JPH01177967A - 無機硬質体のバレル研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無機硬質体のバレル研磨方法に関する。

［従来の技術］ ガラス、セラミックス、結晶等の無機硬質体の研磨方法
として、講あるいは穴付きの平面研削板と他の平板とを
平行に相対させ、前記の涌あるいは穴に所定形状の被研
磨物を載置し、所定の研磨剤を水等の溶液とともに供給
しながら前記研削板を所定方向に回転させて被研磨物を
研磨する冷間加工法がある。また、前記した冷間加工法
により所定の面粗さまで加工した被研磨物をフッ酸溶液
等の化学薬品で処理することにより光沢鏡面を得る化学
研磨法もある。また、特開昭６１−１５１０２８号公報
に開示されているように、ガラス板材から正六面体のガ
ラスを切断し、この正六面体ガラスを容器内に投入し、
その軟化温度以上に加熱した状態で前記容器を所定時間
回転させることにより光沢面を有するガラス球を製造す
る方法もある。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記した冷間加工法では、−度に研磨できる被研磨物の
数が限られており、かつ処理工程数が多いため加工コス
トが高いという欠点がある。また、前記した薬品による
化学研磨法では、被研磨物を格成する成分が表面から選
択的に溶出し、その表面にいわゆるヤク層を発生するこ
とがあり、特にガラスの様な透明体には極めて不都合で
ある。また、特開昭６１−１５１０２８号公報に開示さ
れた方法によると、ガラス球を製造するにあたり高い重
Ｉ精度を得るためにガラス素材を正六面体に高精度に切
断し、この正六面体のガラスを不活性ガス雰囲気で軟化
加工しなければならず、非常に繁雑な製造工程となり、
かつ前記ガラスを軟化温度以上に加熱して加工するため
、ガラス同志が接触した場合にガラス同志の融着が発生
ずる可能性が大となり、良質のガラス研磨球を低い加工
コストで製造することが困雑であった。

本発明は上記した問題点を解決するためになされたもの
であり、その目的は、ガラス、セラミックス、結晶等の
無機硬質体を研磨精度良く安価に多量に研磨することが
可能な方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ バレルメディア（研摩石ともいう）、水、界面活性剤等
を入れなバレル槽中に被研磨物を入れ、バレル槽を回転
することにより被研磨物を研磨するバレル研磨法はそれ
自体従来より公知であるが、従来公知のバレル研磨法は
、バレルメディアとしてアルミナボール、スチールボー
ル、シリカを主成分とする焼結材ボール等を用いている
ため、被研磨物が金属や比較的に硬度の高い貴石類の場
合しか適用できず、前記の金属や貴石類よりも硬度の低
いガラス、セラミックス、結晶等の無機硬質体の研磨に
バレル研磨法が応用された例は過去にない。

本発明名は、クルミ（胡桃）の外殼（実を覆っている殻
）を粉砕することにより得られたクルミ粒体（以下、単
にクルミ粒体という）、少なくとも表面が多孔性のセラ
ミックス粒体（以下、単に多孔性セラミックス粒体とい
う）、少なくとも表面が多孔性のプラスチックス粒体（
以下、単に多孔性プラスチックス粒体という）等に砥粒
を加えて得た混合物をバレルメディアとして用いること
により、従来のバレル研磨法では不可能であった、ガラ
ス、セラミックス、結晶等の無機硬質体のバレル研磨を
初めて可能にした。

従って本発明は、クルミ粒体、多孔性セラミックス粒体
及び多孔性プラスチックス粒体からなる群から選ばれた
少なくとも１種と砥粒との混合物及び水の存在下で無機
硬質体をバレル研磨することを特徴とする無機硬質体の
バレル研磨方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のバレル研磨方法において研磨処理される無機硬
質体としては、ガラス、セラミックス、結晶等の無機硬
質体が挙げられる。好適に用いられる無機硬質体は、所
定範囲の硬度を有するものであり、後記の実施例におい
て、その測定方法を示した摩耗度（ＦＡ）値が５０〜１
０００、特に５０〜２００のものが特に好ましい。上述
のガラス、セラミックス、結晶のうち、−船釣に硬度が
比較的に低いガラスが本発明の方法によりバレル研磨す
るのに最も適している。

