JPH02167662A - 表面の磨き仕上げ方法とその研磨用具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は、レンズ等の表面仕上げ及び／或いは磨きのた
めの方法の改良と、そのための用具に関するものである
。

更に詳細には１本発明はレンズ等の仕上げ及び／或いは
磨き工程を大幅に簡素化し得るゲルを生じる新規な仕上
げ或いは磨き用パッドにかかるものである。

（ロ）発明の背景と問題点 一般に、光学材料、例えば光学レンズに精細に磨きあげ
られた表面を作る工程は、使われる磨き仕」二げ剤の種
類や材料のいかんを問わず、大体において同じようなも
のである。このような作業の典型帥なものとしては、処
理される材料の表面上を仕上げ或いは磨きパッドを行っ
たり来たりさせ、それと同時に研磨用粒子を含んだスラ
リー或いは水のみをパッドと被処理材料の表面との間に
向けて流すものである。

このような先公知例にはアメリカ合衆国特許第４１３８
２２８号があり、ここでは水に可溶で親水性のマトリッ
クスを有する磨き用パッドが教示され、このマトリック
スはマトリックスに概して弱く接着されたのみで、完全
にはマトリックス中に閉じ込められていない研磨粒子を
有する。

このパッドは水を流し続けながら用いられるもので、パ
ッドのマトリックスが作業と共に損傷し、パッドから研
Ｔａ粒子が浸出して剥れるのを木が助長するようにした
ものである。

しかし、このパッドは剥れた研磨粒子が被処理工作物と
充分に接触できず、実用上は不満足なものである。

また、アメリカ合衆国特許第４２５５１６４号は、研磨
用仕上げ粒子が入った木に不溶な微細細胞質のマトリ−
２クスをもつガラス仕上げ用パッドとシートを開示して
いる。

このパッドを水流と共に用いると、そのマトリックスは
割れて、一定の割合で仕上げ用粒子が出て来ることにな
っている。

この種のパッドは表面仕上げの研磨或いは仕上げ段階で
は有効かも知れないが、磨き段階の研磨剤を用いる磨き
では有効でない。

また、アメリカ合衆国特許第４５７６６１２号は、磨き
粒子を含んだ水溶性のマトリックスを有する磨きパッド
を開示しているが、ここではパッドと材料との間の衝当
面に向けられた水の流れがマトリックスの露出面を徐々
に溶かし、従って徐々に磨き粒子を開放するものである
。

また、アメリカ合衆国特許第３０４２５０９号は、磨き
粒子を含んだワックス状でポリエチレン系の磨き組成物
を開示している。この組成物はパフ車やラップ盤の表面
にこすりつけて用いるもので、パフ車やラップ盤の表面
に潤滑性と磨き性を与えるものである。この組成物は水
溶性なので、パフ作業の終了後に表面から洗い落せる。

更にまた、アメリカ合衆国特許第３９２１３４４号、第
３９５９９３５号、第３５２２６８０号、第３２２５４
９７号、第３１２８５８０号。

及び第２８８６９２３号等の先公知例でみる方法におい
ては、材料と研磨或いは磨きパッドとの間の衝当面にス
ラリー或いは他の液体を流れ状に向けることが好ましい
ことが示されている。

しかしながら、これらいずれの先公知例も、湿った時に
研磨性のゲルを生じるようにしたパッドを開示も教示も
しておらず、これらの先公知例の方法はいくつかの問題
を含んでいる。

例えば、次のような問題点である。

Ａ；研磨粒子をスリラー又は他の液流中に懸濁させてお
くことが、換言すれば粒子が流出するのを防止すること
が難しい。

Ｂ；作業機器上に多（６の研磨粒子が付着し、乾燥して
しまう欠点がある。

Ｃ：研磨スリラーを循環するためのポンプを頻繁に修理
・交換する必要がある。

Ｄ＝研研磨ステラ−混合し、その濃度を制御することが
非常に難しい。

（ハ）発明の開示 そこで１本発明の目的は、材料上に水や液状スラリーの
流を向ける必要がなく、上述した先公知例の方法に付随
する種々の問題のほとんどを回避し得る改良された仕と
げと磨き方法を提供するものである。

この目的を達成するために、わずかな量の水があれば非
常に粘着性のあるゲルとなって、磨かれる材料とパッド
の本体との両方に粘着し得る新規な仕上げ或いは磨き用
パッドを提供することがこの発明でもある。

