JP2003012918A - 研磨布用ポリウレタン組成物および研磨布 - Google Patents
研磨布用ポリウレタン組成物および研磨布Info
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Abstract
する研磨布用ポリウレタン発泡体を製造する。 【解決手段】 研磨布用ポリウレタン組成物は、1)ウ
レタンプレポリマー、硬化剤および比表面積が1〜40
m2/gである充填剤、または2)ポリオールまたはポ
リアミン、ジイソシアネート化合物、および比表面積が
1〜40m2/gである充填剤を含有する。必要に応じ
て、本発明の組成物はシリコーン整泡剤および水または
有機発泡剤および触媒を含む。本発明のポリウレタン組
成物の製造方法は、上記各々の組成物を発泡硬化させて
得られる。
Description
タン組成物およびそのポリウレタン組成物を発泡硬化さ
せて得られる研磨布に関し、さらに詳細にはレンズ、眼
鏡、プリズムなどのガラス製品、あるいはシリコンウェ
ハなどを研磨するときに使用する研磨布を形成するポリ
ウレタン組成物およびその組成物からなる研磨布に関す
る。
られる研磨布は、該研磨布に形成される無数の孔に微細
な研磨材を担持させ、この担持された研磨材によってガ
ラス製品あるいはシリコンウェハなどの被研磨物表面を
研磨するシート状の発泡体である。このような研磨布
は、研磨材を担持するための孔と、研磨で生じた研磨屑
を捕捉し排出するための孔が必要である。ここで、研磨
材を固定するためには、比較的小径寸法の孔が適し、一
方研磨屑の捕捉排出のためには、比較的大径寸法の孔が
適している。このため、比較的小径寸法の孔から比較的
大径寸法の孔まで、前記発泡体の孔は分布していること
が望ましい。
本的にイソシアネート成分と、鎖延長剤としてポリオー
ルないしポリアミン、さらには架橋剤、発泡剤、触媒な
どを一様に撹拌混合し、重合反応させるものである。
ば、発泡体の内部ないし表層に形成される孔の寸法が分
散しており、上記のような研磨布用ポリウレタン発泡体
として適しているように見えるが、孔径の寸法の分布が
非常に広く、また平均の孔径寸法も比較的大きすぎて、
上記のような研磨布用ポリウレタン発泡体として適当で
はなかった。
ーン系などの整泡剤を添加してポリウレタン発泡体を製
造する方法が提案されている。このようなシリコーン系
整泡剤を添加した場合においては、研磨の使用目的に適
した孔径寸法のポリウレタン発泡体を得ることが可能で
ある。しかしながら、このようなシリコーン系整泡剤を
使用した場合、反対に孔径寸法が分散せず、つまり、ほ
ぼ一様な大きさの孔が形成されるために、逆に研磨効率
が悪くなるという欠点があった。
ム、酸化ジルコニウム、酸化第二鉄、酸化クロムなどを
添加し、これらの物質に発泡剤を兼ねさせ、適当なばら
つきがあり、かつ所定の孔径を有する発泡体を得る方法
が知られている(特公昭52−22689号公報)。し
かしながら、この方法によれば、多量の上記研磨材を添
加することは発泡体の特性を損なうなどの欠点があり、
用途が限定されてくるという欠点があった。
消するためになされたものであって、その目的とすると
ころは、孔径寸法が適当に分布し、かつ適当な平均孔径
寸法を有する研磨布用ポリウレタン発泡体を製造するた
めの組成物および研磨布を提供することにある。
レタン組成物は、ウレタンプレポリマー、硬化剤の他
に、比表面積が1〜40m2/gである充填剤を含有
し、そのことにより上記目的が達成される。
リマーとして、構成成分であるポリブチレンアジペート
またはポリエチレンアジペートを用いて得られるポリエ
ステル系ポリウレタンプレポリマー、構成成分であるポ
リテトラメチレンエーテルまたはポリプロピレンエーテ
ルを用いて得られるポリエーテル系ポリウレタンプレポ
リマー、ポリカーボネート系ポリウレタンプレポリマ
ー、およびポリカプロラクトン系ポリウレタンプレポリ
マーのいずれも使用することができる。前記硬化剤とし
て、4,4’−メチレン−ビス(2−クロロアニリ
ン)、または1,4−ブタンジオールが挙げられる。
として、ポリエステル系ポリオール、ポリエーテル系ポ
リオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリカプロ
ラクトン系ポリオールのいずれも使用され得、前記ジイ
ソシアネート化合物として、2,4−トリレンジイソシ
アネート、2,6−トリレンジイソシアネートおよびメ
チレンジフェニルジイソシアネートからなる群から選択
される少なくとも1種を含有し得る。
