JP6303482B2 - Urethane composition, cured product, and abrasive - Google Patents

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Description

本発明は、研磨材として特に好適に使用できるウレタン組成物に関する。   The present invention relates to a urethane composition that can be particularly suitably used as an abrasive.

液晶ディスプレイ(LCD)、ハードディスク用ガラス基盤、シリコンウェハ、半導体デバイス等の高度な表面平坦性が要求される分野においては、従来よりウレタン組成物を用いた研磨材が広く利用されている。   In fields requiring high surface flatness such as liquid crystal displays (LCDs), glass substrates for hard disks, silicon wafers, and semiconductor devices, abrasives using urethane compositions have been widely used.

前記研磨材に使用できるウレタン組成物としては、例えば、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(A)を含有する主剤と、イソシアネート基反応性化合物(B)を含有する硬化剤を含む2液型ウレタン組成物であって、前記ウレタンプレポリマー(A)が、ポリイソシアネート(a1)と、ポリオール成分として芳香族ポリエステルポリオール(a2)とポリエーテルポリオール(a3)とを(a2)/(a3)=5/95〜70/30(質量比)で併用して反応させて得られるイソシアネート基当量250〜700のものであり、前記芳香族ポリエステルポリオール(a2)が分子鎖中に芳香環を2〜11個有することを特徴とするウレタン組成物(例えば、特許文献1を参照。)のような粗削り研磨用のウレタン組成物や、脂肪族ポリエステルポリオールを含むポリオール(a1)と、芳香族ポリイソシアネートを含むポリイソシアネート(a2)とを反応させて得られるウレタン樹脂(A)、カルボジイミド化合物(B)及び有機溶剤(C)を含有する湿式成膜用ウレタン組成物(例えば、特許文献2を参照。)のような仕上げ研磨用のウレタン組成物などが開示されている。   As a urethane composition that can be used for the abrasive, for example, a two-component urethane composition containing a main agent containing an isocyanate group-terminated urethane prepolymer (A) and a curing agent containing an isocyanate group-reactive compound (B). The urethane prepolymer (A) comprises a polyisocyanate (a1), an aromatic polyester polyol (a2) and a polyether polyol (a3) as polyol components (a2) / (a3) = 5/95. Is an isocyanate group equivalent of 250 to 700 obtained by reacting together at a ratio of ~ 70/30 (mass ratio), and the aromatic polyester polyol (a2) has 2 to 11 aromatic rings in the molecular chain. A urethane composition for rough polishing such as a urethane composition (see, for example, Patent Document 1) characterized by Wet composition containing urethane resin (A), carbodiimide compound (B) and organic solvent (C) obtained by reacting polyol (a1) containing polyester polyol with polyisocyanate (a2) containing aromatic polyisocyanate. A urethane composition for finish polishing such as a urethane composition for a film (for example, see Patent Document 2) is disclosed.

以上のように、研磨材としては、粗削り用、中削り用、仕上げ用等の様々な研磨材が必要であり、それぞれ別々の樹脂組成物が使用されていた。   As described above, as the abrasive, various abrasives such as rough cutting, medium cutting, and finishing are required, and different resin compositions have been used.

WO2011/001755号公報WO2011 / 001755 Publication 特開2012−102182号公報JP 2012-102182 A

本発明が解決しようとする課題は、得られる硬化物が温度によって異なる硬度を与えるウレタン組成物を提供することであり、特に研磨材として使用された場合には、加温の調節により、粗削り用研磨材、仕上げ用研磨材等の研磨材の原料として別々の樹脂組成物を使用する必要のないウレタン組成物を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a urethane composition in which the resulting cured product gives different hardness depending on the temperature. Especially when used as an abrasive, it is suitable for rough cutting by adjusting the heating. It is to provide a urethane composition that does not require the use of a separate resin composition as a raw material for an abrasive such as an abrasive or a finishing abrasive.

