説明

ポリウレタン研磨パッドの製造方法

【課題】スライス可能な軟質ポリウレタン研磨部材用ブロックから粗仕上げ用の大面積で厚さ精度に優れた硬質ポリウレタン研磨パッドを製造する方法を提供する。
【解決手段】25℃でのJIS−A硬度が90以下である軟質ポリウレタン研磨部材用ブロックをスライス加工したのち、得られたポリウレタンパットを水に浸し、含浸時の粘度で200mPa・s以下の有機ポリイソシアネートを含浸させ、その後、キュアすることにより高硬度化することにより解決する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法に関するものであり、軟質ポリウレタン研磨部材ブロックをスライス後に高硬度化加工することで、硬質のポリウレタン研磨パッドを得ることを特徴とするものである。
【背景技術】
【0002】
ポリウレタン研磨パッドは、主にトリレンジイソシアネート(以下、TDIと略することもある。)のポリテトラメチレングリコール(以下、PTMGと略することもある。)等のポリエーテルポリオール変成から成るイソシアネート基末端プレポリマーからなる主剤と、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジクロロジフェニルメタン(以下、MOCAと略することもある。)等のアミノ基含有化合物とPTMG等のポリエーテルポリオールを主成分とする硬化剤の2液型ポリウレタン原料と必要に応じて研磨剤、マイクロバルーンなどを添加したものを混合反応・キュアしてポリウレタン研磨部材ブロックの成型を行う。次いで、これらのブロック成型物を0.5〜3mm程度にスライスしてポリウレタン研磨パッドを得ている。場合により、前記硬化剤に水を添加することで、発泡ポリウレタン研磨部材ブロックを成型し、このブロックからスライスして発泡研磨パッドを得ることもある。これらの研磨パッドは、主にエレクトロニックス産業で使用されている。
【0003】
近年、デジタル家電の需要が急速に伸びており、ディスプレー用基板、記録装置向けディスク、光学用レンズ、IT関連においては、ウエハーなどでは、粗仕上げ研磨、仕上げ研磨と2段階で行われるようになってきた。この研磨に使用されるパッドでは、粗仕上げ研磨に硬質パッドが、仕上げ研磨に軟質パッドが使用されている。
【0004】
従来の技術では、硬質のポリウレタン研磨部材用ブロックを0.5〜3mm程度にスライスすることが容易ではないため、あらかじめ0.5〜3mmの厚みが設定された金型を用いる必要があった(特許文献1参照)。この場合、パッド1枚づつの金型注入が必要となり生産効率の悪いものであった。一方、硬質のブロック成型物を温めて柔らかくした状態でスライス加工を行う方法もあるが、この方法で得られるポリウレタン研磨パッドでは、熱に対する硬度変化(軟化)が大きいため、研磨作業中に研磨パッドの軟化が発生し、目的とする研磨特性を維持する事ができなくなるという問題を抱えている。
【特許文献1】特開2002−137160号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、この粗仕上げ用の大面積で厚さ精度に優れた硬質ポリウレタン研磨パッドを安定的に得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者等は、鋭意検討した結果、スライス加工が容易に行える軟質ポリウレタン研磨部材用成型ブロックにてスライス加工を行ったのち、得られたポリウレタンパッドに水を含浸させ、さらに、当該軟質ポリウレタン研磨パッドに低粘度有機ポリイソシアネートを含浸させた後キュアすることにより高硬度化し、厚さ精度の高いパッドや大型パッドの製造、並びに熱による軟化が小さい硬質ポリウレタン研磨パッドを得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0007】
すなわち、本発明は以下に示されるものである。
【0008】
(I).25℃でのJIS−A硬度が90以下である軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)をスライス加工して、、保水量が1〜5質量%ポリウレタンパッド(B)を得た後、有機ポリイソシアネート(C)を含浸させ、その後、キュアすることにより高硬度化することを特徴とする硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法。
(II).25℃でのJIS−A硬度が90以下の軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)をスライス加工することによりポリウレタンパッド(B)を得る工程(工程1)、保水量が1質量%未満のポリウレタンパッド(B)に水を含浸させて保水量を1〜5質量%に調整する工程(工程2)、及びポリウレタンパッド(B)に有機ポリイソシアネート(C)を含浸させた後キュアすることにより高硬度化する工程(工程3)、を含むことを特徴とする硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法。
(III).有機ポリイソシアネート(C)の粘度が、含浸作業を実施時の温度下において200mPa・s以下であることを特徴とする(I)又は(II)記載の硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法。

【発明の効果】
