研磨布
【課題】繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる研磨布を提供する。
【解決手段】研磨クロス１は、樹脂層で被覆された繊維によりシート状に形成された不織布２を有している。不織布２を形成する繊維１０は、原料繊維のポリエステル繊維１２が樹脂層８で被覆されている。樹脂層８は、ポリエステル繊維１２の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための湿熱硬化樹脂層８ａと、湿熱硬化樹脂層８ａの表面を被覆し架橋された架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂの表面を被覆した乾式硬化樹脂層８ｃと、を有している。架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃの形成時に、ポリエステル繊維１２の表面に形成された湿熱硬化樹脂層８ａが不織布の変形を抑制する。
【解決手段】研磨クロス１は、樹脂層で被覆された繊維によりシート状に形成された不織布２を有している。不織布２を形成する繊維１０は、原料繊維のポリエステル繊維１２が樹脂層８で被覆されている。樹脂層８は、ポリエステル繊維１２の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための湿熱硬化樹脂層８ａと、湿熱硬化樹脂層８ａの表面を被覆し架橋された架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂの表面を被覆した乾式硬化樹脂層８ｃと、を有している。架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃの形成時に、ポリエステル繊維１２の表面に形成された湿熱硬化樹脂層８ａが不織布の変形を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨布に係り、特に、樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体を有する研磨布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、半導体用シリコンウエハ、液晶用ガラス等、高精度に平坦性が要求される材料の平坦加工には、研磨布が用いられている。例えば、シリコンウエハ等の精密研磨加工に用いられる研磨布としては、不織布やフェルト等のシート状に形成された繊維集合体が知られている。不織布等では、繊維が交絡されており、繊維間に空隙が形成されるため、この空隙に研磨液を貯留させつつ研磨加工が行われる。しかしながら、このタイプの研磨布は柔軟性を有することから、変形しやすいため、被研磨物の周縁部が中央部より研磨加工されるロールオフが生じやすく平坦性が低下する。ロールオフの発生を回避するには、研磨布の変形を抑制することが必要であるが、変形を抑制するために研磨速度を小さくすると研磨効率が低下する、という問題が生じる。このため、不織布等を樹脂溶液に含浸後乾燥させることで変形を抑制した研磨布が用いられている。
【０００３】
ところが、樹脂溶液に含浸しても不織布等を形成する繊維に付着する樹脂量が不十分なときは、不織布等の変形に対する抑制効果が不十分なため、ロールオフ等の問題が解決されない。これを解決するために、１回〜数回に分けて不織布等を樹脂溶液に含浸する技術が知られている。例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂に含浸させるとともに、それより硬質な熱硬化性樹脂の薄膜で被覆・補強した不織布タイプの研磨布が開示されている（特許文献１参照）。また、本出願人は、繊維の表面を被覆し架橋された第１の熱硬化性樹脂層と、該第１の熱硬化性樹脂層を被覆した第２の熱硬化性樹脂層とを有する研磨布を開示している（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−４７６９号公報
【特許文献２】特開２００７−９２２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、熱硬化性樹脂の薄膜で補強されているものの、不織布の繊維と熱硬化性樹脂との間に熱可塑性ポリウレタン樹脂が介在しているため、研磨加工時の摩擦や化学反応等に伴う発熱により熱可塑性ポリウレタン樹脂が軟化することがある。この結果、研磨布が変形し、繊維間の空隙が塞がれてしまうため、研磨加工時に研磨液を貯留することができず研磨速度が低下し研磨布の寿命を低下させる。また、研磨加工時には、研磨布自体の摩耗により熱硬化性樹脂が削られるため、軟化した熱可塑性ポリウレタン樹脂が研磨液中に流れ出し繊維間の空隙を塞いでしまう、という問題もある。一方、特許文献２の技術では、熱による軟化の問題は生じないものの、熱硬化性樹脂層の形成時に不織布等が圧搾されることで繊維間の空隙が潰されるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる研磨布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体を有する研磨布において、前記樹脂層は、前記繊維の表面を被覆し前記繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、前記第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、前記第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、樹脂層が繊維集合体を形成する繊維の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有するため、樹脂層を構成する第２、第３の熱硬化性樹脂層の形成時に第１の熱硬化性樹脂層で繊維間の空隙が維持され、第２、第３の熱硬化性樹脂層を均質化することができると共に、研磨加工時に摩擦や化学反応で発熱しても、第１ないし第３の熱硬化性樹脂層がいずれも軟化せず繊維集合体の変形が抑制され、繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる。
【０００９】
この場合において、第１の熱硬化性樹脂層がジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応で生成したイソシアネート基含有化合物を有してもよい。このとき、イソシアネート基含有化合物の１分子あたりの平均イソシアネート基数を２〜４の範囲とすることが好ましい。また、第２の熱硬化性樹脂層が、ジイソシアネート化合物と、分子内に２個以上の活性水素を有する活性水素化合物と、ジイソシアネート化合物及び活性水素化合物の反応生成物を架橋するための第１の架橋剤とを有してもよい。このとき、第１の架橋剤を、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物としてもよい。このような第２の熱硬化性樹脂層は、湿式凝固されたポリウレタン樹脂を、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物で架橋してもよい。また、第３の熱硬化性樹脂層が、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物と、該多価イソシアネート化合物を架橋するための第２の架橋剤とを有してもよい。このとき、第２の架橋剤を有機ジアミン化合物としてもよい。この有機ジアミン化合物が３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンであることが好ましい。また、繊維集合体の密度が０．３４ｇ／ｃｍ３〜０．５１ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、樹脂層が繊維集合体を形成する繊維の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有するため、樹脂層を構成する第２、第３の熱硬化性樹脂層の形成時に第１の熱硬化性樹脂層で繊維間の空隙が維持され、第２、第３の熱硬化性樹脂層を均質化することができると共に、研磨加工時に摩擦や化学反応で発熱しても、第１ないし第３の熱硬化性樹脂層がいずれも軟化せず繊維集合体の変形が抑制され、繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る研磨布の実施の形態について説明する。
【００１２】
（研磨布）
図１に示すように、本実施形態の研磨布（以下、研磨クロスという。）１は、樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体としての不織布２を有している。不織布２は、繊維を交絡することで立体網目状に形成されており、繊維間には空隙が形成されている。
【００１３】
図２に示すように、不織布２を形成する繊維１０は、原料繊維のポリエステル繊維１２が樹脂層８で被覆されている。ポリエステル繊維１２は、本例では、繊度３ｄ（デニール）、繊維長５１ｍｍに設定されている。樹脂層８は、ポリエステル繊維１２の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための湿熱硬化樹脂層（第１の熱硬化性樹脂層）８ａと、湿熱硬化樹脂層８ａの表面を被覆し架橋された架橋ポリウレタン樹脂層（第２の熱硬化性樹脂層）８ｂと、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂの表面を被覆した乾式硬化樹脂層（第３の熱硬化性樹脂層）８ｃと、を有している。すなわち、樹脂層８は３層構造を呈している。
【００１４】
湿熱硬化樹脂層８ａは、ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応で生成したイソシアネート基含有化合物が乾燥時に水分と反応することで架橋されている。イソシアネート基含有化合物は、イソシアネート基含有率が５〜２５％の範囲に設定されており、１分子あたりの平均イソシアネート基数が２〜４の範囲に設定されている。
【００１５】
架橋ポリウレタン樹脂層８ｂは、湿式凝固されたポリウレタン樹脂が、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物（第１の架橋剤）で架橋されている。ポリウレタン樹脂には、１００％モジュラス（２倍長に引っ張る時の張力）が２０ＭＰａ以下のポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂が用いられている。
【００１６】
乾式硬化樹脂層８ｃは、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物のイソシアネート末端ウレタンプレポリマが、有機ジアミン化合物（第２の架橋剤）の３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（以下、ＭＯＣＡと略記する。）で架橋されている。
【００１７】
図１に示すように、不織布２は、被研磨物を研磨するための研磨面Ｐを有している。研磨面Ｐの反対面側には、両面テープ３が貼り合わされている。両面テープ３は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルムの基材４の両面に粘着剤層５が形成されている。粘着剤層５の粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤等を挙げることができる。両面テープ３は、一面側の粘着剤層５で不織布２に貼り合わされており、他面側の粘着剤層５の表面が図示しない剥離紙で覆われている。研磨クロス１は、両面テープ３の不織布２と反対側の粘着剤層５で研磨機の研磨定盤に装着される。
【００１８】
（研磨クロスの製造）
研磨クロス１は、図３に示す各工程を経て製造される。すなわち、一次含浸工程で不織布基材に含浸させた樹脂を架橋硬化させることで湿熱硬化樹脂層８ａを形成し、二次含浸工程で含浸させたポリウレタン樹脂を凝固再生させた後に架橋剤で架橋させることで架橋ポリウレタン樹脂層８ｂを形成し、三次含浸工程で含浸させたウレタンプレポリマを架橋させることで乾式硬化樹脂層８ｃを形成する。以下、工程順に説明する。
【００１９】
一次含浸工程では、ポリエステル繊維１２により形成された不織布基材を、ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物とが反応して生成したイソシアネート基含有化合物を含む樹脂溶液に浸漬した後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて過剰な樹脂溶液を絞り落とし、不織布基材に樹脂溶液を略均一に含浸させる。
【００２０】
不織布基材としては、本例では、ポリエステル繊維１２で形成されたニードルパンチ不織布が使用されている。不織布基材の厚さは、１．５ｍｍ未満では樹脂溶液に含浸後の乾燥時に不織布基材の厚さ方向で樹脂の移動（樹脂マイグレーション）が発生し樹脂の被覆厚さが偏りやすく、５．０ｍｍを超えると不織布基材の内部まで樹脂溶液が浸透できなくなるので、１．５〜５．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、不織布基材の密度は、０．１ｇ／ｃｍ３未満では樹脂溶液を含浸させても樹脂が原料繊維間の空隙を通じて流出し原料繊維に付着しにくく、０．２ｇ／ｃｍ３を超えると樹脂の付着量が大きくなり繊維間の空隙を塞いでしまうので、０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲とすることが好ましい。発明者らの検討結果によれば、理想的な不織布基材の密度は０．１２ｇ／ｃｍ３程度である。
【００２１】
