JPWO2020066671A1 - 研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法 - Google Patents

研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2020066671A1
JPWO2020066671A1 JP2020548445A JP2020548445A JPWO2020066671A1 JP WO2020066671 A1 JPWO2020066671 A1 JP WO2020066671A1 JP 2020548445 A JP2020548445 A JP 2020548445A JP 2020548445 A JP2020548445 A JP 2020548445A JP WO2020066671 A1 JPWO2020066671 A1 JP WO2020066671A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
layer
polished
resin
polishing pad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020548445A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7420728B2 (ja
Inventor
恭祐 天▲高▼
恭祐 天▲高▼
翔太 菱田
翔太 菱田
大祐 安井
大祐 安井
英治 長谷
英治 長谷
透 鎌田
透 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujimi Inc
Original Assignee
Fujimi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujimi Inc filed Critical Fujimi Inc
Publication of JPWO2020066671A1 publication Critical patent/JPWO2020066671A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7420728B2 publication Critical patent/JP7420728B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D15/00Hand tools or other devices for non-rotary grinding, polishing, or stropping
    • B24D15/04Hand tools or other devices for non-rotary grinding, polishing, or stropping resilient; with resiliently-mounted operative surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/26Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding workpieces with arcuate surfaces, e.g. parts of car bodies, bumpers or magnetic recording heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B29/00Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/14Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/32Resins or natural or synthetic macromolecular compounds for porous or cellular structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

曲面を有する樹脂塗装面のうねりを高い研磨速度で取り除くのに有用な研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法を提供する。本発明の一態様に係る研磨パッド(10)は、研磨面(30)を有する層を有し、研磨面(30)を有する層は疎密構造を有し、研磨面(30)の疎の部分の割合が52%以上96%以下上であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が70以上であるシート素材で構成されている。

Description

本発明は、研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法に関する。
曲面を有する被研磨物、具体的には自動車等の樹脂塗装面を平滑化する加工方法として、例えば特許文献1に記載のバフ研磨加工が知られている。バフ研磨加工は、布製またはその他の材料で作られた研磨輪、所謂バフの表面又は側面に種々の研磨用組成物、即ち研磨剤などを付けて回転させ、研磨対象物を研磨する方法である。
特開2012−251099号公報
しかしながら、バフ研磨加工では樹脂塗装面のうねりを取り除くことができず、美しい表面仕上げを実現することが難しかった。
本発明は、曲面を有する樹脂塗装面のうねりを高い研磨速度で取り除くのに有用な研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る研磨パッドは、研磨面を有する層を有し、前記研磨面を有する層は疎密構造を有し、その疎の部分の割合が52%以上96%以下であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が70以上であるシート素材で構成されることを要旨とする。
本発明によれば、曲面を有する樹脂塗装面のうねりを高い研磨速度で取り除くことが可能となり、短時間で美しい表面仕上げを実現することが容易になる。
(a)は本発明の第1実施形態に係る研磨パッドの斜視図であり、(b)は図1の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 (a)は本発明の第1実施形態に係る研磨パッドを使用する自動研磨装置の構成例を示す図であり、(b)及び(c)は図2(a)の研磨工具の先端部の構成例を示す図である。 (a)は研磨前の樹脂塗装面の表面形状の説明図であり、(b)は比較例であるバフ研磨加工後の樹脂塗装面の表面形状の説明図であり、(c)は図1の(a)の研磨パッドによる研磨後の樹脂塗装面の表面形状の説明図であり、(d)は2次研磨後の樹脂塗装面の表面形状の説明図である。 (a)は本発明の第2実施形態に係る研磨パッドの上面図であり、(b)は図4の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 (a)は図4の(a)に示す研磨パッドの第1変形例の断面図であり、(b)は図4の(a)に示す研磨パッドの第2変形例の断面図である。 (a)は図4の(a)に示す研磨パッドの第3変形例の上面図であり、(b)は図6の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 (a)は図4の(a)に示す研磨パッドの第4変形例の上面図であり、(b)は図7の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 (a)は図4の(a)に示す研磨パッドの第5変形例の上面図であり、(b)は図8の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 (a)は図4の(a)に示す研磨パッドの第6変形例の上面図であり、(b)は図9の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 (a)は図4の(a)に示す研磨パッドの第7変形例の上面図であり、(b)は図10の(a)に示す研磨パッドのA−A断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る研磨パッドの構成を説明する断面図である。 図11の研磨パッドを構成する硬質の層の上面図である。 切り欠きの平面形状の変形例を示す硬質の層の上面図である。 切り欠きの平面形状の別の変形例を示す硬質の層の上面図である。 切り欠きの数や長さの変形例を示す硬質の層の上面図である。 切り欠きの断面形状の変形例を示す研磨パッドの断面図である。 硬質の層に線状溝を有する研磨パッドの断面図である。 止水層を有する研磨パッドの断面図である。 研磨層の外縁よりも内側の領域に、該研磨層を厚さ方向に貫通する環状の貫通部が形成されている硬質の層の上面図である。 研磨層の外縁よりも内側の領域に、該研磨層を厚さ方向に貫通する円形の貫通部が形成されている硬質の層の上面図である。 研磨層の外縁よりも内側の領域に、該研磨層を厚さ方向に貫通する繭形の貫通部が形成されている硬質の層の上面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
1.第1実施形態
第1実施形態に係る研磨パッドは、研磨面を有する層を備えている。そして、その研磨面を有する層は疎密構造を有し、その疎の部分の割合が52%以上96%以下であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が70以上であるシート素材で構成されている。なお、上述のJIS K 6253は、ISO 7619に対応する規格である。
以下、第1実施形態に係る研磨パッド及びその研磨パッドを備えた研磨工具について説明する。
第1実施形態に係る研磨パッドは、研磨面を有する層を備えており、その研磨面を有する層は疎密構造を有し、その疎の部分の割合が52%以上96%以下であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が70以上であるシート素材で構成されている。換言すると、第1実施形態に係る研磨パッドは、研磨面を有する層を備え、その研磨面を有する層は、例えば繊維の集合体からなるシート素材で構成されており、その研磨面の疎の部分の割合が52%以上96%以下であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が70以上である。
第1実施形態に係る研磨パッドにおいて、例えば、研磨面を有する層は、不織布パッド、又は樹脂繊維を含むシート状物で構成されていてもよい。なお、不織布パッドは、繊維のみ、又は繊維を樹脂で含浸して構成されていてもよい。
第1実施形態に係る研磨パッドにおいて、例えば、研磨面を有する層は、合成樹脂からなる繊維を含んでおり、その合成樹脂は、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はポリエチレン樹脂を含有する素材で構成されていてもよい。
第1実施形態に係る研磨パッドにおいて、例えば、研磨面を有する層の研磨面とは反対側の面に、弾性体からなり且つ研磨面を有する層を支持する層をさらに備えていてもよい。
第1実施形態に係る研磨パッドにおいて、例えば、研磨面を有する層を支持する層は、樹脂製の弾性体で構成されていてもよい。
第1実施形態に係る研磨パッドにおいて、例えば、研磨面を有する層よりも研磨面を有する層を支持する層の方が、JIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が低くてもよい。
