JP2002348563A

JP2002348563A - セリウム系研摩材の製造方法

Info

Publication number: JP2002348563A
Application number: JP2001160644A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Ito; 昭文伊藤; Hiroyuki Watanabe; 広幸渡辺; Kazuya Ushiyama; 和哉牛山; Shigeru Kuwabara; 滋桑原; Yoshiji Uchino; 義嗣内野
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: US20040219791A1; CN1239666C; JP4002740B2; TWI293981B; KR100509267B1; WO2002097004A1; KR20030093193A; MY129185A; CN1489625A; US6905527B2; EP1391494A1

Abstract

(57)【要約】【課題】粗大粒子濃度がより低く、かつより高い研摩
力が確保されており、しかも被研摩面の洗浄性に優れる
セリウム系研摩材の製造方法を提供する。【解決手段】原料を粉砕する工程、粉砕後の原料を焙
焼する工程および焙焼後の原料を解砕する工程を有する
セリウム系研摩材の製造方法において、原料として、セ
リウム系希土類炭酸塩、またはセリウム系希土類炭酸塩
とセリウム系希土類酸化物とが混在するものが用い、原
料を粉砕する工程では、原料を水溶液中に浸漬させた状
態で加熱することによって粉砕する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セリウム系研摩材
の製造方法に関し、特に、焙焼前に行なわれる原料を粉
砕する工程に特徴を有するセリウム系研摩材の製造方法
およびこの方法により製造されたセリウム系研摩材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】セリウム系研摩材（以下、単に研摩材と
も称する）は、従来から、光学レンズの研摩に多用され
ているが、近年、ハードディスク等の磁気記録媒体用ガ
ラスや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のガラス基板といっ
た電気・電子機器で用いられるガラス材料用の研摩材と
しても広く用いられている。

【０００３】セリウム系研摩材は、例えば、バストネサ
イト鉱や中国産複雑鉱をから得られるセリウム系希土類
炭酸塩（以下、炭酸希土とも称する）、または炭酸希土
を予め高温で仮焼することにより得られるセリウム系希
土類酸化物（以下、酸化希土とも称する）を原料とし
て、次のようにして製造される。まず、これらのセリウ
ム系研摩材の原料（以下、単に原料ともいう）をアトラ
イタ、ボールミル、ビーズミルなどの粉砕装置によって
湿式粉砕し、その後、化学処理（湿式処理）を施して、
濾過し、乾燥する。その後、加熱して焙焼することで原
料粒子同士を適度に焼結させ、焼結後の原料を、上述し
たような粉砕装置を用いて乾式あるいは湿式で解砕（再
粉砕）すると共に解砕後の原料を分級する。このように
することで所望の粒径、粒度分布の研摩材を得ている。
なお、ここでいう化学処理とは、焙焼時に異常粒成長の
原因となるナトリウム等のアルカリ金属を除去する処理
（鉱酸処理）のこと、およびセリウム系研摩材の研摩力
の確保や被研摩面の平滑性の確保を目的としてフッ素成
分を添加する処理（フッ化処理）のことである。フッ素
成分は被研摩材であるガラスと反応して被研摩面の平滑
性を向上させる効果や研摩力を高める効果があるため、
フッ化処理を行うことでこのような効果を得ることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、研摩材製品
には粗大粒子が含まれていないことが望ましい。これ
は、粗大粒子が被研摩面に傷をつける原因になるからで
ある。また、例えば、高密度記録や高速読み書きに対応
できる磁気記録媒体用ガラス基板の製造過程で行われる
研摩工程では、ガラス基板の表面（被研摩面）の平滑性
などについて、非常に高い精度が要求されており、この
要求に対応する必要があるが、研摩材中の粗大粒子濃度
が高いとガラス基板の表面に傷が発生しやすいく、平滑
性などの要求に対応できない。したがって、この点から
も研摩材には粗大粒子が含まれていないことが望まれ
る。

【０００５】また、研摩工程における研摩作業効率を考
慮すると、研摩材製品としては、研摩力が高いものが望
ましい。そして、高い研摩力を確保するためには、研摩
材粒子の粒径が必要以上に小さくならないように粉砕す
る必要がある。

【０００６】ところが、従来の粉砕手段では、これらの
条件を満足しようとしても限界がある。つまり、ボール
ミル、アトライタ、ビーズミルなどの粉砕装置を用いる
従来の湿式粉砕によって、粗大粒子が少なくなるように
粉砕するには、粉砕時間を長くする必要があるが、粉砕
時間を長くすると、必要以上に粉砕された微粒子の生成
量が増加するため、研摩材製品において、必要な研摩力
を確保することが難しくなるのである。

【０００７】そこで、従来の研摩材では、研摩材製造時
にフッ化処理を行ってフッ素成分を添加し、添加したフ
ッ素成分の効果によって、必要な被研摩面の平滑性や研
摩時の研摩力を確保している。上述したように、フッ素
成分には、被研摩面の平滑性を向上させる効果や研摩力
を高める効果があるからである。例えば、特開平９−１
８３９６６号公報には、研摩材製品中のフッ素含有量が
３重量％〜９重量％になるように、湿式粉砕粉砕後の原
料スラリーにフッ酸水溶液を撹拌しながら滴下して研摩
材を製造する方法が開示されている。

