KR20170030537A - 경질 표면을 연마하기 위한 연마 재료, 상기 재료를 포함하는 매질, 및 이의 형성 및 사용 방법 - Google Patents

경질 표면을 연마하기 위한 연마 재료, 상기 재료를 포함하는 매질, 및 이의 형성 및 사용 방법 Download PDF

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Abstract

경질 표면을 연마하는데 적절한 연마 재료, 상기 연마 재료를 포함하는 매질, 및 상기 연마 재료 및 매질의 형성 및 사용 방법이 개시된다. 예시적인 연마 재료는 비교적 높은 경질 세그먼트: 연질 세그먼트 비율을 가지며 비교적 높은 제거율 및/또는 비교적 높은 공정 수율을 나타낸다.

Description

경질 표면을 연마하기 위한 연마 재료, 상기 재료를 포함하는 매질, 및 이의 형성 및 사용 방법 {POLISHING MATERIAL FOR POLISHING HARD SURFACES, MEDIA INCLUDING THE MATERIAL, AND METHODS OF FORMING AND USING SAME}
본 출원은 일반적으로 경질-표면 재료를 연마하는데 사용하기 적절한 연마 재료 및 매질에 관한 것이다.
연마된 경질 표면은 여러 가지 용도에 바람직하다. 예를 들어, 연마된 경질 표면은 전자 제품 및 다른 소비재에 대한 내긁힘성/마모성 재료를 형성하도록 사용될 수 있다.
기판의 표면을 연마하기 위해, 연마 매질(media)이 기판에 인접하게 배치되고 기판 표면에 대해 이동한다. 이러한 상대적 이동은 일반적으로 유성 기어 시스템 내에서 매질을 회전시킴으로써, 기판을 회전시킴으로써, 기판 또는 매질의 궤도 이동에 의해, 또는 이러한 이동의 조합에 의해 생성될 수 있다. 추가적으로 또는 택일적으로, 매질과 기판 사이의 선형 또는 임의의 다른 유용한 상대 운동이 사용될 수 있다. 기판 표면에 대하여 매질을 누르기 위해 힘이 가해질 수 있다. 연마성 재료를 포함하는 슬러리가 기판 표면으로부터 물질의 제거를 돕기위해 연마 공정에 사용될 수 있다.
이들의 성질에 의해, 경질 재료는 연마하기 어렵다. 사파이어와 같은 경질 재료의 표면을 연마하기 위해 사용되는 전형적인 연마 매질은 부직포 함침된 폴리에스터 펠트를 포함한다. 이러한 재료는 사파이어 및/또는 다른 경질 재료를 연마하도록 사용될 수 있지만, 연마 동안의 재료 제거율 및 제거 균일성은 대개 요구되는 것보다 적다. 또한, 연마를 통한 제품 수율은 비교적 낮을 수 있다(예컨대, 약 60 내지 70% 이하). 재료 제거율이 비교적 낮기 때문에, 경질 재료 표면을 연마하기 위해 추가적인 연마 시간, 노동력, 및 장비가 요구된다. 추가적인 연마 시간, 노동력, 및 장비는 결국 경질 재료 표면의 연마와 관련된 비용 상승을 초래한다.
따라서, 개선된 성능 (예컨대, 비교적 높고 균일한 제거율 및/또는 비교적 높은 수율)을 가지는 개선된 연마 재료 및 매질 및 상기 매질 및 재료의 형성 및 사용 방법이 요구된다.
본 출원의 다양한 구체예는 경질 재료의 표면을 연마하기에 적절한, 개선된 방법 및 재료에 관한 것이다. 본 출원의 다양한 구체예가 종래의 연마 재료 및 방법의 문제점을 다루는 방법이 하기 더욱 상세히 논의되지만, 일반적으로, 본 출원의 다양한 구체예는 기판 표면으로부터 비교적 높은 연마 제거율, 비교적 균일한 재료 제거, 및/또는 비교적 높은 수율을 가능하게하는 폴리우레아-기초의 및/또는 폴리우레탄-기초의 재료, 및 이러한 재료의 사용 및 형성을 포함하는 방법을 제공한다.
본 출원의 예시적인 구체예에 따르면, 경질-표면 연마 재료는 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 포함한다. 경질 세그먼트는 예를 들어, 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제1 화합물, 예를 들면 하나 이상의 방향족 활성 수소 화합물 또는 올리고머 활성 수소 화합물 (예컨대, 60 Da 내지 150 Da의 분자량을 가지는 올리고머 활성 수소 화합물)을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 연질 세그먼트는 예를 들어, 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제2 화합물, 예를 들면 150 da 내지 6000 Da의 분자량을 가지는 하나 이상의 올리고머 활성 수소 화합물과 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 구체예의 예시적인 양태에 따르면, 경질-표면 연마 재료에서 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비율은 0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상이다. 하기 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 본 발명자는 놀랍게도 경질-표면 연마 재료에서 0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상의 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비교적 높은 비율은 적절한 경질 재료 제거율을 제공할 뿐만 아니라, 유사한 용도에 사용되는 종래의 연마 매질과 비교하여 우수한 제거율, 재료 제거의 균일성, 및/또는 높은 공정 수율을 제공하는 것을 예기치 않게 발견하였다. 경질-표면 연마 재료는 발포체(foam), 예를 들면 폴리우레탄 발포체, 폴리우레아 발포체, 또는 하이브리드 폴리우레탄-폴리우레아 발포체일 수 있다. 경질-표면 연마 재료 발포체는 발포/팽창제를 사용하여 형성될 수 있다. 경질-표면 연마 재료는 또한 0 중량% 내지 약 80 중량%의 유기 및/또는 무기 충전재를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 경질-표면 연마 재료의 부피 밀도는 약 0.2 g/cm3 내지 1.2 (g/cm3) 이다. 경질-표면 연마 재료의 쇼어 D 경도는 약 10 내지 80일 수 있다. 경질-표면 연마 재료는 연마를 용이하게 하기 위해 표면 상에 홈(groove)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 택일적으로, 경질-표면 연마 재료는 연마기에 경질-표면 연마 재료의 부착을 용이하게 하기위해 표면 상에 접착제를 포함할 수 있다. 경질-표면 연마 재료는 연마 패드로 형성될 수 있으며, 이는 단일 또는 적층 패드의 일부일 수 있다.
