專(zhuān)利名稱(chēng)：熱塑性聚氨酯泡沫體、其制造方法和由該泡沫體制成的研磨墊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有均一發(fā)泡構(gòu)造的聚氨酯泡沫體及其制造方法和該泡沫體制成的研磨墊料。本發(fā)明的研磨墊料可用于高精度且高效率地研磨半導(dǎo)體晶片等的研磨用途。
背景技術(shù)：
作為用來(lái)形成集成電路的基材使用的半導(dǎo)體晶片的鏡面加工中所采用的研磨墊材，一般來(lái)說(shuō)，大多采用仿天鵝絨或仿麂皮等的纖維與樹(shù)脂復(fù)合材料、或者使熱塑性聚氨酯樹(shù)脂浸漬到無(wú)紡布中而濕式凝固的、壓縮變形特性大、比較柔軟的片材。
近年來(lái)，半導(dǎo)體晶片隨著高集成化、多層配線化，除進(jìn)一步高平滑化等的品質(zhì)提高外，還大大提高了對(duì)低價(jià)格化的要求。因此，即使對(duì)于研磨墊材來(lái)說(shuō)，也要求使比以往更加平滑化成為可能等的高功能化，或者可以長(zhǎng)時(shí)間使用。
對(duì)于這樣的要求，以往比較柔軟的無(wú)紡布型研磨墊材是與晶片的接觸性良好、研磨漿狀物的保持性也良好的，但由于其柔軟性而使被研磨面的平滑化不能令人滿意。而且，研磨漿狀物或研磨屑會(huì)堵塞無(wú)紡布的空隙，這傾向于造成晶片表面容易產(chǎn)生傷痕。進(jìn)而，研磨漿狀物或研磨屑容易堵塞并侵入空隙深處，因而難以洗凈，也有研磨墊材的使用時(shí)間短這樣的問(wèn)題。
另一方面，使用了高分子泡沫體的研磨墊材也是已知的，由于與無(wú)紡布型的研磨墊材相比剛性高，因而適用于晶片研磨等要求平滑化的用途。因而，使用了高分子泡沫體的研磨墊材有獨(dú)立的氣泡構(gòu)造，因而研磨漿狀物或研磨屑不會(huì)像在無(wú)紡布型研磨墊材的情況下那樣侵入到空隙深處，因此，研磨墊材的清洗比較容易，是也能耐受長(zhǎng)時(shí)間使用的。尤其由于耐磨耗性優(yōu)異，因而發(fā)泡聚氨酯適合用來(lái)作為高分子泡沫體。
發(fā)泡聚氨酯制的研磨墊材通?？赏ㄟ^(guò)將發(fā)泡聚氨酯適當(dāng)研削或切片來(lái)制造。先有技術(shù)上，研磨墊材用發(fā)泡聚氨酯是用兩液固化型聚氨酯通過(guò)注塑發(fā)泡固化來(lái)制造的(參照特開(kāi)2000-178374號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-248034號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2001-89548號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平11-322878號(hào)公報(bào)等)，但這種方法除反應(yīng)、發(fā)泡的均一化有困難外，所得到的發(fā)泡聚氨酯的高硬度化也是有極限的。進(jìn)而，先有技術(shù)上發(fā)泡聚氨酯制研磨墊材是被研磨面的平滑性或平滑化效率等研磨特性是可變的，可以認(rèn)為成為根源的發(fā)泡聚氨酯中發(fā)泡構(gòu)造的可變性是其一個(gè)原因。此外，為了提高平滑化效率，也希望有硬度更高的研磨墊材(參照“Science of CMP”，Science Forum公司1997年8月20日發(fā)行)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種有均一發(fā)泡構(gòu)造的聚氨酯泡沫體，即一種可以達(dá)到被研磨面的平滑性和平滑化效率的提高、而且使用時(shí)間能比慣常產(chǎn)品延長(zhǎng)、可作為研磨墊料使用的聚氨酯泡沫體。
為達(dá)到上述目的而進(jìn)行反復(fù)探討的結(jié)果，本發(fā)明者等人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使溶解了非反應(yīng)性氣體的特定熱塑性聚氨酯發(fā)泡，可以得到硬度高、有微細(xì)且均一發(fā)泡構(gòu)造的聚氨酯泡沫體，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供一種由通過(guò)使高分子多元醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熱塑性聚氨酯制成的，密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm、且硬度(JIS-C硬度)為90以上的聚氨酯泡沫體。
進(jìn)而，本發(fā)明提供一種在加壓條件下使非反應(yīng)性氣體溶解于所述熱塑性聚氨酯中之后釋放壓力、使該聚氨酯在軟化溫度以上的溫度發(fā)泡得到的、密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm的聚氨酯泡沫體。
進(jìn)而，本發(fā)明提供一種由所述聚氨酯泡沫體制成的研磨墊材。
因此，本發(fā)明涉及一種聚氨酯泡沫體制造方法，包含在耐壓容器中在壓力為3～15MPa、溫度為50～160℃的條件下使非反應(yīng)性氣體溶解于由所述熱塑性聚氨酯制成的成形體中的步驟，在比該熱塑性聚氨酯的軟化溫度低的溫度使耐壓容器的壓力釋放的步驟，和在該熱塑性聚氨酯的軟化溫度以上的溫度加熱而使溶解了所述非反應(yīng)性氣體的成形體發(fā)泡的步驟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為制造方法1)。
進(jìn)而，本發(fā)明涉及一種聚氨酯泡沫體制造方法，包含在耐壓容器中在壓力為3～15MPa、溫度為160～200℃的條件下使非反應(yīng)性氣體溶解于由所述熱塑性聚氨酯制成的成形體中的步驟，和使耐壓容器的壓力釋放而使溶解了所述非反應(yīng)性氣體的成形體發(fā)泡的步驟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為制造方法2)。
進(jìn)而，本發(fā)明提供一種密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm的聚氨酯泡沫體制造方法，包含在加壓條件下使非反應(yīng)性氣體溶解于熔融狀態(tài)的所述熱塑性聚氨酯中的步驟，和使溶解了所述非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯在可發(fā)泡的壓力下擠塑成形或注塑成形而得到發(fā)泡成形體的步驟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為制造方法3)。
進(jìn)而，本發(fā)明提供一種密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm的聚氨酯泡沫體制造方法，包含在加壓條件下使非反應(yīng)性氣體溶解于熔融狀態(tài)的所述熱塑性聚氨酯中的步驟，以能使溶解了非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯維持不發(fā)泡的范圍內(nèi)的壓力的速度注塑成形而得到未發(fā)泡成形體的步驟，和使該未發(fā)泡成形體在該熱塑性聚氨酯的軟化溫度以上的溫度加熱發(fā)泡的步驟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為制造方法4)。