樹脂溶液は、イソシアネート基含有化合物を希釈溶剤に溶解させて調製される。使用する希釈溶剤としては、イソシアネート基含有化合物を溶解可能な溶剤であれば、特に制限はなく、２種以上の溶剤を混合して用いてもよい。本例では、水混和性を有する有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）が使用されている。樹脂溶液中のイソシアネート基含有化合物の固形分濃度は、１〜３０％の範囲となるように設定されている。イソシアネート基含有化合物の濃度が１％未満では、不織布基材に対して十分な付着量が得られないため、繊維間の空隙の補強が不十分となる。空隙の補強が不十分な状態では、二次含浸工程や三次含浸工程で空隙が潰れてしまうため、樹脂層８の形成に偏りが生じ均質化が難しくなる。反対に、イソシアネート基含有化合物の濃度が３０％を超えると、不織布基材に対し、繊維間の空隙の補強に寄与できない余分な樹脂の付着が生じるため、次工程以降の製造時や研磨加工時に樹脂の剥離を招きやすくなり、余分な樹脂が空隙を詰まらせるおそれもあるので、好ましくない。また、ハンドリング（作業）のしやすさを考慮すると、イソシアネート基含有化合物の固形分濃度は、３〜１０％の範囲となるように設定することが好ましい。
【００２２】
イソシアネート基含有化合物を生成するジイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソアネート等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用してもよい。
【００２３】
また、多価アルコール化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラ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、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，２−ブタンジオール、３−メチル−１，２−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２，３−ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、３−メチル−４，３−ペンタンジオール、３−メチル−４，５−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール、１，４−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールメタン等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用してもよい。
【００２４】
ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応条件は、特に制限されるものではないが、得られるイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基含有率が５〜２５％の範囲となるように設定することが好ましい。また、１分子あたりの平均イソシアネート基数が２〜４（好ましくは、２．５〜３．５）の範囲であることが好ましい。イソシアネート基含有率が５％未満の場合や、平均イソシアネート基数が２より小さい場合では、水分との反応で形成される架橋結合が減少するため、不織布基材の補強が不十分となり、二次含浸工程や三次含浸工程で繊維間の空隙を維持することが難しくなる。逆に、イソシアネート基含有率が２５％を超える場合や、平均イソシアネート基数が４より大きい場合には、イソシアネート基含有化合物で処理した不織布基材の硬度が高くなり過ぎ、研磨加工時に被研磨物に傷を付けてしまうおそれがある。
【００２５】
湿熱硬化工程では、一次含浸後、マングルローラで余分な樹脂溶液を絞り落とした不織布基材を、例えば、約１３０℃の乾燥機中で乾燥させる。乾燥機中では、ポリエステル繊維１２に付着しているイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基同士の間に雰囲気中の水分による架橋結合が形成される。この架橋結合により、ポリエステル繊維１２の表面には湿熱硬化樹脂層８ａが形成される（以下、湿熱硬化樹脂層８ａが形成された不織布基材を不織布中間体Ａという。）。不織布中間体Ａの両面にイソシアネート基含有化合物の架橋による樹脂皮膜が形成された場合は、この樹脂皮膜が二次含浸工程で樹脂の含浸を妨げるため、不織布中間体Ａの両面をバフ処理して表面の樹脂皮膜を取り除けばよい。
【００２６】
二次含浸工程では、不織布中間体Ａを、ポリウレタン樹脂と分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物とを含むポリウレタン樹脂溶液に浸漬した後、一次含浸工程と同様にマングルローラを用いて過剰なポリウレタン樹脂溶液を絞り落とし、不織布中間体Ａにポリウレタン樹脂溶液を略均一に含浸させる。
【００２７】
ポリウレタン樹脂溶液は、ポリウレタン樹脂と、有機溶媒のＤＭＦと、多価イソシアネート化合物とを混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。このとき、ポリウレタン樹脂の固形分濃度（樹脂換算濃度）が、例えば、１９重量％となるように調製する。ポリウレタン樹脂としては、本例では、１００％モジュラス９ＭＰａのポリエステル系ポリウレタン樹脂が用いられている。
【００２８】
ポリウレタン樹脂溶液に混合することができる多価イソシアネート化合物としては、例えば、イソシアネート基が２つのジイソシアネート化合物、イソシアネート基が３つのトリイソシアネート化合物、イソシアネート基が４つのテトライソシアネート化合物等を挙げることができる。ジイソシアネート化合物としては、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−１，４−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、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。トリイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタン−トリイソシアネート等を挙げることができる。テトライソシアネート化合物としては、４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５，５’−テトライソシアネート等を挙げることができる。また、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートとヘキサントリオールとの付加物、２，４−トリレンジイソシアネートとプレンツカテコールとの付加物、トリレンジイソシアネートとヘキサントリオールとの付加物、トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、キシリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、イソシアヌル酸とヘキサメチレンジイソシアネートとの付加物等のようにイソシアネート化合物をプレポリマ化した多価イソシアネートプレポリマを使用することもできる。これらの多価イソシアネート化合物や多価イソシアネートプレポリマの二種以上を併用してもよい。また、上述したように、一次含浸工程で用いたイソシアネート基含有化合物の１分子あたりのイソシアネート基数が２〜４の範囲であるため、これを二次含浸工程の多価イソシアネート化合物として使用することもできる。
【００２９】
湿式凝固工程では、二次含浸後の不織布中間体Ａをポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする水系の凝固液中に常温で浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させる。凝固液中では、湿熱硬化樹脂層８ａの表面に付着しているポリウレタン樹脂溶液のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂が湿熱硬化樹脂層８ａの表面に凝固再生される。凝固再生を常温で行うことで、ポリウレタン樹脂溶液に含有された多価イソシアネート化合物による架橋反応の進行が抑制される。ポリウレタン樹脂が凝固再生された不織布中間体Ａを水等の洗浄液中で洗浄し残存するＤＭＦ等を除去する。洗浄後、不織布中間体Ａを洗浄液から引き上げ、マングルローラで余分な洗浄液を絞り落とす。
【００３０】
熱処理工程では、洗浄後の不織布中間体Ａを、例えば、約１３０℃の乾燥機中で乾燥させた後、約１１０℃に設定された加熱機中でおよそ１７時間熱処理する。この熱処理により、凝固再生したポリウレタン樹脂の分子間に、多価イソシアネート化合物で架橋結合が形成される。この架橋結合により、湿熱硬化樹脂層８ａの表面には、架橋されたポリウレタン樹脂による架橋ポリウレタン樹脂層８ｂが形成される（以下、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂが形成された不織布中間体Ａを不織布中間体Ｂという。）。不織布中間体Ｂでは、両面側でポリウレタン樹脂の付着量が多く、繊維間の空隙が狭められている。三次含浸工程で樹脂を含浸させるため、不織布中間体Ｂの両面をバフ処理することで、空隙が狭められた部分を除去する。
【００３１】
バフ処理された不織布中間体Ｂの密度は、０．１５ｇ／ｃｍ３未満では三次含浸工程で樹脂マイグレーションが発生しやすく樹脂が付着しにくくなり、０．３２ｇ／ｃｍ３を超えると三次含浸工程で樹脂が付着することで繊維間の空隙が塞がれてしまい研磨加工時に研磨液等の目詰まりが生じやすくなるので、０．１５〜０．３２ｇ／ｃｍ３の範囲に設定することが好ましい。密度をこの範囲とするには、二次含浸での樹脂付着量を４０〜８０％の範囲に設定することが好ましい。
【００３２】
三次含浸工程では、不織布中間体Ｂを、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物と、有機ジアミン化合物の架橋剤とを含む樹脂溶液に浸漬した後、一次含浸工程と同様にマングルローラを用いて過剰な樹脂溶液を絞り落とし、不織布中間体Ｂに樹脂溶液を略均一に含浸させる。三次含浸を常温で行うことで、樹脂溶液に含有された有機ジアミン化合物による架橋反応の進行が抑制される。
【００３３】
三次含浸工程の樹脂溶液に配合可能な多価イソシアネート化合物としては、分子内に２つ以上の水酸基を有する化合物（ポリオール成分）と、分子内に２つのイソシアネート基を有する化合物（イソシアネート成分）とを反応させることで生成したＤＭＦ等の有機溶媒に可溶性のイソシアネート末端ウレタンプレポリマを用いることができる。ポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させるときに、イソシアネート成分のイソシアネート基のモル量をポリオール成分の水酸基のモル量より大きくすることで、イソシアネート末端ウレタンプレポリマを得ることができる。本例では、ポリオール成分のポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）と、イソシアネート成分の２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマが使用されている。
【００３４】
イソシアネート末端ウレタンプレポリマの生成に用いられるポリオール成分としては、低分子量のジオール化合物（低分子ジオール）及び高分子量のジオール化合物（高分子ジオール）のいずれも使用することができる。低分子ジオールとしては、エチレングリコール、ブチレングリコール等を挙げることができる。高分子ジオールとしては、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。一方、イソシアネート成分としては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、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、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等を挙げることができる。
【００３５】
三次含浸工程で使用される有機ジアミン化合物の架橋剤としては、脂肪族又は芳香族のジアミン化合物を挙げることができ、本例では、ＭＯＣＡが用いられている。なお、本例では、不織布の強度を向上させるために、樹脂溶液にジイソシアネート化合物のジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネートが更に添加されている。
【００３６】
乾式硬化工程では、三次含浸後の不織布中間体Ｂを、例えば、約１３０℃の乾燥機中で乾燥させた後、約１１０℃に設定された加熱機中でおよそ２４時間熱処理する。この熱処理により、イソシアネート末端ウレタンプレポリマの分子間に、ＭＯＣＡによる架橋結合が形成され、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂの表面に、架橋されたウレタンプレポリマによる乾式硬化樹脂層８ｃが形成される。乾式硬化樹脂層８ｃが形成された不織布中間体Ｂでは、両面側でポリウレタン樹脂の付着量が多く、繊維間の空隙が狭められている。研磨加工時に研磨液を貯留させるため、一面側をバフ処理し空隙が狭められた部分を除去することで、一面側に研磨面Ｐを有する不織布２が得られる。
【００３７】
三次含浸により乾式硬化樹脂層８ｃが形成された不織布２の密度は、０．３４ｇ／ｃｍ３未満では樹脂層８の全体の樹脂量が少なく研磨布での強度が不足し、０．５１ｇ／ｃｍ３を超えると繊維１０間の空隙が塞がれてしまい研磨加工時に研磨液を貯留することができなくなるので、０．３４〜０．５１ｇ／ｃｍ３の範囲に設定することが好ましい。不織布２の密度をこの範囲になるようにするためには、樹脂付着量を４０〜１００％の範囲に調整することが好ましい。また、このときの不織布２の通気度は、１０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上であることが好ましく、２０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上であることが更に好ましい。通気度が１０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃより小さい不織布で形成した研磨クロスでは、研磨加工時に研磨剤の循環が悪くなるため、研磨クロスの目詰まりが起こりやすくなる。
【００３８】
一次含浸、二次含浸、三次含浸でポリエステル繊維１２が樹脂層８で被覆された不織布２の研磨面Ｐの反対面側に、両面テープ３を一面側の粘着剤層５で貼り合わせる。その後、円形等の所望の形状、サイズに裁断した後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い研磨クロス１を完成させる。
