JP2021147443A - 砥粒 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で安定して供給でき、酸化セリウムや酸化ジルコニウム等の既存の砥粒と同等またはそれ以上の研磨能率を示し、且つ研磨面へのキズの発生を従来の砥粒と同等レベルに抑制することができる砥粒を提供する。【解決手段】ゼオライト粒子からなる砥粒であって、前記ゼオライト粒子のアスペクト比が１．５以下であることを特徴とする砥粒。【選択図】図１

Description

本発明は、砥粒に関し、より具体的には、ガラス基板、ガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品、金属、セラミックス、結晶材料、プラスチック等へ研磨を行う際に使用する砥粒に関する。

従来、ガラス材料等の研磨工程には、主要な砥粒として酸化セリウムや酸化ジルコニウム、べんがら等が用いられている（特許文献１）。

特開２０１４−１２９４５５号公報

ところで、現在、ガラス基板またはガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品を研磨するために砥粒として使用されている酸化セリウムは資源の関係で、その大多数が輸入に頼らざるを得ず、需要の増大や輸入量の変動による価格への影響が見られる。例えば、レアアース危機の結果、２０１１年には、酸化セリウムの価格は約５７００円／ｋｇと高騰し、酸化セリウムの使用量が大幅に減少している。

同様に、金属材料、プラスチック等の工作物の研磨工程で砥粒として広く用いられる酸化アルミニウムの原材料であるボーキサイトは、２０１８年財務省貿易統計によれば、１００％輸入に頼っている状況である。

上記のように、砥粒の供給事情は不安定で価格も高価であって研磨業界に影響を与えており、安価で安定して供給でき、酸化セリウムや酸化ジルコニウム等の既存の砥粒と同等またはそれ以上の研磨能率を示し、且つ研磨面へのキズの発生を従来の砥粒と同等レベルに抑制することができる砥粒を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明である砥粒は、ゼオライト粒子からなり、前記ゼオライト粒子のアスペクト比は１．５以下であることを特徴とする。

また、本発明において、前記ゼオライト粒子は、前記ゼオライト粒子の全体を基準として、１３質量％以上の酸化アルミニウムを含むと良い。

更に、本発明において、前記ゼオライト粒子の粒径Ｄ９０は、粒径Ｄ５０の２倍以下であると好ましく、前記ゼオライト粒子に例えばマンガンイオン、鉄イオン、クロムイオン、コバルトイオン、及びニッケルイオンからなる群から選択される少なくとも一種である金属イオンが吸着している場合が好ましく、例えば塩酸、硝酸、炭酸、フッ酸、過マンガン酸、及びクロム酸からなる群から選択される少なくとも一種で酸処理されたものである場合が好ましい。

加えて、本発明のゼオライト粒子は、結晶性シリカを多く含むものを使用すると研磨効果に優れている。

本発明によれば、安価で安定して供給でき、酸化セリウムや酸化ジルコニウム等の既存の砥粒と同等またはそれ以上の研磨能率を示し、且つ研磨面へのキズの発生を従来の砥粒と同等レベルに抑制することができる砥粒を提供することができる。

図１は、各種のゼオライト粒子からなる砥粒を含む研磨組成物（実施例１〜３）の研磨能率と、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、及び酸化鉄を砥粒として含む研磨組成物（比較例１〜３）の研磨能率とを、比較例１の研磨能率で正規化して示すグラフである。 図２は、アスペクト比が１．５以下のゼオライト粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図３は、アスペクト比が１．５超のゼオライト粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。 図４は、１３質量％以上の酸化アルミニウムの含有するゼオライト粒子を砥粒として含む研磨組成物で研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真である。 図５は、１３質量％未満の酸化アルミニウムの含有するゼオライト粒子を砥粒として含む研磨組成物で研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真である。 図６は、実施例６のゼオライト粒子Ａ"の粒度分布のグラフである。 図７は、粒径Ｄ５０の２倍以下の粒径Ｄ９０を有するゼオライト粒子を砥粒として含む研磨組成物で研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真である。 図８は、粒径Ｄ５０の２倍超の粒径Ｄ９０を有するゼオライト粒子を砥粒として含む研磨組成物で研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真である。 図９は、ゼオライト粒子Ａ（実施例１）とゼオライト粒子Ｂ（実施例７）の粉末Ｘ線回折チャートである。 図１０は、ゼオライト粒子Ａ及びゼオライト粒子Ｂで作製した研磨組成物でガラス基板を研磨したときの、研磨能率及びガラス基板の仕上げ面粗さを表すグラフである。 図１１は、マンガンイオン注入処理及びフッ化処理を行ったゼオライト粒子Ｂを砥粒として含む研磨組成物（実施例８）及び酸化セリウムを砥粒として含む研磨組成物（比較例１）の、研磨能率と仕上げ面粗さ（ｎｍＲａ）である。

