层叠片及其制造方法

申请号 CN200680025943.3 申请日 2006-07-07 公开(公告)号 CN101223016A 公开(公告)日 2008-07-16
申请人 东洋橡胶工业株式会社; 发明人 广濑纯司; 福田武司;
摘要 第1 发明 的目的在于提供极其容易地制造保持面的表面 精度 高的层叠片的方法。第2发明的目的在于提供极其容易地制造保持面的表面精度高、被 研磨 材料的 吸附 性优异的层叠片的方法。第3发明的目的在于提供保持面的表面精度高、被研磨材料的吸附性优异的层叠片及其制造方法。第4发明的目的在于提供被研磨材料的吸附性优异且耐久性优异的层叠片。本发明的层叠片包括基材片和聚 氨 酯发泡层。
权利要求

1.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡分 散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上 的工序;使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚酯发泡层的工 序;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀的工序。
2.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡分 散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上 的工序;在气泡分散尿烷组合物上层叠离型片的工序;通过挤 压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯 发泡层的工序;以及剥离聚氨酯发泡层上的离型片的工序。
3.层叠片,其通过权利要求1或2所述的方法制造而成。
4.根据权利要求3所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层具 有平均气泡径为20~300μm的球状的微细气泡。
5.根据权利要求4所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层的 厚度方向的平均气泡径差(平均气泡径最大值-平均气泡径最 小值)为50μm以下。
6.根据权利要求3所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层的 比重为0.2~0.5。
7.根据权利要求3所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层的 ASKER C硬度为10~50度。
8.根据权利要求3所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层的 压缩率为2~10%。
9.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡分 散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上 的工序;在涂布的气泡分散尿烷组合物上层叠氮气透过速度为 1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下的离型片的工序;通过挤压单元使 厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成具有连续气泡的 聚氨酯发泡层的工序。
10.根据权利要求9所述的层叠片的制造方法,其中,前述 基材片的氮气透过速度为1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下。
11.根据权利要求9所述的层叠片的制造方法,其中,前述 基材片为聚对苯二甲酸乙二酯膜,前述离型片为实施了离型处 理的聚对苯二甲酸乙二酯膜。
12.层叠片,其通过权利要求9所述的方法制造而成。
13.根据权利要求12所述的层叠片,其中,连续气泡的平 均气泡径为20~300μm。
14.根据权利要求12所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层 的比重为0.2~0.5。
15.根据权利要求12所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层 的ASKER C硬度为10~50度。
16.根据权利要求12所述的层叠片,其中,聚氨酯发泡层 的压缩率为2~10%。
17.层叠片,该层叠片由基材片和聚氨酯发泡层形成,其 特征在于,前述聚氨酯发泡层具有球状的连续气泡,在该连续 气泡的表面形成有圆形孔。
18.根据权利要求17所述的层叠片,其中,连续气泡的平 均气泡径为20~300μm,圆形孔的平均直径为100μm以下。
19.根据权利要求17所述的层叠片,其中,前述聚氨酯发 泡层含有异氰酸酯成分和含活性氢化合物作为原料成分,前述 含活性氢化合物含有60~85重量%的官能团数为2~4、羟基值 为20~100mgKOH/g的高分子量多元醇。
20.根据权利要求17所述的层叠片,其中,前述聚氨酯发 泡层含有异氰酸酯成分和含高分子量多元醇的含活性氢化合物 作为原料成分,前述高分子量多元醇含有20~100重量%的聚合 物多元醇,该聚合物多元醇包含由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈 共聚物形成的聚合物颗粒。
21.根据权利要求20所述的层叠片,其中,前述聚合物多 元醇的官能团数为2~4、羟基值为20~100mgKOH/g。
22.根据权利要求19所述的层叠片,其中,前述含活性氢 化合物含有2~15重量%的羟基值为400~1830mgKOH/g的低分 子量多元醇和/或胺值为400~1870mgKOH/g的低分子量多胺。
23.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡 分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合物含有异氰酸酯 成分和含活性氢化合物作为原料成分,该含活性氢化合物含有 60~85重量%的官能团数为2~4、羟基值为20~100mgKOH/g 的高分子量多元醇;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上的 工序;通过使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发泡层的 工序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆形孔的球状的 连续气泡;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀的工序。
24.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡 分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合物含有异氰酸酯 成分和含活性氢化合物作为原料成分,该含活性氢化合物含有 60~85重量%的官能团数为2~4、羟基值为20~100mgKOH/g 的高分子量多元醇;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上的 工序;在气泡分散尿烷组合物上层叠离型片的工序;通过挤压 单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发 泡层的工序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆形孔的 球状的连续气泡;以及剥离聚氨酯发泡层上的离型片的工序。
25.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡 分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合物含有异氰酸酯 成分和含聚合物多元醇的含活性氢化合物作为原料成分,该聚 合物多元醇包含由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈共聚物形成的聚 合物颗粒;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上的工序;通 过使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发泡层的工序,该 聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆形孔的球状的连续气 泡;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀的工序。
26.层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制气泡 分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合物含有异氰酸酯 成分和含聚合物多元醇的含活性氢化合物作为原料成分,该聚 合物多元醇包含由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈共聚物形成的聚 合物颗粒;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上的工序;在 气泡分散尿烷组合物上层叠离型片的工序;通过挤压单元使厚 度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发泡层的工 序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆形孔的球状的连 续气泡;以及剥离聚氨酯发泡层上的离型片的工序。
27.层叠片,其通过权利要求23~26任一项所述的方法制 造而成。
28.根据权利要求27所述的层叠片,其中,连续气泡的平 均气泡径为20~300μm,圆形孔的平均直径为100μm以下。
29.层叠片,该层叠片包括基材片和聚氨酯发泡层,其特 征在于,前述聚氨酯发泡层具有长轴与聚氨酯发泡层的厚度方 向平行的椭圆气泡,前述聚氨酯发泡层的截面中的椭圆气泡的 平均长径L与平均短径S之比(L/S)为1.5~3。
30.根据权利要求29所述的层叠片,其中,前述椭圆气泡 的数量比例为全部气泡的30%以上。
31.根据权利要求29所述的层叠片,其中,前述椭圆气泡 为连续气泡。

说明书全文

技术领域

发明涉及在对透镜、反射镜等光学材料、晶圆等半导 体晶圆、玻璃基板、金属基板以及磁盘等的表面进行研磨时为 了将这些保持固定于研磨头而使用的层叠片(保持片、底板 (backing sheet)),在对半导体晶圆等半导体制品、光学系制 品等进行精密加工的工序中为了保持或保护制品而使用的层叠 片(粘合片)及其制造方法。

背景技术

作为要求高度的表面平坦性的材料的代表性物质,可列举 制造半导体集成电路(IC、LSI)的被称为硅晶圆的单晶硅的圆 盘。硅晶圆在制造IC、LSI等的工序中为了形成用于形成电路的 各种薄膜的可信赖的半导体接合,在层叠形成化物层、金属 层的各工序中,要求高精度平坦地加工表面。这样的研磨加工 工序中,通常研磨垫被固定于被称为压盘(platen)的可旋转的 支撑圆盘上,硅晶圆等被研磨材料被固定于研磨头。
