TW201940655A - 拋光硬表面上的拋光材料、含此材料的媒體、及其形成和使用的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種適用於抛光硬表面的抛光材料、含該抛光材料的媒體、及形成與使用該等抛光材料與媒體的方法。示例性的抛光材料具有相對高之硬區段：軟區段比，並展現相對高的移除速率及/或相對高的製程產率。

Description

拋光硬表面上的拋光材料、含此材料的媒體、及其形成和使用的方法
本揭露一般而言係關於適用於抛光硬表面材料之抛光材料及媒體。
許多應用中需要拋光硬表面。例如，將用於形成電子與其它消費性產品之耐刮/耐磨材料的硬表面拋光。
為使一基材之表面拋光，將拋光媒體相鄰該基材放置並相對於該基材表面運動。通常在一周轉齒輪系統內，可藉由旋轉該媒體、藉由旋轉該基材、藉由該基材或媒體之軌道運動、或此等運動之組合產生此相對運動。除此之外或可替代地，可使用介於媒體與基材之間之線性或任何其它有用之相對運動，可施加一力以將該媒體壓在該基材表面。亦可使用包括研磨材料的一漿料，有助於在該拋光製程中自該基材表面移除材料。
就其性質而言，硬質材料難以拋光。用於拋光硬質材料(諸如藍寶石)之表面之典型拋光媒體包括非編織浸漬聚酯氈。儘管該等材料可用於拋光藍寶石及/或其它硬材料，在拋光期間之材料移除速率及材料移除均勻性常低於所需。另外，經由拋光之產率可相對較低(例如，約六十至七 十百分比或更低)。由於該等材料移除速率相對較低，因而需要額外之拋光時間、勞力、及設備以拋光該等硬材料表面。然而，該額外時間、勞力、及設備造成與拋光該等硬材料表面相關之成本增加。
因此，業界亟需一種改良的拋光材料與具改善性能(例如，相對高及均勻之移除速率及/或相對高產率)之媒體以及形成與使用該媒體與材料之方法。
本發明所揭露的各具體實施例大體上關於適於拋光硬材料之表面之改良方法及材料。儘管以下將更詳細地討論，本揭露的各具體實施例提供解決先前拋光材料及方法之缺點的方式，一般而言，本揭露的各具體實施例提供一聚脲系及/或聚胺基甲酸酯系材料，其使得可達成相對高拋光移除速率、自該基材表面之相對均勻材料移除、及/或相對高產率，以及提供包括使用及形成此等材料之方法。
根據本揭露之具體實施例，一種硬表面拋光材料包括硬區段及軟區段。該等硬區段可藉由例如使一或多個芳族或脂族之聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第一化合物反應而形成，諸如一或多個芳族活性氫化合物或寡聚活性氫化合物(例如，具有60Da至150Da之分子量之寡聚活性氫化合物)。該等軟區段可藉由例如使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第二化合物反應而形成，諸如：具有150Da至6000Da之分子量之一或多個寡聚活性氫化合物。根據該等具體實施例之態樣，在該硬表面拋光材料中之該等硬區段對軟區段之比係大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1。如以下更詳細地提及，發明者驚奇地且預期外地發現在該硬表面拋光材料中硬區段對軟區段之大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1之相對高比例不僅提供合適之硬材料移除速率，而且還提供與用於類似應用之 習知拋光媒體相較優異之移除速率、材料移除之均勻性、及/或較高之製程產率。該硬表面拋光材料係一發泡體，諸如聚胺基甲酸酯發泡體、聚脲發泡體、或混合聚胺基甲酸酯-聚脲發泡體。可使用發泡/起泡劑形成該硬表面拋光材料發泡體。該硬表面拋光材料亦可包括0重量%至約80重量%之有機及/或無機填料。根據進一步實施例，該硬表面拋光材料之整體密度係在約0.2g/cm3與1.2g/cm3之間。該硬表面拋光材料之蕭氏D硬度可在約10與80之間。該硬表面拋光材料可包括在一表面上之溝槽以促進拋光。除此之外或可替代地，該硬表面拋光材料可包括表面上之黏著劑以有助於將該硬表面拋光材料貼附至一拋光機器上。該硬表面拋光材料可形成為一拋光墊，其可係單一的或一堆疊的墊之部份。
