DE602004003091T2

DE602004003091T2 - Polierzusammensetzung

Info

Publication number: DE602004003091T2
Application number: DE602004003091T
Authority: DE
Inventors: Tatsuhito Mutoh; Hirohito Kitano
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: EP1471124B1; DE602004003091D1; EP1471124A1; US20040187393A1; JP2004300347A; JP4219722B2; DK1471124T3; US7211121B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung, die zum Polieren synthetischer Harzprodukte, Metallprodukte und dergleichen verwendet werden kann.
Eine Polierzusammensetzung, die in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 7-11239 offenbart ist, enthält Wasser, Aluminiumoxid und einen Polierbeschleuniger, der zumindest zwei Elemente einschließt, ausgewählt aus Aluminiumnitrat, Glycol und einem Aluminiumoxid-Sol. Die Polierzusammensetzung wird zum Polieren beispielsweise von synthetischen Harzprodukten, wie beispielsweise einer Kunststofflinse oder von Metallprodukten, wie beispielsweise einem Disk-Substrat, verwendet.
Die Zunahme der Rate bzw. Geschwindigkeit, in der ein Objekt durch eine Polierzusammensetzung poliert wird, das heißt die Polierrate einer Polierzusammensetzung für einen Gegenstand bzw. ein Objekt, ist für eine Polierzusammensetzung immer erwünscht. Die Polierrate einer Polierzusammensetzung kann im Allgemeinen durch Erhöhen der Menge eines Schleifmittels oder eines Polierbeschleunigers erhöht werden, der in der Polierzusammensetzung enthalten ist. Jedoch verursacht eine Zunahme der Menge eines Schleifmittels eine Zunahme der Kosten und eine exzessive Zunahme der Viskosität der Polierzusammensetzung. Wenn die Viskosität der Polierzusammensetzung exzessiv hoch ist, werden die Handhabungseigenschaften und die Entschäumungseigenschaften der Polierzusammensetzung reduziert. Darüber hinaus verursacht eine Polierzusammensetzung mit einer exzessiv hohen Viskosität ein Anhaften von Feststoffen in der Polierzusammensetzung an der Innenwand einer Poliermaschine oder an der Oberfläche während des Polierens und macht es schwierig, die Zufuhr der Polierzusammensetzung zur Poliermaschine zu stabilisieren. Andererseits macht eine Zunahme der Menge des Polierbeschleunigers die Hand eines Bedieners rau und verursacht eine Korrosion der Poliermaschine.
In der in der obigen Veröffentlichung offenbarten Polierzusammensetzung ermöglicht beispielsweise eine Zunahme der Menge von Aluminiumoxid oder Glycol, wie beispielsweise Propylenglycol und Ethylenglycol, eine bestimmte Zunahme der Polierrate der Polierzusammensetzung. Jedoch kann die Zunahme der Polierrate durch Zunahme der Menge an Glycol oder Alu miniumoxid die negativen Wirkungen nicht vollständig kompensieren, die durch die Zunahme der Menge an Glycol oder Aluminiumoxid verursacht werden.
GB-A-2 371 555 offenbart eine Polierzusammensetzung für ein Substrat, die für eine Speicherfestplatte verwendet werden soll, und die die folgenden Bestandteile (a) bis (d) umfasst: (a) Wasser, (b) zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Polyoxyethylenpolyoxypropylenalkylether und einem Polyoxyethylenpolyoxypropylencopolymer besteht, (c) zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe spezifizierter anorganischer und organischer Säuren.
Diese Polierzusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Verbindung (b) zumindest eine Verbindung umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Polyoxyethylenpolyoxypropylenalkylether und einem Polyoxyethylenpolyoxypropylencopolymer besteht. Der Polyoxyethylenpolyoxypropylenalkylether wird durch Additions-Polymerisation von Propylenoxid und Ethylenoxid mit einem linearen oder verzweigtkettigen höheren Alkohol gewonnen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Polierzusammensetzung bereitzustellen, die zur Verwendung beim Polieren von synthetischen Harzprodukten oder Metallprodukten geeigneter ist, und ein Polierverfahren unter Verwendung einer solchen Polierzusammensetzung bereitzustellen.
