プラスチックの研磨

質問

エポキシ樹脂の研磨についてお伺いしたいことがあります．

短冊状のエポキシの板を作成し，それをアクリルカッターで切り出し，最後にサンドペーパーで所定の寸法に仕上げたいのですが，樹脂表面と側面を平行に研磨するにはどのようにすればいいでしょうか？

寸法は縦190，横30，厚さ2（単位はmm）です．
よろしくお願いします．

回答No.3

パブクシャンnoチビ枯淡（@tibikotan） · ベストアンサー

＞『プラスチックの研磨』

＞短冊状のエポキシの板を作成し，
＞それをアクリルカッターで切り出し，
＞最後にサンドペーパーで所定の寸法に仕上げたいのですが，
＞樹脂表面と側面を平行に研磨するにはどのようにすればいいでしょうか？
＞寸法は縦190，横30，厚さ2（単位はmm）です．

こんばんは．

プロフィールを見てご質問者さまが，
樹脂に関する研究，またはそれに順ずる勉強をしていると判断しました．

私は樹脂の勉強はしていませんが，
自己所有のプレジャーボートの修理に使用し保管していた
余ったFRP樹脂による台の作成経験があります．
ただし，合成樹脂については専門的な学習はしていませんが，
私の試行錯誤の連続で習得した作業工程を記憶に基づいてお伝えします．
必要な作業部分を選択して利用してください．

【FRP樹脂による化石展示用台の作成手順】

『作成目的』
研究試料として採集した化石の展示用台として，
手近にあったFRP樹脂を用い115×60×40mmの物を作りました．
一例として完成品を添付画像で紹介します．

（1）作業はまず厚手の表面がきれいな馬糞紙様の厚紙で型枠を作り，
FRP樹脂に硬化剤を混入．
【注意】この型紙で製作する型枠のサイズは，
硬化時の縮小と研磨する事を計算に入れ，
完成サイズより少し大きめにしておく．
【注意】この場合硬化剤は規定量より少なめに添付するのがコツです．
量が多いと硬化時の発熱が激しくクラックが発生しやすくなります．

クラック発生の対処は，発熱を抑えるために硬化が始まると同時に，
水を張ったバケツなどに入れ，
周囲の水で樹脂内硬化時の発生蓄熱量を極力抑える工夫をした．
結局，
「硬化剤の添付量を抑える方が発熱は制御しやすかった」との，
認識に落ち着いた経験があります．

FRP樹脂の硬化と発熱が充分収まり，その時点で型枠から樹脂を取り出す．

【研磨】
完成時の台の下面（底面）を，完成寸法の第一基準面とするために研磨を行う．
まず研磨剤：カーボランダムの80番を用いて平面の鉄板上で擦り合わせる．
研磨全面が平面になったら，その面と直角になる側面を，
第二基準面として同じように平面研磨を行う．
基本的な研磨完成面とするには，
両研磨面の角が直線になるまで研磨する必要がある．

次に，これまで作成した第一・第二基準面と平行面ではない残りの面を，
第三基準面として同様に研磨する．

この場合基準となる面（底面）を最初の基準にして直角に側面の研磨を行う．
さらに完成要求精度にあわせた，正確な作業を行う必要があります．

第一，第二，第三基準面までの，それぞれの平面研磨が済んだら，
その面の裏面に対する完成幅より1mm程度広い削る平行線位置を
カッターナイフなどで線刻し，その面まで研削していきます．

これですべての面の研削が完成すると，
完成品の形が確認できるようになったはずです．
そこで各面の研磨作業が待っています．
ここまでの研削作業は80番のカーボランダムで行いましたが，
今度は400～800番へと小さな微粉のカーボランダムに代えて研磨を進めます．

完成表面を鏡面仕上げクラスにする場合は，
2000番程度のアランダム（アルミニュウム酸化物の粉末）で研磨します．

最後に，
手作業の場合フェルトまたは回転パフなどを用いて研磨するのですが，
その際の鏡面仕上げ研磨剤としては，
『酸化アルミニュウム』『酸化クロム』『酸化鉄（ベンガラ）』材があります．

