(MA1)를 통과하고 있음에 따라, 연마 입자(MAP2)들을 메이크 수지 코팅된 배킹에 분배하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 경사진 분배 램프의 단부는 배킹의 표면으로부터 1.27 cm에 그리고 상부 자석의 저부 후단 코너로부터 15.87 cm에 있었다. MAP1의 코팅 중량은 480 그램/m2였다. 연마 입자(MAP1)들을 배킹 상에 코팅한 직후에, 연마 입자(AP3)들을 376 그램/m2의 코팅 중량으로 배킹 상으로 코팅하였다.
연마제 코팅된 배킹을 오븐 내에 90℃에서 1.5시간 동안 두어 메이크 수지를 부분적으로 경화시켰다. 45.76부의 레졸 페놀-포름알데하이드 수지(물 중 75 중량%)(1 내지 5% 금속 수산화물에 의해 촉매되고 미국 조지아주 애틀랜타 소재의 조지아-퍼시픽으로부터 입수되는 1.5:1 내지 2.1:1 (포름알데하이드:페놀) 축합물), 4.24부의 물, 24.13부의 빙정석(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 솔베이 플루오라이즈, 엘엘씨(Solvay Fluorides, LLC)), 24.13부의 메타규산칼슘(미국 뉴욕주 윌스보러 소재의 나이코 컴퍼니로부터 상표명 "M400 월라스토코트"로 입수됨), 및 1.75부의 적산화철을 갖는 사이즈 수지를 712 g/m2의 평량으로 배킹 재료의 각각의 스트립에 적용하였고, 코팅된 스트립을 오븐 내에 90℃에서 1시간 동안, 이어서 102℃에서 8시간 동안 두었다. 경화 후에, 코팅된 연마재의 스트립을 당업계에 공지된 바와 같이 벨트로 변환하였다.
비교예 B
비교예 B는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 큐비트론 II 클로쓰 벨트(CUBITRON II CLOTH BELT) 991FZ, 등급 36+로 입수된 연마 연삭 벨트이다.
비교예 C
비교예 B는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 큐비트론 II 클로쓰 벨트 984F, 등급 36+로 입수된 연마 연삭 벨트이다.
연삭 시험 절차 A
연삭 시험 절차 A를 사용하여 실시예 1의 연마 벨트, 비교예 A의 연마 벨트, 및 비교예 C의 연마 벨트의 효과를 평가하였다. 작업물은 연마 벨트의 5.08 cm × 91.44 cm를 따라 연마 벨트에 주어진 알루미늄 6061 바아였다. 20.3 cm 직경, 70 듀로미터 쇼어 A, 톱니형(1:1 랜드(land) 대 홈 비) 고무 접촉 디스크를 사용하였다. 벨트를 분당 5500 표면 피트로 주행시켰다. 작업물을 10 내지 15 파운드(4.53 내지 6.8 ㎏)의 수직력들의 조합으로 벨트의 중심 부분에 대해 가압하였다. 시험은 15초의 연삭(1 사이클) 후에 작업물의 중량 손실을 측정하는 것을 포함하였다. 이어서, 작업물을 냉각시키고 다시 시험하였다. 시험을 15회 시험 사이클 후에 종료하였다. 사이클 1은 각각의 실시예의 초기 절삭으로 지칭된다. 실시예 1 및 비교예 C의 경우, 시험을 순방향으로 제1 사용 방향으로 그리고 역방향으로 반대의 제2 사용 방향으로 실행하였다. 그램 단위의 절삭량을 각각의 사이클 후에 기록하였다.
연삭 절차 A(알루미늄)로부터의 결과가 본 명세서에서 표 1에 제시되어 있다. 데이터의 플롯이 또한 도 8에 제공된다.
[표 1]
연삭
시험 절차 B(목재)
미국 오리건주 포틀랜드 소재의 콜린스 컴퍼니(Collins Co.)로부터 상표명 콜린스 파인 파티클 보드(COLLINS PINE PARTICLE BOARD)로 입수된 40.6 cm 길이 × 30.48 cm × 1.6 cm 두께 파티클 보드 작업물을, 각각이 5.08 cm × 91.44 cm의 치수를 갖는 무한 연마 벨트인 예 A 및 비교예 B의 연마 벨트에 의해 그의 30.48 cm 에지 상에서 연마될 위치에서 시험 고정구에 고정시켰다. 각각의 시험에서, 연마 벨트를 흑연으로 덮인 플래튼(platen)으로 지지하였다. 각각의 시험에서, 벨트가 분당 5500 표면 피트의 공급 속도로 이동하고 있음에 따라 보드를 연마 벨트 내로 가압하였다. 총 힘의 15 파운드의 힘을 보드에 인가하였고, 보드를 10초의 연삭 시간 동안 연마 벨트와 접촉한 상태로 두었다. 보드를 벨트로부터 제거하였고, 보드로부터 제거된 재료의 양을 측정하였다. 이 공정을 총 25개의 사이클에 대해 반복하였다. 사이클 1은 각각의 실시예의 초기 절삭으로 지칭된다. 실시예 1 및 비교예 B의 경우, 시험을 순방향으로 제1 사용 방향으로 그리고 역방향으로 반대의 제2 사용 방향으로 실행하였다. 제거된 파티클 보드의 mm 단위의 재료의 양을 각각의 사이클 후에 기록하였다. 연삭 절차 B(파티클 보드)로부터의 결과가 본 명세서에서 표 2에 제시되어 있다. 데이터의 플롯이 또한 도 9에 제공된다.
