專利名稱：制備成形磨粒的輔助傳送絲網(wǎng)印刷方法和所得成形磨粒的制作方法
制備成形磨粒的輔助傳送絲網(wǎng)印刷方法和所得成形磨粒本專利申請要求提交于2009年12月22日的美國臨時申請No. 61/289，188和提交于2010年6月30日的美國專利申請No. 12/827，274的優(yōu)先權，這兩份專利申請的名稱均為“Transfer Assisted Screen Printing Method of Making Shaped Abrasive Particlesand the Resulting Shaped Abrasive Particles”(制備成形磨粒的輔助傳送絲網(wǎng)印刷方法和所得成形磨粒)，其公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。
背景技術：
磨粒和由磨粒制造的磨料制品可用于在產(chǎn)品制造過程中研磨、整理或磨削多種材料和表面。因此，一直存在對磨粒和/或磨料制品的成本、性能或壽命進行改善的需求。
在授予Berg的美國專利No. 5, 201, 916、授予Rowenhorst的美國專利No. 5，366，523 (Re 35，570)以及授予Berg的美國專利No. 5，984，988中公開了三角形成形磨粒和使用三角形成形磨粒的磨料制品。在一個實施例中，磨粒的形狀包括等邊三角形。三角形成形磨粒可用于制造具有增大的切削速率的磨料制品。

發(fā)明內(nèi)容
成形磨粒通?？删哂袃?yōu)于隨機粉碎的磨粒的性能。通過控制磨粒的形狀，可以控制磨料制品的所得性能。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使用絲網(wǎng)印刷技術由a-氧化鋁前體的分散體制備成形磨粒，使得分散體從印刷絲網(wǎng)中的開口輔助傳送，從而提高了過程生產(chǎn)率。另夕卜，由于可以從絲網(wǎng)開口中移除這些較厚的磨粒，因此可制備厚得多的成形磨粒。輔助傳送可包括在絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和絲網(wǎng)印刷成形物的與容納表面接觸的第二側(cè)面之間施加差壓。在一個實施例中，加壓的傳送輥可將正壓施加到第一側(cè)面，以從具有連續(xù)印刷帶形式的印刷絲網(wǎng)釋放絲網(wǎng)印刷成形物。在另一個實施例中，容納表面可包括透氣的容納表面，并且可定位真空箱或真空輥，以當從印刷絲網(wǎng)中的孔移除絲網(wǎng)印刷成形物時，向絲網(wǎng)印刷成形物的第二側(cè)面提供小于大氣壓的壓力?；蛘?，可向絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面施加正壓，同時向第二側(cè)面施加低于大氣壓的壓力。簡而言之，在一個實施例中，該方法包括通過絲網(wǎng)印刷工藝制備成形磨粒，該工藝包括將分散體通過印刷絲網(wǎng)施加到容納表面，該印刷絲網(wǎng)具有對應于成形磨粒所需形狀的多個孔。優(yōu)選的方法包括將a-氧化鋁前體的分散體施加到容納表面上所支承的開孔印刷絲網(wǎng)的一個表面；填充印刷絲網(wǎng)中的孔；從容納表面移除印刷絲網(wǎng)，同時在絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和接觸容納表面的絲網(wǎng)印刷成形物的第二側(cè)面之間施加差壓；至少部分地干燥分散體，以形成前體成形磨粒；以及將前體成形磨粒燒制到最終燒結(jié)硬度，從而形成包 含a-氧化鋁的成形磨粒。令人吃驚的是，本發(fā)明人確定，具有在形成過程之后依靠其自重蠕動或流動的粘度較低的溶膠凝膠分散體提供了這樣的成形磨粒，該成形磨粒相比使用粘度較高的分散體用相同方法制備的成形磨粒具有改善的磨削性能。因此，尺寸完全穩(wěn)定的溶膠凝膠分散體在一些實施例中不是優(yōu)選的，并且意外發(fā)現(xiàn)，第二側(cè)面比第一側(cè)面更大和側(cè)壁一直坍落的成形磨粒具有更好的磨削性能。所得成形磨粒從較大的第二側(cè)面(干燥期間接觸容納表面的一側(cè))到較小的第一側(cè)面(不受支承的空氣側(cè))漸縮，盡管用來制備成形磨粒的孔不漸縮(側(cè)壁大約90度)。據(jù)信，漸縮在干燥過程中發(fā)生，或作為另外一種選擇或結(jié)合地，是作為在移除粘度較低的溶膠凝膠的絲網(wǎng)印刷成形物時施加差壓的結(jié)果而發(fā)生。在干燥過程期間變得基本上干燥之前，粘度較低的溶膠凝膠可以依靠其自重蠕動或流動，其方式類似于小甜餅生面團在烘箱中從初始的圓球形變?yōu)樽罱K的圓盤形那樣。因此，干燥過程產(chǎn)生邊緣較薄的成形磨粒，該邊緣在成形磨粒的側(cè)壁和第二側(cè)面之間具有銳角。據(jù)信，該較薄邊緣提高了磨削性倉泛。因此，在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種用于通過絲網(wǎng)印刷工藝制備成形陶瓷制品的方法，該方法包括將陶瓷前體的分散體通過包括多個孔的印刷絲網(wǎng)施加到容納表面；從容納表面移除印刷絲網(wǎng)，，同時，在絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和絲網(wǎng)印刷成形物的與容納表面接觸的第二側(cè)面之間施加差壓；至少部分地干燥保留在容納表面上的絲網(wǎng)印刷成形 物；以及燒制絲網(wǎng)印刷成形物，以形成燒結(jié)的成形陶瓷制品。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及一種制備包含a-氧化鋁的成形磨粒的方法，該方法包括在容納表面上將勃姆石氧化鋁溶膠凝膠采用絲網(wǎng)印刷而成形，以形成多個絲網(wǎng)印刷成形物；從印刷絲網(wǎng)移除絲網(wǎng)印刷成形物，同時，在絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和接觸容納表面的絲網(wǎng)印刷成形物的第二側(cè)面之間施加差壓；至少部分地干燥絲網(wǎng)印刷成形物；以及在足以將氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)閍-相的溫度下燒制絲網(wǎng)印刷成形物。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及一種制備包含a-氧化鋁的成形磨粒的方法，該方法包括在透氣的容納表面上將勃姆石氧化鋁溶膠凝膠采用絲網(wǎng)印刷而成形，透氣的容納表面與真空箱或真空輥相鄰，同時用溶膠凝膠填充印刷絲網(wǎng)中的孔，以形成多個絲網(wǎng)印刷成形物；從印刷絲網(wǎng)移除絲網(wǎng)印刷成形物；至少部分地干燥絲網(wǎng)印刷成形物；以及在足以將氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)閍-相的溫度下燒制絲網(wǎng)印刷成形物。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及包括形成后流動的表面的成形磨粒。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及包括第一側(cè)面、第二側(cè)面和將第一側(cè)面連接到第二側(cè)面的側(cè)壁的成形磨粒；側(cè)壁包括與第一表面相交的第一部分和與第二表面相交的第二部分，并且第一部分的斜率大于第二部分的斜率。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及包括第一側(cè)面、第二側(cè)面和將第一側(cè)面連接到第二側(cè)面的側(cè)壁的成形磨粒；并且其中，第一側(cè)面為凹面，側(cè)壁為凹壁。


