TW200948867A - Composite abrasive/polishing pad and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

200948867 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 且特別是有關於一 本發明是有關於一種拋光研磨墊， 種複合拋光研磨不織布。 【先前技術】 加工處理各種工藝品以及高科技產品時，經常會運用

拋光研磨之精細度、穩定度的要求非常高。 咼科技產品對於 到拋光研磨."·· 屬、玻璃、 品例如硬碟 進行拋光研磨和/或鏡面處理的方式主要有兩種，第一 種是利用帶有研磨粒子的漿體（slurry)搭配研磨基布 (ground fiber)來進行研磨；第二種是利用帶有研磨粒子 的研磨墊來進行研磨，其中係利用含浸的方式，使得研磨 墊可攜帶研磨粒子。先前技術之研磨基布和/或研磨墊通常 需經過表面切割加工，以便形成溝槽（trench)以容納拋光 研磨過程中產生之碎屑。不論是利用何種方式進行研磨， 研磨基布和/或研磨墊的吸水性、緩衝彈性、壓縮性、财磨 耗性都非常重要，此外研磨的表面精度對於產品的品質更 是關鍵。 【發明内容】 因此’本發明之一方面就是在提供一種複合拋光研磨 不織布之製造方法’用以提供優良的拋光研磨品質。上述 200948867 方法包含形成一耐磨性複合母粒’該耐磨性複合母粒包含 複數個耐磨性粒子以及第一熱塑性高分子；將耐磨性複合 母粒製成拋光研磨層；形成彈性緩衝層，其包含第二熱塑 性高分子；以及接合拋光研磨層與彈性緩衝層。 本發明之另一方面是提供一種複合拋光研磨不織布， 其包含拋光研磨層以及彈性緩衝層。上述抛光研磨層包含 第一熱塑性南分子以及複數個研磨粒子；上述彈性緩衝層 包含第二熱塑性高分子，且位於該拋光研磨層下方。 ❹ 【實施方式】 實施方式闡明了根據本發明具體實施例之複合拋光研 磨墊及其製造方法。此外，更以多種實驗例來闞明上述複 合拋光研磨墊之各種性質，包括其耐磨耗性、壓縮性、以 及拋光研磨品質。 本發明之一態樣提供了一種複合拋光研磨不織布之製 造方法。上述包含形成一耐磨性複合母粒，該耐磨性複合 〇 雜包含複數㈣磨性粒子以及第-熱塑性高分子；將财 磨性複合母粒製成拋光研磨層；形成彈性緩衝層，其包含 第一熱塑性咼分子；以及接合拋光研磨層與彈性緩衝層。 上述耐磨性粒子之粒徑大小為約20 nm至約1000 nm，在較佳實施例中為約1〇〇 nm至約3〇〇 ^上述耐磨 性粒子可以是α型氧化銘（α_顺）、γ型氧化紹（顺）、 氧化石夕（Si〇2)、氧化鈽（Ce〇2)、碳化石夕（Sic)、氧化錯（Zr02)、 單晶鑽石或多晶鑽石。上述耐磨性粒子佔上述耐磨性複合 母粒之重量百分比為約〇 5%至約7%。 200948867 上述第一熱塑性高分子可以是聚酿胺（polyamide )如 财隆（nylon, PA6);或聚酯（polyester)如聚對笨二曱酸 乙二 g旨（polyethylene terephthalate，PET )。上述第二熱塑性 高分子可以是熱塑性聚氨醋（thermoplastic polyurethane, TPU)。 上述拋光研磨層之厚度為約0.1 mm至約2.0 mm，且 上述彈性緩衝層之厚度為約1 · 〇 mm至約5 · 0 mm。可利用 點狀或面狀貼合或熔合法，以接合拋光研磨層與彈性緩衝 ® 層。以熔合法進行接合時，適當的壓力為約0.5〜5 kg/cm2， 適當的溫度為約100〜160°c。以貼合法進行接合時，可利用 各種適當的黏著劑或黏著方式，例如雙面膠帶（如，3M公 司生產之3M-467或3M-442 )。 第1圖闡明根據本發明一具體實施例的複合拋光研磨 不織布100的剖面示意圖。複合拋光研磨不織布100具有 拋光研磨層104以及彈性緩衝層106。上述拋光研磨層104 包含第一熱塑性高分子（圖中未繪示）以及複數個研磨粒 Ο 子102。上述彈性緩衝層106包含第二熱塑性高分子（圖中 未繪示），且其位於該拋光研磨層下方。 根據本發明一具體實施例，複合拋光研磨不織布1〇〇 之製造方法如下。將α型氧化鋁粒子102和耐隆粉體進行 混合，以得到混合粉體。其後將上述混合粉體進行混練， 以得到财磨性複合母粒。接著，利用溶喷法（melt blown ) 將上述耐磨性複合母粒製成拋光研磨層104，其厚度為約 0.5 nm至約1·2 mm。其中該α型氧化鋁粒子102之粒徑大 小為約100 nm至約300 nm，且該〇:型氧化銘粒子102佔 200948867 耐磨性複合母粒的重量百分比如下表1所示。 表1 '-----! α型氧化鋁粒子含量（w.t. %) 樣品A . 1% 樣品B --—- 3% 樣品C …---- 5% 樣品D L——__™___ 另一方面，利用熔喷法將TPU母粒製成彈性緩衝層 106 ’其厚度為約i mm至約5 mm。利用3M雙面膠帶進行 面狀貼合，以接合拋光研磨層104與彈性緩衝層1〇6,而形 成複合拋光研磨不織布1〇〇。此外，可對拋光研磨層 進行壓光處理，其係利用滾輪加熱拋光研磨層104,以提升 其表面平整性。 在本發明另一具體實施例中，可在同一生產線中分別 形成拋光研磨層104以及彈性緩衝層106,並將接合上述二 層’而形成複合拋光研磨不織布1〇〇β 下文以多種實驗例闡明複合拋光研磨墊1〇〇之耐磨耗 性、壓縮性、以及拋光研磨品質。