以下、本発明の実施形態を、より具体的な例を挙げて詳細に説明するが、本発明はその趣旨に反しない限り、以下の記載に限定されない。

本発明は、ゼオライト粒子からなる砥粒であって、前記ゼオライト粒子のアスペクト比が１．５以下であることを特徴とする砥粒を対象とする。本発明によれば、酸化セリウムや酸化ジルコニウム等の既存の砥粒と同等以上の研磨能率を示し、且つ研磨面へのキズの発生を従来の砥粒と同等レベルに抑制することができ、安価で安定して供給できる砥粒を得ることができる。

ゼオライト粒子は、従来用いられている既存の砥粒とおおよそ同等またはそれ以上の研磨能率を奏する。研磨能率とは、単位時間あたりの被研磨処理材の厚みの減少割合をいう。

本発明に用いられるゼオライト粒子のアスペクト比は１．５以下である。ゼオライト粒子がこのような小さいアスペクト比を有することにより、研磨時に被研磨処理材、特にガラス基板またはガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品へのキズを抑制することができ、研磨面へのキズの発生を従来の砥粒と同等レベルに抑制することができる。また、ゼオライト粒子が上記のような小さいアスペクト比を有することにより、研磨面の仕上げ面粗さも向上することができる。

ゼオライト粒子は、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトであることができ、好ましくは天然ゼオライトである。ゼオライト粒子は、好ましくは国産の天然ゼオライトである。ゼオライト粒子は、好ましくは、結晶性シリカを含むクリノプチロライト型の天然ゼオライトである。日本国内において天然ゼオライトは豊富に産出され、より安価で安定して供給できる国産の砥粒として使用できる。

更に、ゼオライト粒子は、より好ましくは、山形県板谷産のイタヤ・ゼオライト（天然ゼオライト）である。イタヤ・ゼオライトは約７０００万ｔの埋蔵量を有し、約３０００年にわたり採掘が可能であり、さらには、より優れた研磨能率を奏する。イタヤ・ゼオライトはアルミニウム複合酸化物の含有量が多く、ゼオライト粒子の残留が少ない研磨処理面を得ることができる。本明細書において、アルミニウム複合酸化物の含有量は、原子吸光測光法で測定されるＡｌの定量値に基づく酸化アルミニウム含有量として示す。

既存の砥粒は、研磨後に研磨面から比較的洗浄除去されにくく、洗浄除去するために特別な洗浄工程が必要となることがあり、また、時間が経過することで研磨面への付着が強くなる。砥粒が研磨面に付着すると、研磨処理材の信頼性低下の原因になり得る。

これに対して、ゼオライト粒子を砥粒として用いると、研磨後の流水洗浄のみでゼオライト粒子を実質的に除去することができるので、きれいな研磨面を得ることができる。また、ゼオライト粒子を砥粒として用いると、従来必要であった研磨工程後の洗浄工程を無くすか、または洗浄工程における洗浄時間を低減することができる。

殊に、ゼオライト成分は、アルミノケイ酸塩化合物であり、結晶構造中に空隙を有する。ケイ素とアルミニウムの複合酸化物が結晶構造を作り、４価イオンのケイ素の位置に３価イオンのアルミニウムが入ると＋１価分の電荷が不足するので、電荷補償のため、自由な陽イオンが結晶構造の中に取り込まれる。このイオンがまた別のイオンと代わり得るため、ゼオライトはイオン交換性を有する。

ゼオライトはこのような高い陽イオン交換容量を有するため、例えば、土壌へ肥料と共に投入することで、土の保肥力が向上する機能を有する。

また、ゼオライトは多孔質物質であり、溶液中のマンガンイオン、鉄イオン、クロムイオン、コバルトイオン、ニッケルイオン等の金属イオンを吸着し、脱臭する、あるいは水分を吸収したり、放出したりする機能を有する。このような機能を有するゼオライトは、吸着材料、イオン交換材料、有機溶媒の脱水、湿度調節材、土壌改良材、放射性汚染水の浄化、有害重金属イオンの除去等として用いられる。