본 출원의 또 다른 예시적인 구체예에 따르면, 경질 표면 (예컨대, 유리의 경도, 또는 약 1550 HB 브리넬 경도(Brinell scale) 또는 7 모스 경도(Moh's scale) 초과의 경도를 가지는 표면)의 연마 방법은 본 명세서에 기재된 연마 재료의 사용을 포함한다. 예를 들어, 예시적인 방법은 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 포함하는 연마 재료를 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 경질 세그먼트는 예를 들어, 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제1 화합물, 예를 들면 하나 이상의 방향족 활성 수소 화합물 또는 올리고머 활성 수소 화합물 (예컨대, 150 Da 내지 6000 Da의 분자량을 가지는 올리고머 활성 수소 화합물)을 반응시킴으로써 형성될 수 있고, 연질 세그먼트는 예를 들어, 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제2 화합물, 예를 들면 150 da 내지 6000 Da의 분자량을 가지는 하나 이상의 올리고머 활성 수소 화합물과 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 예시적인 방법은 경질 재료의 표면으로부터 (예컨대, 유성 기어 시스템 또는 기타 적절한 시스템을 사용하여) 재료를 제거하기 위해 경질 표면에 대해 연마 재료를 이동시키는 단계를 추가로 포함한다. 연마 단계는 연마재 입자를 포함하는 슬러리의 존재하에 및/또는 냉각 액체의 존재하에 수행될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 본 발명자는 연마 경질 표면을 연마하기 위한 종래의 기법과 비교하여, 본 명세서에 개시된 방법을 사용하여 놀랍고 예상치 못한 제거율 및 수율(연마 후 육안 검사를 통과하고 재작업을 필요로 하지 않는 기판의 퍼센트로서 측정됨; 표면 결함은 일반적으로 길이 40 미크론, 폭 13 미크론 및 깊이 3 미크론 미만)을 발견하였다. 예시로서, 유사한 공정 조건 하에서 종래의 재료를 사용하여 획득되는 시간당 0.8 - 1.0 미크론의 제거율과 비교하여, 경질 표면 재료, 예를 들면 사파이어의 제거율은 시간당 2 미크론 이상, 시간당 2.1 미크론 이상, 및 시간당 약 2.1 미크론 % 내지 약 2.5 미크론이 획득되며, 종래의 연마 재료를 사용하여 획득되는 전형적인 60 - 70%의 수율과 비교하여 약 75% 초과, 약 80% 초과, 또는 약 90% 내지 약 100%의 수율을 가진다.
본 출원의 또 다른 예시적인 구체예에 따르면, 경질-표면 연마 재료를 형성하는 방법은, 본 명세서에 기재된 하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물을 혼합하는 단계, 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제1 화합물을 반응시켜 경질 세그먼트를 형성하는 단계, 및 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제2 화합물을 반응시켜 연질 세그먼트를 형성하는 단계, 여기서 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비율은 0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상이며, 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 포함하는 조성물을 주형에 주입하는 단계를 포함한다. 이러한 구체예의 다양한 양태에 따르면, 방법은 발포 또는 팽창제를 제공하는 단계, 및 발포/팽창제와 하나 이상의 제1 화합물 및/또는 제2 화합물을 혼합하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 하나 이상의 계면활성제를 제공하는 단계, 및 하나 이상의 계면활성제와 하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물을 혼합하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 충전재 재료를 제공하는 단계, 및 충전재 재료와 하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물을 혼합하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 예컨대, 약 100 ℃ 내지 약 130 ℃의 온도에서 약 6 시간 % 내지 약 12 시간 동안 조성물을 경화하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예시적인 방법은 연마 재료의 표면에 홈을 형성하는 단계, 연마 재료를 스카이빙(skiving) 하는 단계, 및/또는 접착제를 연마 재료의 표면에 첨가하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
본 출원의 또 다른 예시적인 구체예에 따르면, 연마 매질 (예컨대, 연마 패드) 패드는 본 명세서에 기재된 경질-표면 연마 재료를 포함한다. 연마 매질은 표면 상에 홈을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 택일적으로 연마 매질은 표면 상에 접착제 재료를 포함할 수 있다.
본 출원의 또 다른 예시적인 구체예에 따르면, 연마 매질을 형성하는 방법은 본 명세서에 기재된 경질-표면 연마 재료를 형성하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 베이스 재료를 스카이빙하는 단계, 재료에 홈을 형성하는 단계, 및/또는 재료의 표면에 접착제 재료를 첨가하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
하기 제공되는 경질-표면 연마 재료 및 방법 상기 재료의 형성 및 사용 방법의 예시적인 구체예의 설명은 단지 예시적이며 오직 설명을 목적으로 한 것이다; 다음의 설명은 본 출원 또는 청구 범위를 제한하려는 것이 아니다. 게다가, 언급된 특징, 조성, 또는 성질을 가지는 다수의 구체예의 인용은 추가의 특징, 조성, 또는 성질을 가지는 다른 구체예, 또는 언급된 특징, 조성, 또는 성질의 상이한 조합을 포함하는 다른 구체예를 배제시키려는 것이 아니다.
연마된 경질 표면, 예를 들면 연마된 사파이어는, 투명 시계 크리스탈 및 스마트폰 및 기타 장치의 보호 표면을 비롯한 다양한 용도로 사용될 수 있다. 이러한 재료는 예를 들면 재료의 절단, 연삭 또는 래핑 단계와 같은 이전의 가공 단계로부터 존재할 수도 있는 흠집를 제거하도록 보통 연마된다. 재료가 경질이기 때문에, 경질-재료 표면 상에 추가적인 흠집을 발생시키지 않고 원하는 제거율로 연마하는데 어려움이 있다.
