(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と該砥粒が分散させられる水とを含み、研摩加工のために研摩盤上に供給される研摩加工用スラリーであって、
前記水に溶解し且つ飽和状態に到達することによって析出した状態の界面活性剤を含み、
前記界面活性剤は、Ｃ６〜Ｃ２０の範囲の炭素数を備えた脂肪酸塩であることを特徴とする研摩加工用スラリー。
【請求項２】
前記研摩加工用スラリーは、１〜４０重量％の砥粒と、１〜２０重量％の脂肪酸塩とを、含むものである請求項１の研摩加工用スラリー。
【請求項３】
前記砥粒は、３０μｍ以下の平均粒径を備えたものである請求項１または２のいずれかの研摩加工用スラリー。
【請求項４】
水素イオン濃度が７．５〜１２である請求項１乃至３のいずれかの研摩加工用スラリー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥粒とその砥粒が分散させられる分散媒とを含み、研摩加工に際してワークが摺接させられる研摩盤の上に供給される研摩加工用スラリーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば砥粒などの研摩剤を含む研摩加工用スラリーが供給された研摩盤或いはラップ盤の上面にワークを摺接させることによりそのワークの一面に研摩加工を施す遊離砥粒を用いた研摩加工が知られている。たとえば、所謂ラッピング加工、ポッリシング加工などと称されるものがそれである。このような遊離砥粒型の研摩加工では、それに用いられる研摩加工用スラリーに含まれる砥粒がワークと研摩盤との間に介在することにより研摩が進行させられる。
【０００３】
ところで、上記のような研摩加工に際しては、上記スラリー中に混入される研摩剤すなわち砥粒の大きさ（粒径）によってワークに対する研摩面粗さと研摩加工能率とが決定されるという性質がある。たとえば、砥粒の粒径が大きくなると研摩面が粗くなるが研摩加工能率が高められ、砥粒の粒径が小さくなると研摩面の表面粗さが細かくなり研摩加工能率が低くなるという傾向がある。このため、ワークの研摩面の表面粗さを細かくすると同時に研摩能率を向上させるために、スラリー中に含まれる砥粒の粒径を小さくしつつその砥粒の割合を高めることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の研摩加工用スラリーによれば、若干の研摩加工能率の向上が見られるが、実際の研摩加工においてはスラリー中の砥粒の一部しかそれらワークと研摩盤との間において研摩に関与することができず、他の多くの砥粒は研摩加工に関与できないまま排出されてしまうので、比較的高価な砥粒の混入率増加に見合った研摩加工能率の向上が得られず、また、廃液などの廃棄物が大幅に増加するという不都合があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、砥粒の混入率をそれほど増加させることなく、研摩加工において研摩面の表面粗さを細かくすると同時に研摩能率を向上させることができる研摩加工用スラリーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、研摩加工中においては、相対移動させられる研摩盤とそれに向かって押圧されるワークとの間に砥粒が容易に入り込むことができず、砥粒はそのワークの周囲に集中するという性質があること、および上記スラリー中に砥粒と砥粒との間にそのスラリー中に析出させた脂肪酸塩などのような研摩に関与しない他の物質を介在させて砥粒を積極的に分散させると、研摩盤とそれに向かって押圧されるワークとの間に砥粒が容易に入り込むことができるという事実を見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨とするところは、砥粒とその砥粒が分散させられる水とを含み、研摩加工のために研摩盤上に供給される研摩加工用スラリーであって、その水に溶解し且つ飽和状態に到達することによって析出した状態の界面活性剤を含み、その界面活性剤はＣ６〜Ｃ２０の範囲の炭素数を備えた脂肪酸塩であることにある。
【０００８】
【発明の効果】
