(57)【要約】【課題】加工面品位を損なうことなく、高加工能率を実現し、耐用寿命が長い研磨具及びその製造方法を提供する。【解決手段】第一の砥粒と、第二の砥粒と、を備え、前記第一の砥粒は、多数の一次粒子が部分的に、かつ、前記一次粒子同士の間に空隙を有する状態でバインダを介さずに、結合した多孔質体からなる二次粒子であり、前記第二の砥粒は、前記第一の砥粒の表面に結合した状態で位置し、前記第二の砥粒のモース硬度が、前記一次粒子のモース硬度よりも大きく、前記第一の砥粒と前記第二の砥粒との結合力が、前記一次粒子同士の結合力より弱く、前記第一の砥粒の圧縮破壊強度が、２０ＭＰａ〜１６０ＭＰａであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の砥粒と、第二の砥粒と、を備え、
前記第一の砥粒は、多数の一次粒子が部分的に、かつ、前記一次粒子同士の間に空隙を有する状態でバインダを介さずに、結合した多孔質体からなる二次粒子であり、
前記第二の砥粒は、前記第一の砥粒の表面に結合した状態で位置し、
前記第二の砥粒のモース硬度が、前記一次粒子のモース硬度よりも大きく、
前記第一の砥粒と前記第二の砥粒との結合力が、前記一次粒子同士の結合力より弱く、
前記第一の砥粒の圧縮破壊強度が、２０ＭＰａ〜１６０ＭＰａであることを特徴とする研磨具。
【請求項２】
前記第一の砥粒の体積平均粒径が、２０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の研磨具。
【請求項３】
前記第一の砥粒及び前記第二の砥粒が、それぞれ独立に、酸化セリウム、二酸化ケイ素、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、酸化チタンの金属酸化物、炭化物、又はダイヤモンドから選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨具。
【請求項４】
前記第一の砥粒が、酸化セリウム、酸化ジルコニウムのいずれかから選ばれる少なくとも１種から構成され、
前記第二の砥粒が、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、又はダイヤモンドのいずれかから選ばれる少なくとも１種から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨具の製造方法であって、
前記第一の砥粒と液状の結合材との第一混合液を基材に塗布する第一の塗布工程と、
前記第二の砥粒と液状の結合材との第二混合液を前記基材に塗布した前記第一混合液の上からさらに塗布する第二の塗布工程と、
を含むことを特徴とする研磨具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨具及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ、各種硬脆材料からなる部品の平坦化のために、遊離砥粒を用いた研磨加工が施される。この平坦化プロセスは良好な研磨面が得られる反面、反り、だれ、表面段差などを生じやすく、加工面における形状精度が悪くなることがあり、高形状精度が得られやすい固定砥粒の加工工具、例えば研磨フィルムや砥石などの開発が行われている。
【０００３】
しかし、研磨フィルムのような固定砥粒加工方式には、研磨加工の進行に伴い、研磨くずが研磨フィルムの加工面に溜まり目詰まりして切れ味が低下したり、目つぶれして切れ刃が鈍化したりするため、研磨特性が維持できなくなるという問題がある。従って、機械的、あるいは電気的な手法でドレッシングを行う必要があり、この問題を解決するものとして、種々の砥粒や研磨具が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の砥粒は、多数の一次粒子が凝集して形成された多孔質の二次粒子を加熱処理して、二次粒子内の一次粒子を成長させることにより切刃形成粒子が形成されたものである。この砥粒により、研磨加工中に切刃形成粒子が摩耗して切刃を失うに従って脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出されることから、切りくずが良好に除去されるとともに、長時間に亘って安定して加工を行うことができる。