【0009】
本発明により、従来品より厚さ精度の高いパッド、および大型のパッドが得られるようになった。また、耐熱性(軟化)が格段と向上し、これにより研磨パッドの熱ダレによる性能低下が見られなくり耐久性の高い硬質ポリウレタン研磨パッドを得ることが可能となった。また、軟質ポリウレタン研磨パッドに水を含浸させることによって、湿度の低い冬場においても有機ポリイソシアネートを含浸させることにより高硬度化が安定的に行えることが可能となった。
これにより、エレクトロニックス産業における研磨加工の速度を上げることができ、効率的に研磨パッドを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明は、スライス加工が容易な軟質ポリウレタン研磨部材ブロックをスライス加工したのち、スライス加工されたパッドを水に含浸させ、さらに有機ポリイソシアネートを含浸させ、その後キュアすることにより硬質化を行うことを特徴とした、粗仕上げ研磨に使用される硬質ポリウレタン研磨パッドの製造を行うことにある。
【0011】
本発明のスライス加工が容易な軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)は、従来の処方の中から得られるブロックの25℃の硬度がJIS−Aで90以下のものを選択すればよい。
【0012】
前記スライス加工が容易な軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)を得るための処方例としては、末端イソシアネート基プレポリマーを主成分とする主剤と活性水素含有化合物を含有する硬化剤を反応させる処方がある。
【0013】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの製造方法としては、ポリイソシアネートと2官能以上の水酸基含有ポリオール及び必要に応じて鎖延長剤とを、反応温度:50〜100℃、反応時間:1〜5時間という条件にて反応させる方法がある。このプレポリマーのNCO含量は、4.0〜15.0質量%が好ましく、特に6.0〜12.0質量%が好ましい。
【0014】
この場合、プレポリマーのNCO含量が4.0質量%より低い場合には、主にプレポリマーの粘度が高くなり、均一な混合が難しくなるばかりでなく、得られるポリウレタン成型ブロックの硬度が低くなり過ぎてしまい、2次加工後の高硬度化が円滑に行えなくなってしまう。一方15.0質量%より高い場合には、混合は容易であるが、得られるポリウレタン成型ブロックの硬度が高くなり過ぎてしまい、スライス加工が困難な物となる可能性があり、ポリウレタン研磨部材ブロックとして適さないものとなってしまう。
【0015】
イソシアネート基末端プレポリマーに使用するポリイソシアネートとしては、特に限定されるものではなく、例えば4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、4,4′−MDIと略することもある。)、2,4−及び/又は2,6−トリレンジイソシネート等などの芳香族ジソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、HDIと略することもある。)などの、脂肪族ジイソシアネート及びこれらジイソシアネートのカルボジイミド変性体、アロファーネート変性体、2量体、3量体など、通常のポリウレタンエラストマーの製造に使用されているポリイソシアネートを挙げる事が出来る。これらのうち、特にTDIが好ましい。尚、ここでTDIというときは、異性体比は限定されず、異性体比を特定するときは、例えば、2,4−異性体が80質量%のものは、TDI−80と表記することとする。
【0016】
イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーに使用する2官能以上の水酸基含有ポリオールとして、ポリアルキレンエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
ポリアルキレンエーテルグリコールとしては、ポリ(エチレンエーテル)グリコール、ポリ(プロピレンエーテル)グリコール及びポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール(PTMG)及び、エチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール(以下、1,4−BDと略することもある。)、ジエチレングリコール(表1ではDEGと略した。)、ジプロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール等の短鎖ジオールを開始剤として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、トリメチレンオキシド及びテトラヒドロフラン等の環式エーテルを開環重合して製造されるポリエーテルジオールである。また、上記したポリエーテルジオールの混合物も使用できる。
【0017】
