图案化磨料基底和方法与流程

背景技术：

磨料制品用于许多日常应用和工业制造操作中。材料的移除通常用于将粗切削或粗形式转化成更精整和无毛刺的形式。磨料制品具有部分地由于所使用的磨料颗粒的磨损而导致的使用寿命。希望向使用者提供关于正在使用的磨料制品的信息。还期望性能更高的磨料制品，其具有改善的制造工艺以制备磨料制品。

附图说明

附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。

图1a至图1b是根据各种实施方案的具有平面三角形形状的成型磨料颗粒的示意图。

图2a至图2e是根据各种实施方案的具有四面体形状的成型磨料颗粒的示意图。

图3a和图3b是根据各种实施方案的带涂层磨料制品的截面图。

图4a至图4b是根据各种实施方案的粘结磨料制品的透视图和截面图。

图5至图8是示出根据各种实施方案的形成粘结磨料制品的各个阶段的透视图。

图9是示出根据各种实施方案的用于制造磨料制品的系统的示意图。

图10是根据各种实施方案的来自图13的系统的工具的截面。

图11是根据各种实施方案的示例性磨料制品的顶视图。

图12是根据各种实施方案的示例性磨料制品的另一个顶视图。

图13是根据各种实施方案的示例性磨料制品的另一个顶视图。

图14是根据各种实施方案的用于制造磨料制品的示例性方法的流程图。

图15a是根据各种实施方案的示例性磨料制品的侧视图。

图15b是根据各种实施方案的在磨损期后的来自图15a的示例性磨料制品的侧视图。

图16a是根据各种实施方案的具有至少两种多个孔的示例性模具的示意性顶视图。

图16b是根据各种实施方案的具有至少两种多个孔的示例性模具的示意性顶视图。

图17是根据各种实施方案的通过使用如图16a和图16b所示模具制成的示例性磨料制品的示意性顶视图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中部分说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于本发明所公开的主题。

在整个该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约x至y”具有与“约x至约y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约x、y或约z”具有与“约x、约y或约z”相同的含义。

在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一个”、“一种”或“该/所述”用于包括一个(种)或多于一个(种)。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。表述“a和b中的至少一者”具有与“a、b或者a和b”相同的含义。此外，应当理解，本文所用且未以其他方式定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。

在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行x的受权利要求保护的行为和进行y的受权利要求保护的行为可在单一操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。

如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。

如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。

如本文所用，“成型磨料颗粒”意指具有预定或非无规形状的磨料颗粒。制备成型磨料颗粒诸如成型陶瓷磨料颗粒的一种工艺包括在具有预定形状的模具中使前体陶瓷磨料颗粒成型以制备陶瓷成型磨料颗粒。在模具中形成的陶瓷成型磨料颗粒是在成型陶瓷磨料颗粒种类中的一个种类。制备其他种类的成型陶瓷磨料颗粒的其他工艺包括通过具有预定形状的孔口挤出前体陶瓷磨料颗粒，通过具有预定形状的印刷丝网中的开口印模前体陶瓷磨料颗粒，或者将前体陶瓷磨料颗粒压印成预定形状或图案。在其他示例中，可将成型陶瓷磨料颗粒从片材切割成单独的颗粒。合适的切割方法的示例包括机械切割、激光切割或水射流切割。成型陶瓷磨料颗粒的非限制性示例包括成型磨料颗粒，诸如三角板或细长的陶瓷杆/长丝。成型陶瓷磨料颗粒是大体均匀的或基本上一致的，并且保持其烧结形状而无需使用将较小磨料颗粒粘结成附聚结构的粘结剂诸如有机或无机粘结剂，但不包括通过生产无规尺寸和形状的磨料颗粒的压碎或粉碎工艺获得的磨料颗粒。在许多实施方案中，成型陶瓷磨料颗粒包括烧结的α氧化铝的均匀结构或基本上由烧结的α氧化铝组成。

图1a和图1b示出了作为符合截棱锥的等边三角形的成型磨料颗粒100的示例。如图1a和图1b所示，成型磨料颗粒100包括截短的规则三棱锥，其由三角形基部102、三角形顶部104以及连接三角形基部102(示出为等边三角形，但不等边、钝角、等腰和直角三角形也是可能的)和三角形顶部104的多个倾斜侧面106a、106b、106c界定。倾斜角108a是由侧面106a与三角形基部102相交所形成的二面角。类似地，倾斜角108b和108c(均未示出)对应于由侧面106b和106c分别与三角形基部102相交所形成的二面角。就成形磨料颗粒100而言，所有这些倾斜角具有相等的值。在一些实施方案中，侧边缘110a、110b和110c具有在约0.5μm至约80μm、约10μm至约60μm范围内、或者小于、等于或大于约0.5μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或约80μm的平均曲率半径。

在图1a和图1b中示出的实施方案中，侧面106a、侧面106b、侧面106c具有相等的尺寸，并与三角形基部102形成约82度(与82度的倾斜角相对应)的二面角。然而，应当理解，也可使用其他二面角(包括90度)。例如，基部和侧面中的每者之间的二面角可独立地为在45度至90度(例如，70度至90度或在75至85度)的范围内。连接侧面106、基部102和顶部104的边缘可具有任何合适的长度。例如，边缘的长度可在约0.5μm至约2000μm、约150μm至约200μm的范围内，或者小于、等于或大于约0.5μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1600μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或约2000μm。

图2a至图2e是成形为四面体磨料颗粒的成型磨料颗粒200的透视图。如图2a至图2e所示，成型磨料颗粒200成形为规则的四面体。如图2a所示，成型磨料颗粒200a具有由终止于四个顶点(240a、242a、244a和246a)的六个边缘(230a、232a、234a、236a、238a和239a)接合的四个面(220a、222a、224a和226a)。面中的每个在边缘处与所述面中的其他三个接触。尽管图2a中描绘的是规则的四面体(例如具有六条等边和四个面)，但将认识到，其他形状也是允许的。例如，四面体磨料颗粒200可成形为不规则的四面体(例如，具有不同长度的边缘)。

现在参见图2b，成型磨料颗粒200b具有由终止于四个顶点(240b、242b、244b和246b)的六个边缘(230b、232b、234b、236b、238b和239b)接合的四个面(220b、222b、224b和226b)。面中的每个是凹面的，并且在相应的公共边缘处与所述面中的其他三个接触。尽管图2b中描绘的是具有四面体对称性(例如，四条三次对称旋转轴线以及六个对称反射平面)的颗粒，但将认识到，其他形状也是允许的。例如，成型磨料颗粒200b可具有一个、两个、或三个凹面，其余面为平面。

现在参见图2c，成型磨料颗粒200c具有由终止于四个顶点(240c、242c、244c和246c)的六个边缘(230c、232c、234c、236c、238c和239c)接合的四个面(220c、222c、224c和226c)。所述面中的每个是凸面的，并且在相应的公共边缘处与所述面中的另外三个接触。尽管图2c中描绘的是具有四面体对称性的颗粒，但将认识到，其他形状也是允许的。例如，成型磨料颗粒200c可具有一个、两个、或三个凸面，其余面为平面或凹面。

现在参见图2d，成型磨料颗粒200d具有由终止于四个顶点(240d、242d、244d和246d)的六个边缘(230d、232d、234d、236d、238d和239d)接合的四个面(220d、222d、224d和226d)。尽管图2d中描绘的是具有四面体对称性的颗粒，但将认识到，其他形状也是允许的。例如，成型磨料颗粒200d可具有一个、两个、或三个凸面，其余面为平面。

可以存在与图2a至2d中描绘的偏差。此类成型磨料颗粒200的示例示于图2e中，其示出了成型磨料颗粒200e，其具有由终止于四个顶点(240e、242e、244e和246e)的六个边缘(230e、232e、234e、236e、238e和239e)接合的四个面(220e、222e、224e和226e)。面中的每个在相应公共边缘处与所述面中的另外三个接触。面、边缘和顶点中的每个具有不规则形状。

