JP6248606B2 - Urethane resin composition and perforated sheet using the same - Google Patents
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Description
本発明は、研磨パッド等の材料として用いることができ、研磨パッド等に好適な発泡状態が得られ、かつカーボンブラックの凝集を抑制した多孔シートが得られるウレタン樹脂組成物及びそれを用いた多孔シートに関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a material for a polishing pad and the like, a urethane resin composition capable of obtaining a foamed state suitable for a polishing pad and the like and a porous sheet in which carbon black aggregation is suppressed, and a porous body using the same Regarding the sheet.
ウレタン樹脂を主成分とし、溶剤としてN,N−ジメチルホルムアミド(以下、「DMF」と略記する。)を用いたウレタン樹脂組成物を湿式成膜して得られる多孔シートは、ハードディスク基板、シリコンウエハ、半導体デバイス等の製造工程で用いる研磨パッド、あるいは、液晶表示装置に用いるガラス基板、フォトマスク等の製造工程で用いる支持パッドとして利用されている。 A porous sheet obtained by wet-forming a urethane resin composition containing a urethane resin as a main component and using N, N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as “DMF”) as a solvent includes a hard disk substrate and a silicon wafer. It is used as a polishing pad used in a manufacturing process of a semiconductor device or the like, or a support pad used in a manufacturing process of a glass substrate, a photomask or the like used in a liquid crystal display device.
上記の研磨パッド等には、研磨液に対する耐薬品性、圧縮や摩擦に対する耐久性に加えて材質の均質性が要求されており、これを実現するために、ウレタン樹脂組成物にカーボンブラックを配合することが行われている(例えば、特許文献1参照。)。このカーボンブラックは、着色以外に強度の向上や粘弾性の調節を目的として用いられている。 In addition to chemical resistance to the polishing liquid, durability against compression and friction, the above polishing pads, etc. are required to have a homogeneous material. To achieve this, carbon black is blended into the urethane resin composition. (For example, refer to Patent Document 1). This carbon black is used for the purpose of improving strength and adjusting viscoelasticity in addition to coloring.
また、ウレタン樹脂組成物に各種界面活性剤を配合し、研磨パッドとしたときの発泡状態の調節、特に発泡による空隙をより大きくすることが試みられている(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, attempts have been made to adjust the foamed state of the urethane resin composition by blending various surfactants into a polishing pad, in particular, to enlarge the void due to foaming (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、研磨液に対する耐薬品性、圧縮や摩擦に対する耐久性等を保持しつつ、発泡状態の調節を行うため、ウレタン樹脂組成物にカーボンブラック及び界面活性剤を配合すると、ウレタン樹脂組成物中にカーボンブラックの凝集体が生成し、それが研磨パッドとした後も残留し、被研磨材の傷付きの原因となる問題があった。 However, in order to adjust the foaming state while maintaining chemical resistance to the polishing liquid, durability against compression and friction, etc., when carbon black and a surfactant are added to the urethane resin composition, Aggregates of carbon black are generated and remain after the polishing pad is formed, which causes a problem of scratching the material to be polished.
そこで、被研磨材の傷付きの原因となるカーボンブラックの凝集を抑制し、かつ研磨パッドに好適な発泡状態の研磨パッドが得られるウレタン樹脂組成物が求められていた。 Accordingly, there has been a demand for a urethane resin composition that suppresses agglomeration of carbon black that causes scratches on the material to be polished and that provides a foamed polishing pad suitable for the polishing pad.
本発明が解決しようとする課題は、研磨パッド等の材料として用いることができ、研磨パッド等に好適な発泡状態が得られ、かつカーボンブラックの凝集を抑制した多孔シートが得られるウレタン樹脂組成物及びそれを用いた多孔シートを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is a urethane resin composition that can be used as a material for a polishing pad or the like, can obtain a foamed state suitable for a polishing pad or the like, and can obtain a porous sheet with suppressed carbon black aggregation And a porous sheet using the same.
本発明者等は、上記の課題を解決するため鋭意研究した結果、ウレタン樹脂組成物に特定の範囲の酸解離定数を持つ酸基の中和塩を有するアニオン性界面活性剤を用いることで、多孔シートに好適な発泡状態が得られ、かつカーボンブラックの凝集を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of earnest research to solve the above problems, the present inventors have used an anionic surfactant having a neutralized salt of an acid group having an acid dissociation constant in a specific range in the urethane resin composition. The inventors have found that a foamed state suitable for a porous sheet can be obtained and that aggregation of carbon black can be suppressed, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、ウレタン樹脂(A)、カーボンブラック(B)、酸解離定数(pKa)が0〜6の範囲である酸基の中和塩を有するアニオン性界面活性剤(C)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(D)を含有することを特徴とするウレタン樹脂組成物及びそれを用いた多孔シートに関する。 That is, the present invention includes urethane resin (A), carbon black (B), anionic surfactant (C) having a neutralized salt of an acid group having an acid dissociation constant (pKa) in the range of 0 to 6, and The present invention relates to a urethane resin composition containing N, N-dimethylformamide (D) and a porous sheet using the same.
本発明のウレタン樹脂組成物は、研磨パッド等の多孔シートの材料として用いることができ、研磨パッド等に好適な発泡状態が得られ、かつカーボンブラックの凝集を抑制できる。したがって、本発明のウレタン樹脂組成物を用いて得られた多孔シートは、ハードディスク基板、シリコンウエハ、半導体デバイス、液晶表示装置に用いるガラス基板、フォトマスク等の表面研磨に用いる研磨パッド、あるいは、液晶表示装置に用いるガラス基板、フォトマスク等の研磨工程で用いる支持パッドとして好適に用いることができる。 The urethane resin composition of the present invention can be used as a material for a porous sheet such as a polishing pad, a foamed state suitable for a polishing pad or the like can be obtained, and aggregation of carbon black can be suppressed. Therefore, the porous sheet obtained by using the urethane resin composition of the present invention is a hard disk substrate, a silicon wafer, a semiconductor device, a glass substrate used for a liquid crystal display, a polishing pad used for surface polishing of a photomask, or a liquid crystal It can be suitably used as a support pad used in a polishing process of a glass substrate, a photomask or the like used in a display device.
本発明のウレタン樹脂組成物は、ウレタン樹脂(A)、カーボンブラック(B)、酸解離定数(pKa)が0〜6の範囲である酸基の中和塩を有するアニオン性界面活性剤(C)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(D)を含有するものである。 The urethane resin composition of the present invention comprises an anionic surfactant (C) having a urethane resin (A), carbon black (B), and an acid group neutralization salt having an acid dissociation constant (pKa) in the range of 0 to 6. ), And N, N-dimethylformamide (D).
