研磨布及研磨方法

專利名稱：研磨布及研磨方法
技術領域：
本發明涉及一種在要求表面精加工達到高精度的磁記錄媒體及類似媒體的制造中使用的研磨布。特別是，在硬盤等磁記錄盤片的制造過程中適于用來進行紋理加工(texture processing)的研磨布以及使用該研磨布的研磨方法。
背景技術：
近年來，隨著計算機等信息處理技術的發展，要求能夠以高精度對磁記錄媒體和硅片進行表面精加工。例如，在制造作為磁記錄媒體的硬盤等的磁記錄盤片時，要對鋁、玻璃等的表面進行平滑化加工，繼而經過鎳-P電鍍等非磁性電鍍處理之后，形成由鈷合金等材料形成的磁性薄膜層，再以碳等材料形成的表面保護層加以覆蓋，而對于用來進行所說平滑化加工的研磨布提出了越來越高的要求。特別是，在對該磁記錄盤片進行平滑化加工的最后階段，為了在盤片表面形成細微的槽，要使用含有磨粒的研磨膏和研磨布進行被稱作紋理加工的表面加工處理，而市場期待著一種對于實現大容量化、高密度化最為適合的研磨布。
作為紋理加工中所使用的研磨布，過去有由纖維直徑為5μm左右的極細纖維制成的織物、栽植纖維直徑為14μm左右的纖維而成的栽絨片等。而5μm左右的極細纖維不能做到充分研磨，而且作為織物，纖維缺乏自由度，而作為栽絨片，其表面排列著垂直的粗纖維，因而容易在盤片表面造成較深的傷痕，只能得到可靠性較低的磁記錄媒體。
為解決上述問題，特開平9-277175號公報曾提出一種作為由纖維直徑為10μm以下的極細纖維絡合而成且表面具有毛茸的無紡布研磨片。但存在著這樣的問題，即，以熔流法得到的無紡布，纖維的強度較差，而用一般分離纖維得到的無紡布，也由于只是依賴于物理絡合，因而極細纖維容易脫落。此外，在紋理加工中通常是做成帶狀使用，而這種方法強度顯得不夠，不得不層疊加強層。另外，特開平11-138407號公報提出一種將織布的一部分織束切斷使之起毛而成的研磨布。但需要將已然織成的布的織束的一部分切斷以使直徑不足2μm的極細纖維成為豎立毛茸，難以進行工業化生產。
另外，特開2000-237951號公報提出一種由含有0.3dtex以下的極細纖維的無紡布構成并且表面具有親水性的研磨布。該研磨布具體使用的是由30根或30根以下的極細纖維而成的纖維束構成的無紡布，該極細纖維是聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，該纖維的直徑從其制造方法來說是較為均勻的。作為該無紡布，由于構成纖維束的極細纖維的根數較少且纖維直徑均勻，因此要使研磨布的強度與精度兩個方面均保持高水平是困難的。
發明的任務本發明是為解決上述問題而提出的，其目的是，提供一種在對磁記錄媒體等的表面進行紋理加工時不會因研磨條件的改變而在盤片表面產生深槽(劃傷)的、能夠均勻地進行研磨且具有足夠的強度的研磨布，以及使用該研磨布的磁記錄盤片研磨方法。
實現發明任務的手段根據本發明人的研究，發現前述本發明的目的可如下實現，即，一種以由纖維母材和在其中填充高分子彈性體而成的復合布構成的研磨布，其特征是，該纖維母材(1)由20～3000根極細纖維結束而成的纖維束構成，(2)該纖維束，其存在于從垂直于長度方向的截面的中心至半徑的1/2的周圍為止的中心部的極細纖維的平均直徑(D1)為0.3～10μm，存在于從半徑的1/2的周圍至外周為止的外周部的極細纖維的平均直徑(D2)為0.05～1μm，并且，D1/D2的比值為1.5以上。還發現本發明的目的可如下實現，即，作為如上所述的研磨布，其特征是，(a)一側表面的吸水高度為20mm/小時以上，其相反一側表面的吸水高度為5mm/小時以下，并且，(b)一側表面經過起毛處理。
下面，對本發明的研磨布進行進一步詳細的說明。
本發明的研磨布是由纖維母材和在其中填充高分子彈性體而成的復合布。該纖維母材是由極細纖維結束而成的纖維束構成，在纖維母材的表層部之外的母材內部中，存在于纖維束外部的主要是高分子彈性體。即，高分子彈性體實質性存在于纖維束之間所存在的空隙中。纖維束以由20～3000根極細纖維構成為宜，由50～2000根構成則更好，最好是由100～1600根極細纖維構成。若極細纖維不足20根，則外周部纖維的根數少，下面將說明的、中心部與外周部的平均直徑的差異的效果難以得到發揮。另外，從生產率等角度來說，構成一根纖維束的極細纖維的細度的合計值以1～10dtex為宜，而最好是2～5dtex。
作為構成纖維束的極細纖維，存在于從與所說纖維束長度方向相垂直的截面的中心至半徑的1/2的周圍為止的中心部中的極細纖維的平均直徑(d1)有必要為0.3～10μm(約0.0008～約0.94dtex)，而最好是0.5～2μm(約0.0024～約0.038dtex)。當該中心部的極細纖維的平均直徑(d1)不足0.3μm時，極細纖維的強度較低，作為復合布其強度也較低。而當該平均直徑(d1)超過10μm時，在研磨工序中容易損傷被研磨片材。
