相关申请的交叉引用

本申请是2018年5月25日提交的题为“porouspolymericpolishingbristlesandmethodsfortheirmanufacture”、要求2018年5月16日提交的题为“porouspolymericpolishingbristlesandmethodsfortheirmanufacture”的美国临时申请序列第62/672,524号的权益的美国专利申请序列第15/989,642号的部分继续申请，并且是2017年11月9日提交的题为“softpolymer-basedmaterialpolishingmedia”、要求2016年11月11日提交的题为“softpolymer-basedmaterialpolishingmedia”的美国临时申请序列第62/421,187号的权益的美国专利申请序列第15/808,643号的部分继续申请，其全部公开内容通过引用由此并入。

本公开内容一般地涉及制造方法和适合用作抛光介质的所得材料例如刷子、刷毛、和垫。更特别地，本公开内容涉及基于聚合物的刷毛，所述刷毛用于构成用于抛光具有非平坦特征的工件(例如表现出倾斜或弯曲边缘的手机显示屏)的刷子和垫。

背景技术：

抛光介质例如垫可用于多种应用，包括通过使垫相对于被抛光的工件(例如，玻璃、si晶片，蓝宝石晶片等)运动来抛光玻璃工件。该相对运动可以通过旋转抛光垫、通过旋转被抛光的物体、或者这种运动的组合来产生。在抛光垫与被抛光的对象之间可以使用其他线性相对运动或任何可用的相对运动。在一些实施方案中，可以施加力以按压与晶片接触的抛光垫。抛光可以进行至不同的程度例如去除较大的缺陷，以实现镜面抛光和/或最终的平坦。

抛光垫可以为例如聚氨酯抛光垫。典型的聚氨酯抛光垫被设计成附接到平坦压盘以抛光平坦工件。然而，越来越多地使用具有非平坦表面或具有包括非平坦部分的表面的特种玻璃工件。遗憾的是，标准的聚氨酯抛光垫不能有效地抛光非平坦工件。典型的抛光垫不可被非平坦工件接受的原因之一是其无法在整个表面上提供均匀的抛光。标准抛光垫通常不能与非平坦工件的整个表面积保持接触。因此，在工件表面的某些部分上，其不能去除划痕(工件研磨过程的残留物)或其他缺陷。另外的由抛光获得的优点包括：去除受损层、使材料变薄以减小其重量并使其更加可弯曲、并改善材料的表面光洁度和“触感”。

在用平坦抛光垫抛光非平坦表面的普通过程中，抛光垫将不能压紧到足以有效地接触工件的整个表面积。使用可压紧的平坦聚氨酯泡沫或堆叠的平坦泡沫复合材料可以帮助提供额外的覆盖，但在大曲率的情况下仍无法接触所有表面积。例如，参见2016年9月13日授权的题为“non-planarglasspolishingpadandmethodofmanufacture”的美国专利第9,440,326号，其全部公开内容通过该引用因此并入。使用典型的抛光垫可以很好地从平坦表面去除材料。然而，这种抛光垫通常不太适合抛光具有非平坦(例如，弯曲)表面(例如，圆形边缘)或者其上具有其他特征的表面的工件。

题为“polishingdiskusedforpolishingcurvedmaterials”(2018.03.23登记)的中国专利第105458946a号公开了由柔性多孔泡沫材料(例如，聚氨酯抛光皮革)制成的抛光条，其中提供了抛光材料。所述条包含气孔，产生20％至90％的孔隙率。然而，现有技术的抛光刷毛不令人满意是因为其显示出高脆性、高断裂性和低回弹性。

因此，需要克服现有技术的限制的改善的抛光介质和方法。

技术实现要素：

本公开内容的多个实施方案涉及组装成抛光刷或垫的聚合物刷毛、以及用于其制造的方法。尽管下面更详细地讨论了其中本公开内容的示例性实施方案解决现有抛光介质的缺点的方式，但是通常本公开内容的多个实施方案提供了来源于基于多孔聚合物的材料的抛光刷毛。示例性的刷毛和刷子可以用于抛光相对硬的材料例如玻璃、半导体材料、和电子装置的制造中使用材料，以及硬度大于典型玻璃的硬度的材料例如钢化铝硅酸盐玻璃或蓝宝石和金属。

为了抛光具有非平坦表面的工件，将抛光介质(例如由密集地紧压的刷毛制成的刷子)放置成邻近工件并相对于工件表面运动。这种相对运动可以通过以下产生：工件相对于刷子的线性运动；旋转刷子；旋转工件；工件或刷子的轨道运动；或者这些运动的组合。在研磨或抛光过程期间，可以施加力以将刷子压在工件表面。在加工期间中也可以使用包含磨料颗粒的浆料以促进从工件表面去除材料。

