KR20100103473A - 연마 시트 및 연마 시트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 연마 시트의 각 연마 지립의 절삭날 노출과, 각 절삭날을 정렬시키는 것과 동시에 연마 잔사를 효율적으로 배출하는 연마 시트를 제공하는 것이다. 기재(4)와, 기재(4)의 표면 상에 접착 수지(5)에 의해 고착되는 단일 입자층을 형성하는 지립(31 내지 33)을 구비하여 이루어지는 연마 시트이며, 지립(31 내지 33)이 각각 피연마체에 접촉하는 선단부를 동일 평면 형상으로 정렬시키는 동시에, 이격하여 분포되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 연마 흠집을 발생하지 않고, 또한 효율적으로 면 거칠기의 양호한 연마를 행할 수 있다.

Description

연마 시트 및 연마 시트의 제조 방법 {ABRASIVE SHEET AND METHOD FOR PRODUCING ABRASIVE SHEET}

본 발명은 자기 디스크 기판, 실리콘 웨이퍼, 표시 장치용 글래스 기판, 광파이버의 단부면이나 렌즈 등의 각종 피연마체의 표면을 평활하게 연마하기 위한 연마 시트에 관한 것으로, 특히 피연마체를 초정밀로 연마하기 위한 연마 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

피연마체의 표면을 평활하고 또한 평탄하게 연마하기 위해서는 최대한 미세립의 연마 지립을 사용하여 연마가 행해지는데, 연마 방법에는 크게 구별하여 연마 지립을 외부로부터 피연마체로 공급하여 연마하는 유리(遊離) 지립 방식과, 기판에 연마 지립을 고착한 연마 시트를 사용하여 연마하는 고정 지립 방식이 있다. 이 중, 고정 지립 방식은 유리 지립 방식과 같이 대량의 연마재를 필요로 하지 않고, 또한 연마재를 고착하는 기판 시트도 다양한 형상의 것을 실현할 수 있으므로 널리 활용되고 있는 방법이다.

고정 지립 방식의 연마 시트는 기판으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 유기 수지, 직포, 부직포 등의 재료가 선택되어, 이 기판 상에 알루미나, 실리카, 다이아몬드 등의 무기 연마재의 미립자가 수지 등의 바인더로 고착된다고 하는 구성으로 이루어진다.

연마 시트의 연마 성능은 연마 지립 자체나 수지와의 혼합비, 고착 두께 등에 의해 정해지지만, 그 중에서도 연마 지립의 성상에 현저하게 좌우된다. 연마 지립의 성상으로서는 지립의 재질, 입도, 형상 등이 중요한 인자이지만, 지립 자체를 최적화해도, 성능을 충분히 발휘시키기 위해서는 지립이 고착된 고착층에 있어서 개개의 지립이 어떤 배열로 고착되어 있는가 하는 점이 또 하나의 중요한 인자가 된다.

특히 피연마체를 초정밀로 연마하기 위해서는 개개의 지립이 응집한 상태로 기판에 고착된 지립의 배열은 바람직하지 않다. 미시적으로 보면 개개의 지립은 균일하게는 배열되어 있지 않은 경우가 많고, 응집을 일으켜, 말하자면 덩어리가 점재하는 것과 같은 배열을 초래하기 쉽다.

이와 같은 지립의 배열에서는 연마 시트의 표면 거칠기가 불균일해져, 피연마체의 표면에 흠집이 발생하는 바람직하지 않은 연마밖에 달성할 수 없다.

따라서 상기와 같은 흠집의 발생을 없애기 위해 지립의 입경을 최대한 균일한 것으로 하고, 또한 지립이 단일 층으로 고착된 연마 시트가 고안되어 있다(특허 문헌 1, 2). 예를 들어 특허 문헌 1의 도 2에 도시된 지립 단일층이나, 특허 문헌 2의 도 1에 기재된 다이아몬드 지립 단일층의 연마 시트가 알려져 있다.

특허 문헌 1에서는 바인더와 지립을 혼합하여 기재에 도포하는 것만으로 용이하게 지립 단일층이 얻어진다고 기재되어 있고, 각별히 고안을 필요로 한 도포 방법은 기재되어 있지 않다. 한편, 특허 문헌 2에서는 지립 단일층을 얻기 위한 각별한 방법이 기재되어 있고, 지립을 분산한 전해액 중에서 전착법에 의해 지립을 고정하거나, 혹은 유기 바인더와 지립을 혼합한 것을 롤 코팅하는 방법이 개시되어 있다.

상기와 같이 지립을 단일층으로 한 연마 테이프가 개시되어 있지만, 미시적으로 보면 종래예에서는 개개의 지립은 피연마체와 접촉하는 쪽의 지립 표면이 바인더로 덮여 있는 구성이었다. 예를 들어, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 방법에서는 지립과 바인더를 혼합한 것을 도포했을 뿐이므로, 특허 문헌 1의 도 2를 보면 지립의 피연마체와 접촉하는 쪽의 표면은 점선으로 나타나 있는 바인더로 덮인 상태 그대로인 것을 알 수 있다. 이와 같이 지립이 연마에 기여하지 않는 바인더로 덮여 있으면 연마 성능이 현저하게 저하된다.

