CN114901431A - 抛光片和抛光方法 - Google Patents

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CN114901431A CN202080089981.5A CN202080089981A CN114901431A CN 114901431 A CN114901431 A CN 114901431A CN 202080089981 A CN202080089981 A CN 202080089981A CN 114901431 A CN114901431 A CN 114901431A
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Abstract

[问题]提供一种抛光片，其中可以有效地抛光硬质材料诸如金属产品以形成具有低凸性和凹性的平滑表面，并且即使在对同一抛光表面进行重复抛光时也形成均匀的平滑表面。[解决方法]一种抛光片包括基底、包括金刚石磨料颗粒和粘结材料并且形成抛光表面的多个三维元件，以及设置在所述基底与所述三维元件之间并且将所述基底和所述三维元件粘结在一起的中间层，其中所述金刚石磨料颗粒的含量C2与所述粘结材料的含量C1的比率C2/C1按质量比为0.05至1.5。

Description

抛光片和抛光方法
技术领域
本发明涉及抛光片和抛光方法。
背景技术
在相关领域中已经研究了各种抛光材料以在金属产品等上形成平滑表面。例如，专利文献1和2描述了一种设置有具有三维形状的抛光部分的抛光材料。
引用文献列表
专利文献
专利文献1JP 9-502665 T
专利文献2JP 2015-223653 A
发明内容
技术问题
为了在待抛光物体上形成均匀的平滑表面，相关领域中的抛光材料通常用新的抛光表面或新的抛光材料抛光下一个待抛光物体，而不重复使用通过抛光一个待抛光物体而获得的抛光表面。
本发明的目的是提供一种抛光片和抛光方法，其可以有效地抛光待抛光物体以形成具有低凸性和凹性的平滑表面，并且即使在对同一抛光表面进行重复抛光时也可以形成均匀的平滑表面。
问题的解决方案
本发明的一个方面涉及一种抛光片，所述抛光片包括基底、包括金刚石磨料颗粒和粘结材料并且形成抛光表面的多个三维元件，以及设置在所述基底与所述三维元件之间并且将所述基底和所述三维元件彼此粘结的中间层，其中所述金刚石磨料颗粒的含量C2与所述粘结材料的含量C1的比率C2/C1按质量比为0.05至1.5。
本发明的另一方面涉及一种使用所述抛光片抛光多个待抛光物体的抛光方法，所述抛光方法包括将所述抛光片的所述抛光表面压靠在所述待抛光物体上以滑动所述抛光片和所述待抛光物体的第一抛光步骤，以及使用在所述第一抛光步骤中使用的所述抛光表面的至少一部分抛光另一待抛光物体的重复使用步骤。
发明的有益效果
根据本发明，提供了一种抛光片，其可以有效地抛光待抛光物体以形成具有低凸性和凹性的平滑表面，并且即使在对同一抛光表面进行重复抛光时也可以形成均匀的平滑表面。另外，根据本发明，提供了一种能够使用所述抛光片有效地抛光待抛光物体的抛光方法。
附图说明
图1是示出抛光片的一个方面的横截面视图。
图2是示出抛光片的另一方面的横截面视图。
图3(a)是示出抛光片的三维形状的一个方面的图，并且图3(b)是示出抛光片的三维形状的另一方面的图。
图4(a)是示出抛光片的三维形状的一个方面的图，并且图4(b)是示出抛光片的三维形状的另一方面的图。
具体实施方式
以下参考附图描述了本发明的优选实施方案。注意，在附图的说明中，相同的元件被分配了相同的代码，并且省略了重复的说明。此外，为了便于理解而夸大一些部分来绘制附图，尺寸比等并不限于附图所示的那些。
抛光片
根据本实施方案的抛光片包括基底、包括金刚石磨料颗粒和粘结材料并且形成抛光表面的多个三维元件，以及设置在基底与三维元件之间并且将基底和三维元件粘结在一起的中间层。
在本实施方案中，金刚石磨料颗粒的含量C2与粘结材料的含量C1的比率C2/C1按质量比为0.05至1.5。
在根据本实施方案的抛光片中，可以有效地抛光硬质材料诸如金属产品以形成具有低凸性和凹性的平滑表面，并且即使在对同一抛光表面进行重复抛光(例如大于或等于10次)时也可以形成均匀的平滑表面。注意，如果比率C2/C1大于1.5，则当对同一抛光表面进行重复抛光时，待形成平滑表面逐渐变得粗糙，因此难以形成均匀的平滑表面。另外，如果比率C2/C1小于0.05，则当对同一抛光表面进行重复抛光时，抛光性能大大降低，因此难以去除凸性和凹性。
尽管实现上述效果的原因并不一定清楚，但是人们认为当比率C2/C1大于1.5时，由于研磨量大且容易产生大量抛光碎屑、三维元件具有刚性以及从抛光表面排出抛光碎屑的能力较低，抛光碎屑容易粘附到抛光表面，并且抛光碎屑的粘附是重复抛光过程中平滑表面粗糙的原因之一。另外，人们认为当比率C2/C1小于0.05时，由于金刚石磨料颗粒的数量少，抛光性能由于金刚石磨料颗粒的抛光而显著变差，因此不能在重复抛光过程中维持充分的抛光性能。也就是说，人们认为当比率C2/C1在上述范围内时，可以抑制抛光碎屑对研磨面的粘附，并且可以获得可以在重复抛光过程中维持充分的抛光性能的磨料颗粒量。
在下文中，将参考附图详细描述抛光片的优选实施方案。
图1是示出抛光片的优选方面的横截面视图。图1中所示的抛光片10包括基底11、包括金刚石磨料颗粒和粘结材料的三维元件12，以及设置在基底11与三维元件12之间并且将三维元件12粘结到基底11的一个表面上的中间层13。
