自調(diào)理拋光墊及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及自調(diào)理拋光墊。所述自調(diào)理拋光墊包含不溶性聚合物泡沫基體和位于所述泡沫基體中的不溶性聚合物泡沫顆粒。所述顆粒在其一部分表面上涂覆有水溶性組分。所述顆?？删哂?-1000μm的直徑。
【專利說(shuō)明】自調(diào)理拋光墊及其制備方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般涉及自調(diào)理拋光墊，所述拋光墊包含不溶性聚合物泡沫基體，所述基 體包含涂覆有水溶性組分的不溶性聚合物泡沫顆粒。

【背景技術(shù)】
[0002] 在聚氨酯拋光墊的一般使用中，通常在拋光之前和拋光過(guò)程中對(duì)與被拋光部件接 觸的拋光墊表面進(jìn)行調(diào)理。在聚氨酯泡沫拋光墊的使用過(guò)程中遇到的一個(gè)問(wèn)題是不斷地需 要對(duì)拋光墊進(jìn)行再調(diào)理。在大多數(shù)拋光應(yīng)用中，調(diào)理包括移動(dòng)調(diào)理工具，使之穿過(guò)拋光墊的 接觸表面，從而使聚氨酯產(chǎn)生剪切絨毛，使拋光墊的表面形貌變平整，并從孔中清除累積的 漿料和碎屑。調(diào)理工具可包含金屬盤，盤的一側(cè)帶有金剛石粉末或者另一種硬度類似的磨 料。在正常拋光的過(guò)程中，拋光墊會(huì)經(jīng)歷性能[即研磨量、部件平坦度、部件缺陷和/或表 面粗糙度]的下降，這涉及聚氨酯絨毛的平坦化、拋光墊形貌的改變以及漿料和碎屑對(duì)孔 的堵塞。
[0003] 拋光墊可用于許多應(yīng)用，其中兩種應(yīng)用是拋光玻璃和拋光晶片。不管是什么應(yīng)用， 拋光墊都相對(duì)于被拋光物品（例如玻璃、硅晶片、藍(lán)寶石晶片等）移動(dòng)。這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)可通 過(guò)旋轉(zhuǎn)拋光墊、旋轉(zhuǎn)被拋光物品或?qū)⑦@兩種運(yùn)動(dòng)組合起來(lái)產(chǎn)生。拋光墊與被拋光物品之間 可采用其他直線運(yùn)動(dòng)或任何有用的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，可施力下壓拋光墊，使之 接觸晶片。
[0004] 拋光可進(jìn)行到各種程度，如清除較大的缺陷，實(shí)現(xiàn)鏡面精整和/或最終的平坦度， 等等。
[0005] 常規(guī)情況下，拋光硅半導(dǎo)體襯底晶片以改善平坦度的工藝通過(guò)機(jī)械化學(xué)方法完 成，在該方法中，一塊或多塊通常由氨基甲酸酯制成的拋光墊與堿性拋光溶液（漿料）一起 使用，所述堿性拋光溶液常常包含精細(xì)研磨顆粒，如氧化硅或鈰。硅晶片支承在覆蓋有拋光 墊的臺(tái)板與附連晶片的支架之間，或者在雙面拋光的情況下，晶片保持在兩個(gè)臺(tái)板之間，每 個(gè)臺(tái)板覆蓋有拋光墊。拋光墊通常厚約1_，并在晶片表面上施加壓力。晶片通過(guò)臺(tái)板與晶 片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行機(jī)械化學(xué)拋光。
[0006] 在拋光過(guò)程中，通過(guò)在拋光工具中將拋光墊與晶片壓到一起，對(duì)晶片表面施加壓 力，于是，因拋光墊的壓縮變形而在整個(gè)表面上產(chǎn)生均勻的壓力。拋光工具往往具有動(dòng)壓 頭，該動(dòng)壓頭可以不同的速率繞各種旋轉(zhuǎn)軸向旋轉(zhuǎn)。這樣就除去材料，削平任何不規(guī)則的形 貌，使晶片變平坦或平整。
[0007] 遺憾的是，現(xiàn)有技術(shù)中的典型拋光墊往往需要調(diào)理，因而要頻繁更換，因?yàn)檎{(diào)理過(guò) 程除去了一部分拋光墊厚度。例如，這樣的拋光墊可能每5-10天就需要更換。人們需要這 樣一種拋光墊，它在需要調(diào)理之前能夠?qū)⑵渥罴褣伖庑阅鼙３指?，從而賦予拋光墊更長(zhǎng) 的拋光壽命。這樣就能進(jìn)行更多的拋光，因而在設(shè)定的時(shí)間段里能夠制造更多的產(chǎn)品。就 此而言，人們需要一種能夠自行調(diào)理的拋光墊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明涉及自調(diào)理拋光墊。所述自調(diào)理拋光墊包含不溶性聚合物泡沫基體和位于 所述泡沫基體中的不溶性聚合物泡沫顆粒。所述顆粒在其一部分表面上涂覆有水溶性組 分。所述顆?？删哂?-1000 μ m的直徑。
[0009] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0010] 本發(fā)明的主題將在說(shuō)明書結(jié)束部分特別指出并明確地要求保護(hù)。不過(guò)，通過(guò)結(jié)合 附圖閱讀詳細(xì)描述和權(quán)利要求書，可對(duì)本發(fā)明獲得更完整的理解，附圖中相同的數(shù)字代表 相同的要素，其中：
[0011] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式的自調(diào)理拋光墊的截面圖；
[0012] 圖2顯示了自調(diào)理拋光墊、被拋光的部件和拋光工具，它們均以本發(fā)明的一個(gè)示 例性實(shí)施方式為依據(jù)；以及