[표 2]
벨트 힘 데이터 절차 C
실시예의 연마 벨트, 비교예 A의 연마 벨트, 및 비교예 B의 연마 벨트. 시험 벨트들은 각각이 5.08 cm × 91.44 cm의 치수를 갖는 무한 벨트였다. 연마 벨트들을 20.6 cm 강 접촉 휠이 설비된 벨트 샌더(sander) 상에 장착하였다. 40.6 cm 길이 × 30.48 cm × 1.6 cm 두께의 파티클 보드 작업물인 콜린스 파인 파티클 보드(미국 오리건주 포틀랜드 소재의 콜린스 컴퍼니)를 무한 연마 벨트에 의해 그의 에지 상에서 연마될 위치에서 시험 고정구에 고정시켰다. 작업물의 에지의 근위(proximal) 표면과 연마 벨트의 표면 사이의 10 mm 간섭을 제공하도록 시험 고정구를 조절하였다. 벨트 샌더를 1753 m/분의 표면 속도로 활성화시켰고, 작업물을 150 mm/초의 속도로 40.6 cm 치수를 따라 횡단시켰다. 실시예 1 및 비교예 B의 경우, 시험을 순방향으로 제1 사용 방향으로 그리고 역방향으로 반대의 제2 사용 방향으로 실행하였다. 비교예 B의 경우, 시험을 역방향으로 제2 사용 방향으로 실행하였다. 그램 단위의 절삭량을 각각의 사이클 후에 기록하였다.
지정된 체적의 목재가 연마 제거되었을 때 연마 벨트/작업물 계면에서의 수직력을 측정하였다. 이러한 제1 패스(pass) 후에, 파티클 보드의 에지를 연마 벨트로부터 후퇴시키고, 그의 시작 위치로 복귀시키고, 추가의 10 mm 간섭을 제공하도록 조절하고, 추가의 연마 패스 동안 횡단시켰다. 이러한 공정을 총 25회 패스 동안 반복하였다. 연삭 절차 C로부터의 결과가 본 명세서에서 표 3에 제시되어 있다. 데이터의 플롯이 또한 도 10에 제공된다.
[표 3]
작업물 표면 분석 절차 D
순방향으로 작동되는 실시예 1의 작업물의 일부분뿐만 아니라 연삭 절차 A로부터 역방향으로 작동되는 실시예 1의 작업물을 키엔스 코포레이션 오브 아메리카(Keyence Corporation of America)(미국 일리노이주 이타스카)로부터 입수가능한, 상표명 키엔스 VK-X250 레이저 컨포컬 마이크로스코프(LASER CONFOCAL MICROSCOPE)로 이용되는 현미경을 사용하여 분석하였다. 10 배율 대물 렌즈를 사용하였다. 10 배율 대물 렌즈는 1 mm × 1.43 mm의 시야를 갖는다. 더 큰 영역을 분석하기 위해, 개별 이미지들의 3 × 3 어레이를 함께 스티칭(stitching)함으로써 이미지를 생성하였다. 이는 최종 이미지를 위한 2.9 mm × 3.9 mm의 시야를 생성하였다.
이어서, 키엔스 다중-파일 분석기(Keyence Multi-file Analyzer)를 사용하여 스티칭된 이미지들을 분석하였다. 2D 컬러 등고선 높이 맵이 도 11 및 도 12에 도시되어 있다. 도 11은 역방향으로 작동되는 실시예 1의 기재를 도시하고, 도 12는 순방향으로 작동되는 실시예 1의 기재를 도시한다. 샘플들 사이의 차이를 보여주기 위해 각각의 표면의 3D 이미지를 또한 생성하였다. 도 13은 역방향으로 작동되는 실시예 1의 기재의 3D 이미지를 도시하고, 도 14는 순방향으로 작동되는 실시예 1의 기재를 도시한다. 부가적으로, 각각의 표면에 대한 표면 마무리 메트릭(surface finish metric)을 기록하였고, 이는 표 4에 제시되어 있다.