而存在于外周部的極細纖維的平均直徑(d2)有必要為0.05～1μm(約0.00002～約0.0094dtex)，而以0.1～0.7μm(約0.0001～約0.0046dtex)為宜，最好是0.2～0.5μm(約0.00038～約0.0024dtex)。當平均直徑(d2)不足0.05μm時，極細纖維的強度低因而在研磨時極細纖維會脫落。而當平均直徑(d2)超過1μm時，將與現有技術無差別。
而且，構成纖維束的極細纖維的最大直徑以10μm(約0.94dtex)以下為宜，3μm(約0.1dtex)以下則更好。而極細纖維的最細纖維的直徑以0.01μm(約0.000001dtex)以上為宜。當極細纖維的直徑超過10μm時，會出現進行研磨工序時容易損傷被研磨片材的傾向。
另外，( )內的數值(單位為dtex)隨密度的不同而異，因此對于極細纖維為尼龍6的場合，作為例子示出經過換算后的數值以供參考。
此外，使纖維束的中心部的平均直徑(d1)相對于外周部的平均直徑(d2)為1.5倍以上是必要的。進一步來說，(d1)相對于(d2)為2.0倍～6倍為宜，而最好是3.0倍～5倍。作為本發明，由于存在這樣的關系，因而研磨布的強度與精密研磨性得以兼顧。
在這里，對于極細纖維的纖維直徑，是拍攝布料斷面的電子顯微鏡照片，根據該照片測定極細纖維截面的直徑的。即，以切斷面上的一個纖維束的最大直徑的中點為中心，將存在于該中心至最外周之間的距離的1/2的范圍內(中心部)的極細纖維定義為中心部纖維，將從該1/2的側面到所能夠觀察到的最外層為止的極細纖維定義為外周部纖維。
對于構成纖維母材的極細纖維的制造方法并無特別限定，而具體地說，有這樣一種方法，即，使用溶劑溶解性不同的兩種以上的纖維形成性高分子以公知的紡絲法制成纖維后將一種成分抽出而去除的方法。而最好是，靠紡絲后的延伸而使纖維獲得必要的強度。為了獲得與本發明的目的最一致的纖維束，以采用例如特開平6-257016號公報所列舉的那種混合紡絲法為宜。作為構成極細纖維成分的纖維形成性高分子(“島”成分)，可以使用尼龍6、尼龍6，6、尼龍12之類的聚酰胺或者聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯之類的聚酯等，作為溶劑溶解性與之不同的高分子(“海”成分)，可以使用低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。其中，尼龍6/聚乙烯組合易于實現工業化生產因而更為適宜。特別是，以使用尼龍之類的聚酰胺纖維為佳，這樣，與聚酯纖維相比，模量小，研磨時不易發生劃傷。
此外，減小作為“海”成分的高分子的紡絲溫度下的熔流指數(使粘度增加)和加大“島”成分和“海”成分的熔流指數的差異，可得到D1/D2之比大的纖維束，因而是適宜采取的手段。另外，在進行混合紡絲時，添加0.2～3重量％而最好是0.5～2重量％的聚乙二醇也是一個有利的手段。
本發明的纖維母材是指由前述極細纖維的纖維束構成的無紡布、織物、編物等，而從本發明的目的出發則以無紡布為最佳。制作無紡布的方法可以是公知的方法，并無特別限定，但最好是，使用梳理機、交叉成卷機、搖動針刺機等經過針刺而成的無紡布、以及、使用流體制成的絡合無紡布。
為使纖維母材得到增強，在其纖維束之間的空隙中填充高分子彈性體。所使用的高分子彈性體的100％伸長模量以9～40MPa為宜。作為高分子彈性體，可使用聚氨酯樹脂、聚氨酯·聚脲樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚苯乙烯·丁二烯樹脂、聚丙烯腈·丁二烯樹脂等，但從加工性、耐磨性、抗加水分解性等方面考慮，以聚氨酯樹脂為宜。
聚氨酯樹脂可以使用使分子量為500～4000的聚醚丁二醇、聚酯丁二醇、聚碳酸酯丁二醇等多元醇的單質或混合物與有機二異氰酸酯、分子量為500以下的低分子鏈伸長劑進行反應而生成的產物，研磨膏為堿性或酸性且伴隨著發生聚氨酯樹脂加水分解老化的場合，使用乙醚系或碳酸鹽系聚氨酯即可。
高分子彈性體/纖維母材的重量比以10/90～60/40為宜，最好是25/75～50/50。若高分子彈性體的比例不足10％，則得不到增強效果，進行加工時尺寸穩定性不夠。而當高分子彈性體超過60％時，會出現磨粒的附著狀態變差而且排除磨屑的性能變差的傾向。作為填充高分子彈性體的處理方法，將高分子彈性體的有機溶劑溶液或水性分散液浸漬以及/或者涂布在纖維母材上后通過濕式凝固或者干式凝固法便可使之附著在上面，但需要使高分子彈性體以實質性填充纖維母材的纖維束之間的空隙的形式使之均勻附著，而且使高分子彈性體呈多孔狀凝固這一點從將磨粒固定而能夠在不發生劃傷等缺陷的情況下進行研磨的角度來說是適宜的，為此以濕式凝固法更為適宜。作為高分子彈性體的有機溶劑，除了可以使用二甲替甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亞砜之類極性溶劑之外，還可以使用甲苯、丙酮、甲乙酮等。