一直以来,作为将硅晶圆和玻璃等被研磨材料固定于研磨 头的方法,采用了:(1)通过蜡将研磨头和被研磨材料固定的 蜡·封固法;(2)通过吸引将被研磨材料固定于研磨头的真空·夹 紧法;或者(3)通过贴附于研磨头的人工皮革、高分子发泡片 固定被研磨材料的无蜡·封固法。
蜡·封固法由于使用蜡,因而具有如下问题:装卸被研磨材 料需要时间,需要在研磨后洗涤被研磨材料来除去蜡,操作工 序烦杂。
真空·夹紧法具有如下问题:被研磨材料在吸引口部分变 形,由此导致研磨后的被研磨材料的表面精度变差。
无蜡·封固法尽管具有被研磨材料容易装卸、生产效率优异 的优点,但具有如下问题:在人工皮革、高分子发泡片的保持 面的表面精度差时,研磨后的被研磨材料的表面平滑性也变差。
作为解决上述无蜡·封固法的问题的方法,提出了使用一种 在发泡层的表面设置有由树脂形成的粘合性树脂层的底板材料 的方案(专利文献1)。此外,提出了一种片状弹性发泡体,其 特征在于在发泡层中设置有细长形状且直径向发泡层表面变大 的独立气泡(专利文献2)。
但是,专利文献1的底板材料的制造方法中需要另外设置粘 合性树脂层,此外由于通过使弹性层湿法凝固来制造,因而操 作工序烦杂。此外,由于必须使用溶剂,因而存在环境负荷大、 萃取溶剂需要大量的等制造上的问题。此外,专利文献2中, 形成如上述的气泡是困难的,而且由于发泡层表面的孔隙率大, 因而发泡层的变形变大,其结果认为研磨后的被研磨材料的表 面平滑性变差。此外,有如下问题:将被研磨材料贴附于发泡 层时产生空气包入,或者由于吸水性低而在发泡层与被研磨材 料之间产生浆体的水膜,被研磨材料的吸附性降低。

发明内容

发明要解决的问题
第1发明的目的在于提供极其容易地制造保持面的表面精 度高的层叠片的方法。第2发明的目的在于提供极其容易地制造 保持面的表面精度高、被研磨材料的吸附性优异的层叠片的方 法。第3发明的目的在于提供保持面的表面精度高、被研磨材料 的吸附性优异的层叠片及其制造方法。第4发明的目的在于提供 被研磨材料的吸附性优异且耐久性优异的层叠片。
解决问题的方法
发明人为解决前述问题而反复深入研究,结果发现,通 过以下所示的层叠片及其制造方法可实现上述目的,从而完成 了本发明。
[第1发明]
第1发明涉及层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调 制气泡分散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到 基材片上的工序;使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚酯发 泡层的工序;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀的工序。
此外,另一第1发明涉及层叠片的制造方法,包括:通过机 械发泡法调制气泡分散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组 合物涂布到基材片上的工序;在气泡分散尿烷组合物上层叠离 型片的工序;通过挤压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合 物固化而形成聚氨酯发泡层的工序;以及剥离聚氨酯发泡层上 的离型片的工序。
如上述那样,通过机械发泡法将空气等气体作为微细气泡 分散到原料中来调制气泡分散尿烷组合物并使该气泡分散尿烷 组合物固化,从而可极其容易地形成具有气泡径极其小且球状 (包括大致球状的气泡)的气泡的聚氨酯发泡层。此外,本发 明的机械发泡法中,由于使空气等气体分散在原料中而不溶解 于原料中,因而存在如下优点:可抑制在将聚氨酯发泡层的厚 度调整均匀的工序之后产生新的气泡(后发泡现象),容易控制 厚度精度和比重。此外,由于不需要使用溶剂,因而不仅在成 本方面优异,从环境方面也优选。并且,该聚氨酯发泡层由于 保持被研磨材料的保持面的表面精度极高,因而使用具有该发 泡层的层叠片保持被研磨材料时,研磨后的被研磨材料的表面 平滑性极其优异。此外,上述聚氨酯发泡层因具有球状的气泡 而耐久性优异。因此,使用具有该发泡层的层叠片研磨被研磨 材料时,研磨速度的稳定性提高。
第1发明的层叠片是通过前述制造方法得到的。
前述聚氨酯发泡层优选具有平均气泡径为20~300μm的球 状的微细气泡。
此外,聚氨酯发泡层优选厚度方向的平均气泡径差(平均 气泡径最大值-平均气泡径最小值)为50μm以下。聚氨酯发泡 层的厚度方向的气泡径的偏差大时,树脂密度低的区域的耐久 性比其它区域还差,在该部分容易产生厚度变化(坍塌现象)。 其结果,保持被研磨材料的保持面的表面精度降低,研磨后的 被研磨材料的表面平滑性也有降低的倾向。此外,有研磨速度 的稳定性变差的倾向。只要厚度方向的平均气泡径差为50μm以 下,则可有效抑制聚氨酯发泡层的厚度变化。
此外,聚氨酯发泡层的比重优选为0.2~0.5。此外,聚氨 酯发泡层的ASKER C硬度优选为10~50度。进而,聚氨酯发泡 层的压缩率优选为2~10%。
[第2发明]
第2发明涉及层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调 制气泡分散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到 基材片上的工序;在涂布的气泡分散尿烷组合物上层叠氮气透 过速度为1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下的离型片的工序;通过挤 压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成具有连 续气泡的聚氨酯发泡层的工序。
如上述那样,通过机械发泡法将空气等气体作为微细气泡 分散到原料中来调制气泡分散尿烷组合物并使该气泡分散尿烷 组合物固化,从而可极其容易地形成具有气泡径极其小且球状 (包括椭圆球状)的连续气泡的聚氨酯发泡层。此外,本发明 的机械发泡法中,由于使空气等气体分散在原料中而不溶解于 原料中,因而存在如下优点:可抑制在将聚氨酯发泡层的厚度 调整均匀的工序之后产生新的气泡(后发泡现象),容易控制厚 度精度和比重。此外,由于不需要使用溶剂,因而不仅在成本 方面优异,从环境方面也优选。
进而,第2发明的制造方法中,通过在涂布的气泡分散尿烷 组合物上层叠氮气透过速度为1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下的 离型片,气泡分散尿烷组合物中的微细气泡破裂而形成连续气 泡时,可将微细气泡内部的气体保持在该组合物中,可防止微 细气泡内部的气体被排出到外部环境。由此,可抑制气泡分散 尿烷组合物的厚度在固化工序时变化,可提高固化后的聚氨酯 发泡层的表面精度。
第2发明中,前述基材片优选氮气透过速度为 1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下。通过使用该基材片,进一步提高 上述效果。
第2发明中,优选前述基材片为聚对苯二甲酸乙二酯(PET) 膜、前述离型片为实施了离型处理的聚对苯二甲酸乙二酯膜。 PET膜由于氮气透过速度尤其小,因而是适合的材料。
第2发明的层叠片是通过前述制造方法得到的。本发明的层 叠片的聚氨酯发泡层由于具有球状(包括椭圆球状)的连续气 泡,因而即便在将被研磨材料贴附于聚氨酯发泡层时包入空气, 也可通过连续气泡而将空气排出到外部。由此,可高平坦性地 将被研磨材料贴附于聚氨酯发泡层。此外,即便浆体浸入到发 泡层与被研磨材料之间时,也可通过连续气泡将浆体吸收到聚 氨酯发泡层内部,因此,可防止在发泡层与被研磨材料之间产 生浆体的水膜。因此,可有效防止被研磨材料的吸附性的降低。 此外,该聚氨酯发泡层由于保持被研磨材料的保持面的表面精 度极高,因而在使用具有该发泡层的层叠片来保持被研磨材料 时,研磨后的被研磨材料的表面平滑性极其优异。此外,上述 聚氨酯发泡层因具有球状的气泡而耐久性优异。因此,使用具 有该发泡层的层叠片来研磨被研磨材料时,研磨速度的稳定性 提高。
聚氨酯发泡层可同时含有连续气泡和独立气泡,该聚氨酯 发泡层的连续气泡率为50%以上,优选为65%以上。
前述聚氨酯发泡层的连续气泡的平均气泡径优选为20~ 300μm。此外,聚氨酯发泡层的比重优选为0.2~0.5。此外,聚 氨酯发泡层的ASKER C硬度优选为10~50度。进而,聚氨酯发 泡层的压缩率优选为2~10%。
[第3发明]
第3发明的层叠片由基材片和聚氨酯发泡层形成,其特征在 于,前述聚氨酯发泡层具有球状的连续气泡,在该连续气泡的 表面形成有圆形孔。
第3发明的层叠片的聚氨酯发泡层由于具有在气泡表面形 成有圆形孔(包括大致圆形孔)的球状(包括大致球状)的连 续气泡,因而即便在将被研磨材料贴附于聚氨酯发泡层时包入 空气,也可通过连续气泡而将空气排出到外部。由此,可高平 坦性地将被研磨材料贴附于聚氨酯发泡层。此外,即便浆体浸 入到发泡层与被研磨材料之间时,可通过连续气泡将浆体吸收 到聚氨酯发泡层内部,因此,可防止在发泡层与被研磨材料之 间产生浆体的水膜。因此,可有效防止被研磨材料的吸附性的 降低。
前述连续气泡的平均气泡径优选为20~300μm,圆形孔的 平均直径优选为100μm以下。平均气泡径不足20μm时,存在如 下倾向:难以将浆体吸收到发泡层内部,在发泡层与被研磨材 料之间易产生浆体的水膜。另一方面,超过300μm时,发泡层 表面的平滑性恶化,且容易产生局部的压缩特性的偏差,因此, 存在研磨后的被研磨材料的表面平滑性恶化的倾向。此外,圆 形孔的平均直径超过100μm时,容易产生发泡层的吸水导致的 压缩特性的变化,存在研磨后的被研磨材料的表面平滑性变差 的倾向。
聚氨酯发泡层可同时含有前述连续气泡和独立气泡,该聚 氨酯发泡层的连续气泡率优选为50%以上,更优选为65%以上。
前述聚氨酯发泡层含有异氰酸酯成分和含活性氢化合物作 为原料成分,前述含活性氢化合物优选含有60~85重量%的官 能团数为2~4、羟基值为20~100mgKOH/g的高分子量多元醇。 通过使用特定量的该高分子多元醇,可稳定地形成目标的连续 气泡,且发泡层的机械特性变良好。
此外,前述聚氨酯发泡层含有异氰酸酯成分和含高分子量 多元醇的含活性氢化合物作为原料成分,前述高分子量多元醇 优选含有20~100重量%的聚合物多元醇,该聚合物多元醇包含 由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈共聚物形成的聚合物颗粒。通过 该聚合物颗粒的填充效果,气泡膜容易破,可容易地形成目标 的连续气泡。
此外,前述含活性氢化合物优选含有2~15重量%的羟基值 为400~1830mgKOH/g的低分子量多元醇和/或胺值为400~ 1870mgKOH/g的低分子量多胺。通过使用特定量的该低分子量 多元醇和/或低分子量多胺,可稳定地形成目标的连续气泡,且 发泡层的机械特性变良好。另外,组合使用低分子量多元醇与 低分子量多胺时,总计使用2~15重量%。
第3发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制 气泡分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合物含有异氰 酸酯成分和含活性氢化合物作为原料成分,该含活性氢化合物 含有60~85重量%的官能团数为2~4、羟基值为20~ 100mgKOH/g的高分子量多元醇;将气泡分散尿烷组合物涂布 到基材片上的工序;通过使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚 氨酯发泡层的工序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆 形孔的球状的连续气泡;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀 的工序。
