JPS6013793B2 - ガラスの研摩法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光学ガラス等のガラス類を従来の精密研摩用
砥石法に較べて傷のない、より平滑な鏡面を得る研摩法
に関する。

光学ガラス例えばカメラレンズ、眼鏡用レンズ、顕微鏡
レンズ、プリズム、フィルター等のガラス製品の研摩工
程は概ね次のようなものである。

まずガラス素材をダイヤモンド砥石、カーボランダム砥
石等で荒摺し、次にアルミナ系あるいは炭化ケイ素系の
粒度＃５００〜２０００程度の研削材を必要によっては
数種使用して砂掛け作業を行ない、最終精密研摩（鏡面
仕上）には酸化セリウム、酸化ジルコニウム、べん柄な
どの鏡面仕上用ラップ剤の懸濁液を注ぎながら精密研摩
加工を行うのである。この際、研摩皿には古くはピッチ
皿、最近では鋳鉄製皿にシート状のポリウレタン樹脂を
敷いて研摩を行なっている。この鏡両仕上加工法の欠点
は微粒子のスラリーを回転研摩皿に注ぐことから当然予
想されるように汚れ易い作業となり、また研摩機の保守
にも悪影響を与える。またラップ剤の懸濁液（以下、単
にスラリーと呼ぶ）への異物の飛び込みやスラリー濃度
の管理に配慮せねばならない。更に研摩を終了したガラ
スの端（コバ）にラップ剤の微粒子が付着し超音波洗浄
等によっても落ち難く、場合によっては刃物などによる
手作業すら行なわれている。更にスラリーは当然循環し
て使用されるが、使用中にラップ剤は微粉砕され研摩力
が落ちてくる。そこで新らたにラップ剤を補充するので
あるが、その際にキズが発生し易く、特に光学ガラスの
研摩においてはキズによる不良率が極めて高いのが現状
である。そこで、本発明者らは従来知られている研摩用
ピニル砥石やラップ板にダイヤモンドを植えこんだラッ
プのように鏡面研摩用ラップ剤を固形に形成して種々試
作して試みたが、研摩能力、耐久性及び仕上面の精度の
点で実用可能なものは得られなかった。

持関昭４９−１雌６９１号公報には「不飽和ポリエステ
ル樹脂と水との油中水滴型ェマルジョンに研摩材を混合
懸濁させ、硬化剤を加えて洋型して重合硬化させ、脱水
して多孔質研削砥石を製造する」ことが記載される。

この研削砥石は研削焼けや目詰りがなく、仕上げ面粗さ
も優れていることが述べられている。しかし、この砥石
は大きなものが作り難い。その理由は結合剤の硬化時及
び脱水時の収縮の為砥石が変形し易いこと、及び砥石が
大きいと脱水に長時間を要するためである。この発明に
おいて使用する研摩皿は、上記特関昭４９−１０８６９
１号公報に記載の多孔質研削砥石に着目し、含有される
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、またはべん柄の少な
くとも１種からなるガラス鏡面仕上用研摩材（ラップ剤
）を用いて例えば柱状に成形し、このものを単一もしく
は複数個相互に間隙をもたせてそれらの一端部を皿体面
に固着したものである。

これによって一個で大きな砥石を必要としない。上記研
摩皿について具体的に述べる。

不飽和ポリエステル樹脂と水との油中水滴型ェマルジョ
ンを造る。

この場合の樹脂と水との添加重量比は、樹脂／水＝１′
０．５〜１′３、望ましくは１／１．５〜１／２．５で
あり、このェマルジョンに鏡面仕上用研摩材を分散懸濁
させる。研摩材のェマルジョンへの添加重量比はェマル
ジョン／研摩材＝１／０３〜１／４、望ましくは１′０
．５〜１′２である。この樹脂に硬化剤（例えばメチル
エチルケトンパーオキサィド）を加えて注型し、常温乃
至１３０００、望ましくは６０〜１２０℃で重合硬化、
脱水して柱状成形体となし、この成形体の単一もしくは
複数個を相互に間隙をもたせてそれらの鋳鉄などの金属
製皿体面にその一端部を接着剤で固着してなる研摩皿で
ある。上記柱状成形体は気孔軽０．１〜５０仏を有し、
気孔率２０〜７０％である。不飽和ポリエステル樹脂は
、マレィン酸、フマル酸のような不飽和二塩基酸とエチ
レングリコール、ジェチレングリコールのような二価ア
ルコールを反応させて得られる不飽和ポリエステルをス
チレン、酢酸ビニル、メチルメタクリレート等のビニル
系単量体に溶解させることによって得られる。

硬化前の不飽和ポリエステル樹脂は一般に＊占調な油状
液体であり、水に不溶性である。上記柱状の研摩成形体
の一端面部は平面もしくは所要の曲率半径の曲面（凹面
又は凸面）とする。

