JP6480696B2 - Polishing pad, polishing pad sheet and method for producing polishing material - Google Patents

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Description

本発明は、中空球体を含有する研磨材料からなる研磨パッド、研磨パッド用シート及び研磨材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a polishing pad made of a polishing material containing hollow spheres, a sheet for polishing pad, and a method for manufacturing the polishing material.

光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディス用基板、液晶ガラス基板等の研磨工程において研磨パッドが利用される。研磨パッドは、研磨材料からなる研磨層、不織布等からなるベース層及び両面テープ等からなる接着層をこの順で積層したものであり、接着層によって研磨装置に装着される。   A polishing pad is used in a polishing process of an optical material, a semiconductor wafer, a semiconductor device, a hard disk substrate, a liquid crystal glass substrate, or the like. The polishing pad is formed by laminating a polishing layer made of an abrasive material, a base layer made of a nonwoven fabric and the like and an adhesive layer made of a double-sided tape in this order, and is attached to the polishing apparatus by the adhesive layer.

研磨材料は、研磨対象物の種類や研磨工程の順序に応じて硬質ポリウレタンや軟質ポリウレタン等の合成樹脂や樹脂含浸不織布等が選択される。グローバル平坦性が要求される研磨工程用の研磨材料においては、近年、微小な中空球体が混合された硬質ポリウレタンが多く利用されている。   As the polishing material, a synthetic resin such as hard polyurethane or soft polyurethane, a resin-impregnated nonwoven fabric, or the like is selected according to the type of the object to be polished and the order of the polishing process. In polishing materials for polishing processes that require global flatness, in recent years, hard polyurethanes in which minute hollow spheres are mixed are often used.

例えば、特許文献1には、空隙スペースを有する高分子微小エレメントを高分子マトリックスに含浸させた研磨パッドが記載されている。この研磨パッドは、研磨工程において高分子マトリックスが磨耗すると、新たな高分子微小エレメントが研磨面に現れ、研磨面の硬度が維持されるとされている。   For example, Patent Document 1 describes a polishing pad obtained by impregnating a polymer matrix with polymer microelements having void spaces. In this polishing pad, when the polymer matrix is worn in the polishing process, new polymer microelements appear on the polishing surface, and the hardness of the polishing surface is maintained.

特表平08−500622号公報Japanese National Patent Publication No. 08-500622

中空球体を含有する研磨材料においては、中空球体を選択することにより、研磨特性を良好なものとすることができる。ここで、中空球体は熱可塑性樹脂からなる外殻に気体が封入された構造を有するものが一般的である。   In the polishing material containing hollow spheres, the polishing characteristics can be improved by selecting the hollow spheres. Here, the hollow sphere generally has a structure in which a gas is enclosed in an outer shell made of a thermoplastic resin.

このため、研磨材料の製造工程において中空球体が加熱されると、外殻を構成する熱可塑性樹脂が軟化し、中空球体の膨張、破裂あるいは内部の気体の透過拡散が生じるおそれがある。この場合、中空球体による効果が失われ、所望の研磨特性を得ることができない。例えば、中空球体を含有するポリマーの重合反応によって生じた熱がポリマー内部に蓄積されると、それによって中空球体が加熱され、中空球体の外殻を構成する熱可塑性樹脂が軟化するおそれがある。   For this reason, when the hollow sphere is heated in the manufacturing process of the polishing material, the thermoplastic resin constituting the outer shell is softened, and the hollow sphere may expand, burst, or permeate and diffuse gas inside. In this case, the effect of the hollow sphere is lost, and desired polishing characteristics cannot be obtained. For example, when heat generated by a polymerization reaction of a polymer containing hollow spheres is accumulated inside the polymer, the hollow spheres are heated thereby, and the thermoplastic resin constituting the outer shell of the hollow spheres may be softened.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、研磨特性に優れた研磨パッド、研磨パッド用シート及び研磨材料の製造方法を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a polishing pad excellent in polishing characteristics, a polishing pad sheet, and a method for producing a polishing material.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る研磨パッドは、複数の中空球体と、ポリマーとを含む研磨層を具備する。
上記複数の中空球体は、熱可塑性樹脂からなる外殻を有する。
上記ポリマーは、上記複数の中空球体を含有し、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成される。上記ポリマーは、上記重合反応による内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化される。
In order to achieve the above object, a polishing pad according to an embodiment of the present invention includes a polishing layer containing a plurality of hollow spheres and a polymer.
The plurality of hollow spheres have an outer shell made of a thermoplastic resin.
The polymer contains the plurality of hollow spheres and is produced by a polymerization reaction of a prepolymer and a curing agent. The polymer is cured in a time shorter than the time until the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature.

上記研磨パッドにおいては、ポリマーが、重合反応による内部蓄熱が最高温度に達する時間よりも短い時間で硬化されるため、加熱によって中空球体内部の気体の圧力上昇が生じたとしても、中空球体の意図しない膨張、破裂、あるいは上記気体の透過拡散等が防止される。これにより、所望とする良好な研磨特性を有する研磨パッドを得ることが可能となる。   In the above polishing pad, since the polymer is cured in a time shorter than the time when the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature, even if the pressure of the gas inside the hollow sphere is increased by heating, the intention of the hollow sphere is Expansion, rupture, or permeation diffusion of the gas is prevented. As a result, it is possible to obtain a polishing pad having desired good polishing characteristics.

上記ポリマーは、上記中空球体の外殻の軟化温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化されてもよい。
これにより、中空球体の外殻を構成する熱可塑性樹脂の軟化が防止されるため、中空球体の形状を維持することが可能となる。
The polymer may be cured in a time shorter than the time required to reach the softening temperature of the outer shell of the hollow sphere.
Thereby, since the softening of the thermoplastic resin which comprises the outer shell of a hollow sphere is prevented, it becomes possible to maintain the shape of a hollow sphere.

上記ポリマーを構成する材料は特に限定されず、典型的には、上記ポリマーは、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとジアミン系硬化剤との重合反応によって生成されたウレタン樹脂で構成される。   The material which comprises the said polymer is not specifically limited, Typically, the said polymer is comprised with the urethane resin produced | generated by the polymerization reaction of an isocyanate group terminal urethane prepolymer and a diamine type hardening | curing agent.

本発明の一形態に係る研磨パッド用シートは、複数の中空球体と、ポリマーとを含む研磨層を具備する。
上記複数の中空球体は、熱可塑性樹脂からなる外殻を有する。
上記ポリマーは、上記複数の中空球体を含有し、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成される。上記ポリマーは、上記重合反応による内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化される。
これにより、所望とする良好な研磨特性を有する研磨パッド用シートを得ることが可能となる。
A polishing pad sheet according to one embodiment of the present invention includes a polishing layer containing a plurality of hollow spheres and a polymer.
The plurality of hollow spheres have an outer shell made of a thermoplastic resin.
The polymer contains the plurality of hollow spheres and is produced by a polymerization reaction of a prepolymer and a curing agent. The polymer is cured in a time shorter than the time until the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature.
This makes it possible to obtain a polishing pad sheet having desired desired polishing characteristics.

