TW202022081A - 顆粒狀研磨材、研磨工具及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本發明之目的在於提供一種可提升研磨速率並抑制傷痕深度，並且不使加工力下降之研磨材。提供一種顆粒狀研磨材，其特徵為包含凝聚物，該凝聚物包含磨粒與結合磨粒彼此之結合材，且前述磨粒具有藉由結合材而至少一部分經被覆之構造，前述凝聚物之顆粒強度為20MPa~150MPa。

Description

顆粒狀研磨材、研磨工具及研磨方法

本發明係關於研磨材。更詳言之，關於研磨樹脂素材用之顆粒狀研磨材。

作為研磨工具所要求之性能，如有高加工力，即高研磨速率。一般為了提高研磨速率，已知使用大粒子徑之磨粒。然而，若使用大粒子徑之磨粒，研磨速率雖會容易變高，但會對被研磨面產生深度傷痕。若產生深度傷痕，由於為了藉由後續步驟而去除傷痕所耗費之加工時間會隨之增加，故變得無法適用作為製程。因此，提高研磨速率且減少傷痕深度則係自過往既有之課題。

例如，汽車等之塗裝面係以樹脂塗覆，但表層會產生塗裝時之紋路而存在微小之凹凸，故光澤度並不充分。為了消除該凹凸，一般係實施在手持式拋光機上貼附研磨工具進行研磨而使表層凹凸平滑化。通常係藉由依序使用粗顆粒(研磨工具所使用之磨粒之粒子徑為大)之研磨工具，然後徐徐地該為使用磨粒之粒子徑逐漸變小之研磨工具，直到塗裝面之樹脂表層之凹凸消失而成為具有光澤之面。此種加工係藉由使用在樹脂基材將磨粒固定化之研磨工具，而可作成平滑之面，所使用之磨粒之粒子徑為大時，會產生深度傷痕，被研磨呈白色模糊(深度傷痕造成之引起光漫反射的狀態)，且為了消除如上述般之深度傷痕所耗費之後續步驟之時間會變得過長。在汽車等之塗裝面即樹脂之研磨上，提升研磨速率與抑制傷痕深度也變成課題。又，汽車塗裝面之樹脂被膜以外也具有相同之課題。

作為可提高研磨速率且減低傷痕深度之技術，已提出有藉由在研磨中磨粒之凝聚物會崩壞，新的磨粒會接續隨之自生(已使用之磨粒脫落後會出現未使用之下個磨粒)來維持研磨速率，且預先縮小構成凝聚物之磨粒本身來減少傷痕深度的技術(專利文獻1)，或，藉由將較軟質之樹脂素材之磨粒予以固定來減低傷痕深度的技術(專利文獻2)等。

然而，專利文獻1中，為了保持住磨粒，由於係在高溫度下燒成磨粒，故會在磨粒端部帶有圓形，而在本質上失去加工力，又，由於自始就不包含保持住磨粒之結合材，故加工樹脂用之加工力貧乏。又，專利文獻2中，由於係在軟質素材之周邊保持住磨粒，故減低被研磨面之傷痕之效果為高，但在以機械性能量進行加工之用途上，由於自始就無法強硬地保持住磨粒，故有加工力貧乏的情況。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-105324號公報 [專利文獻2]日本特表2017-508018號公報

[發明所欲解決之課題]

本發明之目的在於例如作為研磨樹脂素材時所使用之研磨材，提供一種可提升研磨速率且抑制被研磨面之傷痕深度，並且加工力不會下降之研磨材及研磨工具。 [用以解決課題之手段]

本發明者等為了解決上述課題重複精心研究。其結果，發現藉由將下述研磨材使用於研磨即可解決上述課題；一種顆粒狀研磨材，其係包含凝聚物，該凝聚物包含磨粒與結合磨粒彼此之結合材，且磨粒具有藉由結合材而至少一部分經被覆之構造，凝聚物之顆粒強度為20MPa~150MPa，磨粒之莫氏硬度為8以上，且未滿構成凝聚物之磨粒之莫氏硬度。 [發明之效果]