언급된 파라미터는 산술 평균 높이(Sa)를 포함한다. Sa는 표면으로의 Ra의 연장(선의 산술 평균 높이)이다. 이는 절대값으로서 표현되며, 각각의 점의 높이의 차이가 표면의 산술 평균과 비교된다. 이러한 파라미터는 일반적으로 표면 조도를 평가하는 데 사용된다.
편포도(skewness)(Ssk)를 또한 측정하였으며, Ssk 값은 조도 형상의 편의(bias)의 정도를 나타낸다. 0 초과의 Ssk는 높이 분포가 평균 평면 위로 편포됨을 의미하고(피크(peak)); 0과 동일한 Ssk는 높이 분포(피크 및 피트(pit))가 평균 평면을 중심으로 대칭임을 의미하며; 0 미만의 Ssk는 높이 분포가 평균 평면 아래로 편포됨을 의미한다(피트).
최대 피크 높이(Sp)를 또한 측정하였다. Sp는 한정된 영역 내에서의 최고 피크의 높이이다. 최대 피트 높이(Sv)를 또한 측정하였다. Sv는 한정된 영역 내에서의 최대 피트의 높이의 절대값이다. Sa, Ssk, Sp, 및 Sv 각각을 ISO 25178로 알려진 표준에 따라 측정하였다.
[표 4]
작업물 부스러기 분석 절차 E
순방향으로 작동되는 실시예 1의 작업물로부터 부스러기의 일부분을 수집하였다. 순방향으로 작동되는 비교예 C의 작업물로부터 부스러기의 일부분을 또한 수집하였다.
주사 전자 현미경법(SEM)을 사용하여 각자의 부스러기 부분들을 분석하였다. 지올 엘티디(JEOL Ltd)(일본 도쿄)로부터 입수가능한, 상표명 JSM-7600F 필드 에미션 스캐닝 일렉트론 마이크로스코프(Field Emission Scanning Electron Microscope)로 입수가능한 전계 방출형 주사 전자 현미경을 사용하여 부스러기의 이미지를 캡처하였다. 지올 JSM-7600을 사용한 이미지들을 45도의 기울기로 33 배율로 촬영하였고, 2x2 복합체로 스티칭하였다.
키엔스 코포레이션 오브 아메리카(미국 일리노이주 이타스카)로부터 입수가능한, 상표명 키엔스 5000 디지털 마이크로스코프로 입수가능한 현미경을 사용하여, 실시예 1 및 비교예 C로부터 수집된 부스러기의 평균 길이를 측정하였다. 평균 길이를 이진 이미지 분석을 사용하여 측정하여서 최대 대각선 길이를 계산하였다.
분석은 실시예 1로부터 수집된 부스러기의 78개 조각에 대한 평균 길이가 1772 μm였음을 보여주었다. 추가의 분석은 비교예 C로부터 수집된 부스러기의 89개 조각에 대한 평균 길이가 1109 μm였음을 보여주었다.
추가의 실시 형태
하기의 예시적인 실시 형태들이 제공되며, 이들의 번호 매김은 중요도의 수준을 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다:
실시 형태 1은 사용 방향, y 축, 및 y 축과 사용 방향에 직교하는 z 축을 갖는 연마 용품으로서,
배킹;
배킹에 부착된 형상화된 연마 입자들을 포함하고,
형상화된 연마 입자들 중 약 5% 내지 약 100%는 독립적으로,
제1 측부 표면,
제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면,
제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단 표면,
약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각, 및
약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 2는 제1 사용 방향을 갖는 연마 용품으로서,
배킹에 부착된 연마 입자들을 포함하며, 동일한 시험 조건들 하에서, 연마 용품과 접촉하는 작업물로부터 제거되는 재료의 양은 연마 용품이 제1 사용 방향과 상이한 제2 방향으로 이동될 때 제거되는 작업물의 재료의 양보다 더 많은, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 3은 실시 형태 2의 연마 용품으로서, 15% 이상 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 제거되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 4는 실시 형태 2 또는 실시 형태 3의 연마 용품으로서, 50% 이상 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 제거되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 5는 실시 형태 2의 연마 용품으로서, 약 10% 내지 약 500% 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 제거되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 6은 실시 형태 1 또는 실시 형태 5의 연마 용품으로서, 약 30% 내지 약 70% 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 제거되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 7은 실시 형태 1 또는 실시 형태 5 및 실시 형태 6 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 약 40% 내지 약 60% 더 많은 재료가 제1 사용 방향으로 제거되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 8은 실시 형태 2 내지 실시 형태 7 중 어느 한 실시 형태에 따른 연마 용품으로서, 연마 입자들 중 약 5% 내지 약 100%는,
제1 측부 표면,
제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면,
제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단 표면,
약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각, 및
약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각을 독립적으로 포함하는 형상화된 연마 입자들인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 9는 실시 형태 2 내지 실시 형태 8 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연삭 절차 A 및 연삭 절차 B 중 적어도 하나에 따라 재료가 제거되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 10은 실시 형태 9의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 A에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 작업물의 초기 절삭량이 9 그램 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 11은 실시 형태 9 또는 실시 형태 10의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 A에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 작업물의 초기 절삭량이 11 그램 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 12는 실시 형태 9 내지 실시 형태 11 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 A에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 작업물의 초기 절삭량이 17.8 그램 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시예 13 은 실시 형태 9 내지 실시 형태 12 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 A에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 15회 사이클 후의 작업물의 총 절삭량이 65 그램 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시예 14 은 실시 형태 9 내지 실시 형태 13 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 A에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 15회 사이클 후의 작업물의 총 절삭량이 118.37 그램 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시예 15는 실시 형태 9 내지 실시 형태 14 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 A에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 