JPH10503434A - 仕上用研磨材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 仕上製品が伸縮性を維持する仕方で伸縮可能な基材の表面上に不連続パターンで研磨材／結合剤の混合物を施すことにより、湾曲した表面の仕上工程に適する研磨布紙が作成可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 仕上用研磨材 発明の背景 本発明は、研磨布紙、とりわけ硬質表面の精密仕上を行なうのに特に適する研 磨布紙に関する。 光学用ガラスやコンピューターチップ製造用シリコンウェハーのような硬質表 面を研磨する場合、ラッピング用又は仕上用材料を使用することが一般的である 。これらは、可撓性と弾力性のあるパッドを用い、スラリーの形態で施される場 合が多い。しかしながら、多くの条件において、特に光学レンズの場合のように ラッピングされる又は仕上げられる表面が湾曲している場合、研磨布紙を使用す ることが好ましい。仕上用製品の１つのタイプには、多翼プロペラに似たディス クカットが挙げられる。このようなディスクは、「デージー砥石」や「スノーフ レーク」パッドのように色々と称される。この構造は、湾曲面の表面にパッドが より厳密に一致することを可能にする。このようなパッドの基材は、可撓であっ たとしても本質的に非伸縮性であり、仕上げられるべき表面に完全には容易に適 合せず、したがって十分には満足できない。このようなディスクを使用する種々 の仕方の１つにおいて、所望の曲率を有するラップ工具にディスクが支持され、 支持されたディスクに対してレンズ素材が押しつけられて回転され、ラップ工具 と同じ曲率を有するまで表面が研磨される。このようなプロセスは、米国特許第 4733502号に記載されている。 研磨布紙材を使用して曲面に加工する全ての仕上又はラッピングプロセスにお いて、最も重要な問題は、仕上げられるべき曲面に研 磨布紙を正確に適合させることである。研磨布紙は本質的に平面状であり、また 、砥粒は、一般に割合に可撓性がなくてかつ伸縮性のない基礎接着剤層と上引き 接着剤層によって適所に支持されているため、基材が如何に可撓性であったとし ても、平面状の研磨布紙はそれ自身では曲面に容易に適合することができず、こ のため、表面上の全ての箇所で圧力が実質的に均等にならない。 割合に剛性の高い基礎接着剤層と上引き接着剤層に帰因する問題を抑えるため 、より可撓性のある結合剤を使用し、一連の間隔のある研磨材の島又は研磨材領 域のパターンを形成するように、「スノーフレーク」パッドの表面に研磨材を施 すことが提案されている。このアプローチは、例えば米国特許第 5014468号に記 載されており、その結果、特に紫外線硬化性により可撓性のある基礎接着剤層と 併用した場合、確かに高められた可撓性が得られる。 この問題に対して新規なアプローチが開発された。上記のような難かしい研磨 条件に容易に適合することができる、非常に可撓性があってかつ弾力性のある研 磨布紙を提供する。このアプローチは、よく理解されて非常に融通性のある通常 の基礎接着剤層と上引き接着剤層の材料の使用を可能にする。また、通常の微細 な砥粒材料が使用可能である。したがって、本発明は、プラスチックレンズの湾 曲面の特に精密な仕上げ用の、融通性のある効果的な研磨布紙を提供する。 さらに、本発明は、上記の望ましい特性を有する仕上用研磨布紙材料の製造プ ロセスを提供する。 発明の説明 本発明は、ある長さと幅を有する研磨布紙材を提供するものであ り、この材料は、長手方向に50％の歪、特には90％の伸長、あるいは幅方向に25 ％、特には35％の歪に供された場合、少なくとも80％、好ましくは実質的に100 ％の回復を示し、この研磨布紙材料は、間隔を設けられた不連続パターンで材料 の表面に堆積された研磨材を備える。 研磨布紙が必要な弾力性を得るためには、研磨材が堆積される基材とは少なく とも同等、好ましくはそれ以上のゴム弾性のレベルを有する必要があることは明 らかである。このことは、当然ながら、織物構造の中に弾力性のある繊維を使用 することによって達成できる。適切な場合が多い別なアプローチは、撚りゴム弾 性繊維を含む編物を使用することである。このような編物は当該技術で周知であ り、女性用ストッキングのような伸縮性衣類を生産するため、また種々の衣類を 支持するために使用される。