또한, 특허 문헌 2에서는 도면 중에 지립이 바인더로 덮여 있지 않도록 기술되어 있지만, 발명자가 검토한바, 단순히 바인더와 지립의 혼합물을 도포한 것만으로는 지립 표면에 바인더가 잔존하는 것이 과제인 것이 판명되었다.

또한, 가령 지립의 크기를 균일하게 정렬시키는 분급을 실시한다고 해도, 그 분급도에는 한계가 있어, 지립은 일정한 입도 분포를 갖는다. 이와 같은 입도 분포를 갖는 지립을 도포한 것만으로는 피연마체와 접촉하는 쪽의 지립의 최선단부(즉, 피연마체와 접촉하는 부분)는 미시적으로 보면 완전 직선 상에는 없고 그 높이는 각각이다. 이는 피연마체를 연마할 때에, 피연마체와 접촉하여 연마에 기여하는 지립과, 접촉하지 않고 연마에 그다지 기여하지 않는 지립이 혼재하게 되어 바람직하지 않다. 또한, 본 특허에서는 상기 피연마체와 접촉하는 쪽의 지립의 최선단부를 절삭날이라고 칭하고, 상기 절삭날이 일직선 상에 있는 것을 절삭날이 정렬된다고 칭하는 것으로 한다.

따라서 지립을 단일층으로 고착할 수 있고 또한 개개의 지립의 절삭날이 연마 성능을 저하시키는 바인더나 전착재 등의 지립 이외의 것으로 덮여 있지 않은 상태를 실현하기 위해, 지립 단일층을 형성한 후에 지립 표면에 부착된 바인더를 제거하는 방법이 고안되어 개시되어 있다(특허 문헌 3). 이 특허 문헌 3에 기재되어 있는 방법에서는, 지립과 바인더의 혼합체를 도포한 후 자외선을 조사하여 지립 표면의 바인더를 제거함으로써 단일층 지립의 표면을 노출시켜 연마 성능의 저하를 방지하고 있다.

그러나, 상기 방법에서는 지립 표면의 바인더 제거에 장시간을 필요로 하여 양산성이 뒤떨어진다. 또한, 자외선은 지립 표면뿐만 아니라 지립의 측면으로도 돌아 들어가므로, 지립을 견고하게 유지하는 역할을 발휘해야 하는 지립 측면의 바인더도 제거되어, 결과적으로 지립의 탈락이 발생하기 쉽다.

지립 표면이 노출된 단일층을 형성하는 방법으로서는, 상기한 것 외에도 개시된 방법이 있다(특허 문헌 4). 특허 문헌 4의 경우에 대해 설명하면 지립은 우선 저점도의 제1 바인더와 혼합된 슬러리 형상으로 되어 상기 슬러리가 기재 상에 지립이 단일층으로 되도록 도포된다. 계속해서, 건조시킴으로써 바인더가 수축하여 각각의 지립 표면이 바인더부보다도 돌출된다. 다음에, 상기 돌출부를 덮도록 고점도의 제2 바인더에 상기 돌출부를 압입한다. 제2 바인더를 건조시키면, 각각의 지립은 제1 저점도 바인더보다도 제2 고점도 바인더에 의해 견고하게 유지된다. 따라서, 제1 바인더를 박리함으로써 지립은 제2 바인더에 보유 지지되고, 또한 지립 표면이 노출된 단일층이 얻어진다.

그러나 이 방법에서는 제1 바인더가 용이하게 지립과 박리된다고는 한정되지 않아, 제1 바인더가 잔존한 채로 지립 표면을 계속 덮는 연마 시트로 되기 쉽다고 하는 결점을 발생한다.

한편, 특허 문헌 5에 기재되어 있는 연마 용품은 기재 시트의 표면 상에 복수의 연마 콤퍼지트를 노출시키고, 또한 균일한 간격으로 배치하도록 한 것이지만, 장치 구성이 복잡해지는 한편, 연마 콤퍼지트의 선단이 정렬되도록 형성할 수 있다고는 한정되지 않는다는 결점이 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평1-234169호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평4-129660호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 평2-243271호 공보 특허 문헌 4 : 일본 특허 3314154호 공보 특허 문헌 5 : 일본 특허 출원 공개 평5-253852호 공보

이상 서술한 바와 같이 지립을 단일층으로 형성하고, 또한 절삭날의 표면이 바인더로 덮여 있지 않은 완전 노출부를 나타내는 연마 시트를 얻기 위해서는, 종래의 방법으로는, 단일층은 얻어지지만 절삭날의 표면에 바인더가 잔존하는 것으로 되어 버린다. 혹은, 상기 잔존 바인더를 제거하는 종래 방법으로는, 그 제거는 양산성이 떨어지고 또한 완전하지 않았다.

