JP2004528184A - 研磨工具およびその製造用組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は加工される部品の予備的な接着なしで工作機械での両面の加工用を含みサファイヤ、クオーツ、セラミック、ガラス、半導体およびその他の難加工な材料の小型および大型の部品を加工する製造の各種分野に使用することができる。
工具は上にペレットの形の研磨要素が固定されたチャックプレートを含む。要素の間の空間には研磨材を有する充填材が配置される。充填材の密度と粒度は要素の密度と粒度のそれぞれ０．２−０．８および０．０１−０．５である。組成物はエポキシ樹脂、ダイヤモンド含有研磨材、硬化剤、充填材とポリヒドリドシロキサンを含有する。ポリヒドリドシロキサンは工具を製造する際に硬化剤との反応による気孔形成のために作用する。
本発明により、高い切断能力を有し、良好な加工品質を保証する工具が得られる。

Description

【０００１】
本発明は各種材料のダイヤモンド研磨加工と結合した研磨工具の製造に関する。
【０００２】
本発明はサファイヤ、クオーツ、セラミック、ガラス、半導体材料と各種金属部品の加工に際しての製造の各種分野に使用できる。また、本発明は工作機械における加工する部品の予備的な接着なしでの二面加工を含むミニチュアの部品と薄い大型の部品の加工に効果的に使用できる。
上に固定されたペレットの形の研磨要素を有するチャックプレートを含む部品の加工用の研磨工具は公知である（１）。この研磨工具の欠点は部品を基板に予め接着することなしに薄い大型部品（相対的厚さｈ／Ｄ≦１／５０の）を加工すること困難であることそしてしばしば不可能であることにある。このことについては次のように説明できる。結合した研磨工具は、専ら充分に高い単位圧力でのみの自動研磨の状態で作動するので、チャックプレートの表面の研磨ペレットによる充填密度は、最低でなければならない。しかしそのようなチャックプレートの研磨ペレットによる充填は、小さい寸法の部品の加工に際しては受入れ難い、何故ならば、それら部品はペレットの間に入ってしまうから。他方で、相対厚さｈ／Ｄ≦１／５０の薄い部品の加工の際に、チャックプレート表面のペレットによる低充填密度は、そのソケットに加工される部品が配置される薄いセパレータキャリアが運転工程において荷重の作用により変形するということになる。その変形の結果として、セパレータと部品は、互いに遠く離れたペレットに触れ、自身が破損しさらにまた研磨工具を破損する。そのことを避けるために、しばしばペレットの間の空間を各種充填材で充填すること、例えば、ペレットの間の空間をエポキシ樹脂で充填することに頼ってきた。しかしながら、そのことによって工具の汚れをもたらしその使用が不可能になるという結果をもたらす。
【０００３】
技術的本質から、本発明の工具に最も近いのは、その間の空間に研磨材を有する充填材が配置された研磨要素が上に固定されたチャックプレートを含む研磨工具である（２）。その研磨工具において、平坦な板の形で作られた研磨要素は充填率０．０５−０．１５の端面でもってチャックプレートに固定され、板の間の空間は、エポキシ樹脂で充填される。その際に、エポキシ樹脂は平坦な研磨板の粒度と等しいまたは１−２番低い粒度を有する研磨材を含有し、研磨材の量はエポキシ樹脂の容積の１０−１５％である。
このような研磨工具は、幾らかの材料の予備的な粗仕上げまたは粗い研磨の作業に使用することができ、その加工の際に非常に高い単位圧力が掛けられる。
【０００４】
その研磨工具の欠点は研磨板の間のエポキシ樹脂の存在による低い研磨効率である。このことについては次の原理により説明することができる。第一に、研磨工具の作業表面の全表面の激しい増大のために切断工具の単位圧力が、前記充填密度の範囲のために例えば７−２０分の１のような数分の一に減少することにある。従って、研磨工具と加工部品への全荷重を著しく大きくしなければならない。このことによって、自動的に加工される部品の変形をもたらし、その結果として、加工の幾何学的パラメータの悪化をもたらす。薄い部品の加工の際に、加工の領域における過度に高い荷重のために研磨の工程においてその破損がしばしば起こる。
【０００５】
第二に、エポキシ樹脂は、良く知られているように、研磨工具の汚れを生じる。エポキシ樹脂中に研磨材が存在するということにより、自己研磨の状態における研磨工具の作業を完全に確実なものにすることができない、何故ならば、研磨板の切断表面のエポキシ樹脂による汚れの要素は、充填材の磨耗の結果として放出される研磨材による開放の要素より、著しく支配的であるから。
