JPS6176275A - 研磨材用ポリウレタンエラストマ− - Google Patents

研磨材用ポリウレタンエラストマ−

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Publication number
JPS6176275A
JPS6176275A JP59196855A JP19685584A JPS6176275A JP S6176275 A JPS6176275 A JP S6176275A JP 59196855 A JP59196855 A JP 59196855A JP 19685584 A JP19685584 A JP 19685584A JP S6176275 A JPS6176275 A JP S6176275A
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JP
Japan
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abrasive
glycol
molecular weight
polyurethane elastomer
porous
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Pending
Application number
JP59196855A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuro Tsukano
塚野 達郎
Noritsugu Ito
伊藤 典嗣
Toshio Yasuda
安田 敏夫
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

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】 本発明は、均一の多孔性構造を有し、かつ耐アルカリ性
並びに耐摩耗性に極めて優れる研磨材用のポリウレタン
エラストマーに関するものである。
従来よりポリウレタンエラストマー溶液から湿式成膜法
により多孔性材料を製造することは公知である。そして
この多孔性材料は通湿性、通気性並びにボリューム感あ
る風合を有するため天然皮革代替材料としてよく使用さ
れている。又さらにこれらの多孔性材料の表面を研削し
てスェード材料としてもよく使用されている。
最近このスェード材料は皮革代替材料以外にフレキシブ
ルで強度、耐摩耗性が強く、かつ多孔性構造が凹凸を有
し、凹部に砥粒を包含するのに最適であるため精密な研
磨を必要とする材料、例えば光学レンズ、半導体シリコ
ンウェハーなどのVr磨材として注目されてきている。
即ち、この様な分野に使用される研磨材に具備される性
能としては、強アルカリ性の砥粒が使用されるため、砥
粒包含性に優れる均一な多孔構造を付与し、かつ耐アル
カリ性、耐摩耗性にも優れる特性を付与するポリウレタ
ンエラストマーが不可欠である。しかし通常のポリエス
テル系ポリウレタンエラストマーでは短期間で加水分解
による材料劣化を起し、実用性、耐久性に乏しいのが現
状である。
また、その他のポリウレタンエラストマーとしてポリカ
ーボネートグリコール系ポリウレタンエラストマー、さ
らにはポリオキシテトラメチレングリコール系ポリウレ
タンエラストマー及びポリジメチルシロキサングリコー
ル系ポリウレタンエラストマーなどがある。しかしこれ
らは耐アルカリ性に優れるが、ポリカーボネートグリコ
ール系ポリウレタンエラストマーはポリカーボネートグ
リコール系の高結晶性に基づく構造のため、そのポリウ
レタンエラストマーは皮膜自体が剛直でもろいため耐摩
耗性が不良であり実用に供せない、又、ポリオキシテト
ラメチレングリコール及びポリジメチルシロキサングリ
コールなどは非結晶性、疎水性に基づく特性よりそのポ
リウレタンエラストマーは柔軟すぎ、又湿式成膜法によ
り多孔性皮膜を得る際、ジメチルホルムアミドの抽出が
スムースに進行しないため均一な砥粒包含性に優れる多
孔構造が得られなく、実用性に供しえない。即ち、耐ア
ルカリ性に優れ、かつ均一な多孔構造に基づく研磨特性
にほれ、さらに耐摩耗性にも優れることによる耐久性に
富む研磨材に最適のポリウレタンエラストマーは見当ら
ないのである。
本発明者らは@磨材などの用途に十分使用可能なポリウ
レタン多孔性皮膜を得ることを目的とし、均一で砥粒包
含性に優れる多孔構造を有し、しかも耐アルカリ性並び
、に耐摩耗性に優れる研磨材用ポリウレタンエラストマ
ーについて鋭意研究した結果、限定された組成からなる
ポリウレタンエラストマーが極めて有効であることを見
出し、本発明に至った。
即ち本発明は、高分子量ジオール、有機ジイソシアネー
ト及び鎖伸長剤とから合成されたポリウレタンエラスト
マーであって、咳高分子量ジオールがポリカーボネート