【０００５】
特許文献２に記載の砥粒は、機械的除去作用を生じる第１の金属酸化物粒子と、ケミカル作用を生じる第二の金属酸化物粒子とを有する２種類以上の金属酸化物粒子を混合した微細な複合粒子が凝集した多孔質体からなる。この砥粒を用いることにより、研磨加工中に生じた切りくずが砥粒を構成する微細な金属酸化物粒子とともに加工面から離脱しやすく、目詰まり等を低減することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、研磨対象の表面が粗面で凹凸が激しいもの、例えば、加工面の最大断面高さ粗さＲｔが３μｍ〜４μｍのものを研磨する場合、研磨対象の凹凸形状がドレッサーと同様に作用して、砥粒自身の磨耗が進み、所望の研磨効果が十分に得られないことがあった。
【０００７】
一方、ガラス基板などの工業用品の研磨加工以外に、水垢の洗浄除去においても同じような現象が起こることがある。例えば、浴室や洗面場等に設置されている鏡（ガラス）、調理用具、水道の蛇口、浴槽、流し台、あるいは、各種窓ガラス、水槽、ガラスドア、自動車などの車両の各種ライト類等は、水と接する環境の影響におかれているため、表面に水垢が堆積する。特に、浴室の鏡（ガラス）表面の水垢は、水から沈積した炭酸カルシウム、または、二酸化ケイ素が主成分であり、非常に強固で除去することが難しい。特許文献１、２に記載された砥粒を用いた場合、一次粒子の結合力が水垢に対して弱いことが多く、また、水垢が不連続な突起として堆積していることから、研磨中に汚れがドレッサーと同じように作用することがあった。これにより、汚れを除去するのではなく、逆に砥粒自身の磨耗が進行して、所望の研磨洗浄効果が得られないことがあった。
【０００８】
このように、砥粒自身の磨耗があまりにも速すぎて、所望の研磨効果が得られない場合には、その砥粒を構成する一次粒子同士の結合力を高めることにより砥粒自身の磨耗を抑制することができる。しかし、一次粒子同士の結合力を高めた場合、研磨対象に対してスクラッチなどの加工ダメージを与えることが増えるという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、加工面品位を損なうことなく、高加工能率を実現し、耐用寿命が長い研磨具及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために請求項１に係る発明の研磨具は、第一の砥粒と、第二の砥粒と、を備え、前記第一の砥粒は、多数の一次粒子が部分的に、かつ、前記一次粒子同士の間に空隙を有する状態でバインダを介さずに、結合した多孔質体からなる二次粒子であり、前記第二の砥粒は、前記第一の砥粒の表面に結合した状態で位置し、前記第二の砥粒のモース硬度が、前記一次粒子のモース硬度よりも大きく、前記第一の砥粒と前記第二の砥粒との結合力が、前記一次粒子同士の結合力より弱く、前記第一の砥粒の圧縮破壊強度が、２０ＭＰａ〜１６０ＭＰａであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の研磨具によれば、研磨具を用いて研磨加工を行うときに、まず第二の砥粒が研磨対象の加工面に作用し、研磨が進むに伴って第二の砥粒が脱落して第一の砥粒が加工面に作用する。さらに、第一の砥粒は研磨加工に伴い加工点で平坦化磨耗が進み、加工対象に対する加工ダメージ（スクラッチ）を抑制し、極めて高品質な加工面に仕上げることができる。
【００１２】