結合材としてエポキシ樹脂と硬化剤、研磨材、充填材と発泡剤を含有する研磨工具用組成物は公知である（３）。前記組成物の研磨工具はガラスの粗研磨および半加工の研磨に充分に効果的に使用することができる。しかしながら、それらは高強度の加工困難な材料の加工には好適ではなく仕上げ研磨および予備的な研磨の作業に使用することができない。
【０００６】
技術的な本質から、本発明の組成物に最も近いのは接着剤として使用される硬化剤を有するエポキシ樹脂、ダイヤモンドを含有する研磨材と充填材を含有する研磨工具を製造するための組成物である（２）。
この組成物の欠点は、それをベースにして作られる工具は、充分に高い単位圧力のときのみに作動することができ、従って、既に上記したようにチャックプレートの表面の充填密度は低くなくてはならない。正にこのことにより、上記より明らかなように、薄い部品または小さい寸法の部品の加工に際して、このような工具の運転は不可能であるということになる。
【０００７】
本発明が解決すべき技術的課題は、サファイヤ、クオーツ、セラミック、半導体材料等の難加工な材料の加工の生産性と品質を著しく向上することに加え、従来の研磨工具によるその加工が極めて困難な相対厚さｈ／Ｄ≦１／５０の小さい寸法の部品および薄い部品の加工に際して研磨工具の効果的な使用を可能にする研磨工具とそれを製造するための組成物を創造することにある。
提案した課題は、間の空間に研磨材を有する充填材が配置された研磨材要素が上に固定されたチャックプレートを含有し、研磨材要素がペレットの形で作られ、充填材の密度が研磨ペレットの密度の０．２−０．８であり、充填材の研磨材の粒度が研磨ペレットの研磨材の粒度の０．０１−０．５である研磨工具により解決できる。研磨ペレットの間の空間の充填剤はチャックプレートの表面に固定された補助的な研磨ペレットの形で作ることができる。基本的なそして補助的な研磨ペレットの相対的な量は、好ましくは１：６から４：１の範囲から選択される。また、充填材ペレットは研磨ペレットの間の総ての空間に配置することができ、充填材として研磨材とアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の細かい分散性の粉末の混合物の添加物を有する発泡エポキシ樹脂が使用され、その際に、研磨材とアミノ樹脂およびまたはフェノール樹脂の充填材中の量は、発泡エポキシ樹脂の質量のそれぞれ１５−３０％と１０−４０％である。この場合、充填材の密度は研磨ペレットの密度の０．０５−０．５である。
【０００８】
また、提案した課題はエポキシ樹脂、ダイヤモンド含有研磨材、硬化剤と充填材を含有する研磨工具を製造するための、質量数で次の比率の成分のポリヒドリドシロキサンを追加的に含有する組成物により解決できる。
エポキシ樹脂 １００
硬化剤 ５．０−１０
ダイヤモンド含有研磨材 ０．１−６０
充填材 ５．０−８０
ポリヒドリドシロキサン ０．２−５．０
さらに、組成物は追加して機能的添加剤として蟻酸を１．０−１０．０質量数の量で含有することができる。
充填材として基本的に７０％以上の二酸化セリウムをベースとしたポリリット（Ｐｏｌｉｒｉｔ：商品名）、寸法が１０から１００ｎｍの二酸化ケイ素の微小球体、グラファイト粉末と細かい分散性の金属粉末の混合物を使用することができる。
充填材として、二酸化セリウムの熱硬化性のプレス用の物質であり尿素、−カルバミド、−メラミンおよび／またはカルバミドメラミンホルムアルデヒド樹脂をベースとしたアミノ樹脂および／または熱硬化性のプレス用の物質でありホルムアルデヒド樹脂をベースとしたフェノール樹脂との混合物を使用することができる。この際に、二酸化セリウムとアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の混合物中での比率は、１：（０．１−１０）である。
研磨材としてダイヤモンドの粉末とコランダム、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、またはそれらの混合物の補助的な研磨材との混合物を好ましく使用することができる。この際に、ダイヤモンド粉末と補助的な研磨材の混合物中における比率は、（０．０１−１０）：（５０−０．５）（質量数）の範囲にある。
【０００９】
本発明を図面により説明する。
