JP2000271871A - 精密研磨仕上用毛材及び精密研磨仕上用ブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミ又はガラスディスク、シリコンウエハ
及び液晶ガラスなどからなる精密部品の表面、特に端面
エッジを傷つけることなく、均一に研磨、洗浄すること
ができる精密研磨仕上用毛材及び精密研磨仕上用ブラシ
を提供する。 【解決手段】 本発明の精密研磨仕上用毛材は、熱可塑
性樹脂に対し直径が０．５〜３０μｍの研磨剤粒子を溶
融混練した組成物を溶融紡糸してなる糸径が０．１〜
０．５ｍｍのモノフィラメントからなり、このモノフィ
ラメントの端部に先細テーパー部を形成したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ又はガラス
ディスク、シリコンウエハ及び液晶ガラスなどの精密部
品の精密研磨仕上加工に使用する毛材及びブラシに関
し、さらに詳しくは、前記精密部品の特に端面エッジを
均一に研磨、洗浄することができる精密研磨仕上用毛材
及び精密研磨仕上用ブラシに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミ又はガラスディスク、シリコンウ
エハ及び液晶ガラスなどからなる精密部品の表面、特に
端面エッジの平滑加工は、従来から次のような手段で行
われていた。

【０００３】すなわち、まず精密部品を、スライジング
及びエッジ加工した後、これを酸化アルミナ、炭化ケイ
素などの研摩剤粒子に水や薬液などを加えたスラリと共
にラッピング機にかけ、平坦化加工を行う。次に、酸化
アルミナ、コロイダルシリカ、酸化ジルルコニウム、酸
化セリウムなどの砥材粒子微粉末に水や薬液などを加え
たスラリと、発泡ウレタンや不織布などからなる研磨パ
ッドとを用いてポリシングすることにより、精密部品の
表面及び端面をさらに平滑加工する。次いで、これらの
工程で使用されたスラリに含まれる研磨剤粒子及び研磨
パッドの破片などの異物を除去するために、ポリアミド
やポリ塩化ビニルなどから作られたモノフィラメント毛
材を植毛したブラシにより、水や薬液などからなる洗浄
液を加えながら、精密部品の表面及び端面をブラッシン
グ洗浄する。

【０００４】しかしながら、上述した従来の精密部品の
平坦加工においては、上記ブラッシング洗浄工程におい
て、精密部品の表面に傷をつけやすく、しかも表面に付
着した異物を十分に除去することがむつかしいという問
題があった。

【０００５】また、アルミディスク、ガラスディスク、
シリコンウエハなどからなる精密部品においては、特に
その端面エッジ形状に精密さが要求され、通常複数枚の
アルミディスクなどの部材を積層した端面エッジを一括
ブラッシングすることが要求されるが、各部材の端面エ
ッジ部は斜めに面とりされており、各部材の積層間には
内向きのＶ溝が形成されていることから、従来のポリア
ミド系樹脂やポリエステル系樹脂などのモノフィラメン
トからなる毛材、及びこれに炭化ケイ素や酸化アルミナ
など研磨剤粒子を含有させたモノフィラメントからなる
毛材を用いた回転ブラシを使用したとしても、ブラシ毛
材の先端部がＶ溝の奥部まで達しにくく、この奥部の平
滑研磨加工ができにくいという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点の解決を課題として検討した結果
達成されたものである。

【０００７】したがって、本発明の目的は、アルミ又は
ガラスディスク、シリコンウエハ及び液晶ガラスなどか
らなる精密部品の表面や端面エッジを傷つけることな
く、均一に研磨、洗浄することができる精密研磨仕上用
毛材及び精密研磨仕上用ブラシを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の精密研磨仕上用毛材は、熱可塑性樹脂に
対し直径が０．５〜３０μｍの研磨剤粒子を溶融混練し
た組成物を溶融紡糸してなる糸径が０．１〜０．５ｍｍ
のモノフィラメントからなり、このモノフィラメントの
端部に先細テーパー部を形成したことを特徴とする。

【０００９】なお、本発明の精密研磨仕上用毛材におい
ては、下記（１）〜（６）が好ましい条件であり、これ
らの条件を適用することにより一層優れた効果の取得を
期待することができる。

【００１０】（１）前記モノフィラメントを長さ２０〜
１００ｍｍに切断し、その片端部又は両端部に長さが３
〜３０ｍｍの先細テーパー部を形成したこと。

【００１１】（２）先細テーパー部の最先端の糸径が
０．０５ｍｍ以上であること。

【００１２】（３）前記熱可塑性樹脂がポリエステル系
樹脂及び／又はポリアミド系樹脂であること。

【００１３】（４）前記研磨剤粒子が、炭化ケイ素、酸
化アルミナ、窒化ホウ素、酸化セリウム及びダイヤモン
ドから選ばれた少なくとも１種であること。

【００１４】（５）前記研磨剤粒子の熱可塑性樹脂に対
する混合比率が５〜３０重量％であること。

【００１５】（６）前記研磨剤粒子の表面がシランカッ
プリング処理されていること。

【００１６】また、本発明の精密研磨仕上用ブラシは、
上記精密研磨仕上用毛材の先細テーパー部側が研磨面に
接触するように植毛したことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳述する。