また、この発明は、湿ると研磨剤の全てが直ちに仕上げ
或いは磨きに使える新規な水吸収性或いは吸着性パッド
を提供することを目的とするものである。

更にまた、この発明は大事の水を吸収し貯えてゲルを長
時間にわたって形成し得るポリマーで作られ研磨剤を含
有するマトリックスを有する上述した種類の新規なパッ
ドを提供することを目的とするものである。

この発明のその他の目的は、以下の説明と図面から２、
特許請求の範囲から明らかな通りである。

この発明にて開示される概要は次の通りである。

本発明において１表面加工用パッドは研磨粒子を水を貯
めるために（動く可撓性の春基板につけられた可撓性で
水を含有しうるマトリックス中に分散することによって
作られる。

このマトリックスを湿らしかつ春基板を飽和させるのに
充分な夕晴の水をパッドに付与して、被加工材料を湿っ
たマトリックスでこすると１両者の間には研磨用の表面
側ニゲルが生威し１表面加工中に被加工材料上に向けて
スラリーやその他の液体を流す必要がない卓越した作用
と効果がある。そして、加工された表面は、光学的品質
で仕りげられた鏡面を有する。

この発明によるパッドは、夕晴の液剤でもってパッドと
材料との間に仕上げ用或いは磨き用の研磨粒子を含有す
るゲルを形成するプラスチック。

金属、ガラス、　＃ｉＩｍｘ等の種々の材料の表面の仕
上げ或いは磨き用の使い捨てで研摩剤含有の工具を提供
する。

酸化アルミニウム、ｍ化セリウム等の研磨粒子を水吸収
性或いは吸着でゲルを形成する担体又はマトリックス中
に分散し、これを例えば通常の磨き或いは什Ｅげ用パッ
ドに用いられている種類の布のような１４件の強化基板
に均一に塗布する。

接着剤を基板の裏につけ、これを切断して一般に用いら
れている形状の多弁形状パッドを得る。このパッドをラ
ップ盤面につけ、そのマトリックスと基板を少罎の液体
で湿らせる。

ラップ盤の動きはパッド上にゲルを形威し、このゲルが
材料の表面を覆う粘性なスラリーの如くに働く。

好適なる研磨剤担体或はマトリックスは、表面剤の急速
なゲル化と均一な分散をもたらし、ラップ或はその他の
表面仕上げ盤と仕上げ或いは磨かれる材料との間に潤滑
をもたらし、研磨粒子を保持してその散失を防ぐ粘性な
マトリックスを形成する。

マトリックスを支持する基板は、生成したゲルを作業中
貯留するように１動く吸水性の布であることが好ましい
。

スラリーはゲル生成マトリックスと共にとれるので、液
状スラリーを作って貯え、処分する必要がなくなる。ま
た、従って作業機械の保守や洗浄時間も短縮できる。

（ニ）実施例 以下、図面を参照して実施例によりこの発明を更に詳細
に説明する。

符号１０はゲルを生成する表面加工パッド全体を示し、
０通によくみられる通りに放射状のスロワ）１１を有し
、これによってパッドは通常の如く多弁のパッドの形状
をなす。

このパッド１０はいくつかの部分からなり、各部分がそ
れぞれ異なった働きをなす６例えば、符号Ｌ２は取付は
層で、以下に説明する通りパッドをラップ盤等につける
のに用いられる。この層１２は例えばＰＳＡ接着剤のよ
うな工業界にとって周知の接着剤である。

符号１４は基板層を示す、この層はいくつかの働きをな
す、即ち、取付は層１２と以下で説明する表面層との間
にある中間支持層をなし、また磨き或いは仕上げられる
材料の面と接触する以下に説明する研磨粒子を支持する
しなやかな面をなし、かつその構造中には少量の研磨粒
子を保持し、作業中には湿りのための液体の貯蔵所とし
て（動くものである。

例えば、これらに限定されるものではないが、綿、フェ
ルト、紙、織成又は不織人工繊維等で作った人工又は天
然のしなやかなシート状の材料が基板層１４に用い得る
。これらの材料が研磨粒子をよく保持し１表面層或いは
粒子担体層とよくなじめるように、これらの材料をフロ
ックペーパー状に或いはその他の加工（例えば多孔状、
凹凸状等）を施してもよい。