ポリエステルジオールとしては、ポリ(エチレンアジペート)ジオール、ポリ(プロピレンアジペート)ジオール、ポリ(エチレン−プロピレンアジペート)ジオール、ポリ(ブチレンアジペート)ジオール、ポリ(ヘキサメチレンアジペート)ジオール等、及びエチレングリコール、プロピレングリコール、アジピン酸を重縮合させることによって、製造されるコポリエステルジオール、例えばポリ(テトラメチレン−エチレンアジペート)ジオール、ポリ(1,4−ブチレン−プロピレンアジペート)ジオール、及びポリ(1,4−ブチレン−エチレン−プロピレンアジペート)ジオールを含むが、これらに制限されるものではない。その他のポリエステルジオールの例としては、カプロラクトン及び/又はジカルボン酸例えば中でもコハク酸、マロン酸、ピメリン酸、セバシン酸及びスベリン酸の、ジオール例えば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、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,4−BD、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール等との重縮合によって製造されるものも含む。また、上記ポリエステルの混合物も使用できる。
【0018】
ポリカーボネートジオールとしては、上述した短鎖ジオールと、ジフェニルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の低分子カーボネートからの縮重合によって得られるものが挙げられる。また、上記ポリカーボネートの混合物も使用できる。
【0019】
本発明に用いる活性水素含有化合物の活性水素は、水酸基タイプであってもよいし、アミノ基タイプでもよく、両タイプ使用することもできる。
【0020】
水酸基タイプ硬化剤成分としては、平均分子量60〜6,000のポリオールが使用でき、例えば、2官能短鎖グリコールとしては、エチレングリコール、DEG、プロピレングリコール、1,4−BD、1,3−ブタンジオール、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ーペンタンジオール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。3官能短鎖トリオールとして、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等が使用できる。
【0021】
長鎖ポリオールとしては、イソシアネート基末端プレポリマーの合成に用いられるものとして前述したものを使用することができる。
【0022】
アミノ基タイプ硬化剤成分としては、MOCA、並びに、この3量体、4量体以上の核体分布を持つクルードMOCA、トリメチレン−ビス(4−アミノベンゾアート)、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5、5’−ジメチルフェニルメタン、2,2’,3,3’−テトラクロロ−4,4’ジアミノジフェニルメタン、4,4’−メチレンビス(3−クロロ−2,6−ジエチレンアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジエチルアニリン)、4,4’メチレンビス(2−イソプロピル−6−メチルアニリン、4,4’メチレンビス(2、6−ジイソプロピルルアニリン、ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、4−クロロ−3,5−ジアミノ安息香酸イソブチル等が挙げられる。本発明では、MOCA、並びにクルードMOCAが特に好ましい。
【0023】
発泡剤としては、熱分解型発泡剤、低沸点化合物、反応型発泡剤が挙げられる。反応型発泡剤の一つである水は、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーと反応して二酸化炭素ガスを発生するので、水を活性水素含有ミックスポリオール硬化剤に添加する事により発泡体を得ることができる。
【0024】
研磨剤として、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素などが挙げられるが、特に酸化セリウムが好ましい。また、これらは、予め活性水素含有ミックスポリオール硬化剤中に添加して使用されることができる。
【0025】
マイクロバルーンとしては、日本フェライト製EXPANCEL DE等が挙げられる。
【0026】
本発明においては、必要に応じて添加剤として、整泡剤、酸化防止剤、脱泡剤、紫外線吸収剤、反応調節剤等を使用できる。
【0027】
スライス前のポリウレタンブロックを成型する際の金型として、100〜3000×100〜3000×5〜500mm程度のものを使用して成型を行う事ができる。特に500〜1500×500〜1500×30〜200mm程度の大きさが好ましい。
【0028】
スライスを行うポリウレタンブロックの硬度としては、スライス加工の容易性や厚さ精度から、JIS−A硬度が90以下であることが必要で、80以下が好ましく、70以下がさらに好ましい。
【0029】
軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)をスライスして得られるポリウレタンパッド(B)に含浸させるのに使用される有機ポリイソシアネート(C)としては、公知の有機ポリイソシアネートを用いることができる。この中でも、含浸性を考慮すると低粘度有機ポリイソシアネートが好ましく、含浸させる際の温度下において200mPa・sである有機ポリイソシアネートがより好ましい。具体的には、TDI、ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、MDIと略することもある。)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等の芳香族ポリイソアネート、HDIなどの脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。MDIとしては、各種異性体、すなわち、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2′−ジフェニルメタンジイソシアネート、これらの任意の混合物が挙げられる。また、液状ジフェニルメタンイソシアネート(カルボジイミド化ジフェニルメタンジイソシアネート、ウレトンイミン化ジフェニルメタンジイソシアネート)や一部のイソシアネート基とポリオール化合物と反応させた変性ポリイソシアネートも使用できる。これらは単独でも2種以上の混合物であってもよい。これらの中でMDIが特に好ましい。これらの有機イソシアネートは含浸時の粘度が200mPa・s以下であればよいので、室温で粘度がこの値を超えたものでも加熱することにより、上記粘度になれば使用できる。
【0030】
又、揮発性が問題にならない環境においては揮発性の溶剤で希釈して粘度を低下させることもできる。
【0031】
発明の硬質ポリウレタン研磨部材用研磨パッドの具体的な製造手順としては、上記各原料と成形型を用い、例えば以下のようにして製造される。
1.軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)を成型する工程。
イソシアネート基末端プレポリマー、水酸基末端及びアミノ基末端硬化剤、研磨剤等を所定の配合比率で連続的にミキシングヘッドで混合し、この液を金型に流し込み(注型)、加熱して硬化反応させる。このときの温度は、60〜200℃、硬化時間10分〜10時間程度である。
【0032】
2.硬化した当該ポリウレタンブロックを金型から取り出す工程。
3.当該ポリウレタンブロックをスライスしてポリウレタンパッド(B)を得る工程(工程1)。
【0033】
4.スライスして得た軟質ウレタンパッドの保水量を調整する工程(工程2)。
スライス加工を施した軟質ポリウレタン研磨パッドの保水量が1〜5質量%であるかを確認する。範囲外であれば、有機ポリイソシアネート(C)を含浸する前処理として、1〜5質量%になるように調整を行う。保水量の調整はスチーム等を当てるか、水浴中に浸す等して行う。スチーム等を当てる場合は、0.09〜0.27MPa程度のスチームを直接ポリウレタンパッドに5〜30分吹き付ける。また、効率を良くするためにポリウレタンパッドをシート(ポリエチレンなどの合成樹脂製のシート等)で覆ってスチームを当てても良い。また、水浴中に浸す場合は、20〜40℃の水で、5〜30分行う。なお、保水量は、以下の式から算出する。

保水量(質量%)=(パッド重量−乾燥パッド重量)/乾燥パッド重量×100 ※パッド重量は100mm×100mm程度に切り出した代表サンプルの重量を測定した。
※乾燥パッド重量は、70〜90℃の真空オーブンで、4〜6時間乾燥した後、20〜25℃で、5〜10分放置した後に重量測定を行った。

保水量が1質量%に満たない場合は、この後の工程(工程3)で、有機ポリイソシアンート(C)を含浸させても十分な硬度を得ることが出来なくなる。また、5質量%を越える様な場合は、パッドから水が滴り落ちる状況の場合が多く、後の工程(工程2)の有機ポリイソシアネート(C)を含浸させる際に過剰分の水にて有機ポリイソシアネートの劣化を招き易くなるので適切さない。但し、5質量%以上の場合でも硬度アップについての効果は認められた。
夏期においては、1質量%以上、既に保水している場合があり、また、湿度の低い冬季においては、保水量が1質量%以下である場合もある。この場合、上記弊害が発生することもあるため、保水量の調整が必要となる。このように、季節毎に得られる軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)の含水量に差があるため、水を含浸させる工程(工程2)を含まない製造方法だと、安定的に硬質ポリウレタン研磨パッドを製造することができない。
【0034】
5.保水量を調整したパッドを有機ポリイソシアネート(C)に含浸させる工程。
スライス済のパッドが十分に入るバット中に、必要に応じ40〜80℃に保温したジフェニルメタンジイソシアネート等を投入し準備する。スライスしたパッドを浸漬させる。この時にパッドが浮かばないように格子状の重りをのせ、10分〜3時間程度浸す。好ましくは、30分〜2時間程度である。
【0035】
6.有機ポリイソシアネート(C)を含浸させたパッドをキュアする工程。
含浸させたパッドを軽く拭き取り、表面に過剰に存在するジフェニルメタンジイソシアネート等の除去を行う。このパッドをプレス機等で、プレスする事により平滑に伸ばしキュアを行う。この時の加熱温度としては、40〜180℃、加熱時間としては、10分〜1日程度である。好ましくは、80〜130℃、30分〜2時間程度である。
【0036】
7.表面加工する工程。
必要に応じ、得られたパッド表面に溝加工・穿孔等を施し、製品化を行っても良い。
【0037】