本発明は、得られる硬化物の周波数1.6Hzで測定される動的粘弾性スペクトルにおけるガラス転移温度が0℃以上であることを特徴とするウレタン組成物、それを用いて得られる硬化物、及び、研磨材を提供するものである。   The present invention is a urethane composition characterized in that the glass transition temperature in a dynamic viscoelastic spectrum measured at a frequency of 1.6 Hz of the obtained cured product is 0 ° C. or higher, a cured product obtained using the same, And an abrasive is provided.

本発明のウレタン組成物は、温度によって異なる硬度を発現するため、特に研磨材として使用された場合には、加温の調節により、粗削り用研磨材、仕上げ用研磨材等の研磨材の原料として別々の樹脂組成物を使用する必要のないものである。従って、本発明のウレタン組成物は、研磨布、研磨パッド等の研磨材の材料として特に好適に使用することができる。   Since the urethane composition of the present invention expresses different hardness depending on the temperature, particularly when used as an abrasive, by adjusting the heating, it can be used as a raw material for an abrasive such as an abrasive for roughing and an abrasive for finishing. There is no need to use a separate resin composition. Therefore, the urethane composition of the present invention can be particularly suitably used as a material for abrasives such as polishing cloths and polishing pads.

本発明のウレタン組成物は、周波数1.6Hzで測定される動的粘弾性スペクトルにおけるガラス転移温度が0℃以上である硬化物を与えるものである。   The urethane composition of the present invention provides a cured product having a glass transition temperature of 0 ° C. or higher in a dynamic viscoelastic spectrum measured at a frequency of 1.6 Hz.

前記ガラス転移温度としては、0℃以上であることが必須である。前記ガラス転移温度が前記範囲から外れる場合には、特に研磨する際の温度条件(20〜150℃の範囲)において、硬度変化が非常に少なく、粗削り用研磨材、仕上げ用研磨材等の研磨材を1種のウレタン組成物により提供することができない。なお、前記ガラス転移温度としては、温度による硬度変化が大きく、粗削り用研磨材、仕上げ用研磨材等の各種研磨材としてより一層使用しやすくなる点から、0〜50℃の範囲であることが好ましく、5〜40℃の範囲がより好ましく、10〜30℃の範囲が更に好ましく、15〜25℃の範囲が特に好ましい。   The glass transition temperature must be 0 ° C. or higher. When the glass transition temperature deviates from the above range, the change in hardness is very small especially in the temperature condition (range of 20 to 150 ° C.) during polishing, and abrasives such as roughing abrasives and finishing abrasives. Cannot be provided by one type of urethane composition. The glass transition temperature is in the range of 0 to 50 ° C. because the change in hardness due to temperature is large, and it becomes easier to use as various abrasives such as roughing abrasives and finishing abrasives. Preferably, the range of 5-40 degreeC is more preferable, The range of 10-30 degreeC is still more preferable, The range of 15-25 degreeC is especially preferable.

なお、前記ガラス転移温度は、JISK7198−1991に準拠して、ウレタン組成物の硬化物を動的粘弾性測定装置(日立ハイテクサイエンス株式会社製「DMS6100」)を用いて、昇温速度5℃/分、測定周波数1.6Hz、温度範囲;−100〜200℃の条件にて測定したE’の補外低下開始温度として算出した値を示す。   The glass transition temperature is determined based on JISK7198-1991 using a dynamic viscoelasticity measuring device (“DMS6100” manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) as a temperature rise rate of 5 ° C. / Minute, measurement frequency 1.6 Hz, temperature range; a value calculated as an extrapolated decrease start temperature of E ′ measured under the conditions of −100 to 200 ° C.

前記ウレタン組成物としては、例えば、1液型ウレタン組成物、2液硬化型ウレタン組成物、紫外線硬化型ウレタン組成物等を用いることができる。これらのウレタン組成物は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点から、2液硬化型ウレタン組成物を用いることが好ましい。   As the urethane composition, for example, a one-component urethane composition, a two-component curable urethane composition, an ultraviolet curable urethane composition, or the like can be used. These urethane compositions may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a two-component curable urethane composition from the viewpoint of easily setting the glass transition temperature within the above range.

