JP2011001515A - 研摩材組成物粉末及び研摩材組成物スラリー - Google Patents

Abstract

【課題】粘土鉱物粉末を含有していても研摩傷の発生が少ない研摩材組成物粉末、及び、研摩材組成物スラリーの提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを含有する研摩材組成物粉末において、研摩材組成物粉末と、研摩材組成物粉末中の希土類化合物から換算される全酸化希土（ＴＲＥＯ）と研摩材組成物粉末中のフッ素（Ｆ）の合計との質量比（（ＴＲＥＯ＋Ｆ）／研摩材組成物粉末質量）が０．８３〜１．０２であり、全酸化希土中に対するフッ素の割合（Ｆ／ＴＲＥＯ）が０．２〜１５質量％であり、全酸化希土中の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）含有量（ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ）が４０質量％以上である研摩材組成物粉末であることにより、課題を解決し得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、研摩材組成物粉末に関し、特に、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを含有する研摩材組成物粉末に関するものである。

近年、ガラス材料が様々な用途に用いられている。この中でも特に、光ディスクや磁気ディスク用ガラス基板、アクティブマトリックス型ＬＣＤ、液晶ＴＶ用カラーフィルター、時計、電卓、カメラ用ＬＣＤ、太陽電池等のディスプレイ用ガラス基板、ＬＳＩフォトマスク用ガラス基板、あるいは光学用レンズ等のガラス基板や光学用レンズ等においては、高精度に表面研摩することが要求される。

従来から、これらのガラス基板の表面研摩に用いられている研摩材としては、希土類酸化物、特に酸化セリウムを主成分とする研摩材が用いられている。酸化セリウムは、ガラスの研摩において酸化ジルコニウムや二酸化ケイ素に比べて研摩効率が数倍優れているという利点があるからである。

例えば、特許文献１では、水、酸化セリウム、ノイブルグ珪土、及び研摩促進剤を含む研摩用組成物が開示されており、アルミニウムディスクやシリカを表面に有する基板のシリカの研摩用途に用いられる（特許文献１ 請求項１、２）。

また、特許文献２では、粘土研摩粒子と酸化セリウム粒子を含む研摩用組成物が開示されている（特許文献２ 請求項１）。特に、酸化セリウム粒子１００重量部に対して粘土研摩粒子を１７重量部以上含有していると、研摩力の大きくなる傾向が得られている（特許文献２ 表３、４）。

特開２００１−４７３５８号 特表２００８−５０２７７６号

密度の定義、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.shimadzu.co.jp/powder/lecture/practice/p03/lesson02.html＞２００９年６月

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載の研摩材にてガラス基板を研摩すると、研摩傷が多く発生してしまう。

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、粘土鉱物粉末を含有していても研摩傷の発生が少ない研摩材組成物粉末、及び、研摩材組成物スラリーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願発明者が鋭意研究したところ、セリウム系研摩材粉末をフッ化処理し、更に粘土鉱物粉末を混合すれば、研摩効率を維持しつつ、研摩傷の発生を抑制することが可能であることが判明した。このような知見に基づき、本願発明者は本発明を想到するに至った。

本発明は、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを含有する研摩材組成物粉末において、研摩材組成物粉末と、研摩材組成物粉末中の希土類化合物から換算される全酸化希土（ＴＲＥＯ）と研摩材組成物粉末中のフッ素（Ｆ）の合計との質量比（（ＴＲＥＯ＋Ｆ）／研摩材組成物粉末質量）が０．８３〜１．０２であり、全酸化希土中に対するフッ素の割合（Ｆ／ＴＲＥＯ）が０．２〜１５質量％であり、全酸化希土中の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）含有量（ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ）が４０質量％以上である研摩材組成物粉末、に関する。

以下、本発明に係る研摩材組成物粉末ついて、詳細に説明する。まず、本発明では、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを含有するものであり、研摩材組成物粉末中の希土類化合物から換算される全酸化希土（ＴＲＥＯ）と研摩材組成物粉末中のフッ素（Ｆ）の合計（以下、ＴＲＥＯ＋Ｆと省略する場合がある）が研摩性能に大きく寄与する。