根據本揭露進一步的具體實施例，一種拋光硬表面之方法包括使用如本文所述之拋光材料，該硬表面係例如具有大於玻璃硬度、或約1550HB布氏標度或7莫氏標度之硬度之表面。例如，示例性的方法包括提供包括硬區段及軟區段之拋光材料，其中該等硬區段可藉由例如使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第一化合物反應而形成，諸如一或多個芳族活性氫化合物或寡聚活性氫化合物(例如具有60Da至150Da之分子量之寡聚活性氫化合物)，且該等軟區段可藉由例如使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第二化合物反應而形成，諸如具有150Da至6000Da之分子量之一或多個寡聚活性氫化合物。示例性方法進一步包括相對該硬表面移動該拋光材料以自該硬材料之表面移除材料(例如，使用一周轉齒輪系統或其它合適之系統)。可在包括存在研磨粒子之漿料及/或在存在一冷卻液體的條件下進行拋光。如以上所述，發明者發現與使用拋光硬表面之習知技術相較，使用本文揭示之方法之令人驚奇且未預期之移除速率與產率(以通過拋光後之視覺檢查且不需要重做之基材百分比量測；表面缺陷通常少於40微米長，13微米寬，及3微米深)。藉由此實例，與以 習知材料在類似製程條件下所得之每小時0.8-1.0微米之移除速率相較，得到硬表面材料(諸如藍寶石)之大於或等於每小時2微米、大於或等於每小時2.1微米、及在約每小時2.1微米至約2.5微米之間之移除速率，與以習知拋光材料所得之60-70%之典型產率相較，其產率大於約75%、大於約80%、或約90%至約100%。
根據本揭露再進一步的具體實施例，一種形成硬表面拋光材料之方法包括以下步驟：如本文所述混合一或多個第一化合物與第二化合物，使一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與該等一或多個第一化合物反應以形成硬區段，以及使一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、聚異氰酸酯產物與一或多個第二化合物反應以形成軟區段，其中該等硬區段對該等軟區段之比係大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1，並將包括該等硬區段與軟區段之組成物倒入一模具中。根據該等具體實施例之各種態樣，一方法進一步包括提供一發泡劑或起泡劑及將該發泡劑/起泡劑與該等一或多個第一化合物及/或第二化合物混合之一步驟。該方法亦可包括以下步驟：提供一或多個界面活性劑及將該等一或多個界面活性劑與該等一或多個第一化合物及第二化合物混合。該方法亦可包括以下步驟：提供填充材料並將該填充材料與該等一或多個第一化合物及第二化合物混合。該方法亦可包括固化該組合物之步驟-例如：在約100℃至約130℃之溫度下固化約6小時至約12小時。示例性方法亦可包括在該拋光材料之表面內形成溝槽、切削該拋光材料、及/或添加黏著劑至該拋光材料之表面之步驟。
根據本揭露之其它具體實施例，一拋光媒體墊(例如：拋光墊)包含如本文所述之硬表面拋光材料。該拋光媒體可包括表面上之溝槽。除此之外或可替代地，該拋光媒體可包括在一表面上之黏著材料。
根據本揭露其它具體實施例，一種形成拋光媒體之方法包括形成如本文所述之硬表面拋光材料之方法。該方法可另外包括切削基材、 在該材料中形成溝槽、及/或添加黏著材料至該材料之表面之步驟。
以下所提供之硬表面拋光材料及形成與使用該等材料之方法之示例性具體實施例的描述僅係示例性，且僅僅意欲用於說明；以下描述未意欲限制本揭露或申請專利範圍之範疇。此外，凡具有所述特徵、組成、或性質之多個具體實施例之敘述，其未意欲排除具有額外特徵、組成、或性質之其它具體實施例，或併入該等所述特徵、組成、或性質之不同組合之其它具體實施例。
經拋光之硬表面(諸如經拋光之藍寶石)可用在各種應用上，包括透明錶玻璃以及智慧型手機及其它裝置上之保護表面。通常拋光該等材料以移除刮痕，否則可因先前處理步驟(諸如：切割、研磨或研光材料)而存在刮痕。由於該等材料堅硬，其等難以用所需移除速率拋光，且不會對該硬材料表面造成額外刮痕。