본 명세서에 기재된 예시적인 재료 및 매질 (예컨대, 연마 패드)은 연마 기판의 경질 표면 연마를 비롯한 다양한 용도에 사용될 수 있다. 예시로서, 이러한 재료 및 매질은 경질-표면 재료, 예를 들면 사파이어 (예컨대, 사파이어의 A, C, 또는 R 면), 기타 원석, 예를 들면 에메랄드 및 루비, 세라믹, 금속, 예를 들면 티타늄, 및 유사한 재료를 연마하도록 사용될 수 있다. 연마된 경질-표면 재료은 전자 기기 디스플레이, 전자 기기 케이스, 전자 후면판(back plate), 시계 크리스탈, 및 다양한 기타 용도로서 사용에 적절하다. 본 명세서에 기재된 예시적인 연마 매질은 그러한 용도로 사용되는 종래의 매질과 비교하여, 비교적 높은 제거율, 재료 제거의 균일성, 및/또는 높은 공정 수율을 나타낸다. 본 명세서에서 사용 시, 용어 “경질 표면” 또는 “경질-표면 재료”는 재료 유리의 경도 초과 (예컨대, 약 1550 HB 브리넬 경도 또는 약 7 모스 경도 초과 )의 경도를 가지는 재료를 의미한다.
본 출원의 예시적인 구체예에 따르면, 경질-표면 연마 재료는 경질 세그먼트, 연질 세그먼트, 및 0 중량% 내지 약 80 중량% 충전재 재료를 포함하며, 여기서 중량 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비율은 0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상이다. 경질-표면 연마 패드 내의 경질 세그먼트는, 긴 사슬 길이를 가지고 본질적으로 보다 고무질인 연질 세그먼트와 비교하여, 일반적으로 짧은 사슬 길이를 가지며, 결정질 도매인으로 응집된다. 경질 세그먼트는 유사한 구조 사이에 수소 결합을 포함할 수 있고, 여기서 이러한 구조는 결정질 도메인으로 응집된다. 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트를 0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상의 중량비를 가지는 연마 재료는 비교적 높은 제거율, 경질 표면으로부터 비교적 높은 재료 제거의 균일성, 및/또는 비교적 높은 수율 (예컨대, 약 75% 초과, 약 80% 이상, 또는 약 90% 내지 100%)을 제공하며, 여기서 수율은 추가의 연마를 위한 반환할 필요가 없는, 육안 검사(예컨대, 상기 언급된 크기 범위에서 광학적 확대 없이)를 통과한 기판의 개수를 가공되는 기판의 총 개수로 나눔으로써 정의된다. 하기 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 경질-표면 연마 재료는 발포체의 형태일 수 있고, 폴리우레아, 폴리우레탄, 및/또는 하이브리드 폴리우레탄-폴리우레아를 포함할 수 있다.
이러한 구체예의 다양한 양태에 따르면, 경질 세그먼트는 예를 들어, 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제1 화합물, 예를 들면 하나 이상의 방향족 활성 수소 화합물 또는 올리고머 활성 수소 화합물 (예컨대, 60 Da 내지 150 Da의 분자량을 가지는 올리고머 활성 수소 화합물)을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 예시로서, 경질 세그먼트는 단일 방향족 고리 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 방향족인 하나 이상의 제1 화합물을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 제1 화합물로서 사용에 적절한 화합물의 예시적인 부류는 가교제로서 공지되어 있다. 예시적인 가교제는 세 개 이상의 활성 수소를 가지는 화합물을 포함하며, 예를 들면 Quadrol®, 글리세롤, 트리메틸올프로페인, 트리에탄올아민, 펜타에리트리톨, 및 다이에틸렌트리아민이다. 또한 예시로서 경질 세그먼트는 이중 (또는 이상의) 방향족 고리 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 일반적으로 저분자량 및 선형 구조의 지방족 화합물인 하나 이상의 제1 화합물을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 제1 화합물로서 사용에 적절한 화합물의 예시적인 부류는 공지된 사슬 연장제이며, 하기 더욱 상세히 논의된다.
연질 세그먼트는 예를 들어, 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제2 화합물, 예를 들면 150 Da 내지 6000 Da의 분자량을 가지는 하나 이상의 올리고머 활성 수소 화합물을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 예시로서, 연질 세그먼트는 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, (-OH, -NH, 및/또는 -NH2 말단일 수 있는) 사슬 연장제 및/또는 폴리올중 하나 이상을 반응시킴으로써 형성될 수 있다.
폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물은 하나 이상의 -OH 말단부을 가지는 하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물과 반응하여 폴리우레탄 재료를 형성, 하나 이상의 -NH2 또는 NH 말단부를 가지는 하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물과 반응하여 폴리우레아를 형성, 및/또는 -OH 말단부 및/또는 -NH2 또는 -NH 말단부를 가지는 하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물과 반응하여 폴리우레탄-폴리우레아 하이브리드 재료를 형성할 수 있다. 하이브리드 재료의 경우에, 제1 화합물 및 제2 화합물의 예시적인 조합은 적어도 하나의 -OH 말단부 및 하나의 -NH2 또는 -NH 말단부를 가진다.
