WO2024029108A1 - スティック砥石および研磨方法 - Google Patents

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WO2024029108A1
WO2024029108A1 PCT/JP2023/004290 JP2023004290W WO2024029108A1 WO 2024029108 A1 WO2024029108 A1 WO 2024029108A1 JP 2023004290 W JP2023004290 W JP 2023004290W WO 2024029108 A1 WO2024029108 A1 WO 2024029108A1
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grindstone
stick grindstone
polished
long fibers
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PCT/JP2023/004290
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槙一 唐澤
真之介 山嵜
友紀 丸山
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大明化学工業株式会社
株式会社ジーベックテクノロジー
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    • B24B23/02—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor with rotating grinding tools; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds

Definitions

  • the present invention relates to a stick grindstone.
  • the present invention also relates to a polishing method using a stick grindstone.
  • a rod-shaped stick grindstone made by impregnating and curing a bundle of inorganic long fibers with a resin is described in Patent Document 1.
  • the stick grindstone described in the same document is used for polishing molds.
  • the stick grindstone has a rectangular or circular cross section and is elastic enough to bend in a direction intersecting its axis.
  • the aggregated yarns of inorganic long fibers extend in the axial direction of the stick grindstone, and a cross section of the aggregated yarns is exposed at the tip surface of the stick grindstone.
  • Patent Document 1 when polishing a surface of a workpiece to be polished, the base of a stick grindstone is held in a tool holder. Further, the tool holder is connected to the spindle of the machine tool, and the spindle is rotated to press the tip of the stick grindstone against the surface of the workpiece to be polished.
  • the tool holder converts the rotation of the spindle into linear reciprocating motion and rotational motion in the axial direction of the spindle. Therefore, the tip of the stick grindstone is intermittently pressed against the workpiece to polish the surface to be polished. Further, the tip of the stick grindstone contacts the workpiece in a rotating state and polishes the surface to be polished.
  • the abrasive material used for the whetstone is described in Patent Document 2.
  • the abrasive material in the same document consists of inorganic long fibers impregnated with resin.
  • the inorganic long fibers include an alumina component of 80 to 90% by weight and a silica component of 20 to 10% by weight.
  • the crystal structure of the inorganic long fibers includes mullite crystals and intermediate alumina.
  • the average grain size of mullite crystals is 25 nm to 70 nm.
  • the inorganic long fibers since the inorganic long fibers contain an alumina component of 80% by weight or more, the inorganic long fibers have high hardness. Further, since the average grain size of the mullite crystal is 25 nm or more, the grinding force for polishing and grinding the workpiece is large.
  • Patent Document 2 describes a rectangular parallelepiped-shaped grindstone made of the above-mentioned grinding material.
  • the entire longitudinally extending side surface of the grindstone is pressed against the surface of the workpiece to be polished. Further, the grindstone is moved back and forth along the surface to be polished.
  • the stick whetstone can have sufficient grinding power.
  • the stick whetstone can have sufficient grinding power.
  • the inorganic long fibers have an alumina component of 80 to 90% by weight and a silica component of 20 to 10% by weight, and the crystal structure of the inorganic long fibers has intermediate alumina and mullite.
  • the material is used in a stick whetstone, we have found that the larger the mullite crystallites in the crystal structure, the more likely it is that scratches (polishing scratches) will occur on the surface of the workpiece to be polished.
  • the present inventors have found that the inorganic long fibers contain 80 to 90% by weight of alumina component and 20 to 10% by weight of silica component, and that the crystal structure of the inorganic long fibers is composed of intermediate alumina and mullite.
  • the abrasive material is used in a stick whetstone, we have found that the larger the crystallites of mullite crystals in the crystal structure, the more it affects the wear resistance of the stick whetstone.
  • inorganic long fibers with large crystallites are mulliteized. As the mullite formation progresses, the inorganic long fibers become brittle.
  • the tip of the stick grindstone is pressed against the surface to be polished.
  • the rod-shaped stick grindstone has the elasticity to bend in the direction intersecting the axis, so when the tip is pressed against the workpiece, the stick grindstone is less likely to bounce on the surface to be polished or cause chatter. There is also a low possibility that the stick whetstone will break or break. Therefore, when pressing the tip of the stick grindstone against the surface to be polished, it is pressed with a relatively large pressing force that takes into consideration its elasticity to ensure the desired grinding force.
  • the present inventors found that when an abrasive material in which the inorganic long fibers had an alumina component of 80 to 90% by weight and a silica component of 20 to 10% by weight was used for a stick grindstone, mullite crystals of 25 nm We obtained the knowledge that the grinding power of a stick whetstone can be secured even if it is smaller than the above. That is, if the inorganic long fibers contain an alumina component of 80% by weight or more, the hardness of the stick grindstone can be ensured.
  • the mullite crystal is smaller than 25 nm, mullite formation in the inorganic long fibers is suppressed, and therefore embrittlement of the inorganic long fibers is suppressed.
  • the tip of the stick grindstone is pressed against the workpiece to polish the surface to be polished, the inorganic long fibers are prevented from becoming brittle and crumbling, and the inorganic long fibers bite into the workpiece.
  • the stick whetstone when polishing or grinding a workpiece with a rod-shaped stick whetstone, unlike when polishing a workpiece by bringing the entire longitudinally extending side surface into contact with the surface to be polished, as with a rectangular parallelepiped whetstone, the stick whetstone The tip can be pressed against the surface to be polished using a pressing force that takes into account the elasticity of the tip. Therefore, the stick grindstone can have a predetermined grinding force.
  • the present invention is based on these findings.
  • the present invention provides a rod-shaped stick grindstone that grinds the surface of a workpiece by pressing its tip against the surface to be polished.
  • the average grain size of mullite crystals is smaller than 25 nm.
  • the average grain size of the mullite crystals is smaller than 25 nm.
  • the inorganic long fibers contain 80% by weight or more of an alumina component, their hardness is ensured. Furthermore, if the mullite crystals are small, embrittlement of the inorganic long fibers can be suppressed. Therefore, when polishing is performed by pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the workpiece to be polished, the inorganic long fibers are prevented from becoming brittle and crumbling, and the inorganic long fibers bite into the workpiece.
  • the tip Polishing can be performed by pressing the surface against the surface to be polished.
  • the rod-shaped stick whetstone has the elasticity to bend in the direction crossing its axis, so even if the tip is pressed against the surface to be polished, the stick whetstone may bounce on the surface to be polished or cause chattering. There is also a low possibility that the stick whetstone will break or break.
  • the desired grinding force can be obtained by pressing the tip of the stick grindstone against the surface to be polished with a pressing force that takes into account the elasticity of the stick grindstone. Therefore, the stick grindstone can ensure its grinding power even if the average grain size of the mullite crystals is 25 nm or less.
  • the average grain size of the mullite crystals is preferably 20 nm or less. In this way, it is easy to improve the surface roughness of the surface to be polished. Moreover, the wear resistance of the stick grindstone can be further improved.
  • the alumina component of the inorganic long fibers is 85% by weight or more. In this way, it is easy to increase the hardness of the inorganic long fibers. Therefore, it becomes easy to ensure the grinding power of the stick grindstone.
  • the resin may be an epoxy resin.
  • the bending strength can be 500 MPa or more, and the bending elastic modulus can be 50 GPa or more. In this way, it becomes easy to increase the pressing force with which the tip of the stick grindstone is pressed against the surface to be polished, and to obtain the desired grinding force.
  • the polishing method of the present invention is characterized in that the above stick grindstone is attached to a vibrating tool, and the tip of the stick grindstone is vibrated in the axial direction while pressing against the surface to be polished of the workpiece.
  • the polishing method performed while pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the work to be polished includes a polishing method performed while pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the work to be polished.
  • the above-mentioned stick grindstone is attached to a vibrating tool, and while pressing the tip of the stick grindstone against the surface to be polished of the workpiece, the stick grindstone is pressed in the axial direction and in the direction intersecting the axis of the stick grindstone. It is characterized by vibrating.
  • the polishing method performed while pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the work to be polished includes a polishing method performed while pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the work to be polished.
  • the above-mentioned stick grindstone is attached to a rotary tool, and the tip of the stick grindstone is rotated while being pressed against the surface to be polished of the workpiece, and the stick grindstone has a circular cross section. characterized by something.
  • the polishing method performed while pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the work to be polished includes a polishing method performed while pressing the tip of the stick grindstone against the surface of the work to be polished.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of polishing a workpiece using the stick grindstone of FIG. 1;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of another example of a workpiece polishing method using the stick grindstone of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a perspective view of a cylindrical stick grindstone.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of polishing a workpiece using the stick grindstone of FIG. 4;
  • 5 is an explanatory diagram of another example of a method for polishing a workpiece using the stick grindstone of FIG. 4.
  • FIG. It is a flowchart of the manufacturing method of a stick whetstone.
  • 2 is a diffraction chart obtained by irradiating the inorganic long fibers of Example 1 with X-rays.
  • 2 is a diffraction chart obtained by irradiating the inorganic long fiber of Comparative Example 1 with X-rays.
  • 2 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished by the stick grindstone of Example 1.
  • 3 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished by the stick grindstone of Comparative Example 1. It is a graph showing the grinding amount of the workpiece after the comparison test. It is a graph of the wear amount of the stick grindstone after the comparative test.
  • 2 is a diffraction chart obtained by irradiating the inorganic long fibers of Example 2 with X-rays. It is a diffraction chart obtained by irradiating an inorganic long fiber of a reference example with X-rays. 2 is a diffraction chart obtained by irradiating the inorganic long fiber of Comparative Example 2 with X-rays.
  • 3 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished by the stick grindstone of Example 2. It is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished by a stick grindstone of a reference example. 3 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished by the stick grindstone of Comparative Example 2. It is a graph showing the grinding amount of the workpiece after the comparison test. It is a graph of the wear amount of the stick grindstone after the comparative test.
