KR100575442B1 - 세륨계 연마재 및 세륨계 연마재 슬러리 - Google Patents

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Abstract

주성분으로서 산화 세륨을 함유하는 연마재가 10질량%의 양으로 물 중에 분산될 때, 0.8ml∼1.0g/ml 범위의 침강 부피 밀도를 갖고, 40nm∼80nm 범위의 일차 입자 사이즈 및 2m2/g∼5m2/g 범위의 비표면적을 갖는다. 이렇게 얻어진 연마재는 연마속도를 향상시키고, 연마된 표면 상에 긁힘을 거의 발생시키지 않아, 양호한 질의 연마 표면을 달성시키는 세륨계 연마재 및 세륨계 연마재 슬러리가 제공된다.

Description

세륨계 연마재 및 세륨계 연마재 슬러리{CERIUM-BASED POLISH AND CERIUM-BASED POLISH SLURRY}
본 출원은 35 U.S.C 111(b) 하에 2001년 11월 20일에 제출된 가출원 60/331,614의 출원일의 이익을 35 U.S.C §119(e)(1)에 의거하여 주장해서 35 U.S.C. §111(a) 하에 제출된 출원이다.
본 발명은 유리 등의 연마에 사용되는 세륨계 연마재에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 주성분으로서 산화 세륨을 함유하고, 하드 디스크나 액정 표시 패널, 또는 파이렉스 유리 등에 사용되는 비교적 경질의 유리 기판의 마무리에 사용되는 세륨계 연마재 및 세륨계 슬러리에 관한 것이다.
현재 유리 재료는 다양하고 광범위하게 사용되고 있으며, 그들은 표면 연마를 필요로 한다. 예컨대, 광학 렌즈 뿐만 아니라 광학 렌즈로서 사용되기 위한 유리 기판도 높은 표면 정밀도를 요구하여 경면이 제공된다. 특히, 광 디스크 및 자기 디스크에 사용되는 유리기판, 박막 트랜지스터(TFT) LCD와 꼬임 네마틱(TN) LCD등의 액정 표시 장치에 사용되는 기판 뿐만 아니라, 액정 텔레비전에 사용되는 컬러 필터 및 LSI포토 마스크에 사용되는 기판은, 높은 평탄성 및 작은 표면 조도를 요구하고, 무결함이어야 한다. 이 때문에, 이들 기판의 표면은 더욱 정밀하게 연마 되어야 한다.
LCD용 유리 기판은 후처리 동안 고온으로 처리되므로, 고내열성을 가질 필요가 있다. 또한, 경량 LCD를 제조하기 위해, 더욱 박막을 갖는 기판이 요구되어진다. 또한, 자기 디스크용 유리 기판은 경량 제품을 제조하기 위한 얇은 두께 및 고속 공정 동안 디스크의 열화를 방지하기 위한 기계적 특성, 특히 강도 등의 많은 요건을 충족시켜야 한다. 해마다 이들 요건이 더욱 더 엄격해지고 있다.
충분한 기계적 특성을 갖는 박막 기판을 실현시키기 위해, 유리 재료의 제조 방법과 화학 조성물에 많은 개량이 있어 왔고, 그 결과, 주성분으로서, 알루미노실리케이트를 함유하는 유리 기판이 개발되어, 지금까지 LCD 및 자기 디스크에 널리 사용되어 왔다. 자기 디스크용 유리 기판으로서, 주성분으로 리튬 실리케이트를 함유하거나, 결정화 쿼트 등을 사용하는 결정화 유리 기판이 개발되어 왔다. 열악한 가공성을 갖는 이들 유리 기판은, 저속으로만 종래의 연마재에 의해 가공될 수 있으므로, 여전히 생산성은 낮다. 또한, 자기 디스크에 사용하기 위한 유리 기판인 경우에는, 상기 기판은 고정밀도와 고속으로 연마를 할 수 있어야 한다.