ＴＲＥＯ＋Ｆが少ないと、研摩材組成物粉末中の粘土鉱物含有量が多くなってしまう。このような研摩材組成物粉末を研摩に使用すると、研摩対象物に傷が多く発生するだけでなく、研摩速度も低下する。

一方、ＴＲＥＯ＋Ｆが多いと、研摩材組成物粉末中の粘土鉱物含有量が少なくなってしまう。その結果、研摩材組成物の分散性の向上や、研摩対象物表面と研摩材との潤滑が向上することによる研摩傷の低減や研摩速度の向上、といった粘土鉱物添加の効果が得られ難くなる。

これらの点を考慮すると、研摩材組成物粉末と、研摩材組成物粉末中の希土類化合物から換算される全酸化希土（ＴＲＥＯ）と研摩材組成物粉末中のフッ素（Ｆ）の合計との質量比（（ＴＲＥＯ＋Ｆ）／研摩材組成物粉末質量）は、その下限が０．８３以上であることが好ましく、０．８７以上がより好ましく、０．９０以上が更に好ましい。また、その上限は、１．０２以下が好ましく、１．００以下がより好ましく、０．９９以下が更に好ましい。

次に、本発明に係る研摩材組成物粉末は、全酸化希土中に対するフッ素の割合（Ｆ／ＴＲＥＯ）が０．２〜１５質量％であることを要する。本発明に係る研摩材組成物粉末は、粘土鉱物粉末を含むため、フッ素を全く含まない場合、研摩対象物に研摩傷が発生し易くなる。そこで、研摩傷発生抑制の観点から、Ｆ／ＴＲＥＯの上限は、１５質量％以下が好ましく、１２質量％以下がより好ましく、１０質量％以下が更に好ましい。また、Ｆ／ＴＲＥＯの下限は、０．２質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１．０質量％以上が更に好ましく、２．０質量％以上が特に好ましい。

そして、本発明に係る研摩材組成物粉末は、全酸化希土中の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）含有量（ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ）が４０質量％以上であることを要する。研摩速度の観点からである。より好ましくは５０質量％以上であり、５５質量％以上であればさらに好ましい。

尚、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが９９．９質量％を超えるような酸化セリウムが高純度のものであってもよい。但し、研摩材中のフッ素含有量をある程度確保したい場合は、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯは９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましく、８５質量％以下がさらに好ましい。

また、本発明に係る研摩材組成物粉末は、ストークス径１０μｍ以上の研摩材組成物粉末の含有量が、１０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。ストークス径の大きな粗粒子が多く含有していると、研摩対象物に研摩傷が発生するため、これを抑制する必要があるからである。このような観点からすれば、当該含有量は、８００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、６００質量ｐｐｍ以下であることが更に好ましい。

尚、ストークス径を測定するためには、所定の直径（本願では１０μｍ）の球の沈降速度をストークスの式を用いて計算するが、ストークスの式の計算には物質の密度が必要である。密度としては、通常真密度（物質自身が占める体積だけを密度計算用の体積とする密度）を用いるが、測定する研摩材組成物の内部には、外部とつながっていない空間（閉細孔）があることが多い。このような場合には、ストークスの式に用いる密度としては、真密度を用いることはできず、研摩材組成物が占める体積（閉細孔が占める体積を含む）を密度計算用の体積とする密度（見かけ密度）（非特許文献１）を用いる必要がある。

また、本発明に係る研摩材組成物粉末は、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末が混合されている状態であり、それぞれの見かけ密度は異なるものの、混合された後では分離してストークス径１０μｍ以上の粒子の含有量を測定することは困難である。従って、本発明では、研摩材組成物粉末については、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末との見かけ密度が同じであると仮定して、ストークス径を測定し定義している。