Um die vorhergehende und weitere Aufgaben zu erreichen und gemäß des Ziels der vorliegenden Erfindung wird eine Polierzusammensetzung nach Anspruch 1 bereitgestellt. Die Polierzusammensetzung schließt ein Reaktionsprodukt ein, das durch eine Reaktion zwischen einem Polyalkylenoxid und einer Verbindung erzeugt wurde, die eine funktionelle Gruppe mit einer Reaktivität mit einer Hydroxylgruppe aufweist, ausgewählt aus Glycerin, 1,2,3-Trimethoxypropan, Ethylenglycol, 1,2-Diethoxyethan, Diethylether oder Methylacetat; Aluminiumoxid; einem Polierbeschleuniger, der zumindest ein Salz, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Metallsalz einer anorganischen Säure oder organischen Säure und einem Ammoniumsalz einer anorganischen Säure oder organischen Säure besteht; und Wasser einschließt.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Polieren eines Objektes bereit. Das Verfahren schließt die Herstellung der obigen Polierzusammensetzung und das Polieren der Oberfläche des Objektes durch Verwendung der Polierzusammensetzung ein.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zu erkennen sein, die auf dem Weg eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beschrieben werden.
Eine Polierzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Aluminiumoxid, ein Reaktionsprodukt, einen Polierbeschleuniger und Wasser. Die Polierzusammensetzung wird zum Polieren von synthetischen Harzprodukten, wie beispielsweise Kunststofflinsen, Disk-Substraten, Windschutzscheiben, medizinischem Bedarf, Geschirr, Radioteilen, Maschinenteilen, wie beispielsweise kleinen Zahnrädern und Lagern, Knöpfen, Kappen, Gehäusen, dekorativem Laminat, Brillengestellen und Laminat; für Metallprodukte, wie beispielsweise ein Disk-Substrat für eine Festplatte, für einen Halbleiterbestandteil und einen Maschinenteil und dergleichen, verwendet. Die synthetischen Harzprodukte können aus einem thermoplastischen Acrylharz, einem thermoplastischen Polystyrol, Allylharz, thermoplastischem Polycarbonat, thermoplastischem Polyurethan, thermoplastischem Polyester oder thermoplastischem Polyolefin gebildet sein. Das Disk- bzw. Plattensubstrat kann aus Aluminium gebildet sein oder kann ein Substrat mit einer Nickel-Phosphorplattierung bzw. -überzug auf deren Oberfläche sein.
Das obige Aluminiumoxid ist ein Schleifmittel und spielt eine Rolle beim mechanischen Polieren eines Objektes. Das Aluminiumoxid kann α-Aluminiumoxid, δ-Aluminiumoxid, θ-Aluminiumoxid, κ-Aluminiumoxid oder amorphes Aluminiumoxid sein. Das Aluminiumoxid ist vorzugsweise α-Aluminiumoxid, das durch Calcinieren von Aluminiumhydroxid gewonnen wird, weil es eine große Fähigkeit zum mechanischen Polieren eines Objektes aufweist. Zur Gewinnung von α-Aluminiumoxid ist die Calcinierungstemperatur vorzugsweise von 1.000 bis 1.300°C, jeweils eingeschlossen, und die Calcinierungszeit ist vorzugsweise von 1 bis 5 Stunden, jeweils eingeschlossen. Das α-Aluminiumoxid, das unter einer Calcinierungstemperatur von weniger als 1.000°C oder in einer Calcinierungszeit von weniger als 1 Stunde gewonnen wird, kann eine geringere Fähigkeit zum mechanischen Polieren eines Objektes aufgrund einer nicht ausreichenden oder nicht gleichförmigen Umwandlung von Aluminiumhydroxid zu α-Aluminiumoxid aufweisen. Andererseits kann α-Aluminiumoxid, das unter einer Calcinierungstemperatur von mehr als 1.300°C oder in einer Calcinierungszeit von mehr als 5 Stunden gewonnen werden kann, die Oberfläche während des Polierens aufgrund einer großen Primärteilchengröße zerkratzen oder aufrauen.
Die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumoxids ist vorzugsweise von 0,5 bis 10 μm, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 0,5 bis 8 μm, jeweils eingeschlossen, und am meisten bevorzugt von 0,7 bis 6 μm, jeweils eingeschlossen. Die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumoxids von weniger als 0,5 μm kann die Polierrate einer Polierzusammensetzung reduzieren. Die durchschnittliche Teilchengröße des Aluminiumoxids von mehr als 10 μm kann die Oberfläche während des Polierens zerkratzen oder aufrauen.
Der Gehalt des Aluminiumoxids in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 3 bis 30%, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 5 bis 25%, jeweils eingeschlossen, und am meisten bevorzugt von 10 bis 20%, jeweils eingeschlossen, nach Gewicht berechnet. Ein Aluminiumoxidgehalt von weniger als 3 Gew.-% kann die Polierrate einer Polierzusammensetzung reduzieren. Ein Aluminiumoxidgehalt von mehr als 30 Gew.-% kann eine überschüssige Zunahme in der Viskosität der Polierzusammensetzung verursachen und kann bezüglich der Kosten nachteilig sein.