最好是，高分子彈性體不僅填充在纖維母材中的纖維束之間的空隙內，而且在由表面的極細纖維形成的纖維束之中也有少量填充，這樣，能夠抑制極細纖維的脫落，減少磨屑的產生。要實現這一點，只要在填充高分子彈性體后將前述溶劑和高分子彈性體的溶液通過凹輥等手段少量涂布在表面上即可。此外，最好是，對其本身以公知的方法對表面進行研磨而使之起毛，這也能夠減少研磨品的損傷。
作為研磨布，最好在長度方向、寬度方向上的厚度均勻。研磨用布的厚度以0.3～1.2mm為宜，若不足0.3mm，則出現強度不足的傾向，若為1.2mm以上，則過厚而出現作業性低的傾向。厚度的精度最好是，沿長度方向測定的厚度的標準差值(CV值)為3以下，而若為2以下，則出現作為被研磨體的盤片等的表面平滑度提高的傾向。為使厚度最佳化，而且為提高生產率而使布料減薄是一種好方法。若做成研磨基本寬度為5～300mm、最好為7～200mm的帶狀是有利的。
本發明的研磨布的抗拉強度以10N/cm以上為宜，25～200N/cm則更好，而最好為50～180N/cm。抗拉強度高的研磨布在研磨工序中寬度不會減小，表面不會變得不平整而能夠實現均勻加工。
此外，在象紋理加工中使用的那樣制成帶狀使用的場合，以進行加工時其尺寸變化較小為宜。以后述的測定方法測得的帶寬減小的比例在20％以下為宜，15％以下則更好，而最好是在6％以下。其中，所說寬度減小的比例是以百分比表示施加5N/cm負載時寬度所減小的長度相對于空載時的帶寬長度的值。
此外，最好是，研磨布的表面具有親水性而使得在將研磨膏送入硬盤等被研磨材料與研磨布之間時能夠被研磨布以適當的速度吸入。即，研磨布的研磨面的親水性當在后述的測定條件下進行測定時以其吸水速度為80秒以下為宜，1～60秒則更好，而最好是20～50秒。
要使研磨布具有吸水速度達到上述值的親水性，對研磨布以陰離子性或非離子性的滲透劑進行處理是有效的。具體地說，作為陰離子性滲透劑，有二辛基硫丁二酸鹽·鈉鹽、十二烷基二苯基醚磺酸·鈉鹽、十二烷基苯磺酸·鈉鹽、萘磺酸·鈉鹽等，作為非離子性滲透劑，有2級十二烷醇·乙氧基化物、月桂醇的環氧乙烷附加物、環氧乙烷附加烷基苯醚等。滲透劑的處理用量的多少因所使用的滲透劑的不同而不同，但在相對于布料為0.01～3重量％的程度。
使研磨布獲得親水性的方法，有將研磨布浸漬在滲透劑的水溶液中的方法，將滲透劑的水溶液以噴涂法或凹輥法等手段涂布在研磨布表面的方法。
也可以將研磨布浸在滲透劑水溶液中使整個研磨布獲得親水性。但是，在這種場合，研磨膏會滲入研磨布的內部，無謂消耗超出研磨需用量的研磨膏。減少價格高昂的研磨膏的消耗量，從降低研磨成本來說是人們所希望的。
為此，可將本發明的研磨布做成研磨表面具有親水性層，其內側(包括背面)具有疏水性的復合結構。使用具有該復合結構的研磨布，可以減少研磨膏使用量，而且能夠均勻且以良好的生產率對被研磨片材進行研磨。
具有由親水性層與疏水性層二者構成的復合結構的研磨布可通過各種方法獲得。例如將研磨布浸在含有斥水劑的液體中或者將含有斥水劑的液體灑布在研磨布上而得到斥水性研磨布，然后以噴涂法或凹輥法等方法在其表面涂布具有親水性的滲透劑液體，便可得到表面具有親水性、其內部(表面)具有疏水性的研磨布。
作為用來使之獲得親水性的滲透劑，前述陰離子性或非離子性滲透劑均可使用。作為使一方獲得斥水性的斥水劑，例如可使用氟系斥水劑、蠟系斥水劑。
對于前述由親水性面和疏水性面形成的研磨布，其親水性和疏水性可以用該兩個面的吸水高度度量。即，在后述的方法及條件下，使研磨布的一個端部浸在水中并保持垂直，此時的親水性面的吸水高度以20mm/小時以上為宜，最好是40～90mm/小時，而疏水性面的吸水高度以5mm/小時為宜，最好是0～2mm/小時以下。而且在親水性面上，10分鐘后的吸水高度以10～60mm為宜，最好是20～50mm。即使在進行研磨時加入研磨膏的場合，研磨布也不會一次吸收大量的研磨膏，故能夠有效地高效率地使用研磨膏。
作為本發明的研磨布，最好是，研磨面具有親水性層，該親水性層的厚度以500μm以下為宜，400μm以下則更好，而最好是350μm以下。從實用性考慮，下限為100μm。
作為本發明的研磨布，最好是研磨面的表面經過起毛處理。以經過起毛處理的表面進行研磨，可使得在被研磨片材上形成均勻的同心圓槽的效果更容易得到發揮。還能夠減少異常損傷的發生。研磨面表面的起毛處理，可以采用其自身的公知方法進行。
