JP5453710B2 - シート状物 - Google Patents

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本発明は磁気記録ディスクなどに用いるアルミニウム合金基板やガラス基板を超高精度の仕上げ加工を施すのに好適に用いられるシート状物に関するものである。
長手記録媒体の磁気ディスクにおいては磁気ヘッドと磁気ディスク基板上の磁性体を円周方向に揃えるために記録ディスクの基板表面に円状の微細な条痕を形成するテクスチャー加工という表面処理が行われており、高容量化、高記録密度化が著しいハードディスク開発において、キーポイントとなる技術である。
テクスチャー加工の方法としては、レーザーゾーンテクスチャリングやフォトリソグラフィを用いたものがあり、比較的量産に向く方法としてテープテクスチャリングが一般に用いられる。
近年の磁気ディスク等の磁気記録媒体の開発は、高容量化、高記録密度化の開発が著しく、テープテクスチャリングにおいても、微細な条痕を施す加工に加え、テクスチャリング加工面の表面粗さ(Ra)を細かくするというような研磨特性の向上が求められる。Raを細かくすると、磁気ヘッドの浮上高さが著しく小さくなり、空気層流が薄くなため、磁気ヘッドが接近して記録密度を向上させることが可能になるためである。この研磨特性向上のためにシート状物表面に立毛する繊維径を極小化することが要求されており、合成繊維からなる不織布を利用した磁気ハードディスク研磨加工用シート状物において、種々の提案が行われている。
例えば0.03dtex以下の極細繊維絡合不織布に高分子弾性体を含浸させた研磨布が提案されており、Raが1.0nm以下を達成している(特許文献1)。また、平均直径0.05〜2μm極細繊維が20本以上収束した極細繊維束からなり、かつ該立毛が50〜1000μmである研磨基布によりRaが3.2オングストローム(0.32nm)を達成している(特許文献2)。
いずれの技術も極細繊維の製造方法が2種類の溶解性が異なるポリマーによるドライブレンドによる紡糸により得られたものであり、極細繊維(島成分)の繊維径バラツキは非常に大きくなることに加え、繊維長が短くなるという問題がある。すなわち、研磨加工に用いられる砥粒は極細繊維に付着することで坦持されているが、繊維径バラツキが大きいとシート状物表面でその坦持状態が不均一になり、部分的に研磨加工性が変化するため、研磨特性の向上には限界がある。また、極細繊維の繊維長が短い場合には、研磨加工時の摩擦力により極細繊維が脱落し、そこに研磨クズや砥粒が堆積することにより、テンションの局所的な集中を起こし、スクラッチ(大きな溝)を多発させることになる。
近年更なる高記録密度化に伴い、磁性体がディスク表面に垂直方向に配列された垂直記録媒体の開発が進められており、これに対応するためには基板の平均表面粗さRaを極小化し、かつスクラッチ欠点と呼ばれる基板表面の傷を極小化するというような優れた研磨特性が必要となる。前述したいずれの技術においても比較的優れたRaを達成する技術であるものの、スクラッチが比較的問題とならない長手記録媒体のテクスチャー加工用研磨布を目的としたものであり、近年開発が著しい磁性体がディスク表面に垂直方向に配列された垂直記録媒体には対応できないものである。
特開2002−79472号公報 (特許請求の範囲) 特開2003−170348号公報 (特許請求の範囲)
本発明の目的は従来の極細繊維によるシート状物では達成し得なかった優れた研磨特性を有するシート状物を提供しようとするものである。
本発明のかかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、
(1)島数300本/ホール以上の口金を用いた海島複合紡糸により得られた極細繊維を少なくとも表面の一部に立毛するシート状物であって、極細繊維の繊維径が400〜1000nm、繊維径CV%が10〜30%であり、極細繊維の交差点が面積0.01mm の範囲の50ヶ所において、平均500個以上存在することを特徴とするシート状物
ある。
本発明によれば海島複合紡糸により得られた極細で、かつ均一性に優れた極細繊維を有することにより、従来では成し得なかった優れた研磨特性を有したシート状物を提供するものである。
以下、本発明について、望ましい実施形態とともに詳細に説明する。
本発明のシート状物とは海島複合紡糸により得られた極細繊維を少なくとも1部分に有し、その極細繊維間に高分子弾性体が配置されているものであり、表面に極細繊維の立毛を有するものである。
