JP5220282B2

JP5220282B2 - 研磨材及びその製造方法

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Publication number: JP5220282B2
Application number: JP2006118411A
Authority: JP
Inventors: 亮平深江; 浩仁横田; 保荒井; 学中島; 昌裕土居; 欣也岸本
Original assignee: Hyogo Prefectural Government; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Hyogo Prefectural Government; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP2007291187A

Description

本発明は、研磨材及びその製造方法に関するものであり、特に、噴射加工において用いられる研磨材及びその製造方法に関するものである。

従来、水を含有することにより所望の弾力性及び粘着性を有する芯材と、芯材に含有させる水と、芯材の表面に粘着性により粘着された複数の砥粒とからなる研磨材において、芯材からの水分蒸発を防止する蒸発防止材を芯材に含有させた研磨材が知られている。（例えば、特許文献１）。かかる研磨材は、被研磨材を鏡面に仕上げることができると共に、研磨能力の持続性を向上させることができる。
しかしながら、かかる研磨材は、蒸発防止剤によって水分の蒸発を防止し、研磨能力の持続性を確保しているものの、研磨能力の持続性は約１時間であり、約１時間を超えて連続研磨を行うと、被研磨材の表面がナシ地になり、所望の表面状態を得ることができなかった。
そこで、研磨能力の持続性をさらに向上させることを目的として、かかる研磨材の芯材と複数の砥粒との表面に油膜を形成した研磨材が知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００１−２０７１６０号公報特開２００４−９１７２２号公報

しかしながら、特許文献２の研磨材は、特許文献１の研磨材に比べて研磨能力の持続性が向上しているものの、研磨能力の持続性は約３〜４時間であり、研磨能力の持続性が未だに十分でなかった。
また、水を含有する特許文献１及び２の研磨材は、約４０〜５０℃を超えると柔らかくなりすぎてしまい、研磨材としての機能を果たすことができないため、使用可能な温度範囲が制限されていた。
さらに、水を含有する特許文献１及び２の研磨材は、水との接触により酸化又は腐食する被研磨材、例えば、電子部品又は製品等の被研磨材に使用することができなかった。加えて、砥粒及び磁性材粉末は水分によって腐食するものがあるため、使用可能な砥粒及び磁性材粉末の種類が制限されていた。
従って、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、研磨能力及びその持続性に優れると共に、使用可能な温度範囲が広く、被研磨材を酸化又は腐食させることのない研磨材及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲルからなる芯材と、前記芯材の表面に分散付着させた砥粒とを含むことを特徴とする研磨材である。
また、本発明は、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲルからなる芯材と、前記芯材の表面に形成された砥粒層であって、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲル中に砥粒が分散された状態で取り込まれた砥粒層と、前記砥粒層の表面に分散付着させた砥粒とを含むことを特徴とする研磨材である。

さらに、本発明は、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる芯材を調製する第１工程と、前記芯材の表面に、砥粒を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させる第２工程とを含むことを特徴とする研磨材の製造方法である。
また、本発明は、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる芯材を調製する第１工程と、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる粉末を調製する第２工程と、前記芯材の表面に、前記ゼラチンゲルからなる粉末を仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱してゼラチンゲル層を形成する第３工程と、前記ゼラチンゲル層の表面に、砥粒を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させる第４工程と、前記表面に砥粒が分散付着したゼラチンゲル層の表面に前記ゼラチンゲルからなる粉末を仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱する第５工程と、前記砥粒がゼラチンゲルで少なくとも部分的に覆われるまで前記第５工程を繰り返して砥粒層を形成する第６工程と、前記砥粒層の表面に、砥粒を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させる第７工程とを含むことを特徴とする研磨材の製造方法である。

本発明によれば、研磨能力及びその持続性に優れると共に、使用可能な温度範囲が広く、被研磨材を酸化又は腐食させることのない研磨材を提供することができる。

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態における研磨材の平面図であり、図２は図１に示した研磨材の断面図である。図１及び２において、研磨材は、芯材１と、この芯材１の表面に分散付着させた砥粒２とから構成されている。

