研磨剂、玻璃的研磨方法和玻璃的制造方法与流程

1.本发明涉及研磨剂、玻璃的研磨方法和玻璃的制造方法。


背景技术：

2.作为玻璃板的表面的研磨剂，一般使用胶体二氧化硅。另外，近年来，玻璃板的平滑性的要求变高，特别是用于导光板等光学材料时要求更高水平的平滑性。例如专利文献1中记载了使用气相二氧化硅作为研磨剂的方案，专利文献2中记载了使用树脂作为研磨剂的方案，专利文献3中记载了使用金刚石作为研磨剂的方案。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2009－50920号公报
6.专利文献2:国际公开第2015/046542号公报
7.专利文献3:日本特开2016－216703号公报


技术实现要素：

8.但是，对于用于提高玻璃的平滑性的研磨剂，尚有改善的余地。因此，需要提供一种能够提高玻璃的平滑性的研磨剂。
9.本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供能够提高玻璃的平滑性的研磨剂、玻璃的研磨方法和玻璃的制造方法。
10.为了解决上述的课题，实现目的，本公开所涉及的研磨剂含有疏水性的磨料和水。
11.为了解决上述的课题，实现目的，本公开所涉及的玻璃的研磨方法使用上述研磨剂研磨玻璃。
12.为了解决上述的课题，实现目的，本公开所涉及的玻璃的制造方法采用上述玻璃的研磨方法制造玻璃。
13.根据本发明，能够提高玻璃的平滑性。
附图说明
14.图1是说明本实施方式所涉及的玻璃的制造方法的示意图。
具体实施方式
15.以下参照附图，对本发明的优选的实施方式详细进行说明。应予说明，本发明不受该实施方式限定，另外，在有多个实施方式的情况下，还包括组合各实施方式而构成的方案。另外，数值包括四舍五入的范围。
16.本实施方式所涉及的研磨剂a是在玻璃10的研磨中使用的研磨剂。研磨剂a含有水和疏水性的磨料b。此处的水优选为纯水。本实施方式中的磨料b由下式(1)规定的值w优选为0.50以下，值w更优选为0.20以下，值w进一步优选为0.05以下。通过值w为0.50以下，可适
当地确保疏水性，能够提高玻璃10的平滑度，通过值w为0.20以下，能够更适当地确保疏水性，能够更适当地提高玻璃10的平滑度，通过值w为0.05以下，可进一步适当地确保疏水性，能够进一步适当地提高玻璃10的平滑度。
17.w＝w1(g)/3.0(g)
···
(1)
18.应予说明，质量w1(g)如下导出。
19.1：在3.0g的磨料b中加入27.0g的蒸馏水而生成研磨剂a，搅拌至均匀分散。
20.2：将研磨剂a以15000rpm进行10分钟离心分离。
21.3：离心分离后，除去研磨剂a的沉淀物以外的物质。
22.4：将沉淀物放入干燥机，在90℃干燥2小时。
23.5：测定干燥后的沉淀物的质量w1(g)。
24.磨料b也可以说是表面含有疏水基团的材料，也可以说是疏水基团成为终端的材料。作为疏水基团，例如可举出二甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、二甲基聚硅氧烷、烷基甲硅烷基、甲基丙烯酰基甲硅烷基、氟基等。另外，磨料b优选含有选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、树脂和碳中的1种以上。磨料b更优选含有选自表面含有疏水基团的二氧化硅、表面含有疏水基团的氧化铝、表面含有疏水基团的二氧化钛中的1种以上。
25.磨料b可以通过实施疏水化处理而制造。特别是在使用亲水性的材料作为磨料b时，优选对磨料b的材料实施疏水化处理，使磨料b成为疏水性。疏水化处理是在材料的表面设置疏水基团的处理，换言之，是在终端设置疏水基团的处理。作为疏水化处理法，可以使用公知的方法。作为疏水化处理法，例如已知有日本特开2018－141958中记载的使用硅烷偶联剂的方法、日本特开2018－141958中记载的利用氟化处理实施的疏水化。另外，也可以容易地获得疏水化处理后的市售品。
26.磨料b的平均一次粒径优选为5nm～500nm的范围内，更优选为20nm～100nm的范围内。应予说明，一次粒径是指一个粒子的粒径，平均一次粒径是指一次粒径的平均值。另外，此处的5nm～500nm是指5nm以上且500nm以下，以下也是同样的。通过使平均一次粒径为5nm以上，能够减小玻璃10的表面粗糙度，通过使平均一次粒径为500nm以下，能够抑制玻璃10的表面的伤痕的形成。