本発明の海島複合紡糸とは、島成分および海成分のポリマーを紡糸口金中で海島構造の複合流とするような海島複合口金を用いた溶融紡糸方法を意味する。海島複合紡糸により得られた繊維、すなわち海島複合繊維の断面は易溶解性ポリマーが海、難溶解性ポリマーが島をなしているものであり、島成分は海成分により複数に区別されており、その状態または島成分の断面形状は制約されることはない。
本発明の極細繊維は、前述した海島複合繊維の海成分を溶剤により溶解除去することにより、発生させることができる。該極細繊維は、形態的にはその単繊維がバラバラに分散したもの、単繊維が部分的に結合しているもの、あるいは複数の単繊維が凝集した集合体などの全ての総称であって、その断面形態などには限定がないものであるが、本発明においてはその繊維径および繊維径CV%が重要である。
まず、第1の要件として、極細繊維の平均径が400〜1000nmである。一般にハードディスク研磨等の微細研磨に用いられる砥粒の粒子は数百nm程度であり、均一坦持のためには砥粒と同スケール以下の繊維径であることが重要であり、優れた研磨特性を有するためには繊維径を前述した範囲とする必要がある。研磨特性向上のためにはシート状物の極細繊維の繊維径を極小化することが要求されるものであるが、一般に研磨量はそれに従い低下する。従って、研磨量を稼ぐために、研磨加工時にシート状物に与えるテンション等を高く設定し、被研磨物へのシート状物の当たりを強くする方法が一般に行われている。しかし、テンション等を高く設定すると、加工時の安定性が低下したり、シート状物自体の伸びが問題となり、これによって研磨面にスクラッチ欠点が発生するような問題が発生する。従って、本発明のシート状物においては研磨特性と加工安定性等のバランスがとれる範囲として、平均径は400〜1000nmとする必要があり、研磨特性を向上させるという観点から400〜700nmとすることが好ましいことである。
第2の要件として、繊維径バラツキ、すなわち、繊維径CV%が10〜30%である。本発明においては、前述したように研磨特性と加工安定性等を考慮し、極細繊維の繊維径を400〜1000nmに制御するものであるが、その繊維径CV%が30%超えの場合には、研磨特性の向上には限界がある。これは、極細繊維の繊維径CV%が大きな場合には極細繊維毎の砥粒坦持状態が異なることに加え、研磨加工時にテンションを付与した場合には繊維径が大きい極細繊維に(局所的に)テンションが集中することになるため、研磨面にスクラッチやうねりを発生させるという問題があるためである。従って、繊維径CV%は可能な限り低下させた方が良く、本発明のシート状物では、繊維径CV%は10〜30%である。
本発明のシート状物では少なくとも前述した2つの要件を満たすことが必要であり、表面に立毛を有するシート状物に加工した際には極細で、かつ均一性に優れた立毛を発生させることが可能となる。該極細繊維は砥粒サイズ(数百nm)に合致したものであり、遊離砥粒を用いたスラリーを滴下した際には砥粒を凝集させることなく均一に担持することとなることに加え、研磨加工時には繊維径バラツキが小さいため、テンションが均一になることになる。更に本発明における海島複合紡糸により得られた繊維はその繊維長が長くなるため、ブレンド紡糸などにより得られた極細繊維とは異なり、極細繊維の脱落等によるスクラッチ発生を抑制することができる。以上のように極細繊維を研磨特性と加工性のバランスがとれた繊維径とし、その繊維径CV%を低く制御することにより従来にはない優れた研磨特性を有したシート状物を提供できるものである。
本発明における極細繊維の平均径および繊維径CV%は以下のように求める。すなわち、シート状物の横断面を透過型電子顕微鏡(TEM)あるいは走査型電子顕微鏡(SEM)で150本以上の極細繊維が観察できる倍率として撮影する。この際、必要に応じて金属染色を施し、繊維のコントラストをはっきりさせることができる。該画像から同一画像内で無作為に抽出した150本の極細繊維を測定する。この際、2次元的に撮影された繊維の繊維軸に対して垂直方向の幅(距離)をそれぞれの繊維の径とするものであり、同一画像内で繊維の幅が20%以上変動する場合には、同一の繊維に対し、無作為に3ヶ所の幅を測定し、それらの平均値を径とする。また、これらの値に関しては、nm単位で小数点1桁目まで測定し、小数点以下を四捨五入するものである。本発明の極細繊維の平均径とはそれぞれの繊維径を測定し、その単純な数平均値を求めるものであり、繊維径CV%とは極細繊維径の測定結果を基に繊維径CV%=(σALL/RALL)×100 (%)(σALL:繊維径の標準偏差 RALL:繊維の平均径))として算出される値であり、小数点以下は四捨五入するものである。