此外,另一第3发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械 发泡法调制气泡分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合 物含有异氰酸酯成分和含活性氢化合物作为原料成分,该含活 性氢化合物含有60~85重量%的官能团数为2~4、羟基值为 20~100mgKOH/g的高分子量多元醇;将气泡分散尿烷组合物 涂布到基材片上的工序;在气泡分散尿烷组合物上层叠离型片 的工序;通过挤压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固 化而形成聚氨酯发泡层的工序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表 面形成有圆形孔的球状的连续气泡;以及剥离聚氨酯发泡层上 的离型片的工序。
此外,另一第3发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械 发泡法调制气泡分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合 物含有异氰酸酯成分和含聚合物多元醇的含活性氢化合物作为 原料成分,该聚合物多元醇包含由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈 共聚物形成的聚合物颗粒;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材 片上的工序;通过使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发 泡层的工序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆形孔的 球状的连续气泡;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀的工序。
此外,另一第3发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械 发泡法调制气泡分散尿烷组合物的工序,该气泡分散尿烷组合 物含有异氰酸酯成分和含聚合物多元醇的含活性氢化合物作为 原料成分,该聚合物多元醇包含由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈 共聚物形成的聚合物颗粒;将气泡分散尿烷组合物涂布到基材 片上的工序;在气泡分散尿烷组合物上层叠离型片的工序;通 过挤压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚 氨酯发泡层的工序,该聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆 形孔的球状的连续气泡;以及剥离聚氨酯发泡层上的离型片的 工序。
如上述那样,通过机械发泡法将空气等气体作为微细气泡 分散到特定的原料中来调制气泡分散尿烷组合物并使该气泡分 散尿烷组合物固化,从而可容易地形成聚氨酯发泡层,该聚氨 酯发泡层具有气泡径小且在气泡表面形成有圆形孔(包括大致 圆形孔)的球状(包括大致球状)的连续气泡。此外,本发明 的机械发泡法中,由于使空气等气体分散在原料中而不溶解于 原料中,因而存在如下优点:可抑制在将聚氨酯发泡层的厚度 调整均匀的工序之后产生新的气泡(后发泡现象),容易控制厚 度精度和比重。此外,由于不需要使用溶剂,因而不仅在成本 方面优异,从环境方面也优选。而且,该聚氨酯发泡层由于具 有在气泡表面形成有圆形孔(包括大致圆形孔)的球状(包括 大致球状)的连续气泡,因而即便在将被研磨材料贴附于聚氨 酯发泡层时包入空气,也可通过连续气泡而将空气排出到外部。 由此,可高平坦性地将被研磨材料贴附于聚氨酯发泡层。此外, 即便浆体浸入到发泡层与被研磨材料之间时,也可通过连续气 泡将浆体吸收到聚氨酯发泡层内部,因此,可防止在发泡层与 被研磨材料之间产生浆体的水膜。因此,可有效防止被研磨材 料的吸附性的降低。此外,由于上述聚氨酯发泡层的连续气泡 是球状,因而耐久性优异。因此,使用具有该发泡层的层叠片 研磨被研磨材料时,研磨速度的稳定性提高。
此外,第3发明涉及通过前述方法所制造的层叠片。基于与 上述同样的理由,聚氨酯发泡层的连续气泡的平均气泡径优选 为20~300μm,圆形孔的平均直径优选为100μm以下。
[第4发明]
第4发明涉及层叠片,该层叠片包括基材片和聚氨酯发泡 层,其特征在于,前述聚氨酯发泡层具有长轴与聚氨酯发泡层 的厚度方向平行的椭圆气泡,前述聚氨酯发泡层的截面中的椭 圆气泡的平均长径L与平均短径S之比(L/S)为1.5~3。
本发明人发现,通过将聚氨酯发泡层中的气泡从如以往的 气泡变为椭圆气泡(为椭圆球状的气泡,但也可不是严密匀称 的椭圆球状),进一步将该椭圆气泡的长轴配置成与发泡层的厚 度方向平行(大致平行),从而可使弹性模量与以往的聚氨酯发 泡层相比变高,可抑制发泡层的变形。本发明的层叠片由于保 持被研磨材料的保持面的表面精度高,因而在使用该层叠片保 持被研磨材料时,研磨后的被研磨材料的表面平滑性优异。此 外,由于本发明的层叠片耐久性优异,因而在使用该层叠片保 持被研磨材料时,研磨时的研磨速度的稳定性提高。
聚氨酯发泡层中的气泡可以包括球状气泡,但为了充分体 现目标的效果,优选椭圆气泡的数量比例为全部气泡的30%以 上。
前述椭圆气泡优选为连续气泡。椭圆气泡为连续气泡时, 即便在将被研磨材料贴附于聚氨酯发泡层时包入空气,也可通 过连续气泡而将空气排出到外部。由此,可高平坦性地将被研 磨材料贴附于聚氨酯发泡层。此外,即便浆体浸入到发泡层与 被研磨材料之间时,也可通过连续气泡将浆体吸收到聚氨酯发 泡层内部,因此,可防止在发泡层与被研磨材料之间产生浆体 的水膜。因此,可有效防止被研磨材料的吸附性的降低。
附图说明
图1是实施例1的层叠片的聚氨酯发泡层的显微镜照片 (SEM照片)。
图2是实施例2的层叠片的聚氨酯发泡层的显微镜照片 (SEM照片)。
图3是实施例3的层叠片的聚氨酯发泡层的显微镜照片 (SEM照片)。
图4是比较例1的层叠片的聚氨酯发泡层的显微镜照片 (SEM照片)。

具体实施方式

第1发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制 气泡分散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到基 材片上的工序;使气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发泡 层的工序;以及将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀的工序。
另一第1发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法 调制气泡分散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布 到基材片上的工序;在气泡分散尿烷组合物上层叠离型片的工 序;通过挤压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而 形成聚氨酯发泡层的工序;以及剥离聚氨酯发泡层上的离型片 的工序。
第2发明的层叠片的制造方法,包括:通过机械发泡法调制 气泡分散尿烷组合物的工序;将气泡分散尿烷组合物涂布到基 材片上的工序;在涂布的气泡分散尿烷组合物上层叠氮气透过 速度为1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下的离型片的工序;通过挤压 单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而形成具有连续 气泡的聚氨酯发泡层的工序。
前述气泡分散尿烷组合物通过机械发泡法(包括 mechanical frothing method)来调制即可,其它没有特别限制。 例如,气泡分散尿烷组合物通过以下方法来调制。
(1)对于异氰酸酯成分以及高分子量多元醇等反应得到异 氰酸酯末端预聚物添加硅系表面活性剂得到第1成分,在非反应 性气体的存在下机械搅拌该第1成分,使非反应性气体作为微细 气泡分散,制成气泡分散液。然后,向该气泡分散液中添加包 含高分子量多元醇、低分子量多元醇等含活性氢化合物的第2 成分并混合,调制气泡分散尿烷组合物。可以向第2成分中适当 添加催化剂、炭黑等填料。
(2)向包含异氰酸酯成分(或异氰酸酯末端预聚物)的第 1成分以及包含含活性氢化合物的第2成分的至少一个中添加硅 系表面活性剂,在非反应性气体的存在下对添加有硅系表面活 性剂的成分进行机械搅拌,使非反应性气体作为微细气泡分散, 制成气泡分散液。然后,向该气泡分散液中添加剩下的成分并 混合,调制气泡分散尿烷组合物。
(3)向包含异氰酸酯成分(或异氰酸酯末端预聚物)的第 1成分以及包含含活性氢化合物的第2成分的至少一个中添加硅 系表面活性剂,在非反应性气体的存在下机械搅拌前述第1成分 和第2成分,使非反应性气体作为微细气泡分散,调制气泡分散 尿烷组合物。
聚氨酯由于可通过机械发泡法容易地形成球状的微细气 泡、连续气泡,因而优选作为层叠片的发泡层的形成材料。
第3发明的层叠片由基材片和聚氨酯发泡层形成,前述聚氨 酯发泡层具有球状的连续气泡,在该连续气泡的表面形成有圆 形孔。
前述聚氨酯发泡层可通过例如使通过机械发泡法(包括 mechanical frothing method)调制而成的气泡分散尿烷组合物在 基材片上固化而形成。具体地说,气泡分散尿烷组合物通过前 述方法调制而成。
聚氨酯由于可通过机械发泡法容易地形成在气泡表面形成 有圆形孔的球状的连续气泡,因而优选作为层叠片的发泡层的 形成材料。
第4发明的层叠片包括基材片和聚氨酯发泡层。
聚氨酯树脂由于可通过机械发泡法容易地形成微细的椭圆 气泡,因而优选作为层叠片的发泡层的形成材料。聚氨酯树脂 由异氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇、低分子量多 元醇等)、以及链增长剂组成。
作为异氰酸酯成分,可以没有特别限制地使用聚氨酯领域 中公知的化合物。可列举例如,2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯 二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二 异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合MDI(polymeric MDI)、化二亚胺改性MDI(例如商品名Millionate MTL、日 本聚氨酯工业株式会社制造)、1,5-二异氰酸酯、对苯二异氰 酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、间苯二亚 甲基二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯;亚乙基二异氰酸酯、 2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯等 脂肪族二异氰酸酯;1,4-环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲 烷二异氰酸酯、异佛尔二异氰酸酯、降莰烷二异氰酸酯等脂 环式二异氰酸酯。这些可使用1种,也可组合使用2种以上。
