KR20030022266A

KR20030022266A - 연마용 발포 시트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20030022266A
Application number: KR10-2003-7000257A
Authority: KR
Inventors: 호리에유우지; 오꾸야마히로미쯔; 하마다나오유끼
Original assignee: 니혼 미크로 코팅 가부시끼 가이샤
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-03-15
Also published as: US20030094721A1; JP2002331451A; TW580419B; KR100778607B1; WO2002090049A1; US20050225001A1

Abstract

본 발명은 부과형 필름(11)의 표면에 발포성 수지로 이루어진 발포성 도료를 도포하고, 이 발포성 도료를 습식 발포시켜 부과형 필름의 표면에 발포 시트(10)를 형성하고, 이 발포 시트를 부과형 필름의 표면으로부터 박리하고, 발포 시트의 표면에 부과형 필름의 표면에 따른 형상의 연마면(12)을 형성함으로써 제조되는 연마용 발포 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

연마용 발포 시트 및 그 제조 방법 {FOAMING SHEET FOR POLISHING AND METHOD FOR MANUFACTURE THEREOF}

표면에 높은 평활성이 요구되는 액정 표시용 컬러 필터, 광학 렌즈, 자기 디스크 기판 등의 정밀 부품은 그 표면에 불필요한 상처나 돌기가 있으면, 정밀 부품의 설계 형상으로부터 예정된 기능 및 성능을 발휘할 수 없게 되므로, 표면을 설계한 대로 평활하게 연마하는 것이 정밀 부품의 기능 등을 좌우하는 중요한 공정이 된다.

예를 들면, 자기 기록 매체로서의 자기 디스크는 알루미늄 합금 또는 유리제 기판의 표면에 소정의 표면 조도를 갖도록 텍스쳐 가공을 행한 후, 그 표면 상에 자성층과 보호층을 형성하여 제조되는 것이며, 텍스쳐 가공을 행하기 전에, 기판 표면에는 경면 가공이 시실되어 표면이 평활하게 연마된다.

이러한 연마에는, 물 또는 물을 기초로 한 수용액 중에 평균 입경이 약 5 ㎛이하인 다이아몬드, 산화셀륨, 산화알루미늄, 산화규소, 탄화규소, 산화질코늄, 산화크롬, 산화티탄, 산화철 등의 연마 입자를 분산한 연마액을 사용하는 유리지립연마가 행해지고 있다. 또한, 이 연마액에 기판 표면과 화학적으로 반응하는 산성 또는 알칼리성의 물질을 첨가한 연마액을 사용하는 화학적 기계적 연마(CMP)가 행해지고 있다. 여기서, CMP는 유리지립연마에 속하는 연마 방법이며, 고체와 피가공물과의 접촉 계면에 고상 반응을 생기게 하여, 그 접촉 계면에 이질적인 물질을 생성하고, 그 접촉 계면부분을 제거하면서 연마하는 것이며, 가공 단위가 극히 작으므로 고도로 평탄화되고, 화학 반응을 이용하기 때문에 가공 변질이 극히 작다는 이점이 있다.

유리지립연마는 연마 시트를 테이프형, 패드형 또는 다른 형상으로 적절히 재단 가공한 것과 연마 대상물 표면과의 사이에 상기의 연마액을 개재시켜 양자를 상대적으로 이동시켜 행해진다.

유리지립연마에 사용되는 연마 시트로서, 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리에스터 등으로 이루어지는 플라스틱 필름의 표면에 발포성 우레탄 수지로 이루어지는 발포층을 형성한 발포 시트가 사용되고 있다 (예를 들면, 평성 8년 일본 특허 출원 제248756호 참조). 이와 같은 발포층을 구비한 발포 시트는 연마 대상물 표면 상에 유연하게 작용하기 때문에, 자기 디스크 기판의 경면 가공뿐만 아니라, 액정 유리 기판, 광학 렌즈 등의 정밀 기계 부품의 표면 마무리 연마에도 사용되고 있다.

이 발포 시트에서는 플라스틱 필름 표면에 도포된 발포성 수지로 이루어지는발포성 도료를 습식 또는 건식 발포시키는 것뿐이므로, 발포층의 두께가 동일하지 않고, 그 표면이 평탄하지 않기 때문에 플라스틱 필름 표면에 발포층을 형성한 후, 발포층의 표면 부분을 버프(buff) 연마나 나이프 등의 수단에 의해 제거하고, 발포층의 표면(연마면)을 평탄한 스웨이드식으로 하는 표면 처리가 시행된다.

이러한 표면 처리를 실시한 발포 시트에서는 표면 부분을 제거하는 것에 의해 연마면이 평탄하게 되고, 또한 발포성 수지가 발포될 때에 발포층 내부에 발생된 기포가 표면에 노출되어 직경 약 20 내지 100 ㎛의 개구 구멍이 연마면에 형성된다.