本発明のシート状物は、均一性に優れた極細繊維を有しており、垂直記録媒体の研磨加工にも適応可能な優れた研磨特性を有するものであるが、シート状物表面に立毛する極細繊維の分散性を良好とし、表面繊維密度の粗密ムラを小さくすることにより、効果的にすることができる。本発明における立毛の分散性は、極細繊維間の交差点により評価することができ、本発明のシート状物では表面に立毛した極細繊維間の交差点が、面積0.01mmの範囲50ヶ所において、平均500個以上存在している好ましくは700個以上である。
本発明における極細繊維間の交差点を評価する具体的な方法としては、極細繊維を有するシート状物の表面をSEMあるいはTEMで撮影し、無作為に面積0.01mmの範囲を抽出し、シート状物表面に露出した極細繊維同士の交差点をカウントするものである。合計50枚以上の表面写真を測定し、各写真についてカウントを行い、50ヶ所の平均を求め小数点第一位で四捨五入するものである。このとき、表面にポリウレタンなどの高分子弾性体が露出し、極細繊維が存在しない部分や、ニードルパンチ等により大きな穴を形成している部分は避け、判定に用いないものとする。ここでいう極細繊維間の交差点とは、片端がシート状物に入り込んでおらず分散して立毛した極細繊維1本1本間の交差点であり、交差角の鋭角が20°以上である交差点である。繊維が部分的に合流している箇所や、交差せずに並行している部分、フィブリル化した部分は除くものとする。また、極細繊維が2本以上凝集して形成される束同士の交差点、あるいは束状部分と極細繊維1本の間の交差点もカウントしない。なお、極細繊維が数百本単位で凝集した束の表面で、部分的に分散した極細繊維間の交差点についてはカウントするものとする。なお、該立毛の交差点の上限は実現可能な5000個である。
以下に本発明のシート状物の製造方法の一例を以下に具体的に示す。
本発明のシート状物に用いられる極細繊維は海島複合紡糸により得ることできる。この海島複合紡糸とは、溶剤に対して溶解性の異なる2種類以上のポリマーを紡糸口金中で海島構造の複合流とするような海島複合口金を用いた溶融紡糸方法を意味する。
本発明の島成分ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートあるいはその共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリ乳酸などの溶融成形可能なポリマーが挙げられる。特にポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは融点が高く、より好ましい。ポリマーの融点は165℃以上であると極細繊維の耐熱性が良好であり好ましい。また、酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機質、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、難燃剤、蛍光増白剤、酸化防止剤、あるいは紫外線吸収剤などの各種添加剤をポリマー中に含んでいてもよい。
また、海成分ポリマーとしては、例えば、共重合ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ポリビニールアルコール、ポリ乳酸などの溶融成形可能で、紡糸後、溶解除去もしくは分割可能なポリマーが挙げられる。
これらのポリマーを用いた海島複合紡糸の方法としては、まず易溶解性であるポリマーと難溶解性であるポリマーとを、前者が海成分、後者が島成分となるように溶融紡糸する。ここで、海島複合流を形成させる方法としては、中空ピン群および微細孔群を用いる方法などがある。吐出された海島複合流(繊維)は冷却風によって固化され、海島複合繊維となる。紡糸口金としては、中空ピンおよび微細孔より押し出された島成分とその間を埋める形で流路を設計されている海成分流を合流し、圧縮することにより海島断面形状がなされているいかなる紡糸口金でもよい。
本発明において、島成分と海成分の重量比および島数数については、本発明のシート状物が安定して得られるように適宜調整すればよいが、例えば、海島複合重量比(島:海)は、10:90〜70:30の範囲が好ましく、特に20:80〜50:50の範囲が好ましい。かかる範囲であれば島成分間の厚みが適度となるため、海成分の溶解除去が容易となる。
次に、島数は多いほど海成分を溶解除去して極細繊維を発生させる場合の生産性が高くなり、しかも極細繊維の細さも顕著になるため、島本数300本/ホール以上である口金を用いることが好まし。かかる範囲内であれば紡糸性に関しても比較的安定であるため、本発明のシート状物を容易に得ることができる。なお、島数があまり多くなりすぎると、紡糸口金のコストが増大するだけでなく、その加工精度自体も低下することとなるため、島数の実施可能な上限としては、500本/ホールである。