前記2液硬化型ウレタン組成物としては、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A)を含有する主剤(i)と、硬化剤(ii)と、マイクロバルーン(iii)とを含有するウレタン組成物を用いることが好ましい。   As the two-component curable urethane composition, a urethane composition containing a main agent (i) containing a urethane prepolymer (A) having an isocyanate group, a curing agent (ii), and a microballoon (iii). It is preferable to use it.

前記ウレタンプレポリマー(A)は、例えば、ポリオール、ポリイソシアネート、及び、鎖伸長剤を反応させたものを用いることができる。   As the urethane prepolymer (A), for example, a product obtained by reacting a polyol, a polyisocyanate, and a chain extender can be used.

前記ポリオールとしては、例えば、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリルポリオール等を用いることができる。これらのポリオールは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点から、ポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。   Examples of the polyol include polycarbonate polyol, polyether polyol, polybutadiene polyol, polyester polyol, and polyacryl polyol. These polyols may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a polyether polyol because the glass transition temperature is easily set in the above range.

前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレンポリオール、ポリプロピレンポリオール、ポリテトラメチレンポリオール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオキシテトラメチレンポリオール等を用いることができる。これらのポリエーテルポリオールは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点から、ポリテトラメチレンポリオールを用いることが好ましく、ポリテトラメチレングリコールを用いることがより好ましい。   Examples of the polyether polyol include polyethylene polyol, polypropylene polyol, polytetramethylene polyol, polyoxyethylene polyoxypropylene polyol, and polyoxypropylene polyoxytetramethylene polyol. These polyether polyols may be used alone or in combination of two or more. Among these, polytetramethylene polyol is preferably used, and polytetramethylene glycol is more preferably used from the viewpoint that the glass transition temperature is easily set in the above range.

前記ポリオールの数平均分子量としては、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点及び機械的強度の点から、500〜900の範囲であることが好ましく、550〜700の範囲がより好ましい。なお、前記ポリオールの数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により、下記の条件で測定した値を示す。   The number average molecular weight of the polyol is preferably in the range of 500 to 900, more preferably in the range of 550 to 700, from the viewpoint of easily setting the glass transition temperature within the above range and the mechanical strength. In addition, the number average molecular weight of the said polyol shows the value measured on condition of the following by gel permeation chromatography (GPC) method.

測定装置:高速GPC装置(東ソー株式会社製「HLC−8220GPC」)
カラム:東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「TSKgel G5000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G4000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G3000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
「TSKgel G2000」(7.8mmI.D.×30cm)×1本
検出器:RI(示差屈折計)
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/分
注入量:100μL(試料濃度0.4質量%のテトラヒドロフラン溶液)
標準試料:下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。
Measuring device: High-speed GPC device (“HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation)
Column: The following columns manufactured by Tosoh Corporation were connected in series.
"TSKgel G5000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G4000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 "TSKgel G3000" (7.8 mm ID x 30 cm) x 1 “TSKgel G2000” (7.8 mm ID × 30 cm) × 1 detector: RI (differential refractometer)
Column temperature: 40 ° C
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0 mL / min Injection amount: 100 μL (tetrahydrofuran solution with a sample concentration of 0.4 mass%)
Standard sample: A calibration curve was prepared using the following standard polystyrene.

(標準ポリスチレン)
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−1000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−2500」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン A−5000」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−1」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−2」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−4」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−10」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−20」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−40」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−80」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−128」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−288」
東ソー株式会社製「TSKgel 標準ポリスチレン F−550」
(Standard polystyrene)
"TSKgel standard polystyrene A-500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-1000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-2500" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene A-5000" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-1" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-2" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-4" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-10" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-20" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-40" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-80" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-128" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-288" manufactured by Tosoh Corporation
"TSKgel standard polystyrene F-550" manufactured by Tosoh Corporation

前記ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;エ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネートなどを用いることができる。これらのポリイソシアネートは単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点及び機械的強度の点から、芳香族ポリイソシアネートを用いることが好ましく、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを用いることがより好ましい。   Examples of the polyisocyanate include aromatic polyisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, toluene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, phenylene diisocyanate, and xylylene diisocyanate; aliphatics such as ethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate. Polyisocyanate; alicyclic polyisocyanate such as isophorone diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, and the like can be used. These polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic polyisocyanate is preferably used, and 4,4′-diphenylmethane diisocyanate is more preferably used from the viewpoint of easily setting the glass transition temperature within the above range and mechanical strength.

