(57)【要約】【課題】目詰まり防止剤が塗布された表面の微細構造をどのようにすれば、目詰まり防止剤の機能が充分に発揮されるかをつきとめること。【解決手段】最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材において、該目詰まり防止被膜は、目詰まり防止剤および結合樹脂を含有し、該結合樹脂はひび割れを伴って膜化されており、該ひび割れによって該目詰まり防止被膜の表面全体に網目状の微細構造が形成されている、研磨材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材において、
該目詰まり防止被膜は、目詰まり防止剤および結合樹脂を含有し、
該結合樹脂はひび割れを伴って膜化されており、
該ひび割れによって該目詰まり防止被膜の表面全体に網目状の微細構造が形成されている、研磨材。
【請求項２】
前記微細構造の網目において、最大の目の最長径が１０００μｍ以下である請求項１記載の研磨材。
【請求項３】
前記結合樹脂が３５℃以上のガラス転移温度を有する請求項１記載の研磨材。
【請求項４】
前記結合樹脂が、粒子状樹脂を乾燥して膜化したものである請求項１記載の研磨材。
【請求項５】
前記粒子状樹脂が水性ラテックスまたは水性樹脂エマルジョンである請求項４記載の研磨材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材に関し、特に、表面全体が網目状にひび割れている目詰まり防止被膜を有する研磨材に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の研磨粒子を結合樹脂と共に塗布して得られる研磨材においては、研磨粒子の間にはある程度の空間がある。研磨工程中、被研磨体から研磨される材料は削り屑としても知られ、研磨粒子間の空間を塞ぐ傾向がある。
【０００３】
削り屑による研磨粒子間の空間の閉塞、およびその後の削り屑の増大は、目詰まりとして知られる。目詰まりは研磨粒子の働きを阻害し、研磨粒子の切削速度を低下させる（それ故、研磨に、より多くの力を要する）ため、問題となる。さらに、目詰まりは指数関数的な問題であり、いったん削り屑が研磨粒子間の空間を埋め始めると、最初の削り屑がさらなる目詰まりの「種」または「核」の役割を果たす。
【０００４】
研磨材業界は、研磨材に使用するための目詰まり防止物質を捜し求めてきた。使用されてきた目詰まり防止物質の例としては、脂肪酸の金属塩、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、ワックス類、鉱油類、架橋シラン類、架橋シリコーン類およびフッ素化炭化水素などがある。
【０００５】
例えば、炭化水素鎖を有するカルボン酸の金属塩（特許文献１）、炭化水素鎖を有するリン酸エステルや炭化水素鎖を有するアンモニウム（特許文献２）、炭化水素鎖を有するアミン、イミン、カルボン酸や酸無水物（特許文献３）、４級アンモニウム帯電防止化合物（特許文献６）からなる研磨材の目詰まり防止剤が知られている。これらの目詰まり防止剤は塗布研磨材の最も外側の面に担持されて研磨作業に供されている。目詰まり防止剤が塗布された面に保持されることを補助するため、目詰まり防止剤はバインダーと一緒に塗布される場合もある。
【０００６】
また、研磨用品が研磨粒子の上にサイズコートやスーパーサイズコートを有している場合には、目詰まり防止剤はこれらに含有させる場合がある。例えば、特許文献４には目詰まり防止ハードサイズコーティングを有する弾性研磨物品が記載されている。特許文献５には、硬化尿素ホルムアルデヒド樹脂および目詰まり防止剤を含有する最外側樹脂層を有する塗布研磨材が記載されている。  
【０００７】
目詰まり防止剤を研磨材に適用する場合、従来は研磨材の研磨面と被研磨体との間に目詰まり防止剤を保持すればその機能は充分に発揮されると考えられていた。そのため、研磨面に塗布されたり、最外側樹脂層に組み込まれた場合に、目詰まり防止剤が研磨面にどのような状態で保持されているかはこれまで充分に検討されていない。また、目詰まり防止剤が塗布された表面の微細構造が研磨性能にどのような影響をおよぼすのかも知られていない。
【特許文献１】特表２００２−５１９２０６号公報
【特許文献２】特表２０００−５１０１７６号公報
【特許文献３】特表２０００−５０９７４５号公報
【特許文献４】特表２００２−５２０１８１号公報
【特許文献５】米国特許第４３９６４０３号明細書
【特許文献６】米国特許第４９７３３３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、目詰まり防止剤が塗布された表面の微細構造をどのようにすれば、目詰まり防止剤の機能が充分に発揮されるかをつきとめることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材において、
該目詰まり防止被膜は、目詰まり防止剤および結合樹脂を含有し、