進(jìn)而，本發(fā)明提供一種密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm的聚氨酯泡沫體制造方法，包含在加壓條件下使非反應(yīng)性氣體溶解于熔融狀態(tài)的所述熱塑性聚氨酯中的步驟，和以能使溶解了非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯維持不發(fā)泡的范圍內(nèi)的壓力的速度在模具內(nèi)注塑后通過(guò)增加該模具內(nèi)的容積而得到發(fā)泡成形體的步驟(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為制造方法5)具體實(shí)施方式
本發(fā)明中的熱塑性聚氨酯是通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的。
作為高分子二醇，可以列舉例如聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇等。這些高分子二醇既可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。這些當(dāng)中，較好的是使用聚醚二醇。
作為聚醚二醇，可以列舉例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚(四亞甲基二醇)、聚(甲基四亞甲基二醇)等。這些聚醚二醇既可以單獨(dú)使用，也可以兩種以上并用。這些當(dāng)中，較好的是使用聚(四亞甲基二醇)。
聚酯二醇，例如，可以按常法通過(guò)使二羧酸或其酯、酐等酯生成性衍生物與低分子二醇進(jìn)行直接酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)來(lái)制造。
作為構(gòu)成聚酯二醇的二羧酸，可以列舉例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十四烷雙酸、2-甲基琥珀酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3-甲基戊二酸、2-甲基辛二酸、3，8-二甲基十二烷雙酸、3，7-二甲基十二烷雙酸等4～12個(gè)碳的脂肪族二羧酸；對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸等芳香族二羧酸等。這些二羧酸既可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。
作為構(gòu)成聚酯二醇的低分子二醇，可以列舉例如乙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、2-甲基-1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇等脂肪族二醇；環(huán)己烷二甲醇、環(huán)己烷二醇等脂環(huán)族二醇等。這些低分子二醇既可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。
作為聚碳酸酯二醇，可以使用通過(guò)低分子二醇與碳酸二烷酯、碳酸亞烷酯等碳酸酯化合物反應(yīng)而得到的那些。作為構(gòu)成聚碳酸酯二醇的低分子二醇，可以采用前面作為聚酯二醇的構(gòu)成成分列舉的低分子二醇。此外，作為碳酸二烷酯，可以列舉碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等。進(jìn)而，作為碳酸亞烷酯，可以列舉碳酸亞乙酯等。
高分子二醇的數(shù)均分子量較好在400～2000的范圍內(nèi)、更好在500～1500的范圍內(nèi)。通過(guò)使用有這一范圍內(nèi)的數(shù)均分子量的高分子二醇，可以很好地得到高硬度的熱塑性聚氨酯。在高分子二醇的數(shù)均分子量超過(guò)2000的情況下，當(dāng)以擠塑成形或注塑成形進(jìn)行成形時(shí)，在成形機(jī)中會(huì)引起增粘現(xiàn)象而產(chǎn)生不熔融物，從而必須中斷成形運(yùn)行來(lái)清洗內(nèi)部。另一方面，在高分子量二醇的數(shù)均分子量不足400的情況下，所得到的聚氨酯泡沫體有耐磨耗性低下的傾向。要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所說(shuō)的高分子二醇的數(shù)均分子量均系指根據(jù)按照J(rèn)IS K 1577測(cè)定的羥基值計(jì)算的數(shù)均分子量。
作為本發(fā)明中熱塑性聚氨酯制造時(shí)采用的有機(jī)二異氰酸酯，可以使用通常的熱塑性聚氨酯制造時(shí)慣常采用的有機(jī)二異氰酸酯中任何一種，例如，可以列舉4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、4，4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯等。這些有機(jī)二異氰酸酯既可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。這些當(dāng)中，從所得到的聚氨酯泡沫體的耐磨耗性等觀點(diǎn)來(lái)看，較好的是4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯。
作為本發(fā)明中的熱塑性聚氨酯制造時(shí)采用的鏈增長(zhǎng)劑，可以使用通常熱塑性聚氨酯制造時(shí)慣常使用的鏈增長(zhǎng)劑中任何一種。作為鏈增長(zhǎng)劑，較好使用能與異氰酸酯反應(yīng)的、分子中有2個(gè)以上活潑氫原子的、分子量300以下的低分子化合物，例如，可以列舉乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，4-二(β-羥基乙氧基)苯、1，4-環(huán)己烷二醇、對(duì)苯二甲酸二(β-羥基乙酯)、1，9-壬二醇等二醇類(lèi)等。這些鏈增長(zhǎng)劑既可以單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。
本發(fā)明的聚氨酯泡沫體是通過(guò)使所述高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率為6wt％以上的熱塑性聚氨酯發(fā)泡得到的，而且滿足密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm和硬度(JIS-C硬度)為90以上的要求。若聚氨酯泡沫體的密度小于0.5g/cm3，則泡沫體太柔軟，因而被研磨面的平滑性低下，而且研磨效率也低下。另一方面，若聚氨酯泡沫體的密度大于1.0g/cm3，則研磨效率低下。從被研磨面的平滑性的觀點(diǎn)來(lái)看，更好的是聚氨酯泡沫體的密度在0.65～0.85g/cm3的范圍內(nèi)。