경질 및/또는 연질 세그먼트 제조에 사용될 수 있는 예시적인 폴리아이소사이아네이트 또는 이의 유도체 또는 생성물은 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다: 하나 이상의 지방족 폴리아이소사이아네이트; 에틸렌계 불포화 폴리아이소사이아네이트; 지방족 고리 폴리아이소사이아네이트; 방향족 폴리아이소사이아네이트 여기서 아이소사이아네이트 그룹은 방향족 고리에 직접적으로 결합되지 않음, 예컨대, 자일렌 다이아이소사이아네이트; 방향족 폴리아이소사이아네이트 여기서 아이소사이아네이트 그룹은 방향족 고리에 직접적으로 결합되지 않음, 예컨대, 벤젠 다이아이소사이아네이트; 이러한 부류에 속하는 폴리아이소사이아네이트의 할로겐화된, 알킬화된, 알콕시화된, 나이트로화된, 카보다이이미드 변성된, 우레아 변성된 및 뷰렛 변성된 유도체; 및 이러한 부류에 속하는 폴리아이소사이아네이트의 이량체화된 및 삼량체화된 생성물. 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 범위 중 하나 이상에 대한 예시적인 분자량 범위는 약 150 Da % 내지 약 1000 Da 범위이다. 예시로서 폴리아이소사이아네이트 작용성 폴리우레탄 예비 중합체(prepolymer)는 다이아이소사이아네이트, 예컨대, 톨루엔 다이아이소사이아네이트, 및 폴리알킬렌 글리콜, 예컨대, 약 250 % 내지 약 6000 Da의 분자량을 가지는 폴리(테트라하이드로퓨란)으로부터 제조된다.
예시적인 경질-표면 연마 재료 제조를 위해 사용될 수 있는 제1 화합물 및/또는 사슬 연장제의 부류는 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다: 직선형 또는 분지형 사슬 알케인 폴리올, 예컨대, 에탄다이올, 프로판다이올, 뷰탄다이올, 1,4 뷰탄다이올, 글리세롤, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올레탄, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 및 트리메틸올프로페인. 예시적인 아이소사이아네이트 작용성 폴리우레탄 유도체 제조에 사용될 수 있는 폴리올의 추가적인 부류는, 예를 들어, 고급 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들면 200 내지 500 Da의 수평균 분자량을 가지는 폴리에틸렌 글리콜, 및 예를 들면 다이올, 예를 들면 뷰테인 다이올과, 다이애시드 또는 다이에스터, 예컨대, 아디프산 또는 다이에틸 아디페이트의 반응으로부터 형성되며, 예를 들어, 200 내지 500 Da의 분자량을 가지는 하이드록시 작용성 폴리에스터를 포함한다. 특정 사슬 연장제는 4,4'-메틸렌-비스-o-클로로아닐린 (MBCA 또는 MOCA)을 포함한다. 사슬 연장제에 대한 예시적인 분자량 범위는 약 50 Da % 내지 약 500 Da 범위이다.
폴리우레아 및 폴리우레탄-폴리우레아 하이브리드 재료의 경우에, 제1 화합물(들) 및 제2 화합물(들) 중 하나 이상은 아민을 포함할 수 있다. 예시적인 아민은, 예를 들면 폴리에터 다이아민, 폴리카보네이트 다이아민, 폴리에스터 다이아민, 폴리카프로락톤 다이아민 중 하나 이상의 1차 아민을 포함하며, 예를 들면 다음 중 하나 이상의 2차 아민을 포함한다: 폴리에터 다이아민, 폴리카보네이트 다이아민, 폴리에스터 다이아민 및 폴리카프로락톤 다이아민, 및 방향족 아민, 예를 들면 Albermarle Corpo비율n의 Ethacure 420. 폴리우레아-기초의 재료를 형성하기 위한 사용에 적절한 다양한 예시적인 2차 폴리아민은 다음의 일반 화학식을 포함한다: R[-NH-R']n, 여기서 n은 2 이상이고, R은 H가 아니며, R'은 H가 아니다. 예시로서, 2차 폴리아민은 상기 식을 포함할 수 있고, 여기서 R 은 폴리옥시프로필렌 폴리에터이고, R'은 아이소뷰틸 그룹이고, n은 2이다. 아민에 대한 예시적인 분자량은 약 250 Da % 내지 약 5000 Da의 범위이다. 하나의 특정한 예시적인 2차 다이아민은 SD-2001 폴리에터의 상표명으로 Hunstman로부터 입수 가능하다.
예시적인 폴리올은 직선형 또는 분지형 사슬 알케인 폴리올, 예컨대, 에탄다이올, 프로판다이올, 프로판다이올, 뷰탄다이올, 1,4 뷰탄다이올, 글리세롤, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올레탄, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 및 트리메틸올프로페인을 포함한다. 폴리올에 대한 예시적인 분자량 범위는 약 250 Da % 내지 약 5000 Da의 범위이다. 예시적인 아이소사이아네이트 작용성 폴리우레탄 유도체 제조에 사용될 수 있는 폴리올의 추가적인 부류는, 예를 들어, 고급 폴리알킬렌 글리콜, 예를 들면 200 내지 2000 Da의 수평균 분자량을 가지는 폴리에틸렌 글리콜, 및 예를 들면 다이올, 예를 들면 뷰테인 다이올과, 다이애시드 또는 다이에스터, 예컨대, 아디프산 또는 다이에틸 아디페이트의 반응으로부터 형성되며, 예를 들어, 200 내지 2000 Da의 분자량을 가지는 하이드록시 작용성 폴리에스터를 포함한다. 예시로서 폴리아이소사이아네이트 작용성 폴리우레탄 유도체는 다이아이소사이아네이트, 예컨대, 톨루엔 다이아이소사이아네이트, 및 폴리알킬렌 글리콜, 예컨대, 약 1000 Da의 분자량을 가지는 폴리(테트라하이드로퓨란)으로부터 제조된다.
예시적인 충전재는 유기 및/또는 무기 충전재를 포함한다. 예시적인 무기 충전재는 예를 들어, 세륨 옥사이드, 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 지르코니아, 철 옥사이드, 망간 다이옥사이드, 카올린 점토, 몬모릴로나이트 점토, 티타늄 옥사이드, 실리콘 카바이드 및 다이아몬드의 입자를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 예시적인 연마 입자를 포함할 수 있다. 무기 입자의 크기는 약 0.001 미크론 % 내지 약 1000 미크론, 또는 약 0.5 미크론 % 내지 약 3.0 미크론 평균 직경의 범위일 수 있다. 예시적인 유기 충전재는 폴리우레탄 발포체, 에폭시, 폴리스타이렌, 폴리아크릴, 폴리이미드, 또는 기타 열가소성 또는 열경화성 재료를 포함한다. 연마 재료는 0 % 내지 약 80 중량 퍼센트의 충전재를 포함할 수 있다. 예시적인 충전재 로딩은 약 15 중량% 내지 약 30 중량% 또는 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 범위이다.