27.应予说明，本实施方式中的磨料b的平均一次粒径的测定方法为任意的，例如，可以利用通过bet法测定的比表面积(m2/g)和磨料b的密度(如果为碳，例如为7.215g
·
cm3)，假定粒子为球形且磨料中没有细孔而求出bet直径，由该bet直径算出平均一次粒径。
28.本实施方式中，相对于研磨剂a的整体，研磨剂a中的磨料b和水的合计含量以质量比计优选为90％以上，换言之，优选为90％～100％。另外，本实施方式中，相对于研磨剂a的整体，研磨剂a中的磨料b的含量以质量比计优选为0.0001％～20％，更优选为0.0005％～1％。通过磨料b和水的合计含量为90％以上，能够适当地研磨玻璃10。另外，通过磨料b的含量为0.0001％以上，能够适当地研磨玻璃10，通过为20％以下，能够抑制玻璃10的表面的伤痕的形成。另外，通过磨料b的含量为0.0005％以上，能够更适当地研磨玻璃10，通过为1％以下，能够更适当地抑制玻璃10的表面的伤痕的形成。
29.[其它的成分]
[0030]
另外，研磨剂a除了磨料b和水之外，还可以相对于研磨剂a的整体以质量比计最多含有10％的酸、碱等ph调节剂和分散剂等公知的添加剂作为其它成分。作为分散剂，可举出
在末端含有羧基、磺基、羟基等的聚合物、非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂等。通过在磨料b中添加分散剂，能够使疏水性的磨料b适当地分散于水中，能够使玻璃10的研磨面均匀。例如，相对于研磨剂a的整体，研磨剂a中的分散剂的含量以质量比计优选为0.001％～10％。通过分散剂的含量为0.001％以上，能够使磨料b适当地分散于水中，通过分散剂的含量为10％以下，能够抑制分散剂的多余的消耗。
[0031]
本实施方式中，使用如上的研磨剂a研磨玻璃10，制造玻璃10。研磨剂a可以研磨任意组成的玻璃。作为利用研磨剂a进行研磨的玻璃10，例如可举出钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、结晶玻璃、石英玻璃等。玻璃10在本实施方式中是板状的玻璃板，可以是平板状，也可以是弯曲的。其中，玻璃10的形状可以是任意的。
[0032]
以下，对本实施方式所涉及的玻璃10的制造方法进行说明。图1是说明本实施方式所涉及的玻璃的制造方法的示意图。如图1所示，本实施方式所涉及的制造方法中，首先，准备研磨前的玻璃10(步骤s10)。例如，将利用熔融铸造法等任意的方法制造的玻璃切出规定的大小，将所切出的玻璃薄壁化(研磨)，从而准备研磨前的玻璃10。作为薄壁化的方法，例如可举出用磨料将切出的玻璃进行干式研磨等。其中，研磨前的玻璃10的准备方法不限于以上的说明，是任意的。
[0033]
在准备研磨前的玻璃10之后，对研磨前的玻璃10执行氧化铈研磨步骤(步骤s12)。氧化铈研磨步骤中，使用氧化铈研磨剂a1作为研磨剂来研磨玻璃10。氧化铈研磨剂a1是含有作为磨料的氧化铈和水的研磨剂。氧化铈研磨剂a1中含有的氧化铈是非疏水性的氧化铈，进一步地说是在表面具有亲水基团的亲水性的氧化铈。氧化铈研磨步骤中，使用在表面具备研磨垫da的研磨装置d来研磨玻璃10。氧化铈研磨步骤中，一边向玻璃10的表面供给液态的氧化铈研磨剂a1，一边在将研磨垫da按压于玻璃10的表面的状态下使研磨垫da旋转，从而研磨玻璃10的表面。通过使用氧化铈研磨剂a1研磨玻璃10的表面，从而使研磨后的玻璃10的表面的表面粗糙度ra(算术平均粗糙度)为例如0.2nm～0.6nm的范围内。应予说明，氧化铈研磨步骤中，对玻璃10的一个表面10a和与表面10a相反一侧的表面10b中的至少一方进行研磨。另外，可以在氧化铈研磨步骤执行后利用与后述的步骤s16同样的方法清洗玻璃10。另外，氧化铈研磨步骤中，不限于使用图1中示出的结构的研磨装置d来研磨玻璃10，只要使用氧化铈研磨剂a1，则可以利用任意的方法研磨玻璃10。
[0034]