根據本發明，作為研磨樹脂素材時所使用之研磨材，可提供能提升研磨速率且抑制被研磨面之傷痕深度，並且加工力不會降低之研磨材及研磨工具。

本發明之顆粒狀研磨材為包含含有磨粒與結合材之凝聚物者，磨粒係成為藉由結合材而至少一部分經被覆之構造，複數磨粒經結合而構成凝聚物。尚且顆粒係指使相同或相異素材之微粉末而固定者。凝聚物之顆粒強度為20MPa~150MPa，構成此之個別磨粒之莫氏硬度為8以上，且，藉由未滿磨粒之莫氏硬度，在研磨時凝聚物會摩耗或崩壞，具有高加工率及研磨速度，且，可進行被研磨面之傷痕深度受到抑制之高品位研磨。

＜磨粒＞ 本發明之顆粒狀研磨材中，磨粒只要係莫氏硬度8以上者即可，只要8以上即無特別限定，以9以上為較佳。單僅為莫氏硬度未滿8之磨粒時，有變得無法進行加工之傾向。尚且，本說明書中之「莫氏硬度」係意指舊莫氏硬度(並非修正莫氏硬度)。此係將以下10種之礦物作為標準物質來評價與該等進行比較後之硬度的方法，將標準物質與試樣予以摩擦，並將出現刮傷者判定作為較低硬度。在難以直接測量莫氏硬度之情況，可由組成分析來求出組成，且從相同組成之物質之莫氏硬度來進行判斷。

作為具有莫氏硬度8以上之磨粒，例如，碳化鎢(莫氏硬度8)、硼化鋯(莫氏硬度8)、氮化鋁(莫氏硬度8)、氧化鋁(莫氏硬度9)、氮化鈦(莫氏硬度9)、碳化鈦(莫氏硬度9)、碳化鉭(莫氏硬度9)、碳化鋯(莫氏硬度9)、鉻(莫氏硬度9)硼化鋁(莫氏硬度9)、碳化硼(莫氏硬度9)、碳化矽(莫氏硬度9)、立方晶氮化硼(cBN、莫氏硬度9.5)、碳化硼(莫氏硬度9.5)、硼化鈦(莫氏硬度9.5)、金剛石(莫氏硬度10)等。尚且，磨粒為經複數種類混合之情況，只要主成分之莫氏硬度在8以上即可。磨粒之粒子徑係根據所必須之研磨速率，與應當成目標之傷痕深度之值來決定，在樹脂素材之研磨當中，平均粒子徑係以1~15μm為佳，較佳為2~10μm，更佳為3~8μm。更詳細言之，從提高研磨速率之觀點，磨粒之平均粒子徑係以6~15μm為佳，較佳為8~13μm。從抑制傷痕深度之觀點，磨粒之平均粒子徑係以1~10μm為佳，較佳為2~8μm。尚且，粒子徑之測量係可使用電阻式粒度分布測量機(貝克曼庫爾特公司製Multisizer3)等來進行。

＜結合材＞ 本發明之顆粒狀研磨材中，結合材只要未滿構成凝聚物之磨粒之莫氏硬度即可。結合材之莫氏硬度在磨粒之莫氏硬度以上時，有凝聚物本身會機能作為個體粒子而導致傷痕變深，因凝聚物不易摩耗而隨即產生尖頭磨平，進而變得無法進行研磨的傾向。尚且，結合材為經複數種類之混合物之情況，只要主成分(含量最多之化合物)之莫氏硬度未滿磨粒之莫氏硬度即可。

作為結合材，典型係可使用玻璃料。玻璃料之成分係可使用例如將SiO₂ (莫氏硬度7)等作為主成分者。又為了降低燒成成本，也可使用如Bi₂ O₃ (莫氏硬度2~3)等之包含Bi之低融點玻璃料。包含Bi之玻璃料由於經熔融之玻璃之流動性良好，且在磨粒周邊已熔融之玻璃料會均勻附著，故在磨粒保持力受到確保，研磨速率提升，及、減低傷痕之觀點上也為佳。本發明中由於必須在氧化鋁之形狀產生變化之溫度以下燒成凝聚物，宜使用具有1100℃以下之燒結溫度之玻璃料。具體而言，以玻璃轉移溫度在800℃以下之玻璃料為理想，700℃以下為更理想。

結合材之莫氏硬度只要未滿磨粒之莫氏硬度即無特別限制，以1.5以上為佳，以2以上為較佳。又，以7.5以下為佳，以7以下為較佳，以5以下為更佳。結合材之莫氏硬度在此範圍時，可減少傷痕。尚且，結合材為複數種類之混合物之情況，主成分之化合物之莫氏硬度在此範圍即可。