【００１８】本発明の精密研磨仕上用毛材は、従来から
使用されている研磨剤粒子含有熱可塑性樹脂モノフィラ
メントにおいて、使用する研磨剤粒子の直径（粒径）及
び糸径を特定すると共に、このモノフィラメントの片端
部又は両端部に先細テーパー部を形成したことを特徴と
しており、この先細テーパー部の形成によって、精密部
品の端面エッジのＶ溝の奥部にまでブラシ毛材の先端部
を挿入することができ、この結果端面エッジを均一に研
磨、洗浄することが可能となる。

【００１９】本発明の精密研磨仕上用毛材の母体となる
モノフィラメントを形成する熱可塑性樹脂としては、毛
材の耐久性、また毛材先細テーパー加工性の面から、ポ
リエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂が好ましく使用
される。

【００２０】ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの
汎用ポリエステル及びこれらポリエステルとポリエステ
ルエラストマーとの混合物が、靭性に優れ、耐久性を有
することから特に好ましく使用できる。

【００２１】また、ポリアミド系樹脂としては、ナイロ
ン６１２、ナイロン６１０、ナイロン１２、ナイロン１
１、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６共重
合体などが挙げられるが、吸水の少ないナイロン６１
２、ナイロン１２、ナイロン６１０などが吸水による毛
腰の変化が小さい点で、特に好ましく使用される。

【００２２】本発明で使用する研磨剤粒子の種類には特
に制限はないが、なかでも炭化ケイ素、酸化アルミナ、
窒化ホウ素、酸化セリウム及びダイヤモンドが、研磨性
能上好適である。

【００２３】ただし、これら研磨剤粒子の直径は、０．
５〜３０μｍ、特に０．５〜２０μｍの範囲にあること
が重要であり、３０μｍより粗いと精密部品の表面に傷
をつけやすくなり、また０．５μｍより細かいと研磨洗
浄性が低下するため好ましくない。

【００２４】なお、精密部品の端面研磨には、特に直径
が１０〜２０μｍ程度の研磨剤粒子の使用が効果的であ
り、また精密部品表面の異物除去を目的とする表面研磨
には、特に直径が０．５〜２．５μｍの研磨剤粒子を用
いるのが好適である。

【００２５】上記研磨剤粒子は、予め表面をシランカッ
プリング処理されていることが好ましく、これにより、
熱可塑性樹脂との接着が強固になり、研磨仕上げ加工で
の脱落を抑制することができ、耐久性に優れた性能を発
揮することが可能となる。

【００２６】シランカップリング剤としては、アミノシ
ラン系、エポキシ系などの汎用のものを用いることがで
き、スーパーミキサーに研磨剤粒子を入れて高速回転さ
せ、これに適宜な濃度のシランカップリング剤を供給す
ることで均一な処理を行うことができる。

【００２７】なお、上記研磨剤粒子の熱可塑性樹脂に対
する添加量は、５〜３０重量％、特に１０〜２０重量％
の範囲が好ましく、５重量％以下では研磨性が劣り、３
０重量％以上では熱可塑性樹脂の靭性が損なわれ、毛材
が折損しやすくなるため好ましくない。

【００２８】上記研磨剤粒子入りモノフィラメントは、
上記熱可塑性合成樹脂に上記研磨剤粒子を必要量含有せ
しめ、これを溶融混合して一旦ペレタイズするか、また
はペレタイズを経ずに直接紡糸機に供し、紡糸口金から
紡出せしめた後、冷却、延伸するすることにより得られ
る。

【００２９】ここで、研磨剤粒子入りモノフィラメント
の糸径は、０．１〜０．５ｍｍ、特に０．１５〜０．３
ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ以下では毛腰が
弱すぎて研磨性が劣り、０．５ｍｍ以上では毛腰が強す
ぎて精密部品の表面に傷をつけやすくなるため好ましく
ない。

【００３０】なお、上記研磨剤粒子入りモノフィラメン
トからなる毛材の長さは、ブラシの種類に応じて変える
ことができるが、通常は２０〜１００ｍｍ、特に３０〜
８０ｍｍが適当である。２０ｍｍ以下ではブラシに形成
しにくく、１００ｍｍ以上ではブラシの毛丈が長すぎ、
毛腰が弱くなりすぎて研磨性能が低下するため好ましく
ない。