次に、図１及び２を参照して、芯材１及び砥粒２について詳細に説明する。
芯材１は、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲルからなる。すなわち、芯材１は、多価アルコール及び任意の追加の溶媒を溶媒とするゼラチンゲル（以下、多価アルコール系ゼラチンゲルという）からなる。かかる多価アルコール系ゼラチンゲルは、水を溶媒とするゼラチンゲル（以下、水系ゼラチンゲルという）と同程度の弾力性及び粘着性を保持し、且つ水系ゼラチンゲルよりも優れた力学的強度、耐熱性及び形状安定性を有している。

このような多価アルコール系ゼラチンゲルの特性を説明するグラフを図３に示す。図３は、エチレングリコール系ゼラチンゲル及び水系ゼラチンゲル（共にゼラチンゲル中のゼラチンの濃度は１２％である）の貯蔵弾性率の温度依存性についてのグラフである。なお、貯蔵弾性率とは、正弦的に変化する応力をゼラチンゲルに加えた場合における、１周期あたりに貯蔵され完全に回復するエネルギーの尺度であり、ヤング率に相応するものである。
図３に示されているように、エチレングリコール系ゼラチンゲルは、水系ゼラチンゲルに比べて、２０℃で約２倍、３０℃で約４倍の貯蔵弾性率を有している。また、エチレングリコール系ゼラチンゲルの５０℃での貯蔵弾性率は、水系ゼラチンゲルの２５℃での貯蔵弾性率と同程度である。このように多価アルコール系ゼラチンゲルは、水系ゼラチンゲルよりも優れた力学的強度、耐熱性及び形状安定性を有している。

上記のように、多価アルコール系ゼラチンゲルが優れた力学的強度、耐熱性及び形状安定性を有している理由としては、多価アルコールを使用することにより、ヘリックス形成及び水素結合等に基づくゼラチン分子間の架橋形成が生じやすくなることや、架橋点が安定化するために架橋密度が高くなることが考えられる。さらに、かかる理由としては、多価アルコールが、水よりも一般的に高い粘性（特に、高温時にその差が大きい）を有しているために架橋ネットワークにおいて移動し難いこと、及び水よりも一般的に高い沸点を有しているためにゼラチンゲル表面において蒸発し難いことにも起因していると考えられる。
さらに、多価アルコール系ゼラチンゲルは、物性変化、表面の固化及びカビの発生を抑制するので、研磨材の品質を長期にわたって維持させることもできる。
従って、上記のような特性を有する多価アルコール系ゼラチンゲルからなる芯材１を用いた研磨材は、研磨能力の持続性に優れたものとなる。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルに使用可能なゼラチンとしては、特に制限されることはなく、例えば、牛由来、豚由来、魚類由来等のものを用いることができる。
本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルに使用可能な多価アルコールとしては、特に制限されることはなく、ゼラチンを溶解し得るものであればよい。中でも、芯材１の弾力性、力学的強度及び耐熱性をより一層向上させる観点から、エチレングリコール、グリセリン又はこれらの混合物を用いることが好ましい。