これら無機硬質体は、球、球状体、楕円体、エツジを有
しない不定形体等の種々の形状であって良い。

本発明の方法において、上記無機硬質体のバレル研磨に
使用されるメディアはクルミ粒体、多孔性セラミックス
粒体及び多孔性プラスチックス粒体から選ばれる少なく
とも１程と砥粒との混合物である。

本発明において、クルミ粒体、多孔性セラミックス粒体
、多孔性プラスチックス粒体等の粒体を用いたのは、（
ｉ）これらの粒体はその表面に存在する凹凸により、研
磨材として用いられる砥粒を保持する坦体としての働き
をする、（ｉｉ）これらの粒体は、被研磨物同志の衝突
を緩和乃至防止する働きをする、（ｉｉｉ）これらの粒
体を砥粒と混合して得た混合物に水を力Ｐえてスラリー
化すると、このスラリーがガラス等の無機硬質体の研磨
に適した粘度となる等の理由からである。

このような粒体としては、クルミ粒体が最も好ましく用
いられる。クルミ粒体の大きさは６〜６０メツシユが望
ましい。クルミ粒体が６０メツシユを超え、粒度が細か
くなると、砥粒の保持能力および被研磨物とメディアと
の摩擦力が低下し研削力の減少を引き起こし、また、６
メツシユ未満で粒度が粗くなると、被研磨物同志の衝突
の危険性が増大し、かつ被研磨物表面の鏡面化が得られ
にくくなり、打痕やスクラッチ痕のない高品質の研磨品
が得られなくなるからである。

またクルミ粒体の代りに多孔性セラミックス粒体や多孔
性プラスチックス粒体も用いられる。これら多孔性セラ
ミックス粒体及び多孔性プラスチックス粒体の大きさは
、これらの性質や、同時に用いられる砥粒の種類、大き
さ、さらには被研磨物の社類等を考慮して適宜決定され
る。

次に上記粒体とともに用いられる砥粒としては、アルミ
ナ、シリカ、炭化ケイ素、グリーンカーボン、酸化セリ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化クロムなどの無
機系砥粒が挙げられる。上記無機系砥粒の種類及び粒度
は、被研磨物において所望される表面の面粗度に応じて
選択される。すなわち、面粗さ（Ｒｍａｘ）で１００Å
以下の光沢面を得るためには、砥粒の粒度を変えて、以
下の３工程、すなわち■加工取代を含んだ被研磨物の重
量を所定値に調整する租バレル工程、■租バレル工程で
所定の重量に調整した被研磨物をより精度良く重量調整
し、その表面をさらに細かい面粗さにするための中バレ
ル工程及び■中バレル工程で、ある程度滑らかになった
被研磨物を光沢面（１００Å以下の粗さ）まで仕上げる
ための仕上げバレル工程を通常実施する必要があるが、
前記■の粗バレル工程は粒度が＃２４０〜＃８００の　
′比較的に粗いアルミナ、シリカ、炭化ケイ素、グリー
ンカーボン等の砥粒を、また■の中バレル工程は粒度が
＃８００〜＃２０００のアルミナ、シリカ、炭化ケイ素
、グリーンカーボン等の砥粒を、さらに■の仕上げバレ
ル工程は粒度が＃２０００以上の微細な酸化セリウム、
酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化クロム等の砥粒を用い
るのが好ましい。

これらの工程■、■、■を経ることにより、被研磨物は
、高度な重量精度を有し、かっ打痕あるいはスクラッチ
痕のない光沢面（１００Å以下の粗さ）を有することに
なる。

上記砥粒の添加量は、上記粒体に対して５〜５０重量％
とするのが好ましい。その理由は、５重量％未満の場合
には研削力の低下を招き著しく長い研磨時間が必要とな
り、また５０重工％を超える星にしても研削力の向上は
なく、逆にスラリーの粘性の増大により研削力の低下を
招く場合もあるからである。

本発明においては、クルミ粒体等の粒体と砥粒との混合
物に水を添加する。水は粒体や砥粒を均一に分散させ流
動性を与えるとともに、特にガラスの研磨においては、
その研磨速度はガラスの化学的耐久性にも依存し、使用
した液の化学作用によってガラス表面に生成した軟質層
を削り取るという機揚に起因している部分が多く、より
研磨速度を向上させるという働きをするものであり、そ
の添加量はクルミ粒体等の粒体の重量に対して０゜８〜
２．０倍とするのが好ましい。水の添加Ｉを０．８倍よ
り少なくすると砥粒を保持したクルミ粒体等の粒体の流
動性の悪化により、研削力の低下を招き、かつ被研磨物
表面にスクラッチ痕などを発生させることになるからで
あり、また水の添加量を２．０倍よりも多くするとクル
ミ粒体等の粒体、砥粒および水からなるスラリーの粘性
が減少するために、前記クルミ粒体等の粒体の研削力が
低下するとともに被研磨物同志の衝突が起こるからであ
る。