グリコール(A)と、ポリテトラメチレングリコール(
B)及び/又はポリジメチルシロキサングリコール(C
)からなって、下記式を満足し、かつジイソシアネート
成分を20〜50重量%を含有することを特徴とするポ
リウレタンエラストマーであり、極めて耐アルカリ性、
耐摩耗性に優れ、かつ湿式成膜法から得られるその多、
孔性皮膜の多孔構造は、極めて均一で砥粒包含性に富む
多孔性vr磨材用ポリウレタンエラストマーを提供する
本発明の高分子量ジオールにおいてポリカーボネートグ
リコール(A)は、両末端に水酸基を有し、平均分子量
が500以上、好ましくは800〜4000を有するポ
リエチレンカーボネートグリコール、ポリブチレンカー
ボネートグリコール、ポリへキサメチレンカーボネート
グリコール等及びこれらの混合物である。
ポリテトラメチレングリコール(B)は、両端に水酸基
ををし、平均分子量が500以上、好ましくは800〜
4000である。
ポリジメチルシロキサングリコール(C)は、両端に水
酸基を有し、平均分子量が500以上、好ましくは80
0〜4000である。例えば次式の構造式に示されるポ
リジメチルシロキサングリコールなどである。
高分子量ジオールの(C)成分の重量%は前記の如<3
0〜90重量%、好ましくは40〜80重量%と限定さ
れるものである。即ち、高分子量ジオールにおいて(A
)成分が高分子量ジオールの90重量%を越えるとポリ
ウレタン多孔性皮膜は耐アルカリ性並びに多孔構造の均
一性に優れるが、結晶性が強すぎるため剛直しすぎて反
って耐摩耗性が不足する。
一方、(A)成分が高分子量ジオールの30重量%未満
であれば、CB)成分及び(C)成分のためにポリウレ
タン多孔性皮膜は柔軟性、耐摩耗性に優れるが、湿式成
膜工程において構造的に非結晶性が強いため反って凝集
エネルギーが低下し、そのため特に湿式成膜速度が遅く
なり、かつジメチルホルムアミドも完全に抽出されない
ため多孔性皮膜の収縮率が大きく、そのため多孔構造の
均一性に欠けるという致命的欠陥ををする。
高分子量ジオールが前記の範囲内にあるポリウレタンエ
ラストマーは、それぞれの欠点が相補うことになり、耐
アルカリ性、耐摩耗性並びに多孔構造の均一性に優れる
ポリウレタン多孔性皮膜が得られる。
(A)成分と、(B)成分あるいは(C)成分との二成
分でなる時は、(B)又は(C)成分は、10〜70重
量%で、好ましくは20〜50重量%である。又、(A
)、(B)、(C)の三成分で用いる時の(B)/ (
C)の比は、30〜90/70〜10 (重量比)であ
ることが望ましい。
有機ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネ
ート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート
、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソ
シアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート等及びこれ
らの混合物であり、ポリウレタンエラストマー中に20
〜50重量%含有するし、好ましくは35〜45重量%
含有するが耐アルカリ性、耐摩耗性等の性能面より望ま
しい。
ウレタンエラストマー中のイソシアネート成分が20f
fi量%未満であれば、エラストマーの凝集力が弱くな
り、湿式法で均一な微細孔を得られなくなる。一方、5
0重量%を越えるとエラストマーの凝集力が高くなりす
ぎ、皮膜が剛直になり耐摩耗性が低下するため好ましく
ない。
さらに鎖伸長剤としては、両端に活性水素を有する分子
量が500以下のものであり、例えばエチレングリコー
ル、1.4−ブチレンゲリコール、1.6〜へキサメチ
レングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレン
グリコール、ジプロピレングリコール、1.3−7’ク
ンジオール、モノエタノールアミン、エチレンジアミン
、ヒドラジン、4.4′−ジアミノジフェニルメタン、
イソホロンジアミン、ピペラジン、N−メチルジェタノ
ールアミン等及びこれらの混合物が挙げられる。
ポリウレタンエラストマーの合成方法は、以上に挙げた
原料、即ち高分子量ジオールと鎖伸長剤並びに溶剤を混
合し、OH成分に対し、有機ジイソシアネートを0.9
5〜1.05のモル比で添加し重合することによって得
られる。
研摩材は、こうして得られたポリウレタンエラストマー
溶液を繊維基材中あるいは、繊維基材上に含浸しないコ
ーティングをし、これを水中に浸漬して、湿式成膜させ
て繊維基材中ないし繊維基材上に多孔構造を有するポリ
ウレタン皮膜を形成させ、これをスライスしたり表面を
研削したりすることにより得られるものである。
こうして得られた研磨材は、砥粒(例えばSIC、アル
ミナ、二酸化ケイ素)を塗布して光学レンズ、半導体シ