前記ウレタン樹脂(A)としては、例えば、高分子量のポリオール(a1)、低分子量のポリオール(a2)、及びポリイソシアネート(a3)を反応させて得られるものが挙げられる。具体的には、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステルエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂等が挙げられる。これらのウレタン樹脂は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of the urethane resin (A) include those obtained by reacting a high molecular weight polyol (a1), a low molecular weight polyol (a2), and a polyisocyanate (a3). Specific examples include polyester urethane resins, polyether urethane resins, polyester ether urethane resins, and polycarbonate urethane resins. These urethane resins can be used alone or in combination of two or more.
前記高分子量のポリオール(a1)としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びこれらの混合物や共重合物が挙げられる。 Examples of the high molecular weight polyol (a1) include polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, and mixtures and copolymers thereof.
前記ポリエステルポリオールは、ポリオールとポリカルボン酸とをエステル化反応させることにより得られるものである。前記ポリエステルポリオールの原料として用いるポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA及びそのアルキレンオキサイド付加体、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリストール、ソルビトール等が挙げられる。これらのポリオールは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 The polyester polyol is obtained by esterifying a polyol and a polycarboxylic acid. Examples of the polyol used as a raw material for the polyester polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 3-methyl. -1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedi Examples include methanol, hydrogenated bisphenol A and its alkylene oxide adduct, trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, sorbitol and the like. These polyols can be used alone or in combination of two or more.
前記ポリエステルポリオールの原料として用いるポリカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、トデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸及びこれらのポリカルボン酸の無水物あるいはエステル形成誘導体等が挙げられる。これらのポリカルボン酸は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of the polycarboxylic acid used as a raw material for the polyester polyol include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, todecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1, Examples include 4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and anhydrides or ester-forming derivatives of these polycarboxylic acids. These polycarboxylic acids can be used alone or in combination of two or more.
また、前記ポリエステルポリオールとして、ε−カプロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られるポリエステルを用いることもできる。これらのポリエステルポリオールは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Moreover, as the polyester polyol, a polyester obtained by a ring-opening polymerization reaction of a cyclic ester compound such as ε-caprolactone can also be used. These polyester polyols can be used alone or in combination of two or more.
前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、活性水素原子を2つ以上有する化合物の1種又は2種以上を開始剤として、アルキレンオキサイドを付加重合させたものが挙げられる。前記活性水素原子を2つ以上有する化合物としては、例えば、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、水、ヘキサントリオール等が挙げられる。また、前記アルキレンオキサイドとしては、例えば、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらのポリエーテルポリオールは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of the polyether polyol include those obtained by addition polymerization of alkylene oxide using one or more compounds having two or more active hydrogen atoms as an initiator. Examples of the compound having two or more active hydrogen atoms include propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, glycerin, diester, and the like. Examples include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, water, hexanetriol and the like. Examples of the alkylene oxide include propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, epichlorohydrin, and tetrahydrofuran. These polyether polyols can be used alone or in combination of two or more.
前記ポリカーボネートポリオールは、炭酸又は炭酸エステルと、多価アルコールとをエステル化反応させて得られるものである。前記多価アルコールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。これらのポリカーボネートポリオールは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 The polycarbonate polyol is obtained by esterifying carbonic acid or a carbonic acid ester with a polyhydric alcohol. Examples of the polyhydric alcohol include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol. These polycarbonate polyols can be used alone or in combination of two or more.
また、前記高分子量のポリオール(a1)としては、数平均分子量が500〜5,000の範囲のものが好ましく、数平均分子量が1,000〜3,500の範囲のものがより好ましい。 Further, the high molecular weight polyol (a1) preferably has a number average molecular weight in the range of 500 to 5,000, more preferably a number average molecular weight in the range of 1,000 to 3,500.
前記低分子量のポリオール(a2)としては、例えば、分子量が40〜200程度のポリオールが挙げられる。前記低分子量のポリオール(a2)の具体例としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3,3’−ジメチロールへプタン、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、3,3−ビス(ヒドロキシメチル)へプタン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ハイドロキノンジエチロールエーテル等の多価アルコール;アミン化合物、アミノ酸、アルカノールアミン、シリコーン変性化合物などが挙げられる。これらの低分子量のポリオールは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of the low molecular weight polyol (a2) include a polyol having a molecular weight of about 40 to 200. Specific examples of the low molecular weight polyol (a2) include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, and 3-methyl-1. , 5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3,3′-dimethylol heptane, 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol, 3,3-bis (hydroxymethyl) heptane, diethylene glycol, dipropylene Polyhydric alcohols such as glycol, glycerin, trimethylolpropane, sorbitol, hydroquinone diethylol ether; amine compounds, amino acids, alkanolamines, silicone-modified compounds, and the like. These low molecular weight polyols can be used alone or in combination of two or more.
前記ポリイソシアネート(a3)としては、例えば、1,3−及び1,4−フェニレンジイソシアネート、1−メチル−2,4−フェニレンジイソシアネート、1−メチル−2,6−フェニレンジイソシアネート、1−メチル−2,5−フェニレンジイソシアネート、1−メチル−2,6−フェニレンジイソシアネート、1−メチル−3,5−フェニレンジイソシアネート、1−エチル−2,4−フェニレンジイソシアネート、1−イソプロピル−2,4−フェニレンジイソシアネート、1,3−ジメチル−2,4−フェニレンジイソシアネート、1,3−ジメチル−4,6−フェニレンジイソシアネート、1,4−ジメチル−2,5−フェニレンジイソシアネート、ジエチルベンゼンジイソシアネート、ジイソプロピルベンゼンジイソシアネート、1−メチル−3,5−ジエチルベンゼンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ジエチルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、1,3,5−トリエチルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、ナフタレン−1,4−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、1−メチル−ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート、ナフタレン−2,7−ジイソシアネート、1,1−ジナフチル−2,2’−ジイソシアネート、ビフェニル−2,4’−ジイソシアネート、ビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、3−3’−ジメチルビフェニル−4,4’−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、ジフェニルメタン−2,2’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4−ジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロペンチレンジイソシアネート、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,3−ジ(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、2,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、2,2’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。また、これらのジイソシアネートの3量体を用いることもできる。これらのポリイソシアネートは、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 Examples of the polyisocyanate (a3) include 1,3- and 1,4-phenylene diisocyanate, 1-methyl-2,4-phenylene diisocyanate, 1-methyl-2,6-phenylene diisocyanate, and 1-methyl-2. , 5-phenylene diisocyanate, 1-methyl-2,6-phenylene diisocyanate, 1-methyl-3,5-phenylene diisocyanate, 1-ethyl-2,4-phenylene diisocyanate, 1-isopropyl-2,4-phenylene diisocyanate, 1,3-dimethyl-2,4-phenylene diisocyanate, 1,3-dimethyl-4,6-phenylene diisocyanate, 1,4-dimethyl-2,5-phenylene diisocyanate, diethylbenzene diisocyanate, diisopropylbenzene diisocyanate 1-methyl-3,5-diethylbenzene diisocyanate, 3-methyl-1,5-diethylbenzene-2,4-diisocyanate, 1,3,5-triethylbenzene-2,4-diisocyanate, naphthalene-1,4 -Diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, 1-methyl-naphthalene-1,5-diisocyanate, naphthalene-2,6-diisocyanate, naphthalene-2,7-diisocyanate, 1,1-dinaphthyl-2,2'- Diisocyanate, biphenyl-2,4′-diisocyanate, biphenyl-4,4′-diisocyanate, 3-3′-dimethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, diphenylmethane-2,2 ′ -Diisocyanate, di Phenylmethane-2,4-diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 1,4- Cyclohexylene diisocyanate, 1,3-di (isocyanatemethyl) cyclohexane, 1,4-di (isocyanatemethyl) cyclohexane, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 2,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-dicyclohexylmethane Diisocyanate etc. are mentioned. Also, trimers of these diisocyanates can be used. These polyisocyanates can be used alone or in combination of two or more.