本文所述之示例性材料與媒體(例如拋光墊)可用在各種應用上，包括拋光一基材之硬表面。作為實例，可使用該等材料與媒體以拋光硬表面材料，諸如藍寶石(例如：藍寶石之A、C、或R平面)、其它寶石(諸如綠寶石及紅寶石)、陶瓷、金屬(諸如鈦)、及類似材料。該等經拋光之硬表面材料適於用作電子裝置顯示器、電子裝置外殼、電子背板、錶玻璃、及各種其它應用。本文描述之拋光媒體與用於此等應用之習知媒體相較展現相對高移除速率、材料移除之均勻性、及/或高製程產率。如本文所用，術語「硬表面」或「硬表面材料」意指具有大於玻璃之硬度(例如，大於約1550HB布氏標度或約7莫氏標度)的材料。
根據本揭露之具體實施例，硬表面拋光材料包括硬區段、軟區段、及由0重量%至約80重量%之填充材料，其中該等硬區段對軟區段之重量比大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1。在該硬表面拋光墊內之硬區段與該等軟區段相較通常具有較短之鏈長度並聚集在結晶區域內，該等軟區段具有較長之鏈長度且性質較有彈性。該等硬區段可包括相似結構間之氫鍵，其中該等結構聚集在結晶區域內。具有大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1之硬區段對軟區段之重量比之拋光材料提供相對高之移除速率、相對高之自一硬表面移除材料之均勻性、及/或相對高的產率(例如：大於約75%，大於或等於約80%，或約90%至100%)，其中所述產率係以通過視覺檢查(不使用光學放大-例如，以上述尺寸範圍)而不需將該基材退回做進一步拋光之基材數，除以所處理基材之總數來定義。如以下更詳細地提及，硬表面拋光材料可呈發泡體之形式且可包括聚脲、聚胺基甲酸酯、及/或混合聚胺基甲酸酯-聚脲。
根據該等具體實施例之各種態樣，該等硬區段係藉由例如使一或多個芳族或脂族之聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第一化合物反應而形成，諸如一或多個芳族活性氫化合物或寡聚活性氫化合物(例如，具有60Da至150Da之分子量之寡聚活性氫化合物)。藉由此實例，該等硬區段可藉由使一或多個單芳環聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個為芳族之第一化合物反應而形成。適於用作第一化合物之示例性類之化合物已知為交聯劑。示例性的交聯劑包括具有三或多個活性氫之化合物，諸如Quadrol®、甘油、三羥甲基丙烷、三乙醇胺、新戊四醇、及二伸乙基三胺。亦作為實例，該等硬區段可藉由使一或多個雙(或較大數目)芳環之聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第一化合物反應而形成，該第一化合物係通常具低分子量及線性結構之脂族化合物。適於用作第一化合物之示例性的類化合物已知為鏈增長劑，以下將更詳細地討論。
該等軟區段可藉由例如使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第二化合物反應而形成，諸如具有150Da至6000Da之分子量之一或多個寡聚活性氫化合物。作為實例，該等軟區段可藉由使一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個鏈伸長劑及/或多元醇(其可係-OH、-NH、及/或-NH2封端)反應而形成。
該等聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物可與一或多個第一化合物和第二化合物反應，該等第一化合物和第二化合物具有一或多個-OH封端末端以形成聚胺基甲酸酯材料、一或多個-NH2或NH封端末端以形成聚脲，及/或-OH封端末端及/或-NH2或-NH封端末端以形成聚胺基甲酸酯-聚脲混合材料。在該混合材料之例中，該第一化合物及第二化合物之一示例性組合具有至少一-OH封端末端及一-NH2或-NH封端末端。