本領域的普通技術人員應當了解，本發(fā)明的討論僅是針對示例性實施例的描述，其并不旨在限制本發(fā)明的更廣泛的方面，其中更廣泛的方面體現(xiàn)在示例性構(gòu)造中。在說明書和附圖中重復使用的引用字符旨在表示本發(fā)明相同或類似的部件或元件。圖I是根據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)模式操作的絲網(wǎng)印刷工藝的示意圖。圖2是適合與根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)模式或成批模式絲網(wǎng)印刷工藝一起使用的印刷絲網(wǎng)的頂面的照片。
圖3A、圖3B和圖3C是顯微照片，分別顯示了使用圖2所示印刷絲網(wǎng)用粘度較高的溶膠凝膠所制備成形磨粒的俯視圖、側(cè)視圖和透視圖。
圖4A、圖4B和圖4C是顯微照片，分別顯示了使用圖2所示印刷絲網(wǎng)用粘度較低的溶膠凝膠所制備成形磨粒的俯視圖、側(cè)視圖和透視圖。圖5是比較用粘度較高的溶膠凝膠和粘度較低的溶膠凝膠所制備成形磨粒的磨削性能的切削與時間坐標圖。定義如本文所用，“大致三角形”意指三角形形狀或三邊漸縮或非漸縮的多邊形，其具有圓角而不是頂點，如圖2、圖3和圖4所示。如本文所用，“形成后流動的表面”意指在從印刷絲網(wǎng)或模具移除成形分散體之后顯著坍落的成形磨粒的表面。因此，成形磨粒將由于坍落而在一側(cè)上具有較大的表面積，并且厚度或高度比由相同印刷絲網(wǎng)或模具制備的不顯著坍落的成形磨粒更小。形成后流動的表面為相對平滑的表面，其具有平滑的輪廓和由成形分散體移位導致的斜坡，這種移位是由于在允許坍落發(fā)生的條件(例如，溶膠凝膠粘度較低或干燥速率較慢)下的力(例如，重力或所施加的差壓)所導致的。由于印刷絲網(wǎng)或模具填充過滿，使得溶膠凝膠延伸超過印刷絲網(wǎng)或模具中的預期預定幾何形狀，這樣產(chǎn)生的附接到成形磨粒表面的溶膠凝膠的飛邊或極薄區(qū)域不是形成后流動的表面。如本文所用，“成形磨?！币庵竿ㄟ^將分散體置于印刷絲網(wǎng)中的孔或模具腔體中而形成的磨粒，該孔或模具腔體具有預定幾何形狀，產(chǎn)生與該形狀相似但不完全復制該形狀的磨粒。如本文所用，“紋理的表面”意指具有粗糙或粒狀表面質(zhì)量的成形磨粒表面。紋理的表面可由透氣的容納表面結(jié)合真空制備，其中，真空拉動溶膠凝膠，使其緊密接觸容納表面。紋理的表面可部分地復制容納表面的花紋或網(wǎng)孔、形成容納表面的纏結(jié)纖維結(jié)構(gòu)、或容納表面中的孔的輪廓。
具體實施例方式具有連續(xù)印刷帶形式的印刷絲網(wǎng)10在一系列的三個輥12、14和16的周圍穿過。在一個實施例中，在印刷絲網(wǎng)10從容納表面18分離的點附近，設置有壓力傳送輥20。在另一個實施例中，可用常規(guī)輥代替壓力傳送輥20。輥14和壓力傳送輥20之間的空間限定了施加區(qū)22 ;包括壓力傳送輥20和壓力傳送輥與輥16之間的開放空間的區(qū)域限定了分離區(qū)24 ;棍16和12之間的空間限定了清潔區(qū)26 ;棍12和14之間的空間限定了處理區(qū)30。在施加區(qū)22中，將印刷絲網(wǎng)10沿其外表面與連續(xù)帶32保持緊密接觸，同時使兩個帶在相同方向上以基本相同速度移動，并且將陶瓷前體顆粒的分散體在刮粉刀34的前面施加到印刷絲網(wǎng)10的內(nèi)表面(施加機構(gòu)未示出)?？墒褂煤线m的泵和歧管或帶槽模具來將分散體施加到印刷絲網(wǎng)。刮粉刀下方的通道迫使分散體進入此時與連續(xù)帶32緊密接觸的印刷絲網(wǎng)10中的孔中。如果需要，可在連續(xù)帶32的下方與刮粉刀34相對地設置支承輥，以減少印刷絲網(wǎng)10和連續(xù)帶32的撓曲。在另一個實施例中，可在具有透氣結(jié)構(gòu)的連續(xù)帶32的相對表面上設置真空箱46或真空輥。真空源可用來幫助將孔填充分散體，對于高粘度分散體來說尤其有幫助。
在分離區(qū)24，印刷絲網(wǎng)10從連續(xù)帶32分離，從而在容納表面18上留下一個或多個絲網(wǎng)印刷成形物36。分離區(qū)24對來自印刷絲網(wǎng)10中的孔的分散體進行輔助傳送。在從印刷絲網(wǎng)10中的孔移除時，輔助傳送可包括在絲網(wǎng)印刷成形物36的第一側(cè)面38和與容納表面18接觸的第二側(cè)面40之 施加差壓。在一個實施例中，壓力傳送輥20可向第一側(cè)面38施加正壓，以從印刷絲網(wǎng)10中的孔推出絲網(wǎng)印刷成形物36。壓力傳送輥可包括具有鉆孔外殼的中空輥。外殼可具有施加到其上的網(wǎng)孔、絲網(wǎng)、織物或無紡布，以在穿過外殼中的孔之后進一步分配施加到壓力傳送輥20上的加壓流體?？商峁﹥?nèi)部固定或可調(diào)式擋板，以形成徑向壓力區(qū)42，徑向壓力區(qū)42將施加到壓力傳送輥上的加壓流體進行集中?？烧{(diào)節(jié)徑向壓力區(qū)的寬度和角向位置，連同調(diào)節(jié)加壓流體的操作壓力和壓力傳送輥的縱向位置，以從印刷絲網(wǎng)中的孔干凈地移除分散體，而不會使絲網(wǎng)印刷成形物不當變形。具有這些和其他特征的壓力傳送輥(或可調(diào)式真空輥)在造紙設備領域中是已知的。在一個實施例中，加壓流體是由壓縮機44以氣送方式供應的，并且通過旋轉(zhuǎn)接頭和管路流動連接到徑向壓力區(qū)42。在另一個實施例中，容納表面18可包括透氣的容納表面(例如，網(wǎng)片或多孔的帶或織物，例如在紙張制造過程中紙張脫水中使用的那些)，并且可在分離區(qū)24設置真空箱46或真空輥，以向絲網(wǎng)印刷成形物36的第二側(cè)面40提供小于大氣壓的壓力，從而從印刷絲網(wǎng)10的孔中拔出分散體。真空箱46或真空輥流動連接到真空泵48。合適的真空箱或真空輥在造紙領域中是已知的。