JP3986384B2

JP3986384B2 - セリウム系研摩材およびその製造方法

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Publication number: JP3986384B2
Application number: JP2002203842A
Authority: JP
Inventors: 義嗣内野; 和哉牛山; 祐樹中島; 昭文伊藤
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004043657A

Description

【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、セリウム系研摩材およびその中間原料に関し、特に乾式の分級工程を備えたセリウム系研摩材の製造方法、そこで用いられる中間原料および洗浄性に優れる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、単に研摩材ともいう）は、例えば次のように製造される。まず、バストネサイト精鉱などの原料を用意して適当な大きさに粉砕し、粉砕された原料に必要に応じて鉱酸処理やフッ化処理などの化学処理を施す。続いて、化学処理後の原料を乾燥および焙焼を施し、焙焼された原料を、必要に応じて粉砕（解砕）する。そして、粉末状のセリウム系研摩材を製造するのであれば、乾式分級を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、粉末状のセリウム系研摩材を製造する場合は、通常、最終段階で粗大粒子を除去するために乾式分級が行われる。ところが、分級対象物である中間原料は粉体であり（例えば粒径が１０μｍ以下の粉体であり）、流動性および分散性が低い場合が多い。特に、分級対象の粉体が微粒であるほど、その流動性および分散性は低い（悪い）場合が多い。
【０００４】
分級対象物の流動性および分散性が悪いと、例えば、風力分級における分級精度が低下する。より具体的に説明すると、送風により分級対象物を流動させて分級するときに凝集した粗大粒子が微粒側に混入しやすくなる。粗大粒子は研摩傷の原因になるので混入を極力防止したいが、粗大粒子の混入を防止しようとすると、今度は歩留まり（微粒側粒子の回収率）が低下する。また、分級対象の粉体の流動性および分散性が悪いと、篩による分級では、篩に粉体が付着して目詰まりが生じたり、粉体どうしが付着する造粒作用が篩上で生じて粉体が篩を通らない状態になり、やはり歩留まりが悪い。また、分級対象の粉体は、流動性および分散性が悪いことが多く、粗大粒子の含有率が高い場合が多い。この場合、微粒側に粗大粒子が混入しやすくなるので、混入を防止することが望ましいが、粗大粒子の混入を防止しようとするとやはり歩留まりが低下する。
【０００５】
本発明に係るセリウム系研摩材の製造方法は、以上のような背景の下になされたものであり、セリウム系研摩材中の粗大粒子の含有率の増加を防止しつつ、研摩材の製造効率を向上させること、より具体的に説明すれば、当該製造方法の分級工程の分級精度を維持しつつ、当該分級工程の歩留まりを向上させることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者等は、分級対象の粉体すなわち乾式分級前のセリウム系研摩材原料の流動性や分散性を改善する手段について検討した。その結果、乾式分級前のセリウム系研摩材原料に添加剤を加えることで、流動性や分散性が改善される場合があることを見出し、次のような発明をするに至った。
【０００７】
本発明は、乾式分級工程を備えるセリウム系研摩材の製造方法であって、二酸化ケイ素（シリカ、ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化チタン（チタニア、ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ジルコニア、ＺｒＯ_２）のうちから選択される物質からなる粉状の添加剤を１種以上、乾式分級前のセリウム系研摩材原料に加えてなる中間原料を乾式分級することを特徴とする。
【０００８】
ここでいう乾式分級とは、例えば風力分級（空気分級）や篩による乾式の分級のことである。また、分級工程前のセリウム系研摩材原料とは、例えば焙焼工程後に得られる粉状の焙焼品をそのまま分級する場合は当該焙焼品のことであり、焙焼品を粉砕（解砕）して得られる粉砕品を分級する場合は当該粉砕品のことである。これら焙焼品や粉砕品は、最終的に製造されセリウム系研摩材同様、セリウム系希土類酸化物またはこれを主成分とするものである。このような組成の焙焼品あるいは粉砕品である分級前の中間原料に、シリカ粉をはじめとする添加剤を加えると、添加剤が原料粒子間に介在したり、原料粒子の表面に付着したりして原料粒子相互の凝集が防止されて、流動性や分散性が改善されると考えられる。
【０００９】
流動性および分散性が改善された中間原料（分級対象物）は、流動しやすい。したがって、例えば風力分級では、微粒側への粗大粒子の混入を防止しやすく（分級精度が向上しやすく）、分級精度を維持しつつ歩留まりを向上させることができる。また、篩による分級では、流動性および分散性が改善されれば、篩における目詰まりや造粒作用の発生が防止され、やはり歩留まりが向上する。また、流動性および分散性が改善されると、中間原料中の粗大粒子の含有率が低下するので、いずれの乾式分級方法を用いる場合であっても、微粒側への粗大粒子の含有率を低い状態に維持しつつ、歩留まりが向上する。
【００１０】
また、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアのうちから選択される物質からなる粉状の添加剤としては、各単独物質からなる粉体の他に、例えばこれらの物質から選択した２種以上の物質どうしの固溶体からなる粉末を挙げることができる。
【００１１】