本発明のシート状物は繊維層からなる不織布から構成され、例えば、短繊維をカード、クロスラッパーを用いて幅方向に配列させた積層ウェブを形成させた後にニードルパンチを施して得られる短繊維不織布や、スパンボンドあるいはメルトブロー法などから得られる長繊維不織布、抄紙法で得られる不織布および、支持体上にナノファイバーを噴霧、浸漬、あるいはコーティングして付着させたもの、織編物が好適に用いられる。中でも、砥粒を均一に坦持するために、極細繊維同士の絡み合いおよび立毛繊維の緻密性が高く、かつ、シート状物表面状態の均一性から短繊維ウェブをニードルパンチ処理した不織布等の高密度織物が好適である。
短繊維ウェブをニードルパンチ処理するパンチング本数としては、繊維の高絡合化による高密度化(緻密な立毛)の観点から1000〜3500本/cmであることが好ましい。1000本/cm以上とすることによりシート状物表面の緻密性が優れ、3500本/cm以下とすることにより、加工性が安定し、繊維損傷も抑制される。ニードルパンチ後の海島複合繊維不織布の繊維密度は、表面繊維本数の緻密化の観点から、0.20g/cm以上であることが好ましい。
このようにして得られた海島複合繊維不織布は、緻密化の観点から、乾熱あるいは湿熱、あるいはその両者によって収縮させ、さらに高密度化することが好ましい。
本発明のシート状物の製造方法においては、海島複合繊維不織布を極細繊維化処理する前に、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付着させることが好ましい。高分子弾性体のバインダー効果により、極細繊維がシート状物から抜け落ちるのを防止し、表面に露出したときに均一に分散することが可能となるためである。
なお、繊維と高分子弾性体との接着を緩和する目的で、高分子弾性体を付与する前にポリビニルアルコールを付与し、繊維を保護してもよい。
本発明に用いる高分子弾性体は、例えばポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタン・ポリウレアエラストマー、ポリアクリル酸樹脂、アクロニトリル・ブタジエンエラストマー、スチレン・ブタジエンエラストマーなどを用いることができるが、中でもポリウレタン、ポリウレタン・ポリウレアエラストマーなどのポリウレタン系エラストマーが好ましい。
ポリウレタンは、ポリオール成分にポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系のジオール、もしくはこれらの共重合物を用いることができる。また、ジイソシアネート成分としては、芳香族ジイソシアネート、脂環式イソシアネート、脂肪族イソシアネートなどを使用することができる。
ポリウレタンの重量平均分子量は100,000〜300,000が好ましく、より好ましくは150,000〜250,000である。重量平均分子量100,000以上にすることにより得られるシート状物の強度を保持し、また極細繊維の脱落を防ぐことができる。また、300,000以下とすることにより、ポリウレタン溶液の粘度の増大を抑制し不織布への含浸を行いやすくすることができる。
また、高分子弾性体は、主成分としてポリウレタンを用いることが好ましいが、バインダーとして性能や立毛繊維の均一分散を損なわない範囲で、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系などのエラストマー樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などが含まれていても良く、必要に応じて着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、分散剤、柔軟剤、凝固調整剤、難燃剤、抗菌剤、防臭剤などの添加剤が配合されていてもよい。
本発明において、高分子弾性体の含有率は、不織布の繊維の総重量に対し、10重量%以上60重量%以上であることが好ましい。含有量によってシート状物の表面状態、クッション性、硬度、強度などを適宜調整することができる。
使用する高分子弾性体については前述の通りであるが、高分子弾性体を付与させる際に用いる溶媒としてはN,N’−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等を好ましく用いることができる。また、水中にエマルジョンとして分散させた水系ポリウレタンを用いてもよい。溶媒に溶解した高分子弾性体溶液に不織布を浸漬する等して高分子弾性体を不織布に付与し、その後、乾燥することによって高分子弾性体を実質的に凝固し固化させる。乾燥にあたっては不織布および高分子弾性体の性能が損なわない程度の温度で加熱してもよい。