可用來製備硬及/或軟區段之示例性的聚異氰酸酯或其衍生物或產物包括(但不限於)：一或多個脂族聚異氰酸酯；乙烯化不飽和聚異氰酸酯；脂環聚異氰酸酯；芳族聚異氰酸酯，其中該等異氰酸酯基未直接鍵結至芳族環，例如二甲苯二異氰酸酯；芳族聚異氰酸酯，其中該等異氰酸酯基直接鍵結至芳族環，例如苯二異氰酸酯；屬於此等類型之聚異氰酸酯之鹵化、烷基化、烷氧化、硝化、碳二亞胺改質、尿素改質及雙脲改質衍生物；及屬於此等類型之聚異氰酸酯之二聚與三聚產物。一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物之示例性分子量範圍係在約150Da至約1000Da。作為實例，聚異氰酸酯官能聚胺基甲酸酯預聚物係由二異氰酸酯(例如：甲苯二異氰酸酯)及聚亞烷基二醇(例如：聚四氫呋喃，其分子量約250至約6000Da)製備。
可用來製備該示例性硬表面拋光材料之第一化合物及/或鏈增長劑之類型包括(但不限於)：直鏈或支鏈烷烴多元醇，例如：乙二醇、丙 二醇、丁二醇、1,4丁二醇、甘油、新戊二醇、三羥甲基乙烷、伸乙二醇、二伸乙二醇、及三羥甲基丙烷。可用於製備示例性異氰酸酯官能聚胺基甲酸酯衍生物之多元醇之另一類型包括：例如，高級聚亞烷基二醇，諸如具有例如200至500Da之數量平均分子量之聚伸乙二醇，及羥基官能聚酯，諸如自二醇(諸如丁二醇)與二酸或二酯(例如己二酸或己二酸二乙酯)反應而形成者，且具有例如200至500Da之分子量。特定之鏈增長劑包括4,4'-亞甲基-雙-鄰-氯苯胺(MBCA或MOCA)。鏈增長劑之示例性分子量範圍係自約50Da至約500Da。
在聚脲與聚胺基甲酸酯-聚脲混合材料之例中，一或多個第一化合物及第二化合物可包括胺。示例性胺包括一級胺(諸如一或多個聚醚二胺、聚碳酸酯二胺、聚酯二胺、聚己內酯二胺)、二級胺(諸如：一或多個聚醚二胺、聚碳酸酯二胺、聚酯二胺及聚己內酯二胺)、及芳族胺(諸如：來自Albermarle Corporation之Ethacure 420)。適於用來形成該聚脲系材料之各種示例性的二級聚胺包括通式：R[-NH-R’]n，其中n大於或等於2，且其中R不為H且R’不為H。作為實例，該等二級聚胺可包括上式，其中R係聚氧丙烯聚醚，R’係異丁基且n為2。該等胺之示例性的分子量範圍係自約250Da至約5000Da。一特定之示例性二級二胺可得自Hunstman，名稱為SD-2001聚醚。
多元醇包括直鏈或支鏈烷烴多元醇，例如：乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,4丁二醇、甘油、新戊二醇、三羥甲基乙烷、伸乙二醇、二伸乙二醇、及三羥甲基丙烷。多元醇之示例性分子量範圍係自約250Da至約5000Da。可用於製備示例性異氰酸酯官能聚胺基甲酸酯衍生物之多元醇之另一類型包括：例如，高級聚亞烷基二醇，諸如具有例如200至2000Da之數量平均分子量之聚伸乙二醇，及羥基官能聚酯，諸如自二醇(諸如丁二醇)與二酸或二酯(例如己二酸或己二酸二乙酯)反應而形成者，且具有例如200至2000Da之分子量。作為實例，聚異氰酸酯官能聚胺基甲酸酯衍生物係 由二異氰酸酯(例如：甲苯二異氰酸酯)及聚亞烷基二醇(例如：聚四氫呋喃，其分子量係約1000Da)製備。
示例性的填料包括有機及/或無機填料。示例性的無機填料可包括示例性研磨顆粒，其包括(但不限於)例如氧化鈰、氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鐵、二氧化錳、高嶺土、蒙脫土、氧化鈦、碳化矽及鑽石之顆粒。無機顆粒之尺寸範圍可在約0.001微米至約1000微米，或約0.5微米至約3.0微米中之平均直徑。示例性的有機填料包括聚胺基甲酸酯發泡體、環氧樹脂、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚醯亞胺或其它熱塑性或熱固性材料。該拋光材料可包括0至約80重量百分比填枓。示例性的填料裝載範圍係自約15重量%至約30重量%或約20重量%至約25重量%。
一發泡劑(本文亦稱作起泡劑)可用以幫助將聚脲、聚胺基甲酸酯、及/或聚胺基甲酸酯-聚脲材料製成發泡體。示例性的發泡劑包括一或多個氫氟碳化物(HFC)或2或多個烴之共沸物(HFCs)，諸如：1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365)；1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、甲氧基-壬氟丁烷(HFE-7100)及含有偶氮腈之自由基引發劑，諸如：2,4-二甲基2,2’-偶氮雙戊腈。特定之發泡劑包括HFCs Solkane® 365mfc及134a(Solvay，Hannover，德國)，以及自由基引發劑Vazo 52(Dupont，Wilmington，DE)。亦常使用水以經由水與異氰酸酯之間之反應產生二氧化碳而使聚胺基甲酸酯/聚脲系統發泡。包括(但不限於)本文所揭示者之發泡劑之各種組合可用來形成材料或包括該材料之媒體並在本揭露中設想。