本発明におけるゼラチンと多価アルコールとの割合は、ゼラチン及び多価アルコールの種類や溶解温度等の各種因子によって変化するので、特に制限されることはなく、各種因子にあわせて適宜調整する必要がある。
本発明における典型的な多価アルコール系ゼラチンゲルでは、ゼラチン１００重量部に対して、多価アルコールが１５０〜４９００重量部であることが好ましく、２００〜１１５０重量部であることがより好ましい。多価アルコールの量が１５０重量部未満であると、ゼラチンの所望の溶解性が得られず、ゲル調製時において所望の作業性及び生産効率が得られないことがある。一方、多価アルコールの量が４９００重量部を超えると、所望の力学的強度を有するゲルが得られず、脆弱なゲルとなることがある。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルの調製方法としては、ゼラチンを多価アルコールに加えて溶解させればよい。また、必要であれば、ゼラチンを多価アルコールに溶解させる際に加熱してもよい。ここで、加熱方法は、特に制限されることはなく、従来公知の加熱手段を用いればよい。また、加熱温度は、多価アルコール及びゼラチンの種類及び配合割合によって適宜設定すればよいが、２５℃（室温）〜７０℃が好ましく、５０℃〜６０℃がより好ましい。加熱温度が２５℃未満であると、ゼラチンの所望の溶解性が得られないことがあり、また７０℃を超えると、ゼラチン分子が分解又は酸化してしまうことがある。なお、ゼラチンを多価アルコールに溶解させる際に加熱した場合には、放置することによって室温程度に冷却すればよく、公知の冷却装置を用いて冷却してもよい。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルでは、力学的強度、耐熱性及び形状安定性を向上させる観点から、架橋剤が用いられる。ゼラチンゲルに使用可能な架橋剤としては、特に制限されることはなく、例えば、アルデヒド化合物、二官能性又は多官能性エポキシ化合物、活性ハロゲン化合物、活性エステル化合物、アジリジン化合物、ジビニル化合物、並びにゼラチンのカルボキシル基及びアミノ基と錯体形成し得る各種塩類等を単独又は組み合わせて用いることができる。これらの中でも、形状安定性、力学的強度及び耐熱性をより一層向上させる観点から、アルデヒド化合物及び二官能性又は多官能性エポキシ化合物が好ましい。
アルデヒド化合物としては、グルタルアルデヒド等を挙げることができ、また、二官能性又は多官能性エポキシ化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテ及びネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等を挙げることができる。

特に、ポリグリシジルエーテルのような多官能性エポキシ化合物は、上記特性に加えて、ゲルの成型加工に優れると共に、架橋反応以外の副反応が起こりにくいのでより好ましい。よって、多官能性エポキシ化合物を架橋剤として用いると、透明なゼラチンゲルを得ることができ、色素によって所望の着色を行うことが可能となる。
また、ソルビトールポリグリシジルエーテルは、ゼラチンゲルの力学的強度、耐熱性及び形状安定性を向上させるのに優れている。

このような架橋剤を含むゼラチンゲルの特性を説明するグラフを図４及び５に示す。
図４は、グルタルアルデヒドを含む水系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＡ）、架橋剤を含まないエチレングリコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＢ）、ソルビトールポリグリシジルエーテルを含むエチレングリコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＣ）、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル［デナコールＥＸ−８３０：ナガセケムテックス株式会社製］を含むエチレングリコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＤ）及びエチレングリコールジグリシジルエーテルを含むエチレングリコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＥ）の室温における圧縮歪と圧縮応力との関係を示すグラフである。ここで、ゼラチンゲルＡ〜Ｄにおけるゼラチンの濃度はいずれも１２％である。また、ゼラチンゲルＡ及びＣ〜Ｄが含有する架橋剤はいずれも、ゼラチン１ｇあたり８×１０^−４ｍｏｌである。
図４に示されているように、架橋剤を含む多価アルコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＣ〜Ｅ）は、架橋剤を含まない多価アルコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＢ）及び架橋剤を含む水系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＡ）よりもはるかに高い圧縮応力を有している。また、架橋剤を含む多価アルコール系ゼラチンゲルの中でも、ゼラチンゲルＣは特に高い圧縮応力を有している。