該結合樹脂はひび割れを伴って膜化されており、
該ひび割れによって該目詰まり防止被膜の表面全体に網目状の微細構造が形成されている、研磨材を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
本発明の研磨材は、
研磨材を提供する工程；
該研磨材の最外側面上に、目詰まり防止剤および結合樹脂を含有する目詰まり防止剤組成物を塗布する工程；および
研磨材を加熱して、結合樹脂をひび割れを伴って膜化させ、該ひび割れによって目詰まり防止被膜の表面全体に網目状の微細構造を形成する工程；
を包含する方法によって製造することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の研磨材は削り屑の排出能力に優れており、切削性能が著しく向上している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材は、一般に知られている研磨材の最外側面に目詰まり防止剤組成物が塗工されたものである。目詰まり防止剤組成物が塗工される研磨材の種類は特に限定されず、従来から研磨作業に際して目詰まり防止剤が使用されてきた種類のものであればよい。そのような研磨材には結合研磨材、塗布研磨材、及び不織布研磨材等多くの種類がある。
【００１３】
たとえば、結合研磨材は多数の研磨粒子を結合樹脂で固めたものをいう。塗布研磨材は結合樹脂により研磨粒子を基材に接着したものをいう。不織布研磨材は結合樹脂により研磨粒子を三次元不織基材内または三次元不織基材上に接着したものをいう。各タイプの研磨材は、様々な形であってよい。たとえば、塗布研磨材は第１層(メークコートとしても知られる)、第１層にまたは第１層内に接着された複数の研磨粒子、および第２層（サイズコートとしても知られる）を含んでもよい。場合によっては、第３層（スーパーサイズコートとしても知られる）をサイズコート上に適用してもよい。更に、塗布研磨材はベルト、ディスク、シート等々の形をとることができる。
【００１４】
研磨材の最外側面とは目詰まり防止剤組成物が塗工されていない場合に、被研磨体と接することとなる研磨材の面をいう。つまり、最外側面は、メークコートおよびサイズコートが存在する場合はサイズコートの上、メークコートのみが存在する場合はメークコートおよび研磨粒子の上の面を意味する。また、不織布研磨製品や結合研磨用製品の場合は最外側面は結合に使用される樹脂の表面となる。
【００１５】
目詰まり防止剤組成物とは目詰まり防止剤、結合樹脂および液媒体を含有する塗工液をいう。目詰まり防止剤としては従来から使用されているものであればよく、代表的には目詰まり防止効果を持つ金属石鹸、特にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムおよびステアリン酸リチウムなどのようなステアリン酸塩、脂肪酸の金属塩、ワックス類、およびグラファイト等が挙げられる。例えばフッ素化炭化水素などの添加物を併用してもよい。
【００１６】
結合樹脂は、ひび割れを伴って膜化し、ひび割れによって被膜の表面全体に網目状の微細構造を形成できるものであればよい。被膜のひび割れや網目状の微細構造は、一般に樹脂の硬さおよび膜化条件を調節することによって形成することができる。樹脂の硬さはガラス転移温度（Ｔｇ）を変化させて調節する。膜化条件は加熱温度および時間を変化させて調節する。結合樹脂は一般に液媒体に分散された粒子状樹脂を用いる。液媒体は水を主成分として含む水性媒体であってよい。好ましくは、結合樹脂は水性ラテックスまたは水性樹脂エマルジョンの形態である。
【００１７】
結合樹脂は３５℃以上、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは５０〜１３０℃のＴｇを有する。結合樹脂のＴｇが３５℃未満であると形成した目詰まり防止被膜がべたついて目詰まり防止機能を失う可能性がある。結合樹脂の種類としては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエン・アクリロニトリルゴム、クロロプレンゴムおよびメチルブタジエンゴムのようなラテックス、およびアクリル系および酢酸ビニル系のエマルジョン等が挙げられる。好ましい結合樹脂はスチレンブタジエン・アクリロニトリルゴム、スチレンブタジエンゴムである。
【００１８】
目詰まり防止剤組成物は目詰まり防止剤、結合樹脂および液媒体を混合して調製される。目詰まり防止剤組成物の成分として、界面活性剤、可塑剤、静電防止剤、加湿剤、消泡剤、色素、顔料、およびフィラーなど、従来から知られている添加剤等を通常使用される量混入してもよい。また、各成分は予め液媒体に適量分散させた形態で混合してもよい。
【００１９】