進(jìn)而，若聚氨酯泡沫體的泡孔尺寸小于5μm，則研磨漿狀物中所含的磨料容易堵塞泡孔，因而研磨效率低下，而且容易引起劃傷等研磨不良。另一方面，若聚氨酯泡沫體的泡孔尺寸大于200μm，則泡沫體的表面平滑性變得不良，因而容易引起磨料局域化、劃傷、桔皮傷等研磨不良。從磨料的保持性的觀點(diǎn)來(lái)看，聚氨酯泡沫體的泡孔尺寸較好在20～180μm的范圍內(nèi)、更好在20～150μm的范圍內(nèi)。
進(jìn)而，若聚氨酯泡沫體的硬度(JIS-C硬度)小于90，則研磨效率不能充分提高，從而不能達(dá)到本發(fā)明目的。從研磨效率的觀點(diǎn)來(lái)看，聚氨酯泡沫體的硬度(JIS-C硬度)較好在95以上、更好在97以上。
為了得到有所述密度、泡孔尺寸和硬度的聚氨酯泡沫體，使熱塑性聚氨酯中源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率達(dá)到6wt％以上是必要的。從聚氨酯泡沫體的硬度和耐磨耗性的觀點(diǎn)來(lái)看，熱塑性聚氨酯中源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率較好達(dá)到6～8.2wt％范圍內(nèi)、更好達(dá)到6.5～7.5wt％范圍內(nèi)。在使用源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率不足6wt％的熱塑性聚氨酯的情況下，熱塑性聚氨酯本身的硬度太低，因而無(wú)法得到密度、泡孔尺寸、硬度均在所述范圍內(nèi)的聚氨酯泡沫體。
為了提高研磨效率，泡沫體表面上存在的泡孔數(shù)越多越好，但一般來(lái)說(shuō)，泡孔增多時(shí)泡沫體的密度下降，泡沫體的硬度隨之下降，因而有使研磨效率下降的傾向。在本發(fā)明中，通過(guò)提高構(gòu)成泡沫體的聚氨酯的硬度來(lái)防止泡孔增多時(shí)泡沫體硬度的下降，從而達(dá)到了研磨效率的提高。
進(jìn)而，為了得到有所述密度、泡孔尺寸和硬度的聚氨酯泡沫體，使熱塑性聚氨酯的50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50達(dá)到5×109dyn/cm2以上是必要的。在使用50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50不足5×109dyn/cm2的熱塑性聚氨酯的情況下，熱塑性聚氨酯本身的硬度低，因而無(wú)法得到密度、泡孔尺寸、硬度全都達(dá)到所述范圍內(nèi)的聚氨酯泡沫體。熱塑性聚氨酯的50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50較好在9×109dyn/cm2以上。
進(jìn)而，熱塑性聚氨酯的0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′0與50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50的比值(E′0/E′50)較好在1.8以下。滿足這樣的條件的熱塑性聚氨酯是其本身的硬度的溫度依賴性小的，因而聚氨酯泡沫體的硬度也是溫度依賴性小的，從而可以控制研磨作業(yè)中被研磨面的平滑性低下和研磨效率低下。更好的是熱塑性聚氨酯的0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′0與50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50的比值(E′0/E′50)在1.5以下。
進(jìn)而，較好的是熱塑性聚氨酯的熔融峰值溫度在200℃以下。通過(guò)使用熔融峰值溫度在200℃以下的熱塑性聚氨酯，可以容易地得到無(wú)內(nèi)部缺陷部、有均一發(fā)泡構(gòu)造的聚氨酯泡沫體。
構(gòu)成熱塑性聚氨酯的所述各成分的混合比率可在考慮應(yīng)賦予熱塑性聚氨酯的物性、耐磨耗性等之后適當(dāng)確定，但較好的是，相對(duì)于高分子二醇和鏈增長(zhǎng)劑中所含的活潑氫原子1摩爾而言，以使有機(jī)二異氰酸酯中所含的異氰酸酯基團(tuán)達(dá)到0.95～13摩爾的比例使用各成分。若異氰酸酯基團(tuán)的比例低于0.95摩爾，則所得到的泡沫體的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨耗性低下，若高于1.3摩爾，則熱塑性聚氨酯的生產(chǎn)率、保存安全性有下降的傾向。
熱塑性聚氨酯的制造方法沒(méi)有特別限制，可以使用所述3種成分、利用公知的聚氨酯化反應(yīng)、用預(yù)聚物法或一步法中任何一種方法制造。較好的是，熱塑性聚氨酯是在實(shí)質(zhì)上溶劑不存在用熔融聚合方法制造的，更好的是采用多螺桿型擠塑機(jī)、用連續(xù)熔融聚合方法制造的。
本發(fā)明的聚氨酯泡沫體可以通過(guò)使所述熱塑性聚氨酯發(fā)泡來(lái)制造。發(fā)泡時(shí)，較好用非反應(yīng)性氣體作為發(fā)泡劑。所謂非反應(yīng)性氣體，系指不與熱塑性聚氨酯或用來(lái)制造熱塑性聚氨酯的成分反應(yīng)的氣體。作為非反應(yīng)性氣體，可以列舉例如氮、二氧化碳、氬、氦等。從對(duì)熱塑性聚氨酯的溶解性和制造成本的觀點(diǎn)來(lái)看，這些當(dāng)中較好的是二氧化碳或氮。
本發(fā)明的聚氨酯泡沫體可以通過(guò)在加壓條件下使所述非反應(yīng)性氣體在所述熱塑性聚氨酯中溶解之后使壓力釋放并在所述聚氨酯的軟化溫度以上的溫度發(fā)泡來(lái)制造。其中，從得到有均一發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體的觀點(diǎn)來(lái)看，理想的是，非反應(yīng)性氣體的溶解量是溶解條件下的飽和量。
若采用片材狀成形體作為溶解非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯，則無(wú)論在有均一發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體的制造容易這一點(diǎn)上，還是在制作研磨墊材時(shí)的步驟可以簡(jiǎn)化這一點(diǎn)上等，都是有利的。作為該片材狀成形體，較好的是熱塑性聚氨酯用單螺桿擠塑成形機(jī)、雙螺桿擠塑成形機(jī)等擠塑成形機(jī)或注塑成形機(jī)成形的。從泡沫體制造容易性和非反應(yīng)性氣體溶解所需要的時(shí)間的觀點(diǎn)來(lái)看，片材狀成形體的厚度較好是在0.8～5mm的范圍內(nèi)。