【０００８】しかしながら、フッ素を添加して必要な平
滑性や研摩力を確保すると、研摩材中のフッ素成分の濃
度が高くなるため、研摩時に微粒の研摩材が被研摩面に
付着しやすくなり、しかも被研摩面上に残留しやすくな
るため、被研摩面の洗浄性が低下するという不具合があ
る。

【０００９】本発明は、以上のような背景の下になされ
たものであり、粗大粒子濃度がより低く、かつより高い
研摩力が確保されており、しかも被研摩面の洗浄性に優
れるセリウム系研摩材の製造方法を提供することを課題
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、発明者等は、従来アトライタなどの粉砕装置を
用いて行われている、研摩材製造の初期段階の原料を粉
砕する工程に着目し、より粗大粒子濃度が低くなる粉砕
条件や、より微粒の研摩粒子の濃度が低くなる粉砕条件
について検討した。しかしながら、粗大粒子および微粒
の研摩粒子の両方について、濃度をより低く抑えること
ができる粉砕条件は見出されなかった。

【００１１】そこで、発明者等は、従来の粉砕方法に拘
泥することなく広く粉砕手段を検討した。その結果、ア
トライタなどの粉砕装置を用いて原料を粉砕しなくて
も、特定の原料を用いた場合には、原料を水溶液中に浸
漬させた状態で加熱することによって粉砕できることを
見出し、本発明に想到した。

【００１２】すなわち、本発明は、セリウム系研摩材の
原料を粉砕する工程を有すると共に、粉砕後の原料を焙
焼する工程および焙焼後の原料を解砕する工程を有する
セリウム系研摩材の製造方法において、セリウム系研摩
材の原料として、セリウム系希土類炭酸塩、またはセリ
ウム系希土類炭酸塩とセリウム系希土類酸化物とが混在
するものが用いられており、原料を粉砕する工程は、原
料を水溶液中に浸漬させた状態で加熱することによって
粉砕する工程を有することを特徴とするセリウム系研摩
材の製造方法である。

【００１３】原料を粉砕する工程では、セリウム系希土
類炭酸塩、またはセリウム系希土類炭酸塩とセリウム系
希土類酸化物とが混在するものを原料とし、この原料を
水溶液中に浸漬させた状態で加熱して粉砕（以下、「浸
漬加熱粉砕」ともいう）する。浸漬加熱粉砕前の原料の
大きさは、厳密に限られるものではないが、通常、平均
粒径が１０００μｍ以下になるまで粗粉砕された原料が
用いられており、この程度の大きさが好ましい。平均粒
径が１０００μｍを超える場合には、浸漬加熱粉砕に供
用する前に、粉砕機によって平均粒径が１０００μｍ以
下になるまで粉砕しておくことが好ましい。また、水溶
液中に浸漬させる原料は、乾燥した粉末状態の原料でも
よいし、スラリー状態の原料でもよい。

【００１４】原料と水溶液との混合比率（重量比率）
は、特に限定されるものではないが、水溶液は原料（原
料がスラリーの場合はその固形成分）の０．５倍〜１０
倍が好ましい。水溶液の量が０．５倍より少ないと原料
を均等に加熱できないおそれがあり、他方、１０倍より
多くしても加熱の均一性は向上せず、加熱時間やエネル
ギーを浪費することになるからである。なお、原料を浸
漬させる水溶液には、水（純水、工業用水、水道水等）
そのものや、例えばアルコール、アセトンなどの水溶性
の有機溶媒が混合された溶液が含まれる。こられの溶液
を用いて原料を浸漬加熱粉砕できるからである。

【００１５】原料を水溶液中に浸漬させた状態で加熱す
る態様としては、加熱前の水溶液中に原料を浸漬させた
後これらを加熱する態様、加熱した水溶液中に原料を浸
漬させる態様、加熱した水溶液中に原料を浸漬させた後
さらに加熱する態様等が考えられる。また、浸漬加熱粉
砕の際に撹拌によって原料を水溶液中に分散させると原
料の加熱をより均等に行うことができるため好ましい。

【００１６】このようにして原料を粉砕すれば、アトラ
イタ、ボールミル、ビーズミルなど、原料を物理的に粉
砕する従来の粉砕装置を用いなくても原料（スラリー中
の固形成分）を粉砕でき、しかもこのような従来の粉砕
に比べて、原料全体をより均等に粉砕できる。なお、こ
のような従来の粉砕は、ボール等の粉砕媒体を強制的に
運動させて粉砕媒体どうしを衝突させることで原料を粉
砕するものであり、粉砕が行われる原料と行われない原
料とが生じやすい。このようなことから、粉砕が不足し
ている原料が生じて粗大粒子が残存する一方で、過剰な
粉砕が行われて微粒子が生成されやすいと考えられる。

【００１７】浸漬加熱粉砕が可能な理由は、原料を水溶
液中で加熱すると、原料中の炭酸根の一部が分解して二
酸化炭素が放出され、このとき粉砕が進むものと考えら
れる。例えば、浸漬加熱粉砕後の炭酸希土をＸ線回折装
置にて解析すると、モノオキシ炭酸塩のピークが主ピー
クになっている。また、浸漬加熱粉砕によれば、水溶液
を介して原料全体を均等かつ確実に加熱することができ
るため、原料全体を均等に粉砕できると考えられる。な
お、浸漬加熱ではなく、高湿度下で加熱する方法も考え
られたが、伝熱が浸漬加熱ほど均一でないため、粉砕の
均一性に劣り、比較的粗大粒子が残存しやすい。そし
て、浸漬加熱粉砕と同程度の粉砕を行うには長時間の加
熱を要するため、生産性が低くなり、しかも研摩速度が
低下するおそれがあるという問題がある。加えて、高湿
度下での加熱を実現するには、恒温恒湿器あるいはスチ
ーム導入が可能な乾燥機など、高価な装置が必要である
という問題もある。つまり、水溶液は水蒸気に比べて原
料を均等に加熱する熱媒体としてとても優れている。

