JP2007063442A - 研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途においてより好適に使用することができる研磨用組成物を提供する。
【解決手段】 本発明の研磨用組成物は、下記一般式で表される化合物を含有して粘度が３〜９ｍＰａ・ｓである。
【化１】

（Ｘは活性水素原子を有する化合物とアルキレンオキサイドとから誘導されるポリエーテルポリオール（ただし、ポリエーテル鎖中にオキシエチレン基を２０〜９０質量％含む）の残基を表し、ｍは１分子の前記ポリエーテルポリオールに含まれる水酸基の数に等しい２〜８の整数を表し、Ｙ及びＺはそれぞれエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドが付加重合した低級アルコール残基、アルキル基又はアルキレン基を表し、ｎは３以上の整数を表す。）
【選択図】 なし

Description

本発明は、プラスチックレンズなどの合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物に関する。

特許文献１には、アルミナ、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリセリルエーテル、硝酸アルミニウム及び水を含有して合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物が開示されている。しかしながら、特許文献１の研磨用組成物には、ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）及びＣＯＤ（化学的酸素要求量）が高いために研磨廃液の処理に手間がかかるという問題があった。
特開２００４−３００３４７号公報

そこで本発明の目的は、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途においてより好適に使用することができる研磨用組成物を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、一般式：

で表される化合物（Ｘは活性水素原子を有する化合物とアルキレンオキサイドとから誘導されるポリエーテルポリオール（ただし、ポリエーテル鎖中にオキシエチレン基を２０〜９０質量％含む）の残基を表し、ｍは１分子の前記ポリエーテルポリオールに含まれる水酸基の数に等しい２〜８の整数を表し、Ｙ及びＺはそれぞれエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドが付加重合した低級アルコール残基、アルキル基又はアルキレン基を表し、ｎは３以上の整数を表す。）を含有して粘度が３〜９ｍＰａ・ｓである研磨用組成物を提供する。

請求項２に記載の発明は、無機酸又は有機酸の金属塩と無機酸又は有機酸のアンモニウム塩とからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物をさらに含有する請求項１に記載の研磨用組成物を提供する。

請求項３に記載の発明は、砥粒をさらに含有する請求項１又は２に記載の研磨用組成物を提供する。

本発明によれば、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途においてより好適に使用することができる研磨用組成物が提供される。

以下、本発明の第１実施形態を説明する。
第１実施形態の研磨用組成物は、粘度が３〜９ｍＰａ・ｓとなるように、後述する化合物Ａと砥粒と水とを混合することにより製造され、化合物Ａ、砥粒及び水から実質的になる。この研磨用組成物は、プラスチックレンズなどの合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途で使用される。

第１実施形態の研磨用組成物の粘度は３〜９ｍＰａ・ｓである。研磨用組成物の粘度が３ｍＰａ・ｓよりも低い場合には、十分な研磨速度が得られなかったり、繰り返し研磨に使用されることによって研磨用組成物の研磨能力が低下する虞がある。また、研磨中に砥粒が研磨パッドに保持されにくくなり、その結果、高い研磨速度を得ることができなかったり、研磨後の研磨対象物の表面にスクラッチ等の欠陥が発生する虞がある。一方、研磨用組成物の粘度が９ｍＰａ・ｓよりも高い場合には、研磨後の研磨対象物に研磨用組成物が付着しやすくなり、研磨対象物の洗浄に手間がかかるようになる。さらには、研磨後に研磨対象物に付着して持ち出される研磨用組成物（砥粒）の量が増大するため、特に研磨用組成物を循環使用する場合には、砥粒濃度を一定に保つために頻繁に研磨用組成物の補給又は交換を行なう必要が生じる。

第１実施形態の研磨用組成物に含まれる前記化合物Ａは、下記一般式（１）で表されるポリウレタン系の高分子界面活性剤である。化合物Ａは、研磨屑やパッド屑が砥粒や研磨対象物に付着するのを抑制する作用を有しており、砥粒や研磨対象物への研磨屑やパッド屑の付着を抑制することを通じて合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨用組成物の能力を向上する。