Das obige Reaktionsprodukt wird durch eine Reaktion zwischen einem Polyalkylenoxid und einer Rohmaterialverbindung mit einer funktionellen Gruppe erzeugt, die eine Reaktivität mit einer Hydroxylgruppe aufweist. Das Reaktionsprodukt weist eine Viskosität auf und erhöht die Viskosität einer Polierzusammensetzung in geeigneter Weise. Dies verbessert die Dispergierbarkeit des Aluminiumoxids in der Polierzusammensetzung und erhöht die Menge des Aluminiumoxids, das während des Polierens von einem Polierkissen gehalten wird, wodurch die Polierrate der Polierzusammensetzung erhöht wird. Das Reaktionsprodukt weist ebenfalls eine Benetzbarkeit auf, die die Oberfläche während des Polierens schmiert bzw. gleitfähig macht und eine Austrocknung der Polierzusammensetzung unterdrückt. Eine Schmierung der Oberfläche während des Polierens erhöht das mechanische Polieren durch das Aluminiumoxid. Eine Unterdrückung der Austrocknung der Polierzusammensetzung verhindert Kratzer durch Feststoffe, die durch das Trocknen der Polierzusammensetzung erzeugt werden.
Das obige Polyalkylenoxid, das ein Reaktionsrohmaterial des Reaktionsproduktes ist, kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein. Jede der Monomereinheiten im Polyalkylenoxid weist vorzugsweise mehrere Kohlenstoffatome von drei oder weniger auf, wie beispielsweise eine Ethylenoxideinheit oder eine Propylenoxideinheit. Wenn jede der Monomereinheiten im Polyalkylenoxid eine Anzahl von Kohlenstoffatomen von mehr als 3 aufweist, kann sich die Viskosität der Polierzusammensetzung übermäßig erhöhen. Ein Reaktionsprodukt unter Verwendung des Copolymers von Ethylenoxid und Propylenoxid als Reaktionsrohmaterial verbessert insbesondere die Polierrate, die Handhabungseigenschaften und die Entschäumungseigenschaften der Polierzusammensetzung. Deswegen ist das Polyalkylenoxid vorzugsweise ein Copolymer von Ethylenoxid und Propylenoxid.
Die obige Rohmaterialverbindung, die das andere Reaktionsmaterial des Reaktionsproduktes ist, ist Glycerin, 1,2,3-Trimethoxypropan, Ethylenglycol, 1,2-Diethoxyethan, Diethylether oder Methylacetat. Ein Reaktionsprodukt unter Verwendung von Glycerin als Reaktionsrohmaterial verbessert insbesondere die Polierrate, die Handhabungseigenschaften und die Entschäumungseigenschaften der Polierzusammensetzung. Deswegen ist die Rohmaterialverbindung vorzugsweise Glycerin.
Die Reaktion zur Erzeugung des Reaktionsproduktes ist eine Dehydrierungsreaktion, wenn Glycerin als Rohmaterialverbindung verwendet wird und eine Demethanolisierungsreaktion, wenn Methylacetat als Rohmaterialverbindung verwendet wird.
Das Reaktionsprodukt kann eine Polyoxyalkylenglycol sein. Das Polyoxyalkylenglycol kann vom Triol-Typ oder vom Diol-Typ sein. Das Polyoxyalkylenglycol eines Triol-Typs schließt Poly(oxyethylen-oxypropylen)glycerylether ein und ist für das Reaktionsprodukt geeignet, weil es die Polierrate, die Handhabungseigenschaften und die Entschäumungseigenschaften der Polierzusammensetzung besonders verbessert. Die Polierzusammensetzung kann 2 oder mehrere Reaktionsprodukte einschließen.
Das Zahlenmittelmolekulargewicht des Reaktionsproduktes ist vorzugsweise von 500 bis 10.000, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 1.000 bis 5.000, jeweils eingeschlossen, und die kinematische Viskosität bei 25°C des Reaktionsproduktes ist vorzugsweise von 50 bis 5.000 mm²/s, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 100 bis 1.000 mm²/s, jeweils eingeschlossen. Wenn das Zahlenmittelmolekulargewicht der kinematischen Viskosität des Reaktionsproduktes zu klein ist, kann die Polierrate der Polierzusammensetzung reduziert werden. Wenn das Zahlenmittelmolekulargewicht oder die kinematische Viskosität des Reaktionsproduktes zu groß wird, kann sich die Viskosität der Polierzusammensetzung exzessiv erhöhen.