在使用氧化铈研磨剂a1研磨玻璃10后，对使用氧化铈研磨剂a1进行了研磨的玻璃10执行二氧化硅研磨步骤(步骤s14)。二氧化硅研磨步骤中，使用二氧化硅研磨剂a2作为研磨剂来研磨玻璃10。二氧化硅研磨剂a2是含有作为磨料的二氧化硅和水的研磨剂。二氧化硅研磨剂a2中含有的二氧化硅是非疏水性的二氧化硅，进一步而言是在表面具有亲水基团的亲水性的二氧化硅。作为二氧化硅研磨剂a2中含有的二氧化硅，可以使用胶体二氧化硅。二氧化硅研磨步骤中，使用研磨装置d来研磨玻璃10。二氧化硅研磨步骤中，一边向玻璃10的表面供给液态的二氧化硅研磨剂a2，一边在将研磨垫da按压于玻璃10的表面的状态下使研磨垫da旋转，从而研磨玻璃10的表面。通过使用二氧化硅研磨剂a2研磨玻璃10的表面，从而使研磨后的玻璃10的表面的表面粗糙度ra为例如0.1nm～0.3nm的范围内。应予说明，二氧化硅研磨步骤中，对玻璃10的一个表面10a和表面10b中的至少一方进行研磨。另外，二氧化硅研磨步骤中，不限于使用研磨装置d来研磨玻璃10，只要使用二氧化硅研磨剂a2，则可以利用任意的方法研磨玻璃10。
[0035]
在使用二氧化硅研磨剂a2研磨玻璃10后，清洗玻璃10(步骤s16)。步骤s16中，将使用二氧化硅研磨剂a2进行了研磨的玻璃10放入清洗容器e内进行清洗。例如清洗容器e在内部装满水等液体，利用曝气装置对液体进行曝气。通过将玻璃10浸渍于清洗容器e内的液体并利用曝气装置曝气，从而进行清洗。其中，玻璃10的清洗方法并不限于此，可以是任意的。另外，玻璃10的清洗并不是必须的。
[0036]
在清洗玻璃10后，对清洗后的玻璃10执行研磨步骤(步骤s18)。研磨步骤中，使用研磨剂a研磨玻璃10，但可以预先在与研磨步骤相同的条件下设置调试(dummy)研磨步骤。研磨步骤中，使用研磨装置d1研磨玻璃10。研磨装置d1例如具备圆柱状的研磨垫d1a，将研磨垫d1a的侧面抵接于玻璃10的表面，使研磨垫d1a在沿着玻璃10的表面的方向相对于玻璃10进行相对移动，从而研磨玻璃10的表面。研磨步骤中，一边向玻璃10的表面供给液态的研磨剂a，一边在将研磨垫d1a按压于玻璃10的表面的状态下使其相对移动，从而研磨玻璃10的表面。通过使用研磨剂a研磨玻璃10的表面，从而使研磨后的玻璃10的表面的表面粗糙度ra为例如0.03nm以上且小于0.07nm的范围内。应予说明，研磨步骤中，对玻璃10的一个表面10a和表面10b中的至少一方进行研磨。应予说明，研磨步骤中，并不限于使用圆柱状的研磨垫d1a研磨玻璃，例如可以使用研磨装置d进行研磨。即，研磨步骤中，只要使用研磨剂a，则可以利用任意的方法研磨玻璃10。
[0037]
研磨步骤中，优选使每单位时间的研磨剂a向玻璃10的表面的供给量为1ml/min～30ml/min。通过使研磨剂a的供给量为1ml/min以上，从而向研磨垫d1a供给足够量的磨料，表面平滑性变得良好，通过为30ml/min以下，能够抑制磨料的多余的消耗。另外，研磨步骤中，优选使研磨垫按压于玻璃10的表面的压力、即按压力为40g/cm2～200g/cm2。通过使按压力为40g/cm2以上，能够适当地研磨玻璃10，通过为200g/cm2以下，能够抑制玻璃10的表面的伤痕的形成。应予说明，可以将研磨步骤中的研磨垫的按压力设定得小于氧化铈研磨步骤和二氧化硅研磨步骤中的研磨垫的按压力。另外，研磨步骤中，优选使利用研磨垫的研磨时间为1分钟～10分钟。通过使研磨时间为1分钟以上，能够适当地研磨玻璃10，通过为10分钟以下，能够抑制玻璃10的表面的伤痕的形成。应予说明，可以将研磨步骤中的研磨时间设定得短于氧化铈研磨步骤和二氧化硅研磨步骤中的研磨时间。
[0038]
在使用研磨剂a研磨玻璃10后，清洗玻璃10(步骤s20)。步骤s20中，使用研磨剂a将玻璃10放入清洗容器e内，利用与步骤s16同样的方法，清洗玻璃10。其中，步骤s20的玻璃10的清洗方法也是任意的，步骤s20并不是必须的工序。
[0039]
如上所述，本实施方式中，用氧化铈研磨剂a1研磨玻璃10，将用氧化铈研磨剂a1研磨后的玻璃10用二氧化硅研磨剂a2进行研磨，将用二氧化硅研磨剂a2研磨后的玻璃10用研磨剂a进行研磨。通过这样研磨玻璃10，能够制造表面粗糙度小且平滑性高的玻璃10。其中，玻璃10的研磨工序并不限于此，例如可以不执行利用二氧化硅研磨剂a2的研磨(步骤s14)。这种情况下，用氧化铈研磨剂a1研磨玻璃10，将用氧化铈研磨剂a1研磨后的玻璃10用研磨剂a进行研磨。另外，利用氧化铈研磨剂a1的研磨也不是必须的，在本实施方式中，只要至少用研磨剂a研磨玻璃10即可。
