(57)【要約】【課題】  環境に対する負荷が低く、人体に対する毒性が低く、更に、安定かつ高い研磨速度を与えるポリッシング加工用スラリーを提供する。【解決手段】  （Ａ）炭素数７〜１１の脂肪酸、（Ｂ）アルカノールアミン及び／又は無機アルカリ性物質、（Ｃ）非イオン系界面活性剤及び（Ｄ）水を配合する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリッシング加工用ルブリカントであって、
（Ａ）炭素数７〜１１の脂肪酸、
（Ｂ）アルカノールアミン及び／又は無機アルカリ性物質、
（Ｃ）非イオン系界面活性剤、及び
（Ｄ）水
を含むことを特徴とするポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項２】
ポリッシング加工用ルブリカントの総質量に対して３〜５０質量％の成分（Ａ）、１５〜５０質量％の成分（Ｂ）及び５〜６０質量％の成分（Ｃ）を含む、請求項１に記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項３】
成分（Ａ）が、オクタン酸、ノナン酸、イソノナン酸、ネオデカン酸及びウンデシレン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項４】
成分（Ａ）が、ノナン酸、イソノナン酸、ネオデカン酸及びウンデシレン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項３に記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項５】
成分（Ｂ）が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、トリエタノールアミン及びメチルジエタノールアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれかに記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項６】
成分（Ｂ）が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びトリエタノールアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項５に記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項７】
成分（Ｃ）が、ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンジオレエート、イソトリデカノール及びイソオクタデカノールからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれかに記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項８】
成分（Ｃ）が、ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンジオレエート及びトリデカノールからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項７に記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項９】
成分（Ｅ）として、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エルカ酸、ヒマシ脂肪酸及び硬化ヒマシ脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも１種を更に含有する、請求項１〜８のいずれかに記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項１０】
成分（Ｅ）が、ステアリン酸及びオレイン酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項９に記載のポリッシング加工用ルブリカント。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のポリッシング加工用ルブリカントを水にて質量基準で１〜１００倍に希釈したもの１００質量部と、砥粒１〜５０質量部とを含むことを特徴とする、ポリッシング加工用スラリー。
【請求項１２】
砥粒が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マンガン、酸化鉄、酸化セリウム、ＧＣ砥粒及びダイヤモンドパウダーからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１１に記載のポリッシング加工用スラリー。
【請求項１３】