【００３９】
被研磨物の研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨クロス１を両面テープ３の剥離紙を剥離して貼着する。研磨加工時には、被研磨物の加工面及び研磨面Ｐ間に研磨粒子を含む研磨液を供給すると共に、被研磨物及び研磨面Ｐ間を加圧しながら研磨定盤を回転させることで、被研磨物の加工面を研磨加工する。
【００４０】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨クロス１の作用等について説明する。
【００４１】
本実施形態の研磨クロス１では、ポリエステル繊維１２の表面を被覆する樹脂層８が、湿熱硬化樹脂層８ａと、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと、乾式硬化樹脂層８ｃとの３層で構成されている。架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃの形成時には、ポリエステル繊維１２の表面に湿熱硬化樹脂層８ａが形成されているため、不織布中間体Ａや不織布中間体Ｂの変形が抑制され、繊維間の空隙が維持される。このため、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃを構成する樹脂が繊維間の空隙に略均等に含浸されるので、繊維間の空隙を維持しつつ架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃを均質化することができる。
【００４２】
また、本実施形態の研磨クロス１では、研磨加工時に研磨クロス１及び被研磨物間の摩擦や研磨液と被研磨物との化学反応等により発熱しても、樹脂層８を構成する湿熱硬化樹脂層８ａ、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃがいずれも軟化しないので、不織布２の変形を抑制することができる。これにより、樹脂層８で被覆された繊維１０間の空隙が維持され目詰まりが抑制される（不織布２の空隙構造が変化しにくい）ので、この空隙に研磨液を貯留させつつ研磨加工することで、研磨速度の低下を抑制し研磨布の寿命を向上させることができる。
【００４３】
更に、本実施形態の研磨クロス１では、湿熱硬化樹脂層８ａ、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃがいずれも架橋されている。このため、研磨加工時に不織布２の研磨面Ｐが摩耗しても樹脂層８を構成する樹脂（の成分）が研磨液中に流れ出さず不織布２の空隙を塞ぐことがない（目詰まりしない）ので、研磨加工を安定して継続することができる。更に、樹脂層８の架橋により耐薬品性が向上するため、例えば、アルカリ性の研磨液等を使用しても安定な研磨加工を行うことができる。
【００４４】
また更に、本実施形態の研磨クロス１では、不織布２の密度が０．３４〜０．５１ｇ／ｃｍ３の範囲に調整されている。研磨クロス１の製造に用いた（樹脂層８の形成前の）不織布基材の密度が０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲であることから、不織布２では樹脂層８の密度が０．１４〜０．４１ｇ／ｃｍ３の範囲となる。このため、樹脂層８の形成により不織布２の強度が増大するので、研磨加工時に被研磨物の加工面及び研磨クロス１の研磨面Ｐ間を略均等に加圧することができる。これにより、被研磨物のロールオフの発生を抑制し平坦性を向上させることができる。
【００４５】
従来知られている不織布やフェルト等のシート状に形成された繊維集合体を有する研磨布では、柔軟で変形しやすいため、被研磨物のロールオフが生じやすく平坦性が低下する。ロールオフの発生を回避するには、研磨布の変形を抑制することが必要であるが、変形を抑制するために研磨速度を小さくすると研磨効率が低下する、という問題が生じる。また、変形を抑制するために、不織布を樹脂溶液に含浸後乾燥させた研磨布が用いられているが、繊維に付着する樹脂量が不十分なときは、不織布の変形を十分に抑制することができない。更に、不織布を熱可塑性樹脂に含浸させた後、熱硬化性樹脂で補強した研磨布では、繊維と熱硬化性樹脂との間に介在する熱可塑性樹脂が、研磨加工時の摩擦や化学反応等に伴う発熱により軟化することがある。この結果、研磨布が変形し、繊維間の空隙が塞がれてしまうため、研磨加工時に研磨液を貯留することができなくなり研磨速度が低下し、研磨布の寿命も低下する。また、研磨加工時には、研磨布自体の摩耗により研磨面で繊維を被覆する熱硬化性樹脂が削られるため、軟化した熱可塑性ポリウレタン樹脂が研磨液中に流れ出し繊維間の空隙を塞いでしまうこともある。更に、熱硬化性樹脂で補強するときの圧搾等により不織布が変形することで繊維間の空隙が潰れてしまい空隙を塞いでしまう、という問題もある。本実施形態は、これらの問題を解決することができる研磨布である。
【００４６】
なお、本実施形態の研磨クロス１では、湿熱硬化樹脂層８ａを形成するイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基含有率を５〜２５％の範囲に設定し、１分子あたりの平均イソシアネート基数を２〜４の範囲に設定する例を示した。架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃの形成時に繊維間の空隙を維持し、得られる研磨クロス１が硬くなり過ぎないことを考慮すれば、イソシアネート基含有率を１０〜２０％の範囲に設定することが好ましく、平均イソシアネート基数を２．５〜３．５の範囲に設定することが好ましい。
【００４７】
また、本実施形態の研磨クロス１では、湿熱硬化樹脂層８ａの形成にジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物とが反応して生成したイソシアネート基含有化合物を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。湿熱硬化樹脂層８ａの形成に使用できる樹脂としては、架橋硬化することで、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃの形成時に繊維間の空隙を維持することができ、熱に対して軟化、溶融しない熱硬化性樹脂であれば、特に制限されるものではない。
【００４８】
更に、本実施形態の研磨クロス１では、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂを形成するポリウレタン樹脂に１００％モジュラス９ＭＰａのポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリエーテル系やポリカーボネート系のポリウレタンを用いてもよく、また、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物と、分子内に２つ以上の活性水素を有する活性水素化合物とを反応させることで、ＤＭＦ等の有機溶剤に可溶な中間のポリマ（ウレタンプレポリマ）を生成するようにしてもよい。このジイソシアネート化合物としては、上述した二次含浸工程の多価イソシアネート化合物として例示したｍ−フェニレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物を用いることができる。一方、活性水素化合物は、分子内に、少なくとも水酸基、カルボキシル基及びアミノ基のうち２つ以上を有する化合物であればよい。このようにすれば、イソシアネート基が活性水素と容易に反応しウレタンプレポリマを生成することができる。水酸基を２つ以上有する化合物としては、三次含浸工程でイソシアネート末端ウレタンプレポリマの生成に用いるポリオール成分として例示した化合物を用いることができる。また、ジカルボン酸やジアミンでもよく、分子内にカルボキシル基とアミノ基とを有する化合物、分子内に水酸基とカルボキシル基を有する化合物、分子内に水酸基とアミノ基とを有する化合物を用いてもよい。ジイソシアネート化合物と、活性水素化合物とを反応させるときに、活性水素化合物の活性水素のモル量をジイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル量より大きくすることで、活性水素末端のウレタンプレポリマを得ることができる。
【００４９】
また更に、本実施形態の研磨クロス１では、二次含浸工程で多価イソシアネート化合物にジイソシアネート化合物、トリイソシアネート化合物、テトライソシアネート化合物等を例示したが本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、二次含浸工程で例示した多価イソシアネート化合物の１種以上と、活性水素を有する化合物であるブロック化剤の１種以上とを反応して得られるブロックイソシアネート化合物を用いてもよい。このブロックイソネート化合物は、加熱処理を施すことによりブロック化剤が解離し、イソシアネート基を再生するため、活性水素末端のウレタンプレポリマと反応することができる。
【００５０】
ブロックイソシアネート化合物に用いられる多価イソシアネート化合物としては、一般に公知のイソシアネート類であれば、いずれも使用できるが、それらのうちでも特に代表的なもののみを例示するに止めれば、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、キシリレンジイソシアネート、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジベンジルジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ｐ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートモノマ類、トリフェニルメタントリイソシアネート等の芳香族トリイソシアネートモノマ類、水添トリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシル−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートモノマ類、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネートモノマ類等を挙げることができる。また、これらの単独又は２種以上から構成される多価イソシアネート化合物を単独又は２種以上を併用してもよい。
【００５１】
更に、これらのジイソシアネートモノマ類による３官能以上のポリイソシアヌレート型多価イソシアネート又はビューレット型多価イソシアネート等の各種の変性多価イソシアネート類を用いることもできる。また更に、ジイソシアネートモノマ類や変性多価イソシアネート類の１種以上と、多価アルコール、ポリウレタンポリオール、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ラクトン変性ポリエステルポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アルキドポリオール、ポリエーテルポリオール、変性ポリエーテルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリオレフィンポリオール、エポキシ変性ポリオール、シリコンポリオール、フッ素ポリオール等のポリヒドロキシ化合物の１種以上と、をウレタン化反応させて得られる末端イソシアネート基を有するウレタン変性多価イソシアネートプレポリマ類等でもよく、これらの単独又は２種以上を併用してもよい。
【００５２】
このような多価イソシアネート化合物の選択にあたり、加熱黄変性や機械的物性等を考慮した場合には、原料ジイソシアネートモノマ類としては、脂肪族モノマ類及び／又は脂環式モノマ類が好ましい。また、多価イソシアネート化合物の取り扱い上の安全性や、毒性を考慮した場合には、ウレタン変性多価イソシアネートプレポリマ類が好ましい。
【００５３】
一方、多価イソシアネート化合物のイソシアネート基をブロックするブロック化剤としては、一般に公知の活性水素を有する化合物であれば、いずれも使用できるが、それらのうちで特に代表的なもののみを例示するに止めれば、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、２−エチルヘキサノール等のアルコール類、メチルエチルケトオキシム等のケトオキシム類、フェノール、ε−カプロラクタム、アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル等であり、これらは単独使用でも２種以上の併用でもよい。ブロック化剤の解離性や、得られる樹脂層８の着色を考慮した場合には、ブロック化剤としてはメチルエチルケトオキシムやε−カプロラクタムが特に好ましい。
【００５４】
更にまた、本実施形態の研磨クロス１では、三次含浸工程の多価イソシアネート化合物に、ポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。イソシアネート末端ウレタンプレポリマとしては、三次含浸工程で用いるＤＭＦ等の有機溶媒に可溶性であればよく、主鎖構造についても制限されない。また、架橋剤の有機ジアミン化合物にＭＯＣＡを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分子内に２つのアミノ基を有する化合物であれば、三次含浸工程の架橋剤に用いることができる。
【００５５】
また、本実施形態の研磨クロス１では、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと、乾式硬化樹脂層８ｃとに異なる樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、二次含浸工程で、ジイソシアネート化合物と、分子内に２つ以上のアミノ基を有するジアミン化合物（活性水素化合物）を反応させることでアミノ基末端のウレタンプレポリマを生成し、多価イソシアネート化合物で架橋するようにすれば、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと乾式硬化樹脂層８ｃとを同じ構造の樹脂で形成することができる。本実施形態の三次含浸で用いた架橋剤のＭＯＣＡで架橋すると、架橋に伴う樹脂の収縮が大きくなり、不織布の引裂強度が低下するため、二次含浸工程でＭＯＣＡを使用しないことが好ましい。