図５は、上記ゼラチンゲルＥの６０℃及びサイクル試験（各温度で１〜２時間保持）後の６０℃、並びに上記ゼラチンゲルＡの５０℃における圧縮歪と圧縮応力との関係を示すグラフである。ここで、上記ゼラチンゲルＡは、６０℃では溶解して液状となってしまうので、上記測定については５０℃が限界であった。
図５に示されているように、架橋剤を含む多価アルコール系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＥ）の６０℃における圧縮応力は、架橋剤を含む水系ゼラチンゲル（ゼラチンゲルＡ）の５０℃における圧縮応力よりもはるかに高い。また、ゼラチンゲルＥは、室温〜６０℃のサイクル試験を繰り返しても、圧縮応力の低下がほとんど見られない。
このように架橋剤を含む多価アルコール系ゼラチンゲルは、より一層優れた力学的強度、耐熱性及び形状安定性を有している。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルに架橋剤を配合する場合、架橋剤の配合量は、ゼラチン及び多価アルコールの種類等の各種因子によって変化するので、特に制限されることはなく、各種因子にあわせて適宜調整する必要がある。
本発明における典型的な多価アルコール系ゼラチンゲルでは、ゼラチン１ｇに対して、架橋剤が０．５×１０^−４〜１６×１０^−４ｍｏｌであることが好ましい。架橋剤の量が０．５×１０^−４ｍｏｌ未満であると、架橋剤を配合することによる所望の効果が得られないことがある。一方、架橋剤の量が１６×１０^−４ｍｏｌを超えると、所望の力学的強度を有するゲルが得られず、脆弱なゲルとなることがある。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルでは、研磨材の管理（例えば、芯材１からの砥粒２の脱落状態を目視で確認したり、芯材１の色によって砥粒２の粒度を変えた場合に、砥粒２の粒度を目視で識別することができるようにする）を容易にする観点から、顔料又は染料等の色素を配合することができる。
多価アルコール系ゼラチンゲルに使用可能な顔料及び染料としては、特に制限されることはなく、例えば、ＤＹＬＯＮ社のマルチシリーズＮＯ．３２（赤）、ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ社のＩｒｇａｐｈｏｒＲｅｄＳＰＤ−３００等を挙げることができる。
本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルに色素を配合する場合、色素の配合量は、色素の種類等によって変化するので、特に制限されることはなく、色素の種類等にあわせて適宜調整する必要がある。
本発明における典型的な多価アルコール系ゼラチンゲルでは、色素の配合量は、ゼラチン１００重量部あたり、０．００１〜０．１重量部であることが好ましい。色素の配合量が０．００１重量部未満であると、色素を配合することによる所望の効果が得られないことがある。一方、色素の配合量が０．１重量部を超えると、ゼラチンゲルが黒くなったり、脆弱なゲルとなることがある。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルでは、磁力等により被研磨材の表面を研磨することができるようにするために、磁性材粉末をさらに配合することができる。かかる多価アルコール系ゼラチンゲルは、無水のゼラチンゲルとすることができるので、水分による腐食が生じる磁性材粉末を配合することが可能となる。使用可能な磁性材粉末としては、特に制限されることはなく、例えば、強磁性体である鉄、酸化鉄、軟磁性体のフェライト、及びスチール等を用いることができる。
本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルに磁性材粉末を配合する場合、磁性材粉末の配合量は、磁性材粉末の種類等によって変化するので、特に制限されることはなく、磁性材粉末の種類等にあわせて適宜調整する必要がある。
本発明における典型的な多価アルコール系ゼラチンゲルでは、磁性材粉末の配合量は、ゼラチン１００重量部あたり、０．１〜５０重量部であることが好ましく、１〜１０重量部であることが好ましい。磁性材粉末の配合量が０．１重量部未満であると、磁性材粉末を配合することによる所望の効果が得られないことがある。一方、磁性材粉末の配合量が５０重量部を超えると、脆弱なゲルとなることがある。