本発明のシート状物の製造方法においてシート状物の表面に存在する立毛は、例えばバッフィング処理により得られる。ここでいうバッフィング処理とは、サンドペーパーやロールサンダーなどを用いて表面を研削する方法などにより施すのが一般的である。特に、表面をサンドペーパーにより、起毛処理することにで均一かつ緻密な立毛を形成することができる。さらに、シート状物の表面に均一な立毛を形成させるためには、研削負荷を小さくすることが好ましい。研削負荷を小さくするためには、バフ段数、サンドペーパー番手などを適宜調整することが好ましい。中でも、バフ段数は3段以上の多段バッフィングとし、各段に使用するサンドペーパーの番手をJIS規定の150番〜600番の範囲とすることがより好ましい。
次に立毛させた海島複合繊維から極細繊維を発現せしめる方法、すなわち、極細繊維発生加工は、除去する成分(易溶解性ポリマーからなる海成分)の種類によって異なるが、海成分がポリエチレンやポリスチレン等のポリオレフィンであれば、トルエンやトリクロロエチレン等の有機溶媒、ポリ乳酸やポリエステルの共重合体であれば、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液で浸漬・窄液を行う方法を好ましく用いることができる。
また、極細繊維発生加工の際に極細繊維をシート状物表面に分散させ、本発明のシート状物表面の緻密化、平滑化を達成するためには、極細繊維発生加工中、もしくは発生加工後、液中にて物理的刺激を加えることが好ましい。物理的刺激としては、ウオータージェットパンチング処理などの高速流体流処理や、液流染色機、ウィンス染色機、ジッガー染色機、タンブラー、リラクサー等を用いた揉み処理、超音波処理等を適宜組み合わせて実施しても良い。
更に、研磨加工時のテープ伸びによる加工ムラ、スクラッチ欠点の発生を抑える点から、シート状物の極細繊維を有する面の裏面に補強層を接着する方法を用いてもよい。
本発明のシート状物に補強層を接着する方法としては、熱圧着法、フレームラミ法、補強層とシート状物との間に接着層を設けるいずれの方法を採用してもよく、接着層としては、ポリウレタン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルブタジエン(NBR)、ポリアミノ酸およびアクリル系接着剤などゴム弾性を有するものが使用可能である。補強層としては、織編物や熱接着繊維を用いた不織布、フィルム状物を用いることが好ましい。中でも、高精度の研磨加工を行うには、厚みや物理特性において均一なフィルム状物を使用することがより好ましい。
本発明のシート状物をテープ状として、研磨加工を施す際に、寸法変化が生じると、基板表面を均一に研磨することができないため、シート状物の形態安定性の点から、本発明に用いられるシート状物の目付は100〜600g/mであることが好ましく、150〜300g/mであることがより好ましい。また、同様の観点から本発明のシート状物は厚みが0.1〜10mmの範囲が好ましく、0.3〜5mmの範囲がより好ましい。なお、本発明のシート状物の密度については特に限定されるものではないが、均一な加工性を得るためには0.1〜1.0g/cmの範囲が好適である。
本発明のシート状物を用いて、ハードディスク研磨加工を行う方法としては、かかるシート状物を加工効率と安定性の観点から、30〜50mm幅のテープ状にカットして、研磨加工用テープとして用いることができる。
該研磨テープと遊離砥粒を含むスラリーとを用いて、アルミニウム合金磁気記録ディスクの研磨加工を行う方法が好適な方法である。研磨条件として、スラリーは、ダイヤモンド微粒子などの高硬度砥粒を水系分散媒に分散したものが好ましく用いられる。
砥粒の保持性と分散性の観点から、本発明のシート状物を構成する極細繊維に適合した砥粒径としては1000nm以下が好ましいものである。
また、本発明のシート状物は記録媒体用磁気ディスクの研磨加工に用いる研磨布の他にクリーニング布として用いても効果的である。
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。また実施例で用いた評価法とその測定条件について以下に説明する。
(1)シート状物評価
シート状物をエポキシ樹脂で包埋し、Reichert社製FC・4E型クライオセクショニングシステムで凍結し、ダイヤモンドナイフを具備したReichert−Nissei ultracut N(ウルトラミクロトーム)でシート状物表面から1μm程度を切削した後、その切削面を(株)キーエンス製 VE−7800型走査型電子顕微鏡(SEM)にて倍率5000倍で撮影した。また、必要に応じて金属染色を施した。得られた写真から無作為に面積100μmの範囲を10ヶ所抽出し、各場所の写真を画像処理ソフト(WINROOF)を用いて全ての単繊維直径を測定し、平均径、最小繊維径、最大繊維径および繊維径標準偏差を求めた。これらの結果から下記式を基づき繊維径CV%を算出した。以上の値は全て10ヶ所の各写真について測定を行い、10ヶ所の平均値とした。
