研磨布
【課題】研磨効率を向上させることができる研磨布を提供する。
【解決手段】研磨布２０はウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、ポリウレタン樹脂製の弾性糸７で作製された織物シート５ａを有している。織物シート５ａは、ポリウレタン樹脂製のナノ短繊維で形成されたファイバ被覆部５ｂで被覆されている。織物シート５ａは、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面６を有している。シート面６は、経糸７ａ、緯糸７ｂの交差により凹凸状に形成されている。隣り合う経糸７ａ、隣り合う緯糸７ｂの間には間隙８が形成されている。ファイバ被覆部５ｂは、ナノ短繊維がシート面６側に露出した弾性糸７の表面を直接被覆している。ファイバ被覆部５ｂの織物シート５ａと反対側の面が研磨面Ｐを形成する。研磨面Ｐ側で間隙が確保される。
【解決手段】研磨布２０はウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、ポリウレタン樹脂製の弾性糸７で作製された織物シート５ａを有している。織物シート５ａは、ポリウレタン樹脂製のナノ短繊維で形成されたファイバ被覆部５ｂで被覆されている。織物シート５ａは、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面６を有している。シート面６は、経糸７ａ、緯糸７ｂの交差により凹凸状に形成されている。隣り合う経糸７ａ、隣り合う緯糸７ｂの間には間隙８が形成されている。ファイバ被覆部５ｂは、ナノ短繊維がシート面６側に露出した弾性糸７の表面を直接被覆している。ファイバ被覆部５ｂの織物シート５ａと反対側の面が研磨面Ｐを形成する。研磨面Ｐ側で間隙が確保される。
【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、樹脂繊維の交絡または織編により網目状に形成され被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する繊維シートを備えた研磨布に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）の表面（加工面）では、平坦性を向上させるために研磨加工が行われている。半導体デバイスでは半導体回路の集積度が急激に増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、液晶ディスプレイでは大型化が進められている。このため、加工面を一層高精度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
従来研磨加工には、ポリウレタン発泡体を備えた研磨パッド、ポリウレタン樹脂を含浸させた不織布や織編物等を備えた研磨布等が用いられている。研磨布は、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有している。加工面の平滑性向上とスクラッチ低減とを両立させ、高精度な平坦化を実現するために、研磨面に極細繊維を配した研磨布が知られている。すなわち、研磨布を構成する繊維を細くして、研磨布を柔らかくすることが望まれている。研磨布を柔らかくすると研磨量が低下することがあるため、研磨加工時に研磨布に与える加工圧力（研磨圧）が高く設定され、被研磨物への研磨布の当たりが強くされる。ところが、加工圧力が高くなると、研磨加工時に研磨布の安定性が低下し、研磨布自体の伸びにより加工面にスクラッチ（キズ）等の欠点を生じさせることがある。
【０００４】
極細繊維を配した研磨布としては、例えば、極細繊維で形成された織編物の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献１参照）。また、極細繊維で形成された不織布の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献２、特許文献３参照）。ところが、特許文献１の技術では、研磨面が極細繊維で緻密に形成されているため、研磨屑等の異物の入り込める余地がなく、さらには研磨加工時に供給されるスラリ（研磨粒子を含む研磨液）の循環性が悪くなる。このため、研磨効率を低下させ、研磨面側に異物等が堆積することで加工面に対するスクラッチの発生が懸念される。これに対して、特許文献２、特許文献３の技術では、研磨面側に溝ないし貫通孔を形成することでスラリの循環性を向上させ、研磨除去速度（被研磨物の加工面を削り取る速度）を高めると共に異物等の堆積が抑制されるものの、研磨加工中、溝ないし貫通孔の内側に極細繊維が縒れてしまい、極細繊維の分布が不均一となる。このため、研磨圧の分布が不均一となり、加工面の平坦性が損なわれるうえ、研磨特性が経時的に変化してしまうことが懸念される。
【０００５】
また、使用される極細繊維は、通常、高分子相互配列体繊維法による海島型繊維や剥離型複合紡糸法による分割型繊維であり、多成分樹脂を複合紡糸したのち１成分を取り出すことで得られる。複合紡糸し得られる極細繊維では、極細繊維が束状になりやすく分散性に劣ることから、極細繊維本来の特性（研磨布を柔らかくすること）を得ることが難しくなる。また、各成分の分散性や分割性を考慮した樹脂の選定が必要であり、ポリエステルやポリアクリロニトリル等の材質に制限される。ポリエステル等の極細繊維では、弾力性が不十分なため、研磨面に配しても、ミクロレベルでの研磨粒子凝集物や研磨屑等の沈み込みの効果が得られにくくなる。このため、凝集体等が研磨面と加工面との間に挟まれスクラッチの原因となる。更には、大きな研磨負荷に対する戻りが悪く回復性が不十分なため、加工面の高精度な平坦性向上が難しくなる。また、ポリエステル等の極細繊維を編織して形成された編織物では、極細繊維が固定されないため、研磨加工時に極細繊維が脱離しスクラッチを引き起こすおそれがある。一方、複合紡糸し得られた極細繊維に代えて、エレクトロスピニング（電界紡糸）法により得られた極細繊維の不織布を用いた研磨布の技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０７３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４０１６８号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８２８２号公報
【特許文献４】特開２００８−２５４１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献４の技術では、極細繊維がエレクトロスピニング法で得られることから極細繊維の分散性が向上するものの、研磨面が極細繊維で緻密に覆われるため、特許文献１と同様にスラリの循環性が悪くなり、研磨効率の低下を招くこととなる。一方、ポリエステル等の繊維と比べて優れた弾力性や回復性を有する繊維としてポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタン繊維が知られているが、ポリウレタン樹脂では、複合紡糸しても極細繊維化が難しく、研磨面にポリウレタン樹脂の極細繊維を配した研磨パッドや研磨布は知られていないのが現状である。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、研磨効率を向上させ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂繊維の交絡または織編により網目状に形成され被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する繊維シートを備えた研磨布において、前記繊維シートは、少なくとも前記研磨面側に露出した前記樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、繊維シートの少なくとも研磨面側に露出した樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことで、研磨面側で樹脂繊維の間隙が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液がナノファイバに保持され樹脂繊維の間隙に入り込むので、研磨液循環性を高め研磨効率を向上させることができる。
【００１１】
この場合において、ナノファイバが電界紡糸法により繊維シートの少なくとも研磨面側に露出した樹脂繊維の表面を直接被覆することが好ましい。また、ナノファイバの被覆厚さを０．１μｍ〜５０μｍの範囲とすることができる。また、ナノファイバが繊維径１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されてもよい。繊維シートを構成する樹脂繊維に導電性物質が含有されていることが好ましい。ナノファイバがポリウレタン樹脂を含むようにしてもよい。また、繊維シートを、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸の織編により形成された織物シートまたは編物シートとすることができる。繊維シートを、樹脂繊維の交絡により形成された不織布シートとしてもよい。このとき、不織布シートを構成する樹脂繊維の表面がポリウレタン樹脂で被覆されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維シートの少なくとも研磨面側に露出した樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことで、研磨面側で樹脂繊維の間隙が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液がナノファイバに保持され樹脂繊維の間隙に入り込むので、研磨液循環性を高め研磨効率を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨布を模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨布を構成するウレタンシートを模式的に示す平面図である。
【図３】実施形態の研磨布のウレタンシートを構成する弾性糸の間隙を意図的に拡大しファイバ被覆部を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】実施形態の研磨布を構成するファイバ被覆部の形成に用いた電界紡糸装置の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨布の実施の形態について説明する。
【００１５】
（構成）
本実施形態の研磨布２０は、図１に示すように、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸で作製された繊維シートとしての織物シート５ａを有している。織物シート５ａは、ポリウレタン樹脂製で繊維径がナノスケールのナノ短繊維で形成されたナノファイバとしてのファイバ被覆部５ｂで被覆されている。
【００１６】
図２に示すように、織物シート５ａは、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸７を用いた経糸７ａおよび緯糸７ｂが１本ずつ交互に交差した平織組織の織物で形成されている。すなわち、織物シート５ａは、弾性糸７で網目状に形成されている。織物シート５ａの一方の表面は、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面６を形成している。シート面６は、経糸７ａ、緯糸７ｂの交差により略均等な凹凸状に形成されている。隣り合う経糸７ａおよび隣り合う緯糸７ｂの間には間隙８が形成されている。換言すれば、間隙８は、２本の経糸７ａおよび２本の緯糸７ｂで画定されており、経糸７ａおよび緯糸７ｂの交差により連続的に形成されている。経糸７ａおよび緯糸７ｂは、その重なる部分で熱融着されている。また、弾性糸７には、導電性を有するカーボンブラック（導電性物質）９が略均等に分散された状態で含有されている。なお、図２では、間隙８をわかりやすくするため、隣り合う経糸７ａの間隔、隣り合う緯糸７ｂの間隔をそれぞれ誇張して示している。
【００１７】
弾性糸７は、ポリウレタン重合体を含有させた紡糸原液を紡糸することで形成されたモノフィラメント（単繊維）の１〜１２５本が束ねられ構成されている。このモノフィラメントは、繊度が５〜５０デシテックス（Ｄｔｅｘ）の範囲となるように紡糸されている。モノフィラメントの繊度や本数を変えることで、織物シート５ａの厚さを１００〜２０００μｍ程度に調整することができる。本例では、弾性糸７として、１５デシテックスのモノフィラメントが５本束ねられた、いわゆるマルチフィラメントが用いられている。
