(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機長繊維に熱硬化性樹脂を含浸させ表裏に平坦面を備える平板状の成形体とし、前記無機長繊維を研磨方向に対して左右対称な二方向に配向させ、前記成形体の長手方向前端面に現れる前記各長繊維の繊維端面で研削、研磨するラッピング材であって、前記各長繊維が研磨方向に対して直交する方向であってかつ前記成形体の平坦面に対して平行方向に長軸を有する楕円形状の繊維端面を備えることを特徴とするラッピング材。
【請求項２】
前記無機長繊維を研磨方向に対して１０〜４５度の角度で左右対称な二方向に配向させてなることを特徴とする請求項１に記載のラッピング材。
【請求項３】
前記無機長繊維を研磨方向に対して１２．５〜４５度の角度で左右対称な二方向に配向させてなることを特徴とする請求項２に記載のラッピング材。
【請求項４】
前記無機長繊維を綾振りによって研磨方向に対して左右対称な二方向に配向させてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のラッピング材。
【請求項５】
前記無機長繊維はガラス繊維、アルミナ質繊維、炭化珪素質繊維、ボロン質繊維及び窒化珪素質繊維からなる群から選ばれた無機長繊維であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のラッピング材。
【請求項６】
前記無機長繊維を７０〜８５重量％としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のラッピング材。
【請求項７】
熱硬化性樹脂を含浸させた無機長繊維を回転体の回転方向に沿ってその外周に綾振りさせつつ巻き取り、この回転体上に巻き取った成形材料を回転体の軸方向にカットして切り開き、シート状に広げ、これを必要ならば複数枚積層し、加熱加圧プレスすることにより硬化させてラッピング材ブロックを作成し、このブロックの綾振りした面側がラッピング時の平坦面側になるように平板状にスライス切りすることを特徴とするラッピング材の製造方法。
【請求項８】
前記綾振りをパラレル巻きとしたことを特徴とする請求項７記載のラッピング材の製造方法。
【請求項９】
前記綾振りをヘリカル巻きとしたことを特徴とする請求項７記載のラッピング材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバリ取りや研磨加工に適した研磨用ラッピング材に関する。さらに具体的には、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または銅合金、マグネシウム合金、あるいはニッケルまたはニッケル合金等のバリ取りや研磨加工、さらにはこれらの金型の研磨加工を行うのに適した研磨用ラッピング材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、実公昭５１−１２７９６号公報、特開平１−２２２８６５号公報等に開示されているように、無機長繊維を熱硬化性樹脂で固めた成形体はラッピング材として極めて有用であり、特に、繊維径が揃っていることから金型等の研磨面に線状傷を生ぜず、金型等の仕上げが素人でも可能になつたことはよく知られた事実である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術によれば、仕上げ面の仕上げ効率（加工効率）は繊維径に依存せざるを得ず、まず、繊維径の太い４０μｍ等の繊維からなるラッピング材で粗磨きを行い、ついで繊維径１５μｍ程度の繊維からなるラッピング材で研磨を行い、最後は繊維径１０μｍ程度の繊維からなるラッピング材で研磨を行って、最終的には研磨粉によるバフ仕上げを行っていた。
しかし、上記に示した特開平１−２２２８６５号公報に開示のラッピング材におけるように繊維を一方向に引き揃えて作成した成形板から切り出して作ったスティック状のラッピング材は、研磨方向に糸が引き揃えられているため、厚みが０．５〜１ｍｍの薄板状のスティックにした場合、スティックにひねりが加わった際に一方向に引き揃えられた糸の方向に沿って割れが生じ易く、いわゆる縦割れを起こすという欠点を有していた。また、このスティックを使って研磨する際、一方向に糸が引き揃えられているため研磨方向が定まらず、どうしても、わずかであるが研磨方向が左右にずれて磨かれ、いわゆる横スベリを起こすという現象が見られた。
また、一方向に引き揃えられた繊維の先端面で研削、研磨を行うため、繊維径が４０μｍ以上の粗磨きの領域での効率を上げるためには繊維径を太くせざるを得ないという欠点を有し、繊維径が太いと製造の困難な糸の製作の検討が必要とされていた。