15회 사이클 후의 작업물의 총 절삭량이 120 그램 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 16은 실시 형태 9의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 B에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 작업물의 초기 절삭량이 9 mm 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 17은 실시 형태 9 또는 실시 형태 16의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 B에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 작업물의 초기 절삭량이 11 mm 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 18은 실시 형태 9, 실시 형태 16 또는 실시 형태 17 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 B에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 작업물의 초기 절삭량이 18.47 mm 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시예 19는 실시 형태 9 또는 실시 형태 16 내지 실시 형태 19 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 B에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 25회 사이클 후의 작업물의 총 절삭량이 180 mm 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시예 20은 실시 형태 9 또는 실시 형태 16 내지 실시 형태 19 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 B에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 25회 사이클 후의 작업물의 총 절삭량이 187 mm 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시예 21은 실시 형태 9 또는 실시 형태 16 내지 실시 형태 20 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품이 연삭 절차 B에 따라 사용 방향으로 작동될 때의 25회 사이클 후의 작업물의 총 절삭량이 485.29 mm 이상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 22는 제1 사용 방향을 갖는 연마 용품으로서,
배킹에 부착된 연마 입자들을 포함하며, 동일한 시험 조건들 하에서, 연마 용품에 의해 연마되는 작업물의 평균 표면 조도는 연마 용품이 제1 사용 방향과 상이한 제2 사용 방향으로 이동될 때 연마되는 작업물의 평균 표면 조도보다 더 큰, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 23은 실시 형태 22의 연마 용품으로서, 평균 표면 조도는 제1 사용 방향에서 90% 이상 더 큰, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 24는 실시 형태 22 또는 실시 형태 23의 연마 용품으로서, 평균 표면 조도는 제1 사용 방향에서 105% 이상 더 큰, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 25는 실시 형태 22의 연마 용품으로서, 평균 표면 조도는 제1 사용 방향에서 약 10% 내지 약 500% 더 큰, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 26은 실시 형태 22 내지 실시 형태 25 중 어느 한 실시 형태에 따른 연마 용품으로서, 연마 입자들 중 약 5% 내지 약 100%는,
제1 측부 표면,
제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면,
제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단 표면,
약 10도 내지 약 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각, 및
약 10도 내지 약 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각을 독립적으로 포함하는 형상화된 연마 입자들인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 27은 실시 형태 9 내지 실시 형태 26 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 작업물은 연삭 절차 A 및 연삭 절차 B 중 적어도 하나에 따라 연마되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 28은 실시 형태 1 내지 실시 형태 27 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 약 25% 내지 약 100%가 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 선단 표면, 레이크각, 및 z-방향 회전각을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 29는 실시 형태 1 내지 실시 형태 28 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 약 50% 내지 약 100%가 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 선단 표면, 레이크각, 및 z-방향 회전각을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 30은 실시 형태 1 내지 실시 형태 29 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 배킹은 중합체 필름, 금속 포일, 직물, 편직물, 종이, 경화 섬유, 부직포, 폼, 스크린, 라미네이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 가요성 배킹인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 31은 실시 형태 1 내지 실시 형태 30 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자는 형상화된 세라믹 연마 입자인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 32는 실시 형태 1 내지 실시 형태 31 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들은 독립적으로 알파 알루미나, 졸-겔 유도된 알파 알루미나, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 33은 실시 형태 1 내지 실시 형태 32 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들은 독립적으로 용융 산화알루미늄, 열처리된 산화알루미늄, 세라믹 산화알루미늄, 소결된 산화알루미늄, 탄화규소 재료, 티타늄 이붕화물, 탄화붕소, 탄화텅스텐, 탄화티타늄, 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 가넷, 용융 알루미나-지르코니아, 산화세륨, 산화지르코늄, 산화티타늄 또는 이들의 조합을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 34는 실시 형태 1 내지 실시 형태 33 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면 및 제2 측부 표면은 다각형 형상을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 35는 실시 형태 34의 연마 용품으로서, 제1 측부 표면 및 제2 측부 표면의 다각형 형상은 독립적으로 정다각형 또는 불규칙 다각형인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 36은 실시 형태 33 또는 실시 형태 34의 연마 용품으로서, 제1 측부 표면 및 제2 측부 표면의 다각형 형상은 독립적으로 삼각형 형상 또는 사각형 형상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 37은 실시 형태 36의 연마 용품으로서, 다각형 형상은 사각형 형상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 38은 실시 형태 37의 연마 용품으로서, 사각형 형상은 사다리꼴, 정사각형, 또는 직사각형을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 39는 실시 형태 36의 연마 용품으로서, 다각형 형상은 삼각형 형상인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 40은 실시 형태 39의 연마 용품으로서, 삼각형 형상은 직각 삼각형, 부등변 삼각형, 이등변 삼각형, 예각 삼각형, 또는 둔각 삼각형을 포함하는 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 41은 실시 형태 39 또는 실시 형태 40의 연마 용품으로서, 삼각형 형상은 정삼각형이 없는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 42는 실시 형태 39 내지 실시 형태 41 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나는 삼각형 형상을 갖는 제3 측부 표면을 더 포함하고,