【００１８】
モノフィラメントには、ポリウレタン重合体の溶媒に可溶で、水に不溶の弾性調整ポリマが配合されている。この弾性調整ポリマは、得られるモノフィラメントの弾性を調整する機能を果たす。弾性調整ポリマとしては、アクリル酸系モノマの単独重合体やアクリル酸系モノマとアクリルアミド等の不飽和モノマとの共重合体等のアクリル樹脂系ポリマ、アクリロニトリルの単独重合体やアクリロニトリルを主成分とする共重合体等のアクリロニトリル系ポリマ、酢化度（アセチル化度）３０〜６２．５％、重合度２００〜４００のジアセチルセルロースないしトリアセチルセルロース等のアセチルセルロース等が用いられる。弾性調整ポリマの配合量は、ポリウレタン重合体に対し１０〜７０重量％の範囲に設定されている。弾性調整ポリマの配合量が１０重量％に満たないと、モノフィラメントの伸長モジュラスが小さくなりすぎ、高伸長時に過度の弾性を示すため、製編織時のテンションコントロールが難しくなりやすく、安定した製編織性が得られなくなる。反対に、配合量が７０重量％を超えると、弾性が低下し、伸長モジュラスが大きくなりすぎるため、被研磨物に対するスクラッチの発生を抑制できなくなる。伸長モジュラスや製造上の観点を考慮すれば、弾性調整ポリマの配合量を３０〜５０重量％の範囲とすることが好ましい。
【００１９】
弾性調整ポリマを含有させたモノフィラメントでは、１．２倍の長さに伸長したときの伸長モジュラスが０．０３〜０．５ｃＮ（センチニュートン）／Ｄｔｅｘの範囲となるように調整されている。伸長モジュラスは、ポリウレタン重合体の濃度や弾性調整ポリマの配合量を変えることで、調整することができる。
【００２０】
図３に示すように、ファイバ被覆部５ｂは、織物シート５ａのシート面６側（図３の上側）に露出した弾性糸７の表面を被覆している。すなわち、経糸７ａが緯糸７ｂの上側に位置する部分では経糸７ａの表面を、緯糸７ｂが経糸７ａの上側に位置する部分では緯糸７ｂの表面をそれぞれファイバ被覆部５ｂが被覆している。図３に示す経糸７ａでは、円形状断面の上側半分程度の表面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。また、緯糸７ｂでは、上側を経糸７ａで覆われない部分の表面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂは、シート面６側に露出した弾性糸７の表面に沿うように形成されている。このファイバ被覆部５ｂは、電界紡糸（エレクトロスピニング）法により紡出されたナノ短繊維がシート面６側に露出した弾性糸７の表面に直接集積され形成されている。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡した状態で集積されている。ファイバ被覆部５ｂの平均の厚さ（ナノファイバの被覆厚さ）は、本例では、０．１〜５０μｍの範囲に調整されている。この厚さは、ファイバ被覆部５ｂを形成するときのナノ短繊維の紡出条件で調整することができる。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維は、本例では、繊維径が１００〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１〜５０μｍの範囲に形成されている。ナノ短繊維は交絡部分で固着しており、ナノ短繊維の間には間隙が形成されている。ファイバ被覆部５ｂの弾性糸７側に位置するナノ短繊維は、弾性糸７に固着している。ファイバ被覆部５ｂの織物シート５ａと反対側（表面側）に被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐが形成される。ファイバ被覆部５ｂが弾性糸７の表面に沿うように形成されることで間隙８が塞がれず、研磨面Ｐで間隙が確保されていることとなる。
【００２１】
また、図１に示すように、織物シート５ａのシート面６と反対の面（織物シート５ａの他方の表面）側には、両面テープ１３が貼り合わされている。両面テープ１３は、図示を省略した基材の両面に、アクリル系粘着剤等の粘着剤が略均一な厚さで塗工された粘着剤層を有している。基材にはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の樹脂製フィルムが用いられている。両面テープ１３との接着面積を大きくするために、織物シート５ａのシート面６と反対の面側にバフ処理が施され凹凸が平坦化されている。両面テープ１３は、一面側の粘着剤層を介して織物シート５ａと貼り合わされており、他面側の粘着剤層が剥離紙１４で覆われている。
【００２２】
（製造）
研磨布２０は、ポリウレタン重合体を含む紡糸原液を紡糸することで得られたマルチフィラメントの弾性糸７で織物シート５ａを織成（織物作製）し、電界紡糸法により織物シート５ａに向けてナノ短繊維を紡出することでファイバ被覆部５ｂを形成した後、得られたウレタンシート５の研磨面Ｐと反対の面側に両面テープ１３を貼り合わせることで製造される。以下、織物シート５ａの織成、ファイバ被覆部５ｂの形成、貼り合わせの順に説明する。
【００２３】
（織物シートの織成）
織物シート５ａの織成に使用する弾性糸７の作製では、ポリウレタン重合体、弾性調整ポリマのアセチルセルロース、カーボンブラック９を含有させた紡糸原液を調製した後、紡糸ノズルから高温雰囲気中に紡糸原液を吐出してモノフィラメントを乾式紡糸する。紡糸原液は、有機ジイソシアネート化合物とジオール化合物とを反応させたイソシアネート基末端プレポリマ（以下、単に、プレポリマという。）に、鎖伸長剤および末端停止剤を有機溶媒中で反応させて調製したポリウレタン重合体溶液と、同じ有機溶媒を用いて調製したアセチルセルロース溶液と、同じ有機溶媒に分散させたカーボンブラック９と、を混合し調製する。
【００２４】
プレポリマの調製に用いられるジオール化合物としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシペンタメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコール、ポリオキシプロピレンテトラメチレングリコール等のポリエーテルジオールと、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸等のジカルボン酸の１種または２種以上との反応で生成されるポリエステルジオール化合物、ポリエーテルポリエステルジオール化合物、ポリラクトンジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物、ポリエステルポリカーボネートジオール化合物等の高分子ジオール化合物から選ばれる１種または２種以上を挙げることができる。用いるジオール化合物は、数平均分子量が１０００〜２５００の範囲であればよい。また、ジオール化合物に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、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール等の低分子ジオール化合物やブタノール、ヘキサノール等のモノオール化合物を少量添加、混合してもよいが、上述した高分子ジオール化合物の割合が８０重量％に満たないと、鎖伸長反応が十分に進行しないため、好ましくない。本例では、ポリエーテルジオール化合物の中から、数平均分子量が２０００のポリオキシテトラメチレングリコールが用いられる。
【００２５】
また、プレポリマの調製に用いられる有機ジイソシアネート化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ｍ−キシ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、２，６−トリ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等の１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。本例では、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが用いられる。
【００２６】
プレポリマの調製では、ジオール化合物と有機ジイソシアネート化合物とを、夫々が固化しない温度にて混合し、９０℃以下の温度環境下で３０〜１２０分間反応を行い、末端に２個のイソシアネート基を有するプレポリマを得る。このとき、ジオール化合物に対する有機ジイソシアネート化合物の量は、１１０〜２１０モル％の範囲、好ましくは１５０〜１９０モル％の範囲に調整する。ジオール化合物に対する有機ジイソシアネート化合物の量が１１０モル％に満たないと、得られるモノフィラメントの強度が不十分となり、紡糸工程で糸切れを起こしやすいので好ましくなく、反対に、２１０モル％を超えると、プレポリマ中に未反応の有機ジイソシアネート化合物が多く残留するため、鎖伸長反応を行っても得られるポリウレタン重合体中に占める低分子鎖ポリウレタンの割合が多くなり好ましくない。
【００２７】
得られたプレポリマに、イソシアネート基と反応しうる活性水素基を２個以上有する鎖伸長剤、および、イソシアネート基と反応しうる活性水素基を１個有する末端停止剤を有機溶媒中で重合反応させて、ポリウレタン重合体溶液を調製する。重合方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、バッチ式重合法や紡糸ノズルに直結して連続的に供給する連続重合法も採用できる。重合時間としては、重合反応が終了する時間であればよく、例えば、バッチ式重合法では、通常３０〜９０分間反応させればよい。重合温度は、０〜７０℃の範囲で行うことが好ましい。重合温度が低すぎると重合に長時間を要し効率が悪くなり、反対に、高すぎると副反応が促進されるため好ましくない。
【００２８】
重合反応に用いられる鎖伸長剤としては、エチレンジアミン、１，２−プロピレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、４，４’−ジフェニルメタンジアミン、シクロヘキシレンジアミン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール等の１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。また、末端停止剤としては、ジメチルアミン、メチルエチルアミン、ジエチルアミン、メチル−ｎ−プロピルアミン、メチルイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等を挙げることができる。本例では、鎖伸長剤としてエチレンジアミン、末端停止剤としてジエチルアミンがそれぞれ用いられる。
【００２９】
ポリウレタン重合体溶液の調製に用いられる有機溶媒は、上述したプレポリマ、鎖伸長剤、末端停止剤およびこれらの反応生成物であるポリウレタン重合体を溶解させることができ、通常用いられる条件下で各物質および反応生成物に対して不活性な極性溶媒であれば特に限定されるものではない。このような有機溶媒として、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等を挙げることができる。本例では、有機溶媒としてＤＭＦが用いられる。
【００３０】
一方、ポリウレタン重合体溶液と混合するアセチルセルロース溶液は、アセチルセルロースをＤＭＦに溶解させ調製する。本例で用いたアセチルセルロースは、酢化度５０％、重合度３００のため、ポリウレタン重合体溶液の調製に用いた有機溶媒のＤＭＦに可溶で、かつ、水に不溶である。アセチルセルロース溶液の濃度は、ポリウレタン重合体溶液に十分に混合できる範囲で、モノフィラメントとして紡出可能な範囲であれば特に制限されるものではないが、概ね１５〜４０重量％の濃度とすることが好ましい。アセチルセルロースの配合量は、ポリウレタン重合体に対し、１０〜７０重量％となるように調整する。また、カーボンブラック９の分散液は、カーボンブラック９をＤＭＦに分散させて調製し、カーボンブラック９の配合量は、ポリウレタン重合体に対して１〜５重量％となるように調整する。
【００３１】
得られたポリウレタン重合体溶液と、アセチルセルロース溶液と、カーボンブラック９の分散液と、を略均一に混合攪拌して紡糸原液を調製する。混合するタイミングとしては、ポリウレタン重合体の重合反応が終了した時点以降であればよい。混合時の攪拌方法は特に制限されるものではなく、一般的な攪拌装置を用いることができる。なお、紡糸原液中に必要に応じてポリウレタン系の弾性糸の製造に通常用いられる、艶消剤、耐光剤、紫外線吸収剤、ガス変色防止剤等を添加混合させてもよい。