Der Gehalt des Reaktionsproduktes in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 1 bis 30%, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 3 bis 20%, jeweils eingeschlossen, und am meisten bevorzugt von 5 bis 15%, jeweils eingeschlossen, nach Gewicht. Wenn der Gehalt des Reaktionsproduktes weniger als 1 Gew.-% ist, kann die Polierrate der Polierzusammensetzung reduziert werden. Wenn der Gehalt des Reaktionsproduktes mehr als 30 Gew.-% beträgt, kann die Viskosität der Polierzusammensetzung sich exzessiv erhöhen.
Der obige Polierbeschleuniger spielt eine Rolle beim chemischen Polieren eines Objektes. Der Polierbeschleuniger schließt zumindest ein Salz ein, ausgewählt aus der Gruppe, die aus einem Metallsalz einer anorganischen Säure oder organischen Säure und einem Ammoniumsalz, einer anorganischen Säure oder organischen Säure besteht. Die anorganische Säure kann Salpetersäure, Schwefelsäure oder Salzsäure sein. Die organische Säure kann Oxzsäure, Milchsäure, Essigsäure, Ameisensäure, Citronensäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Gluconsäure, Glycolsäure oder Malonsäure sein. Das Metallsalz kann ein Aluminiumsalz, Nickelsalz, Lithiumsalz, Magnesiumsalz, Natriumsalz oder Kaliumsalz sein. Der Polierbeschleuniger schließt vorzugsweise ein Aluminiumsalz, Nickelsalz oder Lithiumsalz entweder einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure ein, schließt mehr bevorzugt ein Aluminiumsalz von Salpetersäure, Oxasäure, Milchsäure ein, weil diese eine hohe Fähigkeit zum chemischen Polieren eines Objektes aufweisen.
Der Gehalt des Polierbeschleunigers in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 0,5 bis 20%, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 1 bis 15%, jeweils eingeschlossen, am meisten bevorzugt von 3 bis 8%, jeweils eingeschlossen, nach Gewicht. Wenn der Gehalt des Polierbeschleunigers weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, kann die Polierrate der Polierzusammen setzung reduziert werden. Wenn der Gehalt des Polierbeschleunigers mehr als 20 Gew.-% beträgt, kann ein Aufrauen der Hände des Betriebspersonals und eine Korrosion der Poliermaschine eintreten, und es ist ebenfalls unökonomisch.
Das oben erwähnte Wasser dient als Medium zum Dispergieren oder Lösen von anderen Bestandteilen als Wasser in der Polierzusammensetzung. Das Wasser kann filtriertes industrielles Wasser, Stadtwasser oder destilliertes Wasser sein und enthält vorzugsweise so wenig Verunreinigungen wie möglich.
Der pH der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 2 bis 7, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 2 bis 5, jeweils eingeschlossen. Wenn der pH der Polierzusammensetzung weniger als 2 beträgt, kann eine Korrosion der Poliermaschine und eine Aufrauung der Hände des Betriebspersonals eintreten. Wenn der pH höher als 7 ist, kann die Polierrate der Polierzusammensetzung reduziert werden.
Die Polierzusammensetzung wird durch Vermischen von Aluminiumoxid, einem Reaktionsprodukt, einem Polierbeschleuniger und Wasser hergestellt. Zum Mischen kann die Reihenfolge, in der jeder Bestandteil zugesetzt wird, irgendeine Reihenfolge sein oder alle Bestandteile können zum selben Zeitpunkt zugesetzt werden. Zusätzlich kann ein Schaufelrührer oder eine Ultraschalldispergiermaschine zum Mischen verwendet werden.
Wenn ein Objekt unter Verwendung einer Polierzusammensetzung poliert wird, wird zumindest ein Polierkissen und das Objekt jeweils bezüglich des anderen verrutscht, während die Polierzusammensetzung dem Polierkissen in einem Zustand zugeführt wird, in dem das Polierkissen auf das Objekt gedrückt wird. Die Temperatur der Polierzusammensetzung, die während des Polierens zugeführt werden soll, ist vorzugsweise von 0 bis 35°C, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 10 bis 20°C, jeweils eingeschlossen. Wenn diese Temperatur geringer als 0°C ist, kann die Polierzusammensetzung einfrieren. Wenn diese Temperatur höher als 35°C ist, kann die Polierrate und die Stabilität der Polierzusammensetzung reduziert werden.