本発明の一形態に係る研磨材料の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる外殻を有する中空球体を含有するプレポリマーをミキシングロータへ供給することを含む。
上記プレポリマーと重合反応してポリマーを生成するための硬化剤が、ミキシングロータへ供給される。
上記ポリマーの内部蓄熱が最高温度に達する時間よりも上記ポリマーの硬化時間が短くなるように、上記ミキシングロータによって上記プレポリマーと上記硬化剤とが混合される。
上記プレポリマーと上記硬化剤との混合物は、所定形状に注型される。
The manufacturing method of the abrasive material which concerns on one form of this invention includes supplying the prepolymer containing the hollow sphere which has the outer shell which consists of thermoplastic resins to a mixing rotor.
A curing agent for producing a polymer by a polymerization reaction with the prepolymer is supplied to the mixing rotor.
The prepolymer and the curing agent are mixed by the mixing rotor so that the curing time of the polymer is shorter than the time when the internal heat storage of the polymer reaches the maximum temperature.
The mixture of the prepolymer and the curing agent is cast into a predetermined shape.

上記製造方法においては、ポリマーが、重合反応による内部蓄熱が最高温度に達する時間よりも短い時間で硬化されるため、加熱によって中空球体内部の気体の圧力上昇が生じたとしても、中空球体の意図しない膨張、破裂、あるいは上記気体の透過拡散等が防止される。これにより、所望とする良好な研磨特性を有する研磨パッドを得ることが可能となる。   In the above production method, the polymer is cured in a time shorter than the time when the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature, so even if the pressure of the gas inside the hollow sphere is increased by heating, the intention of the hollow sphere Expansion, rupture, or permeation diffusion of the gas is prevented. As a result, it is possible to obtain a polishing pad having desired good polishing characteristics.

ポリマーの硬化時間は、ミキシングロータにおけるプレポリマーと硬化剤との反応速度で制御可能である。例えば、ミキシングロータにおいてプレポリマーと硬化剤との混合物が受けるせん断力を大きくすることで、プレポリマーと硬化剤との反応速度を高めることができる。   The curing time of the polymer can be controlled by the reaction rate between the prepolymer and the curing agent in the mixing rotor. For example, the reaction rate between the prepolymer and the curing agent can be increased by increasing the shearing force applied to the mixture of the prepolymer and the curing agent in the mixing rotor.

典型的には、上記ミキシングロータは、上記ポリマーの硬化時間が、上記重合反応による内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間よりも短くなる回転数に設定される。
ミキシングロータの回転数によって、ポリマーの硬化時間を容易に制御することができる。
Typically, the mixing rotor is set to a rotation speed at which the curing time of the polymer is shorter than the time until the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature.
The curing time of the polymer can be easily controlled by the number of rotations of the mixing rotor.

上記ポリマーの硬化時間が上記中空球体の外殻の軟化温度に達する間での時間よりも短くなるように、上記ミキシングロータによって上記プレポリマーと上記硬化剤とが混合されてもよい。
これにより、中空球体の外殻を構成する熱可塑性樹脂の軟化が防止されるため、中空球体の形状を維持することが可能となる。
The prepolymer and the curing agent may be mixed by the mixing rotor so that the curing time of the polymer is shorter than the time required to reach the softening temperature of the outer shell of the hollow sphere.
Thereby, since the softening of the thermoplastic resin which comprises the outer shell of a hollow sphere is prevented, it becomes possible to maintain the shape of a hollow sphere.

本発明によれば、研磨特性に優れた研磨パッド、研磨パッド用シート及び研磨材料の製造方法を提供することが可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the manufacturing method of the polishing pad excellent in the grinding | polishing characteristic, the sheet | seat for polishing pads, and polishing material.

本発明の実施形態に係る研磨パッドの斜視図である。1 is a perspective view of a polishing pad according to an embodiment of the present invention. 同研磨パッドの模式的断面図である。It is a typical sectional view of the polishing pad. 同研磨パッドの研磨層を構成する研磨材料に含有される中空球体の模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the hollow sphere contained in the polishing material which comprises the polishing layer of the polishing pad. 同研磨パッドの研磨層を構成する研磨材料の製造設備を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing equipment of the polishing material which comprises the polishing layer of the polishing pad. 同研磨パッドの研磨層を構成する研磨材料に含有される中空球体に作用する圧力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the pressure which acts on the hollow sphere contained in the polishing material which comprises the polishing layer of the polishing pad. 同研磨パッドの研磨層を構成する研磨材料に含有される中空球体に作用する圧力の典型的な時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the typical time change of the pressure which acts on the hollow sphere contained in the polishing material which comprises the polishing layer of the polishing pad. 本発明の一実施形態における上記中空球体に作用する圧力の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the pressure which acts on the said hollow sphere in one Embodiment of this invention. 本発明の各実験例におけるサンプルの内部温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the internal temperature of the sample in each experiment example of this invention. 上記各実験例で作製されたサンプルの断面SEM画像である。It is a cross-sectional SEM image of the sample produced in each said experimental example.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[研磨パッドの構成]
図1は、本実施形態に係る研磨パッド100を示す斜視図である。同図に示すように、研磨パッド100は、研磨層101、ベース層102及び接着層103がこの順で積層されて構成されている。
[Configuration of polishing pad]
FIG. 1 is a perspective view showing a polishing pad 100 according to this embodiment. As shown in the figure, the polishing pad 100 is configured by laminating a polishing layer 101, a base layer 102, and an adhesive layer 103 in this order.

研磨層101は、研磨対象物に当接し、研磨を行う層である。研磨層101は後述する研磨材料からなる。以下、研磨層101の主面を研磨面101aとする。研磨面101aには、格子状の溝101bが形成されている。この溝101bは研磨において生じるスラリーの流れをよくするためのものであり、格子状に限られない。また、研磨面101aには溝101bに代えて多数の穴が設けられていてもよい。さらに、研磨面101aは平坦面であってもよい。研磨層101の厚さは特に限定されず、例えば0.5mm以上3.0mm以下程度とすることができる。   The polishing layer 101 is a layer that comes into contact with an object to be polished and performs polishing. The polishing layer 101 is made of a polishing material described later. Hereinafter, the main surface of the polishing layer 101 is referred to as a polishing surface 101a. A grid-like groove 101b is formed on the polishing surface 101a. The grooves 101b are for improving the flow of slurry generated in polishing, and are not limited to a lattice shape. The polishing surface 101a may be provided with a number of holes instead of the grooves 101b. Further, the polishing surface 101a may be a flat surface. The thickness of the polishing layer 101 is not particularly limited, and can be, for example, about 0.5 mm to 3.0 mm.

ベース層102は、研磨層101の研磨対象物への当接を均一化させる層である。ベース層102は、不織布や合成樹脂等の可撓性を有する材料からなるものとすることができる。ベース層102の厚さは特に限定されないが、例えば0.1mm以上5mm以下程度とすることができる。   The base layer 102 is a layer that makes the contact of the polishing layer 101 with the object to be polished uniform. The base layer 102 can be made of a flexible material such as a nonwoven fabric or a synthetic resin. Although the thickness of the base layer 102 is not specifically limited, For example, it can be about 0.1 mm or more and 5 mm or less.

接着層103は、研磨パッド100を研磨装置に装着するための層である。接着層103は、ベース層102に貼付された両面テープあるいはベース層102に塗布された接着材等からなるものとすることができる。接着層103の厚さは特に限定されない。   The adhesive layer 103 is a layer for mounting the polishing pad 100 to the polishing apparatus. The adhesive layer 103 can be made of a double-sided tape affixed to the base layer 102, an adhesive applied to the base layer 102, or the like. The thickness of the adhesive layer 103 is not particularly limited.