また、上記のポリイソシアネート(a3)の中でも、安価でかつ湿式成膜で発泡形状が良好な多孔シートが得られることから、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートが好ましい。 Among the above polyisocyanates (a3), diphenylmethane-4,4'-diisocyanate is preferable because a porous sheet having a good foamed shape can be obtained by wet film formation.
前記ウレタン樹脂(A)は、例えば、無溶剤下又は有機溶剤の存在下で、前記高分子量のポリオール(a1)、前記低分子量のポリオール(a2)と前記ポリイソシアネート(a3)とを混合し反応させることによって製造することができる。 The urethane resin (A) is prepared by, for example, mixing and reacting the high molecular weight polyol (a1), the low molecular weight polyol (a2) and the polyisocyanate (a3) in the absence of a solvent or in the presence of an organic solvent. Can be manufactured.
前記有機溶剤としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸t−ブチル等が挙げられる。 Examples of the organic solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, methyl ethyl ketone, methyl n-propyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, methyl formate, and ethyl formate. Propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate and the like.
前記ウレタン樹脂(A)を製造する際に用いる前記高分子量のポリオール(a1)と前記低分子量のポリオール(a2)との割合は、モル比[(a1)/(a2)]で1/0.5〜1/20の範囲が好ましく、1/1〜1/10の範囲がより好ましい。また、前記ポリイソシアネート(a3)は、前記高分子量のポリオール(a1)及び低分子量のポリオール(a2)の有する水酸基と前記ポリイソシアネート(a3)の有するイソシアネート基との当量割合[イソシアネート基/水酸基]で、0.8〜1.2の範囲の範囲が好ましく、0.9〜1.1の範囲がより好ましい。 The ratio of the high molecular weight polyol (a1) and the low molecular weight polyol (a2) used in the production of the urethane resin (A) is 1 / 0.0 in molar ratio [(a1) / (a2)]. A range of 5 to 1/20 is preferable, and a range of 1/1 to 1/10 is more preferable. The polyisocyanate (a3) is an equivalent ratio [isocyanate group / hydroxyl group] of the hydroxyl group of the high molecular weight polyol (a1) and the low molecular weight polyol (a2) and the isocyanate group of the polyisocyanate (a3). In the range of 0.8 to 1.2, the range of 0.9 to 1.1 is more preferable.
前記カーボンブラック(B)としては、塗料用、印刷インキ用、プラスチック着色用、トナー用などとして市販されている各種のものが使用できる。また、カーボンブラックは、製造方法により、チャンネルブラック、ローラーブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等に分類されるが、いずれのものも用いることができる。 As the carbon black (B), various commercially available products can be used for paint, printing ink, plastic coloring, toner, and the like. Carbon black is classified into channel black, roller black, gas furnace black, oil furnace black, thermal black, acetylene black, and the like depending on the production method, and any of them can be used.
カーボンブラック(B)は三本ロールミル、ボールミル、ビーズミル等を用いて分散処理し、カーボンブラック(B)をウレタン樹脂組成物の中に均一に分散させることが好ましい。例えば、ウレタン樹脂組成物の成分の全量を分散処理して本発明のウレタン樹脂組成物を調製することができる。また、ウレタン樹脂(A)の一部又は全量、カーボンブラック(B)の全量、N,N−ジメチルホルムアミド(D)の一部又は全量を分散処理してカーボンブラック分散液を予め調製し、これをウレタン樹脂(A)の残余、アニオン性界面活性剤(C)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(D)の残余と撹拌混合して、本発明のウレタン樹脂組成物を得ることもできる。 The carbon black (B) is preferably dispersed using a three-roll mill, a ball mill, a bead mill or the like, so that the carbon black (B) is uniformly dispersed in the urethane resin composition. For example, the urethane resin composition of the present invention can be prepared by dispersing all components of the urethane resin composition. Further, a part or all of the urethane resin (A), all of the carbon black (B), and part or all of the N, N-dimethylformamide (D) are dispersed to prepare a carbon black dispersion in advance. Can be mixed with the remainder of the urethane resin (A), the anionic surfactant (C), and the remainder of the N, N-dimethylformamide (D) to obtain the urethane resin composition of the present invention.
ウレタン樹脂組成物あるいはカーボンブラック分散液を調製するにあたり、アニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物あるいは高分子化合物である分散剤を用いてもよい。 In preparing the urethane resin composition or the carbon black dispersion, a dispersant that is an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, or a polymer compound may be used.
前記アニオン性界面活性剤(C)は、酸解離定数(pKa)が0〜6の範囲である酸基の中和塩を有するものである。ここで、酸解離定数(pKa)は、多段階で解離するものについては第一段階のpKaを表す。また、酸解離定数(pKa)は、塩基で中和してアニオン性界面活性剤(C)とする前のカルボキシル基等の酸基を有する化合物について、電位差自動滴定装置(例えば、京都電子工業株式会社製「AT−510」)を用いて測定した値である。 The anionic surfactant (C) has an acid group neutralized salt having an acid dissociation constant (pKa) in the range of 0 to 6. Here, the acid dissociation constant (pKa) represents the first-stage pKa for those dissociating in multiple stages. In addition, the acid dissociation constant (pKa) is determined by using an automatic potentiometric titrator (for example, Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) for a compound having an acid group such as a carboxyl group before neutralization with a base to make an anionic surfactant (C). It is a value measured using “AT-510” manufactured by company.