根据本公开内容的另外的实施方案，提供了制造聚合物刷毛的方法。示例性方法包括将预聚物、固化剂(curative)、和起泡剂(以赋予孔隙率)混合从而形成基于聚合物的块状物的步骤。或者，可以使用任何合适的物理起泡剂(例如，氢氟醚或hfe)或机械机理(例如冲孔、刮擦、切割、拉削等)形成孔。然后可以将所得的体积分成(例如，切割成)期望的尺寸和形状的单独的刷毛(或刷毛的组)，并且将刷毛附接至板、压盘等上以用作抛光刷或垫。或者，可以将聚合物材料挤出或以其他方式形成为具有期望截面的连续股线，并切割成不连续的长度。示例性方法还可以包括将1％至9％范围内的多元醇添加到混合物中。在多个实施方案中，可以通过缝制、楔入、绑扎、胶合或其组合将刷毛附接至板上，或者以其他方式固定。下面描述另外的示例性方法。

本公开内容的另外的示例性实施方案包括使用如本文所述的多孔刷毛从工件表面去除材料的方法、如本文所述的抛光设备、和/或如本文所述的抛光系统。

附图说明

当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求可以得到本公开内容的实施方案的更完整的理解，以及：

图1示出了根据本公开内容的多个示例性实施方案的与具有非平坦特征的工件相互作用的抛光刷的透视图；

图2示出了根据本公开内容的另外的示例性实施方案的抛光刷的前视图特写视图，所述抛光刷示出了直接固定至板上的刷毛；

图3示出了根据本公开内容的又一个示例性实施方案的抛光刷的替代图，所述抛光刷示出了固定至板上的刷毛，并且还包括在刷毛的远端与板之间的补充抛光介质；

图4示出了根据本公开内容的示例性实施方案的在实验室条件下去除速率相对于刷毛密度的图；

图5示出了根据本公开内容的示例性实施方案的对于两种刷毛材料在实验室条件下断裂寿命相对于刷毛密度的图；

图6示出了根据本公开内容的示例性实施方案的抛光系统；

图7示出了根据本公开内容的示例性实施方案的示例性工件；

图8是根据本公开内容的示例性实施方案的对于两种刷毛材料的磨损速率相对于密度的图；

图9是根据本公开内容的示例性实施方案的磨损速率相对于多元醇浓度的图；以及

图10是根据本公开内容的示例性实施方案的刷毛密度相对于去除速率的图。

应理解附图中的元件为了简单和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助增加本公开内容的所示的实施方案的理解。

具体实施方式

下面提供的材料、介质、刷子、刷毛、系统、设备、以及形成和使用刷毛的方法的示例性实施方案的描述仅是示例性的，并且仅旨在举例说明的目的；以下描述不旨在限制本公开内容或权利要求的范围。此外，除非本文另有说明，否则对具有所述的特征、组成、或特性的多个实施方案的记载不旨在排除具有另外的特征、组成、或特性的其他实施方案，或者并入所述特征、组成、或特性的不同组合的其他实施方案。

本文所述的示例性材料、介质、设备、和系统可以用于抛光包括具有非平坦表面、平坦表面或两者的工件的工件的表面。举例来说，本文所述的材料、介质、设备、系统、和方法可以用于抛光玻璃(例如用于手持式设备的显示屏、钢化铝硅酸盐玻璃)；半导体材料；用于形成电子装置的材料和/或硬表面材料(例如蓝宝石(例如，蓝宝石的a、c、或r平面)、其他宝石(例如祖母绿和红宝石))；陶瓷；塑料；半导体；金属(例如钛、铝、钢、和类似的材料)。如本文所用，术语“硬表面”或“硬表面材料”意指具有大于常规硬硅酸盐玻璃的硬度的硬度(例如，大于约1550hb布氏硬度标尺或者约6莫氏硬度标尺或7莫氏硬度标尺)的材料。例如，本文所述的材料、介质、设备、和系统可以用于抛光已经经历磨削和/或研磨过程的表面或者用于化学机械平坦化过程和/或用于控制工件的厚度、外形、表面、和/或平滑。

通过特定实例，工件包括玻璃，例如钢化铝硅酸盐玻璃，其用于制造设备例如智能电话或其他个人电子设备用显示器或盖。工件可以包括非平坦表面，例如弯曲、倾斜、或圆形的边缘，以提供光滑的表面和/或降低工件碎裂或破裂的风险。