なお、乾式分級前のセリウム系研摩材原料に添加剤を加える時期は、通常、乾式分級の直前が好ましいが、これ以前の時期に添加してもよい。ただし、検討の結果、添加剤を含有する中間原料を５００℃を超える温度に加熱すると、中間原料の流動性や分散性が低下することが解った。したがって、分級工程の前に原料を５００℃以上に加熱する工程（例えば焙焼工程）がある場合、添加剤を加える工程は、このような加熱工程の後が好ましい。
【００１２】
ここまで説明したように、本発明によれば乾式の分級工程の分級精度を維持しつつ乾式分級時の微粒の歩留まりを向上させることができる。ところが、添加剤の添加量によって、歩留まりの向上する度合いに違いがあることが解った。
【００１３】
そこで、添加剤の添加量および平均粒径について検討した。その結果、添加量は、添加前のセリウム系研摩材原料の質量の０．１質量％〜１１質量％に相当する量であるのが好ましいことが解った。０．１質量％より少ないと、十分な歩留まりの向上が得られないことがあるからである。また、１１質量％より多いと、回収される微粒側における添加剤の含有率が高くなり、必要な研摩特性の研摩材が得られなくなることがあるからである。
【００１４】
また、添加剤の平均粒径（ＢＥＴ法平均粒径）は、２ｎｍ〜１０００ｎｍであるのが好ましい。添加剤が２ｎｍより小径であると、流動性や分散性を向上させる十分な効果が得られないことがあるからである。また、１０００ｎｍより大径でも、１００００ｎｍ以下程度であれば、流動性や分散性を向上させる効果が十分得られるが、１０００ｎｍより大径であると、得られる研摩材が研摩時の傷発生が多くなるおそれがあるからである。なお、ＢＥＴ法平均粒径ｄ（ｎｍ）は、ＢＥＴ法比表面積Ｓ（ｍ^２／ｇ）および粒子密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）から、式（ｄ＝６０００／（Ｓ×ρ））によって求めることができる。ＢＥＴ法比表面積Ｓは、ＪＩＳＺ８８３０-2001に記載されるいずれかの方法に準拠して測定される値であり、粒子密度ρは、ＪＩＳＲ１６２０-1995に記載のいずれかの方法に準拠して測定される値である。また、添加剤としては、先に挙げた添加剤の中でも流動性や分散性の向上が安定して得られるシリカ粉が好ましい。
【００１５】
なお、上記添加剤の製造方法には、乾式法（アーク法、プラズマ法、火炎加水分解法等）や湿式法（沈降法、ゾルゲル法等）があるが、いずれの方法で製造された添加剤をも用いることができる。湿式法で製造された二酸化ケイ素は、含水二酸化ケイ素と呼ばれることがある。また、上記添加剤は、特に処理を施さなければ親水性であるが、添加剤としては疎水化処理が行われた疎水性のものでもよい。疎水性の添加剤は、流動性および分散性を向上させる能力が親水性の添加剤より大きく、分級歩留まりおよび分級精度の向上効果が大きい。
【００１６】
また、乾式の分級工程について検討した結果、乾式の分級方法が風力分級である場合に、特に好適な結果が得られることが解った。一般に風力分級では、篩による分級の場合に比べて、微粒側に粗大粒子が混入しやすい（分級精度が低下しやすい）が、本発明に係るセリウム系研摩材の製造方法によれば、より確実に粗大粒子の微粒側への混入が防止される。つまり、風力分級を用いた製造方法に本発明を適用した方が歩留まり向上に関する効果が高かった。なお、風力分級であれば、重力分級、慣性分級、遠心分級のいずれの風力分級を用いたとしても、粗大粒子の混入を防止しつつ歩留まりを向上させることができるが、この中でも、慣性分級や遠心分級を用いる場合に、特に歩留まり向上が見られた。
【００１７】
なお、乾式の分級工程として篩による分級工程を用いる場合は、目開きが５μｍ〜２０μｍの篩を用いるのが好ましい。添加剤を含有する中間原料は目詰まり等が防止されたものであるが、篩の目開きが５μｍより小さいと、篩を通過するものの割合は低く、必要な歩留まりを確保できないからである。他方、篩の目開きが２０μｍより大きいと、回収される微粒側に粗大粒子が混入しやすいからである。
【００１８】
ここまでの説明から解るように、分級対象物である中間原料、すなわち二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちから選択される物質からなる粉状の添加剤を１種以上、乾式分級前のセリウム系研摩材原料に加えて得られる中間原料は、流動性および分散性に優れており、乾式分級が容易である。したがって、このような中間原料を用いれば、乾式分級工程を用いて研摩材を製造する場合に、効率良く研摩材を製造できる。
【００１９】
なお、セリウム系研摩材の中間原料は、静置法見掛け密度（ＡＤ）が０．２ｇ／ｍｌ〜０．９ｇ／ｍｌであり、かつタップ密度法見掛け密度（ＴＤ）が０．３ｇ／ｍｌ〜１．４ｇ／ｍｌであるものが好ましい。静置法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ未満でかつタップ密度法見掛け密度が０．３ｇ／ｍｌ未満の中間原料は、嵩高であり、運搬や保管などにおける取扱性が悪くコストがかかるからである。また、静置法見掛け密度が０．９ｇ／ｍｌを超え、かつタップ密度法見掛け密度が１．４ｇ／ｍｌを超える中間原料では十分な歩留まりを確保できないことがあるからである。なお、両見掛け密度は、ＪＩＳＫ５１０１-1991の「２０．見掛け密度又は見掛け比容積」の「２０．１静置法」および「２０．２タップ法」に記載の方法に準拠して測定される値である。
【００２０】
ところで、本発明に係る製造方法で製造されたセリウム系研摩材はシリカ粒子などの添加剤を含むものである。このようなセリウム系研摩材について研摩特性を検討した。その結果、添加剤を含有させた場合でも研摩速度は低下せず、研摩時の傷発生を防止できることが解った。さらに、添加剤が加えられた研摩材は、研摩により得られた研摩面に残留しにくくなり、残留したとしても洗浄により容易に除去できる（洗浄性に優れる）ことが解った。洗浄性に優れていれば、研摩終了後、研摩面上の研摩材を確実に除去することができ、より平滑な研摩面をより容易に得ることができる。なお、添加剤の含有量は０．１質量％〜１０質量％が好ましい。含有量が０．１質量％未満では、必ずしも十分に優れた洗浄性能が得られないことがあり、また１０質量％を超えると研摩速度が低い場合があるからである。研摩速度が低くなる理由としては、添加剤の含有量が高くなるとスラリー化したときにスラリーの粘度が高くなることや、添加剤はセリウム系研摩材に比べて研摩能力に劣ることが考えられる。