在成型磨料颗粒200a至200e的任一个中，边缘可具有相同的长度或不同的长度。边缘中的任一个的长度可为任何合适的长度。作为示例，边缘的长度可在约0.5μm至约2000μm、约150μm至约200μm的范围内，或者小于、等于或大于约0.5μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1600μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或约2000μm。成型磨料颗粒200a至200e可以是相同大小或不同大小。

成型磨料颗粒100或200中的任一个成型磨料颗粒可包括任何数量的形状特征。形状特征可有助于改善成型磨料颗粒100或200中的任一个成型磨料颗粒的切割性能。合适的形状特征的示例包括开口、凹表面、凸表面、凹槽、脊、断裂表面、低圆度系数或包括一个或多个具有尖锐顶端的拐角点的周边。单个成型磨料颗粒可包括这些特征中的任一者或多者。

除了已经描述的材料之外，可将至少一种磁性材料包含在成型磨料颗粒100或200内或涂覆到该成型磨料颗粒上。磁性材料的示例包括铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(fernico)、科瓦铁镍钴合金(kovar)、铁镍钴合金i(fernicoi)或铁镍钴合金ii(fernicoii)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金的铁、硅和铝(按重量计约85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，cu2mnsn)；锰铋化物(也称为铋化锰(bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、铕氧化物、以及钕、铁和硼的合金(例如，nd2fe14b)、以及钐和钴的合金(例如，smco5)；mnsb；mnofe2o3；y3fe5o12；cro2；mnas；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量％至12重量％的铝、15重量％至26重量％的镍、5重量％至24重量％的钴、高达6重量％的铜、至多1重量％的钛的合金，其中总计达100重量％的材料的余量为铁。在一些其它实施方案中，使用气相沉积技术诸如例如物理气相沉积(pvd)，包括磁控溅射，可在磨料颗粒100上沉积可磁化涂层。

包含这些可磁化材料可允许成型磨料颗粒100或200对磁场有响应。成型磨料颗粒100或200中的任一成型磨料颗粒可包含相同的材料或包含不同的材料。

成型磨料颗粒100或200可以以许多合适的方式形成，例如，成型磨料颗粒100或200可根据多操作工艺制备。该方法可以使用任何材料或前体分散体材料进行。简而言之，对于其中成型磨料颗粒100或200是单片陶瓷颗粒的实施方案，该方法可包括以下操作：制备可被转变为对应物的有晶种或无晶种的前体分散体(例如，可转变为α氧化铝的勃姆石溶胶-凝胶)；用前体分散体填充具有成型磨料颗粒100的所需外形的一个或多个模具腔；干燥前体分散体以形成成形磨料颗粒前体；从模具腔中移除成型磨料颗粒100前体；煅烧成型磨料颗粒100前体以形成经煅烧的成型磨料颗粒100或200前体；然后烧结经煅烧的成型磨料颗粒100或200前体以形成成型磨料颗粒100或200。现在，将在含α-氧化铝的成型磨料颗粒100或200的上下文中对该方法进行更详细地描述。在其它实施方案中，模具腔可填充有三聚氰胺以形成三聚氰胺成形磨料颗粒。

该方法可包括提供能够转化为陶瓷的有晶种或无晶种的前体分散体的操作。在对前体加晶种的示例中，前体可引入晶种铁氧化物(例如，feo)。前体分散体可包含作为挥发性组分的液体。在一个示例中，该挥发性组分是水。分散体可包含足量的液体，以使分散体的粘度足够低，从而能够填充模具腔并且复制模具表面，但是液体的量不能太多，因为会导致随后将液体从模具腔中移除的成本过高。在一个示例中，前体分散体包含2重量％至90重量％的能够转化为陶瓷的颗粒诸如一水合氧化铝(勃姆石)颗粒，以及至少10重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的挥发性组分诸如水。反之，在一些实施方案中，前体分散体包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固体。

合适的前体分散体的示例包括氧化锆溶胶、氧化钒溶胶、氧化铈溶胶、氧化铝溶胶以及它们的组合。合适的氧化铝分散体包括例如勃姆石分散体以及其它氧化铝水合物分散体。勃姆石可通过已知的技术来制备或者可商购获得。市售勃姆石的示例包括均购自沙索尔北美有限公司(sasolnorthamerica,inc.)的商品名为“disperal”和“dispal”的产品，或购自basf公司的商品名为“hiq-40”的产品。这些一水合氧化铝是相对纯的；即，它们除了一水合物外只包含相对较少的(如果有的话)其它水合物相，并且具有高表面积。

所得成型磨料颗粒100或200的物理特性通常可取决于前体分散体中所用材料的类型。如本文所用，“凝胶”是分散在液体中的固体的三维网络。

前体分散体可包含改性添加剂或改性添加剂的前体。改性添加剂可用于增强磨料颗粒的某些所需特性，或者提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂的前体可呈可溶性盐的形式，诸如水溶性盐。它们可包括含金属的化合物，并且可以是镁、锌、铁、硅、钴、镍、锆、铪、铬、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝、铒、钛的氧化物的前体，以及它们的混合物。可存在于前体分散体中的这些添加剂的具体浓度可以变化。

引入改性添加剂或改性添加剂前体可导致前体分散体胶凝。也可以通过以下方式使前体分散体胶凝：在一定时期内进行加热，从而通过蒸发来减少分散体中的液体含量。前体分散体还可包含成核剂。适用于本公开的成核剂可以包括α氧化铝、α氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒，或者使所述转化成核的任何其它物质。如果使用成核剂的话，则其量应当足够多，以对α-氧化铝进行转化。

可将胶溶剂添加到前体分散体中以制备更稳定的水溶胶或胶态前体分散体。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，诸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可使用多质子酸，但是它们可能使前体分散体快速胶凝，从而使得难以对其进行处理或难以引入附加组分。某些商业来源的勃姆石包含有助于形成稳定前体分散体的酸滴度(例如，所吸收的甲酸或硝酸)。

前体分散体可通过任何合适的手段形成；例如，就溶胶-凝胶氧化铝前体而言，其可通过将氧化铝一水合物与含有胶溶剂的水简单地混合，或者通过形成添加有胶溶剂的氧化铝一水合物浆液而形成。

可添加消泡剂或其它合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的倾向。如果需要，可添加其它化学品，诸如润湿剂、醇类、或联接剂。

进一步操作可包括提供模具，该模具具有至少一个模具腔，或形成于模具的至少一个主表面中的多个腔。在一些示例中，模具被形成为生产工具，其可以是例如带状物、片、连续纤维网、轮转凹辊等涂布辊、安装在涂布辊上的套筒、或者模头。在一个示例中，生产工具可包含聚合物材料。合适的聚合物材料的示例包括热塑性塑料，诸如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或它们的组合，或热固性材料。在一个示例中，整个模具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个示例中，在干燥前体分散体时与前体分散体接触的模具的表面(诸如多个腔的表面)包含聚合物材料或热塑性材料，并且该模具的其它部分可以由其它材料制成。以举例的方式，可将合适的聚合物涂层施加到金属模具以改变其表面张力特性。

聚合物型或热塑性生产工具可以由金属母模工具复制而成。母模工具可具有生产工具所需的反向图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。在一个示例中，母模工具由金属(例如镍)制成，并且经过金刚石车削。在一个示例中，母模工具至少部分地使用立体光照型技术形成。可将聚合物片状材料连同母模工具一起加热，使得通过将二者压制在一起而在聚合物材料上压印出母模工具图案。也可将聚合物或热塑性材料挤出或浇铸到母模工具上，并且然后对其进行压制。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。如果利用热塑性生产工具，则应当注意不要产生过多热量，这些热量可使热塑性生产工具变形，从而限制其寿命。

