JP6891052B2 - 研磨パッド及びその製造方法、並びに、研磨物の製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕
立毛が配された研磨面と前記立毛の一端を連結する連結部とを有する基材と、
該基材に含浸された樹脂と、を有し、
少なくとも、前記立毛が、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と前記表裏面を連結する中間繊維とを有する前記編地のうち、前記中間繊維に由来するものであり、
前記連結部が、前記表裏面繊維のいずれか一方に由来するものである、
研磨パッド。
〔2〕
前記立毛の平均長さが、0.5〜20mmである、
〔1〕に記載の研磨パッド。
〔3〕
前記立毛が、なま糸である、
〔1〕又は〔2〕に記載の研磨パッド。
〔4〕
前記樹脂が、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂を含む、
〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔5〕
前記樹脂が含浸された前記基材のショアA硬度が、0〜30°である、
〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔6〕
前記樹脂が含浸された前記基材の圧縮弾性率が、50〜98%である、
〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔7〕
前記編地を構成する単糸の数平均直径が、3〜500μmである、
〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔8〕
前記樹脂が含浸された前記基材の圧縮変形量が、0.5〜15mmである、
〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔9〕
前記樹脂が含浸された前記基材の厚さが、1.0〜22mmである、
〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔10〕
前記基材の前記研磨面と反対側に、クッション層をさらに有する、
〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の研磨パッド。
〔11〕
前記クッション層の厚さが、3〜25mmである、
〔10〕に記載の研磨パッド。
〔12〕
前記クッション層のショアA硬度が、0〜0.3°以下である、
〔10〕又は〔11〕に記載の研磨パッド。
〔13〕
前記クッション層の圧縮変形量が、2.0〜20mmである、
〔10〕〜〔12〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔14〕
前記クッション層の圧縮弾性率が、85〜99%である、
〔10〕〜〔13〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔15〕
前記クッション層の密度が、0.010〜0.100g/cm3である、
〔10〕〜〔14〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔16〕
経編又は緯編で構成された編地に樹脂を含む樹脂溶液を含浸させ、湿式凝固を行うことにより、樹脂含浸編地を得る含浸工程と、
前記樹脂含浸編地の表裏面のいずれか一方に存在する樹脂及び繊維を除去することにより、前記編地の表裏面を連結する中間繊維を立毛として露出させる表面除去工程と、を有する、
研磨パッドの製造方法。
〔17〕
前記表面除去工程前に、前記樹脂含浸編地を、前記樹脂が可溶な溶媒を含む浸漬液に浸漬する浸漬工程を、有する、
〔16〕に記載の研磨パッドの製造方法。
〔18〕
前記樹脂が、N,N−ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン及びジメチルスルホキシドからなる群より選ばれる1種以上に可溶である、〔16〕又は〔17〕に記載の研磨パッドの製造方法。
〔19〕
前記樹脂が可溶な溶媒が、N,N−ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン及びジメチルスルホキシドからなる群より選ばれる1種以上の溶媒を含む、〔16〕〜〔18〕のいずれか1項に記載の研磨パッドの製造方法。
〔20〕
〔1〕〜〔15〕のいずれか1項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
研磨物の製造方法。