  • FIG. 1 is a perspective view of a stick grindstone.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of polishing a workpiece using the stick grindstone of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of another example of a workpiece polishing method using the stick grindstone of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view of a cylindrical stick grindstone.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of polishing a workpiece using the stick grindstone of FIG. 4.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of another example of a workpiece polishing method using the stick grindstone of FIG. 4.
  • the stick grindstone 10 is rod-shaped and has a rectangular cross section.
  • the stick grindstone 10 has a rectangular cross section.
  • the stick grindstone 10 includes a plurality of inorganic long fibers 15 extending in the axial direction along the axis L thereof, and a resin 16 impregnated into the inorganic long fibers 15 and solidified.
  • the inorganic long fibers 15 are polycrystalline fibers, and include an alumina component of 80 to 90% by weight and a silica component of 20 to 10% by weight.
  • a cross section of the inorganic long fibers 15 is exposed at the tip surface 17a of the stick grindstone 10.
  • the stick grindstone 10 has elasticity to bend in a direction intersecting the axis L thereof.
  • the stick grindstone 10 has a bending strength of 500 MPa or more.
  • the bending elasticity of the stick grindstone 10 is 50 GPa or more. More preferably, the bending strength of the stick grindstone 10 is 800 MPa or more, and the bending elasticity of the stick grindstone 10 is 65 GPa or more.
  • the inorganic long fibers 15 are shown by chain lines for convenience, but the inorganic long fibers 15 extend continuously from the tip to the base end of the stick grindstone 10. Further, the plurality of inorganic long fibers 15 may be inclined with respect to the axis L of the stick grindstone 10, but the inclination angle in that case is about 10°, and does not exceed 20° at the maximum.
  • the stick grindstone 10 is used with its base end attached to the head of a hand-held vibratory tool.
  • the vibration tool is, for example, an air vibration tool or an ultrasonic vibration tool.
  • the vibrating tool reciprocates (vibrates) a stick grindstone 10 attached to a head in the axial direction.
  • the workpiece W polished by the stick grindstone 10 is, for example, a mold for resin molding.
  • the tip 17 of the stick grindstone 10 is obliquely pressed against the surface S of the work W to be polished. That is, the stick grindstone 10 is pressed against the surface S to be polished in such a posture that the angle ⁇ between its axis L and the surface S to be polished is an acute angle.
  • the stick grindstone 10 has a rectangular cross section with one long side facing the surface S to be polished. Further, when polishing the workpiece W, the stick grindstone 10 is pressed against the polishing target surface S of the workpiece W from a direction along the axis L with a predetermined pressing force F. Further, the stick grindstone 10 is vibrated in the axial direction when polishing the workpiece W, as shown by the arrow in FIG.
  • the vibrating tool 11 When the vibrating tool 11 is an air vibrating tool, the air vibrating tool vibrates the stick grindstone 10 at 5000 st/min or more.
  • the vibrating tool 11 When the vibrating tool 11 is an ultrasonic vibrating tool, the ultrasonic vibrating tool vibrates the stick grindstone 10 at a frequency of 15 kHz or more.
  • the stick grindstone 10 may grind the workpiece W by pressing its tip surface 17a against the surface S to be polished of the workpiece W from the perpendicular direction. Also in this case, the stick grindstone 10 is pressed against the surface S to be polished with a pressing force F from the direction along the axis L. Moreover, as shown by the solid arrow in FIG. 3, the stick grindstone 10 is vibrated in the axial direction by the vibrating tool 11. When the vibrating tool 11 is an air vibrating tool, the air vibrating tool vibrates the stick grindstone 10 at 5000 st/min or more. When the vibrating tool 11 is an ultrasonic vibrating tool, the ultrasonic vibrating tool vibrates the stick grindstone 10 at a frequency of 15 kHz or more.
  • the air vibration tool swings the stick grinding wheel 10 along an elliptical trajectory during the stroke of vibrating the stick grinding wheel 10 in the axial direction, thereby realizing vibration in the axial direction and in a direction perpendicular to the axis L. .
  • the air vibration tool vibrates the stick grindstone 10 at 5000 st/min or more.
  • FIG. It when using an air vibrating tool, as shown in FIG. It may be vibrated in a direction orthogonal to the direction and the axis L.
  • the stick grindstone 10 is sometimes used with its base end attached to the head of a hand-held rotary tool 11'.
  • the stick grindstone attached to the rotary tool 11' is preferably a stick grindstone 10' having a circular cross section, as shown in FIG. That is, it is desirable to mount a cylindrical stick grindstone 10' on the rotary tool 11'.
  • the rotating tool 11' is, for example, an electric rotating tool or an air rotating tool. As shown by the solid arrow in FIG. 5, the rotary tool 11' rotates the stick grindstone 10' around its axis.
  • the tip end 17 of the stick grindstone 10' is obliquely pressed against the surface S of the workpiece W to be polished. That is, the stick grindstone 10' is pressed against the surface to be polished S in such a posture that the angle ⁇ between its axis L and the surface to be polished S is an acute angle. Further, when polishing the workpiece W, the stick grindstone 10' is pressed against the polishing target surface S of the workpiece W from a direction along the axis L with a predetermined pressing force F. Further, the stick grindstone 10' is rotated around the axis with the tip 17 pressed against the surface S to be polished. The rotary tool 11' rotates the stick grindstone 10 at 100 revolutions/min or more.
  • the stick grindstone 10' may be pressed and rotated. Also in this case, the stick grindstone 10' is pressed against the surface S to be polished with a pressing force F from the direction along the axis L. Moreover, the rotary tool 11' rotates the stick grindstone 10 at 100 revolutions/min or more.
  • the stick grindstone 10 may be bent in a direction intersecting the axis L thereof due to a reaction force from the stick grindstone 10.
  • the stick grindstones 10, 10' can also be used without being attached to a vibrating tool or the like.
  • the operator presses the tips 17 of the stick grindstones 10, 10' against the surface S of the workpiece W to be polished, and performs manual polishing.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for manufacturing the stick grindstone 10.
  • the method for manufacturing the stick grindstone 10 includes a spinning process ST1, a calcination process ST2, a sintering process ST3, and a resin impregnation molding process ST4 in this order.
  • a precursor fiber is obtained by dry spinning an aqueous spinning dope consisting of basic aluminum chloride, colloidal silica, and polyvinyl alcohol.
  • the precursor fibers are fired at a temperature of 900° C. or higher and 1300° C. or lower to form ceramics, thereby obtaining inorganic long fibers.
  • the sintering step ST3 the inorganic long fibers are heated at a high temperature of 1300° C. or higher for about 20 seconds.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 is higher than the heating temperature in the calcination step ST2.
  • the inorganic long fibers are appropriately aligned to form a assembled yarn.
  • the assembled yarn is impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin.
  • the resin-impregnated assembled threads are aligned to form a bundle of assembled threads.
  • the bundle of assembled threads impregnated with resin is drawn out to pass through a die having an opening of a predetermined shape, and then passed through a heating furnace to be cured. Thereafter, the bundle of assembled threads in which the resin has been cured is trimmed to a predetermined length. As a result, a stick grindstone 10 having a predetermined length and a predetermined cross-sectional shape is obtained.
  • a specific example of the manufacturing method is shown below.
  • the spinning step ST1 34 kg of a basic aluminum chloride aqueous solution containing 13.2% by weight of aluminum ions and 11.45% by weight of chloride ions and 7.5 kg of colloidal silica containing 20% by weight of silicon dioxide are subjected to average polymerization.
  • a spinning stock solution having a viscosity of about 1000 poise/20° C. is prepared by dissolving 2.5 kg of partially saponified polyvinyl alcohol having a degree of 1700 poise.
  • the spinning stock solution is extruded through a 1000-hole spinning nozzle to perform dry spinning.
  • the spun inorganic long fibers are fired at 900° C. to 1300° C.
  • the assembled yarn is passed through a pipe furnace at 1300° C. to 1400° C. and continuously wound around a first bobbin under tension. At this time, the passing speed of the assembled yarn is adjusted so that the heating time is 20 seconds.
  • the assembled yarn is wound around a plurality of first bobbins.
  • the assembled yarn is let out from each of the plurality of first bobbins and passed through a resin tank in which uncured resin is stored. Further, the assembled threads impregnated with resin are passed through a resin tank, and the assembled threads are pulled together to form a bundle, which is passed through a heating furnace.
  • the resin with which the assembled threads and the bundle of assembled threads are impregnated may have the following composition.
  • Epoxy resin jER828 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
  • Tetrahydromethyl phthalic anhydride H N 2 2 0 0 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
  • Imidazole 2 E 4 M Z - CN manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.
  • the bundle of fibers impregnated with resin passes through a die having an opening of a predetermined shape before reaching the heating furnace.
  • the cross-sectional shape of the resin-impregnated yarn bundle is made to correspond to the opening shape of the die.
  • the impregnated resin is cured by passing through a heating furnace. Therefore, the bundle of assembled threads with hardened resin is cut into predetermined dimensions.
  • the opening of the die is rectangular, a stick grindstone having a predetermined length and a rectangular cross section is obtained. If the opening of the die is circular, a stick grindstone with a circular cross-section and a predetermined length dimension is obtained.
  • Example 1 The stick grindstone 10 of Example 1 is rod-shaped, and the cross-sectional shape perpendicular to the axis L is rectangular.
  • the stick grindstone 10 has a thickness dimension (a dimension in the short direction of the cross section) of 1 mm, a width dimension (a dimension in the longitudinal direction of the cross section) of 4 mm, and a length dimension of 100 mm.
  • the stick grindstone 10 has a bending strength of 1200 MPa and a bending elasticity of 115 GPa.
  • the stick grindstone 10 includes a plurality of inorganic long fibers 15 extending in the axial direction and a resin 16 impregnating the inorganic long fibers 15.
  • the inorganic long fibers 15 include 85% by weight of an alumina component and 15% by weight of a silica component.