ゼオライト粒子は化学的な修飾が可能であり、且つ中性のため、作業環境の安全の担保が可能となる。

本発明に用いられるゼオライト粒子のアスペクト比は、好ましくは１．４以下、より好ましくは１．３以下である。ゼオライト粒子が前記好ましいアスペクト比を有することにより、研磨時に被研磨処理材、特にガラス基板またはガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品へのキズをより抑制することができる。ゼオライト粒子が上記好ましいアスペクト比を有することにより、研磨面の仕上げ面粗さもより向上することができる。

加えて、本発明に用いられるゼオライト粒子は、ゼオライト砥粒の全体に対して、好ましくは１３質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、さらに好ましくは１７質量％以上の酸化アルミニウムを含む。ゼオライトに含まれる酸化アルミニウムの成分割合が前記好ましい範囲であることにより、研磨後のゼオライト粒子の洗浄性を高めることができ、ゼオライト粒子の残留がないか少ない研磨処理面を得ることができる。ゼオライト粒子に含まれる酸化アルミニウム含有量は、原子吸光測光法で測定されるＡｌの定量値に基づいてＡｌ₂Ｏ₃換算した値である。

殊に、従来の砥粒を用いた研磨組成物では砥粒の沈殿を抑制するために分散剤が必要であるが、ゼオライト粒子からなる砥粒を用いた研磨組成物は分散剤を必要としない。分散剤を使用すると、研磨能率は低下するので、好ましくない。このため、分散剤が必要でないことは重要なことである。例えば、従来、砥粒として用いられている酸化セリウムの比重は約７、酸化ジルコニウムの比重は約５と高いことから、沈殿を抑える目的で分散剤が必要となる。ゼオライトの比重は約２．３と低く沈殿しにくいので、ゼオライト粒子からなる砥粒を用いた研磨組成物は分散剤を必要としない。本願における比重は真比重である。

ゼオライト粒子は、体積累積分布の中央値Ｄ５０の粒径に対して、積算９０％Ｄ９０の粒径が、好ましくは２．０倍以下、より好ましくは１．８倍以下、さらに好ましくは１．６倍以下の粒度分布を有する。ゼオライト粒子がこのような小さいＤ９０／Ｄ５０比を有することにより、研磨時に被研磨処理材、特にガラス基板またはガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品へのキズの発生をより安定して抑制し微細なキズの発生も抑制でき、仕上げ面粗さもより向上することができる。ゼオライト粒子のＤ５０及びＤ９０は、湿式粒度分布測定機によって測定される。

ゼオライト粒子のＤ５０は、研磨する被研磨処理材に応じて０．１μｍ〜２０μｍが好ましい。ゼオライトのＤ５０が前記好ましい範囲内であることにより、キズの発生をより抑制し、仕上げ面粗さもより向上することができる。

ゼオライト粒子は、好ましくは０．３〜１０μｍのＤ５０及び０．６〜２０μｍのＤ９０を有する。ゼオライト粒子が前記好ましいＤ５０の範囲及びＤ９０の範囲を有することにより、研磨時に被研磨処理材、特にガラス基板またはガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品へのキズをより防止し、仕上げ面粗さもより向上することができる。

上記好ましいＤ５０及びＤ９０のゼオライト粒子は、例えば、天然ゼオライトを採掘後に粉砕・分級して得ることができる。粒度の小さい粉状のゼオライト粒子はそのままで使用してもよく、あるいは造粒して使用してもよい。

また、ゼオライト粒子は、好ましくは、金属イオンが吸着している。ゼオライト粒子は比重が小さいので研磨組成物（研磨スラリー）中で表面に浮く場合があるが、金属イオンが吸着する（注入される）ことによりゼオライト粒子の比重が高まり、研磨組成物中の分散性がより向上して、研磨能率をさらに向上させることができる。

前記金属イオンは、好ましくは、マンガンイオン、鉄イオン、クロムイオン、コバルトイオン、及びニッケルイオンからなる群から選択される少なくとも一種である。これらのイオンは、酸への溶解性が良く、ゼオライトへの吸着性に優れる点で好ましい。