在玻璃料包含Bi時，作為Bi₂ O₃ 之含量係以玻璃料全體之30質量%以上為佳，以50質量%以上為較佳，以70質量%以上為更佳，以80質量%以上為最佳。又，以95質量%以下為佳，以90質量%以下為較佳。作為Bi₂ O₃ 之含量在此範圍內時，可減低傷痕。

欲將凝聚物之顆粒強度控制在20MPa~150MPa時，可因應磨粒之粒子徑與凝聚物之大小，藉由變更結合材之體積率來進行。顆粒強度係以25MPa~120MPa為較佳。例如，在玻璃料之情況，一般而言相對於磨粒，玻璃料之體積率為20~300%，較佳為40~200%時，可容易將顆粒強度控制在20MPa~150MPa之範圍。又，粒子徑為4μm之磨粒與玻璃料之情況，欲將顆粒強度作成20MPa~150MPa之範圍時，以玻璃料之體積換算下之混合比率在10%~200%為佳，以20%~175%為較佳，30%~150%為更佳。在凝聚物之粒子徑為同等之情況下，所使用之磨粒之粒子徑變大時，玻璃料之混合比率越少變得越容易取得最合適之顆粒強度，所使用之磨粒之粒子徑變小時，玻璃料之混合比率越大變得越容易取得最合適之顆粒強度。除此之外，藉由調整結合材之粒子徑、調整燒結溫度、調整燒結時間等，也能控制凝聚物之顆粒強度。

＜凝聚物之製造＞ 本發明之顆粒狀研磨材中，凝聚物具有磨粒與結合材均勻受到分散之構造。磨粒之至少一部分係藉由結合材而受到被覆，藉由磨粒彼此進行結合而構成凝聚物。

凝聚物典型係藉由造粒、乾燥、燒成、粉碎、篩選之步驟而可取得。造粒係藉由將磨粒與結合材混合並加水而作成漿體，使用例如噴霧式乾燥機進行造粒及乾燥來進行。為了實施造粒，亦可包含水溶性高分子或樹脂黏合劑。又，為了使磨粒分散，亦可包含分散劑。但，即使不包含該等成分，也能藉由磨粒彼此之分子間力所形成之鍵結或水中所含之鹽分而固體化，促使磨粒彼此凝聚來進行造粒。乾燥溫度宜在100~250℃之範圍，例如，在噴霧式乾燥機之情況，可將乾燥機之入口溫度設定成200~250℃程度，可將出口溫度設定成100~150℃程度。

凝聚物之顆粒強度也係空隙率所影響。空隙率係可藉由例如細孔分布測量來進行，但會因結合材之配合量而受到影響。一般而言，增加結合材之配合量時，有空隙率降低之傾向。存在有將凝聚物之顆粒強度控制在20MPa~150MPa用之最合適空隙率，例如，在使用平均粒子徑4μm之磨粒時，空隙率係以5~19vol%為佳，以5~18vol%為較佳。

顆粒強度係可藉由例如壓縮試驗裝置進行測量。可使用例如島津製作所公司製之微小壓縮試驗裝置MCT-510。測量條件係例如試驗力100[gf]、負荷速度16(約1.3[gf/sec])，可將壓頭之種類作成平面壓頭50μm。強度之計算係可藉由製造商指定之關於粒子之計算式來算出。

作為水溶性高分子，可使用如寒天或澱粉等之天然水溶性高分子、聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉等之合成水溶性高分子、纖維素衍生物等之源自天然原料之半合成水溶性高分子等。

作為樹脂黏合劑，能使用例如市售之胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、苯酚樹脂等之接著劑。又，能使用水系、油系、有機系之任意者，液性在本發明中並非係受到限定者。

作為分散劑，可使用如聚羧酸系、聚乙二醇、烷基磺酸、四級銨、聚磷酸鹽等之一般性分散劑。

為了使取得之造粒後之乾燥粉中所包含之結合材進行燒結，在因應結合材之種類所推薦之標準性燒成條件下進行燒成。一般而言燒成溫度為400~1200℃程度。例如，設定為玻璃料之標準燒成條件只要係450~850℃程度即可。燒成係例如以燒成爐來進行，燒成溫度係也可藉由例如熱履歷感測器(referthermo)來進行測量。燒成溫度在600℃以下之情況，由於難以從熱履歷感測器推測出燒成溫度，故也可從設置於燒成物附近之熱電對之溫度資料推測出燒成溫度。將燒成之凝聚物之SEM照片展示於圖1。