示例性的硬表面拋光材料亦可包括泡孔穩定劑，本文亦稱為界面活性劑。示例性的泡孔穩定劑/界面活性劑包括Momentive品牌L-6100及Dow Corning之DC-193。典型之實例包括聚二甲基矽氧烷聚矽氧流體，其等以如由黏度(其範圍可自0.65至60,000厘托)指示之不同之分子量提供，其中示例性的材料為低黏度流體或矽氧烷-聚醚共聚物。矽氧烷部份係可水解或非可水解的。某些實例係非可水解的。該共聚物之聚醚部份通常 係具不同相對比例及整體分子量之氧化乙烯及氧化丙烯之隨機或嵌段共聚物。
該硬表面拋光材料亦可包括開孔劑以例如在液相中兩泡孔相互作用期間促進開孔。示例性的開孔劑包括(但不限於)非可水解聚二甲基矽氧烷、聚環氧烷、二甲基矽氧基、甲基聚醚矽氧基、聚矽氧共聚物，諸如Dabco DC-3043或Dabco DC-3042，其可得自Air Products，Allentown，PA。
當泡沫基質之構形中，該硬表面拋光材料可具有約0.2至約1.2g/cm3或約0.35至約0.65g/cm3之總體密度，及/或約10至約80蕭氏D，或約30蕭氏D至約60蕭氏D之硬度。
示例性的拋光材料亦可包括著色劑，諸如氧化鐵、碳黑、酞青綠、或熟習本技術者已知之其它色素。
拋光媒體
拋光媒體可包括一發泡材料，其包括如本文所述之硬表面拋光材料。該拋光媒體可包括表面上之溝槽。除此之外或可替代地，該拋光媒體可包括在一表面上之黏著材料。
形成硬表面拋光材料及媒體之方法
形成一硬表面拋光材料之示例性方法包括以下步驟：混合一或多個第一化合物及/或一或多個第二化合物；使一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與該等一或多個第一化合物反應以形成硬區段，以及使一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、聚異氰酸酯產物與一或多個第二化合物反應以形成軟區段，其中該等硬區段對該等軟區段之比係大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1；及將包括該等硬區段與軟區段之組成物倒入一模具中。示例性的方法可包括添加及混合如本文所述或者本技術所熟知之其它材料。如本文所述之各種拋光材料可在觸媒存在下製備。其它者可在不含觸媒下形成。適合觸媒之類別包括(但不限 於)：三級胺，諸如三乙胺、三甲胺、三乙烯二胺、四亞甲基二胺、二甲基哌嗪、二甲基環己胺、雙(二甲基胺丙基醚)、及錫、鈷、鉍、及鎘與該等金屬之辛酸酯、二月桂酸酯、二乙酸酯、二辛酸酯、油酸酯及新癸酸酯之有機金屬鹽。藉由特定實例，混合步驟包含提供具有異氰酸酯(N=C=O)基之預聚物，其具有可用於與一或多個第一化合物反應之可得N=C=O基團之重量百分比(A)，其中理想配比重量百分比(B)之一或多個第一化合物可與該預聚物反應，且其中0.284A+0.009B係大於或等於1.3或大於或等於1.5。
該等材料或組份可使用例如高剪切摻合將空氣及/或顆粒(例如：填料)引入一基質內以混合在一起。該硬表面拋光材料可在一敞模中形成為一發泡體或基質。
形成適用於拋光媒體之硬表面拋光材料之方法可包括在單一混合器中混合該等成份或組份。根據各種示例性方法，例如在一露天式容器中使用高剪切葉輪混合一或多個第一化合物及/或第二化合物(例如：一級或二級聚胺或其衍生物或產物或其它適合之多元醇及/或胺)。在混合程序期間，大氣可藉由葉輪作用(其將空氣拉入藉由旋轉造成之漩渦內)帶入混合物中。所帶入之氣泡可作用為發泡程序之成核點。可將起泡/發泡劑(例如水)添加至該混合物中以有助於產生氣體(諸如：CO2)之反應，其造成泡孔生長。或者，可使用微球以形成該等空穴。在此露天混合期間且同時在液相下，可添加其它可選用之添加劑至該混合物中，諸如界面活性劑或其它起泡/發泡劑。此外，該混合物可與一鏈增長劑或其它第一化合物(諸如4,4'-亞甲基-雙-鄰-氯苯胺(MBCA或MOCA))反應。該鏈增長劑可引發聚合及鏈增長，使得在添加聚異氰酸酯後混合物之黏度快速增加。