一般式（１）において、Ｘは、活性水素原子を有する化合物とアルキレンオキサイドとから誘導されるポリエーテルポリオールの残基を表す。ただし、前記ポリエーテルポリオールのポリエーテル鎖中にはオキシエチレン基が２０〜９０質量％含まれる。ｍは、１分子の前記ポリエーテルポリオールに含まれる水酸基の数に等しい２〜８の整数を表す。Ｙ及びＺはそれぞれ、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドが付加重合した低級アルコール残基、アルキル基又はアルキレン基を表す。ｎは３以上の整数を表す。

化合物Ａの具体例としては、AKZO NOBEL社のBERMODOL PURシリーズ、旭電化工業株式会社のアデカノールＵＨシリーズ、Rohm and Haas社のプライマルシリーズなどが挙げられる。

研磨用組成物中の化合物Ａの含有量が０．００５質量％よりも少ない場合、さらに言えば０．０２質量％よりも少ない場合には、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物中の化合物Ａの含有量は、０．００５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．０２質量％以上である。一方、研磨用組成物中の化合物Ａの含有量が１０質量％よりも多い場合、さらに言えば３質量％よりも多い場合には、ＢＯＤ及びＣＯＤが高くなるために研磨廃液の処理に手間がかかる。従って、ＢＯＤ及びＣＯＤの観点からすると、研磨用組成物中の化合物Ａの含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３質量％以下である。

研磨用組成物に含まれる化合物Ａの平均分子量が２０００よりも小さい場合、さらに言えば５０００よりも小さい場合には、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物に含まれる化合物Ａの平均分子量は２０００以上であることが好ましく、より好ましくは５０００以上である。一方、研磨用組成物に含まれる化合物Ａの平均分子量が５００００よりも大きい場合、さらに言えば２００００よりも大きい場合には、研磨用組成物が泡立ちやすくなる虞がある。従って、研磨用組成物に含まれる化合物Ａの平均分子量は５００００以下であることが好ましく、より好ましくは２００００以下である。

砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する役割を担い、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨用組成物の能力の向上に寄与する。第１実施形態の研磨用組成物に含まれる砥粒は、α−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ、κ−アルミナ及び非晶質アルミナのようなアルミナであってもよいし、シリカ、ジルコニア、セリア及びチタニアのようなアルミナ以外であってもよい。ただし、より高い研磨速度を得るためにはアルミナであることが好ましく、その中でもより好ましくはα−アルミナである。

研磨用組成物中の砥粒の含有量が３質量％よりも少ない場合、さらに言えば５質量％よりも少ない場合、もっと言えば１０質量％よりも少ない場合には、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨用組成物の能力があまり向上されない。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物中の砥粒の含有量は３質量％以上であることが好ましく、より好ましくは５質量％以上、最も好ましくは１０質量％以上である。一方、研磨用組成物中の砥粒の含有量が３０質量％よりも多い場合、さらに言えば２５質量％よりも多い場合、もっと言えば２０質量％よりも多い場合には、研磨用組成物の粘度が高くなるために研磨後に研磨対象物に付着して持ち出される研磨用組成物の量が増大して経済性に劣る。従って、経済性の観点からすると、研磨用組成物中の砥粒の含有量は３０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２５質量％以下、最も好ましくは２０質量％以下である。

平均粒子径が０．０１５μｍよりも小さい砥粒は、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する能力をほとんど有さない。従って、高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物に含まれる砥粒の平均粒子径は０．０１５μｍ以上であることが好ましい。一方、砥粒の平均粒子径が１２μｍよりも大きい場合には、表面粗さの増大やスクラッチの発生などにより研磨後の研磨対象物の表面品質に低下がみられることがある。従って、研磨後の研磨対象物の表面品質の維持のためには、研磨用組成物に含まれる砥粒の平均粒子径は１２μｍ以下であることが好ましい。

平均粒子径が０．５μｍよりも小さいアルミナ、さらに言えば平均粒子径が０．６μｍよりも小さいアルミナ、もっと言えば平均粒子径が０．７μｍよりも小さいアルミナは、合成樹脂製の研磨対象物を研磨する能力があまり高くない。従って、研磨用組成物に含まれる砥粒がアルミナである場合、より高い研磨速度を得るためには、そのアルミナの平均粒子径は０．５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．６μｍ以上、最も好ましくは０．７μｍ以上である。一方、砥粒として研磨用組成物に含まれるアルミナの平均粒子径が８μｍよりも大きい場合、さらに言えば４μｍよりも大きい場合、もっと言えば２μｍよりも大きい場合には、表面粗さの増大やスクラッチの発生などにより研磨後の研磨対象物の表面品質に低下がみられることがある。従って、研磨用組成物に含まれる砥粒がアルミナである場合、研磨後の研磨対象物の表面品質の向上のためには、そのアルミナの平均粒子径は８μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４μｍ以下、最も好ましくは２μｍ以下である。