  • the crystal structure of the inorganic long fibers 15 includes mullite crystals and intermediate alumina. The average grain size of the crystal grains of the mullite crystal is 20 nm.
  • a cross section of the inorganic long fibers 15 is exposed on the tip surface 17a of the stick grindstone 10.
  • the heating temperature in the calcination step ST2 is 1000°C.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 is 1380°C.
  • the heating time in the sintering step ST3 is 20 seconds.
  • the crystal structure of the inorganic long fibers 15 was evaluated using X-ray diffraction. That is, after the sintering step ST3 was completed and before the resin impregnation molding step ST4, the inorganic long fibers 15 were irradiated with X-rays and a diffraction chart was obtained.
  • FIG. 8 is a diffraction chart when the inorganic long fibers 15 of Example 1 were irradiated with X-rays. Furthermore, based on the diffraction chart, the average grain size of the mullite crystals was calculated using the following general formula.
  • the peak of the diffraction line of the (210) plane of mullite becomes lower as the grain size of the mullite crystal becomes smaller, and may be buried in other diffraction lines.
  • the grain size of the mullite crystal is smaller than 25 nm, the peak of the diffraction line of the (210) plane of the mullite is buried in other diffraction lines, making it impossible to obtain the half-width of the diffraction line.
  • the inventors found that if the peak of the diffraction line of the (210) plane of mullite was buried in other diffraction lines and the half-width of the diffraction line could not be obtained, the It was confirmed that the average grain size of the crystals was 20 nm or less.
  • the peak of the diffraction line of the (210) plane of mullite is buried in other diffraction lines, if the peak of the diffraction line of the (110) plane of mullite appears in the diffraction chart, then the crystals of the inorganic long fiber 15 It can be determined that the structure has mullite crystals.
  • the stick grindstone of Comparative Example 1 is rod-shaped and has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the axis.
  • the stick grindstone 10 has a thickness dimension (a dimension in the short direction of the cross section) of 1 mm, a width dimension (a dimension in the longitudinal direction of the cross section) of 4 mm, and a length dimension of 100 mm.
  • the stick grindstone has a bending strength of 1200 MPa and a bending elasticity of 120 GPa.
  • the stick grindstone of Comparative Example 1 includes a plurality of inorganic long fibers extending in the axial direction and a resin that impregnates the inorganic long fibers.
  • the inorganic long fibers include 85% by weight of an alumina component and 15% by weight of a silica component.
  • the crystal structure of the inorganic long fibers includes mullite crystals and intermediate alumina. At the tip of the stick grindstone of Comparative Example 1, a cross section of the inorganic long fibers is exposed.
  • FIG. 9 is a diffraction chart when the inorganic long fiber of Comparative Example 1 was irradiated with X-rays.
  • the peak of the diffraction line of the (210) plane of mullite clearly appears.
  • the heating temperature in the calcination step ST2 is 1000°C.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 is 1390°C.
  • the heating time in the sintering step ST3 is 30 seconds.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 of Comparative Example 1 is higher than the heating temperature in the sintering step ST3 of Example 1.
  • the heating time of the sintering step ST3 of Comparative Example 1 is also longer than the heating time of the sintering step ST3 of Example 1.
  • the stick grindstone of Comparative Example 1 has mullite crystals having an average grain size of 25 nm or more in its crystal structure. Therefore, by controlling the heating temperature and heating time in the sintering step ST3 during the production of the stick grindstone, it is possible to control the average grain size of the mullite crystals in the crystal structure of the inorganic long fibers.
  • FIG. 10 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished using the stick grindstone of Example 1.
  • FIG. 11 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished using the stick grindstone of Comparative Example 1.
  • FIG. 12 is a graph showing the amount of workpiece grinding after a comparative test in which the workpieces were polished using the stick grindstones of Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 13 is a graph of the wear amount of the stick grindstones after a comparative test in which workpieces were polished using the stick grindstones of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the base end portion of the stick grindstone 10 was attached to the head of a hand-held vibrating tool 11, and the surface S to be polished of the workpiece W was polished.
  • the vibrating tool is an air vibrating tool.
  • the workpiece W to be polished is a mold.
  • the material of the workpiece W is S50C (carbon steel for mechanical structures).
  • the stick grindstone 10 of Example 1 and the stick grindstone of Comparative Example 1 are used such that the angle ⁇ between the axis L and the surface S to be polished is 30°.
  • the posture was set at an angle of .
  • the tip 17 of the stick grindstone 10 of Example 1 and the tip of the stick grindstone 10 of Comparative Example 1 were pressed against the surface S to be polished with a pressing force F of 6N.
  • the stick grindstone 10 of Example 1 and the stick grindstone of Comparative Example 1 were vibrated in the axial direction at 21000 st/min by the vibrating tool 11. Then, dry polishing of the workpiece W was performed continuously for 3 minutes on a polishing area of 30 mm x 30 mm.
  • the occurrence of scratches in the roughness curve of the surface to be polished of the workpiece when polished with the stick whetstone 10 of Example 1 shown in FIG. 10 is different from that of the workpiece when polished with the stick whetstone of Comparative Example 1 shown in FIG. This is less than the occurrence of scratches in the roughness curve of the surface to be polished.
  • the surface roughness of the surface S to be polished of the workpiece W when polished by the stick grindstone 10 of Example 1 is Rz2.0 ⁇ m.
  • the surface roughness of the surface S to be polished of the work W after being polished with the stick grindstone of Comparative Example 1 is Rz 4.1 ⁇ m. Therefore, when grinding is performed using the stick grindstone 10 of Example 1, the surface roughness of the surface S to be polished of the workpiece W can be improved.
  • the average grain size of the mullite crystals is smaller than 25 nm. This can suppress the occurrence of scratches (polishing flaws) on the surface to be polished of the workpiece due to the size of the mullite crystals. Therefore, the surface roughness of the surface to be polished can be improved.
  • the average grain size of the mullite crystals is smaller than 25 nm. This can suppress the embrittlement of the inorganic long fibers 15, thereby suppressing the inorganic long fibers 15 from becoming brittle and crumbling when polishing is performed by pressing the tip 17 of the stick grindstone 10 against the surface S to be polished of the workpiece W. can. Therefore, the wear resistance of the stick grindstone 10 is improved.
  • the inorganic long fibers 15 contain 80% by weight or more of an alumina component, their hardness is ensured. Furthermore, if the mullite crystals are small, embrittlement of the inorganic long fibers 15 can be suppressed. Therefore, when polishing is performed by pressing the tip end 17 of the stick grindstone 10 against the surface S to be polished of the workpiece W, the inorganic long fibers 15 are prevented from becoming brittle and crumbling, and the inorganic long fibers 15 bite into the workpiece W.
  • the stick grindstone 10 performs polishing by pressing the tip 17 against the surface to be polished of the workpiece W. conduct. Further, since the stick grindstone 10 has elasticity to bend in the direction intersecting the axis L thereof, the tip 17 of the stick grindstone 10 can be pressed against the surface to be polished with a pressing force F that takes into account the elasticity of the stick grindstone 10. can. Therefore, the stick grindstone 10 of Example 1 can ensure grinding power even if the average grain size of the mullite crystals is smaller than 25 nm.
  • the inorganic long fibers 15 contain an alumina component of 85% by weight or more
  • the hardness of the inorganic long fibers 15 can be increased compared to a case where the alumina component is lower than 85% by weight. Therefore, in order to ensure the polishing power of the stick grindstone 10, it is desirable that the stick grindstone 10 contains 85% by weight or more of the alumina component. Note that when the alumina component is 85% by weight or more, the silica component is 15% by weight or less.
  • the inorganic long fibers 15 may contain other components in addition to the alumina component and the silica component. Even in this case, if the inorganic long fibers 15 have an alumina component of 80 to 90% by weight and a silica component of 20 to 10% by weight, the grinding power of the stick grindstone 10 can be ensured.
  • the stick grindstones 10 of Example 2, Reference Example, and Comparative Example 2 Similar to the stick grindstone 10 of Example 1, the stick grindstones 10 of Example 2, Reference Example, and Comparative Example 2 include a plurality of inorganic long fibers 15 extending in the axial direction, and a resin 16 impregnated into the inorganic long fibers 15. and.
  • the inorganic long fibers 15 include 85% by weight of an alumina component and 15% by weight of a silica component.
  • the crystal structure of the inorganic long fibers 15 includes mullite crystals and intermediate alumina. A cross section of the inorganic long fibers 15 is exposed on the tip surface 17a of the stick grindstone 10 of Example 2 and Reference Example.
  • the stick grindstones 10 of Example 2, Reference Example, and Comparative Example 2 have the same shape as the stick grindstone 10 of Example 1. That is, the stick grindstones 10 of Example 2, Reference Example, and Comparative Example 2 are rod-shaped, and the cross-sectional shape perpendicular to the axis L is rectangular. Each stick grindstone 10 has a thickness of 1 mm, a width of 4 mm, and a length of 100 mm.
  • Example 2 Reference Example, and Comparative Example 2, the crystal structure of the inorganic long fibers 15 was evaluated using X-ray diffraction in the same manner as in Example 1. That is, after the sintering step ST3 was completed and before the resin impregnation molding step ST4, the inorganic long fibers 15 were irradiated with X-rays and a diffraction chart was obtained.
  • FIG. 14 is a diffraction chart when the inorganic long fibers 15 of Example 2 are irradiated with X-rays.
  • FIG. 15 is a diffraction chart when the inorganic long fiber 15 of the reference example is irradiated with X-rays.
  • FIG. 14 is a diffraction chart when the inorganic long fibers 15 of Example 2 are irradiated with X-rays.
  • FIG. 15 is a diffraction chart when the inorganic long fiber 15 of the reference example is irradiated with X-rays.