从模具的顶部表面或底部表面中的开口均可进入腔中。在一些示例中，腔可延伸过模具的整个厚度。另选地，腔可仅延伸至模具的厚度的一部分。在一个示例中，顶部表面基本上平行于模具的底部表面，其中腔具有基本上均匀的深度。模具的至少一个侧面，即在其中形成腔的那一侧面可以在去除挥发性组分的步骤中保持暴露于周围大气环境。

腔具有特定的三维形状，以制备成型磨料颗粒100。深度尺寸等于从顶部表面到底部表面上最低点的垂直距离。给定腔的深度可为均匀的，或者可沿其长度和/或宽度而发生变化。给定模具的腔可具有相同的形状或不同的形状。

另外的操作涉及使用前体分散体填充模具中的腔(例如，通过常规技术进行填充)。在一些示例中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模剂以有助于从模具移除颗粒。脱模剂的示例包括油类(诸如花生油或矿物油、鱼油)、有机硅、聚四氟乙烯、硬脂酸锌和石墨。一般来讲，将在液体诸如水或醇中的脱模剂诸如花生油施加到与前体分散体接触的生产模具的表面，使得当需要脱模时，每单位面积模具上存在约0.1mg/in²(0.6mg/cm²)至约3.0mg/in²(20mg/cm²)，或约0.1mg/in²(0.6mg/cm²)至约5.0mg/in²(30mg/cm²)的脱模剂。在一些实施方案中，模具的顶部表面涂覆有前体分散体。前体分散体可以被抽吸到该顶部表面上。

在另外的操作中，可以使用刮刀或平整棒将前体分散体完全压入模具的腔中。可将未进入腔中的前体分散体的其余部分从模具的顶部表面移除，并将其回收利用。在一些示例中，前体分散体的一小部分可以保留在顶部表面上，并且在其它示例中，顶部表面基本上不含分散体。刮刀或平整棒施加的压力可小于100psi(0.6mpa)、或小于50psi(0.3mpa)、或甚至小于10psi(60kpa)。在一些示例中，前体分散体的暴露表面基本上不会延伸超过顶部表面。

在期望使用腔的暴露表面形成成形陶瓷磨料颗粒的平面的那些示例中，可能需要使腔装填过满(例如，使用微喷嘴阵列)，并且使前体分散体缓慢地干燥。

另外的操作涉及去除挥发性组分，以干燥分散体。挥发性组分可以通过快速蒸发速率去除。在一些示例中，通过蒸发去除挥发性组分在高于挥发性组分的沸点的温度下进行。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，温度应低于该塑料的熔点。在一个示例中，就含约40％至50％固体的水分散体以及聚丙烯模具而言，干燥温度可为约90℃至约165℃，或约105℃至约150℃，或约105℃至约120℃。更高的温度可导致改善的生产速度，但是也可导致聚丙烯模具的降解，从而限制其作为模具的使用寿命。

在干燥期间，前体分散体收缩，从而通常导致从腔壁回缩。例如，如果腔具有平面的壁，那么所得成形磨料颗粒100往往可具有至少三个凹形主侧面。目前发现，通过使腔壁成凹形(由此，腔容积增加)，可获得具有至少三个基本上平面的主侧面的成型磨料颗粒100。凹陷程度一般取决于前体分散体的固含量。

另外的操作涉及从模具腔中移除所得的成型磨料颗粒100前体。可通过使用下列方法从腔中移除成型磨料颗粒100或200前体：在模具上单独使用重力、振动、超声振动、真空或加压空气方法或者使用这些方法的组合从模具腔中移除颗粒。

成型磨料颗粒100或200前体可在模具外进一步干燥。如果在模具中将前体分散体干燥至所需程度，则该附加干燥步骤不是必要的。然而，在一些情况下，采用该附加干燥步骤来使前体分散体在模具中的停留时间最小化可能是经济的。成型磨料颗粒100或200前体将在50℃至160℃、或120℃至150℃的温度下干燥10分钟至480分钟、或120分钟至400分钟。

另外的操作涉及煅烧成型磨料颗粒100或200前体。在锻烧期间，基本上所有挥发性物质都被去除，并且存在于前体分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常，将成型磨料颗粒100或200前体加热到400℃至800℃的温度，并且将其保持在该温度范围内，直至去除游离水和90重量％以上的任何结合的挥发性物质为止。在任选步骤中，可能期望通过浸渍方法引入改性添加剂。水溶性盐可通过将其注入到经煅烧的成型磨料颗粒100前体的孔中来引入。然后再次预烧成型磨料颗粒100前体。

另外的操作可涉及使经煅烧的成型磨料颗粒100或200前体进行烧结，以形成颗粒100或200。然而，在前体包含稀土金属的一些示例中，烧结可能并非必要。在烧结之前，经煅烧的成型磨料颗粒100或200前体并未完全致密化，因此缺乏用作成型磨料颗粒100或200所需的硬度。通过使经煅烧的成型磨料颗粒100或200前体加热到1000℃至1650℃的温度来进行烧结。为实现这种转化程度，经煅烧的成型磨料颗粒100或200前体在烧结温度下可暴露的时间长度取决于多种因素，但可为五秒至48小时。

在另一个实施方案中，烧结步骤的持续时间在一分钟至90分钟的范围内。烧结之后，成形磨料颗粒14可具有10gpa(吉帕斯卡)、16gpa、18gpa、20gpa或更大的维氏硬度。

可以使用附加操作来修改所述方法，该操作例如将材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，并且对前体分散体进行离心以去除淤渣和/或废物。此外，如果需要，则可以通过组合这些方法步骤中的两个或更多个来修改该方法。

图3a是带涂层磨料制品300的截面图。带涂层磨料制品300包括限定沿x-y方向的表面的背衬302。背衬302具有施加在背衬302的第一表面上的第一粘结剂层(下文称为底胶层304)。多个成型磨料颗粒200a附接到或部分地嵌入底胶层304。虽然示出了成型磨料颗粒200a，但本文所述的任何其他成型磨料颗粒均可包括在带涂层磨料制品300中。任选的第二粘结剂层(下文称为复胶层306)分散在成型磨料颗粒200a上。如图所示，成型磨料颗粒200a的大部分具有在基本上相同的方向上取向的三个顶点(240、242和244)中的至少一个顶点。因此，成型磨料颗粒200a根据非随机分布取向，但在其他实施方案中，成型磨料颗粒200a中的任一个可在背衬302上无规取向。在一些实施方案中，颗粒取向的控制可增加磨料制品的切割。

背衬302可以是柔性的或刚性的。用于形成柔性背衬的合适材料的示例包括聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸材、硫化纤维、短纤维、连续纤维、非织造布、泡沫、筛网、层压物、以及它们的组合。背衬302可成形为允许带涂层磨料制品300呈片、盘状物、带状物、垫、或卷的形式。在一些实施方案中，背衬302可为足够柔性的以允许带涂层磨料制品300成形为环，以制备可在合适的磨削设备上运行的磨带。

底胶层304使成型磨料颗粒200a固定到背衬302上，并且复胶层306可有助于加固成型磨料颗粒200a。底胶层304和/或复胶层306可包括树脂粘合剂。树脂粘合剂可包括选自以下的一种或多种树脂：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、干性油以及它们的混合物。

图3b示出了带涂层磨料制品300b的示例，该带涂层磨料制品包括成型磨料颗粒100而非成型磨料颗粒200。如图所示，通过施加了复胶层306的底胶层304将成型磨料颗粒100附接到背衬302，以进一步将成型磨料颗粒100附接或粘附到背衬302。如图3b所示，大部分成型磨料颗粒100倾斜或倾向于一侧。这导致大部分成型磨料颗粒100相对于背衬302具有小于90度的取向角β。