請求項１０又は１２に記載のポリッシング加工用スラリーを使用することを特徴とする、脆性材料の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脆性材料のポリッシング加工に用いるポリッシング加工用ルブリカント、該ルブリカントから調製されるポリッシング加工用スラリー、及び、該スラリーを使用した脆性材料の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス材料は、光学レンズ、光ディスク、磁気ディスク、液晶ガラス、フォトマスク等のガラス基板として用いられている。これらの用途においては、ガラス材料を高精度に加工する必要があるため、主にポリッシング加工法が用いられている。
ポリッシング加工の際には、ポリッシング加工用スラリーとして、メタ燐酸ソーダ、メタ燐酸カリウム、ＥＤＴＡ及びその誘導体、アルコール等のカップリング剤が広く用いられている。また、ポリグリコール類をベースにしたスラリーも広く用いられている。
しかしながら、これらのポリッシング加工用スラリーは人体に対する毒性が高く、肌荒れなどを起こすものが少なくない。更に、ポリグリコール類を使用したポリッシング加工用スラリーは廃液の処理が困難であり、その上、処理後も高いＣＯＤ値を示す。したがって、環境への負荷を考慮してその使用量等が制限される。
したがって、地球環境に優しい、すなわち廃棄後に環境への負荷が低く、河川、湖沼、海の富栄養化を起こしにくく、かつ、人体に対する毒性が低く、肌荒れ等を起こしにくいポリッシング加工用スラリーが求められている。
【０００３】
また、ポリッシング加工用スラリーとしては、ガラス研磨用研磨材組成物（例えば、特許文献１）や、ガラス研磨用研磨材（例えば、特許文献２）等も知られている。しかしながら、これらポリッシング加工用スラリーは、使用の際に泡立ちやフィルター詰り等を起こすため、安定した研磨速度を得るという点で満足のいくものではない。
したがって、泡立ちやフィルター詰りが少なく、安定した研磨速度を与えることができるポリッシング加工用スラリーも求められている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０‐１７６１６４号公報
【特許文献２】特開平０３‐１４６５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、環境に対する負荷が低く、人体に対する毒性が低く、肌荒れ等を起こしにくいポリッシング加工用スラリーを提供することである。
本発明の他の目的は、泡立ちやフィルター詰りが少なく、安定した研磨速度を与えるポリッシング加工用スラリーを提供することである。
本発明の更なる目的は、高い研磨速度を与えるポリッシング加工用スラリーを提供することである。
本発明の更なる目的は、前記のポリッシング加工用スラリーを与えるポリッシング加工用ルブリカントを提供することである。
本発明の更なる目的は、前記ポリッシング加工用スラリーを使用した脆性材料の加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の脂肪酸、アルカノールアミン及び／又は無機アルカリ成分、非イオン系界面活性剤並びに水を特定比率で含むルブリカントが、環境負荷が低く、人体に対する毒性が低く、更には泡立ちが少なく安定かつ高い研磨速度を与えることができるポリッシング加工用スラリーを提供しうるという知見を得た。本発明はこの知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明は、
ポリッシング加工用ルブリカントであって、（Ａ）炭素数７〜１１の脂肪酸、（Ｂ）アルカノールアミン及び／又は無機アルカリ性物質、（Ｃ）非イオン系界面活性剤及び（Ｄ）水を含むことを特徴とするポリッシング加工用ルブリカント；
前記ポリッシング加工用ルブリカントを水にて質量基準で１〜１００倍に希釈したもの１００質量部と、砥粒１〜５０質量部とを含むことを特徴とする、ポリッシング加工用スラリー；並びに
前記ポリッシング加工用スラリーを使用することを特徴とする脆性材料の加工方法
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントは、環境に対する負荷が低く、人体に対する毒性が低く、安定かつ高い研磨速度を与えることができるポリッシング加工用スラリーに好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリッシング加工用ルブリカントに含まれる成分（Ａ）は、炭素数が７〜１１、好ましくは８〜１１、特に好ましくは９〜１１の脂肪酸である。炭素数が７〜１１の脂肪酸であると、ルブリカント中で塩になったときの泡立ちを抑えることができるので好ましい。また、泡立ちが少ない点で、直鎖脂肪酸よりも分岐脂肪酸が好ましい。
具体例としては、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、イソヘプタン酸、イソオクタン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、ネオデカン酸、ウンデシレン酸などが挙げられる。これらの中では、オクタン酸、ノナン酸、イソノナン酸、ネオデカン酸及びウンデシレン酸が好ましく、ノナン酸、イソノナン酸、ネオデカン酸及びウンデシレン酸が特に好ましい。