本発明において、前記酸解離定数(pKa)は0〜6の範囲であるが、pKaが0未満(マイナスの値)であると、前記カーボンブラック(B)の凝集を抑制した多孔シートが得られず、pKaが6を超えると、多孔シートに好適な発泡状態が得られない問題がある。また、より高いレベルで、前記カーボンブラック(B)の凝集の抑制及び好適な発泡状態を実現できることから、前記酸解離定数(pKa)は、1〜5の範囲が好ましく、1.5〜4の範囲がより好ましい。 In the present invention, the acid dissociation constant (pKa) is in the range of 0 to 6, but when the pKa is less than 0 (negative value), a porous sheet that suppresses aggregation of the carbon black (B) is obtained. If the pKa exceeds 6, there is a problem that a suitable foamed state cannot be obtained for the porous sheet. Moreover, since the suppression of aggregation of the carbon black (B) and a suitable foaming state can be realized at a higher level, the acid dissociation constant (pKa) is preferably in the range of 1 to 5, A range is more preferred.
前記酸解離定数(pKa)は0〜6の範囲である酸基を中和塩とする際に用いる塩基としては、アルカリ金属アニオン性界面活性剤(C)としては、例えば、アミノ酸系界面活性剤が挙げられる。前記アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸にアミノ酸を反応させて得られるN−脂肪酸アシルアミノ酸のアルカリ金属塩、アミン塩又はアンモニウム塩が挙げられる。また、前記アニオン性界面活性剤(C)は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 The acid dissociation constant (pKa) is in the range of 0 to 6, the base used when the acid group is used as a neutralized salt, the alkali metal anionic surfactant (C) is, for example, an amino acid surfactant Is mentioned. Examples of the amino acid surfactant include alkali metal salts, amine salts, and ammonium salts of N-fatty acid acylamino acids obtained by reacting amino acids with fatty acids. The anionic surfactant (C) can be used alone or in combination of two or more.
前記N−脂肪酸アシルアミノ酸の原料となる脂肪酸としては、例えば、ヤシ油脂肪酸、牛脂脂肪酸、パーム油脂肪酸、パーム核油脂肪酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等が挙げられる。 Examples of the fatty acid used as a raw material for the N-fatty acid acylamino acid include coconut oil fatty acid, beef tallow fatty acid, palm oil fatty acid, palm kernel oil fatty acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid and the like.
また、前記N−脂肪酸アシルアミノ酸の原料となるアミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン、β−アラニン、サルコシン、バリン、ロイシン、イソロイシン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。光学異性体に関しては、D体、L体、それらの混合物のいずれも用いることができる。 Examples of the amino acid that is a raw material for the N-fatty acid acylamino acid include glycine, alanine, β-alanine, sarcosine, valine, leucine, isoleucine, aspartic acid, and glutamic acid. Regarding optical isomers, any of D-form, L-form, and mixtures thereof can be used.
N−脂肪酸アシルアミノ酸をアルカリ金属塩とする際に用いるアルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム等が挙げられる。また、N−脂肪酸アシルアミノ酸をアミン塩とする際に用いるアミン化合物としては、例えば、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジブチルアミン、モノエタノールアミン等が挙げられる。さらに、N−脂肪酸アシルアミノ酸をアンモニウム塩とする場合には、アンモニア水を用いる。 Examples of the alkali metal used when the N-fatty acid acylamino acid is used as an alkali metal salt include sodium, potassium, lithium and the like. Examples of amine compounds used when N-fatty acid acylamino acids are used as amine salts include triethanolamine, triethylamine, diethanolamine, methyldiethanolamine, dibutylamine, and monoethanolamine. Furthermore, ammonia water is used when the N-fatty acid acylamino acid is converted to an ammonium salt.
前記アミノ酸系界面活性剤(C)の具体例としては、N−ヤシ油脂肪酸アシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシルグリシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシルサルコシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシルグルタミン酸ナトリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルグリシンナトリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルアラニンナトリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルサルコシンナトリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルグルタミン酸カリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルグリシンカリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルアラニンカリウム、N−ヤシ油脂肪酸アシルサルコシンカリウム等のヤシ油脂肪酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−牛脂脂肪酸アシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−牛脂脂肪酸アシルグリシントリエタノールアミン、N−牛脂脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、N−牛脂脂肪酸アシルサルコシントリエタノールアミン、N−牛脂脂肪酸アシルグルタミン酸ナトリウム、N−牛脂脂肪酸アシルグリシンナトリウム、N−牛脂脂肪酸アシルアラニンナトリウム、N−牛脂脂肪酸アシルサルコシンナトリウム、N−牛脂脂肪酸アシルグルタミン酸カリウム、N−牛脂脂肪酸アシルグリシンカリウム、N−牛脂脂肪酸アシルアラニンカリウム、N−牛脂脂肪酸アシルサルコシンカリウム等の牛脂脂肪酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−パーム油脂肪酸アシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−パーム油脂肪酸アシルグリシントリエタノールアミン、N−パーム油脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、N−パーム油脂肪酸アシルサルコシントリエタノールアミン、N−パーム油脂肪酸アシルグルタミン酸ナトリウム、N−パーム油脂肪酸アシルグリシンナトリウム、N−パーム油脂肪酸アシルアラニンナトリウム、N−パーム油脂肪酸アシルサルコシンナトリウム、N−パーム油脂肪酸アシルグルタミン酸カリウム、N−パーム油脂肪酸アシルグリシンカリウム、N−パーム油脂肪酸アシルアラニンカリウム、N−パーム油脂肪酸アシルサルコシンカリウム等のパーム油脂肪酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−パーム核油脂肪酸アシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−パーム核油脂肪酸アシルグリシントリエタノールアミン、N−パーム核油脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、N−パーム核油脂肪酸アシルサルコシントリエタノールアミン、N−パーム核油脂肪酸アシルグルタミン酸ナトリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルグリシンナトリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルアラニンナトリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルサルコシンナトリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルグルタミン酸カリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルグリシンカリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルアラニンカリウム、N−パーム核油脂肪酸アシルサルコシンカリウム等のパーム核油脂肪酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−ラウロイルアシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−ラウロイルアシルグリシングルトリエタノールアミン、N−ラウロイルアシルアラニントリエタノールアミン、N−ラウロイルアシルサルコシントリエタノールアミン、N−ラウロイルアシルグルタミン酸ナトリウム、N−ラウロイルアシルグリシンナトリウム、N−ラウロイルアシルアラニンナトリウム、N−ラウロイルアシルサルコシンナトリウム、N−ラウロイルアシルグルタミン酸カリウム、N−ラウロイルアシルグリシングルカリウム、N−ラウロイルアシルアラニンカリウム、N−ラウロイルアシルサルコシンカリウム等のラウリン酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−ミリストイルアシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