이와 같은 발포 시트를 사용하여 상기와 같은 유리지립연마를 행하면, 연마면과 연마 대상물 표면과의 사이에 공급된 연마액 중의 연마 입자가 연마면 상의 개구 구멍에 보유되고, 그 개구 구멍에 보유된 연마 입자가 연마 대상물 표면에 작용하는 것에 의해 연마 대상물 표면이 연마된다.

그러나, 최근에, 정밀 기계 부품의 표면을 보다 평활하게 연마하기 위해서 보다 미소한 연마 입자(평균 입경 0.1 ㎛ 이하)가 사용되게 되고, 발포층을 구비한 상기된 바와 같은 종래의 발포 시트를 사용하는 유리지립연마에서는 표면 처리를 시행하는 것에 의해 연마면에 형성된 개구 구멍이 커지므로, 이와 같이 미소한 연마 입자가 그 개구 구멍에 보유되지 않고, 개구 구멍의 내부를 차지하여 연마 대상물 표면에 작용하는 연마 입자가 감소[즉, 단위 시간당의 연마량(연마력)이 저하]되고, 연마에 장시간을 요하게 될 뿐만 아니라, 균일하게 연마할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 평균 입경 0.1 ㎛ 이하의 연마 입자를 사용하는 유리지립연마에 있어서, 보다 높은 연마력에 의해 평활하게 연마할 수 있는 연마용 발포 시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 연마용 발포 시트는 부과형 필름의 표면에 발포성 수지로 이루어지는 발포성 도료를 도포하고, 이 발포성 도료를 습식 발포시켜 부과형 필름의 표면에 발포 시트를 형성하고, 이 발포 시트를 부과형 필름의 표면으로부터 박리하여, 발포 시트의 표면에 부과형 필름의 표면에 따른 형상의 연마면을 형성함으로써 제조되는 것이다.

여기에서, 발포성 도료는 발포성 수지를 용매 중에 용해시킨 발포성 수지 용액이고, 발포성 수지로서 발포성 우레탄 수지가 사용된다.

또한, 부과형 필름으로서 플라스틱 필름이 사용된다.

본 발명은 금속, 세라믹스, 플라스틱, 유리 등의 표면의 연마에 사용되는 연마용 발포 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 특히, 액정 표시용 컬러 필터, 광학 렌즈, 자기 디스크 기판 등과 같이, 표면에 높은 평활성이 요구되는 정밀 부품을 연마하는데 적합한 연마용 발포 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 연마 시트를 박리시키고 있는 것을 도시한 확대단면도이다.

도2의 (a)는 양면 연마 가공기의 하부 정반을 도시하고, 도2의 (b)는 양면 연마 가공기의 상부 정반을 도시한 도면이다.

본 발명의 연마용 발포 시트(10)는 도1에 도시된 바와 같이, 부과형 필름(11)의 표면에 발포성 수지로 이루어진 발포성 도료를 도포하고, 이 발포성 도료를 습식 발포시켜 부과형 필름(11)의 표면에 발포 시트를 형성하고, 이 발포 시트를 부과형 필름(11)의 표면으로부터 박리시킴으로써 제조되는 것이다.

여기에서, 발포성 도료는 발포성 수지를 용매 중에 용해시킨 발포성 수지 용액이다. 발포성 수지로서는 발포성 우레탄 수지를 사용할 수 있다. 용매로서는 디메틸포름아미드 등의 유기 용제가 사용된다. 그 외에, 필요에 따라서 물, 프론 등의 발포조제, 실리콘 오일 등의 정포제(整泡劑) 등을 배합할 수 있다.

부과형 필름(11)의 표면에 도포된 발포성 도료의 습식 발포는 수중에서 발포성 도료 중의 용매를 물과 치환하고, 이어서 용매를 물과 치환한 발포성 도료를 건조시켜 수분을 증발시켜 행해진다(이것을 습식 발포법이라 함). 수중에서 용매가 물과 치환되면, 발포성 도료의 내부에 미소한 수포가 형성되고, 이것을 건조시켜 수분을 증발시키면 발포 시트의 내부에 미소한 기포(13)가 형성된다. 그리고, 이 발포 시트를 부과형 필름(11)으로부터 박리시키면, 부과형 필름과 발포 시트와의 계면에 산재되어 있는 미소한 기포(13)가 노출되고, 연마면(12)에 5 ㎛ 이하의 매우 작은 개구 구멍(14)이 형성되어, 이 개구 구멍(14)이 유리지립연마 중 연마 입자를 보유한다.