如上所述，典型的抛光垫可能无法特别好地适合于抛光工件的弯曲边缘。相反，由聚合物刷毛(其可以是多孔的或可以不是多孔的)构成的刷子的多个实施方案和本文描述的方法可以用于抛光包括非平坦部分(例如弯曲边缘)的表面，而不会损害期望的从工件表面的材料去除速率。

图7示出了多个示例性非平坦工件。贯穿本说明书，术语非平坦工件旨在描述具有至少一个这样的表面的工件：所述表面包括该表面的相对于工件的另一部分不平坦的至少一部分。类似地，术语非平坦表面旨在意指包括所述表面的相对于所述表面的另一部分不平坦的至少一部分的表面。在一个示例性实施方案中，非平坦表面包括：该表面的平坦的至少一部分(平坦部分)，例如711a部分；和其表面与平坦部分711a的表面不在同一平面内的至少一部分(非平坦部分)，例如711部分。

因此，在示例性实施方案中，待抛光的工件可以包括具有在工件中部的平坦部分(例如，工件701中的711a部分)和在工件边缘附近的非平坦部分(例如，711、712、713、714部分)的工件(例如，工件701、702、703或704)。例如，工件的靠近边缘的区域可以具有有曲率半径的圆形边缘(例如，圆形边缘713、714)、斜边(例如，边缘711、712)、锥形、抛物线形状(例如，边缘714)、圆形形状等。工件表面的边缘部分可以包括任何合适的非平坦形状。

工件可以包括与顶表面(例如，表面711a)和底表面(例如，表面711b)呈90度角的边缘，并且那些表面(711a和711b)通常是平坦且平行的。在示例性实施方案中，弯曲的工件的不同之处可以在于，一个或更多个表面具有由以下中的一者描述的曲率：(1)边缘具有略大于零件高度(“ph”)的曲率半径，然后逐渐缩减到曲率半径远大于ph的构成几乎平坦的表面的表面(在这种情况下，另一个表面是平坦的)；(2)一个表面是平坦的，具有90度的延伸到ph的约1/2的边缘，在此然后与ph大小相似的曲率半径延伸到另一表面，其中整个工件的剩余表面的曲率半径比ph大得多，并且几乎是平坦的；以及(3)一个表面是平坦的，而另一表面完全由曲率半径比ph大的多的弯曲表面(例如，工件706和整个弯曲表面716)制成。在以上三种情况的每一者中，在以上三种实例的一些组合中，工件可以具有弯曲的两侧。例如，工件705具有在工件的整个表面上弯曲的两个表面715a、715b。从顶(面)视图，玻璃工件也可以是圆形、正方形、矩形或一些其他几何形状。在示例性实施方案中，工件可以在整个表面上具有不连续的曲率半径。换句话说，工件可以具有不平坦部分。

在一些实施方案中，待抛光的工件可以包括相对于位于例如工件的边界附近的其他表面缩进、嵌入、或以其他方式偏移的表面。例如，工件707的特征在于基本平坦的表面717，其相对于位于工件707的与表面717相同侧上的表面727少量偏移。在另外的实施方案中，如关于工件708所示，内部偏移表面718相对于外周表面728大量偏移。在一些实施方案中，工件不具有大体矩形的形状(如工件707和708中所示)，而是具有大体曲线的形状，如结合工件709所示。工件709可以例如对应于具有两个相对的弯曲表面719a和719b的眼镜镜片。

在一个示例性实施方案中，在抛光之前在玻璃物体的最大厚度的点处测量ph。在另一个示例性实施方案中，ph小于或等于玻璃的最大厚度，但是不小于玻璃的最大的最小最终厚度。ph可以为例如0.01英寸至1英寸或者0.05英寸至0.25英寸。也可以使用其他零件高度。

根据多个实施方案，可以将多孔(或非多孔或最低限度多孔)聚合物抛光刷毛固定至板、垫、压盘等上，并用于抛光非平坦表面。换句话说，与没有这样配置的垫相比，聚合物刷毛被配置成更有效地去除研磨损伤的迹象，或者以其他方式更有效地去除工件的非平坦(例如，弯曲的、倒圆的、倾斜的)部分以及任何平坦部分上的材料。

图1示出了根据本公开内容的多个实例的抛光介质100。抛光介质100包括多根各自由基于聚合物的材料制成并固定至压盘104的单独的刷毛101。如下面更详细地描述的，刷毛可以由聚合物或无机材料的块状物切割，挤出为股线并切割成不连续的部分，或者由一定体积的材料模制、冲压、或以其他方式获得。