Die vorliegende Ausführungsform stellt die folgenden Vorteile bereit.
Weil die Polierzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Reaktionsprodukt enthält, das zur Verbesserung der Polierrate der Polierzusammensetzung beiträgt, weist sie eine höhere Polierrate als herkömmliche Polierzusammensetzungen auf. Wie oben beschrieben, wird die Verbesserung der Polierrate der Polierzusammensetzung durch Verwendung des Reaktionsproduktes in erster Linie durch Viskosität und Gleitfähigkeit verursacht, die das Reaktionsprodukt einschließt. Das Reaktionsprodukt reduziert ebenfalls die Thixotropie und Dilatanz der Polierzusammensetzung, wodurch Aluminiumoxid in der Polierzusammensetzung auf einem Polierkissen gleichmäßig und stabil während des Polierens zurückgehalten wird. Dies ist ebenfalls eine Ursache der Verbesserung in der Polierrate.
Bei einer Polierzusammensetzung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Verbesserung der Polierrate nicht nur durch eine Zunahme der Menge des Schleifmittels oder des Polierbeschleunigers erreicht, sondern durch Zusatz eines Reaktionsproduktes. Folglich weist die Polierzusammensetzung eine hohe Polierrate ohne den Nachteil einer Zunahme der Menge des Schleifmittels, wie beispielsweise eine Kostenzunahme oder eine unmäßige Zunahme der Viskosität, auf und ohne den Nachteil einer Erhöhung der Menge des Polierbeschleunigers, wie beispielsweise eine Aufrauung der Hände des Betriebspersonals und die Korrosion einer Poliermaschine.
Die Polierzusammensetzung kann weiterhin Glycol enthalten, repräsentiert durch die allgemeine Formel 1: H-(OCH₂CH₂)_n-OH oder die allgemeine Formel 2: H-(OCH(CH₃)CH₂)_m-OH, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 230, jeweils eingeschlossen, ist, und m eine ganze Zahl von 1 bis 180, jeweils eingeschlossen, ist. Das Glycol weist eine niedrigere Viskosität als das Reaktionsprodukt auf und trägt zur Verbesserung der Polierrate der Polierzusammensetzung durch Viskosität in der selben Art und Weise wie das Reaktionsprodukt bei. Das Glycol weist ebenfalls eine Befeuchtbarkeit bzw. Benetzbarkeit auf und trägt zur Verbesserung der Polierrate der Polierzusammensetzung ebenfalls durch die Benetzbarkeit in derselben Weise wie das Reaktionsprodukt bei. Weiterhin unterdrückt die Benetzbarkeit des Glycols das Austrocknen der Polierzusammensetzung in ähnlicher Weise wie die Benetzbarkeit des Reaktionsproduktes. Das durch die allgemeine Formel 1 repräsentierte Glycol ist Polyethylenglycol, das Ethylenglycol einschließt, wenn n 1 ist, das Diethylenglycol einschließt, wenn n 2 ist, und das Triethylenglycol einschließt, wenn n 3 ist. Ethylenglycol wird bevorzugt, weil es weniger teuer ist und in großem Maße zur Verbesserung der Polierrate beiträgt. Das durch die allgemeine Formel 2 repräsentierte Glycol ist Po lypropylenglycol, das Propylenglycol einschließt, wenn m 1 ist, Dipropylenglycol einschließt, wenn m 2 ist, und Tripropylenglycol einschließt, wenn m 3 ist. Propylenglycol ist bevorzugt, weil es weniger teuer ist und in großem Maße zur Verbesserung der Polierrate beiträgt. Wenn n in der allgemeinen Formel 1 größer als 230 ist oder wenn m in der allgemeinen Formel 2 größer als 180 ist, kann die Viskosität der Polierzusammensetzung unmäßig zunehmen. Der Gehalt des Glycols in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 1 bis 30 Gew.-%, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt 3 bis 20 Gew.-%, jeweils eingeschlossen, und am meisten bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-%, jeweils eingeschlossen. Wenn der Gehalt des Glycols weniger als 1 Gew.-% beträgt, zeigt die Polierrate der Polierzusammensetzung nur eine kleine Verbesserung. Wenn der Gehalt des Glycols 30 Gew.-% überschreitet, kann die Viskosität der Polierzusammensetzung exzessiv zunehmen.