−ミリストイルアシルグリシントリエタノールアミン、N−ミリストイルアシルアラニントリエタノールアミン、N−ミリストイルアシルサルコシントリエタノールアミン、N−ミリストイルアシルグルタミン酸ナトリウム、N−ミリストイルアシルグリシンナトリウム、N−ミリストイルアシルアラニンナトリウム、N−ミリストイルアシルサルコシンナトリウム、N−ミリストイルアシルグルタミン酸カリウム、N−ミリストイルアシルグリシンカリウム、N−ミリストイルアシルアラニンカリウム、N−ミリストイルアシルサルコシンカリウム等のミリスチン酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−パルミトイルアシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−パルミトイルアシルグリシントリエタノールアミン、N−パルミトイルアシルアラニントリエタノールアミン、N−パルミトイルアシルサルコシントリエタノールアミン、N−パルミトイルアシルグルタミン酸ナトリウム、N−パルミトイルアシルグリシンナトリウム、N−パルミトイルアシルアラニンナトリウム、N−パルミトイルアシルサルコシンナトリウム、N−パルミトイルアシルグルタミン酸カリウム、N−パルミトイルアシルグリシンカリウム、N−パルミトイルアシルアラニンカリウム、N−パルミトイルアシルサルコシンカリウム等のパルミチン酸由来のアミノ酸系界面活性剤;N−ステアロイルアシルグルタミン酸トリエタノールアミン、N−ステアロイルアシルグリシントリエタノールアミン、N−ステアロイルアシルアラニントリエタノールアミン、N−ステアロイルアシルサルコシントリエタノールアミン、N−ステアロイルアシルグルタミン酸ナトリウム、N−ステアロイルアシルグリシンナトリウム、N−ステアロイルアシルアラニンナトリウム、N−ステアロイルアシルサルコシンナトリウム、N−ステアロイルアシルグルタミン酸カリウム、N−ステアロイルアシルグリシンカリウム、N−ステアロイルアシルアラニンカリウム、N−ステアロイルアシルサルコシンカリウム等のステアリン酸由来のアミノ酸系界面活性剤などが挙げられる。 Specific examples of the amino acid surfactant (C) include N-coconut oil fatty acid acyl glutamic acid triethanolamine, N-coconut oil fatty acid acylglycine triethanolamine, N-coconut oil fatty acid acylalanine triethanolamine, N- Palm oil fatty acid acyl sarcosine triethanolamine, N-coconut oil fatty acid sodium acylglutamate, N-coconut oil fatty acid acylglycine sodium, N-coconut oil fatty acid acylalanine sodium, N-coconut oil fatty acid acyl sarcosine sodium, N-coconut oil fatty acid Amino acid surfactants derived from coconut oil fatty acids such as potassium acylglutamate, N-coconut oil fatty acid acylglycine potassium, N-coconut oil fatty acid acylalanine potassium, N-coconut oil fatty acid acyl sarcosine potassium; Triethanolamine tamate, N-tallow fatty acid acylglycine triethanolamine, N-tallow fatty acid acylalanine triethanolamine, N-tallow fatty acid acyl sarcosine triethanolamine, N-tallow fatty acid sodium acylglutamate, N-tallow fatty acid acylglycine Sodium, N-beef tallow fatty acid acylalanine sodium, N-beef tallow fatty acid acyl sarcosine sodium, N-tallow tallow fatty acid acyl potassium glutamate, N-tallow tallow fatty acid acyl glycine potassium, N-tallow tallow fatty acid acyl alanine potassium, N-tallow tallow fatty acid acyl sarcosine potassium, etc. Amino acid surfactants derived from beef tallow fatty acids; N-palm oil fatty acid acyl glutamic acid triethanolamine, N-palm oil fatty acid acylglycine triethanolamine, N-pa Mu-fatty acid acylalanine triethanolamine, N-palm oil fatty acid acyl sarcosine triethanolamine, N-palm oil fatty acid acyl sodium glutamate, N-palm oil fatty acid acyl glycine sodium, N-palm oil fatty acid acyl alanine sodium, N-palm Oil fatty acid acyl sarcosine sodium, N-palm oil fatty acid potassium acyl glutamate, N-palm oil fatty acid acyl glycine potassium, N-palm oil fatty acid acyl alanine potassium, N-palm oil fatty acid acyl sarcosine potassium, etc. Surfactant; N-palm kernel oil fatty acid acyl glutamate triethanolamine, N-palm kernel oil fatty acid acylglycine triethanolamine, N-palm kernel oil fatty acid acylalanine triethanol Amine, N-palm kernel oil fatty acid acyl sarcosine triethanolamine, N-palm kernel oil fatty acid sodium acyl glutamate, N-palm kernel oil fatty acid acyl glycine sodium, N-palm kernel oil fatty acid acyl alanine sodium, N-palm kernel oil fatty acid Derived from palm kernel oil fatty acid such as sodium acyl sarcosine, potassium N-palm kernel oil fatty acid acyl glutamate, N-palm kernel oil fatty acid acyl glycine potassium, N-palm kernel oil fatty acid acyl alanine potassium, N-palm kernel oil fatty acid acyl sarcosine potassium N-lauroyl acylglutamate triethanolamine, N-lauroyl acylglycine triethanolamine, N-lauroyl acylalanine triethanolamine, N-lauroyl acylsal Sintriethanolamine, sodium N-lauroyl acylglutamate, sodium N-lauroyl acylglycine, sodium N-lauroyl acylalanine, sodium N-lauroyl acyl sarcosine, potassium N-lauroyl acyl glutamate, potassium N-lauroyl acylglycine, N- Amino acid surfactants derived from lauric acid such as potassium lauroyl acylalanine and potassium N-lauroyl acyl sarcosine; N-myristoyl acyl glutamic acid triethanolamine, N-myristoyl acylglycine triethanolamine, N-myristoyl acylalanine triethanolamine, N-myristoyl acyl sarcosine triethanolamine, N-myristoyl acyl sodium glutamate, N-myris Myristic acid such as sodium ylacylglycine, sodium N-myristoyl acylalanine, sodium N-myristoyl acyl sarcosine, potassium N-myristoyl acyl glutamate, potassium N-myristoyl acyl glycine, potassium N-myristoyl acylalanine, potassium N-myristoyl acyl sarcosine Derived amino acid surfactants: N-palmitoyl acyl glutamate triethanolamine, N-palmitoyl acylglycine triethanolamine, N-palmitoyl acylalanine triethanolamine, N-palmitoyl acyl sarcosine triethanolamine, N-palmitoyl acyl glutamate sodium N-palmitoyl acylglycine sodium, N-palmitoyl acylalanine sodium N-palmitoyl acyl sarcosine sodium, N-palmitoyl acyl potassium glutamate, N-palmitoyl acyl glycine potassium, N-palmitoyl acyl alanine potassium, N-palmitoyl acyl sarcosine potassium, and other amino acid surfactants derived from palmitic acid; N-stearoyl Acylglutamate triethanolamine, N-stearoyl acylglycine triethanolamine, N-stearoyl acylalanine triethanolamine, N-stearoyl acyl sarcosine triethanolamine, N-stearoyl acyl sodium glutamate, N-stearoyl acyl glycine sodium, N-stearoyl Acylalanine sodium, N-stearoyl acyl sarcosine sodium, N-stearoyl acyl group Potassium glutamic acid, N- stearoyl-acyl glycine potassium, N- stearoyl-acyl alanine potassium, such as an amino acid-based surfactants derived from stearic acid, such as N- stearoyl-acyl sarcosine potassium and the like.