[0013] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式制造示例性自調(diào)理拋光墊的示例 性方法流程圖。
[0014] 發(fā)明詳述
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，本文揭示了用于拋光玻璃、硅半導(dǎo)體襯底晶 片和藍(lán)寶石晶片（等等）的拋光墊。在該示例性實(shí)施方式中，拋光墊在化學(xué)和/或物理上被 設(shè)計(jì)成包含顆粒，所述顆粒以特定的方式形成于拋光墊中，使得拋光墊成為自調(diào)理拋光墊。 換句話說(shuō)，拋光墊可被設(shè)計(jì)成自行調(diào)理，從而相對(duì)于不這樣設(shè)計(jì)的拋光墊，能夠在更長(zhǎng)的時(shí) 間段內(nèi)有效發(fā)揮作用，而不需要中斷操作進(jìn)行調(diào)理。
[0016] 拋光墊
[0017] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，拋光墊可包含泡沫基體和位于該泡沫基體中的泡沫顆 粒。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，拋光墊包含不溶性聚合物泡沫基體和位于該不溶性聚合物 泡沫基體中的不溶性聚合物泡沫顆粒。不溶性聚合物泡沫顆粒可在一部分顆粒表面積上涂 覆有水溶性組分。
[0018] 參考圖1，根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，拋光墊100包含不溶性聚合物泡沫基體110 和位于該不溶性聚合物泡沫基體110中的不溶性聚合物泡沫顆粒120。不溶性聚合物泡沫 顆粒120可在一部分顆粒表面積上涂覆有水溶性組分125。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，不溶 性聚合物泡沫顆粒120可在占顆粒表面積約5-90 %的部分上涂覆有水溶性組分125。不溶 性聚合物泡沫顆粒120和水溶性涂層125 -起形成經(jīng)涂覆的顆粒130。在一個(gè)示例性實(shí)施 方式中，不溶性泡沫基體110還包含孔170。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，孔170包含孔室開 口（cell openning) 140。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，經(jīng)涂覆的顆粒130還可包含孔180。
[0019] 顆粒
[0020] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性聚合物泡沫顆粒120是這樣形成的：先制造較 大的不溶性聚合物泡沫體，然后由該較大的泡沫體產(chǎn)生較小的顆粒?？赏ㄟ^(guò)任何合適的方 法由較大的泡沫體形成較小的顆粒。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，將較大的泡沫體磨削成較 小的顆粒。例如，可通過(guò)低溫磨削較大的泡沫體形成不溶性泡沫顆粒。在另一個(gè)示例性實(shí) 施方式中，顆?？稍阱N磨機(jī)中形成。除此之外，可以采用其他任何合適的方法形成顆粒。
[0021] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性聚合物泡沫顆粒的直徑在約5-500 μ m之間。在 另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性聚合物泡沫顆粒包含以下至少一種：表面活性劑、蝕刻 齊U、pH緩沖劑、酸和堿。此外，在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性聚合物泡沫顆粒具有約 0· 2-0. 85g/cm3 的體密度。
[0022] 涂層
[0023] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，顆粒120涂覆有可溶性涂層。在一個(gè)示例性實(shí)施方式 中，顆粒120利用噴涂或其他合適的技術(shù)如旋風(fēng)粉末涂布機(jī)（cyclonic powder coater)進(jìn) 行涂覆。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，顆粒120這樣形成：制備包含于可溶性液相中的不溶 性顆粒的漿料，然后干燥，最后將固化的不溶性顆粒/可溶性復(fù)合物低溫磨削或錘磨成顆 粒。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，噴涂之后干燥并凈化顆粒120。這樣，經(jīng)涂覆的顆粒130包 含涂覆有可溶性涂層125的顆粒120。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性聚合物泡沫顆 粒在所述不溶性聚合物泡沫顆粒的約5-90%的表面積上受到涂覆。涂覆不溶性泡沫顆粒 的5-90%可通過(guò)例如以下方法完成：計(jì)算顆粒的表面積，然后按比例摻混合適量的水溶性 聚合物。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，經(jīng)涂覆的顆粒占拋光墊體積的約10-90%。在一個(gè)示例 性實(shí)施方式中，水溶性涂層由有機(jī)或無(wú)機(jī)水溶性顆粒組成。有機(jī)水溶性顆粒的具體例子包 括糖（多糖，例如a，（3或y-環(huán)糊精、糊精和淀粉，乳糖，甘露糖，等等）、纖維素（羥丙基纖 維素、甲基纖維素等）、蛋白質(zhì)、聚乙烯基醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚 環(huán)氧乙烷、水溶性光敏樹脂、磺化聚異戊二烯和磺化聚異戊二烯共聚物。