作为异氰酸酯成分,除上述二异氰酸酯化合物以外,还可 使用3官能团以上的多官能团聚异氰酸酯化合物。作为多官能团 的异氰酸酯化合物,市售有作为Dismodul-N(Bayer公司制造)、 商品名duranate(旭化成工业公司制造)的一系列的二异氰酸酯 加合物化合物。
上述异氰酸酯成分当中,优选使用4,4’-二苯基甲烷二异氰 酸酯或碳化二亚胺改性MDI。
含活性氢化合物是指具有与异氰酸酯成分反应的活性氢的 高分子量多元醇、低分子量多元醇以及低分子量多胺等。
作为高分子量多元醇,可列举在聚氨酯的技术领域中通常 使用的物质。可列举例如,以聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇等 为代表的聚醚多元醇;以聚己二酸丁二酯为代表的聚酯多元醇; 聚己内酯多元醇、聚己内酯这样的聚酯二醇与碳酸烷二酯的反 应物等中例示的聚酯聚碳酸酯多元醇;使碳酸乙二酯与多元醇 反应,接着使所得反应混合物与有机二羧酸反应得到的聚酯聚 碳酸酯多元醇;通过聚羟基化合物与芳基碳酸酯的酯交换反应 而得到的聚碳酸酯多元醇;分散聚合物颗粒而得到的作为聚醚 多元醇的聚合物多元醇等。这些可单独使用,也可组合使用2 种以上。将聚氨酯发泡层制成独立气泡结构时,优选仅使用聚 醚多元醇。
另一方面,将聚氨酯发泡层制成连续气泡结构时,优选使 用聚合物多元醇,特别优选使用分散有由丙烯腈和/或苯乙烯- 丙烯腈共聚物形成的聚合物颗粒的聚合物多元醇。优选在所使 用的全部高分子量多元醇中含有20~100重量%的该聚合物多 元醇,更优选含有30~60重量%的该聚合物多元醇。
此外,上述高分子量多元醇中优选使用官能团数为2~4、 羟基值为20~100mgKOH/g的高分子量多元醇。羟基值更优选 为25~60mgKOH/g。官能团数为5以上时,存在聚氨酯发泡体 的交联度变得过高而导致被研磨材料的吸附性降低的倾向。羟 基值不足20mgKOH/g时,存在聚氨酯的硬链段量变少而导致耐 久性降低的倾向,羟基值超过100mgKOH/g时,存在聚氨酯发 泡体的交联度变得过高而导致被研磨材料的吸附性降低的倾 向。
优选在含活性氢化合物中含有60~85重量%的这些特定的 高分子量多元醇,更优选含有70~80重量%的这些特定的高分 子量多元醇。通过使用特定量的前述特定的高分子量多元醇, 气泡膜容易破裂,容易形成连续气泡结构。
高分子量多元醇的数均分子量没有特别限制,从所得的聚 氨酯的弹性特性等观点出发,优选为1500~6000。数均分子量 不足1500时,使用该高分子量多元醇的聚氨酯不具有充分的弹 性特性,容易成为脆的聚合物。由此,由该聚氨酯形成的发泡 层变得过硬,存在晶圆和玻璃的保持性变差的倾向。另一方面, 数均分子量超过6000时,使用该高分子量多元醇的聚氨酯树脂 变得过软,因此,由该聚氨酯形成的发泡层存在耐久性变差的 倾向。
可以与高分子量多元醇一起使用乙二醇、1,2-丙二醇、1,3- 丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲 醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-双(2-羟基 乙氧基)苯等低分子量多元醇。此外,可以组合使用乙二胺、 甲苯二胺、二苯基甲烷二胺、二亚乙基三胺等低分子量多胺。 此外,可以组合使用在上述低分子量多元醇或低分子量多胺上 加成环氧乙烷、环氧丙烷等环氧烷而得到的多元醇。
在将聚氨酯发泡层制成连续气泡结构时,这些当中,优选 使用羟基值为400~1830mgKOH/g的低分子量多元醇和/或胺值 为400~1870mgKOH/g的低分子量多胺。羟基值更优选为700~ 1250mgKOH/g,胺值更优选为400~950mgKOH/g。羟基值不足 400mgKOH/g或胺值不足400mgKOH/g时,存在无法充分得到提 高连续气泡化的效果的倾向。另一方面,羟基值超过 1830mgKOH/g时或胺值超过1870mgKOH/g时,聚氨酯的硬链段 之间的距离变短,存在无法充分得到提高被研磨材料的吸附性 的效果的倾向。特别优选使用二乙二醇、三乙二醇或1,4-丁二 醇。
高分子量多元醇与低分子量多元醇等之比根据由这些制造 的聚氨酯发泡层所要求的特性来决定。
在将聚氨酯发泡层制成连续气泡结构时,优选在含活性氢 化合物中含有2~15重量%的这些低分子量多元醇和/或低分子 量多胺,更优选为5~10重量%。通过使用特定量的上述低分子 量多元醇和/或低分子量多胺,气泡膜容易破裂,容易形成连续 气泡,不仅如此,聚氨酯发泡层的机械特性变良好。
通过预聚物法制造聚氨酯时,在异氰酸酯末端预聚物的固 化中使用链增长剂。链增长剂为具有至少2个以上活性氢基的有 机化合物,作为活性氢基,可例示羟基、伯胺基或仲胺基、硫 醇基(SH)等。具体地说,可列举4,4’-亚甲基双(邻氯苯胺) (MOCA)、2,6-二氯-对苯二胺、4,4’-亚甲基双(2,3-二氯苯胺)、 3,5-双(甲硫基)-2,4-甲苯二胺、3,5-双(甲硫基)-2,6-甲苯二 胺、3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、丙二 醇-二-对氨基苯甲酸酯、1,2-双(2-氨基苯基硫)乙烷、4,4’-二 氨基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、N,N’-二-仲丁基 -4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、 间苯二甲撑二胺、N,N’-二-仲丁基-对苯二胺、间苯二胺以及对 苯二甲撑二胺等中例示的多胺类、或者上述的低分子量多元醇、 低分子量多胺。这些可使用1种,混合2种以上也无妨。
第2发明和第3发明中,所使用的含活性氢化合物的平均羟 基值(OHVav)优选为下述式的范围内。
(350-80×fav-120/fav)≤OHVav≤(350-80×fav+120/fav)
上述式中,OHVav和fav(平均官能团数)通过下述式算出。
OHVav = Σ i = 1 n ( ai × ci ) / Σ i = 1 n ci
fav = Σ i = 1 n ( bi × ci ) / Σ i = 1 n ci
上述式中,n为多元醇成分的数量,ai为羟基值,bi为官能 团数,ci为添加重量份。
例如,所使用的含活性氢化合物为第1~第n多元醇成分时, 第1多元醇成分的羟基值为a1、官能团数为b1以及添加重量份为 c1、...、第n多元醇成分的羟基值为an、官能团数为bn以及添加 重量份为cn。其中,对于聚合物多元醇,由于分散有聚合物颗 粒,因而任何种类都将官能团数作为3来计算。
第2发明和第3发明中,通过预聚物法制造聚氨酯时,异氰 酸酯末端预聚物在合成时和固化时所使用的含活性氢化合物的 种类、配合比没有特别限制,但优选在异氰酸酯末端预聚物的 合成时在含活性氢化合物中使用80重量%以上的高分子量多元 醇、在异氰酸酯末端预聚物的固化时在含活性氢化合物中使用 80重量%以上的低分子量多元醇和/或低分子量多胺。从所得聚 氨酯的物理特性的稳定性和生产率的观点出发,这样分开使用 含活性氢化合物是优选的方法。
异氰酸酯成分、多元醇以及链增长剂之比可通过各自的分 子量和聚氨酯发泡层的期望物性等而进行各种变化。为了得到 具有期望特性的发泡层,异氰酸酯成分的异氰酸酯基数量相对 于多元醇和链增长剂的总计活性氢基(羟基+氨基)数量优选 为0.80~1.20,进一步优选为0.99~1.15。异氰酸酯基数为前述 范围之外时,产生固化不良,存在无法得到所要求的气泡、比 重、硬度以及压缩率等的倾向。
另外,异氰酸酯末端预聚物的分子量为1000~10000左右、 优选为1000~5000的,加工性、物理特性等优异,是适合的。 此外,预聚物在常温下为固体时,预热到适当的温度熔融来使 用。
作为硅系表面活性剂,可列举例如含有聚烷基硅氧烷与聚 醚的共聚物的物质。作为该硅系表面活性剂,适合的化合物可 例示SH-192和L5340(Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.制 造)等。
另外,根据需要,可加入抗氧化剂等稳定剂、润滑剂、颜 料、填充剂、防带电剂、其它添加剂。
作为前述为了形成微细气泡而使用的非反应性气体,优选 为非可燃性气体,具体地说,可例示氮气、氧气、二氧化碳气 体、氦气、氩气等稀有气体、这些的混合气体,从成本考虑, 最优选使用干燥而除去水分的空气。
作为将非反应性气体制成微细气泡状而使其分散的搅拌装 置,可以没有特别限制地使用公知的搅拌装置,具体地说,可 例示均化器、溶解器、2轴行星式搅拌机(行星搅拌机、planetary mixer)、机械发泡发泡机等。搅拌装置的搅拌叶片的形状也没 有特别限制,通过使用槌棒型的搅拌叶片可得到微细气泡,故 优选。为了得到目标的聚氨酯发泡层,搅拌叶片的转速优选为 500~2000rpm、更优选为800~1500rpm。此外,搅拌时间根据 目标密度来适当调整。
另外,发泡工序中调制气泡分散液的搅拌与混合第1成分和 第2成分的搅拌,优选形态为使用不同的搅拌装置。混合工序中 的搅拌可以不是形成气泡的搅拌,优选使用不卷入大的气泡的 搅拌装置。作为这样的搅拌装置,适合的是行星式搅拌机。调 制气泡分散液的发泡工序与混合各成分的混合工序的搅拌装置 即使使用同一搅拌装置也无妨,还可根据需要进行调整搅拌叶 片的旋转速度等搅拌条件的调整来使用。
而且,将通过上述方法调制的气泡分散尿烷组合物涂布到 基材片上并使该气泡分散尿烷组合物固化而形成聚氨酯发泡 层。
基材片的形成材料没有特别限制,可列举例如,聚对苯二 甲酸乙二酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、 聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯等含氟树脂、尼龙、纤维素等。
第1发明和第3发明中,基材片的厚度没有特别限制,从强 度、挠性等观点出发,优选为0.05~0.3mm左右。
第2发明中所使用的基材片优选氮气透过速度为 1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下,更优选为1×10-8[cm3/cm2·s·cmHg] 以下。作为满足该条件的形成材料,可列举聚对苯二甲酸乙二 酯、聚丙烯以及聚乙烯等。
第2发明中,基材片的厚度没有特别限制,从抑制聚氨酯发 泡层中所包含的气体的透过性、基材片的强度、挠性等观点出 发,优选为0.025~0.3mm,更优选为0.05~0.2mm。
作为将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上的方法,可采 用例如凹版涂布、吻合涂布、逗号涂布等辊涂;缝隙涂布、供 料(Fountain)等模涂;挤压涂布、帘涂等涂布方法,只要可 在基材片上形成均匀的涂膜,则任意方法均可。
对于将气泡分散尿烷组合物涂布到基材片上反应直至不流 动的聚氨酯发泡体进行加热并后固化,此举有提高聚氨酯发泡 体的物理特性的效果,极为适合。后固化优选在40~70℃下进 行10~60分钟,此外,在常压下进行时,由于气泡形状稳定, 故优选。