本実施形態の研磨パッドは、立毛が配された研磨面と前記立毛の一端を連結する連結部とを有する基材と、該基材に含浸された樹脂と、を有し、少なくとも、前記立毛が、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と前記表裏面を連結する中間繊維とを有する前記編地のうち、前記中間繊維に由来するものであり、前記連結部が、前記表裏面繊維のいずれか一方に由来するものである。
樹脂が含浸された基材(すなわち、樹脂とその樹脂が含浸された基材との複合体。以下同様。)の圧縮変形量は、好ましくは0.5〜15mmであり、より好ましくは1.0〜15mmであり、さらに好ましくは1.0〜10mmであり、さらにより好ましくは1.0〜5.0mmであり、特に好ましくは1.0〜3.0mmである。圧縮変形量が0.5mm以上であることにより、追従性および被研磨物の面品位がより向上する傾向にある。また、15mm以下であることにより、研磨レートがより向上し、研磨パッドの変形をより抑制できる傾向にある。なお、圧縮変形量は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、圧縮変形量は、例えば、立毛の長さや選択する樹脂の種類により調整することができる。
編地は、経編又は緯編で構成されたものであり、表裏面を形成する表裏面繊維と前記表裏面を連結する中間繊維とを有するものである。不織布に比べ経編又は緯編で構成された編地は、編構造が規則的であるため、研磨面における繊維端面の分布がより均一となり、研磨面全体に亘り研磨レートの均一性がより向上する。また、規則的な繊維端面の分布は、より均質な研磨を可能とし、面品位に優れた研磨の達成に寄与し得る。さらに、編地の表裏面のいずれか一方を連結部とすることにより、研磨時において研磨面の立毛が脱落することを抑制することができる。これにより、脱落した立毛に由来して被研磨物表面にスクラッチが生じること等を抑制することができる。なお、より長い立毛を得るという観点からは、経編が好ましい。
基材に含浸される樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン、ポリウレタンポリウレア等のポリウレタン系樹脂;ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル等のアクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のビニル系樹脂;ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のポリサルホン系樹脂;アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系樹脂;ポリアミド系樹脂;及びポリスチレン系樹脂が挙げられる。このなかでも、基材に含浸される樹脂として、ポリウレタン系樹脂を含むことが好ましい。ポリウレタン系樹脂としては、以下に限定されないが、例えば、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、及びポリカーボネート系ポリウレタン樹脂が挙げられ、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂がより好ましい。このような樹脂を用いることにより、立毛の硬さと柔らかさのバランスがより向上し、結果として研磨レートの向上と曲面を有する被研磨物への追従性のバランスがより向上する傾向にある。基材に含浸される樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
研磨パッドは、上述の編地及び樹脂の他、目的に応じて、通常の研磨パッドに含まれ得る各種添加剤を含んでもよい。そのような添加剤としては、以下に限定されないが、例えば、カーボンブラック等の顔料またはフィラー、親水性添加剤、及び疎水性添加剤が挙げられる。
本実施形態の研磨パッドは、基材の研磨面とは反対側に、クッション層をさらに有していてもよい。クッション層を有することにより、曲面を有する被研磨物への追従性がより向上する他、被研磨物への研磨圧の均一性もより向上する傾向にある。ここで、クッション層により付与される追従性とは、研磨パッドの有する立毛が被研磨物の平面及び曲面に追従することのほか、クッション層の寄与により立毛の連結部である基材自体が研磨圧により被研磨物の曲面形状に柔軟に追従することも含む。言い換えれば、クッション層は、立毛の連結部である基材自体の追従性を向上させることにより、立毛が配された研磨面と立毛の一端を連結する連結部とを有する基材と、該基材に含浸された樹脂とからなる研磨層(単に、「研磨層」ともいう)の効果をより有効に発揮させるために寄与するものとなる。