リコンウェハーなど高度精密な研磨を要するものの研磨
材として用いるのに好適である。
またgFR材の製造に当り、ポリウレタンエラストマー
に製品の性能などを阻害しない限り他の重合体、例えば
ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、アクリロ
ニトリル−スチレン共重合体、セルロースアセテートプ
ロピオネート、セルロースアセテートブチレート、エチ
レン酢酸ビニル共重合体などを使用することも支障ない
、さらにまた充填剤、可塑剤、整泡剤、着色剤、安定剤
、消泡剤などを添加しても支障ない。
以下本発明の実施例によりその性能、効果を説明するが
、もちろん本発明は下記実施例により限定されるもので
はない。
なお、実施例においては下記の略号を用いる。
PC:ポリへキサメチレンカーボネー′トゲリコールP
TMG :ポリオキシテトラメチレングリコールPS;
ポリジメチルシロキサングリコールMDIニジフェニル
メタン−4,4′−ジイソシアネートrpozインホロ
ンジイソシアネート EG:エチレングリコール BG:1.4−ブチレングリコール Jl/λF’lDA: 4. 4 ’−ジアミノジシク
ロヘキシルメタンDMF ニジメチルホルムアミド また本発明における多孔性皮膜の面積収縮率、多孔性皮
膜均一性、耐アルカリ性、耐摩耗性は以下の方法で判定
した。
(11面積収縮率 配合液を10.0CIIIX 10.03の正方形をマ
ジックインキで書き込んだポリエステルフィルム上に厚
さ1. Otmでコーティングした後、45℃の湯中に
10分間浸漬し湿式成膜させる。その後ポリエステルフ
ィルムを剥離し、さらに30分間温水に浸漬する。得ら
れた多孔性皮膜を100℃×20分乾燥し、正方形の面
積を読みとり下式により算出した。
断面を顕微鏡で目視観察し多孔構造の均一性、巨大孔の
有無を判定する。
(3)  耐アルカリ性 多孔性皮膜を煮沸しているIN−カセイソーダ水溶液中
に10時間浸漬し、抗張力の保持率、並びに耐摩耗性の
摩耗減量を算出した。
(4)耐摩耗性 多孔性皮膜についてテーパ一式ロータリー摩耗試験機□
+も−4−一一一−^^−−1h 件下で試験し、摩耗減量を測定した。
実施例1 1)ポリウレタンエラストマーの合成 PC(分子量2000)75部、PTMG (分子量2
000)37.5部、PS(分子量2(100)37.
5部、EG(分子量62)26.4部を攪拌機、コンデ
ンサー、温度計を備えた4ツロフラスコに仕込みDMF
を700部加えて均一に溶解した0次いで、MD112
5部仕込み、70℃でウレタン化反応をし、不揮発分3
0.1%、粘度500 psのポリウレタンエラストマ
ーを得た。
2)ポリウレタン多孔性皮膜の製造 1)で得たポリウレタンエラストマー100部に、DM
Fを70gl5添加し均一に熔解して調合液を得た。
これをポリエステルフィルム上に厚さ1.Onで塗布し
、45℃の温水に10分間浸漬して湿式成膜させた。
次いでポリエステルフィルムを剥離して、さらに45℃
の温水に30分間浸漬し、洗浄した。その後100℃、
20分間熱風乾燥して多孔性皮膜を得た。得られた多孔
性皮膜の性能を表−1に示す。
即ち多孔性皮膜の面積収縮率も少なく、均一で砥粒包含
性に優れる多孔構造を有し、かつ耐アルカリ性、耐摩耗
性に極めて濃れるものであり、非常に好ましいものであ
った。
比較例1〜3 表−1に示す各組成で実施例1と同様の方法でポリウレ
タンエラストマー並びにその多孔性皮膜を得た。得られ
た多孔性皮膜の性能を表−1に示す。
即ち、いずれの多孔性皮膜の性能も面積収縮率が太き(
、かつ多孔構造が不均一で巨大孔があり、また耐アルカ
リ性、耐摩耗性のバランスにも劣っていた。
実施例2〜4 表−1に示す各組成で実施例1と同様の方法でポリウレ
タンエラストマー並びにその多孔性皮膜を得た。得られ
た多孔性皮膜の性能を表−1に示す。
即ち、多孔性皮膜の面積収縮率も少なく、均一で砥粒包
含性に優れる多孔構造を有し、かつ耐アルカリ性、耐摩
耗性に極めて優れており、非常に好ましいものであった

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 高分子量ジオール、有機ジイソシアネート、及び鎖伸長
    剤とから合成されるポリウレタンエラストマーであって
    、該高分子量ジオールがポリカーボネートグリコール(
    A)と、ポリオキシテトラメチレングリコール(B)、
    及び/又はポリジメチルシロキサングリコール(C)と
    からなり、下記式を満足し、かつジイソシアネート成分
    を20重量%〜50重量%含有することを特徴とする多
    孔性研磨材用ポリウレタンエラストマー。 90≧(A)/[(A)+(B)+(C)]×100≧
    30(重量比)
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