另外，可將真空箱延伸到施加區(qū)22中，或者可在施加區(qū)22中設置額外的真空箱46或真空輥，以幫助填充印刷絲網(wǎng)中的孔?？墒褂煤线m的控制閥47來調(diào)節(jié)施加到每一個區(qū)的真空。合適的透氣容納表面包括任何多孔材料，所述任何多孔材料的孔顯著小于印刷絲網(wǎng)中的孔。如所提及的，可使用造紙業(yè)中已知的織造物和氈?？墒褂梅强椩煳??？墒褂媚透g的金屬篩網(wǎng)或金屬網(wǎng)片。可使用已經(jīng)被機械加工、沖壓或改變來使其透氣的薄金屬條或帶。某些材料可能需要施加合適的脫模劑，例如油或聚四氟乙烯涂層。合格的材料包括不銹鋼和聚乙烯。在一個實施例中，為取代壓力傳送輥20而設置的實心輥可與真空箱46和透氣的容納表面結(jié)合使用?？烧{(diào)節(jié)真空區(qū)的縱向?qū)挾?、真空?6或真空輥的縱向位置、以及所供應的真空量，以將分散體從印刷絲網(wǎng)中的孔干凈地移除，而不會使絲網(wǎng)印刷成形物不當變形。或者，在另一個實施例中，可向絲網(wǎng)印刷成形物36的第一側(cè)面38施加高于大氣壓的壓力，同時也通過使用如圖I所示的壓力傳送輥20和真空箱46兩者向第二側(cè)面40施加低于大氣壓的壓力。如以上所討論，可調(diào)節(jié)壓力傳送輥和真空箱的操作參數(shù)，以在不使絲網(wǎng)印刷成形物不當變形的情況下干凈地移除絲網(wǎng)印刷成形物。在一些實施例中，壓力傳送輥20和真空箱46可以在縱向上交錯而不是直接彼此相對，并且兩者中的任一設備都可以相對于連續(xù)帶32的行進方向位于另一設備之前。本發(fā)明人確定，當絲網(wǎng)印刷成形物的厚度增加時，使用輔助傳送對于制備絲網(wǎng)印刷成形物來說是必要的。當印刷絲網(wǎng)的厚度增加超過約0.010〃 (0.25mm)時，一些通常用來形成陶瓷磨粒的溶膠凝膠從印刷絲網(wǎng)中的孔剝離的效果較差。本發(fā)明人已經(jīng)使用厚度為0. 030〃 (0. 76mm)的印刷絲網(wǎng)在可透氣的隔離襯片(由US Paper Corporation制造的Part-Wick#4400)上制備出絲網(wǎng)印刷成形物，該隔離襯片在用溶膠凝膠填充印刷絲網(wǎng)中的孔之前在4. 5英寸水柱的真空下設置在真空箱上方的塑料支承格柵上。如果關閉真空，則在嘗試移除印刷絲網(wǎng)時，絲網(wǎng)印刷成形物剝離的效果較差并且會發(fā)生大范圍的變形，在移除之后，大量溶膠凝膠殘留在印刷絲網(wǎng)的孔中。
在移除印刷絲網(wǎng)10之后，將絲網(wǎng)印刷成形物36通過連續(xù)帶32傳送到干燥區(qū)50，在這里除去絲網(wǎng)印刷成形物中的水分，水分的去除至少達到將絲網(wǎng)印刷成形物轉(zhuǎn)化成在處理時保持結(jié)構(gòu)完整性的前體磨粒52的必要的程度。然后，將前體磨粒52從連續(xù)帶32移除，并且在合適的爐子或窯中燒制，以將其轉(zhuǎn)化為成形磨粒55。在連續(xù)帶32進入施加區(qū)22與印刷絲網(wǎng)10接觸之前，如果連續(xù)帶未進行預處理，則可以對其賦予焙燒剝離層以進行剝離處理(例如，噴碳氟化合物)。同時，印刷絲網(wǎng)10在離開分離區(qū)24之后穿過清潔區(qū)26，在其中根據(jù)需要清潔印刷絲網(wǎng)，以通過合適的高壓液體噴霧、液體浴、刷子、空氣噴射或它們的組合去除留在印刷絲網(wǎng)10上的任何殘余分散體，然后在需要時進行干燥。印刷絲網(wǎng)10從清潔區(qū)26被傳送到處理區(qū)30，在其中可根據(jù)需要施加脫模劑，以促進絲網(wǎng)印刷成形物36從分離區(qū)24中的印刷絲網(wǎng)中的孔分離。存在許多可以在附圖描述的布置中進行的變型。例如，向印刷絲網(wǎng)施加分散體的步驟可在連續(xù)帶垂直而非水平地通過時進行。印刷絲網(wǎng)10也可由單個中空滾筒的表面提供，該滾筒具有由滾筒周邊的不同區(qū)段提供的區(qū)22、24、26和30。所有這些變型都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？梢愿鶕?jù)成形磨粒的最終用途而改變和選擇孔的形狀。然而應當清楚，該方法提供了一種大量制備事實上相同的成形物或者根據(jù)需要制備各種預定成形物的準確混合的方法。本發(fā)明方法的優(yōu)選應用是制備陶瓷成形磨粒，但該方法可用于制備并非旨在用于磨料制品中的陶瓷成形物。這些成形物可以是有角的或圓的，并且可用的成形物包括規(guī)則矩形成形物，該成形物的縱橫比(即長度與最大橫截面尺寸的比率)為約2:1至約50: I、優(yōu)選為約5:1至約25:1。類似縱橫比可用于除矩形成形物之外的成形物。其他可用的成形物包括成形磨粒，該成形磨粒包括薄盤，該薄盤具有各種幾何形狀，例如三角形、正方形、矩形或圓形，如在授予Berg的美國專利No. 5，201, 916、授予Rowenhorst 的美國專利 No. 5，366，523 (Re 35，570)和授予 Berg 的美國專利 No. 5，984，988中所公開的成形磨粒。特別優(yōu)選的成形物是如圖3和圖4所示的等邊三角形成形物。如隨后將討論的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用粘度較低的溶膠凝膠的做法可以提高磨削性能，該做法使得成形磨粒的第二側(cè)面大于第一側(cè)面，并且成形磨粒的邊緣坍落。開孔絲網(wǎng)可由任何合適的材料制成，例如，不銹鋼、塑料(例如PTFE、EVA、聚酯或尼龍)、織物等等。印刷絲網(wǎng)的厚度可以是變化的，并且可以更改，以改變所得絲網(wǎng)印刷成形物的厚度。印刷絲網(wǎng)的合適厚度通常為約10mm，更通常為3mm或更小。絲網(wǎng)印刷是熟知的工序，通常適于制備絲網(wǎng)的材料通常也可用于本發(fā)明。如果需要，可在處理區(qū)30中施加合適的脫模劑，例如硅樹脂、碳氟化合物或烴類衍生物，以改善分散體從絲網(wǎng)剝離的性質(zhì)。類似的脫模劑可在連續(xù)帶32或透氣的容納表面上使用。絲網(wǎng)印刷操作中使用的開孔印刷絲網(wǎng)可易于適用于成批模式或連續(xù)模式中。當絲網(wǎng)厚度較大(約IOmm)時，絲網(wǎng)通常不夠柔韌，不能在印刷絲網(wǎng)為連續(xù)印刷帶形式的連續(xù)方法中使用。對于多數(shù)應用而言，優(yōu)選的操作為連續(xù)制備模式。在此類自動化操作中，開孔印刷絲網(wǎng)通常采用驅(qū)動印刷帶的形式，這意味著印刷帶上的主要應力在縱向上，即，印刷帶往往會被拉伸。如果孔的最大尺寸在印刷帶移動方向上對齊，則拉伸的趨勢將導致孔橫截面的變形較小。使用具有驅(qū)動印刷帶形式的印刷絲網(wǎng)時，此為所需的孔取向。使用具有印刷帶形式的印刷絲網(wǎng)10時，其將在通過施加區(qū)22時接觸連續(xù)帶32。因此印刷帶應優(yōu)選地由耐潮材料制成，以確保其不受溶膠凝膠中的水或酸性成分的影響。由于印刷帶也被驅(qū)動，其優(yōu)選地為相對不能伸展的。印刷帶優(yōu)選地還應是基本上平滑的，以便避免溶膠凝膠滲透印刷帶的材料，從而使得難以分離。許多氧化鋁溶膠凝膠具有酸性PH值，尤其是當它們通過添加酸而膠溶時，因此優(yōu)選的印刷帶應具有良好的耐腐蝕性。符合這些標準的優(yōu)選材料包括不銹鋼、鍍鉻鎳、聚四氟乙烯、含有氟化乙烯單體組分的共聚物、以及聚丙烯。這些材料也適于制備具有透氣容納表面的連續(xù)帶32。