そこで、本発明は金型のリブ等の細い溝の研磨に適した厚みが０．５〜１ｍｍのスティック状においても縦割れを起こし難く、なおかつ研削、研磨面に対して研削、研磨の際にも横すべりを起こさず、研削、研磨面に対して食いつき性がよく、研削、研磨効率の上がるラッピング材を提供しようとするものである。すなわち、本発明は前記各工程における研削、研磨の効率を上げる手段を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
繊維径が一定の繊維を使って研削、研磨効率を上げる方法として、本発明者等は鋭意研究を行った結果、研削、研磨の方向と繊維の引き揃え方向との間に一定の角度を設け、しかも一方向ではなく、研削、研磨方向に対して、左右の双方向に綾を振ることにより得られた板から、この綾を振られた面に対して平行にスライス切りして得たスティックをラッピング材として用いることにより、研磨の際にもスティックが片方向にねじれることもなく研削、研磨効率を飛躍的に上げることに成功したものである。
すなわち、請求項１記載の本発明のラッピング材は、無機長繊維に熱硬化性樹脂を含浸させ表裏に平坦面を備える平板状の成形体とし、前記無機長繊維を研磨方向に対して左右対称な二方向に配向させ、前記成形体の長手方向前端面に現れる前記各長繊維の繊維端面で研削、研磨するラッピング材であって、前記各長繊維が研磨方向に対して直交する方向であってかつ前記成形体の平坦面に対して平行方向に長軸を有する楕円形状の繊維端面を備えることを特徴とする。
また、請求項２記載のラッピング材は、前記無機長繊維を研磨方向に対して１０〜４５度の角度で左右対称な二方向に配向させてなることを特徴とする。
また、請求項３記載のラッピング材は、前記無機長繊維を研磨方向に対して１２．５〜４５度の角度で左右対称な二方向に配向させてなることを特徴とする。
また、請求項４記載のラッピング材は、前記無機長繊維を綾振りによって研磨方向に対して左右対称な二方向に配向させてなることを特徴とする。
また、請求項５記載のラッピング材は、前記無機長繊維はガラス繊維、アルミナ質繊維、炭化珪素質繊維、ボロン質繊維及び窒化珪素質繊維からなる群から選ばれた無機長繊維であることを特徴とする。
また、請求項６記載のラッピング材は、前記無機長繊維を７０〜８５重量％としたことを特徴とする。
また、請求項７記載の本発明のラッピング材の製造方法は、熱硬化性樹脂を含浸させた無機長繊維を回転体の回転方向に沿ってその外周に綾振りさせつつ巻き取り、この回転体上に巻き取った成形材料を回転体の軸方向にカットして切り開き、シート状に広げ、これを必要ならば複数枚積層し、加熱加圧プレスすることにより硬化させてラッピング材ブロックを作成し、このブロックの綾振りした面がラッピング時の平坦面側になるように平板状にスライス切りすることを特徴とする。
また、請求項８記載にラッピング材の製造方法は、前記綾振りをパラレル巻きとしたことを特徴とする。
また、請求項９記載のラッピング材の製造方法は、前記綾振りをヘリカル巻きとしたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
繊維を一方向に引き揃えずに、研削、研磨方向に対して左右対称な二方向に配向させて作成されたスティック状のラッピング材は次のような特徴を持つ。
まず、繊維が研削、研磨方向に対して二方向に配向していることにより、スティックが研削、研磨の際に一方向にねじれることがない。
また、繊維を一方向にだけ配向したスティックに比べ、スティックをひねった際に縦割れを起こしにくい。特に、厚みが０．５〜１ｍｍの厚みの薄いスティックにおいてそのことが顕著である。
【０００６】
また、繊維を研削、研磨方向に対して左右対称な二方向に配向することで、図２に示すように、各長繊維１は研磨方向に対して直交する方向に長軸を有する楕円形状の繊維端面を備えることになり、被研磨材に対して作用する繊維端面の前端側の外周縁１ａが長くなり、研削、研磨効率が上がる。このように図３に示す、通常の円形の繊維端を有する長繊維１の研削、研磨用ラッピング材と繊維コンテントは同一にもかかわらず、研磨面における、被研磨材に対して作用する繊維端面の前端側の外周縁１ａが長くなり、研削、研磨効率が上がることになり、あたかも、もっと太い繊維を使用したのと同じような効率のアップが可能となる。
【０００７】
また、研削、研磨方向に対し左右対称な二方向に繊維が向いているので、研削、研磨の際に横すべりせず、精密研磨での効率が上がる。すなわち、繊維をこのように左右双方向に綾を振ることにより、研削、研磨の際のワークに対する食い付きがよくなり、研削、研磨効率が上がる。
【０００８】
前記無機質繊維としては、ガラス繊維、アルミナ質繊維、炭化珪素質繊維、ボロン質繊維、窒化珪素質繊維などがあげられるが、本発明者等の実験によれば、アルミナ質繊維あるいは炭化珪素質繊維が鉄、ニッケルおよびそれらの合金材料の磨きに特に適しており、アルミニウム、銅、マグネシウム合金にはガラス繊維が特に適している。