このようにすれば、研摩加工用スラリーには、その水に溶解し且つ飽和状態に到達することによって析出した状態の界面活性剤が含まれることから、析出した界面活性剤がスラリー中の砥粒の間に介在することによってその砥粒が積極的に分散させられるので、相対移動させられる研摩盤とそれに向かって押圧されるワークとの間に砥粒が容易に入り込むことができるようになり、砥粒の混入率をそれほど増加させることなく、研摩加工において研摩面の表面粗さを細かくすると同時に研摩能率を向上させることができる。また、前記界面活性剤は、Ｃ６〜Ｃ２０の範囲の炭素数を備えた脂肪酸塩であり、このような脂肪酸塩は、親水基および疎水基（親油基）を備えていることから、水または油に好適に溶解できると同時に、その溶解の飽和状態に到達すると析出させられて、砥粒間隔が適切な値となるようにそれらの間に介在させられる。上記炭素数が６を下回るとすなわちＣ＜６となると、析出が困難となる。また、上記炭素数が２０を上まわるとすなわちＣ＞２０となると、自然界或いは産業界では入手が困難となり、合成などによって得ようとすると脂肪酸塩が高価となる。
【００１０】
ここで、好適には、前記研摩加工用スラリーは、１〜４０重量％の砥粒と、１〜２０重量％の脂肪酸塩とを含むものである。このようにすれば、常温での脂肪酸塩の析出が好適に得られるとともに、研摩能率が好適に得られる。上記砥粒の割合が１重量％を下まわると研摩能率が十分に得られなくなり、４０重量％を越えるとスラリーの流動性が十分に得られなくなる。また、上記脂肪酸塩の割合が１重量％を下まわるとその析出が得られなくなり、２０重量％を越えると水和状態になり難く、或いは一度に水に溶解し難くなる。
【００１１】
また、好適には、前記砥粒は、３０μｍ以下の平均粒径を備えたものである。このようにすれば、ワークの研摩面の表面粗さが好適に得られる。
【００１２】
また、好適には、前記研摩加工用スラリーは、７．５〜１２の水素イオン濃度（ｐＨ）を有するものである。このようにすれば、界面活性剤すなわち前記脂肪酸塩が化学的に安定し、水和状態が長期間にわたって好適に保持されるので、砥粒１４の分散状態も比較的均質に保持される。上記水素イオン濃度が７．５を下まわると、脂肪酸塩、特にステアリン酸ナトリウム（Ｒ−ＣＯＯＮａ）が水和状態になり難くなり、例えば酸化セリウム等の研磨剤がごつごつとした固まりの状態となって砥粒が好適に分散されないと同時に、研摩装置の各部に錆が発生する。また、上記水素イオン濃度が１２を上まわると、手荒れ等をおこすため素手で扱い難くなり、またスラリ─の供給・排出用の樹脂配管等を傷める。
【００１３】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例の研摩加工用スラリー１０を模式的に示す平面図である。図２は、その研摩加工用スラリー１０を用いた研摩加工状態を模式的に示す斜視図である。上記研摩加工用スラリー１０では、たとえば図１の模式図に示すように、分散媒として機能する水１２内に、好適には平均粒径が３０μｍ程度以下の砥粒１４が分散させられるとともに、界面活性剤の一種である脂肪酸或いは脂肪酸塩１６が溶解飽和値以上に溶解させられており、その一部が析出させられている。図１に示す符号１６はその析出粒子を示している。上記図２において、研摩盤２０はたとえば連続回転させられる比較的軟質のポリシングパッド或いはラップ盤を示し、ワーク２２はそのポリシングパッド或いはラップ盤に対して相対回転させられると同時に自転させられるホルダにより保持される。上記研摩加工用スラリー１０は、ポリッシング用スラリー或いはラッピング用スラリーと称されてもよい。
【００１５】
上記砥粒１４は、たとえば酸化セリウム、溶融アルミナ質（Ａｌ2 Ｏ3 ）砥粒、炭化珪素質（ＳｉＣ）砥粒などの一般砥粒、ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などの超砥粒から構成され、スラリー１０に対して１〜４０重量％の割合で混入されている。この砥粒１４の混入割合が１重量％を下まわると研摩能率が十分に得られ難くなり、４０重量％を越えると流動性の低いペースト状となってしまうおそれがあるからである。
【００１６】
また、上記脂肪酸或いは脂肪酸塩１６は、たとえばＲ−ＣＯＯＮａ、Ｒ−ＣＯＯＫ、Ｒ−ＣＯＯＮＨ3 などの化学式で代表される、親水基Ｎａ、Ｋ、ＮＨ3 および疎水基（親油基）Ｒ−ＣＯＯを各々備えた物質であり、スラリー１０に対して１〜２０重量％の割合で混入されている。上記脂肪酸或いは脂肪酸塩１６の割合が１重量％を下まわるとその析出粒子が得られなくなり、２０重量％を越えると水和状態になり難く或いは一度に溶解し難くなる。