[0024] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在形成拋光墊100的基體110的過(guò)程中將經(jīng)涂覆的顆 粒130加入混合物。因此，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，經(jīng)涂覆的顆粒130將被設(shè)置在基體 110 中。
[0025] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，利用高剪切摻混將經(jīng)涂覆的顆粒130混合到基體中。 其他混合方法包括雙行星式混合、捏和旋臂混合（kneading swing arm)以及與直接填料進(jìn) 料（direct filler feed)在線混合。此外，可采用設(shè)計(jì)成將基體110內(nèi)的經(jīng)涂覆的顆粒130 隨機(jī)隔開的任何混合方法。此外，混合工藝可將氣泡夾帶在泡沫中（不管氣泡是在形成泡 沫顆粒的時(shí)候位于泡沫顆粒中，還是位于基體110中）。此外，可采用任何合適的方法將孔 140引入基體110,或者將孔180引入顆粒120。這些方法可包括環(huán)境空氣發(fā)泡，水發(fā)泡-產(chǎn) 生C0 2，物理發(fā)泡劑如HFC，分解發(fā)泡劑如偶氮腈，微球，注射的惰性氣體。
[0026] 制各拋光墊的方法
[0027] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性泡沫體（將成為不溶性泡沫顆粒）通過(guò)將聚氨 酯預(yù)聚物、固化劑、表面活性劑和發(fā)泡劑混合而形成。在一些實(shí)施方式中，研磨劑填料也可 與其他成分一起混合。在其他一些實(shí)施方式中，不溶性泡沫體可以是聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹 脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丁二烯泡沫、離聚物泡沫或其他任何不溶性聚合物泡沫。如上文所 提及，接下來(lái)可將不溶性泡沫體磨細(xì)成較小的不溶性泡沫顆粒120。然后，可涂覆這些顆粒 120,形成不溶性的經(jīng)涂覆的泡沫顆粒130。然后，可在形成整體拋光墊100時(shí)加入經(jīng)涂覆的 顆粒130。
[0028] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，接下來(lái)通過(guò)將預(yù)聚物、固化劑、表面活性劑、發(fā)泡劑和 經(jīng)涂覆的顆粒130混合起來(lái)而形成拋光墊100。在一些實(shí)施方式中,研磨劑填料也可與其 他成分一起混合。不溶性泡沫基體可以是聚氨酯泡沫、環(huán)氧樹脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丁二 烯泡沫、離聚物泡沫或其他任何不溶性聚合物泡沫?？衫酶呒羟袚交鞂⒏鹘M分混合在一 起，以便將經(jīng)涂覆的顆粒結(jié)合到基體中?？稍诔谀＞咧行纬膳菽瓑K?？晒袒菽瓑K，然后 切成片。每片包含一個(gè)拋光墊100。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，拋光墊包含開口孔室（open cell) 140。不溶性聚合物泡沫顆粒的開口孔室含量可約為5-75%。在另一個(gè)示例性實(shí)施方 式中，涂覆不溶性泡沫顆粒的可溶性組分可以是50-100%可溶的。此外，在另一個(gè)示例性實(shí) 施方式中，不溶性聚合物泡沫基體具有〇. 2-0. 85g/cm3的體密度。此外，在一個(gè)示例性實(shí)施 方式中，泡沫塊可具有〇· 2-0. 85g/cm3的集料體密度（aggregate bulk density)。
[0029] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，基體110和顆粒120均由不溶性泡沫材料制成。在一 個(gè)實(shí)施方式中，用于基體110和顆粒120的材料彼此相同。就此而言，作為生產(chǎn)工藝副產(chǎn)品 的廢料可用于形成額外的顆粒。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，上述材料可彼此不同?；w 材料和顆粒材料可選自眾多可能的材料當(dāng)中的任何材料。
[0030] 例如，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，用于基體110和/或顆粒120的不溶性泡沫材料 可由聚合物泡沫制成。例如，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，聚合物泡沫可以是聚氨酯、聚乙烯、 聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸酯類泡沫或其混合物。這些聚合物泡沫可通過(guò)將聚合劑（例如 異氰酸酯封端的單體）和預(yù)聚物（例如包含異氰酸酯官能團(tuán)的多元醇或多元醇-二醇混合 物）混合來(lái)生產(chǎn)。
