天然砥石の成分

今回の記事は僕の覚え書きです
間違っている部分も沢山有るかもしれませんので、鵜呑みにしないで下さい


うめあにさんから提供された
「京都砥石組合発行の『記念誌 京都天然砥石の魅力』より抜粋の合の砥石成分表」

珪素SiO2 64.00
チタンTio2 0.35
アルミニウムAl2O3 16.69
二酸化鉄Fe2O3 3.12
純鉄FeO 2.86
マンガンMnO 0.09
マグネシウムMgO 1.93
カルシウムCaO 1.64
ナトリウムNaO 2.45
カリウムK2O 2.76
水H2O 3.51
燐R2O5 0.14
計 99.84

[一部タイプミスかな？と思われる部分を修正＆わかり易い名称付加]↓
二酸化ケイ素　　　SiO2　64.00　石英　モース硬度：７
二酸化チタン　　　Tio2　 0.35　モース硬度：5〜7.5
アルミナ　　　　　Al2O3 16.69　モース硬度：9
酸化鉄(III)　　　 Fe2O3　3.12　赤錆　モース硬度：不明、軟らかそうだ
酸化鉄(II)　　　　FeO　　2.86　カイロに入ってる
酸化マンガン　　　MnO　　0.09　特に影響なさそう
酸化マグネシウム　MgO　　1.93　特に影響なさそう
酸化カルシウム　　CaO　　1.64　生石灰　水に反応すると発熱、
　　　　　　　　　　　　　　　 含有量が多い石だと研いだ時に熱くなりそう
酸化ナトリウム　　NaO　　2.45　水と反応する
酸化カリウム　　　K2O　　2.76　水に反応すると高熱
　　　　　　　　　　　　　　　 含有量が多い石だと研いだ時に熱くなりそう
水　　　　　　　　H2O　　3.51　説明するまでも無い
無水リン酸　　　　P2O5　 0.14　pHの範囲を超える酸性又は塩基性の腐食性を計る酸度関数ではH0=-5
　　　　　　　　　　　　　　　 比較対象：5%硫酸(希硫酸)=-0.02 100％硫酸=-12
　　　　　　　　　　　　　　　 無水リン酸は希硫酸の10万倍の腐食作用を持つ超強酸性！？
計 99.84


１．無水リン酸がとても気になる・・・
２．石英がもっとも含有率の高い研磨材なので、石英単体で研いで霞むのか？
３．この石は、時間をかけて研ぐと「霞まない石」〜「良く霞む石」の丁度中間らしい
４．研磨材になりそうな成分は、石英、酸化チタン、アルミナ、酸化鉄で合計87.02%
５．霞む事が砥粒による要因のほうが大きいならば、
　　なぜこれほど研磨材の材料が多いのに時間がかかるのか？

[酪農家]

うめあにさん

この成分は複数の砥石の平均値でしたか

＞時間がかかるかからないは砥石
砥石が異なれば霞む時間は変化すると思います
では、「なぜ時間が異なるの？」と考えた場合
粒度の違い？研削材の含有率の違い？腐食成分の含有率の違い？研ぎ方の違い？といろいろ考えられます
そして、
＞それぞれの数値も掲載されていますが、ほぼ似た数値
との事ですので、
うめあにさんの情報から推測すると
成分バランスよりも、
「粒度の違い」が一番あやしいかな？とも考えます

＞仕訳できるほど
いえ、例えば番数等を使用して仕分けをしたいのではありません
僕も仕分けする事に意味はないと考えているからです
仕分けではなく、「霞む法則（理屈）」が知りたいんです
どう転んでも、霞むのは物理現象です
これが、「砥粒のせいなのか、成分バランスのせいなのか、腐食によるものなのか」が、今一番気になっている事なのです

そして、砥粒を疑うケースのテスト方法の一つとして、
「最も含有率の高い、石英（水晶）だけで研いだら」
どのような結果になるのかが気になるところです

[酪農家]

＞研削中は踏ん張って、あまり移動や転んだりしていない事を示しているのでは（※１）
確かに仰る通りに思います
そうしますと、僕は次のようにも考えます
「天然の丸い砥粒は、その形状から（コロコロ転がるから）踏ん張ることが難しいのに、なぜ短時間で傷（霞）を付けれるのかと？」
この現象は、※１と矛盾していると考えます