研磨工具は表面に交互に配置された基本的な研磨ペレット２と補助的な研磨ペレット３が固定されたチャックプレート１を含む。この研磨工具の例（図１）においては、基本的なそして補助的な研磨ペレットの数の比率は等しく即ち１：１に選択される。
図２には、表面に研磨ペレット２が固定され、それらの間の空間が充填材４で充填されたチャックプレート１を含む研磨工具が示されている。
研磨工具は平坦なそして他の表面の片面または両面加工に使用することができる。
結合したダイヤモンド研磨工具による小さい寸法の部品の加工の際に、そしてまた相対厚さｈ／Ｄ≦１／５０の薄い表面の平坦な表面の加工の際に、次の矛盾が起こる。一方で、チャックプレートの表面の研磨ペレットによる最高に濃密な充填が必要であり、他方で、そのような充填により、加工される部品への工具の単位圧力の低下がもたらされ、そのことにより、研磨工具の汚れと材料の腐食の低減がもたらされる。この問題は、それらの密度と強度が基本的な研磨ペレットのそれらのパラメータより著しく低い補助的な研磨ペレットまたは連続した充填剤を使用することにより解決される。補助的なペレットは２０から８０％の気孔を含有する高多孔性で製造される。補助的なペレットの材料の密度が基本的なペレットの密度に対して０．２未満、即ちペレット材料中のガス相の含有量が８０％を超えると、非常に高速度で磨耗しペレットの個々の大きな部分が砕いて取出されるという結果となり、そのことにより、加工される表面に引っ掻き傷が形成されるという結果となる。基本的な研磨ペレットの材料の密度に対して０．８を超える材料密度を有する補助的なペレットの使用により、顕著な肯定的な効果を得ることはできない。
【００１０】
補助的なペレットの磨耗はより小さい単位圧力のときに起こる。従って、チャックプレートの表面を補助的なペレットで５０％以上充填することによってさえ、単位圧力の激しい減少と工具の汚れはもたらされない。
研磨材より細かい（２−１００倍）充填材材料または補助的な研磨ペレットを使用することにより、基本的な研磨ペレットの表面の補助的な強制的な開放作業の効果が確実になる。このことによって、著しくより低い圧力でこれらのペレットを使用することを可能にする。このことは、補助的なペレットの高充填密度による基本的な研磨ペレットへの幾らかの単位圧力の減少が、補助的ペレットのまたは連続した充填材のより細かい研磨材による基本的ペレットの追加的な開放効果により補償されるということを意味する。このことに加えて、単位圧力の減少は、加工される表面の形削り精度の向上をもたらし、加工領域における追加的な細かい分散性の研磨材の存在により、加工される表面の粗度の減少が確保される。
【００１１】
充填材材料中に基本的研磨ペレットの研磨材の主要な部分の粒度に対して０．５を超える主要な部分の粒度を有する研磨材を使用することは許容できることではないということに留意する必要がある。何故ならば、そうすることによって、表面の粗度の著しい悪化と部品の加工表面の深い引っ掻き傷が形成されるという結果になるから。充填材材料中に基本的な研磨ペレットの研磨材の基本的な部分の粒度の０．０１未満の研磨材を使用することによって、研磨工具の表面の開放作業効果は確保されない。例えば、１００／８０μｍの粒度のダイヤモンド粉末を有する基本的研磨ペレットを含有する研磨工具の使用の際に、研磨材として５μｍの粒度を有するコランダムを使用した補助的なペレットは効率的に作動する。
基本的なそして補助的な研磨ペレットの量の比率は、１：６から４：１の充分に広い範囲にある。この際に、基本的なそして補助的なペレットの最適な比率は、次の要因を考慮して各具体的な場合に対して選択する必要がある。例えば、サファイヤ、合成クオーツ、炭化珪素のような硬い難加工な材料の加工に際しては、高い単位圧力を使用することが要求される。従って、この場合には基本的なそして補助的なペレットの量の最適な比率は１：１から１：４である。任意の材料の加工のための研磨工具の製造の際に１：６未満の基本的なそして補助的なペレットの比を使用してはならない。何故ならば、そのような工具の切断性能はきわめて低いから。
【００１２】
研磨ペレットの間の総ての空間に配置された充填材を有する研磨工具を製造する際に、基本的な充填剤は発泡エポキシ樹脂である。発泡エポキシ樹脂はエポキシ樹脂をベースにしたガス含有材料である。それは閉鎖した孔の構造を有する硬い材料であり、運転時の上昇した温度においてさえ高い機械的強度と高い化学的耐久性を有する。大多数の材料へのその高い接着性能を考慮して、研磨材と他の成分の添加を有する発泡エポキシ樹脂は、研磨ペレットの間の空間を充填する理想的な充填剤であり得るという結論が得られる。発泡エポキシ樹脂の発泡と硬化の工程は、技術的に単純であり、得られるガス含有材料の密度を非常に広い範囲に調節することを可能にする。