實驗例I 實驗例I中，測試了上述本發明實施例所製造之複合 拋光研磨不織_ 100的耐磨耗性。本實驗例中，利用精； 200948867 研磨儀（英國L0gitech公司生產之pM5 p〇iishing胸⑽， ㈣PM5)，在下列參數條件下，進行樣品A、樣品B、樣 C以及樣。0 〇之財磨粍測試：ASTM D4〇6〇 ;砂輪h i 8 ; 重複進订500次表2列出了各組樣品磨耗前以及磨耗後 之平均重量與平均損失重量’其中每組樣品的樣本數為3。 表2 磨耗前重量 (g) 磨耗後重量 (g) 損失重量 (me ^ 樣品A 31.2842 31.2454 38.8 樣品B 35.6877 35.6597 28.0 樣品C 36.5654 36.5334 31.0 樣品D 35.3095 — 35.2450 64.5 ❹ 以樣品B為例，可以得知當α型氧化链粒子1〇2佔财 磨性複合母粒的重量百分比為約3%時，樣品Β磨耗前的 平均重量為約35.6877 g，磨耗後的平均重量為約35 6597 g，因而可得知樣品B磨耗後的損失重量為約28 〇mg。 再者由表2 了知，上述樣品a_d皆具有良好的耐磨 耗&因而月在商業上運用於精密的表面拋光研磨製程 中。

實驗例II 本實驗例進一步闞明上述本發明實施例所製造之複合 200948867 拋光研磨不織布100的壓縮性。一般而言，壓縮性較佳的 研磨基布和/或研磨墊，可使得拋光後之產品具有較佳表面 之平整度，因此壓縮性的優劣與複合拋光研磨不織布100 的品質息息相關。 本實驗例中，利用HexiForce量測系統（日本Nitta 公司出產’型號A201 )，在不同壓縮量（ASTM D395 )下， 進行壓縮性測試，並以各樣品所承受之負載（N)相對於其 壓縮量（Mm)作圖。第2A闡明複合拋光研磨不織布1〇〇 ^ 樣品B之壓縮性測試結果；第2B圖闡明本發明實施例之拋 光研磨層104之壓縮性測試結果，其中α型氧化鋁粒子佔 耐磨性複合母粒的重量百分比為約3%。 比較第2Α圖以及第2Β圖可以發現，當負載同樣為1 〇〇 N時，複合拋光研磨不織布100樣品b之壓縮量為約21〇 μιη，而拋光研磨層1〇4之壓縮量為約35 μιη。也就是說， 二者相較之下，複合拋光研磨不織布1〇〇樣品Β具有較佳 之壓縮性。 〇

實驗例III 本實驗例利用德國HOMMELTESTER表面粗糙度量測 儀（型號：Τ4000 ) ’來測試以複合拋光研磨不織布丨〇〇研 磨拋光金屬片之後，金屬片之的表面粗糙度（r〇ughness)， 其中量測長度為1 〇"m。 表面粗糙度可用以量化物體表面的平滑程度，在本實 驗例中係以中心線平均粗糙度（arithmetic average roughness，Ra)來表示表面粗糙度。Ra係以單位長度内加 11 200948867 工面之表面起伏的中心線為基準，以測量起伏表面相對於 該中心線之起伏深度，並求取其平均值。 本實驗例中所測試的組別有複合拋光研磨不織布1〇〇 樣品A、樣品B、樣品C以及商用絨毛拋光墊（Logitech Ltd. 生產之 Chemcloths-Polishing Cloths，型號 OCON-352 ,直 徑12"/300mm) ’其中每一組的樣本數為表3闡明上述 各組之測試結果。 ❹ 表3

Ra ( nm ) 樣本1 樣本2 樣本3 平均值 樣品A 11 12 15 12.7 樣品B 9 10 8 9.0 樣品C 12 14 17 14.3 商用絨毛拋光墊 14 12 17 14.3