[0031] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可用來(lái)制備粒狀交聯(lián)聚氨酯的聚合劑或異氰酸酯封端 的單體的類別包括但不限于：脂族多異氰酸酯；烯鍵式不飽和多異氰酸酯；脂環(huán)族多異氰 酸酯；芳香族多異氰酸酯，其中異氰酸酯基不直接鍵合到芳環(huán)上，例如苯二甲基二異氰酸 酯；芳香族多異氰酸酯，其中異氰酸酯基直接鍵合到芳環(huán)上，例如苯二異氰酸酯；屬于這些 類別的多異氰酸酯的鹵代、烷基化、烷氧基化、硝化、碳二亞胺改性、脲改性和縮二脲改性的 衍生物；以及屬于這些類別的多異氰酸酯的二聚和三聚產(chǎn)物。
[0032] 可從中選取包含異氰酸酯官能團(tuán)的反應(yīng)物的脂族多異氰酸酯的例子包括但不限 于：亞乙基二異氰酸酯、三亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯 (HDI)、八亞甲基二異氰酸酯、九亞甲基二異氰酸酯、二甲基戊烷二異氰酸酯、三甲基己烷二 異氰酸酯、十亞甲基二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯、i^一烷三異氰酸酯、六亞甲 基三異氰酸酯、二異氰酸酯基_(異氰酸酯基甲基）辛烷、三甲基-二異氰酸酯基（異氰酸 酯基甲基）辛烷、二（異氰酸酯基乙基）碳酸酯、二（異氰酸酯基乙基）醚、異氰酸酯基丙 基-二異氰酸酯基己酸酯、賴氨酸二異氰酸酯甲酯和賴氨酸三異氰酸酯甲酯。
[0033] 可從中選取包含異氰酸酯官能團(tuán)的反應(yīng)物的烯鍵式不飽和多異氰酸酯的例子包 括但不限于：丁烯二異氰酸酯和丁二烯二異氰酸酯?？蓮闹羞x取包含異氰酸酯官能團(tuán)的 反應(yīng)物的脂環(huán)族多異氰酸酯包括但不限于：異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI)、環(huán)己烷二異氰酸 酯、甲基環(huán)己烷二異氰酸酯、二（異氰酸酯基甲基）環(huán)己烷、二（異氰酸酯基環(huán)己基）甲烷、 二（異氰酸酯基環(huán)己基）丙烷、二（異氰酸酯基環(huán)己基）乙烷和異氰酸酯基甲基_(異氰酸 酯基丙基）_(異氰酸酯基甲基）二環(huán)庚烷。
[0034] 可從中選取作為包含異氰酸酯官能團(tuán)的反應(yīng)物、異氰酸酯基不直接鍵合到芳環(huán)上 的芳香族多異氰酸酯包括但不限于：二（異氰酸酯基乙基）苯、四甲基苯二甲基二異氰酸 酯、二（異氰酸酯基-甲基乙基）苯、二（異氰酸酯基丁基）苯、二（異氰酸酯基甲基）萘、 二（異氰酸酯基甲基）二苯基醚、二（異氰酸酯基乙基）鄰苯二甲酸酯、苯均三甲基三異 氰酸酯（mesitylene triisocyanate)和二（異氰酸酯基甲基）呋喃?？蓮闹羞x取作為包 含異氰酸酯官能團(tuán)的反應(yīng)物、異氰酸酯基直接鍵合到芳環(huán)上的芳香族多異氰酸酯包括但不 限于：亞苯基二異氰酸酯、乙基亞苯基二異氰酸酯、異丙基亞苯基二異氰酸酯、二甲基亞苯 基二異氰酸酯、二乙基亞苯基二異氰酸酯、二異丙基亞苯基二異氰酸酯、三甲基苯三異氰酸 酯、苯三異氰酸酯、萘三異氰酸酯、甲基萘二異氰酸酯、聯(lián)苯基二異氰酸酯、聯(lián)鄰苯甲胺二異 氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、二（甲基-異氰酸酯基苯基）甲烷、二（二異氰酸酯基苯 基）乙烯、二甲氧基-聯(lián)苯基-二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯、聚二苯基甲烷二異氰 酸酯、萘三異氰酸酯、二苯基甲烷-三異氰酸酯、甲基二苯基甲烷五異氰酸酯、二苯基醚二 異氰酸酯、乙二醇二（異氰酸酯基苯基）醚、丙二醇二（異氰酸酯基苯基）醚、苯甲酮二異 氰酸酯、咔唑二異氰酸酯、乙基咔唑二異氰酸酯和二氯咔唑二異氰酸酯。
[0035] 具有兩個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的多異氰酸酯單體的例子包括苯二甲基二異氰酸酯、三甲 基苯二甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二（異氰酸酯基環(huán)己基）甲烷、甲苯二異氰 酸酯（TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)及其混合物。
[0036] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，常用的預(yù)聚物，包含異氰酸酯官能團(tuán)的多元醇，包括但 不限于聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚己內(nèi)酯多元醇。此外，可使用市售的預(yù)聚物，例如 Adiprene? L213, 一種 TDI 封端的聚醚基（PTMEG)。
[0037] 在示例性實(shí)施方式中，預(yù)聚物的分子量可在寬范圍內(nèi)變化，例如，采用聚苯乙烯標(biāo) 樣通過(guò)凝膠滲透色譜（GPC)測(cè)得，數(shù)均分子量（Μη)為500-15000,或者500-5000。