聚氨酯发泡层的制造中,可以使用叔胺系等公知的促进聚 氨酯反应的催化剂。考虑各成分的混合工序后用于涂布到基材 片上的流动时间来选择催化剂的种类和添加量。
聚氨酯发泡层的制造,可以是计量各成分后投入到容器中 并机械搅拌的批量方式;此外也可以是向搅拌装置中连续供给 各成分和非反应性气体而机械搅拌,并送出气泡分散尿烷组合 物而制造成形品的连续生产方式。
第1发明和第3发明的层叠片的制造方法中,需要在基材片 上形成聚氨酯发泡层之后或者形成聚氨酯发泡层的同时,将聚 氨酯发泡层的厚度调整均匀。将聚氨酯发泡层的厚度调整均匀 的方法没有特别限制,可列举例如用研磨材料施加抛光的方法、 用加压板加压的方法等。施加抛光时,可得到在聚氨酯发泡层 的表面不具有皮层(skin layer)的层叠片,加压时,可得到在 聚氨酯发泡层表面具有皮层的层叠片。加压时的条件没有特别 限制,优选将温度调节到玻璃化转变温度以上。
此外,将通过上述方法调制的气泡分散尿烷组合物涂布到 基材片上,并在该气泡分散尿烷组合物上层叠离型片。然后, 可以通过挤压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷组合物固化而 形成聚氨酯发泡层。该方法由于可极其均匀地控制层叠片的厚 度,因而为特别优选的方法。
离型片的形成材料没有特别限制,可列举与前述基材片同 样的树脂或纸等。离型片优选受热影响的尺寸变化小的离型片。 另外,离型片的表面可施加离型处理。
另一方面,第2发明的层叠片的制造方法中,将气泡分散尿 烷组合物涂布到基材片上,然后在该气泡分散尿烷组合物上层 叠离型片。然后,通过挤压单元使厚度均匀并使气泡分散尿烷 组合物固化而形成聚氨酯发泡层。通过使用离型片,可在聚氨 酯发泡层的表面形成皮层。
第2发明中使用的离型片需要氮气透过速度为 1×10-7[cm3/cm2·s·cmHg]以下,优选为1×10-8[cm3/cm2·s·cmHg]以 下。作为满足该条件的形成材料,可列举聚对苯二甲酸乙二酯、 聚丙烯以及聚乙烯等。离型片优选受热影响的尺寸变化小的离 型片。另外,离型片的表面可施加离型处理。此外,离型片可 在制造层叠片之后不剥离而原样作为保护片使用。
第2发明中,离型片的厚度没有特别限制,从抑制聚氨酯发 泡层中所包含的气体的透过性、强度、挠性等观点出发,优选 为0.025~0.3mm,更优选为0.05~0.2mm。
使由基材片、气泡分散尿烷组合物(气泡分散尿烷层)、以 及离型片形成的夹层片的厚度变均匀的挤压单元没有特别限 制,可列举例如通过涂布辊、夹辊等压缩成一定厚度的方法。 考虑到在压缩后发泡层中的气泡变大为1.2~2倍左右,优选在 压缩时使得(涂布机或夹子的间隙)-(基材片和离型片的厚 度)=(固化后的聚氨酯发泡层的厚度的50~85%)。此外,为 了得到比重为0.2~0.5的聚氨酯发泡层,优选通过辊之前的气 泡分散尿烷组合物的比重为0.24~1。
而且,在使前述夹层片的厚度均匀后,对反应直至不流动 的聚氨酯发泡体进行加热,后固化而形成聚氨酯发泡层。后固 化的条件与前述同样。
然后,剥离聚氨酯发泡层上的离型片,得到层叠片。此时, 在聚氨酯发泡层上形成有皮层。另外,可以在剥离离型片之后 通过对聚氨酯发泡层施加抛光等来除去皮层。
聚氨酯发泡层的厚度没有特别限制,优选为0.2~1.2mm, 更优选为0.6~1mm。
第1发明中,聚氨酯发泡层中的气泡可为独立气泡,也可为 连续气泡。
由第2发明的方法制造的聚氨酯发泡层主要具有连续气泡 结构,其连续气泡率为50%以上,优选为65%以上。
第3发明中,聚氨酯发泡层具有在气泡表面形成有圆形孔的 球状的连续气泡。另外,该连续气泡并非通过破碎形成。
聚氨酯发泡层中的气泡的平均气泡径优选为20~300μm, 更优选为50~150μm。脱离该范围时,存在研磨后的被研磨材 料的表面平滑性变差的倾向。此外,第3发明中,气泡表面的圆 形孔的平均直径优选为100μm以下,更优选为50μm以下。
聚氨酯发泡层优选厚度方向的平均气泡径差(平均气泡径 最大值-平均气泡径最小值)为50μm以下,更优选为30μm以 下。平均气泡径差的计算方法具体参照实施例的记载。
聚氨酯发泡层的比重优选为0.2~0.5,更优选为0.25~0.4。 比重不足0.2时,存在气泡率变得过高、耐久性变差的倾向。另 一方面,比重超过0.5时,为了得到某一定的弹性模量而有必要 使材料为低交联密度。此时,存在永久变形增大且耐久性变差 的倾向。
聚氨酯发泡层的硬度优选ASKER C硬度为10~50度,更优 选为15~35度。ASKER C硬度不足10度时,存在耐久性降低、 或者研磨后的被研磨材料的表面平滑性变差的倾向。另一方面, 超过50度时,存在被研磨材料的保持性变差的倾向。
聚氨酯发泡层的压缩率优选为2~10%,更优选为4~8%。 压缩率不足2%时,被研磨材料的保持性变差,压缩率超过10% 时,存在耐久性、研磨后的被研磨材料的表面平滑性变差的倾 向。
聚氨酯发泡层的厚度偏差优选为100μm以下,更优选为 60μm以下。厚度偏差超过100μm的聚氨酯发泡层,层叠片具有 大的起伏。其结果,存在研磨后的被研磨材料的表面平滑性变 差的倾向。
通过第2发明的制造方法得到的层叠片由于保持面的表面 精度极高,因而即便不另外用研磨材料对保持面施加抛光也可 以使用,但也可根据需要施加抛光。
第1发明~第3发明的聚氨酯发泡层上具有皮层的层叠片, 其保持面的表面精度高,皮层自身具有粘合性,因此,可充分 保持被研磨材料,但也可另外设置粘合层。
第1发明~第3发明的聚氨酯发泡层上不具有皮层的层叠 片,其保持面的表面精度高,通过用水等将保持面弄湿而可充 分保持被研磨材料,但也可另外设置粘合层。
可在层叠片的基材片表面设置用于贴附到研磨头的双面胶 带。双面胶带具有如下通常的结构,即,在无纺布或膜等基材 的两面设置粘合层。作为粘合层的组成,可列举例如橡胶系粘 合剂、丙烯酸酯系粘合剂等。
此外,下面说明第4的层叠片的制造方法。
作为聚氨酯发泡层的形成材料的聚氨酯发泡体,可应用熔 融法、溶液法等公知的尿烷化技术来制造,但考虑成本、操作 环境等时,优选以熔融法制造。
聚氨酯发泡体的制造可使用预聚物法、一步法(one shot method)中的任意方法。
前述聚氨酯发泡体的制造为将包含含异氰酸酯基化合物的 第1成分、以及包含含活性氢基化合物的第2成分混合而使其固 化。预聚物法中,异氰酸酯末端预聚物为含异氰酸酯基化合物, 链增长剂为含活性氢基化合物。一步法中,异氰酸酯成分为含 异氰酸酯基化合物,链增长剂和多元醇成分为含活性氢基化合 物。
前述聚氨酯发泡体可通过机械发泡法、化学发泡法等来制 造。另外,根据需要还可组合使用添加空心珠的方法。
特别优选使用了作为聚烷基硅氧烷与聚醚的共聚物的硅系 表面活性剂的机械发泡法。作为该硅系表面活性剂,可例示 SH-192、SH-193以及L5340(Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.公司制造)等作为适合的化合物。
另外,根据需要,可添加抗氧化剂等稳定剂、润滑剂、颜 料、填充剂、防带电剂、其它添加剂。
以下说明第4发明的制造具有椭圆气泡的聚氨酯发泡层的 方法的例子。该聚氨酯发泡层的制造方法具有以下工序。
1)制造气泡分散尿烷组合物的发泡工序和混合工序
情况A.使异氰酸酯成分以及高分子量多元醇等反应得到 异氰酸酯末端预聚物,向该预聚物中添加硅系表面活性剂得到 第1成分,在非反应性气体的存在下机械搅拌该第1成分,使非 反应性气体作为微细气泡分散,制成气泡分散液。然后,向该 气泡分散液中添加包含高分子量多元醇、低分子量多元醇等含 活性氢化合物的第2成分并混合,调制气泡分散尿烷组合物。可 以向第2成分中适当添加催化剂、炭黑等填料。
情况B.向包含异氰酸酯成分(或异氰酸酯末端预聚物)的 第1成分以及包含含活性氢化合物的第2成分的至少一个中添加 硅系表面活性剂,在非反应性气体的存在下机械搅拌添加有硅 系表面活性剂的成分,使非反应性气体作为微细气泡分散,制 成气泡分散液。然后,向该气泡分散液中添加另一成分并混合, 调制气泡分散尿烷组合物。
情况C.向包含异氰酸酯成分(或异氰酸酯末端预聚物)的 第1成分以及包含含活性氢化合物的第2成分的至少一个中添加 硅系表面活性剂,在非反应性气体的存在下机械搅拌前述第1 成分和第2成分,使非反应性气体作为微细气泡分散,调制气泡 分散尿烷组合物。
2)铸型工序
将上述的气泡分散尿烷组合物流入模具,然后进行模具合 模。
3)固化工序
对流入模具的气泡分散尿烷组合物进行加热使其反应固化 并对模具内部进行压缩或减压,保持该状态直至不流动。
作为为了形成前述微细气泡所使用的非反应性气体,优选 为非可燃性气体,具体地说,可例示氮气、氧气、二氧化碳气 体、氦气、氩气等稀有气体、这些的混合气体,从成本考虑, 最优选使用干燥而除去水分的空气。
作为将非反应性气体制成微细气泡状并将其分散到包含硅 系表面活性剂的第1成分等中的搅拌装置,可以没有特别限制地 使用公知的搅拌装置,具体地说,可例示均化器、溶解器、2 轴行星式搅拌机(行星搅拌机、planetary mixer)等。搅拌装置 的搅拌叶片的形状也没有特别限制,由于使用槌棒型的搅拌叶 片可得到微细气泡,故优选。
另外,发泡工序中制成气泡分散液的搅拌与其后的混合工 序中添加含活性氢化合物而混合的搅拌,优选形态为使用不同 的搅拌装置。特别是混合工序中的搅拌可以不是形成气泡的搅 拌,优选使用不卷入大的气泡的搅拌装置。作为这样的搅拌装 置,适合的是行星式搅拌机。发泡工序与混合工序的搅拌装置 即使使用同一搅拌装置也无妨,还可根据需要对调整搅拌叶片 的旋转速度等搅拌条件进行调整来使用。
如上述那样,为了制造包含椭圆气泡的聚氨酯发泡体,需 要在铸型工序和固化工序中进行与现有的机械发泡法不同的操 作。具体进行以下操作。
1)情形1
前述铸型工序中,向1个侧面或相对的侧面为可动式的模具 中流入50体积%左右的量的气泡分散尿烷组合物,然后在模具 顶面盖顶盖,进行合模。优选在模具的顶盖上设有用于排出压 缩模具时多余的气泡分散尿烷组合物的通气孔。然后,在固化 工序中,加热气泡分散尿烷组合物以使其反应固化,并移动模 具的侧面来压缩模具,保持该状态直至不流动。压缩的程度优 选为原来横宽的50~95%,更优选为80~90%。此外,优选以 从通气孔充分排出多余的气泡分散尿烷组合物的程度进行压 缩。此时,椭圆气泡的长轴与模具侧面移动方向几乎垂直。
2)情形2
前述铸型工序中,向模具中流入50体积%左右的量的气泡 分散尿烷组合物,然后在模具顶面盖顶盖,进行合模。优选在 模具的至少1个侧面上设有用于排出压缩模具时多余的气泡分 散尿烷组合物的通气孔。然后,在固化工序中,加热气泡分散 尿烷组合物而使其反应固化,并移动模具的顶盖和/或底面来压 缩模具,保持该状态直至不流动。压缩的程度优选为原来高度 的50~98%,更优选为85~95%。此外,优选以从通气孔充分 排出多余的气泡分散尿烷组合物的程度进行压缩。此时,椭圆 气泡的长轴与模具的顶盖或底面的移动方向几乎垂直。
3)情形3
前述铸型工序中,向模具中流入空间允许的程度的量的气 泡分散尿烷组合物,然后在模具顶面盖顶盖,进行合模。在该 顶盖上设有用于对模具内部减压的孔。然后,在固化工序中, 加热气泡分散尿烷组合物而使其反应固化,并对模具内部减压, 保持减压状态直至不流动。减压的程度优选为90~30kPa,更优 选为90~70kPa。此时,椭圆气泡的长轴与模具的高度方向几乎 垂直。
前述聚氨酯发泡体的制造方法中,对反应直至不流动的发 泡体进行加热、后固化,这具有提高发泡体的物理特性的效 果,故极其适合。
聚氨酯发泡体中,可以使用叔胺系等公知的促进聚氨酯反 应的催化剂。考虑混合工序后流入规定形状的模具中的流动时 间等而选择催化剂的种类和添加量。