由於Ra係表示經研磨拋光之金屬片的表面粗糙度，粗 糙度越小即表示產品之表面平滑度越佳。由表3可以發現， 利用複合拋光研磨不織布100樣品B (也就是其中α型氧 化鋁粒子佔耐磨性複合母粒的重量百分比為約3%者）來進 行研磨振光，其產品的表面平滑度最佳，也就是樣品Β的 研磨拋光品質較佳。另一方面’不論是樣品Α、樣品β或 樣品C ’其研磨抛光品f皆為商業上可接受的品質。 縱上所述可以發現，根據本發明實施例之複合抛光研 12 200948867 磨不織布係利用熔喷法所形成，因此其本身即具有自然形 成之孔隙，使得複合拋光研磨不織布具有良好的吸水和/或 吸油性能，而適合運用於拋光研磨製程中。同時，可在同 一生產線中製造、加工得到本發明實施例之複合拋光研磨 不織布，而不需經過含浸、切割等高成本之製程。 再者’拋光研磨層中含有粒徑大小為約2〇 nm至約 1 〇〇〇 nm的研磨粒子，使得拋光研磨層的表面平整性與耐磨 性良好，且具備優異的拋光研磨特性。另一方面，位於拋 光研磨層下方的彈性緩衝層係採用TPU所形成之不織布， 不但兼具彈性及緩衝性，更沒有傳統PU發泡所衍生的環保 問題。因此，根據本發明實施例之複合拋光研磨不織布具 有良好的拋光研磨性質，適用於精密的表面研磨拋光製程。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 β 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 此更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖闡明根據本發明一具體實施例的複合拋光研磨 不織布的剖面示意圖； 第2Α圖繪示依照本發明一實施例的一種……圖。 第2Β圖繪示依照本發明另一實施例的一種......圖。 13 200948867 【主要元件符號說明】 研磨粒子 彈性緩衝層 100 :複合拋光研磨不織布 102: 104 :拋光研磨層 106 :

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Claims (1)

1. 200948867 十、申請專利範園： 1.一種複合拋光研磨不織布之製造方法，包含： (a) 形成一耐磨性複合母粒，該耐磨性複合母粒包含 複數個耐磨性粒子以及一第一熱塑性高分子； 3 (b) 將該耐磨性複合母粒製成一拋光研磨層，· (c) 形成一彈性緩衝層，其包含一第二熱塑性高八 子；以及 同刀 〇 (d)接合該拋光研磨層與該彈性緩衝層。 .2:如請求項1所述之製造方法，其中該些耐磨性粒子 之粒徑大小為約20 nm至約1〇〇〇 nm。 _月求項1所述之製造方法，其中該些耐磨性粒子 之粒徑大小為約100nm至約3〇〇nm。 ^如請求$丨所述之製造方法，其中該耐 選自由下列物皙知士、^ μ 化石夕、氧化鈽、# 、型氧化銘、7型氧化銘、氧 碳化矽、氧化錯、單晶鑽石及多晶鑽石。 粒中法’其中該耐磨性複合母 %。 于所佔的重置百分比為約0.5%至約7 6.如請求項 所述之製造方法，其中該第一熱塑性高 15 200948867 分子為聚醯胺或聚酯。 7·如凊求項1所述之製造方法，其中步驟（b)係利用 炫喷法將該耐磨性複合母粒製成該拋光研磨層。 8.如凊求項丨所述之製造方法，其巾該拋光研磨層之 厚度為約0.1 mm至約2.0 mm。 9·如請求項1所述之製造方法，其中該第二熱塑性高 分子為聚氨酯。 1〇>如請求項1所述之製造方法，其中步驟（c)係利 用溶噴法形成該彈性缓衝層。 η·如請求項1所述之製造方法，其中該彈性緩衝層 之厚度為約1. 〇 mm至約5 · 〇 mm。 12·如請求項1所述之製造方法，其中步驟（d)該拋 光研磨層與該彈性緩衝層之接合的方法係為貼合法或熔合 法。 13.如請求項1所述之製造方法，更包含將該拋光研 磨層進行壓光處理，以提升該拋光研磨層之表面平整性。 14· 一種複合拋光研磨不織布，包含： 16 200948867 一拋光研磨層包含一第一熱塑性高分子以及複數個研 磨粒子；以及 一彈性緩衝層包含一第二熱塑性高分子，位於該拋光 研磨層下方。 15. 如請求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 研磨粒子之粒棱大小為約2〇 nm至約1 〇〇〇 nm。 ❹ . 16. 如請求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 研磨粒子之粒徑大小為約1〇〇mn至約300 nm。 17·如請求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 研磨粒子係選自由下列物質組成之群組型氧化鋁、γ型 氧化鋁、氧化矽、氧化鈽、碳化矽、氧化鍅、單晶鑽石、 及多晶鑽石。 ❹ 18·如請求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 第一熱塑性高分子為聚醯胺或聚酯。 19,如請求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 拋光研磨層之厚度為約0.1 mm至約2.0 mm。 20·如請求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 第二熱塑性高分子為聚氨酯》 17 200948867 21. 如e青求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 彈性緩衝層之厚度為約l.Omxn至約5.0mm。 22. 如请求項14所述之複合拋光研磨不織布，其中該 拋光研磨層以及該彈性緩衝層係利用貼合或熔合的方式接 合至一起。 ❹ 〇 18