前記鎖伸長剤としては、例えば、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2−イソプロピル−1,4−ブタンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、3,5−ヘプタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2−(2−ヒドロキシ−プロポキシ)−プロパン−1−オール等の分岐構造を有するグリコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、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、ヘキサメチレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン、トリメチロールプロパン等の水酸基を有する鎖伸長剤;エチレンジアミン、プロパンジアミン、ヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジクロロジフェニルメタン、ポリアミノクロロフェニルメタン化合物等のアミノ基を有する鎖伸長剤などを用いることができる。これらの鎖伸長剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点及び機械的強度の点から、分岐構造を有するグリコールを用いることが好ましい。   Examples of the chain extender include 2-methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 2-butyl-2. -Ethyl-1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 2-isopropyl-1,4-butanediol, 2,4-dimethyl-1 , 5-pentanediol 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-ethyl-1,6-hexanediol, 3,5-heptanediol, 2-methyl Glycol having a branched structure such as 1,8-octanediol, 2- (2-hydroxy-propoxy) -propan-1-ol; ethylene glycol Diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, hexamethylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 4 Chain extenders having hydroxyl groups such as 4,4'-dihydroxydiphenyl, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone, hydrogenated bisphenol A, hydroquinone, trimethylolpropane; ethylenediamine, propanediamine, hexanediamine , Chain extenders having an amino group such as isophorone diamine, phenylene diamine, 4,4′-diamino-3,3′-dichlorodiphenylmethane, polyaminochlorophenylmethane compound, and the like can be used. These chain extenders may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a glycol having a branched structure from the viewpoint of easily setting the glass transition temperature within the above range and the mechanical strength.

また、前記鎖伸長剤の数平均分子量としては、機械的強度の点から、80〜300の範囲であることが好ましい。なお、前記鎖伸長剤の数平均分子量は、前記ポリオールの数平均分子量と同様に測定して得られた値を示す。   The number average molecular weight of the chain extender is preferably in the range of 80 to 300 from the viewpoint of mechanical strength. The number average molecular weight of the chain extender indicates a value obtained by measurement in the same manner as the number average molecular weight of the polyol.

前記ウレタンプレポリマー(A)は、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートと前記鎖伸長剤とを従来公知の方法により反応させて得られるものであり、イソシアネート基を有するものである。   The urethane prepolymer (A) is obtained by reacting the polyol, the polyisocyanate, and the chain extender by a conventionally known method, and has an isocyanate group.

前記ウレタンプレポリマー(A)を得る際の前記ポリオール及び前記鎖伸長剤が有する水酸基と前記ポリイソシアネートが有するイソシアネート基とのモル比(NCO/OH)としては、機械的強度の点から、1.3〜6.5の範囲であることが好ましく、1.5〜5の範囲が好ましい。   The molar ratio (NCO / OH) between the hydroxyl group of the polyol and the chain extender and the isocyanate group of the polyisocyanate in obtaining the urethane prepolymer (A) is as follows: A range of 3 to 6.5 is preferable, and a range of 1.5 to 5 is preferable.

前記ウレタンプレポリマー(A)のイソシアネート基当量としては、機械的強度の点から、200〜900g/eq.の範囲であることが好ましい。なお、前記ウレタンプレポリマー(A)のイソシアネート基当量は、JISK7301:2003に準拠して、試料を乾燥トルエンに溶解し、過剰のジ−n−ブチルアミン溶液を加えて反応させ、残存するジ-n-ブチルアミンを塩酸標準溶液で逆滴定して求めた値を示す。   The isocyanate group equivalent of the urethane prepolymer (A) is 200 to 900 g / eq. It is preferable that it is the range of these. In addition, the isocyanate group equivalent of the urethane prepolymer (A) was determined by dissolving the sample in dry toluene and reacting with excess di-n-butylamine solution in accordance with JIS K7301: 2003. -Shows the value obtained by back titrating butylamine with hydrochloric acid standard solution.