となる。また、上記脂肪酸或いは脂肪酸塩１６は、Ｃ６〜Ｃ２０好適にはＣ６〜Ｃ１８の範囲の炭素数を有する分子数である。このような脂肪酸或いは脂肪酸塩１６は、親水基および疎水基（親油基）を備えていることから、水１２に好適に溶解できると同時に、その溶解の飽和状態に到達すると粒子状に析出させられて、砥粒１４の間隔が適切な値となるようにそれらの間に介在させられるのである。すなわち、粒子状に析出した脂肪酸或いは脂肪酸塩１６は、砥粒１４を相互に離間させるとともにワーク２２と研摩盤２０との間に入り易くするための隙間剤或いはスペーサ剤として機能しているのである。上記炭素数が６を下回るとすなわちＣ＜６となると、脂肪酸或いは脂肪酸塩１６の析出が困難となる。また、上記炭素数が１８を上まわるとすなわちＣ＞１８となると、特に２０を上まわる（Ｃ＞２０）と、自然界或いは産業界では入手が困難となるとともに、合成などによって得ようとすると脂肪酸或いは脂肪酸塩１６が高価となる。
【００１７】
また、前記研摩加工用スラリー１０は、それに含まれる脂肪酸或いは脂肪酸塩１６の水和状態を好適に保持するために、７．５〜１２、好適には７．５〜１１の水素イオン濃度（ｐＨ）の範囲を有するものとなるようにｐＨ調整されている。上記水素イオン濃度が７．５を下まわると、脂肪酸或いは脂肪酸塩１６、特にステアリン酸ナトリウム（Ｒ−ＣＯＯＮａ）が水和状態になり難くなり、ごつごつとした固まりの状態となって砥粒１４が好適に分散されないと同時に、研摩装置の各部に錆が発生する。また、上記水素イオン濃度が１１、特に１２を上まわると、手荒れ等をおこすため素手で扱い難くなり、またスラリ─の供給・排出用の樹脂配管等を傷める。
【００１８】
上述のように、研摩加工用スラリー１０には、その分散媒である水１２に溶解し且つ析出した状態の界面活性剤すなわち脂肪酸或いは脂肪酸塩１６が含まれることから、スラリー１０すなわち水１２内に析出した粒状の脂肪酸或いは脂肪酸塩１６がスラリー１０中の砥粒１４の間に介在することによってその砥粒１４が積極的に分散させられるので、図２に示すように、相対移動させられる研摩盤２０とそれに向かって押圧されるワーク２２との間に砥粒１４が容易に入り込むことができるようになり、スラリー１０中の砥粒１４の混入率をそれほど増加させることなく、研摩加工においてワーク２２の研摩面２４の表面粗さを細かくすると同時に研摩能率を向上させることができる。
【００１９】
因みに、図３および図４は、上記図１および図２に相当するものであって、水１２内に析出した粒状の脂肪酸或いは脂肪酸塩１６を含まない従来のスラリー５０の構成を模式的に示す平面図および研摩状態を示す斜視図である。図３および図４に示すように、従来のスラリー５０を用いた研摩加工では、スラリー５０中の砥粒１４の極一部しかそれらワーク２２と研摩盤２０との間に入り込んで研摩に関与することができず、他の多くの砥粒１４は研摩加工に関与できないまま排出されてしまうので、比較的高価な砥粒の混入率増加に見合った研摩加工能率の向上が得られず、また、廃液などの廃棄物が大幅に増加するという不都合があったのである。
【００２０】
また、本実施例では、スラリー１０中すなわち水１２中に析出させて用いる界面活性剤として、Ｃ６〜Ｃ２０の範囲の炭素数を備え且つ親水基および疎水基（親油基）を備えた脂肪酸または脂肪酸塩１６が用いられていることから、その脂肪酸または脂肪酸塩１６は、水１２に好適に溶解できると同時に、その溶解の飽和状態に到達すると粒子状に析出させられて、砥粒１４の間隔が適切な値となるようにそれらの間に介在させられる利点がある。
【００２１】
また、本実施例の研摩加工用スラリー１０は、１〜４０重量％の砥粒と、１〜２０重量％の脂肪酸または脂肪酸塩１６とを含むものであるので、常温での脂肪酸または脂肪酸塩の析出が好適に得られるとともに、研摩能率が好適に得られる利点がある。
【００２２】
また、本実施例の研摩加工用スラリー１０には、３０μｍ以下の平均粒径を備えた砥粒１４が用いられているので、ワーク２２の研摩面２４の表面粗さが好適に得られる。
【００２３】