图4a和图4b示出了粘结磨料制品400的示例。具体地，图4a为粘结磨料制品400的透视图，并且图4b为沿图4a的线a-a截取的粘结磨料制品400的剖视图。图4a和图4b示出了许多相同的特征并且同时进行讨论。如图所示，粘结磨料制品400为中心下凹磨削轮。在其他示例中，粘结磨料制品可为切断轮、切割轮、切割磨削轮、中心下凹切割轮、卷盘磨削轮、安装点、工具磨削轮、辊式磨削轮、热压磨削轮、面磨削轮、导轨磨削轮、磨削锥、磨削塞、杯磨削轮、齿轮磨削轮、无心磨削轮、圆柱磨削轮、内径磨削轮、外径磨削轮和双盘磨削轮。轮的尺寸可为任何合适的尺寸，例如直径可在2cm至约2000cm、约500cm至约1000cm的范围内，或者小于、等于或大于约2cm、50cm、100cm、200cm、300cm、400cm、500cm、600cm、700cm、800cm、900cm、1000cm、1100cm、1200cm、1300cm、1400cm、1500cm、1600cm、1700cm、1800cm、1900cm或约2000cm。

粘结磨料制品400包括第一主表面402和第二主表面404。第一主表面和第二主表面具有基本上圆形的轮廓。中心孔416在第一主表面402与第二主表面404之间延伸，并且可用于例如附接到动力驱动工具。在其他磨料制品的示例中，中心孔416可被设计成仅部分地在第一主表面402与第二主表面404之间延伸。粘结磨料制品400可由多个不同的部件形成。

尽管示出了成型磨料颗粒100，但粘结磨料制品400的其他实施方案可包括成型磨料颗粒200a至200e。存在于粘结磨料制品400中的颗粒保留在粘结剂中。如本文所述，粘结剂可为有机树脂、玻璃化粘结剂或金属粘结剂。在一些示例中，粘结剂可包括分布在其中的磨料颗粒。合适的有机粘结剂是可固化(例如，聚合和/或交联)以形成可用的有机粘结剂的那些粘结剂。这些粘结剂包含例如一种或多种酚醛树脂(包含酚醛清漆和/或甲阶酚醛树酯)、一种或多种环氧树脂、一种或多种脲醛粘结剂、一种或多种聚酯树脂、一种或多种聚酰亚胺树脂、一种或多种橡胶、一种或多种聚苯并咪唑树脂、一种或多种紫胶、一种或多种丙烯酸单体和/或低聚物，以及它们的组合物。(一种或多种)有机粘结剂前体可以与附加组分结合，诸如例如固化剂、硬化剂、催化剂、引发剂、着色剂、抗静电剂、助磨剂和润滑剂。

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

酚醛树脂是公知的，并且可容易地从商业来源获得。可商购获得的线型树脂的示例包括durez1364，其为一种两步粉末化的酚醛树脂(以商品名varcum(例如，29302)由美国德克萨斯州艾迪生的杜雷兹公司(durezcorporation,addison,tex.)出售)，或者以商品名duriteresinad-5534(由美国肯塔基州路易斯维尔的瀚森有限公司(hexion,inc.,louisville,ky)出售)。可用于实施本公开的可商购获得的甲阶酚醛树脂的示例包括以商品名varcum(例如，29217、29306、29318、29338、29353)由杜雷兹公司(durezcorporation)销售的那些；以商品名aerofene(如，aerofene295)由美国佛罗里达州巴托的阿施兰德化学公司(ashlandchemicalco.,bartow,fla.)出售的那些；以及以商品名“phenolite”(例如，phenolitetd-2207)由韩国首尔的江南化学有限公司(kangnamchemicalcompanyltd.,seoul,southkorea)出售的那些。

对于玻璃化粘结材料，表现出非晶态结构并且较硬的玻璃化粘结材料在本领域中为人们所熟知。在一些情况下，玻璃化粘结材料包含结晶相。用于形成玻璃化粘结材料的金属氧化物的示例包括：二氧化硅、硅酸盐、氧化铝、苏打、氧化钙、氧化钾、二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化锂、氧化镁、氧化硼、硅酸铝、硼硅玻璃、硅酸铝锂和它们的组合物等。玻璃化粘结材料可以用包含10％至100％的玻璃料的组合物制成，但更通常地，组合物包含20％至80％的玻璃料或30％至70％的玻璃料。玻璃化粘结材料的其余部分可为非玻璃料材料。另选地，玻璃质粘结剂可来源于自不含有玻璃料的组合物。玻璃化粘结材料典型地在约700℃到约1500℃的温度范围内成熟，通常在约800℃到约1300℃的温度范围内，有时在约900℃到约1200℃的温度范围内，或者甚至在约950℃到约1100℃的温度范围内。粘结材料成熟的实际温度取决于例如特定的粘结材料化学性质。优选的玻璃化粘结材料可包括包含二氧化硅、氧化铝(优选地，至少10重量％的氧化铝)和氧化硼(优选地，至少10重量％的氧化硼)的那些材料。在大多数情况下，玻璃化粘结材料还包含碱金属氧化物(如，na2o和k2o)(在一些情况下，至少10重量％的碱金属氧化物)。

成型磨料颗粒100可布置成多个层。例如，如图4a和图4b所示，粘结磨料制品400包括第一层成型磨料颗粒412和第二层成型磨料颗粒414。第一层成型磨料颗粒412和第二层成型磨料颗粒414通过位于其间的粘结剂彼此间隔开。尽管示出了两层，但粘结磨料制品400可包括成型磨料颗粒100的附加层。例如，粘结磨料制品400可包括与第一层三角形磨料颗粒412或第二层三角形磨料颗粒414中的至少一者相邻的第三层成型磨料颗粒100。层412和414中的任一个可包括粉碎磨料颗粒、陶瓷粉碎磨料颗粒或陶瓷成型磨料颗粒。

尽管成型磨料颗粒100可无规分布，但也可根据预定图案分布成型磨料颗粒100。例如，图4a示出了其中第一层412的相邻成型磨料颗粒100在从中心孔416延伸到粘结磨料制品400的周边的行中彼此直接对准的图案。相邻的成型磨料颗粒100也以同心圆直接对准。另选地，相邻的成型磨料颗粒100可相对于彼此交错。成型磨料颗粒100的附加的预定图案也在本公开的范围内。例如，成型磨料颗粒100可布置成形成文字或图像的图案。成型磨料颗粒100也可布置成当粘结磨料制品400以预定速度旋转时形成图像的图案。除了成型磨料颗粒100布置成预定图案之外或作为其替代，诸如填料颗粒的其他颗粒也可布置成相对于磨料颗粒所述的预定图案。

磨料制品300或400还可包括常规(例如，压碎的)磨料颗粒。可用的磨料颗粒的示例包括基于熔融氧化铝的材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可包括一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)和经热处理的氧化铝、碳化硅、共熔融的氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒以及它们的混合物。

常规磨料颗粒可例如具有在约10μm至约2000μm、约20μm至约1300μm、约50μm至约1000μm的范围内，小于、等于或大于约10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或2000μm的直径。例如，常规的磨料颗粒可具有磨料行业指定的标称等级。此类磨料行业认可的等级标准包括被称为美国国家标准协会(ansi)标准、欧洲磨料产品制造商联合会(fepa)标准和日本工业标准(hs)的那些。示例性ansi等级名称(例如，指定的标称等级)包括：ansi12(1842μm)、ansi16(1320μm)、ansi20(905μm)、ansi24(728μm)、ansi36(530μm)、ansi40(420μm)、ansi50(351μm)、ansi60(264μm)、ansi80(195μm)、ansi100(141μm)、ansi120(116μm)、ansi150(93μm)、ansi180(78μm)、ansi220(66μm)、ansi240(53μm)、ansi280(44μm)、ansi320(46μm)、ansi360(30μm)、ansi400(24μm)和ansi600(16μm)。示例性fepa等级名称包括p12(1746μm)、p16(1320μm)、p20(984μm)、p24(728μm)、p30(630μm)、p36(530μm)、p40(420μm)、p50(326μm)、p60(264μm)、p80(195μm)、p100(156μm)、p120(127μm)、p120(127μm)、p150(97μm)、p180(78μm)、p220(66μm)、p240(60μm)、p280(53μm)、p320(46μm)、p360(41μm)、p400(36μm)、p500(30μm)、p600(26μm)和p800(22μm)。每种等级的近似平均粒度列在每种等级名称后的括号中。