然后,使用刨子状或带锯状的切片机对所得聚氨酯发泡体 块进行切片而制作聚氨酯发泡层。此时,切片成椭圆气泡的长 轴与发泡层的厚度方向平行。
通过前述制造方法制得的聚氨酯发泡层,具有长轴与发泡 层的厚度方向平行的椭圆气泡,该发泡层的截面中的前述椭圆 气泡的平均长径L与平均短径S之比(L/S)为1.5~3,优选为 1.5~2。L/S不足1.5时,无法使发泡层高弹性模量化,因此,无 法有效抑制发泡层的变形。其结果,保持被研磨材料的保持面 的表面精度变差,使用该层叠片保持被研磨材料时,研磨后的 被研磨材料的表面平滑性降低。此外,层叠片的耐久性也降低, 因此,在使用该层叠片保持被研磨材料时,研磨时的研磨速度 的稳定性降低。另一方面,L/S超过3时,浆料容易浸透到发泡 层中,由此导致发泡层膨润,研磨速度的稳定性变差。
此外,椭圆气泡的平均长径优选为50~150μm,平均短径 优选为10~100μm。脱离该范围时,存在研磨速度的稳定性变 差的倾向。
此外,聚氨酯发泡层中的气泡可以包含球状气泡,为了充 分体现目标的效果,椭圆气泡的数量比例优选为全部气泡的 30%以上,更优选为40%以上。椭圆气泡的数量比例可通过调 整模具的压缩或模具内部的减压的程度来调整至目标的范围。
聚氨酯发泡层的厚度没有特别限制,优选为0.2~1.2mm, 更优选为0.6~1mm。
聚氨酯发泡层的比重优选为0.2~0.5,更优选为0.25~0.4。 比重不足0.2时,存在气泡率变得过高、耐久性变差的倾向。另 一方面,比重超过0.5时,为了得到某一定的弹性模量而有必要 使材料为低交联密度。此时,存在永久形变增大且耐久性变差 的倾向。
聚氨酯发泡层的硬度优选ASKER C硬度为10~50度,更优 选为15~35度。ASKER C硬度不足10度时,存在耐久性降低、 或者研磨后的被研磨材料的表面平滑性变差的倾向。另一方面, 超过50度时,存在被研磨材料的保持性变差的倾向。
聚氨酯发泡层的压缩率优选为2~10%,更优选为4~8%。 压缩率不足2%时,被研磨材料的保持性变差,压缩率超过10% 时,存在耐久性、研磨后的被研磨材料的表面平滑性变差的倾 向。
聚氨酯发泡层的厚度偏差优选为100μm以下,更优选为 60μm以下。厚度偏差超过100μm的聚氨酯发泡层,层叠片具有 大的起伏。其结果,存在研磨后的被研磨材料的表面平滑性变 差的倾向。作为抑制发泡层的厚度偏差的方法,可列举对切片 成规定厚度的发泡层表面进行抛光的方法。此外,在抛光时, 优选以粒度等不同的研磨材料阶段性地进行抛光。
基材片的形成材料没有特别限制,可列举例如,聚对苯二 甲酸乙二酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、 聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯等含氟树脂、尼龙、纤维素等。
基材片的厚度没有特别限制,从强度、挠性等观点出发, 优选为0.05~0.3mm左右。
第4发明的层叠片可通过贴合前述基材片与聚氨酯发泡层 来制造。
作为贴合基材片与聚氨酯发泡层的方法,可列举例如通过 粘合剂将其贴合的方法、将基材片与聚氨酯发泡层夹着双面胶 带加压的方法等。双面胶带具有如下通常的结构,即,在无纺 布或膜等基材的两面设置粘合层。作为粘合层的组成,可列举 例如橡胶系粘合剂、丙烯酸酯系粘合剂等。
可在层叠片的基材片表面设置用于贴附研磨头的双面胶 带。
实施例
以下,举出实施例说明本发明,但本发明并不限于这些实 施例。
[测定、评价方法]
(平均气泡径的测定)
用刮刀刃将所制作的聚氨酯发泡层尽量薄薄地平行切出厚 为1mm以下,以此作为试样。将试样固定到载玻片上,使用SEM (S-3500N、Hitachi Science Systems Ltd.)在100倍下观察。 使用图像分析软件(WinRoof、三谷商事株式会社)对所得的 图像测定任意范围的全部气泡径,由该值算出平均气泡径。
(平均气泡径差的测定)
使用SEM在65倍下观察所制作的聚氨酯发泡层的截面。在 所得的图像上画出沿厚度方向将聚氨酯发泡层分成4等份的3根 直线。求出在该直线的任意2mm之间与气泡相交的直线的线段 长度的平均值,将该值作为平均气泡径。分别求出3根直线的平 均气泡径,由所得的平均气泡径的最大值和最小值求出厚度方 向的平均气泡径差(最大值-最小值)。
(连续气泡率的测定)
连续气泡率基于ASTM-2856-94-C法测定。其中,重叠10 张冲裁成圆形的聚氨酯发泡层,将此作为试样。测定器使用空 气比较式比重计930型(Beckman株式会社制)。连续气泡率通 过下式算出。
连续气泡率(%)=[(V-V1)/V]×100
V:由试样尺寸算出的表观体积(cm3)
V1:使用空气比较式比重计测定的试样的体积(cm3)
(连续气泡的平均气泡径以及圆形孔的平均直径的测定)
用刮刀刃将所制作的聚氨酯发泡层尽量薄薄地平行切出厚 为1mm以下,以此作为试样。将试样固定到载玻片上,使用SEM (S-3500N、Hitachi Science Systems Ltd.)在100倍下观察。 使用图像分析软件(WinRoof、三谷商事株式会社)对所得的 图像测定任意范围的全部连续气泡的气泡径,由该值算出平均 气泡径。此外,测定任意范围的全部连续气泡的圆形孔的直径, 由该值算出平均直径。
(椭圆气泡的平均长径和平均短径、椭圆气泡的比例的测 定)
用超薄切片刀沿厚度方向将制作的聚氨酯发泡体片切断, 将所得的物质作为测定用试样。用扫描型电子显微镜(Hitachi Science Systems Ltd.制造、S-3500N)在100倍下对测定用试样 的截面拍照。然后,使用图像分析软件(MITANI Corporation 制造、WIN-ROOF),测定任意范围的全部椭圆气泡的长径和短 径,由该测定值算出平均长径L、平均短径S以及L/S。此外, 算出椭圆气泡相对于全部气泡的数量比例(%)。
(氮气透过速度的测定)
基于ASTM-D-1434测定基材片和离型片的氮气透过速度 [cm3/cm2·s·cmHg]。具体通过下述方法测定。将基材片和离型片 切成12cmφ的大小,以此制作试样。用2张具有10cmφ的气体 透过面积的板夹入前述试样,对该试样的两面施加压差,由 25℃时的氮气透过体积对时间变化的倾斜度算出氮气透过速 度。其中,试样为树脂时压力差为0.5MPa,试样为纸时压力差 为0.3MPa。
(比重的测定)
基于JIS Z8807-1976来进行。将制作的聚氨酯发泡层切成 4cm×8.5cm的长方形(厚度:任意),以此作为试样,在温度 23℃±2℃、湿度50%±5%的环境下静置16小时。测定中使用比 重计(SARTORIUS K.K.制造)测定比重。
(硬度的测定)
基于JIS K-7312来进行。将制作的聚氨酯发泡层切成 5cm×5cm(厚度:任意)的大小,以此作为试样,在温度23℃±2℃、 湿度50%±5%的环境下静置16小时。测定时,将试样重叠,使 厚度成为10mm以上。使用硬度计(高分子计器公司制造、 ASKER C型硬度计、加压面高度:3mm),测定与加压面接触 起30秒后的硬度。
(压缩率的测定)
将切成直径7mm的圆(厚度:任意)的聚氨酯发泡层作为 试样,在温度23℃±2℃、湿度50%±5%的环境下静置40小时。 测定使用热分析测定器TMA(SEIKO INSTRUMENTS制造、 SS6000)测定压缩率。压缩率的计算式如下所示。
压缩率(%)={(T1-T2)/T1}×100
T1:对聚氨酯发泡层从无负荷状态负荷4.9KPa(50g/cm2) 的应力并保持60秒时的聚氨酯发泡层的厚度。
T2:从T1的状态负荷29.4KPa(300g/cm2)的应力并保持60 秒时的聚氨酯发泡层的厚度。
(研磨速度稳定性的评价)
作为研磨装置使用SPP600S(冈本工作机械公司制造)。对 所制作的层叠片贴合玻璃板,进行研磨速度稳定性的评价。研 磨条件如下。
玻璃板:6英寸φ、厚1.1mm(光学玻璃、BK7)
浆料:二氧化铈浆料(CeO2、5wt%)
浆料量:250ml/min
研磨垫:MH C14B(Nitta Haas Incorporated.制造)
研磨加工压力:20kPa
研磨平台转速:45rpm
玻璃板转速:40rpm
研磨时间:10min/张
经研磨的玻璃板张数:500张
首先,算出经研磨的每1张玻璃板的平均研磨速度 算出方法如下。
平均研磨速度=[研磨前后的玻璃板的重量变化量[g]/(玻 璃板密度[g/cm3]×玻璃板的研磨面积[cm2]×研磨时间 [min])]×108
研磨速度稳定性(%)通过如下算出:求出从第1张玻璃板 至处理张数(100张、300张或500张)的最大平均研磨速度、最 小平均研磨速度以及总平均研磨速度(从第1张至处理张数的各 平均研磨速度的平均值),将该值代入下式算出。研磨速度稳定 性(%)的数值越低,则表示即便研磨很多玻璃板,其研磨速 度也不易变化。本发明中,优选处理500张后的研磨速度稳定性 为10%以内。
研磨速度稳定性(%)={(最大平均研磨速度-最小平均 研磨速度)/总平均研磨速度}×100
(吸附性的评价)
通过万向接头将具有光滑面的玻璃板(50mmφ×10mm厚) 悬挂在负载传感器上,在该状态下,以150g/cm2的压力在贴附 于支撑板的层叠片(□80mm)上吸附10秒钟。然后,以一定速 度将玻璃板向上方拉伸(拉伸速度:200mm/min),测定玻璃板 从层叠片剥离时的剥离强度(kPa)。
(表面精度的评价)
使用KLA-Tencor公司制造的表面粗糙度测定装置P-15 以下述条件测定所制作的聚氨酯发泡层的表面精度(十点平均 粗糙度:Rz)。
测定长度:800μm
测定速度:20μm/s
测定负载:2mg
[第1发明]
实施例1
在容器中加入90重量份EP330N(三井武田化学株式会社制 造)、10重量份二乙二醇、5重量份硅系表面活性剂(SH-192、 Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.公司制造)、以及0.2重量份 催化剂(No.25,花王制造),混合。然后,使用搅拌叶片以转 速900rpm进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进入反应体系内。然 后,添加38.5重量份Millionate MTL(日本聚氨酯工业制造), 搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组合物。
将所调制的气泡分散尿烷组合物涂布到基材片(聚对苯二 甲酸乙二酯、厚度:0.2mm)上,形成气泡分散尿烷层。然后, 在该气泡分散尿烷层上覆盖经离型处理的离型片(聚对苯二甲 酸乙二酯、厚度:0.2mm)。通过夹辊使气泡分散尿烷层变为厚 1.0mm,然后在70℃下固化40分钟,形成聚氨酯发泡层。然后, 剥离聚氨酯发泡层上的离型片。接着,使用抛光机(AMITEC 公司制造)对聚氨酯发泡层的表面进行抛光处理,使厚度为 0.8mm,调整厚度精度。然后,在聚氨酯发泡层的抛光面上贴 附模板,进而使用层压机在基材片表面贴合双面胶带(ダブル タツクテ一プ、积水化学工业制造),制作层叠片。图1是显示 该聚氨酯发泡层的截面的显微镜照片。可知在聚氨酯发泡层中 形成有球状气泡。
实施例2
将实施例1中调制的气泡分散尿烷组合物涂布到基材片(聚 对苯二甲酸乙二酯、厚度:0.2mm)上,形成气泡分散尿烷层。 然后70℃下固化40分钟,形成聚氨酯发泡层。接着,使用抛光 机(AMITE C公司制造)对聚氨酯发泡层的表面进行抛光处理, 使厚度为0.8mm,调整厚度精度。然后,在聚氨酯发泡层的抛 光面上贴附模板,进而使用层压机在基材片表面贴合双面胶带 (ダブルタツクテ一プ、积水化学工业制造),制作层叠片。图 2是显示该聚氨酯发泡层的截面的显微镜照片。可知在聚氨酯发 泡层中形成有球状气泡。