基底11的示例包括纸基底、织物基底、海绵基底、树脂膜和金属膜。
纸基底的示例包括牛皮纸、浸渍纸、涂布纸和合成纸。织物基底的示例包括棉织物、人造丝织物、聚酯织物或这些材料的混纺。此外，海绵基底的示例包括聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫和三聚氰胺泡沫。
基底11优选地包括与中间层13接触的平滑表面，并且从容易获得平滑性的角度来看，优选地包括树脂膜和/或金属膜。树脂膜的示例包括聚酯膜、聚酰亚胺膜和聚酰胺膜。金属膜优选地是金属箔，并且从具有高导热性和预期的摩擦热释放的角度来看，其示例包括铝箔和铜箔。基底11可以是通过堆叠多个树脂膜形成的叠堆、通过堆叠多个金属膜形成的叠堆或包括树脂膜和金属膜的叠堆。
为了例如提高抛光器具的适用性，可对基底11的与中间层13相背的表面进行表面处理。表面处理的示例包括通过喷砂进行粗化处理、使用含有无机颗粒的树脂形成抗滑层、通过敏感粘合剂赋予粘合剂层等。
基底11的厚度没有特别限制，例如，其可大于或等于15μm，或者可大于或等于60μm。此外，例如，基底11的厚度可小于或等于500μm，或者可小于或等于350μm。当增加基底11的厚度时，可以显著抑制高负荷抛光过程中基底的破损，并且可以提高高负荷抛光的稳定性。此外，当减小基底11的厚度时，可以进一步提高关于待抛光物体的可追随性。
基底11在25℃下的杨氏模量优选地大于或等于3.0×109Pa。通过具有这种基底11，更容易相对于固定的硬质材料滑动抛光片10，使得抛光片10对高负荷抛光具有优异的适用性。
基底11在25℃下的杨氏模量更优选地大于或等于3.5×109Pa，并且从获得更明显效果的角度来看，更优选地大于或等于3.8×109Pa。注意，在基底11是金属膜的情况下，基底11在25℃下的杨氏模量可甚至更大，例如大于或等于10×109Pa，或者大于或等于20×109Pa。
基底11在25℃下的杨氏模量的上限没有特别限制。基底11在25℃下的杨氏模量优选地小于或等于250×109Pa，并且从加工成轧制产品的可加工性的角度来看，更优选地小于或等于150×109Pa。注意，在基底11是树脂膜的情况下，基底11在25℃下的杨氏模量可甚至更小，例如小于或等于20×109Pa，或者小于或等于15×109Pa。
注意，在本说明书中，基底的杨氏模量是通过根据ISO 527-3测试膜的拉伸特性而测量的值。
基底11优选地具有小于或等于200％的断裂伸长率。这种基底11能够在高负荷抛光过程中更牢固地固定三维元件12，并且倾向于进一步提高抛光性能。
从获得更明显效果的角度来看，基底11的断裂伸长率更优选地小于或等于180％，并且还更优选地小于或等于150％。注意，在基底11是金属膜的情况下，基底11的断裂伸长率可甚至更小，例如小于或等于40％，或者小于或等于30％。
基底11的断裂伸长率的下限没有特别限制，例如，其可大于或等于1％，以及大于或等于3％。注意，在基底11是树脂膜的情况下，基底11的断裂伸长率可甚至更大，例如大于或等于20％，或者大于或等于40％。
注意，在本说明书中，基底的断裂伸长率表示根据JIS K 7127测量的值。
三维元件12包括用于抛光待抛光物体的金刚石磨料颗粒(在下文中简称为“磨料颗粒”)以及粘结磨料颗粒的粘结材料。利用三维元件12，在抛光片10的抛光表面上形成与待抛光物体接触的凸部和不与待抛光物体接触的凹部。换句话说，抛光片10中的三维元件12可以是设置成使得抛光表面具有凸部和凹部的元件。
抛光片10包括多个三维元件12，并且三维元件12独立形成。利用这种构造，多个三维元件12在高负荷抛光过程中可以分别追随待抛光物体的凸性和凹性。
可根据抛光片10的应用适当地选择磨料颗粒的平均粒度。磨料颗粒的平均粒度可例如大于或等于2m，优选地大于或等于5μm，更优选地大于或等于7μm，并且进一步优选地大于或等于9μm。当磨料颗粒的平均粒度较大时，更容易制造满足下文所述的比率C2/C1的抛光片。此外，磨料颗粒的平均粒度可例如小于或等于100μm，优选地小于或等于50μm，并且更优选地小于或等于30μm。
注意，在本说明书中，磨料颗粒的平均粒度是通过使用激光衍射/散射型粒度分布测量而测量的体积累积粒度D50。具体测量条件如下，但对其他测量仪器和条件的使用没有限制，只要本领域技术人员可以理解基于相同原理可以获得等效值即可。
·测量仪器：激光衍射/散射型粒度分布测量仪器LA-920(京都府京都的堀场公司(Horiba,Ltd.,Kyoto,Kyoto Prefecture))
·分析软件：适用于Windows(注册商标)的LA-920
·磨料颗粒量：150mg
·分散介质：离子交换水150mL
·循环速度(水的搅拌速度)：设定值15
·超声振荡：存在(使用具有内置LA-920的超声仪器)
·测量温度：室温(25℃)
·相对湿度：小于或等于85％
·He-Ne激光器光学透射率：85％
·钨灯透射率：85％
·相对折射率：设定为1.80(金刚石的相对折射率：1.81)
·测量时间：20秒
·捕获的数据数量：10
·粒径标准：体积
磨料颗粒的数量根据JIS R-6001-2:2017定义，可以是例如#240至#20000，并且优选地是#400至#2000。
粘结材料可以是分散磨料颗粒的基质。粘结材料可以是例如热固性树脂组合物的固化产物或可光固化树脂组合物的固化产物。