本発明は、ポリウレタン研磨パッドの製造において、スライス加工が容易な軟質ポリウレタン研磨パッドを硬質化することで、粗仕上げに使用される硬質ポリウレタン研磨パッドを得ることを目的とし鋭利検討を行った結果、軟質ポリウレタン研磨ブロックをスライス加工したのち、ジフェニルメタンジイソシアネート含浸させ、キュアすることにより高硬度化することが可能と成り、ディスプレー用基板、記録装置向けディスク、光学用レンズ、IT関連においては、ウエハーなどの粗仕上げに最も適した研磨パッドを供給できるように成った。

【実施例】
【0038】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、以下において「部」および「%」は、それぞれ、「質量部」および「質量%」を意味するものとする。又、表1のプレポリマー/硬化剤の配合比は質量比である。
〈実施例1〉
下記表1に示す処方に従って、TDI(コロネート T−100;日本ポリウレタン工業製)33.2部と、PTG−1000(数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコール、PTG−1000SN;保土谷化学製)63.5部と、DEG(ジエチレングリコール)3.3部の比率で調整し、この系を窒素封入下、80℃で3時間にわたり攪拌混合することにより、NCO含量8.0%のイソシアネート基末端プレポリマーを調整した。
【0039】
また、下記表1に示す処方に従って、MOCA(キュアミンMT;イハラケミカル製)50.0部とPTG−1000 50.0部、純水0.2部、トリエチレンジアミン(触媒)0.2部の比率で調整混合して、反応基価278 KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に研磨剤として、酸化セリウムを活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し70.0部の添加混合を行い、反応基価163KOHmg/gの酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0040】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端プレポリマー100部に対し、酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤116部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に50kg注型を行い、その後、80℃×3時間にわたり加熱キュアを行った。設定密度は500kg/m3とした。
【0041】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施したのち、Fecken社製スライス機にて2mm厚にスライス加工を行い、1000mm×1000mmのパッドを得た。
【0042】
2mm厚にスライスしたポリウレタンパッドの重量を測定した後、真空乾燥機内にて真空条件下において、80℃×5時間乾燥し乾燥重量の測定を行い、保水量を求めた結果、0.5質量%であった。保水量が少なかったため、水浴中に1時間浸漬して保水量を1.8質量%とした。
【0043】
50℃に加温した4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業製;ミリオネート MT;以下、4,4′−MDIと略することもある。)を準備したバットに保水量の確認を行った2mm厚にスライスしたパッドを30分間浸したのち、パッドを取り出して過剰に付着する4,4′−MDIの拭き取りを行い、80℃に加熱したプレス機にて2時間キュアを行い本発明の硬質ポリウレタン研磨パッドを得た。尚、4,4′−MDIの粘度は50℃で10mPa・s以下である。
【0044】
〈実施例2〉
下記表1に示す処方に従って、TDI、26.0部と、PTG−1000、74.0部の比率で調整し、この系を窒素封入下、80℃で3時間にわたり攪拌混合することにより、NCO含量6.3%のイソシアネート基末端プレポリマーを調整した。
【0045】
また、下記表1に示す処方に従って、MOCA 50.0部とPTG−1000 50.0部、トリエチレンジアミン、0.2部の比率で調整混合して、反応基価 266KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に添加剤として、マイクロバルーン(EXPANCEL DE551;日本フェライト製)を活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し10.0部の添加混合を行い、反応基価241KOHmg/gのマイクロバルーン入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0046】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端プレポリマー100部に対し、マイクロバルーン入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤52部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に90kg注型を行い、その後、80℃×3時間にわたり加熱キュアを行った。尚、設定密度は900kg/m3とした。
【0047】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施した後、スライス機にて2mm厚にスライス加工行い、1000mm×1000mmのパッドを得た。