【００３２】
調製した紡糸原液を、紡糸ノズルから高温雰囲気中に吐出してモノフィラメントを乾式紡糸する。このときの紡糸条件としては、特に制限されるものではなく、通常用いられる条件であればよい。紡糸ノズルの孔径や紡糸原液の吐出速度と巻取速度、高温雰囲気中の溶媒濃度や温度によりモノフィラメントの繊度を調整することができ、紡糸ノズルの孔数により所望の本数のマルチフィラメントを得ることができる。本例では、１５デシテックスのモノフィラメントが得られるように紡糸ノズルの孔径が設定されており、孔数が５個に設定されている。すなわち、５本のモノフィラメントが引き揃えられて紡糸されることで、マルチフィラメントの弾性糸７が得られる。得られた弾性糸７は仮撚りしながら糸管に巻き取られ巻糸体とされる。
【００３３】
得られた弾性糸７を経糸７ａおよび緯糸７ｂとし、平織組織の織物シート５ａを織成する。織物シート５ａの織成では、一般的な織機、例えば、シャトル織機、エアジェット織機、ウォータージェット織機、レピア織機等を用いることができる。一般に、ポリウレタン等の弾性糸では、伸縮性を有するため、織成することが難しい。すなわち、シャトル織機では弾性糸を緯糸として打ち込む際に弾性糸が伸びきってしまい、打ち込みができなくなり、エアジェット織機やウォータージェット織機では緯糸を入れるときに切断が生じ、レピア織機では緯糸の受け渡しが不安定となる。従来弾性糸の織成では、弾性糸をポリエステル糸やナイロン糸等の非弾性糸でカバリングしたカバリング糸とし、弾性糸の伸縮性を安定的に維持、制限した状態で織成されている。
【００３４】
上述したように紡糸して得られた弾性糸７では、モノフィラメントの伸長モジュラスが０．０３〜０．５ｃＮ／Ｄｔｅｘの範囲となるように調整されている。このため、弾性糸７の伸縮性が制限されることから、カバリング糸とすることなく織成することができる。すなわち、弾性糸７の巻糸体から、通常のビーム成経で経糸７ａを準備し、緯糸７ｂを準備した後、織機を用いて織成する。織成した織物シート５ａを、ホットプレートで熱プレスすることや、対向配置された熱ローラ間を通過させることで、経糸７ａおよび緯糸７ｂの交差部分を熱融着させる。このとき、ホットプレートや熱ローラの温度は、弾性糸７が加熱により粘着性を発現する温度（粘着温度）より高く、融点より少なくとも１０℃程度低い温度に設定する。温度が弾性糸７の粘着温度を下回ると十分な融着ができないこととなる。反対に、融点に近すぎると、弾性糸７が熱で溶融しすぎて間隙８を狭めることとなり、フィラメント切れを起こしてしまうため、好ましくない。得られた平織組織の織物シート５ａは、ロール状に巻き取られる。
【００３５】
得られた織物シート５ａのシート面６と反対の面側にバフ処理が施される。織物シート５ａでは、経糸７ａおよび緯糸７ｂの交差により両面が凹凸状に形成されている。このため、両面テープ１３との接着強度が若干低下する可能性がある。シート面６と反対の面側にバフ処理を施すことで、両面テープ１３との接着面積を増大させ、接着強度を確保することができる。織物シート５ａをバフ処理するときは、ロール状に巻き取られた織物シート５ａを引き出し、シート面６側に、表面平坦性を有する圧接ローラ等の表面を圧接させ、シート面６と反対の面側にバフローラでバフ処理を施す。バフ処理された織物シート５ａは、再度ロール状に巻き取られる。
【００３６】
（ファイバ被覆部の形成）
ファイバ被覆部５ｂは、ポリウレタン樹脂を揮発性の良溶媒で溶解させた紡糸液を調製し、電界紡糸装置で織物シート５ａのシート面６に向けてナノ短繊維を紡出することで形成される。揮発性の良溶媒としては、ＤＭＦ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジクロロメタン等から選択される１種以上を使用することができる。また、紡糸液には、ナノ短繊維の紡出性を良化するためにカーボンブラック等の導電性微粒子を添加することができる。ポリウレタン樹脂には、織物シート５ａに使用した弾性糸７の作製と同じポリウレタン樹脂を用い、例えば、ポリウレタン樹脂が５重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡して紡糸液を調製する。
【００３７】
電界紡糸装置４０は、図４に示すように、紡糸液を貯留する紡糸液槽３３を有している。紡糸液槽３３は、下端部に紡糸液を噴霧するための金属製の紡糸ノズル３４を有している。紡糸ノズル３４は、先端が下側となるように略垂直に紡糸液槽３３から突出している。紡糸ノズル３４の先端の口径は、上述したナノファイバの繊維径に合わせて０．３〜２．０μｍに設定されている。紡糸ノズル３４には、４〜３０ｋＶ、好ましくは６〜２５ｋＶの高電圧を発生可能な電源Ｖが接続されている。紡糸ノズル３４の下方には導電基板３７が略水平に配置されている。導電基板３７および電源Ｖはそれぞれ接地されている。
【００３８】
ファイバ被覆部５ｂの形成時には、導電基板３７の上面に織物シート５ａがシート面６を上側にして載置され、紡糸液が紡糸液槽３３に注入される。紡糸ノズル３４および導電基板３７間に電源Ｖにより４〜３０ｋＶの高電圧が印加されると、紡糸液槽３３に注入された紡糸液が紡糸ノズル３４の先端から連続的に噴霧される。噴霧された紡糸液中のポリウレタン樹脂が分子間に作用する電気的反発力により分散され繊維状となる。このとき、紡糸液の粘性、換言すれば、紡糸液の調製に用いたポリウレタン樹脂の分子量や濃度、紡糸時に印加する電圧の大きさ、導電性微粒子の添加等により噴霧されたポリウレタン樹脂が切れることで、上述した繊維長のナノ短繊維が形成される。導電基板３７の上面に載置された織物シート５ａの上面（シート面６）側がナノ短繊維で被覆されてファイバ被覆部５ｂが形成される。すなわち、ファイバ被覆部５ｂは、シート面６側に露出した弾性糸７の表面に形成される。紡糸液を噴霧する時間によりファイバ被覆部５ｂの厚さを調整することができる。
【００３９】
紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維は、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面を直接被覆する。紡糸ノズル３４からの紡糸液の紡出初期では、ナノ短繊維がウェット状態で織物シート５ａと接触し固着する。また、紡出されたナノ短繊維がウェット状態で絡み合い、乾燥する過程で交絡部分が固着する。上述した厚さ範囲に形成されたファイバ被覆部５ｂでは、織物シート５ａと反対側の表面が研磨面Ｐを形成する。
【００４０】
（貼り合わせ）
貼り合わせでは、ファイバ被覆部５ｂを形成した織物シート５ａと両面テープ１３とを貼り合わせる。このとき、両面テープ１３の一側の粘着剤層が織物シート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面（バフ処理された面）と貼り合わされる。両面テープ１３の他面側には剥離紙１４が残されている。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、研磨布２０を完成させる。
【００４１】
得られた研磨布２０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、両面研磨機の対向配置された２つの定盤にそれぞれ研磨布２０が装着される。このとき、研磨布２０の剥離紙１４を取り外し、露出した接着剤層で２つの定盤に接着固定する。両面研磨機では、被研磨物が２つの定盤にそれぞれ貼付された２枚の研磨布２０間に挟まれて押圧されながら両面同時に研磨加工される。研磨加工時には、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が被研磨物および研磨布２０間に供給される。
【００４２】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨布２０の作用等について説明する。
【００４３】
本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。織物シート５ａでは、弾性糸７の間に間隙８が形成されているため、研磨面Ｐでも間隙が確保されている。このため、研磨加工時に発生した研磨屑等の異物が間隙８に入り込む。これにより、被研磨物および研磨布２０間での研磨屑の滞留が抑制されるので、被研磨物に対するスクラッチ発生を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態の研磨布２０では、ナノ短繊維が繊維長１〜５０μｍの範囲のため、経糸７ａ、緯糸７ｂの交差による凹凸に沿うように、シート面６側に露出した弾性糸７の表面に集積される。このため、長繊維のナノ繊維ではシート面６を略平坦に覆ってしまい、間隙８が塞がれてしまうのに対して、間隙８を塞ぐことなくシート面６の形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００４５】
更に、ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡部分で固着しており、シート面６側のナノ短繊維が弾性糸７に固着している。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維と、織物シート５ａの弾性糸７とが同じポリウレタン樹脂を含むため、電界紡糸法により織物シート５ａに向けてナノ短繊維を紡出したときに固着しやすくなる。従って、研磨加工時にナノ短繊維の脱離が発生しにくくなるため、被研磨物に対するスクラッチを低減することができる。
【００４６】
また更に、本実施形態の研磨布２０では、ファイバ被覆部５ｂを形成するナノスケールの繊維径のナノ短繊維が柔軟性を有している。つまり、ファイバ被覆部５ｂの硬度が織物シート５ａの硬度より小さくなる。このため、ファイバ被覆部５ｂでは研磨屑等の異物がナノ短繊維の間隙に入り込むことで柔軟なナノ短繊維で囲まれる。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂにより、ミクロなレベルで異物を沈み込ませる軟らかさが付与される。これにより、研磨加工時に異物が被研磨物の表面にこすり付けられることなく、キズ（スクラッチ）の発生を抑制することができる。
【００４７】
更にまた、本実施形態の研磨布２０では、ファイバ被覆部５ｂがシート面６側に露出した弾性糸７の表面に形成され織物シート５ａの形状に追従した形で形成されている。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維がナノスケールの繊維径のため、比表面積が増大することとなる。従って、ファイバ被覆部５ｂによりスラリが保持されると共に、織物シート５ａの間隙８にスラリが入り込むため、スラリ循環性が高められ、研磨レートの向上を図ることができる。
【００４８】
また、本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａがポリウレタン樹脂を含む弾性糸７の織物で形成されている。このため、ウレタンシート５では外力により変形することで弾性を発揮する。これにより、研磨加工時に被研磨物に負荷される押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００４９】
更に、本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａを構成する弾性糸７に導電性を有するカーボンブラック９が略均等に分散された状態で含有されている。このため、ファイバ被覆部５ｂを形成するときに、電界紡糸装置４０で高電圧を負荷することで、織物シート５ａの全体にほぼ一様に電界を作用させることができる。これにより、紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維が偏ることなく織物シート５ａにファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００５０】