成型磨料颗粒100或200或压碎的磨料颗粒可包含任何合适的材料或材料的混合物。例如，成型磨料颗粒100可包含选自α-氧化铝、熔融氧化铝、热处理氧化铝、陶瓷氧化铝、烧结氧化铝、碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒、氧化铈、氧化锆、氧化钛以及它们的组合物的材料。在一些实施方案中，成型磨料颗粒100或200和压碎的磨料颗粒可包含相同的材料。在另外的实施方案中，成型磨料颗粒100或200和压碎的磨料颗粒可包含不同的材料。

填料颗粒也可包含在磨料制品200或300中。可用填料的示例包括金属碳酸盐(诸如碳酸钙、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如滑石、粘土、蒙脱石、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(诸如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、蛭石、糖、木粉、水合铝化合物、炭黑、金属氧化物(诸如氧化钙、氧化铝、氧化锡、二氧化钛)、金属亚硫酸盐(诸如亚硫酸钙)、热塑性颗粒(诸如聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚(氯乙烯)、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙缩醛聚合物、聚氨酯、尼龙颗粒)以及热固性颗粒(诸如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫颗粒等)。该填料还可为盐，诸如卤化物盐。卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁。金属填料的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它杂类填料包括硫、有机硫化合物、石墨、硬脂酸锂和金属硫化物。在一些实施方案中，单个成型磨料颗粒100或单个压碎的磨料颗粒可至少部分地涂覆有无定形、陶瓷或有机涂层。涂层的合适组分的示例包括硅烷、玻璃、氧化铁、氧化铝或它们的组合。诸如这些的涂层可有助于可加工性以及颗粒与粘结剂树脂的粘结。

磨料制品400可根据任何合适的方法形成。一种方法包括将第一多个成型磨料颗粒100保持在设备500的多个孔502的第一部分内。设备500可定位在模具内，并且第一多个成型磨料颗粒100在模具中释放。然后沉积粘结剂材料以形成成型磨料颗粒100和粘结剂材料的混合物。然后可加热模具以形成磨料制品。

在一些实施方案中，磨料制品包括至少两种多个磨料颗粒。每种多个磨料颗粒的形状、大小、组成、颜色、硬度或任何其他特性可不同于另一种多个磨料颗粒。至少一种多个颗粒可以预定图案对准，以在最终磨料制品中形成一个或多个符号。该磨料制品可根据任何合适的方法制造。在一个实施方案中，模具中包括多于一种多个孔。每种多个孔可在任何特性(诸如但不限于形状、大小或尺寸)上不同于另一种多个孔。第一多个磨料颗粒可定位在模具中的第一多个孔中，第二多个磨料颗粒可定位在第二多个孔中，并且对于任何附加的多个磨料颗粒也同样如此。例如，如图16a和图16b所示，模具1900包括两种多个孔，即第一多个孔1901和第二多个孔1902。模具1900具有顶部表面和与顶部表面相对的底部表面。第一多个孔1901具有开口，所述开口从模具的顶部表面穿过模具1900的底部表面，使得孔1901可延伸模具1900的整个厚度。第二多个孔1902为仅在模具1900的顶部表面上具有开口的腔。第一多个磨料颗粒可定位成从模具的底部表面填充第一多个孔1901。当第一多个孔1901被第一多个磨料颗粒占据时，第二多个磨料颗粒可定位成从模具1900的顶部表面填充第二多个孔1902。该方法还可包括将不在相应腔中的磨料颗粒从模具1900移除。该方法还可包括将磨料颗粒沉积到至少一种粘结材料中。该示例性方法可形成如图17所示的磨料制品。其他方法也可用于制备磨料制品，例如，根据美国专利申请62/781037、62/781103和62/825938中的公开内容的方法。

多个孔502的第一部分可在设备500的孔502的总量的约5％至约100％的范围内，或为约30％至约60％，或者小于、等于、或大于约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％或约95％。在多个孔502的第一部分小于100％的示例中，第二多个成型磨料颗粒100可保持在设备的多个孔的第二部分内。多个孔502的第二部分可在设备的孔的总量的约5％至约99％的范围内，或为约30％至约60％，或者小于、等于、或大于约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％或约95％。

图6是示出第一多个成型磨料颗粒100正在与设备第一主表面接触的设备的透视图。可通过将颗粒100倾倒在设备上或通过将设备浸没在磨料颗粒中来使成型磨料颗粒100与设备第一主表面接触。

在设备的大部分(例如，约95％)孔502填充有磨料颗粒100之后，真空生成系统被接合。这导致外壳内部的压力降低。图6是示出真空接合后保持在设备的孔中的成型磨料颗粒100。另选地，颗粒100可通过激活外壳内的磁体来保持。

图7是示出定位在模具700内的设备500的透视图。一旦适当地定位在模具700内，磨料颗粒100就被释放。磨料颗粒100的释放可通过增加外壳内的压力或使磁体脱离来实现。在压力增加或磁体脱离时，大部分磨料颗粒100被释放到模具700中。颗粒可基本上同时释放或在范围达约10秒的时间段内释放。图8是示出释放后模具中的磨料颗粒100的透视图。在释放时，磨料颗粒100与预先设置在模具700中的任何粘结剂材料接触。如果模具700中不存在粘结剂材料，则可在磨料颗粒100或200沉积在模具700中之后添加粘结剂材料。磨料颗粒和粘结剂形成混合物。混合物可任选地被压制。

因为设备500中的至少大部分孔502被布置成预定图案，所以至少大部分磨料颗粒100以预定图案沉积在模具700中。因此，为了形成磨料颗粒100的预定图案，不需要将颗粒附接到加强层(诸如稀松布)或将颗粒布置在结合到磨料制品中的支架结构中。可通过重新装载设备并且在模具中在先前沉积的磨料颗粒层的顶部上沉积磨料颗粒的附加层来形成磨料颗粒的附加层。

在磨料颗粒100的期望量的层沉积在模具700中之后，通过在例如约70℃至约200℃范围内的温度下加热来固化混合物。将混合物加热足够的时间以固化可固化酚醛树脂。例如，合适的时间可在约2小时至约40小时的范围内。固化也可逐步进行；例如，可将轮加热到约70℃至约95℃范围内的第一温度，持续约2小时至约40小时的时间。然后可在约100℃至约125℃范围内的第二温度下加热混合物，持续约2小时至约40小时的时间。然后可在约140℃至约200℃范围内的第三温度下加热混合物，持续约2小时至约10小时的时间。混合物可在空气的存在下固化。另选地，为了帮助保持任何颜色，在氧气浓度相对较低的氮气下，可将轮在较高的温度(例如，大于140℃)下固化。

如图3a和图3b所示，多个成型磨料颗粒100或200中的每一者可具有围绕z轴线的指定z方向旋转取向，该z轴线穿过成型磨料颗粒100或200并与背衬302成90度角穿过背衬302。成型磨料颗粒100或200以表面特征结构(诸如围绕z轴线旋转到指定角位置中的基本上平的表面颗粒100或200)来取向。磨料制品300a或300b中指定的z方向旋转取向比在形成磨料制品300a或300b时因成型磨料颗粒100或200的静电涂覆或滴涂而通过表面特征结构的随机z方向旋转取向将发生的更频繁地发生。因此，通过控制显著大量的成型磨料颗粒的100或200的z方向旋转取向，带涂层磨料制品300a或300b的切削速率、光洁度或二者可与使用静电涂覆方法制造的那些不同。在各种实施方案中，至少50％、51％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％的成型磨料颗粒100或200可具有指定的z方向旋转取向，该取向不随机发生并且对于所有对准的颗粒来说可以是大体相同的。在其他实施方案中，约50％的成型磨料颗粒100或200可沿第一方向对准，并且约50％的成型磨料颗粒100或200可沿第二方向对准。在一个实施例中，第一方向与第二方向基本正交。