表面或いは粒子担体層は符号１５で示され、好適には研
磨粒子１７を含有する水吸収性のマトリックス１６から
なっている。

この層１５は、本発明のゲルを生成する研磨パー２ドの
要めとなる部材である。ｖｋ述するように、この層１５
は通常は基板１４上にペースト状で基板の表面１　ｃｍ
２当り約１０＋ｓｇから２５０　ｍｇ以ヒの範囲で塗布
される。

このようにして塗布すると、第２図によって分るように
、マトリックス１６と粒子１７の一部は織物基板中に、
特に層１４がフロック状或いはフェルト状に作られてい
る時には、該層中の相当程度の深さまで浸透する。

この層１５は複数の役割を有し、しかもこの役割を果す
ためには最短時間で良質の表面な生成できるように均衡
がとれていなければならない０例えば、研磨粒子１７は
好適にはヌープ硬さ１０００以上であり、かつその粒子
サイズ分布は表面になるべく傷を残さずに研磨効果を達
し得るようでなくてはならない。

磨きパッドとして用いる時には１粒子１７の平均粒子サ
イズは０．１から１０，０ミクロンであり、仕−Ｅげパ
ッドの場合には、１０〜５０ミクロンが望ましい、研磨
粒子は例えば、勿論これらに限られないが、酸化セリウ
ムや酸化アルミニウム、シリカ等である。

液体と接触してゲルを生成するゲル剤或いはゲルマトリ
ックス１６は、基板１４と表面加工される材料（図示せ
ず）との間の液体の存在下で研磨粒子１７を保持する媒
体をなす、マトリックス１６は、材料の研磨された面か
らの研磨ぐずを受入れる比較的に大量の液体を保持でき
るものであって、パッドと材料との間の潤滑剤となり、
しかも研磨時の熱の冷却にも働くものである。

このようなマトリ−、クス１６を作るために適した材料
は、セルローズ系材料、粘土、アルミナ−ケイ酸塩、シ
リカ重合体等である。

上述したゲル生成剤或いはマトリックス１６には、その
他の添加剤、例えば化学的な研磨促進剤、クーラント、
酸化抑士剤等を加えてもよい。

実施例１（磨きパッド） （１）ゲル／研磨マトリックスの作成：Ａ）部：プロピ
レングリコール２０ｇと、例えばアメリカ合衆国プラウ
エア州つイルミングトンのアクアロン（Ａｑｕａｌｏｎ
　）により販売されＣＭＣ７Ｌとして知られるカルボキ
シメチルセルロース担体Ｌｏｇとをよく分散するように
混合した。

Ｂ）部：水１６０ｇにアメリカ合衆国コネチカット州ノ
ーウオークのバング−ビルト・カムパニイ（Ｖａｎｄｅ
ｒｂｕｉｌｔ　Ｃｏ、　）により販売され、　Ｄａｒｖ
ａｎ７として知られる分散剤５ｇを加えたものと、平均
粒子サイズが約２．５　ミクロンの酸化アルミニウム１
５０ｇとをよく分散するように混合した。

このＢ）部をＡ）部に混合して、混合物を滑らかなペー
スト状とした。研磨粒子（１５０ｇ）と担体中のドライ
成分（Ｌｏｇ）との比は１５：ｌであった。

このペースト状混合物を層１５をなすように。

アメリカ合衆国マサチューセッツ州ビーボディのテンポ
／シ、　−７（Ｔｅｍｐｏ／５ｈａｎｅ　）により販売
される０、０２０　インチレイヨンフロックの如き市販
のフロック状ポリエステル春からなるパッド基板１４ヒ
に塗布した。

基板Ｉ４上にｐｌｉ布されたこのペーストの層の厚みは
、約０．００５〜０．００８インチであった。この基板
布を３００’　Ｆのオーブン中に５分間入れた。

この基板を冷却した後に、感圧接着層１２をその表面に
つけ、鋼ルールダイスを使って所定の形状に切断した。

（２）試験 このようにして得られた本発明のパッドの第１組をラッ
プ盤２０に取付け、マトリックス１６を湿らし、基板１
４の貯水層を飽和させるのに充分な約２０ｍ文の木を施
した。ラップ盤をコバーン（Ｃｏｂｕｒｎ）　５０５磨
き機械に取付けて低速回転とし、圧力を２０ｐｓｉとし
た。磨いたプラスチックレンズ［アメリカ合衆国オクラ
ホマ州ムスコギーのコバーン・オプティカル・インダス
トリーズ（Ｃｏｂａｒｎ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓ
ｔｒｉｅ＋　）のスブレマシ−（Ｓｕｐｒｅｍａｃ７　
）　６５　］をつけ、各パッドにつき３分間回転して磨
いた。