また更に、本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａを用いることで次のような効果を得ることもできる。通常、研磨加工で被研磨物の高精度の平坦性を実現する場合、研磨布を構成する織物シートには、構成繊維を細くした柔らかい織物シートが要求されるが、これに伴い研磨量が低下し研磨効率を損なうこととなる。研磨量を稼ぐためには、研磨加工時に研磨布に与える加工圧力を高く設定する必要があるが、加工圧力を高くすると、研磨加工時の安定性が低下し、織物シート自体の伸びにより被研磨物表面にスクラッチなどの欠点が発生することとなる。本実施形態で示したように、弾性糸７で形成された織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７をファイバ被覆部５ｂで被覆することで、研磨面Ｐ側の軟らかさを確保しつつ、弾性糸７の繊度や強力により高加工圧力にも耐えうる研磨布２０を得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、弾性糸７で形成された織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７をファイバ被覆部５ｂで被覆する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。織物シート５ａに代えて、例えば、弾性糸７で形成した編物シート、更には、一般的な樹脂で形成された不織布シートを用いることができる。編物シートや不織布シートでは、構成繊維の間に間隙が連続状に形成されている。このため、織物シート５ａと同様に、上述した効果を得ることができる。また、不織布シートとしては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維やアクリル繊維等を原料繊維に用いたニードルパンチ法や水流交絡法による不織布を使用することができ、これらの不織布にポリウレタン樹脂を含浸させてもよい。ポリウレタン樹脂を含浸させた不織布は次のようにして得ることができる。すなわち、不織布シートをポリウレタン樹脂と架橋剤とを含む溶液に浸漬した後、水系凝固液中に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させる。乾燥後、加熱処理することで、架橋剤による架橋結合を形成させ、原料繊維の表面にポリウレタン樹脂の層を形成する。このようにすれば、原料繊維の表面にポリウレタン樹脂が存在するため、ファイバ被覆部５ｂを形成する際に固着しやすく、研磨加工時の脱落等を抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、織物シート５ａの組織として平織組織を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。織物シートの組織としては、平織組織以外に、例えば、斜紋織や繻子織の組織、更には、変化組織を挙げることができる。また、織物シート５ａに代えて編物シートを用いた場合にも、その組織を、例えば、平編（天竺編み）組織、ゴム編（フライス）組織、パール編組織等のいずれとしてもよいことはもちろんである。
【００５３】
更に、本実施形態では、電界紡糸法により紡出されたナノ短繊維で織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７を直接被覆することで、ウェット状態でナノ短繊維同士、ナノ短繊維と織物シート５ａを構成する弾性糸７とを接触させ固着させる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、織物シート５ａに向けてファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維を紡出した後、熱カレンダ等により加熱することで融着させるようにしてもよい。このようにすれば、ナノ短繊維が確実に固定されるため、研磨加工時の脱落を抑制することができる。
【００５４】
また更に、本実施形態では、ファイバ被覆部５ｂの形成に電界紡糸装置４０を使用した電界紡糸法を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。繊維径がナノスケールのナノ短繊維を得ることができれば、いかなる方法を用いてもよいが、織物シート５ａの形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することを考慮すれば、電界紡糸法を用いることが好ましい。
【００５５】
更にまた、本実施形態では、織物シート５ａの厚さを０．５〜２．０ｍｍの範囲、ファイバ被覆部５ｂの厚さを０．１〜５０μｍの範囲とする例を示したが、本発明はこれらの厚さに制限されるものではない。織物シート５ａの厚さが小さすぎると研磨加工時に十分な弾性が得られず被研磨物の平坦性の低下を招くこととなり、反対に、厚さが大きすぎるとシート面６の平坦性を損なう可能性がある。このため、織物シート５ａの厚さを上述した範囲に設定することが好ましい。また、ファイバ被覆部５ｂの厚さが小さすぎると研磨加工時に早期に摩滅してしまい、反対に、ファイバ被覆部５ｂの厚さが大きすぎると研磨加工時の押圧力でファイバ被覆部５ｂが押しつぶされて間隙８を塞いでしまい研磨効率を損なうこととなる。このため、ファイバ被覆部５ｂの厚さを上述した範囲に調整することが好ましい。
【００５６】
また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸７で作製した織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面を、ポリウレタン樹脂製のファイバ被覆部５ｂで被覆する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。織物シート５ａとファイバ被覆部５ｂとで樹脂の材質が異なるようにしてもよい。電界紡糸法により形成されるファイバ被覆部５ｂと織物シート５ａとの固着性を考慮すれば、同じ材質とすることが好ましい。
【００５７】
更に、本実施形態では、織物シート５ａの弾性糸７に導電性を有するカーボンブラック９を含有させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。導電性を有する物質であればいかなるものを用いてもよいが、研磨加工時に織物シート５ａが摩耗すると含有させた物質が研磨面に露出することを考慮すれば、スクラッチ低減を図るために炭素材を用いることが好ましい。また、カーボンブラックとしては、製法の違いにより、ケッチェンブラックやアセチレンブラックが知られているが、いずれのものを用いてもよいことはもちろんである。
【００５８】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、本発明は研磨布２０の大きさ、形状に制限されるものではない。例えば、円形状や矩形状としてもよく、長尺のテープ状としてもよい。テープ状とした場合は、例えば、被研磨物をスピンドルに固定して回転させると共に、一定方向に移動するテープ状の研磨布をゴムローラ等で被研磨物の表面に押し付けることで研磨加工することができる。
【実施例】
【００５９】
次に、本実施形態に従い製造した研磨布２０の実施例について説明する。
【００６０】
（実施例１）
実施例１では、次のように調製した紡糸原液を紡糸し得られた弾性糸７で織物シート５ａを織成した後、ファイバ被覆部５ｂを形成し、研磨布２０を製造した。すなわち、数平均分子量１８００のポリオキシテトラメチレングリコールの２８７０部、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの５９５部を４５℃にて混合した後、７５℃にて８０分間反応させて、プレポリマの３４６５部を得た。このときのイソシアネート基含有量はプレポリマ１００ｇ中１８８０ｇであった。これとは別に、鎖伸長剤としてエチレンジアミンの４４部と末端停止剤としてジエチルアミンの６部とを、０℃に冷却したＤＭＦの１２６２部に加えて十分に攪拌し、鎖伸長剤と末端停止剤との混合溶液を得た。先に得たプレポリマの３４００部を、０℃に冷却したＤＭＦの５８９６部に加え、十分に攪拌した後、プレポリマのイソシアネート基に対して、鎖伸長剤と末端停止剤との活性水素基が等モルとなるように鎖伸長剤と末端停止剤との混合溶液を添加し反応させて濃度３５％のポリウレタン重合体溶液を得た。
【００６１】
一方、アセチルセルロース（酢化度５０％、重合度３００）をＤＭＦに溶解させて、濃度３０％のアセチルセルロース溶液を得た。また、カーボンブラック９をＤＭＦに分散させて、５重量％のカーボンブラック９の分散液を得た。ポリウレタン重合体溶液にアセチルセルロース溶液およびカーボンブラック９の分散液を添加混合して紡糸原液を得た。このとき、アセチルセルロースおよびカーボンブラック９がポリウレタン重合体に対しそれぞれ３０重量％および５重量％となるように混合した。得られた紡糸原液を直径０．２ｍｍのオリフィスを５個有する紡糸ノズルを用いて乾式紡糸した。紡糸速度を３００ｍ／分に設定し、２０％伸長しながら仮撚りをかけてポリウレタン弾性糸に用いられているポリジメチルシロキサン系仕上げ油剤を３％付着させた後、紙管に巻き取り、７８Ｄｔｅｘ（フィラメント数５本）の弾性糸７の巻糸体を得た。この弾性糸７で織物シート５ａを織成し、精錬処理により油剤を除去した後、１４０℃のホットプレートにて荷重８．４ｇ／ｃｍ２をかけながら１分間圧着させた。
【００６２】
ファイバ被覆部５ｂの形成には織物シート５ａと同じポリウレタン樹脂を用いた。電界紡糸するときの紡糸液としては、ポリウレタン樹脂を５重量％となるようにＭＥＫに溶解させた。得られた紡糸液では、回転式粘度計（Ｂ型粘度計）による粘度が７８０ｃｐｓを示した。この紡糸液を用い、電界紡糸装置４０で２０ｋＶの電圧を印加してナノ短繊維を紡出し、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面をファイバ被覆部５ｂで被覆した。このとき紡出されたナノ短繊維は、繊維径３００ｎｍ、繊維長２０μｍであった。織物シート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面に両面テープ１３を貼り合わせて実施例１の研磨布２０を製造した。
【００６３】
（評価）
得られた実施例１の研磨布２０について、断面写真（走査型電子顕微鏡）から、ファイバ被覆部５ｂ、ナノ繊維シートの厚さをそれぞれ測定した。それぞれ１０箇所について測定し、平均値および標準偏差を算出した。この結果、ファイバ被覆部５ｂの厚さの平均値が２３．０μｍ、標準偏差が７．４μｍを示した。ナノ短繊維は、織物シート５ａの表面に沿った形で固着されているため、比較的大きな標準偏差を示したものと考えられる。
【００６４】
また、実施例１の研磨布２０を用いて、ガラス基板の研磨加工を行った結果、加工面にスクラッチが発生することなく、研磨除去速度が向上することが確認された。従って、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面に、電界紡糸法によりナノ短繊維を直接集積させてファイバ被覆部５ｂを形成することで、スラリ循環性を高め、研磨効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は研磨効率を向上させ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。
【符号の説明】
【００６６】
Ｐ 研磨面
５ ウレタンシート（繊維シート）
５ａ 織物シート
５ｂ ファイバ被覆部（ナノファイバ）
７ 弾性糸（樹脂繊維）
８ 空隙
２０ 研磨布
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨布に係り、特に、樹脂繊維の交絡または織編により網目状に形成され被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する繊維シートを備えた研磨布に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）の表面（加工面）では、平坦性を向上させるために研磨加工が行われている。半導体デバイスでは半導体回路の集積度が急激に増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、液晶ディスプレイでは大型化が進められている。このため、加工面を一層高精度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
従来研磨加工には、ポリウレタン発泡体を備えた研磨パッド、ポリウレタン樹脂を含浸させた不織布や織編物等を備えた研磨布等が用いられている。研磨布は、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有している。加工面の平滑性向上とスクラッチ低減とを両立させ、高精度な平坦化を実現するために、研磨面に極細繊維を配した研磨布が知られている。すなわち、研磨布を構成する繊維を細くして、研磨布を柔らかくすることが望まれている。研磨布を柔らかくすると研磨量が低下することがあるため、研磨加工時に研磨布に与える加工圧力（研磨圧）が高く設定され、被研磨物への研磨布の当たりが強くされる。ところが、加工圧力が高くなると、研磨加工時に研磨布の安定性が低下し、研磨布自体の伸びにより加工面にスクラッチ（キズ）等の欠点を生じさせることがある。