基础材料可以缺乏、基本上缺乏一种或更多种填料、磨料、和/或微球，或者可以包含一种或更多种填料、磨料、和/或微球。示例性填料和磨料包括一种或更多种聚合物填料和无机填料，例如(无机的)碳酸钙、硫酸钡、氧化铈、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铁、二氧化锰、高岭土、蒙脱土、氧化钛、碳化硅、碳化硼和金刚石；(聚合物的)聚氨酯泡沫、环氧树脂、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚酰亚胺、尼龙、kevlar、teflon或其他热塑性或热固性材料。无机填料/磨料颗粒的尺寸在平均直径方面可以为约0.001微米至约1000微米、或者为约0.5微米至约100微米。有机聚合物填料也可以包括长度为50微米至50000微米且直径为20微米至1000微米的圆柱形纤维。填料还可以包括玻璃或聚合物微球体和微球。基于聚合物的软聚合物的材料可以包含零(0)重量％至约80重量％(并且优选约5％至50％)的填料/磨料。按照基于软聚合物的材料的重量，示例性有机和/或无机填料/磨料可以为约零(0)重量％，或者可以为约15重量％至30重量％，或者为约20重量％至约25重量％。

在所示的实例中，聚合物材料可以包含聚脲、聚氨酯、和聚氨酯/聚脲杂化材料中的一者或更多者，其中的任一者可以为起泡的或未成型的。聚合物材料可以例如使用机械技术(例如切割)由以下形成为刷毛：大块的材料(例如，块状物或片)-例如通常用于形成抛光垫的材料(例如，新的或使用过的抛光垫材料)，其可以起泡或以其他方式制备以赋予任何期望程度的孔隙率。在当前情况下，可以通过切割、冲压、模制、挤出或以其他方式将大块抛光材料转变成不连续的刷毛或转变成具有由此延伸的刷毛的大块块状物抛光材料来形成刷毛。

在多个实施方案中，刷毛100在本文中被称为多孔的，因为其可以(或可以不)呈现孔110，所述孔110的特征可以在于孔直径(或平均孔直径)111为例如大约10微米至几毫米。在抛光期间，提议这些孔可以通过将浆料中包含的磨料颗粒(大约10微米)传递到具有一个或更多个非平坦表面103的工件102上的局部材料去除位点来促进去除速率。

在以下专利和专利申请中讨论了用于制造由其制成刷毛的聚合物材料的多种方法，其全部公开内容通过该引用因此并入本公开内容：i)2016年9月13日授权并且题为“non-planarglasspolishingpadandmethodofmanufacture”的美国专利第9,440,326号；ii)2017年5月16日授权并且题为“polishingmaterialforpolishinghardsurfaces,mediaincludingthematerial,andmethodsofformingandusingsame”的美国专利第9,649,741号；iii)2015年6月9日授权并且题为“self-conditioningpolishingpadandamethodofmakingthesame”的美国专利第9,050,697号；iv)2017年2月2日公开并且题为“polymericlappingmaterials,mediaandsystemsincludingpolymericlappingmaterial,andmethodsofformingandusingsame”的美国公开第2017/0028526号；和v)2015年9月17日公开并且题为“polyurea-basedmaterial,polishingandgrindingincludingthepolyurea-basedmaterial,andmethodsofformingandusingsame”的美国公开第2017/0258660号。

图2示出了抛光介质200的两个实施方案(并排的剖视图)，该抛光介质200包括从刚性或柔性的板206延伸的刷毛204。尽管未单独示出，但是根据本公开内容的至少一个实施方案的刷毛可以包括或可以不包括磨料颗粒、微球、和/或各种其他成分中的一者或更多者以微调刷毛的机械特性。如从板206的表面或者附接有或以其他方式固定有刷毛204的其他表面测量的，刷毛204的示例性长度为0.3英寸至14英寸、或为1.0英寸至2.5英寸、或为1.0至3英寸、或为0.25至3英寸，并且优选为约1英寸。刷毛的截面形状可以包括圆形、椭圆形、正方形、矩形、星形、十字形、三角形等。每根刷毛的有效直径范围可以为0.1mm至6mm，或者为0.5mm至4.0mm，或者为2.5mm至3.5mm。侧面轮廓的形状(长度)可以为矩形、三角形、或锥形。刷毛204可以从板206的表面延伸0.1英寸至2.0英寸。刷毛204可以包含以下中的一者或更多者、由以下中的一者或更多者构成或者基本上由以下中的一者或更多者构成：聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙及其各种等级、动物毛发、非织造片的切割部分、抛光垫的切割部分、聚氨酯弹性体等。