粘结材料在25℃下的杨氏模量优选地大于或等于1.0×109Pa。根据这种粘结材料，即使在高负荷下也可以充分维持三维元件12的形状，并且相对于待抛光物体的抛光力倾向于显著体现。
从获得更明显效果的角度来看，粘结材料在25℃下的杨氏模量更优选地大于或等于2.0×109Pa，并且还更优选地大于或等于4.0×109Pa。粘结材料在25℃下的杨氏模量的上限没有特别限制，并且可例如小于或等于20×109Pa，或者可小于或等于15×109Pa。
注意，在本说明书中，粘结材料的杨氏模量表示由在以下条件下根据ISO 6721-5通过以1Hz的频率弯曲振动测量的该动态粘弹性测量结果计算的复弹性模量的值。
(测量条件)
·测量仪器：Solids Analyzer RSA III，由流变科学公司(RheometricScientific)制造
·测量模式：三点弯曲
·支撑端之间的距离：40mm
·频率：1Hz
·试样总体尺寸：10mm宽×50mm长×2mm厚
·畸变：0.05％
在一个优选方面，粘结材料可包括酚醛树脂。这种粘结材料易于获得如上所述的合适的杨氏模量。
在另一个优选方面，粘结材料可以是含有丙烯酸单体的树脂组合物的固化产物。丙烯酸单体是具有选自由丙烯酰基基团和甲基丙烯酰基基团组成的组的至少一种类型可聚合基团的化合物。树脂组合物通过丙烯酸单体的聚合而固化，以形成构成粘结材料的固化产物。
树脂组合物可以是多官能单体，其中大于或等于60质量％的丙烯酸单体选自由三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯和三(2-羟乙基)异氰脲酸酯二丙烯酸酯组成的组。因此，形成具有高压缩屈服应力的粘结材料，使得粘结材料可以在高负荷抛光过程中在维持抛光表面上的压力的同时变形，从而改善对硬质材料的粘附并获得高抛光力。
丙烯酸单体中多官能单体的含量优选地大于或等于65质量％，并且更优选地大于或等于85质量％，并且可大于或等于95质量％、大于或等于99质量％或者大于或等于100质量％。
树脂组合物还可含有除多官能单体之外的丙烯酸单体。其他丙烯酸单体优选地在单个聚合物中的玻璃化转变温度大于或等于25℃。作为其他丙烯酸单体，单官能单体的示例包括(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯和(甲基)丙烯酸二环戊烯酯，双官能单体的示例包括二(甲基)丙烯酸三环癸烷甲醇酯和双酚A环氧乙烷改性的二(甲基)丙烯酸酯，多官能单体的示例包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和ε-己内酯改性的三-(2-丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
基于树脂组合物中固体的总量，树脂组合物中丙烯酸单体的含量可例如大于或等于90质量％，优选地大于或等于95质量％，并且更优选地大于或等于99质量％。树脂组合物中丙烯酸单体的含量的上限没有特别限制。
树脂组合物还可含有用于引发丙烯酸单体的聚合的聚合引发剂。聚合引发剂的示例包括热聚合引发剂和光聚合引发剂，其中用于引发自由基聚合的光聚合引发剂是优选的。作为光聚合引发剂，分子内裂解型的示例包括苯偶姻衍生物、苄基缩酮、α-羟基苯乙酮、α-氨基苯乙酮和酰基氧化膦、二茂钛、O-酰基肟，并且夺氢型的示例包括二苯甲酮、米氏酮和噻吨酮。
树脂组合物中聚合引发剂的含量可根据聚合引发剂的类型等适当地改变。基于100质量份的丙烯酸单体，树脂组合物中聚合引发剂的含量可例如大于或等于0.1质量份，优选地大于或等于0.5质量份，并且更优选地大于或等于1.0质量份。此外，基于100质量份的丙烯酸单体，树脂组合物中聚合引发剂的含量可例如小于或等于10质量份，优选地小于或等于5质量份，并且更优选地小于或等于3质量份。
树脂组合物还可含有除丙烯酸单体和聚合引发剂之外的其他组分。其他组分的示例包括偶联剂、润湿剂、染料、颜料、增塑剂、填充剂、剥离剂、抛光助剂和其他添加剂。
在三维元件12中，磨料颗粒的含量C2与粘结材料的含量C1的比率C2/C1(质量比)大于或等于0.05，并且优选地大于或等于0.1。此外，从获得更明显效果的角度来看，比率C2/C1(质量比)小于或等于1.5，优选地1.0或更小，并且更优选地小于或等于0.7。此外，从减少和抑制所使用的金刚石的量的角度来看，比率C2/C1(质量比)可例如小于或等于1.5，可小于或等于1.0，可小于或等于0.7，可小于或等于0.5，或者可小于或等于0.2。
当三维元件12被分成在与基底11相背的一侧上的占据三维元件12的20体积％的顶部部分12a和在基底11的一侧上的占据三维元件12的80体积％的基部部分12b时，三维元件12中大于或等于50质量％的磨料颗粒优选地位于顶部部分12a上。
如上所述，当顶部部分12a中磨料颗粒的量较大时，可以利用少量的磨料颗粒有效地展现抛光性能，并且更明显地展现上述效果。更具体地，由于顶部部分12a是构成抛光表面的部分，因此磨料颗粒选择性地存在于顶部部分12a上，故而可以用少量的磨料颗粒展现高抛光性能。另外，由于基部部分12b是构成排出磨料碎屑的凹槽的部分，因此认为在减少磨料颗粒量时，抛光碎屑的排出特性得到进一步改善，磨料碎屑对抛光表面的粘附受到抑制，并且容易获得更均匀的平滑表面。
从获得更明显效果的角度来看，包含在顶部部分12a中的磨料颗粒的量更优选地大于或等于三维元件12中的磨料颗粒的55质量％，并且更优选地大于或等于60质量％。