희토류 산화물, 특히 산화 세륨을 주성분으로서 함유하는 연마재는 산화 철, 산화 지르코늄, 또는 이산화 규소를 함유하는 것 보다 몇배 더 빨리 기판을 연마시킬 수 있기 때문에, 유리 기판의 표면을 연마시키는데 널리 사용되고 있다. 이들 연마재는, 물 등의 액체 중에 연마재 입자를 분산시킴으로써 사용되는 것이 일반적이다. 상기한 바와 같이, 산화 세륨계 연마재는 저속으로만 경질의 유리 기판을 연마시킬 수 있다는 결점을 갖고 있다.
산화 세륨계 연마재가 유리 기판을 연마시키는 정확한 메카니즘은 아직 충분히 확인되어 있지 않지만, 유리에 대한 산화 세륨의 화학적 효과 및 산화 세륨 입자의 경도에 의해 제공되는 기계적 효과의 복합 효과로서 연마가 효과를 나타낸다는 것이 경험적으로 확인되고 있다. 그러나, 주성분으로서 알루미노 실리케이트 및 리튬 실리케이트를 각각 함유하는 유리 기판 및 결정화 유리 기판은, 화학 약품에 반응하기 어렵고, 따라서 연마재의 화학적 효과가 얻어지기 어렵다. 또한, 경질의 유리 기판(가공물)은 연마재 입자를 파괴 또는 분쇄시키기 쉬우므로, 유리에 대한 연마재의 기계적 효과가 유지되기 어렵다. 결과적으로, 가공 속도가 빨리 감소된다.
장기간에 걸쳐 기계적 효과를 유지시키기 위해, 상기 가공물 보다 경질의 알루미나, 지르코니아, 또는 다른 재료의 입자를 상기 연마재 조성물에 첨가시킬 수 있다. 그러나, 이것은 상대적으로 산화 세륨 입자의 농도를 감소시키고, 결과적으로 산화 세륨의 화학적 효과를 불충분하게 한다. 또한, 경질의 입자들은 유리 표면(가공물의 표면) 상에 패임 및 긁힘 등의 결함을 가져온다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 특히, 경질이고, 연마 후의 양호한 표면질을 달성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고속으로 연마시키기 어려운 경질의 유리 재료를 연마시키는데 사용하면, 장기간에 걸쳐 초기의 연마 속도를 유지시킬 수 있는 세륨계 연마재를 제공하는 것이다. 또한, 상기 연마재는 유리 기판 등의 가공물 상에 패임 및 긁힘 등의 표면 결함을 실질적으로 발생시키지 않는다. 본 발명의 또 다른 목적은 세륨 계 연마재를 함유하는 세륨계 슬러리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 주성분으로서 산화 세륨을 함유하는 세륨계 연마재는, 10질량%의 양으로 물 중에 분산될 때, 0.8g/ml∼1.0g/ml 범위내의 침강 부피 밀도를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 세륨계 연마재는 40nm∼80nm 범위의 1차 입자 사이즈를 갖고, 2m2/g∼5m2/g 범위의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세륨계 연마재는 산화 세륨의 양을 기준으로, Ce가 35질량% 이상으로 함유되는 것을 특징으로 한다.
세륨계 연마재 슬러리는, 세륨계 연마재를 5질량%∼30질량% 범위의 농도로 분산매 중에 분산시킴으로써 형성된다.
세륨계 연마재 슬러리는, 분산매가 물 또는 유기 용제이고, 상기 유기 용제가 알콜류, 다가 알콜류, 아세톤류 및 테트라히드로푸란류로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
세륨계 연마재 슬러리는 계면활성제를 함유하고, 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
세륨계 연마재 슬러리는, 저분자량 또는 고분자량 카르복실레이트류, 술포네이트류 및 포스페이트류로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온 계면 활성제이고, 폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 및 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 비이온 계면활성제인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 세륨계 연마재 슬러리를 사용한 유리 기판을 연마시키기 위한 방법 및 상기 방법으로 연마된 유리 기판을 포함한다.
