(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化アルミを含む骨材の粉末を均一に分散してなるゴムコンパウンド基材の表面を断面波状若しくはのこ歯状の凹凸意匠面に形成するとともに、該基材の裏側にガラスクロス、カーボン繊維等からなる芯材を鋏みあるいは接着して基材ベースを構成し、該基材ベースの意匠面にダイヤモンド砥粒を固定してなることを特徴とするダイヤモンド弾性研磨工具。
【請求項２】
前記ダイヤモンド砥粒は液状の接着剤により前記基材ベースの凹凸状表面に固着された請求項１記載のダイヤモンド弾性研磨工具。
【請求項３】
前記ゴムコンパウンドは、天然ゴムと合成ゴムをブレンドして構成された請求項１または２記載のダイヤモンド弾性研磨工具。
【請求項４】
天然ゴムと合成ゴムをブレンドして構成されたゴムコンパウンドに酸化アルミを含む骨材の粉末を混合してゴムコンパウンド基材を生成し、同ゴムコンパウンド基材の裏側にガラスクロスあるいはカーボン繊維クロスからなる薄板の芯材を固着して基材ベースを形成し、該基材ベースの表面をア断面波形状若しくはのこ歯状の凹凸意匠面に形成するとともに、該意匠面にダイヤモンド砥粒を均一に分布させて固定することを特徴とするダイヤモンド弾性研磨工具の製造方法。
【請求項５】
前記ダイヤモンド砥粒の基材ベースへの接着、固定を加圧、加硫成形により行う請求項４記載のダイヤモンド弾性研磨工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は天然ゴム、合成ゴムあるいはこれらをブレンドしてなるゴムコンパウンドを備えた基材ベースの表面にダイヤモンド砥粒を接着して構成されるダイヤモンド弾性研磨工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイヤモンドは不活性であり、極めて高い硬度を備えていることから研磨材として好適であるが、他の物質との接着性に乏しいことから、仕上げ加工に使用できる研磨布や研磨紙に適用されている例は多くない。
【０００３】
かかるダイヤモンドの砥粒をシートの表面に接着してなるダイヤモンド研磨シート（以下ダイヤモンドラッピングシートと称する）において、従来提案されているものとしては、基材としてのステンレス、銅、ポリエステル等からなる薄いシートまたはフィルムに、ダイヤモンド砥粒を、電着またはエポキシ系、フェノール系等の固溶状の接着剤にて接着して構成されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような従来のダイヤモンドラッピングシートにあっては、仕上げ研磨時において、ダイヤモンド砥粒の粒度（番手）を仕上げ研磨の程度に合わせて、粗い粒度のものから細かい粒度のものへと順に変えて使用している。
このため、前記従来のダイヤモンドラッピングシートにあっては、次のような問題点を抱えている。
【０００５】
（１）仕上げ研磨過程において、ダイヤモンドラッピングシートのダイヤモンド砥粒の粒度（番手）を極端に変えて使用すると、粗い粒度での研磨時の研磨痕が残り易く、意図する仕上げ面が得られず修正のための研磨工数が嵩む。
【０００６】
（２）前記のようなダイヤモンドラッピングシートを使用しての仕上げ研磨作業は熟練を要し、特に金型等の曲面の研磨や凹凸のある部材の研磨にあっては、これを機械化あるいは自動化するのは困難となり、作業能率の向上が望めない。
【０００７】
（３）シートが金属板等の剛性の高い基材の場合は、研磨時に振動抵抗が発生し易く、また均一加圧が困難であることから仕上加工面が不均一面となり易い。
【０００８】