このように、第1実施形態に係る研磨パッドにおいて、研磨面を形成する硬質の層と、この硬質の層を支持する軟質の層と、を含む2層構造の研磨パッドに形成することにより、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて軟質の層が歪むことによって硬質の層が撓み、研磨面が樹脂塗装面の曲面に追従する傾向がある。
第1実施形態に係る研磨工具は、第1実施形態に係る研磨パッドを備えている。
このように、第1実施形態に係る研磨工具において、研磨面を形成する硬質の層と、この硬質の層を支持する軟質の層と、を含む2層構造の研磨パッドを備えることにより、研磨面を樹脂塗装面に追従させてもよい。研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて軟質の層が歪むことによって硬質の層が撓み、研磨面が樹脂塗装面の曲面に追従する傾向がある。
以下、第1実施形態を詳細に説明する。
1−1.研磨パッドの構成例について
研磨パッドは、研磨面を有しているものであれば特にその構成は限定されない。例えば、研磨パッドは、研磨パッドの研磨面を樹脂塗装面に追従させる構造を備えていてもよい。研磨パッドの研磨面を樹脂塗装面に追従させる構造は、例えば、研磨面を形成する硬質の層と、この硬質の層を支持する軟質の層とを含む2層構造を有するものであってもよいし、2層以上の多層構造を有するものであってもよい。
以下、研磨パッドの一例として、研磨面を形成する硬質の層と、この硬質の層を支持する軟質の層とを含む2層構造を有する研磨パッド10の構成例を説明する。以下の説明では、研磨面を形成する硬質の層を単に「硬質の層」と表記し、硬質の層を支持する軟質の層を単に「軟質の層」と表記する。なお、本実施形態において「硬質の層」と「軟質の層」とは、相対的な層の性質を表すものである。つまり、上記硬質とは、一方の層である「研磨面を形成する層」の硬度が、他方の層である「研磨面を有する層を支持する層」の硬度よりも高いことを意味するものである。これとは逆に、上記軟質とは、他方の層である「研磨面を有する層を支持する層」の硬度が、一方の層である「研磨面を形成する層」の硬度よりも低いことを意味するものである。
図1の(a)及び図1の(b)を参照する。研磨パッド10は、硬質の層40と、軟質の層50とを含む2層構造を有する。硬質の層40は、研磨パッド10の研磨面30を有する。軟質の層50は、硬質の層40を支持し、且つ研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に曲面に応じて歪む。このため、硬質の層40が曲面に沿って撓み、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従する傾向がある。
1−2.硬質の層について
硬質の層40は、研磨面30の疎の部分の割合(以下、疎部の面積率とも言う。)が52%以上96%以下であるシート素材で構成されていればよく、疎部の面積率が54%以上96%以下であるシート素材で構成されていれば好ましく、60%以上96%以下であるシート素材で構成されていればより好ましい。このような範囲であれば、後述する、砥粒と、油剤、乳化安定剤、及び増粘剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤と、を含むエマルションからなる研磨用組成物の研磨界面への保持力が向上し、十分な研磨速度を得ることが可能である。なお、疎部の面積率が52%未満では、砥粒と、油剤、乳化安定剤、及び増粘剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤と、を含むエマルションからなる研磨用組成物の研磨界面への保持力が低下し、研磨レートが低下する傾向がある。
シート素材に後述のような溝を形成する場合には、溝の無い研磨接触面の疎部の面積率が52%以上96%以下であればよい。
なお、疎部の面積率の調整方法は特に限定させるものではなく、例えば不織布シートの場合、繊維の太さ、繊維の含有量、含浸される樹脂の量、表面のパターニング等によって調整してもよく、細長い材料を交差するように並べた構造であるメッシュ構造の場合、構造材の直径、構造の間隔、積層条件等により調整してもよく、発泡剤等を用いて内部に空隙を発生させる発泡構造体の場合、発泡剤の種類、量等によって調整してもよく、湿式製膜方法により形成されるスウェードの場合、製膜条件、バフィング条件によって調整してもよい。
硬質の層40の疎部の面積率は、例えば、研磨パッドの表面を顕微鏡で測定したものを画像解析することによって求めることができる。具体的には、研磨パッドの表面を株式会社キーエンス製のVK−X200を用いて、視野角1.4mm×1.4mm、高さ方向0.1mmの範囲を倍率200倍(対物10倍、接眼20倍)で任意の10点を測定し、得られた画像を三谷商事株式会社製のWinROOF2018を用いて、得られた画像をモノクロ化し、自動での2値化をしたものの全体の面積に対する空白の面積の割合を算出することで求めることができる。つまり、上記「疎部」とは、研磨パッド10の最表面から深さ0.1mmの範囲内に研磨パッド10を構成する繊維等が存在していない部分である。換言すると、研磨面30を有する層は、その最表面から厚さ0.1mmの範囲内における空隙部の面積の割合が52%以上96%以下であってもよい。ここで、上記「面積」とは、研磨面30を有する層を厚さ方向に見た場合の面積をいう。
硬質の層40の硬度は、JIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度で70以上であればよく、80以上であることがより好ましい。このような範囲であれば、研磨パッド10による樹脂塗装面の曲面の研磨がならい研磨になりにくくなり、樹脂塗装面の表面のうねりを取り除くことが可能になる。なお、硬質の層40のA硬度が70未満では、硬質の層40のうねり解消性が低下し美しい表面が得られない傾向がある。また、JIS K 6253に準ずる方法で測定されるA硬度の最大値は、100である。
なお、A硬度は、不織布シートの場合、繊維の材質、繊維の太さ、繊維の含有量、含浸される樹脂の量、含浸される樹脂の硬さ等によって調整することができる。
硬質の層40のA硬度は、JIS K 6253に準ずる方法で測定することができる。例えば、ASKER ゴム硬度計AL型を定圧荷重器CL−150Lに装着して、定圧荷重器に試験片を平行に維持されるように置き、衝撃を与えないようにゴム硬度計AL型を試験片に接触させる。この時の加圧面に加える質量は1kgとし、接触後15秒後のゴム硬度計AL型の数値を読み取り、3mm間隔で5点測定した中の最も小さい値を採用することにより測定することができる。
硬質の層40の材質は特に限定されず、研磨面30の疎部の面積率が52%以上96%以下であり、且つA硬度70以上を有する材質であればよい。例えば、ポリウレタンタイプ、発泡ポリウレタンタイプ、不織布タイプ、スウェードタイプ等の材質の違いの他、その硬度や厚みなどの物性の違い、さらに砥粒を含むもの、砥粒を含まないものなど種々あるが、これらを制限なく使用することができる。特に、硬質の層40の材質は、例えば、不織布であってもよく、樹脂繊維を含むシート状物が好ましい。換言すると、研磨面の密の部分は繊維と樹脂を含む材質で構成されていてもよい。
また、硬質の層40の材質は、合成樹脂を含んだ材質であってもよい。硬質の層40に含まれる合成樹脂は、例えば、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はポリエチレン樹脂の少なくとも1種を含有する素材で構成されていてもよい。上記の材質であれば、被研磨面に対し、深いキズ(スクラッチ)を低減させることができる。硬質の層40の樹脂繊維の具体例としては、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂が好ましく、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂がより好ましい。また、硬質の層40の合成樹脂の硬化は、硬化剤により行ってもよいし、熱により行ってもよい。
硬質の層40の樹脂繊維の太さは、特に限定されるものではないが、1デニール以上であることが好ましく、10デニール以下であることが好ましい。また、樹脂繊維の太さの種類は1種でもよいし、樹脂繊維の太さの種類が異なるものを2種以上混合させてもよい。
硬質の層40の厚さは、特に限定されるものではないが0.05cm以上であることが好ましい。また、0.5cm以下であることが好ましい。硬質の層40の厚さはこのような範囲であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に硬質の層40が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、被研磨物の曲面に対する研磨面30の追従性が向上する傾向がある。このため、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、且つ研磨面30と曲面との接触面積が増えて研磨効率が向上する傾向がある。
1−3.軟質の層について
軟質の層50は、硬質の層40の研磨面30とは反対側の面に硬質の層40を支持するように設けられた層であって、弾性体で構成された層である。軟質の層50を構成する弾性体は、例えば、樹脂製であってもよい。
軟質の層50の硬度は、JIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度で60未満であることが好ましく、30以下であることがより好ましい。つまり、軟質の層50のA硬度は、硬質の層40のA硬度よりも低ければよい。このような範囲であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に軟質の層50が歪みやすくなる。この結果、硬質の層40が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、被研磨物の曲面に対する研磨面30の追従性が向上する傾向がある。研磨面30と曲面との接触面積が増えて研磨効率が向上する傾向がある。
軟質の層50のA硬度は、例えば、ASKER ゴム硬度計A型を定圧荷重器CL−150Lに装着して、JIS K 6253に準ずる方法で、3mm間隔で5点測定した中の最も大きい値を採用することにより測定することができる。
軟質の層50の厚さは、特に限定されるものではないが0.50cm以上であることが好ましい。また、軟質の層50の厚さは、5.0cm以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、軟質の層50の歪み量と硬質の層40の撓み量を確保することができる。
軟質の層50の材質は、特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。軟質の層50の材質は、例えば、ポリウレタン発泡体又はポリエチレン発泡体等の樹脂発泡体であってよい。
1−4.研磨方法について
第1実施形態に係る研磨方法は、例えば、硬質の層で形成される研磨面を有する研磨パッドを、ロボットアームを備える自動研磨装置に取り付けて、曲面を有する樹脂塗装面を研磨する自動研磨処理に使用することができる。
図2(a)を参照する。自動研磨装置1は、ロボットアーム2と、研磨パッド10と、研磨工具4と、押付圧検出部5と、コントローラ7を備える。参照符号90は、被研磨物を示す。被研磨物90は、例えば、表面が樹脂塗装された自動車等の車体であってよい。ロボットアーム2は、複数の関節20、21及び22を有し、研磨パッド10、研磨工具4及び押付圧検出部5が取り付けられた先端部23を複数方向に移動させることができる。