【００２１】
ここで、添加剤の含有量とは、酸化セリウムを主成分とする研摩材粒子に固溶していない状態で存在する添加剤の含有量である。したがって、元々原料が含有していた添加剤と同じ成分や添加剤を加えた後に焙焼して酸化セリウムを主成分とする研摩材粒子に固溶した部分は含まれない。ただし、元々原料が含有していた添加剤と同じ成分は極微量であるため、添加剤と同じ成分を添加して焙焼して得た特殊な研摩材を除けば、添加剤の含有量を、添加剤と同じ成分の含有量とみなして取扱うことができる。例えば、添加剤がシリカ粉およびアルミナ粉である場合、研摩材の添加剤含有量を、研摩材のシリカおよびアルミナの合計含有量とみなしてよい。
【００２２】
そして、添加剤の平均粒径は２ｎｍ〜１０００ｎｍであるのが好ましい。１０００ｎｍを超えると、研摩時の傷発生の原因になるおそれがあるからである。そして、２ｎｍ未満では洗浄性が悪くなるおそれがあるからである。また、複数挙げた添加剤のうち、添加剤としては、研摩傷の発生が特に少なく洗浄性も優れていることから、シリカ粉が好ましい。
【００２３】
そして、静置法見掛け密度が０．１ｇ／ｍｌ〜０．８ｇ／ｍｌであり、かつタップ密度法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ〜１．２ｇ／ｍｌであるセリウム系研摩材がより好ましいことが解った。静置法見掛け密度が０．１ｇ／ｍｌ未満でかつタップ密度法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ未満の場合、嵩高であり、運搬や保管などにおける取扱性が悪くコストがかかるからである。また、静置法見掛け密度が０．８ｇ／ｍｌを超え、かつタップ密度法見掛け密度が１．２ｇ／ｍｌを超える場合、研摩面について必要な洗浄性を確保できないことがあるからである。なお、両密度は、ＪＩＳＫ５１０１-1991の「２０．見掛け密度又は見掛け比容積」の「２０．１静置法」および「２０．２タップ法」に記載の方法に準拠して測定される値である。
【００２４】
また、既に説明したように、本発明に係る製造方法で製造されたセリウム系研摩材は洗浄性に優れていることが解った。そして、検討の結果、この効果は、研摩材が添加剤を含有していることにより得られる効果であることが解った。そこで、添加剤を含むセリウム系研摩材の物性および組成に関し、洗浄性に優れる物性および組成について検討した。その結果、次のようなセリウム系研摩材は洗浄性に優れていることを見出し、発明をするに至った。
【００２５】
その発明とは、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちから選択される１種以上の添加剤を含有しており、静置法見掛け密度が０．１ｇ／ｍｌ〜０．８ｇ／ｍｌであり、タップ法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ〜１．２ｇ／ｍｌであり、粒径１０μｍ以上の粗粒子の含有量が５００質量ｐｐｍ以下であるセリウム系研摩材である。
【００２６】
このようなセリウム系研摩材は、先に説明した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でなくても、優れた洗浄性能を有し、また研摩速度が低下したり、研摩傷が発生しやすくなるようなこともない。つまり、添加剤を加える時期は分級工程の後でもよい。また、添加剤を含有さえしていれば、分級工程を有していない製造方法で製造された研摩材でもよい。なお、研摩傷をより確実に防止するためには、粒径１０μｍ以上の粗大粒子の濃度は５００ｐｐｍ以下が好ましい。５０ｐｐｍ以下がさらに好ましい。
【００２７】
また、セリウム系研摩材としては、添加剤の総含有量が０．１質量％〜１０質量％であるものが好ましい。含有量が０．１質量％未満では、必ずしも十分に優れた洗浄性能が得られないことがあるからである。また１０質量％を超えると、研摩速度が低いことがあるからである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセリウム系研摩材の製造方法の好適な実施形態を説明する。
【００２９】
第１実施形態：セリウム系研摩材の原料として、ＴＲＥＯ（全希土酸化物）の割合が５６質量％（原料を乾燥させた状態では７０質量％）であり、ＴＲＥＯに占める酸化セリウム（ＣｅＯ₂）が５９質量％のセリウム系希土類炭酸塩（炭酸希土）からなる原料を用意した。そして、この原料に、当該原料と同質量の純水を混合してスラリーを調製した後、当該スラリーをアトライタ（登録商標）で粉砕した。粉砕後、セリウム系研摩材の研摩速度（研摩値）の確保や被研摩面の平滑性の確保等の目的でフッ素成分を添加するフッ化処理を行った。ここでは、スラリー中のフッ素量がＴＲＥＯ質量の５％に相当する量になるように５％フッ化水素酸をスラリー中に添加した。その後、スラリーを濾過し、得られたケーキを乾燥させてロールクラッシャーで解砕した。さらに、解砕により得られた粉状の原料を８３０℃で１０時間焙焼し、その後、得られた焙焼品をサンプルミル（不二パウダル（株）製）で粉砕して、表１に示されるような粉砕品（乾式分級前のセリウム系研摩材原料）を得た。なお、粉砕品のフッ素含有量は、アルカリ溶解・温湯抽出・フッ素イオン電極法により測定した結果、３．５質量％であった（以下、フッ素濃度の測定法は同じ）。また、原料中に不純物として含まれているＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２は、通常、各々１．０質量％未満という微量であり、本実施形態の全ての実施形態および比較例の粉砕品において、各々０．２質量％未満であった。
【００３０】
【表１】