또한, 절삭날이 정렬되어 있지 않으므로 본래의 지립의 연마 성능을 충분히 발휘할 수 있는 것은 아니었다. 또한, 덧붙이면 종래의 방법으로 작성된 연마 시트에서는 각각의 지립이 평면 방향에서 볼 때 이웃끼리의 지립이 접촉하는 경우가 많다. 연마에 있어서 문제가 되는 연마 흠집의 발생 메커니즘으로서 피연마재의 연마 잔사가 피연마재를 손상시키는 것이 원인의 하나인 것을 알고 있다. 이와 같은 메커니즘에 의한 연마 흠집을 없애기 위해서는 연마 잔사를 효율적으로 배출시킬 필요가 있다. 통상 연마는 연마 시트 혹은 피연마체에 일정한 하중을 가하기 때문에 피연마체와 연마 시트는 밀착하여 연마 잔사가 배출되기 어려운 상태에 있다. 종래예에서는 평면 방향에서 볼 때 연마 지립이 이웃끼리 접촉하고 있어 연마 잔사가 한층 배출되기 어려웠다.

따라서 본 발명의 목적은 이들 연마 지립의 절삭날 노출과 절삭날을 정렬시키는 것과 동시에 연마 잔사를 효율적으로 배출하는 것의 3개의 과제를 해결할 수 있는 연마 시트를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명이 제안하는 것은 기재와, 상기 기재의 표면 상에 접착재에 의해 고착되는 단일 입자층을 형성하는 지립을 구비하여 이루어지는 연마 시트이며, 상기 지립이, 각각 피연마체에 접촉하는 선단부를 동일 평면 형상으로 정렬시키는 동시에, 이격하여 분포되는 것을 특징으로 하는 연마 시트이다.

또한, 본 발명이 제안하는 것은 기재 상에 접착재에 의해 고착되는 단일층의 지립이, 상기 접착재로부터 피연마체에 접촉하는 부분을 노출시키는 동시에 그 선단부를 동일 평면 형상으로 정렬시켜 이루어지는 연마 시트의 제조 방법이며, 가기재 상에 상기 지립의 평균 입자 직경보다 작은 수치의 두께로 이루어지는 가고착재의 막을 형성하는 제1 공정과, 상기 지립을 상기 가기재 상에 접촉하도록 상기 가고착재의 막에 살포하는 제2 공정과, 접착재가 도포된 기판을, 상기 접착재를 상기 지립을 향해 압접하는 제3 공정과, 압접된 상기 접착재를 경화시키는 제4 공정, 상기 접착재의 경화 후에, 상기 가기재를 박리하고 또한 상기 가고착재의 막을 제거하는 제5 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 시트의 제조 방법이다.

그리고, 본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위해 가기판에 지립의 평균 입자 직경의 1/10 내지 2/3의 두께의 수용성 혹은 유기산 수용성의 막을 형성하여, 상기 지립을 부 또는 정의 동일 극성으로 대전시키고, 또한 상기 지립을 살포하는 살포 장치의 용기를 상기 지립과 동일 극성으로 대전시키고, 또한 기판을 어스 전위로 하여 상기 수용성 혹은 유기산 수용성의 막 상에, 상기 지립의 선단이 가기판에 접촉하도록 상기 지립을 살포하고, 계속해서 가기판과는 반대측의 상기 지립에 지립을 고착하는 수지를 압박하여, 상기 수지를 경화시킨 후에 가기판을 박리하고, 계속해서 상기 막을 제거한다고 하는 신규의 제조 방법을 채용하고, 이에 의해 연마 성능이 우수한 연마 테이프를 얻는 것이다.

본 발명의 방법에서는, 우선 지립을 고착하는 가상의 기판을 준비하여, 상기 가기판 상에 수용성 혹은 유기산 수용성의 얇은 막을 도포한다. 계속해서 상기 수용성 혹은 유기산 수용성 도포막 상에 지립을 살포한다. 지립은 상기 지립을 정 또는 부의 동일 극성으로 정전 대전시키고, 또한 가기판을 전기적으로 어스 전위로 하여 살포된다.

또한, 이 경우 정전 살포하는 장치의 내벽을 지립과 동일 극성으로 대전시킴으로써 지립이 용기 내벽에 부착되지 않고 효율적으로 기판에 살포된다. 수용성막 혹은 유기산 수용성막의 두께 및 정전 대전 전압과 어스 전위 사이의 전위차의 적절한 선택에 의해, 지립은 상기 수용성막 혹은 유기산 수용성막 중에 가기판과 접촉한 상태로 압입되고, 또한 가기판과 반대측의 지립의 일부가 수용성막 혹은 유기산 수용성막보다도 돌출된다.

다음에, 상기 지립 돌출부를 덮도록 하여 수지 등의 고착재가 도포된다. 상기 고착재는 고화되어 견고하게 지립을 보유 지지한다. 계속해서 가기판이 박리되고, 마지막으로 수용성막 혹은 유기산 수용성막을 물 혹은 산으로 용해함으로써 절삭날이 정렬되고, 또한 지립이 평면 방향으로 이격된 이상적인 연마 시트가 얻어진다. 이하에 이 신규 기술과 그것에 의해 얻어지는 제품에 대해 상세하게 서술한다.