對于一些用來制備印刷絲網(wǎng)的材料而言，希望為材料涂覆脫模涂層，以有利于從印刷絲網(wǎng)移除絲網(wǎng)印刷成形物。脫模涂層可以(例如)是焙燒上去的含氟聚合物，例如常常以杜邦公司的商標“特氟隆”出售的那些?；蛘撸繉涌稍谑褂弥皣娡可先?。此類噴涂涂層將包含有機潤滑劑，例如辛醇、癸烷、十六烷、油等等。應當理解，在設計具有不同形式的開孔絲網(wǎng)時，例如，如可能適合成批模式中操作的簡單片材，可進行相同的考慮。這些材料也適合在具有透氣容納表面的連續(xù)帶32上作為脫模劑使用。圖2為顯微照片，示出了印刷絲網(wǎng)的一個實施例的俯視圖。印刷絲網(wǎng)由厚度為0.030〃 (0.76mm)的聚碳酸酯片材構(gòu)成。印刷絲網(wǎng)中的孔形成套疊的數(shù)行等邊三角形的圖案，這些三角形每邊的長度為0. 110〃 (2. 79mm)，在頂點或基部處的行間距為0. 100〃 (2. 54mm)?？资褂眉す饧庸ぜ夹g制備，并且孔不是漸縮的，使得印刷絲網(wǎng)的頂面和底面中的開口具有大約相同的尺寸?？墒褂帽景l(fā)明的方法制成成形陶瓷物品的材料包括物理前體，例如，諸如a-氧化鋁、碳化硅、氧化鋁-氧化鋯和CBN等已知陶瓷材料的細分的顆粒。還包括化學和/或形態(tài)前體，例如，三水合鋁、水軟鋁石、Y-氧化鋁和其他過渡型氧化鋁及鋁礬土。以上材料中最可用的是通?；谘趸X的材料及其物理或化學前體。然而應當理解，本發(fā)明不受此限制，而是能夠適合與多種不同前體材料一起使用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些制備氧化鋁基顆粒的情況下需要的其他組分包括成核劑，例如，細分的a-氧化鋁、氧化鐵、氧化鉻以及能在前體形態(tài)轉(zhuǎn)化成a-氧化鋁形態(tài)的過程中起成核作用的其他材料；氧化鎂；二氧化鈦；氧化鋯；氧化釔；以及稀土金屬氧化物。此類添加劑通常充當晶體生長限制劑或邊界相改善劑。此類添加劑在前體中的量通常為小于約10
重量％，常常小于5重量％ (按固體重量計)。也可以將少量細分的a -氧化鋁本身與有機化合物一起使用來代替a -氧化鋁的化學或形態(tài)前體，其中有機化合物將a -氧化鋁保持懸浮狀態(tài)，并且在顆粒被燒制成基本上完全致密的過程中充當臨時粘結(jié)劑。在這種情況下，通?？梢栽趹腋〔牧现屑尤朐跓茣r形成獨立相的材料，或者在干燥和燒制過程中或燒制之后有助于保持成形顆粒結(jié)構(gòu)完整性的材料。此類材料可以作為雜質(zhì)存在。如果(例如)前體是細分的鋁礬土，則會存在小比例的玻璃體材料，這種材料在粉末顆粒燒結(jié)在一起形成成形顆粒之后將形成第二相。所用分散體能夠成型為類似絲網(wǎng)中的孔的絲網(wǎng)印刷成形物；然而，如隨后所討論，可能希望該成形物在印刷工藝之后通過流體流或固體力學改變，從而在基部處變大且具有坍落的側(cè)壁。在不易獲得前體的凝膠的情況下，可通過使用添加劑實現(xiàn)必要的穩(wěn)定性。如果使用添加劑不能實現(xiàn)形狀保持，則在本發(fā)明中分散體的固體含量就是一項因素。在固體含量較少時，可能有必要調(diào)節(jié)粘度，以防止在移除印刷絲網(wǎng)時印刷成形物完全消失?？梢酝ㄟ^加入粘度調(diào)節(jié)劑來實現(xiàn)這一目的。凡是分散體是溶膠凝膠的，優(yōu)選的技術是使用諸如硝酸的酸進行膠溶。然而，如果分散體固體含量太高，則可能難以一致地填充絲網(wǎng)的孔?？墒褂谜婵障?6或真空輥來克服或減少這樣的不一致，真空箱46或真空輥位于施加區(qū)24中與透氣容納表面相鄰，該表面與組件相對，該組件用分散體填充印刷絲網(wǎng)中的孔。本發(fā)明的方法中采用的分散體可以是陶瓷前體的任何分散體，例如，細分散的材料，在經(jīng)受本發(fā)明的方法之后，該材料是成形陶瓷制品的形式。分散體可以是化學前體，如(例如)水軟鋁石是a -氧化鋁的化學前體；形態(tài)前體，如(例如)Y -氧化鋁是a -氧化鋁的形態(tài)前體；以及(或作為另外一種選擇)物理前體，意思是細分形式的a-氧化鋁可成型為成形物并且進行燒結(jié)，以保留該形狀。凡是分散體包含物理或形態(tài)前體的，如本文所用的術語，該前體都是細分粉末顆 粒的形式，當其燒結(jié)在一起時，這種顆粒形成陶瓷制品，例如在常規(guī)粘結(jié)磨具和涂附磨具應用中使用的磨粒。此類通常包括平均粒徑為小于約20微米、優(yōu)選地小于約10微米、最優(yōu)選地小于約I微米的粉末顆粒。在優(yōu)選方法中使用的分散體最好是水軟鋁石溶膠凝膠。溶膠凝膠可以是有晶種溶膠凝膠或無晶種溶膠凝膠，有晶種溶膠凝膠包含細分散晶種粒子，細分散晶種粒子能夠在氧化鋁前體轉(zhuǎn)化成a-氧化鋁的過程中起成核作用，無晶種溶膠凝膠在燒結(jié)時轉(zhuǎn)化成a -氧化招。物理或形態(tài)前體的分散體的固體含量優(yōu)選為約40%至65%，但也可使用高達約80%的更高固體含量。有機化合物在很多情況下作為懸浮劑與此類分散體中的細分的顆粒一起使用，或可能作為臨時粘結(jié)劑，以在形成的顆粒充分干燥之前保持制品的形狀。有機化合物可為通常用于該目的的任何已知有機化合物，例如聚乙二醇、山梨糖醇酯等等。就化學前體的固體含量而言，可能需要考慮水分，該前體在加熱時變成最終穩(wěn)定陶瓷形態(tài)，該水分在干燥和燒制以燒結(jié)磨粒的過程中從前體中釋放。在這種情況下，固體含量通常略低一些，例如約75%或更低，更優(yōu)選地在約30%和約50%之間。就水軟鋁石溶膠凝膠而言，優(yōu)選的最大固體含量為約60%或甚至40%，也可使用膠溶的最小固體含量為約20%的溶膠凝膠。由物理前體制成的磨粒的燒制溫度通常需要高于由有晶種化學前體制成的磨粒的溫度。例如，盡管有晶種水軟鋁石溶膠凝膠的顆粒在約1250°C以下的溫度下形成基本上完全致密的a-氧化鋁，但由無晶種水軟鋁石溶膠凝膠制成的顆?？赡苄枰s1400°C以上的燒制溫度才能完全致密。已燒制到最終硬度的成形磨粒可以摻入到諸如砂輪的粘結(jié)磨具制品、或用來制備諸如研磨盤或研磨帶的涂附磨具制品、或摻入到非織造磨具制品中，或摻入到研磨刷中?；蛘?，磨?？山?jīng)篩選或分級成研磨行業(yè)指定的等級，以用于銷售或在上述產(chǎn)品中使用。研磨行業(yè)指定的等級可包括ANSI標準、FEPA標準、JIS標準或采用ASTM標準試驗篩分級至標稱篩分等級的成形磨粒(例如，-18+20意指通過18號篩并保留在20號篩上的成形磨粒)。