实施例3
将实施例1所调制的气泡分散尿烷组合物涂布到基材片(聚 对苯二甲酸乙二酯、厚度:0.2mm)上,形成气泡分散尿烷层。 然后,在该气泡分散尿烷层上覆盖经离型处理的离型片(聚对 苯二甲酸乙二酯、厚度:0.2mm)。通过夹辊使气泡分散尿烷层 变为厚0.8mm,然后在70℃下固化40分钟,形成聚氨酯发泡层。 然后,剥离聚氨酯发泡层上的离型片。在该聚氨酯发泡层上形 成有皮层。然后,在该皮层上贴附模板,进而使用层压机在基 材片表面贴合双面胶带(ダブルタツクテ一プ、积水化学工业 制造),制作层叠片。图3是显示该聚氨酯发泡层的截面的显微 镜照片。可知在聚氨酯发泡层中形成有球状气泡。
比较例1
将10重量份热塑性尿烷(RESAMINE 7285、大日精化制造) 溶解于90重量份二甲基甲酰胺,调制尿烷溶液,并将该尿烷溶 液涂布到基材片(聚对苯二甲酸乙二酯、厚度:0.2mm)上, 形成尿烷膜。然后,将尿烷膜-基材片浸渍到DMF-水混合液 (DMF/水=30/70)中30分钟,进而在水中浸渍24小时从而用 水置换二甲基甲酰胺,形成聚氨酯发泡层。然后,在发泡层的 表面贴附模板,进而使用层压机在基材片表面贴合双面胶带(ダ ブルタツクテ一プ、积水化学工业制造),制作层叠片。图4是 显示该聚氨酯发泡层的截面的显微镜照片。可知在聚氨酯发泡 层中形成有细长水滴状气泡。
表1
  平均气泡径   (μm)   平均气泡   径差(μm)   比重   C硬度   (度)   压缩率   (%)   平均研磨速   度(/min)   研磨速度稳定性(%)   100张   300张   500张  实施例1   80   12.0   0.26   22   4.3   3700   6   7   9  实施例2   60   25.4   0.27   21   4.0   3550   7   7   8  实施例3   70   21.1   0.29   23   4.2   3650   8   8   9  比较例1   -   102.0   0.26   27   4.5   3600   8   16   22
由表1可知,通过使用由本发明的制造方法制作的层叠片, 即便研磨许多晶圆,研磨速度也难以变化。
[第2发明]
实施例1
向容器中添加60重量份高分子量多元醇EX-5030(旭硝子 株式会社制造、OHV:33、官能团数:3)、40重量份聚己内酯 三元醇(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造、 PLACCEL 305、OHV:305、官能团数:3)、5重量份硅系表面 活性剂(SH-192、Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.公司制 造)、以及0.18重量份催化剂(No.25花王制造),混合,调制 第2成分(25℃)。另外,平均羟基值(OHVav)为141.8mgKOH/g (计算值),平均官能团数(fav)为3(计算值)。然后,使用 搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进入反 应体系内。然后,将40.3重量份作为第1成分的碳化二亚胺改性 MDI(日本聚氨酯工业株式会社制造、Millionate MTL、 NCOwt%:29wt%、25℃)添加到前述第2成分中(NCO/OH= 1.1),搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组合物。
将调制的气泡分散尿烷组合物涂布到基材片(聚对苯二甲 酸乙二酯、东洋纺织株式会社制造、东洋纺酯E5001、厚度: 0.188mm、氮气透过速度:3.72×10-11[cm3/cm2·s·cmHg])上,形 成气泡分散尿烷层。然后,在该气泡分散尿烷层上覆盖经离型 处理的离型片(聚对苯二甲酸乙二酯、东洋纺织株式会社制造、 东洋纺酯E7002、厚度:0.05mm、氮气透过速度: 1.15×10-10[cm3/cm2·s·cmHg])。通过夹辊(间隙:0.75mm)使气 泡分散尿烷层变为厚0.8mm,然后在40℃下固化60分钟,形成 聚氨酯发泡层。然后,剥离聚氨酯发泡层上的离型片。在聚氨 酯发泡层上形成有皮层。然后,使用层压机在基材片表面贴合 双面胶带(ダブルタツクテ一プ、积水化学工业制造),制作层 叠片。在显微镜下观察聚氨酯发泡层的截面,结果主要形成了 在气泡表面形成有圆形孔的球状的连续气泡。
实施例2
使用离型片(聚丙烯、东洋纺织株式会社制造、Toyopal-SS P4256、厚度0.05mm、氮气透过速度: 2.33×10-9[cm3/cm2·s·cmHg])代替实施例1记载的离型片,除此 以外,通过与实施例1同样的方法制作层叠片。在显微镜下观察 聚氨酯发泡层的截面,结果主要形成了在气泡表面形成有圆形 孔的球状的连续气泡。
比较例1
使用离型片(王子制纸制造、セパレ一タ一70GS、厚度 0.058mm、氮气透过速度:1.06×10-6[cm3/cm2·s·cmHg])代替实 施例1记载的离型片,除此以外,通过与实施例1同样的方法制 作层叠片。在显微镜下观察聚氨酯发泡层的截面,结果主要形 成了在气泡表面形成有圆形孔的球状的连续气泡。
表2
  氮气透过速度   (cm3/cm2·s·cmHg)   平均气泡径   (μm)   连续气泡率   (%)   比重   C硬度   (度)   压缩率   (%)   吸附性   (kPa)   表面粗糙度:   Rz(μm)  实施例1   1.15×10-10   75.5   66   0.35   31   3.47   20.0   3.78  实施例2   2.33×10-9   74.9   65   0.36   32   3.52   19.6   3.88  比较例1   1.06×10-6   59.3   61   0.41   36   8.42   8.2   12.94
可知实施例的层叠片由于表面精度非常高,因而吸附性优 异。另一方面,可知比较例的层叠片的表面精度低、吸附性差。
[第3发明]
实施例1
向容器中添加60重量份高分子量多元醇EX-5030(旭硝子 株式会社制造、OHV:33、官能团数:3)、40重量份聚己内酯 三元醇(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造、 PLACCEL 305、OHV:305、官能团数:3)、5重量份硅系表面 活性剂(SH-192、Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.公司制 造)、以及0.18重量份催化剂(No.25,花王制造),混合,调制 第2成分(25℃)。另外,平均羟基值(OHVav)为141.8mgKOH/g (计算值),平均官能团数(fav)为3(计算值)。然后,使用 搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进入反 应体系内。然后,将40.3重量份作为第1成分的碳化二亚胺改性 MDI(日本聚氨酯工业株式会社制造、Millionate MTL、 NCOwt%:29wt%、25℃)添加到前述第2成分中(NCO/OH= 1.1),搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组合物。
将调制的气泡分散尿烷组合物涂布到基材片(聚对苯二甲 酸乙二酯、厚度:0.2mm)上,形成气泡分散尿烷层。然后, 在该气泡分散尿烷层上覆盖经离型处理的离型片(聚对苯二甲 酸乙二酯、厚度:0.2mm)。通过夹辊(间隙:0.75mm)使气 泡分散尿烷层变为厚0.8mm,然后在40℃下固化60分钟,形成 聚氨酯发泡层。然后,剥离聚氨酯发泡层上的离型片。然后, 使用层压机在基材片表面贴合双面胶带(ダブルタツクテ一プ、 积水化学工业制造),制作层叠片。在显微镜下观察聚氨酯发泡 层的截面,结果主要形成了在气泡表面形成有圆形孔的球状的 连续气泡。
实施例2
向容器中添加EX-5030(85重量份)、PLACCEL 305(13重 量份)、2重量份二乙二醇(OHV:1057、官能团数:2)、SH-192 (5重量份)、以及0.34重量份催化剂(No.25),混合,调制第2 成分(25℃)。另外,平均羟基值(OHVav)为88.84mgKOH/g (计算值),平均官能团数(fav)为2.98(计算值)。然后,使 用搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进入 反应体系内。然后,将作为第1成分的Millionate MTL(25.2重 量份、25℃)添加到前述第2成分中(NCO/OH=1.1),搅拌约1 分钟,调制气泡分散尿烷组合物。然后,通过与实施例1同样的 方法制作层叠片。在显微镜下观察聚氨酯发泡层的截面,结果 主要形成了在气泡表面形成有圆形孔的球状的连续气泡。
实施例3
向容器中添加45重量份分散有由苯乙烯-丙烯腈共聚物形 成的聚合物颗粒的聚合物多元醇EX-940(旭硝子株式会社制 造、OHV:28、官能团数:换算成3)、35重量份聚四亚甲基醚 二醇(三菱化学工业株式会社制造、PTMG2000、OHV:56、 官能团数:2)、PLACCEL 305(10重量份)、二乙二醇(10重 量份)、SH-192(5重量份)、以及0.25重量份催化剂(No.25), 混合,调制第2成分(25℃)。另外,平均羟基值(OHVav)为 137.4mgKOH/g(计算值),平均官能团数(fav)为2.55(计算 值)。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅拌 以使气泡进入反应体系内。然后,将作为第1成分的Millionate MTL(39重量份、25℃)添加到前述第2成分中(NCO/OH=1.1), 搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组合物。然后,通过与实施例 1同样的方法制作层叠片。在显微镜下观察聚氨酯发泡层的截 面,结果主要形成了在气泡表面形成有圆形孔的球状的连续气 泡。
实施例4
向容器中添加PTMG2000(700重量份)、150重量份聚四亚 甲基醚二醇(三菱化学工业株式会社制造、PTMG650、OHV: 173、官能团数:2),边搅拌边进行约1小时减压脱水。然后, 将反应容器内置换为氮气。然后,向反应容器内添加436重量份 Millionate MT(日本聚氨酯工业株式会社制造、Pure MDI)。然 后,将反应体系内的温度保持为约80℃并使其反应约4小时,合 成异氰酸酯末端预聚物A(NCOwt%:7.53wt%)。
向容器中添加异氰酸酯末端预聚物A(128重量份)、以及 SH-192(5重量份)并混合,调整为40℃并减压脱泡,调制第1 成分。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅 拌以使气泡进入反应体系内。然后,将温度调节为25℃的混合 15重量份三乙二醇(OHV:747、官能团数:2)以及0.12重量 份催化剂(No.25)得到的第2成分添加到前述第1成分中 (NCO/OH=1.15),搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组合物。 另外,平均羟基值(OHVav)为177.2mgKOH/g(计算值),平 均官能团数(fav)为2(计算值)。然后,通过与实施例1同样 的方法制作层叠片。在显微镜下观察聚氨酯发泡层的截面,结 果主要形成了在气泡表面形成有圆形孔的球状的连续气泡。