要說(shuō)明的是，通過(guò)使氣體溶解于熱塑性樹(shù)脂或其成形體中然后降低壓力來(lái)制造發(fā)泡物品的方法，已公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利第4473665號(hào)說(shuō)明書(shū)、特開(kāi)平6-322168號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平8-11190號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平10-36547號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-169615號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2000-248101號(hào)公報(bào)等中，是公知的，但該制造方法應(yīng)用于所述特定熱塑性聚氨酯泡沫體制造的實(shí)例是未知的。
本發(fā)明中的聚氨酯泡沫體，可以通過(guò)在調(diào)整到壓力在3～15MPa的范圍內(nèi)、溫度在50～160℃的范圍內(nèi)的耐壓容器內(nèi)，使非反應(yīng)性氣體溶解于聚氨酯成形體中，在比熱塑性聚氨酯的軟化溫度低的溫度釋放壓力，并在熱塑性聚氨酯的軟化溫度以上的溫度加熱該成形體來(lái)制造〔制造方法1〕。
雖然也因熱塑性聚氨酯的組成而異，但所生成泡孔的尺寸取決于非反應(yīng)性氣體的溶解量。非反應(yīng)性氣體的溶解量可以借助于溶解時(shí)的壓力和溫度來(lái)調(diào)整。在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力不足3MPa的情況下，非反應(yīng)性氣體以飽和量溶解于聚氨酯成形體中需要很長(zhǎng)時(shí)間。另一方面，在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力超過(guò)15MPa的情況下，非反應(yīng)性氣體溶解所需要的時(shí)間縮短，但溶解氣體量會(huì)增大到必要量以上，從而使所生成泡孔的尺寸顯著變小。較好的是非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力在5～14MPa的范圍內(nèi)。進(jìn)而，在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的溫度不足50℃的情況下，非反應(yīng)性氣體以飽和量溶解于聚氨酯成形體中需要長(zhǎng)時(shí)間。另一方面，在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的溫度超過(guò)160℃的情況下，壓力釋放時(shí)會(huì)發(fā)生部分發(fā)泡而使非反應(yīng)性氣體的溶解量顯著減少，使生成的泡孔的尺寸變得太大。較好的是，非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的溫度在80～140℃的范圍內(nèi)。
在溶解了非反應(yīng)性氣體的成形體中，在壓力釋放后的加熱溫度尚未達(dá)到聚氨酯的軟化溫度的情況下，泡孔的生成或成長(zhǎng)變得不充分。溶解了非反應(yīng)性氣體的成形體的加熱溫度，從所生成泡孔的尺寸和泡沫體的強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，以聚氨酯的軟化溫度為T(mén)℃時(shí)，較好在(T+10)℃～(T+40)℃的范圍內(nèi)。加熱發(fā)泡方法沒(méi)有限制，但從確保發(fā)泡構(gòu)造均一性的觀點(diǎn)來(lái)看，較好的是能使溶解了非反應(yīng)性氣體的成形體均一加熱的方法。作為加熱發(fā)泡方法，可以列舉例如在熱水、熱油浴、熱風(fēng)、水蒸汽等熱介質(zhì)中通過(guò)的方法等。
進(jìn)而，本發(fā)明中的聚氨酯泡沫體也可以通過(guò)在調(diào)整到壓力在5～15MPa的范圍內(nèi)、溫度在160～200℃的范圍內(nèi)的耐壓容器內(nèi)，使非反應(yīng)性氣體溶解在聚氨酯成形體中，使壓力從加壓狀態(tài)釋放到大氣壓而發(fā)泡來(lái)制造〔制造方法2〕。
雖然也因熱塑性聚氨酯的組成而異，但所生成泡孔的尺寸取決于非反應(yīng)性氣體的溶解量。非反應(yīng)性氣體的溶解量可以借助于溶解時(shí)的壓力和溫度來(lái)調(diào)整。在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力不足5MPa的情況下，非反應(yīng)性氣體以飽和量溶解于聚氨酯成形體中需要長(zhǎng)時(shí)間。另一方面，在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力超過(guò)15MPa的情況下，非反應(yīng)性氣體的溶解需要的時(shí)間縮短，但溶解氣體的量增大到必要量以上，所生成泡孔的尺寸顯著變小。較好的是非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力在7～14MPa的范圍內(nèi)。進(jìn)而，在非反應(yīng)性氣體溶解、釋放壓力而發(fā)泡時(shí)的溫度不足160℃的情況下，非反應(yīng)性氣體以飽和量溶解于成形體中需要長(zhǎng)時(shí)間，而且泡孔的生成或成長(zhǎng)不充分。另一方面，在該溫度超過(guò)200℃的情況下，所生成氣泡的尺寸大小不一、而且所得到的泡沫體會(huì)變形。以聚氨酯的軟化溫度為T(mén)℃時(shí)，發(fā)泡時(shí)的溫度較好是在(T+20)℃～(T+50)℃的范圍內(nèi)。
進(jìn)而，本發(fā)明的聚氨酯泡沫體也可以通過(guò)在加壓下使非反應(yīng)性氣體溶解于熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯中之后用擠塑成形或注塑成形來(lái)制造〔制造方法3～5〕。
此時(shí)，較好的是，使該熱塑性聚氨酯熔融的溫度在170～250℃范圍內(nèi)。在該熱塑性聚氨酯的熔融溫度不足170℃的情況下，不能得到實(shí)質(zhì)上的可塑性，在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)部用螺桿混練有時(shí)難以進(jìn)行熱塑性聚氨酯的熔融液化。另一方面，在該熱塑性聚氨酯的熔融溫度超過(guò)250℃的情況下，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱分解生成物、凝膠狀物等不熔融物，難以得到有均一發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體。較好的是，熱塑性聚氨酯的熔融溫度在180～240℃的范圍。
進(jìn)而，非反應(yīng)性氣體在熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯中溶解時(shí)的壓力較好在3～20MPa范圍內(nèi)、更好在5～18MPa范圍內(nèi)。在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力不足3MPa的情況下，進(jìn)入熔融聚氨酯中的非反應(yīng)性氣體的溶解量偏少，有實(shí)質(zhì)上難以得到泡沫體的傾向。另一方面，在非反應(yīng)性氣體溶解時(shí)的壓力超過(guò)20MPa的情況下，有時(shí)所得到的泡沫體的泡孔尺寸會(huì)變得太小。