結合樹脂は目詰まり防止被膜とした場合に、固形分重量を基準にして被膜の５〜５０％、好ましくは１０〜４０％、より好ましくは１５〜３５％を占める量で目詰まり防止剤組成物に含有させる。目詰まり防止被膜中の結合樹脂の量が５％未満であると結合樹脂成分の割合が極端少なくなるため、塗布研磨材表面に対する目詰まり防止剤の保持性が低下し、５０％を越えると結合樹脂成分の割合の方が多くなってしまい、削り屑の付着を防ぐという目詰まり防止剤本来の機能が低下してしまう。
【００２０】
目詰まり防止剤組成物は、たとえば、刷毛塗、ロール塗布、流し塗、しごき塗、吹付塗等の方法によって研磨材の再外側面上に塗布する。塗布量は使用する砥粒の寸法や量等、および研磨材の用途等によって適宜変化させてよい。一般には乾燥被膜重量として約１〜約７５g/ｍ2、好ましくは約９〜約４０g/ｍ2である。
【００２１】
そして、好ましくは、目詰まり防止剤組成物が塗布された研磨材は、選択された結合樹脂がひび割れを伴って膜化し、ひび割れによって被膜の表面全体に網目状の微細構造を形成するのに適当な温度および時間加熱して乾燥される。加熱条件は当業者であれば適宜決定することができる。
【００２２】
例えば、結合樹脂のＴｇを越える温度、好ましくは結合樹脂のＴｇより１〜６０℃高い温度、より好ましくは結合樹脂のＴｇより１０〜４０℃高い温度で加熱する。加熱温度が結合樹脂のＴｇ未満であると結合樹脂は粒子状態を保ったまま乾燥し、膜化が生じないか、生じても不充分になる。加熱温度が結合樹脂のＴｇより６０℃以上高いと目詰まり防止剤組成物が均一な膜となってしまい、ひび割れの網目状微細構造が得られない。
【００２３】
加熱時間は０.５〜３０分、好ましくは１〜１５分である。加熱時間が０.５分未満であると液媒体が充分に揮発乾燥せず、目詰まり防止機能が発揮されない。加熱時間が３０分を越えると目詰まり防止剤組成物の劣化、変色、膜の均一化を引き起こす原因となる。
【００２４】
得られた目詰まり防止被膜は、結合樹脂の粒子が融着することによって膜化しており塗膜外観が透明である。つまり、本発明の方法で得られた目詰まり防止被膜は光透過性を示す。その相対透過率は１％以上、好ましくは２〜５０％、より好ましくは１０〜４０％である。目詰まり防止被膜の相対透過率が１％未満であると目詰まり防止剤組成物が膜化していないと判断され、本発明の効果が得られない。
【００２５】
また被膜の表面全体に形成されたひび割れによる網目状の微細構造は、網目の中で最大の目の最長径が１０００μｍ以下、好ましくは１〜７００μｍ、より好ましくは５〜５００μｍである。最大の目の最長径が１０００μｍを越えると、ひび割れの微細構造を持つ目詰まり防止剤組成物が剥離することによって発揮される、削り屑の排力能力が低下してしまう。また、被膜のひび割れによる網目状の微細構造は、研磨粒子の大きさによっても異なる。網目の寸法は顕微鏡で観察することによって決定される。
【００２６】
尚、従来、目詰まり防止剤組成物が塗布された研磨材は選択された液媒体が乾燥するのに充分な温度および時間しか加熱されておらず、その結果結合樹脂は粒子状態を保ったままになっており、膜化しておらず、塗膜外観が不透明である。この理由は、目詰まり防止被膜を膜化させると、目詰まり防止剤が研磨面から脱落し難くなって削り屑の排出機能が低下すると考えられていたため、加熱は最低限行うように制限されていたからである。
【００２７】
最外側面に目詰まり防止被膜を有する本発明の研磨材は様々な加工物または木材、繊維板やパーティクルボードなどの木材様材料、ファイバーグラス、ワニス、ポリエステル被膜、ステンレス表面、自動車車体フィラー、セラミック、ガラス、ラテックスや油性塗料をはじめとする塗料、油性下塗剤および水性下塗剤を含む下塗剤、およびアルミニウム、ステンレススチール、および軟鋼を含む金属などの研磨に使用することができる。
【００２８】
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが本発明はこれらに限定されない。実施例中の「部」および「％」は特にことわらない限り重量基準である。
【実施例１】
【００２９】
目詰まり防止剤組成物の製造
ステアリン酸カルシウムディスパージョン（固形分含有率５５％）、商品名「ノプコ１０９７−ＡＨ」、日本国、サンノプコ社製、をミキサー、「ラボ−スターラー第ＬＲ−５１８型」、日本国、ヤマトサイエンティフィック社製、で５００ｒｐｍの回転数にて撹拌しながら、その中にスチレン・ブタジエンアクリロニトリルラテックス（水分散体、固形分含有率４９％、Ｔｇ１０５℃）、商品名「ナイポールＬＸ３１１」、日本国、ゼオン社製、を投入し、室温で１０分間撹拌した。両者の混合比はステアリン酸カルシウムとアクリロニトリル−ブタジエンゴムとの固形分重量比が８／２になるように調節した。
【００３０】
最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材の製造
スリーエム社製の塗布研磨材「ユニ」（Ｐ１２０グレード）を準備した。この塗布研磨材のサイズコートの表面に、手持ちのゴムローラーを用いて目詰まり防止剤組成物を塗布した。塗布量は乾燥被膜重量として、４インチ×６インチの面積当り０．３ｇとした。オーブンの温度を１２０℃に設定し、目詰まり防止剤組成物が塗布された研磨材をその中に入れて２．５分間加熱した。その後、研磨材を取り出し冷却した。