선단 표면은 삼각형 형상을 가지며,
형상화된 연마 입자는 사면체인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 43은 실시 형태 1 내지 실시 형태 42 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 절삭 팁에서의 후단 표면 또는 에지와 배킹 사이의 여유각이 약 90도 내지 약 180도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 44는 실시 형태 1 내지 실시 형태 43 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 절삭 팁에서의 후단 표면 또는 에지와 배킹 사이의 여유각이 약 120도 내지 약 140도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 45는 실시 형태 1 내지 실시 형태 44 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면 및 제2 측부 표면은 표면적, 최대 길이 치수, 및 최대 폭 치수 중 적어도 하나에 의거하여 실질적으로 동일한 크기인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 46은 실시 형태 1 내지 실시 형태 45 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면 및 제2 측부 표면은 표면적, 최대 길이 치수, 및 최대 폭 치수 중 적어도 하나에 의거하여 상이한 크기들인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 47은 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 및 선단 표면은 실질적으로 평탄한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 48은 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 및 선단 표면 중 적어도 하나는 실질적으로 평탄하지 않은, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 49는 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 및 선단 표면은 서로 실질적으로 평행한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 50은 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 및 선단 표면은 서로 실질적으로 평행하지 않은, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 51은 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 측부 표면, 제2 측부 표면, 및 선단 표면 중 적어도 하나는 오목 형상을 갖는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 52는, 실시 형태 46의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자에 대해,
제1 측부 표면은 오목 형상을 갖고 제2 측부 표면은 실질적으로 평탄하거나;
제1 측부 표면은 볼록 형상을 갖고 제2 측부 표면은 오목 형상을 갖거나; 또는
제1 측부 표면은 내향으로 형상화되고 제2 측부 표면은 내향으로 형상화되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 53은 실시 형태 1 내지 실시 형태 28 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자는 개구, 오목 표면, 볼록 표면, 홈, 리지, 파열된 표면, 낮은 원마도(roundness factor), 또는 날카로운 팁을 갖는 하나 이상의 코너 지점들을 포함하는 주연부(perimeter)를 포함하는 적어도 하나의 형상 특징부를 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 54는 실시 형태 1 내지 실시 형태 53 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자는 개구를 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 55는 실시 형태 1 내지 실시 형태 54 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 에지 및 제2 에지는 실질적으로 평행한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 56은 실시 형태 1 내지 실시 형태 55 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 에지 및 제2 에지는 테이퍼형인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 57은 실시 형태 1 내지 실시 형태 55 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제1 에지 및 제2 에지는 곡선형인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 58은 실시 형태 1 내지 실시 형태 55 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 제2 측부 표면과 선단 표면 사이의 드래프트각(α)이 약 95도 내지 약 130도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 59는 실시 형태 1 내지 실시 형태 58 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 절삭 팁이 y 방향과 실질적으로 정렬되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 60은 실시 형태 1 내지 실시 형태 59 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 레이크각은 약 80도 내지 약 100도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 61은 실시 형태 1 내지 실시 형태 60 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 레이크각은 약 85도 내지 약 95도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 62는 실시 형태 1 내지 실시 형태 61 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 z-방향 회전각은 약 80도 내지 약 100도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 63은 실시 형태 1 내지 실시 형태 62 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 z-방향 회전각은 약 85도 내지 약 95도 범위 내인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 64는 실시 형태 1 내지 실시 형태 63 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자에 대해,
제1 측부 표면 및 제2 측부 표면은 정삼각형 형상이 없는 삼각형 형상을 포함하고,
제1 에지 및 제2 에지는 실질적으로 평행하며,
레이크각은 약 80도 내지 약 110도의 범위이고,
z-방향 회전각은 약 80도 내지 약 110도의 범위이다.