[0040]
如以上所说明，本实施方式所涉及的研磨剂a含有疏水性的磨料b和水。通过使用疏水性的磨料b作为研磨剂a，能够减小玻璃10的表面粗糙度，提高玻璃10的平滑性。
[0041]
另外，磨料b优选含有选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、树脂和碳中的1种以上。通
过使用这些材料作为磨料b，能够减小玻璃10的表面粗糙度，提高玻璃10的平滑性。
[0042]
另外，磨料b优选含有选自表面含有疏水基团的二氧化硅、表面含有疏水基团的氧化铝和表面含有疏水基团的二氧化钛中的1种以上。通过使用这些材料作为磨料b，能够减小玻璃10的表面粗糙度，提高玻璃10的平滑性。
[0043]
另外，磨料b的以下规定的值w优选为0.50以下。通过值w为0.50以下，能够适当地确保疏水性，提高玻璃10的平滑度。
[0044]
1：在磨料3.0g中加入蒸馏水27.0g而生成研磨剂，搅拌至均匀分散。
[0045]
2：将研磨剂以15000rpm进行10分钟离心分离。
[0046]
3：离心分离后，除去研磨剂的沉淀物以外的物质。
[0047]
4：将沉淀物放入干燥机，在90℃干燥2小时。
[0048]
5：测定干燥后的沉淀物的质量(g)。
[0049]
6：w＝(干燥后的沉淀物的质量(g)/3.0(g))
[0050]
另外，相对于研磨剂a的整体，磨料b的含量以质量比计优选在0.0001％～20％的范围内。通过磨料b的含量为0.0001％以上，能够适当地研磨玻璃10，通过磨料b的含量为20％以下，能够抑制玻璃10的表面的伤痕的形成。
[0051]
另外，研磨剂a优选进一步含有分散剂。通过在研磨剂a中添加分散剂，能够使疏水性的磨料b适当地分散于水中，使玻璃10的研磨面均匀。
[0052]
另外，研磨剂a用于玻璃研磨。通过使用研磨剂a研磨玻璃10，能够提高玻璃10的平滑性。
[0053]
另外，本实施方式所涉及的玻璃10的研磨方法使用研磨剂a研磨玻璃10。通过使用研磨剂a研磨玻璃10，能够提高玻璃10的平滑性。
[0054]
另外，本实施方式所涉及的玻璃10的研磨方法包括氧化铈研磨步骤、和在氧化铈步骤后执行的研磨步骤。氧化铈研磨步骤中，用含有氧化铈的氧化铈研磨剂a1研磨玻璃10。研磨步骤中，在氧化铈研磨步骤之后，用研磨剂a研磨玻璃10。本研磨方法中，通过在用氧化铈研磨剂a1研磨玻璃10后用研磨剂a研磨玻璃，能够减小玻璃10的表面粗糙度ra，提高玻璃10的平滑性。
[0055]
另外，本实施方式所涉及的玻璃10的研磨方法进一步包括在氧化铈研磨步骤后，用含有二氧化硅的二氧化硅研磨剂a2研磨玻璃10的二氧化硅研磨步骤。研磨步骤中，在二氧化硅研磨步骤后，用研磨剂a研磨玻璃10。本研磨方法中，通过将用氧化铈研磨剂a1和二氧化硅研磨剂a2研磨过的玻璃10用研磨剂a进行研磨，能够减少玻璃10的表面粗糙度ra，更适当地提高玻璃10的平滑性。
[0056]
另外，本实施方式所涉及的玻璃10的制造方法使用本实施方式所涉及的玻璃10的研磨方法来制造玻璃10。本制造方法通过用研磨剂a研磨玻璃10而制造玻璃10，能够提高玻璃10的平滑性。特别是使用研磨剂a研磨过的玻璃10的平滑性高，所以可适当地用作导光板等光学元件。
[0057]
(实施例)
[0058]
接下来，对实施例进行说明。应予说明，只要发挥发明的效果，则可以变更实施方式。实施例和比较例中，准备不同的研磨剂，使用各个研磨剂研磨玻璃，测定研磨后的玻璃的表面粗糙度ra，基于表面粗糙度ra的测定结果评价研磨剂。以下，更详细进行说明。
[0059]
[评价用玻璃]
[0060]
实施例和比较例中，准备第1边的长度为50mm、与第1边交叉的第2边的长度为50mm、厚度为1.0mm、表面粗糙度ra(算术平均粗糙度)为0.150nm的玻璃。作为玻璃，准备无碱硼硅酸玻璃，更详细而言准备agc株式会社制的an100和铝硅酸盐玻璃，更详细而言准备agc株式会社制的rollandα’。实施例6中，使用rollandα’。