본 발명은 연마 흠집을 발생하지 않고, 또한 효율적으로 면 거칠기가 양호한 연마를 행할 수 있는 연마재로서의 연마 시트를 제공할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 가고착재로서 수용성 혹은 유기산 수용성의 재료를 사용하여, 동시에 지립을 동일 극성으로 대전시켜 기판을 어스 전위로 유지함으로써 지립이 평면 방향에서 볼 때 서로 이격된 연마 시트가 얻어진다. 또한, 절삭날이 완전 노출되고 또한 정렬된 상태에 있고, 이로 인해 연마 시트로서 극히 양호한 연마 성능을 발휘한다.

도 1은 본 발명에 관한 연마 시트의 일부 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (h)는 본 발명에 관한 연마 시트의 제조 공정을 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 있어서의 지립의 정전 살포 장치를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 있어서의 지립 살포 후의 지립의 분포를 도시하는 사진이다.
도 5는 본 발명에 관한 연마 시트를 사용하는 시험편 가공 장치의 개략 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 연마 시트의 일부 단면도, 도 2의 (a) 내지 (h)는 본 발명에 관한 연마 시트의 제조 공정을 도시하는 개략도, 도 3은 본 발명에 있어서의 지립의 정전 살포 장치를 도시하는 개략도, 도 4는 본 발명에 있어서의 지립 살포 후의 지립의 분포를 도시하는 사진, 도 5는 본 발명에 관한 연마 시트를 사용하는 시험편 가공 장치의 개략 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 연마 시트는 필름 형상의 기재인 기판(4)에 한쪽의 면 상에 접착 수지(5)의 층이 밀착하여 형성되어 이루어지고, 동시에 접착 수지(5)는 지립(31 내지 33)을 견고하게 고착하고 있다.

기판(4)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌, 염화 비닐, 폴리비닐알코올 또는 메타아크릴 알코올을 주성분으로 하는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등으로 이루어지는 것이다.

지립(31 내지 33)은 응집이 없고 단일 입자층에 형성되어 있다. 지립(31 내지 33)은 기판(4)과는 반대측의 부분이 절삭날이고, 이 절삭날은 가상선(35)과 접촉한다. 즉, 절삭날이 완전히 정렬된 상태에 있고, 또한 절삭날은 연마성에 악영향을 미치는 물질로 덮여 있지 않은 것이 특징이다. 또한, 지립(31 내지 33)은 이웃끼리 밀접되어 있고 않고 이격된 상태로 유지되어 있다. 즉, 지립(31 내지 33) 이외의 도시하지 않은 지립도 포함시켜, 지립의 피연마체에 접촉하는 선단부인 절삭날은 동일 평면 상에 위치하는 동시에 이격된 배치로 되어 있다.

접착 수지(5)는 기판(4)과의 밀착성이 우수한 것이 선택되지만, 그 선택 범위는 넓어 일반적으로 사용되고 있는 접착 수지를 적용할 수 있다. 또한, 접착 수지를 경화시킬 때에 UV 수지를 사용하는 것도 적합하다.

도 2의 (a) 내지 (h)에 본 발명 관한 연마 시트의 제조 공정을 기재한다.

도 2의 (h)는 최종적으로 얻어지는 연마 시트의 제품 개략도로, 연마 시트는, 기판(4)과, 지립(31 내지 33)과, 지립(31 내지 33)을 견고하게 보유 지지하는 접착 수지(5)로 구성되어 이루어지고, 피연마체(8)에 지립(31 내지 33)의 절삭날이 접촉되어 있다.

이러한 연마 시트는 도 2의 (a)로부터 도 2의 (g)에 도시하는 공정을 거쳐서 작성된다. 우선 가기판(1)을 준비한다. 가기판(1)의 재질로서는 폴리머, Si 웨이퍼, 금속 등 다양한 것을 사용할 수 있다. 재질 자체에는 큰 제약은 없지만 그 표면은 평활하게 해 둘 필요가 있다. 그 평활도는 사용하는 지립의 크기에도 의하지만, 예를 들어 지립의 평균 직경이 20 마이크로미터인 경우에는 평균 면 거칠기로서 1 마이크로미터 정도 이하, 지립 평균 직경이 5 마이크로미터인 경우에는 0.5 마이크로미터 이하의 평활도이면 지장이 없다.

계속해서 가기판(1) 상에 지립을 가고착하는 기능의 수용성 혹은 유기산 수용성의 얇은 가고착재의 막(2)(적절하게, 「막」이라고 약칭함)을 도포한다. 수용성막 재료로서는 다당류, 아교, 전분, 젤라틴 등이 사용된다. 구체적으로는 글리코겐, 셀룰로오스, 덱스트란, 덱스트린 등의 다당류, 폴리비닐알코올, 아크릴산계 폴리머, 폴리에틸렌옥시드 등의 수용성 고분자(아교), 콘(corn)이나 감자 등의 식물로부터 생성한 전분, 동물성 단백질로 이루어지는 젤라틴 등을 들 수 있다.