【０００４】
極細繊維を配した研磨布としては、例えば、極細繊維で形成された織編物の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献１参照）。また、極細繊維で形成された不織布の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献２、特許文献３参照）。ところが、特許文献１の技術では、研磨面が極細繊維で緻密に形成されているため、研磨屑等の異物の入り込める余地がなく、さらには研磨加工時に供給されるスラリ（研磨粒子を含む研磨液）の循環性が悪くなる。このため、研磨効率を低下させ、研磨面側に異物等が堆積することで加工面に対するスクラッチの発生が懸念される。これに対して、特許文献２、特許文献３の技術では、研磨面側に溝ないし貫通孔を形成することでスラリの循環性を向上させ、研磨除去速度（被研磨物の加工面を削り取る速度）を高めると共に異物等の堆積が抑制されるものの、研磨加工中、溝ないし貫通孔の内側に極細繊維が縒れてしまい、極細繊維の分布が不均一となる。このため、研磨圧の分布が不均一となり、加工面の平坦性が損なわれるうえ、研磨特性が経時的に変化してしまうことが懸念される。
【０００５】
また、使用される極細繊維は、通常、高分子相互配列体繊維法による海島型繊維や剥離型複合紡糸法による分割型繊維であり、多成分樹脂を複合紡糸したのち１成分を取り出すことで得られる。複合紡糸し得られる極細繊維では、極細繊維が束状になりやすく分散性に劣ることから、極細繊維本来の特性（研磨布を柔らかくすること）を得ることが難しくなる。また、各成分の分散性や分割性を考慮した樹脂の選定が必要であり、ポリエステルやポリアクリロニトリル等の材質に制限される。ポリエステル等の極細繊維では、弾力性が不十分なため、研磨面に配しても、ミクロレベルでの研磨粒子凝集物や研磨屑等の沈み込みの効果が得られにくくなる。このため、凝集体等が研磨面と加工面との間に挟まれスクラッチの原因となる。更には、大きな研磨負荷に対する戻りが悪く回復性が不十分なため、加工面の高精度な平坦性向上が難しくなる。また、ポリエステル等の極細繊維を編織して形成された編織物では、極細繊維が固定されないため、研磨加工時に極細繊維が脱離しスクラッチを引き起こすおそれがある。一方、複合紡糸し得られた極細繊維に代えて、エレクトロスピニング（電界紡糸）法により得られた極細繊維の不織布を用いた研磨布の技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０７３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４０１６８号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８２８２号公報
【特許文献４】特開２００８−２５４１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献４の技術では、極細繊維がエレクトロスピニング法で得られることから極細繊維の分散性が向上するものの、研磨面が極細繊維で緻密に覆われるため、特許文献１と同様にスラリの循環性が悪くなり、研磨効率の低下を招くこととなる。一方、ポリエステル等の繊維と比べて優れた弾力性や回復性を有する繊維としてポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタン繊維が知られているが、ポリウレタン樹脂では、複合紡糸しても極細繊維化が難しく、研磨面にポリウレタン樹脂の極細繊維を配した研磨パッドや研磨布は知られていないのが現状である。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、研磨効率を向上させ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂繊維の交絡または織編により網目状に形成され被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する繊維シートを備えた研磨布において、前記繊維シートは、少なくとも前記研磨面側に露出した前記樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、繊維シートの少なくとも研磨面側に露出した樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことで、研磨面側で樹脂繊維の間隙が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液がナノファイバに保持され樹脂繊維の間隙に入り込むので、研磨液循環性を高め研磨効率を向上させることができる。
【００１１】
この場合において、ナノファイバが電界紡糸法により繊維シートの少なくとも研磨面側に露出した樹脂繊維の表面を直接被覆することが好ましい。また、ナノファイバの被覆厚さを０．１μｍ〜５０μｍの範囲とすることができる。また、ナノファイバが繊維径１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されてもよい。繊維シートを構成する樹脂繊維に導電性物質が含有されていることが好ましい。ナノファイバがポリウレタン樹脂を含むようにしてもよい。また、繊維シートを、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸の織編により形成された織物シートまたは編物シートとすることができる。繊維シートを、樹脂繊維の交絡により形成された不織布シートとしてもよい。このとき、不織布シートを構成する樹脂繊維の表面がポリウレタン樹脂で被覆されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維シートの少なくとも研磨面側に露出した樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことで、研磨面側で樹脂繊維の間隙が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液がナノファイバに保持され樹脂繊維の間隙に入り込むので、研磨液循環性を高め研磨効率を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨布を模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨布を構成するウレタンシートを模式的に示す平面図である。
【図３】実施形態の研磨布のウレタンシートを構成する弾性糸の間隙を意図的に拡大しファイバ被覆部を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】実施形態の研磨布を構成するファイバ被覆部の形成に用いた電界紡糸装置の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨布の実施の形態について説明する。
【００１５】
（構成）
本実施形態の研磨布２０は、図１に示すように、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸で作製された繊維シートとしての織物シート５ａを有している。織物シート５ａは、ポリウレタン樹脂製で繊維径がナノスケールのナノ短繊維で形成されたナノファイバとしてのファイバ被覆部５ｂで被覆されている。
【００１６】
図２に示すように、織物シート５ａは、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸７を用いた経糸７ａおよび緯糸７ｂが１本ずつ交互に交差した平織組織の織物で形成されている。すなわち、織物シート５ａは、弾性糸７で網目状に形成されている。織物シート５ａの一方の表面は、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面６を形成している。シート面６は、経糸７ａ、緯糸７ｂの交差により略均等な凹凸状に形成されている。隣り合う経糸７ａおよび隣り合う緯糸７ｂの間には間隙８が形成されている。換言すれば、間隙８は、２本の経糸７ａおよび２本の緯糸７ｂで画定されており、経糸７ａおよび緯糸７ｂの交差により連続的に形成されている。経糸７ａおよび緯糸７ｂは、その重なる部分で熱融着されている。また、弾性糸７には、導電性を有するカーボンブラック（導電性物質）９が略均等に分散された状態で含有されている。なお、図２では、間隙８をわかりやすくするため、隣り合う経糸７ａの間隔、隣り合う緯糸７ｂの間隔をそれぞれ誇張して示している。
【００１７】
弾性糸７は、ポリウレタン重合体を含有させた紡糸原液を紡糸することで形成されたモノフィラメント（単繊維）の１〜１２５本が束ねられ構成されている。このモノフィラメントは、繊度が５〜５０デシテックス（Ｄｔｅｘ）の範囲となるように紡糸されている。モノフィラメントの繊度や本数を変えることで、織物シート５ａの厚さを１００〜２０００μｍ程度に調整することができる。本例では、弾性糸７として、１５デシテックスのモノフィラメントが５本束ねられた、いわゆるマルチフィラメントが用いられている。
【００１８】
モノフィラメントには、ポリウレタン重合体の溶媒に可溶で、水に不溶の弾性調整ポリマが配合されている。この弾性調整ポリマは、得られるモノフィラメントの弾性を調整する機能を果たす。弾性調整ポリマとしては、アクリル酸系モノマの単独重合体やアクリル酸系モノマとアクリルアミド等の不飽和モノマとの共重合体等のアクリル樹脂系ポリマ、アクリロニトリルの単独重合体やアクリロニトリルを主成分とする共重合体等のアクリロニトリル系ポリマ、酢化度（アセチル化度）３０〜６２．５％、重合度２００〜４００のジアセチルセルロースないしトリアセチルセルロース等のアセチルセルロース等が用いられる。弾性調整ポリマの配合量は、ポリウレタン重合体に対し１０〜７０重量％の範囲に設定されている。弾性調整ポリマの配合量が１０重量％に満たないと、モノフィラメントの伸長モジュラスが小さくなりすぎ、高伸長時に過度の弾性を示すため、製編織時のテンションコントロールが難しくなりやすく、安定した製編織性が得られなくなる。反対に、配合量が７０重量％を超えると、弾性が低下し、伸長モジュラスが大きくなりすぎるため、被研磨物に対するスクラッチの発生を抑制できなくなる。伸長モジュラスや製造上の観点を考慮すれば、弾性調整ポリマの配合量を３０〜５０重量％の範囲とすることが好ましい。
【００１９】
弾性調整ポリマを含有させたモノフィラメントでは、１．２倍の長さに伸長したときの伸長モジュラスが０．０３〜０．５ｃＮ（センチニュートン）／Ｄｔｅｘの範囲となるように調整されている。伸長モジュラスは、ポリウレタン重合体の濃度や弾性調整ポリマの配合量を変えることで、調整することができる。
【００２０】
図３に示すように、ファイバ被覆部５ｂは、織物シート５ａのシート面６側（図３の上側）に露出した弾性糸７の表面を被覆している。すなわち、経糸７ａが緯糸７ｂの上側に位置する部分では経糸７ａの表面を、緯糸７ｂが経糸７ａの上側に位置する部分では緯糸７ｂの表面をそれぞれファイバ被覆部５ｂが被覆している。図３に示す経糸７ａでは、円形状断面の上側半分程度の表面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。また、緯糸７ｂでは、上側を経糸７ａで覆われない部分の表面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂは、シート面６側に露出した弾性糸７の表面に沿うように形成されている。このファイバ被覆部５ｂは、電界紡糸（エレクトロスピニング）法により紡出されたナノ短繊維がシート面６側に露出した弾性糸７の表面に直接集積され形成されている。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡した状態で集積されている。ファイバ被覆部５ｂの平均の厚さ（ナノファイバの被覆厚さ）は、本例では、０．１〜５０μｍの範囲に調整されている。この厚さは、ファイバ被覆部５ｂを形成するときのナノ短繊維の紡出条件で調整することができる。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維は、本例では、繊維径が１００〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１〜５０μｍの範囲に形成されている。ナノ短繊維は交絡部分で固着しており、ナノ短繊維の間には間隙が形成されている。ファイバ被覆部５ｂの弾性糸７側に位置するナノ短繊維は、弾性糸７に固着している。ファイバ被覆部５ｂの織物シート５ａと反対側（表面側）に被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐが形成される。ファイバ被覆部５ｂが弾性糸７の表面に沿うように形成されることで間隙８が塞がれず、研磨面Ｐで間隙が確保されていることとなる。