繊維径CV%=(標準偏差/平均値)×100
(2)極細繊維の分散性(交差点数)
シート状物の表面を(株)キーエンス社製 VE−7800型SEMで倍率2000倍で撮影し、無作為に面積0.01mmの範囲を抽出し、シート状物表面に露出した極細繊維同士の交差点をカウントする。合計50枚以上の表面写真を測定し、各写真についてカウントを行い、50ヶ所の平均を求め小数点第一位で四捨五入するものである。このとき、表面にポリウレタンなどの高分子弾性体が露出し、極細繊維が存在しない部分や、ニードルパンチ等により大きな穴を形成している部分は避け、判定に用いないものとする。ここでいう極細繊維間の交差点とは、片端がシート状物に入り込んでいない極細繊維1本1本間の交差角の鋭角が20°以上である交差点である。繊維が部分的に合流している箇所や、交差せずに並行している部分、フィブリル化した部分は除くものとする。また、極細繊維が2本以上凝集して形成される束同士の交差点、あるいは束状部分と極細繊維1本の間の交差点もカウントしない。なお、極細繊維が数百本単位で凝集した束の表面で、部分的に分散した極細繊維間の交差点についてはカウントするものとする。シート状物の面積0.01mm中に平均500個以上存在した場合を、分散性良好とした。
(3)シート状物の研磨特性(基板表面粗さ)
JIS B0601(2001年度版)に準拠して、シュミットメジャーメントシステム社(Schmitt Measurement Systems,Inc)製TMS−2000表面粗さ測定器を用いて、研磨加工後のディスク基板サンプル表面の任意の10カ所について平均粗さを測定し、10カ所の測定値を平均することにより基板表面粗さを算出した。数値が低いほど研磨特性が高いことを示す。
(4)スクラッチ点数
研磨加工後の基板5枚の両面、すなわち計10表面の全領域を測定対象として、Candela5100光学表面分析計を用いて、深さ3nm以上の溝をスクラッチとし、スクラッチ点数を測定し、10表面の測定値の平均値で評価した。数値が低いほど高性能であることを示す。
実施例1
島成分としてナイロン6(N6)40重量%と海成分としてポリ乳酸(PLA)を60重量%を用いて、島数300本/ホールの海島複合口金を用いて、紡糸温度240℃、紡糸速度1350m/分として未延伸糸を得た。該未延伸糸を延伸倍率3.0倍で延伸し、捲縮を付与してカットし、単繊維繊度3.8dtex、繊維長51mmの海島複合繊維の原綿を形成する。
この原綿を用いて、カード、クロスラッパー工程を経て積層ウェブを形成し、ついでこの積層ウェブに100本/cmのニードルパンチを行った。得られた不織布ウェブの目付は700g/mで、密度は0.1g/cmであった。
次に、シートをロール間クリアランス2mmに設定した圧縮ロールで、密度0.35g/cmとなるまで圧縮し、この不織布ウェブの上下から針のバーブ方向をシート幅方向に対し、垂直にして1500本/cmの針本数でニードルパンチし、目付650g/m、密度0.23g/cmの不織布を作製した。
次いで、ポリウレタン(重量平均分子量200,000)を繊維重量に対し、30重量%含浸させ、水中でポリウレタンを凝固した後、このシート状物表面をJIS#180番のサンドペーパーにて研削し、海島複合繊維からなる立毛を形成させた。
最後に、80℃の4%水酸化ナトリウム水溶液にて30分処理し、乾燥させることで、海成分であるPLAを溶出させ、N6からなる極細繊維を発生させた。該溶出工程を液流染色機中にて揉み処理を行うことにより、シート状物に物理的刺激を付与し、シート状物表面に立毛を均一に分散させた。
該シート状物から面積100cmの試験片を切り出し、任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径463nm(最小径409nm、最大径516nm)であり、範囲全体の繊維径CV%は22%であった。極細繊維間の交差点を数えたところ、表面0.01mm中に平均1983個であり、分散性良好であった。
該シート状物を40mm幅のテープとし、以下の条件で研磨加工を行った。
アルミニウム基板にNi−Pメッキ処理した後、ポリッシング加工し平均表面粗さ0.2nmに制御したディスクを用い、シート状物表面に1次粒子径1〜10nmのダイヤモンド結晶からなる遊離砥粒スラリーを滴下し、テープ走行速度を5cm/分、荷重2.0kgfの条件で20秒間研磨を実施した。ディスクの研磨面は、表面粗さが0.19nm、スクラッチ点数は17であり、研磨特性が非常に優れたものであった。