また、前記第二の砥粒のモース硬度が、前記一次粒子のモース硬度よりも大きい。これにより、第二の砥粒による研磨加工がいわゆる粗加工、第一の砥粒による研磨加工がいわゆる仕上げ加工となる。従って、強固な研磨対象に対しても、砥粒自体が摩耗しすぎることを抑制して安定して研磨加工を行うことができる。
【００１３】
さらに、圧縮破壊強度が２０ＭＰａ〜１６０ＭＰａの間になるように設定されている。従って、研磨が進むにしたがって、第一の砥粒が徐々に平坦化磨耗して、研磨対象の加工面に対して、一次粒子からなる微細な切刃を常に供給して、通常の砥石における目詰まり、目つぶれ、目こぼれ等による加工品位の劣化を抑制することができる。
【００１４】
以上のことから、加工ダメージを抑制して、加工面品位を高く保持し、かつ、砥粒自体の摩耗を抑制して、加工能率を向上させるとともに研磨具の耐用寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる研磨具の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例における研磨具表面の顕微鏡写真である。
【図３】本発明の実施例における研磨対象の研磨洗浄前の表面写真である。
【図４】本発明の実施例における研磨対象の研磨洗浄後の表面写真である。
【図５】本発明の実施例における研磨加工後の研磨具表面の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［研磨具］
本発明の一実施形態にかかる「研磨具」について、図１を参照して説明する。
【００１７】
研磨具１は、第一の砥粒２と、第二の砥粒３と、を備えており、第二の砥粒３は、第一の砥粒２の表面に結合した状態で位置している。すなわち、第一の砥粒２を構成する二次粒子２２の表面（後述）に結合されている。研磨具１において、第一の砥粒２はウレタン樹脂等の結合材４を介してＰＥＴフィルム等のフィルムからなる基材５に固定され、第二の砥粒３はウレタン樹脂等の結合材４を介して第一の砥粒２に固定されている。第二の砥粒３が第一の砥粒２に結合されているかどうかは、例えば、研磨具１の表面を光学顕微鏡等により観察することで確認することができる。
【００１８】
第一の砥粒２は、一次粒子２１が部分的に、かつ、一次粒子２１同士の間に空隙を有する状態でバインダを介さずに、結合した多孔質体である、二次粒子２２からなる。第一の砥粒２がバインダを含まないことから、研磨加工時における目詰まりを抑制することができる。
【００１９】
第一の砥粒２の圧縮破壊強度は、２０ＭＰａ〜１６０ＭＰａに設定されており、３０ＭＰａ〜１３０ＭＰａがより好ましく、４０ＭＰａ〜１００ＭＰａがさらに好ましい。第一の砥粒２の圧縮破壊強度が小さすぎる場合には、研磨対象の凹凸を除去するよりも第一の砥粒２自体が研磨加工中に摩耗しやすく、研磨対象の凹凸を除去することが難しくなる。また、第一の砥粒２の圧縮破壊強度が大きすぎる場合には、研磨加工中に第一の砥粒２の磨耗が進まず、研磨対象に対して研磨加工によるスクラッチなどの加工ダメージをもたらしやすくなる。圧縮破壊強度は、平松、岡、木山による報告（日本鉱業会誌、８１、１０２４（１９６５））に基づき、例えば、微小圧縮試験機ＭＣＴＭ５００ＰＣ（株式会社島津製作所製）を用いて測定することができる。
【００２０】
また、第一の砥粒２の体積平均粒径は、２０μｍ〜２００μｍであることが好ましく、３０μｍ〜１５０μｍがより好ましく、３０μｍ〜１００μｍがさらに好ましい研磨具１においては、第一の砥粒２が基材５に固定されていることから、研磨対象に対して十分に突き出していることが必要である。第一の砥粒２の体積平均粒径を適切に設定することにより、研磨対象に対する第一の砥粒２の突き出し量を十分に確保しやすくなる。また、第一の砥粒２が結合材４の層から十分に突き出ていることにより、第二の砥粒３を第一の砥粒２の最表面に設けることができる。