在一些实施方案中，如图2的左侧所示，板206包括成对的孔或开口(例如，孔211和212)，刷毛的组(例如，每组6根至10根单独的刷毛)通过孔或开口可以被缝制或穿线并折回以形成抛光介质200。在另一个实施方案中，如图2的右侧所示，板206包括孔或开口(例如孔208)，刷毛的组(例如，6根至10根单独的刷毛)至少部分地插入其中从而固定刷毛204的组以形成抛光介质200。除了由孔211、212、和208提供的过盈配合之外，可以使用一种或更多种粘合剂和/或其他成分(未示出)以将刷毛204进一步固定到板206。应理解图2未必按比例绘制，并且刷毛组和各种开口的间隔、尺寸、和位置可以根据各种因素(例如被抛光的制品的性质和尺寸)改变。或者，刷毛和刷毛从其延伸的基础板可以由单一的整体的材料块形成(例如，使用注塑或其他铸造技术)。

根据多个实施方案，刷毛可以被配置成抛光任何平坦或非平坦表面，以及具有平坦和非平坦表面二者的组合的工件。此外，可以使刷毛长度、有效宽度、以及刷毛的形态特征适应于工件的尺寸和形状。例如，刷毛的有效长度可以至少与被抛光工件的高度一样长，并相应地调节刷毛直径以提供足够的刚度。

图3示出了根据本公开内容的至少一个实施方案的抛光设备300。抛光设备300包括板306和抛光介质308。在所示的实例中，抛光介质308包括基于软聚合物的材料302和刷毛304(其可以为与聚合物材料104和/或刷毛204相同或不同的材料)。

板306和板206可以包含任何合适的材料，例如塑料；例如，聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺或其他常见的刚性工程塑料中的一者或更多者，或金属。板306可以用于为抛光介质308提供结构支撑。可以在板306内形成孔或洞(例如，如图2所示)以促进刷毛附接至其上和/或基于软聚合物的材料302粘合到板306。如以上结合图1所讨论的，基于软聚合物的材料302和/或刷毛304可以包含各种填料、磨料、和/或微球303。

如下面更详细地描述的，如果聚合物刷毛表现出孔隙率，则其可以实现更高的材料去除速率，所述孔隙率可以通过添加起泡剂或以其他方式使密度降低为低于完全实心的非多孔材料的密度来赋予到聚合物材料中。在这方面，对刷毛材料的密度的提及理解为是指在添加如上所述的任何微粒或填料之前的聚合物材料的密度。

图4是示出材料去除速率或mrr(也称为原料去除速率(srr)，即从示例性工件去除材料的速率)相对于抛光刷毛材料的密度的图。

图4中示出的数据证明较低密度的刷毛材料可以是有利的，原因在于其倾向于产生较高的材料去除速率(mmr)。例如，已经观察到在0.25至1.15、或0.3至1.2、或0.3至0.8、或0.3至1.1的范围内，并且更特别地在0.4至0.7的范围内，并且最特别地在0.5至0.6的范围内的刷毛材料密度对于具有通常类似于移动电话中使用的玻璃电阻显示器类型的材料特性的基板(工件)产生在0.06毫米/分钟至约0.16毫米/分钟的范围内、或在0.06毫米/分钟至约0.30毫米/分钟的范围内(特别是在0.8毫米/分钟至0.12毫米/分钟的范围内)的材料去除速率。此外，如下所述，较低密度的刷毛材料倾向于促进更长的抵抗脉冲断裂的寿命(也称为断裂保全(breakagesurvival))。

更具体地，图5是示出两种示例性刷毛材料的断裂保全相对于刷毛密度的图。如所示，在0.3至0.7的范围内，特别是在0.4至0.6的范围内的刷毛材料密度已经示出表现出在50sec(秒)至1,200sec(秒)的范围内，特别地在200sec(秒)至500sec(秒)的范围内的高速旋转冲击保全值。

与使用较低密度的刷毛材料实现的较高的去除速率和较高的断裂值相比，也观察到较低密度的刷毛材料倾向于表现出较低的耐磨性；即，刷毛倾向于更快地劣化。

更具体地，图8是示出两种示例性刷毛材料组合物的taber磨损速率相对于刷毛材料密度的图。在图8的上下文中，磨损速率是指刷毛的每个磨损周期次数(通常为每1000个周期或每10000个周期)的质量或厚度损失(通常以去除的毫克或毫米表示)。(参见，astmd1044和astmd4060)。如所示，在0.25至1.15的范围内，特别地在0.3至0.8或0.3至1.1的范围内，并且更特别地在0.4至0.6或0.7的范围内，并且最特别地在0.5至0.6的范围内的刷毛材料密度已经示出表现出在40微米/小时至300微米/小时的范围内的磨损速率。