Die Polierzusammensetzung kann weiterhin zumindest ein Metalloxid enthalten, ausgewählt aus kolloidalem Siliziumdioxid, kolloidalem Aluminiumoxid, kolloidalem Zirkoniumoxid, kolloidalem Titanoxid, Quarzstaub, Aluminiumoxidstaub, Zirkoniumdioxidstaub und Titandioxidstaub. Das Metalloxid wird in einem kolloidalen Zustand in der Polierzusammensetzung dispergiert, wodurch die Viskosität der Polierzusammensetzung erhöht wird. Dies verbessert die Dispergierbarkeit von Aluminiumoxid in der Polierzusammensetzung und unterdrückt die Kuchenbildung von Aluminiumoxid. Das Metalloxid unterdrückt weiterhin die Koagulation von Aluminiumoxid in der Polierzusammensetzung, wodurch die Bildung von Kratzern, die durch koaguliertes Aluminiumoxid verursacht werden, unterdrückt wird. Kolloidales Siliziumdioxid oder kolloidales Aluminiumoxid weist eine besonders hohe Wirkung auf die Unterdrückung des Auftretens der Kuchenbildung von Aluminiumoxid auf. Das kolloidale Siliziumdioxid kann mit Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Titandioxid oder Ceroxid beschichtet sein. Wenn die Polierzusammensetzung, die das Metalloxid enthält, hergestellt wird, wird das Metalloxid vorzugsweise zuletzt in der Reihenfolge zugesetzt, um die Gelbildung bzw. Gelierung der Polierzusammensetzung zu verhindern. Der Gehalt des Metalloxids in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 0,05 bis 5%, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils eingeschlossen, und am meisten bevorzugt von 0,5 bis 2 Gew.-%, jeweils eingeschlossen. Wenn der Gehalt des Metalloxids weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, wird das Auftreten einer Kuchenbildung nicht so sehr unterdrückt. Wenn der Gehalt des Metalloxids 5 Gew.-% überschreitet, kann die Viskosität der Polierzusammensetzung unmäßig zunehmen.
Die Polierzusammensetzung kann weiterhin ein Entschäumungsmittel enthalten. Das Entschäumungsmittel unterdrückt die Bildung von Blasen in der Polierzusammensetzung, wodurch die Zufuhr der Polierzusammensetzung zu einer Poliermaschine stabilisiert wird. Der Gehalt des Entschäumungsmittels in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 0,05 bis 15 Gew.-%, jeweils eingeschlossen. Wenn der Gehalt des Entschäumungsmittels weniger als 0,05 Gew.-% beträgt, wird die Bildung von Blasen nicht so sehr unterdrückt. Ein Entschäumungsmittelgehalt, der 15 Gew.-% überschreitet, ist unökonomisch.
Die Polierzusammensetzung kann weiterhin Cellulose enthalten. Ähnlich zum obigen Metalloxid unterdrückt die Cellulose das Auftreten der Kuchenbildung von Aluminiumoxid und die Bildung von Kratzern, die durch koaguliertes Aluminiumoxid verursacht werden. Die Cellulose verbessert ebenfalls die Benetzbarkeit der Oberfläche während des Polierens, wodurch das Anhaften von Aluminiumoxid in der Polierzusammensetzung oder von Fremdmaterial an der Oberfläche während des Polierens unterdrückt wird. Die Cellulose kann Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose oder mikrokristalline Cellulose sein. Hydroxyethylcellulose und mikrokristalline Cellulose weisen einen besonders hohen Effekt auf die Unterdrückung des Auftretens einer Kuchenbildung von Aluminiumoxid auf. Die Polierzusammensetzung kann 2 oder mehr Typen von Cellulosen enthalten. Der Gehalt der Cellulose in der Polierzusammensetzung ist vorzugsweise von 0,001 bis 2 Gew.-%, jeweils eingeschlossen, besonders bevorzugt von 0,01 bis 1 Gew.-%, jeweils eingeschlossen. Wenn der Gehalt der Cellulose weniger als 0,001 Gew.-% beträgt, wird das Auftreten einer Kuchenbildung nicht so sehr unterdrückt. Wenn der Gehalt der Cellulose 2 Gew.-% überschreitet, kann die Viskosität der Polierzusammensetzung exzessiv zunehmen.
Die Polierzusammensetzung kann weiterhin Mittel gegen das Absetzen enthalten, wie beispielsweise Aluminiumammoniumsulfat, Schleifflüssigkeit, Rosthemmer, Konservierungsmittel, antibakterielle Mittel oder Tenside.
Die Polierzusammensetzung kann durch Verdünnen einer Stammlösung mit Wasser unmittelbar vor Anwendung hergestellt werden.