前記硬化剤(ii)としては、前記ウレタンプレポリマー(A)が有するイソシアネート基と反応する活性水素原子([NH]基及び/又は[OH]基)を含有する基を有する化合物を含有することが好ましく、例えば、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ヘキサンジアミン、イソホロンジアミン等の脂肪族又は脂環式アミン化合物;フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジクロロジフェニルメタン、ポリアミノクロロフェニルメタン化合物等の芳香族アミン化合物;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール等の2個以上の水酸基を有する化合物などを用いることができる。これらの硬化剤は単独又は2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ガラス転移温度を前記範囲に設定しやすい点及び機械的強度の点から、2個以上の水酸基を有する化合物を用いることが好ましく、エチレングリコールを用いることがより好ましい。   The curing agent (ii) contains a compound having a group containing an active hydrogen atom ([NH] group and / or [OH] group) that reacts with the isocyanate group of the urethane prepolymer (A). For example, aliphatic or alicyclic amine compounds such as ethylenediamine, propanediamine, hexanediamine, and isophoronediamine; phenylenediamine, 4,4′-diamino-3,3′-dichlorodiphenylmethane, polyaminochlorophenylmethane compounds, etc. Aromatic amine compounds; ethylene glycol, diethylene glycol, propanediol, butanediol, hexanediol, neopentylglycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, bisphenol A, alkylene oxide adducts of bisphenol A, polyester Ether polyols, polyester polyols, polycaprolactone polyols, and compounds having two or more hydroxyl groups such as polycarbonate polyols can be used. These curing agents may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a compound having two or more hydroxyl groups, and more preferable to use ethylene glycol, from the viewpoint of easily setting the glass transition temperature in the above range and the mechanical strength.

前記硬化剤(ii)が有する活性水素原子を含有する基と、前記ウレタンプレポリマー(A)が有するイソシアネート基とのモル比(活性水素原子を含有する基/NCO)としては、機械的強度の点から、0.6〜1の範囲であることが好ましく、0.7〜0.98の範囲がより好ましい。   The molar ratio (group containing the active hydrogen atom / NCO) of the group containing the active hydrogen atom of the curing agent (ii) and the isocyanate group of the urethane prepolymer (A) is that of mechanical strength. From the point of view, the range is preferably 0.6 to 1, and more preferably 0.7 to 0.98.

前記マイクロバルーン(iii)は、高分子化合物原料から形成された中空ビーズ状の物質をいい、このビーズ状の物質の中にはガスが入っている。前記ガスとしては、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム等を用いることができる。前記マイクロバルーン(iii)の原料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリルの樹脂を用いることができる。   The microballoon (iii) refers to a hollow bead-like substance formed from a polymer compound raw material, and gas is contained in the bead-like substance. As said gas, air, nitrogen, argon, helium etc. can be used, for example. As a raw material for the microballoon (iii), for example, a resin of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene chloride, or polyacrylonitrile can be used.

前記マイクロバルーン(iii)の平均粒子径としては、機械的強度の点から、1〜500μmの範囲が好ましく、1〜100μmの範囲がより好ましく、5〜50μmの範囲が更に好ましい。なお、前記マイクロバルーン(iii)の平均粒子径は、株式会社島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD−7000」を用いて測定した、D50の値(μm)を示す。  The average particle diameter of the microballoon (iii) is preferably 1 to 500 μm, more preferably 1 to 100 μm, and still more preferably 5 to 50 μm from the viewpoint of mechanical strength. In addition, the average particle diameter of the microballoon (iii) indicates the value (μm) of D50 measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device “SALD-7000” manufactured by Shimadzu Corporation.