また研摩皿は固着配設した柱状成形体の配列面を平面、
所要の曲率半径の曲面とすることができる。また柱状成
形体の寸法・形状及び配列間隙、更に研摩皿の寸法・形
状などは要求されるガラス製品によって適宜定められる
。第一の発明は、上記研摩皿を使用して、水又は切削油
を注ぎながらガラスを研摩する研摩方法である。

この発明の研摩法によると、通常のガラス鏡面仕上用ラ
ップ剤を樹脂中に分散させた柱状成形体とガラス面とが
接触するのでキズの発生も殆んど無く、従来の鏡面仕上
研摩法に較べて格段に平滑な鏡面が得られる。

ガラスの研摩機構については種々の説が唱えられており
、まだ定説はないが、微少切削、流動、化学作用の三つ
の作用が包含されたものと現在認められている。

従って、ラップ皿とガラス面との間に粗い粒子が介在す
れば、粗いラップ剤粒子には集中的に圧力が加わりキズ
発生の原因になるものと考えられる。従ってラップ剤の
粒度分布が狭いことが必要であるが、ラップ剤粒子が摩
耗されて来れば新らたなラップ剤を補充すると粒度分布
がくずれキズの解決が仲々困難である。このような対策
としてラップ皿とガラス面との相対的な瞬間中心を遠く
に離れる条件下で磨くことがＪ．Ｆそｕｇ鞍氏が指摘し
ているが、実際には困難である。また精密研削法として
精密研削用砥石を用い、冷却効果の大きい液（例えば、
水、希薄乳化油）で精密研削することが採られるが、研
削速度と側徴的溶融摩耗との関係からガラス用途に応じ
て最適精密研削条件を選はなへればならない煩わしさが
ある。また、この研削砥石による場合は、ガラスの研削
加工面にキズが発生し易い欠点を有する。この発明の研
摩法によると研摩皿に配設した複数の柱状成形体もしく
はその単一体の各端面部がガラス面に接触し、その成形
体に含まれる研摩材によってガラス面の表層を引つかく
ことによって研摩が進行する。

この際、柱状成形体は不飽和ポリェステル樹脂と水との
油中水滴型ェマルジョンの硬刈したものと結合体とした
ものであるから、適度な緩衝性を有するが故に、ガラス
面の引掻きによる研摩材の貫入深さは減衰され高精度の
磨き面となる。また、柱状成形体の目語りがなく研摩が
進行するのも上言己結合材中の微細な気泡あるいは水泡
による結合材の微少摩耗の結果として生ずる研摩材の継
続的な現出のためである。更に柱状成形体中に指定以外
の粗大粒子が含まれていても、大半は結合村中に埋込ま
れており、ガラス面に作用する研摩材は柱状成形体のガ
ラス面と接触する表面に現出する全体であり、特に粗い
粒子に集中的に圧力が加わることがないため、ガラス面
にキズが発生しないのである。また、柱状成形体が摩耗
すれば、ある時期には研摩材は脱落することは避けられ
ないが、脱落研摩材の一部は柱状成形体の気孔中に喰込
むが、柱状成形体の相互のなす間隙に落ちて研摩具の外
に洗い流されるため、ガラス面にキズが生じない。

この発明は、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、またべ
ん柄の少なくとも１種からなるガラス鏡面仕上用研摩材
を含有した多孔質不飽和ポリエステル樹脂より成る柱状
成形体の単一体もしくは複数個を相互に間隙をもたせて
それらの一端部を皿体面に固着してなる研摩皿を使用し
て水又は切削油を注ぎながらガラス面を研摩することに
よって所期の作用・効果を発現するものであり、上記研
摩皿の単独で空研摩するとガラス面に摩擦熱による溶融
キズが生ずるし、またラップ剤スラリーを水又は切削油
にかえて注ぎながら研摩すると、後述の実施例１の比較
例が示すようにガラス面にキズが生ずる。この理由はラ
ップ剤が上記柱状成形体に突きござるためと考えられる
。水又は切削油を用いるのは、冷却効果が大きく、粘性
が小さく、しかも容易に入手できる理由によるものであ
る。

この発明の効果は総じて言えば、簡便に精度のよいガラ
ス面に研摩することができ、作業環境の改善、工程の管
理の簡略化及び研摩ガラスの洗浄の簡略化等の利点を有
する。