除了或替代化學發泡劑及開孔劑，在混合程序期間可能將氣泡直接引入該混合物中。例如，在該混合物仍為液態時，諸如在添加聚異氰酸酯之前，或添加聚異氰酸酯之後，但在低黏度窗框中，或在任何合適時間下，可將氣體注入器之輸出直接插入該露天混合物內，其較僅經由葉 輪之作用引入造成注入更多的氣泡。視情況地，吾人可對幫浦(諸如氣體注入器幫浦)之輸出端施加微過濾以促進極小氣泡之形成，諸如直徑在1-10微米範圍中之氣泡。直接引入氣泡之步驟可允許選擇氣泡之尺寸及品質。
在某些實例具體實施例中，在添加聚異氰酸酯或其衍生物或產物之後有約1-2分鐘之短時間窗，在此時間窗期間，該混合物之黏度保持為低，稱作「低黏度窗」。該混合物可在此時間窗期間倒入一模具中。在一具體實施例中，立即在該傾倒之後，該窗通過，且現有孔洞變得有效地就地凍結。儘管孔洞運動可實質上已結束，孔洞生長可繼續，例如CO2繼續由聚合反應產生。在一具體實施例中，該等模具例如在約100℃至約130℃或約115℃至實質上完成該聚合反應下經烘箱固化達約6至約12小時。
在烘箱固化後，該等模具可自該烘箱移除，並使其冷卻。此時，該材料可經切削以製造該拋光材料之切片，其可製成圓形墊片或長方形墊片或任何其它適宜形狀之墊片。例如，該等切片可藉由以衝床或切割工具或任何其它合適之器具切割成形而製成。另外或替代地，該拋光材料表面可經擦光以形成該拋光媒體。在某些實例具體實施例中，對該墊之一側施用黏著劑。此外或替代地，若需要，可例如在該拋光表面上以一圖案(例如交叉線圖案或任何其它合適之圖案)使該拋光材料表面形成溝槽。作為其它實例，溝槽之幾何或形狀可包含正方形凹槽、圓形凹槽、及三角形凹槽中之至少一者。除所揭示之特定具體實施例外，在本揭露中對於該拋光墊表面考量各種幾何之數個物理構形。可經由可在本文所述之拋光材料中製造溝槽之任何機械方法製造溝槽。例如，可利用圓形鋸刀、沖床、針、鑽、雷射、空氣噴射、射水機、或任何其它可在該墊中提供溝槽之器具製造溝槽。此外，溝槽可以多排鋸模、多鑽頭模、多衝孔模、多針模、或諸如此類同時製成。
該硬表面拋光材料可用作單一墊或用作複數個彼此堆疊之墊。例如，堆疊墊可包含本文所揭示之一或多個墊以及一典型之墊(例如： 以較低硬區段：軟區段比例形成之聚胺基甲酸酯、聚胺基甲酸酯-聚脲混成物、或聚脲)或如本文所述不含典型拋光墊之複數個墊。
使用方法
如本文所述之硬表面拋光材料可用來拋光各種表面。例如，可使用該硬表面拋光材料來拋光硬表面或硬材料，諸如藍寶石(例如：藍寶石之A、C、或R平面)、其它寶石(諸如綠寶石及紅寶石)、陶瓷、金屬(諸如鈦)、及類似材料。
作為實例，如本文所述之拋光材料可用作在具有頂板、底板、及太陽齒輪之拋光設備上之拋光墊。在此例中，一底板轉速可係自約(+)25rpm至約(+)60rpm，一頂板轉速可係自約(-)8rpm至約(-)40rpm，一太陽齒輪速度可係約(+/-)7rpm至約20rpm，及一環狀齒輪速度可係約(+/-)7rpm至約20rpm。在結合漿液(例如：膠態二氧化矽漿液，諸如Fujimi之Compol 80)之該等設置下，達到大於2微米/小時、大於2.1微米/小時、或在約2.1微米/小時及約2.5微米/小時之藍寶石移除速率。
令人驚奇地，本發明者發現使用如本文所述之拋光材料之移除速率及/或產率係相對地獨立於拋光材料中之填料或研磨材料量。然而，硬區段：軟區段之比例對達到所需移除速率及/或產率係重要的。應注意的是，由高(例如：大於或等於0.95：1)之硬區段：軟區段比例產生之高模數材料(通常大於約150MPa之儲存模數)能夠保持漿料研磨粒子不會變得完全嵌入該固體(例如：聚胺基甲酸酯)基質(發泡體)中並因此在對工件進行作用之位置上。在藉由經由操縱異氰酸酯及第一化合物含量而增加基質中硬區段之例中達到高模數。當儲存模數在多個迴歸資料模擬中與材料之蕭氏D硬度配對時，可估計較佳之移除速率特徵。蕭氏D壓痕計具有銳利尖端，其在測試期間穿透一樣本時常會剪切。因此，其可視作該材料之剪切強度及其對穿刺之抗性之近似值。