발포제 (본 명세서에서 팽창제로서 또한 지칭됨)는 폴리우레아, 폴리우레탄, 및/또는 폴리우레탄-폴리우레아 물질을 발포체으로 제조하는 것을 용이하게 하도록 사용될 수 있다. 예시적인 발포제는 하이드로플루오로카본 (HFC) 또는 둘 이상의 하이드로카본의 (HFCs) 공비혼합물, 예를 들면 1,1,1,3,3-펜타플루오로뷰테인 (HFC-365); 1,1,1,2-테트라플루오로에테인 (HFC-134a), 메톡시-노나플루오로뷰테인 (HFE-7100) 및 아조나이트릴을 포함하는 자유 라디칼 개시제, 예를 들면 2,4-다이메틸, 2,2'-아조비스 펜테인나이트릴 중 하나 이상을 포함한다. 특정 발포제는 HFCs Solkane® 365mfc 및 134a (Solvay, 하노버, 독일), 및 자유 라디칼 개시제 Vazo 52 (Dupont, 윌밍턴, DE)를 포함한다. 물은 또한 물과 아이소사이아네이트 사이의 반응을 통해 폴리우레탄/폴리우레아 시스템을 발포하여 이산화 탄소를 생성하도록 사용된다. 다양한 조합의 발포제는 본 명세서에 개시된 것들을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 재료 또는 재료를 포함하는 매질을 형성하도록 사용될 수 있고, 본 출원에서 고려된다.
예시적인 경질-표면 연마 재료는 본 명세서에 계면활성제로서 또한 지칭되는 기포 안정화제(cell stabilizer)를 또한 포함할 수 있다. 예시적인 기포 안정화제/계면활성제는 Momentive brand L-6100 및 Dow Corning DC-193를 포함한다. 전형적인 예시는 (0.65 내지 60,000 센티스톡스의 범위일 수 있는) 점도로서 나타낸 바와 같이 상이한 분자량으로 제공되는 폴리다이메틸실록세인 실리콘 유체를 포함하며, 예시적인 재료는 저점도 유체 또는 실록세인-폴리 에터 공중합체이다. 실록세인 부분은 가수분해성이거나 비가수분해성일 수 있다 일부 예시는 비가수분해성이다. 공중합체의 폴리에터 부분은 일반적으로 다양한 상대 비율 및 전체 분자량의, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 랜덤 또는 블록 공중합체이다.
경질-표면 연마 재료는 또한 액상에서 두 기포의 상호 작용 동안 기포 개방을 촉진시키기 위한 기포 개방제(cell opener)를 포함할 수 있다. 예시적인 기포 개방제는 비-가수분해성 폴리다이메틸실록세인, 폴리알킬옥사이드, 다이메틸실록시, 메틸폴리에터실록시, 실리콘 공중합체, 예를 들면 Air Products, 알렌타운, Pa로부터 입수 가능한 DABCO DC-3043 또는 DABCO DC-3042를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
발포체 매트릭스의 위치 배열 내에서, 경질-표면 연마 재료는 약 0.2 % 내지 약 1.2 g/cm3, 또는 약 0.35 % 내지 약 0.65 (g/cm3)의 부피 밀도, 및/또는 약 10 % 내지 약 80 쇼어 D, 또는 약 30 쇼어 D % 내지 약 60 쇼어 D의 경도를 가질 수 있다.
예시적인 연마 재료는 또한 착색제, 예를 들면 철 옥사이드, 카본 블랙, 프탈로시아나이드 그린 또는 당업자에게 공지된 다른 안료를 포함할 수 있다.
연마 매질
연마 매질은 본 명세서에 기재된 경질-표면 연마 재료를 포함하는 발포체 재료를 포함할 수 있다. 연마 매질은 표면 상에 홈을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 택일적으로 연마 매질은 표면 상에 접착제 재료를 포함할 수 있다.
경질-표면 연마 재료 및 매질을 형성하는 방법
예시적인 경질-표면 연마 재료를 형성하는 방법은 다음의 단계를 포함한다: 하나 이상의 제1 화합물 및/또는 하나 이상의 제2 화합물을 혼합하는 단계; 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제1 화합물을 반응시켜 경질 세그먼트를 형성하는 단계, 및 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제2 화합물을 반응시켜 연질 세그먼트를 형성하는 단계, 여기서 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비율은 0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상임; 및 경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 포함하는 조성물을 주형에 주입하는 단계. 예시적인 방법은 본 명세서에 기재되거나 그렇지 않으면 기술 분야 내 공지된 추가적인 재료를 첨가 및 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 다양한 연마 재료는 촉매의 존재하에 제조될 수 있다. 그 외는 촉매 없이 형성될 수 있다. 적절한 촉매의 부류는 3차 아민, 예를 들면 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸렌 다이아민, 테트라메틸렌 다이아민, 다이메틸 피페라진, 다이메틸사이클로헥실 아민, 비스(다이메틸아미노프로필에터), 및 주석, 코발트, 비스무트 및 카드뮴의 유기금속 염으로, 이러한 금속의 옥테이트, 다이라우레이트, 다이아세테이트, 다이옥테이트, 올레이트 및 네오데코네이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 특정한 예시로서, 혼합 단계는 아이소사이아네이트 (N=C=O) 그룹을 가지는 예비 중합체를 하나 이상의 제1 화합물과 반응에 사용 가능한 N=C=O 그룹의 중량 퍼센트 (A)로 제공하는 것을 포함하며, 여기서 하나 이상의 제1 화합물의 화학량론적 중량 퍼센트 (B)는 예비 중합체와 반응하는데 사용 가능하고, 0.284A + 0.009B는 1.3 이상 또는 1.5 이상이다.