ゼオライト粒子は、好ましくは酸処理されたものである。ゼオライト粒子を酸処理することによって、針状結晶を低減または消失させて、ゼオライト粒子のアスペクト比をより小さくすることができる。

酸処理で用いられる酸は、好ましくは、塩酸、硝酸、炭酸、フッ酸、過マンガン酸、及びクロム酸からなる群から選択される少なくとも一種である。これらの酸は、針状結晶の溶解性が高く、針状結晶を取り除くことでキズの発生を抑制でき、また、ガラス表面の化学的除去作用を促進することにつながるため、好ましい。また、炭酸は、洗浄性も向上させることができる点で好ましい。

ゼオライト粒子は、好ましくは焼成したものである。ゼオライト粒子を焼成することによって、針状結晶を低減または消失させて、アスペクト比をより小さくすることができる。

ぜオライト粒子を焼成することによって、ゼオライト粒子の硬度を向上することもできる。ゼオライト粒子の硬度を向上することにより、ゼオライト粒子を砥粒として含む研磨組成物（研磨スラリー）の研磨能率及び研磨処理材の仕上げ面粗さをより向上することができる。ゼオライト粒子の硬度は、好ましくは３〜６、より好ましくは４〜６である。ゼオライト粒子の硬度は、モース硬度計で測定される。

ゼオライト粒子は、好ましくは、結晶性シリカを多く含む。結晶性シリカを多く含むとは、ゼオライト粒子の粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）の測定で結晶性シリカのメインピーク強度がクリノプチロライトのメインピーク強度よりも大きいことをいう。このようなＸ線回折ピークは焼成したゼオライト粒子に特有にみられ、このようなＸ線回折ピークを有するゼオライト粒子を砥粒として含む研磨組成物は、高い研磨能率を示す。

本開示の砥粒は、ガラス基板、ガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品、金属、セラミックス、結晶材料、プラスチック等への研磨に適用することができ、特にガラス基板またはガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品への研磨において、既存の砥粒と同等以上の研磨特性を発揮することができる。ゼオライト粒子からなる砥粒は、キレート効果によって金属イオンの再付着を抑制することから、金属研磨等にも優れている。

本発明はまた、本開示の砥粒と液体とを含む研磨組成物（研磨スラリー）とを対象とする。研磨組成物は、本開示の砥粒を遊離砥粒として含む。

研磨組成物は、砥粒として本開示のゼオライト粒子のみを含む。研磨組成物に含まれる液体は、水または水溶液であることができる。水は、好ましくはイオン交換水である。

研磨組成物中に含まれるゼオライト粒子の含有量は、好ましくは０．１〜２０質量％、より好ましくは０．５〜１５質量％、さらに好ましくは１〜１０質量％である。

研磨組成物はｐＨ調整剤を含んでもよい。ｐＨ調整剤は、好ましくは硝酸または水酸化カリウムである。研磨組成物のスラリーは、好ましくは酸性または塩基性である。砥粒の等電点から離して、砥粒の分散性を高めるためである。

研磨組成物は、上記の構成以外に、従来の研磨スラリーに用いられている成分を含んでもよい。

研磨組成物は、ゼオライト粒子と水等の液体を所定の割合で混合して得ることができる。液体は、好ましくはイオン交換水または酸性溶液である。研磨組成物において、ゼオライト粒子は遊離砥粒として働いて、ガラス基板、ガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品、金属、セラミックス、結晶材料、プラスチック等への研磨に適用することができる。本開示の研磨組成物は、特に、ガラス基板、ガラス質のプリズムやレンズ面を持つ光学部品への研磨において、既存の砥粒を用いた研磨組成物と同等以上の研磨特性を有することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制約されるものではない。

（実施例１）
砥粒としてゼオライト粒子Ａ（天然ゼオライト、国産）を３０ｇ準備した。本例で用いたゼオライト粒子Ａは、１．２〜１．５のアスペクト比を有し、１３．９７質量％の酸化アルミニウムを含有し、Ｄ５０が７μｍ及びＤ９０が３２．１μｍを有し、２．３５の比重を有し、３〜４の硬度を有していた。Ｄ５０に対するＤ９０の比率は４．６倍であった。