상기한 바와 같이, 연마재가 10질량%의 양으로 물 중에 분산될 때, 0.8g/ml∼1.0g/ml 범위의 침강 부피 밀도를 갖고, 40nm∼80nm 범위의 입자 사이즈 및 2m2/g∼5m2/g 범위의 비표면적을 가지며, 상기 연마재는 연마 속도를 향상시키며, 연마된 표면 상에 긁힘을 거의 발생시키지 않아, 양호한 질의 연마 표면을 달성시키는 세륨계 연마재 및 세륨계 연마재 슬러리를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 세륨계 연마재는 주성분으로서 산화 세륨을 함유하고, 연마재의 10질량%가 물 중에 분산될 때, 0.8g/ml∼1.0g/ml 범위의 침강 부피 밀도를 갖고, 침강이 되는 것을 특징으로 한다.
여기서 사용되는 세륨계 연마재란, 주성분으로서 산화 세륨을 함유하는 연마재이고, 산화 세륨 외의 물질, 예컨대 La, Nd, Pr 또는 그들의 산화물을 함유해도 좋다.
여기서 사용되는 침강 부피 밀도란, 분산제 등의 첨가제가 없는 연마재를 액체 중에 분산시키고, 침강시킬 때, 연마재의 밀도이다. 침강 부피 밀도는 하기 방 법으로 측정된다.
이온 교환수 중에 10g의 연마재를 분산시켰다. 상기 분산액을 메니스커스의 바닥이 100ml선이 닿을 때까지 100ml 눈금 실린더에 부었다. 이 분산액을 충분히 교반시키고, 이어서 24시간 동안 방치시켰다. 그런 후, 분체 침강층의 부피를 측정하였다. 얻어진 침강 부피를 사용하여, 하기 식으로 침강 부피 밀도를 측정하였다.
침강 부피 밀도(g/ml)
= 10(g)/침강 부피(ml)
본 발명에 있어서, 세륨계 연마재의 침강 부피 밀도는 0.8g/ml∼1.0g/ml의 범위이어야 한다. 세륨계 연마재가 0.8g/ml 미만의 침강 부피 밀도를 갖는다면, 열악한 가공 속도이고, 경질 유리는 연마 속도가 너무 낮아, 상기 연마재를 사용하여 본 발명의 목적을 달성시킬 수 없다. 반대로, 1.0g/ml 초과의 침강 부피 밀도를 갖는 세륨계 연마재는 연마 중에 표면에 긁힘을 줄 수 있어, 이 둘 모두 본 발명의 목적을 달성시킬 수 없다.
본 발명의 연마재의 침강 부피 밀도는 0.85g/ml∼0.95g/ml 범위인 것이 보다 바람직하다. 이 방법에 있어서, 연마재의 성능은 더욱 향상된다.
바스트네사이트(bastnaesite)로부터 분쇄된 슬러리를 건조, 베이크 및 분쇄시키는 방법으로 연마재를 제조하는 경우, 연마재의 침강 부피 밀도는 베이크 온도에 의해 제어될 수 있다. 분쇄의 입자 사이즈가 거의 동일하다고 가정하면, 높은 베이크 온도는 침강 부피 밀도를 증가시키고, 낮은 베이키 온도는 침강 부피 밀도를 감소시킨다.
본 발명에 따른 세륨계 연마재는 40nm∼80nm 범위의 일차 입자 사이즈를 갖는 것이 바람직하고, 50nm∼70nm 범위가 더욱 바람직하다.
본 발명의 세륨계 연마재의 1차 입자 사이즈는 하기 식(Scherrer의 식)을 사용한 X선 회절 피크의 반치폭으로부터 계산된다.
ε= 0.9λ/β1/2/cosθ
여기서,
ε= 1차 입자 사이즈
λ= 측정된 X선 파장(옹스트롬)
β1/2 = X선 회절 피크의 반치폭(라디안)
본 발명의 세륨계 연마재의 1차 입자 사이즈 측정에 사용되는 X선 회절 피크는 산화 세륨을 나타내는 것이고, 2θ= 28∼28.4°부근에 나타난다.