【0048】
2mm厚にスライスしたポリウレタンパッドの重量を測定した後、真空乾燥機内にて真空条件下において、80℃×5時間乾燥し乾燥重量の測定を行い、保水量を求めた結果、0.7質量%であった。保水量が少なかったため、水浴中に2時間浸漬して保水量を2.7質量%とした。
【0049】
50℃に加温した4,4′−MDIを準備したバットに保水量の確認を行った2mm厚にスライスしたパッドを1時間、浸した後、パッドを取り出して過剰に付着した4,4′−MDIの拭き取りを行い、130℃に加熱したプレス機にて1時間キュアを行い、本発明の硬質ポリウレタン研磨パッドを得た。
【0050】
〈実施例3〉
下記表1に示す処方に従って、4,4′−MDI 34.2部とPCL−2000(数平均分子量2,000のポリカクロラクトンポリオール、PCL−220;ダイセル化学製)35.4部とPTG−1000、30.4部の比率で調整し、この系を窒素封入下、80℃で3時間にわたり攪拌混合することにより、NCO含量7.2%のイソシアネート基末端プレポリマーを調整した。
【0051】
また、下記表1に示す処方に従って、1,4BD(1,4−ブタンジオール)20.0部とPTG−1000、80.0部、純水、0.2部、トリエチレンジアミン、0.2部の比率で調整混合して、反応基価 351KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に研磨剤として、酸化セリウムを活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し85.0部の添加混合を行い、反応基価190KOHmg/gの酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0052】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端プレポリマー100部に対し、酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤50部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に50kg注型を行い、その後、80℃×3時間にわたり加熱キュアを行った。設定密度は500kg/m3とした。
【0053】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施した後、スライス機にて2mm厚にスライス加工を行い、1000mm×1000mmのパッドを得た。
【0054】
2mm厚にスライスしたポリウレタンパッドの重量を測定した後、真空乾燥機内にて真空条件下において、80℃×5時間乾燥し乾燥重量の測定を行い、保水量を求めた結果、1.1質量%であっため、水浴中には浸けずそのまま用いた。
【0055】
40℃に加温したウレトンイミン変成4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(ミリオネート MTL;日本ポリウレタン工業製)を準備したバットに保水量の確認を行った2mm厚にスライスしたパッドを2時間浸した後、パッドを取り出して過剰に付着したウレトンイミン変成4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートの拭き取りを行い、60℃に加熱したプレス機にて1日キュアを行い、本発明の硬質ポリウレタン研磨パッドを得た。尚、ウレトンイミン変成4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネートの40℃における粘度は50mPa・s以下であった。

【0056】
〈比較例1〉
下記表1に示す処方に従って、ヘキサメチレンジイソシアネート三量体(コロネート HX;日本ポリウレタン工業製、NCO含量20.1%、表1ではHDI三量体と略す。)100部をイソシアネート基末端ポリマーとして用いた。
【0057】
また、下記表1に示す処方に従って、MOCA 50.0部とPTG−1000 50.0部、トリエチレンジアミン、0.2部の比率で調整混合して、反応基価 266KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に添加剤として、マイクロバルーンを活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し5.0部の添加混合を行い、反応基価253KOHmg/gのマイクロバルーン入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0058】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端ポリマー100部に対し、マイクロバルーン入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤110部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に90kg注型を行い、その後、80℃×5時間にわたり加熱キュアを行った。設定密度は900kg/m3とした。
【0059】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施した後、スライス機にて2mm厚にスライスを試みたが、綺麗にスライスすることができなかったため、成型ブロックを80℃に加温を行い再度スライスを試みたが、綺麗にスライスする事はできず、1000mm×1000mmの研磨パッドを得ることが出来なかった。