또한, 물에는 용해되기 어렵지만 유기산을 추가한 용액에는 용해성을 갖는 유기산 수용성 재료도 유용해, 예를 들어 키친이나 키친으로부터 아세틸기를 제거한 폴리β1,4글루코사민(키토산)이 사용된다. 특히 키토산은 식초에 용해성을 나타내 안전면에서도 전혀 문제가 없으므로 본 발명에 적합한 재료이다.

이들 수용성 혹은 유기산 수용성의 가고착재의 막(2)을 도포하는 것은 이미 알려져 있는 방법을 적용 가능하다. 일반적으로는 스프레이 코팅이나 롤 코팅이 잘 알려진 방법이다. 상기 막(2)의 두께의 조정은 액의 농도나 도포 온도, 도포 속도 등에 의해 제어되고, 그 도포 두께는 지립 평균 직경의 1/10 내지 2/3가 바람직하다.

계속해서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 수용성 혹은 유기산 수용성의 막(2)에는 지립(31 내지 33)이 매립된다. 지립의 재료로서는 피연마체와 지립의 연마 성능의 관계에서 선택하면 좋고, 알루미나, 실리카, 다이아몬드, 질화붕소, 탄화규소 등의 무기 입자나 가교 아크릴 수지, 가교 폴리스티렌 수지, 멜라민 수지 등의 유기 입자를 채용할 수 있다.

지립을 단일 입자층으로서 수용성 혹은 유기산 수용성의 막(2) 중에 매립하기 위해서는 지립을 정전 대전시키고, 또한 기판(1)을 어스 전위로 하는 정전 살포가 적합하다. 여기서 말하는 정전 살포는 도 3에 도시한 장치를 사용하여 행해진다.

도 3은 연마 지립을 정전 살포시키는 살포 장치의 평면도로, 지립 공급 유닛(10)과 살포 유닛(20)으로 구성되어 있다. 지립은 공급 호퍼(12)로부터 지립 조정 챔버(11)로 공급되고, 또한 압송관(16) 중에서 지립은 정 또는 부의 동일 극성으로 대전된다. 어떤 극성으로 대전시킬지는 지립의 재질에 따라서 결정된다. 예를 들어, 지립이 다이아몬드인 경우에는 부, 알루미나인 경우에는 정의 전위가 선택된다.

지립의 대전량은 대전 센서(15)로 검출되어, 대전량이 적절한 값으로 되도록 지립량 제어 박스(13)에 의해 지립 공급량이 제어된다. 공급량이 제어된 지립은 압송관(16)을 통해 살포 노즐(21)로부터 기판 스테이지(22)를 향해 살포된다. 이 경우 정전 살포 장치의 용기 내벽은 지립과 동일 극성으로 대전되므로, 지립은 내벽으로부터 반발력을 받아, 용기 내벽에 부착되지 않고 효율적으로 가기판(1)에 도달한다.

또한, 압송관의 내벽과의 마찰을 촉진하기 위한 방법으로서, 압송관 내의 압력 손실을 방지하기 위해, (a) 압송관의 도중에 보급 가스(드라이 에어, 질소 가스 등) 공급 기능을 부가하고, (b) 압송관 내를 부압으로 하는 기구, (c) 복수의 분기 압송관을 부가하여, 마찰 효율을 높이는 방법이 사용된다.

다음에, 살포 챔버(20)의 살포 노즐(21)에 유도된 대전 입자는, 살포 노즐(21)의 주위에 배치된 살포 노즐로부터 배출되는 압축 가스와 함께 대전된 지립이 분사된다. 압축 가스는 통상의 압축 실린더 가스가 사용되고, 드라이 에어, 질소 가스 등이 사용된다.

수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)이 도포된 가기판(1)은 기판 스테이지(22) 상에 설치되고, 그리고 가기판(1)의 전위는 어스 전위로 유지된다. 살포 노즐(21)로부터 살포되는 지립은 1 내지 50㎸의 동일 극성의 전위로 하전(荷電)된다. 그로 인해 개개의 지립은 정전 반발력을 받아 응집이 해제된 상태에서 개개의 입자인 채로 가기판(1) 상의 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2) 상으로 비행해 간다. 이 경우 정전 살포 챔버(20)의 내벽은 지립과 동일 극성의 전위로 유지되므로 살포 노즐(21)로부터 살포된 지립은 챔버 내벽에 부착되지 않고 고비율로 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2) 상으로 비행해 간다.

또한, 여기서 중요한 것은 가기판(1), 나아가서는 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)이 어스 전위로 유지되는 것이다. 지립은 동일 극성의 전위이므로 상기 지립은 어스 전위로 유지된 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)을 향해 강하게 전기적으로 흡인되어, 큰 운동 에너지를 갖고 수용성막 혹은 유기산 수용성막에 충돌해 간다.

수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)은 연한 성질을 가지므로, 큰 운동 에너지를 갖는 지립은 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)에 용이하게 침투하여, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 그 선단이 가기판(1)에 접촉되어 일직선 상에 정렬된다.

이와 같은 효과를 나타내는 전위로서는 1㎸ 이상이면 효과가 현저하다. 50kV 이상에서도 효과가 유지되지만, 현실적으로 장치의 작성이 곤란해질 우려가 있으므로, 본 발명에서는 1 내지 50㎸의 전위의 범위로 한정하였다.