本発明における多価アルコール系ゼラチンゲルでは、力学的強度、弾力性及び耐熱性等を付与又は調整する観点から、追加の溶媒をさらに配合することができる。使用可能な追加の溶媒としては、多価アルコールに可溶な物質であれば特に制限されることはなく、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類や、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
追加の溶媒の配合量は、多価アルコール１００重量部あたり、３０重量部以下である。追加の溶媒の配合量が３０重量部を超えると、ゼラチンゲルの所望の特性が得られないことがある。
また、水との接触により酸化又は腐食しない被研磨材に使用したり、水分によって腐食する砥粒２及び磁性材粉末を使用しないのであれば、研磨材としての性能を低下させない限度において、水を追加の溶媒として配合することも可能である。

上記架橋剤、色素、磁性材粉末及び追加の溶媒を多価アルコール系ゼラチンゲルに配合する場合、これらの成分はゼラチンを溶解した多価アルコール溶液に直接加えればよい。
また、色素及び磁性材粉末を配合する場合、色素及び磁性材粉末を多価アルコールに溶解又は分散させた後に、ゼラチンを加えることも可能である。
さらに、架橋剤を配合する場合、所定の溶媒に溶解した後、該溶液に加えることも可能である。所定の溶媒としては、架橋剤を溶解し、且つ多価アルコールと混和し得るものであれば特に制限されることはなく、例えば、上記追加の溶媒で例示した成分を用いることができる。また、グリセリン等の多価アルコールを所定の溶媒として用いることも可能である。所定の溶媒に架橋剤を溶解する場合には、作業性及び溶液への拡散性の観点から、架橋剤の濃度を５〜２０重量％にすることが好ましい。
上記成分は、ゼラチンが溶液状態の時に加えることにより、ゼラチンゲル中で均一に溶解又は分散させることができる。例えば、ゼラチンゲルに磁性材粉末を配合する場合には、図６に示されるように、芯材１中に磁性材粉末４が均一に分散したものとなる。このような研磨材は、パイプ内部等の被研磨材の研磨、バリ取り及びＲ付け加工等を容易にすることができる。

芯材１は、上記の成分を含む多価アルコール系ゼラチンゲルからなる。この芯材１は、多価アルコール系ゼラチンゲルの調製と同時に調製されるか、又は所定形状の多価アルコール系ゼラチンゲルを調製した後、所望の形状に成形、粉砕又は切断することによって調製される。
芯材１の形状としては、特に制限されることはなく、例えば、球状及び楕円状等が挙げられる。また、芯材１の大きさとしては、被研磨材の大きさにあわせて適宜調整すればよいが、一般に０．０５ｍｍ〜２０ｍｍの径を有するものが好ましい。
芯材１を成形、粉砕又は切断する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、カッタ又はハサミによる切断、押し型による分離、押出機による切断又は粒化、冷凍又は低温下での粉砕等を行えばよい。また、芯材１は、成形、粉砕又は切断した後に、ふるいにかけることによって、所望の径の範囲にある芯材１を選別することができる。

本発明における砥粒２は、特に制限されることはなく、水分による腐食が生じるものであっても使用することができる。使用可能な砥粒２としては、例えば、ダイヤモンド、ＣＢＮ、酸化アルミナ、炭化ケイ素、酸化ジルコニア、ガーネット、天然ケイ砂、ガラス、還元鉄粉、銑鉄、スチール、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリカーボネイト樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アプリコットの種、クルミの殻、桃の種、コーンの茎等を用いることができる。
砥粒２の付着量は、砥粒２の種類及び大きさ等によって変化するので、特に制限されることはなく、砥粒２の種類及び大きさ等にあわせて適宜調整する必要がある。
さらに、微細な研磨、例えば、０．１ｍｍ程度のＲ付け及びバリ取り等を目的とする場合には、砥粒２の粒度が１０００〜１００００メッシュのものを用いることが好ましい。また、１ｍｍのＲ付け及びバリ取り等を目的とする場合には、砥粒２の粒度が８０〜１０００メッシュのものを用いることが好ましい。