[0038] 對(duì)于用來(lái)制備示例性粒狀交聯(lián)聚氨酯的示例性雙組分組合物，可用來(lái)制備其第一 組分即包含異氰酸酯官能團(tuán)的預(yù)聚物的多元醇的類別包括但不限于：直鏈或支化鏈烷多元 醇，例如乙二醇、丙二醇、丙二醇、丁二醇、丁二醇、甘油、新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基 丙烷、二-三羥甲基丙烷、赤藻糖醇、季戊四醇和二-季戊四醇；聚亞烷基二醇，例如二乙二 醇、三乙二醇和四乙二醇，以及二丙二醇、三丙二醇和四丙二醇；環(huán)烷多元醇，例如環(huán)戊二 醇、環(huán)己二醇、環(huán)己三醇、環(huán)己烷二甲醇、羥丙基環(huán)己醇和環(huán)己烷二乙醇；芳族多元醇，例如 二羥基苯、苯三醇、羥基苯甲醇和二羥基甲苯；雙酚，例如異亞丙基雙酚、雙酚醚、二羥基苯 甲酮、硫代雙酚、酚酞、二（羥基苯基）甲烷、亞乙基雙酚和磺?；p酚；鹵代雙酚，例如異亞 丙基二（二溴苯酚）、異亞丙基二（二氯苯酚）和異亞丙基二（四氯苯酚）；烷氧基化雙酚， 例如含有1 _7〇個(gè)燒氧基例如乙氧基、丙氧基和丁氧基的燒氧基化異亞丙基雙酌·;以及一環(huán) 己醇，它們可通過(guò)相應(yīng)的雙酚脫氫制備，例如異亞丙基二環(huán)己醇、二環(huán)己醚、硫代二環(huán)己醇 和二（羥基環(huán)己醇）甲烷。可用于制備示例性的包含異氰酸酯官能團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物的其 他多元醇類別包括例如更高級(jí)的聚亞烷基二醇，如數(shù)均分子量（Μη)為例如200-2000的聚 乙二醇；以及羥基官能的聚酯，如通過(guò)二醇（如丁二醇）與二酸或二酯（例如己二酸或己二 酸二乙酯）的反應(yīng)形成的、Μη為例如200-2000的聚酯。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，包含 異氰酸酯官能團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物通過(guò)二異氰酸酯例如甲苯二異氰酸酯與聚亞烷基二醇例 如Μη為1000的聚（四氫呋喃）制備。
[0039] 此外，包含異氰酸酯官能團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物可任選在催化劑的存在下制備。合適 的催化劑的類別包括但不限于叔胺（如三乙胺）和有機(jī)金屬化合物（如二月桂酸二丁基 錫）。
[0040] 在一些示例性實(shí)施方式中，研磨劑填料也可構(gòu)成不溶性泡沫顆粒120和/或不溶 性泡沫基體110的一部分。這種研磨劑填料可包括示例性研磨顆粒，所述示例性研磨顆粒 包括但不限于例如以下物質(zhì)的顆粒：鈰的氧化物、硅的氧化物、鋁的氧化物、氧化鋯、鐵的氧 化物、錳的氧化物、高嶺土、蒙脫土和鈦的氧化物。此外，示例性研磨顆?？砂ǖ幌抻谔?化硅和金剛石。
[0041] 在一些示例性實(shí)施方式中，有可能在單一混合步驟中制備用于拋光墊的氨基甲酸 酯聚合物，避免使用異氰酸酯封端的單體?，F(xiàn)在參考圖3,如上文所討論，根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)示例性實(shí)施方式，預(yù)聚物在例如敞口容器中用高剪切旋轉(zhuǎn)混合器混合。在一個(gè)示例性實(shí) 施方式中，在混合過(guò)程中，大氣在旋轉(zhuǎn)混合器的作用下被夾帶到混合物中，旋轉(zhuǎn)混合器將空 氣拉入由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流里。對(duì)發(fā)泡過(guò)程來(lái)說(shuō)，夾帶的氣泡起成核位點(diǎn)的作用?？蓪l(fā)泡 劑例如水加入混合物，以促進(jìn)產(chǎn)生C0 2氣體的反應(yīng)，而C02氣體促使孔室生長(zhǎng)。在這種敞開 混合的過(guò)程中，當(dāng)混合物處于液相時(shí)，可向混合物中加入其他任選的添加劑，如表面活性劑 或附加的發(fā)泡劑。在處于此種液相狀態(tài)時(shí)，可加入經(jīng)涂覆的顆粒并混合。此外，預(yù)聚物可與 發(fā)泡劑如4, 4'-亞甲基-二-鄰氯苯胺[MBCA或M0CA]反應(yīng)。M0CA可引發(fā)聚合反應(yīng)和增 鏈反應(yīng)，導(dǎo)致混合物的黏度迅速增大。在一些示例性實(shí)施方式中，在加入M0CA之后存在一 個(gè)約1-2分鐘的短時(shí)窗口，在此期間混合物的黏度保持在較低水平，此窗口稱作"低黏度窗 口"。在此窗口內(nèi)，可將混合物倒入模具。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在該倒入操作之后，所 述窗口迅速流逝，存在的孔有效地凝固不動(dòng)。雖然孔的運(yùn)動(dòng)可能基本上結(jié)束了，但是，隨著 例如聚合反應(yīng)繼續(xù)產(chǎn)生C0 2，孔可以繼續(xù)生長(zhǎng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，接下來(lái)在爐中固 化模制品，例如在115°C下于6-12小時(shí)內(nèi)基本上完成聚合反應(yīng)。