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、編地に対して樹脂を含浸させ、固形化させる工程と、編地の表裏面のいずれか一方に存在する樹脂及び繊維を除去することにより立毛を形成する工程とを有する方法であれば、特に限定されない。例えば、樹脂を複数種用いる場合には、複数の樹脂を混合して、一度で編地に含浸させてもよいし、一部の樹脂を編地に含浸させて固化させた後、残りの樹脂を編地に含浸させて固化させる多段階の含浸工程を有していてもよい。また、編地の表裏面のいずれか一方に存在する樹脂及び繊維の除去(切断)のタイミングについて、樹脂を含浸させた後の編地の表裏面のいずれか一方に存在する樹脂及び繊維を除去(切断)してもよいし、一部の樹脂を含浸させた後に編地の表裏面のいずれか一方の樹脂及び繊維を除去して、さらに残りの樹脂を含浸させてもよい。
含浸工程は、経編又は緯編で構成された編地に樹脂を含む樹脂溶液を含浸させ、湿式凝固を行うことにより、樹脂含浸編地を得る工程である。編地に樹脂溶液を含浸させた上で湿式凝固法を用いる場合、凝固液中では、編地の繊維に付着している樹脂溶液の表面で樹脂溶液の溶媒と凝固液との置換の進行により樹脂が繊維の表面に凝固再生される。
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、後述する表面除去工程前に、樹脂含浸編地を、樹脂が可溶な溶媒を含む浸漬液に浸漬する浸漬工程を有していてもよい。浸漬工程は、樹脂含浸編地を、樹脂が可溶な溶媒を含む浸漬液に浸漬することで、湿式樹脂を溶媒に部分的に再溶解させる工程である。浸漬工程により、樹脂含浸編地内部の気泡(例えば閉気孔及び開口部の小さい開気孔)が減少し、編地と湿式樹脂との密着性が向上すると考えられる。浸漬工程に用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、メチルエチルケトン(MEK)、及びジメチルスルホキシド(DMSO)が挙げられる。また、浸漬させる際の温度条件としては、樹脂の気泡を減少させ、かつ、溶媒への樹脂の溶出を防止する観点から、15.0〜25.0℃であることが好ましく、浸漬時間としては、同様の観点から、5〜30秒であることが好ましい。なお、上述の浸漬工程の後に、乾燥工程を設けることが好ましい。
表面除去工程は、樹脂含浸編地の表裏面のいずれか一方に存在する樹脂及び繊維を除去することにより、編地の表裏面を連結する中間繊維を立毛として露出させる工程である。表面除去工程により、研磨面として編地の面方向に切断された断面を形成することができる。図1に、表面除去工程の概念図を示す。図1は、浸漬工程後の樹脂含浸編地1からその表裏面に存在する樹脂(図示せず。)及び表裏面繊維2を除去したときの断面図である。図1に示すように、本実施形態においては、表裏面を形成する表裏面繊維2と表裏面を連結する中間繊維3とを有する編地1の表裏面繊維2のいずれか一方を樹脂と共に除去して立毛5を有する研磨面4を作製する。この際、表裏面繊維のもう一方は、連結部6となり、研磨面4は、面方向に立毛5の端面が均一に分布するものとなる。
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、研磨パッドの研磨面とは反対側の面に、クッション層を形成するクッション層形成工程を有していてもよい。クッション層の形成方法としては、特に制限されず、粘着層を介して樹脂発泡体を研磨パッドの研磨面とは反対側の面に張り合わせる方法等を採用することができる。また、クッション層の研磨パッドが張り合わされた面とは反対側の面に、研磨機の研磨定盤にクッション層を介して研磨パッドを貼着するための両面テープ(粘着層及び剥離紙を備えるもの)を張り合わせてもよい。
本実施形態の研磨物の製造方法は、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する方法であれば、特に限定されない。研磨工程は、1次研磨(粗研磨)であってもよく、2次研磨(仕上げ研磨)であってもよく、それら両方の研磨を兼ねるものであってもよい。
バネを介して厚さ4.5mm以上の試験片表面に押針(測定子)を押し付け30秒後の押針の押し込み深さから、研磨パッドのショアA硬度を測定した。測定装置としては、デュロメータ タイプAを用いた。これを3回行って相加平均からショアA硬度を求めた。具体的には、研磨パッドを10cm×10cmに切り出し、試料片とし、厚さ4.5mm以上になるように複数枚重ねて測定した。
ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を用いて、日本工業規格(JIS L 1021)に準拠して、研磨パッドの圧縮変形量及び圧縮弾性率を測定した。具体的には、初荷重で30秒間加圧した後の厚さt0を測定し、次に最終荷重のもとで5分間放置後の厚さt1を測定した。全ての荷重を除き、1分間放置後、再び初荷重で30秒間加圧した後の厚さt0’を測定した。このとき、初荷重は100g/cm2、最終荷重は1120g/cm2であった。圧縮変形量は、下記数式(1)で算出し、圧縮弾性率は、下記数式(2)で算出した。