成分（Ａ）の炭素数７〜１１の脂肪酸はそれ自体公知化合物であり、市場において容易に入手可能であるか、又は、合成可能である。
又、成分（Ａ）の炭素数７〜１１の脂肪酸は、単独で又は２種以上の組み合わせで使用することができる。
本発明のポリッシング加工用ルブリカントにおける成分（Ａ）の炭素数７〜１１の脂肪酸含量は、ポリッシング加工用ルブリカントの総質量に対して３〜５０質量％、好ましくは３〜３５質量％、特に好ましくは３〜２５質量％である。
【０００９】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントに含まれる成分（Ｂ）のアルカノールアミンとしては、以下の式で示されるものが挙げられる。
2005288576.tif 000002
（式中、Ｒ1は、直鎖又は分岐した−ＣxＨ2xＯＨ（ｘは２〜４である）で示される基であり、Ｒ2及びＲ3は、同じでも異なっていてもよく、−Ｈ、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、−ＣxＨ2x+1（ｘは３〜６である）で示されるアルキル基、又は、直鎖又は分岐した−ＣxＨ2xＯＨ（ｘは２〜４である）で示される基である。）
【００１０】
具体例としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、２−アミノ２−メチル−１−プロパノール、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、ジエチルモノイソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ジ−Ｎ−ブチルアミノイソプロパノール、Ｎ，Ｎ−ジ−Ｎ−プロピルアミノイソプロパノ−ル、Ｎ，Ｎ−ジターシャリーブチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−エチレンジアミン（ジイソプロパノール）、Ｎ，Ｎ−エチレンジアミン（ジエタノール）、モノ−Ｎ−ブチルジエタノールアミン、モノエチルジイソプロパノールアミン、２−アミノ２−メチルエタノールなどが挙げられる。これらの中では、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン及びトリエタノールアミンが好ましく、トリエタノールアミンが特に好ましい。
成分（Ｂ）の無機アルカリ性物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中では、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムが好ましく、水酸化カリウムが特に好ましい。
成分（Ｂ）のアルカノールアミン及び無機アルカリ性物質はそれ自体公知化合物であり、市場において容易に入手可能であるか、又は、合成可能である。
又、成分（Ｂ）のアルカノールアミン及び無機アルカリ性物質は、単独で又は２種以上の組み合わせで使用することができる。
本発明のポリッシング加工用ルブリカントにおける成分（Ｂ）のアルカノールアミン及び／又は無機アルカリ性物質の含量は、ポリッシング加工用ルブリカントの総質量に対して１５〜５０質量％、好ましくは１５〜４０質量％、特に好ましくは２０〜４０質量％である。
アルカノールアミンは水溶性であるので、ルブリカントに多量に配合するとその廃液のＣＯＤが高くなり環境に高い負荷を与えることになる。しかしながら、本発明におけるアルカノールアミンの使用量は、従来のポリッシング加工用ルブリカントにおけるアルカノールアミンの使用量よりも少ないので、環境負荷を低く抑えることができる。
【００１１】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントに含まれる成分（Ｃ）の非イオン系界面活性剤としては、炭素数が１０〜２０、好ましくは１２〜１５、特に好ましくは１３のアルコール、当該アルコールのＥＯ付加物、ＰＯ付加物、ＥＯ及びＰＯ付加物、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ソルビタンオレイン酸エステル及びアルキルアミンＥＯ付加物等が挙げられる。具体例としては、デカノール、デセノール、ウンデカノール、ウンデセノール、トリデカノール、イソトリデカノール、イソオクタノール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、セチルアルコール、ラウリルアルコールのＥＯ付加物（好ましくは、平均ＥＯ付加モル数が４〜７モルのもの）、ポリオキシエチレンジオレエート（好ましくは、オキシエチレン平均モル数が４〜１０モルのもの）、ソルビタンモノオレエート、ラウリルアミンＥＯ付加物（好ましくは、平均ＥＯ付加モル数が４〜８モルのもの）等が挙げられる。これらの中では、ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンジオレエート、トリデカノール、イソトリデカノール及びイソオクタノールが好ましく、ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンジオレエート、トリデカノール及びイソトリデカノールが特に好ましい。