その発泡エポキシ樹脂の密度は発泡の方法と方式により０．０２から０．４ｇ／ｃｍ^３の範囲に調整することができる。加えてまた研磨工具の製造の際に使用することができる研磨ペレットの密度は、例えば金属接合によるダイヤモンドペレット用の１ｃｍ^３当り数ｇから有機接合による多孔性ダイヤモンドペレット用の１ｃｍ^３当り数分の１ｇの非常に広い範囲にあることもできる。従って、充填材の密度は研磨ペレットの密度と一致させなければならない。
【００１３】
連続した充填材を有する研磨工具に対して、充填材の密度の範囲を研磨ペレットの密度に対して少し変えることができる。本発明の研磨工具に対して選択された研磨ペレットの密度の０．０５から０．８の充填材の密度の範囲は、次の条件により制約される。研磨ペレットの密度の０．０５の充填材の密度の下の限界は非常に低い単位圧力の際の材料の加工の可能性を確保する。何故ならば、そのような充填材は加工工具上への単位圧力を僅かに減少するから。しかしながら、更なる気泡の増加は、充填材の大きな部分が砕いて取出されるということになり、そのことにより、加工される部品上に引っ掻き傷が発生することになる。
充填材の中に使用される研磨材の最適な粒度を決定する際に、研磨ペレットの粒度と同じ研磨材を使用することは許容できないということが明確になった。何故ならば、工具の磨耗が増大し、深い引っ掻き傷が発生し、必要な表面の粗度が確保されない。
【００１４】
研磨ペレットの研磨材の粒度の０．０１−０．５で構成される細かい粒度の研磨材を充填材中に使用することにより、研磨工具の運転の最高に良好な結果が確保される。第一に、細かい研磨材は発泡エポキシ樹脂の孔の細かい壁中に良く保持され、磨耗に応じて研磨ペレットの作業表面の柔らかい開放の効果を確保する。
研磨ペレットの粒度の０．５の粒度を有する充填材用の研磨材は、粗い研削工具にまたは特に困難な運転条件で使用される工具に使用することができる。充填材中の研磨材のそのような粒度であっても、工具の表面の粗度の著しい悪化と磨耗の増大という結果となる。研磨ペレットの粒度の０．０１未満の粒度を有する研磨材を充填材中に使用することにより、研磨工具の作業表面の効果的な開放が確保されない。
試験的研究で示したように、研磨ペレット中に１００μｍ以上の粒度の研磨材の使用を伴う粗い研磨用の研磨工具用でさえ充填材の製造に際して充填材用の研磨材は１０−２０μｍである。
【００１５】
発泡エポキシ樹脂中に研磨材に加えて追加して尿素，−カルバミド，−メラミンまたはカルバミドメラミンホルムアルデヒド樹脂をベースとした熱硬化性でプレス用の物質であるアミノ樹脂および／またはホルムアルデヒド樹脂をベースとした熱硬化性でプレス用の物質であるフェノール樹脂の粉末を発泡エポキシ樹脂の細かい分散性の粉末を発泡エポキシの質量に対して１０−４０％の量で導入することにより、充填材の強度の向上と工具の追加的な開放効果が確保される。それに加えて、磨耗の際に、これらの粉末は加工される表面と接触したときに表面のマイクロレリーフの形成に関与し表面の粗度を１クラス向上することを確保する。
充填材の製造の際に細かい粒度の研磨材と大きい総自由表面積を有するアミノ樹脂およびまたはフェノール樹脂の細かい分散性粉末が使用されるというこの事実を考慮して、研磨材とアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の量は、それぞれ発泡性エポキシ樹脂の量の３０％と４０％を超えてはならない。量において反対の場合には、研磨材と粉末の結合されない塊が発生する可能性があり、それは研磨工具の作業の工程において砕いて取出された工具の使用条件を乱す。
研磨材とアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の細かい分散性の粉末のそれぞれ１５％と１０％の最低の量は、運転の際に自由にされる研磨材と粉末の粒子による研磨ペレットの作業表面の開放を確実にする条件により決定される。
【００１６】