본 발명의 세륨계 연마재가 40nm 미만의 1차 입자 사이즈를 갖는 경우, 연마재의 기계적 연마 성능이 감소되어 불충분한 연마 속도를 야기한다. 반대로, 본 발명의 세륨계 연마재가 80nm 초과의 1차 입자 사이즈를 갖는 경우, 연마재 입자가 경질의 큰 결정체가 되는 경향이 있어, 연마 중의 표면 상에 긁힘을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 세륨계 연마재는 2m2/g∼10m2/g 범위의 비표면적을 갖는 것이 바람직하고, 2m2/g∼5m2/g 범위인 것이 더욱 바람직하다. 2m2/g 미만의 비표면적은 연 마 중의 표면에 긁힘을 발생시키는 반면에, 5m2/g 초과의 비표면적은 감소된 연마속도를 초래한다. 본 발명의 세륨계 연마재의 비표면적은, BET법을 사용하여 측정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세륨계 연마재는, 주성분으로서 산화 세륨을 함유한다. "연마재가 주성분으로서 산화 세륨을 함유한다"란, 산화 세륨의 양을 기준으로 상기 연마재가 Ce를 35질량% 이상의 양으로 함유하는 것이고, 보다 바람직하게는 Ce를 45질량% 이상의 양으로 함유하는 것을 의미한다. 산화 세륨의 양을 기준으로 Ce의 양이 35질량% 미만인 경우, 충분한 연마속도가 달성되기 곤란하다. 산화 세륨의 양을 기준으로 Ce의 양이 많을수록 바람직하지만, 70질량%를 초과하는 산화 세륨의 양은 연마재의 성능이 그것에 상응하여 향상되지 않는다. 따라서, 본 발명의 세륨계 연마재에 함유되는 Ce의 실질적인 양은 산화 세륨의 양을 기준으로 35질량%∼70질량% 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 세륨계 연마재는 일반적으로 분말의 형태로 취급되고, 광학 렌즈, 광 디스크와 자기 디스크, 및 LCD로서 사용하기 위한 유리 기판을 포함한 다양한 유리 재료 및 유리 제품의 마무리를 하기 위해 분산액(슬러리)의 형태로 사용되는 것이 바람직하다.
예컨대, 물 등의 분산매에 분산시킬 때, 상기 연마재는 5질량%∼30질량%의 농도로 연마재를 함유한 슬러리의 형태로 사용되는 것이 바람직하고, 10질량%∼20질량%의 농도가 더욱 바람직하다. 물 이외에, 본 발명에 사용되기 위한 바람직한 분산매는 유기용제, 특히 수용성 유기용제가 함유된다.
수용성 유기용제의 예로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 및 부탄올 등의 1∼10의 탄소원자를 갖는 1가 알콜류, 에틸렌글리콜 및 글리세롤 등의 3∼10의 탄소원자를 갖는 다가 알콜류, 아세톤, 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라히드로푸란, 및 디옥산 등이 열거된다. 이들 중, 특히, 알콜류, 다가 알콜류, 아세톤류, 및 테트라히드로푸란이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 계면활성제가 분산제로서 세륨계 연마재의 슬러리에 첨가되는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되기 위한 바람직한 계면활성제는, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 비이온 계면활성제, 및 양쪽성 계면활성제 중 어느 하나이어도 좋다. 이들 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용되어도 좋다. 이들 중, 특히, 음이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제가 본 발명에 사용되기 위해 바람직하다.
음이온 계면활성제는 공지의 카르복실레이트류(비누, N-아실아미노산의 염, 알킬에테르 카르복실레이트류, 및 아실화 펩티드류 등), 술포네이트류(알칸술포네이트류(알킬벤젠술포네이트류를 포함) 등), 알킬나프탈렌술포네이트류, 술포숙시네이트류, α-올레핀술포네이트류, 및 N-아실술포네이트류), 술페이트류(술페이트유, 알킬술페이트, 알킬에테르술페이트, 알킬알릴에테르술페이트, 및 알킬아미드술페이트 등), 포스페이트류(알킬포스페이트류, 알킬에테르포스페이트류, 알킬알릴에테르포스페이트류 등)으로부터 선택된다. 음이온 계면활성제는 저분자량 화합물 및 고분자량 화합물 모두를 포함한다. 여기서 사용되는 염은, Li, Na, K, Rb, Cs, 암모 늄 및 H로 형성된 염으로부터 1종 이상 선택된다.
