KR101106680B1 - 연마용 직물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마용 직물의 제조방법에 관한 것으로서, (ⅰ) 폴리아미드 부분(A)와 폴리에스테르 부분(B)으로 구성된 분할형 필라멘트 복합사를 경사 및 위사 중 적어도 어느 하나로 사용하여 직물을 제조하는 제직 공정; (ⅱ) 제조된 직물을 페놀계 약제가 포함된 100~120℃의 열수로 처리하는 수축공정; 및 (ⅲ) 제조된 직물을 알칼리 수용액으로 처리하여 직물 내 상기 분할형 필라멘트 복합사를 분할시키는 분할공정; 을 포함한다.

본 발명에 따른 연마용 직물은 사용시 분진의 발생이 적고, 클리닝성과 연마성이 동시에 우수하고, 형태안정성도 뛰어나다.

그로 인해 본 발명은 실리콘 웨이퍼, 반도체 디바이스, 디스플레이용 판상 유리 등의 폴리싱 공정에 사용되는 연마패드로도 유용하고, 바이오테크롤로지 산업 등에 사용되는 클린룸용 와이퍼로도 유용하다.

연마, 직물, 연마성, 와이핑성, 감량, 수축

Description

연마용 직물의 제조방법{Method of manufacturing a woven wiping cloth}

본 발명은 연마용 직물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연마성과 클리닝이 동시에 우수하여 연마용 재료와 와이핑용 재료로 모두 사용이 가능한 연마용 직물의 제조방법에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼를 화학-기계적 연마하는데 사용되는 종래의 연마패드로는 폴리우레탄 등의 합성수지 패드나 부직포에 폴리우레탄 등의 합성수지를 함침시킨 패드가 널리 사용되어 왔으나, 상기의 연마패드는 연마공정에는 적합하나 바이오테크롤로지(이하 "BT"라고 한다) 산업, IT 산업 등에 사용되는 클린룸용 와이퍼는 부적합한 문제가 있었다.

한편, BT 산업 등에 클린룸용 와이퍼로 사용되는 종래 와이퍼로는 해도형 필라멘트 복합사 또는 분할형 필라멘트 복합사를 경사 및/또는 위사로 사용하여 제조된 직물을 알칼리 수용액으로 처리하여 상기 복합사를 분할처리하여 제조된 극세사 직물이 주로 사용되어 왔다.

그러나, 상기 극세사 직물인 와이퍼는 클린룸용 와이퍼로는 적합하지만 형태안정성이 나빠 실리콘 웨이퍼 등을 화학-기계적 연마하는데 사용되는 연마패드로는 사용이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 사용시 분진의 발생이 적고, 클리닝 효과와 연마효과가 동시에 우수하고, 형태안정성과 슬러리 보유능력이 뛰어나 BT 산업용 클린룸용 와이퍼는 물론 실리콘 웨이퍼 등을 화학-기계적 연마하는데 사용되는 연마재료로도 사용이 가능한 연마용 직물을 제공하고자 한다.

이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 분할형 필라멘트 복합사를 경사 및/또는 위사로 사용하여 제직된 직물을 페놀계 약제가 포함된 열수로 처리하여 직물의 폭을 30~50% 수축시켜 직물의 형태안정성을 개선한다.

본 발명으로 제조된 연마용 직물은 사용시 분진의 발생이 적고, 클리닝 효과와 연마효과가 동시에 우수하고, 형태안정성과 슬러리 보유능력이 뛰어나 BT 산업 용 클린룸용 와이퍼는 물론 실리콘 웨이퍼등을 화학-기계적 연마하는데 사용되는 연마재료로도 사용이 가능하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 연마용 직물의 제조방법은 (ⅰ) 폴리아미드 부분(A)와 폴리에스테르 부분(B)으로 구성된 분할형 필라멘트 복합사를 경사 및 위사 중 적어도 어느 하나로 사용하여 직물을 제조하는 제직 공정; (ⅱ) 제조된 직물을 페놀계 약제가 포함된 100~120℃의 열수로 처리하는 수축공정; 및 (ⅲ) 제조된 직물을 알칼리 수용액으로 처리하여 직물 내 상기 분할형 필라멘트 복합사를 분할시키는 분할공정; 을 포함한다.