研磨工具4は、押付圧検出部5を介して先端部23に取り付けられ、内蔵する駆動手段により研磨面30に垂直な方向を回転軸として研磨パッド10を回転させる。また、図2(b)及び(c)を参照する。研磨工具4の先端は研磨パッド取り付け部11を備える。図2(b)は研磨パッド10の径が研磨パッド取り付け部11の径と同じ例、図2(c)は研磨パッド10の径が研磨パッド取り付け部11の径よりも大きい例である。コントローラ7は、ロボットアーム2の挙動と、研磨工具4による研磨パッド10の回転を制御する。図示しない研磨用組成物供給機構からは、研磨パッド10と被研磨物90との間に研磨用組成物が供給される。コントローラ7は、ロボットアーム2によって研磨パッド10を被研磨物90の表面に押付けて研磨パッド10を回転させることによって、被研磨物90の表面を研磨する。押付圧検出部5は、被研磨物90に対する研磨面30の押圧力を検出する。コントローラ7は、押付圧検出部5による検出結果に基づいて研磨面30を被研磨物90に押し付ける力の調整を行ってもよい。コントローラ7は、押付圧検出部5による検出結果に基づいて、被研磨物90に対する研磨面30の押圧力を一定にしたまま、被研磨物90の表面を研磨面30が移動するようにロボットアーム2を制御してもよい。
このように、第1実施形態に係る研磨方法では、研磨パッド10の研磨面30を、被研磨物90の表面に対して、後述する砥粒を含む研磨用組成物の存在下で走査させて研磨してもよい。なお、第1実施形態に係る研磨方法で使用可能な自動研磨装置1としては、例えば、ファナック株式会社製の産業用ロボット「M−20iA」のアームの先端に、ダブルアクションポリッシャを取り付けた装置である。このダブルアクションポリッシャには研磨パッドが装着可能であり、アームに付与された押し付け力で研磨パッドの研磨面を研磨対象物の被研磨面に押し付け、被研磨面上に研磨用組成物を供給しながら、ダブルアクションポリッシャを回転することにより研磨を行うことが可能である。
ただし、本実施形態の研磨方法は、上記の自動研磨装置1に限定して適用されるものではない。例えば、本実施形態の研磨方法は、研磨パッド10をハンドポリッシャの先端に取り付け、研磨作業者が手作業でハンドポリッシャを動かして樹脂塗装面、即ち被研磨物90の表面を研磨する場合に適用してもよい。ハンドポリッシャの駆動手段は特に限定されないが、一般的にシングルアクション、ダブルアクション、ギアアクション等が用いられ、塗装部材の研磨ではダブルアクションが好まれる。つまり、研磨工具4が備える研磨パッド10の研磨面30を、被研磨物90の表面に対して、後述する砥粒を含む研磨用組成物の存在下で走査させて研磨してもよい。
研磨パッド10を研磨工具4の研磨パッド取り付け部11に固定する方法は特に限定されるものではないが、例えば、両面接着テープ、接着剤、面ファスナー等を用いる固定方法が挙げられる。
研磨パッド10のうち、研磨工具4の研磨パッド取り付け部11と接触する箇所の断面形状は、特に限定されるものではないが、例えば、直線状、曲線状、又はこれらを組み合わせた形状などが挙げられる。
研磨パッド10のうち、研磨工具4の研磨パッド取り付け部11と接触する箇所の外周形状は、特に限定されるものではないが、例えば、円形状、多角形状、花弁状、星型などが挙げられる。
研磨パッド10のうち、研磨工具4の研磨パッド取り付け部11と接触する箇所の表面には、溝加工、孔加工、エンボス加工等の加工を施してもよいが、これら以外の加工を施してもよい。
研磨工具4の研磨パッド取り付け部11の材質は研磨パッド10に押付圧を十分に伝えるために研磨パッド10の材質より硬い材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、樹脂、金属、セラミック、繊維強化樹脂、複合材等を使用することができる。繊維強化樹脂としては、例えば、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂が挙げられる。繊維強化樹脂に使用される樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。また、複合材としては、例えば、意図的に無機粒子を含有した金属等の2種類以上の材質を組み合わせた複合材などが挙げられる。
なお、以上の本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、以上の本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。例えば、本実施形態の研磨方法は、曲面状の被研磨面の研磨に好適であるが、平面状の被研磨面の研磨にも適用可能である。
1−5.第1実施形態の効果について
第1実施形態に係る研磨パッド10は、硬質の層40を備えており、その研磨面30の疎部の面積率が52%以上96%以下であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が75以上であるシート素材で構成されている。この構成であれば、砥粒と、油剤、乳化安定剤、及び増粘剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤と、を含むエマルションからなる研磨用組成物の研磨界面への保持力が向上し、十分な研磨速度を得ることが可能である。
また、第1実施形態に係る研磨パッド10を構成する硬質の層40は、JIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が80以上であるシート素材で構成されていてもよい。この構成であれば、研磨パッド10による樹脂塗装面の表面の研磨がならい研磨になりにくくなり、樹脂塗装面の表面のうねりを取り除くことが可能になる。
また、第1実施形態に係る研磨パッド10を構成する硬質の層40は、不織布パッド、又は樹脂繊維を含むシート状物で構成されていてもよい。この構成であれば、曲面を有する樹脂塗装面に接触する研磨面30の接触面積が増加することにより研磨効率が向上し、比較的大きな樹脂塗装面の研磨に要する時間を短縮することができる。
また、第1実施形態に係る研磨パッド10を構成する硬質の層40は、合成樹脂からなる繊維を含んでおり、その合成樹脂は、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はポリエチレン樹脂の少なくとも1種を含有する素材で構成されていてもよい。この構成であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従するので、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができる。
また、第1実施形態に係る研磨パッド10は、軟質の層50を備えていてもよい。この構成であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従するので、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、且つ曲面を有する樹脂塗装面に接触する研磨面30の接触面積が増加することにより研磨効率が向上し、比較的大きな樹脂塗装面の研磨に要する時間を短縮することができる。
また、第1実施形態に係る研磨パッド10を構成する軟質の層50は、樹脂製の弾性体で構成されていてもよい。この構成であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従するので、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができる。
また、第1実施形態に係る研磨パッド10を構成する軟質の層50よりも硬質の層40の方が、JIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が低くてもよい。この構成であれば、曲面を有する樹脂塗装面に接触する研磨面30の接触面積が増加することにより研磨効率が向上し、比較的大きな樹脂塗装面の研磨に要する時間を短縮することができる。
第1実施形態の研磨方法は、硬質の層40で形成される研磨面30を有する研磨パッド10を用いて樹脂塗装面を研磨する。具体的には、第1実施形態に係る研磨方法では、第1実施形態に係る研磨パッド10の研磨面30を、研磨対象物である曲面を有する樹脂塗装面に対して、砥粒を含む研磨用組成物の存在下で走査させて研磨する。また、第1実施形態に係る研磨方法では、第1実施形態に係る研磨工具4が備える研磨パッド10の研磨面30を、研磨対象物である曲面を有する樹脂塗装面に対して、砥粒を含む研磨用組成物の存在下で走査させる研磨する。これらの構成であれば、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従するので、被研磨物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、且つ曲面を有する樹脂塗装面に接触する研磨面30の接触面積が増加することにより研磨効率が向上し、比較的大きな樹脂塗装面の研磨に要する時間を短縮することができる。
図3の(a)〜図3の(c)を参照する。図3の(a)は、研磨前の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを模式的に示す。研磨前の表面形状は、比較的周波数が高い表面粗さ成分と比較的周波数が低いうねり成分とを有している。
図3の(b)は、バフ研磨加工後の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを比較例として示す。バフ研磨加工では研磨布の硬度が比較的低く、ならい研磨になってしまう。このため、表面粗さ成分は取り除かれるが、うねり成分は研磨後も残る。
図3の(c)は、第1実施形態の研磨パッド10による研磨後の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを模式的に示す。硬質の層40によって研磨面30が形成されるので、樹脂塗装面の表面の研磨がならい研磨になりにくい。このため、樹脂塗装面の表面形状のうねり成分が取り除かれる。
1−6.2次研磨について
研磨パッド10による研磨の後に、微細な表面粗さ成分を取り除く場合には、研磨パッド10による1次研磨の後に、表面粗さ成分を取り除くための2次研磨を行ってもよい。この場合には、研磨パッド10による研磨の後に、例えば図2に示す研磨工具4に取り付けられた研磨パッドを交換し、研磨パッド10の硬質の層40よりも低い硬度を有する研磨パッドを用いて被研磨物90の表面を研磨する。
2次研磨に用いる研磨パッドの硬度は、特に限定されるものではないが、1次研磨パッドの硬度よりA硬度が低いものが好ましい。例えば、A硬度で50未満であることが好ましく、40以下であることがより好ましい。このような範囲であれば、樹脂塗装面の表面の細かい表面粗さ成分を取り除くことが可能になる。
図3の(d)は、2次研磨後の樹脂塗装面の表面形状のプロファイルを模式的に示す。研磨パッド10による研磨とそれに続く2次研磨により、樹脂塗装面の表面の表面粗さとうねりの両方が取り除かれる。
2次研磨に用いる研磨パッドの材質は特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。2次研磨に用いる研磨パッドの材質は、例えば、不織布、スウェード、又はスポンジであってもよい。
2次研磨に用いる研磨パッドは、1層構造でもよいし、研磨パッド10と同様に2層以上の多層構造を有していてもよい。
第1層の硬度は、特に限定されるものではないが、研磨パッド10の硬質の層40の硬度よりも低いことが好ましい。第1層の硬度は、例えば、A硬度で50未満であることが好ましく、40以下であることがより好ましい。