前記マイクロバルーン(iii)としては、例えば、日本フィライト株式会社製「EXPANCEL(登録商標)」等を市販品として入手することができる。   As the microballoon (iii), for example, “EXPANCEL (registered trademark)” manufactured by Nippon Philite Co., Ltd. can be obtained as a commercial product.

前記マイクロバルーン(iii)の含有量としては、機械的強度の点から、ウレタン組成物中0.5〜5質量%の範囲であることが好ましく、1〜3質量%の範囲がより好ましい。   As content of the said microballoon (iii), it is preferable that it is the range of 0.5-5 mass% in a urethane composition from the point of mechanical strength, and the range of 1-3 mass% is more preferable.

前記2液硬化型ウレタン組成物としては、前記ウレタンプレポリマー(A)を含有する主剤(i)と、前記硬化剤(ii)と、前記マイクロバルーン(iii)とを必須成分として含有するが、必要に応じてその他の添加剤を含有してもよい。   The two-component curable urethane composition contains the main component (i) containing the urethane prepolymer (A), the curing agent (ii), and the microballoon (iii) as essential components. You may contain another additive as needed.

前記その他の添加剤としては、例えば、ウレタン化触媒、砥粒、整泡剤、充填剤、顔料、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、難燃剤、可塑剤、水等を用いることができる。これらの添加剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。   Examples of the other additives include urethanization catalysts, abrasive grains, foam stabilizers, fillers, pigments, thickeners, antioxidants, ultraviolet absorbers, surfactants, flame retardants, plasticizers, water, and the like. Can be used. These additives may be used alone or in combination of two or more.

前記ウレタン組成物を用いて硬化物を得る方法としては、例えば、50〜100℃の範囲で予め加熱した金型に前記ウレタン組成物を流し込み、前記金型の蓋を閉め、50〜100℃の温度で30分〜5時間硬化させて硬化物を得る方法が挙げられる。   As a method of obtaining a cured product using the urethane composition, for example, the urethane composition is poured into a mold preheated in a range of 50 to 100 ° C., the lid of the mold is closed, and a temperature of 50 to 100 ° C. A method of obtaining a cured product by curing at a temperature for 30 minutes to 5 hours can be mentioned.

また、前記硬化物を用いて研磨材を得る方法としては、例えば、前記硬化物をスライサーを使用して厚さ0.5〜5mmの範囲のスライスし研磨材を得る方法が挙げられる。   Moreover, as a method of obtaining an abrasive using the cured product, for example, a method of slicing the cured product in a thickness range of 0.5 to 5 mm using a slicer to obtain an abrasive.

前記方法で得られた研磨剤は、必要に応じて、50〜120℃の範囲で5〜20時間アフタキュアしてもよい。   The abrasive | polishing agent obtained by the said method may be after-cured for 5 to 20 hours in the range of 50-120 degreeC as needed.

本発明のウレタン組成物は、温度によって異なる硬度を発現するため、特に研磨材として使用された場合には、加温の調節により、粗削り用研磨材、仕上げ用研磨材等の研磨材の原料として別々の樹脂組成物を使用する必要のないものである。従って、本発明のウレタン組成物は、研磨布、研磨パッド等の研磨材の材料として特に好適に使用することができる。   Since the urethane composition of the present invention expresses different hardness depending on the temperature, particularly when used as an abrasive, by adjusting the heating, it can be used as a raw material for an abrasive such as an abrasive for roughing and an abrasive for finishing. There is no need to use a separate resin composition. Therefore, the urethane composition of the present invention can be particularly suitably used as a material for abrasives such as polishing cloths and polishing pads.