在图1中，三维元件12被描述为具有三角形横截面，但三维元件12的形状不一定受限于该形状。三维元件12可具有例如锥体结构，该锥体结构在底表面上以凸部作为顶点粘结中间层13。此外，三维元件12可具有三棱柱结构，其中例如凸部形成在一侧上并且在与该侧相背的侧表面上粘结到中间层13。
另外，三维元件12可具有例如柱结构，该柱结构在一个底表面上形成凸部并且在另一个底表面上粘结到中间层13。另外，三维元件12可具有例如截头结构，该截头结构在一个底表面上形成凸部并且在另一个底表面上粘结到中间层13。
三维元件12可具有多层结构。例如，三维元件12可由抛光材料层和支撑层形成，该抛光材料层由磨料颗粒和粘结材料形成，并且该支撑层由粘结材料形成。
三维元件12的高度(从抛光表面的凹部到凸部的高度)可为2μm至800μm，并且可为4μm至400μm。
中间层13是设置在基底11与三维元件12之间并且将基底11和三维元件12粘结在一起的层。
中间层13在25℃下的杨氏模量优选地大于或等于1.0×107Pa。由于可以将三维元件12充分固定在基底11上，因此中间层13可以充分抑制三维元件12在抛光过程中脱落。
从表现出更明显效果的角度来看，中间层13在25℃下的杨氏模量优选地大于或等于3.0×107Pa，并且更优选地大于或等于5.0×107Pa。
另外，中间层13在25℃下的杨氏模量优选地小于或等于5.0×108Pa。这种中间层13在高负荷抛光过程中用作缓冲层，并且多个三维元件12可以追随待抛光物体的凸性和凹性。因此，利用该中间层13，可以容易地形成具有低凸性和凹性的平滑表面。
从表现出更明显效果的角度来看，中间层13在25℃下的杨氏模量优选地小于或等于4.0×108Pa，并且更优选地小于或等于2.0×108Pa。
注意，中间层的杨氏模量表示由在以下条件下根据ISO 6721-5通过以1Hz的频率弯曲振动测量的该动态粘弹性测量结果计算的复弹性模量的值。
(测量条件)
·测量仪器：Solids Analyzer RSA III，由流变科学公司(RheometricScientific)制造
·测量模式：三点弯曲
·支撑端之间的距离：40mm
·频率：1Hz
·试样总体尺寸：10mm宽×50mm长×2mm厚
·畸变：0.05％
中间层13的构成材料没有特别限制，只要其能够将基底11和三维元件12彼此粘结即可。中间层13可由热固性树脂组合物的固化产物形成，或者可由可光固化树脂组合物的固化产物形成。
在一个优选方面，中间层13可由含有聚氨酯丙烯酸酯的树脂组合物的固化产物形成。这种中间层13倾向于在基底11与三维元件12之间易于与上述合适的杨氏模量和强粘结强度兼容。
聚氨酯丙烯酸酯可以是具有氨基甲酸酯键以及选自由丙烯酰基基团和甲基丙烯酰基基团组成的组的至少一种类型可聚合基团的可聚合化合物。聚氨酯丙烯酸酯的具体示例包括含聚酯骨架的聚氨酯丙烯酸酯、含聚醚骨架的聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和芳香族聚氨酯丙烯酸酯。
树脂组合物还可含有除聚氨酯丙烯酸酯之外的其他可聚合化合物。其他可聚合化合物可适当地选自能够与聚氨酯丙烯酸酯共聚的化合物。其他可聚合化合物的示例包括(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、环状三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和(甲基)丙烯酸。此外，树脂组合物还可含有不与聚氨酯丙烯酸酯(诸如环氧树脂)共聚合的可聚合化合物。
树脂组合物中可聚合化合物中聚氨酯丙烯酸酯的比例为例如大于或等于40质量％，优选地大于或等于50质量％，并且更优选地大于或等于70质量％。由此，更容易获得上述合适的杨氏模量。
树脂组合物中可聚合化合物中聚氨酯丙烯酸酯的比例的上限没有特别限制，并且可例如小于或等于99.9质量％，或者可小于或等于99质量％。
树脂组合物还可含有用于引发聚氨酯丙烯酸酯的聚合的聚合引发剂。聚合引发剂的示例包括热聚合引发剂和光聚合引发剂，其中用于引发自由基聚合的光聚合引发剂是优选的。作为光聚合引发剂，分子内裂解型的示例包括苯偶姻衍生物、苄基缩酮、α-羟基苯乙酮、α-氨基苯乙酮和酰基氧化膦、二茂钛、O-酰基肟，并且夺氢型的示例包括二苯甲酮、米氏酮和噻吨酮。
树脂组合物中聚合引发剂的含量可根据聚合引发剂的类型等适当地改变。基于100质量份的可聚合化合物，树脂组合物中聚合引发剂的含量可例如大于或等于0.1质量份，优选地大于或等于0.5质量份，并且更优选地大于或等于1.0质量份。此外，基于100质量份的可聚合化合物，树脂组合物中聚合引发剂的含量可例如小于或等于50质量份，优选地小于或等于20质量份，并且更优选地小于或等于10质量份。
树脂组合物还可含有除可聚合化合物以外的其他组分以及固化剂。其他组分的示例包括偶联剂、润湿剂、染料、颜料、增塑剂、填充剂和其他添加剂。
在抛光片10中，中间层13与三维元件12以三维方式形成，并且形成抛光表面的凹陷部。另外，抛光片10包括多个中间层13，并且多个中间层13中的每个中间层粘结到一个三维元件12和基底11。换句话说，在抛光片10中，一个三维元件12设置在一个中间层13上。
在本实施方案中，中间层的形状不限于上述形状。例如，抛光片可具有通过一个中间层粘结到三维元件的多个三维元件。换句话说，多个三维元件可设置在一个中间层上。