【００１８】原料全体が均等に粉砕されれば、粗大粒子
の残存が防止されると共に、部分的な過剰粉砕が防止さ
れ、微粒子の生成も防止される。つまり、浸漬加熱粉砕
には、原料中の粗大粒子濃度および微粒子濃度の両方を
低くする効果がある。粉砕後の原料中の粗大粒子濃度を
低くすることができれば、研摩材製品中の粗大粒子濃度
をより確実に、またより容易に低くすることができる。
研摩材中の粗大粒子濃度が低くなれば、粗大粒子を原因
とする被研摩面における傷発生がより確実に防止され
る。また、粉砕後の原料中の微粒子濃度が低くすること
ができれば、結果として研摩材を構成する各研摩材粒子
の粒径が平均粒径付近に揃った状態になるので、研摩速
度が向上する。

【００１９】必要な研摩速度が確保されれば、フッ素成
分を添加してこれらの性能を確保する必要がなくなるた
め、研摩材製品中のフッ素成分濃度の低減が可能にな
り、フッ素成分濃度を低減することで、被研摩面の洗浄
性を向上させることが可能になる。もちろん、洗浄性な
どについて必要な性能が確保される範囲で、少量のフッ
素成分を添加して、例えば研摩速度を高めるなどといっ
たことは可能である。また、近年は、年々高水準の環境
対策が要求されるようになりつつあり、フッ素成分濃度
についてもより低い濃度が要求されるようになると考え
られるところ、フッ素成分濃度をより低減できれば、よ
り確実にこのような要求にも対応できる。

【００２０】原料を粉砕する工程では、浸漬加熱粉砕
と、従来からあるアトライタ、ボールミル、ビーズミル
などの粉砕装置を用いる粉砕とを併用できる。したがっ
て、場合によっては、併用により、より効率的な粉砕を
行うことも可能である。他の粉砕を併用する場合、浸漬
加熱粉砕を先に行っても、後に行っても、さらには同時
に行ってもよい。

【００２１】また、浸漬加熱粉砕について検討する中
で、加熱温度によって粉砕状態に違いが生ずることが見
出された。そこで、加熱温度について検討した。その結
果、原料を水溶液中に浸漬させた状態で加熱することに
よって粉砕する工程における水溶液の加熱温度は、６０
℃以上が好ましいことが解った。６０℃未満では十分に
粉砕が進まないことがあるからである。これに対して、
加熱温度について上限温度は見出せなかった。これは、
原料を浸漬させた水溶液の沸点は常圧下では１００℃前
後であり、これ以上の温度で加熱するにはオートクレー
ブ等の特殊な装置が必要となるなど工業的にみて不利で
あるため、実験を行わなかったことによるものである
が、少なくとも１００℃以下であれば、原料を粉砕でき
ることは解った。

【００２２】さらに、浸漬加熱粉砕における粉砕時間に
ついても検討した。その結果、１分という極めて短時間
で、浸漬加熱粉砕によって原料が粉砕されることが解っ
た。つまり、浸漬加熱粉砕は、原料を均等に粉砕できる
という効果を有するほか、短時間で迅速に原料を粉砕で
きるという効果も有することが解った。一方、粉砕時間
が長くなると、過剰な粉砕により微粒子が生成されて微
粒子濃度が高まるため、粉砕時間は９０分より短い方が
好ましい。そして、粗大粒子濃度および微粒子濃度のい
ずれもが低い優れた粉砕が可能であるという点では、粉
砕時間は６０分以下がより好ましい。

【００２３】また、上述したように、本発明では、原料
として、セリウム系希土類炭酸塩、またはセリウム系希
土類炭酸塩とセリウム系希土類酸化物とが混在するもの
を用いる。浸漬加熱粉砕によれば、原料中の粗大粒子の
残存量および微粒子の生成量が極めて少ない状態に粉砕
できるが、これは、主に炭酸希土に対する効果であると
考えられるからである。

【００２４】なお、「セリウム系希土類」とは、全重量
に占める全希土酸化物含有量（以下、ＴＲＥＯという）
に占める酸化セリウム（ＣｅＯ_２）の割合が３０重量％
以上であるもののことであり、通常の研摩材製造では、
この値が４０重量％〜９９重量％の範囲にあるものが用
いられている。また「セリウム系希土類炭酸塩」とは、
「セリウム系希土類」水溶液から炭酸根を含有する沈殿
剤によって得られるものである。例えばセリウム系希土
類水溶液として塩化希土水溶液を、また沈殿剤として炭
酸水素アンモニウムを例示することができる。そして、
「セリウム系希土類酸化物」とは、セリウム系希土類炭
酸塩を焙焼して酸化させたものである。