数式(1):圧縮変形量(mm)=t0−t1
数式(2):圧縮弾性率(%)=(t0’−t1)/(t0−t1)×100
ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を用いて、日本工業規格(JIS K 6505)に準拠して、研磨パッドの厚さを測定した。具体的には、研磨パッドを10cm×10cmに切り出した試料片3枚用意し、各試料片に、厚さ測定器の所定位置にセットした後、480g/cm2の荷重をかけた加圧面を試料片の表面に載せ、5秒経過後に厚さを測定した。1枚の試料片につき、5箇所の厚さを測定し相加平均を算出し、さらに3枚の試料片の相加平均を求めた。
研磨パッドを10cm×10cmに切り出し、試料片とし、その質量を測定し、上記厚さから求めた体積と上記質量から、研磨パッドの密度(かさ密度)(g/cm3)を算出した。
研磨パッドを研磨機(ラップマスター、36PL−3R)の定盤に張り付けた。次いで、被研磨物(ワークW)として曲面を有するガラス(サイズ50mm×100mm×1mmt)を用意し、図2に示すキャリアCのステージS上に設置した。図2の上側の図は、キャリアCの平面図であり、それをA−A’線で切断した断面図が下側の図である。次いで、図3に示すように研磨パッドの研磨面を被研磨物に接触させ、被研磨物に対して、下記に示す研磨条件にて研磨を行った。
(研磨条件)
スラリ :酸化セリウム粒子10重量%水分散液
研磨時間 :60min
研磨圧 :170gf/cm2
研磨速度 :定盤20rpm
:キャリヤ23rpm
(面品位に関する評価基準)
A :スクラッチ及び溝状の研磨痕なし。面品位良好。
B :スクラッチおよび溝状の研磨痕有り。面品位不良。
(仕上げ研磨の要否に関する評価基準)
AAA:研磨後の被研磨物表面と側面とをつなぐ曲面に、境界線がほぼ確認できず、仕上げ研磨は不要である
AA :研磨後の被研磨物表面と側面とをつなぐ曲面に、極薄い境界線が確認でき、比較的に簡易な仕上げ研磨が必要である
A :研磨後の被研磨物表面と側面とをつなぐ曲面に、薄い境界線が確認でき、仕上げ研磨が必要である
B :研磨後の被研磨物表面と側面とをつなぐ曲面に、はっきりと境界線が確認でき、仕上げ研磨が必要である
ポリエチレンテレフタレート繊維(以下、「PET繊維」ともいう。)により構成される編地A〜Bとポリエチレンテレフタレート繊維とナイロン繊維(以下、「Ny繊維」ともいう。)により構成される編地Cおよび不織布Aとを用意した。下記表1に各編地の構成を記載する。なお、経編及び丸編においては、編地表裏面を構成する繊維と、編地の中構造(表面と裏面の間)を構成する繊維とを分けて記載する。
L2: 0−1−1−1/1−0−0−0//
L3: 0−1−1−2/1−0−2−1//
L4: 1−2−0−1/2−1−1−0//
L5: 0−0−0−1/1−1−1−0//
L6: 0−0−4−4/4−4−0−0//
(1次含浸工程)
ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂(DIC社製、商品名「クリスボンS705」)56.7質量部と、N,N−ジメチルホルムアミド43.3質量部と、を混合し、樹脂溶液を調製した。得られた樹脂溶液に編地Aを浸漬させ、マングルローラーを用いて余分な樹脂溶液を絞り落とすことで、編地Aに樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、18℃の水からなる凝固液中に編地Aを浸漬することにより、1次含浸樹脂を凝固再生させて樹脂含浸編地を得た。その後、樹脂含浸編地を凝固液から取り出して乾燥させて樹脂含浸編地を得た。
次いで、N,N−ジメチルホルムアミドと純水とを65対35(体積比)で混合した浸漬溶媒に、上記で得られた樹脂含浸編地を浸漬した。その後、乾燥を行い、浸漬工程後の樹脂含浸編地を得た。
その後、樹脂含浸編地を乾燥させて、バフ機を用いて上下の厚さが均等になるように表面の繊維及び樹脂を除去することにより立毛を形成し、その面を研磨面とした。最後に、クッション層として、研磨面と反対側に、厚さ5mmのポリエチレン発泡体を張り付けた。なお、立毛の平均長さは、2.05mmであった。
編地Aに代えて、編地Bを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、実施例2の研磨パッドを得た。なお、立毛の平均長さは、4.45mmであった。
編地Aに代えて、不織布Aを用い、研磨パッドの密度が0.37g/cm3となるようにマングルローラーのニップ条件を調整したこと以外は、実施例1と同様の方法により、比較例1の研磨パッドを得た。研磨パッド全体に対して、不織布含有量は34質量%であった。