また、原理的に基本的に非伸縮性の繊維にかなりの 程度のクリンプ加工やバルキングを施し、張力を与えると延伸することができる （伸長させることによる）が張力を解放すると皺の入った構造に戻るようにして 、非伸縮性の繊維から作成した織物又は不織物を使用することもできる。しかし ながら、布帛構造が特に適していても、未伸長の寸法に戻ろうとする力は、高温 でまた経時的の低減し易いため、このような材料は本発明の研磨布紙製品に使用 することはそれ程適さない。 本発明の研磨布紙の製造に使用するのに好適な布帛は伸縮性の編物である。こ のような編物は、一般に、ナイロン又はポリエステルの連続長繊維から得られる 編物であり、編物用糸の間に挿入された弾性フィラメントを有する。編物はトリ コット又はラッシェルでよく、あるいは、同等な弾力性を与える任意の同様な編 み込まれた又はスティッチ結合の糸でよい。この他の適切な布帛には、例えば、 それらの接触的の少なくとも一部で一緒に結合された繊維を有する 崇高い連続繊維材料が挙げられる。１つの適切な伸縮性繊維／糸はデュポン社よ り登録商標「スパンデックス」として市販されており、また登録商標「ライクラ 」として販売されている伸縮性の糸が挙げられる。適切な編物はギルホードミル ズ社より入手可能である。 意図する用途に関し、基材の全体の重量と厚さが過重とならないことが重要で ある。したがって、本発明の基材として使用される伸縮性布帛の重量は220ｇ／ ｍ²未満であることが好ましく、より好ましくは180ｇ／ｍ²未満である。下限は 、少なくとも一部は使用条件によって決まるが、一般には、その重量は約100ｇ ／ｍ²を下回るべきでない。この重量は、一部は使用される糸のデニールによっ て決まり、好ましくは約140デニール未満であり、より好ましくは約20未満〜約4 0デニールである。 基材の表面上に不連続パターンで研磨材が堆積されることが重要である。この ことは、研磨布紙の表面上に研磨材を保持する結合剤の作用による、研磨布紙の 伸長時の拘束を最少限にする。自明のように、割合に伸長性のない樹脂の連続的 コーティングは、非伸長性をもたらす傾向にあり、従来技術の材料を不満足なも のにしていた仕上げ表面への研磨布紙材料の適合性と同じ問題に帰着しがちであ る。さらに、研磨材領域の間のスペースは、連続的研磨作業を妨げることなく、 研磨された材料を回収することを可能にする。 本発明の１つの態様において、本研磨布紙は、輪転印刷ローラーを用い、スラ リーの形態の砥粒と結合剤の混合物を、表面上に砥粒と結合剤のスラリーを不連 続パターンで適用することによって作成される。また、第１の作業で結合剤を塗 布し、次いで別な作業として通常の仕方で砥粒を堆積させ、結合剤の存在する箇 所だけ砥粒を接着させることもできる。この後者の仕方は、第２工程を行い、接 着していない余剰の砥粒を除去する手段を必要とするため、一般に 好ましくない。 砥粒が施されるパターンは、結合成分が硬化したときに基材の伸長性を大きく 拘束することがないように選択すべきである。したがって、間隔を設けた丸いパ ッチの形態が好ましい場合が多い。 好ましい態様において、基材は、ナックルと称される複数の起毛領域の存在す る表面を備えた編物構造を有し、この領域では、編物用糸が編物の全体的な面か ら起毛している。このことは、トリコット又はラッシェル編物の共通の特徴であ る。このような表面にローラー施行機を用いて結合剤と研磨材粒子のスラリーが 処理された場合、スラリーはナックルにのみ接着し、編物のナックルに対応し、 別々な領域のパターンを形成する。程度は比較的少ないが、緯糸と経糸が伸縮性 である特定の編物構造を用いても、同様な結果が得られる。また、このような布 帛は、経糸が緯糸の上を通る又はその逆の箇所に、起毛部分の存在する表面を有 する。 使用される研磨材は、一般に、狭い粒子サイズ分布を有する微粒子のアルミナ である。典型的な材料は、約１〜10μｍ、好ましくは３〜５μｍの粒子サイズを 有し、粒子の少なくとも50％が公称平均粒子サイズの１μｍ以内のサイズを有す る。このタイプのアルミナには、フジミ社より入手可能なホワイト仮焼アルミナ （WA3000）、サンゴバン／ノートンインダストリアルセラミックス社の材料部門 より入手可能な電子グレード精密アルミナが挙げられる。 スラリーは、所望のパターンの間のスペースに流れ易いことがあるため、多く の場合、基材が弛緩状態のときに基材にスラリーを施し、次いで基材を歪を加え た状態に置き、材料を広げて処理領域を隔て、処理領域が基材上に不連続パター ンで十分に分離されることを確保することが望ましい。 