JPH04246492A - 研磨材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研磨材に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６１−７６２７５号公報には、ポ
リカーボネートジオールとポリジメチルシロキサングリ
コールとジイソシアネートを必須成分として製造せしめ
た、分子主鎖にポリジメチルシロキシル基を含有するポ
リウレタン樹脂多孔質マトリックス中に砥粒が埋設され
た研磨材が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された研磨材は、耐摩耗性が不十分であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、上
記実状に鑑みて鋭意検討したところ、分子主鎖にポリジ
メチルシロキシル基を含有するポリウレタン樹脂多孔質
マトリックス中に砥粒が埋設された研磨材に比べ、分子
側鎖にポリオルガノシロキシル基を含有するポリウレタ
ン樹脂の多孔質マトリックスを用いた研磨材が著しく耐
摩耗性に優れることを見い出し、本発明を完成するに至
った。

【０００５】即ち本発明は、砥粒がポリウレタン樹脂多
孔質マトリックスに埋設された研磨材において、ポリウ
レタン樹脂多孔質マトリックスとして、分子側鎖にポリ
オルガノシロキシル基を含有するポリウレタン樹脂の多
孔質マトリックスを用いることを特徴とする研磨材を提
供するものである。

【０００６】本発明における「埋設」とは、砥粒の一部
分が多孔質マトリックスの表面から突き出ている状態を
指称するものとする。本発明の研磨材の製造方法は特に
制限されないが、例えば予めポリウレタン樹脂の多孔質
マトリックスを作っておいて、その孔部分に砥粒を充填
して埋設することにより容易に製造できる。

【０００７】この場合のポリウレタン樹脂の多孔質マト
リックスの製造方法としては、例えばポリウレタン樹脂
の有機溶剤溶液を離型紙あるいは布はく上に塗布したの
ち、水浴に浸漬して凝固させて、多孔質マトリックスを
得る方法（以下、湿式成膜法という）、ポリウレタン樹
脂の有機溶剤／水混合分散液を離型紙あるいは布はく上
に塗布したのち、有機溶剤を選択的に蒸発せしめ次いで
水を蒸発させるという方法（以下、乾式成膜法という）
が挙げられいずれも採用できる。

【０００８】上記多孔質マトリックスを得る際、予めポ
リウレタン樹脂の有機溶剤溶液やポリウレタン樹脂の有
機溶剤／水混合分散液にフッ素系撥水撥油剤を添加して
おくと、多孔質マトリックスの孔部分の耐水性がよくな
る傾向もある。

【０００９】本発明に係る多孔質マトリックスを形成す
るポリウレタン樹脂は、分子側鎖にポリオルガノシロキ
シル基を含有するポリウレタン樹脂である。ポリオルガ
ノシロキシル基としては、ポリメチルハイドロシロキシ
ル基等のポリアルキルハイドロシロキシル基、ポリフェ
ニルハイドロシロキシル基等のポリアリールハイドロシ
ロキシル基、ポリジメチルシロキシル基等のポリジアル
キルシロキシル基、ポリジフェニルシロキシル基等のポ
リジアリールシロキシル基、ポリメチルフェニルシロキ
シル基等のポリアルキルアリールシロキシル基、ポリジ
メチルシロキシル基−ポリジフェニルシロキシル基のラ
ンダム共重合基、ポリジメチルシロキシル基−ポリジフ
ェニルシロキシル基のブロック共重合基等が挙げられる
。勿論上記基中のアリール基は、その一部がハロゲン原
子やアルキル基で置換されていても良い。上記アルキル
シロキシル基に比べれば、アリールシロキシル基のほう
が耐摩耗性に優れる傾向がある。

【００１０】ポリオルガノシロキシル基の繰り返し単位
は、通常１０〜１０００、中でも耐摩耗性に優れる点で
２０〜１００が好ましい。ポリウレタン樹脂中のポリオ
ルガノシロキシル基の含有量は、特に限定されないがポ
リウレタン樹脂固形分１００重量部当たり通常０．１〜
５０重量部、中でも耐摩耗性に優れる点で０．５〜２０
重量部であることが好ましい。