本発明の第１の実施形態における研磨材は、上記芯材１の表面に砥粒２を分散させながら仮着させた後、使用したゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させることによって製造することができる。
芯材１の表面に砥粒２を分散させながら仮着させる方法は、特に制限されることはないが、例えば、該芯材１の表面を覆うように過剰量の砥粒２をふりかければよい。そうすると、芯材１の表面が粘着性であるので、芯材１の表面に砥粒２が分散仮着することとなる。ここで、芯材１における砥粒２の被覆率は、約５０％以上であることが好ましい。被覆率が約５０％未満であると、所望の研磨特性が得られないことがある。
さらに、表面に砥粒２を分散仮着させた芯材１を、使用したゼラチンゲルの軟化点まで加熱して芯材１から砥粒２が脱落しないように芯材１の表面に砥粒２を付着させる。このようにゼラチンゲルの軟化点まで加熱することにより、砥粒２の一部が芯材１に埋まり、砥粒２のグリップ力が増大する。ここで、ゼラチンゲルの軟化点は、架橋剤の有無や、ゼラチン及び多価アルコールの種類等の各種因子によって変化するので、各種因子にあわせて適宜調整する必要がある。例えば、かかるゼラチンゲルの軟化点は、架橋剤を含まないゼラチンゲルの場合には一般に５０〜６０℃であるが、架橋剤を含むゼラチンゲルの場合には８０℃以上となり得る。また、加熱方法としては、特に制限されることはないが、例えば、湯煎を用いたり、約５００Ｗのマイクロ波を表面から約１５ｃｍ離した位置から約２０秒照射すればよい。

図７は、本発明の第２の実施形態における研磨材の断面図である。図７において、研磨材は、芯材１と、この芯材１の表面に形成された砥粒層３と、この砥粒層３の表面に分散付着させた砥粒２とから構成されている。そして、砥粒層３の内部には、砥粒２が分散された状態で取り込まれている。
次に、図７を参照して、芯材１、砥粒２及び砥粒層３について詳細に説明する。
ここで用いられる芯材１及び砥粒２は、上記本発明の第１の実施形態における研磨材で用いたものと同じである。

本発明の第２の実施形態における研磨材は、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる芯材１を調製する第１工程と、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる粉末を調製する第２工程と、前記芯材１の表面に、前記ゼラチンゲルからなる粉末を仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱してゼラチンゲル層を形成する第３工程と、前記ゼラチンゲル層の表面に、砥粒２を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒２を分散付着させる第４工程と、前記表面に砥粒２が分散付着したゼラチンゲル層の表面に前記ゼラチンゲルからなる粉末を仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱する第５工程と、前記砥粒２がゼラチンゲルで少なくとも部分的に覆われるまで前記第５工程を繰り返して砥粒層３を形成する第６工程と、前記砥粒層３の表面に、砥粒２を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒２を分散付着させる第７工程とによって製造方法することができる。

ここで、ゼラチンゲルからなる粉末は、ゼラチンゲルの調製と同時に調製されるか、又は所定形状のゼラチンゲルを調製した後、粉砕することによって調製される。
ゼラチンゲルを粉砕する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、上記芯材１を成形、粉砕又は切断する方法と同様にして行うことができる。ゼラチンゲル粉末の粒径は、芯材１よりも小さければ特に制限されることはなく、芯材１の大きさ等にあわせて適宜調整すればよい。
また、砥粒層３は、前記第５工程の後に、前記第４工程を再び行うことにより、砥粒層３における砥粒２の割合を高めたり、砥粒層３の厚さを調整することが可能である。
さらに、第６工程で砥粒層３を形成させる際には、砥粒２がゼラチンゲルで部分的に覆われるまで、好ましくはゼラチンゲルによる砥粒２の被覆率が５５％以上となるまで前記第５工程を繰り返せばよく、又は砥粒２がゼラチンゲルで完全に覆われるまで前記第５工程を繰り返してもよい。
なお、加熱方法等のその他の条件については、上記本発明の第１の実施形態における研磨材における条件と同一である。