暂时参照图9，本发明人还观察到，通过在将异氰酸酯(nco)预聚物与固化剂合并之前将另外的多元醇(例如，以ptmeg的形式)并入到nco中可以改善刷毛材料的耐磨性。在上下文中，将补充多元醇与通常作为液体nco预聚物的一部分包含在内的任何多元醇分开。图9示出通过将总溶液(即，合并的预聚物、固化剂、和多元醇)的1重量％至9重量％的范围内的ptmeg并入到用于制造刷毛材料的聚合物中可以逐渐增强耐磨性。

本领域技术人员应理解，抛光介质通常以三个主要标准来评级或表征：i)mrr；ii)磨损速率；iii)断裂。根据特定使用情况，对于这些标准的期望值可能差别很大。因此，对于特定应用，可以“调节”刷毛特性以优化其性能。

在这方面，图4、5、8和9表明由较低密度的材料制成的刷毛往往表现出较高的去除速率和较大的抗断裂值，但是也往往表现出较高的磨损速率(对应于较低的耐磨性)。根据本发明的一个方面，可以选择制造刷毛的材料的密度以优化刷毛在其预期的抛光环境中的使用。例如，如果特定的抛光应用需要高的去除速率和/或高的抗断裂值，但不需要高的耐磨性(例如，当抛光操作可以在刷毛经历显著劣化之前结束)，可以采用相对较低密度(例如，在0.2至0.6的范围内)的材料。相反，对于需要具有高耐磨性(对应于较长的抛光时间)但不需要高的mmr和/或高的抗断裂值的刷毛的抛光应用，可以采用相对较高密度(例如，在0.5或0.6的范围内或更大)的刷毛材料。

可以采用各种技术，通过控制刷毛材料的密度为聚合物刷毛材料赋予期望的孔隙率，例如通过将起泡剂(foamingagent)、发泡剂(blowingagent)、和/或微球(例如由akzonobel,amsterdam供应的那些)并入到聚合物材料以影响孔隙率，特别是孔的尺寸(通常以平均孔尺寸直径表示)。在多个实施方案中，聚合物材料的特征可以在于孔尺寸在10微米至1毫米的范围内。此外，聚合物材料还可以包含一种或更多种表面活性剂(包括含氟表面活性剂)。

本领域技术人员应理解，前述使用情况仅是示例性的，并且旨在说明的想法是可以配置刷毛材料的组成、材料的各种组成成分的相对浓度、以及材料的材料密度以“调节”所得刷毛的形态(特别是密度和孔尺寸)，以优化刷毛在其预期运行环境中的有效性。

图6示出了根据本公开内容的实施方案的示例性抛光系统600。抛光系统600可以用于抛光工件612，例如具有图7中示出的一个或更多个形状的工件。抛光系统600包括设备602、载体608、和浆料610，浆料可以从任选的浆料分配器616中分配。抛光系统600还可以包括板620和/或旋转臂622。设备602、载体608、和浆料分配器616可以形成抛光机或抛光器的一部分。

设备602包括压盘或板604以及可拆卸地附接至压盘604上的一个或更多个刷子606。如所示，设备602可以绕轴618旋转，和/或可以相对于工件612表面进行其他相对运动。在所示的实施方案中，刷子606的直径在770毫米的范围内。

载体608可以被配置成在抛光过程期间保持一个或更多个工件(例如612)。载体可以包括与例如抛光系统600的压盘配合的齿。载体608可以绕轴614、绕轴618旋转，或采用其他合适的运动。载体608可以由任何合适的材料形成。作为实例，载体608由不锈钢和/或纤维玻璃形成。

本文中描述的制造刷毛(例如，用于介质606)的材料可以以各种方式形成，并且可以包含聚脲、聚氨酯、和聚氨酯/聚脲杂化材料中的一者或更多者，其中的任一者可以被起泡或以其他方式配置以实现期望的密度。

本领域技术人员应理解，可以通过将异氰酸酯预聚物(nco)与合适的固化剂(例如基于羟基(oh)或基于胺(nh2)的固化剂)合并来制造合适的聚合物刷毛材料。nco可以为任何合适的预聚物，例如h12、ndi、ppdi、todi、tmxdi、dmdi、dpdi、和1,4-h6xdi和低聚异氰酸酯、mdi(亚甲基二苯基二异氰酸酯)、tdi(甲苯二异氰酸酯)聚醚、mdi或tdi聚酯，以及包括低聚的和聚合的二醇、三醇、四醇、六醇、和前述的混合物的各种聚醚和聚酯主链。如果需要，可以在将nco与固化剂合并之前将按总重量的2％至9％范围内的另外的多元醇(例如，ptmeg)立即添加到预聚物中。