そして現状のところ、この矛盾にに対する「明確な説明が出来ないし、出ていない」
それ故に、腐食説を捨て切れないし、むしろ腐食と考えたほうが、
説明しやすいとも考えています

[酪農家]

上記の※1の矛盾を具体的に説明しますと、
人造＃8000で下研ぎ後、人造＃10000で研いだ時、
＃8000の砥傷を＃10000の砥傷で全て消すのに必要な時間をx分とします

次に同じ条件で、人造＃8000で下研ぎ後、大突で研いだ時、
＃8000の砥傷を大突の霞で全て消すのに必要な時間をy分とします

この二つの時間を比較すると
y < x
となり、大突が切刃を変化させる時間(y)の方が短いように感じます

xは転がり難い方形の砥粒での物理現象
yは転がり易い丸い形の砥粒での物理現象
普通に考えれば、ｘの方が早く切刃に変化を与えそうですが、
実際には逆のように感じます
この[y < x]時間が、実際の研ぎにおいて矛盾と感じている部分になります

[うめあに]

酪農家さん、スミマセン。
砥粒に関しては僕の思い込みがかなりあったようで、資料的な物は何度か目にしているはずですが、素通りして思い込みが勝ってしまっていました。

砥粒自体は僕も丸い形状（球体をイメージちゃうので）とは言ってませんが、一般に角の丸いと表現されます。
実際の砥石を形成している主要部分の粒子の形状は薄いフレーク状で、恐らくこの角らしき部分の先端に丸みがあるという事のようです。

フレーク状ですので実際の径よりも厚みは薄く、傷の径から繰るイメージよりも傷も浅いかもしれませんね。
確かに人造ほど鋭利な感じの傷は少ないですが。

[うめあに]

これに例の京都天然砥石組合の本によると、
「結合剤は微細で滑らかなパウダー状の粘土鉱物、絹雲母(K2Al4[Si6Al2O20]COH4)。硬度1・5、配合30％以上、潤滑剤（コロ）の役割をなす。」
とあります。硬度1・5は縦書き漢字表記を横書きに直したもので1.5という事かな？

ですので普通に考えるとフレーク状の粒子は人造以上に転がらなそうです。
フレーク状ですので砥面の凹みに対して斜めになったり以外は、基本的には平方向に体積するとは思いますが、物理的作用での凹凸だと薄いフレーク状の砥粒の破砕の仕方や程度、この形状の砥粒と潤滑剤の役目をする物質が、どのような動きをするのかとが気になる所ですね。

本の画像は掲載できませんが、砥取家さんの丸尾山分析室に見やすい電子顕微鏡画像がありますので、フレーク状のイメージが掴みやすいと思います。
プラスEDXによる成分分析がありますので、酪農家さんには喜んでもらえるのではないでしょうか？

丸尾山砥石分析室→http://www.toishi.jp/bunseki1.html

[酪農家]

うめあにさん

なるほど〜、フレーク状ですか
PDFの顕微鏡写真を拝見すると、表面の砥粒の元がパイ生地のような層状になっており、層ごとに剥離して、
砥汁に流れ出そうな感じがありますね

＞フレーク状の粒子は人造以上に転がらなそうです
転がらなさそうですね
そうなると、砥粒浮遊説を唱えていたHPで、「砥粒が切刃の硬い組織をかわしながら転がって、軟らかい組織だけを削っていく」との見解に私は矛盾を感じます

[うめあに]

ちょっと遊んでみました。
↓
http://cid-86716889184117d8.office.live.com/browse.aspx/%e5%88%83%e3%81%ae%e7%a0%94%e3%81%8e%e5%82%b7%e3%81%ae%e6%a4%9c%e8%a8%bc

[酪農家]

うめあにさん

画像拝見しました、わざわざありがとうございました

質問ですが、
天然砥石で研いだ後の画像で線の大小はあれど線状痕が出ていますが、肉眼ですべて霞んでいますか？
霞むならば、霞の強弱はどんな感じでしょうか？

もう一つ質問です
本戸前、蓮華巣板、合さ、黄色巣板のを、
霞む速さで並べるとどのような順番になりますでしょうか？

[うめあに]