【００２１】
また、第二の砥粒３のモース硬度は、第一の砥粒２を構成する一次粒子２１のモース硬度よりも大きい。モース硬度は、モース硬度計を用いて簡易的に測定することができる。砥粒の場合、概ねメーカーのカタログ値を用いることができる。
【００２２】
第一の砥粒２と第二の砥粒３との結合力は、第一の砥粒２の一次粒子２１同士の結合力よりも弱く設定されている。第一の砥粒２と第二の砥粒３との結合力が、第一の砥粒２の一次粒子２１同士の結合力よりも弱いことは、結合力を計測することにより評価することが困難であるため、例えば、以下の方法で確認することができる。研磨具１に対して、市販の研磨紙（例えば、株式会社コバックス製  Ｌａｐｉｋａ  ＃６０００）を用いて、研磨具１の表面を５往復程度擦り、第二の砥粒３の脱落を顕微鏡で観察する。このとき、第一の砥粒２が脱落せずに研磨具１にそのまま残っていて、磨耗していないことが確認された場合、第二の砥粒３が第一の砥粒２よりも脱落しやすいことがわかる。これにより、第二の砥粒３と第一の砥粒２との結合力が一次粒子２１同士の結合力よりも弱いことを推定することができる。
【００２３】
第一の砥粒２及び第二の砥粒３は、それぞれ独立に、酸化セリウム、二酸化ケイ素、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、酸化チタンの金属酸化物、炭化物、又はダイヤモンドから選ばれる少なくとも１種からなることが好ましい。また、第一の砥粒２が、酸化セリウム、酸化ジルコニウムのいずれかから選ばれる少なくとも１種から構成され、第二の砥粒３が、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、又はダイヤモンドのいずれかから選ばれる少なくとも１種から構成されることがより好ましい。このことにより、第２の砥粒によりいわゆる粗加工を行い、第１の砥粒によりいわゆる仕上げ加工を行うために適した砥粒の組み合わせにすることができる。また、ダイヤモンドは、特にナノダイヤモンドと称される、ダイヤモンドの結晶構造を持つナノ粒子を好適に用いることができる。
【００２４】
結合材４としては、ウレタン樹脂等の合成樹脂やポリエチレンやアクリル、フェノール、エポキシ等を用いることができる。また、基材５としては、ＰＥＴフィルム等の合成樹脂製のフィルム等を用いることができ、フィルム以外にも、不織布等の研磨可能な面を有する形状のものを用いることができる。
【００２５】
本実施形態によれば、第二の砥粒３が第一の砥粒２の表面に固定され、第一の砥粒２と第二の砥粒３との結合力は、第一の砥粒２の一次粒子２１同士の結合力よりも弱く設定されている。このことから、研磨具１を用いて研磨加工を行うときに、まず第二の砥粒３が研磨対象の加工面に作用し、研磨が進むに伴って第二の砥粒３が脱落して第一の砥粒２が加工面に作用する。さらに、第一の砥粒２は研磨加工に伴い加工点で平坦化磨耗が進み、加工対象に対する加工ダメージ（スクラッチ）を抑制し、極めて高品質な加工面に仕上げることができる。
【００２６】
また、第二の砥粒３のモース硬度が、第一の砥粒２を構成する一次粒子２１のモース硬度よりも大きい。このことから、第二の砥粒３による研磨がいわゆる粗加工、第一の砥粒２による研磨がいわゆる仕上げ加工となり、第一の砥粒２と第二の砥粒３とが、異なる役割を担う。従って、例えば、研削後の最大断面高さ粗さＲｔで３μｍよりも大きいガラス基板や浴室の鏡の表面に硬く堆積したカルシウム、シリカなどを主成分とする水垢等の強固な研磨対象に対しても、砥粒自体が摩耗しすぎることを抑制して安定して研磨加工を行うことができる。
【００２７】