本発明において提案した技術的課題を達成するために、上記した研磨工具の創作に加えて、その製造のための組成物を創作する必要があった。本発明の研磨工具の製造用の組成物は、接着剤として例えばポリエチレンポリアミンの硬化剤を有するエポキシ樹脂を含む。ポリヒドリドシロキサンの有機珪素液体をエポキシ樹脂１００質量数に対して０．２から５質量数の量を追加して使用することにより、多孔質のガス含有材料の形成がもたらされる。気孔の形成はポリエチレンポリアミンとポリヒドリドシロキサンとの反応の結果として起こる。その結果として、急速な水素の分離が起こり、水素はペースト中に気泡を形成する。ペーストの発泡の工程は、気孔の発生、その成長と安定化の３段階で実現される。ペーストに追加されたポリヒドリドシロキサンの量とまた気孔形成と重合化の方式により得られる材料中の気孔の量と大きさを非常に広い範囲に調整することができる。気泡形成の工程に周りを囲む媒体の温度、ペーストの温度と使用される型の温度が非常に根本的に影響する。従って、安定した所定の物性を有する工具を製造するためのペーストを得るために、特別な型とサーモスタットを使用した厳格な制御条件で工程を行う必要がある。ペースト中のガス生成相の存在は工具の機械的特性に好適に影響する。それはガス含有材料の緩衝特性により向上した動的衝撃防止特性を有する。多孔性の研磨ペレットを製造する際に、研磨ペレットのペーストの密度は本質的にその強度に影響があることを忘れてはならない。例えば０．１ｇ／ｃｍ^３のペーストの密度を有する発泡研磨ペレットの圧縮の際の強度は約４ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、０．４ｋｇ／ｃｍ^３の密度のペレットにおいては強度は８０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になる。従って、多孔性の研磨ペレットを製造する際に、得られるペレットの強度が低くなるので、エポキシ樹脂１００質量数に対して５質量数を超えるポリヒドリドシロキサンを使用してはならない。
【００１７】
水素で充填された気孔の開放の際の工具の切削領域に発生する自由水素の特別の役割について強調する必要がある。
良く知られているように、水素は理想的な還元剤である。その分離の臨界的瞬間における（発生期における）水素の色々の材料との相互作用は、しばしば決定的な役割を果たす。金属の加工において、水素の還元特性は、酸素の作用による酸化物の処理困難なフィルムの生成を妨害する。珪素の加工の際に、水素は還元剤として水素と結合し接触領域において二酸化珪素の生成を妨害する。そしてそのようにして、珪素の一体の塊中のサブミクロンの破壊とマイクロクラックの成長を予防する。ＳｉＯ_２含有材料例えば合成と熔融クオーツそして各種タイプのガラスの加工に際して、水素の存在により機械的破壊には容易に屈しない酸化ケイ素のゲルの膜が接触の領域に生成するのを妨害する。そのような水素の作用は加工の領域における単位圧力の激しい低下を促進し、その結果として材料の加工に際しての破壊層の減少を促進する。
過剰圧力の下で存在する水素で充填された気孔のさらなる一つの肯定的な効果が存在する。次の気孔の開放の際に、生成した通路に接する工具の塊の部分のミクロ破壊が起こり、そのことによって工具の自動研磨という副次的な効果が促進される。
【００１８】
ダイヤモンド工具用の組成物中の蟻酸の存在により、ダイヤモンド工具の切削領域における自由水素の肯定的な作用の効果が強化される。良く知られているように、加熱に際して、蟻酸は水素と炭酸ガスの生成を伴い分解する。従って、局部的な温度が蟻酸の分解温度を著しく上回る切削の領域において、加工される材料に対する還元作用を強化し補足する水素の分離が起こる。加えて、潤滑冷却液の水溶液の中に溶解して、蟻酸はダイヤモンド工具の作業表面の軟化と再生を促進する。
ダイヤモンド工具用の提案した組成物中の充填材の特殊な役割に注目する必要がある。
公知の組成物において、二酸化セリウムは単に補助的な研磨材としての役割を果たすのみである。しかしながら、充填材または”補助的研磨材”として二酸化セリウムのみの存在は、ダイヤモンド工具は自動研磨の状態で高単位圧力においてのみ作動することができるということになる。このことは層状構造を有する二酸化セリウムの粒子の構造と関係している。一方では、その磨耗に応じて加工される材料に掻き傷を付けることができる充填材の大きな粒子の分離が起こらないが、他方では、二酸化セリウムの層状構造は工具の汚れを促進する。
【００１９】