本発明の目的は、機械化、自動化が可能な少ない加工工数で以って、曲面や凹凸面研磨においても均一な表面粗度の仕上げ研磨面を得ることができるダイヤモンド弾性研磨工具及びこれの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記のような問題点に鑑みなされたものであり、その特徴とする手段は、酸化アルミを含む骨材の粉末を均一に分散してなるゴムコンパウンド基材の表面をア断面波形状若しくはのこ歯状の凹凸意匠面に形成するとともに、該基材の裏側にガラスクロス、カーボン繊維等からなる芯材を鋏みあるいは接着して基材ベースを構成し、該基材ベースの意匠面にダイヤモンド砥粒を固定してなることを特徴とするダイヤモンド研磨材にある。
【００１０】
そして前記ダイヤモンド研磨材は、具体的には次のように構成する。
【００１１】
（１）前記ダイヤモンド砥粒は、液状の接着剤にて前記表面をア断面波形状若しくはのこ歯状の凹凸意匠面に形成した基材ベースの表面（意匠面）に固着する。
【００１２】
（２）前記ゴムコンパウンドは、天然ゴム、合成ゴムまたはこれらをブレンドして構成される。
【００１３】
（３）前記ゴムコンパウンド基材を構成する金属の酸化物あるいは炭化物あるいは窒化物は、アルミニウムあるいはケイ素あるいはホウ素からなる。
【００１４】
（４）前記基材ベースの芯材となるガラスクロスあるいはカーボン繊維クロスは、カラミ繊あるいは目抜平繊の厚さ０．０５ｍｍないし０．５ｍｍのもので構成される。
【００１５】
また前記ダイヤモンド研磨材を製造するための、本発明の特徴とする手法は、天然ゴムと合成ゴムをブレンドして構成されたゴムコンパウンドに酸化アルミを含む骨材の粉末を混合してゴムコンパウンド基材を生成し、同ゴムコンパウンド基材の裏側にガラスクロスあるいはカーボン繊維クロスからなる薄板の芯材を固着して基材ベースを形成し、該基材ベースの表面をア断面波形状若しくはのこ歯状の凹凸意匠面に形成するとともに、該表面（意匠面）にダイヤモンド砥粒を均一に分布させて固定することにある。
【００１６】
また、前記手法において、好ましくは前記ダイヤモンド砥粒の基材ベースへの接着、固定を加圧、加硫成形により行う。
【００１７】
上記手段及び手法によれば、ダイヤモンド砥粒が接着される基材ベースを可撓性及び弾性を備えたゴムコンパウンド基材にて構成したことにより、ダイヤモンド砥粒は基材ベースの可撓性と弾性とにより、曲面や凹凸面を有するワークの研磨時においてもワークの研磨面に応じて研磨材の表面が追従して変形可能となり、かつ基材ベースのスプリング作用によって、ワークの研磨面を均一にかつ精度の高い表面粗度を維持して仕上げることが可能となる。
【００１８】
従って、前記曲面あるいは凹凸面の研磨において従来の手段、手法のような熟練を不要とし、研磨作業が単純、容易化されるとともに、研磨作業の自動化、機械化を可能とし、作業能率が向上される。
【００１９】
また、ゴムコンパウンドの基材ベースは、その可撓性及び弾性によって顕著な振動の減衰作用をなすことから、研磨時における振動抵抗が極めて小さくなり、研磨面への均一加圧がなされ、従来の剛性の高い基材ベースのような振動抵抗による不均一面の発生が防止され、精度の高い研磨面が得られるとともに、いわゆる研磨面の抵抗の少ないソフト研磨が可能となり、この面からも研磨作業能率が向上する。
【００２０】
また、基材ベースの表面を凹凸状の意匠面となし、該意匠面にダイヤモンド砥粒を接着することにより、ダイヤモンド砥粒は粒度＃８００毎程度の粗さで取替えが可能となり、これによっても研磨痕を残すことなく粗度の細かい研磨面が得られる研磨仕上げをなすことができ、ダイヤモンド砥粒の高い粒度まで使用可能となり、研磨コストが低減され、また省資源を実現される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
本発明においては、上記のようにダイヤモンド砥粒を接着するための基材ベースに可撓性、弾性を有するゴム状弾性体からなるゴムコンパウンドを用い、該ゴムコンパウンドを備えた基材ベースの表面を波形状、曲面状、平板状等、所要の形状を有するいわゆる意匠表面に形成し、この意匠表面にダイヤモンド砥粒を接着することにより、仕上げ研磨面に凹凸があっても、ダイヤモンド砥粒が基材ベースの弾性によって凹凸面に沿って出入り可能に構成している。