また前記の水に界面活性剤を添加することもでき、水と
界面活性剤とを用いる場合にも水と界面活性剤の合計添
加量は上記粒体のＭ量に対して０゜８〜２．０倍とする
のが好ましい。また界面活性剤は水に対して１〜１０重
量％程度添加するのが好ましい。

以上説明した本発明の方法によれば、クルミ粒体等の粒
体と、研磨材である砥粒とを併用するので、従来のバレ
ル研磨法では実施不可能であった、ガラス、セラミック
ス、結晶等の無機硬質体のバレル研磨が可能となり、高
度な重量精度を有し、かつ打痕やスクラッチ痕のない光
沢面を有する無機硬質体を安価に多量に作製することが
できる。

［実施例１ 以下、本発明の詳細な説明するが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

実施例〕 表−１に示したように、摩耗度（ＦＡ）が６０〜４５０
の範囲にあって、硬度がそれぞれ相違する１０種のガラ
ス球■〜■（それぞれ直径的５ｍｍ＞を被研磨物として
用いた。なお、上記摩耗度の測定方法は以下の通りであ
る。すなわち、測定表面禎が９−の試料を、水平に毎分
６０回転する鋳鉄製平面器の定位置に保持し、ｌｓｔｇ
ｆの荷重をかけ、粒度２０μｍのアルミナ砥粒１０ｇに
水２０ｍ１を添加した液を、５分間供給しう・ンブ前後
の試料重量を秤量して摩耗重量を測定し、標準試料（Ｂ
Ｋ７ガラス）の摩耗重量も測定して、摩耗度を次式によ
り算出した。

予めクルミ粒体（１６メツシユ）、砥粒及び水が加えで
あるバレル槽（内容積７．５１＞に、上記ガラス球■〜
■のそれぞれ１００個を投入して、粗バレル工程、中バ
レル工程及び仕上げバレル工程を実施した。なお、各工
程におけるクルミ粒体の添加量、砥粒の粗さ及び添加量
、水の添加量並びに研磨時間は表１−に示しである。

たとえばガラス球■の場合、表面の大きな欠陥の除去お
よび重量の調整を行なう粗バレル工程を、クルミ粒体（
１６メツシユ＞２５００ｇ、アルミナ砥粒＜＃２４０）
１２００ｇ、水２８００ｇを用いて３０時間行ない、次
いで、面粗さの向上を行なう中バレル工程を、クルミ粒
体（１６メツシユ＞２３００ｇ、アルミナ砥粒（＃８０
０）７００ｇ、水３０００ｇを用いて２５時間行ない、
最後に、鏡面化を行なう仕上げバレル工程を、クルミ粒
体（１６メツシユ）３０００ｇ、酸化セリウム（Ｃｅ０
２）砥粒（＃２０００以上）７００ｇ、水３５００ｇを
用いて１０時間行なった（なお、各工程は遠心バレル研
磨法により行ない、各工程におけるバレル槽回転数は、
全て１．７０ｒｐｍであった）。その結果、ガラス球■
から、高度な重量精度を有し１、かつ面粗さ（Ｒｍａｘ
）が１００Å以下の光沢面を有する無痕のガラス球が得
られた。

他のガラス球■〜［株］についても同様に表−１に示す
条件で粗バレル工程、中バレル工程及び仕上げバレル工
程を実施した結果、いずれも高度な重工精度と面相さ１
００Å以下の光沢面を有する無痕のガラス球が得られた
。

（以下余白） 実施例２ 上の実施例１は一律に１６メツシユのクルミ粒体を使用
して行なったものであるが、クルミ粒体の粒度を変化さ
せて行なった実施例を実施例２として以下に示す。

