JPH0825137B2 - 研磨方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルミニウム、銅、真ちゅう等の非鉄金属
の被研磨物をスクラッチのない鏡面に研磨することがで
きる被研方法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 近年、時計ケース，眼鏡フレーム，更に洋食器，アル
ミ鍋，アルミ製ドアー取手，自動車用アルミホィール等
のアルミニウムや銅及び真ちゅう製品等の非鉄金属製品
に対し、その表面の光沢を非常に重要視するようになっ
ており、特に、機能面もさることながら、装飾用におい
てもスクラッチが全くないという平滑面を得ることが強
く要求されている。

従来、かかる鏡面研磨方法としては、主に油脂性バフ
研磨法が採用されているが、この方法は砥石の擦過傷が
研磨面に入るため、スクラッチのない平滑面を得るとい
う要求は十分満足し得るものではなかった。

この解決策として、従来から電解複合研磨法も提案さ
れているが、二次，三次曲面を有する被研磨物に対する
研磨では、電解電流、電圧などを均一化することは難し
く、このため電解複合研磨法は平面部分に対する研磨に
局限されていた。また、この電解複合研磨法は、装置も
複雑化し、研磨コストも高くなるという問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、従来のバ
フ研磨法と同様に種々の形状の被研磨物、特に非鉄金属
の被研磨物を簡単に研磨し得る上、従来のバフ研磨法で
は得られなかったスクラッチの全くない鏡面研磨面を与
えることができ、しかも研磨コストも安価で、研磨後の
洗浄も有機溶剤を使用する必要がなく、後処理も簡単な
研磨方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明者は、上記目的を達成するため、バフ研磨法に
着目し、その検討を行った。

ここで、バフ研磨は、高速回転するバフに油脂性バフ
研磨剤を塗着し、これに被研磨物を圧着して研磨を行う
もので、この場合仕上げ研磨では、通常研磨砥粒による
スクラッチを可及的に少なくするため、砥粒を油脂で被
覆した油脂性研磨剤が使用される。砥粒はバフ面上で固
定されず（即ち固定砥粒ではない）、ある程度自由に動
くが、上述したように砥粒は油脂によって被覆されてお
り、砥粒自体の切削と油脂の潤滑力と被研磨物の金属と
の反応（金属石鹸の生成）によって平滑化と鏡面化が行
われ、特にこの作用は高温，高圧下によって行われる。
この場合、砥粒の性質、大きさ、成分によって被研磨物
に与える影響は異なる。一般に粒子の大きい程、また硬
度が高いほど、研磨力が大きく、研磨条痕も深い。通
常、仕上げ研磨と呼ばれる鏡面には、酸化鉄，酸化クロ
ム，アルミナ等の１μｍ以下の粒子か、非常に硬度の低
い炭酸カルシウム，非結晶性シリカ等が用いられる。し
かし、高温、高圧下では、砥粒の擦過傷を皆無にするこ
とは不可能である。実際、本発明者は実験的に油脂に研
磨剤砥粒を添加しない研磨剤を調製してバフ研磨したと
ころ、バフと被研磨物との接触によって傷が生成した。
即ち、従来の方法ではスクラッチの無い面は得られない
ことを示した。しかし、バフ研磨そのものの機能は簡便
であり、しかも曲面への追随性もよく、また設備費も少
ないため、この機構を利用して本発明者は検討を続けた
結果、平均粒径が２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以
下の研磨砥粒を脂肪酸石けん水溶液に３〜20重量％濃度
で分散させたスラリーをバフに供給してバフ研磨を、回
転数100〜1000rpm、周速1000m/分以下の条件下で行うこ
とにより、スクラッチの無い鏡面研磨が可能になること
を見い出したものである。

この場合、従来の最終仕上げバフ研磨で得られる被研
磨物の表面最大粗さRmaxは約0.1μｍが限度であり、こ
れが通常最も優れた加工粗さであるが、この表面は砥粒
の擦過傷を蛍光灯や太陽光線下で目視で判別し得るもの
である。これに対し、本発明の上述したバフ研磨法の採
用によって得られる被研磨物の表面最大粗さRmaxは0.1
μｍを大幅に下回るものであり、かかるRmaxが0.1μｍ
より小さい表面粗さでは、最早蛍光灯、太陽光線下で砥
粒の擦過傷を判断し得ないもので、従って従来のバフ研
磨法と比較して明確に外観上に差がある、スクラッチの
無い光沢面が得られるものである。

この理由は、従来のバフ研磨の機構は、上述したよう
に油脂と砥粒とバフによる高温，高圧下における脂肪酸
と金属との反応、同条件下による砥粒切削の総合効果に
よってなされるが、砥粒の切り込み作用が大きなため、
深いスクラッチを生成する。更に、バフ研磨剤には脂肪
酸が混入されているため、被研磨物の表面では酸化反応
も生じていると考えられ、表面の酸化膜での砥粒の擦過
傷は、一般に深くむしり取られる面を呈することがあ
る。