このようにして製造される本発明の第２の実施形態における研磨材は、芯材１と砥粒２との間に砥粒層３を設けることにより、連続研磨加工中に、砥粒層３の表面の砥粒２が脱落した場合でも、砥粒層３の内部に含まれる砥粒２が露出するので、研磨能力の持続性がより一層向上したものとなる。さらに、この研磨材は、砥粒２を芯材１内部ではなく、砥粒層３内部に含有させたので、芯材１の力学的強度、弾力性及び形状安定性等に影響を与えることもなく、研磨能力に優れている。

本発明の研磨材は、弾力性、衝撃吸収性、圧力緩和性、クッション性及び流動性等を利用するその他の各種加工方法において用いることができる。例えば、電子部品等の製造や歯科医療等の分野において、噴射加工、アブレイシブ・ジェット加工、アブレイシブ・ウォータジェット加工、及び表面改質を行うために用いることができる。
中でも、本発明の研磨材は、研磨材を被研磨材に噴射して衝突させることにより被研磨材の表面を研磨する研磨方法において用いることが好ましい。この噴射加工に用いられる装置としては、特に制限されることはなく、サイホン式噴射装置、遠心力式噴霧装置等の従来公知の噴射装置を用いればよい。

また、本発明の研磨材は、被研磨材を加工（研磨）することを目的とするだけでなく、ごみや埃等を除去又は洗浄することを目的として用いることもできる。さらに、本発明の研磨材は、水を溶媒として用いる必要がないので、極限環境下（例えば、−５０℃で極低温環境下）での使用にも適している。
本発明の研磨材を用いて加工（研磨）することが可能な被研磨材としては、特に制限されることはなく、金属、ガラス、プラスチック等を用いることができる。その他の被研磨材であっても、砥粒２を適宜選択することによって、様々な種類の被研磨材に用いることができる。
以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
粉砕したゼラチン１００ｇにエチレングリコール７００ｍｌ（７８１ｇ）を加えて室温にて充分に膨潤させた後、撹拌しながら６０℃まで徐々に加熱することによってゼラチンを完全に溶解させた。この溶液に、２５％グルタルアルデヒド水溶液を予めエチレングリコールで１０分の１の濃度に希釈した溶液１２０ｍｌをさらに加えて撹拌した。その後、この溶液を室温中でしばらく放置することによって冷却し、ゼラチンゲルＡを調製した。
エチレングリコールを水に変更すること以外は、上記と同様の条件にてゼラチンゲルＢを調製した。
ゼラチンゲルＡ及びＢの圧縮強度をそれぞれ２０℃及び５０℃測定した結果を表１に示す。

表１に示されるように、エチレングリコールを溶媒とするゼラチンゲルＡは、水を溶媒とするゼラチンゲルＢに比べて室温（２０℃）における圧縮強度が約２．７倍大きく、力学的強度に優れていた。
また、ゼラチンゲルＢは５０℃で圧縮強度が約０となる一方で、ゼラチンゲルＡは５０℃においても圧縮強度が１４ｇｆ／ｍｍ^２と大きく、耐熱性に優れていた。
さらに、ゼラチンゲルＡは、７０℃〜８０℃に加熱した場合でも、形状が安定しており、ゾル化又は流動化は示さなかった。