【００３１】そして、本発明の精密研磨仕上用毛材は、
上記研磨剤粒子入りモノフィラメントの片端部又は両端
部に先細テーパー部が形成されていることが重要な要件
であり、この先細テーパー部の長さは、３〜３０ｍｍ、
特に５〜２０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ以下で
は精密な研磨性が得られず、３０ｍｍ以上では毛腰の低
下が大きく研磨性が低下するため好ましくない。

【００３２】なお、上記研磨剤粒子入りモノフィラメン
トの先端に先細テーパー部を形成する方法としては、ポ
リエステル系樹脂の場合は、苛性ソーダなどのアルカリ
液に束ねてテープ状に巻いた上記モノフィラメントを適
宜な長さにカットし、浸漬することにより、束状にカッ
トされた上記モノフラメントの両端部を交互に上記アル
カリ液を毛細管現象により浸透させて、ポリエステル成
分を溶解させる方法が、またポリアミド系樹脂の場合
は、メチルアルコールと塩化カルシウム混合液を用いて
上記と同様に浸漬処理する方法が、主として採用され得
る。

【００３３】また、上記モノフィラメントの先細テーパ
ー部先端は鋭角であるため、上記研磨剤粒子の粒径が大
きい場合には、テーパー先端部に研磨剤粒子が露出する
ことになるため、先端部の形状が良好に形成されない場
合がある。

【００３４】したがって、このような場合には、鋭角に
形成されたテーパー先端部をカットし、先端部の糸径が
少なくとも０．０５ｍｍになるようにしておくことによ
り、テーパー先端部を良好に形成することができる。な
お、先端部のカットはブラシに植毛する前でも、植毛後
のブラシについてもも容易に行うことができる。

【００３５】本発明の精密研磨仕上用ブラシは、上記精
密研磨仕上用毛材の先細テーパー部側が研磨面に接触す
るように植毛することにより形成され、具体的にはチャ
ンネルブラシなどが挙げられる。

【００３６】そして、本発明の精密研磨仕上用ブラシ
は、その使い方、サイズなどに応じて、上記精密研磨仕
上用毛材を適宜選択することにより、目的とする精密研
磨仕上げを達成することができる。

【００３７】かくしてなる本発明の精密仕上用研磨毛材
及びブラシは、特に毛材の先端部にテーパー部を形成し
て先細になっているため、アルミ及びガラスディスク、
シリコンウエハなどを多数枚積層し、各積層間にＶ字状
の溝を有する端面エッジの清掃、洗浄用として用いた場
合に、溝の深部まで毛材が入りやすく、端面全体を均一
に効率よく平滑仕上げを行うことができる。

【００３８】また、上記精密部品の鏡面研磨加工のラッ
ビング、ポリッシング工程で用いたスラリの除去につい
ても、毛材の先端部が先細テーパー構造を有しているた
め、精密部品の表面に傷をつけることなく、しかも表面
の微細な孔に残存するスラリに毛材が当たりやすいこと
から、このスラリを効果的に除去することができる。

【００３９】以下に実施例を挙げて本発明の構成及び効
果をさらに説明する。

【００４０】

【実施例】［実施例１］平均粒径２０μの酸化アルミナ
研磨剤粒子（昭和電工（株）製）を、スーパーミキサー
を用い、アミノラン系カップリング剤で表面被覆処理し
た。

【００４１】次いで、ポリブチレンテレフタレートペレ
ットを押出紡糸機に供し、押出温度：２５０℃の条件で
溶融押出しする際に、溶融ポリマーに前記研磨剤粒子を
２０重量％添加し、押出紡糸機内で混練した後、孔径
１．０ｍｍの紡糸口金から溶融紡糸し、水冷却を経て３
倍に延伸することにより、直径が０．３ｍｍの研磨剤粒
子入りモノフィラメントを製造した。

【００４２】次に、上記研磨剤粒子入りモノフィラメン
トを適宜な長さにカットし、束ねてテープによりテーピ
ングした後、長さ６０ｍｍにカットし、その両端部を交
互に苛性ソーダ液に浸漬させることにより、カットした
モノフィラメントの両端に２０ｍｍの先細テーパー部を
有する毛材を得た。

【００４３】この毛材の先細テーパー部の最先端の糸径
は０．０７ｍｍであった。

【００４４】そして、上記毛材を使用することにより、
チャンネル式でＵ字型に植毛した毛丈２５ｍｍのブラシ
ロールを製作した。

【００４５】上記ブラシロールを用い、端面にエッジを
有するアルミディスクを４００枚積層したアルミディス
ク精密部品（厚さ０．８ｍｍの積層端面にＶ字状の溝を
有する）の外周端面をブラッシングした結果、ブラシの
毛材先端がＶ溝の深部まで入り込み、ガラスディスクの
端面全体の平滑研磨仕上げ状況は極めて良好であった。