参考例1
島数を130本/ホールとしたこと以外は全て実施例1に従って実施した。
シート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径995nm(最小径975nm、最大径1015nm)であり、範囲全体の繊維径CV%は29%であった。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均909個あった。
ディスクの研磨面は表面粗さが0.21nm、スクラッチ点数は12あった。
実施例3
島成分を20重量%とし、海成分を80重量%としたこと以外は全て実施例1に従って実施した。
シート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径414nm(最小径396nm、最大径431nm)であり、範囲全体の繊維径CV%は30%であった。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均1200個であり、分散性良好であった。
ディスクの研磨面は表面粗さが0.24nm、スクラッチ点数は19であり、研磨特性が非常に優れたものであった。
実施例4
島成分と海成分をそれぞれ50重量%としたこと以外は全て実施例1に従って実施した。
このシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径644nm(最小径420nm、最大径868nmであり、範囲全体の繊維径CV%は29%であった。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均1171個であり、分散性良好であった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.29nm、スクラッチ点数は49であり、研磨特性が非常に優れたものであった。
参考例2
島成分を70重量%とし、海成分を30重量%としたこと以外は全て実施例1に従い実施した。
このシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径734nm(最小径480nm、最大径988nm)であり、範囲全体の繊維径CV%は36%であった。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均916個あった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.31nm、スクラッチ点数は68あった。
実施例6
島成分としてイソフタル酸を10mol%共重合されたPBTポリマー(PBT−I)を30重量%と海成分としてポリ乳酸(PLA)を70重量%とし、紡糸温度を240℃としたこと以外は以外は全て実施例1に従って実施した。
得られたシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でPBT−Iの極細繊維の平均径413nm(最小径402nm、最大径423nm)であり、範囲全体の繊維径CV%は28%であった。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均1890個であり、分散性良好であった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.16nm、スクラッチ点数は13であり、研磨特性が非常に優れたものであった。
Figure 0005453710
比較例1
島数を50本/ホールとしたこと以外は全て実施例1に従い実施した。
得られたシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径2018nm(最小径1998nm、最大径2038nmであり、繊維径CV%は20%であり、繊維径CV%は低いものの、繊維径が大きいものであった。極細繊維間の交差点を数えたところ、表面0.01mm中に平均979個であり、分散性は良好であった。
研磨面には凝集砥粒に起因すると考えられるスクラッチが観察され、ディスクの表面粗さが1.01nm、スクラッチ点数は54であり、研磨特性が本発明のシート状物と比較して大きく低下する結果となった。
比較例2
島成分を80重量%とし、海成分を20重量%としたこと以外は全て実施例1に従い実施した。
このシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径856nm(最小径576nm、最大径1136nm)であり、範囲全体の繊維径CV%は44%であった。また、極細繊維同士が部分的に接合しているものが見られた。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均705個であり、分散性は良好であった。