[0042] 在爐中固化之后，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，從爐中取出模制品，使其冷卻。此時(shí)， 可將固化的模制品（所形成的模制品沒(méi)有顆粒）破碎成顆粒，用于后續(xù)形成拋光墊的工藝。 若固化的模制品包含經(jīng)涂覆的顆粒，則可用切削工具將其切片。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中， 可將切成的片制成圓形墊或矩形墊或任何其他所需形狀的墊。例如，可通過(guò)用沖壓工具或 切割工具或其他任何合適的器械切出一定形狀來(lái)制備所述切成的片。在一些示例性實(shí)施方 式中，可在墊的一側(cè)施涂粘合劑。在一些示例性實(shí)施方式中，若需要，可對(duì)墊表面刻槽，例如 在拋光表面上按一定圖案刻槽，如交叉斜線圖案（或其他任何合適的圖案）。在一些示例性 實(shí)施方式中，這些墊此時(shí)一般即可供使用。
[0043]另外，在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，槽的幾何圖案或形狀可包含方槽、圓槽 和三角槽中的至少一種。除了所披露的【具體實(shí)施方式】外，對(duì)拋光墊表面的各種幾何特性的 眾多物理配置均落在本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。
[0044] 除了所揭示的【具體實(shí)施方式】外，涂覆有可溶性涂層的不溶性泡沫顆粒在不溶性泡 沫基體內(nèi)的任何適用于單一墊的安排、組合和/或施加方法對(duì)彼此堆疊的多個(gè)墊同樣有 效。例如，堆疊墊與典型墊一樣可包含本文所揭示的一個(gè)這樣的墊100。
[0045] 除了示例性墊表面構(gòu)造之外，本文還揭示了形成這些墊的方法。在本發(fā)明的一個(gè) 示例性實(shí)施方式中，可通過(guò)能夠在聚合物發(fā)泡拋光墊中產(chǎn)生槽的任何機(jī)械方法形成槽。在 本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，可利用圓形鋸片、沖壓機(jī)、針、鉆、激光、空氣射流、水射流 或其他任何能夠在墊中產(chǎn)生槽的手段形成槽。此外，可利用多排鋸架、多鉆頭架、多沖頭架 或多針架同時(shí)制成多個(gè)槽。
[0046] 化學(xué)發(fā)泡劑
[0047] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，拋光墊可在化學(xué)上設(shè)置成包含化學(xué)發(fā)泡劑， 該化學(xué)發(fā)泡劑在混合物處于液相時(shí)加入敞開的混合物中。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式 中，化學(xué)發(fā)泡劑包含以下物質(zhì)中的至少一種：氫氟烷（HFC)或者兩種或更多種烴（HFC)的共 沸混合物，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-九 氟丁烷（HFE-7100)，以及自由基引發(fā)劑，所述自由基引發(fā)劑包含偶氮腈，如2,2' -偶氮二 (2, 4-二甲基戊腈）。示例性發(fā)泡劑包括HFC Solkane? 365mfc和134a[德國(guó)漢諾威市索 爾維公司（Solvay, Hannover, Germany)]以及自由基引發(fā)劑Vazo 52[美國(guó)特拉華州威爾明 頓市杜邦公司（Dupont, Wilmington, DE)]。本領(lǐng)域有理性的技術(shù)人員均能認(rèn)識(shí)到，除了所披 露的【具體實(shí)施方式】外，許多化學(xué)發(fā)泡劑均可結(jié)合到拋光墊中并在本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。
[0048] 開孔劑（Cell opener)
[0049] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，化學(xué)配置包括當(dāng)液相中的兩個(gè)孔室相互作用 時(shí)促使孔室打開的開孔劑。示例性開孔劑包括但不限于：非水解型聚二甲基硅氧烷、聚烷氧 化物、二甲基硅氧烷基、甲基聚醚硅氧烷基、硅氧烷共聚物，其中在一些實(shí)施方式中，硅氧烷 共聚物可以是Dabco DC-3043或Dabco DC-3042 [美國(guó)賓夕法尼亞州艾倫敦市空氣產(chǎn)品公 司（Air Products, Allentown, PA)]〇
[0050] 直接引入氣泡
[0051] 在一些示例性實(shí)施方式中，除了化學(xué)發(fā)泡劑和開孔劑外，可在混合過(guò)程中向混合 物里直接引入氣泡。例如，在混合物尚處于液體狀態(tài)時(shí)，例如在添加 M0CA之前或者在添加 M0CA之后但在低黏度窗口之內(nèi)，或者在其他任何合適的時(shí)間，可將注氣機(jī)的輸出管線直接 插入敞開的混合物中，使得與單獨(dú)通過(guò)旋轉(zhuǎn)混合器的作用引入氣泡的做法相比注入更多的 氣泡。任選地，可在泵（如氣體注射泵）的輸出端加上微濾裝置，以促進(jìn)非常細(xì)的氣泡的形 成，如直徑在1-10 μ m范圍內(nèi)的氣泡。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施方式，形成拋光墊的 方法包括直接向液相里的空氣-混合物中引入氣泡。該直接引入氣泡的步驟可包括選擇氣 泡的尺寸和數(shù)量。