具高原料移除性能之墊對於儲存模數而言係相對剛性的(通常具有大於150MPa之儲存模數)，但其等亦極易受穿刺。漿 料研磨粒子被認為穿刺該墊之固體胺基甲酸酯部份且停留在其等可對工件作用之處。由於例如聚胺基甲酸酯基質之高度堅硬性質，該漿料研磨粒子無法完全穿透入材料內(在其中其等將失去效用)。此可說明為何較軟墊在拋光藍寶石相對地無效-因為該等漿料粒子可推入該較軟之胺基甲酸酯材料內且變得包封在內，其將使得其等無法對工件作用。因此，吾人認為該墊應足夠剛性以將壓力自拋光板轉移至一基材上，而非軟得使得該墊被研磨粒子(例如在該漿料中之研磨粒子)整個穿透，但夠軟而使得該等研磨粒子由該墊固持在定位。
使用具有大於或等於0.95：1、1：1、1.05：1、或1.1：1之硬區段：軟區段比之拋光材料以便宜的方式提供相對高之移除速率及/或相對高產率。在較高硬區段：軟區段比例下，可需要較少相對昂貴之填料/研磨材料，因此進一步減少與拋光硬表面相關之成本。此外，所增加之產率及產量減少拋光機械數並減少拋光時間，此亦減少與拋光硬表面材料相關聯之成本。
根據本揭露之各種實例，硬區段：軟區段之比可藉由考量硬區段為該芳基部份之分子量加上60至150Da寡聚部份減去該聚合物結構之二醇及/或胺及異氰酸酯(N=C=O)部份之分子量來測量或計算，而該軟區段可考量為該聚合物結構之150至6000Da部份。該結構之二醇/胺/異氰酸酯部份可考量為硬或軟區段但通常為一中間相且自該計算排除。接著將該硬區段：軟區段比正規化，使得該軟區段等於1。得到該硬區段：軟區段比之另一技巧包括：將硬區段考量為該芳基部份之分子量加上該聚合物結構之60至150Da之寡聚部份，而將該軟區段考量為該聚合物結構之150至6000Da部份。接著將硬區段：軟區段比正規化使得軟區段等於1。
儘管在此提出本揭露之示例性具體實施例，應了解本揭露未受限於此。例如，儘管本揭露以特定填料、發泡劑、及諸如此類描述材料及媒體，但其不必限於該等實例。此外，儘管分開提及第一化合物與第二 化合物，但在某些案例中，該(等)第一化合物與第二化合物可係相同之化合物。本文提出之該等材料、方法及媒體之各種修改、變化、及加強可在不背離本說明書揭露之精神及範疇下達成。

Claims (27)

  1. 一種硬表面拋光材料，包含：一硬區段；一軟區段；及自0重量%至約80重量%之一填充材料，其中，該等硬區段對該等軟區段之重量比大於或等於0.95：1；及其中該等軟區段係藉由使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與具有150Da至6000Da之分子量之一或多個寡聚活性氫化合物反應而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之硬表面拋光材料，其中該等硬區段係藉由使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個芳族活性氫化合物反應而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項之硬表面拋光材料，其中該硬表面拋光材料展現大於或等於每小時2微米之速率之藍寶石拋光移除速率。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之硬表面拋光材料，其中該硬表面拋光材料包含一聚胺基甲酸酯發泡體、一聚脲發泡體、或一聚胺基甲酸脂-聚脲混成發泡體。
  5. 一種硬表面拋光材料，包含：一硬區段；一軟區段；及自0重量%至約80重量%之一填充材料，其中，該等硬區段對該等軟區段之重量比大於或等於0.95：1；及 其中該硬表面拋光材料包含一聚脲發泡體或一聚胺基甲酸酯發泡體。
  6. 一種硬表面拋光材料，包含：一硬區段；一軟區段；及自0重量%至約80重量%之一填充材料，其中，該等硬區段對該等軟區段之重量比大於或等於1：1；及其中該硬表面拋光材料包含一聚胺基甲酸脂-聚脲混成發泡體。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之硬表面拋光材料，其中該硬表面拋光材料之硬度範圍係自約10蕭氏D至約80蕭氏D。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之硬表面拋光材料，其中該硬表面拋光材料之總體密度範圍係自約0.2g/cm 3至約1.2g/cm 3。