また、第一の砥粒２の圧縮破壊強度が、適切な範囲になるように設定されている。このことから、研磨対象の凹凸を除去するよりも第一の砥粒２自体が摩耗しすぎずに加工面の凹凸を除去できなかったり、反対に、第一の砥粒２の磨耗が進まずに、研磨対象に対しスクラッチ等の加工ダメージをもたらしやすくなったりせずに、加工することができる。すなわち、研磨が進むにしたがって、第一の砥粒２が徐々に平坦化磨耗して、研磨対象の加工面に対して、一次粒子２１からなる微細な切刃を常に供給して、通常の砥石における目詰まり、目つぶれ、目こぼれ等による加工品位の劣化を抑制することができる。
【００２８】
以上のことから、研磨具１によれば、加工ダメージを抑制して良好な表面粗さに仕上げるといった加工面品位を高く保持し、かつ、砥粒自体の摩耗を抑制して、加工能率を向上させるとともに研磨具１の耐用寿命を長くすることができる。
【００２９】
［研磨具の製造方法］
次に、本発明の研磨具の製造方法の一例について説明する。研磨具の製造方法は、第一の砥粒の調製、第一の砥粒の固定（第一の塗布工程）、第二の砥粒の固定（第二の塗布工程）、乾燥工程からなる。なお、以下に記載する研磨具の製造方法は、ＰＥＴフィルムを基材として用いた研磨具の製造方法について説明するが、本発明の研磨具の製造方法の一例であり、使用目的や使用態様等に合わせて適宜変更することができる。
【００３０】
＜第一の砥粒の調製＞
まず、第一の砥粒となる一次粒子を凝集させた凝集体を調製する。すなわち、一次粒子を水により泥漿化して、スプレードライヤーにより噴霧し、所望の体積平均粒径を有する凝集体を得る。このとき、一般的に粒径が１μｍ〜３００μｍの凝集体が得られるが、粒度分布がシャープでないときは、分級プロセスを追加することができる。また、平均粒径は例えば、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置  ＬＡ−９２０（株式会社堀場製作所製）を用いて、乾式で測定する。なお、凝集体は、スプレードライヤーを用いた上記の方法以外に、ゾルゲル法等により調製することができる。
【００３１】
次に、得られた凝集体を高温電気炉で焼成して二次粒子、すなわち第一の砥粒を得る。
【００３２】
この焼成工程においては、加熱温度および保持時間を制御することで、一次粒子同士の結合点にネックが形成され、多数の一次粒子が部分的に、かつ、一次粒子同士の間に空隙を有する状態でバインダを介さずに、結合した粒状の多孔質体からなる二次粒子が形成される。すなわち、一次粒子がその構成物質の移動により成長するのみならず、一次粒子同士の結合箇所が粒子の構成物質の物質移動により太くなり、不連続点のないなだらかな曲面となり、１葉双曲面状（鼓状）にくびれた、いわゆる「ネック」状となる。
【００３３】
所望の圧縮破壊強度の二次粒子を得るために、焼成条件は以下の方法で決定することができる。一次粒子の凝集体を電気炉に入れ、種々の条件で焼成を行う。焼成で得た二次粒子における一次粒子同士の結合力を評価するために、二次粒子を１つずつ用いて圧縮破壊強度の測定試験を行う。圧縮破壊強度は、平松、岡、木山による報告（日本鉱業会誌、８１、１０２４（１９６５））に基づき、例えば、微小圧縮試験機ＭＣＴＭ５００ＰＣ（株式会社島津製作所製）を用い、二次粒子に対して平面圧子による圧縮を行い、二次粒子が圧縮破壊されたときの強度を測定する。このようにして、二次粒子の圧縮破壊強度が所望の数値に達する条件を焼成条件として採用する。
【００３４】
＜第一の砥粒の固定（第一の塗布工程）＞
第一の砥粒と液状の結合材との第一混合液を基材に塗布して固定する工程である。まず、第一の砥粒を液状の結合材に混入する。結合材として、ウレタン樹脂等の合成樹脂を用いることができる。さらに、メチルエチルケトン等の溶媒を加えて第一の砥粒と結合材との混合液の粘度を調整する。さらに、撹拌機を用いて、二次粒子を破壊しない程度の回転数で混合撹拌し、第一の砥粒の溶液（第一混合液）を得る。このとき、第一の砥粒と結合材の固形分との質量比率は、２：１〜３：１であることが好ましい。また、第一混合液の粘度は１００００ｃｐｓ程度となるように調整することが好ましい。