酪農家さん、

＞肉眼ですべて霞んでいますか？

地金は白や黒っぽく艶の有る無しといった具合ですが、鋼だけに限定すると人造の鏡面と比較すれば霞の弱い物でも霞みます。
リンク先の画像について大突の超超硬口で意図的に研削痕がなるべくくっきり付くように研いだ物の霞み具合は、意識して見てなかったので覚えていません。


＞霞むならば、霞の強弱はどんな感じでしょうか？

多少記憶は曖昧ですが、日陰の自然光で見て周防は地金が白く霞む感じで研ぎ方で艶感を上げて肉眼での傷も消せる感じで、鋼もほどほどに白く霞んでいますが艶はあります。

大突の超超硬口はあまり霞みませんが、普通の人造仕上げ砥石と並べると霞んでいると言わざるを得ません。
いずれにしても共名倉の砥泥を増やす事で研ぎ方もありますが、やや霞み具合と艶の繊細さが上がります。

対馬名倉砥石はよく使うのですが、最終的仕上がりを見る訳ではないので記憶に薄く、地金は白と黒の中間の灰色ぐらいで、艶はあまりなかったと思います。
基本的に浅めの傷ですが、肉眼でも分かる傷なのでこれを霞んでいると言えば鋼も霞んでいます。

[うめあに]

＞本戸前、蓮華巣板、合さ、黄色巣板のを・・・。

これは上の方で書いたとおり人造のように銘柄だけで性能を区別するのは難しいです。
しかも霞具合でなく早さとなると更に？？？

丸尾山産限定だとしても僕の合さは持ってないですし、研いだ時の記憶が殆ど無いです。

研いだサンプル数が少ないですが、蓮華巣板が平均化すると霞むかなぁ。
次が黄色巣板、本戸前ぐらいかなぁ。
でも丸尾山の中では黄色巣板も少し艶があるし、本戸前とも微妙かなぁ。

それと硬軟も例外もありますが、関連性があるように思います。
柔らかい方が平均して艶が出にくく曇りやすいです。
傷も乱反射するので粒子が粗いと表現するのは妥当ではないと思いますが、大き目の傷は別にして肉眼で全体のベースとなる研ぎ痕感や方向感が分かりやすいのも艶なく乱反射して曇るので質を無視して霞むと判断せざるを得ません。

[酪農家]

うめあにさん

考察ありがとうございます

天然独特の砂模様は除いて、
線状痕による霞（乱反射の強弱）ですが、
天然と人造の違いは、先の天然砥粒がフレーク状の砥粒の形状から考えますと、
天然は切刃にU字型の谷を作って
人造はVの字型の谷を作っているのかな？と考えます
そして、V字型よりもU字型のほうが、谷の壁面がカーブしているため、乱反射が強くなる（眼に届く光量がV字型より少ない）のかな？と考えます

そして僕は、「砂模様がなぜ天然でしか発生しないのか」が、
興味が有るところです
はたして、超微細なU字型の線状痕（※１）の集まりなのか、
腐食痕なのか、両方の影響であることもおおいに有りえますし。

しかし、※１ですと「硬化作用」の説明が出来ません
この部分も、矛盾として感じている一つです

砥粒浮遊説は砥粒がコロコロ転がることが前提で硬化効果作用も説明していましたが、
天然砥粒は人造よりも転がり難い形状であるならば、根底から説が破綻しているような気がしますし

僕も、意見を出し尽くした感じで煮詰まってきました
もう少し情報集めや実験が必要か

[のぶ]

図書館で古い本を借りてみました。
鉄鋼の顕微鏡観写真と解説
http://www.amazon.co.jp/%E9%89%84%E9%8B%BC%E3%81%AE%E9%A1%95%E5%BE%AE%E9%8F%A1%E5%86%99%E7%9C%9F%E3%81%A8%E8%A7%A3%E8%AA%AC-1968%E5%B9%B4-%E4%BD%90%E8%97%A4-%E7%9F%A5%E9%9B%84/dp/B000JA3LA2