【００２１】
また、図１に示すように、織物シート５ａのシート面６と反対の面（織物シート５ａの他方の表面）側には、両面テープ１３が貼り合わされている。両面テープ１３は、図示を省略した基材の両面に、アクリル系粘着剤等の粘着剤が略均一な厚さで塗工された粘着剤層を有している。基材にはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の樹脂製フィルムが用いられている。両面テープ１３との接着面積を大きくするために、織物シート５ａのシート面６と反対の面側にバフ処理が施され凹凸が平坦化されている。両面テープ１３は、一面側の粘着剤層を介して織物シート５ａと貼り合わされており、他面側の粘着剤層が剥離紙１４で覆われている。
【００２２】
（製造）
研磨布２０は、ポリウレタン重合体を含む紡糸原液を紡糸することで得られたマルチフィラメントの弾性糸７で織物シート５ａを織成（織物作製）し、電界紡糸法により織物シート５ａに向けてナノ短繊維を紡出することでファイバ被覆部５ｂを形成した後、得られたウレタンシート５の研磨面Ｐと反対の面側に両面テープ１３を貼り合わせることで製造される。以下、織物シート５ａの織成、ファイバ被覆部５ｂの形成、貼り合わせの順に説明する。
【００２３】
（織物シートの織成）
織物シート５ａの織成に使用する弾性糸７の作製では、ポリウレタン重合体、弾性調整ポリマのアセチルセルロース、カーボンブラック９を含有させた紡糸原液を調製した後、紡糸ノズルから高温雰囲気中に紡糸原液を吐出してモノフィラメントを乾式紡糸する。紡糸原液は、有機ジイソシアネート化合物とジオール化合物とを反応させたイソシアネート基末端プレポリマ（以下、単に、プレポリマという。）に、鎖伸長剤および末端停止剤を有機溶媒中で反応させて調製したポリウレタン重合体溶液と、同じ有機溶媒を用いて調製したアセチルセルロース溶液と、同じ有機溶媒に分散させたカーボンブラック９と、を混合し調製する。
【００２４】
プレポリマの調製に用いられるジオール化合物としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシペンタメチレングリコール、ポリオキシヘキサメチレングリコール、ポリオキシプロピレンテトラメチレングリコール等のポリエーテルジオールと、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸等のジカルボン酸の１種または２種以上との反応で生成されるポリエステルジオール化合物、ポリエーテルポリエステルジオール化合物、ポリラクトンジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物、ポリエステルポリカーボネートジオール化合物等の高分子ジオール化合物から選ばれる１種または２種以上を挙げることができる。用いるジオール化合物は、数平均分子量が１０００〜２５００の範囲であればよい。また、ジオール化合物に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、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール等の低分子ジオール化合物やブタノール、ヘキサノール等のモノオール化合物を少量添加、混合してもよいが、上述した高分子ジオール化合物の割合が８０重量％に満たないと、鎖伸長反応が十分に進行しないため、好ましくない。本例では、ポリエーテルジオール化合物の中から、数平均分子量が２０００のポリオキシテトラメチレングリコールが用いられる。
【００２５】
また、プレポリマの調製に用いられる有機ジイソシアネート化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ｍ−キシ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、２，６−トリ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等の１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。本例では、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが用いられる。
【００２６】
プレポリマの調製では、ジオール化合物と有機ジイソシアネート化合物とを、夫々が固化しない温度にて混合し、９０℃以下の温度環境下で３０〜１２０分間反応を行い、末端に２個のイソシアネート基を有するプレポリマを得る。このとき、ジオール化合物に対する有機ジイソシアネート化合物の量は、１１０〜２１０モル％の範囲、好ましくは１５０〜１９０モル％の範囲に調整する。ジオール化合物に対する有機ジイソシアネート化合物の量が１１０モル％に満たないと、得られるモノフィラメントの強度が不十分となり、紡糸工程で糸切れを起こしやすいので好ましくなく、反対に、２１０モル％を超えると、プレポリマ中に未反応の有機ジイソシアネート化合物が多く残留するため、鎖伸長反応を行っても得られるポリウレタン重合体中に占める低分子鎖ポリウレタンの割合が多くなり好ましくない。
【００２７】
得られたプレポリマに、イソシアネート基と反応しうる活性水素基を２個以上有する鎖伸長剤、および、イソシアネート基と反応しうる活性水素基を１個有する末端停止剤を有機溶媒中で重合反応させて、ポリウレタン重合体溶液を調製する。重合方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、バッチ式重合法や紡糸ノズルに直結して連続的に供給する連続重合法も採用できる。重合時間としては、重合反応が終了する時間であればよく、例えば、バッチ式重合法では、通常３０〜９０分間反応させればよい。重合温度は、０〜７０℃の範囲で行うことが好ましい。重合温度が低すぎると重合に長時間を要し効率が悪くなり、反対に、高すぎると副反応が促進されるため好ましくない。
【００２８】
重合反応に用いられる鎖伸長剤としては、エチレンジアミン、１，２−プロピレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、４，４’−ジフェニルメタンジアミン、シクロヘキシレンジアミン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール等の１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。また、末端停止剤としては、ジメチルアミン、メチルエチルアミン、ジエチルアミン、メチル−ｎ−プロピルアミン、メチルイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等を挙げることができる。本例では、鎖伸長剤としてエチレンジアミン、末端停止剤としてジエチルアミンがそれぞれ用いられる。
【００２９】
ポリウレタン重合体溶液の調製に用いられる有機溶媒は、上述したプレポリマ、鎖伸長剤、末端停止剤およびこれらの反応生成物であるポリウレタン重合体を溶解させることができ、通常用いられる条件下で各物質および反応生成物に対して不活性な極性溶媒であれば特に限定されるものではない。このような有機溶媒として、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等を挙げることができる。本例では、有機溶媒としてＤＭＦが用いられる。
【００３０】
一方、ポリウレタン重合体溶液と混合するアセチルセルロース溶液は、アセチルセルロースをＤＭＦに溶解させ調製する。本例で用いたアセチルセルロースは、酢化度５０％、重合度３００のため、ポリウレタン重合体溶液の調製に用いた有機溶媒のＤＭＦに可溶で、かつ、水に不溶である。アセチルセルロース溶液の濃度は、ポリウレタン重合体溶液に十分に混合できる範囲で、モノフィラメントとして紡出可能な範囲であれば特に制限されるものではないが、概ね１５〜４０重量％の濃度とすることが好ましい。アセチルセルロースの配合量は、ポリウレタン重合体に対し、１０〜７０重量％となるように調整する。また、カーボンブラック９の分散液は、カーボンブラック９をＤＭＦに分散させて調製し、カーボンブラック９の配合量は、ポリウレタン重合体に対して１〜５重量％となるように調整する。
【００３１】
得られたポリウレタン重合体溶液と、アセチルセルロース溶液と、カーボンブラック９の分散液と、を略均一に混合攪拌して紡糸原液を調製する。混合するタイミングとしては、ポリウレタン重合体の重合反応が終了した時点以降であればよい。混合時の攪拌方法は特に制限されるものではなく、一般的な攪拌装置を用いることができる。なお、紡糸原液中に必要に応じてポリウレタン系の弾性糸の製造に通常用いられる、艶消剤、耐光剤、紫外線吸収剤、ガス変色防止剤等を添加混合させてもよい。
【００３２】
調製した紡糸原液を、紡糸ノズルから高温雰囲気中に吐出してモノフィラメントを乾式紡糸する。このときの紡糸条件としては、特に制限されるものではなく、通常用いられる条件であればよい。紡糸ノズルの孔径や紡糸原液の吐出速度と巻取速度、高温雰囲気中の溶媒濃度や温度によりモノフィラメントの繊度を調整することができ、紡糸ノズルの孔数により所望の本数のマルチフィラメントを得ることができる。本例では、１５デシテックスのモノフィラメントが得られるように紡糸ノズルの孔径が設定されており、孔数が５個に設定されている。すなわち、５本のモノフィラメントが引き揃えられて紡糸されることで、マルチフィラメントの弾性糸７が得られる。得られた弾性糸７は仮撚りしながら糸管に巻き取られ巻糸体とされる。
【００３３】
得られた弾性糸７を経糸７ａおよび緯糸７ｂとし、平織組織の織物シート５ａを織成する。織物シート５ａの織成では、一般的な織機、例えば、シャトル織機、エアジェット織機、ウォータージェット織機、レピア織機等を用いることができる。一般に、ポリウレタン等の弾性糸では、伸縮性を有するため、織成することが難しい。すなわち、シャトル織機では弾性糸を緯糸として打ち込む際に弾性糸が伸びきってしまい、打ち込みができなくなり、エアジェット織機やウォータージェット織機では緯糸を入れるときに切断が生じ、レピア織機では緯糸の受け渡しが不安定となる。従来弾性糸の織成では、弾性糸をポリエステル糸やナイロン糸等の非弾性糸でカバリングしたカバリング糸とし、弾性糸の伸縮性を安定的に維持、制限した状態で織成されている。
【００３４】
上述したように紡糸して得られた弾性糸７では、モノフィラメントの伸長モジュラスが０．０３〜０．５ｃＮ／Ｄｔｅｘの範囲となるように調整されている。このため、弾性糸７の伸縮性が制限されることから、カバリング糸とすることなく織成することができる。すなわち、弾性糸７の巻糸体から、通常のビーム成経で経糸７ａを準備し、緯糸７ｂを準備した後、織機を用いて織成する。織成した織物シート５ａを、ホットプレートで熱プレスすることや、対向配置された熱ローラ間を通過させることで、経糸７ａおよび緯糸７ｂの交差部分を熱融着させる。このとき、ホットプレートや熱ローラの温度は、弾性糸７が加熱により粘着性を発現する温度（粘着温度）より高く、融点より少なくとも１０℃程度低い温度に設定する。温度が弾性糸７の粘着温度を下回ると十分な融着ができないこととなる。反対に、融点に近すぎると、弾性糸７が熱で溶融しすぎて間隙８を狭めることとなり、フィラメント切れを起こしてしまうため、好ましくない。得られた平織組織の織物シート５ａは、ロール状に巻き取られる。
【００３５】
得られた織物シート５ａのシート面６と反対の面側にバフ処理が施される。織物シート５ａでは、経糸７ａおよび緯糸７ｂの交差により両面が凹凸状に形成されている。このため、両面テープ１３との接着強度が若干低下する可能性がある。シート面６と反対の面側にバフ処理を施すことで、両面テープ１３との接着面積を増大させ、接着強度を確保することができる。織物シート５ａをバフ処理するときは、ロール状に巻き取られた織物シート５ａを引き出し、シート面６側に、表面平坦性を有する圧接ローラ等の表面を圧接させ、シート面６と反対の面側にバフローラでバフ処理を施す。バフ処理された織物シート５ａは、再度ロール状に巻き取られる。
【００３６】
（ファイバ被覆部の形成）
