专利名称：抛光垫及其制造方法
技术领域：
本发明涉及抛光垫及其制造方法，特别是具有连通孔洞的抛光垫及其制造方法。
背景技术：
参考图1，其显示中国台湾专利公开第200641193号所揭示的第一种已知抛光垫的示意性剖视图。该抛光垫1为无纺布型抛光垫，其包括多条纤维12及树脂14。该抛光垫 1的制造方法使用丝绒或仿麂皮等的纤维12与树脂14的复合材料，或者使用将由这些纤维 12形成的无纺布含浸于热塑性聚氨基甲酸酯树脂14中并使其湿式凝固而形成的压缩变形性大且较柔软的薄片。该抛光垫1的缺点在于其柔软性容易导致研磨面平坦化性能不好， 而且该树脂14无法均勻地包覆这些纤维12，亦即会有部分纤维12未被树脂14包覆。参考图2，其显示中国台湾专利公告第528646号所揭示的第二种已知抛光垫的示意性剖视图。该抛光垫2为独立发泡型抛光垫，其包括多个孔洞22及树脂M。该抛光垫2 的制造方法为将该树脂对(通常为热塑性聚氨基甲酸酯的高分子发泡体)灌入圆形铸模筒中，待冷却凝固后再予以切片。该抛光垫2的刚性比该第一种已知抛光垫1(图1)高，且具有独立气泡结构，常被用在高平坦化抛光中。然而，该抛光垫2最大的问题在于，因该树脂 M在该圆形铸模筒中的浓度分布较不易均勻，成型时该圆形铸模筒各位置的温度分布的差异性会造成这些孔洞22的大小及分布不一且不易控制，再经切片工艺后，会使该抛光垫2 的切片面的孔洞22的大小不一更为明显。此外，所述孔洞22彼此不连通，在使用时会使研磨液不易流通。因此，有必要提供创新且具有进步性的抛光垫及其制造方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种抛光垫，其包括多条纤维及高分子弹性体化合物。这些纤维交错排列形成纤维基材。该高分子弹性体化合物由第一高分子弹性体树脂及第二高分子弹性体树脂复合而成，其中该第一高分子弹性体树脂的重均分子量为100000 300000，该第二高分子弹性体树脂为双组分型高分子弹性体树脂，其包括第一组分及第二组分，该第一组分为分子量为1500至2500的聚酯多元醇(Polyol)，其重量百分比为至15%，该第二组分为分子量为3500至4500的聚酯多元醇(Polyol)，其重量百分比为85%至99%。该高分子弹性体化合物包覆这些纤维且具有多个孔洞，所述孔洞彼此连通。本发明还提供抛光垫的制造方法，其包括以下步骤(a)提供纤维基材；(b)将该纤维基材放置于第一高分子弹性体树脂溶液中，且反复压放该纤维基材使得该第一高分子弹性体树脂溶液因不同压力差而渗透到该纤维基材中，其中该第一高分子弹性体树脂溶液包含第一高分子弹性体树脂，该第一高分子弹性体树脂的重均分子量为100000 300000 ； (c)使渗入该纤维基材中的该第一高分子弹性体树脂溶液凝固；(d)进行高压冲洗过程； (e)进行加热过程，以得到抛光垫半成品；(f)将该抛光垫半成品放置于第二高分子弹性体树脂溶液中，其中该第二高分子弹性体树脂溶液包含第二高分子弹性体树脂，该第二高分子弹性体树脂为双组分型高分子弹性体树脂，其包含第一组分及第二组分，该第一组分为分子量为1500至2500的聚酯多元醇，其重量百分比为至15%，该第二组分为分子量为 3500至4500的聚酯多元醇，其重量百分比为85 %至99 %，且该第二高分子弹性体树脂及该第一高分子弹性体树脂复合成高分子弹性体化合物；及(g)进行加热过程，以得到抛光垫。在本发明中，该抛光垫不仅具有较好的刚性及提供高的平坦化效率，而且其具有连通的孔洞及活动性纤维，使得被抛光/研磨的工件具有优异的表面质量。此外，该抛光垫在生产方法上也有较好的稳定性和再现性。
图1显示中国台湾专利公开第200641193号所揭示的第一种已知抛光垫的示意性剖视图；图2显示中国台湾专利公告第528646号所揭示的第二种已知抛光垫的示意性剖视图；及图3显示本发明抛光垫的示意性剖视图。主要组件符号说明1第一种已知抛光垫2第二种已知抛光垫3本发明抛光垫12 纤维14 树脂22 孔洞M 树脂32 纤维34高分子弹性体化合物36 孔洞