  9. 一種拋光一硬表面材料之方法，該方法包含以下步驟：使用如申請專利範圍第1-3、5、6項中任一項所述之硬表面拋光材料以自一表面移除一材料，該材料包含藍寶石、紅寶石、綠寶石、陶瓷、及鈦其中之一或多者。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該方法之移除率係大於或等於80百分比。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含以下步驟：提供一拋光設備；及 將該硬表面拋光材料附加至該拋光設備之一部份。
  12. 如申請專利範圍第9項之方法，其進一步包含以下步驟：提供一拋光漿料；及使用該拋光漿料及該硬表面拋光材料以自該表面移除材料。
  13. 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項之方法，其中該表面包含藍寶石，且自該表面移除材料之材料移除速率係大於或等於每小時2微米。
  14. 如申請專利範圍第9項至第12項中任一項之方法，其中該方法包含提供適於電子顯示器應用之表面精製。
  15. 一種形成一硬表面拋光材料之方法，該方法包含以下步驟：混合一或多個第一化合物及第二化合物以形成一混合物；使一或多個聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個第二化合物反應以形成軟區段，其中該等硬區段對該等軟區段之比大於或等於0.95：1；及將包括該等硬區段及該等軟區段之組成物倒入一模具中。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，進一步包含將一發泡劑添加至一混合物中之步驟。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，進一步包含形成一多孔拋光層之步驟。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中所述形成一多孔拋光層之步驟包含切片之步驟。
  19. 如申請專利範圍第17項之方法，其中所述形成一多孔拋光層之步驟包含擦光之步驟。
  20. 如申請專利範圍第15項至第19項中任一項之方法，其中該等一或多個第二化合物係選自由直鏈或分支鏈烷烴多元醇、高級聚亞烷基二醇、羥基官能聚酯、及以一或多個胺基封端之聚合物所組成之任一群組。
  21. 如申請專利範圍第15項至第19項中任一項之方法，其中混合步驟包含提供具有N=C=O基之預聚物，其具有可用於與一或多個第一化合物反應之可得N=C=O基團之重量百分比(A)，其中理想配比重量百分比(B)之第一化合物可用於與該預聚物反應，且其中0.284A+0.009B係大於或等於1.3。
  22. 一種硬表面拋光材料，包含：一硬區段；一軟區段；自0重量%至約80重量%之一填充材料；及一或多個發泡劑及泡孔穩定劑；其中該等硬區段對該等軟區段之重量比大於或等於1：1；及其中該等硬區段對該等軟區段之重量比係藉由定義硬區段為該芳基部份之分子量加上60至150Da寡聚部份減去該聚合物結構之二醇及/或胺及異氰酸酯(N=C=O)部份之分子量來計算，而該軟區段係定義為 該聚合物結構之150至6000Da部份。
  23. 如申請專利範圍第22項之硬表面拋光材料，其中該等硬區段係藉由使一或多個芳族或脂族聚異氰酸酯、聚異氰酸酯衍生物、及聚異氰酸酯產物與一或多個芳族活性氫化合物反應而形成。
  24. 如申請專利範圍第1-3、5、6、22、23項中任一項之硬表面拋光材料，其中該硬表面拋光材料包含溝槽。
  25. 如申請專利範圍第1-3、5、6、22、23項中任一項之硬表面拋光材料，其中該硬表面拋光材料包含黏結劑。
  26. 一種拋光墊，包含如申請專利範圍第1-3、5、6、22、23項中任一項所述之硬表面拋光材料。
  27. 一種堆疊拋光墊，包含如申請專利範圍第26項所述之拋光墊。
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