研磨パッド100は以上のような構成を有する。研磨パッド100の大きさ(径)は研磨機のサイズ等に応じて決定することができ、例えば直径数10cm〜1m程度とすることができる。   The polishing pad 100 has the above configuration. The size (diameter) of the polishing pad 100 can be determined according to the size of the polishing machine and the like, and can be about several tens of cm to 1 m, for example.

[研磨材料について]
研磨層101を構成する研磨材料について説明する。図2は、研磨パッド100の模式的断面図である。同図に示すように、研磨層101は、ポリマー110に中空球体111が含有された研磨材料から構成されている。なお、図2においては溝101bの記載は省略する。
[About polishing materials]
The polishing material constituting the polishing layer 101 will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the polishing pad 100. As shown in the figure, the polishing layer 101 is made of a polishing material in which a hollow sphere 111 is contained in a polymer 110. In FIG. 2, the description of the groove 101b is omitted.

ポリマー110は、研磨材料の主たる構成材料である。ポリマー110は、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成するポリマーであるものとすることができる。このようなポリマーとしては、ポリウレタンが挙げられる。ポリウレタンは、入手性及び加工性がよく、好適な研磨特性を有するため、ポリマー110の材料として好適である。   The polymer 110 is a main constituent material of the abrasive material. The polymer 110 may be a polymer formed by a polymerization reaction between a prepolymer and a curing agent. Examples of such a polymer include polyurethane. Polyurethane is suitable as a material for the polymer 110 because it has good availability and processability and has suitable polishing characteristics.

プレポリマーは、イソシアネート基末端を有する化合物(以下、イソシアネート化合物)とすることができ、例えばジフェニルメタンジイソシアートとすることができる。   The prepolymer can be a compound having an isocyanate group terminal (hereinafter referred to as an isocyanate compound), for example, diphenylmethane diisocyanate.

この他にもイソシアネート化合物としては、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、ナフタレン−1,4−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、3,3'−ジメトキシ−4,4'−ビフェニルジイソシアネート、3,3'−ジメチルジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、キシリレン−1,4−ジイソシアネート、4,4'−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソフォロンジイソシアネート、プロピレン−1,2−ジイソシアネート、ブチレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,4−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート(水添MDI)、p−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−1,4−ジイソチオシアネート及びエチリジンジイソチオシアネートが挙げられる。これらの1種又は2種以上をプレポリマーとすることができる。   Other isocyanate compounds include m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), and naphthalene. -1,4-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, 3,3′-dimethoxy-4,4′-biphenyl diisocyanate, 3,3′-dimethyldiphenylmethane-4,4′-diisocyanate, xylylene-1, 4-diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate, propylene-1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate Cyclohexylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate (hydrogenated MDI), p-phenylene diisothiocyanate, xylylene-1,4-diisothiocyanate and Ethylidine diisothiocyanate is mentioned. These 1 type (s) or 2 or more types can be made into a prepolymer.

硬化剤としては、プレポリマーの末端イソシアネート基と反応する活性水素基を有する活性水素化合物であればよく、例えば、ポリアミン化合物およびポリオール化合物が挙げられる。活性水素化合物は、プレポリマーのイソシアネート基と反応することで、ハードセグメント(高融点で剛直性を付与するウレタン結合部またはウレア結合部)を形成する。   The curing agent may be an active hydrogen compound having an active hydrogen group that reacts with the terminal isocyanate group of the prepolymer, and examples thereof include a polyamine compound and a polyol compound. The active hydrogen compound reacts with the isocyanate group of the prepolymer to form a hard segment (a urethane bond or a urea bond that imparts rigidity at a high melting point).

ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジアミン、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフェニルメタン(以下、MOCAと略記する。)及びMOCAと同様の構造を有するポリアミン化合物が挙げられる。また、ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、そのような化合物として、例えば、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン及びジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミンが挙げられる。   Examples of the polyamine compound include ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine, dicyclohexylmethane-4,4′-diamine, 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (hereinafter abbreviated as MOCA). And polyamine compounds having the same structure as MOCA. Further, the polyamine compound may have a hydroxyl group, and examples of such a compound include 2-hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, and di-2-hydroxyethylpropylene. Examples include diamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, and di-2-hydroxypropylethylenediamine.

一方、ポリオール化合物としては、ジオール化合物及びトリオール化合物等の水酸基を複数有する化合物であればよく、例えば、エチレングリコール、ブチレングリコール及びヘキサンジオール等の低分子量のポリオール化合物、並びに、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビス(2−ヒドロキシエチル)ハイドロキノン、ビスフェノールAとエチレンオキサイドとの反応物、ビスフェノールAとプロピレンオキサイドとの反応物等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物及びブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物及びポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物が挙げられる。活性水素化合物としては、ポリアミン化合物及びポリオール化合物の少なくとも一方を用いればよく、ポリアミン化合物及びポリオール化合物の2種以上を併用してもよい。   On the other hand, the polyol compound may be a compound having a plurality of hydroxyl groups such as a diol compound and a triol compound, for example, a low molecular weight polyol compound such as ethylene glycol, butylene glycol and hexanediol, and polytetramethylene ether glycol, Polyether polyol compound such as bis (2-hydroxyethyl) hydroquinone, reaction product of bisphenol A and ethylene oxide, reaction product of bisphenol A and propylene oxide, reaction product of ethylene glycol and adipic acid, butylene glycol and adipic acid And high molecular weight polyol compounds such as polyester polyol compounds, polycarbonate polyol compounds, and polycaprolactone polyol compounds. As the active hydrogen compound, at least one of a polyamine compound and a polyol compound may be used, and two or more of a polyamine compound and a polyol compound may be used in combination.

本実施形態では、硬化剤として、ジアミン系のポリアミン化合物が用いられる。ジアミン系硬化剤は、ジオール系のポリオール化合物と比較して、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとの反応速度が高く、したがって硬化時間が短い。これによりポリマー110を比較的短時間で硬化させることができる。   In the present embodiment, a diamine-based polyamine compound is used as the curing agent. The diamine-based curing agent has a higher reaction rate with the isocyanate group-terminated urethane prepolymer and therefore has a shorter curing time than the diol-based polyol compound. Thereby, the polymer 110 can be cured in a relatively short time.

なお、ポリマー110はポリウレタンに限られず、ポリノルボルネン、トランス−ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン等であってもよい。また、ポリマー110はポリウレタン及びこれらの樹脂のうち1種又は複数種を含むものであってもよい。   The polymer 110 is not limited to polyurethane, but may be polynorbornene, trans-polyisoprene, styrene-butadiene, or the like. Further, the polymer 110 may include one or more of polyurethane and these resins.