また、本実施例の研摩加工用スラリー１０は、７．５〜１２の水素イオン濃度（ｐＨ）を有するものであるので、界面活性剤すなわち脂肪酸または脂肪酸塩１６が化学的に安定し、その水和状態が長期間にわたって好適に保持されるので、砥粒１４の分散状態も比較的均質に保持される。図５は研摩加工用スラリー１０の初期状態を示し、図６は長時間たとえば１００時間程度放置した後の状態を示している。上記脂肪酸または脂肪酸塩１６は、砥粒１４に一旦からまると離れ難くしかも極端な偏平になり難い性質があるので、従来のように、高速攪拌や超音波攪拌などの積極的攪拌が不要となる利点がある。因みに、図７は従来のスラリーの初期状態を示し、図８は長時間たとえば２４時間程度放置した後の状態を示している。このような従来のスラリー５０では、初期的には図７に示すように砥粒１４が水１２中に分散させられているが、長時間放置されると、図８に示すように、砥粒１４が凝集して沈殿してしまうのである。
【００２４】
以下、本発明者が行った実験例の一部を説明する。以下に示す対照スラリーＳ１およびＳ２と、前述の実施例のスラリー１０と同様のスラリーＳ３とを用意して、ソーダガラスおよびＡｇペースト焼結体に対して以下に示す同じ研摩加工条件を用いて研摩をそれぞれ行った。表１および表２は、そのソーダガラスおよびＡｇペースト焼結体に対する研摩加工の結果をそれぞれ示している。
【００２５】
0003778734.tif 000002
【００２６】
研摩条件
ポリシングパッド：酸化セリウム含有ウレタン系樹脂
ポリシング加重  ：１００ｇ／cm2 
相対速度        ：７００ｍｍ／sec
研摩時間        ：２０ｍｉｎ
【００２７】
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【００２９】
表１および表２から明らかなように、スラリーＳ３によれば、スラリーＳ１およびＳ２に比較して、高いポリッシング率すなわち研磨能率が得られると同時に、ワークとして用いられたソーダガラスおよびＡｇペースト焼結体の研磨面の品質すなわち面粗度Ｒｚが向上した。
【００３０】
以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３１】
たとえば、前述の実施例において、スラリー１０に用いられる分散媒は、水１２が用いられていたが、油であってもよい。このような場合でも、界面活性剤は親水基および親油基を備えているので、好適に溶解且つ析出させられる。
【００３２】
また、前述の実施例のスラリー１０において、界面活性剤として脂肪酸または脂肪酸塩１６が用いられていたが、合成などにより得られる他の界面活性剤が用いられてもよい。要するに、研磨に関与しない比較的柔らかな物質であって粒子状に析出することにより砥粒１４の間に介在してその分散やワーク２２と研磨盤２０との間への入り込みを容易とする性状を備えたものであればよい。
【００３３】
また、前述の実施例では、研磨盤２０の上面が平坦面であり、それに摺接させられるワーク２２の研磨面２４を平坦に研磨するものであったが、たとえばワーク２２の研磨面２４が曲面であり、その曲面を研磨するために前記スラリー１０が用いられてもよい。
【００３４】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の研磨加工用スラリーの構成を模式的に説明する平面図である。
【図２】図１の研磨加工用スラリーを用いた研磨加工状態を模式的に説明する斜視図である。
【図３】従来の研磨加工用スラリーの構成を模式的に説明する平面図であって、図１に相当する図である。
【図４】図３の従来の研磨加工用スラリーを用いた研磨加工状態を模式的に説明する斜視図であって、図２に相当する図である。
【図５】図１の研磨加工用スラリーの攪拌直後の初期状態を模式的に説明する縦断面図である。
【図６】図１の研磨加工用スラリーの攪拌後に長時間放置した状態を模式的に説明する縦断面図である。
【図７】従来の研磨加工用スラリーの攪拌直後の初期状態を模式的に説明する縦断面図であって、図５に相当する図である。
【図８】従来の研磨加工用スラリーの攪拌後に長時間放置した状態を模式的に説明する縦断面図であって、図６に相当する図である。
【符号の説明】
１０：研磨加工用スラリー
１２：水（分散媒）
１４：砥粒
１６：脂肪酸或いは脂肪酸塩（界面活性剤）
【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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