得られた生産品の研磨材領域の不連続パターンは、研磨作業を妨 げることなく、研磨材領域の間のスペースに研磨された材料が収集され得るより 多くの開放構造をもたらすため、非常に有益である。 好ましい態様の説明 本発明による弾力性研磨布紙材に使用される基材は、好ましくは、１つの成分 が糸を強制的にコイル状その他の縮れた構造にさせるように含められて収縮する 弾力性二成分糸から得られる編物である。使用される編技術は、編物を生産する ために通常使用される任意の技術でよく、特には、編物の少なくとも１つの表面 に起毛のナックル状のパターンをもたらす方法である。適当な編模様には、例え ばラッシェルやトリコットが挙げられる。 また、不織布を使用することもでき、例えば、伸縮性糸の２以上の列が互いに 横切って配置され、布帛の１つの表面上に起毛領域の間隔のあるパターンを形成 する仕方で第３の糸を用いて互いに縫い付けた不織布が挙げられる。 また、弾力性布帛の特定の織物も、織物についての弾力性の要件を満足するな らば、使用可能である。ここでも同様に、布帛の織り目が表面上に孤立した起毛 領域のパターンを形成することが好ましい。このようなパターンを生成する織り 組織には、例えば、少なくとも１つの経糸がスパンデックスタイプの糸であるテ リーやタオルのループ、ジャカード織りなどが挙げられる。 使用されるバインダーは、研磨布紙の製造に使用される任意のものが便利であ り、フェノール樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン、光又は紫 外線硬化型アクリレート樹脂などが挙げられる。殆どの目的に関し、紫外線硬化 型アクリレート改質ポリウレタン樹脂が好ましいバインダーである。 砥粒はアルミナが好適であり、焼結又は溶融のいずれのアルミナ でもよいが、一部の用途においては、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素が好ま しいことがある。殆どの用途においては、アルミナ単独又は別な研磨材の例えば ダイヤモンドとの混合物が適切である。 研磨材の適用パターンは任意に選択されてよいが、但し、研磨材領域が互いに 隔てられ、堆積構造が、研磨布紙材の伸縮性を前述の基準から外れる程度まで損 なわないことが必要である。十分な量の研磨材が適用されると同時に、上記の間 隔のあるパターンと不連続性の制約を満たすことを保証するため、２つ以上のコ ーティングが要請されることが多い。 本発明の研磨布紙生産品は、それが使用される装置に応じ、「デージーホイー ル」ディスクのような円板やベルトの形態であることができる。１つの仕方にお いて、研磨される形状に自在に変形する「お手玉」状支持が使用される。効率的 であるためには、研磨布紙もまた所望の形状になる必要があり、このためディス クは好ましい構造であることができる。また、支持体は、変形後に所定の形状に 戻ることが可能な弾性記憶を有する弾性材料から作成されることができる。この ような材料の１つは、ソルボサン社より登録商標「Sorbothane」として販売され ている。この場合、好ましい構造はストリップであることができる。 特定の態様の説明 次に特定の材料の例と仕上げ研磨材としてのそれらの性能について説明する。 これらは例示の目的に過ぎなく、本発明の本質的範囲に何らかの必須要件を付加 するものではない。 例１ この例は、いろいろな基材と同じ研磨材バインダー混合物を用いて得られた研 磨材生産品の使用を説明する。各々の場合において、 生産品を、プラスチックレンズの表面の仕上げについて評価した。 評価に用いた研磨材／バインダー配合物は、70重量％の３μｍのα−アルミナ 研磨材粒子と30重量％のバインダー材料（Unirez社より商品名Celord 3600とし て販売のアクリレート改質ポリエステルウレタンを含む）から構成された。この 配合物を未伸長状態の布帛に施し（ローラーの上を通してその上に適用）、輪転 グラビアローラーを用い、米国特許第5014468号の方法によって一連の繰り返し パターンでその混合物を堆積させた。研磨材配合物を硬化させ、最終的生産品を 得た。 このようにして得られた拡張可能な研磨布紙材料はストリップの形状を有し、 これをソールの上に巻き付けた。次いでこのストリップを使用し、20ポンドの力 を加えながら２分間にわたって3.25cmのプラスチックレンズの２回目の仕上げを 行なった。仕上げ作業の前後の双方で、レンズ面上の３箇所（中心左側、中心、 中心右側）で平滑度（Ｒ_aとＲ_tで測定）を測定した。試験した布帛は次の通りで あった。 １．