中空球体111は、中空の球体状の物体であり、ポリマー110に含有されている。図3は、中空球体111の模式的断面図である。同図に示すように、中空球体111は、熱可塑性樹脂からなる球殻状の外殻111aと、外殻111aに囲まれた内部空間111bを有する。中空球体111は、液状の低沸点炭化水素を熱可塑性樹脂の殻で包み、加熱することによって形成されたものとすることができる。   The hollow sphere 111 is a hollow sphere-like object and is contained in the polymer 110. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the hollow sphere 111. As shown in the figure, the hollow sphere 111 has a spherical shell-shaped outer shell 111a made of a thermoplastic resin, and an inner space 111b surrounded by the outer shell 111a. The hollow sphere 111 can be formed by wrapping a liquid low-boiling point hydrocarbon in a thermoplastic resin shell and heating.

加熱によって熱可塑性樹脂が軟化すると共に低沸点炭化水素が気体に変化し、気体の圧力によって熱可塑性樹脂が膨張することにより中空球体111が形成される。低沸点炭化水素は例えばイソブタンやペンタン等が用いられ、熱可塑性樹脂は例えば塩化ビニリデンやアクリロニトリルが用いられる。   The thermoplastic resin is softened by heating, the low boiling point hydrocarbon is changed to gas, and the thermoplastic resin is expanded by the pressure of the gas, whereby the hollow sphere 111 is formed. For example, isobutane or pentane is used as the low boiling point hydrocarbon, and vinylidene chloride or acrylonitrile is used as the thermoplastic resin.

中空球体111は、市販されているものを利用することも可能である。例えばマツモトマイクロスフェアーシリーズ(松本油脂製薬株式会社製)やエクスパンセルシリーズ(AkzoNobel社製)を中空球体111として利用することができる。   As the hollow sphere 111, a commercially available product can be used. For example, the Matsumoto Microsphere series (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) or the Expandance series (manufactured by Akzo Nobel) can be used as the hollow sphere 111.

中空球体111の大きさは特に限定されないが、直径数20μm〜200μm程度とすることができ、また径の異なる中空球体を2種類以上用いることもできる。研磨材料における中空球体111の含有割合は、研磨材料に対して、10〜60体積%が好適であり、15〜45体積%であるとより好適である。中空球体111は、研磨層101が研磨によって磨耗すると研磨面101aに露出し、研磨面101aの研磨特性に影響する。したがって、中空球体111は、均一な分布を有するものが好適である。   The size of the hollow sphere 111 is not particularly limited, but can be about several 20 μm to 200 μm in diameter, and two or more types of hollow spheres having different diameters can be used. The content ratio of the hollow sphere 111 in the polishing material is preferably 10 to 60% by volume and more preferably 15 to 45% by volume with respect to the polishing material. When the polishing layer 101 is worn by polishing, the hollow sphere 111 is exposed to the polishing surface 101a and affects the polishing characteristics of the polishing surface 101a. Therefore, the hollow sphere 111 preferably has a uniform distribution.

[研磨層の製造方法について]
研磨材料からなる研磨パッド用シートを研磨層101として利用することができる。以下、研磨パッド用シートの製造方法について説明する。図4は、研磨材料の製造設備300を示す模式図である。同図に示すように、製造設備300は、A系貯槽301、B系貯槽302、ミキサー303(ミキシングロータ)及び型304から構成されている。A系貯槽301には、攪拌機構305が設けられている。また、各部には、温調設備が設けられている。
[About manufacturing method of polishing layer]
A polishing pad sheet made of a polishing material can be used as the polishing layer 101. Hereinafter, the manufacturing method of the sheet | seat for polishing pads is demonstrated. FIG. 4 is a schematic diagram showing an abrasive material manufacturing facility 300. As shown in the figure, the manufacturing facility 300 includes an A-system storage tank 301, a B-system storage tank 302, a mixer 303 (mixing rotor), and a mold 304. The A-system storage tank 301 is provided with a stirring mechanism 305. Each part is provided with temperature control equipment.

まず、A系貯槽301にプレポリマー及び中空球体を投入する。A系貯槽301は、加熱機構によって例えば40℃〜80℃程度に加熱され、プレポリマーの流動性を維持し、脱泡する。攪拌機構305によってプレポリマー及び中空球体の混合物(以下、プレポリマー混合物)を攪拌し、プレポリマー中における中空球体の分布を均一化する。   First, the prepolymer and the hollow sphere are charged into the A-system storage tank 301. The A-system storage tank 301 is heated to, for example, about 40 ° C. to 80 ° C. by a heating mechanism, maintains the fluidity of the prepolymer, and defoams. A mixture of the prepolymer and the hollow sphere (hereinafter referred to as prepolymer mixture) is stirred by the stirring mechanism 305 to uniformize the distribution of the hollow sphere in the prepolymer.

また、B系貯槽302に硬化剤を投入する。B系貯槽302は、加熱機構によって例えば40℃〜130℃程度に加熱され、硬化剤の流動性を維持し、脱泡する。   Further, a curing agent is charged into the B-system storage tank 302. The B-system storage tank 302 is heated to, for example, about 40 ° C. to 130 ° C. by a heating mechanism, maintains the fluidity of the curing agent, and defoams.

続いて、A系貯槽301からプレポリマー混合物をミキサー303に供給し、B系貯槽302から硬化剤をミキサー303に供給する。プレポリマー混合物及び硬化剤の供給は、配管に設けられたポンプによってすることができる。   Subsequently, the prepolymer mixture is supplied from the A-system storage tank 301 to the mixer 303, and the curing agent is supplied from the B-system storage tank 302 to the mixer 303. The prepolymer mixture and the curing agent can be supplied by a pump provided in the pipe.

続いて、ミキサー303によって、プレポリマー混合物及び硬化剤を混合する。これにより、プレポリマーと硬化剤が重合反応を生じ、ポリマーが生成する。この際、重合反応による反応熱が生じる。生成したポリマーと中空球体の混合物(以下、ポリマー混合物)は、ミキサー303から型304に吐出され、所定形状に注型される。型304は例えば1m四方の矩形枠状に構成されるが、サイズや形状はこれに限られない。   Subsequently, the prepolymer mixture and the curing agent are mixed by the mixer 303. Thereby, a prepolymer and a hardening | curing agent produce a polymerization reaction, and a polymer produces | generates. At this time, reaction heat is generated by the polymerization reaction. A mixture of the produced polymer and the hollow sphere (hereinafter referred to as a polymer mixture) is discharged from the mixer 303 into a mold 304 and cast into a predetermined shape. For example, the mold 304 has a rectangular frame shape of 1 m square, but the size and shape are not limited thereto.

型304は、加熱機構によって例えば40℃〜100℃程度に加熱されており、ポリマー混合物の重合反応を促進する(一次キュア)。なお、この加熱は必ずしも実施しなくてもよく、重合反応による反応熱によって重合反応が進行するまでポリマー混合物が静置されてもよい。   The mold 304 is heated to, for example, about 40 ° C. to 100 ° C. by the heating mechanism, and accelerates the polymerization reaction of the polymer mixture (primary cure). Note that this heating is not necessarily performed, and the polymer mixture may be allowed to stand until the polymerization reaction proceeds by the reaction heat due to the polymerization reaction.

続いて、ポリマー混合物を型304から離型し、図示しない保温器中に収容する。保温器によってポリマー混合物を120℃程度に加熱し、重合反応を完了させる(二次キュア)。   Subsequently, the polymer mixture is released from the mold 304 and accommodated in a warmer (not shown). The polymer mixture is heated to about 120 ° C. with an incubator to complete the polymerization reaction (secondary cure).