在本实施方案中，相对于三维元件和中间层的总体积，三维元件的总体积例如大于或等于55体积％，优选地大于或等于60体积％，并且更优选地大于或等于70体积％。这往往会增加抛光片的长度。相对于三维元件和中间层的总体积，三维元件的总体积例如小于或等于95体积％，优选地小于或等于90体积％，并且更优选地小于或等于85体积％。因此，基底与中间层之间的粘附以及中间层与三维元件之间的粘附得到进一步改善，并且抛光片的抛光力更稳定，并且更容易获得均匀的平滑表面。
图2是示出抛光片的另一方面的横截面视图。图2所示的抛光片20包括基底21、多个三维元件22以及设置在基底11与多个三维元件22之间并且将多个三维元件粘结到基底11的一个表面上的中间层23。中间层23在一个表面侧上粘结到基底11，并且在另一个表面侧上粘结到多个三维元件22。中间层23的与三维元件22接触的一侧上的表面与三维元件22以三维方式形成，并且形成抛光表面的凹部。
基底21和三维元件22可与抛光片10中的基底11和三维元件12相同，并且中间层23可具有与抛光片10中的中间层23相同的形状。当三维元件22被分成占据三维元件22的20体积％的顶部部分22a和占据三维元件22的80体积％的基部部分22b时，三维元件22中大于或等于50质量％的磨料颗粒优选地位于顶部部分22a上。
注意，虽然中间层23与三维元件22以三维方式形成并且在抛光表面上形成三维形状，但是中间层23不一定以三维方式形成，并且三维元件22可设置在中间层23的平滑表面上。
在本实施方案中，通过三维元件(有时三维元件和中间层)在抛光片的抛光表面上形成三维形状。在下文中，将参考附图描述三维形状的优选实施方案。
图3(a)是示出抛光片的三维形状的一个方面的顶视图。三维部分121具有锥体结构(三棱锥结构)，其中顶点形成凸部并且在底表面处粘结到基底侧。在图3(a)中，多个三维部分121在锥体结构的底侧上彼此接触，但是多个三维部分121可彼此分离。
在图3(a)中，附图标记o表示三维部分121的底侧长度，并且附图标记p表示相邻三维部分121的顶点之间的距离。标记o可为例如5μm至1000μm，并且优选地为10μm至500μm。标记p可为例如5μm至1000μm，并且优选地为10μm至500μm。
图3(b)是示出抛光片的三维形状的另一方面的顶视图。三维部分122具有截头结构，该截头结构在一个底表面上形成凸部并且在另一个底表面上粘结到基底侧。在图3(b)中，多个三维部分122彼此分离，但是多个三维部分122可在基底侧的底侧上彼此接触。
在图3(b)，附图标记o表示基底侧上三维部分122的底侧长度，附图标记u表示相邻三维部分122的底侧之间的距离，并且附图标记y表示形成三维部分122的凸部的侧面上的底侧长度。标记o可为例如5μm至2000μm，并且优选地为10μm至1000μm。标记u可为例如0μm至1000μm，并且优选地为2μm至500μm。标记y可为例如0.5μm至1800μm，并且优选地为1μm至900μm。
图4(a)是示出抛光片的三维形状的另一方面的透视横截面视图。三维部分123具有三棱柱结构，该三棱柱结构在一侧上形成凸部并且在与该侧相背的侧表面上粘结到基底侧。三维部分123具有包括三维元件132和中间层133的多层结构。当三维元件132被分成占据三维元件132的20体积％的顶部部分132a和占据三维元件132的80体积％的基部部分132b时，三维元件132中大于或等于50质量％的磨料颗粒优选地位于顶部部分132a上。
在图4(a)中，示出了具有三棱柱结构和多层结构的三维元件；然而，具有三棱柱结构的三维部分不具有多层结构，并且可仅由三维元件形成。
三维部分123的顶角α可为30°至150°，例如45°至140°。在图4(a)中，附图标记h表示三维部分123的高度，并且附图标记s表示三维元件132的高度。标记h可为例如10μm至10000μm，并且优选地为20μm至1000μm。标记s可为三维部分的高度h的5％至95％，并且优选地为10％至90％。
在图4(a)中，附图标记w表示三维部分123的短底侧的长度(三维部分123的宽度)，附图标记p表示三维部分123的顶点之间的距离，并且附图标记u表示相邻三维部分123的长底侧之间的距离。标记w可为例如2μm至2000μm，并且优选地为4μm至1000μm。标记p可为例如2μm至4000μm，并且优选地为4μm至2000μm。标记u可为例如0μm至2000μm，并且优选地为0μm至1000μm。
三维部分123的长度(长底侧的长度)可延伸跨过抛光片的整个区域。在这种情况下，三维部分123的长底侧方向上的两个端部位于抛光片的端部附近，并且多个三维部分123布置成条纹形状。
此外，三维部分123的长底侧的长度可以是适当的长度，例如5μm至10000μm。这种情况的示例在图4(b)中示出。在图4(b)中，三维部分124的端表面具有从下方以锐角切掉的形状，但三维部分124的端表面不限于这种形状。
在图4(b)中，附图标记l表示三维部分124的长底侧的长度，并且附图标记x表示相邻三维部分124的短底侧之间的距离。标记l可为例如5μm至10000μm，并且优选地为10μm至5000μm。标记x可为例如0μm至2000μm，并且优选地为0μm至1000μm。
根据本实施方案的抛光片可以在高负荷抛光过程中充分减小目标表面的凸性和凹性。因此，上述抛光片可以合适地用于高负荷抛光应用中。换句话说，上述抛光片可以是用于高负荷抛光的抛光片。