上記のアミノ酸系界面活性剤の中でも、カーボンブラック(B)の凝集をより抑制できることから、トリエタノールアミン塩のものが好ましく、N−ヤシ油脂肪酸アシルサルコシントリエタノールアミン、N−ヤシ油脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、N−ラウロイルアシルアラニントリエタノールアミンがより好ましい。 Among the above-mentioned amino acid surfactants, triethanolamine salts are preferred because they can further suppress the aggregation of carbon black (B). N-coconut oil fatty acid acyl sarcosine triethanolamine, N-coconut oil fatty acid acylalanine Triethanolamine and N-lauroyl acylalanine triethanolamine are more preferable.
本発明のウレタン樹脂組成物における前記カーボンブラック(B)の配合量は、圧縮や摩擦に対する耐久性が研磨パッドとしてより好適なものにできることから、前記ウレタン樹脂(A)100質量部に対して、1〜20質量部の範囲が好ましく、3〜15質量部の範囲がより好ましい。また、前記アニオン性界面活性剤(C)の配合割合は、発泡状態が研磨パッドとしてより好適なものにできることから、ウレタン樹脂(A)100質量部に対して、1〜20質量部の範囲が好ましく、3〜15質量部の範囲がより好ましい。さらに、DMF(D)の配合量は、ウレタン樹脂組成物の固形分濃度が5〜60質量%となる範囲が好ましい。 The compounding amount of the carbon black (B) in the urethane resin composition of the present invention is such that durability against compression and friction can be made more suitable as a polishing pad. Therefore, with respect to 100 parts by mass of the urethane resin (A), The range of 1-20 mass parts is preferable, and the range of 3-15 mass parts is more preferable. Moreover, since the foaming state can be made more suitable as a polishing pad, the mixing ratio of the anionic surfactant (C) is in the range of 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane resin (A). The range of 3 to 15 parts by mass is more preferable. Furthermore, the compounding amount of DMF (D) is preferably in a range where the solid content concentration of the urethane resin composition is 5 to 60% by mass.
本発明のウレタン樹脂組成物には、研磨パッド作製時の成膜速度の調整、良好な平面平滑り性、均一で微細な連続発泡セル構造を形成するために、必要に応じて湿式成膜助剤を配合してもよい。この湿式成膜助剤としては、例えば、ヒマシ油、グリセリン・トリパルミテート、シリコンオイル等が挙げられる。これらの湿式成膜助剤は、1種で用いることも2種以上併用することもできる。 In the urethane resin composition of the present invention, in order to form a uniform and fine continuous foamed cell structure in order to adjust the film formation rate at the time of polishing pad preparation, good planar smoothness, and uniform film formation, a wet film formation aid is necessary. An agent may be blended. Examples of the wet film forming aid include castor oil, glycerin / tripalmitate, and silicone oil. These wet film-forming aids can be used alone or in combination of two or more.
本発明の多孔シートは、公知の湿式成膜法によって製造することができる。本発明のウレタン樹脂組成物を基材に塗布した後、水に浸漬することによって、ウレタン樹脂組成物中の溶剤と水が置換し、ウレタン樹脂組成物中の固形物が析出して成膜する。次いで、残留DMFを水でよく洗い流し、マングルロール等で絞った後、乾燥することによって、本発明のウレタン樹脂組成物を用いた多孔シートが製造できる。 The porous sheet of the present invention can be produced by a known wet film forming method. After applying the urethane resin composition of the present invention to the substrate, the solvent and water in the urethane resin composition are replaced by immersing in water, and a solid matter in the urethane resin composition is deposited to form a film. . Then, the porous sheet using the urethane resin composition of the present invention can be produced by thoroughly washing away residual DMF with water, squeezing with mangle roll, and drying.
本発明の多孔シートの基材としては、フィルム、不織布等が挙げられる。前記不織布の原料としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、本発明の多孔シートの平坦性を保持するため、その基材としては、フィルム又は高密度の不織布が好ましい。 Examples of the base material of the porous sheet of the present invention include films and nonwoven fabrics. Examples of the raw material for the nonwoven fabric include polyester, polyamide, and polyvinyl alcohol. In order to maintain the flatness of the porous sheet of the present invention, the substrate is preferably a film or a high-density nonwoven fabric.
上記のような製造方法により得られた本発明の多孔シートは、必要に応じて表層を除去して、ハードディスク基板、シリコンウエハ、半導体デバイス、液晶表示装置に用いるガラス基板、フォトマスク等の表面研磨に用いる研磨パッドや、液晶表示装置に用いるガラス基板、フォトマスク等の研磨工程で用いる支持パッドとして好適に用いることができる。 The porous sheet of the present invention obtained by the manufacturing method as described above is a surface polishing of a hard disk substrate, a silicon wafer, a semiconductor device, a glass substrate used for a liquid crystal display device, a photomask, etc., if necessary, by removing the surface layer. It can be suitably used as a support pad used in a polishing step of a polishing pad used in a polishing process, a glass substrate used in a liquid crystal display device, a photomask or the like.
以下に実施例により本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(製造例1:ウレタン樹脂(A−1)の製造)
撹拌機、凝縮還流器、温度計を備えた反応装置に、エチレングリコールとアジピン酸とを反応させて得られたポリエステルジオール(数平均分子量2,000)155.4質量部、エチレングリコール24.9質量部、N,N−ジメチルホルムアミド700質量部、及び4,4’‐ジフェニルメタンジイソシアネート119.7質量部を仕込んで、撹拌下60℃で6時間反応させることにより、ウレタン樹脂(A−1)の30質量%DMF溶液を得た。得られたウレタン樹脂(A−1)の30質量%DMF溶液の25℃における粘度は55Pa・sであった。
(Production Example 1: Production of urethane resin (A-1))
155.4 parts by weight of polyester diol (number average molecular weight 2,000) obtained by reacting ethylene glycol and adipic acid in a reaction apparatus equipped with a stirrer, a condenser reflux and a thermometer, 24.9 ethylene glycol Of urethane resin (A-1) by charging 6 parts by weight, 700 parts by weight of N, N-dimethylformamide, and 119.7 parts by weight of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and reacting at 60 ° C. for 6 hours with stirring. A 30 mass% DMF solution was obtained. The viscosity at 25 ° C. of the 30% by mass DMF solution of the obtained urethane resin (A-1) was 55 Pa · s.