在通過(guò)擠塑成形來(lái)制造聚氨酯泡沫體的情況下，重要的是，在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)部使熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯與非反應(yīng)性氣體混合、在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)部和直至模頭內(nèi)部保持未發(fā)泡狀態(tài)、并通過(guò)從模頭出口向大氣壓中擠塑才產(chǎn)生發(fā)泡。如果在擠塑機(jī)機(jī)筒內(nèi)部或模頭內(nèi)部發(fā)泡，泡孔尺寸就會(huì)變大，就難以制造有均一微細(xì)發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體。因此，重要的是，非反應(yīng)性氣體是從擠塑機(jī)機(jī)筒中、較好從擠塑機(jī)機(jī)筒中央部注入的，并在從注入部分直至在模頭出口將熱塑性聚氨酯擠塑到大氣中的行程中保持不產(chǎn)生發(fā)泡的壓力。從非反應(yīng)性氣體注入部分直至模頭出口的壓力較好保持在3～20MPa的范圍內(nèi)。進(jìn)而，熱塑性聚氨酯從模頭擠出時(shí)，在溶解了非反應(yīng)性氣體的熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯的粘度低的情況下，會(huì)使氣泡巨大化或發(fā)生破泡。為了得到有均一微細(xì)發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體，較好采用能使溶解了非反應(yīng)性氣體的熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯實(shí)質(zhì)性擠出的條件。在本發(fā)明的聚氨酯泡沫體的制造中，從得到有均一微細(xì)發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體的觀點(diǎn)來(lái)看，較好的是使模頭出口的樹(shù)脂溫度落入170～200℃的范圍內(nèi)。
聚氨酯泡沫體可以用T-模頭法、異形擠出法、管狀擠出法等一一般擠出成形法制造。其中，從可以容易地制造厚度均一的片材狀成形體的觀點(diǎn)來(lái)看，T-模頭法是較好的。
在用注塑成形法制造聚氨酯泡沫體的情況下，如果在注塑料筒內(nèi)部發(fā)泡，泡孔尺寸就會(huì)變大，難以制造有均一微細(xì)發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體。因此，非反應(yīng)性氣體是從注塑料筒中、較好從注塑料筒中央部注入的，而且重要的是在從注入部分直至注塑?chē)娮斓男谐讨斜３植话l(fā)生發(fā)泡的壓力。從注入了非反應(yīng)性氣體的部分直至注塑?chē)娮斓膲毫^好保持在3～20MPa的范圍內(nèi)。
溶解了非反應(yīng)性氣體的熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯注塑成形時(shí)，可以采取下列方法(1)在低速(在注塑中使壓力降低到直至可發(fā)泡壓力的注塑速度)條件下注塑，在與注塑同時(shí)在模具內(nèi)部得到泡沫體的方法〔制造方法3〕；(2)在高速(在注塑中維持不發(fā)生發(fā)泡的壓力的注塑速度)條件下注塑，在保持壓力的狀態(tài)下冷卻來(lái)制造不發(fā)生發(fā)泡的成形體，然后在熱塑性聚氨酯的軟化溫度以上的溫度加熱處理該成形體進(jìn)行發(fā)泡從而得到泡沫體的方法〔制造方法4〕；(3)在高速(在注塑中維持不發(fā)生發(fā)泡的壓力的注塑速度)條件下注塑，使模具內(nèi)的容積增大到目標(biāo)泡沫體尺寸而在模具內(nèi)得到泡沫體的方法〔制造方法5〕。
這些當(dāng)中，從容易得到有均一發(fā)泡構(gòu)造的泡沫體的觀點(diǎn)來(lái)看，尤其更好的是，將高速條件下注塑得到的無(wú)發(fā)泡成形體加熱處理進(jìn)行發(fā)泡的方法〔制造方法4〕。
在高速條件下進(jìn)行注塑的情況下〔制造方法4和5〕，注塑速度較好的是能使熱塑性聚氨酯進(jìn)入模具內(nèi)的樹(shù)脂填充時(shí)間落入0.5～2.5秒范圍內(nèi)的速度。進(jìn)而，較好的是，未發(fā)泡成形體的加熱溫度在150～180℃的范圍內(nèi)。另一方面，在通過(guò)在低速條件下注塑而在與注塑同時(shí)在模具內(nèi)部得到泡沫體的情況下〔制造方法3〕、注塑速度較好的是能使熱塑性聚氨酯進(jìn)入模具內(nèi)的樹(shù)脂填充時(shí)間落入4～10秒的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的研磨墊材是將如上所述那樣制造的聚氨酯泡沫體以能在其表面上露出泡孔的方式研削或切片制造的。進(jìn)而，所得到的研磨墊材也可以進(jìn)一步加工成預(yù)定形狀、實(shí)施表面加工、實(shí)施與構(gòu)成緩沖層的材料的層壓等的加工。
本發(fā)明的研磨墊材可以與其本身公知的研磨漿狀物一起用于化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CMP)。研磨漿狀物含有例如水或油等液體介質(zhì)；氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅等磨料；堿、酸、表面活性劑等成分。進(jìn)而，進(jìn)行CMP時(shí)，如有必要，也可以與研磨漿狀物一起并用潤(rùn)滑油、冷卻劑等。CMP可以使用公知的CMP用裝置、使被研磨面與研磨墊材經(jīng)由研磨漿狀物在加壓下以一定速度接觸一定時(shí)間來(lái)實(shí)施。對(duì)成為研磨對(duì)象的物品沒(méi)有特別限制，但可以列舉例如水晶、硅晶片、玻璃、光學(xué)基板、電路基板、多層配線基板、硬盤(pán)等。
實(shí)施例以下用實(shí)施例具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的任何限制。要說(shuō)明的是，實(shí)施例中所述聚氨酯和聚氨酯泡沫體的物性評(píng)價(jià)是用以下方法實(shí)施的。
泡沫體密度按照J(rèn)IS K 7112測(cè)定聚氨酯泡沫體的密度。
泡沫體的泡孔尺寸泡沫體的斷面用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝照片，數(shù)出一定面積內(nèi)存在的泡孔數(shù)，計(jì)算出每單位體積的泡孔數(shù)(泡孔數(shù)密度)。從其值、以上測(cè)定的泡沫體的密度和熱塑性聚氨酯的密度，計(jì)算出假定泡孔為真球狀時(shí)的平均泡孔尺寸。
硬度熱塑性聚氨酯的硬度按照J(rèn)IS K 7311測(cè)定用注塑成形制作的厚度2mm的片材的硬度(JIS-D硬度)。
聚氨酯泡沫體的硬度按照J(rèn)IS K 7311測(cè)定JIS-C硬度。
