(57)【要約】【課題】スクラッチフリーの研磨、スラリーレスの実現、水性研削液の使用、水性研削液使用での研磨レートの向上、砥石摩耗率の低減化、加工コストの低減、表面粗さの向上などが可能となり、大幅なコスト低減と環境クリーン化を実現することができるダイヤモンド砥石を提供する。【解決手段】発泡ウレタン樹脂でダイヤモンド砥粒をボンドしてなる砥石において、圧縮弾性率が２００〜４００ＭＰａであり、引張破壊伸びが１〜１０％、砥粒ボンドばね定数が０．２〜２．ＯＮ／５０μｍであることを特徴とする発泡ウレタン樹脂ボンドダイヤモンド砥石である。砥粒率は好ましくは１０〜３０体積％である。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は好ましくは１〜２０μｍである。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡ウレタン樹脂でダイヤモンド砥粒をボンドしてなる砥石において、圧縮弾性率が２００〜４００ＭＰａであり、引張破壊伸びが１〜１０％、砥粒ボンドばね定数が０．２〜２．０Ｎ／５０μｍであることを特徴とする発泡ウレタン樹脂ボンドダイヤモンド砥石。
【請求項２】
砥粒率が１０〜３０体積％であることを特徴とする請求項１記載の砥石。
【請求項３】
ダイヤモンド砥粒の平均粒径が１〜２０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばシリコーン基板の端面を鏡面に研磨する際に使用される砥石に関し、より詳しくは発泡ウレタン樹脂でダイヤモンド砥粒をボンドしてなる砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコーン基板の端面は総形ダイヤモンド砥石による形状加工法と、ポリシングによる遊離砥粒加工法によって研磨加工されている。総型砥石加工ではスクラッチが大きく出るため、ポリシング加工に大きな負荷が必要である。また、現業部門ではスクラッチの低減要求が厳しくなっている。
【０００３】
ポリシング加工においては高価なスラリーを大量に垂れ流すためにその廃液処理に多大なコストが掛かっている。また、産業廃棄物処理場周囲の環境問題も大きな課題になっている。これに対し、砥粒がボンドされた砥石を用いる研磨はコスト面および環境面から理想的な方法である。
【０００４】
従来もスクラッチフリーの砥石が提案されているが（非特許文献１参照）、これはボンド剤としてテフロンを用いるので水溶性研削液が撥水するため使用できない欠陥がある。他方、製造現場では研削液に水溶性研削液を使用する要望が大きい。
【０００５】
【非特許文献１】
井上、島田著「フッ素樹脂ダイヤモンド砥石の開発」、砥粒加工学会学術講演会集、７５（２０００）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、シリコーン基板の端面の研磨における上記緒問題に鑑み、例えばシリコーン基板端面の研磨において、スクラッチフリーの研磨、スラリーレスの実現、水性研削液の使用、水性研削液使用での研磨レートの向上、砥石摩耗率の低減化、加工コストの低減、表面粗さの向上などが可能となり、大幅なコスト低減と環境クリーン化を実現することができるダイヤモンド砥石を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的の達成のため、砥石の機械的性質（圧縮弾性率、砥粒ボンドばね定数、引張破壊伸び）や砥粒率と研磨特性の関係を明らかにし、良好な研磨特性を有する砥石を完成した。
【０００８】
特に機械的性質として、従来の圧縮弾性率の他に砥粒ボンドばね定数の評価を導入したことが本発明の大きな特徴である。これは砥石表面の砥粒のクッション特性であり、多数切れ刃の平滑化や脱落砥粒が噛み込んだ場合のスクラッチ挙動に大きく影響する因子である。
【０００９】
本発明による砥石は、発泡ウレタン樹脂でダイヤモンド砥粒をボンドしてなる砥石において、圧縮弾性率が２００〜４００ＭＰａであり、引張破壊伸びが１〜１０％、砥粒ボンドばね定数が０．２〜２．ＯＮ／５０μｍであることを特徴とする発泡ウレタン樹脂ボンドダイヤモンド砥石である。
【００１０】
砥粒率は好ましくは１０〜３０体積％である。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は好ましくは１〜２０μｍである。
【００１１】
砥石の評価パラメータとして圧縮弾性率、引張破壊伸び、砥粒率、気孔率、砥粒径の他に、砥粒ボンドばね定数が重要である。圧縮弾性率は面だれなどの形状精度に影響する。圧縮弾性率が低すぎると、加工物形状精度が低下する。