부과형 필름(11)으로서, 발포 시트와의 박리성이 좋은 가요성 플라스틱 필름, 예를 들면, 두께가 약 5 내지 500 ㎛인 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 산화비닐, 폴리에스터 등의 필름이 사용된다.

본 발명에 따라 제조된 발포 시트의 표면 즉 연마면은 부과형 필름의 표면의 형상에 따르게 되기 때문에, 연마면이 평탄하게 형성되는 부과형 필름을 사용하면, 연마면이 평탄하고 평활하게 형성되므로, 종래에 행해진 표면 처리에 의해 표면 부품을 제거할 필요가 없다. 또한, 엠보스 가공 등의 수단에 의해 표면에 요철을 형성한 부과형 필름을 사용함으로써 직선형, 곡선형, 물방울형 등의 형상을 갖는 연마면을 적절하게 형성할 수 있다.

이상과 같이 제조된 연마용 발포 시트(10)는 패드형, 테이프형 등의 형상으로 적절하게 절단 가공되어 정밀 부품의 연마에 사용된다.

예를 들면, 자기 디스크에 사용하는 기판을 연마 대상물로 하여 연마하는 경우, 이미 알려진 양면 또는 편면 연마 가공기를 사용하는 것이 가능하다.

바람직하게는 도2에 도시된 양면 연마 가공기를 사용한다.

도시된 장치는 도넛 형상의 하부 정반[21, 도2의 (a)]과, 그 하부 정반(21)과 같은 형상인 도넛 형상의 상부 정반[20, 도2의 (b)]로 구성되고, 이러한 상하부 정반(20, 21)에는 각기 연마용 발포 시트(10)가 장착된다.

상하부 정반(20, 21)의 중심에는 외부의 구동 모터에 연결된 태양 기어(외치치차, 25)가 위치되고, 하부 정반(21)의 주위에는 인터널 기어(내치치차, 26)가 고정되어 있다.

도2의 (a)에 도시된 바와 같이, 하부 정반(21)에 장착된 연마용 발포 시트(10) 위에는 태양 기어(25)와 인터널 기어(26)에 맞물리는 유성 기어(22)가 배치되고, 기판(24)이 유성 기어(22)의 복수의 개구(23) 내에 각각 배치되어, 상부 정반(20)에 의해 상측이 압박된다. 상부 정반(20)에는 복수의 구멍(27)이 설치되어 있고, 이들 구멍(27)을 통하여 지립현탁핵이 상하부 정반(20, 21)의 사이에 제공된다.

유성 기어(22)의 각각의 개구(23) 내에 배치된 복수의 기판(24)의 연마는 상부 정반(20)의 구멍(27)을 통하여 지립현탁액을 상하부 정반(20, 21)의 사이에 공급하면서 태양 기어(25)를 화살표(W) 방향으로 회전시켜, 태양 기어(25)와 인터널 기어(26)에 맞물려지도록 하고 또한 상하부 정반(20, 21)의 사이에 위치된 유성 기어(22)를 상하부 정반(20, 21) 사이에서 화살표(X) 방향으로 자전시킴과 동시에 화살표(Y) 방향으로 공전시킴으로써 배치(batch)식으로 행해진다.

연마액(27)은 물이나 알코올, 그 외의 유기용제 등의 액체, 또는 이들을 기재로 한 용액 중에 연마 입자를 분산시킨 것이며, 연마 입자로서 다이아몬드, 산화셀륨, 산화알루미늄, 산화규소, 탄화규소, 산화질코늄, 산화크롬, 산화티탄, 산화철 등에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 평균 입경이 0.1 ㎛ 이하인 입자가 사용된다. 화학적 기계적 연마를 행하기 위해, 연마 대상물 표면과 화학적으로 반응하는 알칼리성 또는 산성의 용액을 연마액에 첨가해도 좋다.

(실시예)

본 발명에 따른 실시예의 연마용 발포 시트를 이하에 설명된 바와 같이 제조했다.

48 중량%의 발포성 우레탄 수지를 25 중량%의 디메틸포름아미드(DMF)와 혼합하고, 27 중량%의 발포조제, 안정제 등의 첨가제를 가하여 발포성 도료를 제조하고, 이 도료를 PET 필름(부과형 필름)의 표면에 도포하고, 수중을 빠져나간 후 5분간 건조시키고, PET 필름 표면에 발포 우레탄 시트를 형성하고, 이 발포 우레탄 시트를 PET 필름으로부터 박리하여 실시예의 발포 시트를 제조하였다.

(비교 시험)

종래의 발포 시트(비교예의 발포 시트)를 제조하고, Ni-P 도금한 알루미늄 합금제의 자기 디스크 기판을 유리지립연마하고, 연마 성능(연마력, 평균 표면 조도, 표면 미소 주름)에 있어서 상기 실시예의 발포 시트와 비교하였다.