【００２２】
図１に本発明の好適な実施形態の１つを示す。
図１において、１はダイヤモンドラッピングシートであり、波状（のこ歯状）に形成された意匠表面を有するゴムコンパウンド基材を備えた基材ベース２の表面にダイヤモンド砥粒３を該表面に沿って均一に接着するとともに、該基材ベース２を構成するゴムコンパウンド基材の内部にはガラスクロスまたはカーボン繊維クロスからなる芯材４がからみ織りにて織り込まれている。
【００２３】
上記基材ベース２を構成するゴムコンパウンド基材は、この実施形態では、加硫ゴムからなるゴムコンパウンドに金属の酸化物、炭化物、窒化物等の粉末およびこれらの混合物を均一に分散したものであるが、これに特に限定されず、可撓性及び弾性を有し、表面にダイヤモンド砥粒が接着できるゴムコンパウンド基材であればよい。
【００２４】
即ち、上記ゴムコンパウンド基材を構成するゴムコンパウンドは、天然ゴム、及びスチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロブレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブタジエンゴム、イソブチレンイソブレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムからなり、これらの中で天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロブレンゴム、アクリロニトリルゴム等を単独であるいはブレンドして使用するのが好ましい。
【００２５】
また、前記ゴムコンパウンド基材の骨材として混合する金属の酸化物あるいは炭化物あるいは窒化物の粒体は、アルミニウム、ケイ素、クロム、ジルコニウム、ホウ素、チタン等から成り、その粒径は前記ダイヤモンドの粒径と同一またはそれ以下に形成され、これらの中でアルミニウム又はケイ素又はホウ素の酸化物あるいは炭化物あるいは窒化物を使用するのが好ましい。
【００２６】
さらに、前記ゴムコンパウンド基材の芯材４であるガラスクロスまたはカーボン繊維クロスは、平繊、カラミ繊あるいは目抜平繊のものからなり、その厚さｔは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ、質量は２５ｇ／ｍ2 〜３００ｇ／ｍ2 であって高強度、高弾性を有するものとする。
この中、コスト面から、図１に示されるようなガラスクロスのカラミ繊が好ましい。
【００２７】
また、前記ゴムコンパウンド基材２の意匠表面形状は、図１のような波形状の他、平坦面を含むあらゆる形状を採ることができる。
【００２８】
【実施例】
次に上記実施形態に係るダイヤモンドラッピングシートの好適な実施例及び従来のダイヤモンド研磨材との比較例を図１及び表１〜表２を参照して詳細に説明する。
【００２９】
【表１】
0003677110.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003677110.tif 000003
【００３１】
（実施例１）
表１〜表２に示すように、ゴムコンパウンド基材（以下基材という）を構成するゴムコンパウンドに、
スチレンブタジエンゴム                １００重量部
酸化亜鉛                                  ５重量部
ステアリン酸                              １重量部
カーボンブラック                        ５０重量部
酸化アルミニウム                      １００重量部
ナフテン系プロセスオイル                １０重量部
パラフィン                                １重量部