【００３１】
そして、本実施形態では、得られた粉砕品に、粉砕品質量の０．２％に相当する質量のシリカ粉（添加剤）を加えた後、十分に混合して、粉砕品と添加剤との混合物である中間原料（分級対象物）を得た。添加剤は表２に示されるようなものである。なお、得られた中間原料については、他の実施形態等で得られたものと共に表３に示した。
【００３２】
【表２】

【００３３】
このようにして得られた中間原料を遠心式の風力分級装置（ＴＣ−１５Ｎ型ターボクラシファイアー、日清エンジニアリング（株）製）を用いて分級し、粉末状のセリウム系研摩材を得た（表４参照）。なお風力分級の分級点の設定は５μｍであった。
【００３４】
第２〜第６実施形態：第１実施形態とは異なる量の添加剤の加えて中間原料（表３参照）を調製し、これを分級してセリウム系研摩材（表４参照）を製造した。添加剤の添加量以外の条件は全て第１実施形態と同じであったのでその説明は省略する。なお、添加剤の添加量は表３に示すとおりである。
【００３５】
比較例１及び比較例２：上記実施形態とは異なり、添加剤をほとんど加えずに、あるいは全く加えずに中間原料（表３参照）を調製し、これを分級してセリウム系研摩材（表４参照）を製造した。添加剤の添加以外の条件は全て第１実施形態と同じであった。添加量は表３に示すとおりである。
【００３６】
【表３】