실시 형태 65는 실시 형태 64의 연마 용품으로서, 삼각형 형상은 직각 삼각형인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 66은 실시 형태 1 내지 실시 형태 65 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 에지가 x-y 평면에서 배킹과 실질적으로 정렬되는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 67은 실시 형태 1 내지 실시 형태 66 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자는 자기장에 응답하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 68은 실시 형태 1 내지 실시 형태 67 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자는 자성 재료를 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 69는 실시 형태 68의 연마 용품으로서, 자성 재료가 형상화된 연마 입자의 표면을 적어도 부분적으로 코팅하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 70은 실시 형태 69의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자는 모놀리식 연마 입자인, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 71은 실시 형태 1 내지 실시 형태 70 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 약 50% 내지 약 100%의 레이크각은 실질적으로 동일한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 72는 실시 형태 1 내지 실시 형태 71 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 약 90% 내지 약 100%의 레이크각은 실질적으로 동일한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 73은 실시 형태 1 내지 실시 형태 72 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 약 50% 내지 약 100%의 z-방향 회전각은 실질적으로 동일한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 74는 실시 형태 1 내지 실시 형태 73 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들 중 약 90% 내지 약 100%의 z-방향 회전각은 실질적으로 동일한, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 75는 실시 형태 1 내지 실시 형태 74 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 파쇄된 연마 입자들을 더 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 76은 실시 형태 75의 연마 용품으로서, 파쇄된 연마 입자들 및 형상화된 연마 입자들은 상이한 재료를 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 77은 실시 형태 75 또는 실시 형태 76의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들은 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의, 형상화된 연마 입자들과 파쇄된 연마 입자들의 블렌드를 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 78은 실시 형태 1 내지 실시 형태 77 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품은 벨트, 디스크, 또는 시트를 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 79는 실시 형태 1 내지 실시 형태 78 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들을 배킹에 부착시키는 메이크 코트를 더 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 80은 실시 형태 79의 연마 용품으로서, 형상화된 연마 입자들을 메이크 코트에 부착시키는 사이즈 코트를 더 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 81은 실시 형태 79 또는 실시 형태 80의 연마 용품으로서, 메이크 코트 및 사이즈 코트 중 적어도 하나가 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아-포름알데하이드 수지, 아크릴레이트 수지, 아미노플라스트 수지, 멜라민 수지, 아크릴레이트 에폭시 수지, 우레탄 수지, 또는 이들의 혼합물들을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 82는 실시 형태 78 내지 실시 형태 81 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 메이크 코트 및 사이즈 코트 중 적어도 하나가 충전제, 연삭 보조제, 습윤제, 계면활성제, 염료, 안료, 커플링제, 부착 증진제, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 83은 실시 형태 82의 연마 용품으로서, 충전제는 탄산칼슘, 실리카, 활석, 점토, 메타규산칼슘, 백운석, 황산알루미늄, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 84는 실시 형태 1 내지 실시 형태 83 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품은 디스크를 포함하고, z-방향 회전각은 선단 표면을 원주방향으로 위치시키고, 형상화된 연마 입자들에 의해 생성된 패턴은 복수의 원들을 포함하는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 85는 실시 형태 1 내지 실시 형태 84 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품으로서, 연마 용품은 시트 또는 벨트를 포함하고, z-방향 회전각은 형상화된 연마 입자들에 의해 생성된 패턴이 복수의 평행선들을 포함하도록 실질적으로 평탄한 표면을 일정 각도로 위치시키는, 연마 용품을 제공한다.