본 발명에 있어서의 지립의 살포 방법을 종래와 비교하면, 종래예에서는 지립을 가고착하는 가기판을 향해 강하게 지립을 흡인하는 힘이 작용하지 않는다. 예를 들어, 단순히 중력으로 낙하시키는 것만으로는 지립은 가고착재의 표면에 부착될 뿐이고, 가고착재를 통과하여 가기판에 도달할 수 없다.

또한, 덧붙이면 본 발명에서는 각각의 지립은 동일 극성으로 대전하고 있으므로, 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)에 도달했을 때에 서로 반발하여, 새로운 응집을 일으키는 경우가 없다. 즉, 단일 입자층으로 가고착재의 막(2) 중에 가고정된다.

또한, 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)에 도달한 지립은, 동일 극성으로 대전한 채로 가고착되므로 평면 방향으로 볼 때 서로 이격된 채로 고착된다. 따라서, 연마 잔사의 유효 배출에 효과적인 지립간의 거리를 유지한 채 연마 시트가 얻어진다고 하는 특징도 있다.

이와 같이 정전 살포를 수용성막 혹은 유기산 수용성막 상에 행함으로써 최종적으로 도 2h에 도시한 바와 같이 절삭날이 정렬되고 또한 지립이 평면 방향으로 이격된 단일 입자층 연마 시트를 실현할 수 있다.

수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)의 두께는 지립의 크기와 관련되어 결정되고, 지립의 평균 입경의 1/10 내지 2/3가 바람직하다. 이 이유는 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 다음 공정에서 지립의 9/10 내지 1/3이 접착 수지(5)로 덮이도록 하기 위해서이다.

또한, 종래 지립은 단일 입자층을 형성하기 위해 입도가 최대한 좁은 범위의 분포로 되도록, 미세립 및 대립(大粒)의 양쪽을 커트하여 분급되어 있었으므로 고가의 지립으로 되어 있었다. 본 발명에서는 대립이 포함되어 있어도 수용성막 혹은 유기산 수용성막보다도 돌출될 뿐이고, 상기 돌출부는 접착 수지(5)로 덮이므로 전혀 문제는 없다. 미세립은 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2) 중에 매몰되어 절삭날이 노출되지 않게 되므로 커트할 필요는 있지만, 본 발명에서는 분급 조작이 미세립만의 커트로 충분하므로 비용적으로도 유리하다.

지립의 정전 살포와는 별개로, 도 2의 (c)에 도시한 접착 수지(5)가 도포된 기판(4)이 준비된다. 이는 최종 제품으로서의 기판(4)이고, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌, 염화 비닐, 폴리비닐알코올 또는 메타아크릴 알코올을 주성분으로 하는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등의 수지가 채용된다.

기판(4)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5 마이크로미터 이상 100 마이크로미터의 범위, 적합하게는 10 마이크로미터 이상, 75 마이크로미터 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 기판(4)에는 최종 제품에 있어서의 지립의 고착의 역할을 발휘하는 접착 수지(5)가 도포된다.

접착 수지(5)로서는 일반적으로 채용되고 있는 UV 경화형의 수지나, 열경화형의 수지가 적용된다. 특히, UV 경화 수지는 다음에 서술하는 바와 같이 효과 처리가 용이해 바람직하다.

도 2의 (c)에서 준비된 기판(4)은 그 접착 수지(5)가 지립(31 내지 33)에 접촉하도록 압박되어, 카렌다롤 등의 방법을 사용하여 압접된다. 이 조작에 의해 지립의 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)에 접촉되어 있지 않은 지립(31 내지 33)의 돌출 부분은 접착 수지(5) 중에 침투하여, 경화 처리를 거쳐서 견고하게 유지되게 된다.

계속해서, 접착 수지(5)의 경화에 대해 설명한다. 도 2의 (e)에는 기판(4)이 UV광 투과성을 나타내는 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우를 도시하고 있지만, 이면으로부터 UV광(6)이 조사되어 접착 UV 수지(5)의 경화가 완료된다. 물론 UV광 투과성이 없는 접착 수지를 사용하는 경우에는 소정의 가열 건조를 추가하면 효과를 완료시킬 수 있다.

이 접착 수지(5)의 경화 단계에서는, 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)은 경화되지 않으므로, 다음 단계에서의 가기판(1)의 박리나 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)의 제거가 용이하다. 만약 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2) 대신에, 예를 들어 접착 강도가 강한 에폭시계 열경화형 수지를 사용하면, 접착 수지(5)의 경화 시에 상기 경화형 수지도 동시에 경화 작용을 받으므로, 접착 수지(5)와 가기판(1)의 박리가 곤란해진다. 또한, 지립의 절삭날도 상기 경화형 수지로 덮여 절삭날이 노출되지 않게 된다. 따라서, 가고착재의 막(2)의 재료로서, 수용성 혹은 유기산 수용성의 재료를 사용하는 것이 본 발명의 중요한 신규의 점인 것을 이해할 수 있을 것이다.