解碎燒成後之凝聚物之燒成物，因應必要藉由篩選而適宜獲得具有所必須之粒子徑之凝聚物。凝聚物之粒子徑並無限定，但以10μm以上為佳，以20μm以上為較佳，以30μm以上為更佳。若在此範圍，使用作為後述之研磨工具時，有凝聚物之突出量變得適當的傾向。又凝聚物之粒子徑係以100μm以下為佳，以80μm以下為較佳，以70μm以下為更佳。只有在此範圍，使用作為後述之研磨工具時，有凝聚物與研磨對象物之接觸點數變成適當的傾向。凝聚物低於10μm時，例如為在樹脂膜上將顆粒狀研磨材固定化而成之工具的情況，有顆粒突出之距離變短而研磨性能變低的傾向。又，超過100μm時，有能固定化之顆粒狀研磨材之個數減少而空隙變得過多，與研磨對象物之接觸面積變得不安定，而變得無法安定加工的傾向。

藉由上述操作而得之凝聚物由於具有顆粒強度20MPa~150MPa，藉由使用於研磨而會適度地摩耗或崩壞，可減少被研磨材之被研磨面上之傷痕，又，可抑制傷痕深度。顆粒強度過低之情況，凝聚物會受到過度磨耗或崩壞，而無法進行研磨加工。顆粒強度過高之情況，由於凝聚物不易摩耗，構成凝聚物之研磨粒子會維持尖頭磨平的狀態，以及伴隨研磨所產生之切粉堵塞於凝聚物中而無法進行研磨加工。

＜研磨工具＞ 如圖3及圖4所示意性地展示，本發明之研磨工具係可在樹脂基材2上藉由樹脂黏合劑5來固定化凝聚物4而得。尚且，圖4為將圖1擴大者，圖1之表面部1係將圖4之凝聚物4埋入於樹脂黏合劑5所形成者。樹脂基材2係可使用例如市售之工業用樹脂膜。為了提升與樹脂黏合劑之濕潤性或密著性，也可為經實施各種表面處理者。例如，可使用厚度約200μm程度之樹脂膜。

為了將凝聚物固定化在樹脂膜上，首先，作出混合凝聚物與黏合劑溶液而成之漿體溶液，可藉由將該漿體溶液塗布在樹脂膜上，在已塗布於樹脂膜上之樹脂黏合劑中凝聚物之一部分被埋入之狀態下進行固定化。漿液之塗布係可使用線棒塗布機來進行。作為樹脂黏合劑，可使用一般性塗覆材料之樹脂或接著劑，能使用水系、油系、有機系之任一者，且係不受到液性所限定者。例如，可使用胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、苯酚樹脂等。

樹脂基材2亦可與海綿材3接著而構成研磨工具1B。樹脂基材2與海綿材3之接著係可使用雙面膠帶等來進行。作為海綿材，可使用如研磨墊等所使用之不織布狀者、發泡胺基甲酸酯等之多孔質構造之樹脂素材等。因此基材係亦可組合複數之素材。例如對工業樹脂膜以雙面膠帶等貼合研磨墊等所使用之不織布等，可使用任意之厚度者，為了使其具有所欲之物性，也可改變該等之組合。

凝聚物埋入於樹脂黏合劑之部分之厚度，即，樹脂黏合劑之膜厚為適當之厚度即可，但以凝聚物之粒子徑之一半以下之厚度為理想。相對於凝聚物之粒子徑，樹脂黏合劑之膜厚超過一半時，在凝聚物自生且已摩耗之情況，由於凝聚物之突出相對於樹脂黏合劑之膜為短，故有變得難以進行研磨的傾向。又樹脂黏合劑之膜厚過薄時，由於無法充分保持住凝聚物，產生凝聚物之脫落，且凝聚物本身會存在於研磨界面而深度研磨傷痕產生之風險提升。因此，相對於凝聚物之平均粒子徑，樹脂黏合劑之膜厚係以5%~50%為佳，以10%~25%為較佳。

研磨工具之表面上，相對於研磨工具之表面積，凝聚物所占之面積係會根據漿體溶液中之凝聚物之濃度而變動。相對於研磨工具表面積之磨粒所占之面積係可在塗布凝聚物時藉由提升凝聚物之濃度而使佔有面積提升，進而變得能提升研磨工具所能使用之時間。為了切粉排出性，相對於研磨工具表面積之凝聚物所占之面積係以50%以下為佳。最適宜凝聚物之濃度係受到所使用之磨粒之粒子徑及凝聚物之粒子徑所影響，若係約40μm之凝聚物，則占有面積係以5~30%為佳，以10%~25%為較佳。