재료 또는 구성 성분은 예를 들어, 공기 및/또는 입자 (예컨대, 충전재)를 매트릭스에 혼입시키기 위한 고전단 블렌딩을 사용하여 함께 혼합될 수 있다. 경질-표면 연마 재료는 개방된 주형에서 발포체 또는 매트릭스로서 형성될 수 있다.
연마 매질에 적절한 경질-표면 연마 재료를 형성하는 방법은 단일 혼합기에서 성분 또는 구성 성분을 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 다양한 예시적인 방법에 따르면, 하나 이상의 제1 화합물 및/또는 제2 화합물 (예컨대, 1차 또는 2차 폴리아민 또는 이의 유도체 또는 생성물 또는 기타 적절한 폴리올 및/또는 아민)은, 예를 들어, 고전단력의 임펠러를 사용하여 개방형(open-air) 용기에서 혼합된다. 혼합 공정 동안, 회전에 의해 생성된 와류로 공기를 끌어당기는 임펠러의 작용에 의해 대기가 혼합기로 혼입될 수 있다. 혼입된 가스 기포는 발포 공정을 위한 핵 형성 지점으로 작용할 수 있다. 팽창/발포제, 예를 들면 물은 기체 예를 들면 CO2를 생성하는 반응을 용이하게 하도록 혼합물에 첨가되어, 기포 성장을 야기할 수 있다. 택일적으로, 마이크로 벌룬을 사용하여 공동(void)을 형성할 수 있다. 이러한 개방형 혼합 및 액상인 동안, 계면활성제 또는 추가의 팽창/발포제와 같은 다른 선택적 첨가제를 혼합물에 첨가될 수 있다. 게다가, 혼합물은 사슬 연장제 또는 다른 제1 화합물(들), 예를 들면, 4,4'-메틸렌-비스-o-클로로아닐린 (MBCA 또는 MOCA)과 반응할 수 있다. 사슬 연장제는 중합 및 사슬 연장을 개시하여, 폴리아이소사이아네이트가 첨가된 후 합물의 점도를 급속하게 증가시킬 수 있다.
화학적 포제 및 기포 개방제에 추가하여 또는 대신하여, 혼합 공정 동안 혼합물에 기체 기포를 직접적으로 혼입하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 폴리아이소사이아네이트의 첨가 이전, 또는 폴리아이소사이아네이트의 첨가 이후이지만 저-점도 범위 내에서, 또는 임의의 다른 적절한 시간에, 혼합물이 여전히 액체 상태인 동안, 기체 주입기의 출력은 직접적으로 개방형 혼합가 내로 주입되어, 임펠러 단독의 작용을 통해 혼입될 때보다 많은 기포를 주입할 수 있다. 선택적으로, 1-10 미크론 직경 범위와 같은 매우 작은 기포의 형성을 촉진하기 위해, 기체 주입기 펌프와 같은 펌프의 출력 말단에 미세 여과를 적용할 수 있다. 기포를 직접적으로 혼입하는 단계는 기포의 크기 및 양을 선택할 수 있게 한다.
일부 예시의 구체예에서, 폴리아이소사이아네이트 또는 이의 유도체 또는 생성물의 첨가 이후 약 1-2 분의 짧은 시간 구간이 존재하며, 이 때 혼합물의 점도는 낮게 유지되어, “저-점도 구간(low-viscosity window)”으로 불린다. 혼합물은 이러한 구간 동안 주형으로 주입될 수 있다. 한 예시의 구체예에서, 주입 이후 신속하게, 상기 구간을 통과하고, 기존의 기공은 제자리에서 효과적으로 동결된다. 기공 움직임은 본질적으로 끝날 수 있지만, 예를 들어, CO2가 계속해서 중합 반응으로부터 생성됨에 따라 기공 성장이 계속될 수 있다. 한 예시의 구체예에서, 주형은 실질적으로 중합 반응을 완료시키기 위해 예를 들어 약 6 내지 약 12 시간 동안 약 100 ℃ 내지 약 130 ℃ 또는 약 115 ℃에서 오븐 경화된다.
오븐 경화 후, 주형은 오븐으로부터 제거되고, 냉각될 수 있다. 이 때, 재료는 스카이빙되어, 원형 패드 또는 직사각형-형상의 패드 또는 임의의 다른 적절한 형상의 패드으로 제조될 수 있는 연마 재료의 절편을 제조할 수 있다. 예를 들어, 펀치 또는 절삭 공구 또는 다른 적절한 기구로 절단하여 절편을 만들 수 있다. 추가적으로 또는 택일적으로, 연마 재료는 연마 매질을 형성하기 위해 버핑될 수 있다. 일부 예시의 구체예에서, 접착제는 패드의 한 면에 도포된다. 추가적으로 또는 택일적으로, 원하는 경우, 연마 재료 표면은 예를 들어, 십자 방격(cross-hatched) 패턴 (또는 임의의 다른 적절한 패턴)과 같은 패턴으로 연마 표면 상에 홈이 형성될 수 있다. 추가적인 예로서, 홈의 기하학적 구조 또는 형상은 사각형 트로프, 둥근 트로프, 및 삼각형 트로프 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 개시된 특정 구체예 이외에, 연마 패드 표면에 대한 다양한 기하학적 구조의 다양한 물리적 구성이 본 출원에 고려된다. 홈은 본 명세서에 기재된 바와 같은 연마 재료에 홈을 생성할 수 있는 임의의 기계적 방법을 통해 생성될 수 있다. 예를 들어, 홈은 원형 톱날, 펀치, 바늘, 드릴, 레이저, 에어 제트, 워터 제트 또는 패드에 홈을 형성 할 수 있는 임의의 다른 기구를 사용하여 생성될 수 있다. 게다가, 홈은 다중 갱-톱식 지그(gang-saw jig), 다중-드릴 비트 지그, 다중 펀치 지그, 다중-바늘 지그 등을 사용하여 동시에 제조될 수 있다.