第1層の厚さは、特に限定されるものではないが、2.0cm以下であることが好ましい。また、2層以上の構造の場合は、第1層の厚さは0.05cm以上であることが好ましい。また0.5cm以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に第1層が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、研磨面と曲面との接触面積が増えて研磨効率が向上する傾向がある。
第1層の材質は特に限定されず、上記の硬度を有する材質であればよい。第1層の材質は、例えば、不織布、スウェード又はスポンジであってもよい。
第2層の構成は、研磨パッド10の軟質の層50の構成と同様であってよい。
1−7.変形例
研磨パッド10の構造は、図1の(a)及び図1の(b)に示した2層構造に限られない。研磨パッド10は、研磨面30を形成する硬質の層を備えていればよい。例えば、研磨パッド10は、研磨面30を形成する硬質の層を支持するための軟質の層を備えなくてもよい。
この場合に、図2に示されるコントローラ7は、被研磨物90の表面の曲面に沿って研磨面30が移動するようにロボットアーム2を制御してもよい。被研磨物90の表面の曲面に沿って研磨面30が移動するようにロボットアーム2が制御されることによって、被研磨物90の表面のうねりを硬質の層で形成された研磨面30で取り除くことができる。
2.第2実施形態
続いて、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る研磨パッドは、第1実施形態に係る研磨パッド10の研磨面30に溝を形成したものである。研磨面30に溝が形成されることによって、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
このような溝の形状方法は、特に限定されるものではないが、例えば、硬質の層40及び軟質の層50を含む2層構造を形成した後に、エッチング等によって溝となる部分の層を取り除くことによって形成することができる。また、2層構造を形成した後に、高速回転する円形の切刃を所定量パッドに押し当てながら表面を走査することによって形成することができる。
2−1.溝の形態
図4の(a)及び図4の(b)を参照する。図1の(a)と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。研磨パッド10の研磨面30には、第1溝31及び第2溝32が形成されている。第1溝31は、研磨面30上の第1方向に沿って延び、第2溝32は、第1方向に直交する研磨面30上の第2方向に沿って延びる。研磨面30に複数の第1溝31及び複数の第2溝32を形成することにより、研磨面30には溝が格子状に形成される。
第1溝31及び第2溝32の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さと同じであってもよい。すなわち、第1溝31及び第2溝32によって硬質の層40は複数に分割されてもよい。また、第1溝31及び第2溝32は硬質の層40のみに形成され、軟質の層50には形成されない。硬質の層40が第1溝31及び第2溝32により分割されていることにより、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて硬質の層40が当接方向に変位することが可能になる。このため、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
第1溝31及び第2溝32の溝幅は、特に限定されるものではないが、例えば0.5mm以上であることが好ましく、1.0mm以上がより好ましい。また、第1溝31及び第2溝32の溝幅は、特に限定されるものではないが、例えば5.0mm以下であることが好ましく、2.0mm以下がより好ましい。
このような範囲であれば、溝の形成による研磨面30と樹脂塗装面との接触面積の減少を抑えながら、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合の硬質の層40の変位量を確保し研磨面30を撓みやすくすることができる。
第1溝31のピッチ及び第2溝32のピッチは、特に限定されるものではないが、例えば3.0mm以上であることが好ましく、4.0mm以上がより好ましい。また、第1溝31のピッチ及び第2溝32のピッチは、特に限定されるものではないが、例えば50mm以下であることが好ましく、20mm以下がより好ましく、8mm以下がさらに好ましい。ここで、「ピッチ」とは、第1溝31と第2溝32との間の距離を指す。
このような範囲であれば、溝の形成による研磨面30と樹脂塗装面との接触面積の減少を抑えながら、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合の研磨面30の全体のたわみ量を確保することができる。
なお、上述の溝幅及びピッチの寸法は、以下に説明する第1〜第7変形例でも同じである。
2−2.第1変形例について
図5の(a)を参照する。第1溝31及び第2溝32の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも浅くてもよい。すなわち、第1溝31及び第2溝32によって硬質の層40は複数に分割されておらず、第1溝31及び第2溝32の部分の硬質の層40の厚さが他の部分の厚さよりも薄い。第1溝31及び第2溝32の部分の剛性が低下するので、硬質の層40が撓みやすくなる。このため、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
2−3.第2変形例について
図5の(b)を参照する。第1溝31及び第2溝32の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第1溝31及び第2溝32は、硬質の層40及び軟質の層50に形成されていてもよい。したがって、硬質の層40を支持する軟質の層50の支持面51も第1溝31及び第2溝32によって分割される。分割された複数の硬質の層40は、分割された複数の支持面51によってそれぞれ支持される。
第1溝31及び第2溝32が軟質の層50にも形成されているので、軟質の層50の剛性が低下し、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に押し当てられた場合に、曲面に応じて軟質の層50が歪みやすくなる。また、硬質の層40を支持する支持面51が分割されていることにより、支持面51間の拘束力が低下して、分割された硬質の層40同士が独立して変位しやすくなる。このため、当接方向における硬質の層40の変位量が大きくなり、研磨面30が樹脂塗装面の曲面に追従しやすくなる。
2−4.第3変形例について
図6の(a)及び図6の(b)を参照する。研磨面30には、第1溝31のみが形成され、第2溝32が形成されていない。研磨面30に複数の第1溝31を形成することにより、研磨面30には溝がストライプ状に形成される。
第1溝31の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第1溝31は、硬質の層40及び軟質の層50に形成されていてもよい。したがって、硬質の層40を支持する軟質の層50の支持面51も第1溝31によって分割される。分割された複数の硬質の層40は、分割された複数の支持面51によってそれぞれ支持される。なお、第1溝31の深さは、硬質の層40の厚さと同じであってもよく、また浅くてもよい。
第2溝32を省略して研磨面30にストライプ状の溝を形成することにより、研磨面の強度を向上することができ、且つ溝を形成する工数が低減され低コスト化に資する。また、硬質の層40にも第1溝31を形成することにより、第2方向に延びる第2溝32を形成しないことによる研磨面30の追従性の低下を軽減する。
2−5.第4変形例について
図7の(a)及び図7の(b)を参照する。研磨面30には、第3溝33が形成されている。研磨面30に第3溝33を形成することにより、研磨面30には溝がスパイラル状に形成される。
第3溝33の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第3溝33は、硬質の層40及び軟質の層50に形成されていてもよい。なお、第3溝33の深さは、硬質の層40の厚さと同じであってもよく、また浅くてもよい。
研磨面30にスパイラル状の溝を形成することにより、研磨面の強度を向上することができ、且つ溝を形成する工数が低減され低コスト化に資する。
2−6.第5変形例について
図8の(a)及び図8の(b)を参照する。研磨面30には、第4溝34のみが形成されている。研磨面30に複数の第4溝34を形成することにより、研磨面30には溝が放射線状に形成される。
第4溝34の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第4溝34は、硬質の層40及び軟質の層50に形成されていてもよい。したがって、硬質の層40を支持する軟質の層50の支持面51も第4溝34によって分割される。分割された複数の硬質の層40は、分割された複数の支持面51によってそれぞれ支持される。なお、第4溝34の深さは、硬質の層40の厚さと同じであってもよく、また浅くてもよい。
研磨面30に放射線状の溝を形成することにより、研磨面30の追従性の低下を軽減することができる。
なお、2次研磨に用いる研磨パッドの研磨面にも、第2実施形態に係る研磨パッド10と同様に溝が形成されてもよい。
2−7.第6変形例について
図9の(a)及び図9の(b)を参照する。研磨面30には、第5溝35のみが形成されている。研磨面30に複数の第5溝35を形成することにより、研磨面30には溝が三角形状に形成される。
第5溝35の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第5溝35は、硬質の層40及び軟質の層50に形成されていてもよい。したがって、硬質の層40を支持する軟質の層50の支持面51も第5溝35によって分割される。分割された複数の硬質の層40は、分割された複数の支持面51によってそれぞれ支持される。なお、第5溝35の深さは、硬質の層40の厚さと同じであってもよく、また浅くてもよい。
研磨面30に三角形状の溝を形成することにより、研磨面30の追従性の低下を軽減することができる。
なお、2次研磨に用いる研磨パッドの研磨面にも、第2実施形態に係る研磨パッド10と同様に溝が形成されてもよい。
2−8.第7変形例について
図10の(a)及び図10の(b)を参照する。研磨面30には、第6溝36のみが形成されている。研磨面30に複数の第6溝36を形成することにより、研磨面30には溝が六角形状に形成される。
第6溝36の深さは、特に限定されるものではないが、硬質の層40の厚さよりも深くてもよい。すなわち、第6溝36は、硬質の層40及び軟質の層50に形成されていてもよい。したがって、硬質の層40を支持する軟質の層50の支持面51も第6溝36によって分割される。分割された複数の硬質の層40は、分割された複数の支持面51によってそれぞれ支持される。なお、第6溝36の深さは、硬質の層40の厚さと同じであってもよく、また浅くてもよい。
研磨面30に六角形状の溝を形成することにより、研磨面30の追従性の低下を軽減することができる。
なお、2次研磨に用いる研磨パッドの研磨面にも、第2実施形態に係る研磨パッド10と同様に溝が形成されてもよい。
上記変形例では、三角形、四角形、六角形の各溝形状について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。研磨面30に形成される溝形状は、特に限定されるものではなく、例えば、多角形であればよい。
以上、第1実施形態及び第2実施形態に係る各研磨パッド10の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、以下に説明するその他の実施形態であっても、第1実施形態及び第2実施形態に係る各研磨パッド10と同様の作用効果を奏する。