これを用いてFRP樹脂の台を研磨した経験があります．
画像を見ていただければお判りになるように，
短時間の作業で鏡面仕上げが可能です．

手作業になると大変な作業時間が必要ですので，
電動工具を用いた下記作業をお勧めします．

簡易に使用する研磨剤として，
下記の会社が『青棒』『白棒』として販売しています．
ただし本来の使用目的が金属類を対象に製造された商品ですから，
回転数が高いと発熱による樹脂材の変形などが推測されます．
研磨する際の接触時間を短く行うなどの工夫が必要です．

株式会社イチグチ
東大阪市横小路町5-3-41
電話072-985-1045
商品名『青棒・白棒』サイズは50×35×15mm
使い方：
「フェルトやパフに塗布し，電動工具等で回転させてから作業を行ってください」

なお型枠や樹脂の整形作業説明での，
「第一基準面」などの用語は，
指物（タンスなどの製作）に使われる専門用語です．
基準面をきちっとして作業を進めないと，
設計で求められる仕上げ精度が狂ってきます．

ご質問の場合作ろうと希望するサイズが小さいので，
硬化時の発熱も少ないでしょうし
工業的に透明ガラスを作成する場合のように，
水平にした型枠の中に目的の厚みまで樹脂を流し込み
流動性を応用して「厚みが自然に均一になる手法」を考慮する事も
後の面倒な研磨作業を省力化する事になると考えられます．

また，切断について厚さが2mm程度であれば，
プラスチック切断専用の『オルファ』の製品が，
ホームセンターなどで販売されています．

私の行った作業工程と，アドバイスを簡略に記述しました．
参考の一助になれば幸いです．

お礼

返信遅くなりまして申し訳ありません．

＞この場合硬化剤は規定量より少なめに添付するのがコツです
確かに硬化剤の量は化学当量値より少なめに添加すると架橋の進行や硬化発熱反応も抑えられて良いですよね．しかし，少なくすると未反応基が残ってしまい後硬化で焼いてあげる必要がありますが…．
材料特性の評価を行っているのでこの辺りがシビアなんですよね…

＞量が多いと硬化時の発熱が激しくクラックが発生しやすくなります．
この場合のクラックとは気泡でしょうか？それとも熱応力によるクラック（ひび割れ）の発生なのでしょうか？
確かに以前，樹脂と硬化剤を混練した後，真空容器内で脱泡を行っている際，沸騰の様な現象が起き，沸騰している時に急激に硬化してしまい，それが気泡となって残ってしましました．
気泡を抑えるには冷却が重要なんですね．参考になりました．

研磨の方法丁寧で分かりやすかったです．やはり，基準線をつけて，ノギスで測りながら地道に研磨するのが良いようです．

回答No.2

settanta90

まあ、制度にもよりますが、特別な工具を持っていない素人が精度よくアクリルを切り出すのは無理でしょう。いったいどの程度の精度で仕上げたいのでしょうか。
こういう作業は模型製作業者（電話帳で調べてもいいし、ウェブ検索で多数ヒットします。）に頼むと精度良く仕上げてくれます。

補足

回答ありがとうございます．
研磨を行った後引張試験を行うので，誤差は0.1ｍｍ程度に抑えたいですね．

フライス盤で加工すれば所定の寸法に加工できるのですが，オイルを吸収するとだめなので研磨で仕上げたいところです．

一般的に平行を出す治具はどのようなものなのでしょうか？
ある程度予算はあるので，自作できるならフライス等で作成したいのですが…

回答No.1

noname#160321

精度の良い既製品を磨いた方が良いです。
磨くためには精度の良い「治具」を作成して使いましょう。
この治具のお値段が多分一番高価です。

お礼

回答ありがとうございます．

研磨用の治具を作成しようと思ったのですが，どのような物を作れば良いか分からなかったので質問させて頂きました．

何か参考になる画像やサイト等ありましたら，教えて頂けるとあり難いです．