Die Polierzusammensetzung kann zum Polieren von anderen Objekten als synthetischer Harzprodukte und Metallprodukte verwendet werden. Die anderen Objekte als synthetische Harzpro dukte und Metallprodukte schließen ein Glassubstrat für ein Aufnahmemedium, wie beispielsweise eine Magnetdisk oder eine optische Magnetdisk ein.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben werden.
In den Beispielen 1 bis 14 wurden Polierzusammensetzungen durch Vermischen von Aluminiumoxid, eines Reaktionsproduktes, eines Polierbeschleunigers und von Wasser und anderer Bestandteile, falls notwendig, hergestellt. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 wurden Polierzusammensetzungen durch Vermischen von Aluminiumoxid, eines Polierbeschleunigers und von Wasser und anderen Bestandteilen, falls notwendig, hergestellt. Die durchschnittliche Teilchengröße von Aluminiumoxid in den Beispielen 1 bis 14 und in den Vergleichbeispielen 1 bis 10 beträgt 1,3 μm. Die durchschnittliche Teilchengröße ist der Wert, der durch den Coulter Multisizer II gemessen wurde, hergestellt von Beckman Coulter, Inc. Die ausführliche Zusammensetzung jeder Polierzusammensetzung ist in Tabelle 1 dargestellt. Es sei erwähnt, dass alle Polierzusammensetzungen in den Beispielen 1 bis 14 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 0,5 Gew.-% Siliconentschäumer „TSA-772" enthalten, hergestellt von Toshiba Silicone Co., Ltd., zusammen mit den in Tabelle 1 dargestellten Bestandteilen.
TABELLE 1
In Tabelle 1 bezeichnet GEP-2800 den Handelsnamen "NEWPOL GEP-2800", was ein Poly(oxyethylen-oxypropylen)glycerylether ist, hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd., und GH-200 bezeichnet einen Handelsnamen "ADEKA CARPOL GH-200", was Polyoxyalkylenglycol eines Triol-Typs ist, hergestellt von Asahi Denka Co., Ltd. Ebenfalls bezeichnet PG Propylenglycol, bezeichnet EG Ethylenglycol und bezeichnet HEC Hydroxyethylcellulose.
Unter Verwendung jeder der Polierzusammensetzungen in den Beispielen 1 bis 14 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 wurde ein Polieren unter den folgenden Polierbedingungen durchgeführt.
Polierbedingungen:

Poliermaschine: Coburn 505-Typ asphärische Linsenpoliermaschine,
Zu polierendes Objekt: Kunststofflinse mit einem Durchmesser von 70 mm, zusammengesetzt aus Diethylenglycolbis(allylcarbonat) (CR-39),
Polierkissen: 3'' weißes, beflocktes Polierkissen von Coburn, Gewebetyp,
Polierbeanspruchung: 2,35 Pa (= 240 g/cm²),
Polierzeit: 5 Minuten,
Temperatur der Polierzusammensetzung: 13°C ± 1 °C und
Zufuhrgeschwindigkeit der Polierzusammensetzung: 2 Liter/Minute (zirkuliert).

Nach dem Polieren unter den obigen Bedingungen wurde die Differenz zwischen dem Gewicht der Kunststofflinse vor und nach dem Polieren bestimmt, das heißt die Gewichtsreduktion der Kunststofflinse durch das Polieren. Jeder in der Spalte mit dem Titel „Materialentfernungsrate" in Tabelle 2 dargestellte Wert gibt den Durchschnittswert der Gewichtsreduktion an, der für jede der 5 Proben bestimmt wurde.
Ein Nicht-Kontakt Ultrapräzisionsoberflächenprofilometer „TOPO 3D", hergestellt von WYKO Co., wurde dazu verwendet, die Oberflächenrauheit RA der Kunststofflinsen nach dem Polieren durch Objektivlinsen von 40x zu messen. Die Ergebnisse sind in der Spalte mit dem Titel „Oberflächenrauheit" in Tabelle 2 angegeben.
Nachdem 50 Stücke Kunststofflinsen poliert waren, wurden visuelle Beobachtungen durchgeführt, um zu bestimmen, ob Feststoffe in der Polierzusammensetzung auf der Innenwand der Poliermaschine abgelagert wurden oder nicht. Die Auswertungsergebnisse des Anhaftens der Polierzusammensetzung sind in der Spalte mit dem Titel „Anhaften" in Tabelle 2 dargestellt, indem diese in drei unterschiedlichen Skalen klassifiziert wurden, das heißt kein Anhaften (o), geringe Anhaftung (Δ) und große Anhaftung (X).