  • Example 16 is a diffraction chart when the inorganic long fiber 15 of Comparative Example 2 is irradiated with X-rays. As in Example 1, the average particle size of the mullite crystals was calculated using the general formula based on the diffraction chart.
  • the bending strength of the stick grindstone 10 of Example 2 is 1200 MPa, and the bending elasticity is 112 GPa.
  • the heating temperature in the calcination step ST2 is 1000°C.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 is 1370°C.
  • the heating time in the sintering step ST3 is 20 seconds.
  • the bending strength of the stick grindstone 10 of the reference example is 1200 MPa, and the bending elasticity is 116 GPa.
  • the heating temperature in the calcination step ST2 is 1000°C.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 is 1385°C.
  • the heating time in the sintering step ST3 is 20 seconds.
  • the bending strength of the stick grindstone 10 of Comparative Example 2 is 1200 MPa, and the bending elasticity is 117 GPa.
  • the heating temperature in the calcination step ST2 is 1000°C.
  • the heating temperature in the sintering step ST3 is 1390°C.
  • the heating time in the sintering step ST3 is 20 seconds.
  • FIG. 17 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished using the stick grindstone 10 of Example 2.
  • FIG. 18 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished using the stick grindstone 10 of the reference example.
  • FIG. 19 is a roughness curve of the surface to be polished of a workpiece polished using the stick grindstone 10 of Comparative Example 2.
  • the horizontal axis is the measured length (mm)
  • the vertical axis is the height ( ⁇ m).
  • FIG. 20 is a graph showing the grinding amount of the workpiece after a comparative test in which the workpiece was polished using each of the stick grindstone 10 of Example 2, the stick grindstone 10 of the reference example, and the stick grindstone 10 of the comparative example.
  • FIG. 20 also shows the grinding amount of the stick grindstone 10 of Example 1 and the grinding amount of the stick grindstone 10 of Comparative Example 1 shown in FIG.
  • FIG. 21 is a graph of the wear amount of the stick whetstone 10 after a comparative test in which a workpiece was polished using each of the stick whetstone 10 of Example 2, the stick whetstone 10 of the reference example, and the stick whetstone 10 of the comparative example.
  • FIG. 21 also shows the wear amount of the stick grindstone 10 of Example 1 shown in FIG. 13 and the wear amount of the stick grindstone 10 of Comparative Example 1.
  • the grinding amount of the stick grindstone 10 of Example 1 is 0.110 g.
  • the grinding amount of the stick grindstone 10 of Example 2 is 0.109 g.
  • the grinding amount of the stick grindstone 10 of the reference example is 0.111 g.
  • the grinding amount of the stick grindstone 10 of Comparative Example 2 is 0.111 g.
  • the grinding amount of the stick grindstone 10 of Comparative Example 2 is 0.111 g.
  • the amount of wear of the stick grindstone 10 of the reference example is 0.0029 g.
  • the amount of wear of the stick grindstone 10 of Comparative Example 1 is 0.0046 g.
  • the wear amount of the stick grindstone 10 of Comparative Example 2 is 0.0031.
  • the wear amount of the stick grindstone 10 of Example 1, Example 2, and Reference Example is less than 0.003 g, which is a reduction of 35% or more compared to the wear amount of the stick grindstone of Comparative Example 1. .
  • the surface of the surface S to be polished of the workpiece W calculated based on the roughness curve (FIG. 17) of the surface to be polished of the workpiece when polished by the stick grindstone 10 (Dhkl 10 (nm)) of Example 2.
  • the roughness is Rz2.04 ⁇ m.
  • the diameter is Rz 2.17 ⁇ m.
  • the diameter is Rz 4.13 ⁇ m. Therefore, the smaller the average grain size of the mullite crystal particles of the inorganic long fibers 15, the more suppressed the occurrence of scratches, and the smaller the surface roughness of the surface S of the workpiece W to be polished.
  • the average grain size of mullite crystals in the crystal structure of the inorganic long fibers 15 of the stick grinding wheel 10 becomes smaller, the occurrence of scratches, etc. is suppressed, and the surface roughness of the surface S to be polished of the workpiece W after polishing is reduced. . Therefore, if the stick grinding wheel 10 in which the average grain size of mullite crystals is smaller than 25 nm in the crystal structure of the inorganic long fibers 15 is used, the workpiece W after polishing will be The surface roughness of the surface S to be polished can be reduced.
  • the wear resistance of the stick grinding wheel 10 is lower than that in the case where the average grain size of the mullite crystals is 25 nm or more. improves.
  • the average grain size of mullite crystals in the crystal structure of the inorganic long fibers 15 is 20 nm or less, the surface S to be polished of the workpiece W after polishing will be Surface roughness can be reduced. Furthermore, if the average grain size of the mullite crystals in the crystal structure of the inorganic long fibers 15 is 20 nm or less, the wear resistance of the stick grinding wheel 10 will be more improved than when the average grain size of the mullite crystals is more than 20 nm. .

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Abstract

スティック砥石（１０）は、先端部（１７）をワーク（Ｗ）の研磨対象面（Ｓ）に押し付けて当該研磨対象面（Ｓ）の研磨を行う。スティック砥石（１０）は、無機長繊維（１５）と、前記無機長繊維（１５）に含浸し硬化した樹脂と、を備える。無機長繊維（１５）は、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備える。無機長繊維（１５）の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備える。ムライト結晶の平均粒径は、２５ｎｍよりも小さい。