第１実施形態によれば以下の利点が得られる。
・ 第１実施形態の研磨用組成物に含まれている化合物Ａ（一般式（１）で表される化合物）は、研磨屑やパッド屑が砥粒や研磨対象物に付着するのを抑制する作用を有している。そのため、化合物Ａを含有している第１実施形態の研磨用組成物によれば、砥粒や研磨対象物への研磨屑やパッド屑の付着により妨げられることなく、合成樹脂製の研磨対象物の研磨を高い研磨速度で行なうことができる。化合物Ａが砥粒や研磨対象物への研磨屑やパッド屑の付着を抑制することができるのは、化合物Ａが研磨屑やパッド屑の表面に作用することにより、研磨屑やパッド屑の分散性が向上するためと考えられる。

・ 第１実施形態の研磨用組成物に含まれる化合物Ａは、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリセリルエーテルに比べて、研磨用組成物の研磨能力を向上させる作用が強い。これは、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリセリルエーテルが研磨用組成物の粘度を適度に増大させることを通じて研磨用組成物の研磨能力を向上させるのに対して、化合物Ａは砥粒や研磨対象物への研磨屑やパッド屑の付着を抑制することを通じて研磨用組成物の研磨能力を向上させるものであり、作用機序の違いに起因すると考えられる。そのため、第１実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物中の化合物Ａの含有量が比較的少量であっても合成樹脂製の研磨対象物を高い研磨速度で研磨する能力を有する。従って、本実施形態によれば、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリセリルエーテルを含有する従来の研磨用組成物に比べて、ＢＯＤ及びＣＯＤが低く研磨廃液の処理が容易な研磨用組成物を提供することができる。

・ 第１実施形態の研磨用組成物は粘度が３〜９ｍＰａ・ｓであるので、繰り返しの使用によっても研磨用組成物の減少や研磨能力の低下が起こりにくい。よって、第１実施形態の研磨用組成物によれば、合成樹脂製の研磨対象物の研磨を好適に行なうことができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態の研磨用組成物は、粘度が３〜９ｍＰａ・ｓとなるように、化合物Ａと後述する化合物Ｂと砥粒と水とを混合することにより製造され、化合物Ａ，Ｂ、砥粒及び水から実質的になる。つまり、第２実施形態の研磨用組成物は、化合物Ｂをさらに含有している点で第１実施形態の研磨用組成物と異なる。この第２実施形態の研磨用組成物も、プラスチックレンズなどの合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途で使用される。

第２実施形態の研磨用組成物の粘度は、第１実施形態の研磨用組成物と同様、３〜９ｍＰａ・ｓである。

研磨速度のさらなる向上のために第２実施形態の研磨用組成物に含まれる化合物Ｂは、無機酸の金属塩、有機酸の金属塩、無機酸のアンモニウム塩又は有機酸のアンモニウム塩である。無機酸は、硝酸、硫酸及び塩酸のいずれであってもよく、有機酸は、シュウ酸、乳酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、グリコール酸及びマロン酸のいずれであってもよい。金属塩は、アルミニウム塩、ニッケル塩、リチウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩のいずれであってもよい。ただし、第２実施形態の研磨用組成物に含まれる化合物Ｂは、研磨対象物を化学的に研磨する能力に優れている点で、硝酸、硫酸、塩酸又は乳酸のアルミニウム塩であることが好ましく、より好ましくは硝酸アルミニウムである。 研磨用組成物中の化合物Ｂの含有量が０．５質量％よりも少ない場合、さらに言えば１質量％よりも少ない場合、もっと言えば３質量％よりも少ない場合には、研磨速度があまり向上しない。従って、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物中の化合物Ｂの含有量は０．５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは１質量％以上、最も好ましくは３質量％以上である。一方、研磨用組成物中の化合物Ｂの含有量が２０質量％よりも多い場合、さらに言えば１５質量％よりも多い場合、もっと言えば８質量％よりも多い場合には、研磨用組成物のｐＨが低くなるために研磨機が腐食されやすくなる。従って、研磨機の腐食を防ぐという観点からすると、研磨用組成物中の化合物Ｂの含有量は２０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以下、最も好ましくは８質量％以下である。