アスペクト比は、ゼオライト粒子Ａを倍率５０００倍で１４μｍ四方を観察した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真に基づいて観察視野範囲の全ての粒子について測定した。酸化アルミニウム含有量は、原子吸光測光法で測定した。Ｄ５０及びＤ９０は、湿式粒度分布測定機（レーザー回折式粒度分布測定装置、マスターサイザー３０００Ｅ、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）で測定した。比重の測定はＭｉｃｒｏ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒで測定した。

９７０ｇのイオン交換水を容器に投入し、次いで準備した３０ｇのゼオライト粒子Ａを容器に投入し、撹拌して、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。研磨組成物のｐＨは７．０であった。

（実施例２）
硝酸マンガン（硝酸マンガン(ＩＩ)六水和物、富士フィルム和光純薬株式会社製）を７．５ｇ用意して、９７０ｇのイオン交換水を容器に投入し、次いで実施例１と同じゼオライト粒子Ａ２２．５ｇと用意した硝酸マンガン７．５ｇとを容器に投入し、撹拌して、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。攪拌後の研磨組成物中のゼオライト粒子Ａにはマンガンイオンが吸着しており、２．５４の比重を有していた。比重の測定は、Ｍｉｃｒｏ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒを用いて行った。研磨組成物のｐＨは７．０であった。

（実施例３）
フッ化水素酸（富士フィルム和光純薬株式会社製）を７．５ｇ用意して、９７０ｇのイオン交換水を容器に投入し、次いで実施例１と同じゼオライト粒子Ａ２２．５ｇと用意したフッ化水素酸７．５ｇを容器に投入し、撹拌して、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。

（実施例４）
塩酸（３６％溶液、富士フィルム和光純薬株式会社製）を７．５ｇ用意して、９７０ｇのイオン交換水を容器に投入し、次いで実施例１と同じゼオライト粒子Ａ２２．５ｇと用意したフッ化カルシウム７．５ｇを容器に投入し、撹拌して、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。本例で作製した研磨組成物中のゼオライト粒子Ａ’は、１．０〜１．４のアスペクト比を有し、１３．９７質量％の酸化アルミニウムを含有し、Ｄ５０が７．０μｍ及びＤ９０が３２．１μｍを有し、２．３５の比重を有していた。Ｄ５０に対するＤ９０の比率は４．６倍であった。

（実施例５）
実施例１のゼオライト粒子Ａ３０ｇに代えて、酸化アルミニウムの含有量が１０．０７質量％のゼオライト粒子Ｃ（天然ゼオライト、カナダ産）３０ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。本例で用いたゼオライト粒子Ｃは、１．３〜１．５のアスペクト比を有し、Ｄ５０が５．６μｍ及びＤ９０が１５．３μｍを有していた。Ｄ５０に対するＤ９０の比率は２．７倍であった。研磨組成物のｐＨは６．９であった。

表１に、実施例１及び実施例５で用いたゼオライト粒子Ａ及びゼオライト粒子Ｃの組成を示す。ゼオライト粒子の組成は、ゼオライト粒子の乾燥時の組成であり、財団法人日本肥糧検定協会で測定した。

（実施例６）
実施例１のゼオライト粒子Ａ３０ｇに代えて、Ｄ５０が４．６μｍ及びＤ９０が７．６μｍを有し、Ｄ５０に対するＤ９０の比率が１．７であるゼオライト粒子Ａ"３０ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。図６に、本例で用いたゼオライト粒子Ａ"の粒度分布のグラフを示す。粒度分布は、湿式粒度分布測定機（レーザー回折式粒度分布測定装置、マスターサイザー３０００Ｅ、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）で測定した。本例で用いたゼオライト粒子Ａ"は、１．２〜１．５のアスペクト比を有し、１３．９７質量％の酸化アルミニウムを含有し、２．３５の比重を有していた。研磨組成物のｐＨは７．０であった。

（実施例７）
ゼオライト粒子Ｂ３０ｇを準備し、これを砥粒として用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。ゼオライト粒子Ｂは、１．０〜１．５のアスペクト比を有し、１３．９７質量％の酸化アルミニウムを含有し、Ｄ５０が４．６μｍ及びＤ９０が７．６μｍを有し、２．５３の比重を有し、４〜５の硬度を有していた。Ｄ５０に対するＤ９０の比率は１．７倍であった。研磨組成物のｐＨは７．０であった。