＜研磨對象物與研磨條件＞ 作為研磨對象物之一，適宜之樹脂素材包括ABS樹脂、AS樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚對酞酸乙二酯、苯酚樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚胺基甲酸酯樹脂、聚氯乙烯樹脂等，但並非係受限於該等者，也可為包含其他樹脂者。又，也能適宜地研磨樹脂以外之材料。

又樹脂素材可為樹脂之主體本身，也可為建材等所使用之木材或陶瓷等之物質表層上所形成之樹脂被膜，或汽車等所使用之金屬材等之物質表層之塗裝面般之樹脂被膜等。

樹脂素材之研磨中，為了提升切粉之排出性，以一邊對研磨工具與研磨對象物之界面供給液體一般進行研磨為佳。液體可使用如水或一般性研削液等。即便在不使用液體之情況，也能研磨，但為了提升研磨速率，以一邊將液體供給至界面一變進行研磨為佳又，從作業環境之觀點，且為了減輕切粉之粉塵對作業者造成之負担，也係以供給液體為佳。

關於研磨荷重，例如，汽車等之塗裝面之研磨中，由於係手工作業下之研磨，故諸多係在相對性研磨荷重為小之條件下進行研磨。一般而言，僅以拋光機之自身重量設定研磨荷重之情況為多，具體為20g重/cm² ~50g重/cm² 程度。在研磨半導體基板或硬脆材素材等之情況，一般諸多係以100g重/cm² ~300g重/cm² 之加工壓力進行研磨。本發明之研磨工具係藉由相對性研磨荷重為低之研磨條件而能適宜地適用。

(磨石狀研磨工具) 如圖8(a)所示意性地展示般，將本發明之顆粒狀研磨材之凝聚物4填充至立方體等之3次元形狀之模型，再次藉由在玻璃料會熔融之溫度下進行燒成，而可將磨石狀研磨工具1C予以成型。3次元形狀並不局限於立方體，可為直方體、圓柱等。藉由填充凝聚物4，可在粒子間作成空隙6，且由於可使其在研磨時機能作為屑袋(chip pocket)，故作為磨石可發揮良好之研磨性能。圖8(b)為示意性地展示圖8(a)之B-B之剖面構造者，由凝聚物4與空隙6所構成之構造之反復次數係取決於磨石之大小。

(分段研磨工具) 如圖9所示意性性展示般，也能利用作為在樹脂基材2上以樹脂黏合劑(接著劑)5將已成型之磨石狀研磨工具1C固定化而成之分段研磨工具1D。分段之尺寸並非係特別受到限定者，將軟質樹脂基材2上之分段形狀之磨石狀研磨工具1C予以固定化之情況，分段形狀之磨石狀研磨工具1C之尺寸由於必須追隨研磨對象物之形狀，故作成較小為理想。即，分段形狀之磨石狀研磨工具1C之縱橫之尺寸係以1mm×1mm以下為理想。 [實施例]

使用以下之實施例及比較例更加詳細說明本發明。但，本發明之技術範圍並非係受限於以下之實施例。又，下述實施例當中，在並未特別註記時，操作係在室溫(20~25℃)/相對濕度40~50%RH之條件下進行。

＜研磨工具之製造＞ (實施例1) 將表2所示之由氧化鋁所構成之磨粒(Fujimi Incorporated公司製WA，莫氏硬度9)及結合材(具有由SiO₂ =78.2質量%、B₂ O₃ =19.0質量%，其他=2.8質量%所構成之組成之玻璃料，主成分之SiO₂ 之莫氏硬度=7。以下，亦稱為「玻璃料1」)以表2所示之份量進行混合並添加水而作成漿體，使用噴霧式乾燥機實施造粒乾燥。尚且，玻璃料成分中之B₂ O₃ 之含量係使用玻璃料製造商之計測值，B₂ O₃ 以外之含量係使用螢光X線測量裝置(股份有限公司島津製作所製EDX-720)，將以手動加壓機將適量玻璃料予以成形者作為測量試料進行測量，並將各元素換算作為氧化物而求出各玻璃料之組成比率。其他成分係推測為從原料及玻璃料製造步驟所混入之K或P等之微量成分。