【００３７】
表３に示されるように、各実施形態の製造方法では、中間原料に所定量（粉砕品の質量の何％相当かで表示）の添加剤（シリカ粉）を添加したが、これらの場合に目詰まりが生じにくく、歩留まりが高く、良好な分級を行うことができた。他方、添加剤を全く添加していないか、ほとんど添加していない比較例では歩留まりが低かった。この結果、乾式分級前のセリウム系研摩材原料に添加剤を加えると分級歩留まりが向上することが解った。別言すれば、添加剤を所定量（中間原料中の含有率（質量％）で表示）含有する中間原料は、従来と比べて極めて容易に、高い分級精度、高い歩留まりで乾式分級できることが解った。そして、添加剤（シリカ粉）を含有する中間原料は、風力分級装置内に付着しなかった。この結果、実施形態の研摩材製造方法および／または実施形態の中間原料は、風力分級装置内への研摩材の付着を防止するのに効果的であることが解った。このような良好な結果が得られるのは、添加物の添加量が粉砕品質量の０．１質量％相当量以上の場合であった。そして、各中間原料の静置法見掛け密度（ＡＤ）およびタップ法見掛け密度（ＴＤ）を検討したところ、ＡＤが０．９ｇ／ｍｌを超え、ＴＤが１．４ｇ／ｍｌを超えると、十分な歩留まりを確保できなかった。これらの上限値以下の場合に、目詰まりが生じにくく、高い歩留まりを確保できるなど良好な分級を行うことができた。
【００３８】
なお、粉砕品、中間原料、研摩材、添加剤等の物質の物性値であるが、添加剤を除いて平均粒径（Ｄ₅₀）は、レーザ回折・散乱法粒度分布測定装置（（株）島津製作所製：ＳＡＬＤ−２０００Ａ）を用いて測定した。添加剤の平均粒径は、先に説明したＢＥＴ法平均粒径を用いた。ＢＥＴ値（ＢＥＴ法比表面積）は、マルチソーブ（カンタクロム社製）を用いて測定した。この装置は「気体吸着による粉体（固体）の比表面積測定方法（ＪＩＳＺ８８３０-2001）」等に記載されている流動法（キャリアガス法）の１点法（吸着質は窒素、相対圧（＝吸着質の平衡圧力／吸着質の飽和蒸気圧力）は０．３）でＢＥＴ値を測定するものである。また、両見掛け密度を、ＪＩＳＫ５１０１-1991の「２０．見掛け密度又は見掛け比容積」の「２０．１静置法」および「２０．２タップ法」に記載の方法に準拠して測定した。
【００３９】
研摩試験：また、各実施形態及び比較例で得られたセリウム系研摩材について、研摩試験機（台東精機（株）社製：ＨＳＰ−２Ｉ型）を用いて研摩試験を行った。研摩試験では、まず、研摩材と純水とを混合して研摩材の濃度が１５質量％の研摩材スラリーを調製した。そして、この研摩材スラリーとポリウレタン製の研摩パッドとを用いて、平面ガラス（φ６５ｍｍ）の表面を、研摩圧力５．９ｋＰａ（０．０６ｋｇ／ｃｍ^２）、研摩機の回転数１００ｒｐｍ、研摩材スラリーの循環量５Ｌ／分で１０分間研摩し、研摩前後のガラス質量の減少量に基づき研摩値を求めた（研摩速度を評価した）。ここでは、比較例１の研摩材による減少量を基準（研摩値１００）とした。
【００４０】
そして、研摩終了後、純水で洗浄し、無塵状態で乾燥させた研摩面について傷評価を行った。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ガラス表面を観察し、大きな傷および微細な傷の数を点数化し、１００点を満点として減点評価する方式で行った。この傷評価では、ハードディスク用あるいはＬＣＤ用のガラス基板の仕上げ研摩で要求される研摩精度を判断基準とした。具体的には表４や表１２中、「◎」は、９８点以上（ＨＤ用・ＬＣＤ用ガラス基板の仕上げ研摩に非常に好適）であることを、「○」は、９８点未満９５点以上（ＨＤ用・ＬＣＤ用ガラス基板の仕上げ研摩に好適）であることを、「△」は、９５点未満９０点以上（ＨＤ用・ＬＣＤ用ガラス基板の仕上げ研摩に使用可能）であることを、そして「×」は、９０点未満（ＨＤ用・ＬＣＤ用ガラス基板の仕上げ研摩に使用不可）であることを示す。
【００４１】
また、研摩材の洗浄性について試験を行った。洗浄性評価では、まず、洗浄・乾燥された光学顕微鏡観察用のスライドグラスを、研摩材スラリー中に浸漬すると共に引き上げて５０℃で一旦乾燥させ、その後、純水入りの容器に浸漬させて超音波洗浄を５分間行い、超音波洗浄後、容器から取り出したスライドグラスを純水で流水洗して観察対象のスライドグラスを得た。その後、スライドグラス表面に残存する研摩材粒子の残存量を光学顕微鏡で観察することで洗浄性を評価した。
【００４２】
【表４】