具体实施例方式本发明涉及抛光垫的制造方法，其包括以下步骤。首先，提供纤维基材。在一个实施方式中，该纤维基材为无纺布，其由多条纤维交错排列而成，这些纤维的材质选自聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、聚丙烯(PP)、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚丙烯腈树脂及其复合物。优选地，所述纤维为复合纤维，其包含50重量％至90重量％的尼龙及 10重量％至50重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。接着，将该纤维基材放置于第一高分子弹性体树脂溶液中，且利用一种可造成压力差的设备反复压放该纤维基材，使得该第一高分子弹性体树脂溶液因不同压力差而渗透到该纤维基材中，其中该第一高分子弹性体树脂溶液包含第一高分子弹性体树脂。在一个实施方式中，该第一高分子弹性体树脂溶液还包含溶剂二甲基甲酰胺(DMF)及界面剂，该第一高分子弹性体树脂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的40%至55%，该二甲基甲酰胺溶剂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的40%至55%，该界面剂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的0. 至5%。该第一高分子弹性体树脂选自聚酰胺树酯、聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、乙烯基苯树脂及丙烯酸类树脂。接着，使渗透到该纤维基材中的第一高分子弹性体树脂溶液凝固。在一个实施方式中，本步骤是使该纤维基材及渗透到该纤维基材中的第一高分子弹性体树脂溶液从装有二甲基甲酰胺(DMF)水溶液的凝固水槽中经过，使渗透到该纤维基材中的第一高分子弹性体树脂溶液与该二甲基甲酰胺(DMF)水溶液发生置换而凝固。其中该二甲基甲酰胺(DMF) 水溶液包含水及二甲基甲酰胺(DMF)，该二甲基甲酰胺(DMF)占该二甲基甲酰胺(DMF)水溶液总重量的15%至35%。接着，进行高压冲洗过程。在一个实施方式中，本步骤是在水洗槽中利用至少一种可造成压力差的设备不断挤压以进行吸入及排出过程，通过高温及压力差将渗入该纤维基材中的杂质、所用溶剂及该界面剂冲洗出来。接着，进行加热过程，以得到抛光垫半成品。在一个实施方式中，本步骤是在100°C 至200°C的环境下进行加热过程，以将该纤维基材和渗入该纤维基材中的第一高分子弹性体树脂溶液蒸发干燥。优选地，在本步骤之后还包括修整该抛光垫半成品的表面的步骤。接着，将该抛光垫半成品放置于第二高分子弹性体树脂溶液中，其中第二高分子弹性体树脂溶液包含第二高分子弹性体树脂，该第二高分子弹性体树脂为双组分型高分子弹性体树脂，其包含第一组分及第二组分，该第一组分为分子量为1500至2500的聚酯多元醇，其重量百分比为至15%，该第二组分为分子量为3500至4500的聚酯多元醇，其重量百分比为85%至99%，且该第二高分子弹性体树脂及该第一高分子弹性体树脂复合成高分子弹性体化合物。优选地，该第一组分的分子量为2000，且重量百分比为5%。该第二组分的分子量为4000，且重量百分比为95%。在一个实施方式中，该第二高分子弹性体树脂溶液还包含溶剂、填充剂及界面剂， 该第二高分子弹性体树脂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的30%至40%，该溶剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的40%至50%，该填充剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的5%至25%，该界面剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的0. 1% 至5%。该溶剂选自二甲基甲酰胺、甲苯、环己酮、甲基乙基酮及其混合物。该聚酯多元醇为热塑性树酯、热固性树酯或其混合物，该热塑性树酯包含高分子二醇的残基、有机二异氰酸酯的残基及扩链剂的残基，该高分子二醇选自聚烯烃系、聚苯乙烯系、聚丙烯酸系、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物系、丙烯酸酯系、乙烯基酯系、饱和聚酯系、聚酰胺系、聚偏氟乙烯系、聚碳酸酯系、聚甲醛树脂系树酯及聚氨基甲酸酯，该热固性树脂选自氨基甲酸酯系、 环氧系、丙烯酸系、不饱和聚酯系、聚氨基甲酸酯-脲系、脲系、硅氧系及酚醛系树脂。