一方、本発明方法は油脂を介在させず、そして過度に
高温，高圧にならない周速1000m/分以下の条件下で研磨
するもので、この際スラリー中の研磨砥粒が研削作用を
行うが、この際該スラリーに含まれる脂肪酸石けんの潤
滑力によって砥粒の過剰の食い込みを防ぐものと考えら
れ、これによってスクラッチの無い鏡面研磨が得られる
ものである。

なお、油脂性バフ研磨剤には液体研磨剤と称するペー
スト状のものがあるが、この研磨剤は実質的には固形バ
フ研磨剤を水を加えて乳化剤によって乳化ペースト化し
たもので、スプレーガンでバフへ供給されるが、研磨熱
により水分が蒸発して固形研磨剤の役割を果すもので、
後処理も固定研磨剤と同様であり、本発明方法とは相違
するものである。

従って、本発明は、研磨剤が付着したバフを回転させ
ると共に、該バフに非鉄金属の被研磨物を押しつけて、
被研磨物の表面を研磨する研磨方法において、上記研磨
剤として、平均粒径が２μｍ以下の研磨砥粒を脂肪酸石
けん水溶液に３〜20重量％濃度で分散させたスラリーを
使用し、回転数100〜1000rpm、周速1000m/分以下の条件
下でバフ研磨を行うことを特徴とする研磨方法を提供す
る。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明の研磨方法は、バフ研磨方法に係るもので、特
にアルミニウム，真ちゅう等の非鉄金属の表面を最終仕
上げ研磨として鏡面研磨するものに有効に採用される。
この点から、本発明の研磨方法の実施に当たっては、被
研磨物の表面最大粗さRmaxを0.5μｍ以下に加工したも
のを用いることが好ましい。

ここで、被研磨物の表面最大粗さRmaxを0.5μｍ以下
に加工する方法としては常法が採用し得、特に制限され
るものではないが、例えばエメリー研磨後、サイザルバ
フを用いる中研磨、綿バフを用いる中間仕上げ研磨を順
次採用して被研磨物をRmax0.5μｍ以下に整面すること
ができる。

而して、本発明は、このように整面した被研磨物をバ
フ研磨するものであるが、本発明においては、バフに供
給塗布する研磨剤として、平均粒径が２μｍ以下、好ま
しくは１μｍの研磨砥粒を脂肪酸石けんの水溶液に分散
したスラリーを使用する。

この場合、研磨砥粒としては、マルミナ，酸化クロ
ム，酸化鉄，溶融アルミナ，アランダム，カーボランダ
ム，ジルコニア，窒化珪素，シリカ等が用いられるが、
これらはその１種を単独で使用しても２種以上を併用す
るようにしてもよい。その平均粒径は、上述したように
２μｍ以下であるが、より好ましくは0.3〜１μｍであ
り、またスクラッチ防止の点から２μｍ以上の粒径のも
のを含まないようにすることが好ましい。更に、研磨砥
粒のスラリー中における含有量３〜20％（重量％、以下
同じ）であり、より好ましくは３〜10％である。

上記スラリーは脂肪酸石鹸を含有するが、その含有量
は１〜20％、特に３〜10％であることが好ましい。その
量が好なすぎると、本発明が目的とする砥粒と被研磨物
との境界潤滑効果が十分発揮されず、多すぎると研磨力
が低下して被研磨物の粗さを改善し得ない。

なお、脂肪酸石鹸としてはカプリル酸，カプリン酸，
ラウリン酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン
酸，オレイン酸等の飽和、不飽和脂肪酸のナトリウム
塩，カリウム塩等のアルカリ金属塩及びモノ，ジ，トリ
エタノールアミン塩等を単独でまたは２種以上を混合し
て用いることができる。

上記スラリーには、更に界面活性剤を配合することが
好ましい。界面活性剤としては、トリエタノールアミン
塩類自体がその作用を有するが、ポリオキシエチレンラ
ウリルエーテル，ソルビタンモノオレエート等の非イオ
ン活性剤、更にアニオン活性剤などが好適に使用でき
る。その他、研磨剤砥粒の再分散性改良剤、例えばセル
ロース類、更に発泡制御剤、例えばポリアルキレングリ
コール類等を添加することができる。なお、界面活性
剤，再分散剤，発泡抑制剤等の添加量は１〜３％程度と
し得る。

このスラリーが塗布されるバフは、該スラリーを確実
に保持する点から吸湿性に優れた材質のものがよく、例
えばフェルト，ネル，スポンジ状合成繊維等の多吸湿性
繊維からなるものを使用することができる。バフの大き
さは被研磨物により適宜選定されるが、通常10〜300mm
である。バフに対するスラリーの供給方法としては、自
然滴下による方法、スプレーによる塗布方法、ポンプに
よる供給方法等が採用される。