【００３５】
次に、第一混合液を基材に塗布して第一の砥粒を基材に固定する。すなわち、第一混合液をＰＥＴフィルム等にワイヤバーコータ等を用いて塗布する。このとき、第一の砥粒の塗布層のＷＥＴ膜厚は二次粒子の最大径にほぼ等しい厚さにすることが好ましい。なお、第一混合液を基材に塗布する方法としては、ワイヤバーコータを用いる以外に、グラビアコータや、リバースロールコータ、ダイレクトロールコータ、ナイフコータ等も使用することができる。
【００３６】
＜第二の砥粒の固定（第二の塗布工程）＞
第二の砥粒と液状の結合材との第二混合液を基材に塗布した第一混合液の上からさらに塗布して固定する工程である。第一混合液を塗布する工程と並行して、第二の砥粒の溶液（第二混合液）を調製する。第二の砥粒をウレタン樹脂等の結合材に混入し、さらにメチルエチルケトン等の溶媒を加えて粘度を調整し、撹拌機を用いて撹拌して第二の砥粒を分散させ、第二混合液を得る。このとき、第二の砥粒と結合材固形分との質量比率は、９：１〜６：１であることが好ましい。また、第二混合液の粘度は３０００ｃｐｓ〜５０００ｃｐｓとなるように調整することが好ましい。
【００３７】
次に、第一混合液の塗布層が乾かないうちに、第二混合液をスプレーガン等を用いて塗布する。これにより、第一の砥粒の表面に第二の砥粒を固定することができる。
【００３８】
第二混合液において、ウレタン樹脂等の結合材の比率は、第二の砥粒と第一の砥粒との結合力に対する影響が大きいことから、第二の砥粒と第一の砥粒との結合力が所望の条件になるように設定する。結合材の比率が高過ぎると、第二の砥粒と第一の砥粒との結合力が強くなりすぎて、研磨加工時に第二の砥粒が研磨具から脱落しづらくなる。これにより、研磨加工中に研磨対象の加工面に加工キズをつくりやすくなる。結合材の比率が低すぎると、第二の砥粒と第一の砥粒との結合力が弱くなりすぎて、研磨加工中に研磨対象の凹凸を除去するよりも第二の砥粒の脱落が進み過ぎて、研磨具としての役割を果たせなくなる。また、第二の砥粒と第一の砥粒との比率は、第二混合液の第二の砥粒と結合材との混合率や、第二混合液をスプレー塗布する際の滞留時間や吐出速度などの塗布条件に大きく影響される。従って、第二の砥粒と第一の砥粒との結合力や、第一の砥粒と第二の砥粒との比率が所望の条件となるように、研磨具の製造条件を設定する必要がある。
【００３９】
＜乾燥＞
第二混合液を塗布したのち、恒温槽等にて溶媒を除去して第一混合液と第二混合液の塗布層を乾燥させ、研磨具を得る。なお、得られた研磨具において、乾燥膜厚は７５μｍ〜９５μｍであることが好ましい。
【００４０】
以上により、加工ダメージを抑制して良好な表面粗さに仕上げるといった加工面品位を高く保持し、かつ、砥粒自体の摩耗を抑制して、加工能率を向上させるとともに耐用寿命が長い研磨具を製造することができる。
【００４１】
本実施形態においては、ＰＥＴフィルム等のフィルムに砥粒を固定したものを研磨具としたが、使用目的、使用態様に合わせてさらに加工することができる。例えば、浴室に設置された鏡を研磨洗浄するために、スポンジ等に研磨具を固定してもよい。
【００４２】
なお、本発明は第一の砥粒の一次粒子の種類、また第二の砥粒の種類、凝集方法、添加物や結合材の種類、研磨具の形状、研磨対象等において、上記の実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【００４４】
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
【００４６】
本実施例においては、浴室に設置された鏡の表面に体積した水垢を除去するための研磨具を例示する。
【００４７】
（実施例１）
＜第一の砥粒の調製＞