現(xiàn)在參見圖3和圖4，如實例中進一步討論的那樣，使用圖2的印刷絲網(wǎng)以成批模式制備成形磨粒。調(diào)節(jié)溶膠凝膠的粘度，使用以下兩種溶膠凝膠，利用相同的印刷絲網(wǎng)制備成形磨粒最大屈服應力較高的粘度較高的溶膠凝膠；和最大屈服應力較低的粘度較低的溶膠凝膠。如圖3A中可見，用粘度較高的溶膠凝膠制備的成形磨粒從第二側(cè)面40到第一側(cè)面38漸縮很少，該溶膠凝膠的最大屈服應力為80，154Pa。第二側(cè)面40的周長略大于第一側(cè)面38的周長，并且在顯微照片中可見將第一側(cè)面連接到第二側(cè)面的側(cè)壁54較少。第一側(cè)面38或成形磨粒在干燥期間的空氣側(cè)在圖3A中顯示為圍繞在每一個成形磨粒的中心周圍。第二側(cè)面40或成形磨粒在干燥期間與容納表面18接觸的受支承側(cè)在圖3B中部分可見。第二側(cè)面40包括紋理的表面，該紋理的表面通過將溶膠凝膠至少部分地真空拉入透氣的容納表面中而制備。如圖3B中可見，將第一側(cè)面38連接到第二側(cè)面40的側(cè)壁54通過如圖2中可見的激光加工而有刻痕或往往會復制印刷絲網(wǎng)中隆起的隆起。另外，側(cè)壁54具 有相當陡峭的斜坡，該斜坡在第一側(cè)面38和第二側(cè)面40之間的所有位置處都具有大約相同的梯度。如圖3C中可見，成形磨粒干燥后往往會具有凹的第一側(cè)面38和微凸或平坦的第二側(cè)面40。成形磨粒從第二側(cè)面40到第一側(cè)面38略微漸縮；然而，側(cè)壁的角度或傾斜度相當大，并且相對于第二側(cè)面40比60度大得多。根據(jù)顯微照片，估計側(cè)壁相對于第二側(cè)面40的角度為在約70度至約80度之間。如圖4A中可見，用最大屈服應力為10，154Pa的粘度較低的溶膠凝膠制備的成形磨粒從第二側(cè)面40到第一側(cè)面38漸縮很多。第二側(cè)面40的周長顯著大于第一側(cè)面38的周長，并且在顯微照片中可見將第一側(cè)面38連接到第二側(cè)面40的側(cè)壁54更多。側(cè)壁54包括形成后流動的表面。因此，該成形磨粒往往比由粘度高的溶膠凝膠制成的成形磨粒薄，這可以通過比較圖3B和圖4B看出。第一側(cè)面38或成形磨粒在干燥期間的空氣側(cè)在圖4A中顯示為圍繞在每一個成形磨粒的中心周圍。第二側(cè)面40或成形磨粒在干燥期間與容納表面18接觸的受支承側(cè)在圖4B中部分可見。第二側(cè)面40包括紋理的表面,該紋理的表面通過將溶膠凝膠至少部分地真空拉入透氣的容納表面中而制備。如圖4B中可見，將第一側(cè)面38連接到第二側(cè)面40的側(cè)壁54不具有刻痕或隆起，并且由于溶膠凝膠在從印刷絲網(wǎng)移除絲網(wǎng)印刷成形物之后流動或蠕動而相當平滑。即使使用了相同的印刷絲網(wǎng)，圖3B的成形磨粒的側(cè)壁54中可見的隆起在圖4B中也不再可見。另外，側(cè)壁54沿其長度沒有基本一致的傾斜度或梯度。如在圖4C中清楚看出，成形磨粒55的側(cè)壁54包括與第一側(cè)面38相交的第一部分56，該部分的傾斜度或角度比與第二側(cè)面40相交的第二部分58更陡峭。另外，第一部分56的長度比第二部分58的長度短。雖然此類側(cè)壁構(gòu)型因溶膠凝膠在采用絲網(wǎng)印刷后坍落而制備，但可以設計具有這些特征中的一個或兩個的印刷絲網(wǎng)或模具，以在使用粘度高的溶膠凝膠時將側(cè)壁54模制成這種構(gòu)型。側(cè)壁54可包括以預定角度與第二表面58相交的第一表面56，并且每一個表面的長度都可以根據(jù)需要變化，使得任一表面都大于另一表面。如圖4B中可見，成形磨粒干燥后往往會具有凹的第一側(cè)面38和微凸或平坦的第二側(cè)面40。成形磨粒從第二側(cè)面40到第一側(cè)面38顯著漸縮，并且側(cè)壁54與第二側(cè)面40相交處側(cè)壁的角度或傾斜度小得多。如在圖4B中清楚看出，使用圖像分析技術測量了 20個成形磨粒的角度，發(fā)現(xiàn)平均角度為33. 9度，比90的預計角度小得多，因為印刷絲網(wǎng)中的孔不是漸縮的。
在本發(fā)明的多種實施例中，在側(cè)壁54 (特別是第二部分58)和第二側(cè)面40之間的角度可為小于約60度、50度、45度、或40度或35度，但大于約10度。通常，如果角度為
小于約10度，則成形磨粒的邊緣可能變得太脆弱，從而在用于一些應用的過程中太易于斷
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^lPC O物理測試最大屈服應力溶膠凝膠最大屈服應力(最大粘度為剪切速率的函數(shù))使用流變儀(例如可得自在英國 Worcestershire 有辦事處的 Malvern instruments Ltd 的 Bohlin Gemini 200 流變儀)進行測量。在25°C下達到溫度平衡之后，在0. 01/秒和1000/秒之間的剪切速率下測量溶膠凝膠。在本發(fā)明的多種實施例中，為了制備在為制備燒結(jié)的成形磨粒而干燥期間蠕動或流動的絲網(wǎng)印刷成形物，溶膠凝膠的最大屈服應力可為小于約90，000、約80，000、約70，000、約 60，000、約 50，000、約 40，000、約 30，000、約 20，000、或約 15，OOOPa s帕斯卡(秒)，但大于約5，OOOPa S。如果粘度變得太低，則絲網(wǎng)印刷成形物將不再類似在從印刷絲網(wǎng)或模具移除分散體之后在印刷絲網(wǎng)或模具中形成的預定形狀。第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比通過對致密燒結(jié)成形磨粒的圖像分析來確定。將成形磨粒第二側(cè)面40朝下安裝并定位在掃描電鏡(SEM)中，以使用SEM中的背散射電子成像拍攝第一側(cè)面38的俯視圖顯微照片(SEM視線與第一側(cè)面成大約90度的角)。使用合適的放大率，使得可以看到整個成形磨粒，并且I到2個完整的成形磨粒充滿SEM的視場。圖3A和圖4A以50倍的放大率顯示了成形磨粒的典型SEM圖像。接下來，使用諸如Image J (可得自National Institute of Health)的圖像分析軟件測量10個不同成形磨粒的第一側(cè)面38的面積(由其周邊界定)和第二側(cè)面40的面積(由其周邊界定)。在某些情況下，如果不存在供圖像分析軟件自動檢測每一個周邊的足夠?qū)Ρ榷?，則可能有必要手動描繪周邊。將10個第一側(cè)面面積和10個第二側(cè)面面積單獨地求平均值，并且通過用第二側(cè)面的平均面積除以第一側(cè)面的平均面積來確定第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比。