軟化溫度制作厚度2mm的注塑成形片材，用該片材在100℃熱處理了12小時(shí)的試片，按照J(rèn)IS K 7206在測(cè)定荷重9.8N(1kgf)的條件下測(cè)定維卡軟化點(diǎn)。
動(dòng)態(tài)粘彈性模量制作厚度2mm的注塑成形片材，用該片材在90℃熱處理了5小時(shí)的試片，使用動(dòng)態(tài)粘彈性測(cè)定裝置〔DVE Rheospectrer，商品名，Rheology公司制〕，以頻率為11Hz測(cè)定指定溫度的動(dòng)態(tài)粘彈性模量。
熔融峰值溫度使用差示掃描量熱計(jì)〔DSC-30，商品名，Mettler tredo公司制〕，對(duì)熱塑性聚氨酯10mg，在氮?dú)夥諊?，在升溫速?0℃/分的條件下測(cè)定。
參考例1數(shù)均分子量650的聚(四亞甲基二醇)〔縮略號(hào)PTMG〕、1，4-丁二醇〔縮略號(hào)BD〕和4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯〔縮略號(hào)MDI〕以能使PTMG∶MDI∶BD的摩爾比為1∶7.5∶6.5(氮原子的含有率為6.9wt％)的比例且其合計(jì)供給量為300g/分以定量泵連續(xù)供給同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠塑機(jī)(30mm，L/D＝36，機(jī)筒溫度75～260℃)中，進(jìn)行熔融連續(xù)聚合，制造了熱塑性聚氨酯。所生成熱塑性聚氨酯的熔融物以線材狀連續(xù)擠塑到水中之后，用切粒機(jī)切斷成粒料狀，此粒料在95℃進(jìn)行20小時(shí)除濕干燥，制造了硬度(JIS-D硬度)為80、軟化溫度為140℃、熔融峰值溫度為190℃的熱塑性聚氨酯(以下稱(chēng)其為PU-1)。PU-1的50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′50)為1.6×1010dyn/cm2、0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′0)為2.0×1010dyn/cm2。兩者的比值(E′0/E′50)為1.25。
參考例2除數(shù)均分子量500的聚(己二酸3-甲基戊二醇酯)〔縮略號(hào)PMPA〕、1，4-丁二醇(BD)和4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)以能使PMPA∶MDI∶BD的摩爾比為1∶4.5∶3.5(氮原子的含有率為6.5wt％)的比例使用以外，同參考例1一樣進(jìn)行，制造了硬度(JIS-D硬度)為83、軟化溫度為140℃、熔融峰值溫度為160℃的熱塑性聚氨酯(以下稱(chēng)其為PU-2)。PU-2的50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′50)為1.5×1010dyn/cm2、0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′0)為1.95×1010dyn/cm2。兩者的比值(E′0/E′50)為1.3。
參考例3除數(shù)均分子量1000的聚(己二酸3-甲基戊二醇酯)〔PMPA〕、1，4-丁二醇(BD)和4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)以能使PMPA∶MDI∶BD的摩爾比為1∶7.1∶6.1(氮原子的含有率為6.0wt％)的比例使用以外，同參考例1一樣進(jìn)行，制造了硬度(JIS-D硬度)為81、軟化溫度為145℃、熔融峰值溫度為190℃的熱塑性聚氨酯(以下稱(chēng)其為PU-3)。PU-3的50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′50)為1.6×1010dyn/cm2、0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′0)為2.0×1010dyn/cm2。兩者的比值(E′0/E′50)為1.25。
參考例4除數(shù)均分子量1500的聚(己二酸3-甲基戊二醇酯)〔PMPA〕、1，4-丁二醇(BD)和4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)以能使PMPA∶MDI∶BD的摩爾比為1∶5.5∶4.5(氮原子的含有率為4.7wt％)的比例使用以外，同參考例1一樣進(jìn)行，制造了硬度(JIS-D硬度)為53、軟化溫度為125℃、熔融峰值溫度為190℃的熱塑性聚氨酯(以下稱(chēng)其為PU-4)。PU-4的50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′50)為7.3×108dyn/cm2、0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量(E′0)為1.1×1010dyn/cm2。兩者的比值(E′0/E′50)為15.0。
實(shí)施例1將熱塑性聚氨酯(PU-1)進(jìn)料到單螺桿擠塑成形機(jī)(65mm)，用機(jī)筒溫度215～225℃、模頭溫度225℃、從T模頭擠出、通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙為1.8mm的輥之間，成形為厚度2mm的片材。然后，把所得到的片材(5cm×10cm)放入耐壓容器中，在溫度130℃、壓力7MPa的條件下溶解二氧化碳5小時(shí)，得到含二氧化碳1.4wt％(飽和量)的氣體溶解片材。冷卻到室溫后，使壓力為常壓，從耐壓容器中取出氣體溶解片材。然后，將所得到的氣體溶解片材在160℃硅油中浸漬3分鐘后取出，冷卻到室溫，得到泡沫體。所得到的泡沫體的密度為0.75g/cm3、泡孔尺寸為20～60μm、硬度(JIS-C硬度)為97。
研削所得到泡沫體(片材狀物)的表面，使泡孔在表面上露出，制成研磨墊材。
實(shí)施例2將熱塑性聚氨酯(PU-2)進(jìn)料到單螺桿擠塑成形機(jī)(65mm)，用機(jī)筒溫度215～225℃、模頭溫度225℃、從T模頭擠出、通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙為1.8mm的輥之間，成形為厚度2mm的片材。然后，把所得到的片材(5cm×10cm)放入耐壓容器中，在溫度130℃、壓力8MPa的條件下溶解二氧化碳5小時(shí)，得到含二氧化碳2wt％(飽和量)的氣體溶解片材。冷卻到室溫后，使壓力為常壓，從耐壓容器中取出氣體溶解片材。然后，將所得到的氣體溶解片材在160℃硅油中浸漬3分鐘后取出，冷卻到室溫，得到泡沫體。所得到的泡沫體的密度為0.80g/cm3、泡孔尺寸為40～80μm、硬度(JIS-C硬度)為99。
研削所得到的泡沫體(片材狀物)的表面，使泡孔在表面上露出，進(jìn)而設(shè)置格子狀微小溝槽，制成研磨墊材。