비누의 예로는, C12∼C18의 지방산 염, 일반적인 예로는 라우릴산, 미리스틴산, 팔미틴산, 및 스테아린산이 열거된다. N-아실아미노산 염의 예로는 12∼18의 탄소원자를 각각 갖는 N-아실-N-메틸글리신 및 N-아실글루타메이트 염이 열거된다. 알킬에테르카르복실레이트는 6∼18의 탄소원자를 갖는 것이 열거되고, 아실화 펩티드는 12∼18의 탄소원자를 갖는 것이 열거된다.
술포네이트는 6∼18의 탄소원자를 갖는 것이 열거된다. 예컨대, 알칸술포네이트는 라우릴술포네이트, 디옥틸숙신술포네이트, 벤젠술포네이트, 도데실벤젠술포네이트, 미리스틸술포네이트, 알릴벤젠술포네이트 및 스테아릴술포네이트가 열거된다. 술페이트는 알킬황산염, 예컨대 라우릴술페이트, 디옥틸숙신술페이트, 미리스틸술페이트 및 스테아릴술페이트 등의 6∼18의 탄소원자를 갖는 것이 열거된다. 포스페이트는 8∼18의 탄소원자를 갖는 것이 열거된다. 비이온 계면활성제의 예는 폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 및 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르가 열거된다. 또한, 상기 음이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제 이외에, 공지의 불소 함유 계면활성제를 사용할 수도 있다.
고분자량 계면활성제의 예는 특수 폴리(카르복실산) 화합물(제품명: 포이즈 530, KAO(사) 제작)이 열거된다.
상기 계면활성제 이외에, 본 발명에 따른 세륨계 연마재의 슬러리는 트리폴리포스페이트를 포함한 폴리머 분산제, 헥사메타포스페이트를 포함한 포스페이트류, 메틸셀룰로오즈 및 카르복시메틸셀룰로오즈를 포함한 셀룰로오즈 에테르류, 및 폴리비닐알콜을 포함한 수용성 폴리머류 등의 첨가제를 임의로 함유하여도 좋다. 일반적으로, 첨가제의 양은 연마재의 양을 기준으로 0.05질량%∼20질량%의 범위가 바람직하고, 0.1질량%∼10질량%의 범위가 더욱 바람직하다.
본 발명의 세륨계 연마재 및 세륨계 연마재의 슬러리는 패임, 긁힘 또는 표면 상에 다른 결함 없이 유리 기판 등을 연마시킬 수 있고, 따라서 양호한 질의 연마 표면을 제공할 수 있다. 또한, 장기간에 걸쳐 연마속도가 지속되게 한다.
본 발명의 세륨계 연마재는 공지의 방법 및 제조 장치 중 어느 하나를 사용하여 제조할 수 있지만, 특히, 하기 제조 조건을 따른 효율적인 방법으로 제조할 수 있다.
재료로서, 바스트네사이트, 또는 다른 산화 세륨이 풍부한 재료가 사용된다.컬터 멀티사이저의 30㎛ 조리개 튜브로 측정된 입자 사이즈가 1.6㎛∼2.0㎛의 범위 내로 제어되는 방법으로 상기 재료를 입자로 분쇄시킨다. 상기 재료를 로터리 킬른을 사용한 경우, 약 2시간 동안 1000℃∼1100℃의 온도에서 베이크하는 것이 바람직하다.
본 발명은 실시예를 참고로 하기에 상세히 설명되지만, 이들 실시예로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예: 1
재료로서, 모리코프사(USA) 제작의 바스트네사이트 #4010을 사용하였다. 1kg의 재료를 볼밀로 1L의 물과 함께 분쇄하여 평균 입자 사이즈가 1.8㎛인 분체를 얻고, 그 분체를 슬러리로 하였다.