高负荷抛光中的负荷可例如大于或等于1.0×106Pa，优选地大于或等于1.2×106Pa，并且更优选地大于或等于1.5×106Pa。另外，高负荷抛光中的负荷可例如小于或等于5.0×106Pa，并且优选地小于或等于3.0×106Pa。
此外，由于根据本实施方案的抛光片适于高负荷抛光，因此它可以合适地用于抛光硬质材料，诸如金属产品。换句话说，抛光片可以是用于抛光硬质材料的抛光片。
硬质材料是指例如如ISO 8486-2:2007中定义的维氏硬度大于或等于HV150的材料。硬质材料的示例包括碳钢、不锈钢、钛、钨和陶瓷材料(诸如碳化硅、氮化铝、氧化锆和氧化铝)。
(抛光方法)
根据本实施方案的抛光方法是使用上述抛光片抛光多个待抛光物体的抛光方法。根据本实施方案的抛光方法包括将抛光片的抛光表面压靠在待抛光物体上以滑动抛光片和待抛光物体的第一抛光步骤，以及使用在第一抛光步骤中使用的抛光表面的至少一部分抛光另一待抛光物体的重复使用步骤。
在第一抛光步骤中，当将抛光片压靠在待抛光物体上时，负荷可以是例如大于或等于1.0×106Pa的高负荷。例如，负荷优选地大于或等于1.2×106Pa，并且更优选地大于或等于1.5×106Pa。负荷的上限可例如小于或等于5.0×106Pa，并且优选地小于或等于3.0×106Pa。
抛光片和待抛光物体的滑动可通过固定一者并滑动另一者或通过滑动它们两者来进行。在本实施方案中，其中固定待抛光物体并滑动抛光片的方法是特别优选的。
待抛光物体没有特别限制，但是从通过使用上述抛光片来获得明显效果的角度来看，待抛光物体优选地是上述硬质材料。
在本实施方案中，当滑动抛光片和待抛光物体时，可插置润滑液体。润滑液体被广泛分类为水溶性润滑液体和水不溶性润滑液体。水溶性润滑液体的示例包括可溶类型、溶液类型和乳液类型，并且可使用这些类型中的任何类型。另外，水不溶性润滑液体的示例包括由矿物油和/或脂肪油制成的润滑液体，其可含有或可不含有极压添加剂。
在本实施方案中，重复使用步骤可进行多次(例如，10次或更多次，优选地15次或更多，并且更优选地20次或更多次)，可用同一抛光表面抛光多个(例如10个，优选地15个或更多个，并且更优选地20个或更多个)待抛光物体。注意，重复使用步骤中的抛光方法可与第一抛光步骤相同。
虽然上文给出了对本发明的优选实施方案的描述，但本发明并不限于上述实施方案。
实施例
在下文中，将参考实施例更具体地描述本发明。然而本发明并不限于这些实施例。
实施例A-1
用于形成三维元件的组合物的制备
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：62.33质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.06质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、1.25质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.62质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、5.52质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和30.22质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为0.09。
用于形成中间层的组合物的制备
通过混合以下项来制备用于形成中间层的组合物：78.43质量份的聚氨酯丙烯酸酯(CN991，可从阿科玛公司获得)、19.61质量份的丙烯酸酯单体(Bizcoat#150，可从大阪有机化学工业有限公司(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD)获得)和1.96质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司获得)。
基底的制备
作为基底，制备PET膜(厚度为125μm，25℃下的杨氏模量为5.0MPa)。
抛光片的产生
制备在表面上具有对应于图3(a)所示的三维形状的凹陷部的聚丙烯成形膜。通过用刮棒涂布机将用于形成三维元件的组合物施加在成形膜上，在成形膜的凹部中填充用于形成三维元件的组合物。然后，将填充在凹陷部中的组合物在75℃下干燥5分钟。
接下来，将用于形成中间层的组合物施加在成形膜上，将基底堆叠在其顶部，并用辊施加压力。此后，用紫外线辐射照射基底侧以固化用于形成中间层的组合物。
接下来，剥离成形膜并在70℃的烘箱中加热24小时，获得抛光片。当分析所获得的抛光片的三维元件时，确认由于磨料颗粒沉降在凹部中而在顶侧上存在许多磨料颗粒。
实施例A-2
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：59.35质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.09质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、1.19质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.59质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、8.76质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和30.03质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为0.14。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