實(shí)施例3將熱塑性聚氨酯(PU-3)進(jìn)料到單螺桿擠塑成形機(jī)(65mm)，用機(jī)筒溫度215～225℃、模頭溫度225℃、從T模頭擠出、通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙為1.8mm的輥之間，成形為厚度2mm的片材。然后，把所得到的片材(5cm×10cm)放入耐壓容器中，在溫度140℃、壓力7MPa的條件下溶解二氧化碳5小時(shí)，得到含二氧化碳1.2wt％(飽和量)的氣體溶解片材。冷卻到室溫后，使壓力為常壓，從耐壓容器中取出氣體溶解片材。然后，將所得到的氣體溶解片材在1 60℃硅油中浸漬3分鐘后取出，冷卻到室溫，得到泡沫體。所得到的泡沫體的密度為0.78g/cm3、泡孔尺寸為30～80μm、硬度(JIS-C硬度)為99。
實(shí)施例4將熱塑性聚氨酯(PU-2)進(jìn)料到注塑成形機(jī)中，以料筒溫度215～225℃、噴嘴溫度225℃、模具溫度50℃，成形了厚度2mm的片材。然后，將所得到的片材(5cm×10cm)放入耐壓容器中，在溫度130℃、壓力8MPa的條件下5小時(shí)溶解二氧化碳，得到含二氧化碳1.9wt％(飽和量)的氣體溶解片材。冷卻到室溫后，使壓力為常壓，從耐壓容器中取出氣體溶解片材。然后，將所得到的氣體溶解片材在160℃硅油中浸漬3分鐘后取出，冷卻到室溫，得到泡沫體。所得到泡沫體的密度為0.80g/cm3、泡孔尺寸為50～90μm、硬度(JIS-C硬度)為99。
比較例1將熱塑性聚氨酯(PU-4)進(jìn)料到單螺桿擠塑成形機(jī)(65mm)中，用機(jī)筒溫度180～210℃、模頭溫度210℃、從T模頭擠出、通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙為1.8mm的輥之間，成形為厚度2mm的片材。然后，把所得到的片材(5cm×10cm)放入耐壓容器中，在溫度50℃、壓力8MPa的條件下5小時(shí)溶解二氧化碳，得到含二氧化碳7.5wt％(飽和量)的氣體溶解片材。冷卻到室溫后，使壓力為常壓，從耐壓容器中取出氣體溶解片材。然后，將所得到的氣體溶解片材在140℃硅油中浸漬3分鐘后取出，冷卻到室溫，得到泡沫體。所得到泡沫體的密度為0.70g/cm3、泡孔尺寸為20～40μm、硬度(JIS-C硬度)為38。
實(shí)施例5將熱塑性聚氨酯(PU-1)進(jìn)料到單螺桿擠塑成形機(jī)(65mm)中，用機(jī)筒溫度215～225℃、模頭溫度225℃、從T模頭擠出、通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙為1.8mm的輥之間，成形為厚度2mm的片材。然后，將所得到的片材(5cm×10cm)放入耐壓容器中，在溫度160℃、壓力7MPa的條件下5小時(shí)，溶解二氧化碳，然后，在溫度保持160℃的情況下用10分鐘時(shí)間使壓力降低到常壓，得到泡沫體。所得到泡沫體的密度為0.75g/cm3、泡孔尺寸為20～60μm、硬度(JIS-C硬度)為97。
實(shí)施例6將熱塑性聚氨酯(PU-1)供給單螺桿擠塑機(jī)(50mm、L/D＝28)，與在機(jī)筒溫度210～225℃熔融的同時(shí)從機(jī)筒中間部以壓力15MPa注入二氧化碳，混練后，從調(diào)溫至180℃的40cm寬T模頭擠出，通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙1.8mm的輥之間，在與成形的同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡，制造了厚度2mm的泡沫片材。此時(shí)片材的引出速度為0.5m/分。所得到泡沫體的密度為0.75g/cm3、泡孔尺寸為20～60μm、硬度(JIS-C硬度)為97。
研削所得到泡沫體(片材狀物)的表面，使泡孔在表面上露出，制成研磨墊材。
實(shí)施例7將熱塑性聚氨酯(PU-2)供給單螺桿擠塑機(jī)(50mm、L/D＝28)，與在機(jī)筒溫度210～225℃熔融的同時(shí)從機(jī)筒中間部以壓力10MPa注入二氧化碳，混練后，從調(diào)溫至180℃的40cm寬T模頭擠出，通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙1.8mm的輥之間，在與成形的同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡，制造了厚度2mm的泡沫片材。此時(shí)片材的引出速度為0.5m/分。所得到泡沫體的密度為0.80g/cm3、泡孔尺寸為40～80μm、硬度(JIS-C硬度)為99。
實(shí)施例8將熱塑性聚氨酯(PU-3)供給單螺桿擠塑機(jī)(50mm、L/D＝28)，與在機(jī)筒溫度210～225℃熔融的同時(shí)從機(jī)筒中間部以壓力8MPa注入二氧化碳，混練后，從調(diào)溫至180℃的40cm寬T模頭擠出，通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙1.8mm的輥之間，在與成形的同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡，制造了厚度2mm的泡沫片材。此時(shí)片材的引出速度為0.5m/分。所得到泡沫體的密度為0.78g/cm3、泡孔尺寸為30～80μm、硬度(JIS-C硬度)為99。
比較例2將熱塑性聚氨酯(PU-4)供給單螺桿擠塑機(jī)(50mm、L/D＝28)，與在機(jī)筒溫度210～225℃熔融的同時(shí)從機(jī)筒中間部以壓力15MPa注入二氧化碳，混練后，從調(diào)溫至180℃的40cm寬T模頭擠出，通過(guò)調(diào)溫至60℃、間隙1.8mm的輥之間，在與成形的同時(shí)進(jìn)行發(fā)泡，制造了厚度2mm的泡沫片材。此時(shí)片材的引出速度為0.5m/分。所得到泡沫體的密度為0.70g/cm3、泡孔尺寸為20～40μm、硬度(JIS-C硬度)為38。
實(shí)施例9將熱塑性聚氨酯(PU-2)供給注塑成形機(jī)，在與用料筒溫度210～225℃熔融的同時(shí)從料筒中間部以壓力10MPa注入二氧化碳，混練后，以40cm3/秒的填充速度(填充時(shí)間1.25秒)注入調(diào)溫至50℃的模具中，冷卻至室溫后打開(kāi)模具，制造了厚度2mm的未發(fā)泡片材。然后，將所得到的片材在160℃硅油中浸漬3分鐘后冷卻到室溫，得到泡沫體。所得到泡沫體的密度為0.80g/cm3、泡孔尺寸為50～90μm、硬度(JIS-C硬度)為99。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明，可以提供有均一發(fā)泡構(gòu)造的聚氨酯泡沫體及其制造方法和由該泡沫體制成研磨墊材。本發(fā)明的研磨墊材是化學(xué)機(jī)械研磨方面有用的，可以用于高精度且高效率地研磨半導(dǎo)體晶片等的目的。本發(fā)明的研磨墊材尤其可以達(dá)到被研磨面的平滑性和平滑化效率的提高，而可以使使用時(shí)間比慣常產(chǎn)品延長(zhǎng)。
本發(fā)明的泡沫體由于有均一的發(fā)泡構(gòu)造，因而，即使在制成大型研磨墊材的情況下也能發(fā)揮均勻的研磨特性。進(jìn)而，作為大型研磨墊材，也可以同時(shí)研磨多個(gè)物品，而且此時(shí)所得到的研磨后的物品間的品質(zhì)差異小。因此，也有助于半導(dǎo)體等利用CMP進(jìn)行研磨的制品的生產(chǎn)率的提高。