続いて、ポリマー混合物を所定の大きさにスライスする。これにより、研磨材料からなる研磨パッド用シートが製造される。研磨パッド用シートを研磨層101としてベース層102及び接着層103を積層し、研磨パッド100が製造される。なお、必要に応じて研磨層101に溝101b等の加工を施してもよい。   Subsequently, the polymer mixture is sliced to a predetermined size. Thereby, the sheet | seat for polishing pads which consists of an abrasive material is manufactured. The polishing pad 100 is manufactured by laminating the base layer 102 and the adhesive layer 103 using the polishing pad sheet as the polishing layer 101. In addition, you may process the groove | channel 101b etc. to the grinding | polishing layer 101 as needed.

[中空球体の形状維持について]
上記のように、中空球体及びプレポリマーを含有するプレポリマー混合物と硬化剤が混合されると、プレポリマーと硬化剤が重合反応を生じる。この際の反応熱によって中空球体に変形が生じるおそれがある。
[Maintenance of hollow sphere shape]
As described above, when the prepolymer mixture containing the hollow sphere and the prepolymer and the curing agent are mixed, the prepolymer and the curing agent cause a polymerization reaction. The reaction heat at this time may cause deformation of the hollow sphere.

図5は、中空球体111に作用する圧力を示す模式図である。なお、同図において中空球体111の周囲にはポリマーが存在しているものとする。同図に示すように、中空球体111には、内圧Pinと外圧Poutが作用する。図6は、内圧Pinと外圧Poutの典型的な時間変化を表すグラフであり、原点は重合反応の開始時刻及びその際の圧力である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the pressure acting on the hollow sphere 111. In the figure, it is assumed that a polymer exists around the hollow sphere 111. As shown in the figure, the hollow sphere 111, the internal pressure P in the external pressure P out is applied. FIG. 6 is a graph showing typical time changes of the internal pressure P in and the external pressure P out , and the origin is the start time of the polymerization reaction and the pressure at that time.

内圧Pinは、内部空間111bに含まれる気体の膨張により生じる圧力である。中空球体111の周囲での重合反応による熱によって中空球体111が加熱されると、内部空間111bに含まれる気体が膨張し、内圧Pinが生じる。内圧Pinは気体の状態方程式(PinV=nRTによって近似することができる。なお、Vは内部空間の体積、nは気体のモル数、Rは気体定数、Tは気体の絶対温度である。内圧Pinは、図6に示すようにポリマーの重合反応に伴う内部蓄熱によって次第に上昇し、重合反応が進行すると内部蓄熱の減少によって次第に減少する。 The internal pressure Pin is a pressure generated by the expansion of the gas contained in the internal space 111b. If hollow spheres 111 by heat due to the polymerization reaction at the periphery of the hollow sphere 111 is heated, the gas expands contained in the inner space 111b, the internal pressure P in occurs. The internal pressure P in can be approximated by the gas equation of state (P in V = nRT, where V is the volume of the internal space, n is the number of moles of gas, R is the gas constant, and T is the absolute temperature of the gas. . pressure P in is gradually increased by an internal heat accumulation due to the polymerization reaction of the polymer as shown in FIG. 6, gradually decreases by the decrease of the internal heat storage the polymerization reaction proceeds.

外圧Poutは、中空球体111が膨張しようとする際に、周囲のポリマーから受ける圧力である。中空球体111が受ける粘性抵抗Fはストークスの式(F=6πηrv、ηはポリマー粘度、rは中空球体の半径、vは中空球体の体積)により、ポリマー粘度に比例する。したがって、外圧Poutは、ポリマー粘度に比例して大きくなる。外圧Poutは、図6に示すように、重合反応によるポリマーの高粘度化(硬化)に伴って次第に上昇し、硬化時間(図中T1)以降は、ほぼ一定となる。 The external pressure Pout is a pressure received from the surrounding polymer when the hollow sphere 111 is about to expand. The viscous resistance F received by the hollow sphere 111 is proportional to the polymer viscosity according to the Stokes equation (F = 6πηrv, η is the polymer viscosity, r is the radius of the hollow sphere, and v is the volume of the hollow sphere). Therefore, the external pressure P out increases in proportion to the polymer viscosity. As shown in FIG. 6, the external pressure P out gradually increases as the polymer becomes highly viscous (cured) by the polymerization reaction, and becomes substantially constant after the curing time (T1 in the figure).

内圧Pinが外圧Poutより大きいと、内部空間111bは膨張しようとし、内圧Pinが外圧Poutより小さいと、内部空間111bは縮小しようとする。しかしながら、内部空間111bは外殻111aによって囲まれているため、外殻111aが堅固であれば、中空球体111の形状が維持される。 And the internal pressure P in is greater than the external pressure P out, the internal space 111b is trying to expansion, and the internal pressure P in is less than the external pressure P out, the internal space 111b is trying to shrink. However, since the inner space 111b is surrounded by the outer shell 111a, the shape of the hollow sphere 111 is maintained if the outer shell 111a is solid.

ここで、外殻111aは熱可塑性樹脂からなるため、その温度が熱可塑性樹脂の軟化温度を超えると軟化する。このため、外殻111aの温度が軟化温度より高い状態で内圧Pinが外圧Poutより大きいと中空球体111が膨張する。図6において、外殻111aを構成する熱可塑性樹脂の軟化温度における内圧を圧力P1として示す。即ち、熱可塑性樹脂の温度が軟化温度より高く、かつ、内圧Pinが外圧Poutより大きい領域(図中斜線領域)においては、内部空間111bの膨張を外殻111aが抑制できず、中空球体111が膨張する。 Here, since the outer shell 111a is made of a thermoplastic resin, the outer shell 111a softens when its temperature exceeds the softening temperature of the thermoplastic resin. Therefore, temperature pressure P in a higher than the softening temperature condition of the outer shell 111a is external pressure P out is greater than the hollow sphere 111 is inflated. In FIG. 6, the internal pressure at the softening temperature of the thermoplastic resin constituting the outer shell 111a is shown as a pressure P1. That is, in the region where the temperature of the thermoplastic resin is higher than the softening temperature and the internal pressure Pin is larger than the external pressure Pout (shaded region in the figure), the expansion of the internal space 111b cannot be suppressed by the outer shell 111a, and the hollow sphere 111 expands.

この場合、中空球体111が破裂し、あるいは外殻111aが薄くなることによって内部空間111b内の気体が外殻111aを透過するおそれもある。また、外殻111aの温度が軟化温度より高い状態で内圧Pinが外圧Poutより小さいと中空球体111が収縮する。 In this case, the hollow sphere 111 may rupture or the outer shell 111a may become thin, so that the gas in the inner space 111b may permeate the outer shell 111a. The temperature of the outer shell 111a is pressure P in at above the softening temperature conditions external pressure P out is smaller than the hollow sphere 111 shrinks.

中空球体111が破裂し、あるいは内部空間111bの気体が外殻111aを透過した場合には、研磨層101の研磨特性により大きな影響が生じる。   When the hollow sphere 111 is ruptured or the gas in the internal space 111b permeates through the outer shell 111a, the polishing characteristics of the polishing layer 101 are greatly affected.