比较例1
向容器中添加EX-5030(90重量份)、PLACCEL 305(8重 量份)、二乙二醇(2重量份)、SH-192(5重量份)、以及0.36 重量份催化剂(No.25),混合,调制第2成分(25℃)。另外, 平均羟基值(OHVav)为75.24mgKOH/g(计算值),平均官能 团数(fav)为2.98(计算值)。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm 进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进入反应体系内。然后,将作为 第1成分的Millionate MTL(21.4重量份、25℃)添加到前述第2 成分中(NCO/OH=1.1),搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组 合物。然后,通过与实施例1同样的方法制作层叠片。在显微镜 下观察聚氨酯发泡层的截面,结果几乎为独立气泡。
比较例2
向容器中添加PTMG650(850重量份),边搅拌边进行约1 小时减压脱水。然后,将反应容器内置换为氮气。然后,向反 应容器内添加Millionate MT(635重量份)。然后,将反应体系 内的温度保持为约80℃并使其反应约4小时,合成异氰酸酯末端 预聚物B(NCOwt%:6.99wt%)。
向容器中添加异氰酸酯末端预聚物B(150重量份)、以及 SH-192(5重量份)并混合,调整为40℃并减压脱泡,调制第1 成分。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅 拌以使气泡进入反应体系内。然后,将温度调节为25℃的混合 三乙二醇(15重量份)以及0.1重量份催化剂(No.25)得到的 第2成分添加到前述第1成分中(NCO/OH=1.25),搅拌约1分 钟,调制气泡分散尿烷组合物。另外,平均羟基值(OHVav) 为259.1mgKOH/g(计算值),平均官能团数(fav)为2(计算 值)。然后,通过与实施例1同样的方法制作层叠片。在显微镜 下观察聚氨酯发泡层的截面,结果几乎为独立气泡。
比较例3
向容器中添加PTMG2000(550重量份)以及PTMG650(200 重量份),边搅拌边进行约1小时减压脱水。然后,将反应容器 内置换为氮气。然后,向反应容器内添加Millionate MT(620 重量份)。然后,将反应体系内的温度保持为约80℃并使其反应 约4小时,合成异氰酸酯末端预聚物C(NCOwt%:11.73wt%)。
向容器中添加异氰酸酯末端预聚物C(137重量份)、以及 SH-192(5重量份)并混合,调整为40℃并减压脱泡,调制第1 成分。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅 拌以使气泡进入反应体系内。然后,将温度调节为25℃的混合 三乙二醇(25重量份)以及0.08重量份催化剂(No.25)得到的 第2成分添加到前述第1成分中(NCO/OH=1.15),搅拌约1分 钟,调制气泡分散尿烷组合物。另外,平均羟基值(OHVav) 为252.15mgKOH/g(计算值),平均官能团数(fav)为2(计算 值)。然后,通过与实施例1同样的方法制作层叠片。在显微镜 下观察聚氨酯发泡层的截面,结果几乎为独立气泡。
表3
  平均气泡径   (μm)   平均直径   (μm)   连续气泡率   (%)   比重   C硬度   (度)   压缩率   (%)   吸附性   (kPa)  实施例1   75.5   24.2   66   0.35   31   3.47   20.0  实施例2   67.1   23.6   65   0.37   19   7.65   43.1  实施例3   65.8   25.5   65   0.36   18   4.28   23.9  实施例4   60.5   22.3   57   0.45   25   9.90   10.0  比较例1   59.3   -   11   0.46   26   2.90   48.1  比较例2   55.6   -   21   0.51   79   2.20   2.2  比较例3   56.6   -   15   0.44   68   1.40   3.9
实施例1~4的层叠片由于具有连续气泡结构,因而表面精 度高,且吸附性也优异。比较例1的层叠片具有独立气泡结构、 吸附性优异,但表面精度差。因此,研磨时的被研磨材料的研 磨均匀性降低。比较例2和比较例3的层叠片具有独立气泡结构, 吸附性和表面精度均差。
[第4发明]
实施例1
向容器中添加60重量份高分子量多元醇EX-5030(旭硝子 株式会社制造、OHV:33、官能团数:3)、40重量份聚己内酯 三元醇(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造、 PLACCEL 305、OHV:305、官能团数:3)、5重量份硅系表面 活性剂(SH-192、Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.公司制 造)、以及0.18重量份催化剂(No.25,花王制造),混合,调制 第2成分(25℃)。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm进行约4 分钟激烈搅拌以使气泡进入反应体系内。然后,将40.3重量份 作为第1成分的碳化二亚胺改性MDI(日本聚氨酯工业株式会社 制造、Millionate MTL、NC Owt%:29wt%、25℃)添加到前述 第2成分中(NCO/OH=1.1),搅拌约1分钟,调制气泡分散尿 烷组合物。
将前述气泡分散尿烷组合物流入模具(宽800mm、长 1300mm、高35mm)中直至液面高度成为31mm(88体积%)。 然后在该模具顶面覆盖以3mm间隔设置φ3mm的通气孔的顶 盖,进行合模。然后在70℃加热该组合物使其反应固化,并移 动模具的侧面将模具的宽度从800mm压缩至700mm,保持该状 态直至混合液不流动。另外,多余的组合物从通气孔排出。然 后,在70℃后固化1小时,得到聚氨酯发泡体块。
使用带锯型切片机(Fecken公司制造)将该聚氨酯发泡体 块切片,使得椭圆气泡的长轴与厚度方向平行,得到聚氨酯发 泡体片。接着,使用抛光机(AMITEC公司制造)对该片的表 面进行抛光处理,直到厚度为0.8mm,调整厚度精度。然后, 以直径17cm的大小冲裁该经抛光处理的片,得到聚氨酯发泡 层。然后,使用双面胶带(积水化学工业制造、ダブルタツク テ一プ)贴合聚氨酯发泡层和基材片(聚对苯二甲酸乙二酯、 厚度:0.2mm)。然后在聚氨酯发泡层的抛光面上贴附模板,进 而使用层压机在基材片表面贴合双面胶带(ダブルタツクテ一 プ、积水化学工业制造),制作层叠片。
实施例2
向容器中添加45重量份分散有由苯乙烯-丙烯腈共聚物形 成的聚合物颗粒的聚合物多元醇EX-940(旭硝子株式会社制 造、OHV:28、官能团数:换算成3)、35重量份聚四亚甲基醚 二醇(三菱化学工业株式会社制造、PTMG2000、OHV:56、 官能团数:2)、PLACCEL 305(10重量份)、二乙二醇(10重 量份)、SH-192(5重量份)、以及0.25重量份催化剂(No.25), 混合,调制第2成分(25℃)。然后,使用搅拌叶片以转速900rpm 进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进入反应体系内。然后,将作为 第1成分的Millionate MTL(39重量份、25℃)添加到前述第2 成分中(NCO/OH=1.1),搅拌约1分钟,调制气泡分散尿烷组 合物。然后,通过与实施例1同样的方法制作层叠片。
实施例3
通过与实施例1同样的方法调制气泡分散尿烷组合物。将前 述气泡分散尿烷组合物流入模具(宽800mm、长1300mm、高 35mm)中直至液面高度成为31mm(88体积%)。然后在该模具 顶面覆盖以3mm间隔设置φ3mm的通气孔的顶盖,进行合模。 然后,将该模具放入真空炉中,在70℃加热该组合物使其反应 固化,并减压至80kPa,保持该状态直至混合液不流动。另外, 多余的组合物从通气孔排出。然后,在70℃后固化1小时,得到 聚氨酯发泡体块。然后,通过与实施例1同样的方法制作层叠片。
实施例4
向容器中添加EX-5030(90重量份)、PLACCEL 305(8重 量份)、二乙二醇(2重量份)、SH-192(5重量份)、以及0.36 重量份催化剂(No.25),混合,调制第2成分(25℃)。然后, 使用搅拌叶片以转速900rpm进行约4分钟激烈搅拌以使气泡进 入反应体系内。然后,将作为第1成分的Millionate MTL(21重 量份、25℃)添加到前述第2成分中(NCO/OH=1.1),搅拌约1 分钟,调制气泡分散尿烷组合物。然后,通过与实施例1同样的 方法制作层叠片。
比较例1
通过与实施例1同样的方法调制气泡分散尿烷组合物。将前 述气泡分散尿烷组合物流入模具(宽800mm、长1300mm、高 35mm)中。然后,在70℃加热该组合物使反应固化。然后,在 70℃后固化1小时,得到聚氨酯发泡体块。然后,通过与实施例 1同样的方法制作层叠片。
比较例2
通过与实施例1同样的方法得到聚氨酯发泡体块。使用带锯 型切片机(Fecken公司制造)将该聚氨酯发泡体块切片,使得 椭圆气泡的长轴与厚度方向垂直,得到聚氨酯发泡体片。然后, 通过与实施例1同样的方法制作层叠片。
表4
  相对于发泡层的   厚度方向的椭圆气泡的   长轴方向  平均长径L  (μm)  平均短径S  (μm)   L/S   椭圆气泡的   比例(%)   连续气泡   率(%)   比重   C硬度   (度)   压缩率   (%)   吸附性   (kPa)   研磨速度稳定性(%)   100张   300张   500张   实施例1   平行  125  70   1.8   50   60   0.25   22   4.6   25.4   5   6   7   实施例2   平行  145  65   2.2   60   67   0.26   26   4.1   27.8   5   7   8   实施例3   平行  180  65   2.8   70   61   0.29   30   4.2   30.1   6   7   8   实施例4   平行  140  70   2.0   65   13   0.27   25   4.3   24.1   6   8   10   比较例1   平行  95  75   1.3   18   62   0.26   25   4.1   18.3   6   10   15   比较例2   垂直  125  70   1.8   50   60   0.25   8   12   16.8   9   15   24
由表4可知,本发明的层叠片由于被研磨材料的吸附性优 异且耐久性优异,因而,长时间研磨速度的稳定性优异。
专利文献1:日本特开2002-355754号公报
专利文献2:日本特开平6-23664号公报
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