従って、ダイヤモンド工具用の組成物に充填材として二酸化セリウム７０％以上をベースとしたポリリット、二酸化珪素の寸法が１０から１００ｎｍの微小球体、グラファイト粉末と細かい分散性の金属粉末の混合物を使用することにより、工具の運転特性が著しく向上される。このことは、以下のことにより条件付けられる。充填材中で１から８μｍの寸法を有するポリリットの層状粒子を１０から１００ｎｍの寸法のを有する二酸化珪素の微小球体で置換することにより、ポリリット粒子のミクロ破損が促進され、そのことにより、その使用の工程における工具の汚れが防止される。このような充填材の組合わせは、１０μｍ未満の細かい部分のダイヤモンド粉末を使用した仕上げ研磨および予備研磨用のダイヤモンド工具の製造には特に重要である。
充填材の組成物中に層状の構造を有するグラファイト粉末を導入することによりダイヤモンド工具の潤滑特性の向上が促進される。高強度のセラミック、鋼または他の材料のような材料の加工のためのダイヤモンド工具の製造の際に充填材組成物中にグラファイト粉末を使用することは特に効果的である。
ダイヤモンド工具用の前記組成物の基本は充分に低い熱伝導特性を有する有機成分であるために、それを使用することにより、厳しい運転条件のときに即ち高い単位圧力で速い加工速度の運転条件のときにダイヤモンド工具の運転が困難になる。従って、ダイヤモンド工具の運転特性を向上するために、充填材組成物の中に追加して細かい分散性の金属粉末が導入される。それにより、加工の領域からの熱の除去の向上が確保される。
【００２０】
組成物の他の実施態様において、充填材として二酸化セリウムと尿素−、カルバミド−、メラニン−またはカルバミドメラミンホルムアルデヒド樹脂をベースとした熱硬化性でプレス用の物質のアミノ樹脂および／または５から８０質量数の量のホルムアルデヒド樹脂をベースとした熱硬化性でプレス用の物質のフェノール樹脂との混合物が使用され、この際に、二酸化セリウムとアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂との比率は１：（０．１−１０）である。充填材として二酸化セリウム、アミノ樹脂またはフェノール樹脂の単独での使用は望ましい結果を保証しない。研磨工具の製造用のペースト中へ充填材として二酸化セリウムのみを使用することにより、工具の切断特性が低下し汚れ易い結果となる。加えて、二酸化セリウムの研磨工具製造用のペースト中での凝集性の傾向により塊が形成され、そのことにより、工具の使用特性が低下する。充填材としてアミノ樹脂またはフェノール樹脂のみを使用することにより、研磨ペレットの骨組みが過度に高強度なものとなり、そのことにより、その工具の運転に際して大きな単位圧力が必要となる。研磨工具の製造の際に充填材として二酸化セリウムとアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の混合物を５−８０質量数で混合物中のそれらの比を１：（０．１−１０）として使用することにより最良の結果が得られる。この混合物を充填材として使用することにより、研磨工具の生産性の向上と共に、加工領域における単位圧力の低下により加工性能を著しく向上することができる。示した混合物を使用することにより、成分を混合する際の凝集の生成を完全に排除することができる。
【００２１】
研磨工具製造用のペースト中に研磨材としてダイヤモンド粉末とコランダム、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素またはそれらの混合物が使用できる補助的な研磨材の混合物を使用することにより工具の本質的に向上された運転特性がもたらされる。この際に、解決すべき課題により全混合物中におけるダイヤモンド粉末と補助的な研磨材の比率は、（０．０１−１０）：（５０−０．５）質量数の範囲で変えることができる。このような広い範囲とすることにより、各種の用途のための幅広い系列の研磨工具を得ることができることを確実にする。補助的な研磨ペレットの製造の際に、最低の量のダイヤモンド粉末と最高の量の補助的な研磨材を使用しなければならない。そして反対に、基本的な研磨ペレットの製造の際には、わずかな補助的な研磨材の添加を伴う圧倒的な量のダイヤモンド粉末を使用しなければならない。上記したように、補助的な研磨材としてコランダム、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素またはそれらの混合物を使用することができる。この際に、加工される材料の硬度が高くなるほど、補助的な研磨材の強度はより高くなければならない。
【００２２】