[0061]
[研磨剂]
[0062]
然后，对于准备好的玻璃，准备以下的表1所示的实施例和比较例中示出的组成的研磨剂。
[0063]
实施例1、6的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aerosil rx200的疏水性的二氧化硅。实施例2的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aerosil ry200的疏水性的二氧化硅。实施例3的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aeroxide alu c805的疏水性的氧化铝。实施例4的研磨剂的磨料是使用momentive performance materials japan制的xc99 a8808的疏水性的树脂。实施例5的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aeroxide tio2 t805的疏水性的二氧化钛。
[0064]
比较例1的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aerosil 200的亲水性的二氧化硅。比较例2的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aeroxide alu c的亲水性的氧化铝。比较例3的研磨剂的磨料是使用nippon aerosil株式会社制的aeroxide tio2 p25的亲水性的二氧化钛。
[0065]
[表1]
[0066][0067]
[评价条件]
[0068]
此外，对于实施例和比较例的各磨料，算出上述的实施方式中规定的值w。
[0069]
将值w为0.05以下的磨料的疏水性评价为a，
[0070]
将值w大于0.05且为0.20以下的磨料的疏水性评价为b，
[0071]
将值w大于0.20且为0.50以下的磨料的疏水性评价为c。
[0072]
将评价a到评价c都评价为具有疏水性，
[0073]
将值w大于0.50的磨料评价为亲水性而不是疏水性。
[0074]
将表1所示的磨料1g与水99g混合，搅拌至磨料均匀地分散于水中，制成各个研磨剂。使用该研磨剂，将准备好的玻璃在下述的条件下进行研磨。即，使用speedfam株式会社制fam12bs作为研磨装置，使用filwel公司制suede pad np787作为研磨垫，使底板的转速为40rpm，使研磨垫的按压力为44g/cm2，使研磨时间为1分钟，使研磨剂的供给量为5ml/min。
[0075]
对于这样使用各研磨剂研磨过的玻璃，用asylum research公司的cyphers afm测定表面粗糙度ra(算术表面粗糙度)。
[0076]
对于氧化铈研磨后玻璃，
[0077]
将表面粗糙度ra小于0.050nm的情况作为圆，
[0078]
将表面粗糙度ra为0.050nm以上且小于0.070nm的情况作为三角，
[0079]
将表面粗糙度ra为0.070nm以上的情况作为叉。
[0080]
将圆和三角评价为合格。
[0081]
如表1所示，可知实施例中，表面粗糙度ra的评价结果为合格，另一方面，比较例中，表面粗糙度ra的评价结果为不合格。即，可知通过使用疏水性的磨料作为研磨剂，能够减小玻璃的表面粗糙度，提高玻璃的平滑性。另外，也得知疏水性越高，即w的值越小，表面粗糙度ra的值越小。另外，如实施例6所示，可知在使用疏水性的磨料作为研磨剂的情况下，即便改变玻璃的种类，也能够提高玻璃的平滑性。
[0082]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式不受该实施方式的内容限定。另外，上述的构成要素中包括本领域技术人员可容易想到的内容、实质上相同的内容、所谓均等的范围的内容。并且，上述的构成要素可以适当地组合。而且，在不脱离上述的实施方式的主旨的范围内可以进行构成要素的各种省略、置换或者变更。
[0083]
符号说明
[0084]
10 玻璃
[0085]aꢀꢀ
研磨剂
[0086]
a1 氧化铈研磨剂
[0087]
a2 二氧化硅研磨剂
[0088]bꢀꢀ
磨料