そして、本発明に係る研摩材組成物粉末のレーザ回折法粒度分布測定における体積基準メジアン径（Ｄ_５０）が、０．１〜３．５μｍであることが好ましい。研摩対象物に研摩傷が発生するのを抑制し、また、研摩速度を考慮したものである。これらの観点からすると、Ｄ_５０の上限は３．５μｍ以下が好ましく、３．０μｍ以下がより好ましく、２．５μｍ以下が更に好ましい。また、Ｄ_５０の下限は０．１μｍ以上が好ましく、０．２μｍ以上がより好ましく、０．３μｍ以上がさらに好ましい。

また、本発明に係る研摩材組成物粉末のレーザ回折法粒度分布測定における最大粒径（Ｄ_ｍａｘ）が３０μｍ以下であることが好ましい。最大粒径が大きすぎると、研摩対象物に研摩傷が発生し易くなるとともに、研摩速度も低下してしまうからである。研摩効率を考慮すると、最大粒径は３０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。

そして、本発明に係る研摩材組成物粉末が含有する粘土鉱物粉末が、カオリン、焼成カオリン、ベントナイト、ボールクレイ、モンモリロナイト、タルク、蝋石クレー、珪石クレー、セリサイトから選択される少なくとも１種以上の粉末であることが好ましい。これらの粉末は、粘土鉱物粉末の中でも特に研摩傷抑制効果が大きいからである。上記以外の粘土鉱物粉末であるゼオライト（沸石：結晶中に微細孔を持つアルミの珪酸塩の総称）を一例に挙げると、ゼオライトは増量剤としての効果はあるものの、研摩傷抑制効果は小さい。

ここで、上記の粘土鉱物粉末について説明する。まず、カオリンとは、カオリナイト（Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４）を精製、分級したものをいう。本願発明では、前記カオリナイト以外に、他のカオリン系鉱物であるナクライト、ディッカイト、ハロサイト等（いずれもＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４）を精製、分級したものも含む。また、焼成カオリンとは、これらのカオリナイトやカオリン系鉱物を焼成したものをいう。

次に、蝋石クレーとは、蝋石（パイロフェライト Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）を粉砕、精製、分級したものをいい、タルクとは、滑石（含水ケイ酸マグネシウム ３ＭｇＯ・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）を粉砕、精製、分級したものをいう。

そして、ベントナイトとは、モンモリロナイトを主成分とし、他に石英や雲母、長石、クリストバライト等を含むものをいい、モンモリロナイトとは、２八面体型含水層状珪酸塩鉱物で、（Ａｌ_２−ｙＭｇ_ｙ）Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_１０・（Ｍ^＋、Ｍ_１／２ ^２＋）_ｙ・ｎＨ_２Ｏ （ｙ＝０．２〜０．６、Ｍ：交換性陽イオン Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｈ等）で表されるものである。

また、ボールクレイとは、主としてカオリナイトと有機物から構成されているものであり、珪石クレーとは、珪石（ＳｉＯ_２）を粉砕、精製、分級したものである。そして、セリサイトとは、絹雲母（ＫＡｌ_２ＡｌＳｉ_３Ｏ_１０（ＯＨ）_２）である。

本発明に係る研摩材組成物粉末は、セリウム系研摩材粉末１００質量部に対して粘土鉱物粉末を１〜２０質量部含有していることが好ましい。研摩対象物に研摩傷が発生するのを抑制する観点からすれば、セリウム系研摩材粉末１００質量部に対して粘土鉱物粉末を２〜１５質量部含有していることがより好ましく、３〜１０質量部含有していることが更に好ましい。

その他、本発明に係る研摩材組成物粉末は、セリウム系研摩材粉末のレーザ回折法粒度分布測定における体積基準メジアン径をＤ_５０Ａ、粘土鉱物粉末のレーザ回折法粒度分布測定における体積基準メジアン径をＤ_５０Ｂとしたとき、０．１μｍ≦Ｄ_５０Ａ≦３．０μｍ、０．１μｍ≦Ｄ_５０Ｂ≦６．０μｍ、かつ、０．２≦Ｄ_５０Ｂ／Ｄ_５０Ａ≦３０であることが好ましい。