成分（Ｃ）の非イオン系界面活性剤はそれ自体公知化合物であり、市場において容易に入手可能であるか、又は、合成可能である。
又、成分（Ｃ）の非イオン系界面活性剤は、単独で又は２種以上の組み合わせで使用することができる。
本発明のポリッシング加工用ルブリカントにおける成分（Ｃ）の非イオン系界面活性剤の含量は、ポリッシング加工用ルブリカントの総質量に対して５〜６０質量％、好ましくは１０〜６０質量％、特に好ましくは１０〜３０質量％である。
【００１２】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントに含まれる成分（Ｄ）の水は、工業用水、地下水、井戸水、水道水、蒸留水、精製水、純水、イオン交換水等を使用することができる。これらの中では、スカム生成の点で蒸留水、精製水、純水及びイオン交換水が好ましい。
また、水の含量は、本発明のポリッシング加工用ルブリカントにおける上述の必須成分（Ａ）〜（Ｃ）及び後述の任意成分（Ｅ）をそれぞれ所定の含量で含むことを可能とする量である。
【００１３】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントは、上記成分（Ａ）〜（Ｄ）に加えて、成分（Ｅ）として炭素数１６〜２２の脂肪酸を含んでいてもよい。成分（Ｅ）を含むと、表面粗さの改善の点で好ましい。
成分（Ｅ）の脂肪酸の炭素数は、一般的には１６〜２２、好ましくは１８〜２２であり、特に直鎖で炭素数１８が好ましい。炭素数が１６〜２２の脂肪酸であると、ルブリカントの潤滑性がよくなるので好ましい。
成分（Ｅ）の脂肪酸は、飽和脂肪酸であってもよく、又は、不飽和脂肪酸であってもよいが、粘度が低くフィルター詰まりを抑えることができる点で常温で液体の脂肪酸が好ましい。
具体例としては、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレインサン、ヒマシ脂肪酸、硬化ヒマシ脂肪酸、イソステアリン酸、エイコサン及びエルカ酸等が挙げられる。これらの中では、ヒマシ脂肪酸、ステアリン酸及びオレイン酸が好ましく、ステアリン酸及びオレイン酸が特に好ましい。
成分（Ｅ）の炭素数１６〜２２の脂肪酸はそれ自体公知化合物であり、市場において容易に入手可能であるか、又は、合成可能である。
又、炭素数１６〜２２の脂肪酸は、単独で又は２種以上の組み合わせで使用することができる。
本発明のポリッシング加工用ルブリカントにおける成分（Ｅ）の炭素数１６〜２２の脂肪酸の含量は、ポリッシング加工用ルブリカントの総質量に対して０．２〜２０質量％、好ましくは０．２〜１５質量％、特に好ましくは０．２〜１２質量％である。
【００１４】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントは、必要に応じてドデカン二酸、ドデシルサクシン酸等の防錆剤、ベンゾトリアゾール、ＥＤＴＡ等のイオン封鎖剤、その他防腐剤、消泡剤等を含有していてもよい。
【００１５】
本発明のポリッシング加工用スラリーは、前述のポリッシング加工用ルブリカントを水で希釈したものと、砥粒とを含んでいる。
水によるポリッシング加工用ルブリカントの希釈倍率は、質量基準で１〜１００倍、好ましくは１０〜５０倍、特に好ましくは２０〜３０倍である
砥粒としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、酸化マンガン、酸化鉄、酸化セリウム、ＧＣ砥粒及びダイヤモンドパウダー等が挙げられ、この中では、酸化セリウムが好ましい。砥粒の粒径は、０．０１〜２０μｍ、好ましくは０．０１〜１０μｍ、特に好ましくは０．０１〜５μｍである。
本発明のポリッシング加工用スラリーにおける、水希釈したポリッシング加工用ルブリカントと、砥粒との配合比は、水で希釈したポリッシング加工用ルブリカント１００質量部に対して、砥粒が１〜５０質量部、好ましくは１〜３０質量部、特に好ましくは１〜２５質量部である。
本発明のポリッシング加工用スラリーは、ポリッシング加工用ルブリカントを水で所定の倍率に希釈した後に、砥粒を添加することにより製造することができる。
【００１６】
本発明のポリッシング加工用スラリーは、脆性材料のポリッシング加工に使用することができる。
脆性材料としては、ガラス、シリコン、シリコンカーバイド、ガリウム砒素、サファイア及び水晶等が挙げられ、この中では、ガラス、サファイア及び水晶が好ましく、ガラスが特に好ましい。
本発明のポリッシング加工用スラリーは、光ディスク及び磁気ディスク用ガラス基板、液晶用ガラス基板、光学レンズ並びにフォトマスク等の各種ガラス材料・製品のポリッシング加工に好適に用いることができる。