為得到表面起毛的研磨布，只要對例如纖維母材中填充高分子彈性體而得到的復合布進行起毛處理即可。此時最好是，對復合布用有機硅化合物進行處理以提高纖維起毛的效果。作為該有機硅化合物，只要是在通常纖維布料的起毛處理中為提高纖維的滑順性而使用的一般有機硅化合物即可。
根據本發明人的研究獲知，在使用有機硅化合物對纖維布料進行起毛處理的場合，在該布料中將殘存有機硅化合物，該殘存的有機硅化合物在進行研磨處理時脫落，以及，該附著的有機硅化合物在媒體表面形成磁性層時會使磁性層從其附著部位剝離。
為了防止有機硅化合物從研磨布上脫落而造成危害，最好是經過洗滌將研磨布中的有機硅化合物充分去除，使其含量按照硅原子計量達到每一研磨布300ppm以下，最好是200ppm以下。
我們還知道，要使有機硅化合物的含量降低到前述范圍內，最好是在進行起毛處理后，對研磨布使用含有濃度為0.5～10g/升而最好是1～7g/升的聚氧乙烯烷基醚的水溶液進行洗滌。在這里，作為聚氧乙烯烷基醚，以氧乙烯鏈中的重復單位為2～25且烷基的碳的數量為4～25者為宜。
下面，對使用本發明的研磨布研磨磁記錄盤片的方法，結合硬盤制造時的紋理加工進行說明。這種方法是使用本發明的研磨用布和含有磨粒的研磨膏進行的。通常的紋理加工條件可應用于該方法中，舉一個例子來說，含有磨粒的研磨膏的磨粒濃度為0.1～1重量％，研磨膏液的供給量為4～15ml/分，盤片轉速為100～500rpm，研磨布的進給量為1～10ml/秒，油缸推壓壓力為49～294kPa，研磨時間為5～30秒。
在這里，最好是，含有磨粒的研磨膏與研磨用布具有同種離子性，或某一方為非離子性。在例如某一方為陰離子性而另一方為陽離子性的場合，會出現在研磨布的表面發生研磨膏分離、影響紋理加工穩定性的傾向。
與研磨布一起使用的磨粒，使用的是氧化鋁、二氧化硅、氧化鈰、氧化鋯、氮化硅、單晶或多晶金剛砂等，顆粒直徑分別為0.05～0.5μm。
特別是使用研磨表面具有親水性層、其內側為疏水性的復合結構的研磨布進行紋理加工而得到的硬盤，其表面粗糙度的平均值至峰頂之間的距離(Rp)小于平均值至谷底之間的距離(Rv)，可實現記錄數據的進一步高密度化。更具體地說，當設最高峰頂到平均值之間的距離為Rp、最低谷底至平均值之間的距離為Rv時，所得到的硬盤以其Rv/Rp＞1.5為宜，Rv/Rp＞3.0則更好。
發明的作用本發明的研磨布由纖維母材和高分子彈性體構成，靠高分子聚合物得到增強從而防止纖維脫落。此外，構成纖維質母材的纖維形成了極細纖維結束而成的纖維束，纖維束的中心部的極細纖維的平均直徑(d1)為外周部的極細纖維的平均直徑(d2)的1.5倍以上。本發明中，是靠這種關系使研磨布的強度與精密研磨性得到兼顧的。若中心部的極細纖維與外周部同樣細，則不能保證研磨布的強度。特別是在硬盤的紋理加工那樣做成帶狀使用的場合，若加工時因張力作用導致研磨布的寬度減小則表面將變得不平整，將無法進行均勻的加工。作為構成本發明的研磨布的纖維母材的纖維束，由于中心部的極細纖維直徑較粗，因此提高了微小磨粒在研磨布上的附著性，而且還提高了將磨屑等產生噪音的原因的微小灰塵除去的效果。
實施例下面，通過實施例對本發明進行進一步的說明，但本發明并限于這些實施例。實施例中凡未特別加以說明的，百分比(％)和比例均表示重量％和重量比。實施例中的測定值是分別以下述方法進行測定的。
(1)極細纖維的平均直徑按以下方法求出極細纖維斷面的直徑。
首先以制成的研磨布作為試片，將其浸在水中待其充分排放空氣吸水之后，使用日本切片機研究所制造的帶EF-10型電子式試品冷卻裝置的RM-S型切片機在凍結成-20℃的狀態下以鋒利的切刀將其切斷。然后在室溫下將試品解凍，保持其切斷面不動，以120℃溫度干燥30分鐘。之后使用日本電子デ-タム公司制造的JFC-1500型離子·司帕塔凌古裝置蒸鍍金，使用JSM-6100型掃描式電子顯微鏡對垂直于研磨布表面切斷且呈圓形或近似圓形的橢圓形的纖維束斷面選出5根以4000倍倍率拍攝切斷面的照片。利用該照片對纖維束內的極細纖維斷面的直徑進行測定。
將存在于從切斷面的纖維束最大直徑的中點至纖維束最外周的距離的1/2的范圍內的極細纖維定義為中心部的極細纖維，將存在于從側面至所能夠觀察到的最外層的極細纖維定義為外周部的極細纖維，在作為被測對象的極細纖維其根數較少的場合選擇全數、而較多的場合隨機選擇中心部的極細纖維20根、外周部的極細纖維50根，對它們的直徑進行測定而求出一個纖維束的平均值。再從5根纖維束最終計算出平均值，求出用于研磨布的纖維束的中心部極細纖維的平均直徑d1、外周部極細纖維的平均直徑d2。
(2)100％伸長模量對于高分子彈性體的100％伸長模量，按照JIS-K6550的方法，裁切出試片并使用島津制作所制造的島津オ-トゲラフ AGS-500G以50mm/min的拉伸速度進行測定，將伸長100％時的作用力作為100％伸長模量。