研摩対象物に研摩傷が発生するのを抑制するためには、Ｄ_５０Ａの上限は３．０μｍ以下であることが好ましく、２．８μｍ以下がより好ましく、２．５μｍ以下がさらに好ましい。また、研摩速度の点から、下限は０．１μｍ以上であることが好ましく、０．２μｍ以上がより好ましく、０．３μｍ以上がさらに好ましい。

そして、Ｄ_５０Ｂの上限は、研摩対象物に研摩傷が発生するのを抑制するためには、６．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下がより好ましく、４．０μｍ以下がさらに好ましい。また、研摩速度の点から、その下限は、０．１μｍ以上が好ましく、０．２μｍ以上がより好ましく、０．３μｍ以上がさらに好ましい。

また、Ｄ_５０Ｂ／Ｄ_５０Ａの上限は、研摩対象物に研摩傷が発生するのを抑制するためには、３０以下が好ましく、２０以下がより好ましく、１０以下がさらに好ましい。そして、その下限は、研摩速度の点から、０．２以上が好ましく、０．３以上がより好ましく、０．４以上がさらに好ましい。

尚、本発明に係る研摩材組成物粉末は、分散剤や固化防止剤、付着防止剤、ｐＨ調整剤等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は、粉末の凝集を抑制することで、研摩傷の発生や研摩効率の低下を防止することができるからである。

また、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末を混合後は、希土類成分と粘土成分が反応して複合酸化物を形成するような熱処理を行なうと、研摩傷が発生し易くなってしまうため、好ましくない。当該複合酸化物の有無は、研摩材組成物粉末を、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定すれば、２θ＝２０〜６０°の範囲に希土類元素と酸素を除いた粘土鉱物構成元素の少なくとも１種との複合酸化物のピークが検知されるため、この測定により把握することができる。

混合後の熱処理は行わないことが好ましいが、行なう必要がある場合は、研摩傷の発生防止の観点から、６００℃以下で熱処理することが好ましく、５００℃以下がより好ましく、４００℃以下であればさらに好ましい。

本発明に係る研摩材組成物粉末は、原料となるセリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末を混合して製造する。また、必要に応じて添加剤を適宜混合してもよい。

セリウム系研摩材粉末原料としては、希土類酸化物、希土類炭酸塩、希土類水酸化炭酸塩、希土類水酸化物、希土類蓚酸塩の少なくとも１種又は希土類炭酸塩、希土類水酸化炭酸塩、希土類水酸化物、希土類蓚酸塩の少なくとも１種を仮焼して強熱減量を調整したものであり、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが４０質量％以上のものが好ましく、５０質量％以上がより好ましく、５５質量％がさらに好ましい。また、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが９９．９質量％を超える高純度のものを使用することも可能である。

そして、セリウム系研摩材粉末原料は、粘土鉱物粉末と混合する前に、前処理として粉砕を行なった後、フッ化処理を行い、焼成し、粗大粒子の低減処理を行い、セリウム系研摩材粉末とする。

ここで、粉砕は湿式法により行うことが好ましく、特に、ボールミル、振動ミル、アトライタ、ビーズミル等の球状、円柱状等の粉砕媒体を使用して湿式粉砕することが好ましい。

また、フッ化処理は、湿式粉砕後のセリウム系研摩材粉末原料にフッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、フッ化希土の少なくとも１種を添加・混合することで行うことができる。

そして、セリウム系研摩材粉末原料のフッ化処理後に行う焼成工程は、研摩速度と研摩傷の点から、焼成温度を６００〜１２００℃とするのが好ましく、６５０〜１１５０℃とするのがより好ましく、７００〜１１００℃であればさらに好ましい。また、焼成時間は、研摩速度の点から、０．５時間以上が好ましく、１．０時間以上がより好ましく、１．５時間以上がさらに好ましい。コストの点を考慮すれば、９６時間以下が好ましく、７２時間以下がより好ましく、４８時間以下であればさらに好ましい。