3.その他の実施形態
本実施形態の研磨方法において使用される研磨パッド10は、図11に示すように、研磨面30を有する硬質の層40と、弾性体からなり且つ硬質の層40を支持する軟質の層50と、を備える積層構造を有する。
硬質の層40には、その外縁から中心に向かって延びる切り欠き40aが、放射線状に3個以上形成されていて(図12、13、14の例では、切り欠き40aの数は3個である)、硬質の層40の外周縁側部分が切り欠き40aによって複数の花弁状領域40A、40B、40C、・・・に分割されている。硬質の層40の外周縁側部分の内側に配された硬質の層40の中心側部分は、切り欠き40aによって分割されていない。
軟質の層50が弾性変形可能であるとともに、硬質の層40の外周縁側部分が切り欠き40aによって複数の花弁状領域40A、40B、40C、・・・に分割されているため、研磨の際には、研磨パッド10の研磨面30が被研磨物90の表面の曲面形状に応じて容易に変形可能である。そのため、このような研磨パッド10を用いて曲面状の被研磨物90の表面の研磨を行うと、研磨パッド10の研磨面30が三次元的に変形して曲面状の被研磨物90の表面に追従するので、曲面状の被研磨物90の表面のうねりを除去することが可能である。
また、研磨パッド10の研磨面30は、曲率の大小を問わず種々の曲率の曲面に対しても追従することができるので、本実施形態の研磨方法は、曲率が異なる種々の被研磨物90の表面に対して適用可能である。また、本実施形態の研磨方法は、曲率が異なる複数の曲面部分を有する被研磨物90の表面や、凹面部分及び凸面部分を有する被研磨物90の表面に対しても好適に適用可能である。
研磨面30が被研磨物90の表面の曲面形状に応じて変形して被研磨物90の表面に追従するためには、切り欠き40aは、隣接する花弁状領域(例えば花弁状領域40A、40B)の相対する分割端同士(例えば、花弁状領域40Aの分割端40Aaと花弁状領域40Bの分割端40Ba)を繋ぎ合わせた場合に、研磨面30が凸状曲面又は凹状曲面となるように形成されていることが好ましい(図12、13、14を参照)。そして、軟質の層50の硬質の層40に接する側の表面は、凸状曲面又は凹状曲面をなしていてもよい。
切り欠き40aの平面形状(研磨面30に対して垂直をなす位置の視点から切り欠き40aを見た場合の垂直投影図における切り欠き40aの形状)は特に限定されるものではなく、図12に示すV字状でもよいが、図13に示す帯状や図14に示す台形状でもよい。図12に示すV字状の切り欠き40aは、外縁側端部が最も幅広く、中心に向かって徐々に幅が狭くなる形状である。V字状の切り欠き40aの中心側端部は、図12に示すように尖鋭状でもよいが、円弧形状をなしていてもよい。
図13に示す帯状の切り欠き40aは、その幅が外縁側端部から中心側端部まで一定をなす形状である。帯状の切り欠き40aの中心側端部は、図13に示すように円弧形状をなしていてもよいが(すなわち、U字状の切り欠き40aでもよい)、矩形状等の多角形状をなしていてもよい。
図14に示す台形状の切り欠き40aは、外縁側端部が最も幅狭で、中心に向かって徐々に幅が広くなる形状である。台形状の切り欠き40aの中心側端部は、図14に示すように矩形状等の多角形状をなしていてもよいが、円弧形状をなしていてもよい。
また、硬質の層40の外周縁側部分が切り欠き40aによって分割されてなる複数の花弁状領域40A、40B、40C、・・・の形状は、特に限定されるものではないが、以下のようにしてもよい。すなわち、隣接する切り欠き40aの中心側端部同士の間の距離A(花弁状領域の中心側端部における幅とも言える)と、隣接する切り欠き40aの外縁側端部同士の間の距離B(花弁状領域の外縁側端部における幅とも言える)との比B/Aが1以上となるような形状としてもよい。この比B/Aは1.3以上であることがより好ましい。
さらに、複数の花弁状領域40A、40B、40C、・・・の形状は、以下のようにしてもよい。すなわち、切り欠き40aの外縁側端部における幅Cと前述の距離Aとの比A/Cが0.8<A/C<32.3なる式を満足するような形状としてもよい。この比A/Cは、1.2<A/C<15.7なる式を満足することがより好ましい。
さらに、硬質の層40や研磨面30の形状は特に限定されるものではないが、硬質の層40を円板状とし、研磨面30をなす硬質の層40の外側表面(軟質の層50と対向する表面とは反対側の表面であり、外部に露出する表面)を円形としてもよい。研磨面30が円形である場合は、複数の切り欠き40aは研磨面30の周方向に等配に(等間隔をあけて)形成してもよい。
また、研磨面30が円形である場合は、切り欠き40aの径方向長さ(研磨面30の径方向に沿う方向の長さ)は特に限定されるものではなく、図15に示すように種々の長さに設定することが可能であるが、研磨面30の半径の2/3以下としてもよい。この切り欠き40aの径方向長さは、研磨面30の半径の1/2以下であることがより好ましい。
さらに、硬質の層40に設ける切り欠き40aの個数は特に限定されるものではなく、図15に示すように種々の個数に設定することが可能であるが、3個以上6個以下が好ましい。
さらに、切り欠き40aは、硬質の層40のみが切り欠かれて形成されていてもよいが、硬質の層40と軟質の層50とが切り欠かれて形成されていてもよい。切り欠き40aが硬質の層40と軟質の層50とが切り欠かれて形成されている場合は、図11に示すように、軟質の層50には、軟質の層50の硬質の層40に接する側の表面から軟質の層50の厚さ方向に延びる凹部50aが硬質の層40の切り欠き部分に連続して形成されており、硬質の層40の切り欠き部分と軟質の層50の凹部50aが一体となって切り欠き40aを構成している。
軟質の層50の凹部50aは、図11に示すように、軟質の層50の硬質の層40に接する側の表面からその反対側の表面まで貫通する貫通孔であってもよいし、図16に示すように、有底の凹部50aであってもよい。
硬質の層40の切り欠き部分と軟質の層50の凹部50aが一体となって構成された切り欠き40aの断面形状(研磨面30に直交する平面で切断した場合の断面形状)は特に限定されるものではなく、図16に示すV字状でもよいが、矩形等の多角形状や円弧形状でもよい。
硬質の層40を構成する素材の種類は特に限定されるものではないが、JIS K7312:1996の付属書2「スプリング硬さ試験タイプC試験方法」で規定された試験方法による硬さ(以下「C硬度」と記すこともある)が40以上80以下である素材とすることができる。硬質の層40を構成する素材の硬さが上記範囲内であれば、研磨面30が曲面状の被研磨物90の表面に追従しやすく、被研磨物90の表面のうねりを取り除くことが容易となる。
なお、上記した硬さの試験方法では、スプリング硬さ試験機として、試験片の表面に試験機の加圧面を密着させたとき、加圧面の中心の孔からばね圧力で突き出ている押針が試験片によって押し戻される距離を、硬さとして目盛に示す構造のものを用いる。試験片の測定面は、少なくとも試験機の加圧面以上の大きさのものとする。
さらに、硬質の層40の外側表面には、図17に示すように、幅0.5mm以上5mm以下の線状溝40cを複数形成してもよい。硬質の層40が線状溝40cを有していると、研磨面30が曲面状の被研磨物90の表面により追従しやすく、被研磨物90の表面のうねりを取り除くことが容易となる。
また、研磨時に、研磨用組成物が線状溝40cに沿って研磨面30の中央部まで行き渡り易くなるとともに、研磨面30と被研磨物90の表面との間に異物が入った場合に線状溝40cに沿って異物が排出され易いため、被研磨物90の表面が塗膜等の比較的軟質な面であっても研磨傷の発生が抑制される。
この複数の線状溝40cは直線状であってもよいし曲線状であってもよい。そして、直線状又は曲線状の線状溝40cを互いに平行に並べて縞状に形成してもよいし、格子状に交差させて形成してもよい。あるいは、円形、楕円形の線状溝40cを同心円状に形成してもよい。
線状溝40cは、硬質の層40の外側表面から軟質の層50に接する側の表面まで貫通する深さの溝であってもよいし、図17に示すように有底の溝であってもよい。また、線状溝40cの断面形状(研磨面30に直交する平面で切断した場合の断面形状)は特に限定されるものではなく、図17に示すように矩形状であってもよいし、三角形状、円弧形状等であってもよい。
前述のように軟質の層50に凹部50aが形成されている場合には、スラリー状の研磨用組成物が軟質の層50内に浸透することを抑制する止水層60を、軟質の層50の凹部50aの内面に形成してもよい(図18を参照)。吸水率が低い止水素材(例えば発泡ゴム)からなる止水層60で軟質の層50の凹部50aの内面を覆うことにより、研磨中に研磨用組成物が軟質の層50内に浸透しにくくなる。そのため、研磨に使用されない研磨用組成物が少なくなり、研磨用組成物の利用効率が高くなるので、研磨コストを抑えることができる。
研磨用組成物が軟質の層50内に浸透することを抑制できるならば、止水素材の種類は特に限定されるものではないが、例えば、クロロプレンゴムフォーム、エチレン・プロピレンゴムフォーム、シリコーンゴムフォーム、フッ素ゴムフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム等の発泡ゴムが挙げられる。なお、凹部50aの内面の他に、軟質の層50の表面のうち研磨用組成物と接触しやすい箇所に止水層を設けてもよい。
また、本実施形態の研磨方法において使用される研磨パッド10は、研磨面30の外縁よりも内側(中心側)の領域に、硬質の層40を厚さ方向に貫通する孔である貫通部1aが形成されていてもよい。すなわち、貫通部1aの開口部は硬質の層40の外縁において開放しておらず、閉鎖した開口部となっている。なお、貫通部1aは、研磨面30の外縁よりも内側の領域に形成されていれば、硬質の層40の厚さ方向に平行に延びる孔でもよいし、硬質の層40の厚さ方向に対して傾斜する方向に延びる孔でもよい。
また、詳細は後述するが、貫通部1aは、図19に示すように、研磨面30の周方向に沿って連続して環状をなしており、貫通部1aによって研磨面30が貫通部1aの外側の環状の研磨面30cと、貫通部1aの内側の円形状の研磨面30dとに分断されるような形状をなしていてもよい。あるいは、貫通部1aは、図20や図21に示すように、研磨面30の周方向に沿って連続しておらず、貫通部1aによって研磨面30が複数に分断されないような形状(以下「非環状」と記すこともある)をなしていてもよい。
貫通部1aの開口部の平面形状、すなわち、研磨面30に対して垂直をなす位置の視点から貫通部1aの開口部を見た場合の垂直投影図における貫通部1aの開口部の形状は、特に限定されない。貫通部1aの開口部の平面形状としては、例えば、環状(図19を参照)、非環状が挙げられる。非環状としては、円形(図20を参照)、繭形(図21を参照)、楕円形、多角形(三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等)、直線形(帯形)、曲線形(円弧形、C字形、U字形、S字形等)、不定形等が挙げられる。貫通部1aの開口部が角部を有すると、その部分に欠け等の破損が生じやすくなるので、環状、円形等の角部を有しない形状が好ましい。複数の貫通部1aの開口部の形状は、全て同一でもよいし、その一部又は全部が異なっていてもよい。
貫通部1aの開口部の大きさ及び貫通部1aの個数は、研磨面30の面積(貫通部1aの開口部も含めた、研磨面30の外縁よりも内側の領域の全面積)に対する貫通部1aの開口部の総面積の割合が3%以上35%以下となるように設定することが好ましい。すなわち、研磨面30に対して垂直をなす位置の視点から研磨面30を見た場合の垂直投影図において、研磨面30の面積と貫通部1aの開口部の面積を測定する。そして、全ての貫通部1aの開口部の面積を合計し、この合計した貫通部1aの開口部の総面積を研磨面30の面積で除して、研磨面30の面積に対する貫通部1aの開口部の総面積の割合を算出する。