第二の発明は、第一の発明の研摩法の改良された研摩法
であって、ガラス研摩能率をさらに向上したものである
。

第一の発明の研摩法は、ガラス面が粗南である間は研摩
は速やかに進行するが、砂目がほとんどなくなると鏡面
仕上研摩の進行が鈍くなる。

しかしながら、水又は切削油の供給量が指定量より可成
り少ない場合でも鏡面が得られてからも徐々ではあるが
研摩が進行するのはガラス表面に存在する水和層が研摩
皿の柱状成形体表面とガラス面との間で生ずる摩擦熱（
研摩熱）によって取去られるものと考えられる。この考
え方に立脚して、柱状成形体中に含水された水又は切削
油を有効に利用して研削能率の向上を図ったものであり
、また鏡面精度修正研摩を可能としたものである。ガラ
ス類の研摩の最終目的は鏡面を得ることであるが、製品
の用途によっては、鏡面であるがニュートン精度（干渉
縞による検査精度）が不良の場合や浅いキズがある場合
等には鏡面の状態から更に研摩しなければならない場合
がある。この発明の第二の発明は、予備研摩加工におい
て生じた砂目が抜けるまで水又は切削油を注ぎながら研
摩し、砂目が抜けた段階で水又は切削油の注ぎを止めて
ガラス面を研摩する方法であって大幅なラップ速度の上
昇が得られる。

砂目が抜けたことの定量的な判定はむずかしいが、ここ
では肉眼によって凹み等が感じない状態、あるいはガラ
ス面に光を当てた場合、傷の部分からの反射光が目で見
えなくなった状態を云う。砂目が抜けた段階で水又は切
削油の注ぎを止めると、柱状成形体中の微細な連続気孔
内に吸蔵されている水又は切削油の惨み出し‘こよって
ガラス面と柱状成形体の間には水和層の生成に必要な水
が最小限に常に介在することになり、ラップ速度は大幅
に上昇し、ガラス用途に要求される鏡面仕上の研摩時間
を短縮することができると共に、上記柱状成形体からの
水又は切削油の惨み出し‘Ｊ可成りの時間継続するので
ニュートンの精度出しやキズ取りを行うことができる。

このような作用は従来のガラス研摩法には見られない特
長である。次に、この発明の実施例を示す。実施例 １ ガラス鏡面仕上用研摩材（酸化セリウム１仏程度の徴粉
）を含有（樹脂の２倍量）きた多孔質不飽和ポリエステ
ル樹脂よりなる短柱状成形体（直径１０仇肋×長さ４柳
）の一端面を直径１００柳の鋳鉄製平面皿体面にェポキ
シ系接着剤で固着し、固着後、成形体の薗部を精度旋盤
にで平面出し、更にその表面に幅約１側の溝を約５側聞
隅で碁盤目状に刻設した研摩皿を研摩機の下軸に取付け
て次の研摩条件でレンズ研摩を行なった。

レンズ研摩機：オスカー型（下甑 回転数１０仇ｐｍ）モーター２０慨 しンズ：平面直径３４肋、厚さ７脚、１個材質ＢＫ−７
（ホウケイクラウン） 砂かけは褐色電融アルミナ質研削材、粒度＃１２００を
使用。

ストローク：５５側×１８０回／肌 水流量：２００の【／側 ラップ圧力：２００ｇ／抑（レンズ単位面積）１時間研
摩後のレンズの摩耗量をマイクロメーターにて測定した
ところ１２仏であった。

研摩面を集光燈を用いて入念に検査したところキズは全
く見られなかった。更に研摩面をレプリカ法にて電子顕
微鏡撮影した写真（Ｘ２００００）では非常に平滑な鏡
面であった。この研摩を１０回行ったがキズの発生は見
られなかった。なお、比較のために、酸化セリウム濃度
１５％スラリーを１５の‘／肋の流量で掛流して本例と
同様の条件で研摩したところ、１時間後のラップ量は１
５仏であって、１０個中２個に浅いキズが認められた。

実施例 ２ 実施例１の組成を有する成形体に換えて直径１３肋、長
さ４肌の短桂体成形体を直径１００柳の鋳鉄製皿体面に
それぞれ３の固ほぼ等間隔に固着した後、面出しした研
摩皿を使用し、ラップ圧力２５０ｇ／ｃ杉、市販の水溶
性切削油の２の音液を注ぎながら他の条件を実施例１と
同様にしてレンズ（ＳＫ−７重クラウン）を研摩したと
ころ１０分後のラップ量は８仏で砂目が若干残っていた
。

２折分後のラップ量は１０仏で砂目はごくわずか残って
いた。

３０分後のラップ量は１２仏で砂目は完全に無く、キズ
の発生も全く認められなかった。

１時間後のラップ量は１３仏で鏡面を呈し、キズの発生
も認められなかった。

実施例 ３ 酸化ジルコニウムを含有（樹脂の２倍量）する多孔質不
飽和ポリエステル樹脂から成る１劫豚？、長さ６柳の成
形体を直径１０仇吻の鋳鉄製平面皿体面に、１３固‘ま
ぼ等間隔に固着した後、平面出しした研摩皿を用いて実
施例１と同様にしてレンズを研摩した。