Description

スティック砥石および研磨方法
　本発明は、スティック砥石に関する。また、スティック砥石を用いた研磨方法に関する。
　無機長繊維の集合糸の束に樹脂を含侵、硬化させてなる棒状のスティック砥石は、特許文献１に記載されている。同文献のスティック砥石は、金型の研磨に用いられる。スティック砥石は、その断面が矩形または円形であり、その軸線と交差する方向に撓む弾性を備える。無機長繊維の集合糸は、スティック砥石の軸線方向に延びており、スティック砥石の先端面には、集合糸の断面が露出する。
　特許文献１では、ワークの研磨対象面を研磨する際に、スティック砥石の基部を工具ホルダに保持させる。また、工具ホルダを工作機械のスピンドルに接続し、スピンドルを回転させて、スティック砥石の先端面をワークの研磨対象面に押し付ける。ここで、工具ホルダは、スピンドルの回転を、スピンドルの軸線方向の直線往復運動および回転運動に変換する。従って、スティック砥石の先端部は、ワークに断続的に押し付けられて、研磨対象面を研磨する。また、スティック砥石の先端部は、ワークに回転状態で接触して研磨対象面を研磨する。
　砥石に用いられる砥材は、特許文献２に記載されている。同文献の砥材は、樹脂が含浸した無機長繊維からなる。無機長繊維は、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備える。無機長繊維の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備える。ムライト結晶の平均粒径は、２５ｎｍ～７０ｎｍである。同文献の砥材は、無機長繊維がアルミナ成分を８０重量％以上含むので、無機長繊維の硬度が高い。また、ムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍ以上なので、ワークを研磨、研削する研削力が大きい。
　特許文献２には、上記の砥材からなる直方体形状の砥石が記載されている。ワークを研磨する際に、砥石は、長手方向に延びる側面の全体がワークの研磨対象面に押し付けられる。また、砥石は、研磨対象面に沿って、往復移動させられる。
特許第６８３２５５５号公報 特開平１０－１８３４２７号
　特許文献２に記載された砥石用の砥材を棒状に成形してスティック砥石とすれば、スティック砥石は、十分な研削力を備えることができる。しかし、近年の金型の精密化に伴って、特許文献２に記載された砥石用の砥材からなるスティック砥石では、研磨によって所望の表面粗さを得ることができない場合がある。また、発明者らが鋭意検討したところ、特許文献２に記載された砥石用の砥材からなるスティック砥石では、スティック砥石の耐摩耗性に改善の余地があることが判明した。
　本発明の課題は、このような点に鑑みて、ワークの研磨対象面の表面粗さの向上と、耐摩耗性の向上と、を図ることができるスティック砥石を提供することにある。また、このようなスティック砥石を用いた研磨方法を提案することにある。
　本発明者らは、鋭意検討の結果、無機長繊維が、アルミナ成分８０～９０重量％とシリカ成分２０～１０重量％とを備え、無機長繊維の結晶構造が中間アルミナとムライトとを備える砥材をスティック砥石に採用した場合には、その結晶構造におけるムライト結晶の結晶子が大きい程、ワークの研磨対象面にスクラッチ（研磨キズ）を発生させやすいという知見を得た。
　また、本発明者らは、鋭意検討の結果、無機長繊維が、アルミナ成分８０～９０重量％とシリカ成分２０～１０重量％とを備え、無機長繊維の結晶構造が中間アルミナとムライトとを備える砥材をスティック砥石に採用した場合には、その結晶構造におけるムライト結晶の結晶子が大きい程、スティック砥石の耐摩耗性に影響を与えるという知見を得た。すなわち、大きな結晶子を備える無機長繊維では、ムライト化が進んでいる。ムライト化が進むと、無機長繊維は、脆化する。ここで、無機長繊維を使用した棒状のスティック砥石を用いてワークの研磨対象面を研磨する際には、スティック砥石の先端部を研磨対象面に押し付ける。また、棒状のスティック砥石は軸線と交差する方向に撓む弾性を備えるので、先端部をワークに押し付けたときに、スティック砥石が研磨対象面で跳ねたり、ビビリを発生させたりすることが少なく、スティック砥石に破損や折れが発生する可能性も低い。従って、スティック砥石の先端部を研磨対象面に押し付ける際には、その弾性を考慮した比較的大きな押し付け力で押し付けて、所望の研削力を確保する。このため、スティック砥石の先端部には負荷がかかりやすく、先端面に露出する無機長繊維のムライト化が進んでいる場合には、無機長繊維が脆く崩れ、摩耗しやすくなる。
　この一方、本発明者らは、無機長繊維が、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備える砥材をスティック砥石に採用した場合には、ムライト結晶が２５ｎｍよりも小さくても、スティック砥石の研削力を確保できるという知見を得た。すなわち、無機長繊維がアルミナ成分を８０重量％以上備えれば、スティック砥石の硬度を確保できる。また、ムライト結晶が２５ｎｍよりも小さければ、無機長繊維においてムライト化が抑制されているので、無機長繊維の脆化が抑制される。これにより、スティック砥石の先端部がワークに押し付けられて研磨対象面を研磨しているときに、無機長繊維が脆く崩れることが抑制され、無機長繊維がワークに食いつく。さらに、棒状のスティック砥石によってワークを研磨、研削する際には、直方体形状の砥石のように長手方向に延びる側面の全体を研磨対象面に接触させてワークを研磨する場合とは異なり、スティック砥石の弾性を考慮した押し付け力で先端部を研磨対象面に押し付けることができる。従って、スティック砥石は、所定の研削力を備えることができる。本発明は、これらの知見に基づくものである。
　上記課題を解決するために、本発明は、先端部をワークの研磨対象面に押し付けて当該研磨対象面の研磨を行う棒状のスティック砥石において、軸線方向に延びる複数本の無機長繊維と、前記無機長繊維に含浸し固化した樹脂と、を備え、先端面には、前記無機長繊維の断面が露出し、前記軸線方向と交差する方向に撓む弾性を備え、前記無機長繊維は、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備え、前記無機長繊維の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備え、前記ムライト結晶の平均粒径は、２５ｎｍよりも小さく、前記無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートには、ムライトの（１１０）面の回折線のピークが現れ、前記ムライト結晶の平均粒径は、前記回折チャートに基づいて、以下の数式により、算出することを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　Ｄｈｋｌ：（２１０）面の平均粒径
　　λ：Ｘ線の波長
　　θ：Ｘ線の視斜角
　　β１／２：Ｘ線回折による結晶構造２θが２６°付近に現れるムライトの（２１０）面の回折線の半値幅
　本発明のスティック砥石は、無機長繊維の結晶構造において、ムライト結晶の平均粒径は２５ｎｍよりも小さい。これにより、ムライト結晶の大きさに起因して、ワークの研磨対象面にスクラッチ（研磨キズ）が発生することを抑制できる。よって、研磨対象面の表面粗さを向上させることができる。また、本発明のスティック砥石は、無機長繊維の結晶構造において、ムライト結晶の平均粒径は２５ｎｍよりも小さい。これにより、無機長繊維の脆化を抑制できるので、先端面に無機長繊維の断面が露出するスティック砥石の先端部をワークの研磨対象面に押し付けて研磨を行う際に、無機長繊維が脆く崩れることを抑制できる。従って、スティック砥石の耐摩耗性が向上する。
　この一方、無機長繊維は、アルミナ成分を８０重量％以上備えるので、その硬度が確保される。また、ムライト結晶が小さければ、無機長繊維の脆化を抑制できる。従って、スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けて研磨を行う際に、無機長繊維が脆く崩れることが抑制され、無機長繊維がワークに食いつく。さらに、棒状のスティック砥石によってワークを研磨、研削する際には、直方体形状の砥石のように長手方向に延びる側面の全体を研磨対象面に接触させてワークを研磨する場合とは異なり、先端部を研磨対象面に押し付けて研磨を行うことができる。また、棒状のスティック砥石は、その軸線と交差する方向に撓む弾性を備えるので、先端部を研磨対象面に押し付けた場合でも、スティック砥石が研磨対象面で跳ねたり、ビビリを発生させたりすることが少なく、スティック砥石に破損や折れが発生する可能性も低い。従って、スティック砥石の先端部を、スティック砥石の弾性を考慮した押し付け力で研磨対象面に押し付けて、所望の研削力を得ることができる。従って、スティック砥石は、ムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍ以下であっても、その研削力を確保できる。
　本発明において、前記ムライト結晶の平均粒径は、２０ｎｍ以下であることが望ましい。このようにすれば、研磨対象面の表面粗さを向上させることが容易である。また、スティック砥石の耐摩耗性をより向上させることができる。
　本発明において、前記無機長繊維のアルミナ成分が８５重量％以上であることが望ましい。このようにすれば、無機長繊維の硬度をより高くすることが容易である。従って、スティック砥石の研削力を確保することが容易となる。
　本発明において、前記樹脂は、エポキシ樹脂であるものとすることができる。
　本発明において、曲げ強度は５００ＭＰａ以上、曲げ弾性率は５０ＧＰａ以上であるものとすることができる。このようにすれば、スティック砥石の先端部を研磨対象面に押し付ける押し付け力を大きくして、所望の研削力を得ることが容易となる。
　次に、本発明の研磨方法は、上記のスティック砥石を振動工具に装着し、前記スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けながら、前記軸線方向に振動させることを特徴とする。スティック砥石の先端部をワークの研磨対象面に押し付けながら行う研磨方法には、スティック砥石の先端面をワークの研磨対象面に押し付けながら行う研磨方法が含まれる。
　また、本発明の研磨方法は、上記のスティック砥石を振動工具に装着し、前記スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けながら、前記軸線方向および前記スティック砥石の軸線と交差する方向に振動させることを特徴とする。スティック砥石の先端部をワークの研磨対象面に押し付けながら行う研磨方法には、スティック砥石の先端面をワークの研磨対象面に押し付けながら行う研磨方法が含まれる。
　さらに、本発明の研磨方法は、上記のスティック砥石を回転工具に装着し、前記スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けた状態で回転させ、前記スティック砥石の断面は、円形であることを特徴とする。スティック砥石の先端部をワークの研磨対象面に押し付けながら行う研磨方法には、スティック砥石の先端面をワークの研磨対象面に押し付けながら行う研磨方法が含まれる。