【００２５】そこで、本発明のセリウム系研摩材の製造
方法で用いる原料として好ましい範囲について、セリウ
ム系研摩材用原料の強熱減量（以下、ＬＯＩ（Ｌｏｓｓ
ＯｎＩｇｎｉｔｉｏｎ）ともいう。）という物性に
着目して検討した。ＬＯＩとは、対象物を強熱した際の
重量減少率のことである。その値は炭酸希土で約３０重
量％〜４０重量％、また完全に酸化された酸化希土の場
合は０重量％であり、このＬＯＩによって化学的な粉砕
の効果が高い炭酸希土の原料中に占める割合が解るから
である。

【００２６】セリウム系希土類炭酸塩とセリウム系希土
類酸化物とが混在する原料を対象として検討した結果、
１０００℃で１時間加熱した場合の強熱減量が１．０重
量％〜４０重量％であるセリウム系研摩材用の原料が好
ましいことが解った。ＬＯＩが１．０重量％より小さく
なるほど炭酸希土の割合が低くなると、粉砕時に、粗大
粒子を粉砕する効果がほとんど得られなくなると考えら
れる。なお、通常はＬＯＩが０．５重量％未満のものを
酸化希土と称している。

【００２７】原料のＬＯＩの測定は、ＪＩＳ−Ｋ−００
６７（１９９２年、日本規格協会）に準拠して行った。
測定手順を簡単に説明すると、まず少量の原料をサンプ
リングして１０５℃で減量しなくなるまで十分に予備乾
燥（例えば１時間）させた。予備乾燥後、予め重量が測
定されているるつぼ（Ａｇ（グラム））に乾燥させた原
料を入れて、全体の重量（Ｂｇ）を０．１ｍｇの桁まで
測定し、原料の重量Ｗ１（＝Ｂ−Ａ）を求めた。その
後、これらを電気炉中で１０００℃、１時間加熱して乾
燥雰囲気下で放冷した後、再び原料入りのるつぼの重量
（Ｃｇ）を測定し、加熱の前後の重量差Ｗ２（＝Ｂ−
Ｃ）を求め、これらの値に基づいてＬＯＩ（＝（Ｗ２／
Ｗ１）×１００：単位は重量％）を算出した。なお、Ｌ
ＯＩの測定において、予備乾燥を行うのは、通常の原料
は水分を含んでいる場合が多く、水分を含んだままＬＯ
Ｉを測定したのでは、炭酸希土の原料中に占める割合を
示す有用な指標たりえないためである。なお、予備乾燥
温度を１０５℃に定めたのは、ＪＩＳ−Ｋ−００６８
（１９９２年）に掲載されている「化学製品の水分測定
方法」の「５．乾燥減量法」に、１０５℃にて恒量にな
るまで加熱乾燥することが規定されており、これに準拠
したものである。また、１０００℃で１時間加熱した後
に重量測定することにしたのは、炭酸希土の場合、５０
０℃以上の加熱で強熱減量の値が安定し始めることが実
験的に確認されており、１０００℃での加熱が最も安定
的な指標として適用可能であるという考えに基づくもの
である。

【００２８】ところで、セリウム系希土類炭酸塩とセリ
ウム系希土類酸化物とが混在する原料を大別すると、セ
リウム系希土類炭酸塩を仮焼することによって得られる
原料（前者）と、セリウム系希土類炭酸塩とセリウム系
希土類酸化物とを混合させることで得られる原料（後
者）とがあるが、前者の原料の方が粉砕性により優れて
いるため、得られる研摩材製品中の粗大粒子濃度がより
低くなり、より好ましい。前者の原料は、炭酸希土原料
全体を適度に仮焼することによって得られるものであ
り、炭酸根がかなり微視的に見ても原料全体に均一に含
まれているため、浸漬加熱粉砕が原料全体で均一に進行
しやすいと考えられる。他方、後者の原料は、粉砕され
やすい炭酸希土からなる粒子と、炭酸根を含まないため
粉砕されにくい酸化希土とからなる粒子の混合物である
ため、均一に粉砕されにくく、粗粒子が残りやすいと考
えられる。

【００２９】原料を粉砕する工程が終了すると、従来の
技術で説明したような通常の製造工程と同様の工程を行
って研摩材を製造する。具体的には、まず必要に応じて
化学処理（湿式処理）を施し、濾過して乾燥する。その
後、焙焼して解砕（再粉砕）を行う。湿式粉砕によって
解砕する場合は、解砕を十分行って粗粒子を低減すれ
ば、終了した時点で、スラリー状態の研摩材が得られ、
さらに乾燥させると粉末状の研摩材が得られる。解砕
後、湿式分級によって粗粒子および／または微粒子を低
減し、あるいはカートリッジフィルターを通過させて粗
粒子を低減する等の操作を行って、さらに高品質の研摩
材を得る場合もある。他方、乾式粉砕によって解砕する
場合は、通常、解砕後、乾式分級を行って、所望の粒
径、粒度分布の粉末状態の研摩材を得る。この場合に、
スラリー状態の研摩材を得るためには、乾式分級した粉
末状態の研摩材をスラリー化してもよいし、乾式粉砕に
よる解砕後の研摩材をスラリー化して湿式分級してもよ
い。なお、ここでいう化学処理とは、フッ化処理や鉱酸
処理のことであるが、これまでの説明から解るように、
本発明に係るセリウム系研摩材の製造方法によれば、フ
ッ化処理は必須でないため、フッ化処理によって添加さ
れるフッ素成分の添加量を大幅に低減すること、さらに
は添加量をゼロ（０）にすることが可能である。