研磨面30の面積に対する貫通部1aの開口部の総面積の割合が3%以上であれば、硬質の層40の柔軟性が良好となるため、曲面状の被研磨物90の表面に追従しやすくなる。一方、研磨面30の面積に対する貫通部1aの開口部の総面積の割合が35%以下であれば、硬質の層40の研磨性能が良好となり、曲面状の被研磨物90の表面のうねりが除去されやすい。なお、研磨面30の面積に対する貫通部1aの開口部の総面積の割合は、6%以上20%となるように設定することがより好ましい。
研磨面30における貫通部1aの開口部の配置の態様は、特に限定されるものではないが、硬質の層40の柔軟性及び研磨性能が好適となるように、研磨面30の外縁からの距離、研磨面30の中心からの距離、貫通部1aの開口部同士の間の間隔等を適宜設定することが好ましい。
貫通部1aの開口部の平面形状が環状である場合は、研磨面30は、貫通部1aの外側の環状の研磨面30cと貫通部1aの内側の円形状の研磨面30dとに分かれる。このときの貫通部1aの形状は特に限定されるものではなく、正円形状でもよいし、楕円形状でもよい。
また、研磨面30の直径に対する環状の貫通部1aの幅の割合が2.5%以上15%以下となるように設定することが好ましく、8%以上13%以下であることがより好ましい。この範囲内であれば、研磨面30が曲面状の被研磨物90の表面に追従しやすい上に、曲面状の被研磨物90の表面のうねりが除去されやすい。
研磨面30における環状の貫通部1aの位置は、研磨面30の外縁よりも内側(中心側)の領域であれば特に限定されるものではないが、貫通部1aの外側の環状の研磨面30cの中心と貫通部1aの内側の円形状の研磨面30dの中心とが共通となる位置に、環状の貫通部1aを配置することが好ましい。
貫通部1aの外側の環状の研磨面30cを有する硬質の層40と、貫通部1aの内側の円形状の研磨面30dを有する硬質の層40は、同一の素材で形成されていてもよいし、異なる素材で形成されていてもよい。
貫通部1aの外側の環状の研磨面30cを有する硬質の層40のA硬度に比べて、貫通部1aの内側の円形状の研磨面30dを有する硬質の層40のA硬度が大きいと、より効率的に曲面状の被研磨物90の表面のうねりを除去できるので好ましい。
貫通部1aの開口部の平面形状が非環状である場合は、貫通部1aの開口部の大きさや貫通部1aの個数は特に限定されるものではないが、貫通部1aの個数は3個以上16個以下であることが好ましく、5個以上10個以下であることがより好ましい。貫通部1aの個数が3個以上であれば硬質の層40の柔軟性が良好となるため、曲面状の被研磨物90の表面に追従しやすくなる。一方、貫通部1aの個数が16個以下であれば、硬質の層40の研磨性能が良好となり、曲面状の被研磨物90の表面のうねりが除去されやすい。複数の貫通部1aの開口部の大きさは、全て同一でもよいし、その一部又は全部が異なっていてもよい。
非環状の貫通部1aの配置の態様は特に限定されるものではなく、例えば、複数の非環状の貫通部1aの開口部を、研磨面30に直線状に並べてもよいし、曲線状に並べてもよいし、環状に並べてもよい。複数の非環状の貫通部1aが環状に並んでいる場合は、研磨面30が、環状の貫通部1aによって分断された貫通部1aの外側の環状の研磨面30cと、貫通部1aの内側の円形状の研磨面30dとを、複数箇所で連結して繋いだ形状をなしているともみなすことができ、研磨面30が曲面状の被研磨物90の表面に追従しやすい上に、曲面状の被研磨物90の表面のうねりが除去されやすい。
また、複数の非環状の貫通部1aの開口部が直線状、曲線状、又は環状に並んでなる開口部群を、研磨面30に規則的に又は不規則的に複数群設けてもよい。例えば、複数の非環状の貫通部1aの開口部が直線状又は曲線状に並んでなる開口部群を、研磨面30に平行に複数並べてもよい。また、複数の非環状の貫通部1aの開口部が環状に並んでなる開口部群を、研磨面30に同心円状又は列状に複数並べてもよい。
隣り合う二つの非環状の貫通部1aの開口部の互いに対向する端部から研磨面30の中心へそれぞれ仮想直線(図20における点線)を引いた場合に、これら2つの仮想直線のなす角度θは、20度以上85度以下であることが好ましく、20度以上40度以下であることがより好ましい。この範囲内であれば、研磨面30が曲面状の被研磨物90の表面に追従しやすい上に、曲面状の被研磨物90の表面のうねりが除去されやすい。
これら複数の非環状の貫通部1aの開口部は、全体として、線対称、点対称等の対称性を有するように研磨面30に配置されていることが好ましい。例えば、隣接する非環状の貫通部1aの開口部の中心を順次結んだ仮想直線が、正方形、正六角形、正八角形等の正多角形をなすように、非環状の貫通部1aの開口部が配置されていることが好ましい。換言すれば、研磨面30に仮想的に配置した正多角形の頂点に相当する位置に、複数の非環状の貫通部1aの開口部の中心がそれぞれ配置されていることが好ましい。この場合、研磨面30の中心と上記正多角形の中心とが一致することが好ましい。
図20に示す研磨パッド10が、8個の非環状の貫通部1aの開口部が正八角形の頂点に相当する位置にそれぞれ配置されている例であり、図21に示す研磨パッド10が、6個の非環状の貫通部1aの開口部が正六角形の頂点に相当する位置にそれぞれ配置されている例である。
また、硬質の層40の柔軟性をさらに向上させるために、軟質の層50に凹部を設けてもよい。軟質の層50の凹部は、軟質の層50を厚さ方向に貫通する貫通部であってもよいし、軟質の層50の硬質の層40に接する側の表面に形成された有底穴であってもよい。
軟質の層50の凹部が有底穴である場合は、その断面形状(研磨面30に直交する平面で切断した場合の断面形状)は特に限定されるものではなく、V字状でもよいが、矩形等の多角形状や円弧形状でもよい。
軟質の層50の凹部は、硬質の層40の環状又は非環状の貫通部1aと連続して形成されていてもよいし(すなわち、研磨面30上の同位置に配置されていてもよい)、不連続に形成されていてもよい。
研磨工具4の研磨パッド取り付け部11の径に対する研磨面30を有する層(硬質の層40)の径の比は特に限定されないが、研磨工具4の研磨パッド取り付け部11の径に対して研磨面30を有する層(硬質の層40)の径が大きいことが好ましく、その比が例えば1.04倍以上2倍以下であることが好ましく、1.04倍以上1.6倍以下であることがより好ましく、1.1倍以上1.3倍以下であることがさらに好ましい。このような範囲であれば、曲面の研磨対象物90を研磨する際の圧力分布がより均一となり、また研磨時の取扱いの容易性が向上する。
軟質の層50の側面は、軟質の層50が円柱状又は円錐台状である場合は円柱面又は円錐面となり、角柱状又は角錐台状である場合は平面となるが、これら側面は平坦な面に限定されず、軟質の層50の外部側に向かって突出した凸面又は軟質の層50の内部側に向かって窪んだ凹面としてもよい。軟質の層50の形状が錐台状である場合は、錐台の中心軸線に対する軟質の層50の側面の傾斜角度は特に限定されるものではないが、この傾斜角度によって硬質の層40の柔軟性を調整することができる。
このような構成の研磨パッド10を用いて、研磨対象物90が有する曲面状の表面の研磨を行えば、研磨パッド10の研磨面30が三次元的に変形し、曲面状の被研磨物90の表面に追従するので、曲面状の被研磨物90の表面のうねりを十分に除去することが可能であり、また研磨パッド10に欠け等の破損が生じにくいため好ましい。
4.研磨用組成物について
上記の研磨方法において使用される研磨用組成物の例について説明する。研磨用組成物は、砥粒と、油剤、乳化安定剤、及び増粘剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤と、を含むエマルションで構成されていることが好ましい。以下、研磨用組成物の詳細について説明する。
研磨用組成物は、特に限定されるものではない。研磨用組成物としては、例えば、炭化ケイ素等のケイ素の炭化物からなる粒子や、二酸化ケイ素即ちシリカ、酸化アルミニウム即ちアルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、酸化鉄及び酸化マンガン等のケイ素または金属元素の酸化物からなる粒子や、ジルコンなどのケイ酸塩化合物、熱可塑性樹脂からなる有機粒子、又は有機無機複合粒子などから選ばれる砥粒、特に酸化アルミニウム、酸化セリウム、及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種で構成される砥粒を含むスラリーを用いることができる。
例えば研磨用組成物には、高研磨速度を可能にし、且つ容易に入手が可能であるアルミナスラリーを用いることがさらに好ましい。
アルミナには、例えば、α−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナなどの結晶形態が異なるものがあり、また水和アルミナと呼ばれるアルミニウム化合物も存在する。研磨速度の観点からは、α−アルミナを主成分とするものが砥粒としてより好ましい。
また、アルミナとジルコンとの混合物なども砥粒として好ましく使用できる。
砥粒の平均二次粒子径は、特に限定されるものではないが、15.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは5.0μm以下である。平均二次粒子径が小さくなるにつれて、研磨用組成物の分散安定性は向上し、被研磨面のスクラッチ発生が抑制される。
砥粒の平均二次粒子径は、細孔電気抵抗法(測定機:マルチサイザーIII型 ベックマン・コールター株式会社製)により測定することができる。
研磨用組成物中の砥粒の含有量は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.1質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、さらに好ましくは10質量%以上である。砥粒の含有量が多くなるにつれて、研磨速度は向上する傾向がある。砥粒の含有量が上記の範囲内にある場合、研磨速度を実用上特に好適なレベルにまで向上させることが容易となる。
また、砥粒の含有量は、特に限定されるものではないが、50質量%以下であることが好ましく、より好ましくは35質量%以下であり、さらに好ましくは30質量%以下である。砥粒の含有量が上記の範囲内にある場合、研磨用組成物のコストを抑えることができる。また、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に表面欠陥が生じることをより抑えることができる。なお、研磨対象物は、樹脂材料、合金材料、金属、半金属、金属の酸化物材料、半金属の酸化物材料及びガラス材料からなる群より選択される少なくとも1種を含むものであればよい。
本実施形態に係る研磨用組成物は、添加剤を含むことが好ましい。該添加剤の具体的な例としては、たとえば、油剤、乳化安定剤、増粘剤が挙げられる。該添加剤は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。該添加剤を添加することで、エマルションの安定性が向上する傾向がある。なお、添加剤として、後述する表面改質剤及びアルカリ等を用いてもよい。
油剤の例としては、流動パラフィン、ポリブテン、α−オレフィンオリゴマー、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、リン酸エステル、シリコーン油などの合成油、スピンドル油、ニュートラル油、ブライトストックなどの鉱物油、ヒマシ油、大豆油、ヤシ油、亜麻仁油、綿実油、ナタネ油、キリ油、オリーブ油などの植物性油脂、牛脂、スクワラン、ラノリンなどの動物性油脂等が挙げられる。