모리코프사(USA) 제작의 바스트네사이트 #4010의 조성물은 하기와 같다:
CeO2 35질량%
La2O3 24질량%
Nd2O3 8질량%
Pr6O11 3질량%
F 6질량%
총희토류 산화물 68질량%∼73질량%
작열 감량(1000℃) 20질량%
상기 슬러리를 건조시키고, 2시간 동안 전기로를 사용하여 1000℃에서 베이크시킨 후, 냉각시키고, 분쇄시킨 후, 사이즈를 분류하여 본 발명의 세륨계 연마재를 얻었다. 이렇게 얻어진 세륨계 연마재는, 산화 세륨의 양을 기준으로 45질량%의 세륨을 함유한다.
평균 입자 사이즈(D50)는, 컬터 멀티사이저(벡크맨 컬터사 제작)의 30㎛ 조리개 튜브로 측정된 연마재 입자의 50% 부피 분포에 상응한다.
얻어진 세륨계 연마재를 물에 분산시켜, 10질량%의 연마재 농도의 연마재 슬러리로 하였다. 상기 연마재 슬러리를 사용하여, 박막 트랜지스터(TFT) 패널에 사용하기 위해 무알칼리 유리 조각으로 연마시키고, 각각의 유리 조각의 연마 상태를 평가하였다. 연마의 조건은 하기와 같다:
(연마 조건)
연마기: 4웨이 타입 양면 연마기
가공물: 각각 25cm2의 면적을 갖는, 5×5cm조각의 무알칼리 유리
연마되는 조각수: 3조각/배치×2회
연마를 위해 사용되는 패드: 발포 폴리우레탄 패드(LP-77, 로데스사 제작)
저판의 회전율: 90rpm
슬러리 공급량: 60ml/분
가공 압력: 156g/cm2
연마 시간: 30분
마이크로미터를 사용하여, TFT패널에 사용하기 위한 비알칼리 유리의 6조각 두께를 4개의 다른 지점에서 각각 측정하고, 4지점 ×6 조각의 평균을 구해 연마속도(㎛/분)를 측정하였다. 또한, 광원으로서 할로겐 램프(200,000럭스)를 사용하여, 육안으로 유리기판을 관찰하고, 각각의 표면에 대해 긁힘 수를 세었다. 또한, 테이론 홉슨사 제작의 탈리스텝을 사용하여, 유리 표면의 중심 평균 조도용으로 각각의 유리 조각을 측정하였다.
한편, 10g의 세륨계 연마재를 이온 교환수 중에 분산시켰다. 상기 분산액을 메니스커스의 바닥이 100ml선에 닿을 때까지 100ml 눈금 실린더에 부었다. 상기 분산액을 완전 교반시킨 후, 24시간 동안 방치시켰다. 분말 침강층의 부피를 측정한 후, 침강 부피 밀도를 구하였다.
얻어진 결과를 연마재의 특성, 연마재의 평균 입자 사이즈(D50), BET법으로 측정된 비표면적, 연마속도, 및 침강 부피 밀도와 함께 표 1에 나타낸다.
실시예 2:
재료를 평균 입자 사이즈 1.6㎛로 습식분쇄하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 세륨계 연마재를 얻었다.
실시예 1과 동일한 방법으로, 얻어진 세륨계 연마재를 사용하여, 유리 조각을 연마시키고, 각각의 유리 조각의 연마 정도를 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1:
슬러리를 800℃의 온도로 전기로에서 베이크하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 세륨계 연마재를 얻었다.
실시예 1과 동일한 방법으로, 얻어진 세륨계 연마재를 사용하여, 유리 조각을 연마시키고, 각각의 유리 조각의 연마 정도를 평가하였다. 표 1은 연마의 특성을 나타내고, 표 2는 연마의 결과를 나타낸다.
비교예 2:
슬러리를 1200℃의 온도로 전기로에서 베이크 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 세륨계 연마재를 얻었다.