制备用于制备交联聚氨酯的双组分组合物的第一组分的合适的异氰酸酯官能预聚物可以使用的多元醇的种类包括但不限于：直链或支链烷烃多元醇，例如，乙二醇、丙二醇、丙二醇、丁二醇、丁二醇、甘油、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、赤藓糖醇、季戊四醇和二-季戊四醇；聚亚烷基二醇，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；环状烷烃多元醇，例如环戊二醇、环己二醇、环己三醇、环己烷二甲醇、羟基丙基环己醇和环己烷二乙醇；芳族多元醇，例如二羟基苯、苯三醇、羟基苄醇和二羟基甲苯；双酚，例如异亚丙基二酚；氧双酚、二羟基二苯甲酮、硫代双酚、酚酞、双(羟基苯基)甲烷、(乙二基)双酚和磺酰基双酚；卤代双酚，例如，异亚丙基双(二溴苯酚)、异亚丙基双(二氯苯酚)和异亚丙基双(四氯苯酚)；烷氧基化双酚，例如，具有1至70个烷氧基(例如乙氧基、丙氧基、和丁氧基)的烷氧基化异亚丙基二酚；和双环己醇，其可以通过将相应的双酚(例如，异亚丙基-双环己醇、氧双环己醇、硫代双环己醇和双(羟基环己醇)甲烷)氢化来制备。

可以用于制备异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物的多元醇的另外的种类包括：基于胺、曼尼希(mannich)、酚醛清漆、雷琐辛、丙烯酸、聚碳酸酯和三聚氰胺的体系。例如，高级聚亚烷基二醇，例如数均分子量(mn)为例如200至4000的聚乙二醇；羟基官能的聚酯，例如由二元醇(例如丁烷二醇)与二酸或二酯(例如己二酸或己二酸二乙酯)反应形成的并且mn为例如200至4000的那些。在本发明的一个实施方案中，异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物由二异氰酸酯(例如，甲苯二异氰酸酯)和聚亚烷基二醇(例如，mn为1000的聚(四氢呋喃))制备。

前述预聚物的官能度可以限定为每分子的多元醇的羟基(或者本领域已知的其他异氰酸酯反应性化学基团)的数量。这些通常可以为双官能至八官能类型结构或者其混合，以产生期望的物理特性和性能特性。在多元醇的特定情况下，羟基官能度可以是伯、仲或叔官能度，或其混合；最优选的是伯或仲官能度。

根据多个实施方案，去除速率(mrr/srr)可以随着刷毛密度增加而改善(增加)。现在参照图10，可以使用在0.6至0.9(或0.6至0.8)以及更大的范围内的刷毛密度来实现期望的去除速率(例如，大于8μ/小时)。实际上，使用例如在200rpm范围内旋转的抛光台，在1.0至1.2的范围内(例如约1.15)的密度可以产生期望的去除速率。

继续参照图10，在0.7至0.8的范围内的密度可以产生在16至20的范围内的去除速率。较高的密度可以产生较高的去除速率。

为了改善磨损并减轻在较高刷毛密度(例如，对应于低的或甚至零孔隙率)下的刷毛断裂，可以调节前述化学品以形成具有较低nco含量(即，较少的结合位点)的定制预聚物组合物。

通过非限制性实例，本发明人已经确定预聚物的nco含量从约8％降低至约5％倾向于增加回弹性并减少最终刷毛的断裂。此外，使用tdi聚酯预聚物代替mdi聚氨酯预聚物也倾向于改善最终刷毛的寿命性能。这可能对于各向同性(均匀的)的刷毛尤其如此。

在多个实施方案中，可以将最终的聚合物块状物切割成刷毛，刷毛可以以大致平行的布置组装在一起并固定在板的一端以形成柔性刷。如从附接有刷毛的板或基底的表面测量的英寸，刷毛的示例性长度为0.5英寸至4英寸、或1.0英寸至3.0英寸或2.0英寸至2.5英寸。刷毛的截面形状可以包括圆形、正方形、矩形、星形、十字形、三角形等。每根刷毛的有效直径可以为0.1mm至6mm、或者0.5mm至4.0mm、或者2.5mm至3.5mm。侧面轮廓的形状(长度)可以是矩形、三角形、锥形或不规则的。在一个优选实施方案中，刷毛为约3mm×3mm，并且从压盘露出的那部分刷毛可以为约25mm长。