被研磨物に対する本発明のバフ研磨の操作の仕方は、
公知のバフ研磨法と同様であるが、バフ回転数は低速と
することが好ましい。即ち、従来の青棒等を用いる最終
仕上げバフ研磨法におけるバフの回転数は通常1500〜25
00rpm程度であるが、本発明においてはバフ回転数を100
〜1000rpmとし、周速を1000m/分以下とする。バフ回転
数が大きすぎ、周速が速くなるすぎると、スラリーの研
磨液が飛散されて多量の研磨剤が必要となる。

なお、バフに対するスラリー供給量は１回の研磨に対
し１〜10ml程度である。また、研磨時間は通常10〜30秒
である。

本発明の研磨方法の実施に当たってスラリーはタンク
に貯蔵され、これから上述したような供給方法でバフに
供給されるが、バフに供給、含浸されたスラリーは上記
タンクに循環させ、再使用することもできる。

上記のように研磨された被研磨物は洗浄されるが、こ
の場合、本発明の実施による効果として、従来のバフ研
磨法では油脂性バフ研磨剤を使用するためにトリクロル
エチレン等の有機溶剤で洗浄されるが、本発明法は上述
したように油脂は全く使用されていない。従って、研磨
後は水洗−湯洗−乾燥の工程でよく、有害な有機溶剤の
使用をなくすことができる。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではな
い。

［実施例］ アルミニウム製ドアノブを＃250エメリーバフで仕上
げ、最大表面粗さを1.3μｍに仕上げた後、油脂性バフ
研磨剤Ｕライム（上村工業（株）製）を用い、径12イン
チのバイアスバフにて2,300rpmの回転数で仕上げた。こ
のときの最大表面粗さは0.4μｍであった。

次に、Ｕライムで仕上げたものをバフとして直径150m
mのフェルトバフを使用し、回転数400rpm（周速188.4
m）で回転させると共に、下記組成のスラリーをスプレ
ーガンでバフに吹きつけ、この回転バフに被研磨物を押
しつけ、研磨を行った。この場合、１回の研磨における
スラリーの吹きつけ量は4mlで、研磨時間は10秒とし
た。また、研磨後は、被研磨物を中性洗剤で洗浄し、湯
洗乾燥した。スラリー組成 脂肪酸石けん＊ 10重量％ アルミナ＊＊ 20 界面活性剤＊＊＊ 2水 残 合計 100 ＊ ステアリン酸65％，パルミチン酸35％のナトリ
ウム塩 ＊＊ 平均粒径0.8μｍの焼成アルミナ ＊＊＊ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
（HLB18.2） ［比較例］ アルミニウム製ドアノブを＃250エメリーバフで仕上
げ、最大表面粗さを1.3μｍに仕上げた後、油脂製バフ
研磨剤Ｕライム（上村工業（株）製）を用い、径12イン
チのバイアスバフにて2,300rpmの回転数で仕上げた。更
に、最終仕上げとして、光沢用＃3000青棒（上村工業
（株）製）で同形のバフで加工し、比較品とした。な
お、青棒の１回の研磨における使用量は５グラムで研磨
時間は10秒である。また、研磨後、トリクロルエチレン
で洗浄して乾燥した。

次に、実施例、比較例で研磨した被研磨物（ドアーハ
ンドル）の表面粗さを東京精密社製サーフコム1500型を
用い、倍率５万倍で４カ所の粗さを測定した（測定条件
は、測定距離2mm,カットオフ0.08である）。結果を第１
表に示す。なお、結果は４カ所の平均値である。

第１表の結果より、本発明方法によって得られる被研
磨物表面の最大粗さRmaxは、比較例の1/2になってお
り、目視や蛍光灯、太陽光線で外観を比較しても優れた
光沢を有していた。一方、比較例は、研磨条痕が目視で
確認され、光沢は白く感じられ、実施例のものとは歴然
として差が認められた。

［発明の効果］ 本発明によれば、被研磨物表面はスクラッチのない、
光沢度の高い鏡面にバフ研磨することができ、また、油
脂を用いないため、研磨表面に汚垢物質を残すことがな
いので、トリクロルエチレン等による有機溶剤洗浄を省
略することができるなど、後処理が簡単化される。更
に、本発明によれば、従来のバフ研磨では不可能であっ
た研磨剤を循環使用でき、材料の節減と環境汚染を大幅
に改善することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨剤が付着したバフを回転させると共
   に、該バフに非鉄金属の被研磨物を押しつけて、被研磨
   物の表面を研磨する研磨方法において、上記研磨剤とし
   て、平均粒径が２μｍ以下の研磨砥粒を脂肪酸石けん水
   溶液に３〜20重量％濃度で分散させたスラリーを使用
   し、回転数100〜1000rpm、周速1000m/分以下の条件下で
   バフ研磨を行うことを特徴とする研磨方法。