（実施例８）
硝酸マンガン（硝酸マンガン(ＩＩ)六水和物、富士フィルム和光純薬株式会社製）を７．５ｇ用意し、フッ化水素酸（富士フィルム和光純薬株式会社製）を２０．８ｇ用意して、９７０ｇのイオン交換水を容器に投入し、次いでゼオライト粒子Ｂ２２．５ｇと用意した硝酸マンガン７．５ｇ及びフッ化水素酸２０．８ｇを容器に投入し、撹拌して、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。攪拌後の研磨組成物中のゼオライト粒子Ｂにはマンガンイオンが吸着しており、２．５４の比重を有しており、１．０〜１．５のアスペクト比を有していた。

（比較例１）
ゼオライト粒子Ａ３０ｇに代えて、従来、研磨に用いられているＤ５０が１．６μｍの酸化セリウム（ＳＨＯＲＯＸ（登録商標） Ａ−１０、昭和電工株式会社製）３０ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。研磨組成物のｐＨは９．５であった。

（比較例２）
ゼオライト粒子Ａ３０ｇに代えて、従来、研磨に用いられているＤ５０が０．６μｍの酸化ジルコニウム（ＺＩＲＯＸ Ｋ、ユニヴァーサルフォトニクス ファーイースト製）３０ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。研磨組成物のｐＨは６．８であった。

（比較例３）
ゼオライト粒子Ａ３０ｇに代えて、従来、研磨に用いられているＤ５０が０．９μｍの酸化鉄（酸化鉄（ＩＩＩ）、関東化学株式会社製）３０ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。研磨組成物のｐＨは６．４であった。

（比較例４）
ゼオライト粒子Ｄ３０ｇを準備し、これを砥粒として用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、研磨組成物（研磨スラリー）を作製した。ゼオライト粒子Ｄは、１．５〜２１のアスペクト比を有し、１３．９７質量％の酸化アルミニウムを含有し、Ｄ５０が６．６μｍ及びＤ９０が２５．６μｍを有し、２．３５の比重を有し、３〜４の硬度を有していた。Ｄ５０に対するＤ９０の比率は３．９倍であった。研磨組成物のｐＨは７．０であった。

表２に、各実施例及び比較例の構成を示す。

（ゼオライト砥粒の研磨特性の評価）
実施例１〜３及び比較例１〜３で作製した研磨組成物のそれぞれについて、片面研磨機（日本エンギス社製、ＥＪ−３８０ＩＮ）及び多孔質ウレタン樹脂研磨パッド（九重電気株式会社、ＮＦＰ０５）を用いて、定盤回転数６０ｒｐｍ、工作物回転数６０ｒｐｍ、研磨圧力２０ｋＰａで、及びスラリー供給量２５ｍＬ／分で、工作物としてのソーダガラス基板の研磨を３０分間行い、流水洗浄及びエアによる水分除去を行った。

図１に、実施例１〜３及び比較例１〜３で作製した研磨組成物の研磨能率を示すグラフを示す。

無処理のゼオライト粒子Ａを砥粒として含む研磨組成物（実施例１）は、酸化ジルコニウムを砥粒として含む研磨組成物（比較例２）及び酸化鉄を砥粒として含む研磨組成物（比較例３）よりも優れた研磨能率を示した。

マンガンイオン注入処理したゼオライト粒子Ａを砥粒として含む研磨組成物（実施例２）は、比較例１〜３のいずれの研磨組成物よりも優れた研磨能率を示した。

フッ化処理を行ったゼオライト粒子Ａを砥粒として含む研磨組成物（実施例３）も、比較例１〜３のいずれの研磨組成物よりも優れた研磨能率を示した。

（アスペクト比の効果）
図２に、アスペクト比が１．５以下のゼオライト粒子ＢのＳＥＭ写真を示す。図３に、比較例４で用いたアスペクト比が１．５超のゼオライト粒子ＤのＳＥＭ写真を示す。

ゼオライト粒子Ｂで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板にはキズがみられなかった。ゼオライト粒子Ａ及びゼオライト粒子Ｃで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板にも、同様にキズがみられなかった。ゼオライト粒子Ｄで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板には大きなキズがみられた。

（酸化アルミニウムの効果）
図４に、酸化アルミニウム含有量が１３質量％以上のゼオライト粒子Ｂで作製した研磨組成物を用いて、研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真を示す。図５に、酸化アルミニウム含有量が１３質量％未満のゼオライト粒子Ｃで作製した研磨組成物（実施例５）を用いて、研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真を示す。