접착 수지(5)의 경화가 완료되면 가기판(1)은 박리되고, 계속해서 수용성의 막(2) 혹은 유기산 수용성의 막(2)에 물 혹은 유기산액이 분사된다. 키친이나 키토산과 같은 막(2)의 경우에는, 소위 식초를 분사함으로써, 막(2)은 용이하게 제거된다. 또한, 다당류, 아교, 전분의 경우에는 물을 분사함으로써 막(2)이 제거되어, 절삭날이 노출된다. 이와 같이 하여 얻어진 연마 시트는 단일 입자층으로 절삭날이 정렬되고, 도 2의 (h)에 도시한 바와 같이 응집이 없고, 또한 정렬된 절삭날이 피연마체(8)와 접촉하므로 흠집이 없고 또한 효율이 높은 연마를 실시할 수 있다. 이하에 실시예를 나타낸다.

(실시예)

(1) 연마 지립의 조정

평균 직경 10 마이크로미터의 다이아몬드 지립을 사용하여, 사이클론 방식의 분급기로 약 2 마이크로미터 이하의 미세립을 제거하였다. 분급 후의 현미경 관찰에서는 응집이 많이 인정되었지만, 그대로 상기 지립을 시험에 제공하였다.

(2) 가기판의 준비

가기판으로서 두께 50 마이크로미터이고 평활성이 양호한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 준비하였다. 미리 그 표면 거칠기를 촉침식의 면 조도계로 측정한바, 평균면 거칠기(Ra)는 0.4 마이크로미터였다. 상기 필름 상에 가고착재의 막을 형성하기 위해, (A) 키토산 용액 (B) 중합도가 200 정도인 폴리비닐알코올의 10％ 수용액 및 (C) 전분의 일종인 콘스타치를 물에 녹인 액을 각각 도포하여, 3종류의 것을 얻었다. 도포는 스프레이식이고, 도포 두께에 대해 도포 조건과 압입식의 가중계로 측정한 두께의 데이터를 축적하여, 두께가 3 내지 5 마이크로미터의 범위로 되도록 조정하였다.

(3) 지립의 살포

상기에서 분급한 다이아몬드 지립을 정전 살포하였다. 살포 노즐 직경을 5㎜로 하여 캐리어 가스 3㎏/㎠로 5초간 토출시켜, 이 토출을 10회 반복했다. 이때의 대전 전압은 5㎸였다.

(4) 기판의 준비 및 압접, 경화

두께 75 마이크로미터의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 기판에, 접착 수지로서의 에폭시계의 UV 수지를 도포하였다. 도포 두께는 특별히 신경쓰지 않았지만 10 내지 15 마이크로미터 정도를 선택하였다. 상기 기판을 UV 접착 수지가, 가고착재의 막에 정전 살포한 지립에 접촉하도록 대고, 압박하였다. 이후, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트의 기판측으로부터 100㎜의 간격을 이격하여 UV광을 조사하여 접착 수지인 UV 수지를 완전히 경화시켰다.

(5) 가기판, 가고착재의 제거

UV광 조사 후에 가기판을 박리하였다. 박리는 핀셋을 사용하여 가능한 정도였다. 박리 후, 그 표면에는 가고착재의 잔존이 인정되었으므로 물 또는 산으로 용해하였다. 가고착재가 키토산인 경우에는 시판의 식초를 20분간 분사하였다. 중합도 200의 폴리비닐알코올의 10％ 수용액의 경우에는 60℃ 정도로 가온한 물을 분사하였다. 또한, 콘스타치액의 경우에는 실온에서 수도물을 5분간 분사함으로써 외관상 이들 가고착재의 잔존이 인정되지 않을 정도로 가고착재의 제거가 완료되어 있었다.

(6) 평가 방법

상기한 일련의 공정을 거친 후의 지립 부착 상태를 현미경 관찰하였다. 도 4는 폴리비닐알코올의 10％ 수용액의 막 중에 상기 다이아몬드 지립을 상기 정전 살포 방법으로 살포한 상태를 현미경으로 관찰한 사진이다. 도면에서 하얗게 보이는 부분이 다이아몬드 지립이고, 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 각각의 지립에는 응집이 보이지 않고 단일 입자층으로 지립층이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 다이아몬드 지립은 평면 방향에서 볼 때 서로 이격되어 있어 연마 잔사의 배출에 유용한 상태에 있는 것을 알 수 있다.

연마 성능의 시험은 베어링 볼 가공 시험으로 행하고, 일정 시간에 의한 연마량, 중심선 표면 거칠기(Ra) 및 최대 표면 거칠기(Rmax)에 대해 비교하였다.

연마 테이프의 성능 시험은 시험편으로서 볼 베어링의 강구(SUJ-2), 직경 4㎜를 사용하여, 도 5에 도시하는 가공 시험 연마 장치(베어링 볼 가공 시험기)로 연마하였다.

가공 시험 장치(40)는 회전 가능한 정반(42) 상에 본 발명의 연마 시트(43)를 붙이고, 가공 시험편으로서 상기 강구(44)를 지그(45)에 고정하여, 주축(46)에 설치한 연마 헤드(42)의 상부로부터 규정의 하중(47)이 가해지도록 되어 있다.