最后，进行加热过程，以得到抛光垫。在一个实施方式中，将上述含有该第二高分子弹性体树脂溶液的该抛光垫半成品送入高温的加热装置，以将该第二高分子弹性体树脂溶液中的多余溶剂蒸发干燥。优选地，在本步骤之后还包括修整表面的步骤。参考图3，其显示本发明抛光垫的示意性剖视图。该抛光垫3包括多条纤维32和高分子弹性体化合物34。这些纤维32交错排列成纤维基材。在一个实施方式中，该纤维基材为无纺布。这些纤维32的材质选自聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、聚丙烯(PP)、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚丙烯腈树脂及其复合物。优选地，这些纤维32为复合纤维，其包含50重量％至90重量％的尼龙及10重量％至50重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。该高分子弹性体化合物34由第一高分子弹性体树脂及第二高分子弹性体树脂复合而成，该高分子弹性体化合物34包覆这些纤维32且具有多个孔洞36，所述孔洞36彼此连通。优选地，这些纤维32完全被高分子弹性体化合物34包覆，亦即不会有如图1中部分纤维12未被树脂14包覆的情况。此外，所述孔洞36的大小较为均勻且易于控制，而且所述孔洞36全部都连通。该第一高分子弹性体树脂的重均分子量为100000 300000。该第二高分子弹性体树脂为双组分型高分子弹性体树脂，其包含第一组分及第二组分，该第一组分为分子量为1500至2500的聚酯多元醇，其重量百分比为至15%。该第二组分为分子量为3500 至4500的聚酯多元醇，其重量百分比为85%至99%。优选地，该第一组分的分子量为2000， 且重量百分比为5%。该第二组分的分子量为4000，且重量百分比为95%。该第一高分子弹性体树脂选自聚酰胺树酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、乙烯基苯树脂及丙烯酸类树脂。该聚酯多元醇为热塑性树酯、热固性树酯或其混合物，该热塑性树酯包含高分子二醇的残基、有机二异氰酸酯的残基及扩链剂的残基，该高分子二醇选自聚烯烃系、聚苯乙烯系、聚丙烯酸系、丙烯腈_苯乙烯_ 丁二烯共聚物系、丙烯酸酯系、乙烯基酯系、饱和聚酯系、聚酰胺系、聚偏氟乙烯系、聚碳酸酯系、聚甲醛树脂系树酯及聚氨基甲酸酯，该热固性树脂选自氨基甲酸酯系、环氧系、丙烯酸系、不饱和聚酯系、聚氨基甲酸酯-脲系、脲系、硅氧系及酚醛系树脂。优选地，该第一高分子弹性体树脂为聚酰胺树酯，该聚酯多元醇为聚氨基甲酸酯。现以下列实施例详细说明本发明，但这并不意谓着本发明仅局限于这些实施例所揭示的内容。实施例1 首先，以细度为3旦的复合纤维(70重量％的尼龙和30重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))(三芳化学工业股份有限公司)扎成纤维基材。该纤维基材为无纺布(亦即非织物基布)，该无纺布的厚度为2. 25mm、密度为0. 22g/cm3及重量为496g/m2。接着，将该无纺布放置于第一高分子弹性体树脂溶液中，且利用一种可造成压力差的设备(三芳化学工业股份有限公司)反复压放该无纺布，使得该第一高分子弹性体树脂溶液因不同压力差而渗透到该无纺布中。该第一高分子弹性体树脂溶液由聚酰胺树酯 (第一高分子弹性体树脂、分子量为260000)、溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和界面剂(分散剂 (dispersion agent))组成，其中该聚酰胺树脂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的约50%，二甲基甲酰胺溶剂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的约49. 5%，界面剂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的约0. 5%。接着，使渗透有该第一高分子弹性体树脂溶液的无纺布经过凝固水槽，其中该凝固水槽内装有用水和二甲基甲酰胺(DMF)配制成的25重量％的二甲基甲酰胺(DMF)水溶液，以使得渗入该无纺布内的第一高分子弹性体树脂溶液与二甲基甲酰胺(DMF)水溶液发生置换而凝固。接着，进入高压冲洗过程，通过高温(80°C )以及挤压轮的不断挤压(空气压力= 4. Okg/cm2)将渗入无纺布内的杂质、二甲基甲酰胺溶剂(DMF)及界面剂冲洗出来。