當印刷絲網(wǎng)中的頂部開口和底部開口具有相同尺寸或者當印刷絲網(wǎng)或模具特意漸縮時，溶膠凝膠的坍落增加將導致第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比較大。尺寸穩(wěn)定性完美的分散體在用非漸縮孔進行絲網(wǎng)印刷之后將得到I. 0的面積比。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果計算10個單獨的比值，而不是將10個單獨測量的第一側(cè)面面積和第二側(cè)面面積求平均值，則圖3中成形磨粒的第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為I. 65，標準偏差為大約0. 15。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果計算10個單獨的比值，而不是將10個單獨測量的第一側(cè)面面積和第二側(cè)面面積求平均值，則圖4中成形磨粒的第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為3. 44，標準偏差為大約0. 44。在本發(fā)明的多種實施例中，第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比可為在約I. 5至約10. 0之間、或在約2. 0至約10. 0之間、或在約2. 0至約6. 0之間、或在約3. 0至約5. 0之間、或在約2. 0至約3. 5之間、或在約I. 5至約3. 5之間。厚度比為了計算厚度比，絲網(wǎng)印刷了 15個隨機選擇的成形磨粒。對每一個顆粒的每一個拐角的高度都進行測量，然后對所有高度求平均值，以確定Tc平均值。例如，三角形的成形磨粒各具有3個Tc測量值，總共具有45個測量值，以用于確定Tc的平均值。如果成形磨粒為圓形、橢圓形或不具有拐角或尖端的其他形狀，則對于每一個成形磨粒，都應測量沿周邊彼此等距的三個點。然后，測量每一個成形磨粒第一側(cè)面38內(nèi)部的最小厚度Ti。通常，可以利用成形磨粒的 半透明性來找到最小內(nèi)部厚度，并對15個結(jié)果求平均值，以確定Ti平均值。通過用Tc平均值除以Ti平均值確定厚度比?？墒褂门溆蠿-Y載物臺和豎直位置測量臺的光學顯微鏡測量成形磨粒不同部分的厚度。經(jīng)測量，通過授予Rowenhorst等人的名稱為“Abrasive Article ContainingShaped Abrasive Particles” (包含成形磨粒的磨料制品)的美國專利No. 5，366，523中所公開的現(xiàn)有技術方法制備的三角形成形磨粒的厚度比為在0. 94到I. 15之間，意即它們大致為平坦的，中部可能略厚或略薄。在95%置信區(qū)間內(nèi)，厚度比大于1.20的成形磨粒在統(tǒng)計學上不同于Rowenhorst磨粒。提交于2008年12月17日的名稱為“Dish-ShapedAbrasive Particles With A Recessed Surface”(具有凹面的圓盤磨粒)的美國專利申請No. 12/336,961中也公開了具有凹面的成形磨粒。在本發(fā)明的多種實施例中，凹型第一側(cè)面38的Tc/Ti的厚度比可以為在約I. 20至約5. 00之間、或在約I. 25至約5. 00之間、或在約I. 25至約4. 00之間、或在約I. 25至約2. 00之間。實魁本發(fā)明的目的和優(yōu)點通過下面的非限制性實例進一步說明。這些實例中所提到的具體材料及其量以及其他條件和細節(jié)，均不應被解釋為對本發(fā)明的不當限制。除非另外指明，否則實例以及說明書其余部分中的所有份數(shù)、百分數(shù)、比例等均按重量計。凝膠制備通過連續(xù)攬拌將商標為“DISPERAL”(Sasol North America (Houston, Texas))的氧化鋁一水合物粉末分散在含有水和3. 0%的硝酸(凝膠A)或4. 5%硝酸(凝膠B)的溶液中，制備兩種不同粘度的水軟鋁石凝膠(凝膠A和凝膠B)。然后將所得溶膠在連續(xù)干燥器中加熱到大約125°C的溫度，以制備40%固體分散體(凝膠A)或42. 5%固體分散體(凝膠B)。凝膠A的所得最大屈服應力為10，154Pa，凝膠B的所得最大屈服應力為80，154Pa。實例I和實例2由凝膠A制備實例I的成形磨粒和磨料制品。使用表面開口的丙烯酸樹脂箱作為真空箱，并且用剛性塑料格柵材料覆蓋丙烯酸樹脂箱的開口表面，以允許相對不受阻的空氣流進入箱中。由打孔的金屬網(wǎng)支承塑料格柵。真空源為“NILFISK Advance GMP-J-115型”真空吸塵器(Nilfisk-Advance Inc. (Plymouth, Minnesota))，其能夠提供約6〃Hg(0. 8kPa)的真空。承受真空的區(qū)域為大約7〃 X 9〃(18cmX 23cm)，并且將真空表附接到丙烯酸樹脂箱，以指示箱內(nèi)的真空壓力。印刷絲網(wǎng)由厚度為0. 030〃 (0. 76mm)的聚碳酸酯片材構(gòu)成。在印刷絲網(wǎng)上的孔圖案與每邊為0.110〃 (2. 79mm)的幾行等邊三角形套疊。在頂點或基部處的行間距為0. 100〃 (2. 54mm)?？淄ㄟ^激光加工技術制成。在真空絲網(wǎng)印刷過程中，使用可透氣的隔離襯片作為透氣的容納表面?？赏笟獾母綦x襯片標識為“PART-WICK#4400”，由PacoThaneTechnologies (Woburn, Massachusetts)制造。首先將可透氣的隔離襯片置于真空箱的塑料格柵上，然后開啟真空，通過這種方式制備用于評估的成形磨粒?？諝饬鲗е乱r片向下吸附到真空箱的頂部，并且產(chǎn)生如真空表所指示的約4.5〃Hg (0. 6kPa)的真空。然后，將印刷絲網(wǎng)置于隔離襯片的頂部上。將大量的凝膠A置于圖案化絲網(wǎng)的頂部上，并且使用寬為8〃 (20cm)的柔性鋼刮刀將凝膠刮入孔中。在填充印刷絲網(wǎng)的孔之后，真空增大至約5. 5〃Hg (O. 73kPa)，這表明通過可透氣隔離襯片的空氣流增加。在真空保持開啟的情況下，將印刷絲網(wǎng)從透氣的容納表面移除，從而讓表面被絲網(wǎng)印刷成形物涂布。關閉真空，從真空箱的頂部移除帶有仍然濕潤的絲網(wǎng)印刷成形物的容納表面。讓帶有絲網(wǎng)印刷成形物的容納表面在45°C下干燥I小時，之后可以易于從容納表面刮掉前體成形磨粒而不損壞磨粒。以這種方式制備和收集多批前體成形磨粒，從而得到足夠的數(shù)量用于燒制和后續(xù)測試。將前體成形磨粒在大約650°C下煅燒，然后用含有I. 4%的MgO、I. 7%的Y203、5. 7%的La2O3和O. 07%的CoO的混合硝酸鹽溶液飽和，并且在按煅燒的前體成形磨粒的重量計70重量％的濃度下浸潰。在浸潰之前，將“HYDRAL COAT 5”粉末(平均粒徑為O. 5微米，可得自Almatis (Pittsburgh, PA))以按浸潰溶液的重量計I. 4重量％的含量分散在浸潰溶液中。實現(xiàn)充分的攪拌，以使“HYDRAL COAT 5”粉末顆粒在浸潰溶液中保持懸浮狀態(tài)，直到顆粒被加入到煅燒的前體成形磨粒中。一旦煅燒的前體成形磨粒被浸潰，就讓磨粒干燥，然后將磨粒在650°C下再次煅燒，并且在大約140(TC下燒結(jié)至最終硬度，以制備成形磨粒。煅燒和燒結(jié)均采用管式回轉(zhuǎn)爐進行。然后，使用碳酸鈣填充的底膠涂層和冰晶石填充的復膠涂層將成形磨粒以18克/盤的成形磨粒含量靜電涂布到纖維盤背襯上。利用使用1045硬化鋼工件的磨削測試對磨盤進行評估。以與實例I相同的方式制備實例2的成形磨粒和磨料制品，不同的是用更硬的凝膠B來代替凝膠A。以與實例I和2相同的方式制備實例4、5和6中的另外成形磨粒，不同的是，通過將硝酸含量百分比變?yōu)樵谥苽淠zA和凝膠B所用含量之間的中間含量而將凝膠屈服應力變?yōu)楸鞩中所示的值。由上述方法制備的成形磨粒的物理參數(shù)在表I中列出。表I :物理測試