成形磨料颗粒的特定z方向旋转取向可通过采用精密开孔的丝网来实现，该丝网将成型磨料颗粒100或200定位于特定z方向旋转取向中，使得成型磨料颗粒100或200可仅以几个特定的取向(诸如少于或等于4、3、2或1个取向)而装配到精密开孔的丝网中。例如，仅比包含矩形板的成型磨料颗粒100或200的横截面略大的矩形开口将使成型磨料颗粒100或200取向为两种可能的180度对立的z方向旋转取向中的一者。精密开孔的丝网可设计为使得成型磨料颗粒100或200在定位于丝网的孔中的同时可围绕其z轴线(当成形磨料颗粒定位于孔中时，垂直于丝网的表面)旋转小于或等于约30度、20度、10度、5度、2度或1度的角度。

具有多个选择以在z方向上取向成型磨料颗粒100和200以形成图案的孔的精密开孔丝网可在具有匹配的孔图案的第二精密开孔丝网上具有保持构件如粘合胶带、用来固持颗粒于第一精密丝网中的静电场或机械锁如具有匹配的孔图案的两个精密开孔丝网以相反的方向扭曲以夹紧颗粒100和200于孔内。第一精密孔丝网填充有成型磨料颗粒100和200，并且保持构件用来将成型磨料颗粒100在孔中保持就位。在一个实施方案中，与第一精密孔丝网以层叠方式对准的第二精密孔丝网的表面上的粘合胶带使成型磨料颗粒100停留在粘着于胶带表面的第一精密丝网的孔中，该胶带暴露在第二精密孔丝网的孔中。

在定位于孔中之后，将具有底胶层304的带涂层背衬302定位成平行于包含成型磨料颗粒100或200的第一精密孔丝网表面，其中底胶层304面向孔中的成型磨料颗粒100或200。其后，使带涂层背衬302和第一精密孔丝网接触以将成型磨料颗粒100或200粘附到底胶层。释放保持构件，例如移除具有胶带覆盖表面的第二精密孔丝网、解开两个精密孔丝网或是消除静电场。然后移除第一精密孔丝网，从而在带涂层磨料制品300上留下具有指定的z方向旋转取向的成型磨料颗粒100或200以进行进一步的常规加工如施加复胶层及固化底胶层和复胶层。

形成其中成型磨料颗粒100或200具有指定z方向旋转角的磨料制品300的另一种工具和方法是使用图9和图10所示的系统。在图9和图10中，根据本公开的带涂层磨料制品系统1300包括可移除地设置在生产工具1350的腔1402内的成型磨料颗粒1302，该生产工具具有第一幅材路径1304，该第一幅材路径引导生产工具1350穿过系统1300，使得其缠绕成型磨料颗粒传送辊1308的外周的一部分。系统1300可包括例如惰辊1310和底胶层递送系统1312。这些部件退绕背衬1314，经由底胶层递送系统1312将底胶层树脂1316递送至底胶层施用装置，并将底胶层树脂施加到背衬1314的第一主表面1318上。然后，由惰辊1310定位带树脂涂层的背衬1314以将成型磨料颗粒1302施加到涂覆有底胶层树脂1316的第一主表面1318上。带树脂涂层的背衬1314的第二幅材路径1306穿过系统1300，使得树脂层面向生产工具1350的分配表面1404(图10)定位，该生产工具定位在带树脂涂层的背衬1314和成型磨料颗粒传送辊1308的外周之间。合适的退绕装置、底胶层递送系统、底胶层树脂、涂布机和背衬是本领域的技术人员已知的。底胶层递送系统1312可以是包含底胶层树脂的简单的盘子或容器，也可以是具有储罐和递送管件的泵送系统，用于将底胶层树脂1316转移至所需的位置。背衬1314可为布料、纸材、膜、非织造布、稀松布或其他幅材基底。底胶层施用装置1312可以是例如涂布机、辊涂机、喷涂系统、模具涂布机或杆涂布机。另选地，预涂覆的带涂层背衬可由惰辊1310定位，以将成型磨料颗粒1302施加到第一主表面。

如图10所示，生产工具1350包括多个腔1402，该多个腔与预期容纳于其中的成型磨料颗粒1302具有互补的形状。成型磨料颗粒喂料机1320向生产工具1350供应至少一些成型磨料颗粒1302。成型磨料颗粒喂料器1320可以供应过量的成型磨料颗粒1302，使得生产工具的沿纵向的每单位长度上存在的成型磨料颗粒1302多于腔1402中存在的磨料颗粒。供应过量的成型磨料颗粒1302有助于确保生产工具1350内的期望量的腔1402最终填充有成型磨料颗粒1302。由于成型磨料颗粒1302的支撑区域和间距通常针对特定的磨削应用被设计到生产工具1350中，因此期望不产生过多未填充的腔1402。成型磨料颗粒喂料器1320可以与生产工具1350具有相同的宽度，并且可在生产工具1350的整个宽度上供应成型磨料颗粒1302。成型磨料颗粒喂料机1320可为例如振动喂料机、料斗、斜槽、筒仓、滴式涂布机或螺旋喂料机。

任选地，在成型磨料颗粒喂料机1320后设置有填充辅助系统1330，以使成型磨料颗粒1302围绕生产工具1350的表面移动并帮助成型磨料颗粒1302取向或滑入腔1402中。填充辅助系统1330可为例如刮粉刀、毛毡擦拭器、具有多根刷毛的刷子、振动系统、鼓风机或气刀、真空箱或它们的组合。填充辅助系统1330使成型磨料颗粒1302在分配表面1404(图9中的生产工具1350的顶部或上表面)上移动、平移、吸取或搅拌，以将更多的成型磨料颗粒1302置于腔1402中。在没有填充辅助系统1330的情况下，通常掉到分配表面1404上的成型磨料颗粒1302的至少一些将直接落入腔1402中并且无需进一步移动，但是其他成型磨料颗粒需要一些附加的移动才可进入腔1402中。任选地，填充辅助系统1330可以在与纵向交叉的方向上侧向摆动，或以其他方式进行相对运动，诸如使用合适的驱动力相对于生产工具1350的表面呈圆形或椭圆形运动，以帮助使成型磨料颗粒1302完全填充生产工具1350中的每个腔1402。如果包括刷子作为填充辅助系统1330的部件，则刷毛可以覆盖分配表面1404的区段，在分配表面1404的宽度的全部或几乎全部上沿纵向覆盖2英寸至60英寸(5.0cm至153cm)的长度，并且轻轻驻留在分配表面1404上或该分配表面正上方，并且具有适度的灵活性。真空箱1332(如果包括在填充辅助系统1330中)可与具有完全延伸穿过生产工具1350的腔1402的生产工具1350结合。真空箱可位于成型磨料颗粒喂料机1320附近，并且可位于成型磨料颗粒喂料机1320之前或之后，或覆盖设备的成型磨料颗粒填充和过量移除区段中的一对惰辊1310之间的幅材跨段的任何部分。另选地，生产工具1350可以由承板或板支撑或推动，以作为真空箱1332的替代或补充帮助生产工具在设备的该区段保持平坦。如图9所示，可以在系统1330中包括一个或多个部件以移除过量成型磨料颗粒1302，在一些实施方案中，可以在系统1330中包括仅一个部件。

在离开系统1300的成型磨料颗粒填充和过量移除区段之后，生产工具1350中的成型磨料颗粒1302朝向带树脂涂层的背衬1314行进。提供成型磨料颗粒传送辊1308，并且生产工具1350可缠绕辊的周长的至少一部分。在一些实施方案中，生产工具1350缠绕成型磨料颗粒传送辊1308的外周长的介于30度至180度之间、或介于90度至180度之间。在一些实施方案中，分配表面1404的速度和带树脂涂层的背衬1314的树脂层的速度彼此速度匹配，例如在±10％、±5％或±1％内。