【００５６】
更に、本実施形態の研磨クロス１では、不織布にポリエステル繊維１２で形成されたニードルパンチ不織布を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。不織布の原料繊維としては、例えば、ナイロン繊維等のポリアミド繊維やアクリル繊維等の樹脂繊維を用いてもよく、綿、麻等の天然繊維を用いてもよい。製造工程中でＤＭＦ等の有機溶剤や水等の洗浄液を吸収することによる繊維の膨潤を防止することや繊維の量産性を考慮すれば、樹脂繊維を用いることが好ましい。また、ニードルパンチ不織布以外に水流交絡による不織布等を用いてもよい。厚さ１．５〜５．０ｍｍの範囲の不織布が好ましいことを考慮すれば、ニードルパンチ不織布を用いることが好適である。
【００５７】
また更に、本実施形態の研磨クロス１では、不織布２と両面テープ３とを貼り合わせた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、不織布２と両面テープ３との間にポリエステル等のポリオレフィン製の基材を介在させてもよい。このようにすれば、不織布２が基材により支持されるので、研磨クロス１の搬送時や、研磨クロス１を研磨定盤に貼付するときの取り扱いを容易にすることができる。また、不織布に粘着剤５のみを塗布し、剥離紙を貼り合わせるようにしてもよい。このようにすれば、両面テープ３のコスト分を削減することができる。
【実施例】
【００５８】
次に、本実施形態に従い製造した研磨クロス１の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨クロスについても併記する。
【００５９】
（実施例１）
下表１に示すように、実施例１では、次のようにして、樹脂層８を形成した不織布２を作製し、研磨クロス１を製造した。すなわち、不織布基材として、繊度３ｄのポリエステル繊維で形成された厚さ３．４ｍｍ、密度０．１２ｇ／ｃｍ３、目付（単位面積あたり重量）４１４ｇ／ｃｍ２のニードルパンチ不織布を用いた。一次含浸工程では、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートとを反応させて得られたイソシアネート基含有化合物を用いた。このイソシアネート基含有化合物では、イソシアネート基含有率（ＮＣＯ％）が１７．１％であり、未反応ジイソシアネート量が０．１％であった。このイソシアネート基含有化合物をＤＭＦに３．７５重量％の濃度で溶解させて樹脂溶液を調製した。不織布基材に対する樹脂の付着量は、１０．２％であった。乾燥により樹脂を湿熱硬化させて不織布中間体Ａを得た。
【００６０】
二次含浸工程では、１００％モジュラスが９ＭＰａの熱可塑性ポリウレタン樹脂（ポリウレタン純分３５％のＤＭＦ溶液）と、架橋剤として一次含浸工程で用いたイソシアネート基含有化合物とを用いた。ポリウレタン樹脂の４９０重量部に対して、イソシアネート基含有化合物の１８．５重量部、有機溶剤のＤＭＦの６２５重量部を配合しポリウレタン樹脂溶液を調製した。このポリウレタン樹脂溶液のポリウレタン樹脂固形分濃度は、樹脂分換算で１５．１％であった。ポリウレタン樹脂溶液に不織布中間体Ａを浸漬し、凝固再生、洗浄後、１３０℃にて乾燥させた。不織布中間体Ａに対するポリウレタン樹脂の付着量は、５４．３％であった。乾燥後、１１０℃で１７時間熱処理し、両面をバフ処理して不織布中間体Ｂを得た。
【００６１】
三次含浸工程では、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）と２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを用いた。このイソシアネート末端ウレタンプレポリマでは、イソシアネート基含有率が７．６％であった。プレポリマの４２６重量部に対して、架橋剤のＭＯＣＡの７４重量部、有機溶媒のＤＭＦの１５０重量部、メチルエチルケトン（以下、ＭＥＫと略記する。）の３５０重量部を配合し樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液のウレタン樹脂固形分は、樹脂分換算で５０％であった。この樹脂溶液に不織布中間体Ｂを浸漬し、１３０℃で乾燥させた。不織布中間体Ｂに対する樹脂の付着量は、７６．６％であった。１１０℃で２４時間熱処理した後、一側表面をバフ処理し、不織布２を得た。
【００６２】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様のニードルパンチ不織布を用いた。一次含浸に用いる樹脂溶液の濃度を０．７５重量％（１％未満）に設定する以外は、実施例１と同様にして二次含浸、三次含浸を行い、樹脂層を形成した。
【００６３】
（試験・評価）
（物性）
実施例１および比較例１の不織布中間体Ａ、不織布中間体Ｂおよび不織布２について、密度、Ａ硬度、圧縮率をそれぞれ測定した。また、不織布２については、通気度も測定した。密度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６５５０）に従い、単位面積あたりの重量を測定し、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１ｍｍ）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ２をかけて測定した厚さの測定結果を用いて算出した。Ａ硬度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）に従い、バネを介して試験片表面へ押し付けられた押針の押し込み深さから求めた。圧縮率は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０２１）に従い、圧縮時の厚み減少分を測定し、圧縮前の厚さに対する圧縮時の厚み減少分の百分率を算出した。通気度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０９６）に従い、織布通気度試験機（安田精機製作所）にて測定した。密度、Ａ硬度、圧縮率および通気度の測定結果を、各含浸工程での樹脂の付着量と共に、下表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に示すように、比較例１の不織布中間体Ａでは、密度が０．１０ｇ／ｃｍ３となり、Ａ硬度が２９．０度、圧縮率が２６．８％であった。これに対して、実施例１の不織布中間体Ａでは、密度が０．１０ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が４４．５度、圧縮率が１２．４％を示した。これらの結果から、比較例１の不織布中間体Ａでは、実施例１の不織布中間体Ａと比べて圧縮による変形が大きいことが明らかとなった。これは、比較例１では一次含浸樹脂濃度が低すぎるため、樹脂付着量が少なくなり、不織布の空隙が保持されていないことが原因と考えられる。また、不織布中間体Ｂについて、実施例１では密度が０．１５ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が４９．５度、圧縮率が９．４％を示したのに対し、比較例１では密度が０．１３ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が３４．４度、圧縮率が１８．５％を示した。また、不織布２について、実施例１では密度が０．３６ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が７３．８度、圧縮率が４．７％を示したのに対し、比較例１では密度が０．２７ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が６１．０度、圧縮率が１０．３％を示した。これらのことから、実施例１では、一次含浸によって空隙部分が保持されたため、二次含浸や三次含浸で樹脂が均等に行き渡っていることが確認できた。また、実施例１の不織布２では、通気度が２０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃを超え十分な値を示した。これに対して、一次含浸で空隙部分が保持されなかった比較例１の不織布２では、不織布中間体が押しつぶされたときに空隙部分も潰されてしまい、含浸時に樹脂が均等に行き渡らなかったため、樹脂付着量が実施例１に比べて低く、通気度も１０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃより小さくなってしまった。
【００６６】
図４、５、６、７は、実施例１および比較例１の不織布２について、断面および表面をそれぞれ観察した電子顕微鏡写真である。図６、７に示すように、比較例１の不織布２では、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃを構成する樹脂が繊維間の空隙を塞いでおり、空隙が狭められていることが判る。このような不織布を用いた研磨クロスでは、研磨加工時に研磨液を貯留させることができず、研磨レートを低下させ、寿命低下を招くこととなる。これに対して、実施例１の不織布２では、図４、５から明らかなように、全体にわたってほぼ一様に繊維間の空隙が確保されており、研磨加工時に研磨液を貯留させることが可能である。従って、実施例１の不織布２を用いた研磨クロス１では、研磨レートの低下を抑制し、寿命向上を図ることができる。
【００６７】
（研磨加工時の安定性）
実施例１及び比較例１の研磨クロスのそれぞれ１枚について、以下の条件で研磨加工を５回繰り返し、各回の研磨レートを測定した。研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間当たりの研磨量を厚さで表したものである。研磨加工前後の被研磨物の重量減少を測定し、被研磨物の研磨面積及び比重から計算により算出した。各回の研磨レートの測定結果を下表２に示す。
使用研磨機：不二越株式会社製、ＭＣＰ−１５０Ｘ
回転数：（定盤）４０ｒ／ｍ、（トップリング）３０ｒ／ｍ
研磨圧力：２２２ｇ／ｃｍ２
揺動幅：１０ｍｍ（揺動中心値より２００ｍｍ）
揺動移動：１ｍｍ／ｍｉｎ
研磨剤：Ｎａｌｃｏ社製、品番２３５０（２３５０原液：水＝１：９の混合液を使用）
研磨剤温度：３０℃
研磨剤吐出量：９００ｃｃ／ｍｉｎ
使用ワーク（被研磨物）：８インチφシリコンウエハ
バックパッド（ワーク保持用）：フジボウ愛媛株式会社製、品番ＴＰ１０２（２４０−８−１）５５０
研磨時間：６０分間／各回
ドレッシング：（研磨布貼付後）１０ｍｉｎ
【００６８】
【表２】
【００６９】
表２に示すように、比較例１では、研磨加工を繰り返すにつれて、研磨レートが大きく低下している。これに対して、実施例１では、研磨レートの低下が抑制されており、各回の研磨レートも比較例１より大きいことが明らかとなった。従って、実施例１の研磨クロス１を用いることで、優れた研磨レートで安定した研磨加工を繰り返すことができることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる研磨布を提供するため、研磨布の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る実施形態の研磨クロスを示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨クロスを形成し樹脂層を有する繊維の断面図である。
【図３】実施形態の研磨クロスの製造工程の概略を示す工程図である。
【図４】実施例１の研磨クロスに用いた不織布の断面の電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例１の研磨クロスに用いた不織布の表面の電子顕微鏡写真である。
【図６】比較例１の研磨クロスに用いた不織布の断面の電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例１の研磨クロスに用いた不織布の表面の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 研磨クロス（研磨布）
２ 不織布（繊維集合体）
８ 樹脂層（第１の熱硬化性樹脂層、第２の熱硬化性樹脂層、第３の熱硬化性樹脂層）
８ａ 湿熱硬化樹脂層（第１の熱硬化性樹脂層）
８ｂ 架橋ポリウレタン樹脂層（第２の熱硬化性樹脂層）
８ｃ 乾式硬化樹脂層（第３の熱硬化性樹脂層）
１０ 繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨布に係り、特に、樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体を有する研磨布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、半導体用シリコンウエハ、液晶用ガラス等、高精度に平坦性が要求される材料の平坦加工には、研磨布が用いられている。例えば、シリコンウエハ等の精密研磨加工に用いられる研磨布としては、不織布やフェルト等のシート状に形成された繊維集合体が知られている。不織布等では、繊維が交絡されており、繊維間に空隙が形成されるため、この空隙に研磨液を貯留させつつ研磨加工が行われる。しかしながら、このタイプの研磨布は柔軟性を有することから、変形しやすいため、被研磨物の周縁部が中央部より研磨加工されるロールオフが生じやすく平坦性が低下する。ロールオフの発生を回避するには、研磨布の変形を抑制することが必要であるが、変形を抑制するために研磨速度を小さくすると研磨効率が低下する、という問題が生じる。このため、不織布等を樹脂溶液に含浸後乾燥させることで変形を抑制した研磨布が用いられている。
【０００３】
ところが、樹脂溶液に含浸しても不織布等を形成する繊維に付着する樹脂量が不十分なときは、不織布等の変形に対する抑制効果が不十分なため、ロールオフ等の問題が解決されない。これを解決するために、１回〜数回に分けて不織布等を樹脂溶液に含浸する技術が知られている。例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂に含浸させるとともに、それより硬質な熱硬化性樹脂の薄膜で被覆・補強した不織布タイプの研磨布が開示されている（特許文献１参照）。また、本出願人は、繊維の表面を被覆し架橋された第１の熱硬化性樹脂層と、該第１の熱硬化性樹脂層を被覆した第２の熱硬化性樹脂層とを有する研磨布を開示している（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−４７６９号公報