權利要求
1.一種用于通過絲網(wǎng)印刷工藝制備成形陶瓷制品的方法，包括將陶瓷前體的分散體通過包括多個孔的印刷絲網(wǎng)施加到容納表面；從所述容納表面移除所述印刷絲網(wǎng)，以形成多個絲網(wǎng)印刷成形物，同時，在所述絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和所述絲網(wǎng)印刷成形物的與所述容納表面接觸的第二側(cè)面之間施加差壓；至少部分地干燥保留在所述容納表面上的所述絲網(wǎng)印刷成形物；以及燒制所述絲網(wǎng)印刷成形物，以形成燒結(jié)的成形陶瓷制品。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述前體為化學前體。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述分散體包含a-氧化鋁前體。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述分散體為勃姆石氧化鋁溶膠凝膠。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述溶膠凝膠的固體含量為在約30%至約60%之間。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述溶膠凝膠具有最大屈服應力，并且所述最大屈服應力為在約60，OOOPa s至約5，OOOPa s之間。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中所述溶膠凝膠最大屈服應力為在約15，OOOPa s至約5，OOOPa s之間。
8.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第一側(cè)面施加正壓。
9.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面施加負壓。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面施加負壓。
11.一種用于制備包含a-氧化鋁的成形磨粒的方法，所述方法包括在容納表面上將勃姆石氧化鋁溶膠凝膠采用絲網(wǎng)印刷而成形，以形成多個絲網(wǎng)印刷成形物；從印刷絲網(wǎng)移除所述絲網(wǎng)印刷成形物，同時，在所述絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和所述絲網(wǎng)印刷成形物的與所述容納表面接觸的第二側(cè)面之間施加差壓；至少部分地干燥所述絲網(wǎng)印刷成形物；以及在足以將所述氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)閍-相的溫度下燒制所述絲網(wǎng)印刷成形物。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述印刷絲網(wǎng)包括孔，所述孔具有用于制備縱橫比為在約2:1至約50:1之間的絲網(wǎng)印刷成形物的尺寸。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述印刷絲網(wǎng)包括多個大致三角形的孔。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第一側(cè)面施加正壓。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中使用壓力傳送輥來施加所述正壓。
16.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面施加負壓。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述容納表面為透氣的，并且真空箱或真空輥被定位成與所述容納表面相鄰，并且在所述容納表面上的所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面的對面。
18.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面施加負壓。
19.一種用于制備包括a-氧化鋁的成形磨粒的方法，所述方法包括在透氣的容納表面上將勃姆石氧化鋁溶膠凝膠采用絲網(wǎng)印刷而成形，所述透氣的容納表面的位置與真空箱或真空輥相鄰，同時，用所述溶膠凝膠填充印刷絲網(wǎng)中的孔，以形成多個絲網(wǎng)印刷成形物；從所述印刷絲網(wǎng)移除所述絲網(wǎng)印刷成形物；至少部分地干燥所述絲網(wǎng)印刷成形物；以及在足以將所述氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)閍-相的溫度下燒制所述絲網(wǎng)印刷成形物。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中從所述印刷絲網(wǎng)移除所述絲網(wǎng)印刷成形物的步驟包括在所述絲網(wǎng)印刷成形物的第一側(cè)面和所述絲網(wǎng)印刷成形物的與所述容納表面接觸的第二側(cè)面之間施加差壓。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第一側(cè)面施加正壓。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中使用壓力傳送輥來施加所述正壓。
23.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中所述施加差壓的步驟包括向所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面施加負壓。