ジベンゾチアジルジスルフィド              １重量部
硫黄                                      ２重量部
からなる金属の酸化物、炭化物等の骨材で強化したゴムベース（機械的性質：引張強さ＝１３ＭＰａ、伸び２５０％、硬さ８７ＨｓＡ）を、からみ織りガラスクロス４（厚さｔ＝０．１ｍｍ）の表面にトッピングした厚さＴ＝１．０ｍｍのものであって、表面を図１に示すように波形状の意匠表面に形成したものを使用し、該意匠表面に＃１５０のダイヤモンド砥粒（集中度換算で５０）をラバーセメントで固定した。
【００３２】
これを図１と同形状の加硫金型を用い、加硫温度１４５℃、成形圧力４．５ＭＰａで１０分間の成形を行い、図１に示されるようなダイヤモンドラッピングシート１を得た。
【００３３】
このダイヤモンドラッピングシート１を使用して、ＥＣＯＭＥＴ試料研磨機を用い、ワーク（被削材）に多結晶フェライト（５５ｍｍ×１３ｍｍ、３個）、ワークの回転数６０ｒｐｍ、ラッピングシート回転数２００ｒｐｍ、研磨圧力５０ＫＰａ、研磨時間６０ｍｉｎの湿式研磨を行った結果、加工能率で３．５μｍ／分、表面粗度でＲｙ０．８μｍを得た。
【００３４】
（実施例２）
表１，２に示すように、実施例１からカーボンブラックを３０重量部に減じ、酸化アルミニウムを３００重量部に増加し、引張強さ及び伸びを下げ、硬さを増加したものであり、研磨試験の結果、表２に示すように、加工能率で５１０μｍ／分、表面粗度でＲｙ０．８μｍを得た。
【００３５】
（実施例３）
表１，２に示すように、実施例１から酸化アルミニウムを３００重量部に増加し、ダイヤモンド砥粒を＃３２５に上げ、また機械的性質は実施例２と同様としたものであり、研磨試験の結果、表２に示すように、加工能率で４．５μｍ／分、表面粗度でＲｙ０．６μｍ／分を得た。
【００３６】
（実施例４）
表１，２に示すように、実施例３からスチレンブタジエンゴムを減じるとともに天然ゴムを加え、カーボンブラックを４０重量部に減じ、これにより引張強さ及び伸びを実施例１並に増大せしめたものであり、研磨実験の結果、表２に示すように、加工能率で６．１μｍ／分、表面粗度でＲｙ０．６μｍを得た。
【００３７】
また、前記４つの実施例の効果を確認するため、表１，２に示す３通りの比較例について研磨実験を行った。
【００３８】
（比較例１）
実施例１〜４と同一研磨条件（研磨圧力は２５ＫＰａ）で研磨実験を行った結果、加工能率で０．５μｍ／分、表面粗度で０．８μｍを得た、実施例１〜４に較べ加工能率が著しく低い。
【００３９】
（比較例２）
比較例１と同一研磨条件で研磨実験を行ったが、研磨と同時にワークに振動が発生し、研磨加工の続行が不可能となったので、研磨圧力を１ＫＰａまで下げたが振動は減衰せず、研磨不能となった。
【００４０】
（比較例３）
実施例１〜４と同一研磨条件にて研磨実験を行ったが、研磨と同時にワーク振動が発生し、研磨圧力を１ＫＰａまで下げたが振動は減衰せず、研磨不能となった。
【００４１】
前記のような４つの実施例と３つの比較例による実験結果より次のことが確認できた。
【００４２】
（１）基材ベースに骨材の酸化アルミニウムが配合されていない比較例２，３は、図１に示すような意匠表面ではいわゆるビビリを生じ、研磨不能であった。これは表２から明らかなように、基材ベースのコンパウンド組成のポリマー量が関与しており、ゴム分が多いための摩擦係数（μ値）の増大によるものと考察される。比較例２，３は機械的性質においても、引張強さ及び伸びが大きいことも前記ビビリ発生の要因である。
【００４３】
（２）比較例１と実施例１とを比較すると、実施例１においてダイヤモンド砥粒を接着した効果が顕著に現われ、加工能率が大幅に改善されている。
【００４４】
（３）実施例１と実施例２の比較から、充填剤の添加量と硬さの影響が加工能率に直接関与し、充填剤を増加し硬さを増した実施例２の方が加工能率が改善される反面、表面粗さは変化しない。