【特許文献２】特開２００７−９２２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、熱硬化性樹脂の薄膜で補強されているものの、不織布の繊維と熱硬化性樹脂との間に熱可塑性ポリウレタン樹脂が介在しているため、研磨加工時の摩擦や化学反応等に伴う発熱により熱可塑性ポリウレタン樹脂が軟化することがある。この結果、研磨布が変形し、繊維間の空隙が塞がれてしまうため、研磨加工時に研磨液を貯留することができず研磨速度が低下し研磨布の寿命を低下させる。また、研磨加工時には、研磨布自体の摩耗により熱硬化性樹脂が削られるため、軟化した熱可塑性ポリウレタン樹脂が研磨液中に流れ出し繊維間の空隙を塞いでしまう、という問題もある。一方、特許文献２の技術では、熱による軟化の問題は生じないものの、熱硬化性樹脂層の形成時に不織布等が圧搾されることで繊維間の空隙が潰されるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる研磨布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体を有する研磨布において、前記樹脂層は、前記繊維の表面を被覆し前記繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、前記第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、前記第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、樹脂層が繊維集合体を形成する繊維の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有するため、樹脂層を構成する第２、第３の熱硬化性樹脂層の形成時に第１の熱硬化性樹脂層で繊維間の空隙が維持され、第２、第３の熱硬化性樹脂層を均質化することができると共に、研磨加工時に摩擦や化学反応で発熱しても、第１ないし第３の熱硬化性樹脂層がいずれも軟化せず繊維集合体の変形が抑制され、繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる。
【０００９】
この場合において、第１の熱硬化性樹脂層がジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応で生成したイソシアネート基含有化合物を有してもよい。このとき、イソシアネート基含有化合物の１分子あたりの平均イソシアネート基数を２〜４の範囲とすることが好ましい。また、第２の熱硬化性樹脂層が、ジイソシアネート化合物と、分子内に２個以上の活性水素を有する活性水素化合物と、ジイソシアネート化合物及び活性水素化合物の反応生成物を架橋するための第１の架橋剤とを有してもよい。このとき、第１の架橋剤を、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物としてもよい。このような第２の熱硬化性樹脂層は、湿式凝固されたポリウレタン樹脂を、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物で架橋してもよい。また、第３の熱硬化性樹脂層が、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物と、該多価イソシアネート化合物を架橋するための第２の架橋剤とを有してもよい。このとき、第２の架橋剤を有機ジアミン化合物としてもよい。この有機ジアミン化合物が３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンであることが好ましい。また、繊維集合体の密度が０．３４ｇ／ｃｍ３〜０．５１ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、樹脂層が繊維集合体を形成する繊維の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有するため、樹脂層を構成する第２、第３の熱硬化性樹脂層の形成時に第１の熱硬化性樹脂層で繊維間の空隙が維持され、第２、第３の熱硬化性樹脂層を均質化することができると共に、研磨加工時に摩擦や化学反応で発熱しても、第１ないし第３の熱硬化性樹脂層がいずれも軟化せず繊維集合体の変形が抑制され、繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る研磨布の実施の形態について説明する。
【００１２】
（研磨布）
図１に示すように、本実施形態の研磨布（以下、研磨クロスという。）１は、樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体としての不織布２を有している。不織布２は、繊維を交絡することで立体網目状に形成されており、繊維間には空隙が形成されている。
【００１３】
図２に示すように、不織布２を形成する繊維１０は、原料繊維のポリエステル繊維１２が樹脂層８で被覆されている。ポリエステル繊維１２は、本例では、繊度３ｄ（デニール）、繊維長５１ｍｍに設定されている。樹脂層８は、ポリエステル繊維１２の表面を被覆し繊維間に形成された空隙を維持するための湿熱硬化樹脂層（第１の熱硬化性樹脂層）８ａと、湿熱硬化樹脂層８ａの表面を被覆し架橋された架橋ポリウレタン樹脂層（第２の熱硬化性樹脂層）８ｂと、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂの表面を被覆した乾式硬化樹脂層（第３の熱硬化性樹脂層）８ｃと、を有している。すなわち、樹脂層８は３層構造を呈している。
【００１４】
湿熱硬化樹脂層８ａは、ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応で生成したイソシアネート基含有化合物が乾燥時に水分と反応することで架橋されている。イソシアネート基含有化合物は、イソシアネート基含有率が５〜２５％の範囲に設定されており、１分子あたりの平均イソシアネート基数が２〜４の範囲に設定されている。
【００１５】
架橋ポリウレタン樹脂層８ｂは、湿式凝固されたポリウレタン樹脂が、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物（第１の架橋剤）で架橋されている。ポリウレタン樹脂には、１００％モジュラス（２倍長に引っ張る時の張力）が２０ＭＰａ以下のポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂が用いられている。
【００１６】
乾式硬化樹脂層８ｃは、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物のイソシアネート末端ウレタンプレポリマが、有機ジアミン化合物（第２の架橋剤）の３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（以下、ＭＯＣＡと略記する。）で架橋されている。
【００１７】
図１に示すように、不織布２は、被研磨物を研磨するための研磨面Ｐを有している。研磨面Ｐの反対面側には、両面テープ３が貼り合わされている。両面テープ３は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルムの基材４の両面に粘着剤層５が形成されている。粘着剤層５の粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤等を挙げることができる。両面テープ３は、一面側の粘着剤層５で不織布２に貼り合わされており、他面側の粘着剤層５の表面が図示しない剥離紙で覆われている。研磨クロス１は、両面テープ３の不織布２と反対側の粘着剤層５で研磨機の研磨定盤に装着される。
【００１８】
（研磨クロスの製造）
研磨クロス１は、図３に示す各工程を経て製造される。すなわち、一次含浸工程で不織布基材に含浸させた樹脂を架橋硬化させることで湿熱硬化樹脂層８ａを形成し、二次含浸工程で含浸させたポリウレタン樹脂を凝固再生させた後に架橋剤で架橋させることで架橋ポリウレタン樹脂層８ｂを形成し、三次含浸工程で含浸させたウレタンプレポリマを架橋させることで乾式硬化樹脂層８ｃを形成する。以下、工程順に説明する。
【００１９】
一次含浸工程では、ポリエステル繊維１２により形成された不織布基材を、ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物とが反応して生成したイソシアネート基含有化合物を含む樹脂溶液に浸漬した後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて過剰な樹脂溶液を絞り落とし、不織布基材に樹脂溶液を略均一に含浸させる。
【００２０】
不織布基材としては、本例では、ポリエステル繊維１２で形成されたニードルパンチ不織布が使用されている。不織布基材の厚さは、１．５ｍｍ未満では樹脂溶液に含浸後の乾燥時に不織布基材の厚さ方向で樹脂の移動（樹脂マイグレーション）が発生し樹脂の被覆厚さが偏りやすく、５．０ｍｍを超えると不織布基材の内部まで樹脂溶液が浸透できなくなるので、１．５〜５．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、不織布基材の密度は、０．１ｇ／ｃｍ３未満では樹脂溶液を含浸させても樹脂が原料繊維間の空隙を通じて流出し原料繊維に付着しにくく、０．２ｇ／ｃｍ３を超えると樹脂の付着量が大きくなり繊維間の空隙を塞いでしまうので、０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲とすることが好ましい。発明者らの検討結果によれば、理想的な不織布基材の密度は０．１２ｇ／ｃｍ３程度である。
【００２１】
樹脂溶液は、イソシアネート基含有化合物を希釈溶剤に溶解させて調製される。使用する希釈溶剤としては、イソシアネート基含有化合物を溶解可能な溶剤であれば、特に制限はなく、２種以上の溶剤を混合して用いてもよい。本例では、水混和性を有する有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）が使用されている。樹脂溶液中のイソシアネート基含有化合物の固形分濃度は、１〜３０％の範囲となるように設定されている。イソシアネート基含有化合物の濃度が１％未満では、不織布基材に対して十分な付着量が得られないため、繊維間の空隙の補強が不十分となる。空隙の補強が不十分な状態では、二次含浸工程や三次含浸工程で空隙が潰れてしまうため、樹脂層８の形成に偏りが生じ均質化が難しくなる。反対に、イソシアネート基含有化合物の濃度が３０％を超えると、不織布基材に対し、繊維間の空隙の補強に寄与できない余分な樹脂の付着が生じるため、次工程以降の製造時や研磨加工時に樹脂の剥離を招きやすくなり、余分な樹脂が空隙を詰まらせるおそれもあるので、好ましくない。また、ハンドリング（作業）のしやすさを考慮すると、イソシアネート基含有化合物の固形分濃度は、３〜１０％の範囲となるように設定することが好ましい。
【００２２】
イソシアネート基含有化合物を生成するジイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソアネート等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用してもよい。
【００２３】
また、多価アルコール化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラ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、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，２−ブタンジオール、３−メチル−１，２−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、２，３−ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、３−メチル−４，３−ペンタンジオール、３−メチル−４，５−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，５−ヘキサンジオール、１，４−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールメタン等を挙げることができ、これらの１種または２種以上を併用してもよい。
【００２４】
ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応条件は、特に制限されるものではないが、得られるイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基含有率が５〜２５％の範囲となるように設定することが好ましい。また、１分子あたりの平均イソシアネート基数が２〜４（好ましくは、２．５〜３．５）の範囲であることが好ましい。イソシアネート基含有率が５％未満の場合や、平均イソシアネート基数が２より小さい場合では、水分との反応で形成される架橋結合が減少するため、不織布基材の補強が不十分となり、二次含浸工程や三次含浸工程で繊維間の空隙を維持することが難しくなる。逆に、イソシアネート基含有率が２５％を超える場合や、平均イソシアネート基数が４より大きい場合には、イソシアネート基含有化合物で処理した不織布基材の硬度が高くなり過ぎ、研磨加工時に被研磨物に傷を付けてしまうおそれがある。
【００２５】
湿熱硬化工程では、一次含浸後、マングルローラで余分な樹脂溶液を絞り落とした不織布基材を、例えば、約１３０℃の乾燥機中で乾燥させる。乾燥機中では、ポリエステル繊維１２に付着しているイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基同士の間に雰囲気中の水分による架橋結合が形成される。この架橋結合により、ポリエステル繊維１２の表面には湿熱硬化樹脂層８ａが形成される（以下、湿熱硬化樹脂層８ａが形成された不織布基材を不織布中間体Ａという。）。不織布中間体Ａの両面にイソシアネート基含有化合物の架橋による樹脂皮膜が形成された場合は、この樹脂皮膜が二次含浸工程で樹脂の含浸を妨げるため、不織布中間体Ａの両面をバフ処理して表面の樹脂皮膜を取り除けばよい。