24.根據(jù)權利要求23所述的方法，其中真空箱或真空輥被定位成與所述透氣的容納表面相鄰，并且在所述容納表面上的所述絲網(wǎng)印刷成形物的所述第二側(cè)面的對面。
25.一種成形磨粒，包括形成后流動的表面。
26.根據(jù)權利要求25所述的成形磨粒，具有第一側(cè)面、第二側(cè)面和側(cè)壁，所述側(cè)壁將所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面連接，并且其中所述側(cè)壁包括所述形成后流動的表面。
27.根據(jù)權利要求26所述的成形磨粒，其中所述側(cè)壁為凹壁。
28.根據(jù)權利要求27所述的成形磨粒，其中所述側(cè)壁包括第一部分和第二部分，所述第一部分與所述第一側(cè)面相交，所述第二部分與所述第二側(cè)面相交，并且所述第一部分的傾斜度大于所述第二部分的傾斜度。
29.根據(jù)權利要求28所述的成形磨粒，其中所述第一部分的長度小于所述第二部分的長度。
30.根據(jù)權利要求28所述的成形磨粒，在所述第二部分和所述第二側(cè)面之間具有角度，并且其中所述角度為在約10度至約60度之間。
31.根據(jù)權利要求26所述的成形磨粒，其中第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為在約2.0至約10. 0之間。
32.根據(jù)權利要求30所述的成形磨粒，在所述側(cè)壁和所述第二側(cè)面之間具有角度，并且其中所述角度為在約10度至約60度之間。
33.根據(jù)權利要求32所述的成形磨粒，其中所述第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為在約2.0至約3. 5之間。
34.根據(jù)權利要求26所述的成形磨粒，其中所述第一側(cè)面為凹面。
35.根據(jù)權利要求34所述的成形磨粒，其中厚度比Tc/Ti為在約I.20至約5. 00之間。
36.根據(jù)權利要求26所述的成形磨粒，其縱橫比為約2:1至約50:I。
37.根據(jù)權利要求26所述的成形磨粒，其具有大致三角形的形狀。
38.根據(jù)權利要求26所述的成形磨粒，其中所述第二側(cè)面為具有紋理的側(cè)面。
39.一種成形磨粒，具有第一側(cè)面、第二側(cè)面和側(cè)壁，所述側(cè)壁將所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面連接；所述側(cè)壁包括第一部分和第二部分，所述第一部分與所述第一表面相交，所述第二部分與所述第二表面相交，并且所述第一部分的傾斜度大于所述第二部分的傾斜度。
40.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其中所述第一部分的長度小于所述第二部分的長度。
41.根據(jù)權利要求40所述的成形磨粒，在所述第二部分和所述第二表面之間具有角度，并且其中所述角度為在約10度至約60度之間。
42.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其中第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為在約1.5至約10. 0之間。
43.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，在所述第二部分和所述第二側(cè)面之間具有角度，并且其中所述角度為在約10度至約60度之間。
44.根據(jù)權利要求43所述的成形磨粒，其中第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為在約I.5 至約10. 0之間。
45.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其中所述第一側(cè)面為凹面。
46.根據(jù)權利要求45所述的成形磨粒，其中厚度比Tc/Ti為在約I.20至約5. 00之間。
47.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其縱橫比為約2:1至約50:I。
48.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其具有大致三角形的形狀。
49.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其中所述第二側(cè)面為具有紋理的側(cè)面。
50.根據(jù)權利要求39所述的成形磨粒，其中所述側(cè)壁包括形成后流動的表面。
51.一種成形磨粒，具有第一側(cè)面、第二側(cè)面和側(cè)壁，所述側(cè)壁將所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面連接；并且其中所述第一側(cè)面為凹面，所述側(cè)壁為凹壁。
52.根據(jù)權利要求51所述的成形磨粒，其中所述側(cè)壁包括第一部分和第二部分，所述第一部分與所述第一側(cè)面相交，所述第二部分與所述第二側(cè)面相交，并且所述第一部分的傾斜度大于所述第二部分的傾斜度。
53.根據(jù)權利要求52所述的成形磨粒，其中所述第一部分的長度小于所述第二部分的長度。
54.根據(jù)權利要求51所述的成形磨粒，其中所述第二側(cè)面為具有紋理的側(cè)面。
55.根據(jù)權利要求51所述的成形磨粒，其中厚度比Tc/Ti為在約I.20至約5. 00之間。
56.根據(jù)權利要求51所述的成形磨粒，其中第二側(cè)面與第一側(cè)面的面積比為在約I.5至約10. 0之間。
57.根據(jù)權利要求51所述的成形磨粒，其縱橫比為約2:1至約50:1。
58.根據(jù)權利要求51所述的成形磨粒，其具有大致三角形的形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了制備成形磨粒的輔助傳送絲網(wǎng)印刷方法和所得成形磨粒。成形陶瓷制品可通過以下方法獲得使用施加差壓的輔助傳送技術將所需成形物從陶瓷前體的分散體絲網(wǎng)印刷到容納表面上，至少部分地干燥所述絲網(wǎng)印刷成形物，然后燒制所述成形物，以生成所述成形陶瓷制品。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相比使用粘度較高的溶膠凝膠制備的絲網(wǎng)印刷成形磨粒，使用在所述絲網(wǎng)印刷形成之后趨于流動或蠕動的粘度較低的溶膠凝膠制備的成形磨粒具有更高的磨削性能。
文檔編號C09K3/14GK102655985SQ201080057581
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者丹尼斯·G·韋利甘, 德懷特·D·埃里克森, 約翰·T·博登 申請人:3M創(chuàng)新有限公司