[0052] 參見圖2,在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，拋光墊100可與拋光臺(tái)220、漿料230和臺(tái)板 240結(jié)合使用，所述臺(tái)板240用于保持待拋光物品210。拋光墊100可相對(duì)于被拋光物品 210移動(dòng)。在一些不例性實(shí)施方式中，對(duì)臺(tái)板240施加向下的壓力。在一些不例性實(shí)施方式 中，可對(duì)臺(tái)板240進(jìn)行扭轉(zhuǎn)或平移或以其他方式移動(dòng)，以便于拋光。在一些示例性實(shí)施方式 中，可對(duì)拋光臺(tái)220進(jìn)行扭轉(zhuǎn)或平移或以其他方式移動(dòng)，以便于拋光。在拋光過(guò)程中，拋光 墊100可自行調(diào)理，從而與沒(méi)有這種構(gòu)造的傳統(tǒng)拋光墊相比，拋光可進(jìn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。在一 個(gè)示例性實(shí)施方式中，拋光墊從未進(jìn)行再調(diào)理。
[0053] 參見圖1，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，這些經(jīng)涂覆的顆粒120的包埋有利于減少拋 光墊100的調(diào)理，或者可免除調(diào)理，因?yàn)楫?dāng)顆粒120在拋光過(guò)程中露出來(lái)時(shí)，水溶性涂層125 會(huì)使那些顆粒逐漸脫離拋光墊表面。換句話說(shuō)，露出的顆粒150周圍的水溶性涂層125可 溶解，將露出的顆粒150從拋光墊中釋放出來(lái)。這種作用在表面中產(chǎn)生新的孔洞，最終又露 出其他經(jīng)涂覆的顆粒。這種自行調(diào)理可減少"耙"拋光墊的需求，使拋光墊維持更長(zhǎng)時(shí)間。
[0054] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，不溶性聚合物泡沫顆粒在所述不溶性聚合物泡沫顆粒 的約5-90%的表面積上受到涂覆。水溶性涂層部分覆蓋不溶性聚合物泡沫顆粒表面積的特 性使不溶性泡沫基體能夠與泡沫顆粒的不溶性部分形成界面，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中通 過(guò)與拋光墊基體形成聚氨酯-聚氨酯鍵保持泡沫顆粒，當(dāng)露出的顆粒周圍的水溶性涂層溶 解時(shí)，遲滯泡沫顆粒從拋光墊中的釋放。
[0055] 在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，水溶性涂層的漸次溶解逐步地消解顆粒與基體之間的 結(jié)合強(qiáng)度。因此，如果涂覆不溶性聚合物泡沫顆粒時(shí)在所述不溶性聚合物泡沫顆粒上涂覆 的表面積百分比不夠，顆粒與基體之間的結(jié)合將不能隨時(shí)間充分消解，顆粒從拋光墊中的 釋放可能受到阻止。這會(huì)阻滯新的孔洞在表面中的產(chǎn)生。另一方面，如果涂覆不溶性聚合 物泡沫顆粒時(shí)在所述不溶性聚合物泡沫顆粒上涂覆的表面積百分比太高，當(dāng)水溶性涂層溶 解時(shí)，顆粒與基體之間的結(jié)合將過(guò)早或過(guò)度消解，從而過(guò)早地釋放顆粒。這會(huì)縮短拋光墊的 壽命，或者有可能改變拋光墊的拋光特性。
[0056] 上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述展示了各種示例性實(shí)施方式，同時(shí)披 露了目前發(fā)明人所知的本發(fā)明的最佳模式。對(duì)這些示例性實(shí)施方式和模式作了足夠詳細(xì)的 描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，但它們不以任何方式對(duì)本發(fā)明的范圍、適用 性或配置構(gòu)成限制。相反，以下內(nèi)容意在既教導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)示例性實(shí)施方式和模式，也教導(dǎo)如 何實(shí)現(xiàn)本領(lǐng)域具有合理技能的人員已知或顯而易見的任何等同模式或?qū)嵤┓绞健４送?，?包括的所有附圖是對(duì)示例性實(shí)施方式和模式的非限制性展示，它們同樣適用于本領(lǐng)域具有 合理技能的人員已知或顯而易見的任何等同模式或?qū)嵤┓绞健?br> [0057] 在實(shí)施本發(fā)明時(shí)所利用的結(jié)構(gòu)、安排、應(yīng)用、比例、要素、材料或組分（包括未具體 敘述的那些）的其他組合和/或改進(jìn)可以變化，或以其他方式作特定的調(diào)整以適應(yīng)具體的 環(huán)境、制造規(guī)范、設(shè)計(jì)參數(shù)或其他操作要求，只要不偏離本發(fā)明的范圍即可，它們意在包括 在本發(fā)明之內(nèi)。
[0058] 除非具體指明，按照 申請(qǐng)人:的意圖，說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的詞和短語(yǔ)具有普遍 接受的通用含義，或者所適用領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所采用的普通的習(xí)慣含義。在這些含義 不一致的情況下，說(shuō)明書和權(quán)利要求書中的詞和短語(yǔ)應(yīng)被賦予盡可能寬泛的通用含義。說(shuō) 明書和權(quán)利要求書中的詞和短語(yǔ)應(yīng)被賦予盡可能寬泛的含義。如果任何詞或短語(yǔ)意在取其 他任何特殊的含義，說(shuō)明書將清楚陳述并定義該特殊含義。