接着，在高压冲洗过程后，送入具有高温的加热装置(140°C )中将水分蒸发干燥。接着，通过机械式修整机，利用150目和400目的砂纸、1200和1300rpm的转速、28 安培的负载电流，对上述材料的表面进行修整，制得厚度为1. 35mm的抛光垫半成品。接着，将上述所制得的抛光垫半成品放置于第二高分子弹性体树脂溶液中，其中该第二高分子弹性体树脂溶液包含第二高分子弹性体树脂、二甲基甲酰胺溶剂、甲基乙基酮、填充剂(木质粉)及界面剂(增粘剂)。该第二高分子弹性体树脂为双组分型高分子弹性体树脂，其包含第一组分及第二组分，该第一组分为分子量为2000的聚酯多元醇，其重量百分比为5%。该第二组分为分子量4000的聚酯多元醇，其重量百分比为95%。且该第二高分子弹性体树脂及该第一高分子弹性体树脂复合成高分子弹性体化合物。作为该第二高分子弹性体树脂的第一组分和第二组分的聚酯多元醇均为聚氨基甲酸酯系聚酯多元醇(三芳化学工业股份有限公司)。该第二高分子弹性体树脂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的40%。该二甲基甲酰胺溶剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的25 %。该甲基乙基酮占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的25%。该填充剂(木质粉)占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的9.5%。该界面剂(增粘剂)占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的0.5%。接着，送入具有高温的加热装置(130°C )中将该第二高分子弹性体树脂溶液的多余溶剂蒸发干燥。最后，通过机械式修整机，利用150目和400目的砂纸、1200和1300rpm的转速、28 安培的负载电流，对上述材料的表面进行修整，制得厚度为1. 30mm的抛光垫成品。本发明的优点如下。本发明的抛光垫3不仅有较好的刚性及提供高的平坦化效率，而且其具有连通孔洞36及活动性纤维32，使得被抛光/研磨的工件具有优异的表面质量。此外，该抛光垫3在生产方法上也有较好的稳定性和再现性。现以下表比较所述第一种已知抛光垫1 (图1)、所述第二种已知抛光垫2(图2、及本发明的抛光垫3(图3)。
权利要求
1.抛光垫，包括多条纤维，其交错排列成纤维基材；及高分子弹性体化合物，其由第一高分子弹性体树脂及第二高分子弹性体树脂复合而成，其中该第一高分子弹性体树脂的重均分子量为100000 300000，该第二高分子弹性体树脂为包含第一组分及第二组分的双组分型高分子弹性体树脂，该第一组分为分子量为 1500至2500的聚酯多元醇且其重量百分比为至15%，该第二组分为分子量为3500至 4500的聚酯多元醇且其重量百分比为85%至99%，并且该高分子弹性体化合物包覆这些纤维且具有多个孔洞，所述孔洞彼此连通。
2.权利要求1的抛光垫，其中该第一组分的分子量为2000且重量百分比为5%，该第二组分的分子量为4000且重量百分比为95%。
3.权利要求1的抛光垫，其中该第一高分子弹性体树脂选自聚酰胺树酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、乙烯基苯树脂及丙烯酸类树脂。
4.权利要求1的抛光垫，其中该第一组分及第二组分的聚酯多元醇为热塑性树酯、热固性树酯或其混合物，该热塑性树酯包括高分子二醇的残基、有机二异氰酸酯的残基及扩链剂的残基，该高分子二醇选自聚烯烃系、聚苯乙烯系、聚丙烯酸系、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物系、丙烯酸酯系、乙烯基酯系、饱和聚酯系、聚酰胺系、聚偏氟乙烯系、聚碳酸酯系、 聚甲醛树脂系树酯及聚氨基甲酸酯，该热固性树脂选自氨基甲酸酯系、环氧系、丙烯酸系、 不饱和聚酯系、聚氨基甲酸酯-脲系、脲系、硅氧系及酚醛系树脂。