また、本発明のポリッシング加工用スラリーは、前述した脆性材料のポリッシング加工だけではなく、金属のポリッシング加工、研削加工、研磨加工、塑性加工等にも広く適用できる。
【００１７】
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【実施例】
【００１８】
実施例１〜１２
表１に示す成分（Ａ）〜（Ｅ）を、表１に示す質量部で混合して各ポリッシング加工用ルブリカントを調製した。
調製に使用した各成分としては下記のものを使用した。
2005288576.tif 000003
【００１９】
実施例１３〜２４
実施例１〜１２のルブリカントを、それぞれ水を用いて２５倍（質量基準）に希釈し、得られた希釈物に、酸化セリウム（商品名「Ｍｉｒｅｋ  Ｅ−１０」、三井金属工業製）を、希釈物１００質量部対して１０質量部（希釈ポリッシング加工用ルブリカントの質量に対して１０質量％）で添加し、超音波分散機によりビーカー中で１０分間分散させて、ポリッシング加工用スラリーを調製した。
【００２０】
比較例１〜１２
表２に示す成分（Ａ）〜（Ｅ）を表２に示す質量部で混合して各ポリッシング加工用ルブリカントを調製した。
本発明の必須成分（Ａ）〜（Ｄ）との関係において、比較例１〜３、８及び１０は成分（Ａ）を含まず、比較例３〜１１は成分（Ｃ）を含まなかった。比較例は１２は水のみからなり、成分（Ａ）〜（Ｅ）を含んでいなかった。
下記の以外の各成分は実施例１〜１２で使用したものと同一の試薬を使用した。
2005288576.tif 000004
【００２１】
比較例１３〜２４
比較例１〜１２のルブリカントを、それぞれ水を用いて下記に示す倍率（質量基準）で希釈した。
2005288576.tif 000005
得られた希釈ポリッシング加工用ルブリカントから、実施例１３〜２４と同様の操作にしたがいポリッシング加工用スラリーを調製した。
【００２２】
実施例及び比較例の評価
実施例及び比較例のポリッシング加工用ルブリカント及びポリッシング加工用スラリーについて、消泡性、研磨速度、被削材の表面粗さ及び被削材への付着粒子数の観点から評価した。
消泡性の評価
実施例１〜１２及び比較例１〜１２のポリッシング加工用ルブリカントについて評価した。
消泡性は、試料５０ｍｌを１００ｍｌメスシリンダーに採り、３０秒間に６０回上下に振り、その後静置し、静置３０秒後の泡の容積（ｍｌ）により評価した。泡の容積が６０ｍｌ以下の場合を合格とした。
【００２３】
結果を表３に示す。表３より、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を含むこと（本発明）により、消泡性に優れ、泡立ちの少ないポリッシング加工用スラリーが得られることが理解される。泡立ちが少ないと、フィルターの目詰まりが少なくなるのでスラリー中の研磨剤を安定供給することができ、かつ、研磨面への泡の侵入を減少させることができるので加工効率が安定する。
【００２４】
研磨速度、被削材の表面粗さ及び被削材への付着粒子数の評価
実施例１３〜２４及び比較例１３〜２４のポリッシング加工用スラリーについて評価した。
被削材として化学強化ガラス（φ６５ｍｍ、中心穴φ２０ｍｍ）を前加工（ポリッシング面でＲａ＝１０Å、Ｗａ＝７Å）したものを用いた。
ポリッシングは、片面ポリッシングマシンを用いて下記の条件にて行った。
定盤回転数：３０ｒｐｍ
ワーク回転数：３０ｒｐｍ
面圧：１９０．９ｇ／ｃｍ2
ポリッシング加工用スラリー流量：１０ｍｌ／分
ワーク保持方法：水張りパッド
研磨時間：１０分
ワーク洗浄方法：純水
研磨速度は、１分間あたりに研磨された被削材の質量を指標とし、２．３ｍｇ／分以上を合格とした。
表面粗さは、ＺＹＧＯ社製  ＮＥＷ  ＶＩＥＷ  ２００を用いた被削材表面の測定結果を指標とし、１０Å以下を合格とした。
付着粒子数も、ＺＹＧＯ社製  ＮＥＷ  ＶＩＥＷ  ２００を用いた被削材表面の測定結果を指標とし、１ｍｍ2あたり５０００個以下を合格とした。
【００２５】
一般に、研磨速度が高くなると研磨表面が粗くなる（表面粗さが大きくなる）が、表４に示されるように、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を含む（本発明）と、研磨表面が粗くなることを抑えつつ高い研磨速度を与え、更には、被削材を表面を高精度に加工することを可能とするポリッシング加工用スラリーが得られることがわかった。
また、本発明のスラリーでは、研磨面への付着粒子が合格基準値よりも有意に低いので、後洗浄への負荷を少なくすることができる。
【表１】
2005288576.tif 000006
【表２】
2005288576.tif 000007
【表３】
2005288576.tif 000008
【表４】
2005288576.tif 000009
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のポリッシング加工用ルブリカントは、ポリッシング加工用スラリーとして利用可能である。