【權(quán)利要求】
1. 一種拋光墊，包含： 不溶性聚合物泡沫基體；以及 多個(gè)經(jīng)涂覆的顆粒，其中所述多個(gè)經(jīng)涂覆的顆粒各自包含涂覆有水溶性組分的不溶性 聚合物泡沫顆粒。
2. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述不溶性聚合物泡沫顆粒具有約 5-1000 μ m的直徑。
3. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述不溶性聚合物泡沫顆粒在所述不溶 性聚合物泡沫顆粒的約5-90%的表面積上受到涂覆，以便在拋光墊基體與不溶性泡沫顆粒 之間提供有效的結(jié)合。
4. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述經(jīng)涂覆的顆粒占拋光墊體積的約 10-90%。
5. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述不溶性聚合物泡沫顆粒包含以下物 質(zhì)中的至少一種：表面活性劑、蝕刻劑、pH緩沖劑、酸和堿。
6. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述拋光墊包含開口孔室，其中不溶性聚 合物泡沫顆粒中的開口孔室含量約為5-75%。
7. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，顆粒涂層的可溶性組分是50-100%可溶。
8. 如權(quán)利要求7所述的拋光墊，其特征在于，所述不溶性聚合物泡沫顆粒具有約 0· 2-0. 85g/cm3 的體密度。
9. 如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述不溶性聚合物泡沫基體具有約 0· 2-0. 85g/cm3 的體密度。
10. -種制備自調(diào)理拋光墊的方法，包括： 形成多個(gè)經(jīng)涂覆的不溶性聚合物泡沫顆粒； 制備預(yù)聚物溶液； 在敞口混合器中混合所述預(yù)聚物溶液，其中向所述敞口混合器中加入氣泡和發(fā)泡劑中 的至少一種； 將所述多個(gè)不溶性聚合物泡沫顆粒加入混合器，其中所述多個(gè)經(jīng)涂覆的不溶性聚合物 泡沫顆粒包含多個(gè)用水溶性組分涂覆的不溶性聚合物泡沫顆粒； 向混合器中加入聚合劑； 使混合物發(fā)泡； 將所述混合物倒入敞口模具； 固化所述混合物，形成泡沫塊，其中所述泡沫塊具有〇. 2-0. 85g/cm3的集料體密度；以 及 通過(guò)從所述泡沫塊切出單獨(dú)的墊的方式從所述泡沫塊形成發(fā)泡拋光墊。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述不溶性泡沫基體是將預(yù)聚物、固化 齊IJ、表面活性劑以及以下至少一種物質(zhì)混合得到的產(chǎn)物：發(fā)泡劑或研磨劑填料。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)不溶性聚合物泡沫顆粒有 5-90 %的表面積受到涂覆。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)不溶性聚合物泡沫顆粒的直徑 在5-1000 μ m之間。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)不溶性聚合物泡沫顆粒通過(guò)低 溫研磨較大的不溶性聚合物泡沫物體以形成顆粒的方式形成。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)經(jīng)涂覆的不溶性聚合物泡沫顆 粒是通過(guò)噴涂法涂覆的。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)經(jīng)涂覆的不溶性聚合物泡沫顆 粒經(jīng)過(guò)干燥和凈化。
17. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括用機(jī)械裝置在拋光墊中形 成槽。
18. 如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法包括： 向所述預(yù)聚物溶液中加入化學(xué)發(fā)泡劑和開孔劑中的至少一種，其中所述化學(xué)發(fā)泡劑使 泡沫中形成多個(gè)小孔，所述開孔劑使泡沫中形成多個(gè)小孔室；以及 向所述預(yù)聚物溶液中加入至少一種研磨顆粒。
19. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述不溶性泡沫顆粒是將預(yù)聚物、固化 齊IJ、表面活性劑以及以下至少一種物質(zhì)混合得到的產(chǎn)物：發(fā)泡劑或研磨劑填料。
【文檔編號(hào)】B24B37/24GK104302446SQ201380015440
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月20日
【發(fā)明者】S·B·達(dá)斯凱維屈 申請(qǐng)人:Jh羅得股份有限公司