【００１１】このポリウレタン樹脂の数平均分子量は、
通常５０００〜１０００００、中でも２００００〜５０
０００であることが好ましい。このポリウレタン樹脂の
製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば次
の様な構造の原料を用いれば得られる。

【００１２】

【化１】

【００１３】

【化２】

【００１４】

【化３】

【００１５】

【化４】

【００１６】（但し、式中いずれも、Ａはあってもなく
てもよいアルキレン基、Ｒは水素原子またはアルキル基
、Ｘはいずれもイソシアネート基と非反応性の末端基を
有するポリオルガノシロキシル基である。）上記構造の
原料としては、例えば次の様なものが挙げられる。

【００１７】

【化５】

【００１８】

【化６】

【００１９】ポリウレタン樹脂の製造方法としては、例
えば上記一般式（１）の構造のジオールを用いる場合に
は、それとジイソシアネートと必要に応じて鎖伸長剤と
を反応せしめればよいし、一般式（３）の構造のジアミ
ンを用いる場合には、それと、ジオールと、ジイソシア
ネートと必要に応じて鎖伸長剤とを反応せしめればよい
し、一般式（４）の構造のジイソシアネートを用いる場
合には、それと、ジオールと、必要に応じて鎖伸長剤と
を反応せしめればよい。ジオールとジイソシアネートの
みからなるポリウレタン樹脂に比べて、さらに鎖伸長剤
としてジアミンを併用して得たポリウレタン樹脂のほう
が機械的性質に優れている傾向がある。

【００２０】以下、説明が煩雑になるのを避けるため、
湿式成膜法で専ら用いられる、ポリウレタン樹脂の有機
溶剤溶液の製造方法について、詳しく説明する。この際
の反応は、通常無溶剤または有機溶剤中で必要に応じて
触媒の存在下、３０〜１２０℃の反応温度で、１〜１０
時間行われる。そして無溶剤で反応を行った場合は、有
機溶剤を加えてやればよい。上記反応においてジオール
とジイソシアネート、必要に応じて用いられる鎖伸長剤
の反応順序も特に制限されないが、通常ジオールとジイ
ソシアネートとをイソシアネート基過剰の条件で反応せ
しめて、末端イソシアネート基のウレタンプレポリマー
を得、これと鎖伸長剤を反応させる方法が採用されるこ
とが多い。

【００２１】ジオールとジイソシアネート、必要に応じ
て用いられる鎖伸長剤の反応割合は特に制限されないが
、通常ジオールと鎖伸長剤の合計活性水素原子量を１当
量としたとき、０．９５〜１．１０当量となる重量割合
である。

【００２２】本発明で用いられるポリウレタン樹脂は、
上記一般式（１）〜（４）で表わされる原料に、通常必
要なそれ以外のジオール、ジイソシアネート、鎖伸長剤
を併用して製造される。