실시 형태 86은 실시 형태 1 내지 실시 형태 85 중 어느 한 실시 형태의 연마 용품을 제조하는 방법으로서,
형상화된 연마 입자들을 배향시키는 단계; 및
형상화된 연마 입자들을 배킹에 부착시키는 단계
를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 87은 실시 형태 87의 방법으로서, 형상화된 연마 입자들을 배향시키는 단계는 z-방향 회전 배향을 갖는 적어도 하나의 성형된 연마 입자가 얻어지도록 형상화된 배킹의 공동 내에 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 두는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 88은 실시 형태 87의 방법으로서, 형상화된 연마 입자들을 배향시키는 단계는 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 스크린을 통해 통과시켜 z-방향 회전 배향을 갖는 적어도 하나의 형상화된 연마 입자가 얻어지게 하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 89는 실시 형태 88의 방법으로서, 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 배향시키는 단계는 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 전달 공구의 개별 공동 내에 배치하는 단계, 및 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 배킹과 접촉시켜 z-방향 회전 배향을 갖는 적어도 하나의 형상화된 연마 입자가 얻어지게 하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 90은 실시 형태 89의 방법으로서, 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 배향하는 단계는 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 자기장에 노출시키는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 91은 실시 형태 90의 방법으로서, 적어도 하나의 형상화된 연마 입자를 자기장 내에서 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 92는 실시 형태 87 내지 실시 형태 91 중 어느 하나의 방법으로서, 형상화된 연마 입자들을 배킹에 부착시키는 단계는 형상화된 연마 입자들을 배킹의 적어도 일부분 위에 배치된 메이크 코트와 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 93은 실시 형태 92의 방법으로서, 형상화된 연마 입자들을 배킹에 부착시키는 단계는 형상화된 연마 입자들의 적어도 일부분 및 메이크 코트와 배킹 중 적어도 하나 위에 사이즈 코트를 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 94는 실시 형태 1 내지 실시 형태 85 중 어느 한 실시 형태에 따른 또는 실시 형태 86 내지 실시 형태 93 중 어느 한 실시 형태의 방법에 따라 제조된 연마 용품을 사용하는 방법으로서,
형상화된 연마 입자들을 작업물과 접촉시키는 단계;
연마 용품 및 작업물 중 적어도 하나를 사용 방향으로 서로에 대해 이동시키는 단계; 및
작업물의 일부분을 제거하는 단계
를 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 95는 실시 형태 94의 방법으로서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 절삭 팁이 작업물과 접촉하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 96은 실시 형태 95의 방법으로서, 절삭 팁은 60 마이크로미터 이상의 곡률 반경을 갖는 날카로운 첨단부가 없는, 방법을 제공한다.
실시 형태 97은 실시 형태 94 내지 실시 형태 96 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물 내로의 절삭 깊이가 10 μm 이상인, 방법을 제공한다.
실시 형태 98은 실시 형태 94 내지 실시 형태 97 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물 내로의 절삭 깊이가 30 μm 이상인, 방법을 제공한다.
실시 형태 99는 실시 형태 94 내지 실시 형태 98 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 연마 용품의 절삭 속도가 100 m/분 이상인, 방법을 제공한다.
실시 형태 100은 실시 형태 94 내지 실시 형태 99 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 연마 용품의 절삭 속도가 300 m/분 이상인, 방법을 제공한다.
실시 형태 101은 실시 형태 94 내지 실시 형태 100 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물의 적어도 일부분이 연마 용품에 의해 부스러기로서 제거되는, 방법을 제공한다.
실시 형태 102는 실시 형태 101의 방법으로서, 하나의 연삭 사이클에서 생성되는 개별 부스러기들의 가장 긴 평균 치수가 1200 μm 밀리미터 이상인, 방법을 제공한다.
실시 형태 103은 실시 형태 101 또는 실시 형태 102의 방법으로서, 하나의 연삭 사이클에서 생성되는 개별 부스러기들의 가장 긴 평균 치수가 1772 μm 이상인, 방법을 제공한다.
실시 형태 104는 실시 형태 102 또는 실시 형태 103의 방법으로서, 부스러기는 저탄소강을 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 105는 실시 형태 94 내지 실시 형태 104 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 사용 방향은 제1 방향이고, 동일한 시험 조건들 하에서, 작업물로부터 제거되는 재료의 양은 제1 방향과 상이한 제2 방향에서보다 제1 방향에서 더 많은, 방법을 제공한다.
실시 형태 106은 실시 형태 94 내지 실시 형태 105 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 사용 방향은 제1 방향이고, 동일한 시험 조건들 하에서, 작업물로부터 동일한 양의 재료를 제거하는 데 필요한 힘의 양은 사용 방향이 제1 방향과 상이한 제2 방향일 때 동일한 송입 속도로 동일한 양의 재료를 제거하는 데 필요한 힘의 양보다 더 작은, 방법을 제공한다.
실시 형태 107은 실시 형태 106의 방법으로서, 작업물 송입 속도가 약 110 mm/s 내지 약 200 mm/s인, 방법을 제공한다.
실시 형태 108은 실시 형태 106 또는 실시 형태 107의 방법으로서, 작업물 송입 속도가 약 140 mm/s 내지 약 160 mm/s인, 방법을 제공한다.
실시 형태 109는 실시 형태 105의 방법으로서, 용품은 작업물을 마무리하기 위해 제2 방향으로 이동되는, 방법을 제공한다.
실시 형태 110은 실시 형태 98 내지 실시 형태 109 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 사용 방향이 선형 방향 또는 회전 방향인, 방법을 제공한다.