非拡張可能な膜の基材に輪転グラビア法によって施した同じ研磨材／バイ ンダー配合物を含む標準的市販製品である対照標準製品。この製品はノートン社 より銘柄Ｑ−135−３μｍとして販売されている。 ２．本発明による生産品を製造するための上記に説明した仕方でスパンデック ス材料に同じ研磨材／バインダー混合物を施した12通りのサンプル。 ３．基材がギルホードミルズ社より入手可能な銘柄「Navy−１スタイル55051 」の編物で、樹脂／バインダー配合物を先に説明したようにし、本発明の生産品 を得るよう施した１つのサンプル。 これらの評価結果を下記の表１に示す。 表において、Ｒ_tの値は、それぞれ長さ 2.5cmの線分についての９本の線分の 山と谷の平均距離である。Ｒ_aの値は表面粗さである。各パラメーターについて 、値は低い方が良い。 理解できるように、本発明の研磨布紙はいずれも標準よりも良好な性能を示す 。 例２ この例において、例１で説明したのと同じ研磨材／バインダーの組成物を有す る基材の２つのサンプルを、プラスチックレンズの２回目の仕上げについて評価 した。得られた結果を複数の評価について平均した。実験者によるその他のコメ ントも参考にした。 スパンデックス基材 研磨材シートを適用したときとサイクルの最後で、シートに皺は発生しなかっ た。材料は工具とともに運動する。 材料の除去：0.007mm（90秒後）、0.012mm（120秒後） 最終的な表面仕上げ：1.80μｍのＲ_t，Ｒ_aは0.318μｍ Navy −１基材 研磨材シートを適用したときとサイクルの最後で、シートに皺は発生しなかっ た。材料は工具とともに運動する。 材料の除去：0.008mm（30秒後）、0.010mm（60秒後）、 0.020mm（360秒後） 最終的な表面仕上げ：Ｒ_t 0.943μｍ，Ｒ_a 0.205μｍ

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項 【提出日】１９９６年６月１１日 【補正内容】 請求の範囲 １．約250ｇ／ｍ²未満の重量を有する織物又は編物の基材と、間隔を設けられ て不連続パターンでその基材に直接結合された研磨材粒子を備えた、長さと幅の 寸法を有する研磨布紙材であって、長手方向に50％又は幅方向に25％の伸長を生 じる歪に供されたとき、少なくとも80％の回復を有する研磨布紙材。 ２．長手方向に90％又は幅方向に35％の伸長を生じる歪に供された後の回復が 約100％である請求項１に記載の研磨布紙材。 ３．基材が伸縮性の編物である請求項１に記載の研磨布紙材。 ４．基材が、分離した隆起のあるナックル領域の間隔を設けられたパターンを 含む表面を有し、研磨材粒子が、基材の実質的に専ら前記ナックル領域だけに接 着された請求項１に記載の研磨布紙材。 ５．研磨材領域が180グリット以下のFEPAグリットサイズを有する請求項１に 記載の研磨布紙材。 ６．研磨材粒子がアルミナである請求項１に記載の研磨布紙材。 ７．バインダー中の研磨材粒子のスラリーを、間隔のある不連続パターンで伸 縮性基材布帛に施すことを含む、長さと幅の寸法を有する研磨布紙材の製造方法 であって、そのパターンは、少なくとも長手方向に50％又は幅方向に25％の伸長 に供されたとき、その研磨布紙材が少なくとも80％の回復を有するパターンであ る、研磨布紙材の製造方法。 ８．布帛が１つの表面上に隆起したナックルを有する編物であり、基礎接着剤 層が、実質的に専らそのナックル領域だけに施される請求項７に記載の方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１１月１２日 【補正内容】 明細書 仕上用研磨材 発明の背景 本発明は、研磨布紙、とりわけ硬質表面の精密仕上を行なうのに特に適する研 磨布紙に関する。 光学用ガラスやコンピューターチップ製造用シリコンウェハーのような硬質表 面を研磨する場合、ラッピング用又は仕上用材料を使用することが一般的である 。これらは、可撓性と弾力性のあるパッドを用い、スラリーの形態で施される場 合が多い。しかしながら、多くの条件において、特に光学レンズの場合のように ラッピングされる又は仕上げられる表面が湾曲している場合、研磨布紙を使用す ることが好ましい。 非平面状の表面を研磨するには、適合性があって可撓性のある研磨材が適切で ある。可撓性のある研磨材は欧州特許出願第 0111765号サーチレポートに開示さ れており、この出願は、可撓性で伸長性のある生地基材、砥粒と基剤バインダー を含む研磨材層、その基材と研磨材層の間に結合された伸縮性ポリマー中間層を 記載している。