同様な第２組のパッドを使って試験した。ただし、この
パッドを作るときのＡ）部中のプロピレングリコールの
量を４０ｇに増加し、この組のｌくシトは水に浸けなか
った。

第３組のパッドでの試験では、基板布を先ずラップ盤に
つけ、その後にパッドに上述したペースト状混合物を塗
り付けて試験した。

（３）結果 第１組のパッド： 試験数＝１０ 磨きとった範囲：１５〜３１１ｇ 平均の磨きとり分：２５ｍｇ 表面品質：現行のＩ２規格と同じ 光学的品質二大変に良し 第２組のパッド： 試験数：３ 磨きとった範囲：１０〜２１ｍｇ 平均の磨きとり分：　１４．３＋ａｇ 表面品質：低品質の市販レンズに準じる光学的品質：ま
あまあ良し 第３組のパッド： 試験数：１ 磨きとり分：２５厘ｇ 表面品質：工業規格に準じる 光学的品質：大変に良し 実施例２（仕上げ） （１）ゲル／研磨マトリックスの作ｒ＆：Ａ）部：アメ
リカ合衆国ニューヨーク州ペンヤンのフェロ・コーボレ
イシ言ン（Ｆｅｒｒｏ　Ｃｏｒｐ−）製造の７フインー
ライツ（Ｆｉｎｅ−Ｒｉｔｅ）　　、　０２５アルミナ
１５０ｇに脱イオン水１００ｇを加え、これと前記Ｄａ
ｙマａｎ７５ｇを良く分散するように混合した。

Ｂ）部：カーポキシメチルセルロース（ＣＭＣ７Ｌ）１
５ｇにプロピレングリコール２３ｇを加え、よく分散す
るまで混合した。

このＢ）部を撹拌しなからＡ）部中に混合した。この混
合物の研磨粒子（１５０ｇ）と担体中のドライ成分（１
５ｇ）との比は１０：ｌであった。

この混合物を、アメリカ合衆国マサチューセッツ州ケル
ムスフォードのペロン（ρｅｌｌｏｎ）にヨリ販売され
ている種類の０．０Ｏ５インチ厚のガラス磨！！布基板
上に層状に０．００５　インチの厚さで塗布し、乾燥す
るまで３００’　Ｆのオーブン中においた。冷却したこ
の春基板を感圧接着剤層１７に張り合せ、多弁形状のパ
ッドにダイスにより打抜いた。

（２）試験 上記のようにして得られたこの実施例２のパッドをラッ
プ盤２０に取付け、本釣２０ｍＭで飽和した。ラップ盤
をコーバン５０５ｐ３機械につけ、速度を低速にし、ま
た圧力を２０　ｐｓｉに設定した。プラスチックレンズ
を装架し、２分間回転して仕上げた。

（３）結果 試験数＝１ 仕上げとり分；「０ｇ 表面品質二大変良し 実施例３（磨き） （１）作成 平均の粒子サイズが約２．５ミクロンのアルミナ２０ｇ
を８ｇのエヌエル・ケミカルズ（ＮＬＣｈｅｍｉｃａｌ
ｓ　）のベントナイト　（Ｃ１ａ２　Ｂｅｎｔｏｎｅ　
５Ｄ−１）と脱イオン水２５ｇに混ぜ、よく分散するよ
うに混合した。研磨粒子（２０ｇ）と担体中のドライ成
分（８ｇ）との比は２．５　　：　ｌであった。

（２）試験 得られたペーストをフロック状ポリエステルパッド或い
は基板１４上に塗布し、この基板を磨きラップ盤に取付
け、低速度で圧力２０ｐｓ＋で３分間駆動して、プラス
チックレンズを磨いた。

（３）結果 試験ａ：１ 磨きとり分：２１ｇ 表面品ｊ（：現行のＴ業規格に準じる 光学的品質：大変良し なお、この明細書で用いている「ゲル」或いは「ゲル状
の」という言葉は通常用いられている意味１例えばコロ
イドである物質中に分配層と連続層とが組合わされてゼ
リー状の半固体物質を生成していることを指している。

（ホ）発明の効果 上述したところから明らかな如く、本発明は光学レンズ
の表面のように固い面を仕上げ研磨或いは磨くために、
今までに必要とされた方法と装置を大幅に簡素化するも
のである。