ペレットの形のダイヤモンド工具は以下のようにして製造される。念入りに混合しながらエポキシ樹脂中に次の順番で成分を添加していく。ダイヤモンド粉末、充填材、蟻酸、ポリヒドリドシロキサンと硬化剤。次いで、ペーストを均一な粘稠度が得られるまで撹拌する。組成物の容量とポリヒドリドシロキサンの容積含有量により得られたペーストを１−１５分養生する。その後、正確に測定して発泡ペーストを型に充填する。ペーストを型中で１２−２４時間維持し、その後、型からダイヤモンドペレットを取出す。次いで、温度６０−１１０°で０．５−４時間得られたダイヤモンドペレットの熱処理を行なう。
前記組成物のダイヤモンドペレットを使用して調整された研磨工具を、研究室でそして各種材料を加工して両面加工工作機械商標ＳＤＰ−１００において生産条件で試験した。
提示した組成物をベースにして製造されたダイヤモンド工具の直径１００ｍｍのシリコン薄板の加工の際の試験の結果を示す。研磨工具は外径５００ｍｍで内径２８７ｍｍを有し、それらの表面に二成分接着剤で直径１６ｍｍで高さが６ｍｍのダイヤモンドペレットが各チャックプレートに２１０個貼り付けられた金属チャックプレートである。ダイヤモンドペレットは提案した本発明に従って表１に示した成分の比率で製造した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
本発明のダイヤモンド工具用の組成物においてポリヒドリドシロキサンの量は、エポキシ樹脂１００質量数に対して０．４−４質量数の範囲で選択される。０．４質量数未満の示した発泡剤の使用により、非常に僅かな気孔が形成されるという結果となり、この組成のダイヤモンド工具の使用に際しての好ましい効果を保証しない。同時に、多孔性のダイヤモンド工具を製造する際に、４質量数を越えるポリヒドリドシロキサンを使用してはならない。何故ならば、そうすることにより、ダイヤモンド工具の強度の減少がもたらされ、磨耗抵抗性の著しい低下がもたらされるから。
ダイヤモンド工具用のこの組成物における蟻酸の量の最適の範囲は、１から１０質量数である。蟻酸の下限の量は、依然その加工の工程において加工される材料に肯定的な影響を及ぼす分離される水素の最低の量により条件付けられる。１０質量数を超える蟻酸を使用することにより、硬化剤とのその部分的な相互作用が起こり、そのことにより、エポキシ樹脂の不完全な重合がもたらされ、その結果として、製造されたダイヤモンド工具が使用不可能となる。
上記工具の試験を次の加工条件で行った。
−チャックプレートの回転速度、ｒｐｍ ３５
−単位圧力、ｋｇｆ／ｃｍ^２ ０．０３ 提示した組成物（Ｎｏ．１）と公知の組成物（１）（Ｎｏ．２）をベースにした上記ダイヤモンド工具のシリコン薄板の加工の際の試験の比較の結果を下に示す。
【００２５】
【数１】

【００２６】
注：^＊公知の組成物をベースにしたダイヤモンド工具の試験においては工具の迅速な汚染と加工時の深い引っ掻き傷の発生が目立った。それらのことは、提示された組成物の工具の試験においては発生しなかった。
本発明の請求項４と５に記載の組成物を使用した結合した研磨ペレットを次のようにして製造した。ダイヤモンド粉末と補助的研磨材の混合物を個別に調整し念入りに混合した。二酸化セリウムとアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の混合物を個別に調整した。室温でエポキシ樹脂中に丹念に混合しながら成分を次の順番で添加した。ダイヤモンド粉末と補助的研磨材の混合物、二酸化セリウムとアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の混合物、ポリヒドリドシロキサンとポリエチレンポリアミン。ペーストを均一な粘稠度になるまで混合し、自動計量装置を使用して正確に一定量づつ型の中に充填した。ペーストが入った型を気孔の成長工程が完了するまで養生した。ペーストが入った型を室温で１２時間以上養生した後研磨ペレットを型から取出しそれを７０−９０℃で０．５−４時間熱加工した。
【００２７】
これらの組成物を使用して製造した研磨工具をＳＤＰ−１００型の両面研削工作機により各種材料を研削して研究所でそして製造条件で試験した。直径１００ｍｍのサファイヤのディスクの加工の際の上記工具の試験の結果を記載する。これらの研磨工具は外径５００ｍｍで内径２８７ｍｍの表面に二成分のエポキシ接着剤を使用して直径１６ｍｍで高さが６ｍｍの基本的なそして補助的な研磨ペレットが各チャックプレートに４２０個接着されたアルミニウム製のチャックプレートである。基本的な研磨ペレットとして会社ＯＯＯ＜＜精密工程＞＞（モスクワ市）のＰＴ１００Ｐ１型の有機接合によるダイヤモンドペレットを使用した。これらのペレットのダイヤモンド粉末の粒度は１００／８０μｍである。補助的な研磨ペレットとして本発明により表２に示した成分の比率で製造された研磨ペレットを使用した。