これらの製品は、複雑な形状を有する形材を研磨するために設計 されている。 仕上用製品の１つのタイプには、多翼プロペラに似たディスクカットが挙げら れる。このようなディスクは、「デージー砥石」や「スノーフレーク」パッドの ように色々と称される。この構造は、湾曲面の表面にパッドがより厳密に一致す ることを可能にする。このようなパッドの基材は、可撓であったとしても本質的 に非伸縮性であり、仕上げられるべき表面に完全には容易に適合せず、したがっ て十分には満足できない。このようなディスクを使用する種々の仕方の１つにお いて、所望の曲率を有するラップ工具にディスクが支持され、支持されたディス クに対してレンズ素材が押しつけられて回転され、ラップ工具と同じ曲率を有す るまで表面が研磨される。このようなプロセスは、米国特許第 4733502号に記載 されている。 研磨布紙材を使用して曲面に加工する全ての仕上又はラッピングプロセスにお いて、最も重要な問題は、仕上げられるべき曲面に研磨布紙を正確に適合させる ことである。研磨布紙は本質的に平面状であり、また、砥粒は、一般に割合に可 撓性がなくてかつ伸縮性のない基礎接着剤層と上引き接着剤層によって適所に支 持されているため、基材が如何に可撓性であったとしても、平面状の研磨布紙は それ自身では曲面に容易に適合することができず、このため、表面上の全ての箇 所で圧力が実質的に均等にならない。 請求の範囲 １．220ｇ／ｍ²未満の重量を有する伸縮性織物又は編物の基材と、間隔を設け られて不連続パターンでその基材に直接結合された研磨材粒子を備えた、長さと 幅の寸法を有する研磨布紙材であって、長手方向に50％又は幅方向に25％の伸長 を生じる歪に供されたとき、少なくとも80％の回復を有する研磨布紙材。 ２．長手方向に90％又は幅方向に35％の伸長を生じる歪に供された後の回復が 約100％である請求項１に記載の研磨布紙材。 ３．基材が伸縮性の編物である請求項１に記載の研磨布紙材。 ４．基材が、分離した隆起のあるナックル領域の間隔を設けられたパターンを 含む表面を有し、研磨材粒子が、基材の実質的に専ら前記ナックル領域だけに接 着された請求項１に記載の研磨布紙材。 ５．研磨材領域が１〜10μｍのサイズを有する請求項１に記載の研磨布紙材。 ６．研磨材粒子がアルミナである請求項１に記載の研磨布紙材。 ７．バインダー中の研磨材粒子のスラリーを、間隔のある不連続パターンで22 0ｇ／ｍ²未満の重量を有する伸縮性基材布帛に施すことを含む、長さと幅の寸法 を有する研磨布紙材の製造方法であって、そのパターンは、少なくとも長手方向 に50％又は幅方向に25％の伸長に供されたとき、その研磨布紙材が少なくとも80 ％の回復を有するパターンである、研磨布紙材の製造方法。 ８．布帛が１つの表面上に隆起したナックルを有する編物であり、基礎接着剤 層が、実質的に専らそのナックル領域だけに施される請求項７に記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．約250ｇ／ｍ²未満の重量を有する基材と、間隔を設けられて不連続パター ンでその基材に結合された研磨材粒子を備えた、長さと幅の寸法を有する研磨布 紙材であって、長手方向に50％又は幅方向に25％の伸長を生じる歪に供されたと き、少なくとも80％の回復を有する研磨布紙材。 ２．長手方向に90％又は幅方向に35％の伸長を生じる歪に供された後の回復が 約100％である請求項１に記載の研磨布紙材。 ３．基材が伸縮性の編物である請求項１に記載の研磨布紙材。 ４．基材が、分離した隆起のあるナックル領域の間隔を設けられたパターンを 含む表面を有し、研磨材粒子が、基材の実質的に専ら前記ナックル領域だけに接 着された請求１に記載の研磨布紙材。 ５．研磨材領域が180グリット以下のFEPAグリットサイズを有する請求項１に 記載の研磨布紙材。 ６．研磨材粒子がアルミナである請求項１に記載の研磨布紙材。 ７．バインダー中の研磨材粒子のスラリーを、間隔のある不連続パターンで伸 縮性基材布帛に施すことを含む、長さと幅の寸法を有する研磨布紙材の製造方法 であって、そのパターンは、少なくとも長手方向に50％又は幅方向に25％の伸長 に供されたとき、その研磨布紙材が少なくとも80％の回復を有するパターンであ る、研磨布紙材の製造方法。 ８．布帛が１つの表面上に隆起したナックルを有する編物であり、基礎接着剤 層が、実質的に専らそのナックル領域だけに施される請求項７に記載の方法。