实施例A-3
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：52.80质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.16质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、1.06质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.53质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、15.59质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和29.87质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为0.3。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
实施例A-4
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：43.07质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.25质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、0.86质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.43质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、25.42质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和29.96质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为0.6。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
实施例A-5
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：23.30质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.34质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、0.46质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.23质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、34.39质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和41.27质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为1.4。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
比较例X-1
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：67.22质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.01质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、1.34质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.67质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、0.99质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和29.76质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为0.014。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
比较例X-2
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：65.63质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.02质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、1.31质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.66质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、1.94质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和30.44质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为0.028。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
比较例X-3
通过混合以下项来制备用于形成三维元件的组合物：17.29质量份的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯(SR368，可从阿科玛公司(Arkema)获得)、0.51质量份的硅烷偶联剂(KBM-503，可从信越化工有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)获得)、0.31质量份的光聚合引发剂(Omunirad 819，可从IGM树脂公司(IGM Resins)获得)、0.17质量份的光聚合引发剂(Omunirad 369，可从IGM树脂公司获得)、51.06质量份的金刚石磨料颗粒(平均粒度为15μm)和30.64质量份的丙二醇甲基醚。组合物中金刚石磨料颗粒的含量与树脂的含量的比率为2.8。以与实施例A-1相同的方式产生抛光片，不同的是使用用于形成三维元件的该组合物。
抛光片的评估
在以下条件下对在实施例和比较例中产生的抛光片进行抛光测试，并且获得30秒的研磨量(mg/30秒)和所获得平滑表面的表面粗糙度Ra(μm)。此外，在相同的条件下对同一抛光表面进行19次抛光测试，并且获得每次的30秒的研磨量和所获得平滑表面的表面粗糙度Ra。研磨量的结果在表1中示出，并且表面粗糙度Ra的结果在表2中示出。
·待抛光物体：S45C(无热处理)
·待抛光物体的尺寸：10mmΦ×200mm长
·抛光仪器：超精加工机床(Super finisher)(可从松田精机有限公司(MatsudaSeiki Co Ltd.)获得)
·旋转速度：829rpm
·抛光片进料：无
·振荡：无
·研磨液体：Simtek 500(可从新美科流体技术公司(CIMCOOL FLUIDSTECHNOLOGY)获得)2％水性溶液
·支承辊硬度：肖氏硬度A 30°
·狭缝量：4.2mm
·抛光时间：30秒
·切削量：将待抛光物体的抛光测试后的重量损失作为切削量。
·表面平均粗糙度Ra：使用以下仪器和条件测量。
·仪器：SURFTEST SV-3100H4，可从三丰公司(Mitutoyo Corporation)获得
·测量条件：JIS B-0601:2001(ISO 4287:1997)兼容
·截断值：0.8mm
·评估长度：4mm
表1
Figure BDA0003702890460000191
表2
Figure BDA0003702890460000201
如表1和表2所示，在比率C2/C1小于0.05的比较例X-1和X-2中，研磨量在抛光小于10次之后明显减少，这使抛光变得困难。此外，在比率C2/C1大于1.5的比较例X-3中，表面粗糙度Ra在抛光次数大于10次之后逐渐增加，使得难以形成均匀的平滑表面。另一方面，在实施例A-1至A-5中，即使抛光次数大于20，也保持研磨量大于或等于3.5mg/30秒并且表面粗糙度Ra小于0.06μm，并且确认即使对同一抛光表面重复进行抛光，也可以形成均匀的平滑表面。
附图标记列表
10、20…抛光片
11、21…基底
12、22…三维元件
13、23…中间层
121、122、123、123…三维部分

Claims (8)

1.一种抛光片，包括：
基底；
多个三维元件，所述多个三维元件包括金刚石磨料颗粒和粘结材料，并且形成抛光表面；以及
中间层，所述中间层设置在所述基底与所述三维元件之间，并且将所述基底和所述三维元件粘结在一起，
其中所述金刚石磨料颗粒的含量C2与所述粘结材料的含量C1的比率C2/C1按质量比为0.05至1.5。
2.根据权利要求1所述的抛光片，其中当所述三维元件在厚度方向上被分成在所述基底的一侧上的占据所述三维元件的80体积％的基部部分和在与所述基底相背的一侧上的占据所述三维元件的20体积％的顶部部分时，
所述三维元件中大于或等于50质量％的所述金刚石磨料颗粒位于所述顶部部分上。
3.根据权利要求1或2所述的抛光片，其中所述金刚石磨料颗粒的平均粒度大于或等于2μm。
4.根据权利要求3所述的抛光片，其中所述金刚石磨料颗粒的平均粒度大于或等于5μm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的抛光片，其中所述比率C2/C1按质量比为0.05至0.7。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的抛光片，其中相对于所述三维元件和所述中间层的总和，所述三维元件的总体积为60体积％至90体积％。
7.一种使用根据权利要求1至6中任一项所述的抛光片抛光多个待抛光物体的抛光方法，所述抛光方法包括：
将所述抛光片的所述抛光表面压靠在所述待抛光物体上以滑动所述抛光片和所述待抛光物体的第一抛光步骤；以及
使用在所述第一抛光步骤中使用的所述抛光表面的至少一部分抛光另一待抛光物体的重复使用步骤。
8.根据权利要求7所述的抛光方法，其中所述重复使用步骤进行多次，并且
至少部分地在所述第一抛光步骤中使用的所述抛光表面上抛光多个其他待抛光物体。
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