その他、粗大粒子の低減処理は、粉砕、分級、篩い分け、フィルタリングの少なくとも１種を実施することが好ましい。

一方、セリウム系研摩材粉末と混合する粘土鉱物粉末は、市販のものをそのまま使用することも可能であるが、粗大粒子の低減処理（粉砕、分級、篩い分け、フィルタリングの少なくとも１種）を実施することが好ましい。

尚、粗大粒子の低減処理は、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末を混合後に行っても良い。

そして、本発明は、研摩材組成物粉末に関するもののみならず、上記研摩材組成物粉末と水系媒体とを含有する研摩材組成物スラリーに関するものでもある。

ここで、本発明における水系媒体とは、水、又は水と水に対する溶解度がある少なくとも１種以上の有機溶媒とを溶解度の範囲内で混合したものをいう。そして、有機溶媒としては、アルコールやケトン等が挙げられる。

本発明に使用可能なアルコールとしては、メタノール（メチルアルコール）、エタノール（エチルアルコール）、１−プロパノール（ｎ−プロピルアルコール）、２−プロパノール（ｉｓｏ−ブプロピルアルコール、ＩＰＡ）、２−メチル−１−プロパノール（ｉｓｏ−ブチルアルコール）、２−メチル−２−プロパノール（ｔｅｒｔ−ブチルアルコール）、１−ブタノール（ｎ−ブチルアルコール）、２−ブタノール（ｓｅｃ−ブチルアルコール）等が挙げられる。また、多価アルコールとしては、１，２−エタンジオール（エチレングリコール）、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、１，３−プロパンジオール（トリメチレングリコール）、１，２，３−プロパントリオール（グリセリン）が挙げられる。

また、本発明に使用可能なケトンとしては、プロパノン（アセトン）、２−ブタノン（メチルエチルケトン、ＭＥＫ）等が挙げられる。その他、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、１，４−ジオキサン等も使用できる。

本発明に係る研摩材組成物スラリー中の研摩材組成物粉末の含有量は、０．１〜６０質量％が好ましく、０．２〜５０質量％がより好ましく、０．５〜４０質量％がさらに好ましい。

尚、運搬・保管費用等を考えると、研摩材組成物スラリーの製造時において、研摩材組成物粉末の含有量は５質量％以上が好ましく、７質量％以上がより好ましく、１０質量％以上がさらに好ましい。また、研摩使用時は、必要に応じて水系溶媒で適宜希釈して使用することができるところ、研摩使用時は３０質量％以下が好ましく、２５質量％以下がより好ましく、２０質量％以下がさらに好ましい。

そして、本発明に係る研摩材組成物スラリーは、分散剤、固化防止剤、付着防止剤、ｐＨ調整剤等の添加剤を含んでいてもよい。添加剤は研摩材組成物粉末にすでに含まれている場合もあるが、研摩材組成物スラリーを調整する段階で適宜添加してもよい。研摩材組成物スラリーを調整する段階で添加する場合には、液体の添加剤も使用可能である。

本発明に係る研摩材組成物スラリーは、研摩材組成物粉末を水系溶媒に混合する方法や、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末を水系溶媒に混合する方法により製造することができる。また、粗大粒子を低減化する処理（湿式粉砕、湿式分級、湿式篩い分け、フィルタリング）は、予めを行なうこともできるし、スラリー化後に行うことも可能である。いずれの場合においても、添加剤を使用することが可能であり、液体の添加剤も使用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、粘土鉱物粉末を含有していても研摩傷の発生が少ない研摩材組成物粉末や研摩材組成物スラリーを提供することができる。

各実施形態では、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを混合して研摩材組成物粉末を作製し、研摩速度及び研摩傷の発生を評価した。以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。