(調製例1:カーボンブラック分散液の調製)
ステンレス製蓋付き容器に、カーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA−100」)10質量部、製造例1で得られたウレタン樹脂(A−1)の30質量%DMF溶液333.3質量部(ウレタン樹脂(A−1)として100質量部)、DMF156.7質量部を投入し、分散攪拌機で30分間混合した。引き続き三本ロールミルで分散処理してカーボンブラック分散液を得た。得られたカーボンブラック分散液は、最大深さ25μmのグラインドゲージを用いて、JIS K−5101及びK5600に従って観察した粒状痕が10μmのものであった。
(Preparation Example 1: Preparation of carbon black dispersion)
In a stainless steel container with a lid, 10 parts by mass of carbon black ("MA-100" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 333.3 parts by mass of a 30% by mass DMF solution of the urethane resin (A-1) obtained in Production Example 1 (100 parts by mass as urethane resin (A-1)) and 156.7 parts by mass of DMF were added and mixed for 30 minutes with a dispersion stirrer. Subsequently, a carbon black dispersion was obtained by a dispersion treatment using a three-roll mill. The obtained carbon black dispersion had a particle size of 10 μm observed according to JIS K-5101 and K5600 using a grind gauge with a maximum depth of 25 μm.
(実施例1)
調製例1で得られたカーボンブラック分散液500質量部、N−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液(不揮発分30質量%)33.3質量部(N−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミンとして10質量部)、DMF70質量部、及び湿式成膜助剤(DIC株式会社製「クリスボン アシスターSD−7」)3.3質量部を均一に混合して、ウレタン樹脂組成物(1)を得た。
Example 1
500 parts by mass of the carbon black dispersion obtained in Preparation Example 1, 33.3 parts by mass of N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution (non-volatile content 30% by mass) (10 parts by mass as N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine) Part), 70 parts by mass of DMF, and 3.3 parts by mass of a wet film-forming auxiliary (“Crisbon Assister SD-7” manufactured by DIC Corporation) were uniformly mixed to obtain a urethane resin composition (1).
(実施例2)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、N−ヤシ油脂肪酸アラニントリエタノールアミン水溶液(不揮発分30質量%)33.3質量部(N−ヤシ油脂肪酸アラニントリエタノールアミンとして10質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(2)を得た。
(Example 2)
Instead of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1, 33.3 parts by mass of the N-coconut oil fatty acid alanine triethanolamine aqueous solution (non-volatile content 30% by mass) (N-coconut oil fatty acid alanine tri Except having used 10 mass parts) as ethanolamine, it carried out similarly to Example 1 and obtained the urethane resin composition (2).
(実施例3)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、N−ラウロイルアラニントリエタノールアミン水溶液(不揮発分30質量%)33.3質量部(N−ラウロイルアラニントリエタノールアミンとして10質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(3)を得た。
(Example 3)
In place of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1, 33.3 parts by mass of N-lauroylalanine triethanolamine aqueous solution (non-volatile content 30% by mass) (10 as N-lauroylalanine triethanolamine) Except having used (mass part), it carried out similarly to Example 1 and obtained the urethane resin composition (3).
(実施例4)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、N−ラウロイルサルコシンナトリウム水溶液(不揮発分30質量%)33.3質量部(N−ラウロイルサルコシンナトリウムとして10質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(4)を得た。
Example 4
In place of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1, 33.3 parts by mass of N-lauroyl sarcosine sodium aqueous solution (non-volatile content 30% by mass) (10 parts by mass as N-lauroyl sarcosine sodium) Except having used, it carried out similarly to Example 1 and obtained the urethane resin composition (4).
(比較例1)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム水溶液(不揮発分70質量%)14.3質量部(ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムとして10質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(R1)を得た。
(Comparative Example 1)
Instead of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1, 14.3 parts by mass of a sodium dioctylsulfosuccinate aqueous solution (non-volatile content 70% by mass) (10 parts by mass as sodium dioctylsulfosuccinate) was used. Except for this, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain a urethane resin composition (R1).
(比較例2)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、ラウリル硫酸トリエタノールアミン水溶液(不揮発分40質量%)25質量部(ラウリル硫酸トリエタノールアミンとして10質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(R2)を得た。
(Comparative Example 2)
Instead of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1, 25 parts by mass of a lauryl sulfate triethanolamine aqueous solution (non-volatile content 40% by mass) (10 parts by mass as lauryl sulfate triethanolamine) was used. Except for this, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain a urethane resin composition (R2).
(比較例3)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、HLBが18.5のポリオキシエチレンアルキルエーテル水溶液(不揮発分60質量%)16.7質量部(ポリオキシエチレンアルキルエーテルとして10質量部)を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(R3)を得た。
(Comparative Example 3)
Instead of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1, 16.7 parts by mass of polyoxyethylene alkyl ether aqueous solution (nonvolatile content 60% by mass) having an HLB of 18.5 (polyoxyethylene alkyl ether) As in Example 1, except that 10 parts by mass) was used, a urethane resin composition (R3) was obtained.
(比較例4)
実施例1で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン水溶液に代えて、水23.3質量部を用いた以外は、実施例1と同様に行い、ウレタン樹脂組成物(R4)を得た。
(Comparative Example 4)
A urethane resin composition (R4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 23.3 parts by mass of water was used instead of the N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine aqueous solution used in Example 1. .
上記の実施例1〜4及び比較例1〜4で得られたウレタン樹脂組成物(1)〜(4)及び(R1)〜(R4)を用いて、下記の通り、多孔シートを作製して、カーボンブラックの凝集状態の確認及び多孔シートの発泡形状の評価を行った。 Using the urethane resin compositions (1) to (4) and (R1) to (R4) obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, a porous sheet was prepared as follows. Then, confirmation of the aggregation state of carbon black and evaluation of the foamed shape of the porous sheet were performed.