乳化安定剤の例としては、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等の脂肪族アルコール等が挙げられる。
増粘剤の例としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム(例えば、完全中和物、部分中和物、会合型のアルカリ可溶性のポリアクリル酸(アクリルポリマー)など)等の合成系増粘剤、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース等のセルロース系増粘剤(半合成系増粘剤)、寒天、カラギーナン、層状ケイ酸塩化合物、キサンタンガム、アラビアゴム等の天然系増粘剤等が挙げられる。会合型のアルカリ可溶性のポリアクリル酸を用いる場合には、ポリアクリル酸とアルカリとが併用される。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機アルカリ、トリエタノールアミン等の有機アルカリなどが挙げられる。アルカリを添加することにより、ポリアクリル酸が増粘作用を発揮する。また、増粘剤は、ニュートン流体であってもよいし、非ニュートン流体であってもよい。
研磨用組成物は、上記砥粒の他、必要に応じて潤滑油、有機溶剤、界面活性剤などの他の成分を適宜含んでもよい。
潤滑油は、例えば、合成油、鉱物油、植物性油脂又はそれらの組み合わせであってよい。
有機溶剤は、例えば、炭化水素系溶剤の他、アルコール、エーテル、グリコール類やグリセリン等であってよい。
界面活性剤は、例えば、いわゆるアニオン、カチオン、ノニオン、両性界面活性剤であってよい。
5.実施例
(実施例1)
実施例1の研磨パッドは、直径12.5cm、厚さ0.5cmの円板状の不織布からなる硬質の層と、直径12.5cm、厚さ1cmの円板状の発泡ポリウレタンからなる軟質の層と、を備える。硬質の層の一方の円板面が研磨面をなしており、他方の円板面に軟質の層が接合されている。硬質の層の凹部の面積率は95%である。また、硬質の層のA硬度は、70である。なお、本実施例において硬質の層のA硬度は、JIS K 6253に準ずる方法で、3mm間隔で5点測定した中の最も小さい値である。
(実施例2〜4及び比較例1〜3)
実施例2〜4及び比較例1〜3の研磨パッドは、表1に記載するように、凹部の面積率及びA硬度に関する数値が異なる点を除いては、実施例1の研磨パッドと同様である。
(実施例5)
実施例5の研磨パッドは、直径15.0cm、厚さ0.5cmの円板状の不織布からなる硬質の層と、直径15.0cm、厚さ2cmの円板状の発泡ポリウレタンからなる軟質の層と、を備える。硬質の層の一方の円板面が研磨面をなしており、他方の円板面に軟質の層が接合されている。硬質の層の凹部の面積率は62%である。また、硬質の層のA硬度は、84である。
(実施例6)
実施例2の研磨パッドを、径が小さい研磨パッド取り付け部に取り付けて評価した。
(実施例7)
実施例5の研磨パッドを、径が小さい研磨パッド取り付け部に取り付けて評価した。
次に、使用した研磨対象物について説明する。研磨対象物は、合成樹脂塗料で塗装された金属板であり、クリア塗膜層の厚さは30μmである。つまり、被研磨面は、合成樹脂からなる塗装面である。研磨対象物は平板の被研磨面を有するものと、R100の凹面状の被研磨面を有するものを用いた。
次に、使用した研磨用組成物について説明する。
(研磨用組成物の調製)
水(第2の液体)に、砥粒、イソパラフィン系炭化水素(第1の液体)、HLBが13.3である界面活性剤、分散剤、増粘剤、乳化安定剤をそれぞれ加えて室温(25℃)で攪拌し、分散液(O/W型エマルション)を調製した。次いで、前記の分散液にアルカリを加え、粘度を1,000〜10,000mPa・sに調整し(回転粘度計:TVB−10H 20rpm)、O/W型エマルションの研磨用組成物を得た。
この研磨用組成物は、砥粒としてアルミナ30質量%を含有し、このアルミナの平均二次粒子径は12μm、α化率は90〜100%である。平均二次粒子径は、マルチサイザーIII(ベックマン・コールター株式会社製)を用い、細孔電気抵抗法により測定したD50の値である。α化率は、X線解析装置(Ultima−IV、株式会社リガク製)を使用し、X線回折測定による(113)面回折線の積分強度比より算出した。
上述した研磨対象物の被研磨面を、実施例1〜5及び比較例1〜3の各研磨パッドを用いてそれぞれ研磨した。研磨においては、研磨対象物の被研磨面と研磨パッドの研磨面との間に研磨用組成物を介在させた。
研磨には、ロボットアームを用いた。研磨に用いたロボットは、ファナック株式会社製の産業用ロボット「M−20iA」のアームの先端に、ダブルアクションポリッシャを取り付けた装置である。実施例1〜5および比較例1〜3は研磨パッド取り付け部の直径は12.5cm、実施例6、7は研磨パッド取り付け部の直径は7.5cmのものを使用した。このダブルアクションポリッシャに研磨パッドを装着し、アームに付与された押しつけ力で研磨パッドの研磨面を研磨対象物の被研磨面に押し付け、被研磨面上に研磨用組成物を供給しながら、ダブルアクションポリッシャを回転することにより研磨を行った。
なお、具体的な研磨条件は、以下の通りである。
圧力:50g/cm
ポリッシャの回転数:3800rpm
研磨用組成物の流量:1.7ml/min
研磨時間:21分間
研磨が終了したら、各研磨対象物の被研磨面のうねり解消性、及び研磨レートについて評価した。平板の被研磨面を研磨した結果を表1に示す。ここで、「うねり解消性」とは、取り除かれたうねりの度合いを指す。
うねり解消性の評価には、BYK−Gardner社製の塗装表面性状測定器「Wavescan dual」を使用して、Weの値から評価した。研磨前のWeの値は7.5であった。研磨後の被研磨面のWeが2.0未満であると、表1においてはAで示した。Weが2.0以上3.0未満であると、表1においてはBで示した。Weが3.0以上4.0未満であると、表1においてはCで示した。Weが4.0以上5.0未満であると、表1においてはDで示した。Weが5.0以上であると、表1においてはEで示した。
研磨速度は、研磨前後の膜厚をそれぞれ電磁誘導式膜厚測定装置により求め、その差から取り代を評価し、研磨時間で除して研磨レートを算出することで評価した。研磨速度は、0.50μm/min以上であれば、表1においてはAで示した。研磨速度が0.40μm/min以上0.50μm/min未満であると、表1においてはBで示した。研磨速度が0.30μm/min以上0.40μm/min未満であると、表1においてはCで示した。研磨速度が0.20μm/min以上0.30μm/min未満であると、表1においてはDで示した。研磨速度が0.20μm/min未満であると、表1においてはEで示した。
総合評価はWeの評価と研磨速度の評価の平均を示しており、Weと研磨速度がともにAであるものは総合評価をAで示した。Weと研磨速度のどちらかがAでもう一方がBであるものは総合評価をB+で示した。Weと研磨速度のどちらかがAでもう一方がC、またはともにBであるものは総合評価をBで示した。以下、同様にC+、C、D+、D、E+、Eの順で示し、総合評価がB以上であれば合格である。
Figure 2020066671
これらの試験結果から、各実施例の研磨用組成物及び研磨パッドを用いた場合には、研磨パッドの凹部の面積率が適切なため、研磨パッドへの、研磨用組成物の保持性が十分あり、またA硬度が高いため、研磨速度が十分にあり、一定時間で十分な被研磨面のうねり解消性を有することが分かる。また、実施例5〜7は研磨パッド取り付け部の径に対して研磨面を有する層の径が大きいものであるが、R100の凹面状の被研磨面を研磨した際に、研磨パッド取り付け部の径と研磨面を有する層の径が同じである実施例2と比べて、研磨パッド取り付け部が被研磨部に当たりにくいことにより局所的な圧力の発生が抑えられていたことが確認できた。一方、各比較例の研磨パッドを用いた場合には、凹部の面積率またはA硬度が適切ではないため、うねり解消性が不十分であった。
1 自動研磨装置
2 ロボットアーム
4 研磨工具
5 押付圧検出部
7 コントローラ
10 研磨パッド
30 研磨面
31 第1溝
32 第2溝
33 第3溝
34 第4溝
35 第5溝
36 第6溝
40 硬質の層
40a 切り欠き
40A 花弁状領域
40Aa 分割端
40B 花弁状領域
40Ba Ba
40c 線状溝
40C 花弁状領域
50 軟質の層
50a 凹部
51 支持面
60 止水層
90 被研磨物(研磨対象物)

Claims (11)

  1. 研磨面を有する層を有し、
    前記研磨面を有する層は疎密構造を有し、その疎の部分の割合が52%以上96%以下であり、且つJIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が70以上であるシート素材で構成されている、
    研磨パッド。
  2. 前記研磨面を有する層が不織布、又は樹脂繊維を含むシート状物で構成されている、請求項1に記載の研磨パッド。
  3. 前記研磨面を有する層に樹脂繊維を含み、
    前記樹脂繊維は、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はポリエチレン樹脂を含有する素材で構成されている、請求項1又は2に記載の研磨パッド。
  4. 前記研磨面を有する層の前記研磨面と反対側の面に、弾性体からなり且つ前記研磨面を有する層を支持する層をさらに有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  5. 前記研磨面を有する層を支持する層が樹脂製の弾性体で構成されている、請求項4に記載の研磨パッド。
  6. 前記研磨面を有する層よりも前記研磨面を有する層を支持する層の方が、JIS K 6253に準ずる方法で測定されたA硬度が低い、請求項4又は5に記載の研磨パッド。
  7. 前記研磨面を有する層の径が、研磨パッド取り付け部の径よりも大きい、請求項1〜6のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  8. 前記研磨面に溝が形成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の研磨パッドを、研磨対象物に対して、研磨用組成物の存在下で走査させる研磨方法であり、
    前記研磨用組成物は、砥粒と、
    油剤、乳化安定剤、及び増粘剤から選ばれる少なくとも一種の添加剤と、を含むエマルションからなる、
    研磨方法。
  10. 前記砥粒は、酸化アルミニウム、酸化セリウム、及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種を含む、請求項9に記載の研磨方法。
  11. 前記研磨対象物は、樹脂材料、合金材料、金属、半金属、金属の酸化物材料、半金属の酸化物材料、及びガラス材料からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項9又は10に記載の研磨方法。
JP2020548445A 2018-09-28 2019-09-12 研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法 Active JP7420728B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018184431 2018-09-28
JP2018184431 2018-09-28