구체적으로, 본 발명은 폴리아미드 부분(A)와 폴리에스테르 부분(B)으로 구성된 분할형 필라멘트 복합사를 경사 및 위사 중 적어도 어느 하나로 사용하여 직물을 제직한다.

상기의 분할형 필라멘트 복합사는 도 2에 도시된 바와 같이 폴리아미드 부분(A)과 폴리에스테르 부분(B)이 교호로 배열된 구조로서 통상의 분할형 복합사와 동일한 구조이다.

상기 분할형 필라멘트 복합사내 폴리에스테르 부분(B)의 함량이 상기 복합사 전체중량대비 60~80중량%이고, 분할 후의 상기 폴리아미드 부분(A)의 섬도는 0.02~0.1데니어이고, 분할 후의 상기 폴리에스테르 부분(B)의 섬도는 0.1~0.4 데니어인 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 사용되는 분할형 필라멘트 복합사의 단면 모식도이다.

분할형 필라멘트 복합사를 구성하는 분할전인 단사섬도는 1~3데니어인 것이 바람직하고, 상기 폴리에스테르 부분(B)에는 이산화티탄 등의 무기계 입자가 분산되어 있는 것이 바람직하다.

직물 제직시 상기 분할형 필라멘트 복합사를 경사로만 사용하거나, 위사로만 사용하거나, 경사 및 위사로 모두 사용할 수 있다.

구현일례로서, 경사로는 통상의 폴리아미드 필라멘트 또는 통상의 폴리에스테르 필라멘트를 사용하고 위사로는 상기 분할형 필라멘트 복합사를 사용하여 직물을 제조한다.

선택적으로 제직된 직물을 예비정련할 수도 있다.

다음으로는, 본 발명에서는 제조된 직물을 페놀계 약제가 포함된 100~120℃의 열수로 처리하여 고수축 시키는 수축공정을 실시한다.

상기 수축공정은 실리콘 웨이퍼 등의 연마재로 사용이 가능하도록 직물의 형태안정성을 향상시킴과 동시에 연마성과 와이퍼성을 높히기 위해서 직물의 밀도를 치밀하게 하는 목적으로 실시된다.

페놀계 약제가 포함된 열수내 페놀계 약제의 농도는 1~10중량%인 것이 바람직하다.

상기 페놀계 약제는 분할형 필라멘트 복합사를 구성하는 폴리아미드 부분(A)의 축소를 촉진하는 역할을 한다.

페놀계 약제의 농도가 1중량% 미만인 경우에는 직물의 수축이 불충분하게 되고, 10중량%를 초과하는 경우에는 원사가 손상되어 수축율이 오히려 낮아지고 폐수처리 등의 환경문제도 발생될 수 있다.

상기 페놀계 약제의 일례로 페놀 또는 벤질알콜 등이 사용될 수 있다.

상기 수축 공정에서 사용되는 열수의 온도가 100℃ 미만인 경우에는 직물의 수축율이 낮아지고, 120℃를 초과하는 경우에는 설비 등이 복잡해지는 문제가 발생될 수 있다.

상기 수축공정은 직물의 폭을 30~50%의 수축율로 수축시키고, 직물의 두께를 100~300%의 신장율로 신장시키는 조건으로 실시하는 것이 바람직하다.

상기 직물폭 수축율은 하기 계산식 1로 정의된다.

[계산식 1]

상기 계산식 1에서 W0는 수축공정이전의 직물 폭이고, W1은 수축공정 이후의 직물폭 이다.

상기 직물 두께 신장율은 하기 계산식 2로 정의된다.

[계산식 2]

상기 계산식 T1은 수축공정 이전의 직물 두께이고, T2는 수축공정 이후의 직물두께이다.