为了实现25mm的刷毛长度，可以形成长度为23英寸、高度为55英寸以及任何期望的宽度的聚合物块状物。然后可以将块状物切成长度为23英寸，高度为55英寸，并且3mm宽的片。然后可以将这些片切割成长度为23英寸，3mm宽，且高度为80mm的更小的片。然后可以将这些更小的片切割成3mm×3mm×80mm的条。

然后可以将每根3mm×3mm×80mm的条对折，并将顶部缝制或缝入压盘中形成的孔中，使得两个折叠的一半从压盘表面延伸25mm至30mm。

在多个实施方案中，板可以由塑料例如聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺或其他常见的刚性或柔性工程塑料，或金属制成。

提供了抛光介质，其包括多根多孔聚合物刷毛。

提供了抛光刷，其包括多根刷毛，其中：每根刷毛包含多孔聚合物材料；每根刷毛包括受约束的近端和不受约束的远端；以及每根刷毛布置为基本上平行于其他刷毛。

还提供了设备，所述设备用于抛光其特征在于至少一个非平坦表面的类型的工件。该设备包括基座、和固定至基座并且从基座基本正交地延伸的多根刷毛。或者，外部刷毛可以被配置成相对于内部刷毛以锐角延伸，以有利于抛光工件的角或其他紧密空间。在一个实施方案中，每根刷毛包含多孔聚合物材料。

在一个实施方案中，聚合物材料包括聚脲、聚氨酯和聚氨酯/聚脲杂化材料中的至少一者。

在一个实施方案中，聚合物材料包括聚酯聚氨酯和聚醚聚氨酯中的一者。

在一个实施方案中，聚合物材料的密度在0.3至1.2的范围内。

在一个实施方案中，聚合物材料的密度在0.4至0.7的范围内。

在一个实施方案中，聚合物材料的特征在于平均直径在10微米至1毫米的范围内的孔。

在一个实施方案中，聚合物材料还包含1重量％至8重量％的范围内的聚醚多元醇。

在一个实施方案中，聚合物材料是发泡的。

在一个实施方案中，聚合物材料包含mdi(亚甲基二苯基二异氰酸酯)和tdi(甲苯二异氰酸酯)型聚醚聚氨酯中的一者。

在一个实施方案中，聚合物材料包含mdi和tdi型聚酯聚氨酯中的一者。

在多个实施方案中，聚合物材料可以不包含表面活性剂，包含一种、或两种或更多种表面活性剂。

在一个实施方案中，表面活性剂中的至少一者包括含氟表面活性剂。

在一个实施方案中，每根刷毛的长度在1英寸至3英寸的范围内，有效直径在0.5毫米至4毫米的范围内。

提供了用于制造刷毛的方法，所述刷毛用于抛光可以包括非平坦表面的工件。该方法包括以下步骤：将异氰酸酯预聚物、固化剂、和起泡剂合并以形成一定体积的聚合物材料，然后将一定体积的聚合物材料分成多根刷毛。起泡剂可以配置成赋予聚合物材料0.3至1.2的范围内的密度。

在一个实施方案中，聚合物材料的特征在于平均直径在10微米至1毫米的范围内的孔。

在一个实施方案中，聚合物材料包含聚脲、聚氨酯和聚氨酯/聚脲杂化材料中的至少一者。

在一个实施方案中，合并步骤还包括添加1重量％至8重量％的范围内的聚醚多元醇。

在一个实施方案中，预聚物包含mdi(亚甲基二苯基二异氰酸酯)聚醚聚氨酯、tdi(甲苯二异氰酸酯)聚醚聚氨酯、和mdi聚酯聚氨酯、和tdi聚酯聚氨酯中的一者。

在一个实施方案中，该方法还包括将多根刷毛固定至板上以形成抛光刷，以及将抛光刷附接至旋转压盘。

提供了由前述方法制成的抛光刷毛。

提供了抛光刷，其包括基础板和从该基础板延伸的多根刷毛。在一个实施方案中，每根刷毛包含发泡的聚合物材料，其特征在于：i)平均直径在10微米至1毫米的范围内的孔；以及ii)在0.3至1.2的范围内的密度。

尽管在本文中阐述了本公开内容的示例性实施方案，但是应理解，本公开内容不限于此。例如，尽管结合研磨硬表面材料描述了材料、介质、设备、系统、和方法，但是本发明不限于此-除非另有说明。此外，本文描述的刷毛可以用于除抛光之外的其他目的，例如，如将液体涂层施加到表面上、或者清洁表面而不从表面去除材料。在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以对本文阐述的材料、方法、和介质进行各种修改、改变、和增强。