スティック砥石の斜視図である。 図１のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の説明図である。 図１のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の別の例の説明図である。 円柱形状のスティック砥石の斜視図である。 図４のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の説明図である。 図４のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の別の例の説明図である。 スティック砥石の製造方法のフローチャートである。 実施例１の無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートである。 比較例１の無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートである。 実施例１のスティック砥石により研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。 比較例１のスティック砥石により研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。 比較試験終了後のワークの研削量を示すグラフである。 比較試験終了後のスティック砥石の摩耗量のグラフである。 実施例２の無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートである。 参考例の無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートである。 比較例２の無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートである。 実施例２のスティック砥石により研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。 参考例のスティック砥石により研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。 比較例２のスティック砥石により研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。 比較試験終了後のワークの研削量を示すグラフである。 比較試験終了後のスティック砥石の摩耗量のグラフである。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態であるスティック砥石を説明する。
（スティック砥石）
　図１は、スティック砥石の斜視図である。図２は、図１のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の説明図である。図３は、図１のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の別の例の説明図である。図４は、円柱形状のスティック砥石の斜視図である。図５は、図４のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の説明図である。図６は、図４のスティック砥石を用いたワークの研磨方法の別の例の説明図である。
　図１に示すように、スティック砥石１０は、棒状であり、その断面は、矩形である。本例では、スティック砥石１０は、長方形の断面を備える。スティック砥石１０は、その軸線Ｌに沿った軸線方向に延びる複数本の無機長繊維１５と、無機長繊維１５に含浸し固化した樹脂１６と、を備える。無機長繊維１５は、多結晶質の繊維であり、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備える。スティック砥石１０の先端面１７ａには、無機長繊維１５の断面が露出する。
　スティック砥石１０は、その軸線Ｌと交差する方向に撓む弾性を備える。スティック砥石１０の曲げ強度は、５００ＭＰａ以上である。スティック砥石１０の曲げ弾性は、５０ＧＰａ以上である。より好ましくは、スティック砥石１０の曲げ強度は、８００ＭＰａ以上であり、スティック砥石１０の曲げ弾性は、６５ＧＰａ以上である。なお、図１等では、便宜上、無機長繊維１５を鎖線で示しているが、無機長繊維１５はスティック砥石１０の先端から基端側まで連続して延びている。また、複数本の無機長繊維１５は、スティック砥石１０の軸線Ｌに対して傾斜する場合があるが、その場合の傾斜角度は、１０°程度であり、最大でも２０°を超えることはない。
（研磨方法）
　図２に示すように、スティック砥石１０は、その基端部分が手持ち式の振動工具のヘッドに装着されて使用される。振動工具は、例えば、エアー振動工具、或いは超音波振動工具である。振動工具は、ヘッドに取り付けたスティック砥石１０を、軸線方向に往復移動（振動）させる。スティック砥石１０が研磨するワークＷは、例えば、樹脂成型のための金型である。
　ワークＷの研磨に際して、スティック砥石１０は、その先端部１７がワークＷの研磨対象面Ｓに斜めから押し当てられる。すなわち、スティック砥石１０は、その軸線Ｌと研磨対象面Ｓとの角度θが鋭角となる姿勢で、研磨対象面Ｓに押し当てられる。本例では、スティック砥石１０は、長方形の断面の一方の長辺が研磨対象面Ｓに対向している。また、ワークＷの研磨に際して、スティック砥石１０は、軸線Ｌに沿った方向から、所定の押し付け力Ｆで、ワークＷの研磨対象面Ｓに押し付けられる。さらに、スティック砥石１０は、図２に矢印で示すように、ワークＷの研磨に際して、軸線方向に振動させられる。振動工具１１がエアー振動工具の場合には、エアー振動工具は、５０００ｓｔ／ｍｉｎ以上でスティック砥石１０を振動させる。振動工具１１が超音波振動工具の場合には、超音波振動工具は、１５ｋＨｚ以上でスティック砥石１０を振動させる。
　また、スティック砥石１０は、図３に示すように、その先端面１７ａがワークＷの研磨対象面Ｓに垂直方向から押し当てられて、ワークＷを研磨する場合がある。この場合にも、スティック砥石１０は、軸線Ｌに沿った方向から押し付け力Ｆで研磨対象面Ｓに押し付けられる。また、図３に実線の矢印で示すように、スティック砥石１０は、振動工具１１により、軸線方向に振動させられる。振動工具１１がエアー振動工具の場合には、エアー振動工具は、５０００ｓｔ／ｍｉｎ以上でスティック砥石１０を振動させる。振動工具１１が超音波振動工具の場合には、超音波振動工具は、１５ｋＨｚ以上でスティック砥石１０を振動させる。
　ここで、図３に実線で示す矢印および鎖線の矢印で示すように、エアー振動工具を用いる場合には、スティック砥石１０は、エアー振動工具により、軸線方向および軸線Ｌと直交する方向に振動させられる場合もある。この場合、エアー振動工具は、スティック砥石１０を軸線方向に振動させるストロークの間に、スティック砥石１０を楕円の軌道に沿ってスイングさせて、軸線方向および軸線Ｌと直交する方向の振動を実現させる。この場合、エアー振動工具は、５０００ｓｔ／ｍｉｎ以上でスティック砥石１０を振動させる。
　また、エアー振動工具を用いる場合には、図２に示すように、スティック砥石１０の先端部１７を研磨対象面Ｓに斜めから押し当ててワークＷを研磨する際にも、スティック砥石１０を軸線方向および軸線Ｌと直交する方向に振動させる場合がある。
　また、図５に示すように、スティック砥石１０は、その基端部分が手持ち式の回転工具１１´のヘッドに装着されて使用される場合がある。この場合、回転工具１１´に装着するスティック砥石は、図４に示すように、断面が円形のスティック砥石１０´が望ましい。すなわち、回転工具１１´には、円柱形状のスティック砥石１０´を装着することが望ましい。回転工具１１´は、例えば、電動回転工具またはエアー回転工具である。図５に実線の矢印で示すように、回転工具１１´は、スティック砥石１０´を、その軸線回りに、回転させる。
　図５に示すように、ワークＷの研磨に際して、スティック砥石１０´は、その先端部１７がワークＷの研磨対象面Ｓに斜めから押し当てられる。すなわち、スティック砥石１０´は、その軸線Ｌと研磨対象面Ｓとの角度θが鋭角となる姿勢で、研磨対象面Ｓに押し当てられる。また、ワークＷの研磨に際して、スティック砥石１０´は、軸線Ｌに沿った方向から、所定の押し付け力Ｆで、ワークＷの研磨対象面Ｓに押し付けられる。さらに、スティック砥石１０´は、先端部１７が研磨対象面Ｓに押し付けられた状態で、軸線回りに回転させられる。回転工具１１´は、１００回転／ｍｉｎ以上でスティック砥石１０を回転させる。
　ここで、スティック砥石１０´を回転工具１１´に装着して研磨を行う場合においても、図６に示すように、スティック砥石１０´の先端面１７ａをワークＷの研磨対象面Ｓに垂直方向から押し付けて、回転させる場合がある。この場合にも、スティック砥石１０´は、軸線Ｌに沿った方向から押し付け力Ｆで研磨対象面Ｓに押し付けられる。また、回転工具１１´は、１００回転／ｍｉｎ以上でスティック砥石１０を回転させる。
　ここで、上記のいずれの研磨方法においても、スティック砥石１０によりワークの研磨対象面Ｓを研磨する際には、スティック砥石１０を研磨対象面Ｓに押し付ける押し付け力Ｆや、研磨対象面Ｓの側からの反力などに起因して、スティック砥石１０がその軸線Ｌと交差する方向に撓むことがある。
　なお、スティック砥石１０、１０´は、振動工具などに装着せずに、使用することもできる。この場合、作業者は、スティック砥石１０、１０´の先端部１７をワークＷの研磨対象面Ｓに押し付けて、手研磨を行う。
（スティック砥石の製造方法）
　図７は、スティック砥石１０の製造方法のフローチャートである。図７に示すように、スティック砥石１０の製造方法は、紡糸工程ＳＴ１、仮焼工程ＳＴ２、焼結工程ＳＴ３、樹脂含浸成形工程ＳＴ４をこの順に備える。紡糸工程ＳＴ１では、塩基性塩化アルミニウムとコロイダルシリカとポリビニルアルコールから成る水性の紡糸原液を乾式紡糸して前駆体繊維を得る。仮焼工程ＳＴ２では、前駆体繊維を９００℃以上、１３００℃以下で焼成してセラミックス化して、無機長繊維を得る。焼結工程ＳＴ３では、無機長繊維を１３００℃以上の高温で、２０秒前後、加熱する。焼結工程ＳＴ３における加熱温度は仮焼工程ＳＴ２における加熱温度よりも高い。
　樹脂含浸成形工程ＳＴ４は、無機長繊維を適宜に引き揃えて集合糸とする。また、樹脂含浸成形工程ＳＴ４では、集合糸に、エポキシ樹脂、または、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させる。さらに、樹脂含浸成形工程ＳＴ４では、樹脂が含侵した集合糸を引き揃えて集合糸の束とする。さらに、樹脂含浸成形工程ＳＴ４では、樹脂が含侵した集合糸の束を、所定形状の開口を備えるダイスを通過するように引き出し、しかる後に加熱炉を経由させて硬化させる。その後、樹脂が硬化した集合糸の束を、所定の長さに切り揃える。これにより、所定の長さ寸法と、所定の断面形状と、を備えるスティック砥石１０を得る。
　以下に製造方法の具体的な例を示す。まず、紡糸工程ＳＴ１では、アルミニウムイオン１３．２重量％、塩素イオン１１．４５重量％含有する塩基性塩化アルミニウムの水溶液を３４ｋｇ、二酸化ケイ素を２０重量％含有するコロイダルシリカ７．５ｋｇに、平均重合度１７００の部分ケン化ポリビニルアルコール２．５ｋｇを溶解して、粘度が約１０００ポイズ／２０℃の紡糸原液を調製する。次に、紡糸原液を１０００ホールの紡糸ノズルから押し出して乾式紡糸する。仮焼工程ＳＴ２では、紡糸した無機長繊維を９００℃～１３００℃で焼成しセラミック化して、集合糸を得る。その後、焼結工程ＳＴ３では、この集合糸を１３００℃～１４００℃のパイプ炉に通し、張力を付した状態で第１のボビンに連続的に巻き取る。この時、加熱時間が２０秒となるように集合糸の通過速度を調節する。ここで、集合糸は、複数の第１のボビンに巻き取られる。
　樹脂含浸成形工程ＳＴ４では、複数の第１のボビンのそれぞれから集合糸を繰り出して、未硬化の樹脂が貯留された樹脂槽を経由させる。また、樹脂槽を経由して樹脂が含侵した集合糸を引き揃えて束とし、加熱炉を経由させる。
　集合糸および集合糸の束に含浸させる樹脂は、以下の組成を有するものとすることができる。
　エポキシ樹脂（ｊＥＲ８２８　三菱ケミカル社製）　　　　１００重量部
　テトラヒドロメチル無水フタル酸(Ｈ Ｎ ２ ２ ０ ０ 日立化成社製)　　８５重量部
　イミダゾール(２ Ｅ ４ Ｍ Ｚ － Ｃ Ｎ 四国化成社製)　　　　２重量部
　ここで、樹脂含浸成形工程ＳＴ４では、樹脂が含浸した集合糸の束が、加熱炉に至る前に、所定形状の開口を備えるダイスを経由させる。これにより、樹脂が含浸した集合糸の束の断面形状をダイスの開口形状に対応する形状とする。また、樹脂含浸成形工程ＳＴ４では、加熱炉を経由することにより含侵した樹脂が硬化する。従って、樹脂が硬化した集合糸の束を、所定の寸法に切断する。これにより、ダイスの開口が矩形の場合には、所定の長さ寸法で矩形の断面を備えるスティック砥石が得られる。ダイスの開口が円形の場合には、所定の長さ寸法で円形の断面を備えるスティック砥石が得られる。
（実施例１）
　実施例１のスティック砥石１０は、棒状であり、軸線Ｌと直交する断面形状が矩形である。スティック砥石１０の厚み寸法（断面の短手方向の寸法）は１ｍｍであり、幅寸法（断面の長手方向の寸法）は４ｍｍ、長さ寸法は１００ｍｍである。スティック砥石１０の曲げ強度は１２００ＭＰａであり、曲げ弾性は１１５ＧＰａである。
　スティック砥石１０は、軸線方向に延びる複数本の無機長繊維１５と、無機長繊維１５に含浸する樹脂１６と、を備える。無機長繊維１５は、アルミナ成分８５重量％と、シリカ成分１５重量％と、を備える。無機長繊維１５の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備える。ムライト結晶の結晶粒子の平均粒径は、２０ｎｍである。スティック砥石１０の先端面１７ａには、無機長繊維１５の断面が露出している。