【0060】
〈比較例2〉
下記表1に示す処方に従って、TDI 10.4部と、PTG−1000、29.6部の比率で調整し、この系を窒素封入下、80℃で3時間にわたり攪拌混合したのち、ヘキサメチレンイソシアネート三量体、60.0部を更に1時間にわたり攪拌混合することにより、NCO含量15.1%のイソシアネート基末端プレポリマーを調整した。
【0061】
また、下記表1に示す処方に従って、MOCA 50.0部と、PTG−1000、50.0部、純水、0.2部、トリエチレンジアミン、0.2部の比率で調整混合して、反応基価278KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に研磨剤として、酸化セリウムを活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し50.0部の添加混合を行い、反応基価185KOHmg/gの酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0062】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端プレポリマー100部に対し、酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤108部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に50kg注型を行い、その後、80℃×5時間にわたり加熱キュアを行った。設定密度は500kg/m3とした。
【0063】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施した後、スライス機にて2mm厚にスライスを試みたが、綺麗にスライスすることができなかったため、成型ブロックを80℃に加温を行い再度スライスを試み、なんとかスライスすることができ1000mm×1000mmの研磨パッドを得た。
【0064】
〈比較例3〉
下記表1に示す処方に従って、TDI(コロネート T−100;日本ポリウレタン工業製)33.2部と、PTG−1000(数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコール、PTG−1000SN;保土谷化学製)63.5部と、DEG(ジエチレングリコール)3.3部の比率で調整し、この系を窒素封入下、80℃で3時間にわたり攪拌混合することにより、NCO含量8.0%のイソシアネート基末端プレポリマーを調整した。
【0065】
また、下記表1に示す処方に従って、MOCA(キュアミンMT;イハラケミカル製)50.0部とPTG−1000 50.0部、純水0.2部、トリエチレンジアミン(触媒)0.2部の比率で調整混合して、反応基価278 KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に研磨剤として、酸化セリウムを活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し70.0部の添加混合を行い、反応基価163KOHmg/gの酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0066】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端プレポリマー100部に対し、酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤116部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に50kg注型を行い、その後、80℃×3時間にわたり加熱キュアを行った。設定密度は500kg/m3とした。
【0067】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施したのち、Fecken社製スライス機にて2mm厚にスライス加工を行い、1000mm×1000mmのパッドを得た。
【0068】
2mm厚にスライスしたパッドの含水重量を測定した後、真空乾燥機内にて真空条件下において、80℃×5時間乾燥し乾燥重量の測定を行い、保水量を求めた結果、0.5質量%であった。本処方は、保水量が少ない場合の比較例用であり、水浴中には浸けずそのまま用いた。
【0069】
50℃に加温した4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業製;ミリオネート MT;以下、4,4′−MDIと略することもある。)を準備したバットに保水確認を行った2mm厚にスライスしたパッドを30分間浸したのち、パッドを取り出して過剰に付着する4,4′−MDIの拭き取りを行い、80℃に加熱したプレス機にて2時間キュアを行い本発明の硬質ポリウレタン研磨パッドを得た。尚、4,4′−MDIの粘度は50℃で10mPa・s以下である
【0070】
〈比較例4〉