【００３０】ここまで説明してきたように、本発明の研
摩材の製造方法によれば、粗大粒子濃度および微粒子濃
度の両方が低い状態になるように原料を粉砕できるた
め、粗大粒子濃度および微粒子濃度が低い研摩材を容易
に製造できる。つまり、従来の製造方法では、両方の濃
度が低くなるように粉砕できないため、従来は、まず粗
大粒子濃度が低い状態になるまで粉砕し、フッ素成分を
添加することで必要な研摩力（研摩速度）を確保してい
た。したがって、粗大粒子濃度が低く、かつ低フッ素濃
度である研摩材を製造することは困難であった。これに
対し、本発明に係るセリウム系研摩材の製造方法によれ
ば、研摩材へのフッ素の添加量を従来より大幅に低くし
ても、あるいはフッ素を全く添加しなくても、研摩速
度、被研摩面の平滑性および洗浄性に優れる研摩材を容
易に製造できる。そして、検討の結果、本発明に係るセ
リウム系研摩材の製造方法によって製造された研摩材の
中でも、研摩材中のフッ素成分濃度が３．０重量％以下
であるものが被研摩面の平滑性および洗浄性に優れてお
り、研摩時の傷発生が少なく、しかも研摩力が高い研摩
材であることが解った。研摩材中のフッ素成分濃度が
３．０重量％を超えると、急激に洗浄性が低下するから
である。そして、その中でもフッ素成分濃度が０．０１
重量％〜１．０重量％の研摩材が特に洗浄性に優れるこ
とが解った。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を説明する。

【００３２】第１実施形態：セリウム系研摩材原料とし
て、ＴＲＥＯが６９重量％であって、ＴＲＥＯに占める
酸化セリウム（ＣｅＯ₂）が６０重量％、ＴＲＥＯに占
めるフッ素成分の含有量が０．１重量％である炭酸希土
を用いた。なお、原料の平均粒径は約５００μｍであ
り、原料のＬＯＩは３０重量％であった。ＬＯＩの測定
方法は、上述した通りであり、その説明を省略する。後
述の各実施形態および比較例では、特に説明していない
限り、この原料を用いた。

【００３３】まず、撹拌装置の容器内に純水９．３ｋｇ
を入れて６５℃まで加熱した後、撹拌しながら原料５．
７ｋｇ（うち水分が０．７ｋｇ）を投入し、容器内を撹
拌する状態を５分間維持した。また、撹拌装置に容器内
の水を加熱する手段を設けて、原料の投入開始から撹拌
終了まで、撹拌装置内のスラリーの温度が６０℃以上
（６５℃以下（＝下限保持温度＋５℃の温度以下））に
保持されるように、容器内のスラリーを加熱した。撹拌
終了後、水と原料からなる撹拌装置内のスラリー（固形
成分含有率が３３．３重量％）を、直径４ｍｍのボール
が１０ｋｇ投入されたアトライタ（三井三池製作所
（株）製ＭＡ−１ＳＥ）に投入して１時間、湿式粉砕
を行った。粉砕後、固形成分を濾過してケーキを得た
後、このケーキを乾燥させて焙焼（８５０℃、５時間）
し、サンプルミル（不二パウダル社製）にて解砕を行
い、その後、粗大粒子を低減するために風力分級機の一
種であるターボプレックス（ホソカワミクロン社製）に
て１回分級（分級点７μｍ）を行ってセリウム系研摩材
製品を得た。そして、得られたセリウム系研摩材につい
て、粒度分析計（マイクロトラックＭＫ−ＩＩＳＰＡ
ＭＯＤＥＬ７９９７−２０、日機装社製）によって粒
度分布を測定し、小粒径側からの体積累積粒度分布度数
が５０％になる粒径値（平均粒径（Ｄ５０））を求め
た。

【００３４】粗大粒子濃度の測定：第１実施形態をはじ
め、後述の実施形態および比較例では、粉砕工程の所定
の時期（表１参照）に原料および研摩材製品の粗大粒子
濃度（粒径１０μｍ以上の粒子の濃度）を測定すると共
に得られた研摩材について粗大粒子濃度を測定した。粗
大粒子濃度の測定は次のようにして行った。測定対象に
ついて、固形成分の重量が２００ｇに相当する量を秤量
採取し、これを分散剤として０．１重量％のヘキサメタ
リン酸ナトリウムを含有する水溶液に分散させ２分間攪
拌しスラリーを製造した。このスラリーを孔径１０μｍ
のマイクロシーブで濾過し、篩上の残滓を回収した。回
収した残滓を再度０．１重量％ヘキサメタリン酸ナトリ
ウム溶液に分散させスラリー化した。このとき、分散は
超音波攪拌を１分間行っている。そして、スラリーを孔
径１０μｍのマイクロシーブで濾過した。この回収残滓
の再スラリー化、濾過は２回行って粗大粒子を回収し
た。その後、この粗大粒子を十分乾燥させた後秤量し、
この粗大粒子重量から粗大粒子濃度を求めた。

【００３５】第２〜６実施形態および比較例１と比較例
２：原料投入時の撹拌装置内の水温および原料投入後の
浸漬時間を変えて浸漬加熱粉砕を行った。これら以外の
研摩材製造条件は、第１実施形態と同じであったので説
明を省略する。