　実施例１のスティック砥石１０の製造時において、仮焼工程ＳＴ２の加熱温度は１０００℃である。焼結工程ＳＴ３の加熱温度は１３８０℃である。焼結工程ＳＴ３における加熱時間は、２０秒である。
　ここで、無機長繊維１５の結晶構造は、Ｘ線回折を用いて評価した。すなわち、焼結工程ＳＴ３の終了後、樹脂含浸成形工程ＳＴ４の前に、無機長繊維１５にＸ線を照射し、回折チャートを取得した。図８は、実施例１の無機長繊維１５にＸ線を照射した場合の回折チャートである。また、回折チャートに基づいて、ムライト結晶の平均粒径を、以下の一般式により算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　Ｄｈｋl：（２１０）面の平均粒径
　　λ：Ｘ線の波長
　　θ：Ｘ線の視斜角
　　β1/2：Ｘ線回折による結晶構造２θが２６°付近に現れるムライトの（２１０）面の回折線の半値幅
　図８に示す回折チャートが取得された無機長繊維１５のムライト結晶の平均粒径は、Ｄｈｋｌ＝２０（ｎｍ）である。
　なお、ムライトの（２１０）面の回折線は、ムライト結晶の粒径が小さくなるのに伴ってピークが低くなり、他の回折線に埋もれてしまうことがある。例えば、ムライト結晶の粒径が２５ｎｍよりも小さくなると、ムライトの（２１０）面の回折線のピークが他の回折線に埋もれ、回折線の半値幅を取得できなくなる場合がある。そこで、発明者らは、実験により、ムライトの（２１０）面の回折線のピークが他の回折線に埋もれて回折線の半値幅を取得できない場合には、他の測定方法などを用いてムライト結晶の平均粒径が２０nｍ以下であることを確認した。なお、ムライトの（２１０）面の回折線のピークが他の回折線に埋もれた場合でも、回折チャートにムライトの（１１０）面の回折線のピークが現れていれば、無機長繊維１５の結晶構造がムライト結晶を備えているものと判断することができる。
（比較例）
　比較例１のスティック砥石は、棒状であり、軸線と直交する断面形状が矩形である。スティック砥石１０の厚み寸法（断面の短手方向の寸法）は１ｍｍであり、幅寸法（断面の長手方向の寸法）は４ｍｍ、長さ寸法は１００ｍｍである。スティック砥石の曲げ強度は１２００ＭＰａ、曲げ弾性は１２０ＧＰａである。比較例１のスティック砥石は、軸線方向に延びる複数本の無機長繊維と、無機長繊維に含浸する樹脂と、を備える。無機長繊維は、アルミナ成分８５重量％と、シリカ成分１５重量％と、を備える。無機長繊維の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備える。比較例１のスティック砥石の先端面には、無機長繊維の断面が露出している。
　図９は、比較例１の無機長繊維にＸ線を照射した場合の回折チャートである。図９に示す回折チャートには、ムライトの（２１０）面の回折線のピークが明確に現れている。図９に示す回折チャートに基づいて取得された比較例１の無機長繊維のムライト結晶の平均粒径は、Ｄｈｋｌ＝３５（ｎｍ）である。すなわち、ムライト結晶の結晶粒子の平均粒径は、２５ｎｍ以上である。
　比較例１のスティック砥石の製造時において、仮焼工程ＳＴ２の加熱温度は１０００℃である。焼結工程ＳＴ３の加熱温度は１３９０℃である。焼結工程ＳＴ３における加熱時間は、３０秒である。
　比較例１の焼結工程ＳＴ３の加熱温度は、実施例１の焼結工程ＳＴ３の加熱温度よりも高い。比較例１の焼結工程ＳＴ３の加熱時間も、実施例１の焼結工程ＳＴ３の加熱時間よりも長い。これにより、比較例１のスティック砥石は、結晶構造に平均粒径が２５ｎｍ以上のムライト結晶を備えるものとなっている。従って、スティック砥石の製造時における焼結工程ＳＴ３の加熱温度および加熱時間を制御することにより、無機長繊維の結晶構造におけるムライト結晶の平均粒径を制御することができる。
（比較試験）
　実施例１のスティック砥石１０および比較例１のスティック砥石を用いてワークＷを研磨する比較試験を行った。図１０は、実施例１のスティック砥石を用いて研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。図１１は、比較例１のスティック砥石を用いて研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。図１２は、実施例１および比較例１のスティック砥石を用いてワークを研磨した比較試験終了後のワークの研削量を示すグラフである。図１３は、実施例１および比較例１のスティック砥石を用いてワークを研磨した比較試験終了後のスティック砥石の摩耗量のグラフである。
　比較試験では、スティック砥石１０の基端部分を手持ち式の振動工具１１のヘッドに装着して、ワークＷの研磨対象面Ｓを研磨した。振動工具は、エアー振動工具である。研磨対象のワークＷは、金型である。ワークＷの材質は、Ｓ５０Ｃ（機械構造用炭素鋼）である。
　より具体的には、図２に示すように、ワークＷの研磨に際して、実施例１のスティック砥石１０および比較例１のスティック砥石を、その軸線Ｌと研磨対象面Ｓとの角度θが３０°の角度となる姿勢とした。また、実施例１のスティック砥石１０の先端部１７および比較例１のスティック砥石の先端部を、６Ｎの押し付け力Ｆで、研磨対象面Ｓに押し当てた。また、実施例１のスティック砥石１０および比較例１のスティック砥石を、振動工具１１により軸線方向に２１０００ｓｔ／ｍｉｎで振動させた。そして、ワークＷに対する乾式の研磨加工を、研磨面積３０mm×３０mmに対して、３分間連続して行った。
　図１２に示す比較試験後のワーク研削量のグラフから分かるように、実施例１のスティック砥石１０は、比較例１のスティック砥石と同等の研削力を備えることが認められる。
　また、図１０に示す実施例１のスティック砥石１０により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線におけるスクラッチの発生は、図１１に示す比較例１のスティック砥石により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線におけるスクラッチの発生よりも少ない。さらに、実施例１のスティック砥石１０により研磨した場合のワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ２．０μmである。比較例１のスティック砥石により研磨した後のワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ４．１μmである。従って、実施例１のスティック砥石１０を用いて研磨した場合には、ワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さを向上させることができる。
　さらに、図１３に示す比較試験後のスティック砥石の摩耗量のグラフから、実施例１のスティック砥石１０の摩耗量は、比較例１のスティック砥石の摩耗量よりも少ないことが分かる。従って、実施例１のスティック砥石１０の耐摩耗性は、比較例１のスティック砥石よりも向上している。
（作用効果）
　本例のスティック砥石１０では、無機長繊維１５の結晶構造において、ムライト結晶の平均粒径は２５ｎｍよりも小さい。これにより、ムライト結晶の大きさに起因してワークの研磨対象面にスクラッチ（研磨キズ）が発生することを抑制できる。よって、研磨対象面の表面粗さを向上させることができる。
　また、本例のスティック砥石１０では、無機長繊維１５の結晶構造において、ムライト結晶の平均粒径は２５ｎｍよりも小さい。これにより、無機長繊維１５の脆化を抑制できるので、スティック砥石１０の先端部１７を、ワークＷの研磨対象面Ｓに押し付けて研磨を行う際に、無機長繊維１５が脆く崩れることを抑制できる。従って、スティック砥石１０の耐摩耗性は、向上する。
　この一方、無機長繊維１５は、アルミナ成分を８０重量％以上備えるので、その硬度が確保される。また、ムライト結晶が小さければ、無機長繊維１５の脆化を抑制できる。従って、スティック砥石１０の先端部１７を、ワークＷの研磨対象面Ｓに押し付けて研磨を行う際に、無機長繊維１５が脆く崩れることが抑制され、無機長繊維１５がワークＷに食いつく。これに加えて、スティック砥石１０は、側面の全体をワークＷの研磨対象面に接触させて研磨を行う直方体形状の砥石とは異なり、先端部１７をワークＷの研磨対象面に押し付けて研磨を行う。また、スティック砥石１０は、その軸線Ｌと交差する方向に撓む弾性を備えるので、スティック砥石１０の先端部１７を、スティック砥石１０の弾性を考慮した押し付け力Ｆで研磨対象面に押し付けることができる。よって、実施例１のスティック砥石１０は、ムライト結晶の平均粒径は、２５ｎｍよりも小さくても、研削力を確保できる。
　ここで、発明者らの実験により、無機長繊維１５の結晶構造において、ムライト結晶の平均粒径が小さい程、スティック砥石１０の耐摩耗性が向上することが確認されている。
　また、無機長繊維１５がアルミナ成分を８５重量％以上備える場合には、アルミナ成分が８５重量％よりも低い場合と比較して、無機長繊維１５の硬度を上昇させることができる。従って、スティック砥石１０の研磨力を確保するためには、アルミナ成分を８５重量％以上備えることが望ましい。なお、アルミナ成分を８５重量％以上備える場合には、シリカ成分は１５重量％以下となる。
　なお、無機長繊維１５は、アルミナ成分と、シリカ成分に加えて、他の成分を含む場合がある。この場合でも、無機長繊維１５が、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備えれば、スティック砥石１０の研削力を確保することができる。
（実施例２、参考例、比較例２）
　次に、実施例２、参考例、および比較例２のスティック砥石１０を説明する。実施例２、参考例、および比較例２のスティック砥石１０は、実施例１のスティック砥石１０と同様に、軸線方向に延びる複数本の無機長繊維１５と、無機長繊維１５に含浸する樹脂１６と、を備える。無機長繊維１５は、アルミナ成分８５重量％と、シリカ成分１５重量％と、を備える。無機長繊維１５の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備える。実施例２および参考例のスティック砥石１０の先端面１７ａには、無機長繊維１５の断面が露出している。
　また、実施例２、参考例、および比較例２のスティック砥石１０は、実施例１のスティック砥石１０と同一の形状を備える。すなわち、実施例２、参考例、および比較例２のスティック砥石１０は、棒状であり、軸線Ｌと直交する断面形状が矩形である。各スティック砥石１０の厚み寸法は１ｍｍであり、幅寸法は４ｍｍ、長さ寸法は１００ｍｍである。
　実施例２、参考例、および比較例２において、無機長繊維１５の結晶構造は、実施例１と同様に、Ｘ線回折を用いて評価した。すなわち、焼結工程ＳＴ３の終了後、樹脂含浸成形工程ＳＴ４の前に、無機長繊維１５にＸ線を照射し、回折チャートを取得した。図１４は、実施例２の無機長繊維１５にＸ線を照射した場合の回折チャートである。図１５は、参考例の無機長繊維１５にＸ線を照射した場合の回折チャートである。図１６は、比較例２の無機長繊維１５にＸ線を照射した場合の回折チャートである。ムライト結晶の平均粒径は、実施例１の場合と同様に、回折チャートに基づいて、一般式により、算出した。
　図１４に示す実施例２の回折チャートから取得された無機長繊維１５のムライト結晶の平均粒径は、Ｄｈｋｌ＝１０（ｎｍ）である。すなわち、実施例２における無機長繊維１５のムライト結晶の結晶粒子の平均粒径は、１０ｎｍである。ここで、実施例２のスティック砥石１０の曲げ強度は１２００ＭＰａであり、曲げ弾性は１１２ＧＰａである。実施例２のスティック砥石１０の製造時において、仮焼工程ＳＴ２の加熱温度は１０００℃である。焼結工程ＳＴ３の加熱温度は１３７０℃である。焼結工程ＳＴ３における加熱時間は、２０秒である。
　図１５に示す参考例の回折チャートから取得された無機長繊維１５のムライト結晶の平均粒径は、Ｄｈｋｌ＝２５（ｎｍ）である。すなわち、参考例における無機長繊維１５のムライト結晶の結晶粒子の平均粒径は、２５ｎｍである。ここで、参考例のスティック砥石１０の曲げ強度は１２００ＭＰａであり、曲げ弾性は、１１６ＧＰａである。参考例のスティック砥石１０の製造時において、仮焼工程ＳＴ２の加熱温度は１０００℃である。焼結工程ＳＴ３の加熱温度は１３８５℃である。焼結工程ＳＴ３における加熱時間は、２０秒である。
　図１６に示す比較例２の回折チャートから取得された無機長繊維１５のムライト結晶の平均粒径は、Ｄｈｋｌ＝３０（ｎｍ）である。すなわち、比較例２における無機長繊維１５のムライト結晶の結晶粒子の平均粒径は、３０ｎｍである。ここで、比較例２のスティック砥石１０の曲げ強度は１２００ＭＰａであり、曲げ弾性は１１７ＧＰａである。比較例２のスティック砥石１０の製造時において、仮焼工程ＳＴ２の加熱温度は１０００℃である。焼結工程ＳＴ３の加熱温度は１３９０℃である。焼結工程ＳＴ３における加熱時間は、２０秒である。