【００３１】
形成された目詰まり防止被膜の表面を電子顕微鏡を用いて１５０倍に拡大して観察した。図１は実施例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。目詰まり防止被膜はひび割れを伴って膜化されており、網目状の微細構造が認められる。日本国、日立製作所社製「Ｕ−４０００」分光光度計を用いて目詰まり防止被膜の相対透過率を測定したところ３５％である。また、ひび割れによる網目の中で最大の目の最長径は約２００μｍである。
【００３２】
研磨試験
得られた塗布研磨材を直径１２５ｍｍのディスクに打ち抜き、評価用試料とした。３Ｍ社製のパテ「ハイソフトスーパー」を、鉄板基材に塗布し、乾燥硬化させた。この硬化したパテを３Ｍ社製のダブルアクションサンダー「３９６５」を用いて、研磨荷重５ｋｇ、研磨時間３分、研磨回数３回という条件で研磨した。研磨量は、現行の加熱条件で作製された比較例１の研磨ディスクで得られる研磨量（重量）を１００％として換算したところ、１１８％であった。
【００３３】
次いで、研磨に使用した後の目詰まり防止被膜の表面を電子顕微鏡を用いて１５０倍に拡大して観察した。図２は使用後の実施例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。目詰まり防止被膜の微細構造が破砕され、目詰まり防止剤が効果的に脱落している。
【実施例２】
【００３４】
オーブンの設定温度を１１０℃に変更すること以外は実施例１と同様にして最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材を得、研磨試験を行った。目詰まり防止被膜の性状および試験結果を表１に示す。図３は実施例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。図４は使用後の実施例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【比較例１】
【００３５】
オーブンの設定温度を１００℃に変更すること以外は実施例１と同様にして最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材を得た。図５は比較例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。目詰まり防止被膜は膜化されておらず、透明感が無い。日立製作所社製「Ｕ−４０００」分光光度計を用いて目詰まり防止被膜の相対透過率を測定したところ０％である。また、明確なひび割れによる網目は形成されていない。
【００３６】
得られた塗布研磨材を用いること以外は実施例１と同様にして研磨試験を行った。ここで得られた研磨量（重量）を１００％として他の実施例および比較例で得られた研磨量の基準値とした。図６は使用後の比較例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。目詰まり防止剤粒子は脱落しているが部分的であり、防止被膜は破砕していない。
【比較例２】
【００３７】
オーブンの設定温度を９０℃に変更すること以外は実施例１と同様にして最外側面に目詰まり防止被膜を有する研磨材を得、研磨試験を行った。目詰まり防止被膜の性状および試験結果を表１に示す。図７は比較例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。図８は使用後の比較例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【００３８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図２】使用後の実施例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図３】実施例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図４】使用後の実施例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図５】比較例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図６】使用後の比較例１の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図８】使用後の比較例２の研磨材の目詰まり防止被膜表面を写した電子顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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