(3)厚度及厚度的離散度(CV值)沿研磨布的長度方向隨機測定500個點處的厚度，根據該數據求出厚度的平均值與標準差，按照下式求出標準差值(CV值)。
CV值(％)＝(標準差/平均值)×100厚度使用的是用可讀到百分之一的厚度計在載荷11.8kPa的條件下測出的值。
(4)抗拉強度按照JIS-K6550的方法，裁切出試片并使用島津制作所制造的島津オ-トゲラフ AGS-500G以50mm/min的拉伸速度測出抗拉強度。
(5)寬度減小率裁切成40mm(寬度方向)×150mm(長度方向)的試片，使用島津制作所制造的島津オ-トゲラフ AGS-500G以50mm/min的拉伸速度一直拉伸到載荷達到20N(5N/cm)為止，測出此時的寬度，求出寬度減小率(％)。
(6)吸水速度以及正面側親水性層厚度的測定將研磨布在溫度20℃、濕度60％的保濕器中放置12小時以上，將其作為試片。在保持溫度20℃、濕度60％的室內將試片靜置在平坦表面上，從試片上方2cm高處用微量吸量管滴下15μl水。測定從滴下后到布料吸收結束為止的時間，以用秒數表示的值作為吸水速度。
此外，在滴下的水完全被試片吸收后，使用キ-エンス公司制造的VH-800型數字顯微鏡觀察水滴滲透部分的斷面并測出一直到水滴所滲透的部分為止的層厚。以N＝10的平均值作為1親水層的厚度。
(7)吸水高度將研磨布裁切成25(橫)mm×250(縱)mm的試片，在溫度20℃、濕度60％的保濕器中放置12小時以上。在燒杯中放入深度達5cm以上的純水，將制成的試片垂直固定并使試片的端部20mm浸入水中。1小時后或者10分鐘后測出水在正面和背面通過毛細現象被吸上來的高度。將對3片進行測定后的平均值作為評定數據。
(8)硅含量的測定使用理學電機公司制造的3080E型熒光X射線分析裝置進行測定。精確地稱量出100mg的研磨布，作為測定樣本。將所測出的硅的量以重量比(ppm)表示。
(9)磁記錄盤片表面的平均粗糙度(Ra)、峰頂值(Rp)、谷底值(Rv)
對經過紋理加工的磁記錄盤片，使用表面粗糙度測定器(VeecoInstrument Inc制TMS-2000)進行測定并繪成曲線圖，以該曲線圖為基礎，按照JIS-B0601所記載的方法算出。即，當對測出的表面粗糙度用測定長度方向x從0到L變化時的函數F(x)表示時，利用以下公式(1)進行計算而得到。
公式(1)中，<F(x)>是x＝0～L時的函數F(x)的平均值。Ra=1L∫0L|F(x)-<F(x)>|dx]]>而Rp和Rv分別是自表面粗糙度的平均值至峰頂和谷底的差，可用下式表示。
Rp＝最高峰頂-平均值Rv＝最低谷底-平均值實施例1將49.1份的260℃溫度下測得其熔融指數為90的聚乙烯、50份的熔融指數為18的尼龍6、0.9份的聚乙二醇以顆粒狀態進行混合。其次，將該混合顆粒送入壓出機進行紡絲。熔融部及螺旋端部的溫度為260℃，紡絲組件及紡絲模的溫度為250℃，紡絲模的孔的直徑為0.3mm。進而，使各混合紡絲纖維延伸，使之機械卷縮后將其切斷。所得到的混合紡絲纖維(主絲)是細度6.6dtex、長度51mm的纖維原料。其次，使纖維原料從梳理機中通過而成為纖維股，經過針刺處理制成絡合纖維股。使該纖維股從140℃的加熱區中通過，以壓延輥進行壓力加工而得到相對重量670g/m2、厚度1.9mm的纖維母材。
另一方面，使聚丁二醇/聚丁烯己二酸酯(各自的分子量2000)＝60/40、二苯甲烷二異氰酸酯、聚乙二醇進行反應，得到100％伸長模量為10.8MPa的聚氨酯樹脂(高分子彈性體)。在該聚氨酯樹脂中添加凝固調整劑、二甲替甲酰胺(DMF)，制作出固態成分為15％的浸漬溶液。
其次，將上述纖維母材浸在聚氨酯濃度為15％的浸漬溶液中，用擠壓輥擠壓后，使之在水中濕式凝固，并進行脫溶劑處理。對得到的材料用熱風進行干燥，得到作為由纖維母材和填充于其空隙中的高分子彈性體構成的復合體的浸含聚氨酯的材料。該高分子彈性體呈多孔體形成。在85℃的熱甲苯中對該材料反復進行浸漬-擠壓操作，使纖維中的作為“海”成分的聚乙烯溶解以將其除去從而成為極細纖維。在所得到的浸含聚氨酯的極細纖維母材中，作為高分子彈性體的聚氨酯樹脂其與纖維的比例(R/F)為35/65。最初的混合紡絲纖維(主絲)成為由尼龍極細纖維構成的纖維束，作為纖維束內的極細纖維斷面的纖維直徑，按照前述測定法測出的中心部的平均纖維直徑為1.10μm，外周部的平均纖維直徑為0.31μm，纖維束內的極細纖維的根數約為650根。
在所得到的浸含聚氨酯的極細纖維母材的正面與背面，使用凹輥大約按5g/m2涂布DMF并進行干燥。在經過處理后的表面，在存在于極細纖維束之間的空隙中存在有高分子彈性體。該高分子彈性體是被DMF再次溶解的聚氨酯。之后，對兩面使用裝有320目砂紙的研磨機進行研磨使其起毛，減薄到1/2的厚度，制成厚度為0.65mm的起毛布。