【００２６】
二次含浸工程では、不織布中間体Ａを、ポリウレタン樹脂と分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物とを含むポリウレタン樹脂溶液に浸漬した後、一次含浸工程と同様にマングルローラを用いて過剰なポリウレタン樹脂溶液を絞り落とし、不織布中間体Ａにポリウレタン樹脂溶液を略均一に含浸させる。
【００２７】
ポリウレタン樹脂溶液は、ポリウレタン樹脂と、有機溶媒のＤＭＦと、多価イソシアネート化合物とを混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。このとき、ポリウレタン樹脂の固形分濃度（樹脂換算濃度）が、例えば、１９重量％となるように調製する。ポリウレタン樹脂としては、本例では、１００％モジュラス９ＭＰａのポリエステル系ポリウレタン樹脂が用いられている。
【００２８】
ポリウレタン樹脂溶液に混合することができる多価イソシアネート化合物としては、例えば、イソシアネート基が２つのジイソシアネート化合物、イソシアネート基が３つのトリイソシアネート化合物、イソシアネート基が４つのテトライソシアネート化合物等を挙げることができる。ジイソシアネート化合物としては、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−１，４−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、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。トリイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタン−トリイソシアネート等を挙げることができる。テトライソシアネート化合物としては、４，４’−ジメチルジフェニルメタン−２，２’，５，５’−テトライソシアネート等を挙げることができる。また、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートとヘキサントリオールとの付加物、２，４−トリレンジイソシアネートとプレンツカテコールとの付加物、トリレンジイソシアネートとヘキサントリオールとの付加物、トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、キシリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物、イソシアヌル酸とヘキサメチレンジイソシアネートとの付加物等のようにイソシアネート化合物をプレポリマ化した多価イソシアネートプレポリマを使用することもできる。これらの多価イソシアネート化合物や多価イソシアネートプレポリマの二種以上を併用してもよい。また、上述したように、一次含浸工程で用いたイソシアネート基含有化合物の１分子あたりのイソシアネート基数が２〜４の範囲であるため、これを二次含浸工程の多価イソシアネート化合物として使用することもできる。
【００２９】
湿式凝固工程では、二次含浸後の不織布中間体Ａをポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする水系の凝固液中に常温で浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させる。凝固液中では、湿熱硬化樹脂層８ａの表面に付着しているポリウレタン樹脂溶液のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂が湿熱硬化樹脂層８ａの表面に凝固再生される。凝固再生を常温で行うことで、ポリウレタン樹脂溶液に含有された多価イソシアネート化合物による架橋反応の進行が抑制される。ポリウレタン樹脂が凝固再生された不織布中間体Ａを水等の洗浄液中で洗浄し残存するＤＭＦ等を除去する。洗浄後、不織布中間体Ａを洗浄液から引き上げ、マングルローラで余分な洗浄液を絞り落とす。
【００３０】
熱処理工程では、洗浄後の不織布中間体Ａを、例えば、約１３０℃の乾燥機中で乾燥させた後、約１１０℃に設定された加熱機中でおよそ１７時間熱処理する。この熱処理により、凝固再生したポリウレタン樹脂の分子間に、多価イソシアネート化合物で架橋結合が形成される。この架橋結合により、湿熱硬化樹脂層８ａの表面には、架橋されたポリウレタン樹脂による架橋ポリウレタン樹脂層８ｂが形成される（以下、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂが形成された不織布中間体Ａを不織布中間体Ｂという。）。不織布中間体Ｂでは、両面側でポリウレタン樹脂の付着量が多く、繊維間の空隙が狭められている。三次含浸工程で樹脂を含浸させるため、不織布中間体Ｂの両面をバフ処理することで、空隙が狭められた部分を除去する。
【００３１】
バフ処理された不織布中間体Ｂの密度は、０．１５ｇ／ｃｍ３未満では三次含浸工程で樹脂マイグレーションが発生しやすく樹脂が付着しにくくなり、０．３２ｇ／ｃｍ３を超えると三次含浸工程で樹脂が付着することで繊維間の空隙が塞がれてしまい研磨加工時に研磨液等の目詰まりが生じやすくなるので、０．１５〜０．３２ｇ／ｃｍ３の範囲に設定することが好ましい。密度をこの範囲とするには、二次含浸での樹脂付着量を４０〜８０％の範囲に設定することが好ましい。
【００３２】
三次含浸工程では、不織布中間体Ｂを、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物と、有機ジアミン化合物の架橋剤とを含む樹脂溶液に浸漬した後、一次含浸工程と同様にマングルローラを用いて過剰な樹脂溶液を絞り落とし、不織布中間体Ｂに樹脂溶液を略均一に含浸させる。三次含浸を常温で行うことで、樹脂溶液に含有された有機ジアミン化合物による架橋反応の進行が抑制される。
【００３３】
三次含浸工程の樹脂溶液に配合可能な多価イソシアネート化合物としては、分子内に２つ以上の水酸基を有する化合物（ポリオール成分）と、分子内に２つのイソシアネート基を有する化合物（イソシアネート成分）とを反応させることで生成したＤＭＦ等の有機溶媒に可溶性のイソシアネート末端ウレタンプレポリマを用いることができる。ポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させるときに、イソシアネート成分のイソシアネート基のモル量をポリオール成分の水酸基のモル量より大きくすることで、イソシアネート末端ウレタンプレポリマを得ることができる。本例では、ポリオール成分のポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）と、イソシアネート成分の２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマが使用されている。
【００３４】
イソシアネート末端ウレタンプレポリマの生成に用いられるポリオール成分としては、低分子量のジオール化合物（低分子ジオール）及び高分子量のジオール化合物（高分子ジオール）のいずれも使用することができる。低分子ジオールとしては、エチレングリコール、ブチレングリコール等を挙げることができる。高分子ジオールとしては、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。一方、イソシアネート成分としては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、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、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等を挙げることができる。
【００３５】
三次含浸工程で使用される有機ジアミン化合物の架橋剤としては、脂肪族又は芳香族のジアミン化合物を挙げることができ、本例では、ＭＯＣＡが用いられている。なお、本例では、不織布の強度を向上させるために、樹脂溶液にジイソシアネート化合物のジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネートが更に添加されている。
【００３６】
乾式硬化工程では、三次含浸後の不織布中間体Ｂを、例えば、約１３０℃の乾燥機中で乾燥させた後、約１１０℃に設定された加熱機中でおよそ２４時間熱処理する。この熱処理により、イソシアネート末端ウレタンプレポリマの分子間に、ＭＯＣＡによる架橋結合が形成され、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂの表面に、架橋されたウレタンプレポリマによる乾式硬化樹脂層８ｃが形成される。乾式硬化樹脂層８ｃが形成された不織布中間体Ｂでは、両面側でポリウレタン樹脂の付着量が多く、繊維間の空隙が狭められている。研磨加工時に研磨液を貯留させるため、一面側をバフ処理し空隙が狭められた部分を除去することで、一面側に研磨面Ｐを有する不織布２が得られる。
【００３７】
三次含浸により乾式硬化樹脂層８ｃが形成された不織布２の密度は、０．３４ｇ／ｃｍ３未満では樹脂層８の全体の樹脂量が少なく研磨布での強度が不足し、０．５１ｇ／ｃｍ３を超えると繊維１０間の空隙が塞がれてしまい研磨加工時に研磨液を貯留することができなくなるので、０．３４〜０．５１ｇ／ｃｍ３の範囲に設定することが好ましい。不織布２の密度をこの範囲になるようにするためには、樹脂付着量を４０〜１００％の範囲に調整することが好ましい。また、このときの不織布２の通気度は、１０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上であることが好ましく、２０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃ以上であることが更に好ましい。通気度が１０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃより小さい不織布で形成した研磨クロスでは、研磨加工時に研磨剤の循環が悪くなるため、研磨クロスの目詰まりが起こりやすくなる。
【００３８】
一次含浸、二次含浸、三次含浸でポリエステル繊維１２が樹脂層８で被覆された不織布２の研磨面Ｐの反対面側に、両面テープ３を一面側の粘着剤層５で貼り合わせる。その後、円形等の所望の形状、サイズに裁断した後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い研磨クロス１を完成させる。
【００３９】
被研磨物の研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨クロス１を両面テープ３の剥離紙を剥離して貼着する。研磨加工時には、被研磨物の加工面及び研磨面Ｐ間に研磨粒子を含む研磨液を供給すると共に、被研磨物及び研磨面Ｐ間を加圧しながら研磨定盤を回転させることで、被研磨物の加工面を研磨加工する。
【００４０】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨クロス１の作用等について説明する。
【００４１】
本実施形態の研磨クロス１では、ポリエステル繊維１２の表面を被覆する樹脂層８が、湿熱硬化樹脂層８ａと、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと、乾式硬化樹脂層８ｃとの３層で構成されている。架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃの形成時には、ポリエステル繊維１２の表面に湿熱硬化樹脂層８ａが形成されているため、不織布中間体Ａや不織布中間体Ｂの変形が抑制され、繊維間の空隙が維持される。このため、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃを構成する樹脂が繊維間の空隙に略均等に含浸されるので、繊維間の空隙を維持しつつ架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃを均質化することができる。
【００４２】
また、本実施形態の研磨クロス１では、研磨加工時に研磨クロス１及び被研磨物間の摩擦や研磨液と被研磨物との化学反応等により発熱しても、樹脂層８を構成する湿熱硬化樹脂層８ａ、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃがいずれも軟化しないので、不織布２の変形を抑制することができる。これにより、樹脂層８で被覆された繊維１０間の空隙が維持され目詰まりが抑制される（不織布２の空隙構造が変化しにくい）ので、この空隙に研磨液を貯留させつつ研磨加工することで、研磨速度の低下を抑制し研磨布の寿命を向上させることができる。
【００４３】
更に、本実施形態の研磨クロス１では、湿熱硬化樹脂層８ａ、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂ、乾式硬化樹脂層８ｃがいずれも架橋されている。このため、研磨加工時に不織布２の研磨面Ｐが摩耗しても樹脂層８を構成する樹脂（の成分）が研磨液中に流れ出さず不織布２の空隙を塞ぐことがない（目詰まりしない）ので、研磨加工を安定して継続することができる。更に、樹脂層８の架橋により耐薬品性が向上するため、例えば、アルカリ性の研磨液等を使用しても安定な研磨加工を行うことができる。
【００４４】
また更に、本実施形態の研磨クロス１では、不織布２の密度が０．３４〜０．５１ｇ／ｃｍ３の範囲に調整されている。研磨クロス１の製造に用いた（樹脂層８の形成前の）不織布基材の密度が０．１〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲であることから、不織布２では樹脂層８の密度が０．１４〜０．４１ｇ／ｃｍ３の範囲となる。このため、樹脂層８の形成により不織布２の強度が増大するので、研磨加工時に被研磨物の加工面及び研磨クロス１の研磨面Ｐ間を略均等に加圧することができる。これにより、被研磨物のロールオフの発生を抑制し平坦性を向上させることができる。
【００４５】