【００３６】比較例３：原料を粉砕する工程では、アト
ライタによる湿式粉砕のみによって原料を粉砕し、撹拌
装置を用いた浸漬加熱粉砕を行わずに焙焼を行った。具
体的には、まず原料を純水と混合してスラリー（固形成
分含有率が３３．３重量％）を調製し、該スラリーをア
トライタに投入して１０時間、湿式粉砕を行うのみで粉
砕を終了した。これ以外の研摩材製造条件は、第２実施
形態と同じであった。

【００３７】

【表１】

【００３８】比較例３では、浸漬加熱粉砕を行わず、ア
トライタ粉砕だけで原料を粉砕しており、粉砕後の原料
の粗大粒子濃度を表記の値にするまでに１０時間を要し
た。これに対し、第１実施形態や第２実施形態では、浸
漬加熱粉砕を５分間行い、その後アトライタ粉砕を１時
間行うことで、粉砕後に、より粗大粒子濃度の低い原料
が得られた。この結果、浸漬加熱粉砕を行えば、より短
時間で原料の粉砕が可能であることが解った。また、最
終的に得られる研摩材製品中の粗大粒子濃度も比較例３
と比べて抑制されており、研摩材中の粗大粒子濃度を低
減する効果を有することも解った。

【００３９】比較例１は、スラリーの温度を４０℃以上
（４５℃以下）に保持して浸漬加熱粉砕を行ったもので
あるが、浸漬加熱粉砕後に得られた原料の粗大粒子濃度
は高いものであった。これに対し、粗大粒子濃度が低か
った第１実施形態は、スラリーの温度を６０℃以上（６
５℃以下）に保持して浸漬加熱粉砕を行ったものであ
る。この結果から、浸漬加熱粉砕時のスラリーの保持温
度は６０℃以上が好ましいことが解った。一方、スラリ
ーの保持温度の上限値であるが、スラリーを９５℃以上
であって１００℃以下に保持して浸漬加熱粉砕を行った
第４実施形態において、良好な粉砕結果が得られている
ことから、少なくとも浸漬加熱粉砕時のスラリーの保持
温度が１００℃以下であれば、粗大粒子濃度が低い良好
な砕後を行うことができ、しかも研摩材製品中の粗大粒
子濃度が低くなることが解った。

【００４０】また、第３実施形態の結果から、浸漬時間
が１分以上あれば、浸漬加熱粉砕だけでも、アトライタ
粉砕だけを１０時間行った場合（比較例３）と同等のレ
ベルまで粗大粒子濃度を低くすることができることが解
った。また、最終的に得られた研摩材製品の粗大粒子濃
度も低かった。一方、浸漬時間の上限値であるが、第６
実施形態や比較例２の結果から解るように、浸漬時間を
長くするほど、粗大粒子濃度を低減できることが解っ
た。

【００４１】第７実施形態：この実施形態では、アトラ
イタによる湿式粉砕を行わず、撹拌装置を用いた浸漬加
熱粉砕のみによって原料を粉砕した。浸漬加熱粉砕で
は、撹拌装置内のスラリーの温度が９５℃以上（１００
℃以下）に保持されるように、容器内のスラリーを加熱
した。また浸漬時間を２０分とした。これら以外の研摩
材製造条件は、第２実施形態と同じであった。

【００４２】第８実施形態：この実施形態の原料を粉砕
する工程では、まず、原料を純水と混合してスラリー
（固形成分含有率が３３．３重量％）を調製し、調整し
たスラリーをアトライタに入れて湿式粉砕した。この湿
式粉砕後、原料を撹拌装置に投入して浸漬加熱粉砕を行
った。アトライタ粉砕を先に行い、その後浸漬加熱粉砕
を行ったこと以外の研摩材製造条件は、スラリーの保持
温度や浸漬時間を含め、第２実施形態と同じであった。

【００４３】

【表２】

【００４４】浸漬加熱粉砕によって粗大粒子濃度を低く
することができることは、既に説明したが、第７実施形
態よって、浸漬加熱粉砕後、アトライタなどの装置を用
いた粉砕を実際に行わずに焙焼しても、粗大粒子濃度の
低い研摩材製品が得られることが確認された。また、第
８実施形態より、浸漬加熱粉砕と、アトライタ粉砕とを
組み合わせる場合、いずれの粉砕を先に行っても、粗大
粒子濃度の低い、良好な粉砕結果が得られることが解っ
た。

【００４５】第９〜１１実施形態および比較例４：第１
実施形態で用いた原料（炭酸希土）を所定の仮焼条件で
仮焼してＬＯＩを調整した原料のうち５ｋｇを、撹拌装
置の容器内の加熱された純水１０ｋｇに投入して浸漬加
熱粉砕を行った。各実施形態および比較例における仮焼
条件は表３に示すとおりである。これら以外の研摩材製
造条件は、第２実施形態と同じであった。

【００４６】

【表３】

【００４７】ＬＯＩが０．５重量％である比較例４で
は、浸漬加熱粉砕後の原料の粗大粒子濃度が著しく高か
った。これに対し、ＬＯＩが１．０重量％以上（４０重
量％以下）の各実施形態では、浸漬加熱粉砕後の原料や
研摩材製品の粗大粒子濃度が低く抑えられることが解っ
た。これらの結果、浸漬加熱粉砕は、セリウム系研摩材
の原料が、セリウム系希土類炭酸塩である場合、および
セリウム系希土類炭酸塩とセリウム系希土類酸化物とが
混在するものである場合に、粗大粒子濃度を低減でき、
しかも粉砕時間を短縮できるなど、特に有効な粉砕方法
であることが解った。