【００２３】この際に用いられるジオールとしては、例
えばポリステル系ジオール、ポリエーテル系ジオールの
単独あるいはこれらの混合物が使用できる。ポリエステ
ル系ジオールとしては、例えばエチレングリコール、１
，２　−プロピレングリコール、１，３　−プロピレン
グリコール、１，３　−ブチレングリコール、１，４　
−ブチレングリコール、２，２　−ジメチル−１，３　
−プロパンジオール、１，６　−ヘキサンジオール、３
−メチル−１，５　−ペンタンジオール、１，８　−オ
クタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレン
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、シクロヘキサン−１，４　−ジオール、シ
クロヘキサン−１，４　−ジメタノール等の１種又は２
種以上のジオールとコハク酸、マレイン酸、アジピン酸
、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸
、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸
、ヘキサヒドロイソフタル酸等のジカルボン酸の１種又
は２種以上との縮合物などである。又、前記ジオールを
開始剤とするγ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン
等の開環重合物が挙げられる。ポリエーテル系ジオール
としては、ポリエステル系ジオールの項で前記したジオ
ールを開始剤とするエチレンオキサイド、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の
単独あるいは２種以上の開環重合物などである。又、テ
トラヒドロフランの開環重合物も挙げられる。又、公知
の多価アルコール、例えばジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、１，５　−ペンタンジオール、１
，６　−ヘキサンジオール、ジメチル−１，５　−ペン
タンジオール、ジメチル−１，６　−ヘキサンジオール
、１，８　−オクタンジオール、シクロヘキサン−１，
４　−ジオール、シクロヘキサン−１，４　−ジメタノ
ールなどと、ジアリルカーボネートまたはジアルキルカ
ーボネート、或いはホスゲン、クロル蟻酸エステルなど
との縮合によって得られるエーテル縮合、エステル結合
を含まないポリ（アルキレンカーボネート）ジオールが
挙げられる。これらのジオールは、単独であるいはこれ
らを併用できる。中でも、得られるポリウレタン樹脂の
耐光性、耐加水分解性が優れる点で、ポリ（アルキレン
カーボネート）ジオールを用いることが好ましい。

【００２４】ジイソシアネートとしては、例えばトリレ
ンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシア
ネートやヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイ
ソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、イソ
ホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメ
チルキシリレンイソシアネート等の脂肪族或は脂環族ジ
イソシアネートが挙げられる。

【００２５】鎖伸長剤としては、例えばエチレンジアミ
ン、１，３　−プロピレンジアミン、１，２　−プロピ
レンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、
ピペラジン、Ｎ，Ｎ′−ジアミノピペラジン、２−メチ
ルピペラジン、　４，４′−ジアミノジシクロヘキシル
メタン、イソホロンジアミン等のジアミン類が挙げられ
、これらの１種又は２種以上を併用できる。

【００２６】更に、モノアルコール、３官能以上のアル
コール、モノアミン、３官能以上のアミン、モノイソシ
アネート、３官能以上のイソシアネートを用いてもよい
。本発明に係るポリウレタン樹脂を製造するに際し、必
要ならば触媒及び安定剤を使用することができる。触媒
としては例えばトリエチルアミン、トルエチレンジアミ
ン、モルホリン等の含窒素化合物、酢酸カリウム、ステ
アリン酸亜鉛、オクチル酸錫等の金属塩、ジブチル錫ジ
ラウレートの如き有機金属化合物等が挙げられる。安定
剤としては、置換ベンゾトリアゾール類などの紫外線に
対する安定剤、フェノール誘導体などの熱酸化に対する
安定剤などを加えることができる。

【００２７】これらの触媒や安定剤は、ポリウレタン樹
脂を製造する際に任意の段階で加えることができる。 又、ポリウレタン樹脂には必要に応じて、例えば酢酸エ
チル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、トルエン、テ
トラヒドロフラン、イソプロパノール、シクロヘキサノ
ン、ジメチルフォルムアミド、セロソルブ、セロソルブ
アセテート等の有機溶剤を使用することができる。

【００２８】本発明に係るポリウレタン樹脂には、必要
に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、
顔料、染料、増粘剤、消泡剤、界面活性剤、帯電防止剤
、難燃剤、消臭剤、分散剤、粘着付与剤樹脂、充填材、
架橋剤等を添加することができる。

【００２９】なお、本発明では上記ポリウレタン樹脂と
共に、必要ならば通常用いられているその他の樹脂、例
えばポリウレタン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル系共重
合体、塩化ビニル−プロピオン酸ビニル系共重合体、ポ
リビニルブチラール系樹脂、繊維素系樹脂、ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂、ポリアミド
樹脂等を併用することもできる。

【００３０】この様にして得られたポリウレタン樹脂を
例えば上記方法で多孔質マトリックスにして用いる。上
記方法で得られた多孔質マトリックスは、通常その表面
をスライスしたり、研削して用いられることが多い。