경질-표면 연마 재료는 단일 패드 또는 서로 적층된 복수 패드로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층된 패드는 전형적인 패드 (예컨대, 더 낮은 경질 세그먼트: 연질 세그먼트의 비율로 형성된 폴리우레탄, 폴리우레탄-폴리우레아 하이브리드, 또는 폴리우레아) 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 하나 이상의 패드, 또는 전형적인 연마 패드를 가지지 않는 본 명세서에 기재된 다수의 패드를 포함할 수 있다.
사용 방법
본 명세서에 기재된 경질-표면 연마 재료는 다양한 표면을 연마하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 경질-표면 연마 재료는 경질 표면 또는 경질 재료, 예를 들면 사파이어 (예컨대, 사파이어의 A, C, 또는 R 면), 다른 원석, 예를 들면 에메랄드 및 루비, 세라믹, 금속, 예를 들면 티타늄, 및 유사한 재료를 연마하도록 사용될 수 있다.
예시로서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 연마 재료는 상부 플레이트, 하부 플레이트, 및 선 기어를 가지는 연마 장치 상의 연마 패드로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 하부 플레이트의 회전 속도는 약 (+) 25 rpm 내지 약 (+) 60 rpm일 수 있고, 상부 플레이트의 회전 속도는 약 (-) 8 rpm 내지 약 (-) 40 rpm일 수 있고, 선 기어의 속도는 약 (+/-) 7 rpm 내지 약 20 rpm일 수 있고, 고리 기어 속도는 약 (+/-) 7 rpm 내지 약 20 rpm일 수 있다.
이러한 설정을 슬러리 (예컨대, Fujimi의 Compol 80와 같은 콜로이드 실리카 슬러리)와 조합하여, 2 미크론/시간 초과, 시간당 2.1 미크론 초과, 또는 시간당 약 2.1 미크론 내지 시간당 약 2.5 미크론의 사파이어 제거율이 달성되었다.
놀랍게도, 본 발명자는 본 명세서에 기재된 바와 같은 연마 재료를 사용한 제거율 및/또는 수율이 연마 재료 내 충전재 또는 연마재 재료의 양에 상대적으로 독립적인 것을 발견하였다. 그러나, 경질 세그먼트: 연질 세그먼트의 비율은 바람직한 제거율 및/또는 수율을 달성하기 위해 중요하였다. 높은, 예컨대, 0.95:1 이상의 경질 세그먼트: 연질 세그먼트 비율로부터 기인한 고탄성률 (일반적으로 약 150 MPa의 저장 탄성률 초과) 재료는 슬러리 연마재 입자가 고체 (예컨대, 폴리우레탄) 매트릭스 (발포체)에 완전히 내포되는 것을 방지하여, 작업물에 대한 작업을 수행할 수 있는 위치에 있도록 할 수 있는 것으로 고려된다. 이러한 경우에 고탄성률은 아이소사이아네이트 및 제1 화합물의 농도의 조작을 통해 매트릭스 내 경질 세그먼트를 증가시킴으로써 달성된다. 저장 탄성률이 다중 회귀 데이터 모델링에서 재료의 쇼어 D 경도와 쌍을 이루면, 더 나은 제거율 특성을 예측할 수 있다. 쇼어 D 압입기는 has 시험 중 샘플을 관통할 때 종종 전단하는 날카로운 팁을 가진다. 따라서 이는 재료의 전단 강도 및 이의 관통 저항의 근사치로서 고려될 수 있다. 높은 스톡 제거 성능을 가지는 패드는 저장 탄성률에 비해 비교적 강성이지만 (일반적으로 150 MPa 초과의 저장 탄성률을 가짐), 이는 또한 관통에 매우 취약하다. 슬러리 연마재 입자는 패드의 견고한 우레탄 부분을 관통하고 작업물에서 작업을 수행할 수 있는 곳에 위치하게 된다. 예컨대, 폴리우레탄 매트릭스의 고강성 성질로 인해, 슬러리 연마재 입자는 입자가 효과적이지 않게 되는 재료로 완전히 침투할 수 없다. 이것은, 슬러리 입자가 더욱 연질인 우레탄 재료로 투입되고 봉입되어 입자가 작업물에서 작업할 수 없게 만들기 때문에, 연마 사파이어에서 연질의 패드가 상대적으로 효과적이지 않은 이유를 설명할 수 있다. 이에 따라, 패드는 연마 플레이트으로부터 기판으로 압력을 옮기기에 충분할 정도로 강성이어야 하며, 연마재 입자, 예를 들면 슬러리 내 연마재 입자를 통해 완전히 관통되도록 연질이지 않지만, 연마재 입자가 패드에 의해 제자리에 유지되도록 충분이 연질인 것으로 고려된다.
0.95:1, 1:1, 1.05:1, 또는 1.1:1 이상의 경질 세그먼트: 연질 세그먼트 비율을 가지는 연마 재료를 사용하여 저렴한 방식으로 비교적 높은 제거율 및/또는 비교적 높은 수율을 제공한다. 경질 세그먼트: 연질 세그먼트의 비율이 높을수록, 비교적 고가인 충전재/연마재 재료가 덜 필요할 수 있기 때문에, 경질 표면의 연마와 관련된 비용을 추가적으로 절감할 수 있다. 게다가, 증가된 수율 및 처리량은 다수의 연마기의 숫자를 감소시키고 연마 시간을 단축하며, 또한 경질-표면 재료 연마와 관련된 비용을 절감한다.