【００１２】
引張破壊伸びは砥石摩耗に影響する。引張破壊伸びが小さすぎると砥石摩耗が促進され、引張破壊伸びが大きすぎると砥石摩耗が促進されないため自生発刃作用が行われず、目詰まりの発生、研磨レートの低下、スクラッチ生成などが生じる。
【００１３】
砥粒率は加工レートに影響する。砥粒率が小さすぎると研磨レートが低下する。砥粒率が大きすぎるとボンド剤の量が少なすぎるため、砥石摩耗が大きくなる。
【００１４】
気孔率は目詰まり挙動に影響する。気孔率のコントロールは所定の金型に投入される材料の量によって行われる。例えば、砥粒率が２５体積％、ボンド剤率が１５体積％になるように、材料の量を決めると、気孔率は６０体積％になる。気孔率を大きくするには、砥粒率および／またはボンド剤率を小さくすればよい。
【００１５】
砥粒ボンドばね定数はスクラッチ挙動に影響する。砥粒ボンドばね定数が大きすぎると、スクラッチ発生率が増大し、砥粒ボンドばね定数が小さすぎると、加工レートが低下する。これは、ダイヤモンド圧子に微小荷重をかけて最表面でのクッション特性を計測するものであり、圧子の最大深さはダイヤモンド砥粒径と同等を目標にする。砥粒ボンドばね定数のコントロールは上述した気孔率のコントロールによって行われる。すなわち、気孔率が大きくなれば単位面積当たりの砥粒ボンドばね定数も減少し、気孔率が小さくなれば砥粒ボンドばね定数も大きくなる。
【００１６】
砥粒径が小さすぎると研磨レートが低下し、砥粒径が大きすぎるとスクラッチの発生率が高くなる。
【００１７】
本発明の砥石は下記の方法で製造される。
【００１８】
砥粒としてダイヤモンド粒子、ボンド剤としてウレタン樹脂をそれぞれ使用し、これらの混合物に発泡剤や反応促進用の触媒、その他の添加剤を添加し、全体を混合撹拌して、得られた混合物を所定の金型に投入して金型を密閉し、ウレタン樹脂を発泡させてから、適当な温度でウレタン樹脂を反応させて、固化させる。生じた成形晶を必要なら乾燥し、場合によってはプレスして所定の寸法の砥石を得る。反応の完結のために１００〜１８０℃の温度で１〜６時間熱処理を施してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形慮】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。
【００２０】
平均粒径４〜８μｍのダイヤモンド砥粒２９．７ｇ（１４８カラット）とボンド剤としてのウレタン樹脂１８．４ｇを混合撹拌し、ここへ発泡剤や反応促進用の触媒、その他の添加剤を添加し、全体を混合撹拌して、得られた混合物を外径８０ｍｍ、内径４０ｍｍの金型に投入し、得られる成形晶の厚さが１５ｍｍになるように金型を密閉し、ウレタン樹脂を発泡させてから、ウレタン樹脂を反応させて、固化させた。こうして得られた成形晶を金型から取り出し、これを８０℃で６時間乾燥させた。
【００２１】
このようにして得られた砥石は、砥粒率１５体積％（ダイヤモンドの比重３．５として計算）、ボンド剤率２５体積％（ボンド剤の比重を１．３として計算）、したがって気孔率６０体積％のものであり、圧縮弾性率は３６０ＭＰａ、砥粒ボンドばね定数は１．ＯＮ／５０μｍ、引張破壊伸びは２．２％であった。
【００２２】
上記砥石を用いてワークとしてシリコーン基板の端面を下記の加工条件で研磨した。
【００２３】
砥石寸法：外径８０ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ
ワーク（シリコーン基板）寸法：外径２００ｍｍ、厚さＯ．７ｍｍ
研削液（水）量：４０ｃｃ／ｍｉｎ
加工荷重：４．９Ｎ
砥石回転数：１５００ｒｐｍ
ワーク回転数：２００ｒｐｍ
加工時間：９０秒／枚
【００２４】
この研磨加工により以下の結果を得た。
【００２５】
ワーク表面粗さ　　Ｒａ５０ｎｍ以下（スクラッチ無し）
砥石磨耗量　　　　Ｏ．２ｍｍ／１５０枚
【００２６】
この結果からわかるように、本発明による砥石を用いることにより、目詰まりを起こさず、しかもスクラッチの無い鏡面が得られる。また、砥石の摩耗度も実用化に十分耐えられるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の砥石を用いて、例えばシリコーン基板の端面を研磨することによって、スクラッチフリーの研磨、スラリーレスの実現、水性研削液の使用、水性研削液使用での研磨レートの向上、砥石摩耗率の低減化、加工コストの低減、表面粗さの向上などが可能となり、大幅なコスト低減と環境クリーン化を実現することができる。