【００３１】本発明の研磨材は、例えば表面をスライス
したり、研削した多孔質マトリックスに砥粒を塗布する
などして、孔部分に埋設させることにより容易に得られ
る。本発明に係る砥粒は、公知慣用のものがいずれも使
用出来るが、例えばダイヤモンド、ルビー、サファイア
、シリコンカーバイド、アルミナ、マグネシア、ジルコ
ン、二酸化珪素等が挙げられる。これらの砥粒の粒子径
は特に制限されないが、多孔質マトリックスの孔の直径
とほぼ同じ大きさか、それより小さい径であることが好
ましい。

【００３２】本発明の研磨材は、例えばカメラやビデオ
等の光学用レンズ、テレビのブラウン管、光ファイバや
光導波路等のプリフォーム、ＣＤプレーヤー等のレーザ
ー受光部、半導体シリコンウェハー、医療用ハサミやメ
ス、宝石、包丁、刀等の精密で高度の研磨が要求される
用途で用いるのに好適である。

【００３３】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、こ
れはあくまで一態様でしかなく、本発明は実施例のみに
よって限定されるものではない。

【００３４】尚、文中「部」及び「％」は全て重量基準
による。 実施例１ 末端がシラン基のポリ（メチルシロキサン）に２−アリ
ロキシ−２−エチル−１，３　−プロパンジオールを反
応させた数平均分子量が３５００のジヒドロキシアルキ
ルポリシロキサン

【００３５】

【化７】

【００３６】の３０部と数平均分子量２０００のポリ（
ヘキサメチレンカーボネート）ジオール４７０部を混合
し、イソホロンジイソシアネート１６０部を加えて１０
０℃にて２時間反応した後、ジメチルホルムアミド１７
２０部を加えて均一な溶液とした。この溶液にイソホロ
ンジアミン７８部を加えて固形分３０％で粘度５００ポ
イズのポリウレタン樹脂溶液（Ａ）を得た。この樹脂溶
液から得られた皮膜は抗張力６２０ｋｇ／ｃｍ２、破断
伸度３１０％、１００％伸長時の応力１２０ｋｇ／ｃｍ
２であった。更に又、７０℃、相対湿度９５％の雰囲気
に１０週間放置した後の抗張力保持率（耐加水分解性の
尺度である。）は９３％であった。

【００３７】上記ポリウレタン樹脂溶液（Ａ）を用いて
下記の様にして、ポリウレタン樹脂多孔質マトリックス
を作製した。最初にポリエステルフィルム上に下記多孔
層配合液を固形分膜厚　０．４ｍｍとなる様に塗布し、
３０℃で５分間水中に浸漬して凝固させた後、５０℃で
１０分湯洗し、１００℃で５分間乾燥させた。次いでそ
の上に下記接着層配合液を固形分膜厚　０．２ｍｍとな
る様に塗布し、直ちに不織布を貼り合わせて１２０℃で
３分間乾燥した後、室温で３日間熟成した。

【００３８】多孔層配合液 ポリウレタン樹脂溶液（Ａ）　　　　　　１００部ダイ
ラック・Ｌカラー　　　　　　　　　　　　　　３０部
〔大日本インキ化学工業株製　　着色剤〕ジメチルホル
ムアミド　　　　　　　　　　　　　　２０部接着層配
合液 クリスボン４０１０　　　　　　　　　　　　　　１０
０部〔大日本インキ化学工業株製ポリウレタン樹脂、固
形分　　５０％〕 クリスボンＮＸ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１０部〔大日本インキ化学工業株製　　架橋剤、有
効成分７５％〕 クリスボン　　アクセルＨＭ　　　　　　　　　　　　
３部〔大日本インキ化学工業株製　　触媒、有効成分１
５％〕 トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１５部これの表面を薄くスライスして、表面
がスエード調の多孔質研磨用布を得た。