【００４５】
（４）実施例２と実施例３の比較から、ダイヤモンド砥粒の粒度により加工能率及び表面粗さの双方に差異が認められ、粒度の小さい実施例２の方が加工能率が改善されるが、表面粗度は粗い。
【００４６】
（５）実施例３と実施例４との比較から、基材ベースの伸びと硬さが加工能率に大きな影響を与え、天然ゴムを加え伸びを増加せしめた実施例４の方が加工能率が改善される。
【００４７】
（６）比較例２，３のように、基材ベースをゴムコンパウンド単独で構成したものにおいては、研磨加工時の圧力により基材ベースに大きな変形を生じ、ワークの端部に極端な段差が形成され、ラッピングシートとしての機能を損なう。
【００４８】
（７）ラッピングシートの厚さＴ（図１参照）も加工面で重要な要素であり、これは２ｍｍ以下が好ましく、０．５〜１．０ｍｍが最適である。
【００４９】
（８）実施例１〜４において、ダイヤモンド砥粒は粒度＃１５０及び＃３２５と、ラッピングシートとしては粗い砥粒を使用しているが、研磨加工によるワークの表面粗度はＲｙ０．６〜０．８μｍと極めて良好な研磨面が得られる。
【００５０】
これはダイヤモンド砥粒を固定している基材ベースであるゴムコンパウンドのクッション効果によるもので、高剛性の基材ベースにない特徴を備えている。
即ち、基材ベースに可撓性と弾性を備えた本発明実施品は従来のものに較べ加工能率を向上せしめ、かつ良好な研磨面が得られる。
【００５１】
本発明は、上記実施形態及び実施例に示された範囲にとどまらず、可撓性及び弾性を備えた種々の基材ベースとこれの表面に接着されたダイヤモンド砥粒とより成るダイヤモンド弾性研磨工具に適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係るダイヤモンド弾性研磨工具及びこれの製造方法によれば、ダイヤモンド砥粒が接着される基材ベースを可撓性及び弾性を備えたゴムコンパウンド基材にて構成したので、ダイヤモンド砥粒は基材ベースの可撓性と弾性とにより、曲面や凹凸面を有するワークの研磨時においてもワークの研磨面に応じて研磨材の表面が追従して変形可能となり、かつ基材ベースのスプリング作用によって、ワークの研磨面を均一にかつ精度の高い表面粗度を維持して仕上げることが可能となる。
【００５３】
従って、前記曲面あるいは凹凸面の研磨において従来の手段、手法のような熟練を不要とし、研磨作業が単純、容易化されるとともに、研磨作業の自動化、機械化が可能となり、作業能率を向上することができる。
【００５４】
また、ゴムコンパウンドの基材ベースは、その可撓性及び弾性によって顕著な振動の減衰作用をなすので、研磨時における振動抵抗が極めて小さくなり、研磨面への均一加圧がなされ、従来の剛性の高い基材ベースのような振動抵抗による不均一面の発生が防止され、精度の高い研磨面が得られるとともに、いわゆる研磨面の抵抗の少ないソフト研磨が可能となり、この面から研磨作業能率を向上せしめることができる。
【００５５】
さらに、基材ベースの表面を凹凸状の意匠面となし、該意匠面にダイヤモンド砥粒を接着することにより、ダイヤモンド砥粒は粒度＃８００毎程度の粗さで取替えが可能となり、これによっても研磨痕を残すことなく粗度の細かい研磨面が得られる研磨仕上げをなすことができ、ダイヤモンド砥粒の高い粒度まで使用可能となり、研磨コストが低減され、また省資源を実現される。
【００５６】
以上、要するに本発明に係るダイヤモンド弾性研磨工具及びその製造方法によれば、自動化、機械化が可能な少ない研磨工数即ち高い加工能率で以って均一かつ精度の高い研磨仕上面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダイヤモンドラッピングシートの拡大断面図である。
【符号の説明】
１    ダイヤモンドラッピングシート
２    基材ベース
３    ダイヤモンド砥粒
４    ガラスクロス
【図１】
0003677110.tif 000004