該布制成的研磨布的20％伸長時的應力為27.1N/cm，抗拉強度為87.6N/cm，對寬度為4.0cm的研磨布在20N載荷下進行拉伸時正中部位的寬度減小2.0mm，研磨布表面未見不平整，完全能夠承受使用中受到的拉伸。
將得到的研磨布裁成4cm寬，用于對作為磁記錄盤片的鋁質盤片進行紋理加工。研磨劑含有0.1μm的多晶金剛砂磨粒，含有陰離子性的分散劑。硬盤的表面粗糙度良好，達到Ra＝3.5埃。
所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表1。
比較例1以在260℃溫度下測得熔融指數為90的聚乙烯作為復合纖維的“海”成分，熔融指數為18的尼龍6作為復合纖維的“島”成分，以“島”成分0.056dtex、“島”數38根、配比為聚乙烯(“海”成分)尼龍6(“島”成分)＝40∶60進行復合紡絲，得到細度5.3dtex、纖維長51mm的復合纖維。除了對實施例1的混合紡絲纖維用該復合纖維進行替代之外與實施例1同樣地制成研磨布。所得到的研磨布中的纖維束的外周部極細纖維和中心部極細纖維二者的直徑同為2.4μm。
繼而與實施例1同樣地進行紋理加工，經過紋理加工的盤片的表面平均粗糙度Ra為18埃，未得到實施例1那種程度的均勻的表面。所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表1。
實施例2除了替代實施例1中所使用的15％固態成分的聚氨酯樹脂的浸漬液而使用5％固態成分的浸漬液之外與實施例1同樣地制成研磨布。該研磨布的高分子彈性體(聚氨酯樹脂)與纖維母材的比例為5/95。
該研磨布與通過實施例1得到的一樣，由極細纖維構成。但是，與實施例1的研磨布相比，毛茸長，表面的均勻性稍差，厚度的離散度為3.8，抗拉強度為8N/cm。
之后，與實施例1同樣地進行紋理加工時，很少出現劃傷。所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表1。
比較例2將50份的聚乙烯和50份的聚對苯二甲酸乙二醇酯以顆粒狀態進行混合。其次，將該混合顆粒送入壓出機進行紡絲。熔融部及螺旋端部的溫度為290℃，紡絲組件及紡絲模的溫度為285℃，紡絲模的孔的直徑為0.3mm。進而，使各混合紡絲纖維延伸，使之機械卷縮后將其切斷，制成混合紡絲纖維的主絲為6.6dtex的纖維原料。之后，使之從梳理機中通過而成為纖維股，經過針刺處理而得到相對重量為670g/m2的纖維母材。
繼而，與實施例1同樣地進行聚氨酯樹脂的浸漬、極細纖維化、起毛等過程，制成研磨布。所得到的布中的纖維束的中心部極細纖維和外周部極細纖維的直徑分別為0.32μm和0.23μm。研磨布的抗拉強度為25N/cm，寬度減小8.5mm，厚度的離散性為4.0％，是一種強度低、表面不平整的研磨布。
使用該研磨布與實施例1同樣地進行紋理加工的結果，出現較多的劃傷，盤片的表面平均粗糙度Ra也達到10埃，未得到實施例1那種程度的均勻的表面。所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表1。
實施例3除了未使用砂紙進行研磨之外，與實施例1同樣地進行制作而制成非起毛型研磨布。
將得到的研磨布與實施例1同樣地用于紋理加工。硬盤的表面平均粗糙度Ra良好，達到了4.0埃。
所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表2。
實施例4與實施例1同樣地制成起毛布。之后，作為陰離子系滲透劑使用二辛基磺基琥珀酸鈉的1％水溶液，浸涂在該起毛布上，一直擠壓到擠壓率為70％為止。然后，以120℃、5分鐘為條件進行熱風干燥，制成研磨布。
經過處理的研磨布的吸水速度為5秒。
使用該經過陰離子系滲透劑處理的研磨布與實施例1同樣地進行了紋理加工。研磨劑在研磨布上的滲透速度比實施例1快，未出現劃傷等缺陷，經過紋理加工的表面平均粗糙度Ra也良好，達到3.1埃。
所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表2。
實施例5除了將實施例1的聚氨酯樹脂(高分子彈性體)的100％伸長模量10.5MPa改為27.5MPa之外，與實施例1同樣地進行制作，制成研磨布。
將得到的研磨布與實施例1同樣地用于紋理加工。硬盤的表面平均粗糙度Ra良好，為3.8埃。所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表2。
實施例6與實施例1同樣地得到浸含聚氨酯的極細纖維母材。