5.权利要求1的抛光垫，其中该纤维基材为无纺布。
6.权利要求1的抛光垫，其中这些纤维的材质选自聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚丙烯、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚丙烯腈树脂及其复合物。
7.权利要求1的抛光垫，其中这些纤维为复合纤维，其包括50重量％至90重量％的尼龙及10重量％至50重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
8.权利要求1的抛光垫，其中这些纤维完全被该高分子弹性体化合物包覆。
9.抛光垫的制造方法，包括以下步骤(a)提供纤维基材；(b)将该纤维基材放置于第一高分子弹性体树脂溶液中，且反复压放该纤维基材使得该第一高分子弹性体树脂溶液因不同压力差而渗透到该纤维基材中，其中该第一高分子弹性体树脂溶液包含第一高分子弹性体树脂，该第一高分子弹性体树脂的重均分子量为 100000 300000 ；(c)使渗入该纤维基材中的该第一高分子弹性体树脂溶液凝固；(d)进行高压冲洗过程；(e)进行加热过程，以得到抛光垫半成品；(f)将该抛光垫半成品放置于第二高分子弹性体树脂溶液中，其中该第二高分子弹性体树脂溶液包含第二高分子弹性体树脂，该第二高分子弹性体树脂为包含第一组分及第二组分的双组分型高分子弹性体树脂，该第一组分为分子量为1500至2500的聚酯多元醇且其重量百分比为至15%，该第二组分系为分子量为3500至4500的聚酯多元醇且其重量百分比为85%至99%，并且该第二高分子弹性体树脂及该第一高分子弹性体树脂复合成高分子弹性体化合物；及(g)进行加热过程，以得到抛光垫。
10.权利要求9的方法，其中该步骤(b)中该第一高分子弹性体树脂溶液还包含溶剂二甲基甲酰胺及界面剂，该第一高分子弹性体树脂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的 40%至55%，该二甲基甲酰胺溶剂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的40%至55%， 该界面剂占该第一高分子弹性体树脂溶液总重量的0. 至5%。
11.权利要求9的方法，其中该步骤(c)包括使该纤维基材及渗入该纤维基材中的第一高分子弹性体树脂溶液在装有二甲基甲酰胺水溶液的凝固水槽中经过，使渗入该纤维基材中的第一高分子弹性体树脂溶液与该二甲基甲酰胺水溶液发生置换而凝固。
12.权利要求9的方法，其中该步骤(f)中该第二高分子弹性体树脂溶液还包含溶剂、 填充剂及界面剂，该第二高分子弹性体树脂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的30% 至40 %，该溶剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的40 %至50 %，该填充剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的5%至25%，该界面剂占该第二高分子弹性体树脂溶液总重量的0. 至5%。
13.权利要求12的方法，其中该溶剂选自二甲基甲酰胺、甲苯、环己酮、甲基乙基酮及其混合物。
全文摘要
本发明涉及抛光垫及其制造方法，该抛光垫包括多条纤维及高分子弹性体化合物。这些纤维交错排列形成纤维基材。该高分子弹性体化合物由第一高分子弹性体树脂及第二高分子弹性体树脂复合而成，其中该第一高分子弹性体树脂的重均分子量为100000～300000，该第二高分子弹性体树脂为双组分型高分子弹性体树脂，其包含第一组分及第二组分，该第一组分为分子量为1500至2500的聚酯多元醇，其重量百分比为1％至15％，该第二组分为分子量为3500至4500的聚酯多元醇，其重量百分比为85％至99％。由此，该抛光垫不仅有较好的刚性及提供高的平坦化效率，而且其具有连通的孔洞及活动性纤维，使得被抛光/研磨的工件具有优异的表面质量。
文档编号C08J5/14GK102275143SQ20101019987
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者冯崇智, 姚伊蓬, 洪永璋, 蔡坤成 申请人:三芳化学工业股份有限公司