ゼオライト粒子Ｂで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板にはゼオライト粒子の残留がみられなかった。ゼオライト粒子Ａで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板にも、同様にゼオライト粒子の残留がみられなかった。実施例５で作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板にはゼオライト粒子の残留が若干みられた。

（Ｄ５０に対するＤ９０の比率の効果）
図７に、Ｄ５０に対するＤ９０の比率が２倍以下のゼオライト粒子Ｂで作製した研磨組成物（実施例７）を用いて、研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真を示す。図８に、Ｄ５０に対するＤ９０の比率が２倍超のゼオライト粒子Ａで作製した研磨組成物で作製した研磨組成物（実施例１）を用いて、研磨、流水洗浄、及びエアによる水分除去を行った後のガラス基板の表面写真を示す。

ゼオライト粒子Ａで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板は、きれいな研磨面が得られているが、従来の砥粒を用いた場合と同等レベルの微細なキズがみられた。ゼオライト粒子Ｂで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板には、微細なキズもみられなかった。ゼオライト粒子Ａ”で作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板にも、同様に微細なキズはみられなかった。

（酸処理の効果）
塩酸処理したゼオライト粒子Ａ’で作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板には、ゼオライト粒子Ａで作製した研磨組成物によって研磨したガラス基板よりも、研磨面のキズの発生がさらに抑制されていた。

（結晶性シリカの効果）
図９に、ゼオライト粒子Ａとゼオライト粒子Ｂを、粉末Ｘ線回折（Ｘ線回折装置、Ｍｉｎｉｆｌｅｘ製）で測定したＸ線チャートを示す。

ゼオライト粒子Ａは、クリノプチロライトのメインピーク強度が結晶性シリカのメインピーク強度よりも大きいが、ゼオライト粒子Ｂは、結晶性シリカのメインピーク強度がクリノプチロライトのメインピーク強度よりも大きかった。図９において、Ｃｐｔはクリノプチロライト、Ｍｏｒはモルデナイト、Ｃｒｓは結晶性シリカを意味する。

図１０に、実施例１及び実施例７で作製した研磨組成物でガラス基板を研磨したときの、研磨能率及びガラス基板の仕上げ面粗さを表すグラフを示す。ゼオライト粒子Ａを用いた実施例１の研磨組成物に比べて、ゼオライト粒子Ｂを用いた実施例７の研磨組成物は、良好な研磨能率及び仕上げ面粗さを示した。

（マンガンイオン注入処理及びフッ化処理の効果）
図１１に、マンガンイオン注入処理及びフッ化処理を行ったゼオライト粒子Ｂを砥粒として含む研磨組成物（実施例８）及び酸化セリウムを砥粒として含む研磨組成物（比較例１）の、研磨能率と仕上げ面粗さ（ｎｍＲａ）を示す。被研磨処理材は、ガラス基板（ＡＧＣ株式会社製、ＡＮ１００）であった。研磨後に、流水洗浄及びエアによる水分除去を行った。

実施例８で作製した研磨組成物は、比較例１で作製した研磨組成物よりも高い研磨能率及び低い仕上げ面粗さを示した。

Claims (9)

1. ゼオライト粒子からなる砥粒であって、前記ゼオライト粒子のアスペクト比が１．５以下であることを特徴とする砥粒。
2. 前記ゼオライト粒子は、前記ゼオライト粒子の全体を基準として、１３質量％以上の酸化アルミニウムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の砥粒。
3. 前記ゼオライト粒子の粒径Ｄ９０は、粒径Ｄ５０の２倍以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の砥粒。
4. 前記ゼオライト粒子に金属イオンが吸着していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の砥粒。
5. 前記金属イオンが、マンガンイオン、鉄イオン、クロムイオン、コバルトイオン、及びニッケルイオンからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項４に記載の砥粒。
6. 前記ゼオライト粒子は、酸処理されたものであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の砥粒。
7. 前記酸処理の酸は、塩酸、硝酸、炭酸、フッ酸、過マンガン酸、及びクロム酸からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項６に記載の砥粒。
8. 前記ゼオライト粒子は、結晶性シリカを多く含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の砥粒。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の砥粒と液体とを含むことを特徴とする研磨組成物。

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