다음으로는, 수축 처리된 직물을 알칼리 수용액으로 처리하여 직물내 분할형 필라멘트 복합사를 분할시키는 분할 공정을 실시한다.

연마용 직물이 연마성능 및 와이핑 성능을 극대화하기 위해서는 직물내 포함된 분할형 필라멘트 복합사를 잘 분할시켜 극세화 하는 것이 중요하다.

분할형 극세사는 그 특성상 충분히 분할되지 않으면 분할형 극세사의 클리닝성능을 최대화할 수 없고 또한 분할이 불균일할 경우 표면에 불균일한 줄이 나타나는 등의 외관이 불량하게 보이게 되며 또한 미세한 표면의 클리닝시 문제를 발생시킬 수 있는 요인이 될 수도 있다.

따라서 본 발명의 연마용 직물은 가성소다로 대표되는 알카리 감량약제를 일정량 첨가하여 충분한 분할이 이루어지도록 한다. 이때 사용하는 약제의 농도는 가성소다를 기준으로는 0.3내지 3중량%정도가 적절하다. 0.3중량% 미만에서는 완전한 분할을 이루기가 어렵게 되며 3중량%를 초과하는 경우에는 과도한 용출로 인해서 최종 연마용 원단의 충분한 성능을 얻기가 힘들게 될 수 있다.

용출의 과정은 90내지 98℃ 사이의 상온에서 실시하면 되나 고압의 설비를 사용하여 처리 할 수도 있다. 이는 실시하는 각 업자의 기준에 맞추어 실시할 수 있을 것이다.

이상으로 처리한 연마용 직물은 통상의 직물 원단의 처리법에 의해서 열고정하여 원단의 가공을 최종마무리하게 된다.

이상에서 설명한 방법으로 제조한 본 발명의 연마용 직물은 하드디스크와 같은 자기기록매체의 와이퍼용으로 사용시 분진의 발생이 적으며 클리닝 효과가 우수 한 와이퍼로 사용이 가능하며 동시에 뛰어난 형태안정성과 슬러리 보유성이 우수함으로써 연마입자와 동시에 사용하여 연마기능이 우수한 연마포를 제조할 수 있었다.

이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

경사에는 통상의 75데니어/36필라멘트의 폴리에스테르 원사를 사용하고 위사로는 폴리에스테르 75중량%와 폴리아마이드 25중량%로 구성된 75데니어/36필라멘트의 분할형 필라멘트 복합사를 사용하여 5매주자직(Satin) 조직의 직물을 제직하였다.

다음으로 고압래피드 염색기로 일반적인 정련제를 투입하여 예비정련을 실시하였다.

다음으로 고압래피드 염색기에 벤질알코올 성분이 5중량% 농도로 첨가된 110℃의 열수에서 30분간 직물을 처리하여 직물의 폭을 40% 수축시키고, 직물의 두께를 210% 신장시키는 수축공정을 실시하였다.

다음으로, 수축이 완료된 직물을 액류감량기를 이용하여 98℃온도에서 60분간 NaOH 1중량%용액에서 분할공정을 실시한다.

다음으로 불순물을 순수를 사용하여 충분히 수세하여 제거한다.

다음으로 탈수 후 텐터식 열고정기에서 170℃로 열을 가하여 열처리한다.

다음으로 카렌더로 표면을 가열압착하여 본 발명의 연마용 직물을 제조하였다.

다음으로 제조된 연마용 직물을 직경 500밀리미터의 원형으로 재단한 다음 통상의 핫멜트필름을 상기 연마용 직물의 이면에 접착하고, 다시 핫멜트 필름 이면에 양면접착테이프를 부착하여 연마포를 제조한다.

또는 위의 원단을 폭 30 밀리미터의 폭으로 테이프상으로 재단하여 와이핑 테이프를 제조한다.