Das spezifische Gewicht der Polierzusammensetzung, das nach dem Polieren von 50 Kunststofflinsen ermittelt wurde, wurde durch das spezifische Gewicht der Polierzusammensetzung vor der Anwendung geteilt und der sich ergebende Wert wurde mit 100 multipliziert, um die Reduktionsrate des spezifischen Gewichts zu erhalten. Die Auswertungsergebnisse der Stabilität des spezifischen Gewichts sind in der Spalte mit dem Titel „Stabilität des spezifischen Gewichts" in Tabelle 2 dargestellt, indem diese in drei unterschiedlichen Skalen eingeteilt wurden, das heißt eine Reduktionsrate des spezifischen Gewichts von weniger als 3% (o), eine Reduktionsrate des spezifischen Gewichts von 3% bis weniger als 10% (Δ) und eine Reduktionsrate des spezifischen Gewichts von 10% oder mehr (X).
Die Herstellungskosten für jede Polierzusammensetzung auf Grundlage der Herstellungskosten der Polierzusammensetzung in Vergleichsbeispiel 4 als 100 ist in der Spalte mit dem Titel „Kosten" in Tabelle 2 dargestellt.
TABELLE 2
Wie in Tabelle 2 dargestellt ist, sind alle Werte für Materialentferungungsrate, Oberflächenrauheit und Kosten in den Beispielen 1 bis 14 im Allgemeinen im Vergleich mit denjenigen in den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 gut. Zusätzlich ergab sich nicht das Problem der Bildung von Kratzern bei den Kunststofflinsen, die unter Verwendung der Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 14 poliert wurden.

Claims

Polierzusammensetzung, gekennzeichnet durch: ein Reaktionsprodukt, hergestellt durch eine Reaktion zwischen einem Polyalkylenoxid und einer Verbindung mit einer funktionellen Gruppe mit einer Reaktivität für eine Hydroxylgruppe, wobei die Verbindung Glycerin, 1,2,3-Trimethoxypropan, Ethylenglycol, 1,2-Diethoxyethan, Diethylether oder Methylacetat ist; Aluminiumoxid; einen Polierbeschleuniger, einschließlich mindestens einem Salz, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Metallsalz einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure und einem Ammoniumsalz einer anorganischen Säure oder einer organischen Säure; und Wasser.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyalkylenoxid ein Copolymer aus Ethylenoxid und Propylenoxid ist.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung Glycerin ist.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt ein Polyoxyalkylenglycol eines Triol-Typs ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekulargewichtzahlenmittel des Reaktionsproduktes von 500 bis 10.000 einschließlich ist, und die kinematische Viskosität bei 25°C des Reaktionsproduktes von 50 bis 5.000 mm²/s einschließlich beträgt.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Reaktionsproduktes in der Polierzusammensetzung von 1 bis 30 Gew.-% einschließlich beträgt.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumoxid α-Aluminiumoxid ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Aluminiumoxids an der Polierzusammensetzung von 3 bis 30 Gew.-% einschließlich beträgt.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Polierbeschleuniger ein Aluminiumsalz der Salpetersäure, der Oxalsäure oder der Milchsäure einschließt.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Polierbeschleuniger an der Polierzusammensetzung von 0,5 bis 20 Gew.% einschließlich beträgt.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Glycol, dargestellt durch die allgemeine Formel H-(OCH₂CH₂)_n-OH oder H-(OCH(CH₃)CH₂)_m-OH, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 230 einschließlich und m eine ganze Zahl von 1 bis 180 einschließlich ist.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Glycol Ethylenglycol oder Propylenglycol oder beides ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Metalloxid ausgewählt ist aus kolloidalem Siliziumoxid, kolloidalem Aluminiumoxid, kolloidalem Zirkonoxid, kolloidalem Titanoxid, Quarzstaub, Aluminiumoxidstaub, Zirkondioxidstaub und Titandioxidstaub.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid kolloidales Siliziumoxid oder kolloidales Aluminiumoxid oder beides ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch ein Antischaummittel.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch Cellulose.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulose Hydroxyethylcellulose oder mikrokristalline Cellulose oder beides ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Polierzusammensetzung von 2 bis 7 einschließlich ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierzusammensetzung zum Polieren synthetischer Harzprodukte oder von Metallprodukten verwendet wird.
Verfahren zum Polieren eines Objektes, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen der Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18; und Polieren der Oberfläche des Objektes durch Verwenden der Polierzusammensetzung.