【０００９】
前記無機長繊維を一方向に引き揃えたＵＤプリプレグを左右双方向に一定の角度になるように何層か積層しプレス成形したものを繊維が研削、研磨方向に対して左右等しい角度に向くように切り出して前記のようなラッピング材を得ることができる。
また、前記無機長繊維の繊維束を樹脂の中を通して樹脂を含浸させフィラメントワインディング法によりいわゆるヘリカル巻きといわれる方法で円筒に円周方向に対して角度θで綾を振って巻き付けた後、これを円筒の軸方向に切り開いてシート状にして加熱プレス成形し、図１に示すように、無機長繊維１の繊維束１１を二方向に配向させたブロック材２０を得、これからプレス面と平行にスティック２１を切り出して前記ラッピング材を得ることができる。
また、いわゆるパラレル巻きで円周方向に対して角度が１０〜４５度になるような幅に円筒に右方向に巻き付け、次の層を左方向に巻き付けることを繰り返すことにより、一層毎に右、左の方向に角度を持った層を作成して加熱プレスしてブロックを作成してもよい。
【００１０】
前記無機長繊維を含浸させる熱硬化性樹脂としては、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。特に耐熱性を必要とする場合はポリイミド、ポリアミド、ポリマレイミド樹脂等も使われる。
前記ラッピング材の繊維含有量は６０〜８７重量％の範囲が望ましい。なお、６０重量％未満では研磨性が低下し、また８７重量％を超えると無機長繊維の接着が悪くなり強度低下が生じる。従って７０〜８５重量％の範囲が最適である。
【００１１】
また、前記無機長繊維の削り方向に対する配向角度に関しては、研磨方向に対して１０度未満では被研磨材に作用する繊維端面の前端側の外周長さの増加率が少なく、１２．５度以上が望ましい。縦方向の弾性率、折れにくさを維持し、なおかつ研磨面への食いつき効果を得るには１７．５度〜４５度の範囲が最適である。なお、４５度を超える角度では研磨方向に対する強度と弾性率の低下が大きく実用に向かない。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明ラッピング材の実施例を説明する。
（実施例１）
先ず、樹脂組成として下記の樹脂組成物を作成した
エポキシ樹脂(ＤＥＲ３８３Ｊ ダウケミカルジャパン)         １００部
テトラヒドロメチル無水フタル酸(ＨＮ２２００ 日立化成)       ８０部
イミダゾール(２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ   四国化成 )                    ２部
上記の樹脂組成物を入れた樹脂槽の中を繊維径４０μｍのアルミナ繊維を５００本引き揃えた２０００ＴＥＸからなるアルミナ繊維を２４本通して樹脂組成物を含浸させ、これを繊維径１０６ｍｍからなる円筒に円周方向に一周に対して７０．５ｍｍづつずらして２８２ｍｍの幅に平行巻(パラレル巻)に６往復した後、これを軸方向に切り開いてシートを作成した。このシートは円周方向に対して右方向に１２．５度傾斜したアルミナ繊維層と左方向に１２．５度傾斜したアルミナ繊維層が交互に重なり合ったシートを形成していた。
【００１３】
このようにして作成したシート２枚を円周方向に３２０ｍｍの長さにカットし、この２枚を同方向に積み重ね、１２０度に加熱した３３０ｍｍ×３００ｍｍのポジティブ金型にいれ、１００Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧し、１時間後に取り出し、１０．１ｍｍの厚みの板を作成した。
この板より試験片を切り出し、繊維のコンテントを測定したところ８２．５重量％であった。
【００１４】
また、前記板から円周方向に１０ｍｍの幅に角棒を切り出し、これを横に倒して１ｍｍの幅にカットし、幅１０ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ１００ｍｍのスティックを作成した。
このスティックは幅１０ｍｍの面に平行に長さ方向に対して右方向に１２．５度に引き揃えられた繊維の層と左方向に１２．５度に引き揃えられた繊維の層とが交互に重なり二方向に繊維が向いたスティックを形成している。
このスティックと、長さ方向に実施例と同じ繊維径４０μｍの繊維を用い一方向にだけ繊維が引き揃えられたスティック（繊維のコンテントが８３重量％）とを用い、Ｓ４５Ｃの鋼製の金型を研磨したところ、この実施例の二方向に綾を振ったスティックは一方向に引き揃えられた繊維のスティックにくらべ、被研磨面に対する食い付き性、削り性が格段に優れ、研磨の際に横滑りを生ぜず、しかも線状きずのない良好な研磨面が得られた。