【００４３】
表４に示されるように、添加剤（ＳｉＯ_２）の含有量が０．１質量％〜１０質量％である研摩材は研摩値（研摩速度）が大きかったが、添加剤含有率が１０質量％を超えている（すなわち、中間原料調製時の添加剤の添加量が粉砕品質量の１１質量％相当を超えている）第６実施形態においては、得られる研摩材の研摩値が低かった。また、各実施形態の研摩材はいずれも粗大粒子（粒径１０μｍ以上の粗粒子）の濃度（含有量）が５００質量ｐｐｍ以下であり、研摩傷の発生が少なかった。製造時の分級精度がよいからであると考えられる。そして、各実施形態の研摩材はいずれも洗浄性が優れていた。また、各研摩材について、静置法見掛け密度（ＡＤ）およびタップ法見掛け密度（ＴＤ）を比較したところ、ＡＤが０．８ｇ／ｍｌを超え、またＴＤが１．２ｇ／ｍｌを超えると、洗浄性がよくなかった。
【００４４】
第７〜１０実施形態：これらの実施形態では、上記実施形態や比較例で用いた添加剤とは異なる添加剤（表５参照）を用いてセリウム系研摩材（表６参照）を製造した。添加剤の種類以外の全ての条件は第３実施形態と同じであった。
【００４５】
【表５】

【００４６】
なお、第３実施形態で用いたフュームドシリカと第７実施形態で用いたゾルゲル法シリカは物質的には同様である。ただし、大径のフュームドシリカは得にくいことから、第７実施形態ではゾルゲル法シリカを用いた。また、各添加剤の平均粒径は、先に説明したＢＥＴ法平均粒径である。
【００４７】
【表６】

【００４８】
表６に示されるように、添加剤としては、シリカ粉以外にも例えば酸化アルミニウム粉（アルミナ粉）や、二酸化チタン粉（チタニア粉）を用いることができ、こららの添加剤を用いた場合も、シリカ粉を用いた場合と同様、流動性や分散性が向上し、分級歩留まりが向上し、装置内部への研摩材の付着が防止されることが解った。なお、第８実施形態が最も歩留まりがよかった。
【００４９】
第１１実施形態：本実施形態では、上記実施形態とは異なり、乾式分級方法として篩による分級を用い、セリウム系研摩材（表１２参照）を製造した。分級では目開きが１０μｍの篩を用いた。分級方法以外の全ての条件は第３実施形態と同じであった。つまり、本実施形態の中間原料（分級対象物）は、第３実施形態と同じであった（表７参照）。
【００５０】
比較例３：本比較例では、第１１実施形態と同様、乾式分級方法として篩（目開きは１０μｍ）による分級を用いてセリウム系研摩材（表１２参照）を製造した。分級方法以外の全ての条件は比較例１と同じであった。つまり、本比較例の中間原料は比較例１と同じであった（表７参照）。
【００５１】
【表７】