じて、シリコーン整泡剤および水または有機発泡剤およ
び触媒を含む。
組成物の製造方法は、上記各々の組成物を発泡硬化させ
て得ることを特徴としている。
製造され、いわゆるプレポリマー法やワンショット法で
製造することができる。
ソシアネート成分との反応物であるウレタンプレポリマ
ーを用い、ジアミン類またはジオール類、発泡剤、触媒
を添加混合して得られるウレタン組成物を硬化させる方
法である。本発明のウレタンプレポリマーとして、ポリ
エステル系ポリウレタンプレポリマー、ポリエーテル系
ポリウレタンプレポリマー、ポリカーボネート系ポリウ
レタンプレポリマー、およびポリカプロラクトン系ポリ
ウレタンプレポリマーのいずれも使用することができ
る。このプレポリマー法を用いることにより、毒性を少
なくすることができ、発泡を容易にかつ安定して実施で
きるので、フォーム製造の際、不良品の発生を少なくす
るための方法として、特にモールド製品、硬質フォーム
の現場発泡などでは有効な方法である。
シアネート類、ジアミン類またはジオール類、そして発
泡剤、触媒等を混合して得られるウレタン組成物を硬化
させる方法である。ワンショット法で製造される研磨布
のためのポリウレタン組成物は、イソシアネート化合物
として、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−
トリレンジイソシアネートおよびジフェニルメタンジイ
ソシアネートより選択された一種以上を使用し得る。
るのは、耐摩耗性に優れ、かつ引き裂き強度も良好で、
研磨布用ポリウレタン発泡体として長年使用できる利点
があるからである。
わされる重合剤(鎖延長剤)としては、本発明において
ポリオール系、ポリエステル系、ポリアミン系のいずれ
もが使用可能であり、基本的に限定されるものではな
い。このようなポリウレタン組成物に添加されるシリコ
ーン系整泡剤は、前記ポリウレタン発泡体の孔寸法を制
御するために添加される。このようなシリコーン系整泡
剤は、本発明において基本的に限定されるものではな
く、従来この種の発泡体を製造する時に使用するシリコ
ーン系整泡剤を使用することができる。たとえば、軟質
ウレタンフォーム用、半硬質ウレタンフォーム用、硬質
ウレタンフォーム用、ポリエステルウレタンフォーム用
などの一種以上であることができる。
ポリウレタン組成物100重量部に対し、好ましくは
0.05〜10重量部添加する。0.05重量部未満で
あると、整泡作用が充分でなく、所望の孔寸法の発泡体
が得られない恐れがあり、一方10重量部を越えると、
整泡効果に差が見られないばかりか、ブリードし接着不
良を起こすという欠点を生じる恐れがある。
リコンウエハなどの研磨速度向上のために、添加され
る。充填剤の比表面積は、1〜40m2/gである。1
m2/g未満であると、研磨性能が出ないという欠点が
あり、比表面積が40m2/gを越えると、被研磨物表
面に傷がつくという欠点がある。充填剤の好ましい比表
面積は、5〜15m2/gである。
mであるのがよい。1000nm未満であると、研磨性
能が出にくく、3000nmを越えると、被研磨物表面
に傷がつくという欠点を生じる。
えば酸化セリウム、酸化ジルコニウムなどの一種以上を
挙げることができる。
100重量部に対し、0.01〜30重量部添加する。
添加量が0.01重量部未満であると、孔寸法に充分な
ばらつきが形成しない恐れがあり、30重量部を越える
と、大寸法の孔が多くなり過ぎ、研磨材を充分に保持で
きない恐れを生じる。
の種の組成物に添加される架橋剤、発泡剤、触媒などを
添加することができる。
酸化ジルコニウム、酸化第二鉄、酸化クロム、水などの
一種以上を使用することができる。すなわち、本発明に
おいて使用される発泡剤は基本的に限定されるものでは
ない。また、架橋剤および触媒も、本発明において限定
されるものではなく、上記重合剤(鎖延長剤)などの種
類を勘案し機能的に選択することができる。
て、次のようにして研磨布用ポリウレタン発泡体を製造
することができる。
撹拌し均一にしてから、モールド中に設置し、重合硬化
させてポリウレタン発泡体を製造する。この際、重合硬
化温度は10〜60℃であるのが好ましい。10℃未満
であると、充分に発泡重合硬化しない恐れがあり、一方
60℃を越えると、反応が早すぎて亀裂を生じる欠点を
生じる恐れがある。また、上記重合時間は1〜60分で
あるのがよい。1分未満であると、充分に重合架橋しな
い恐れがあり、一方60分を越えると、不均一な組成と
なる可能性がある。