以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[実施例1]
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えた4つ口フラスコに、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを1,546.7質量部、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;650)を654.3質量部、2−(2−ヒドロキシ−プロポキシ)−プロパン−1−オールを61.2質量部を仕込み混合し、窒素気流下60℃で8時間反応を行い、イソシアネート基当量が240g/eq.イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを得た。
次いで、得られたウレタンプレポリマーを2,488.8質量部、エチレングリコールを236.4質量部、日本フィライト株式会社製マイクロバルーン「EXPANCEL 551DE40d42」44.6質量部を混合、撹拌し、ウレタン組成物を得た。
次いで、得られたウレタン組成物を直ちに80℃に予め加熱した金型(250mm×250mm×40mm)中に2,000質量部注入し、直ちに金型の蓋を閉め、80℃で1時間放置し、その後に発泡成形物を取り出した。取り出した発泡成形物をスライサーで厚さ1.3mmに裁断し、80℃で16時間アフタキュアし、発泡した研磨パッドを得た。
[Example 1]
In a four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a stirrer, 1,546.7 parts by mass of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 654.3 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 650) , 2- (2-hydroxy-propoxy) -propan-1-ol was charged in 61.2 parts by mass, reacted at 60 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream, and the isocyanate group equivalent was 240 g / eq. A urethane prepolymer having an isocyanate group was obtained.
Subsequently, 2,488.8 parts by mass of the obtained urethane prepolymer, 236.4 parts by mass of ethylene glycol, and 44.6 parts by mass of a microballoon “EXPANEL 551DE40d42” manufactured by Nippon Philite Co., Ltd. were mixed and stirred to obtain a urethane composition. I got a thing.
Then, 2,000 parts by mass of the obtained urethane composition was immediately poured into a mold (250 mm × 250 mm × 40 mm) preheated to 80 ° C., the lid of the mold was immediately closed, and left at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the foamed molded product was taken out. The foamed molded product taken out was cut to a thickness of 1.3 mm with a slicer and aftercured at 80 ° C. for 16 hours to obtain a foamed polishing pad.

[比較例1]
窒素導入管、温度計、攪拌機を備えた4つ口フラスコに、トルエンジイソシアネートを812質量部、ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量;650)を1,110.7質量部、ジエチレングリコールを77.3質量部を仕込み混合し、窒素気流下60℃で8時間反応を行い、イソシアネート基当量が450g/eq.のイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを得た。
次いで、得られたウレタンプレポリマーを2,000質量部、120℃に溶融した4,4’−メチレン−ビス−o−クロロアニリンを564.1質量部、日本フィライト株式会社製マイクロバルーン「EXPANCEL 551DE40d42」42質量部を混合、撹拌し、ウレタン組成物を得た。
次いで、得られたウレタン組成物を直ちに80℃に予め加熱した金型(250mm×250mm×40mm)中に2,000質量部注入し、直ちに金型の蓋を閉め、80℃で1時間放置し、その後に発泡成形物を取り出した。取り出した発泡成形物をスライサーで厚さ1.3mmに裁断し、80℃で16時間アフタキュアし、発泡した研磨パッドを得た。
[Comparative Example 1]
In a four-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, a thermometer, and a stirrer, 812 parts by mass of toluene diisocyanate, 1,110.7 parts by mass of polytetramethylene glycol (number average molecular weight; 650), and 77.3 parts by mass of diethylene glycol Parts were mixed and reacted at 60 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream, and the isocyanate group equivalent was 450 g / eq. The urethane prepolymer having an isocyanate group was obtained.
Next, 2,000 parts by mass of the obtained urethane prepolymer, 564.1 parts by mass of 4,4′-methylene-bis-o-chloroaniline melted at 120 ° C., microballoon “EXPANEL 551DE40d42” manufactured by Nippon Philite Co., Ltd. 42 parts by mass were mixed and stirred to obtain a urethane composition.
Then, 2,000 parts by mass of the obtained urethane composition was immediately poured into a mold (250 mm × 250 mm × 40 mm) preheated to 80 ° C., the lid of the mold was immediately closed, and left at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the foamed molded product was taken out. The foamed molded product taken out was cut to a thickness of 1.3 mm with a slicer and aftercured at 80 ° C. for 16 hours to obtain a foamed polishing pad.