【００５２】
表７に示されるように、第１１実施形態によれば、目詰まりが生ずることもなく、高い歩留まりで分級できた。他方、比較例３では歩留まりが著しく低く、目詰まりも生じた。この結果、分級方法は乾式の分級方法であれば、篩による分級など風力分級でなくてもよく、所定量の添加剤を加えることで、高い歩留まりで分級できることが解った。
【００５３】
第１２実施形態：本実施形態では、上記実施形態とは異なり、バストネサイト精鉱（ＴＲＥＯの割合が７０質量％、ＴＲＥＯに占める酸化セリウムが５０質量％、フッ素含有量が６．０質量％）を用いてセリウム系研摩材を製造した。なお、この実施形態では、フッ化処理を行わなかった。他方、粉砕後の原料スラリーに塩酸を濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌになるように添加する鉱酸処理を行った。また、焙焼条件は８５０℃で１０時間であった。これらの条件以外の全ての条件は第３実施形態と同じであった。焙焼品を粉砕することにより得られる粉砕品（乾式分級前のセリウム系研摩材原料）の物性を表８に示し、中間原料（分級対象物）の物性を表９に示す。
【００５４】
比較例４：本比較例では、添加剤を加えずに得た中間原料を用いてセリウム系研摩材を製造した。添加剤を加えなかったこと以外の全ての条件は第１２実施形態と同じであった。粉砕品（乾式分級前のセリウム系研摩材原料）の物性を表８に示し、中間原料（分級対象物）の物性を表９に示す。
【００５５】
【表８】

【００５６】
【表９】

【００５７】
表９に示されるように、いずれの実施形態および比較例ともＤ₅₀は、約１μｍであり、これまでに説明した他の実施形態と同等であるが、第１２実施形態によれば、分級装置内部への研摩材の付着が生ずることはなく、高い歩留まりで分級できた。他方、比較例４では歩留まりが著しく低く、装置内部への研摩材の付着が生じた。この結果、原料としてバストネサイト精鉱を用いる場合であっても、焙焼後の粉砕品に所定量の添加剤を加えることで、高い歩留まりで乾式分級できることが解った。
【００５８】
第１３実施形態：本実施形態では、酸化セリウム（ＴＲＥＯの割合が９９質量％、ＴＲＥＯに占める酸化セリウムが９９．９質量％、フッ素含有量が０．１質量％未満）を用いてセリウム系研摩材を製造した。なお、この実施形態では、フッ化処理および鉱酸処理を行わなかった。また、焙焼条件は９００℃で１０時間であった。これら以外の全ての条件は第３実施形態と同じであった。焙焼品を粉砕することにより得られる粉砕品（乾式分級前のセリウム系研摩材原料）の物性を表１０に示し、中間原料（分級対象物）の物性を表１１に示す。
【００５９】
比較例５：本比較例では、添加剤を加えずに得た中間原料を用いてセリウム系研摩材を製造した。添加剤を加えなかったこと以外の全ての条件は第１３実施形態と同じであった。焙焼品を粉砕することにより得られる粉砕品（乾式分級前のセリウム系研摩材原料）の物性を表１０に示し、中間原料（分級対象物）の物性を表１１に示す。
【００６０】
【表１０】

【００６１】
【表１１】

【００６２】
表１１に示されるように、いずれの実施形態および比較例ともＤ₅₀は、約１μｍであり、これまでに説明した他の実施形態と同等であるが、第１３実施形態によれば、分級装置内部への研摩材の付着が生ずることはなく、高い歩留まりで分級できた。他方、比較例５では歩留まりが著しく低く、装置内部への研摩材の付着が生じた。この結果、セリウム以外の希土類元素を含有しておらず、フッ素をほとんど含有していない酸化セリウムを原料とする場合であっても、焙焼後の粉砕品に所定量の添加剤を加えて中間原料を得て、当該中間原料を分級することで、高い歩留まりで分級できることが解った。
【００６３】
ここで、第７〜第１３実施形態及び比較例３〜５で得られたセリウム系研摩材の物性および研摩特性を示す。
【００６４】
【表１２】