第２実施形態によれば以下の利点が得られる。
・ 第２実施形態の研磨用組成物は、合成樹脂製の研磨対象物を高い研磨速度で研磨する能力を有する。これは、化合物Ａの働きで砥粒や研磨対象物への研磨屑やパッド屑の付着が抑制されるのに加えて、第２実施形態の研磨用組成物に含まれている化合物Ｂの働きで研磨対象物が化学的に研磨されるためである。

・ 第２実施形態の研磨用組成物は粘度が３〜９ｍＰａ・ｓであるので、第１実施形態の研磨用組成物と同様、繰り返しの使用によっても研磨用組成物の減少や研磨能力の低下が起こりにくい。よって、第２実施形態の研磨用組成物によれば、合成樹脂製の研磨対象物の研磨を好適に行なうことができる。

前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物には二種類以上の化合物Ａが含有されていてもよい。

・ 第２実施形態の研磨用組成物には二種類以上の化合物Ｂが含有されていてもよい。
・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物には二種類以上の砥粒が含有されていてもよい。

・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物に含まれる砥粒を省いてもよい。この場合でも、化合物Ａや化合物Ｂの働きによって合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨用組成物の能力を確保することは可能である。ただし、より高い研磨速度を得るためには、研磨用組成物には砥粒が含まれていることが好ましい。

・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物には必要に応じて増粘剤を添加してもよい。増粘剤を添加して研磨用組成物の粘度を適度に上昇させることにより、研磨用組成物の安定性が向上するとともに、より高い研磨速度での研磨が可能となる。研磨用組成物に添加される増粘剤は、具体的には、ポリアルキレンオキサイドをメタン系炭化水素、グリセリン、１，２，３−トリメトキシプロパン、ジエチルエーテル又は酢酸メチルと反応させることにより得られる化合物、あるいはプロピレングリコールのようなポリアルキレンオキサイドである。ポリアルキレンオキサイドはメタン系炭化水素、グリセリン、１，２，３−トリメトキシプロパン、ジエチルエーテル及び酢酸メチルと脱アルキル反応又は脱アルコール反応が可能である。ポリアルキレンオキサイドをメタン系炭化水素等と反応させることにより得られる化合物の具体例としては、ポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリセリルエーテル、ポリオキシアルキレンモノブチルエーテルなどが挙げられる。但し、増粘剤を添加した場合であっても、第１及び第２実施形態の各研磨用組成物の粘度は、３〜９ｍＰａ・ｓであることが必須である。

・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物には必要に応じてシリコーン系消泡剤やエーテル系消泡剤、アルコール系消泡剤などの消泡剤を添加してもよい。研磨用組成物に添加される消泡剤は、研磨用組成物の泡立ちを抑えるためには抑泡作用が強いことが好ましく、生成した泡を破壊するためには破泡作用が強いことが好ましい。研磨用組成物中の消泡剤の含有量は、１質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以下である。

・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物には必要に応じてコロイダルシリカなどのコロイド粒子、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース類を添加してもよい。
・ 第１及び第２実施形態の各研磨用組成物は、使用時に研磨用組成物の原液を希釈することによって調製されてもよい。この場合、保管、輸送の点で有利である。なお、各実施形態の説明における研磨用組成物中の化合物Ａ，Ｂ及び砥粒の含有量の好ましい範囲は、使用時の研磨用組成物での含有量についてのものである。

次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
化合物Ａ，Ｂとα−アルミナとシリコーン系消泡剤を適宜に水と混合し、さらに粘度が所望の値となるように増粘剤を必要に応じて混合することにより実施例１〜１５及び比較例１〜５の研磨用組成物を調製した。各研磨用組成物中の化合物Ａ，Ｂ及びα−アルミナの詳細並びに各研磨用組成物の粘度は表１に示すとおりである。なお、各研磨用組成物中のシリコーン系消泡剤の含有量は０．７質量％である。

実施例１〜１５及び比較例１〜５の各研磨用組成物を用いて表２に示す研磨条件でプラスチックレンズを研磨した。研磨前後のプラスチックレンズの重量の差を測定した結果を表１の“研磨速度”欄に示す。