可采用各种方法将成型磨料颗粒1302从生产工具1350的腔1402传送到带树脂涂层的背衬1314。一种方法包括压力辅助方法，其中生产工具1350中的每个腔1402具有两个开口端或者背部表面或整个生产工具1350是适当多孔的，并且成型磨料颗粒传送辊1308具有多个孔和内部加压空气源。利用压力辅助，生产工具1350无需被反转，但是仍可被反转。成型磨料颗粒传送辊1308还可具有活动的内部隔离壁，使得可将加压空气供应到辊的特定弧片段或周长，以将成型磨料颗粒1302吹出腔并且吹到在特定位置处的带树脂涂层的背衬1314上。在一些实施方案中，成型磨料颗粒传送辊1308还可设置有内部真空源而没有对应的加压区域，或者在成型磨料颗粒传送辊1308旋转时通常在加压区域之前与加压区域相结合。真空源或区域可具有活动的隔离壁，以将其引导至成型磨料颗粒传送辊1308的特定区域或弧片段。在使成型磨料颗粒1302经受成型磨料颗粒传送辊1308的加压区域之前，在生产工具1350缠绕成型磨料颗粒传送辊1308时，真空可将成型磨料颗粒1302牢牢吸进腔1402中。该真空区域可与例如成型磨料颗粒移除构件一起使用以从分配表面1404移除过量成型磨料颗粒1302，或者可用于仅确保成型磨料颗粒1302在沿着成型磨料颗粒传送辊1308的外周到达特定位置之前不离开腔1402。

在与成型磨料颗粒传送辊1308分离后，生产工具1350在惰辊1310(必要时)的辅助下沿着第一幅材路径1304反向朝向设备的成型磨料颗粒填充和过量移除区段行进。可提供任选的生产工具清洁器以移除被卡住而驻留在腔1402中的成型磨料颗粒和/或移除被传送至分配表面1404的底胶层树脂。生产工具清洁器的选择可取决于生产工具的构型，并且可单独使用或组合使用附加的鼓风、溶剂或水喷雾、溶剂或水浴、超声变幅杆或惰辊，并且生产工具缠绕其以使用推动辅助将成型磨料颗粒1302推出腔1402。然后，生产工具1350或带状物推进到成型磨料颗粒填充和过量移除区段以便填充有新的成型磨料颗粒1302。

可使用各种惰辊1310来引导带成型磨料颗粒涂层的背衬1314沿着第二幅材路径1306进入烘箱中以固化底胶层树脂，该带成型磨料颗粒涂层的背衬在第一主表面上具有预定可重现的非随机图案的成型磨料颗粒1302，该成型磨料颗粒由成型磨料颗粒传送辊1308施加并由底胶层树脂保持到第一主表面上。任选地，可提供第二成型磨料颗粒涂布机以在进入烘箱之前，将附加磨料颗粒诸如另一种类型的磨料颗粒或稀释剂置于底胶层树脂上。第二磨料颗粒涂布机可为滴式涂布机、喷涂机或静电涂布机，如本领域的技术人员所已知。然后，带有成型磨料颗粒1302的固化背衬可沿着第二幅材路径1306进入任选的悬挂式烘箱中，然后进行进一步加工，诸如添加复胶层、固化复胶层及本领域的技术人员已知的制备带涂层磨料制品的其他加工步骤。

虽然系统1300被示出为包括生产工具1350作为带状物，但在一些另选的实施方案中，系统1300可以在真空牵引辊1308上包括生产工具1350。例如，真空牵引辊1308可包括多个腔1402，成型磨料颗粒1302直接进料到该腔。可以用真空将成型磨料颗粒1302选择性地保持就位，真空可以脱离以释放背衬1314上的成型磨料颗粒1302。关于系统1300和合适的另选方案的另外细节可见于授予明尼苏达州圣保罗的3m公司(3mcompany,st.paulmn)的us2016/0311081，该专利的内容据此以引用方式并入。

虽然使用成型磨料颗粒作为示例，但上述系统1300也可用于准确放置非成型颗粒。由于生产工具1350的构型，颗粒的放置被非常具体地控制，并且尽管颗粒本身不具有任何预定形状，但颗粒的放置可用于形成第一级、第二级和更高级的图案。在一个示例中，也可使用成型颗粒和非成型颗粒的共混物。在所选择的示例中，使用上述方法和设备精确放置非成型颗粒可用于形成指示如下所述的产品信息的一个或多个符号。产品信息的示例包括但不限于品牌、颗粒等级、磨料制品的磨损状况、安全信息等。

除了放置成型或非成型颗粒之外，在一个示例中，还可使用来自受控位置的颗粒的缺失来形成一个或多个符号。在所选择的示例中，使用上述方法和设备精确控制颗粒的缺失可用于形成指示如下所述的产品信息的一个或多个符号。实现颗粒的受控缺失的一种构型可包括形成工具，诸如其中所选择的腔1402被移除以在最终产品中形成一个或多个符号的工具1350。产品信息的示例包括但不限于品牌、颗粒等级、磨料制品的磨损状况、安全信息等。

在一个示例中，可使用多于一种不同方式(成型颗粒、非成型颗粒、颗粒缺失)的任何组合来形成一个或多个符号。

图11示出了磨料制品1500的一个示例。磨料制品1500以顶视图示出，并且包括背衬基底1502和多个成型磨料颗粒1504。成型磨料颗粒1504的示例如上所述，并且可包括但不限于三角形周边颗粒、四面体颗粒等。由于成型磨料颗粒1504的预定成型性质，故可构造成型磨料颗粒1504在背衬基底1502上的有序定位。

在图11的示例中，多个成型磨料颗粒1504围绕z轴线侧向地且旋转地定位成在背衬基底上形成一个或多个符号1520。该图中示出了所选择的坐标轴1510，以限定多个成型磨料颗粒1504的定位。多个成型磨料颗粒1504的侧向放置通过在背衬基底1502的平面内的平移来限定。例如，可沿x轴线方向1512和/或y轴线方向1514平移多个成型磨料颗粒1504。此外，如旋转箭头1516所示，多个成型磨料颗粒1504可围绕垂直于背衬基底1502延伸的z轴线旋转。

多个成型磨料颗粒1504的有意定位可用于在背衬基底1504上形成一个或多个符号1520。在图11的示例中，形成字母数字符号以示出“3”和“m”。尽管示出了字母数字符号，但本发明并不限于此。也可以用多个成型磨料颗粒1504形成其他符号，诸如几何形状、图像、线条、箭头等。在一个示例中，字母数字符号可被布置为形成字词、句子、段落等。字母数字符号的一个示例性布置包括序列号。字母数字符号的一个示例性布置包括制造信息，诸如日期和/或工厂。

与颗粒以完全无规方式粘附到图案化粘合剂的图案化粘合剂相比，使用本公开所述的方法形成的符号是使用每个单独颗粒的具体位置更精确地形成的。在使用成型磨料颗粒的示例中，颗粒本身的特定取向也提供期望符号的视觉信息。这产生比用图案化粘合剂和无规布置的颗粒产生的符号更可辨别的且视觉上令人愉悦的符号。

使用如所描述的成型磨料颗粒1504的布置，多个可能的优点是可能的。品牌可使用所形成的符号来指示。可指示产品类型标识符，诸如盘状物大小或带状物宽度、或驱动机兼容性。可指示磨料等级标识符，诸如磨料颗粒大小和/或磨料颗粒的硬度。安全信息可包括例如但不限于最大rpm或其他安全符号等。

图12示出了磨料制品1600的附加示例。类似于图11，磨料制品1600以顶视图示出，并且包括背衬基底1602和多个成型磨料颗粒1604。类似于图11，该图中示出了所选择的坐标轴1610，以限定多个成型磨料颗粒1604的定位。坐标轴1610包括x轴线方向1612、y轴线方向1614和垂直于背衬基底1602延伸、用于旋转(如旋转箭头1616所示)的z轴线。