第１実施形態：粘土鉱物粉末としてカオリンを使用し、セリウム系研摩材粉末１００質量部に対する粘土鉱物粉末の混合量を変化させて、研摩材組成物粉末を作製した（表１ 実施例１〜７、比較例１〜３）。セリウム系研摩材粉末は、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ＝６１質量％の炭酸希土を原料として、湿式粉砕、フッ化処理（Ｆ／ＴＲＥＯ＝７．０質量％）、焼成（９５０℃×５時間）、解砕、分級して製造したものを使用した。

第２実施形態：Ｆ／ＴＲＥＯの値が異なるセリウム系研摩材粉末１００質量部に対し、粘土鉱物粉末（カオリン）１０質量部を混合して、研摩材組成物粉末を作製した（表２ 実施例８〜１６、５、比較例４、５）。本実施形態では、フッ化処理条件を変更しており、また、Ｄ_５０Ａを約１．１μｍで均一にするため、フッ化処理条件に応じて焼成温度を調整した。

第３実施形態：ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯの値が異なるセリウム系研摩材粉末１００質量部に対し、粘土鉱物粉末（カオリン）１０質量部を混合して、研摩材組成物粉末を作製した（表３ 実施例１７〜２３、５、比較例６）。

第４実施形態：セリウム系研摩材粉末１００質量部に対し、粘土鉱物粉末（カオリン）１０質量部を混合して、ストークス径１０μｍ以上の粉末の含有量が異なる研摩材組成物粉末を作製した（表３、７ 実施例２４〜２８、５、比較例７）。

第５実施形態：セリウム系研摩材粉末１００質量部に対し、粘土鉱物粉末１０質量部を混合して、研摩材組成物粉末を作製した。本実施形態では、粘土鉱物粉末としてカオリンの他、焼成カオリン、ベントナイト、ボールクレイ、タルク、蝋石クレー、珪石クレー、セリサイトを使用した（表４ 実施例２９〜３７、５）。

上記各実施形態により作製した研摩材組成物粉末について、以下の方法によりストークス径、体積基準メジアン径（Ｄ_５０）、最大粒径（Ｄ_ｍａｘ）を測定した。また、当該粉末を使用して研摩試験を行い、研摩速度、及び研摩対象物に生じた研摩傷を以下のように評価した。評価結果を表５〜８に示す。

特定ストークス径以上の粒子含有量：
測定対象の研摩材、粘土鉱物又は研摩材組成物１００ｇを、標線を引いた測定容器に投入し、約２５℃の０．１質量％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を標線より少し下の位置まで添加し、撹拌混合後静置し、同ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を標線まで更に添加し、十分に撹拌混合を行った。その後、標線上にある特定ストークス径の粒子が測定容器の底部にまで沈降する時間（所定時間）を、予めストークスの式により計算しておき、所定時間静置沈降させた。続いて、底部の沈降物を残して、スラリーを抜き出した。沈降物が残った測定容器に、約２５℃の０．１質量％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を標線まで添加し、十分に撹拌混合を行い、前記所定時間の静置沈降を行った後、底部の沈降物を残してスラリーを抜き出した。このような、スラリー化、撹拌混合、静置沈降、抜き出しの操作を、更に６回繰り返した（合計８回）後、最終的に測定容器に残留した底部沈降物を水洗、乾燥して、その質量を精密天秤にて測定した。最終的な底部沈殿物の乾燥質量をＡ（ｇ）とすると、特定ストークス径以上の粗大粒子の含有量Ｓは、Ｓ（質量％）＝Ａ÷１００×１００またはＳ（質量ｐｐｍ）＝Ａ÷１００×１００００００により計算される。上記した一連の操作を１回だけしか行わない場合、底部沈降物中に特定ストークス径よりも小さな粒子が多数混入するため、一連の操作を多数回繰り返すことで、底部沈殿物中に含まれる特定ストークス径よりも小さな粒子の混入を無視できる程度まで少なくすることができる。ここで、見かけ密度は、乾式自動密度計（島津製作所社製 アキュピックＩＩ１３４０）にて測定した。そして、ストークスの式による所定沈降時間の計算は、測定した見かけ密度の直径１０μｍの球が沈降する速度をストークスの式により計算し、沈降高さ（底部から標線までの高さ）を沈降速度で割って、所定沈降時間を計算することにより行った。尚、研摩材組成物の場合は見かけ密度が異なるものの混合物となるが、この場合には全ての粒子が測定された見かけ密度であると仮定して計算した。