まず、第一の砥粒となる一次粒子を凝集させた凝集体を調製した。一次粒子として粒径４０〜１００ｎｍ酸化ジルコニウム粉末（第一稀元素化学工業株式会社製、ＵＥＰシリーズ、モース硬度は文献値としておよそ６〜７）を用い、これを水により泥漿化して、スプレードライヤーにより噴霧し、体積平均粒径Ｄ50が６０μｍの凝集体を得た。体積平均粒径Ｄ50はレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置  ＬＡ−９２０（株式会社堀場製作所製）を用いて、乾式で測定し、頻度積算５０％の粒径（メジアン径）を平均粒径とした。
【００４８】
次に、電気炉にて焼成して二次粒子、すなわち第一の砥粒を得た。本実施例において、焼成温度と焼成時間は以下の方法で決定した。まず酸化ジルコニウムの凝集体を電気炉に入れ、種々の条件で焼成を行った。焼成で得た二次粒子における一次粒子同士の結合力を評価するために、二次粒子を１つずつ用いて圧縮破壊強度の測定試験を行った。圧縮破壊強度は、平松、岡、木山による報告（日本鉱業会誌、８１、１０２４（１９６５））に基づき、微小圧縮試験機  ＭＣＴＭ５００ＰＣ（株式会社島津製作所製）を用いて測定した。試験条件は、試験荷重を１０ｍＮ〜１０００ｍＮ、負荷速度は０．４４６ｍＮ／ｓｅｃとし、二次粒子に対して平面圧子による圧縮を行い、二次粒子が圧縮破壊されたときの強度を測定した。このようにして、二次粒子の圧縮破壊強度が７０ＭＰａに達する条件を焼成条件として採用した。
【００４９】
＜第一の砥粒の固定＞
得られた第一の砥粒を基材に固定した。本実施例では、基材としてＰＥＴフィルム（厚さ７５μｍのルミラー７５Ｔ（東レ株式会社製））を用い、結合材としてウレタン樹脂、溶媒としてメチルエチルケトンを用いた。まず、第一の砥粒を濃度が４０質量％となるように液状のウレタン樹脂に混入した。さらに、メチルエチルケトンを加えて第一の砥粒とウレタン樹脂との混合液の粘度が１．０Ｐａ・ｓとなるように調整した。このとき、第一の砥粒とウレタン樹脂の固形分の質量比率は３：１と設定した。さらに、撹拌機を用いて、室温にて５０ｒｐｍ、１０分間混合撹拌し、第一混合液を得た。
【００５０】
次に、第一混合液をＰＥＴフィルムに塗布して第一の砥粒をＰＥＴフィルムに固定した。すなわち、第一混合液をＰＥＴフィルムにワイヤバーコータＰＩ−１２１０（テスター産業株式会社製）を用いて塗布した。第一の砥粒の塗布層の湿潤膜厚は９０μｍになるように設定した。
【００５１】
＜第二の砥粒の固定＞
第一混合液を塗布する工程と並行して、第二混合液を調製した。第二の砥粒として個数基準の平均粒径が８μｍ〜９μｍの炭化ケイ素砥粒ＧＣ＃１５００（モース硬度９、株式会社フジミインコーポレーテッド製）を用い、液状のウレタン樹脂に混入した。さらに、溶媒としてメチルエチルケトンを加えて第二の砥粒とウレタン樹脂との混合液の粘度を調整した。このとき、第一の砥粒とウレタン樹脂の固形分の質量比率は６：１と設定した。さらに、撹拌機を用いて、室温にて５０ｒｐｍ、１０分間混合撹拌し、第二混合液を得た。
【００５２】
次に、第一混合液の塗布層が乾かないうちに、第二混合液をスプレーガンを用いて塗布した。これにより、第一の砥粒の表面に第二の砥粒を固定した。
【００５３】
＜乾燥＞
第二混合液を塗布したのち、６０℃の恒温槽で１時間保持してメチルエチルケトンを除去し、第一混合液と第二混合液の塗布層を乾燥させ、研磨具として研磨フィルムＡを得た。研磨フィルムＡにおいて、塗布層の乾燥膜厚は７５μｍ〜８５μｍ（平均８０μｍ）であった。
【００５４】
（比較例１）
実施例１の＜第二の砥粒の固定＞の工程を行わずに、＜第一の砥粒の固定＞の工程の次に＜乾燥＞の工程を行った。すなわち、第一の砥粒のみをＰＥＴフィルムに固定した。第二の砥粒を用いないこと以外は、材料や製造条件は実施例１と同一に設定した。このようにして、研磨具として研磨フィルムＢを得た。研磨フィルムＢにおいて、塗布層の乾燥膜厚は平均でおよそ７５μｍであった。
【００５５】