ファイバ被覆部５ｂは、ポリウレタン樹脂を揮発性の良溶媒で溶解させた紡糸液を調製し、電界紡糸装置で織物シート５ａのシート面６に向けてナノ短繊維を紡出することで形成される。揮発性の良溶媒としては、ＤＭＦ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジクロロメタン等から選択される１種以上を使用することができる。また、紡糸液には、ナノ短繊維の紡出性を良化するためにカーボンブラック等の導電性微粒子を添加することができる。ポリウレタン樹脂には、織物シート５ａに使用した弾性糸７の作製と同じポリウレタン樹脂を用い、例えば、ポリウレタン樹脂が５重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡して紡糸液を調製する。
【００３７】
電界紡糸装置４０は、図４に示すように、紡糸液を貯留する紡糸液槽３３を有している。紡糸液槽３３は、下端部に紡糸液を噴霧するための金属製の紡糸ノズル３４を有している。紡糸ノズル３４は、先端が下側となるように略垂直に紡糸液槽３３から突出している。紡糸ノズル３４の先端の口径は、上述したナノファイバの繊維径に合わせて０．３〜２．０μｍに設定されている。紡糸ノズル３４には、４〜３０ｋＶ、好ましくは６〜２５ｋＶの高電圧を発生可能な電源Ｖが接続されている。紡糸ノズル３４の下方には導電基板３７が略水平に配置されている。導電基板３７および電源Ｖはそれぞれ接地されている。
【００３８】
ファイバ被覆部５ｂの形成時には、導電基板３７の上面に織物シート５ａがシート面６を上側にして載置され、紡糸液が紡糸液槽３３に注入される。紡糸ノズル３４および導電基板３７間に電源Ｖにより４〜３０ｋＶの高電圧が印加されると、紡糸液槽３３に注入された紡糸液が紡糸ノズル３４の先端から連続的に噴霧される。噴霧された紡糸液中のポリウレタン樹脂が分子間に作用する電気的反発力により分散され繊維状となる。このとき、紡糸液の粘性、換言すれば、紡糸液の調製に用いたポリウレタン樹脂の分子量や濃度、紡糸時に印加する電圧の大きさ、導電性微粒子の添加等により噴霧されたポリウレタン樹脂が切れることで、上述した繊維長のナノ短繊維が形成される。導電基板３７の上面に載置された織物シート５ａの上面（シート面６）側がナノ短繊維で被覆されてファイバ被覆部５ｂが形成される。すなわち、ファイバ被覆部５ｂは、シート面６側に露出した弾性糸７の表面に形成される。紡糸液を噴霧する時間によりファイバ被覆部５ｂの厚さを調整することができる。
【００３９】
紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維は、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面を直接被覆する。紡糸ノズル３４からの紡糸液の紡出初期では、ナノ短繊維がウェット状態で織物シート５ａと接触し固着する。また、紡出されたナノ短繊維がウェット状態で絡み合い、乾燥する過程で交絡部分が固着する。上述した厚さ範囲に形成されたファイバ被覆部５ｂでは、織物シート５ａと反対側の表面が研磨面Ｐを形成する。
【００４０】
（貼り合わせ）
貼り合わせでは、ファイバ被覆部５ｂを形成した織物シート５ａと両面テープ１３とを貼り合わせる。このとき、両面テープ１３の一側の粘着剤層が織物シート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面（バフ処理された面）と貼り合わされる。両面テープ１３の他面側には剥離紙１４が残されている。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、研磨布２０を完成させる。
【００４１】
得られた研磨布２０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、両面研磨機の対向配置された２つの定盤にそれぞれ研磨布２０が装着される。このとき、研磨布２０の剥離紙１４を取り外し、露出した接着剤層で２つの定盤に接着固定する。両面研磨機では、被研磨物が２つの定盤にそれぞれ貼付された２枚の研磨布２０間に挟まれて押圧されながら両面同時に研磨加工される。研磨加工時には、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が被研磨物および研磨布２０間に供給される。
【００４２】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨布２０の作用等について説明する。
【００４３】
本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。織物シート５ａでは、弾性糸７の間に間隙８が形成されているため、研磨面Ｐでも間隙が確保されている。このため、研磨加工時に発生した研磨屑等の異物が間隙８に入り込む。これにより、被研磨物および研磨布２０間での研磨屑の滞留が抑制されるので、被研磨物に対するスクラッチ発生を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態の研磨布２０では、ナノ短繊維が繊維長１〜５０μｍの範囲のため、経糸７ａ、緯糸７ｂの交差による凹凸に沿うように、シート面６側に露出した弾性糸７の表面に集積される。このため、長繊維のナノ繊維ではシート面６を略平坦に覆ってしまい、間隙８が塞がれてしまうのに対して、間隙８を塞ぐことなくシート面６の形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００４５】
更に、ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡部分で固着しており、シート面６側のナノ短繊維が弾性糸７に固着している。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維と、織物シート５ａの弾性糸７とが同じポリウレタン樹脂を含むため、電界紡糸法により織物シート５ａに向けてナノ短繊維を紡出したときに固着しやすくなる。従って、研磨加工時にナノ短繊維の脱離が発生しにくくなるため、被研磨物に対するスクラッチを低減することができる。
【００４６】
また更に、本実施形態の研磨布２０では、ファイバ被覆部５ｂを形成するナノスケールの繊維径のナノ短繊維が柔軟性を有している。つまり、ファイバ被覆部５ｂの硬度が織物シート５ａの硬度より小さくなる。このため、ファイバ被覆部５ｂでは研磨屑等の異物がナノ短繊維の間隙に入り込むことで柔軟なナノ短繊維で囲まれる。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂにより、ミクロなレベルで異物を沈み込ませる軟らかさが付与される。これにより、研磨加工時に異物が被研磨物の表面にこすり付けられることなく、キズ（スクラッチ）の発生を抑制することができる。
【００４７】
更にまた、本実施形態の研磨布２０では、ファイバ被覆部５ｂがシート面６側に露出した弾性糸７の表面に形成され織物シート５ａの形状に追従した形で形成されている。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維がナノスケールの繊維径のため、比表面積が増大することとなる。従って、ファイバ被覆部５ｂによりスラリが保持されると共に、織物シート５ａの間隙８にスラリが入り込むため、スラリ循環性が高められ、研磨レートの向上を図ることができる。
【００４８】
また、本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａがポリウレタン樹脂を含む弾性糸７の織物で形成されている。このため、ウレタンシート５では外力により変形することで弾性を発揮する。これにより、研磨加工時に被研磨物に負荷される押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００４９】
更に、本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａを構成する弾性糸７に導電性を有するカーボンブラック９が略均等に分散された状態で含有されている。このため、ファイバ被覆部５ｂを形成するときに、電界紡糸装置４０で高電圧を負荷することで、織物シート５ａの全体にほぼ一様に電界を作用させることができる。これにより、紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維が偏ることなく織物シート５ａにファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００５０】
また更に、本実施形態の研磨布２０では、織物シート５ａを用いることで次のような効果を得ることもできる。通常、研磨加工で被研磨物の高精度の平坦性を実現する場合、研磨布を構成する織物シートには、構成繊維を細くした柔らかい織物シートが要求されるが、これに伴い研磨量が低下し研磨効率を損なうこととなる。研磨量を稼ぐためには、研磨加工時に研磨布に与える加工圧力を高く設定する必要があるが、加工圧力を高くすると、研磨加工時の安定性が低下し、織物シート自体の伸びにより被研磨物表面にスクラッチなどの欠点が発生することとなる。本実施形態で示したように、弾性糸７で形成された織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７をファイバ被覆部５ｂで被覆することで、研磨面Ｐ側の軟らかさを確保しつつ、弾性糸７の繊度や強力により高加工圧力にも耐えうる研磨布２０を得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、弾性糸７で形成された織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７をファイバ被覆部５ｂで被覆する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。織物シート５ａに代えて、例えば、弾性糸７で形成した編物シート、更には、一般的な樹脂で形成された不織布シートを用いることができる。編物シートや不織布シートでは、構成繊維の間に間隙が連続状に形成されている。このため、織物シート５ａと同様に、上述した効果を得ることができる。また、不織布シートとしては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維やアクリル繊維等を原料繊維に用いたニードルパンチ法や水流交絡法による不織布を使用することができ、これらの不織布にポリウレタン樹脂を含浸させてもよい。ポリウレタン樹脂を含浸させた不織布は次のようにして得ることができる。すなわち、不織布シートをポリウレタン樹脂と架橋剤とを含む溶液に浸漬した後、水系凝固液中に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させる。乾燥後、加熱処理することで、架橋剤による架橋結合を形成させ、原料繊維の表面にポリウレタン樹脂の層を形成する。このようにすれば、原料繊維の表面にポリウレタン樹脂が存在するため、ファイバ被覆部５ｂを形成する際に固着しやすく、研磨加工時の脱落等を抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、織物シート５ａの組織として平織組織を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。織物シートの組織としては、平織組織以外に、例えば、斜紋織や繻子織の組織、更には、変化組織を挙げることができる。また、織物シート５ａに代えて編物シートを用いた場合にも、その組織を、例えば、平編（天竺編み）組織、ゴム編（フライス）組織、パール編組織等のいずれとしてもよいことはもちろんである。
【００５３】
更に、本実施形態では、電界紡糸法により紡出されたナノ短繊維で織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７を直接被覆することで、ウェット状態でナノ短繊維同士、ナノ短繊維と織物シート５ａを構成する弾性糸７とを接触させ固着させる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、織物シート５ａに向けてファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維を紡出した後、熱カレンダ等により加熱することで融着させるようにしてもよい。このようにすれば、ナノ短繊維が確実に固定されるため、研磨加工時の脱落を抑制することができる。
【００５４】