PCT/JP2019/035977 WO2020066671A1 (ja) 2018-09-28 2019-09-12 研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020066671A1 true JPWO2020066671A1 (ja) 2021-08-30
JP7420728B2 JP7420728B2 (ja) 2024-01-23

Family

ID=69952093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020548445A Active JP7420728B2 (ja) 2018-09-28 2019-09-12 研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210347007A1 (ja)
EP (1) EP3858546A4 (ja)
JP (1) JP7420728B2 (ja)
CN (1) CN112739496A (ja)
TW (1) TW202023805A (ja)
WO (1) WO2020066671A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022181787A1 (ja) * 2021-02-26 2022-09-01 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨パッド、研磨方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS604360U (ja) * 1983-06-21 1985-01-12 株式会社 三興技研 研摩具
JP2000343413A (ja) * 1999-06-09 2000-12-12 Toray Ind Inc 研磨パッド
JP2005001083A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用積層体および研磨方法
JP2008524000A (ja) * 2004-12-16 2008-07-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 弾性構造研磨物品
JP2008255232A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Soft99 Corporation 研磨剤組成物
JP2010029995A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Toray Ind Inc 研磨パッド
US20130291323A1 (en) * 2011-08-19 2013-11-07 Total Import Solutions, Inc. Surface cleaning system and method
JP2014197441A (ja) * 2012-05-18 2014-10-16 株式会社オハラ ハードディスク用基板の製造方法
WO2016031142A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 株式会社フジミインコーポレーテッド 曲面形状を有する部材の研磨加工工具と加工方法
WO2018169041A1 (ja) * 2017-03-17 2018-09-20 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨パッド、研磨工具、及び研磨方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5489233A (en) * 1994-04-08 1996-02-06 Rodel, Inc. Polishing pads and methods for their use
US7066801B2 (en) * 2003-02-21 2006-06-27 Dow Global Technologies, Inc. Method of manufacturing a fixed abrasive material
JP4806160B2 (ja) 2003-12-19 2011-11-02 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド、研磨方法ならびに半導体デバイスの製造方法および半導体デバイス
US20060154579A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-13 Psiloquest Thermoplastic chemical mechanical polishing pad and method of manufacture
US8052507B2 (en) * 2007-11-20 2011-11-08 Praxair Technology, Inc. Damping polyurethane CMP pads with microfillers
JP5184448B2 (ja) * 2009-06-23 2013-04-17 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド、その製造方法および研磨加工方法
CN102686361A (zh) * 2009-12-30 2012-09-19 3M创新有限公司 填充有机颗粒的抛光垫及其制造和使用方法
JP5911674B2 (ja) 2011-06-06 2016-04-27 石原ケミカル株式会社 バフ研磨方法、バフ研磨組成物及び自動車塗装面補修用の水性乳化バフ研磨組成物
JP6703939B2 (ja) * 2013-09-25 2020-06-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 研磨システム
JP6405654B2 (ja) * 2014-03-13 2018-10-17 東レ株式会社 シート状物およびその製造方法
SG11201609296XA (en) * 2014-05-21 2016-12-29 Fujibo Holdings Inc Polishing pad and method for manufacturing the same
JP2016047566A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨パッド
JP6399393B2 (ja) * 2014-09-26 2018-10-03 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド
JP6584895B2 (ja) * 2015-09-30 2019-10-02 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS604360U (ja) * 1983-06-21 1985-01-12 株式会社 三興技研 研摩具
JP2000343413A (ja) * 1999-06-09 2000-12-12 Toray Ind Inc 研磨パッド
JP2005001083A (ja) * 2003-06-13 2005-01-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 研磨用積層体および研磨方法
JP2008524000A (ja) * 2004-12-16 2008-07-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 弾性構造研磨物品
JP2008255232A (ja) * 2007-04-05 2008-10-23 Soft99 Corporation 研磨剤組成物
JP2010029995A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Toray Ind Inc 研磨パッド
US20130291323A1 (en) * 2011-08-19 2013-11-07 Total Import Solutions, Inc. Surface cleaning system and method
JP2014197441A (ja) * 2012-05-18 2014-10-16 株式会社オハラ ハードディスク用基板の製造方法
WO2016031142A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 株式会社フジミインコーポレーテッド 曲面形状を有する部材の研磨加工工具と加工方法
WO2018169041A1 (ja) * 2017-03-17 2018-09-20 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨パッド、研磨工具、及び研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3858546A1 (en) 2021-08-04
TW202023805A (zh) 2020-07-01
CN112739496A (zh) 2021-04-30
EP3858546A4 (en) 2021-12-01
WO2020066671A1 (ja) 2020-04-02
JP7420728B2 (ja) 2024-01-23
US20210347007A1 (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9415480B2 (en) Abrasive pad and method for abrading glass, ceramic, and metal materials
KR101700863B1 (ko) 투명한 기초 레이어 위에 구멍 또는 개구를 가지고 있는 폴리싱면 레이어를 가진 폴리싱 패드
US11498182B2 (en) Polishing method and polishing pad
JP7420728B2 (ja) 研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法
US10434622B2 (en) Polishing tool and polishing method for member having curved surface shape
WO2018169041A1 (ja) 研磨パッド、研磨工具、及び研磨方法
JP2017148920A (ja) 研磨方法
JPWO2019066014A1 (ja) 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法、および研磨方法
EP3195979A1 (en) Polishing pad
JPWO2020054823A1 (ja) 研磨パッド、研磨工具、及び研磨方法
US20240131654A1 (en) Polishing pad and polishing method
WO2022181787A1 (ja) 研磨パッド、研磨方法
JP2022008022A (ja) ロボットを用いた表面の超平滑鏡面研磨方法
JP6693768B2 (ja) 研磨方法
JP2022156010A (ja) 研磨装置及び研磨方法
WO2023032489A1 (ja) 眼鏡レンズの研磨方法、および、眼鏡レンズの製造方法
TW201938748A (zh) 研磨用組成物、研磨用組成物之製造方法及研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231130

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7420728

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150