研磨面には、接合部への応力集中に起因すると考えられる大きなスクラッチが観察され、ディスクの表面粗さが0.35nm、スクラッチ点数は76であり、研磨特性が低下する結果となった。
比較例3
ナイロン6(N6)40重量%とポリ乳酸(PLA)を60重量%を独立にフィードし、2軸押出混練機にて220℃にて混練して紡糸口金温度230℃で口金孔より紡出したこと以外は全て実施例1に従い実施した。
得られたシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径737nm(最小径110nm、最大径1364nmであり、繊維径CV%は50%であり、バラツキが非常に大きいものであった。極細繊維間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均890個であり、分散性は良好であった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.32nm、スクラッチ点数は105であり、研磨特性が本発明のシート状物と比較して低下する結果となった。また、研磨加工面全体を観察すると、表面のうねりが大きく、均一性に欠けるものであった。
比較例4
N6を50重量%、ポリエチレン(PE)を50重量%を混合し、2軸押出混練機にて260℃で混練して紡糸口金温度290℃で紡糸したこと以外は全て実施例1に従い不織布を作製した。
次いで、ポリウレタン(重量平均分子量200,000)を繊維重量に対し、30重量%含浸させ、水中でポリウレタンを凝固した後、最後に、85℃のトルエンにて1時間処理し、乾燥させることで、海成分であるPEを溶出させ、N6からなる極細繊維を発生させた。その後、表面を実施例1と同様にサンドペーパーにて研削し立毛を形成させた。
得られたシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径657(最小径115nm、最大径1198nm)であり、繊維径CV%は47%であった。極細繊維束間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均40個であり、分散性は不良であった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.41nm、スクラッチ点数は160であり、研磨特性が本発明のシート状物と比較して低下する結果となった。また、研磨加工面全体を観察すると、表面のうねりが大きく、均一性に欠けるものであった。
比較例5
N6を20重量%とポリエチレン(PE)を80重量%としたこと以外は全て比較例4に従い実施した。
得られたシート状物の任意の面積100μm範囲を10ヶ所観測したところ、10ヶ所の平均値でN6極細繊維の平均径548(最小径98nm、最大径998nm)であり、繊維径CV%は55%であった。極細繊維束間の交差点を数えたところ、面積0.01mm中に平均48個であり、分散性は不良であった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.45nm、スクラッチ点数は184であり、研磨特性が本発明のシート状物と比較して低下する結果となった。また、研磨加工面全体を観察すると、表面のうねりが大きく、均一性に欠けるものであった。
比較例6
N6からなる極細繊維を発生させる前に表面に立毛処理を施したこと以外は全て比較例4に従い実施した。
得られたシート状物の極細繊維の繊維径および繊維径CV%は比較例4と同様であったが、極細繊維間の交差点については、面積0.01mm中に平均532個であり、分散性は良好であった。
研磨特性については、ディスクの表面粗さが0.36nm、スクラッチ点数は101であり、比較例4と比較して研磨特性が向上するものの、本発明のシート状物と比較すると低下するものであった。
Figure 0005453710

Claims (3)

  1. 島数300本/ホール以上の口金を用いた海島複合紡糸により得られた極細繊維を少なくとも表面一部に立毛するシート状物であって、極細繊維の平均径が400〜1000nm、繊維径CV%が10〜30%であり、極細繊維の交差点が面積0.01mmの範囲の50ヶ所において、平均500個以上存在することを特徴とするシート状物。
  2. シート状物が研磨布であることを特徴とする請求項1載のシート状物。
  3. シート状物がクリーニング布であることを特徴とする請求項1載のシート状物。
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