【００４８】第１２および１３実施形態と比較例５：浸
漬加熱粉砕を行った後、アトライタによる湿式粉砕を行
って得られた原料について、フッ化処理を行い、その
後、焙焼を行った。これ以外の研摩材製造条件は、第２
実施形態と同じであった。なお、フッ化処理では、スラ
リー中にフッ化水素（ＨＦ）水溶液を添加した。添加す
る溶液としては、この他に、例えば、フッ化アンモニウ
ムなどを挙げることができる。フッ化処理後に得られた
原料のフッ素成分濃度は表４に示すとおりであった。

【００４９】

【表４】

【００５０】表から解るように、粉砕前にフッ処理を行
った場合にも、粗大粒子濃度が低減された良好な粉砕が
得られることが解った。ただし、第２実施形態との比較
から解るように、浸漬加熱粉砕後の原料や研摩材製品に
ついての粗大粒子濃度は大差なかった。

【００５１】研摩試験：各実施形態及び比較例により得
られたスラリー状態のセリウム系研摩材について研摩試
験を行い、研摩値の測定および研摩面の状態評価（傷評
価）を行った。研摩試験では、高速研摩試験機を試験装
置として用い、６５ｍｍφの平面パネル用ガラスを被研
摩材とし、このガラスをポリウレタン製の研摩パッドを
用いて研摩した。研摩試験では、得られた研摩材をさら
に水に分散させてスラリー濃度が１０重量％の研摩材ス
ラリーを調製した。研摩条件は、調製した研摩材スラリ
ーを５ｌ／ｍｉｎの速度で供給し、研摩面に対する圧力
を１．５４ＭＰａ（１５．７ｋｇ／ｃｍ²）に設定し、
研摩試験機の回転速度を１０００ｒｐｍに設定するとい
うものであった。研摩後のガラス材料は、純水で洗浄し
無塵状態で乾燥させた。

【００５２】研摩値の評価：上述の研摩試験において、
研摩前後のガラス重量を測定することにより求められた
ガラス重量の減少量に基づいて、研摩値を求めた。ここ
では、比較例１の研摩材を用いて研摩した場合の研摩値
を基準（１００）とした。

【００５３】傷の評価：被研摩面の状態を評価したもの
である。被研摩面の傷の有無を基準として傷の評価を行
った。具体的には、研摩後のガラスの表面に３０万ルク
スのハロゲンランプを照射し、反射法にてガラス表面を
観察して、傷の程度（大きさおよび個数）を見極めて点
数化し、１００点満点からの減点方式にて評価点を定め
た。

【００５４】洗浄性の評価：各実施形態および比較例で
得られたセリウム系研摩材を用いて研摩した被研摩面を
洗浄して、研摩材の洗浄性試験を行った。試験では、光
学顕微鏡観察用のガラス製プレパレートであって超音波
洗浄によって洗浄し乾燥したものを用意した。そして、
セリウム系研摩材を水に分散させて、濃度１０重量％の
研摩材スラリーを得た。この研摩材スラリーに用意した
プレパラートを浸漬し、その後引き上げて乾燥機で十分
に乾燥させてプレパラート表面に研摩材を付着させ、洗
浄性試験用の試験片を得た。なお、乾燥時のプレパラー
ト雰囲気の温度は５０℃とした。そして、得られた試験
片をビーカー内の純水に浸漬させた状態で、超音波洗浄
を５分間行った。洗浄後、プレパラートをビーカー内か
ら取り出して、純水にて流水洗浄した。そして、流水洗
浄後のプレパラートの表面を光学顕微鏡にて観察し、表
面に残存している研摩材粒子の残存量を評価した。評価
結果を表５に示す。

【００５５】

【表５】

【００５６】比較例１および第１から第６実施形態の研
摩材の研摩試験結果を参照すると、粗大粒子濃度が低い
研摩材において高い評価が得られており、浸漬加熱粉砕
を好適に行うための条件と、各性能に優れる研摩材を得
るための条件とが基本的には一致していることが解っ
た。ただし、比較例２（浸漬時間は１８０分）の研摩材
は、粗大粒子濃度は極めて低いにも拘わらず、研摩値お
よび洗浄性が比較的劣っていた。この結果から、浸漬加
熱粉砕時の浸漬時間を長くし過ぎると、粗大粒子濃度は
低減できるが、研摩材製品の研摩値や洗浄性が低下する
ことが解った。つまり、全評価に優れる研摩材を得るに
は、既に説明した浸漬過熱粉砕の条件に加えて、浸漬時
間を９０分以下にすることが好ましく、また第６実施形
態の結果から、浸漬時間は６０分以下がより好ましいこ
とが解った。したがって、浸漬時間が６０分、特に９０
分を超えるおそれがある場合は、一旦スラリーを６０℃
未満（好ましくは常温）に冷却するのが好ましい。まと
めると、スラリーの保持温度は、６０℃〜１００℃の範
囲が好ましく、浸漬時間は、１分〜９０分、特に１分〜
６０分が好ましいということになる。