レーザー回折・散乱法による体積基準のメジアン径（Ｄ_５０）、最大粒径（Ｄ_ｍａｘ）の測定：
レーザー回折・散乱法粒子径分布測定装置（（株）堀場製作所製：ＬＡ−９２０）を使用して粒度分布を測定することにより、体積基準のメジアン径（Ｄ_５０：小粒径側からの累積体積５０％における粒径）、及び最大粒径（Ｄ_ｍａｘ：小粒径側からの累積体積１００％における粒径）を求めた。

研摩速度：
研摩機として、研摩試験機（ＨＳＰ−２Ｉ型、台東精機（株）製）を用意した。この研摩試験機は、スラリー状の研摩材を研摩対象面に供給しながら、当該研摩対象面を研摩パッドで研摩するものである。研摩材スラリーは、砥粒濃度１００ｇ／Ｌ（分散媒は水のみ）のものを１０Ｌ使用した。そして、本研摩試験では、スラリー状の研摩材を５リットル／分の割合で供給することとし、研摩材を循環使用した。なお、研摩対象物は６５ｍｍφの平面パネル用ガラスとした。また、研摩パッドはポリウレタン製のものを使用した。研摩面に対する研摩パッドの圧力は９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ²）とし、研摩試験機の回転速度は１００ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）に設定し、１０枚のガラスを５分間かけて研摩をした。この研摩速度は、研摩前後のガラス重量を測定して研摩によるガラス重量の減少量を求め、比較例１の減少量を１００として、この比較例１の相対値として各研摩速度を求めた。

研摩傷：
研摩傷評価は、３０万ルクスのハロゲンランプを光源として用いる反射法で研摩後のガラス表面を目視観察し、ガラス全面の観察範囲中に、幅１ｍｍ以上の研摩傷の本数をカウントし、合計８枚のガラスについて研摩傷観察を行い、その合計本数を研摩傷評価値とした。この研摩傷の評価では、研摩材として使用可能なレベルが、研摩傷本数５０本以下であり、好ましくは２０本以下、さらに好ましくは１０本以下である。

なお、実施例１及び比較例１に示す研摩材組成物粉末については、効果の違いを明確にするため、上記とは異なる方法により研摩速度と研摩傷の評価を行った。その方法とは、上記の研摩速度と研摩傷の評価は１回の研摩工程のみの結果によりしたところ、上記同様の研摩工程を研摩材スラリーを交換せずに１０回実施し、１０回目の研摩についての研摩速度、及び１０回研摩後のガラスの研摩傷の評価を行った。結果を表９に示す。表９において、１０回目の研摩速度は、比較例１の１回目の研摩によるガラス重量の減少量を１００とし、この比較例１の相対値として各研摩速度を求めた。また、１０回目の研摩傷の評価は、上記と同様の研摩傷観察を行い、その合計本数を研摩傷評価値とした。

結果として、研摩材組成物粉末は、粘度鉱物粉末をセリウム系研摩材粉末に適量混合することにより、セリウム系研摩材粉末のみのものと同等以上の研摩性能を発揮した（表５ 実施例１〜７、比較例１）。特に、実施例１及び比較例１に示す研摩材組成物粉末の場合に行った１０回研摩による研摩性能の評価結果から、粘度鉱物粉末をセリウム系研摩材粉末に適量混合すれば、スラリー化した時の研摩性能がより長く持続することは明らかである（表９）。尚、粘土鉱物粉末のみの場合では、研摩傷が大量に発生してしまうこととなった（表５ 比較例３）。