に説明する。 (実施例1) ポリエステル系ウレタンプレポリマー 200重量部 4,4’−メチレン−ビス(2−クロロアニリン) 5重量部 トリメチレンジアミン(触媒) 1重量部 水(発泡剤) 3重量部 シリコーン整泡剤(硬質ウレタンフォーム用) 1重量部 充填剤(酸化セリウム、比表面積7m2/g) 5重量部 上記粘調性のウレタン組成物を容器にとり、高速撹拌機
で良く混合し、その均質混合液をモールド中に注ぎ、重
合反応を行わせ、硬化したものをモールドより取り出
し、次いで、0.5〜8mm厚のシートにスライスし穴
径を測定した。この結果前記穴径は0.1〜3mm直径
に分散しており、良好な研磨材粉末の保持と研磨屑の排
出効果があることがわかった。 (実施例2) 2,4−トリレンジイソシアネート 50重量部 ポリエステルポリオール(分子量1000) 100重量部 1,4ブタジエンオール(架橋剤) 10重量部 ジメチルエタノールアミン(触媒) 0.7重量部 水(発泡剤) 3重量部 トリメチレンジアミン(触媒) 0.3重量部 シリコーン整泡剤(硬質ウレタンフォーム用) 1重量部 充填剤(酸化ジルコニウム、比表面積5m2/g) 0.3重量部 (比較例1) ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート 111重量部 ポリエステルポリオール(分子量1000) 100重量部 エチレングリコール(架橋剤) 10重量部 トリエチレンジアミン(触媒) 1重量部 水(発泡剤) 3重量部 シリコーン整泡剤(硬質ウレタンフォーム用) 1重量部 シリカA(比表面積100m2/g) 5重量部 (比較例2) ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート 98重量部 ポリエステルポリオール(分子量1000) 100重量部 1,4ブタジエンオール(架橋剤) 10重量部 ジメチルエタノールアミン(触媒) 0.7重量部 水(発泡剤) 3重量部 トリエチレンジアミン 0.3重量部 シリコーン整泡剤(硬質ウレタンフォーム用) 1重量部 シリカB(比表面積180m2/g) 0.5重量部
い充填剤を添加したため、所定の寸法範囲に大きな孔お
よび小さな孔が分布した発泡体からなる研磨布を製造す
ることができるという利点がある。
Claims (8)
- 【請求項1】 ウレタンプレポリマー、硬化剤および比
表面積が1〜40m 2/gである充填剤を含有する研磨
布用ポリウレタン組成物。 - 【請求項2】 前記ウレタンプレポリマーが、構成成分
としてポリブチレンアジペートまたはポリエチレンアジ
ペートを用いて得られるポリエステル系ポリウレタンプ
レポリマー、構成成分としてポリテトラメチレンエーテ
ルまたはポリプロピレンエーテルを用いて得られるポリ
エーテル系ポリウレタンプレポリマー、ポリカーボネー
ト系ポリウレタンプレポリマー、およびポリカプロラク
トン系ポリウレタンプレポリマーからなる群から選択さ
れる少なくとも一種である請求項1に記載のポリウレタ
ン組成物。 - 【請求項3】 前記硬化剤が、4,4’−メチレン−ビ
ス(2−クロロアニリン)を含むアミン系化合物または
1,4−ブタンジオールを含むジオール類、トリメチロ
ールプロパンを含むトリオール類、又はこれらの2種以
上の混合物である請求項1又は2に記載のポリウレタン
組成物。 - 【請求項4】 ポリオールまたはポリアミン、ジイソシ
アネート化合物、および比表面積が1〜40m2/gで
ある充填剤を含有する研磨布用ポリウレタン組成物。 - 【請求項5】 前記ポリオールが、ポリエステル系ポリ
オール、ポリエーテル系ポリオール、ポリカーボネート
系ポリオール、およびポリカプロラクトン系ポリオール
からなる群から選択される少なくとも一種である請求項
4に記載のポリウレタン組成物。 - 【請求項6】 前記ジイソシアネート化合物が、2,4
−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソ
シアネートおよびジフェニルメタンジイソシアネートか
らなる群から選択される少なくとも1つ以上である請求
項5に記載のポリウレタン組成物。 - 【請求項7】 さらに、シリコーン整泡剤および水また
は有機発泡剤および触媒を含む請求項1又は4に記載の
ポリウレタン組成物。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかの項に記載のポ
リウレタン組成物を、発泡硬化させて得られるポリウレ
タン発泡体研磨布。
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