본 출원의 다양한 실시예에 따르면, 경질 세그먼트: 연질 세그먼트의 비율은 경질 세그먼트를 중합체 구조의 방향족 부분과 60 내지 150 Da 올리고머 부분을 더한 분자량에서 다이올 및/또는 아민 및 아이소사이아네이트 (N=C=O) 부분의 분자량을 뺀 것으로 고려함으로써 측정 또는 계산될 수 있고, 연질 세그먼트는 중합체 구조의 150 내지 6000 Da 부분으로 간주될 수 있다. 구조의 다이올/아민/아이소사이아네이트 부분은 경질 또는 연질 세그먼트가 아닌, 보통 중간 상으로 고려되며 계산에서 제외된다. 경질 세그먼트: 연질 세그먼트 비율은 이후 연질 세그먼트 = 1이 되도록 정규화된다. 경질 세그먼트: 연질 세그먼트 비율을 획득하는 또 다른 기법은 다음을 포함한다: 경질 세그먼트는 중합체 구조의 방향족 부분과 60 내지 150 Da 올리고머 부분을 더한 분자량으로 고려되고, 연질 세그먼트는 중합체 구조의 150 내지 6000 Da 부분인 것으로 고려된다. 경질 세그먼트: 연질 세그먼트 비율은 이후 연질 세그먼트 = 1이 되도록 정규화된다.
본 개시의 예시적인 구체예가 본 명세서에 기술되지만, 본 출원이 이에 제한되지 않는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 재료 및 매질이 특정 충전재, 발포제, 등으로 기술되지만, 본 출원이 이러한 실시예에 반드시 제한되는 것이 아니다. 또한, 제1 화합물 및 제2 화합물이 개별적으로 언급되더라도, 일부 경우에, 제1 화합물(들) 및 제2 화합물(들)은 동일한 화합물(들)일 수 있다. 본 명세서에 기재된 재료, 방법, 및 매질의 다양한 변형, 변화 및 향상이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (23)

  1. 다음을 포함하는, 경질-표면 연마 재료:
    경질 세그먼트;
    연질 세그먼트; 및
    0 중량% 내지 약 80 중량% 충전재 재료,
    여기서 중량 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비율은 0.95:1 이상임.
  2. 제1항에 있어서, 경질 세그먼트는 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 방향족 활성 수소 화합물을 반응시킴으로써 형성되는 경질-표면 연마 재료.
  3. 제1항에 있어서, 경질 세그먼트는 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 60 Da 내지 150 Da의 분자량을 가지는 하나 이상의 올리고머 활성 수소 화합물을 반응시킴으로써 형성되는 경질-표면 연마 재료.
  4. 제1항에 있어서, 연질 세그먼트는 방향족 또는 지방족 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 150 Da 내지 6000 Da의 분자량을 가지는 하나 이상의 올리고머 활성 수소 화합물을 반응시킴으로써 형성되는 경질-표면 연마 재료.
  5. 제1항에 있어서, 경질-표면 연마 재료는 시간당 2 미크론 이상의 속도로 사파이어의 연마 제거율을 나타내는 경질-표면 연마 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경질-표면 연마 재료는 폴리우레탄 발포체를 포함하는 경질-표면 연마 재료.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경질-표면 연마 재료는 폴리우레아 발포체를 포함하는 경질-표면 연마 재료.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경질-표면 연마 재료는 하이브리드 폴리우레탄-폴리우레아 발포체를 포함하는 경질-표면 연마 재료.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경질-표면 연마 재료의 경도는 약 10 쇼어 D % 내지 약 80 쇼어 D의 범위인 경질-표면 연마 재료.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경질-표면 연마 재료의 부피 밀도는 약 0.2 g/cm3 % 내지 약 1.2 (g/cm3)의 범위인 경질-표면 연마 재료.
  11. 다음의 단계를 포함하는, 경질-표면 재료의 연마 방법:
    제1항의 경질-표면 연마 재료를 사용하여, 사파이어, 루비, 에메랄드, 세라믹, 티타늄 중 하나 이상을 포함하는 표면으로부터 재료를 제거하는 단계.
  12. 제11항에 있어서, 수율은 80 퍼센트 이상인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 다음의 단계를 추가로 포함하는 방법:
    연마 장치를 제공하는 단계; 및
    경질-표면 연마 재료를 연마 장치의 일부에 부착하는 단계.
  14. 제11항에 있어서, 다음의 단계를 추가로 포함하는 방법:
    연마 슬러리를 제공하는 단계; 및
    상기 연마 슬러리 및 경질-표면 연마 재료를 사용하여 표면으로부터 재료를 제거하는 단계.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 표면은 사파이어를 포함하고, 표면으로부터 재료의 재료 제거율은 시간당 2 미크론 이상인 방법.
  16. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 전자 디스플레이 용도에 적절한 표면 마무리를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 다음의 단계를 포함하는, 경질-표면 연마 재료를 형성하는 방법:
    하나 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제1 화합물을 반응시켜 경질 세그먼트를 형성하는 단계, 및 폴리아이소사이아네이트, 폴리아이소사이아네이트 유도체, 및 폴리아이소사이아네이트 생성물 중 하나 이상과, 하나 이상의 제2 화합물을 반응시켜 연질 세그먼트를 형성하는 단계, 여기서 경질 세그먼트 대 연질 세그먼트의 비율은 0.95:1 이상임; 및
    경질 세그먼트 및 연질 세그먼트를 포함하는 조성물을 주형에 주입하는 단계.
  18. 제17항에 있어서, 발포제를 혼합물에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 다공성 연마층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 다공성 연마층 형성 단계는 절삭(slicing) 단계를 포함하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 다공성 연마층 형성 단계는 버핑(buffing) 단계를 포함하는 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 제2 화합물은 하나 이상의 아민 그룹으로 종결하는 직선형 또는 분지형 사슬 알케인 폴리올, 고급 폴리알킬렌 글리콜, 하이드록시 작용성 폴리에스터, 및 중합체로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
  23. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 단계는 N=C=O 그룹을 가지는 예비 중합체를 하나 이상의 제1 화합물과 반응에 사용 가능한 N=C=O 그룹의 중량 퍼센트 (A)로 제공하는 것을 포함하며, 제1 화합물의 화학량론적 중량 퍼센트 (B)는 예비 중합체와 반응하는데 사용 가능하고, 0.284A + 0.009B는 1.3 이상인 방법.
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