JPH06330025A

JPH06330025A - ガラス研磨用研磨材

Info

Publication number: JPH06330025A
Application number: JP13894893A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Hanawa; 健三塙; Masatoshi Yamazaki; 正敏山崎; Michio Ishii; 通雄石井
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1994-11-29
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2832270B2

Abstract

(57)【要約】【目的】砥粒の沈殿が硬くなく再分散が可能で、しか
も研磨効率が高くまた安定で、研磨品質に優れたガラス
研磨用研磨材を提供する。【構成】酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成分と
する研磨材において、フッ素化合物を２．０〜２０．０
重量％、カルシウム化合物をカルシウム換算で０．０１
〜０．９重量％含有することを特徴とするガラス研磨用
研磨材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラス研磨用研磨材に関
し、詳しくは各種ガラス材料の仕上げ研磨に好適であ
り、酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成分とするガ
ラス研磨用研磨材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、様々な用途にガラス材料が用いら
れている。この中で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、高精度に表面研磨する
ことが要求される。

【０００３】従来、これらのガラス基板の表面研磨に用
いられている研磨材としては、希土類酸化物、特に酸化
セリウムを主成分とする研磨材が用いられている。その
理由は、酸化セリウムは、ガラスの研磨において酸化ジ
ルコニウムや二酸化ケイ素に比べて研磨効率が数倍優れ
ているという利点からである。

【０００４】しかし、研磨面の状態（例えば表面粗さ、
スクラッチ、潜傷の状態）の点からいえば、従来の酸化
セリウム系研磨材は必ずしも充分満足のいくものではな
いという問題がある。酸化セリウム系研磨材によるガラ
スの研磨は化学研磨と物理研磨の組み合わせであるとい
われている（“「光学ガラス」、泉谷徹郎、共立出版、
昭和５９年１１月１日”）。しかし、化学研磨の内容に
ついては必ずしも明らかになっておらず、何をエッチャ
ントにしたらよいかは全く検討されていない。

【０００５】このガラス研磨用の研磨材としては、砥粒
を水等の液体に分散させてスラリーの状態で使用するの
が一般的である。しかし、このようなスラリー状の研磨
材においては、分散質である砥粒が容易に分離し、沈殿
するという問題がある。上述したようなガラス研磨にお
いては、通常、研磨材は循環使用されるため、砥粒自身
の粉砕ならびに研磨対象物であるガラスの切粉の発生に
より、一旦砥粒が沈殿するとこの沈澱が非常に硬いもの
になってしまうという欠点がある。

【０００６】このような分離沈殿した砥粒は研磨パッド
上に塗りつぶされて硬くなり、パッドが目詰まり状態と
なって、研磨対象物の表面に傷を生じさせる要因とな
る。また、配管や保存容器内でこのような硬い沈澱が起
こると、研磨砥粒が有効に利用できないため、所定濃度
のスラリー組成が維持できず、このため研磨能率が低下
し、特に循環使用下での研磨能率は著しく低下してしま
う。さらに、分離し流動性を失った砥粒が研磨機や配管
内に付着すると、これを除去または洗浄することは困難
であり、また時間と労力を要する。

【０００７】このような砥粒の沈澱の問題を解決する方
法として、研磨材主成分に第二リン酸カルシウム等を添
加することによって、砥粒の沈澱を軟らかくし、沈殿し
た砥粒を容易に再分散させることが提案されている（特
開昭５０−１３４０５号公報）。しかしながら、沈澱の
硬さを是正する点においては有効であるが、研磨面品質
に対しては、潜傷が多く発生し、特に高精度が要求され
るガラス基板には、充分満足のいくものではないという
課題がある。また、研磨効率においても一層の向上が期
待される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の課題を解決すべくなされたもので、砥粒の沈殿が
硬くなく再分散が可能で、しかも研磨効率が高くまた安
定で、研磨品質に優れたガラス研磨用研磨材を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記した課題
は、研磨材中に一定量のフッ素化合物とカルシウムイオ
ンを含有させることにより達成される。

【００１０】すなわち、本発明のガラス研磨用研磨材
は、酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成分とする研
磨材において、フッ素化合物を２．０〜２０．０重量
％、カルシウム化合物をカルシウム換算で０．０１〜
０．９重量％含有することを特徴とするものである。

【００１１】本発明の研磨材は、酸化セリウムを含有
し、希土類酸化物を主成分とする粉末である。この粉末
はバストネサイト系と呼ばれる酸化セシウム含量が５０
重量％程度の低品位のものと塩セル系と呼ばれる酸化セ
シウム含量が７０〜９０重量％程度の高品位のものの２
種類に分かれる。バストネサイト系はセリウムを主成分
とする希土類鉱物バストネサイトを簡単な化学処理を行
なった後、焼成、粉砕、分級することにより得られる。
塩セル系はモザナイト鉱石からトリウム、ウランを分離
し、残りの希土類を塩化物に変えたもので、これを硫酸
およびアルカリによって塩基性硫酸塩として乾燥、焼
成、粉砕、分級することによって得られる。これら粉末
の粒径は０．１〜５０μｍ程度のものが一般に使用され
る。

【００１２】表面仕上げ研磨は、化学研磨と物理研磨の
組み合わせで効率よく、きれいな面を出しているが、化
学研磨のエッチャントとしてフッ素イオンが有効であ
る。また、微量のフッ素イオンは水の溶解度が少ないフ
ッ素化合物を添加しておくことにより、研磨中に徐々に
供給される。従って、研磨面の状態（表面粗さ、スクラ
ッチ、潜傷等）に問題が生じることなしに、研磨効率を
上げるためにはエッチャントとしてフッ素化合物を含有
することが有効である。