【００５７】第７実施形態の研摩材についての試験結果
は全て良好であった。この実施形態は、アトライタ粉砕
を行わなかったものである。したがって、原料を浸漬加
熱粉砕だけで粉砕しても、優れた研摩材が得られること
が解った。

【００５８】また、第８実施形態の研摩材についての試
験結果も全項目とも良好であった。この実施形態は、ア
トライタ粉砕を先に行い、その後、浸漬加熱粉砕を行っ
たものである。したがって、先に浸漬加熱粉砕を行った
第２実施形態の結果と合わせ、浸漬加熱粉砕とアトライ
タ粉砕のいずれを先に行っても良いことが解った。

【００５９】第９から第１１実施形態および比較例４の
研摩材の研摩試験結果を参照すると、原料のＬＯＩが低
いと粉砕により得られた原料の粗大粒子濃度が高く、し
かも最終的に得られた研摩材の傷評価が低かった（比較
例４）。そして、原料のＬＯＩが高いと粉砕により得ら
れた原料の粗大粒子濃度が低く、しかも最終的に得られ
た研摩材の評価が高かった。この結果、浸漬加熱粉砕に
よって原料を粉砕する場合、原料は、セリウム系希土類
炭酸塩であるか、またはセリウム系希土類炭酸塩とセリ
ウム系希土類酸化物とが混在するものであるのが好まし
いことが解った。そして、このような原料であれば、そ
の原料を短時間で良好な状態に粉砕でき、各性能に優れ
る研摩材を製造できることが解った。

【００６０】第１２および第１３実施形態および比較例
５の研摩材は、粉砕後焙焼前にフッ化処理が行われてい
るものであり、浸漬加熱粉砕後の原料や研摩材製品につ
いての粗大粒子濃度は、第２実施形態と比べて遜色ない
結果が得られたが、フッ化処理におけるフッ素成分の添
加量が最も多かった比較例５の研摩材は、傷および洗浄
性の評価が劣っていた。この結果、フッ化処理を行うこ
とは可能であるが、その場合、多量のフッ素成分を添加
しない方が好ましいことが解った。具体的には、研摩材
のフッ素成分濃度は、３．０重量％よりも低い方が好ま
しく、１．０重量％以下がより好ましいことが表から解
る。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、粗大粒
子濃度がより低く、かつより高い研摩力が確保されてお
り、しかも被研摩面の洗浄性に優れるセリウム系研摩材
の製造方法を提供できる。また、本発明によれば、短い
粉砕時間で、確実に粗大粒子濃度が低下するように効率
的に原料を粉砕でき、優れた研摩性能を有するセリウム
系研摩材を効率的に製造することができる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月３日（２００２．７．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】第１実施形態：セリウム系研摩材原料とし
て、ＴＲＥＯが６９重量％であって、ＴＲＥＯに占める
酸化セリウム（ＣｅＯ₂）が６０重量％、ＴＲＥＯに対
するフッ素成分の含有量が０．１重量％である炭酸希土
を用いた。なお、原料の平均粒径は約５００μｍであ
り、原料のＬＯＩは３０重量％であった。ＬＯＩの測定
方法は、上述した通りであり、その説明を省略する。後
述の各実施形態および比較例では、特に説明していない
限り、この原料を用いた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】

【表２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】表から解るように、粉砕前にフッ化処理を
行った場合にも、粗大粒子濃度が低減された良好な粉砕
が得られることが解った。ただし、第２実施形態との比
較から解るように、浸漬加熱粉砕後の原料や研摩材製品
についての粗大粒子濃度は大差なかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牛山和哉東京都品川区大崎１丁目11番１号三井金属鉱業株式会社機能材料事業本部レアメタル事業部内 (72)発明者桑原滋東京都品川区大崎１丁目11番１号三井金属鉱業株式会社機能材料事業本部レアメタル事業部内 (72)発明者内野義嗣東京都品川区大崎１丁目11番１号三井金属鉱業株式会社機能材料事業本部レアメタル事業部内Ｆターム(参考） 4G076 AA03 AB02 AB09 BA24 BA46 BD02 CA36 DA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セリウム系研摩材の原料を粉砕する工程
を有すると共に、粉砕後の原料を焙焼する工程および焙
焼後の原料を解砕する工程を有するセリウム系研摩材の
製造方法において、セリウム系研摩材の原料として、セリウム系希土類炭酸
塩、またはセリウム系希土類炭酸塩とセリウム系希土類
酸化物とが混在するものが用いられており、原料を粉砕する工程は、原料を水溶液中に浸漬させた状
態で加熱することによって粉砕する工程を有することを
特徴とするセリウム系研摩材の製造方法。
【請求項２】原料を水溶液中に浸漬させた状態で加熱
することによって粉砕する工程における水溶液の加熱温
度は、６０℃〜１００℃である請求項１に記載のセリウ
ム系研摩材の製造方法。
【請求項３】セリウム系研摩材の原料は、１０００℃
で１時間加熱した場合の強熱減量が１．０重量％〜４０
重量％である請求項１または請求項２に記載のセリウム
系研摩材の製造方法。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか一項に
記載のセリウム系研摩材の製造方法により製造されるセ
リウム系研摩材であって、フッ素成分濃度が３．０重量
％以下であるセリウム系研摩材。
【請求項５】フッ素成分濃度が０．０１重量％〜１．
０重量％である請求項４に記載のセリウム系研摩材。