실시예 1과 동일한 방법으로, 얻어진 세륨계 연마재를 사용하여, 유리 조각을 연마시키고, 각각의 유리 조각의 연마 정도를 평가하였다. 표 1은 연마의 특성을 나타내고, 표 2는 연마의 결과를 나타낸다.
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 및 2에 있어서, 고속의 가공 속 도가 달성되고, 가공물로서 비알칼리 유리 조각의 표면 상에 긁힘을 발생시키기 않았다. 따라서, 실시예 1 및 2의 각각의 산화 세륨 연마재는 양호한 질의 연마 표면을 효율적으로 제공한다는 것이 증명된다.
한편, 비교예 1에 있어서, 연마재의 작은 침강 부피 밀도로 인해 연마 속도가 낮았다.
비교예 2에 있어서, 과도한 침강 부피 밀도는 감소된 연마 속도를 가져온다. 또한, 연마 표면 상에 긁힘을 발생시키고, 표면 조도가 바람직하지 않게 크게 되어, 낮은 질의 연마 표면을 초래한다.
또한, 본 발명의 세륨계 연마재 슬러리는 장기간에 걸쳐 연마 효과를 나타낸다.
연마재 특성
평균 입자 사이즈 (㎛) 침강부피밀도(g/ml) 1차입자사이즈 (nm) 비표면적(m2/g)
실시예1 1.86 0.87 60 2.8
실시예2 1.55 0.91 70 2.3
비교예1 1.78 0.75 30 5.5
비교예2 2.19 1.05 110 1.6






연마특성
연마 개시 후 30분 연마 개시 후 240분
연마속도 (㎛/분) 긁힘수 (1표면 당) 표면 조도Ra (옹스트롬) 연마속도 (㎛/분) 긁힘수 (1표면 당) 표면 조도Ra (옹스트롬)
실시예1 2.35 0.17 12 2.28 0.08 11
실시예2 2.29 0.08 10 2.06 0.17 9
비교예1 1.99 0.08 9 1.18 0.08 8
비교예2 1.69 1.50 15 0.94 1.08 13
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 세륨계 연마재의 사용은 연마속도를 향상시킨다. 또한, 연마된 가공물은 표면 상에 긁힘이 거의 없어, 작은 표면 조도가 달성된다. 결과적으로, 가공된 표면의 양호한 질이 얻어진다. 또한, 본 발명의 세륨계 연마재는 장시간에 걸쳐 고속의 연마 속도를 유지시킬 수 있으므로, 연마의 효율을 증가시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 주성분으로서 산화 세륨을 함유하는 세륨계 연마재로서, 상기 연마재가 10질량%의 양으로 물 중에 분산될 때, 0.8g/ml∼1.0g/ml 범위의 침강 부피 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재.
  2. 제 1항에 있어서, 40nm∼80nm 범위의 1차 입자 사이즈를 갖는 것을 특징으로 세륨계 연마재.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 2m2/g∼5m2/g 범위의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 산화 세륨의 양을 기준으로, Ce가 35질량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재.
  5. 제 1항에 기재된 세륨계 연마재를 5질량%∼30질량% 범위의 농도로 분산매 중에 분산시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  6. 제 5항에 있어서, 분산매가 물인 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  7. 제 5항에 있어서, 분산매가 유기 용제인 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  8. 제 7항에 있어서, 유기 용제가 알콜류, 다가 알콜류, 아세톤류, 및 테트라히드로푸란류로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  9. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제를 함유하는 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  10. 제 9항에 있어서, 계면활성제가 음이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  11. 제 10항에 있어서, 음이온 계면활성제가 저분자량 또는 고분자량 카르복실레이트류, 술포네이트류, 술페이트류, 및 포스페이트류로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  12. 제 10항에 있어서, 비이온 계면활성제가 폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 및 폴리옥시에틸렌지방산에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 세륨계 연마재 슬러리.
  13. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 세륨계 연마재 슬러리를 사용하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 연마방법.
  14. 제 13항에 기재된 유리 기판의 연마방법을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조방법.
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