가공 시험은 연마 시트(43)를 부착한, 정반(42)을 회전하여, 강구(44)를 고정한 연마 헤드(41)를 상기 정반(42) 상에 부착한 상기 연마 시트(43)의 표면에 일정 하중으로 접촉시켜, 상기 정반(42)의 중앙부로부터 외주로 일정 속도, 일정 거리 이동시켜 연마를 행하였다. 또한, 시험편의 가공 개시, 종료는 지지점(49)에서 지지한 아암(48)의 상하에 의해 자동적으로 행해진다. 가공 후, 강구(44)를 지그(44)로부터 제거하여, 중량을 측정하여 강구(44)의 중량의 감량을 연마량으로 하였다. 연마 시험은 강구 5개의 평균으로 평가하였다.

가공 조건을 하기에 나타낸다.

(6-1) 하중 : 500g

(6-2) 정반의 직경 : 8인치

(6-3) 정반의 회전 속도 : 300rpm

(6-4) 중심으로부터 외주로의 이동 거리 : 100㎜

(6-5) 연마 시간 : 12초

한편, 연마 후의 강구의 연마면의 평균 표면 거칠기(Ra) 및 최대 높이(Rmax)는 표면 거칠기계(도쿄 정밀 주식회사제, SURFCON 480A)로 측정하였다.

(비교예)

비교예로서 두께 50 마이크로미터의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 상기 실시예와 동일한 UV 수지를 도포하고, 또한 그 위에 직접 평균 직경 10 마이크로미터의 다이아몬드 지립을 살포하였다. 살포는 미세 구멍으로부터 1㎏/㎟의 공기압으로 상기 지립을 분출시켜 자연 낙하시켰다. 그 후 실시예와 동일한 조건으로 UV 수지를 경화시켜 연마 시트를 얻었다.

(7) 평가 결과

실시예 및 비교예의 평가 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

또한, 비교예에서는 다수의 흠집의 발생이 인정되었지만 실시예에서는 불과 1, 2개의 얕은 흠집이 인정되는 정도였다. 본 실시예의 연마 시트는 연마 흠집을 발생하지 않고, 또한 효율적으로 면 거칠기의 양호한 연마를 행할 수 있는 연마재로서 유용하다. 특히 가고착재로서 수용성 혹은 유기산 수용성의 재료를 사용하여, 동시에 지립을 동일 극성으로 대전시켜 기판을 어스 전위로 유지함으로써 지립이 평면 방향에서 볼 때 서로 이격된 연마 시트가 얻어진다. 또한, 절삭날이 완전 노출되고 또한 정렬된 상태에 있어, 이로 인해 연마 시트로서 극히 양호한 연마 성능을 발휘하는 것이 판명되었다.

1 : 가기판
2 : 가고착재의 막(막)
4 : 기판
5 : 접착 수지
6 : UV광
8 : 피연마체

Claims (10)

1. (19조 보정에 의해 삭제)
2. 기재 상에 접착재에 의해 고착되는 단일층의 지립이, 상기 접착재로부터 피연마체에 접촉하는 부분을 노출시키는 동시에 그 선단부를 동일 평면 형상으로 정렬시켜 이루어지는 연마 시트의 제조 방법이며,
   가기재 상에 상기 지립의 평균 입자 직경보다 작은 수치의 두께로 이루어지는 가고착재의 막을 형성하는 제1 공정과,
   상기 지립을 상기 가기재 상에 접촉하도록 상기 가고착재의 막에 살포하는 제2 공정과,
   접착재가 도포된 기판을, 상기 접착재를 상기 지립을 향해 압접하는 제3 공정과,
   압접된 상기 접착재를 경화시키는 제4 공정과,
   상기 접착재의 경화 후에, 상기 가기재를 박리하고 또한 상기 가고착재의 막을 제거하는 제5 공정을 구비하여 이루어지고,
   상기 가고착재의 막에 살포하는 지립은 동일 극성으로 대전되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 가고착재의 막의 두께는 상기 지립의 평균 입자 직경의 1/10 내지 2/3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
4. (19조 보정에 의해 삭제)
5. 제4항에 있어서, 상기 가기판을 어스 전위로 하여, 상기 동일 극성으로 대전된 상기 지립을 상기 가기판 상의 가고착재의 막에 살포함으로써, 상기 지립이 서로 이격되는 동시에 상기 가기재에 접촉하는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 지립의 동일 극성으로 대전되는 전위가 1 내지 50㎸의 범위인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가기재 상에 형성되는 가고착재의 막이, 수용성 혹은 유기산 수용성의 막인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 수용성 혹은 유기산 수용성의 막이 다당류, 아교, 전분, 키친, 키토산인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 수용성막이 글리코겐, 셀룰로오스, 덱스트란, 덱스트린, 폴리비닐알코올, 식물로부터 생성한 전분인 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.
10. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동일 극성으로 대전된 지립을 상기 가고착재의 막에 살포하는, 살포 장치의 용기 내벽을 상기 지립과 동일 극성으로 대전시키는 것을 특징으로 하는, 연마 시트의 제조 방법.

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