表−２は、粗バレル工程における研磨条件及び評価を示
したものである。

先ず、ガラス球■の場合、クルミ粒体が２メツシユや３
メツシユと粗い粒度を有すると、後工程で除去できない
ような激しい痕の発生が認められた。また、クルミ粒体
が６０メツシユを超え粒度が細かくなると、１００時間
を超える研磨を行なったにも拘らず、研磨前に存在する
欠陥を除去できなかった。これに対してクルミ粒体の粒
度が６〜３０メツシユであると、租バレル工程を良好に
行なうことができ、次いで中バレル工程及び仕上げバレ
ル工程（これらの条件は、表−１のガラス球■における
中バレル工程および仕上げバレル工程の条件とほぼ同じ
である）を行なうことにより、硬度の重量精度と表面■
さ１００Å以下の光沢面を有し、痕のないガラス球を得
ることができた。

またガラス球■の場合、クルミ粒体が６０メツシユを超
え粒度が細かくなると、上記ガラス球■の場合と同様に
、研磨前に存在する欠陥が除去できないという結果が得
られた。

また比較的に硬いガラス■（摩耗度６０）の場合も、ク
ルミ粒体の粒度が２，３及び４メツシユと粗いと、後工
程で除去できない程の激しい痕の発生が認められた。

以上の実験結果より、粗バレル工程におけるクルミ粒体
の粒度は６メツシユ以上３０メツシュ以下が好ましいが
、ガラス球■においてクルミ粒体の粒度３０メツシユの
場合、研磨結果は良好であるものの研磨時間が８０時間
と長いため、研磨効率を考えた場合、３０メツシユ未満
、特に２０メツシユ以下のクルミ粒体を用いるのが最も
好ましい。

またガラス球■及び■について、粗バレル工程及び中バ
レル工程（これらの条件は表−１のガラス球■及び■に
おける粗バレル工程及び中バレル工程の条件とほぼ同じ
である）を実施して所定の面状態まで研磨した後、表−
３に示すようにクルミ粒体の粒度を変えて仕上げバレル
工程を実施した。

表−３より明らかなように、ガラス球■においてクルミ
粒体の粒度が３メツシユと粗い場合、打痕、スクラッチ
痕の発生により、研磨時間１０時間で面粗さは１０００
人にも達しなかった。また粒度が６０メツシユを超える
場合には１００時間以上の研磨を続けることにより面粗
さ１００人未満に到達することは可能であるが、研磨時
間が長くかかりすぎるという点で問題があった。

これに対してクルミ粒体の粒度が６〜６０メツシユにあ
ると、比較的に短い研磨時間で面粗さ１００Å以下に到
達することができた。特に１０〜６０メツシユの場合、
面粗さ４０Å以下のすぐれた光沢面を得ることができた
。

また比較的に軟かいガラス球■（摩耗度４５０）におい
ては、クルミ粒体の粒度６メツシユでは面粗さ１００Å
以下を達成できず、１０メツシュ以上のクルミ粒体を使
用する必要がありた。

（以下余白） なお、上記実施例１，２では、粗バレル工程、中バレル
ー９１．程及び仕上げバレル工程の３工程によリバレル
研磨処理を行なったが、場合により中バレル工程を省き
、利バレル工程と仕上げバレル工程のみを実施しても良
い、また単一の工程のみで研磨処理しても良い、 また、これらの工、程の全てに上記粒体と砥粒との混合
物を用いる必要は必ずしもなく、該混合物を一工稈（特
に仕上げバレル工程）のみに使用しても良い。またクル
ミ粒体の粒度を各］−程に応じて変化させることもてき
る。

さらに上記実施例１．２では、遠心バレル研磨機を使用
したが、これ以外のバレル研磨機を用いることもできる
。また、バレル研磨時間は、任意に変動させることがで
き、特に租バレル工程での研磨時間は、そのＬ１的とす
る取代を研磨するに必要な時間を設定すべきであり、実
施例１，２における時間に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明のバレル研磨方法によれば、クルミ
粒体等の粒体と砥粒との混合物を水等の液体に添加して
無機硬質体を湿式研磨処理することから、高度な重量精
度を有し、かつ打痕およびスクラッチ痕のない光沢面を
有する無機硬質体を安価に多量に作製することができる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クルミの外殼を粉砕することにより得られたクル
   ミ粒体、少なくとも表面が多孔性のセラミックス粒体及
   び少なくとも表面が多孔性のプラスチック粒体からなる
   群から選ばれた少なくとも１種と砥粒との混合物及び水
   の存在下で無機硬質体をバレル研磨することを特徴とす
   る無機硬質体のバレル研磨方法。