在得到的母材的正面與背面使用凹輥大約按5g/m2涂布DMF，并進行干燥。其次，用軋液機壓軋該母材使其シルコ-ト FZS(松本油脂制藥公司制造的氨基改性硅，固態成分濃度20％)的1％水溶液達到吸液率＝70％，然后進行干燥。之后，對兩個面使用裝有400目砂紙的研磨機正反面各研磨兩次使之起毛并減薄，制成厚度為0.8mm的起毛布。
為了對整個起毛布進行斥水處理，浸涂氟系樹脂F-90C(大日本油墨工業株式會社制造)，以厚度的70％的間隙進行擠壓并進行干燥。布料上F-90C的固態成分附著量為0.5％。按照JIS-K6328所記載的斥水試驗測得此時的斥水度為100。在該斥水布料的表面，使用70目的凹輥涂布二辛基磺基琥珀酸鈉的5％甲醇溶液，并進行干燥。該處理反復進行兩次從而得到表面經過親水處理的研磨布。抗拉強度為86.7N/cm，當對寬度4.0cm的研磨布以20N載荷進行拉伸時，正中部位寬度減小2.1mm，研磨布表面也未見不平整，完全能夠承受使用中受到的拉伸。此外，該研磨布的吸水高度為10分鐘時正面為2.6cm、背面為0.0cm，1小時時正面為5.0cm、背面為0.0cm，隨著時間的推移緩慢進行吸水。正面側親水性層的厚度為315μm。硅含量為3150ppm。
使用所得到的研磨布與實施例1同樣地進行了紋理加工。研磨劑在研磨材料上的滲透速度也達到最佳，劃傷等缺陷很少。此外，進行紋理加工后Rv/Rp＝4.0且Rp＜Rv，Ra也良好，達到了3.2埃。
所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表3。
實施例7與實施例6同樣地制成起毛布。再將得到的起毛布，在含有4g/升松本油脂制藥公司制造的商品名SSK-4(聚氧乙烯烷基醚類)、2g/升氫氧化鈉的溶液中，以40比1的浴比，使用液流染色機在60℃下清洗40分鐘。
之后，與實施例6同樣地對得到的起毛布整個進行斥水處理，表面進行親水處理，從而得到研磨布。抗拉強度為86.7N/cm，對寬4.0cm的研磨布以20N載荷進行拉伸時，正中部位的寬度減小2.1mm，研磨布表面未見不平整，完全能夠承受使用中受到的拉伸。此外，該研磨布的吸水高度為10分鐘時正面為2.4cm、背面為0.0cm，1小時時正面為5.0cm、背面為0.0cm，隨著時間的推移緩慢進行吸水。正面側親水性層的厚度為315μm。并且由于進行了清洗，硅含量為30ppm，與實施例6的3150ppm相比顯著降低。
使用所得到的研磨布與實施例1同樣地進行了紋理加工。研磨劑在研磨材料上的滲透速度也達到最佳，并且不存在劃傷等缺陷，硬盤的Rv/Rp＝4.0且Rp＜Rv，并且Ra良好，達到了3.2埃。并且在此之后，得到在表面形成了磁性層的硬盤。所得到的硬盤是磁性層不虛浮的良好的硬盤。
所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表3。
實施例8除了未使用砂紙進行研磨之外，與實施例1同樣地進行制作而制成非起毛型研磨布。該研磨布的吸水高度為10分鐘時正面為2.0cm、背面為0.0cm，1小時時正面為4.8cm、背面為0.0cm，隨著時間的推移緩慢進行吸水。正面側親水性層的厚度為320μm。
將得到的研磨布與實施例1同樣地用于紋理加工。盡管出現劃傷有所增多的傾向，但硬盤的Rv/Rp＝3.5且Rp＜Rv，表面平均粗糙度Ra也良好，達到了1.9埃。
所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表3。
比較例3以在260℃溫度下測得熔融指數為90的聚乙烯作為復合纖維的“海”成分，熔融指數為18的尼龍6作為復合纖維的“島”成分，以“島”成分0.056dtex、“島”數38根、配比為聚乙烯(“海”成分)尼龍6(“島”成分)＝40∶60進行復合紡絲，得到細度5.3dtex、纖維長51mm的復合纖維。除了對實施例6的混合紡絲纖維以該復合纖維進行替代之外與實施例6同樣地制成研磨布。所得到的研磨布中的纖維束的外周部極細纖維和中心部極細纖維二者的直徑同為2.4μm。此外，研磨布的吸水高度為正面4.0cm、背面0.0cm。
接下來與實施例1同樣地進行紋理加工。經過紋理加工的硬盤的表面粗糙度Ra為9.5埃，未得到實施例1或實施例6那種程度的均勻的表面。所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表4。
實施例9除了將基于實施例1而在實施例6中使用的15％固態成分的聚氨酯樹脂的浸漬液改用5％固態成分的浸漬液之外，與實施例6同樣地進行制作，得到研磨布。作為該研磨布的高分子彈性體的聚氨酯樹脂與纖維母材的比例為5/95。