浸漬工程は実施せず、また編地Aに代えて、編地Cを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、実施例3の研磨パッドを得た。なお、クッション層としては、研磨面と反対側に、厚さ10mmのポリウレタン系発泡体を張り付けた。また、立毛の平均長さは、3.02mmであった
クッション層として、厚さ20mmのポリウレタン系発泡体を用いたこと以外は、実施例3と同様の方法により、実施例4の研磨パッドを得た。
Claims (20)
- 立毛が配された研磨面と前記立毛の一端を連結する連結部とを有する基材と、
該基材に含浸された樹脂と、を有し、
少なくとも、前記立毛が、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と前記表裏面を連結する中間繊維とを有する前記編地のうち、前記中間繊維に由来するものであり、
前記連結部が、前記表裏面繊維のいずれか一方に由来するものである、
研磨パッド。 - 前記立毛の平均長さが、0.5〜20mmである、
請求項1に記載の研磨パッド。 - 前記立毛が、なま糸である、
請求項1又は2に記載の研磨パッド。 - 前記樹脂が、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂を含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記樹脂が含浸された前記基材のショアA硬度が、0〜30°である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記樹脂が含浸された前記基材の圧縮弾性率が、50〜98%である、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記編地を構成する単糸の数平均直径が、3〜500μmである、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記樹脂が含浸された前記基材の圧縮変形量が、0.5〜15mmである、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記樹脂が含浸された前記基材の厚さが、1.0〜22mmである、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記基材の前記研磨面と反対側に、クッション層をさらに有する、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨パッド。 - 前記クッション層の厚さが、3〜25mmである、
請求項10に記載の研磨パッド。 - 前記クッション層のショアA硬度が、0〜0.3°以下である、
請求項10又は11に記載の研磨パッド。 - 前記クッション層の圧縮変形量が、2.0〜20mmである、
請求項10〜12のいずれか1項に記載の研磨パッド。 - 前記クッション層の圧縮弾性率が、85〜99%である、
請求項10〜13のいずれか1項に記載の研磨パッド。 - 前記クッション層の密度が、0.010〜0.100g/cm3である、
請求項10〜14のいずれか1項に記載の研磨パッド。 - 経編又は緯編で構成された編地に樹脂を含む樹脂溶液を含浸させ、湿式凝固を行うことにより、樹脂含浸編地を得る含浸工程と、
前記樹脂含浸編地の表裏面のいずれか一方に存在する樹脂及び繊維を除去することにより、前記編地の表裏面を連結する中間繊維を立毛として露出させる表面除去工程と、を有する、
研磨パッドの製造方法。 - 前記表面除去工程前に、前記樹脂含浸編地を、前記樹脂が可溶な溶媒を含む浸漬液に浸漬する浸漬工程を、有する、
請求項16に記載の研磨パッドの製造方法。 - 前記樹脂が、N,N−ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン及びジメチルスルホキシドからなる群より選ばれる1種以上に可溶である、請求項16又は17に記載の研磨パッドの製造方法。
- 前記樹脂が可溶な溶媒が、N,N−ジメチルホルムアルデヒド、N,N−ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン及びジメチルスルホキシドからなる群より選ばれる1種以上の溶媒を含む、請求項16〜18のいずれか1項に記載の研磨パッドの製造方法。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
研磨物の製造方法。
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