【００６５】
表１２に示されるように、第７〜第１０実施形態は、第３実施形態で用いたものとは異なるシリカ粉またはシリカ以外の添加剤を加えて中間原料を得たものであるが、親水性フュームドシリカ粉を加えた場合（第３実施形態）と同様、研摩値（研摩速度）や洗浄性などの研摩特性に優れる研摩材が得られた。そして、第１１実施形態は、篩による分級を用いたものであるが、風力分級を用いた場合（第３実施形態）と同様、研摩特性に優れる研摩材が得られた。この結果、本発明に係る研摩材の製造方法を用いる場合、分級手段は乾式でありさえすれば風力分級であると否とに拘わらず、得られる研摩材は研摩特性に優れたものになることが解った。また、第１２および第１３実施形態はバストネサイト精鉱や、フッ素をほとんど含有していない酸化セリウムを原料を用いたものであるが、炭酸希土原料を用いた場合（第３実施形態）と同様、研摩特性に優れる研摩材が得られた。この結果、原料の種類やフッ素を含有していると否とに拘わらず、添加剤を加えて得られる研摩材は、研摩特性に優れたものになることが解った。さらに、第７〜第１３実施形態の研摩材は、いずれも、粗大粒子（粒径１０μｍ以上の粗粒子）の濃度（含有量）が５００質量ｐｐｍ以下であり、研摩傷の発生が少なかった。特に,粗大粒子の濃度が５０質量ｐｐｍ以下の場合が傷評価が最も好適であった。製造時の分級精度がよいからであると考えられる。
【００６６】
そして、第３実施形態および第８〜第１０実施形態の研摩材について傷評価を比較すると、添加剤がシリカである場合（第３および第８実施形態）に傷が少なく、傷評価が高かった。したがって、研摩材としては、添加剤がシリカであるものがより好ましい。また、添加剤がシリカであっても、第７実施形態のように粒径が大き過ぎると傷評価が低下する。したがって、研摩材としては、添加剤の粒径は１０００ｎｍ以下が好ましい。
【００６７】
また、以上の説明から解るように、各実施形態の製造過程の途中で得られる中間原料は、分級対象物としてきわめて優れている。すなわち、各実施形態の中間生成物として得られる中間原料は、従来の中間原料と比べて極めて容易に、高い歩留まりで、しかも高い分級精度で乾式分級できるという特徴を有するものである。
【００６８】
第１４および第１５実施形態：比較例１で得られた研摩材（添加剤を含んでいない）を、そのまま添加剤を加えずに分級点を５μｍに設定して再度風力分級し、得られた分級品（後述の比較例６の研摩材と同等品）に、その２．５質量％に相当する量の添加剤を添加し、十分混合して研摩材を得た。なお、第１４実施形態では、第１実施形態等で使用したシリカ粉と同じシリカ粉を添加し、第１５実施形態では第９実施形態で使用したものと同じアルミナ粉を添加した。
【００６９】
比較例６：第１４実施形態と同様、比較例１で得られた研摩材を、そのまま添加剤を加えずに分級点を５μｍに設定して再度風力分級し、得られた分級品に添加剤を加えることなく研摩材を得た。研摩材の物性を表１３に示す。
【００７０】
【表１３】

【００７１】
表１３に示されるように、分級後に添加剤を加えた両実施形態によって得られた研摩材は、添加剤を加えなかった比較例６と比べて、研摩値および傷評価に優れており、良好な研摩特性を有することが解った。この結果、添加剤の添加時期が分級後であっても、優れた研摩特性が得られることが解った。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セリウム系研摩材の製造途中の乾式分級工程において、分級対象物である中間原料を、微粒側のへの粗大粒子の混入を防止しつつ高い歩留まりで分級できるので、研摩材の製造効率が向上する。つまり、本発明によれば、高い歩留まりで分級できる中間原料を得ることができる。また、添加剤を含有する研摩材は、研摩傷が発生し難く、しかも洗浄性に優れているので、当該研摩材を用いればより平滑な研摩面を得ることができる。

Claims

焙焼工程及び乾式分級工程を備えるセリウム系研摩材の製造方法であって、
二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちから選択される物質からなる粉状の添加剤を１種以上、前記焙焼工程後乾式分級前のセリウム系研摩材原料に、添加前のセリウム系研摩材原料の質量の０．６質量％〜１５質量％に相当する量加えてなる中間原料を乾式分級するセリウム系研摩材の製造方法。
添加剤の平均粒径は、２ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１に記載のセリウム系研摩材の製造方法。
添加剤は、二酸化ケイ素粉である請求項１又は請求項２に記載のセリウム系研摩材の製造方法。
乾式分級工程は、風力分級工程である請求項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。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセリウム系研摩材の製造方法で用いられる中間原料であって、
二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちから選択される物質からなる粉状の添加剤の１種以上を、０．６質量％〜１３質量％の割合で含む中間原料。
静置法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ〜０．９ｇ／ｍｌであり、タップ密度法見掛け密度が０．３ｇ／ｍｌ〜１．４ｇ／ｍｌである請求項５に記載のセリウム系研摩材の中間原料。
請求項１から請求項４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たセリウム系研摩材であって、
二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちから選択される物質からなる粉状の添加剤の１種以上を、０．６質量％〜１４質量％の割合で含むセリウム系研摩材。
静置法見掛け密度が０．１ｇ／ｍｌ〜０．８ｇ／ｍｌであり、タップ法密度法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ〜１．２ｇ／ｍｌである請求項７に記載のセリウム系研摩材。
静置法見掛け密度が０．１ｇ／ｍｌ〜０．８ｇ／ｍｌであり、タップ法密度法見掛け密度が０．２ｇ／ｍｌ〜１．２ｇ／ｍｌである請求項７に記載のセリウム系研摩材。