[本実施形態の製造方法]
本実施形態においては、中空球体111の形状を維持し、中空球体111の変形による研磨特性への影響を防止する。具体的には、ポリマー110の硬化時間(T1)を、重合反応によるポリマー110の内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間(T2)よりも短くする。より好ましくは、ポリマー110の硬化時間(T1)を、中空球体111の外殻111aの軟化温度に達するまでの時間(T3)よりも短くする。
[Manufacturing method of this embodiment]
In the present embodiment, the shape of the hollow sphere 111 is maintained, and the influence on the polishing characteristics due to the deformation of the hollow sphere 111 is prevented. Specifically, the curing time (T1) of the polymer 110 is made shorter than the time (T2) until the internal heat storage of the polymer 110 due to the polymerization reaction reaches the maximum temperature. More preferably, the curing time (T1) of the polymer 110 is shorter than the time (T3) until the softening temperature of the outer shell 111a of the hollow sphere 111 is reached.

図7は、本実施形態におけるポリマー110の製造条件を示す内圧Pinと外圧Poutの時間変化を表すグラフである。 Figure 7 is a graph showing the time variation of the internal pressure P in the external pressure P out showing the production conditions of the polymer 110 in the present embodiment.

ポリマー110の重合反応による内部蓄熱が最高温度に達する時間(T2)よりも短い時間(T1)でポリマー110を硬化させることで、加熱によって中空球体111内部の気体の圧力上昇が生じたとしても、内圧Pin≦外圧Poutの関係を維持することができるため、中空球体111の意図しない膨張、破裂あるいは上記気体の透過拡散等が防止されることになる。 Even if the pressure increase of the gas inside the hollow sphere 111 is caused by heating by curing the polymer 110 in a time (T1) shorter than the time (T1) in which the internal heat storage due to the polymerization reaction of the polymer 110 reaches the maximum temperature, Since the relationship of the internal pressure P in ≦ the external pressure P out can be maintained, unintended expansion and rupture of the hollow sphere 111 or permeation and diffusion of the gas is prevented.

また、ポリマー110の硬化時間(T1)を、中空球体111の外殻111aの軟化温度に達するまでの時間(T3)よりも短くすることで、中空球体111の外殻111aを構成する熱可塑性樹脂の軟化を防止し、中空球体111の形状を維持することが可能となる。   In addition, by setting the curing time (T1) of the polymer 110 to be shorter than the time (T3) until the softening temperature of the outer shell 111a of the hollow sphere 111 is reached, the thermoplastic resin constituting the outer shell 111a of the hollow sphere 111 Can be prevented, and the shape of the hollow sphere 111 can be maintained.

本実施形態において、ポリマー110の硬化時間(T1)は、ミキサー303におけるプレポリマー混合物と硬化剤との混合工程によって調整される。すなわち、ミキサー303は、ポリマー110の内部蓄熱が最高温度に達する時間(T2)よりもポリマー110の硬化時間(T1)が短くなるように、プレポリマー混合物と硬化剤とが混合される。   In the present embodiment, the curing time (T1) of the polymer 110 is adjusted by the mixing step of the prepolymer mixture and the curing agent in the mixer 303. That is, in the mixer 303, the prepolymer mixture and the curing agent are mixed so that the curing time (T1) of the polymer 110 is shorter than the time (T2) when the internal heat storage of the polymer 110 reaches the maximum temperature.

ミキサー303には、ポリマー混合物を撹拌するロータ303a(図4)が内部に設けられる。プレポリマーは硬化剤との重合反応により硬化するとともに、重合反応に起因する内部蓄熱温度が上昇する。ミキサー303における撹拌作用が高いほど、すなわちポリマー混合物に作用するせん断応力が大きいほど、硬化剤との重合反応は促進される。そして、重合反応速度が高いほど、ポリマー110の硬化時間を短くすることができる。したがって、重合反応による内部蓄熱が最高温度に達する時間(T2)までにポリマー混合物を硬化させることができるせん断力を生じさせることで、T1<T2の条件を満たすことができるようになる。   The mixer 303 is provided with a rotor 303a (FIG. 4) for stirring the polymer mixture. The prepolymer is cured by a polymerization reaction with a curing agent, and the internal heat storage temperature resulting from the polymerization reaction is increased. The higher the stirring action in the mixer 303, that is, the greater the shear stress acting on the polymer mixture, the more the polymerization reaction with the curing agent is promoted. And the hardening time of the polymer 110 can be shortened, so that a polymerization reaction rate is high. Therefore, the condition of T1 <T2 can be satisfied by generating a shearing force capable of curing the polymer mixture by the time (T2) when the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature.

ここで、ポリマー混合物の硬化時間(T1)は、ポリマー混合物の硬化率が100%になるまでの時間に限られないことは勿論である。硬化時間(T1)は、内部蓄熱による中空球体111の膨張を阻止できる外圧(Pout)を中空球体111に作用させることができる硬度に達する時間であればよく、本実施形態では、ポリマー混合物の粘度が50000mPa・sに達するまでの時間を示す。 Here, of course, the curing time (T1) of the polymer mixture is not limited to the time until the curing rate of the polymer mixture reaches 100%. The curing time (T1) may be a time required to reach a hardness that allows the external pressure (P out ) capable of preventing the expansion of the hollow sphere 111 due to internal heat storage to act on the hollow sphere 111. In this embodiment, the curing time of the polymer mixture The time until the viscosity reaches 50000 mPa · s is shown.

また、ポリマーの硬化時間(T1)は、典型的には、ポリマー混合物がミキサー303に滞留する時間よりも長い。したがって、ミキサー303から型304へ吐出されたポリマー混合物は一定の流動性を有するため、型304による成形性が確保される。また、型304におけるポリマー混合物の加温処理が実施される場合には、当該加温処理によるポリマー混合物の硬化反応を考慮して、ミキサー303におけるせん断力が設定されてもよい。   Also, the polymer curing time (T1) is typically longer than the time the polymer mixture stays in the mixer 303. Accordingly, since the polymer mixture discharged from the mixer 303 to the mold 304 has a certain fluidity, the moldability by the mold 304 is ensured. Further, when the heating treatment of the polymer mixture in the mold 304 is performed, the shearing force in the mixer 303 may be set in consideration of the curing reaction of the polymer mixture by the heating treatment.

ミキサー303におけるせん断力の大きさは、典型的には、ロータ303aの回転数で調整される。すなわち、ロータ303aの回転数が高いほど得られるせん断力は大きくなり、ポリマー混合物の重合反応が促進される。ロータ303aの回転数は特に限定されず、例えば、1000〜4000rpmに設定される。   The magnitude of the shearing force in the mixer 303 is typically adjusted by the number of rotations of the rotor 303a. That is, the higher the number of rotations of the rotor 303a, the greater the shearing force that can be obtained, and the polymerization reaction of the polymer mixture is promoted. The number of rotations of the rotor 303a is not particularly limited, and is set to 1000 to 4000 rpm, for example.

本発明者らは、ロータ303aの回転数を1000rpm(実験例1)、2000rpm(実験例2)、3000rpm(実験例3)および4000rpm(実験例4)に設定したときのポリマー混合物の内部温度変化および断面構造を検討した。   The inventors changed the internal temperature of the polymer mixture when the rotation speed of the rotor 303a was set to 1000 rpm (Experimental Example 1), 2000 rpm (Experimental Example 2), 3000 rpm (Experimental Example 3), and 4000 rpm (Experimental Example 4). And the cross-sectional structure was examined.