実施例１〜１５及び比較例１〜５の各研磨用組成物を用いて表２に示す研磨条件でプラスチックレンズの研磨を５０回行なった。５０回の研磨の後に研磨用組成物を回収し、研磨用組成物の減少率を測定した。その測定の結果に基づいて、繰り返しの使用による各研磨用組成物の減少しやすさについて評価した結果を表１の“減少率”欄に示す。同欄中、◎は研磨用組成物の減少率が２０％未満であったことを示し、○は２０％以上３０％未満であったことを示し、△は３０％以上であることを示す。

実施例１〜１５及び比較例１〜５の各研磨用組成物を用いて表２に示す研磨条件でプラスチックレンズの研磨を５０回行なった。そして、５０回目の研磨の際の研磨速度を１回目の研磨の際の研磨速度で除することにより研磨速度維持率を求めた。この研磨速度維持率に基づいて、繰り返しの使用による各研磨用組成物の研磨能力の低下しやすさについて評価した結果を表１の“研磨速度維持率”欄に示す。同欄中、◎は、研磨速度維持率が９０％以上であったことを示し、○は、研磨速度維持率が９０％未満８５％以上であったことを示し、△は、研磨速度維持率が８５％未満であったことを示す。

表１の“化合物Ａ”欄において、“Ａ１”は平均分子量が１００００で粘度が３００００ｃｐｓの一般式（１）で表される化合物を表し、“Ａ２”は平均分子量が８０００で粘度が６０００ｃｐｓの一般式（１）で表される化合物を表す。なお、化合物Ａの粘度は、ＢＨ型回転粘度計を用いて、化合物Ａの３０質量％水溶液の粘度を２５℃で測定したときに得られる値である。表１の“化合物Ｂ”欄において、“Ｂ１”は硝酸アルミニウムを表し、“Ｂ２”は塩化アルミニウムを表す。表１の“増粘剤”欄において、“Ｃ１”はプロピレングリコールを表し、“Ｃ２”は平均分子量が約２８００のポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリセリルエーテルを表し、“Ｃ３”は平均分子量が約２３００のポリオキシアルキレンモノブチルエーテルを表し、“Ｃ４”は平均分子量が約３７５０のポリオキシアルキレンモノブチルエーテルを表す。表１の“α−アルミナ”欄に示す各研磨用組成物中のα−アルミナの平均粒子径は、電気抵抗法（Coulter Counter法）により測定した。

表１に示すように、実施例１〜１５の研磨用組成物ではいずれも研磨速度、減少率及び研磨速度維持率に関して実用上満足できる結果が得られた。それに対し、粘度が９ｍＰａ・ｓよりも大きい比較例１〜５の研磨用組成物では、減少率に関して実用上満足できる結果が得られなかった。

前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記砥粒はアルミナを含む請求項３に記載の研磨用組成物。これによれば、研磨用組成物の研磨能力が向上する。

・ 前記砥粒はα−アルミナを含む請求項３に記載の研磨用組成物。これによれば、研磨用組成物の研磨能力が向上する。
・ 請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて合成樹脂製の研磨対象物を研磨する研磨方法。これによれば、合成樹脂製の研磨対象物を好適に研磨することができる研磨方法が提供される。

・ 請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて合成樹脂製の研磨対象物を研磨する工程を経て得られる研磨製品。これによれば、好適に研磨された研磨製品が提供される。

Claims (3)

1. 合成樹脂製の研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、
   一般式：
   

   

   で表される化合物（Ｘは活性水素原子を有する化合物とアルキレンオキサイドとから誘導されるポリエーテルポリオール（ただし、ポリエーテル鎖中にオキシエチレン基を２０〜９０質量％含む）の残基を表し、ｍは１分子の前記ポリエーテルポリオールに含まれる水酸基の数に等しい２〜８の整数を表し、Ｙ及びＺはそれぞれエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドが付加重合した低級アルコール残基、アルキル基又はアルキレン基を表し、ｎは３以上の整数を表す。）を含有して粘度が３〜９ｍＰａ・ｓである研磨用組成物。
2. 無機酸又は有機酸の金属塩と無機酸又は有機酸のアンモニウム塩とからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物をさらに含有する請求項１に記載の研磨用組成物。
3. 砥粒をさらに含有する請求項１又は２に記載の研磨用組成物。