また更に、本実施形態では、ファイバ被覆部５ｂの形成に電界紡糸装置４０を使用した電界紡糸法を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。繊維径がナノスケールのナノ短繊維を得ることができれば、いかなる方法を用いてもよいが、織物シート５ａの形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することを考慮すれば、電界紡糸法を用いることが好ましい。
【００５５】
更にまた、本実施形態では、織物シート５ａの厚さを０．５〜２．０ｍｍの範囲、ファイバ被覆部５ｂの厚さを０．１〜５０μｍの範囲とする例を示したが、本発明はこれらの厚さに制限されるものではない。織物シート５ａの厚さが小さすぎると研磨加工時に十分な弾性が得られず被研磨物の平坦性の低下を招くこととなり、反対に、厚さが大きすぎるとシート面６の平坦性を損なう可能性がある。このため、織物シート５ａの厚さを上述した範囲に設定することが好ましい。また、ファイバ被覆部５ｂの厚さが小さすぎると研磨加工時に早期に摩滅してしまい、反対に、ファイバ被覆部５ｂの厚さが大きすぎると研磨加工時の押圧力でファイバ被覆部５ｂが押しつぶされて間隙８を塞いでしまい研磨効率を損なうこととなる。このため、ファイバ被覆部５ｂの厚さを上述した範囲に調整することが好ましい。
【００５６】
また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸７で作製した織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面を、ポリウレタン樹脂製のファイバ被覆部５ｂで被覆する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。織物シート５ａとファイバ被覆部５ｂとで樹脂の材質が異なるようにしてもよい。電界紡糸法により形成されるファイバ被覆部５ｂと織物シート５ａとの固着性を考慮すれば、同じ材質とすることが好ましい。
【００５７】
更に、本実施形態では、織物シート５ａの弾性糸７に導電性を有するカーボンブラック９を含有させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。導電性を有する物質であればいかなるものを用いてもよいが、研磨加工時に織物シート５ａが摩耗すると含有させた物質が研磨面に露出することを考慮すれば、スクラッチ低減を図るために炭素材を用いることが好ましい。また、カーボンブラックとしては、製法の違いにより、ケッチェンブラックやアセチレンブラックが知られているが、いずれのものを用いてもよいことはもちろんである。
【００５８】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、本発明は研磨布２０の大きさ、形状に制限されるものではない。例えば、円形状や矩形状としてもよく、長尺のテープ状としてもよい。テープ状とした場合は、例えば、被研磨物をスピンドルに固定して回転させると共に、一定方向に移動するテープ状の研磨布をゴムローラ等で被研磨物の表面に押し付けることで研磨加工することができる。
【実施例】
【００５９】
次に、本実施形態に従い製造した研磨布２０の実施例について説明する。
【００６０】
（実施例１）
実施例１では、次のように調製した紡糸原液を紡糸し得られた弾性糸７で織物シート５ａを織成した後、ファイバ被覆部５ｂを形成し、研磨布２０を製造した。すなわち、数平均分子量１８００のポリオキシテトラメチレングリコールの２８７０部、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの５９５部を４５℃にて混合した後、７５℃にて８０分間反応させて、プレポリマの３４６５部を得た。このときのイソシアネート基含有量はプレポリマ１００ｇ中１８８０ｇであった。これとは別に、鎖伸長剤としてエチレンジアミンの４４部と末端停止剤としてジエチルアミンの６部とを、０℃に冷却したＤＭＦの１２６２部に加えて十分に攪拌し、鎖伸長剤と末端停止剤との混合溶液を得た。先に得たプレポリマの３４００部を、０℃に冷却したＤＭＦの５８９６部に加え、十分に攪拌した後、プレポリマのイソシアネート基に対して、鎖伸長剤と末端停止剤との活性水素基が等モルとなるように鎖伸長剤と末端停止剤との混合溶液を添加し反応させて濃度３５％のポリウレタン重合体溶液を得た。
【００６１】
一方、アセチルセルロース（酢化度５０％、重合度３００）をＤＭＦに溶解させて、濃度３０％のアセチルセルロース溶液を得た。また、カーボンブラック９をＤＭＦに分散させて、５重量％のカーボンブラック９の分散液を得た。ポリウレタン重合体溶液にアセチルセルロース溶液およびカーボンブラック９の分散液を添加混合して紡糸原液を得た。このとき、アセチルセルロースおよびカーボンブラック９がポリウレタン重合体に対しそれぞれ３０重量％および５重量％となるように混合した。得られた紡糸原液を直径０．２ｍｍのオリフィスを５個有する紡糸ノズルを用いて乾式紡糸した。紡糸速度を３００ｍ／分に設定し、２０％伸長しながら仮撚りをかけてポリウレタン弾性糸に用いられているポリジメチルシロキサン系仕上げ油剤を３％付着させた後、紙管に巻き取り、７８Ｄｔｅｘ（フィラメント数５本）の弾性糸７の巻糸体を得た。この弾性糸７で織物シート５ａを織成し、精錬処理により油剤を除去した後、１４０℃のホットプレートにて荷重８．４ｇ／ｃｍ２をかけながら１分間圧着させた。
【００６２】
ファイバ被覆部５ｂの形成には織物シート５ａと同じポリウレタン樹脂を用いた。電界紡糸するときの紡糸液としては、ポリウレタン樹脂を５重量％となるようにＭＥＫに溶解させた。得られた紡糸液では、回転式粘度計（Ｂ型粘度計）による粘度が７８０ｃｐｓを示した。この紡糸液を用い、電界紡糸装置４０で２０ｋＶの電圧を印加してナノ短繊維を紡出し、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面をファイバ被覆部５ｂで被覆した。このとき紡出されたナノ短繊維は、繊維径３００ｎｍ、繊維長２０μｍであった。織物シート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面に両面テープ１３を貼り合わせて実施例１の研磨布２０を製造した。
【００６３】
（評価）
得られた実施例１の研磨布２０について、断面写真（走査型電子顕微鏡）から、ファイバ被覆部５ｂ、ナノ繊維シートの厚さをそれぞれ測定した。それぞれ１０箇所について測定し、平均値および標準偏差を算出した。この結果、ファイバ被覆部５ｂの厚さの平均値が２３．０μｍ、標準偏差が７．４μｍを示した。ナノ短繊維は、織物シート５ａの表面に沿った形で固着されているため、比較的大きな標準偏差を示したものと考えられる。
【００６４】
また、実施例１の研磨布２０を用いて、ガラス基板の研磨加工を行った結果、加工面にスクラッチが発生することなく、研磨除去速度が向上することが確認された。従って、織物シート５ａのシート面６側に露出した弾性糸７の表面に、電界紡糸法によりナノ短繊維を直接集積させてファイバ被覆部５ｂを形成することで、スラリ循環性を高め、研磨効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は研磨効率を向上させ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。
【符号の説明】
【００６６】
Ｐ 研磨面
５ ウレタンシート（繊維シート）
５ａ 織物シート
５ｂ ファイバ被覆部（ナノファイバ）
７ 弾性糸（樹脂繊維）
８ 空隙
２０ 研磨布
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂繊維の交絡または織編により網目状に形成され被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する繊維シートを備えた研磨布において、前記繊維シートは、少なくとも前記研磨面側に露出した前記樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする研磨布。
【請求項２】
前記ナノファイバは、電界紡糸法により前記繊維シートの少なくとも前記研磨面側に露出した前記樹脂繊維の表面を直接被覆したことを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】
前記ナノファイバの被覆厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ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】
前記ナノファイバは、繊維径が１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されたことを特徴とする請求項３に記載の研磨布。
【請求項５】
前記繊維シートを構成する樹脂繊維に導電性物質が含有されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
【請求項６】
前記ナノファイバは、ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載の研磨布。
【請求項７】
前記繊維シートは、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸の織編により形成された織物シートまたは編物シートであることを特徴とする請求項６に記載の研磨布。
【請求項８】
前記繊維シートは、前記樹脂繊維の交絡により形成された不織布シートであることを特徴とする請求項６に記載の研磨布。
【請求項９】
前記不織布シートを構成する樹脂繊維は、表面がポリウレタン樹脂で被覆されたことを特徴とする請求項８に記載の研磨布。
【請求項１】
樹脂繊維の交絡または織編により網目状に形成され被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する繊維シートを備えた研磨布において、前記繊維シートは、少なくとも前記研磨面側に露出した前記樹脂繊維の表面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする研磨布。
【請求項２】
前記ナノファイバは、電界紡糸法により前記繊維シートの少なくとも前記研磨面側に露出した前記樹脂繊維の表面を直接被覆したことを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】
前記ナノファイバの被覆厚さは、０．１μｍ〜５０μｍ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】
前記ナノファイバは、繊維径が１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されたことを特徴とする請求項３に記載の研磨布。
【請求項５】
前記繊維シートを構成する樹脂繊維に導電性物質が含有されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
【請求項６】
前記ナノファイバは、ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載の研磨布。
【請求項７】
前記繊維シートは、ポリウレタン樹脂を含む弾性糸の織編により形成された織物シートまたは編物シートであることを特徴とする請求項６に記載の研磨布。
【請求項８】
前記繊維シートは、前記樹脂繊維の交絡により形成された不織布シートであることを特徴とする請求項６に記載の研磨布。
【請求項９】
前記不織布シートを構成する樹脂繊維は、表面がポリウレタン樹脂で被覆されたことを特徴とする請求項８に記載の研磨布。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２０１５３１（Ｐ２０１０−２０１５３１Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７５６７（Ｐ２００９−４７５６７）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【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２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【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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