【００１３】本発明の研磨材では、フッ素化合物を２．
０〜２０．０重量％を含有する。フッ素化合物を含有す
ることによって、研磨材中に安定な化合物として含有さ
れているフッ素イオンが研磨中に徐々に溶出し、ガラス
表面がエッチングされケイ酸イオンを発生させる。フッ
素化合物の含有量が２．０重量％未満ではエッチング効
果が少なく、２０．０重量％を超えるとガラス表面が侵
されてしまう。

【００１４】化学研磨によって生じたケイ酸イオンと物
理研磨によって生じたガラスの切粉が、研磨材の表面を
均一に覆ってしまうと、研磨材粒子が非常に硬い沈殿を
作る。カルシウムイオンが存在すると、ケイ酸イオンの
重合を促進するので、ケイ酸イオンとガラスの切粉は研
磨材表面に配位することなく、お互いに凝集してフロッ
クを作る。従って、カルシウムイオンは研磨材の表面が
シリカで覆われてしまうのを防ぐことによって、硬い沈
殿を作らなくする作用がある。

【００１５】本発明の研磨材は、カルシウム化合物をカ
ルシウム換算で０．０１〜０．９重量％含有する。この
ようにカルシウムを含有させることによって、ケイ酸イ
オン同士がゾルを作りフロックとなる。カルシウムイオ
ンの含有量が０．０１重量％未満では、研磨材表面にケ
イ酸イオンやガラスの切粉が付着して硬い沈殿を作る。
また、カルシウムイオンの含有量が０．９重量％を超え
るとガラスの表面性を阻害する。カルシウム化合物とし
ては塩化カルシウム、硫酸カルシウム等が例示される。

【００１６】本発明の研磨材は、通常、水等の分散媒に
分散させて５〜３０重量％程度のスラリーの状態で使用
される。このような分散媒としては、水や水溶性有機溶
媒が使用される。有機溶媒としてはアルコール、多価ア
ルコール、アセトン、テトラヒドロフラン等が例示され
るが、水が通常使用される。

【００１７】以上のフッ素化合物とカルシウム化合物の
添加効果は、研磨材の粒子が水中にできるだけ均一に分
散している時に初めて明確になる。研磨中に泡が出るこ
とはできるだけ避けなければならないので、発砲が生じ
ない分散剤を選定する必要がある。よって高分子の有機
分散剤が有効である。

【００１８】それ故、本発明では、さらに高分子の有機
分散剤を含有することが望ましい。有機分散剤として
は、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩、
カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリビニルアルコール等が例示される。この有機分
散剤の含有量は０．８重量％以下であり、０．８重量％
を超えて使用しても効果がない。

【００１９】

【実施例】以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説
明する。

【００２０】実施例１フッ素化合物５．０重量％、カルシウムイオン０．１重
量％を、酸化セリウム５０重量％含有するバストネサイ
ト系研磨材中に含有させた。ここにおいてフッ素化合物
としてフッ化セリウムを用い、またカルシウム化合物と
して硫酸カルシウムを用いた。

【００２１】このように調製された研磨材を水に溶解し
て２０重量％のスラリーとした。このスラリー状研磨液
を用い、平面パネル用ガラスを低速研磨した。ガラスの
面積は０．３ｍ²である。

【００２２】研磨を始めてから５、１０、１５、２０時
間後に、スラリーを２０ｍｌ取り出し、そのスラリーを
２４時間放置して沈殿の硬さを評価した。沈殿の硬さは
５段階評価で行ない、数字の大きいほど沈殿が硬いこと
を示す。また、ガラス表面の傷の数によって表面状態を
評価し、さらに重量を測ることによって、研磨速度を定
量化した。その結果をまとめて表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】比較例１フッ素化合物を含有しない以外は、実施例１と同様にし
て研磨材を調製した。このように調製された研磨材を水
に溶解して２０重量％のスラリーとした。

【００２５】このスラリー状研磨液を用い、実施例１と
同様に低速研磨を行なった。実施例１と同様に評価を行
ない、その結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】比較例２カルシウムイオンを含有しない以外は、実施例１と同様
にして研磨材を調製した。このように調製された研磨材
を水に溶解して２０重量％のスラリーとした。

【００２８】このスラリー状研磨液を用い、実施例１と
同様に低速研磨を行なった。実施例１と同様に評価を行
ない、その結果を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】実施例２分子量１５００のカルボキシメチルセルロース０．２重
量％をさらに含有する以外は、実施例１と同様にして研
磨材を調製した。このように調製された研磨材を水に溶
解して２０重量％のスラリーとした。

【００３１】このスラリー状研磨液を用い、実施例１と
同様に低速研磨を行なった。実施例１と同様に評価を行
ない、その結果を表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】

【発明の効果】本発明の研磨材を使用することによっ
て、研磨材が研磨の進行と共にに硬い沈殿を作らず再分
散可能で、研磨効率（研磨力、研磨量）が良好で、また
安定であり、しかも研磨されたガラスの品質が優れてい
る。従って、本発明の研磨材は、ガラス研磨用研磨材と
して好適に用いられる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成
分とする研磨材において、フッ素化合物を２．０〜２
０．０重量％、カルシウム化合物をカルシウム換算で
０．０１〜０．９重量％含有することを特徴とするガラ
ス研磨用研磨材。
【請求項２】さらに有機分散剤を０．８重量％以下含
有する請求項１に記載のガラス研磨用研磨剤。