なお、ポリマー混合物の内部温度の測定には、型の底部に設置された測温センサを用い、当該測温センサの測温点を内部に突出させることで、注型されたポリマー混合物の内部温度を直接測定した。内部温度の測定は、注型開始直後から、反応がある程度進行するまでは15秒間隔で測定値を記録し、温度変化が小さくなってからは5分間隔で測定値を記録した。   The internal temperature of the cast polymer mixture is measured by measuring the internal temperature of the polymer mixture by using a temperature sensor installed at the bottom of the mold and projecting the temperature measuring point of the temperature sensor to the inside. Was measured directly. The measurement of the internal temperature was recorded at intervals of 15 seconds from the start of casting until the reaction proceeded to some extent, and was recorded at intervals of 5 minutes after the temperature change decreased.

実験例1〜4に用いたプレポリマー、中空球体および硬化剤はそれぞれ同一とし、プレポリマーには、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)を主成分とするプレポリマー(NCO当量460)を、硬化剤には、4,4'−メチレン−ビス[2−クロロニリン](MOCA)を用いた。中空球体には、平均粒径30〜50μmの「EXPANCEL551DE40d42」(AkzoNobel社製、軟化温度130℃)を用いた。サンプルの作製条件は、ミキシングロータの回転数以外は同一とし、A系貯槽の温度は60℃、B系貯槽の温度は120℃、型の温度は80℃とした。   The prepolymer, hollow sphere, and curing agent used in Experimental Examples 1 to 4 are the same, and the prepolymer includes a prepolymer (NCO equivalent 460) mainly composed of 2,4-tolylene diisocyanate (TDI). As the curing agent, 4,4′-methylene-bis [2-chloroniline] (MOCA) was used. As the hollow sphere, “EXPANCEL551DE40d42” (manufactured by AkzoNobel, softening temperature 130 ° C.) having an average particle diameter of 30 to 50 μm was used. The sample preparation conditions were the same except for the number of revolutions of the mixing rotor, the temperature of the A-system storage tank was 60 ° C., the temperature of the B-system storage tank was 120 ° C., and the mold temperature was 80 ° C.

図8は、実験例1〜4におけるサンプルの内部温度の変化を示す図である。ミキシングロータの回転数を上昇させるほど、分子の衝突回数が増えるため、反応速度が上昇する。このため図8に示すように、内部温度も回転数を上げるほど上昇する。また、内部温度がピークに達するまでの時間(T2)については各実験例においてほぼ同様であることから、内部温度のピーク値が当該ピーク値に達するまでの時間にそれほど影響を及ぼさないことが確認された。その一方で、ミキシングロータの回転数を上昇させるほど反応速度が上昇するため、ポリマーの硬化速度も上昇する。実験例1〜4におけるポリマーの硬化時間(T1)、内部温度がピークに達する時間(T2)および中空球体の外殻が軟化温度に達する時間(T3)を表1にまとめて示す。   FIG. 8 is a diagram showing changes in the internal temperature of the samples in Experimental Examples 1 to 4. As the number of rotations of the mixing rotor is increased, the number of collisions of molecules increases, so that the reaction speed increases. For this reason, as shown in FIG. 8, the internal temperature also increases as the rotational speed is increased. In addition, since the time until the internal temperature reaches the peak (T2) is almost the same in each experimental example, it has been confirmed that the time until the internal temperature reaches the peak value does not significantly affect the time. It was done. On the other hand, since the reaction rate increases as the number of rotations of the mixing rotor is increased, the curing rate of the polymer also increases. Table 1 summarizes the polymer curing time (T1), the time when the internal temperature reaches the peak (T2), and the time when the outer shell of the hollow sphere reaches the softening temperature (T3) in Experimental Examples 1 to 4.

表1に示すように、いずれの実験例1〜4においても、T1<T2であり、実験例1,2においては、T1>T3、実験例3,4においては、T1<T3であった。以上のように、ミキシングロータの回転数によって、ポリマーの硬化時間(T1)を制御することができるため、T1<T2、さらにはT1<T3の関係を容易に実現することが可能となる。   As shown in Table 1, T1 <T2 in any of Experimental Examples 1 to 4, T1> T3 in Experimental Examples 1 and 2, and T1 <T3 in Experimental Examples 3 and 4. As described above, since the curing time (T1) of the polymer can be controlled by the number of rotations of the mixing rotor, the relationship of T1 <T2 and further T1 <T3 can be easily realized.

図9は、実験例1〜4で作製されたサンプルの断面SEM画像(50倍、200倍)を示している。また、各サンプルについて測定した密度、D硬度、そして断面における中空球体の平均サイズ(Pore size)および個数(Pore count)を、表2にまとめて示す。なお中空球体の数は、直径10μm以上のものを対象とした。   FIG. 9 shows cross-sectional SEM images (50 times and 200 times) of the samples produced in Experimental Examples 1 to 4. In addition, Table 2 shows the density, D hardness, and average size (Pore size) and number (Pore count) of hollow spheres in the cross section measured for each sample. Note that the number of hollow spheres was 10 μm or more in diameter.

図9に示すように、各実験例においても中空球体の破裂が抑えられていることが確認された。また図9および表2に示すように、密度および硬度は、ミキシングロータの回転数を上げるほど高くなる傾向にあることが確認された。この場合も、回転数が増加するほどポリマーに加わるせん断力が大きくなり、分子の衝突回数が増えて、反応速度および反応効率が向上するからであると考えられる。   As shown in FIG. 9, it was confirmed that the bursting of the hollow spheres was also suppressed in each experimental example. Further, as shown in FIG. 9 and Table 2, it was confirmed that the density and hardness tend to increase as the number of rotations of the mixing rotor is increased. Also in this case, it is considered that the shear force applied to the polymer increases as the number of rotations increases, the number of molecular collisions increases, and the reaction rate and reaction efficiency are improved.

一方、中空球体の平均サイズはミキシングロータの回転数に関係なくほぼ一定であるのに対して、個数は、ミキシングロータの回転数を上げるほど低下する傾向が見られた。これは、断面SEM画像でカットオフ(対象外)としている10μm以下の中空球体の膨張の有無が影響しているものと考えられる。内圧Pinは気体の状態方程式(PinV=nRT)によって近似されることは上述したとおりであるが、中空球体の内部に存在する気体のモル数が同じ場合、中空球体の体積に反比例して内圧Pinは大きくなる。したがって、中空球体の半径が小さいものは、半径が大きいものに比べ、膨張しやすくなっている。すなわち、ミキシングロータの回転数が低い実験例1や2の場合は硬化時間が長くなるため、反応前は10μm以下であった中空球体が膨張していることが考えられ、一方、ミキシングロータの回転数を上げた実験例3や4では硬化時間が短く、反応前10μm以下であった中空球体がそれほど膨張しなかったことから、断面SEM画像でカウントする中空球体の個数は回転数を上げるほど低下することが考えられる。このように、ミキシングロータの回転数を調整することで、作製される研磨層の密度や硬度を制御することができるため、所望とする研磨特性を有する研磨パッドを容易に作製することが可能となる。 On the other hand, the average size of the hollow spheres was almost constant regardless of the rotational speed of the mixing rotor, whereas the number tended to decrease as the rotational speed of the mixing rotor was increased. This is considered to be due to the presence or absence of expansion of hollow spheres of 10 μm or less, which are cut off (not subject) in the cross-sectional SEM image. Pressure P in is to be approximated by the equation of state of gas (P in V = nRT) are as described above, when the number of moles of gas in the interior of the hollow spheres are the same, and inversely proportional to the volume of hollow spheres the internal pressure P in the greater Te. Accordingly, the hollow sphere having a small radius is more easily expanded than the one having a large radius. That is, in Experimental Examples 1 and 2 where the number of rotations of the mixing rotor is low, the curing time becomes long, so it is considered that the hollow spheres that were 10 μm or less before the reaction have expanded, while the rotation of the mixing rotor In Experimental Examples 3 and 4 where the number was increased, the curing time was short, and the hollow spheres that were 10 μm or less before the reaction did not expand so much, so the number of hollow spheres counted in the cross-sectional SEM image decreased as the number of rotations increased. It is possible to do. In this way, by adjusting the number of rotations of the mixing rotor, the density and hardness of the produced polishing layer can be controlled, so that it is possible to easily produce a polishing pad having desired polishing characteristics. Become.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added.