即ち、この発明による特別のゲルを生成するパッドを用
いることにより、簡素化の例えば一つとして、パッドと
レンズの間の衝当面に向って液体スラリーや水を流す必
要がなくなり、従って表面工作中に材料Ｅに絶えずスラ
リーを流すための循環ポンプやフィルターも不要になる
のである。

この発明になる新規なパッドでは１表面研磨作業の開始
に当って、パシードの表面を濡らすだ１すでよく、たと
え作業が反引いても、追加の水をパッドにそそげばよい
。

いずれにせよ、作業の開始時にパッド上に形成されたゲ
ル状の被覆物があるので、パッド上に液を流し続けるこ
とが不要である。

また、パッドの担体中のドライ成分或いはマトリックス
が研磨粒子の研磨効率を低減することのないように、研
磨粒子のドライ成分に対する比をできるだけ高くするこ
とが望ましい。

この発明になるパッドが光学レンズ以外の表面が固い材
料、例えば玉磨きや宝石加工にも用い得ることは勿論の
ことである。

また、ゲルを生成するマトリックス用として前述したも
のとは別の有機化合物１例えばポリビニルアルコール、
ポリエチレングリコール、アルジネート、ゴム、これら
の組合せ等が、セルローズ系材料よりは木吸収或いは保
持性では劣るが。

用いることができる。また、符号１４で示される布基板
の他に、その他の可撓性の水吸収・保持性のある基板を
この発明の目的を逸脱しない限り用いることができる。

史にまた、この発明を実施例によって図と共に詳細に記
したが、その他の改変例によってもこの発明の目的を達
することができ、このような改変例は特許請求の範囲内
にある限り本発明の一部であることも勿論のことである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるゲルを生成する仕上げ或
いは磨きパッドの平面図、第２図は矢符方向に見た第１
図の２−２線に沿った拡大した部分断面図、第３図は第
１図のパッドをつけた仕上げ或いは磨きラップ盤の側面
図である。 符号説明 ｌ〇−研磨加工用具　１１−放射状のスロット１２−接
着性取付は層　１４一基板（層）１５−マトリックス層
　１６−ゲル剤 １７−研磨粒子　２０−ラップ盤

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工材上に光学的品質の表面をつくる方法にし
   て、被加工材の加工される面上に多数の研磨用粒子が分
   散した水吸収性で可撓なマトリックスで被覆された水吸
   収性の可撓性基板を有する表面加工用パッドをおき、こ
   のパッドに少量の液体を付与してそのマトリックスを湿
   らしかつその基板を飽和させ、被加工材の加工される面
   とパッドの湿ったマトリックスとを互いにこすり合せて
   両者間に表面研磨用ゲルを生成して被加工材を研磨する
   ことを特徴とする表面の磨き仕上げ方法。
2. （２）前記被加工材の加工される面とパッドの湿ったマ
   トリックスを互いにこすり合わせる前に液体をパッドに
   付与し、加工作業中には追加の液体をパッドに付与する
   ことなしに研磨加工を完了することよりなる特許請求の
   範囲第１項記載の表面の磨き仕上げ方法。
3. （３）可撓性基板と、この基板の所望の面を覆い湿った
   時にゲルを生成する可撓性のゲルを生成するマトリック
   ス層と、このマトリックス層中に分散した多数の研磨粒
   子とからなり、該マトリックス層はセルロース系材料、
   粘土、シリカ等からなる群から選んだ物質を含み、上記
   該基板はマトリックス層を湿らすために用いられる液体
   を貯えるように働く水吸収性材料を含んでなる表面研磨
   加工用具。
4. （４）前記マトリックス層に含まれる群には、更にゴム
   、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ア
   ルジネート、又はこれらの組合せが含まれる特許請求の
   範囲第３項記載の表面研磨加工用具。
5. （５）前記マトリックス層中に分散した研磨粒子は少な
   くともヌープ硬さ１０００以上の硬さを有し、その平均
   粒子サイズは約０．１〜５０．０ミクロンの範囲内にあ
   る特許請求の範囲第３項記載の表面研磨加工用具。
6. （６）前記可撓性基板は水吸収性物質で作られる特許請
   求の範囲第３項記載の表面研磨加工用具。
7. （７）研磨粒子とアメリック層中の他のドライ成分との
   重量比が約２．５：１から１５：１である特許請求の範
   囲第３項記載の表面研磨加工用具。