これに対して一方向にだけ繊維が引き揃えられているスティックはひねりに弱く、ひねると簡単に縦割れを生じた。
また、前記実施例のスティックと、実施例の繊維径４０μｍの繊維の代わりに繊維径５０μｍの繊維を用い一方向にだけ繊維が引き揃えられたスティック（繊維コンテント８４重量％）とを用い、Ｓ４５Ｃの鋼製金型での研磨性を比較したところ、被研磨面に対する食い付き性において実施例の繊維径４０μｍの繊維を用いて綾を振って作成したスティックは繊維径５０μｍの繊維を一方向にだけ引き揃えて作成したスティックとほぼ同等の金型への食い付き性を有していた。すなわち、綾を振ることにより、繊維径５０μｍの繊維を一方向にだけ引き揃えて作成しスティックと同等の食い付き性を繊維径４０μｍの繊維で得ることができた。
【００１５】
（実施例２）
実施例１と同じ樹脂組成物を入れた樹脂槽の中を繊維径４０μｍのアルミナ繊維を５００本引き揃えた２０００ＴＥＸからなるアルミナ繊維を１本通して樹脂組成物を含浸させこれを繊維径１０６ｍｍからなる円筒に円周方向に対して２１．６度の角度にヘリカル巻でフィラメントワインディングマシーンによりワインディングを行った。一往復で５．８７５ｍｍずれるようにし一往復で先に巻かれた繊維束のとなりにつぎの繊維束が巻かれるように設計した。このようにして２８２ｍｍの幅に３９２往復させて巻いた成形材料を円筒の軸方向に切り開いてシートを作成した。
【００１６】
このようにして作成したシート２枚を円周方向に３２０ｍｍの長さにカットし、この２枚を同方向に積み重ね１２０度に加熱した３３０ｍｍ×３００ｍｍのポジティブ金型にいれ、１００Ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧し、１時間後に取り出し、６．５ｍｍの厚みの板を作成した。
この板より試験片を切り出し、繊維のコンテントを測定したところ８２．０重量％であった。
【００１７】
また、前記板から円周方向に１０ｍｍの幅に角棒を切り出し、これを横に倒して１ｍｍの幅にカットし、幅１０ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ１００ｍｍのスティックを作成した。
このスティックは長さ方向に対して幅１０ｍｍの面に平行に長さ方向に対して右方向に２１．６度に向いた繊維束と左方向に２１．６度に向いた繊維束が綾を振って重なり二方向に繊維が向いたスティックを形成していた。
このスティックと、長さ方向に一方向にだけ繊維が引き揃えられたスティックとを用い、Ｓ４５Ｃの鋼製の金型を研磨したところ、実施例１と同様、この二方向に綾を振ったスティックも一方向に引き揃えられた繊維のスティックにくらべ被研磨面に対する食い付き性、削り性が格段に優れ、実施例１のスティックと比較しても、この実施例２のスティックの食い付き性は優れていた。これは実施例２の綾振り角度が大きいことによるものと考えられる。また、ひねったときに縦割れを生じず、しかも線状きずのない良好な研磨面が得られた。
これに対して一方向にだけ繊維が引き揃えられているスティックはひねりに弱く、ひねると簡単に縦割れを生じた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のラッピング材によれば、研削、研磨方向に対して二方向に繊維が配向していることにより、スティックが研削、研磨の際に一方向にねじれることがない。また、繊維が一方向にだけ配向しているスティックに比べ、スティックをひねった際に縦割れを起こしにくい。また、繊維を研削、研磨方向に対して左右対称な二方向に配向することで、各繊維は研磨方向に対して直交する方向に長軸を有する楕円形状の繊維端面を備えることになり、被研磨材に対して作用する繊維端面の前端側の外周縁が長くなり、研削、研磨効率が上がる。しかも、研削、研磨の際に横すべりせず、精密研磨での効率が上がり、研削、研磨の際のワークに対する食い付きがよくなり、研削、研磨効率が上がる。
また、本発明のラッピング材の製造方法によれば、無機長繊維を円筒に対して任意の角度で、任意の巻き方で円筒に巻き付けるだけで、所望の楕円状の繊維端を有するラッピング材を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明ラッピング材の製造行程を示す斜視図
【図２】  本発明ラッピング材の端面の模式図
【図３】  従来のラッピング材の端面の模式図
【符号の説明】
１    無機長繊維（単繊維）
１ａ  外周縁
１１    繊維束
２０    ブロック材
２１    スティック
【図１】
0004398521.tif 000002
【図２】
0004398521.tif 000003
【図３】
0004398521.tif 000004