（比較試験）
　実施例２のスティック砥石１０、参考例のスティック砥石１０、および比較例２のスティック砥石１０を用いて、上記の比較試験と同様の比較試験を行った。図１７は、実施例２のスティック砥石１０を用いて研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。図１８は、参考例のスティック砥石１０を用いて研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。図１９は、比較例２のスティック砥石１０を用いて研磨したワークの研磨対象面の粗さ曲線である。図１７、図１８、図１９において、横軸は、測定長さ（ｍｍ）であり、縦軸は、高さ（μｍ）である。
　図２０は、実施例２のスティック砥石１０、参考例のスティック砥石１０、および比較例のスティック砥石１０のそれぞれを用いてワークを研磨した比較試験終了後のワークの研削量を示すグラフである。図２０には、図１２に示す実施例１のスティック砥石１０の研削量および比較例１のスティック砥石１０の研削量を併せて示す。図２１は、実施例２のスティック砥石１０、参考例のスティック砥石１０、および比較例のスティック砥石１０のそれぞれ用いてワークを研磨した比較試験終了後のスティック砥石１０の摩耗量のグラフである。図２１には、図１３に示す実施例１のスティック砥石１０の摩耗量および比較例１のスティック砥石１０の摩耗量を併せて示す。
　図２０に示す比較試験後のワーク研削量のグラフから分かるように、実施例１のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝２０（ｎｍ））、実施例２のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝１０（ｎｍ））、参考例のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝２５（ｎｍ））は、いずれも比較例１のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝３５（ｎｍ））および比較例２のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝３０（ｎｍ））と同等の研削力を備える。具体的には、実施例１のスティック砥石１０の研削量は、０．１１０ｇである。実施例２のスティック砥石１０の研削量は、０．１０９ｇである。参考例のスティック砥石１０の研削量は、０．１１１ｇである。比較例２のスティック砥石１０の研削量は、０．１１１ｇである。比較例２のスティック砥石１０の研削量は、０．１１１ｇである。
　また、図２１に示す比較試験後のスティック砥石１０の摩耗量のグラフから、実施例１のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝２０（ｎｍ））の摩耗量、実施例２のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝１０（ｎｍ））の摩耗量、および参考例のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝２５（ｎｍ））の摩耗量は、比較例１のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝３５（ｎｍ））の摩耗量および比較例２のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝３０（ｎｍ））の摩耗量よりも少ないことが分かる。具体的には、実施例１のスティック砥石１０の摩耗量は、０．００２９ｇである。実施例２のスティック砥石１０の摩耗量は、０．００２８ｇである。参考例のスティック砥石１０の摩耗量は、０．００２９ｇである。比較例１のスティック砥石１０の摩耗量は、０．００４６ｇである。比較例２のスティック砥石１０の摩耗量は、０．００３１である。ここで、実施例１、実施例２、および参考例のスティック砥石１０の摩耗量は、０．００３ｇよりも小さく、比較例１のスティック砥石の摩耗量に対して、３５％以上低減している。
　なお、発明者らの実験により、スティック砥石１０の無機長繊維１５の結晶構造において、ムライト結晶の平均粒径が小さい程、スティック砥石１０の摩耗量が低減することが確認されている。すなわち、ムライト結晶の粒径が１０ｎｍよりも小さく、ムライトの（２１０）面の回折線のピークが他の回折線に埋もれていて正確な粒径を取得できない場合において、スティック砥石１０の摩耗量は、実施例２のスティック砥石１０の摩耗量よりも低減する。従って、無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が小さいほど、スティック砥石１０の耐摩耗性は向上する。
　次に、実施例２のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝１０（ｎｍ））により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線（図１７）に基づいて算出したワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ２．０４μmである。また、参考例のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝２５（ｎｍ））により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線（図１８）に基づいて算出したワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ２．０６μmである。実施例１のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝２０（ｎｍ））により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線（図１０）に基づいて算出したワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ２．０５μmである。この値は、実施例２のスティック砥石１０によりワークを研磨した場合の表面粗さの値と、参考例のスティック砥石１０によりワークを研磨した場合の表面粗さの値と、の間にある。
　また、比較例２のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝３０（ｎｍ））により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線（図１７）に基づいて算出したワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ２．１７μmである。さらに、比較例１のスティック砥石１０（Ｄｈｋｌ＝３５（ｎｍ））により研磨した場合のワークの研磨対象面の粗さ曲線（図１１）に基づいて算出したワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、Ｒｚ４．１３μmである。従って、無機長繊維１５のムライト結晶の結晶粒子の平均粒径が小さいほど、スクラッチの発生などが抑制され、ワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さは、小さくなる。
（作用効果）
　上記の比較試験から裏付けられるように、スティック砥石１０では、無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍよりも小さくても、ムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍ以上の場合と同等の研削力を得ることができる。
　また、スティック砥石１０の無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が小さくなれば、スクラッチの発生などが抑制され、研磨後のワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さが小さくなる。従って、無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍよりも小さいスティック砥石１０を用いれば、ムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍ以上の場合と比較して、研磨後のワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さを小さくすることができる。
　さらに、無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍよりも小さいスティック砥石１０では、ムライト結晶の平均粒径が２５ｎｍ以上の場合と比較して、スティック砥石１０の耐摩耗性が向上する。
　なお、無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が２０ｎｍ以下であれば、ムライト結晶の平均粒径が２０ｎｍを超える場合と比較して、研磨後のワークＷの研磨対象面Ｓの表面粗さを小さくできる。また、無機長繊維１５の結晶構造においてムライト結晶の平均粒径が２０ｎｍ以下であれば、ムライト結晶の平均粒径が２０ｎｍを超える場合と比較して、スティック砥石１０の耐摩耗性がより向上する。
 

Claims (8)

  1. 　先端部をワークの研磨対象面に押し付けて当該研磨対象面の研磨を行う棒状のスティック砥石において、
    　軸線方向に延びる複数本の無機長繊維と、前記無機長繊維に含浸し固化した樹脂と、を備え、
    　先端面には、前記無機長繊維の断面が露出し、
    　前記軸線方向と交差する方向に撓む弾性を備え、
    　前記無機長繊維は、アルミナ成分８０～９０重量％と、シリカ成分２０～１０重量％と、を備え、
    　前記無機長繊維の結晶構造は、ムライト結晶と、中間アルミナと、を備え、
    　前記ムライト結晶の平均粒径は、２５ｎｍよりも小さく、
    　前記無機長繊維にＸ線を照射して取得した回折チャートには、ムライトの（１１０）面の回折線のピークが現れ、
    　前記ムライト結晶の平均粒径は、前記回折チャートに基づいて、以下の数式により、算出することを特徴とするスティック砥石。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    　　Ｄｈｋｌ：（２１０）面の平均粒径
    　　λ：Ｘ線の波長
    　　θ：Ｘ線の視斜角
    　　β１／２：Ｘ線回折による結晶構造２θが２６°付近に現れるムライトの（２１０）面の回折線の半値幅
  2. 　前記ムライト結晶の平均粒径は、２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスティック砥石。
  3. 　前記無機長繊維のアルミナ成分が８５重量％以上であることを特徴とする請求項１に記載のスティック砥石。
  4. 　前記樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のスティック砥石。
  5. 　曲げ強度は５００ＭＰａ以上、曲げ弾性は５０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載のスティック砥石。
  6. 　請求項１に記載のスティック砥石を振動工具に装着し、
    　前記スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けながら、前記軸線方向に振動させることを特徴とする研磨方法。
  7. 　請求項１に記載のスティック砥石を振動工具に装着し、
    　前記スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けながら、前記軸線方向および前記スティック砥石の軸線と交差する方向に振動させることを特徴とする研磨方法。
  8. 　請求項１に記載のスティック砥石を回転工具に装着し、
    　前記スティック砥石の先端部を、ワークの研磨対象面に押し付けた状態で回転させ、
    　前記スティック砥石の断面は、円形であることを特徴とする研磨方法。
     
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