漿體中所包含之磨粒與結合材之比率雖為表2所示之比率，但在導入至噴霧式乾燥機之際，漿體中之固體成分濃度係根據噴霧式乾燥機之型式或溫度選擇來取用最佳之值。實施例1中，噴霧式乾燥機之入口溫度為約240℃，出口溫度為約110℃，噴霧中之漿體中之固體成分濃度為約50%。

造粒後之乾燥粉為磨粒與結合材被均均分散之顆粒狀凝聚物，其平均粒子徑根據雷射散射式粒度測量機(微軌公司製MT-3300EX)為40μm。藉由SEM觀察顆粒狀研磨材時，確認到如圖1所示般成為磨粒與結合材受到均均分散之凝聚物。

為了燒結取得之凝聚物中所包含之結合材而進行燒成。已使用之結合材係以SiO₂ 、B₂ O₃ 為成分之玻璃料，平均粒子徑藉由使用雷射散射式粒度分布測量機(HORIBA公司製LA-950)進行測量為約1μm。設定為玻璃料之標準燒成條件雖為850℃，但實際之燒成溫度之測量係在燒成時將熱履歷感測器(referthermo)同時放入燒成爐內，藉由使用測微計測量熱履歷感測器燒成後之長度來判斷到達溫度時為879℃。

以SEM觀察取得之燒成後之凝聚物，確認到如圖2所示般凝聚物所含之玻璃料成分已熔融且保持住磨粒。使用島津製作所公司製之微小壓縮試驗裝置MCT-510，對於任意所抽出之燒成後之凝聚物10個測量顆粒強度，其平均值為31MPa。測量條件為試驗力100[gf]、負荷速度16(約1.3[gf/sec])，將壓頭之種類作為平面壓頭50μm。強度之計算係藉由製造商指定之關於粒子之計算式，強度[MPa]=(2.48×試驗力[N])/(π×粒子徑[mm]之平方)所算出之值。

其次，將燒成後之凝聚物之燒成物予以解碎，使用JIS之標準篩1(標稱尺寸53μm)及標準篩2(標稱尺寸32μm)，使已通過標準篩1之凝聚物再已標準篩2篩選，抽出並未通過標準篩2之凝聚物。

將藉由篩所抽出之凝聚物與胺基甲酸酯系樹脂黏合劑溶液混合。混合後之漿體組成以重量比率計，胺基甲酸酯系樹脂濃度20%、磨粒10%，剩餘為溶劑分。在磁攪拌器中將已混合之漿體攪拌30分鐘(攪拌器旋轉數300rpm)，以目視確認無沉澱物後，將漿體2ml滴下在A4尺寸之樹脂膜(厚度約200μm)上，並快速地使用線號No.3之線棒塗佈機(規格上之膜厚為約7μm)在樹脂膜上進行塗布。塗布後在常溫下乾燥24小時以上後，以SEM觀察時，確認到如圖5所示般凝聚物並未崩壞，而被固定化成樹脂膜狀。

為了評價研磨性能，從將顆粒狀研磨材固定化在樹脂基材後之片材切出規定尺寸，以雙面膠帶來接著未塗布磨粒之面與由胺基甲酸酯發泡體所構成之海綿材(厚度10mm)而製作出研磨工具。如圖4所示般，在由樹脂膜所構成之樹脂基材2之表層上凝聚物4藉由樹脂黏合劑5而被固定化，進而取得以雙面膠帶而與海綿層3接著而成之研磨工具1B。

(實施例2~11、比較例1、2、7) 實施例2~11、比較例1、2、7係將磨粒、結合材、結合材對磨粒之混合比、燒成溫度依據表2所示之內容來形成凝聚物，將塗布於樹脂基材用之漿體中所含之凝聚物之濃度依據表2所示之內容作成研磨工具。尚且，燒成溫度之測量為600℃以下，由於難以從熱履歷感測器(referthermo)推測燒成溫度，故從設置於燒成物附近之熱電對之溫度資料推測燒成溫度。又，表2所示之結合材中，「玻璃料2」具有由B₂ O₃ =12.0質量%、Bi₂ O₃ =85.7質量%、其他=2.3質量%所構成之成分，且主成分之Bi₂ O₃ 之莫氏硬度=2~3，「玻璃料3」具有由B₂ O₃ =12.0質量%、SiO₂ =5.7質量%、Bi₂ O₃ =59.2質量%、Al₂ O₃ 為10.2質量%、ZrO₂ 為7.6質量%、其他為5.3質量%所構成之組成，且主成分之Bi₂ O₃ 之莫氏硬度=2~3。將玻璃料1~3之組成展示於表3。