該研磨布與實施例6同樣地由極細纖維構成。但是由于高分子彈性體較少，因而表面的形態不能得到保持，與從實施例6得到的相比，毛茸長，表面的均勻性差，厚度的離散度也大。
其次，與實施例1同樣地進行紋理加工，而加工時出現研磨布因吸水而容易變長的傾向。所得到的研磨布及磁記錄盤片的物理性能示于表4。
實施例10除了將基于實施例1而在實施例6中使用的15％固態成分的聚氨酯樹脂的浸漬液改用30％固態成分的浸漬液之外，與實施例6同樣地進行制作，制作出研磨布。作為該研磨布的高分子彈性體的聚氨酯樹脂與纖維母材的比例為70/30。而且該研磨布的吸水高度為正面4.0cm，背面0.0cm。
其次，與實施例1同樣地進行紋理加工，表面露出較多的聚氨酯，出現一些劃傷。但是，經過紋理加工的硬盤達到Rv/Rp＝2.4且Rp＜Rv，而且表面平均粗糙度良好，為4.5埃。
表1

表2

表3

表4

權利要求
1.一種研磨布，以由纖維母材和在其中填充高分子彈性體而成的復合布構成，其特征是，所說纖維母材(1)由20～3000根極細纖維結束而成的纖維束構成，(2)所說纖維束，其存在于從垂直于長度方向的截面的中心至半徑的1/2的周圍為止的中心部的極細纖維的平均直徑(D1)為0.3～10μm，存在于從半徑的1/2的周圍至外周為止的外周部的極細纖維的平均直徑(D2)為0.05～1μm，并且，D1/D2的比值為1.5以上。
2.如權利要求1所說的研磨布，所說研磨布，其高分子彈性體/纖維母材的比例按照重量在10/90～60/40的范圍內。
3.如權利要求1所說的研磨布，所說研磨布，在構成所說纖維母材的纖維束之間所存在的空隙中實質性地存在高分子彈性體。
4.如權利要求1所說的研磨布，所說纖維母材是由50～2000根極細纖維結束而成的纖維束構成。
5.如權利要求1所說的研磨布，所說纖維束，其存在于中心部的極細纖維的平均直徑(D1)為0.5～2μm且存在于所說外周部的極細纖維的平均直徑(D2)為0.1～0.7μm。
6.如權利要求1所說的研磨布，所說纖維母材是由所說纖維束構成的無紡布結構體。
7.如權利要求1所說的研磨布，所說高分子彈性體，其100％伸長模量為9～40MPa。
8.如權利要求1所說的研磨布，所說纖維束以由聚酰胺形成的極細纖維構成。
9.如權利要求1所說的研磨布，厚度為0.3～1.2mm且厚度的標準差值(CV)為3以下。
10.如權利要求1所說的研磨布，具有寬度為5～300mm的帶狀形態。
11.如權利要求1所說的研磨布，抗拉強度在10N/cm以上。
12.如權利要求1所說的研磨布，具有在施加5N/cm載荷時寬度減小20％以下的帶狀形態。
13.如權利要求1所說的研磨布，至少一個表面的吸水速度為80秒以下。
14.如權利要求1所說的研磨布，另一個表面具有親水性層且該層的厚度為500μm以下。
15.如權利要求1所說的研磨布，一側表面的吸水高度為20mm/小時以上，其相反一側表面的吸水高度為5mm/小時以下。
16.如權利要求1所說的研磨布，一側表面經過起毛處理。
17.一種研磨布，以由纖維母材和在其中填充高分子彈性體而成的復合布構成，其特征是，所說纖維母材(1)由20～3000根極細纖維結束而成的纖維束構成，(2)所說纖維束，其存在于從垂直于長度方向的截面的中心至半徑的1/2的周圍為止的中心部的極細纖維的平均直徑(D1)為0.3～10μm，存在于從半徑的1/2的周圍至外周為止的外周部的極細纖維的平均直徑(D2)為0.05～1μm，并且D1/D2的比值為1.5以上，所說研磨布，(a)一側表面的吸水高度為20mm/小時以上，其相反一側表面的吸水高度為5mm/小時以下，并且(b)一側表面經過起毛處理。
18.一種磁記錄盤片的研磨方法，其特征是，在將含有從氧化鋁、二氧化硅、氧化鈰、氧化鋯、氮化硅、單晶和多晶金剛砂構成的組中選擇的至少一種磨粒且含有直徑為0.05～0.5μm的磨粒的研磨膏向磁記錄盤片表面供給的同時使用權利要求1所說的研磨布對該盤片的表面進行研磨。
全文摘要
一種研磨布，以由纖維母材和其中填充高分子彈性體而成的復合布構成，其特征是，該纖維母材(1)由20～3000根極細纖維結束而成的纖維束構成，(2)該纖維束，其存在于從垂直于長度方向的截面的中心至半徑的1/2處為止的中心部的極細纖維的平均直徑(D1)為0.3～10μm，存在于從半徑的1/2處至外周為止的外周部的極細纖維的平均直徑(D2)為0.05～1μm，并且，D1/D2的比值為1.5以上。根據本發明，可提供一種特別是適合在硬盤的制造中用于盤片的紋理加工的、能夠高精度進行表面終加工且具有優異的強度的研磨布。
文檔編號B24B37/24GK1398213SQ01804562
公開日2003年2月19日 申請日期2001年11月30日 優先權日2000年12月5日
發明者田中學, 鈴木義行, 北脅秀亮, 三村正久 申請人:帝人株式會社