従来知られている不織布やフェルト等のシート状に形成された繊維集合体を有する研磨布では、柔軟で変形しやすいため、被研磨物のロールオフが生じやすく平坦性が低下する。ロールオフの発生を回避するには、研磨布の変形を抑制することが必要であるが、変形を抑制するために研磨速度を小さくすると研磨効率が低下する、という問題が生じる。また、変形を抑制するために、不織布を樹脂溶液に含浸後乾燥させた研磨布が用いられているが、繊維に付着する樹脂量が不十分なときは、不織布の変形を十分に抑制することができない。更に、不織布を熱可塑性樹脂に含浸させた後、熱硬化性樹脂で補強した研磨布では、繊維と熱硬化性樹脂との間に介在する熱可塑性樹脂が、研磨加工時の摩擦や化学反応等に伴う発熱により軟化することがある。この結果、研磨布が変形し、繊維間の空隙が塞がれてしまうため、研磨加工時に研磨液を貯留することができなくなり研磨速度が低下し、研磨布の寿命も低下する。また、研磨加工時には、研磨布自体の摩耗により研磨面で繊維を被覆する熱硬化性樹脂が削られるため、軟化した熱可塑性ポリウレタン樹脂が研磨液中に流れ出し繊維間の空隙を塞いでしまうこともある。更に、熱硬化性樹脂で補強するときの圧搾等により不織布が変形することで繊維間の空隙が潰れてしまい空隙を塞いでしまう、という問題もある。本実施形態は、これらの問題を解決することができる研磨布である。
【００４６】
なお、本実施形態の研磨クロス１では、湿熱硬化樹脂層８ａを形成するイソシアネート基含有化合物のイソシアネート基含有率を５〜２５％の範囲に設定し、１分子あたりの平均イソシアネート基数を２〜４の範囲に設定する例を示した。架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃの形成時に繊維間の空隙を維持し、得られる研磨クロス１が硬くなり過ぎないことを考慮すれば、イソシアネート基含有率を１０〜２０％の範囲に設定することが好ましく、平均イソシアネート基数を２．５〜３．５の範囲に設定することが好ましい。
【００４７】
また、本実施形態の研磨クロス１では、湿熱硬化樹脂層８ａの形成にジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物とが反応して生成したイソシアネート基含有化合物を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。湿熱硬化樹脂層８ａの形成に使用できる樹脂としては、架橋硬化することで、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃの形成時に繊維間の空隙を維持することができ、熱に対して軟化、溶融しない熱硬化性樹脂であれば、特に制限されるものではない。
【００４８】
更に、本実施形態の研磨クロス１では、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂを形成するポリウレタン樹脂に１００％モジュラス９ＭＰａのポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリエーテル系やポリカーボネート系のポリウレタンを用いてもよく、また、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物と、分子内に２つ以上の活性水素を有する活性水素化合物とを反応させることで、ＤＭＦ等の有機溶剤に可溶な中間のポリマ（ウレタンプレポリマ）を生成するようにしてもよい。このジイソシアネート化合物としては、上述した二次含浸工程の多価イソシアネート化合物として例示したｍ−フェニレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物を用いることができる。一方、活性水素化合物は、分子内に、少なくとも水酸基、カルボキシル基及びアミノ基のうち２つ以上を有する化合物であればよい。このようにすれば、イソシアネート基が活性水素と容易に反応しウレタンプレポリマを生成することができる。水酸基を２つ以上有する化合物としては、三次含浸工程でイソシアネート末端ウレタンプレポリマの生成に用いるポリオール成分として例示した化合物を用いることができる。また、ジカルボン酸やジアミンでもよく、分子内にカルボキシル基とアミノ基とを有する化合物、分子内に水酸基とカルボキシル基を有する化合物、分子内に水酸基とアミノ基とを有する化合物を用いてもよい。ジイソシアネート化合物と、活性水素化合物とを反応させるときに、活性水素化合物の活性水素のモル量をジイソシアネート化合物のイソシアネート基のモル量より大きくすることで、活性水素末端のウレタンプレポリマを得ることができる。
【００４９】
また更に、本実施形態の研磨クロス１では、二次含浸工程で多価イソシアネート化合物にジイソシアネート化合物、トリイソシアネート化合物、テトライソシアネート化合物等を例示したが本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、二次含浸工程で例示した多価イソシアネート化合物の１種以上と、活性水素を有する化合物であるブロック化剤の１種以上とを反応して得られるブロックイソシアネート化合物を用いてもよい。このブロックイソネート化合物は、加熱処理を施すことによりブロック化剤が解離し、イソシアネート基を再生するため、活性水素末端のウレタンプレポリマと反応することができる。
【００５０】
ブロックイソシアネート化合物に用いられる多価イソシアネート化合物としては、一般に公知のイソシアネート類であれば、いずれも使用できるが、それらのうちでも特に代表的なもののみを例示するに止めれば、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、キシリレンジイソシアネート、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジベンジルジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ｐ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートモノマ類、トリフェニルメタントリイソシアネート等の芳香族トリイソシアネートモノマ類、水添トリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシル−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートモノマ類、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネートモノマ類等を挙げることができる。また、これらの単独又は２種以上から構成される多価イソシアネート化合物を単独又は２種以上を併用してもよい。
【００５１】
更に、これらのジイソシアネートモノマ類による３官能以上のポリイソシアヌレート型多価イソシアネート又はビューレット型多価イソシアネート等の各種の変性多価イソシアネート類を用いることもできる。また更に、ジイソシアネートモノマ類や変性多価イソシアネート類の１種以上と、多価アルコール、ポリウレタンポリオール、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ラクトン変性ポリエステルポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アルキドポリオール、ポリエーテルポリオール、変性ポリエーテルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリオレフィンポリオール、エポキシ変性ポリオール、シリコンポリオール、フッ素ポリオール等のポリヒドロキシ化合物の１種以上と、をウレタン化反応させて得られる末端イソシアネート基を有するウレタン変性多価イソシアネートプレポリマ類等でもよく、これらの単独又は２種以上を併用してもよい。
【００５２】
このような多価イソシアネート化合物の選択にあたり、加熱黄変性や機械的物性等を考慮した場合には、原料ジイソシアネートモノマ類としては、脂肪族モノマ類及び／又は脂環式モノマ類が好ましい。また、多価イソシアネート化合物の取り扱い上の安全性や、毒性を考慮した場合には、ウレタン変性多価イソシアネートプレポリマ類が好ましい。
【００５３】
一方、多価イソシアネート化合物のイソシアネート基をブロックするブロック化剤としては、一般に公知の活性水素を有する化合物であれば、いずれも使用できるが、それらのうちで特に代表的なもののみを例示するに止めれば、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、２−エチルヘキサノール等のアルコール類、メチルエチルケトオキシム等のケトオキシム類、フェノール、ε−カプロラクタム、アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル等であり、これらは単独使用でも２種以上の併用でもよい。ブロック化剤の解離性や、得られる樹脂層８の着色を考慮した場合には、ブロック化剤としてはメチルエチルケトオキシムやε−カプロラクタムが特に好ましい。
【００５４】
更にまた、本実施形態の研磨クロス１では、三次含浸工程の多価イソシアネート化合物に、ポリオール成分と、イソシアネート成分とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。イソシアネート末端ウレタンプレポリマとしては、三次含浸工程で用いるＤＭＦ等の有機溶媒に可溶性であればよく、主鎖構造についても制限されない。また、架橋剤の有機ジアミン化合物にＭＯＣＡを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分子内に２つのアミノ基を有する化合物であれば、三次含浸工程の架橋剤に用いることができる。
【００５５】
また、本実施形態の研磨クロス１では、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと、乾式硬化樹脂層８ｃとに異なる樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、二次含浸工程で、ジイソシアネート化合物と、分子内に２つ以上のアミノ基を有するジアミン化合物（活性水素化合物）を反応させることでアミノ基末端のウレタンプレポリマを生成し、多価イソシアネート化合物で架橋するようにすれば、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂと乾式硬化樹脂層８ｃとを同じ構造の樹脂で形成することができる。本実施形態の三次含浸で用いた架橋剤のＭＯＣＡで架橋すると、架橋に伴う樹脂の収縮が大きくなり、不織布の引裂強度が低下するため、二次含浸工程でＭＯＣＡを使用しないことが好ましい。
【００５６】
更に、本実施形態の研磨クロス１では、不織布にポリエステル繊維１２で形成されたニードルパンチ不織布を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。不織布の原料繊維としては、例えば、ナイロン繊維等のポリアミド繊維やアクリル繊維等の樹脂繊維を用いてもよく、綿、麻等の天然繊維を用いてもよい。製造工程中でＤＭＦ等の有機溶剤や水等の洗浄液を吸収することによる繊維の膨潤を防止することや繊維の量産性を考慮すれば、樹脂繊維を用いることが好ましい。また、ニードルパンチ不織布以外に水流交絡による不織布等を用いてもよい。厚さ１．５〜５．０ｍｍの範囲の不織布が好ましいことを考慮すれば、ニードルパンチ不織布を用いることが好適である。
【００５７】
また更に、本実施形態の研磨クロス１では、不織布２と両面テープ３とを貼り合わせた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、不織布２と両面テープ３との間にポリエステル等のポリオレフィン製の基材を介在させてもよい。このようにすれば、不織布２が基材により支持されるので、研磨クロス１の搬送時や、研磨クロス１を研磨定盤に貼付するときの取り扱いを容易にすることができる。また、不織布に粘着剤５のみを塗布し、剥離紙を貼り合わせるようにしてもよい。このようにすれば、両面テープ３のコスト分を削減することができる。
【実施例】
【００５８】
次に、本実施形態に従い製造した研磨クロス１の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨クロスについても併記する。
【００５９】
（実施例１）
下表１に示すように、実施例１では、次のようにして、樹脂層８を形成した不織布２を作製し、研磨クロス１を製造した。すなわち、不織布基材として、繊度３ｄのポリエステル繊維で形成された厚さ３．４ｍｍ、密度０．１２ｇ／ｃｍ３、目付（単位面積あたり重量）４１４ｇ／ｃｍ２のニードルパンチ不織布を用いた。一次含浸工程では、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートとを反応させて得られたイソシアネート基含有化合物を用いた。このイソシアネート基含有化合物では、イソシアネート基含有率（ＮＣＯ％）が１７．１％であり、未反応ジイソシアネート量が０．１％であった。このイソシアネート基含有化合物をＤＭＦに３．７５重量％の濃度で溶解させて樹脂溶液を調製した。不織布基材に対する樹脂の付着量は、１０．２％であった。乾燥により樹脂を湿熱硬化させて不織布中間体Ａを得た。
【００６０】
二次含浸工程では、１００％モジュラスが９ＭＰａの熱可塑性ポリウレタン樹脂（ポリウレタン純分３５％のＤＭＦ溶液）と、架橋剤として一次含浸工程で用いたイソシアネート基含有化合物とを用いた。ポリウレタン樹脂の４９０重量部に対して、イソシアネート基含有化合物の１８．５重量部、有機溶剤のＤＭＦの６２５重量部を配合しポリウレタン樹脂溶液を調製した。このポリウレタン樹脂溶液のポリウレタン樹脂固形分濃度は、樹脂分換算で１５．１％であった。ポリウレタン樹脂溶液に不織布中間体Ａを浸漬し、凝固再生、洗浄後、１３０℃にて乾燥させた。不織布中間体Ａに対するポリウレタン樹脂の付着量は、５４．３％であった。乾燥後、１１０℃で１７時間熱処理し、両面をバフ処理して不織布中間体Ｂを得た。
【００６１】