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯泡沫體，是由通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熱塑性聚氨酯制成的，其密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm、硬度(JIS-C硬度)在90以上。
2.一種聚氨酯泡沫體，是由通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熱塑性聚氨酯在加壓條件下溶解了非反應(yīng)性氣體之后釋放壓力、并使該聚氨酯在軟化溫度以上的溫度發(fā)泡得到的，其密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm。
3.權(quán)利要求2記載的泡沫體，其中，溶解非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯是熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯。
4.權(quán)利要求2或3記載的泡沫體，其中，非反應(yīng)性氣體是二氧化碳或氮?dú)狻?br> 5.權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)記載的泡沫體，其中，熱塑性聚氨酯的0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′0與50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50的比值(E′0/E′50)在1.8以下。
6.權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)記載的泡沫體，其中，熱塑性聚氨酯的熔融峰值溫度在200℃以下。
7.一種研磨墊材，它是由權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的泡沫體制成的。
8.一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，該方法使用了權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)的泡沫體。
9.聚氨酯泡沫體的制造方法，包含由通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熱塑性聚氨酯制成的成形體在耐壓容器中、在壓力為3～15MPa、溫度為50～160℃的條件下溶解非反應(yīng)性氣體的步驟，在比該熱塑性聚氨酯的軟化溫度低的溫度釋放耐壓容器的壓力的步驟，和在該熱塑性聚氨酯的軟化溫度以上的溫度加熱而使溶解了所述非反應(yīng)性氣體的成形體發(fā)泡的步驟。
10.聚氨酯泡沫體的制造方法，包含由通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熱塑性聚氨酯制成的成形體在耐壓容器中、在壓力為3～15MPa、溫度為160～200℃的條件下溶解非反應(yīng)性氣體的步驟和釋放耐壓容器的壓力而使溶解了非反應(yīng)性氣體的成形體發(fā)泡的步驟。
11.密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm的聚氨酯泡沫體的制造方法，包含通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯在加壓條件下溶解非反應(yīng)性氣體的步驟，和使溶解了所述非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯在可發(fā)泡壓力下擠塑成形或注塑成形而得到泡沫成形體的步驟。
12.密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為5～200μm的聚氨酯泡沫體的制造方法，包含通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯在加壓條件下溶解非反應(yīng)性氣體的步驟，和使溶解了非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯以能維持不產(chǎn)生發(fā)泡的壓力的速度注塑成形而得到未發(fā)泡成形體的步驟，和使該未發(fā)泡成形體在該熱塑性聚氨酯的軟化溫度以上的溫度加熱發(fā)泡的步驟。
13.密度為0.5～1.0g/cm3、泡孔尺寸為20～200μm的聚氨酯泡沫體的制造方法，包含通過(guò)使高分子二醇、有機(jī)二異氰酸酯和鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)得到的、源于異氰酸酯基團(tuán)的氮原子的含有率在6wt％以上、且50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50為5×109dyn/cm2以上的熔融狀態(tài)的熱塑性聚氨酯在加壓條件下溶解非反應(yīng)性氣體的步驟，和使溶解了非反應(yīng)性氣體的熱塑性聚氨酯以能維持不產(chǎn)生發(fā)泡的壓力的速度在模具內(nèi)注塑之后通過(guò)增加該模具內(nèi)的容積來(lái)得到發(fā)泡成形體的步驟。
14.權(quán)利要求9～13中任何一項(xiàng)記載的聚氨酯泡沫體的制造方法，其中，熱塑性聚氨酯的0℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′0與50℃動(dòng)態(tài)粘彈性模量E′50的比值(E′0/E′50)在1.8以下。
15.權(quán)利要求9～14中任何一項(xiàng)記載的聚氨酯泡沫體的制造方法，其中，熱塑性聚氨酯的熔融峰值溫度在200℃以下。
16.權(quán)利要求9～15中任何一項(xiàng)記載的聚氨酯泡沫體的制造方法，其中，非反應(yīng)性氣體是二氧化碳或氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種有均一發(fā)泡構(gòu)造、達(dá)到被研磨面的平滑性和平滑化效率的改善、使用期比先有技術(shù)的延長(zhǎng)、且適合用來(lái)作為研磨墊料的聚氨酯泡沫體。這個(gè)目的是由一種聚氨酯泡沫體達(dá)到的，該泡沫體用一種通過(guò)使一種聚合物多元醇、一種有機(jī)二異氰酸酯和一種鏈增長(zhǎng)劑反應(yīng)產(chǎn)生的、以約6wt％或以上的數(shù)量含有源于異氰酸酯的氮原子、顯示出5×10
文檔編號(hào)C08G18/08GK1487965SQ01822392
公開(kāi)日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2001年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月8日
發(fā)明者金田俊二, 岡本知大, 大 申請(qǐng)人:可樂(lè)麗股份有限公司