例えば以上の実施形態では、ミキシングロータの回転数によってポリマーの硬化時間を制御する例を説明したが、これに限られず、プレポリマーと硬化剤との混合比、粘度、ミキシングロータの吐出口の大きさ等によっても、ポリマーの硬化時間を制御することが可能である。   For example, in the above embodiment, the example in which the curing time of the polymer is controlled by the number of rotations of the mixing rotor has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to control the curing time of the polymer depending on the factors.

また以上の実施形態では、プレポリマーに中空球体を混合したプレポリマー混合物をA系貯槽からミキシングロータへ供給するようにしたが、中空球体をプレポリマーとは別にミキシングロータへ供給するようにしてもよい。   In the above embodiment, the prepolymer mixture in which the hollow sphere is mixed with the prepolymer is supplied from the A-system storage tank to the mixing rotor. However, the hollow sphere may be supplied to the mixing rotor separately from the prepolymer. Good.

100…研磨パッド
101…研磨層
102…ベース層
103…接着層
110…ポリマー
111…中空球体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Polishing pad 101 ... Polishing layer 102 ... Base layer 103 ... Adhesive layer 110 ... Polymer 111 ... Hollow sphere

Claims (7)

熱可塑性樹脂からなる外殻を有する複数の中空球体と、
前記複数の中空球体を含有し、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成され、前記重合反応による内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化されたポリマーと、を含む研磨層を具備する研磨パッドであって、
前記ポリマーは、前記中空球体の前記外殻に含まれる前記熱可塑性樹脂の軟化温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化されたポリマーであることを特徴とする研磨パッド。
A plurality of hollow spheres having an outer shell made of a thermoplastic resin;
A polishing layer containing the plurality of hollow spheres and produced by a polymerization reaction of a prepolymer and a curing agent and cured in a time shorter than a time required for internal heat storage by the polymerization reaction to reach a maximum temperature. A polishing pad comprising:
The polishing pad, wherein the polymer is a polymer cured in a time shorter than a time required to reach a softening temperature of the thermoplastic resin contained in the outer shell of the hollow sphere .
請求項1に記載の研磨パッドであって、
前記中空球体の前記外殻は、塩化ビニリデン及びアクリロニトリルを含む熱可塑性樹脂で構成され、前記軟化温度が130℃である
研磨パッド。
The polishing pad according to claim 1,
The outer shell of the hollow sphere is a polishing pad made of a thermoplastic resin containing vinylidene chloride and acrylonitrile, and the softening temperature is 130 ° C.
請求項1または2に記載の研磨パッドであって、
前記ポリマーは、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとジアミン系硬化剤との重合で構成される
研磨パッド。
The polishing pad according to claim 1 or 2,
The polymer, a polishing pad composed of a polymer of an isocyanate group-terminated urethane prepolymer and a diamine curing agent.
熱可塑性樹脂からなる外殻を有する複数の中空球体と、
前記複数の中空球体を含有し、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成され、前記重合反応による内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化されたポリマーと、を含む研磨層を具備する研磨パッド用シートであって、
前記ポリマーは、前記中空球体の前記外殻に含まれる前記熱可塑性樹脂の軟化温度に達するまでの時間よりも短い時間で硬化されたポリマーであることを特徴とする研磨パッド用シート。
A plurality of hollow spheres having an outer shell made of a thermoplastic resin;
A polishing layer containing the plurality of hollow spheres and produced by a polymerization reaction of a prepolymer and a curing agent and cured in a time shorter than a time required for internal heat storage by the polymerization reaction to reach a maximum temperature. A polishing pad sheet comprising:
The polishing pad sheet, wherein the polymer is a polymer cured in a time shorter than a time required to reach a softening temperature of the thermoplastic resin contained in the outer shell of the hollow sphere .
熱可塑性樹脂からなる外殻を有する中空球体を含有するプレポリマーをミキシングロータへ供給し、
前記プレポリマーと重合反応してポリマーを生成するための硬化剤をミキシングロータへ供給し、
前記ポリマーの内部蓄熱が最高温度に達する時間よりも前記ポリマーの硬化時間が短く、前記ポリマーの硬化時間が前記中空球体の前記外殻に含まれる前記熱可塑性樹脂の軟化温度に達するまでの時間よりも短くなるように、前記ミキシングロータによって前記プレポリマーと前記硬化剤とを混合し、
前記プレポリマーと前記硬化剤との混合物を所定形状に注型する
研磨材料の製造方法。
Supplying a prepolymer containing a hollow sphere having an outer shell made of a thermoplastic resin to a mixing rotor;
A curing agent for producing a polymer by polymerization reaction with the prepolymer is supplied to the mixing rotor,
The curing time of the polymer is shorter than the time for the internal heat storage of the polymer to reach the maximum temperature, and the time for the curing time of the polymer to reach the softening temperature of the thermoplastic resin contained in the outer shell of the hollow sphere. The prepolymer and the curing agent are mixed by the mixing rotor,
A method for producing an abrasive material, wherein a mixture of the prepolymer and the curing agent is cast into a predetermined shape.
請求項5に記載の研磨材料の製造方法であって、
前記ミキシングロータは、前記ポリマーの硬化時間が、前記重合反応による内部蓄熱が最高温度に達するまでの時間よりも短くなる回転数に設定される
研磨材料の製造方法。
A method for producing an abrasive material according to claim 5,
In the mixing rotor, the curing time of the polymer is set to a rotational speed that is shorter than the time until the internal heat storage by the polymerization reaction reaches the maximum temperature.
請求項5または6に記載の研磨材料の製造方法であって、
前記中空球体の前記外殻は、塩化ビニリデン及びアクリロニトリルを含む熱可塑性樹脂からなり、前記ポリマーの硬化時間が130℃に達するでの時間よりも短くなるように、前記ミキシングロータによって前記プレポリマーと前記硬化剤とを混合する
研磨材料の製造方法。
A method for producing an abrasive material according to claim 5 or 6,
The outer shell of the hollow sphere is made of a thermoplastic resin containing a vinylidene chloride and acrylonitrile, as the curing time of the polymer becomes shorter than the time until reaching 130 ° C., and the prepolymer by the mixing rotor A method for producing an abrasive material comprising mixing the curing agent.
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