[ガラス転移温度の測定方法]
実施例及び比較例で得られた研磨パッドのガラス転移温度は、JISK7198−1991に準拠して、ウレタン組成物の硬化物を動的粘弾性測定装置(日立ハイテクサイエンス株式会社製「DMS6100」)を用いて、昇温速度5℃/分、測定周波数1.6Hz、温度範囲;−100〜200℃の条件にて測定したE’の補外低下開始温度として算出した。
[Measurement method of glass transition temperature]
The glass transition temperature of the polishing pad obtained in the examples and comparative examples was determined by using a dynamic viscoelasticity measuring device (“DMS6100” manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) based on JISK7198-1991. It was calculated as an extrapolated decrease start temperature of E ′ measured under conditions of a temperature rising rate of 5 ° C./min, a measurement frequency of 1.6 Hz, a temperature range; −100 to 200 ° C.

[JISA硬度の測定方法]
実施例及び比較例で得られた研磨パッドの硬度を、JISK7312−1996(硬さ試験)に準拠して、スプリング硬さ試験とし、タイプAで評価した。
[Measurement method of JISA hardness]
The hardness of the polishing pad obtained in the examples and comparative examples was evaluated as a type A as a spring hardness test in accordance with JIS K7312-1996 (hardness test).

Figure 0006303482
Figure 0006303482

本発明の研磨材である実施例1は、20℃、90℃、及び、150℃におけるJISA硬度の変化が大きく、粗削り用研磨材、仕上げ用研磨材等の研磨材して別々の研磨材を使用する必要のないものであることが分かった。   In Example 1 which is an abrasive of the present invention, the change in JIS hardness at 20 ° C., 90 ° C., and 150 ° C. is large, and separate abrasives are used as abrasives such as roughing abrasives and finishing abrasives. It turns out that it is not necessary to use it.

一方、比較例1は、前記ガラス転移温度が0℃未満のウレタン組成物を用いた態様であるが、20℃、90℃、及び、150℃におけるJISA硬度の変化が少なかった。   On the other hand, Comparative Example 1 is an embodiment using a urethane composition having a glass transition temperature of less than 0 ° C., but there was little change in JIS hardness at 20 ° C., 90 ° C., and 150 ° C.

Claims (5)

イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(A)を含有する主剤(i)と、硬化剤(ii)と、マイクロバルーン(iii)とを含有し、
前記ウレタンプレポリマー(A)が、数平均分子量が500〜900の範囲のポリオール、芳香族ポリイソシアネート、及び分岐構造を有するグリコールを反応させて得られたものであり、
得られる硬化物の周波数1.6Hzで測定される動的粘弾性スペクトルにおけるガラス転移温度が5〜40℃の範囲であることを特徴とするウレタン組成物。
Containing a main agent (i) containing a urethane prepolymer (A) having an isocyanate group, a curing agent (ii), and a microballoon (iii);
The urethane prepolymer (A) is obtained by reacting a polyol having a number average molecular weight in the range of 500 to 900, an aromatic polyisocyanate, and a glycol having a branched structure,
A urethane composition having a glass transition temperature in a dynamic viscoelastic spectrum measured at a frequency of 1.6 Hz of the obtained cured product in a range of 5 to 40 ° C.
前記ウレタンプレポリマー(A)が、数平均分子量が500〜900の範囲のポリオール、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、及び、数平均分子量が80〜300の範囲であり分岐構造を有するグリコールを反応させて得られたものである請求項記載のウレタン組成物。 The urethane prepolymer (A) is reacted with a polyol having a number average molecular weight in the range of 500 to 900, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, and a glycol having a number average molecular weight in the range of 80 to 300 and having a branched structure. The urethane composition according to claim 1 , wherein the urethane composition is obtained. 前記硬化剤(ii)が、2個以上の水酸基を有する化合物(B)を含有するものである請求項又は記載のウレタン組成物。 The urethane composition according to claim 1 or 2, wherein the curing agent (ii) contains a compound (B) having two or more hydroxyl groups. 請求項1〜のいずれか1項記載のウレタン組成物を用いて得られたことを特徴とする硬化物。 A cured product obtained by using the urethane composition according to any one of claims 1 to 3 . 請求項1〜のいずれか1項記載のウレタン組成物を用いて得られたことを特徴とする研磨材。 An abrasive obtained using the urethane composition according to any one of claims 1 to 3 .
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