（実施例２）
実施例１で調製したゼラチンゲルＡを冷凍粉砕した後、ふるいにかけることにより、０．１〜１ｍｍの径を有する球状の芯材１を作製した。次に、３０００メッシュのダイヤモンド砥粒２を芯材１にふりかけることにより、芯材１の表面にダイヤモンド砥粒２を仮着させた。次に、かかる表面にダイヤモンド砥粒２が仮着した芯材１を、電子レンジを用いて７０〜８０℃に加熱することにより研磨材Ａを得た。
比較例として、ゼラチンゲルＢを用い、上記と同じ方法を用いて研磨材Ｂを得た。
上記のようにして得られた研磨材Ａ及びＢを、サンドブラスター装置（ＣａｍｐＢｅｌｌＨａｕｓｆｅｌｄ製）を用い、７ｋｇのエア圧で６０秒間、被研磨材であるＳＫＤ１１（表面粗さＲｙ：１０μｍ）に噴射することによりＳＫＤ１１の表面を研磨した。
使用開始時、１時間連続研磨後、８０時間連続研磨後におけるＳＫＤ１１の表面粗さＲｙを、テーラーボブソン社製フォームタリサーフ（シリーズ２）を用いて測定した。その結果を表２に示す。

表２に示されるように、研磨材Ａは、８０時間連続研磨後でも使用開始時と同じ表面粗さＲｙを示し、研磨能力の持続性に優れていた。一方、研磨材Ｂは、１時間連続研磨後に、表面粗さＲｙが悪化し、ＳＫＤ１１の表面がナシ地となった。
以上のことからわかるように、本発明の研磨材は、研磨能力の持続性に優れると共に、使用可能な温度範囲が広く、被研磨材を酸化又は腐食させることがない。

本発明の第１の実施形態における研磨材の平面図である。図１に示した研磨材の断面図である。エチレングリコール系ゼラチンゲル及び水系ゼラチンゲルの貯蔵弾性率の温度依存性についてのグラフである。ゼラチンゲルＡ〜Ｅの室温における圧縮歪と圧縮応力との関係を示すグラフである。ゼラチンゲルＥの６０℃及びサイクル試験後の６０℃、並びにゼラチンゲルＡの５０℃における圧縮歪と圧縮応力との関係を示すグラフである。芯材に磁性材粉末を含む本発明の研磨材の平面図である。本発明の第２の実施形態における研磨材の断面図である。

符号の説明

１芯材、２砥粒、３砥粒層、４磁性材粉末。

Claims

多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲルからなる芯材と、
前記芯材の表面に分散付着させた砥粒と
を含むことを特徴とする研磨材。
多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲルからなる芯材と、
前記芯材の表面に形成された砥粒層であって、多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させて得られたゼラチンゲル中に砥粒が分散された状態で取り込まれた砥粒層と、
前記砥粒層の表面に分散付着させた砥粒と
を含むことを特徴とする研磨材。
前記多価アルコールが、エチレングリコール、グリセリン及びこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨材。
前記架橋剤が、グルタルアルデヒド、二官能性又は多官能性エポキシ化合物、及びこれらの混合物からなる群から選択され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研磨材。
前記芯材としてのゼラチンゲルが、色素をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨材。
前記芯材としてのゼラチンゲルが、磁性材粉末をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨材。
多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる芯材を調製する第１工程と、
前記芯材の表面に、砥粒を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させる第２工程と
を含むことを特徴とする研磨材の製造方法。
多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる芯材を調製する第１工程と、
多価アルコールと前記多価アルコール１００重量部に対して３０重量部以下の追加の溶媒とからなる溶媒にゼラチン及び架橋剤を溶解させることによってゼラチンゲルからなる粉末を調製する第２工程と、
前記芯材の表面に、前記ゼラチンゲルからなる粉末を仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱してゼラチンゲル層を形成する第３工程と、
前記ゼラチンゲル層の表面に、砥粒を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させる第４工程と、
前記表面に砥粒が分散付着したゼラチンゲル層の表面に前記ゼラチンゲルからなる粉末を仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱する第５工程と、
前記砥粒がゼラチンゲルで少なくとも部分的に覆われるまで前記第５工程を繰り返して砥粒層を形成する第６工程と、
前記砥粒層の表面に、砥粒を分散させながら仮着させた後、前記ゼラチンゲルの軟化点まで加熱して砥粒を分散付着させる第７工程と
を含むことを特徴とする研磨材の製造方法。