(比較例3) 比較例3係未形成凝聚物，將磨粒與胺基甲酸酯系樹脂黏合劑溶液予以混合，與實施例1同樣地將已混合之漿體滴下於樹脂膜上，並以線棒塗佈機塗布於樹脂膜上。與實施例1同樣地，以規定尺寸切出已塗布磨粒之樹脂膜，以雙面膠帶來接著未塗布磨粒之面與由胺基甲酸酯發泡體所構成之海綿材(厚度10mm)，而作成研磨工具。

(比較例4~6) 比較例4~6係不使用結合材，藉由噴霧式乾燥機僅以磨粒來形成凝聚物，且藉由分別使該凝聚物在磨粒成分本身會燒結之溫度之約1200℃以上之表2記載之溫度下進行燒成來形成凝聚物，與實施例1同樣地操作，在相同乾燥條件下藉由在基材上以線棒塗佈機實施固定化而作成研磨工具。

＜評價＞ 使用上述已準備之實施例1~6及比較例1~6之研磨工具，在下述展示之條件下，實施合成樹脂表面之研磨，測量研磨速率、合成樹脂被研磨面之表面粗度時，取得如表2所示之結果。

(研磨條件) 研磨機：CETR公司製CETR-CP4 研磨對象物：經合成樹脂塗料所塗裝之金屬板 基板尺寸：ϕ240mm 研磨工具尺寸：ϕ60mm 加工壓力：0.513psi 樹脂基板枚數：1枚 流量：純水2ml/min. 研磨時間：261sec.

(研磨速率) 研磨速率係使用電磁衍生式之膜厚測量器測量研磨前後之合成樹脂塗料之膜厚，測量基板之4處各10次且將其平均值之差為研磨餘量，並且除以研磨時間來算出。

(表面粗度) 關於表面粗度，Ra及Rz jis係藉由基恩士公司製VK-X200在1000倍之倍率下均等地觀察研磨後之合成樹脂塗料之表面上4處，對於觀察範圍全表面，利用裝置之軟體算出各粗度參數，且展示4處之平均值。尚且，表2中，研磨速率、Ra、Rzjis、Rzjis/研磨速率係將小數點第3位四捨五入。

(空隙率) 凝聚物之空隙率藉由利用股份有限公司島津製作所製Autopore IV9520之細孔分布測量來進行。對於實施例1及實施例2、比較例1及比較例2，分別使用相同磨粒但變更玻璃料之配合量，可確認到增加玻璃料之配合量時空隙率會降低。在使用相同磨粒時，存在有會使適當自生產生之最佳空隙率，在使用平均粒子徑4μm之磨粒時，空隙率係以5~19vol%為佳，以5~18vol%為較佳。

(比表面積) 凝聚物之表面積係藉由利用股份有限公司島津製作所製Autopore IV9520之細孔分布測量來進行。測量條件係在少量採取各試樣，且初期壓力11kPa之條件下進行測量。

如表2所示般，實施例1~11中，藉由調整磨粒之大小與玻璃料結合材對磨粒之體積率，由於顆粒強度在20MPa~150MPa之範圍內，故可取得高研磨速率。有關刮擦傷痕深度的評價，由於根據研磨速率不同而可容許之傷痕深度會產生變化，故利用將Rz jis之值除以研磨速率而得之值來進行評價。實施例1~6中，可確認到Rz jis/研磨速率之值未滿7，傷痕深度相對於研磨速率為十分之淺。尤其，在結合材中包含Bi之實施例7~11中，可確認到更加良好之Rz jis/研磨速率。雖未圖示，以SEM等觀察燒成後之顆粒時，可確認到使用包含Bi₂ O₃ 之玻璃料者在磨粒周邊均勻地附著已熔融之玻璃料。此認為係由於包含Bi₂ O₃ 之玻璃料成為已熔融之玻璃時之流動性良好，且由於已熔融之玻璃會均勻地附著於磨粒，故磨粒保持力提升，且研磨性能提升。