图13示出了磨料制品1650的附加示例。类似于图11，磨料制品1650以顶视图示出，并且包括背衬基底1652和由多个成型磨料颗粒形成的一个或多个符号1654。在图13的示例中，背衬基底1652是矩形而不是圆形的。在图13的示例中，符号指示“36+”。

如图12所示，在一个示例中，多个符号1620基本上覆盖背衬基底1602的表面。在其他示例中，诸如图11所示，一个或多个符号可仅为研磨表面的一小部分。

可在背衬基底上采用一个或多个符号的磨料制品的示例包括但不限于磨盘、磨带和任何其他研磨表面。示例包括基本上刚性的磨料基底，诸如所选择类型的盘状物，以及柔性磨料基底，诸如带状物。

图14示出了形成包括成型磨料颗粒的磨料制品的示例性方法。在操作1702中，将多个成型磨料颗粒对准成图案。在一个示例中，图案包括颗粒，所述颗粒围绕z轴线侧向地且旋转地定位成在背衬基底上形成一个或多个符号。在操作1704中，图案被转移到包含粘合剂的层的背衬基底，并且在操作1706中，粘合剂被固化。

图15a和图15b示出了可使用图14所述的方法形成的附加图案。在图15a中，示出了磨料制品1800。磨料制品1800包括使用粘合剂1804而联接到背衬基底1802的多个成型磨料颗粒1810。除了多个成型磨料颗粒1810之外，还示出了多个磨损指示颗粒1820。多个磨损指示颗粒1820的高度1822小于多个磨料颗粒1810的高度1812。在所示的示例中，当磨料制品是新的时，多个磨损指示颗粒1820被隐藏层1806隐藏而不被看到。

在使用中，多个成型磨料颗粒1810将开始磨损。随着时间的推移，多个成型磨料颗粒1810将磨损到期望更换磨料制品1800的程度。图15b示出了处于磨损状况1850的来自图15a的磨料制品1800。在图15b中，一旦多个成型磨料颗粒1810充分磨损，磨损指示颗粒1820就从隐藏层1806下方暴露。

在一个示例中，磨损指示颗粒1820可通过与成型磨料颗粒1810不同的特性来识别。不同的特性可包括不同的颜色、不同的图案、不同的颗粒形状、不同的颗粒取向等。一旦磨损指示颗粒1820从隐藏层1806暴露，就可在视觉上识别不同的特性。在一个示例中，磨损指示颗粒1820被布置成指示磨损的符号。在一个示例中，磨损指示颗粒1820包括成型磨损指示颗粒1820，所述成型磨损指示颗粒可围绕z轴线侧向地且旋转地布置以形成指示磨损的一个或多个符号。指示磨损的一个或多个符号可包括字母数字符号。指示磨损的一个或多个符号可包括字词、短语、句子等。指示磨损的一个或多个符号可包括形状、线条、图片等。

在一个示例中，可使用与上文示例中所述的成型磨料颗粒类似的工具来放置磨损指示颗粒1820。在一个示例中，磨损指示颗粒1820中的一些或全部可放置在更精确放置的成型磨料颗粒之间。在一个示例中，磨损指示颗粒1820是无规成型的，并且无规放置在低于成型磨料颗粒的高度的平均高度处。

在一个示例中，磨损指示颗粒1820为具有与成型磨料颗粒1810类似的硬度和研磨特性的磨料颗粒。在一个示例中，磨损指示颗粒1820的研磨性小于成型磨料颗粒1810的研磨性，例如磨损指示颗粒具有比成型磨料颗粒1810更低的硬度和研磨特性。研磨性更小的磨损指示颗粒1820的示例可包括相对柔软的颗粒，诸如聚合物颗粒。磨损指示颗粒1820的其他示例可包括二氧化钛颗粒。

可在背衬基底上采用一个或多个磨损指示颗粒的磨料制品的示例包括但不限于磨盘、磨带和任何其他研磨表面。示例包括基本上刚性的磨料基底，诸如所选择类型的盘状物，以及柔性磨料基底，诸如带状物。

实施例

通过参考以举例说明的方式提供的以下实施例，可更好地理解本公开的各种实施方案。本公开不限于本文给出的实施例。

实施例1包括一种磨料制品，该磨料制品包括背衬基底；多个成型磨料颗粒，所述多个成型磨料颗粒定位成在所述背衬基底上形成一个或多个符号；以及粘合剂，所述粘合剂将所述多个成型磨料颗粒联接到所述背衬基底。

实施例1b包括根据实施例1所述的磨料制品，其中所述多个成型磨料颗粒围绕z轴线侧向地且旋转地定位成在所述背衬基底上形成所述一个或多个符号。

实施例2包括根据实施例1至1b中任一个所述的磨料制品，其中所述一个或多个符号包括一个或多个字母数字式字符。

实施例3包括根据实施例1至2中任一个所述的磨料制品，其中所述一个或多个符号包括一个或多个字词。

实施例4包括根据实施例1至3中任一个所述的磨料制品，其中所述一个或多个符号包括产品类型标识符。

实施例5包括根据实施例1至4中任一个所述的磨料制品，其中所述一个或多个符号包括磨料等级标识符。

实施例6包括根据实施例1至5中任一个所述的磨料制品，其中所述一个或多个符号包括品牌标识符。

实施例7包括根据实施例1至6中任一个所述的磨料制品，其中所述背衬基底为带状物。

实施例8包括根据实施例1至7中任一个所述的磨料制品，其中所述背衬基底为盘状物。

实施例9包括根据实施例1至8中任一个所述的磨料制品，其中所述多个成型磨料颗粒中的至少一个成型磨料颗粒包括相距厚度t的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面包括具有三角形周边的第一面并且所述第二侧面包括具有三角形周边的第二面，其中所述厚度t等于或小于所述颗粒的最短侧相关尺寸的长度。

实施例10包括根据实施例1至9中任一个所述的磨料制品，其中所述多个成型磨料颗粒中的至少一个成型磨料颗粒呈四面体并且包括由终止于四个顶端的六条边接合的四个面，所述四个面中的每一个面与所述四个面中的三个面接触。

实施例11包括一种磨料制品，该磨料制品包括背衬基底以及处于所述背衬基底上的多个颗粒。所述多个颗粒包括多个成型磨料颗粒和多个磨损指示颗粒，所述多个磨损指示颗粒的高度小于所述多个磨料颗粒的高度，其中所述多个磨损指示颗粒在露出时被构造成向使用者传达产品寿命的结束。该磨料制品包括将所述多个成型磨料颗粒联接到所述背衬基底的粘合剂。

实施例12包括根据实施例11所述的磨料制品，其中所述多个磨损指示颗粒为成型颗粒，所述成型颗粒围绕z轴线侧向地且旋转地定位成在所述背衬基底上形成一个或多个符号以传达产品寿命的结束。

实施例13包括根据实施例11至12中任一个所述的磨料制品，其中所述多个磨损指示颗粒与所述多个成型磨料颗粒不同地着色以传达产品寿命的结束。

实施例14包括根据实施例11至13中任一个所述的磨料制品，其中所述多个磨损指示颗粒为磨料颗粒。

实施例15包括根据实施例11至14中任一个所述的磨料制品，其中所述多个磨损指示颗粒的研磨性小于所述多个成型磨料颗粒的研磨性。

实施例16包括一种形成磨料制品的方法，该方法包括将多个成型磨料颗粒对准成图案，其中所述图案包括颗粒，所述颗粒围绕z轴线侧向地且旋转地定位成在所述背衬基底上形成一个或多个符号；将所述图案转移到包含粘合剂的层的背衬基底；以及使所述粘合剂固化。

实施例17包括根据实施例16所述的方法，其中将多个成型磨料颗粒对准成图案包括将所述多个成型磨料颗粒收集到布置在工具表面上的凹坑中。

实施例18包括根据实施例16至17中任一个所述的方法，该方法还包括在将所述图案转移到所述背衬基底之前，使用真空源将所述多个成型磨料颗粒保持在所述凹坑中。

尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。