종래의 발포 시트는 48 중량%의 발포성 우레탄 수지를 25 중량%의 디메틸포름아미드(DMF)와 혼합하고, 27 중량%의 발포조제, 안정제 등의 첨가제를 가하여 발포성 도료를 제조하고, 이 도료를 PET 필름(부과형 필름)의 표면에 도포하고, 수중을 빠져나간 후 5분간 건조시켜, PET 필름 표면에 발포 우레탄 층을 형성하고, 버프 연마를 행하여 발포 우레탄 층의 표면 부분을 제거하여 제조하였다.

유리지립연마는 도2에 도시한 양면 연마 가공기를 사용하고, 하기의 표1에 도시한 연마 조건으로 행하였다. 연마액으로, 물에 연마 입자를 분산시킨 것이 사용되고, 연마 입자로서 평균 입경 0.1 ㎛인 산화알루미늄 입자를 사용한 「연마액 A」와 평균 입경이 0.05 ㎛인 실리카 입자를 사용한 「연마액 B」를 사용하여 유리지립연마가 행해졌다.

[표1]

연마 조건

정반회전수 : 40 rpm

가공압 : 90 g/㎠

연마액 공급량 : 400 ㎖/분

연마량 : 양면 각각 0.5 ㎛

(비교 시험 결과)

유리지립연마 후, 기판을 연마기로부터 취출하여 물로 세정하고, 연마 후의 기판 표면 상의 임의의 30 ㎛ ×30 ㎛의 범위를 주사형 프로브 현미경(디지털 인스트루먼트사, 나노스코프 Dimension 3100 시리즈)을 사용하여 주사(256 포인트)하고, 이 주사 범위에 있어서의 평균 표면 조도(Ra)를 계측하고, 또한, 기판 표면 상의 임의의 0.87 ㎜ ×0.65 ㎜의 범위를 백색광 현미경[자이고(zygo)사, NewView 5020]을 사용하여 표면 미소 주름(Wa)을 계측했다. 비교 시험 결과를 하기의 표2의 (a) 및 (b)에 나타낸다. 표에서, 연마력은 단위 시간당 연마된 깊이(㎛)를 나타낸다. 또한, 스크래치는 연마 후에 암실 내에서 스포트라이트를 쏘여 육안으로 스크래치의 유무를 판정했다.

[표2]

(a) 연마액 A를 사용

발포 시트	연마력(㎛/분)	Ra (Å)	Wa (Å)	스크래치
실시예	0.22	1.9	6.8	약간 발견됨
비교예	0.15	1.8	7.3	약간 발견됨

(b) 연마액 B를 사용

발포 시트	연마력(㎛/분)	Ra (Å)	Wa (Å)	스크래치
실시예	0.34	1.8	6.5	발견 안됨
비교예	0.23	2.5	10.2	발견 안됨

표2의 (a) 및 (b)로부터 실시예의 발포 시트를 사용하면 비교예의 발포 시트를 사용한 경우와 비교하여 기판 표면이 동등하거나 보다 평활하게 되고, 또한, 약 1.5 배의 연마력으로 연마되는 것을 알 수 있다.

본 발명은 이상과 같이 구성됨으로써 하기와 같은 효과를 발휘한다.

평탄한 부과형 필름 표면에 형성된 발포 시트를 부과형 필름으로부터 박리하고, 이 박리 표면을 그대로 연마면으로 하기 때문에, 발포 시트의 표면 부분을 버프 연마, 나이프 등의 수단에 의해 제거하는 일이 없이, 평탄하고 평활한 연마면을 얻을 수 있다.

또한, 연마면에 형성되는 미소한 개구 구멍에 미소한 연마 입자가 보유되기 때문에 평균 입경 0.1 ㎛ 이하의 연마 입자를 사용하는 유리지립연마에 있어서, 보다 높은 연마력(즉, 단시간)으로 보다 평활하게 연마할 수 있다.

Claims

연마용 발포 시트의 제조 방법에 있어서,

부과형 필름의 표면에 발포성 수지로 이루어지는 발포성 도료를 도포하는 공정과,

습식 발포법에 의해 상기 발포성 도료를 발포시켜 상기 부과형 필름의 표면에 발포 시트를 형성하는 공정과,

상기 발포 시트를 상기 부과형 필름의 표면으로부터 박리하고, 상기 발포 시트 표면에 상기 부과형 필름의 표면에 따른 형상의 연마면을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 부과형 필름으로서 플라스틱 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 발포성 수지로서 발포성 우레탄 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 제조된 연마용 발포 시트.