【００２８】
【表２】

【００２９】
注：
１．実施例１、９、１０において基本的な研磨ペレットにおいて粒度５／３μｍの商標ＡＳＭの合成ダイヤモンド粉末を使用した。実施例２、３、４においては粒度５０／４０μｍのダイヤモンド粉末ＡＳ４を使用した。そして実施例５−８においては粒度２０／１４μｍのダイヤモンド粉末ＡＳ４を使用した。表２に示した補助的研磨材の粒度は基本的研磨ペレットの粒度の０．０１−０．５である。
２．実施例２、５、６において基本的そして補助的研磨ペレットの量の比率は１：１であり、実施例４、７、８、９においては４：１であり、そして実施例１、３、１０においては１：６である。
示した結果から分かるように、本発明により製造された研磨工具は高い運転能力を有し高い加工品質を保証する。
【００３０】
情報源
１．ＷＯ９４／１７９５６，ＭＫＩ２４Ｂ７／１６，ｐｒｉｏｒ．１８．０８．９４
２．特許証ＳＳＳＲ１３１１９２１，ＭＫＩ Ｂ２４Ｄ７／１４．１９８７年
３．特許証ＳＳＳＲ Ｎｏ．１４６５４３９，ＭＫＩ Ｂ２４Ｄ ３／３４，１９９０年
【図面の簡単な説明】
【図１】
補助ペレットの形の充填材を有する研磨工具を示す。
【図２】
研磨要素の間の総ての空間に充填材を有する研磨工具を示す。
【符号の説明】
１ チャックプレート ２ 基本的な研磨ペレット
３ 補助的な研磨ペレット ４ 充填材

Claims (10)

1. 間の空間に研磨材を有する充填材が配置された研磨要素が上に固定されたチャックプレートを含み、研磨要素がペレットの形で作られ、前記充填材の密度が研磨ペレットの密度の０．２−０．８であり、そして前記充填材の前記研磨材の粒度が前記研磨ペレットの前記研磨材の粒度の０．０１−０．５である研磨工具。
2. 前記研磨ペレットの間の空間中の前記充填材が前記チャックプレートの表面に固定された補助的研磨ペレットの形で作られる請求項１記載の研磨工具。
3. 基本的なそして前記補助的な研磨ペレットの量の比が１：６から４：１の範囲で選択される請求項２記載の研磨工具。
4. 前記充填材が前記研磨ペレットの間の総ての空間に配置され、そして前記充填材として前記研磨剤とアミノ樹脂および／またはフェノール樹脂の細かい分散性の粉末の混合物の添加を有する発泡エポキシが使用され、その際に、前記充填材中の前記研磨材と前記アミノ樹脂および／または前記フェノール樹脂の量が前記発泡エポキシの質量のそれぞれ１５−３０％および１０−４０％である請求項１記載の研磨工具。
5. 前記充填材の密度が前記研磨ペレットの密度の０．０５−０．２である請求項４記載の研磨工具。
6. 前記エポキシ樹脂、ダイヤモンド含有研磨材、硬化剤と前記充填材を含有し、次の成分の割合（質量数）で追加的にポリヒドリドシロキサンを含有する前記研磨工具を製造するための組成物。
   エポキシ樹脂 １００
   硬化剤 ５．０−１０
   ダイヤモンド含有研磨材 ０．１−６０
   充填材 ５．０−８０
   ポリヒドリドシロキサン ０．２−５．０
7. 機能的添加剤として蟻酸を１．０−１０．０質量数の量で追加的に含有する請求項６記載の組成物。
8. 前記充填材として７０％以上の二酸化セリウムをベースとしたポリリット、二酸化珪素の寸法が１０から１００ｎｍの微小球体、グラファイト粉末と細かい分散性の金属粉末の混合物が使用される請求項６又は７記載の組成物。
9. 前記充填材として前記二酸化セリウムの熱硬化性のプレス用の物質であり尿素，−カルバミド，−メラミンおよび／またはカルバミドメラミンホルムアルデヒド樹脂をベースとした前記アミノ樹脂および／または熱硬化性のプレス用の物質でありホルムアルデヒド樹脂をベースとした前記フェノール樹脂との混合物を使用し、この際に、前記二酸化セリウムと前記アミノ樹脂および／または前記フェノール樹脂の混合物中での比率は、１：（０．１−１０）である請求項６記載の組成物。
10. 前記研磨材として前記ダイヤモンド粉末と前記補助的研磨材−コランダム，炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素またはそれらの混合物を使用し、その際に混合物中の前記ダイヤモンド粉末と前記補助研磨材の比率は（０．０１−１０）：（５０−０．５）（質量数）の範囲にある請求項６記載の組成物。

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