실시예 2

실시예 1에서 수축공정시 열수내 벤질알콜의 농도를 3중량%로 변경하여 직물의 폭을 30% 수축시키고 직물의 두께를 210% 신장시킨 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 공정으로 연마용 직물을 제조한 다음, 이를 사용하여 실시예 1과 같이 연마포와 와이핑테이프를 제조한다.

제조된 와이핑 테이프의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.

비교실시예 1

실시예 1에서 수축공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 공정으로 연마용 직물을 제조한 다음, 이를 사용하여 실시예 1과 같이 연마포와 와이핑테이프를 제조한다.

제조된 와이핑 테이프의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.

비교실시예 2

폴리에스테르 75중량%와 폴리아마이드 25중량%로 구성된 75데니어/36필라멘트 해도형 필라멘트 복합사를 사용하여 42게이지의 인터록환편기를 사용하여 연마용 편물을 제조하고, 상기 연마용 편물을 사용하여 실시예 1과 같은 조건으로 수축공정, 분할공정, 수세, 열처리, 표면 가열압착 공정들을 거쳐 연마포와 와이핑테이프를 제조한다.

제조된 와이핑 테이프의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.

물성평가 결과

구분	실시예 1	실시예 2	비교실시예 1	비교실시예 2
와이핑 성능	매우양호	양호	양호	불량
연마율	매우양호	양호	불량	불량
글라스(Glass) 표면조도	양호	양호	불가	불가

상기 표 1에서, 와이핑(Wiping) 기능에 대한 평가는 미개봉상태의 CD롬을 개봉하여 통상의 실내공간에 1일간 방치후 제조된 와이핑(Wiping) 테이프로 1회 손으로 닦았을때의 먼지제거 성능을 5회정도 실시하여 육안판정한 결과이며, 연마기능에 대한 평가는 패드(Pad) 연마 장비인 Polisher 500의 설비에서 산화세리움 슬러리를 이용하여 하드디스크 제조에 사용되는 것과 같은 원판상의 유리를 연마하여 연마율과 표면조도를 측정하였다.

도 1은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 연마용 단면 상태를 나타내는 전자현미경 사진.

도 2는 본 발명에 사용되는 분할형 필라멘트 복합사의 단면모식도.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호설명

A : 폴리아미드 부분 B : 폴리에스테르 부분

Claims (10)

1. (ⅰ) 폴리아미드 부분(A)와 폴리에스테르 부분(B)으로 구성된 분할형 필라멘트 복합사를 경사 및 위사 중 적어도 어느 하나로 사용하여 직물을 제조하는 제직 공정;

   (ⅱ) 제조된 직물을 페놀계 약제가 포함된 100~120℃의 열수로 처리하는 수축공정; 및

   (ⅲ) 제조된 직물을 알칼리 수용액으로 처리하여 직물 내 상기 분할형 필라멘트 복합사를 분할시키는 분할공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수축 공정에서 사용되는 페놀계 약제가 포함된 열수내 페놀계 약제의 농도는 1~10중량%인 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 페놀계 약제는 벤질알콜 및 페놀 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 수축공정에서 직물의 폭을 30~50% 수축시키는 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 수축공정에서 직물의 두께를 100~300% 신장시키는 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 분할공정에서 사용되는 알칼리 수용액은 가성소다 수용액인 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 가성소다 수용액내 가성소다 농도는 0.3~3중량%인 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제직공정에서 경사로는 폴리아미드 필라멘트 및 폴리에스테르 필라멘트 중에서 선택된 1종을 사용하고 위사로는 상기 분할형 필라멘트 복합사를 사용하는 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 분할형 필라멘트 복합사 내 폴리에스테르 부분(B)의 함량이 상기 복합사 전체중량대비 60~80중량%인 것을 특징으로 하는 연마용 직물의 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 부분(B)의 분할 후 섬도가 0.1~0.4 데니어이고, 상기 폴리아미드 부분(A)의 분할 후 섬도가 0.02~0.1데니어인 것을 특징으로 하는 직물의 제조방법.

Images