[酸解離定数(pKa)の測定]
上記の実施例1〜4及び比較例1〜4で用いたN−ヤシ油脂肪酸サルコシントリエタノールアミン等のアニオン性界面活性剤の原料となる塩基で中和する前のカルボキシル基等の酸基を有する化合物について、電位差自動滴定装置(京都電子工業株式会社製「AT−510」)を用いて測定し、酸解離定数(pKa)の値を求めた。
[Measurement of acid dissociation constant (pKa)]
An acid group such as a carboxyl group before neutralization with a base serving as a raw material for an anionic surfactant such as N-coconut oil fatty acid sarcosine triethanolamine used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 above. About the compound which has, it measured using the potentiometric automatic titrator ("AT-510" by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.), and calculated | required the value of the acid dissociation constant (pKa).
[多孔シートの作製]
厚さ0.1mmのポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に、ウレタン樹脂組成物を塗布膜厚が1.2mmとなるように塗布し、次いで前記塗布物を25℃に調整した水に10分間浸漬して配合液に含まれる水に不溶な成分を凝固させた。次に、50℃に調整した温水に浸漬して凝固物に含まれる水に可溶な成分を抽出除去した後、100℃に調整した熱風乾燥機で20分間乾燥して多孔シートを得た。
[Preparation of perforated sheet]
A urethane resin composition is applied to the surface of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 0.1 mm so that the applied film thickness becomes 1.2 mm, and then the applied material is immersed in water adjusted to 25 ° C. for 10 minutes. Components insoluble in water contained in the liquid were solidified. Next, it was immersed in warm water adjusted to 50 ° C. to extract and remove water-soluble components contained in the solidified product, and then dried for 20 minutes with a hot air dryer adjusted to 100 ° C. to obtain a porous sheet.
[カーボンブラックの凝集状態の確認]
上記で得られた多孔シートの表面近傍(作製過程で水と接触した面)の発泡部の内面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−6390LA」)で10,000倍に拡大して観察し、カーボンブラックの凝集の有無を観察し、その結果から、下記の基準にしたがって、カーボンブラックの凝集状態を評価した。なお、図2に示した写真において、白っぽく写っている粒子が、カーボンブラックの凝集物である。
○:カーボンブラックの凝集物がない。
△:カーボンブラックの凝集物がわずかにある。
×:カーボンブラックの凝集物がある。
[Confirmation of carbon black aggregation]
The inner surface of the foamed portion in the vicinity of the surface of the porous sheet obtained above (the surface in contact with water in the production process) was magnified 10,000 times with a scanning electron microscope ("JSM-6390LA" manufactured by JEOL Ltd.). The presence or absence of carbon black aggregation was observed, and from the results, the aggregation state of carbon black was evaluated according to the following criteria. In the photograph shown in FIG. 2, the particles appearing whitish are aggregates of carbon black.
○: There is no aggregate of carbon black.
Δ: Slightly aggregated carbon black.
X: There is an aggregate of carbon black.
[多孔シートの発泡状態の評価]
上記で得られた多孔シートを5cm角に切り抜き、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した。四隅と中央の5箇所で厚さを測定して平均値を多孔シートの厚さとし、質量を測定して多孔シートの面積と厚さで除して、密度を算出した。得られた密度の値から、下記の基準にしたがって、多孔シートの発泡状態を評価した。また、多孔シートの断面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−6390LA」)で100倍に拡大して観察した。
○:密度が0.20g/cm3未満である。
△:密度が0.20g/cm3以上0.25g/cm3未満である。
×:密度が0.25g/cm3以上である。
[Evaluation of foaming state of porous sheet]
The porous sheet obtained above was cut into 5 cm square, and the polyethylene terephthalate film was peeled off. The density was calculated by measuring the thickness at the four corners and the center at five locations and taking the average value as the thickness of the porous sheet, measuring the mass and dividing by the area and thickness of the porous sheet. From the obtained density value, the foamed state of the porous sheet was evaluated according to the following criteria. In addition, the cross section of the porous sheet was observed with a scanning electron microscope (“JSM-6390LA” manufactured by JEOL Ltd.) at a magnification of 100 times.
○: The density is less than 0.20 g / cm 3 .
Δ: Density is 0.20 g / cm 3 or more and less than 0.25 g / cm 3 .
X: Density is 0.25 g / cm 3 or more.
上記の実施例1〜4及び比較例1〜4で調製したウレタン樹脂組成物の組成及び評価結果を表1に示す。なお、表1中の組成において、ウレタン樹脂、界面活性剤及び湿式成膜助剤については不揮発分量で記載している。 Table 1 shows the compositions and evaluation results of the urethane resin compositions prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. In the composition shown in Table 1, the urethane resin, the surfactant, and the wet film-forming auxiliary are described in terms of nonvolatile content.
表1に示した評価結果から、本発明のウレタン樹脂組成物である実施例1〜4のものは、多孔シートにカーボンブラックの凝集物がなく、かつ、多孔シートの密度が0.20g/cm3未満で発泡状態が良好であることが確認できた。 From the evaluation results shown in Table 1, those of Examples 1 to 4 which are the urethane resin compositions of the present invention have no carbon black aggregate in the porous sheet, and the density of the porous sheet is 0.20 g / cm. It was confirmed that the foamed state was good at less than 3 .
一方、比較例1及び2は、酸解離定数(pKa)が0〜6の範囲外である酸基を有する化合物を塩基で中和したアニオン性界面活性剤を用いたウレタン樹脂組成物の例であるが、このウレタン樹脂組成物を用いて作製した多孔シートは、密度が0.20g/cm3未満で発泡状態が良好であるものの、多孔シートにカーボンブラックの凝集物があるという問題があった。 On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 are examples of urethane resin compositions using an anionic surfactant obtained by neutralizing a compound having an acid group whose acid dissociation constant (pKa) is outside the range of 0 to 6 with a base. However, the porous sheet produced by using this urethane resin composition has a problem that although the density is less than 0.20 g / cm 3 and the foamed state is good, there is an aggregate of carbon black in the porous sheet. .
比較例3は、ノニオン性界面活性剤を用いたウレタン樹脂組成物の例であるが、このウレタン樹脂組成物を用いて作製した多孔シートは、カーボンブラックの凝集物はないものの、密度が0.24g/cm3と高く、発泡状態が不良であるという問題があった。 Comparative Example 3 is an example of a urethane resin composition using a nonionic surfactant. A porous sheet produced using this urethane resin composition has no carbon black aggregate but has a density of 0.00. There was a problem that it was as high as 24 g / cm 3 and the foamed state was poor.
比較例4は、界面活性剤を用いないウレタン樹脂組成物の例であるが、このウレタン樹脂組成物を用いて作製した多孔シートは、カーボンブラックの凝集物はないものの、密度が0.26g/cm3と高く、発泡状態が不良であるという問題があった。 Comparative Example 4 is an example of a urethane resin composition that does not use a surfactant. The porous sheet produced using this urethane resin composition has no carbon black aggregate, but has a density of 0.26 g / There was a problem that it was as high as cm 3 and the foamed state was poor.
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