下記表1に示す処方に従って、TDI(コロネート T−100;日本ポリウレタン工業製)33.2部と、PTG−1000(数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコール、PTG−1000SN;保土谷化学製)63.5部と、DEG(ジエチレングリコール)3.3部の比率で調整し、この系を窒素封入下、80℃で3時間にわたり攪拌混合することにより、NCO含量8.0%のイソシアネート基末端プレポリマーを調整した。
【0071】
また、下記表1に示す処方に従って、MOCA(キュアミンMT;イハラケミカル製)50.0部とPTG−1000 50.0部、純水0.2部、トリエチレンジアミン(触媒)0.2部の比率で調整混合して、反応基価278 KOHmg/gの活性水素含有ミックスポリオール硬化剤を調整した。更に研磨剤として、酸化セリウムを活性水素含有ミックスポリオールに100部に対し70.0部の添加混合を行い、反応基価163KOHmg/gの酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤の調整を行った。
【0072】
これらを2液混合型ポリウレタン注型機に投入を行い、イソシアネート基末端プレポリマー100部に対し、酸化セリウム入り活性水素含有ミックスポリオール硬化剤116部に配合比を調整し、予め80℃に予熱した1000mm×1000mm×100mmの金型に50kg注型を行い、その後、80℃×3時間にわたり加熱キュアを行った。設定密度は500kg/m3とした。
【0073】
加熱キュアを終えた硬化物を金型から取り出して、室温にて1週間エージングを実施したのち、Fecken社製スライス機にて2mm厚にスライス加工を行い、1000mm×1000mmのパッドを得た。
【0074】
2mm厚にスライスしたパッドの含水重量を測定した後、真空乾燥機内にて真空条件下において、80℃×5時間乾燥し乾燥重量の測定を行い、保水量を求めた結果、0.5質量%であった。保水量が少なかったため、水浴中に1時間浸漬して保水量を1.8質量%とした。
【0075】
75℃に加温したNCO含有量 5.4質量%のポリテトラメチレングリコール変性4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業製;コロネート4362;以下、C−4362と略することもある。)を準備したバットに保水確認を行った2mm厚にスライスしたパッドを120分間浸したのち、パッドを取り出して過剰に付着する当該変性イソシアネートの拭き取りを行い、80℃に加熱したプレス機にて2時間キュアを行い本発明の硬質ポリウレタン研磨パッドを得た。尚、C−4362の粘度は75℃で1700mPa・s程度である。本処方は、浸漬するイソシアネートの粘度が200mPa・s以上である時の比較用である

【0076】
実施例1〜3、比較例1〜4のポリウレタンブロックのJIS−A硬度の測定を実施した。また、実施例1〜3、比較例1〜2で得られた研磨パッドを25℃および80℃下でのJIS−A硬度の測定を実施し、研磨パッドの耐熱性(軟化)について比較を行った。試験結果を表2に示す。
【0077】
【表1】

【0078】
【表2】

【0079】
表1、表2の記号は前記したものは除き、以下の通りである。

TDI: 日本ポリウレタン工業製 コロネートT
MDI: 日本ポリウレタン工業製 ミリオネート MT
ウレトンイミン変性MDI: 日本ポリウレタン工業製 ミリオネート MTL
表2におけるスライス加工性の評価基準は以下の通りとした。
【0080】
○;容易に2mm厚全面スライス可能
△;ブロックを加温軟化させることで2mm厚全面スライス可能
×;ブロック加温しても軟化しないため、2mm厚全面スライス不可能



【特許請求の範囲】
【請求項1】
25℃でのJIS−A硬度が90以下である軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)をスライス加工して、、保水量が1〜5質量%ポリウレタンパッド(B)を得た後、有機ポリイソシアネート(C)を含浸させ、その後、キュアすることにより高硬度化することを特徴とする硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法。
【請求項2】
25℃でのJIS−A硬度が90以下の軟質ポリウレタン研磨部材用ブロック(A)をスライス加工することによりポリウレタンパッド(B)を得る工程(工程1)、保水量が1質量%未満のポリウレタンパッド(B)に水を含浸させて保水量を1〜5質量%に調整する工程(工程2)、及びポリウレタンパッド(B)に有機ポリイソシアネート(C)を含浸させた後キュアすることにより高硬度化する工程(工程3)、を含むことを特徴とする硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法。
【請求項3】
有機ポリイソシアネート(C)の粘度が、含浸作業を実施時の温度下において200mPa・s以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の硬質ポリウレタン研磨パッドの製造方法。



【公開番号】特開2009−131916(P2009−131916A)
【公開日】平成21年6月18日(2009.6.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−308351(P2007−308351)
【出願日】平成19年11月29日(2007.11.29)
【出願人】(000230135)日本ポリウレタン工業株式会社 (222)
【Fターム(参考)】