【００３９】この研磨用布に二酸化珪素を埋設した研磨
材は耐摩耗性に極めて優れていた。 比較例１ 末端がシラン基のポリ（メチルシロキサン）に２−アリ
ロキシ−２−エチル−１，３　−プロパンジオールを反
応させた数平均分子量が３５００のジヒドロキシアルキ
ルポリシロキサンの代わりに、ポリ（メチルシロキサン
）部分の分子量が上記のものと同一の、線状ポリ（メチ
ルシロキサン）の両末端に水酸基を有するジオールを同
量に用いる以外は全く同様にして、分子主鎖にポリオル
ガノシロキシル基を有するポリウレタン樹脂を得、同様
にして多孔質マトリックスを得た。

【００４０】この多孔質マトリックスに二酸化珪素砥粒
を埋設した研磨材の耐摩耗性は実施例１のそれよりも著
しく劣っていた。 実施例２ 実施例１における数平均分子量３５００のジヒドロキシ
アルキルポリシロキサン３０部を数平均分子量６７００
のジヒドロキシアルキルポリシロキサン６５部に変更し
、更に実施例１におけるジメチルフォルムアミド１７２
０部を１８００部に変更した以外は実施例１と同様にし
て固形分３０．３％で粘度５２０ポイズのポリウレタン
樹脂溶液（Ｂ）を得た。この樹脂の皮膜の耐加水分解性
は実施例１のものと同様に優れていた。ポリウレタン樹
脂溶液（Ａ）の代わりに、このポリウレタン樹脂溶液（
Ｂ）を用いて、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹
脂多孔質マトリックスを作成した。

【００４１】ここで得られた多孔質マトリックスに二酸
化珪素砥粒を埋設した研磨材の耐摩耗性は極めて優れて
いた。 実施例３ 片方の末端のみに２個の第１級アミノ基を有するメチル
フェニルポリシロキサン

【００４２】

【化８】

【００４３】（平均分子量３０００、珪素原子に結合し
ているメチル基の数とフェニル基の数の割合は９２対８
）３０部と平均分子量２０００のポリ（ブチレンアジペ
ート）ジオール４７０部および１，４ブチレングリコー
ル３０部を混合し、ジメチルホルムアミド１５８０部を
加えて均一にした後ジフェニルメタンジイソシアネート
１４７部を加えて７０℃にて６時間反応して固形分３０
％で粘度４７０ポイズの淡黄色透明なポリウレタン樹脂
溶液（Ｃ）を得た。この樹脂溶液から得られた皮膜は抗
張力６５０ｋｇ／ｃｍ２、破断伸度６３０％、１００％
伸長時の応力３５ｋｇ／ｃｍ２であった。このポリウレ
タン樹脂溶液（Ｃ）を用い、多孔質マトリックスを得た
。このマトリックスの耐摩耗性は、比較例１のそれに比
べて格段に優れていた。

【００４４】ここで得られた多孔質マトリックスに二酸
化珪素砥粒を埋設した研磨材の耐摩耗性は極めて優れて
いた。

【００４５】

【発明の効果】本発明の研磨材は、分子側鎖にポリオル
ガノシロキシル基を有するポリウレタン樹脂マトリック
スに砥粒が埋設されているので、耐摩耗性に優れるとい
う格別顕著な効果を奏する。

【００４６】なかでもポリ（アルキレンカーボネート）
骨格を有するポリウレタン樹脂マトリックスに砥粒が埋
設されたものは、さらに耐加水分解性にも優れるという
効果も奏するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　砥粒がポリウレタン樹脂多孔質マトリ
   ックスに埋設された研磨材において、ポリウレタン樹脂
   多孔質マトリックスとして、分子側鎖にポリオルガノシ
   ロキシル基を含有するポリウレタン樹脂の多孔質マトリ
   ックスを用いることを特徴とする研磨材。
2. 【請求項２】　　ポリウレタン樹脂多孔質マトリックス
   が、ポリ（アルキレンカーボネート）骨格をも有する多
   孔質マトリックスである請求項１記載の研磨材。