실시 형태 111은 실시 형태 110의 방법으로서, 사용 방향은 회전 방향이고, z-방향 회전각은 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 회전 방향에 접하는 선 사이에 있는, 방법을 제공한다.
실시 형태 112는 실시 형태 111의 방법으로서, 연마 용품이 벨트 또는 시트이고, 사용 방향은 y 축 및 z 축에 직교하는 x 축을 따르는, 방법을 제공한다.
실시 형태 113은 실시 형태 94 내지 실시 형태 112 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물은 강, 알루미늄, 이들의 합금들, 목재, 또는 이들의 혼합물들을 포함하는, 방법을 제공한다.
실시 형태 114는 실시 형태 94 내지 실시 형태 113 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 연마 용품에 인가된 힘에서 제거되는 작업물 재료의 양이 정삼각형들을 포함하는 형상화된 연마 입자들을 포함하는 대응하는 연마 용품보다 더 큰, 방법을 제공한다.
실시 형태 115는 실시 형태 94 내지 실시 형태 114 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물 재료의 산술 평균 조도 값이 연마 용품이 제1 사용 방향으로 이동될 때 약 1000 내지 약 2000 범위 내인, 방법을 제공한다.
실시 형태 116은 실시 형태 94 내지 실시 형태 115 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물 재료의 산술 평균 조도 값은 연마 용품이 제1 사용 방향으로 이동될 때 약 1000 내지 약 1100 범위 내인, 방법을 제공한다.
실시 형태 117은 실시 형태 94 내지 실시 형태 116 중 어느 한 실시 형태의 방법으로서, 작업물 재료의 산술 평균 조도 값은 연마 용품이 제2 사용 방향으로 이동될 때보다 연마 용품이 제1 사용 방향으로 이동될 때 더 큰, 방법을 제공한다.
사용된 용어 및 표현은 제한이 아닌 설명의 방식으로 사용되며, 이러한 용어 및 표현의 사용에 있어서 제시되고 설명된 특징들 또는 이의 일부의 임의의 등가물을 배제하려는 의도는 없고, 다양한 변형이 본 발명의 실시 형태의 범주 내에서 가능하다는 것이 인식된다. 따라서, 본 발명이 구체적인 실시 형태 및 선택적인 특징들에 의해 구체적으로 개시되었지만, 본 명세서에 개시된 개념의 변형 및 변화가 당업자에 의해 이루어질 수 있으며 이러한 변형 및 변화는 본 발명의 실시 형태의 범주 내에 속하는 것으로 간주된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (20)
- 삭제
- 삭제
- 사용 방향, y 축, 및 y 축과 사용 방향에 직교하는 z 축을 갖는 연마 용품으로서,
배킹;
배킹에 부착된 형상화된(shaped) 연마 입자들
을 포함하고,
형상화된 연마 입자들 중 5% 내지 100%는 독립적으로,
제1 측부 표면,
제1 측부 표면의 반대편의 제2 측부 표면,
제1 에지에서 제1 측부 표면에 연결되고 제2 에지에서 제2 측부 표면에 연결된 선단(leading) 표면,
10도 내지 110도 범위 내의, 배킹과 선단 표면 사이의 레이크각(rake angle), 및
10도 내지 170도 범위 내의, 제1 에지 및 제2 에지와 교차하는 선과 연마 용품의 사용 방향 사이의 z-방향 회전각
을 포함하는, 연마 용품. - 제3항에 있어서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 레이크각은 80도 내지 100도 범위 내인, 연마 용품.
- 제3항에 있어서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 z-방향 회전각은 80도 내지 100도 범위 내인, 연마 용품.
- 제3항에 있어서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 절삭 팁(tip)에서의 후단(trailing) 표면 또는 에지와 배킹 사이의 여유각(relief angle)이 90도 내지 180도 범위 내인, 연마 용품.
- 제3항에 있어서, 형상화된 연마 입자들 중 적어도 하나의 형상화된 연마 입자의 에지가 x-y 평면에서 배킹과 정렬되는, 연마 용품.
- 제3항에 있어서, 형상화된 연마 입자들 중 50% 내지 100%의 레이크각이 동일하거나, 또는 형상화된 연마 입자들 중 90% 내지 100%의 z-방향 회전각이 동일한, 연마 용품.
- 제3항에 따른 연마 용품을 사용하는 방법으로서,
형상화된 연마 입자들을 작업물과 접촉시키는 단계;
연마 용품 및 작업물 중 적어도 하나를 사용 방향으로 서로에 대해 이동시키는 단계; 및
작업물의 재료의 일부분을 제거하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서, 사용 방향은 제1 방향이고, 동일한 시험 조건들 하에서, 작업물로부터 제거되는 재료의 부분은 제1 방향과 상이한 제2 방향에서보다 제1 방향에서 더 많은, 방법.
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