相對於此，比較例1、2、4、5及7由於受到玻璃料之有無及其體積率等之影響而凝聚物之顆粒強度變成在20MPa~150MPa之範圍外。比較例6中凝聚物之顆粒強度雖為20MPa~150MPa，但為不包含結合材之玻璃料者。又，比較例3自始即未形成凝聚物。因此，可確認到該等比較例並未取得高研磨速率，被研磨材即金屬材上之合成樹脂塗膜在研磨後之Rzjis/研磨速率之值為7以上，傷痕深度相對於研磨速率為深。 [產業上之可利用性]

根據本發明，可提供在樹脂素材之研磨中，可提升研磨速率且抑制傷痕深度，並且加工力不會降低之研磨材，即產業上之可利用性極高。

1B:研磨工具 1:表面部 2:樹脂基材 3:海綿材 4:凝聚物 5:樹脂黏合劑 6:空隙 1C:磨石狀研磨工具 1D:分段研磨工具

[圖1]展示本發明之顆粒狀研磨材在造粒後之凝聚物之SEM照片。 [圖2]展示圖1所示之凝聚物在燒成後之SEM照片。 [圖3]展示本發明之研磨工具之示意性圖，(a)為平面圖，(b)為(a)在A-A之剖面圖。 [圖4]展示將圖3之研磨工具之剖面圖之表面部予以示意性擴大之圖。 [圖5]展示在樹脂基材上藉由樹脂黏合劑將凝聚物固定化後之狀態之SEM照片。 [圖6]展示比較例4及5中磨粒彼此經結合之凝聚物之SEM照片。 [圖7]展示實施例1之研磨工具在研磨使用後之SEM照片。 [圖8]展示將本發明之顆粒狀研磨材成形成磨石型者之形狀之例。(a)為顯示立體形狀者，(b)為概略性顯示(a)之B-B之剖面中之構造圖。 [圖9]展示關於將本發明之顆粒狀研磨材成形成磨石並在樹脂基材上經固定化後之研磨工具之示意圖。(a)為在樹脂基材上將分段(segment)型磨石固定化後之研磨工具之示意圖，(b)為(a)在C-C之剖面圖。

Claims (15)

1. 一種顆粒狀研磨材，其特徵為包含凝聚物，該凝聚物包含磨粒與結合 前述磨粒彼此之結合材， 前述磨粒具有藉由結合材而至少一部分經被覆之構造， 前述凝聚物之顆粒強度為20MPa~150MPa，前述磨粒之莫氏硬度為8以上，前述結合材之莫氏硬度係未滿前述磨粒之莫氏硬度。
2. 如請求項1之顆粒狀研磨材，其中前述結合材為玻璃料(glass frit)。
3. 如請求項2之顆粒狀研磨材，其中前述玻璃料包含Bi。
4. 如請求項1~3中任一項之顆粒狀研磨材，其中前述磨粒包含氧化鋁。
5. 如請求項1~3中任一項之顆粒狀研磨材，其中前述凝聚物之空隙率為5~19vol%。
6. 如請求項1~3中任一項之顆粒狀研磨材，其中藉由使用於研磨而前述凝聚物會摩耗或崩壞。
7. 如請求項1~3中任一項之顆粒狀研磨材，其中前述凝聚物之顆粒強度為25MPa~120MPa。
8. 如請求項1~3中任一項之顆粒狀研磨材，其中前述凝聚物所包含之前述結合材對前述磨粒之含量之體積率為30%以上150%以下。
9. 一種研磨工具，其係在樹脂基材上藉由樹脂黏合劑而將如請求項1之凝聚物予以固定化者。
10. 如請求項9之研磨工具，其中前述樹脂基材為樹脂膜、不織布、發泡胺基甲酸酯之任一者，或，該等之組合。
11. 一種磨石狀研磨工具，其係將如請求項1之顆粒狀研磨材之凝聚物成形為三次元形狀並進行再燒結者。
12. 一種研磨工具，其係在基材之上將如請求項11之磨石狀研磨工具予以固定化者。
13. 一種製造如請求項1~8中任一項之顆粒狀研磨材之製造方法，其係藉由使用噴霧式乾燥機來將磨粒與結合材予以造粒並燒成造粒粉。
14. 一種研磨方法，其特徵為使用如請求項1~8中任一項之顆粒狀研磨材來研磨樹脂素材。
15. 一種研磨方法，其係使用如請求項9~12中任一項之研磨工具，對研磨對象物與前述研磨工具之界面一邊供給液體一邊進行研磨。

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