このようにして製造した研磨フィルムの表面の光学顕微鏡写真を図２に示した。図２（Ａ）が実施例１の研磨フィルムＡの状態、図２（Ｂ）が比較例１の研磨フィルムＢの状態を示している。図２（Ａ）に示すように、研磨フィルムＡにおいては、第一の砥粒（図中の大きい粒子）の表面に第二の砥粒（図中の小さい粒子）が結合していることが確認できた。また、第一の砥粒２と第二の砥粒３との結合力が、第一の砥粒２の一次粒子２１同士の結合力よりも弱いことは、結合力を計測することにより評価することが困難であるため、以下の方法で確認した。市販の研磨紙（株式会社コバックス製  Ｌａｐｉｋａ  ＃６０００）を用いて、研磨フィルムＡの表面を５往復擦り、第２の砥粒の脱落を顕微鏡で観察した。このとき、第一の砥粒が脱落せずに研磨フィルムＡにそのまま残っていて、磨耗していないことが確認された。これにより、第二の砥粒と第一の砥粒との結合力が一次粒子同士の結合力よりも弱いことを推定した。
【００５６】
［評価試験］
このように作製した研磨フィルムＡ、研磨フィルムＢを２０×５０ｍｍの長方形状に切り出し、ＥＶＡ製の発泡スポンジに貼り付けて、水垢が堆積した鏡に対して水垢除去評価を行った。本実施例では、温泉宿の浴室に設置された鏡に対して、研磨洗浄を行った。温泉の泉質は硫黄泉で、鏡は１０年間研磨洗浄が行われていない状態であった（図３参照）。研磨洗浄は、２４ｋＰａの印加圧力で、研磨フィルムの長手方向に沿って、８０ｍｍのストロークで１００回往復させて行った。評価は、研磨洗浄後に鏡の表面の水垢が除去されているか、研磨フィルムの砥粒が摩耗しているかの２点において行った。
【００５７】
［評価結果］
研磨洗浄後の鏡の状態を図４に示した。図４（Ａ）が研磨フィルムＡを用いて研磨洗浄を実施した後の状態、図４（Ｂ）が研磨フィルムＢを用いて研磨洗浄を実施した後の状態を示している。図４に示したように、研磨フィルムＡを用いて研磨洗浄を行った鏡においては、水垢が除去されたのみならず、母材である鏡の表面に新たな加工ダメージは認められなかった。また、図４に示したように、研磨フィルムＢを用いて研磨洗浄行った鏡においては、水垢がほとんど除去されていなかった。
【００５８】
研磨洗浄後の研磨フィルムの表面の顕微鏡写真を図５に示した。図５（Ａ）が研磨フィルムＡの状態、図５（Ｂ）が研磨フィルムＢの状態を示している。図５（Ａ）に示したように、実施例１の研磨フィルムＡでは、研磨洗浄前の状態（図２（Ａ））に比べて第二の砥粒が脱落しはじめており、さらに、第一の砥粒の平坦化摩耗が進んでいることが観察された。一方、図５（Ｂ）に示したように、比較例１の研磨フィルムＢでは、研磨洗浄前の状態（図２（Ｂ））に比べて砥粒の摩耗が大幅に進んでいることが観察された。
【００５９】
［評価結果の考察］
［評価結果］に示したように、比較例１の研磨フィルムＢにおいては、強固な水垢により砥粒に対してドレッシング作用が働き、砥粒自身が摩耗して本来の研磨洗浄の役割が果たせなくなったことが分かった。一方、実施例１の研磨フィルムＡにおいては、強固な水垢に対しても、加工ダメージや砥粒自体の摩耗を抑制して、加工面品位を高く保持するとともに、耐用寿命を長くできることが確認された。
【符号の説明】
【００６０】
１      研磨具
２      第一の砥粒
３      第二の砥粒
４      基材
５      結合材
２１    一次粒子
２２    二次粒子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００３−１０５３２４号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１９４５号公報
【図１】
2017136676.tif 000003
【図２】
2017136676.tif 000004
【図３】
2017136676.tif 000005
【図４】
2017136676.tif 000006
【図５】
2017136676.tif 000007