また、セリウム系研摩材粉末と粘度鉱物粉末を混合した研摩材組成物粉末においては、全酸化希土（ＴＲＥＯ）とフッ素（Ｆ）の合計が８３質量％より少ないと、研摩傷が増えてしまう（表５ 実施例１〜７、比較例２）。研摩傷が増える傾向は、Ｆ／ＴＲＥＯが０．２〜１５質量％の範囲に該当しない場合（表６ 比較例４、５）や、ストークス径１０μｍ以上の研摩材組成物粉末の含有量が１０００質量ｐｐｍを越える場合（表７ 比較例７）にも認められた。そして、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが４０質量％より少ない場合は、研摩速度に劣る結果となった（表７ 比較例６）。

一方、粘度鉱物粉末としてカオリン以外のものを使用した場合でも、研摩材組成物粉末はカオリンを用いた場合と同等の研摩性能を発揮した（表８）。

以上より、研摩材組成物粉末中の全酸化希土（ＴＲＥＯ）とフッ素（Ｆ）の合計が８３質量％以上であり、全酸化希土中に対するフッ素の割合（Ｆ／ＴＲＥＯ）が０．２〜１５質量％であり、全酸化希土中の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）含有量（ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ）が４０質量％以上であることにより、セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを含有する研摩材組成物粉末は、良好な研摩特性を発揮することを確認した。

本発明に係る研摩材組成物粉末や研摩材組成物スラリーを用いれば、研摩速度が低下することなく、研摩対象物に研摩傷が生じるのを抑制することができる。

Claims (8)

1. セリウム系研摩材粉末と粘土鉱物粉末とを含有する研摩材組成物粉末において、
   研摩材組成物粉末と、研摩材組成物粉末中の希土類化合物から換算される全酸化希土（ＴＲＥＯ）と研摩材組成物粉末中のフッ素（Ｆ）の合計との質量比（（ＴＲＥＯ＋Ｆ）／研摩材組成物粉末質量）が０．８３〜１．０２であり、
   全酸化希土中に対するフッ素の割合（Ｆ／ＴＲＥＯ）が０．２〜１５質量％であり、
   全酸化希土中の酸化セリウム（ＣｅＯ_２）含有量（ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ）が４０質量％以上である研摩材組成物粉末。
2. ストークス径１０μｍ以上の研摩材組成物粉末の含有量が、１０００質量ｐｐｍ以下である請求項１記載の研摩材組成物粉末。
3. 研摩材組成物粉末のレーザ回折法粒度分布測定における体積基準メジアン径（Ｄ_５０）が０．１〜３．５μｍである請求項１又は請求項２に記載の研摩材組成物粉末。
4. 研摩材組成物粉末のレーザ回折法粒度分布測定における最大粒径（Ｄ_ｍａｘ）が３０μｍ以下である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の研摩材組成物粉末。
5. 粘土鉱物粉末がカオリン、焼成カオリン、ベントナイト、ボールクレイ、モンモリロナイト、タルク、蝋石クレー、珪石クレー、セリサイトから選択される少なくとも１種以上の粉末である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の研摩材組成物粉末。
6. セリウム系研摩材粉末１００質量部に対して粘土鉱物粉末を１〜２０質量部含有している請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の研摩材組成物粉末。
7. セリウム系研摩材粉末のレーザ回折法粒度分布測定における体積基準メジアン径をＤ_５０Ａ、粘土鉱物粉末のレーザ回折法粒度分布測定における体積基準メジアン径をＤ_５０Ｂとしたとき、
   ０．１μｍ≦Ｄ_５０Ａ≦３．０μｍ、０．１μｍ≦Ｄ_５０Ｂ≦６．０μｍ、かつ、０．２≦Ｄ_５０Ｂ／Ｄ_５０Ａ≦３０である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の研摩材組成物粉末。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の研摩材組成物粉末と水系媒体とを含有する研摩材組成物スラリー。