２時間研摩後のラップ量は１２仏であって鏡面を呈し、
キズは全く見られなかった。

参考例 １下皿に厚さ１側のシート状ポリウレタンを貼
付し、ラップ圧１０雌／抑、酸化セリウム濃度１５％ス
ラリーを１５の‘／側の流量で加えた。

スラリーは循環せずに常に新らしいものを供給し、実施
例１に準じてレンズを研摩した１時間後のラップ量は１
５仏であり、１０回の操返しの結果、１の固中７個にキ
ズが見られた。次の実施例は第二の発明の実施例を示す
。

実施例 ４ 酸化セリウムを含有（樹脂の２倍量）する多孔質不飽和
ポリエステル樹脂から成る１３肌？、長さ４柳の短柱状
成形体を直径１０仇奴の鋳鉄製平面皿体面に３０個ほぼ
等間隔に固着した後、成形体面を平面出しした。

この研摩皿を研摩機の下駄に取付けた。研摩条件は次の
通りである。

レンズ研摩機：キスカー型（下車由 回転数１０仇ｐｍ）モーター２０慨 しンズ：平面直径３４肌、厚さ７肌、１個材質ＳＫ−７
ストローク：５５柳×１８０回／水流量：２００柵／分
ラップ圧力：２３５ｇ／ｃｍ（レンズ単 位面積当り） なお、注水は各ラップ時間によって注水し、また注水を
止めた。

ラップ量はマイクロメーターで測定し、研摩面は集光燈
を用いて検査した。

その結果を第１表に示す。

第１表 比較例 実施例 ５ レンズ材質をＢＫ−７のものを用いた以外は実施例４と
同様に行なった。

その結果を第２表に示す。第２表 比較例 参考例 ２ 下皿に厚さ１脚のシート状ポリウレタン樹脂を貼付けた
ラップ圧力１１６ｇ／肌、水のかわりに酸化セリウムの
濃度１５％スラリーを１５の‘／分の流量で加え、スラ
リーは循環せずに常に新しいものを供給してＢＫ−７の
レンズを研摩した。

その結果を次表に示す。３ 比較例 供 給 上記実施例で見られるように、注水するとラップ量が増
加することが判る。

また、参考例２においてはスラリーの供給を止めてもう
ツプ量には余り影響せず、寧ろスラリー供給のものより
低下する傾向を示すことが判明する。添付図の第１図は
実施例４の研摩条件でＢＫ−７のレンズを研摩する際、
皿体（１０比吻？）面に固着された既述の成形体の直径
とラップ量との関係を示す図表であり、成形体は１３側
？×日４肋（５１％面積比）、６側め×日４伽（４９％
面積比）、２５側め×日４側（５０％面積比）とした場
合のラップ時間（分）に対するラップ量を示すものであ
る。

第２図は成形体の皿体（１０仇仰ぐ）に固着した面積比
とラップ量の影響を示す図表であって、１３側め×日４
帆の成形体を３０個（５１％）、４０個（６８％）皿体
に固着したものである。

各図が示すように、成形体の直径とそのものを皿体に貼
付ける面積によってラップ量に差異が認められるので、
あらかじめガラスの材質、ガラスの用途及び研摩条件に
よって成形体の大きさ及び貼付け面積を選定することが
好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する研摩皿を構成する柱状成
形体の直径とラップ量（仏）との関係を示す図表、第２
図は柱状成形体を皿体面に貼付けた貼付面積とラップ量
との関係を示す図表である。 第１図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化ジルコニウム、酸化セリウム、またはべん柄の
   少なくとも１種からなるガラス鏡面仕上用研摩材を含有
   した多孔質不飽和ポリエステル樹脂より成る成形体の単
   一もしくは複数個を相互に間隙をもたせてそれらの一端
   部を皿体面に固着してなる研摩皿を使用して水又は切削
   油を注ぎながらガラス面を研摩することを特徴とするガ
   ラスの研摩法。 ２ 酸化ジルコニウム、酸化セリウム、またはべん柄の
   少なくとも１種からなるガラス鏡面仕上用研摩材を含有
   した多孔質不飽和ポリエステル樹脂より成る成形体の単
   一もしくは複数個を相互に間隙をもたせてそれらの一端
   部を皿体面に固着してなる研摩皿を使用して水又は切削
   油を注ぎながらガラス面を研摩する研摩法において、予
   備研摩加工において生じた砂目が抜けるまで水又は切削
   油を注ぎながら研摩し、該砂目が抜けてから前記水又は
   切削油の注ぎを止めてガラス面を研摩することを特徴と
   するガラスの研摩法。