三次含浸工程では、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）と２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを用いた。このイソシアネート末端ウレタンプレポリマでは、イソシアネート基含有率が７．６％であった。プレポリマの４２６重量部に対して、架橋剤のＭＯＣＡの７４重量部、有機溶媒のＤＭＦの１５０重量部、メチルエチルケトン（以下、ＭＥＫと略記する。）の３５０重量部を配合し樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液のウレタン樹脂固形分は、樹脂分換算で５０％であった。この樹脂溶液に不織布中間体Ｂを浸漬し、１３０℃で乾燥させた。不織布中間体Ｂに対する樹脂の付着量は、７６．６％であった。１１０℃で２４時間熱処理した後、一側表面をバフ処理し、不織布２を得た。
【００６２】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様のニードルパンチ不織布を用いた。一次含浸に用いる樹脂溶液の濃度を０．７５重量％（１％未満）に設定する以外は、実施例１と同様にして二次含浸、三次含浸を行い、樹脂層を形成した。
【００６３】
（試験・評価）
（物性）
実施例１および比較例１の不織布中間体Ａ、不織布中間体Ｂおよび不織布２について、密度、Ａ硬度、圧縮率をそれぞれ測定した。また、不織布２については、通気度も測定した。密度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６５５０）に従い、単位面積あたりの重量を測定し、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１ｍｍ）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ２をかけて測定した厚さの測定結果を用いて算出した。Ａ硬度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）に従い、バネを介して試験片表面へ押し付けられた押針の押し込み深さから求めた。圧縮率は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０２１）に従い、圧縮時の厚み減少分を測定し、圧縮前の厚さに対する圧縮時の厚み減少分の百分率を算出した。通気度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０９６）に従い、織布通気度試験機（安田精機製作所）にて測定した。密度、Ａ硬度、圧縮率および通気度の測定結果を、各含浸工程での樹脂の付着量と共に、下表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に示すように、比較例１の不織布中間体Ａでは、密度が０．１０ｇ／ｃｍ３となり、Ａ硬度が２９．０度、圧縮率が２６．８％であった。これに対して、実施例１の不織布中間体Ａでは、密度が０．１０ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が４４．５度、圧縮率が１２．４％を示した。これらの結果から、比較例１の不織布中間体Ａでは、実施例１の不織布中間体Ａと比べて圧縮による変形が大きいことが明らかとなった。これは、比較例１では一次含浸樹脂濃度が低すぎるため、樹脂付着量が少なくなり、不織布の空隙が保持されていないことが原因と考えられる。また、不織布中間体Ｂについて、実施例１では密度が０．１５ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が４９．５度、圧縮率が９．４％を示したのに対し、比較例１では密度が０．１３ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が３４．４度、圧縮率が１８．５％を示した。また、不織布２について、実施例１では密度が０．３６ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が７３．８度、圧縮率が４．７％を示したのに対し、比較例１では密度が０．２７ｇ／ｃｍ３、Ａ硬度が６１．０度、圧縮率が１０．３％を示した。これらのことから、実施例１では、一次含浸によって空隙部分が保持されたため、二次含浸や三次含浸で樹脂が均等に行き渡っていることが確認できた。また、実施例１の不織布２では、通気度が２０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃを超え十分な値を示した。これに対して、一次含浸で空隙部分が保持されなかった比較例１の不織布２では、不織布中間体が押しつぶされたときに空隙部分も潰されてしまい、含浸時に樹脂が均等に行き渡らなかったため、樹脂付着量が実施例１に比べて低く、通気度も１０ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃより小さくなってしまった。
【００６６】
図４、５、６、７は、実施例１および比較例１の不織布２について、断面および表面をそれぞれ観察した電子顕微鏡写真である。図６、７に示すように、比較例１の不織布２では、架橋ポリウレタン樹脂層８ｂや乾式硬化樹脂層８ｃを構成する樹脂が繊維間の空隙を塞いでおり、空隙が狭められていることが判る。このような不織布を用いた研磨クロスでは、研磨加工時に研磨液を貯留させることができず、研磨レートを低下させ、寿命低下を招くこととなる。これに対して、実施例１の不織布２では、図４、５から明らかなように、全体にわたってほぼ一様に繊維間の空隙が確保されており、研磨加工時に研磨液を貯留させることが可能である。従って、実施例１の不織布２を用いた研磨クロス１では、研磨レートの低下を抑制し、寿命向上を図ることができる。
【００６７】
（研磨加工時の安定性）
実施例１及び比較例１の研磨クロスのそれぞれ１枚について、以下の条件で研磨加工を５回繰り返し、各回の研磨レートを測定した。研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間当たりの研磨量を厚さで表したものである。研磨加工前後の被研磨物の重量減少を測定し、被研磨物の研磨面積及び比重から計算により算出した。各回の研磨レートの測定結果を下表２に示す。
使用研磨機：不二越株式会社製、ＭＣＰ−１５０Ｘ
回転数：（定盤）４０ｒ／ｍ、（トップリング）３０ｒ／ｍ
研磨圧力：２２２ｇ／ｃｍ２
揺動幅：１０ｍｍ（揺動中心値より２００ｍｍ）
揺動移動：１ｍｍ／ｍｉｎ
研磨剤：Ｎａｌｃｏ社製、品番２３５０（２３５０原液：水＝１：９の混合液を使用）
研磨剤温度：３０℃
研磨剤吐出量：９００ｃｃ／ｍｉｎ
使用ワーク（被研磨物）：８インチφシリコンウエハ
バックパッド（ワーク保持用）：フジボウ愛媛株式会社製、品番ＴＰ１０２（２４０−８−１）５５０
研磨時間：６０分間／各回
ドレッシング：（研磨布貼付後）１０ｍｉｎ
【００６８】
【表２】
【００６９】
表２に示すように、比較例１では、研磨加工を繰り返すにつれて、研磨レートが大きく低下している。これに対して、実施例１では、研磨レートの低下が抑制されており、各回の研磨レートも比較例１より大きいことが明らかとなった。従って、実施例１の研磨クロス１を用いることで、優れた研磨レートで安定した研磨加工を繰り返すことができることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は繊維間の空隙の目詰まりを抑制して寿命を確保することができる研磨布を提供するため、研磨布の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る実施形態の研磨クロスを示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨クロスを形成し樹脂層を有する繊維の断面図である。
【図３】実施形態の研磨クロスの製造工程の概略を示す工程図である。
【図４】実施例１の研磨クロスに用いた不織布の断面の電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例１の研磨クロスに用いた不織布の表面の電子顕微鏡写真である。
【図６】比較例１の研磨クロスに用いた不織布の断面の電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例１の研磨クロスに用いた不織布の表面の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 研磨クロス（研磨布）
２ 不織布（繊維集合体）
８ 樹脂層（第１の熱硬化性樹脂層、第２の熱硬化性樹脂層、第３の熱硬化性樹脂層）
８ａ 湿熱硬化樹脂層（第１の熱硬化性樹脂層）
８ｂ 架橋ポリウレタン樹脂層（第２の熱硬化性樹脂層）
８ｃ 乾式硬化樹脂層（第３の熱硬化性樹脂層）
１０ 繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体を有する研磨布において、前記樹脂層は、前記繊維の表面を被覆し前記繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、前記第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、前記第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有することを特徴とする研磨布。
【請求項２】
前記第１の熱硬化性樹脂層は、ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応で生成したイソシアネート基含有化合物を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】
前記イソシアネート基含有化合物は、１分子あたりの平均イソシアネート基数が２〜４の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
【請求項４】
前記第２の熱硬化性樹脂層は、ジイソシアネート化合物と、分子内に２つ以上の活性水素を有する活性水素化合物と、前記ジイソシアネート化合物及び前記活性水素化合物の反応生成物を架橋するための第１の架橋剤とを有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項５】
前記第１の架橋剤は、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物であることを特徴とする請求項４に記載の研磨布。
【請求項６】
前記第２の熱硬化性樹脂層は、湿式凝固されたポリウレタン樹脂が前記多価イソシアネート化合物で架橋されていることを特徴とする請求項５に記載の研磨布。
【請求項７】
前記第３の熱硬化性樹脂層は、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物と、該多価イソシアネート化合物を架橋するための第２の架橋剤とを有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項８】
前記第２の架橋剤は、有機ジアミン化合物であることを特徴とする請求項７に記載の研磨布。
【請求項９】
前記有機ジアミン化合物は、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンであることを特徴とする請求項８に記載の研磨布。
【請求項１０】
前記繊維集合体の密度は、０．３４ｇ／ｃｍ３〜０．５１ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の研磨布。
【請求項１】
樹脂層で被覆された繊維により形成されたシート状の繊維集合体を有する研磨布において、前記樹脂層は、前記繊維の表面を被覆し前記繊維間に形成された空隙を維持するための第１の熱硬化性樹脂層と、前記第１の熱硬化性樹脂層を被覆し架橋された第２の熱硬化性樹脂層と、前記第２の熱硬化性樹脂層を被覆した第３の熱硬化性樹脂層とを有することを特徴とする研磨布。
【請求項２】
前記第１の熱硬化性樹脂層は、ジイソシアネート化合物と多価アルコール化合物との反応で生成したイソシアネート基含有化合物を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】
前記イソシアネート基含有化合物は、１分子あたりの平均イソシアネート基数が２〜４の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
【請求項４】
前記第２の熱硬化性樹脂層は、ジイソシアネート化合物と、分子内に２つ以上の活性水素を有する活性水素化合物と、前記ジイソシアネート化合物及び前記活性水素化合物の反応生成物を架橋するための第１の架橋剤とを有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項５】
前記第１の架橋剤は、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物であることを特徴とする請求項４に記載の研磨布。
【請求項６】
前記第２の熱硬化性樹脂層は、湿式凝固されたポリウレタン樹脂が前記多価イソシアネート化合物で架橋されていることを特徴とする請求項５に記載の研磨布。
【請求項７】
前記第３の熱硬化性樹脂層は、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する多価イソシアネート化合物と、該多価イソシアネート化合物を架橋するための第２の架橋剤とを有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項８】
前記第２の架橋剤は、有機ジアミン化合物であることを特徴とする請求項７に記載の研磨布。
【請求項９】
前記有機ジアミン化合物は、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタンであることを特徴とする請求項８に記載の研磨布。
【請求項１０】
前記繊維集合体の密度は、０．３４ｇ／ｃｍ３〜０．５１ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の研磨布。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−９０４４５（Ｐ２００９−９０４４５Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６６３２０（Ｐ２００７−２６６３２０）
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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