【００４６】比較のため、上記と同様のモノフィラメン
トで先細テーパー部を有していない毛材を、同条件で植
毛したブラシを用いて同様にブラッシングした結果、ブ
ラシの毛材先端がＶ溝の深部まで完全に入り込めず、ガ
ラスディスクの端面全体の平滑研磨仕上げ状況が不良で
あった。

【００４７】［実施例２］平均粒径１μの酸化セリウム
研磨剤粒子（昭和電工（株）製）を、溶融したポリブチ
レンテレフタレートに対し１０重量％添加し、ペレタイ
ズしたものを押出紡糸機に供し、押出温度：２５０℃の
条件で、孔径１．０ｍｍの紡糸口金から溶融紡糸し、水
冷却を経て３倍に延伸することにより、直径が０．２ｍ
ｍの研磨剤粒子入りモノフィラメントを製造した。

【００４８】次に、上記研磨剤粒子入りモノフィラメン
トを適宜な長さにカットし、束ねてテープによりテーピ
ングした後、長さ７０ｍｍにカットし、その両端部を交
互に苛性ソーダ液に浸漬させることにより、カットした
モノフィラメントの両端に１５ｍｍの先細テーパー部を
有する毛材を得た。

【００４９】この毛材の先細テーパー部の最先端の糸径
は０．０５ｍｍであった。

【００５０】そして、上記毛材を使用することにより、
チャンネル式でＵ字型に植毛した毛丈３０ｍｍのブラシ
ロールを製作した。

【００５１】次に、酸化セリウムと薬品とからなるスラ
リを用いてラッピング、ポリシングした液晶ガラス表面
を、上記ブラシロールを用いて清掃した結果、液晶ガラ
スの表面を傷付けることなく、表面に付着していたスラ
リ残渣を効果的に除去、清掃することができた。

【００５２】比較のため、上記と同様のモノフィラメン
トで先細テーパー部を有していない毛材を、同条件で植
毛したブラシを用いて同様にブラッシングした結果、液
晶ガラスの表面に細かな傷を生じたばかりか、スラリ残
渣の除去効果も劣っていた。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の精密研磨
仕上用毛材及び精密研磨仕上用ブラシによれば、精密部
品の表面や端面エッジを傷つけることなく、均一に研
磨、洗浄することができ、アルミ及びガラスディスク、
シリコンウエハーなどからなる精密部品の平滑研磨加工
に好ましく使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾▲さき▼ 孝司 愛知県岡崎市昭和町字河原１番地 東レ・ モノフィラメント株式会社内 Ｆターム(参考） 3C063 AA07 AB09 BB01 BB02 BB03 BB04 BB07 BB11 BC03 EE01 EE10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂に対し直径が０．５〜３０
   μｍの研磨剤粒子を溶融混練した組成物を溶融紡糸して
   なる糸径が０．１〜０．５ｍｍのモノフィラメントから
   なり、このモノフィラメントの端部に先細テーパー部を
   形成したことを特徴とする精密研磨仕上用毛材。
2. 【請求項２】 前記モノフィラメントを長さ２０〜１０
   ０ｍｍに切断し、その片端部又は両端部に長さが３〜３
   ０ｍｍの先細テーパー部を形成したことを特徴とする請
   求項１に記載の精密研磨仕上用毛材。
3. 【請求項３】 先細テーパー部の最先端の糸径が０．０
   ５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記
   載の精密研磨仕上用毛材。
4. 【請求項４】 前記熱可塑性樹脂がポリエステル系樹脂
   及び／又はポリアミド系樹脂であることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか１項に記載の精密研磨仕上用毛
   材。
5. 【請求項５】 前記研磨剤粒子が、炭化ケイ素、酸化ア
   ルミナ、窒化ホウ素、酸化セリウム及びダイヤモンドか
   ら選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか１項に記載の精密研磨仕上用毛材。
6. 【請求項６】 前記研磨剤粒子の熱可塑性樹脂に対する
   混合比率が５〜３０重量％であることを特徴とする請求
   項１〜５のいずれか１項に記載の精密研磨仕上用毛材。
7. 【請求項７】 前記研磨剤粒子の表面がシランカップリ
   ング処理されていることを特徴とする請求項１〜６のい
   ずれか１項に記載の精密研磨仕上用毛材。
8. 【請求項８】 前記請求項１〜７のいずれか１項に記載
   の精密研磨仕上用毛材の先細テーパー部側が研磨面に接
   触するように植毛したことを特徴とする精密研磨仕上用
   ブラシ。