で、ひたすら鉄鋼の種類とその写真がのっています。一応ひと通りめくりましたが、盛りだくさんすぎて全部頭にははいりません。球状なんちゃらというのがだいたいどんな像になるかは見えてきました。

この手の像の観察には、金属表面を腐食させて観察するのが常套手段になっているようです。

[のぶ]

今確認したいとおもっているのは、泥をださないでとぐと鏡面化して、下地をつくって泥をだすと曇るという現象です。
仮説としては、泥の有無＋下地の影響が大きいと考えています。下地の状態によって、表面積が変わりますし、砥粒の大きさなどともかんれんして、研削、研磨、腐食の作用速度が変化しそうです。

もっと、実験してから書いたほうがよいかもしれませんが、現時点の仮説は、中砥（or もっと細かい）程度の研削跡に泥を出した状態で腐食現象がおきると、独特の曇りがでるとおもっています。

観測されている像は鋼の粒のスケールから比べるともっと細かいように思います。（もちろん鋼の種類状態ににもよりますが）

[うめあに]

のぶさん、岩崎航介氏の資料なんぞご興味がお有りじゃないですか？

http://toeikanamono.web.infoseek.co.jp/


別の話になりますが、以前フレーク状にした研磨剤はすでに開発されているみたいな噂は聞いたことがあります。
もしガセネタでなければ、すでに天然に近い研ぎあがりの人造砥石が製造可能なのかもしれませんが、一般人でも手が出せる価格で造れるのだろうか？
もしそんなのが開発されれば、まずは刀剣の研ぎ師からでしょうかね。

ところで化学変化によるものであれば、天然ではそれ程手が荒れたり体調を崩すような劇物でないので、刀剣と言わないまでも包丁やナイフでも人造で天然のように霞む砥石の需要というのは有ると思うのですが、人造できれいに霞む物が成分的な調合で既に開発されていても良いと思うのですが、そう考えるのは無理があるのでしょうか？

[酪農家]

のぶさん、うめあにさん

いろいろな情報ありがとうございます

今日、柳刃「貞信」の切刃を硝子#3000、黒幕#2000、大突、新大上でいろいろ研いでいました
そうしたら、どうしても「腐食」では説明が出来ない例が一つ出ました
この柳刃、歪み、反り、偏った減りが凄く、表の「貞」のすぐ下の切刃が、かまぼこ型（2×4cm）に僅かに凹んでおりベタ砥ぎで当たらない部分が有るんです

[酪農家]

とりあえず、砥石が当たらないので、紙ヤスリ（#2000）で全体を研磨した後に天然で研ぎました
そうすると、このかまぼこ部分だけは霞みません
かまぼこ部分は、砥汁に浸かってはいますが、砥面には接することが出来ないため、上滑り状態と同じです
もし、腐食の影響があれば、かまぼこの周りの霞同様に、かまぼこ部分も研ぎ時間、砥汁環境ま全く同じですから霞んでもよさそうです
しかし霞みません
こうなると、砥粒の物理的な研削って事になります
しかし、裏スキの軟鉄部分を、狙ったわけではないのですが、砥汁の付いた指で、すーっと１回なぞって見たんです
そうしたら、即、一部黒い色に変わるので、これは腐食作用と感じますし、良く解らなくなってきました

一応、かまぼこ部分の下研ぎを紙やすりで、#2000→#320落として天然で研ぎなおしましたが、急に砂模様に変わる事は有りませんでした

[酪農家]

＞人造できれいに霞む物が成分的な調合で既に開発されていても良いと思う
実はこれが、天然を調べようと思った一番最初の理由です
ほぼ成分が判っていて性能が認められているなら、なぜ人工的に作らないのかと。
しかし、作らないのは、結局のところコストが合わないのかな？と思っています

今回の成分表の主成分の酸化ケイ素って水晶ですし、人工でも酸化ケイ素は作れるようですが、安くはないですね・・・
天然の水晶の原石って、小売りで安い所でも２００ｇ程度で3000円位ですし。そもそも大量に手に入るものなのかも知りませんが。
次に原料で簡単に手に入るのは珪砂ですが、珪砂掘るなら天然に出土する天然砥石掘った方が早いし安いと考えられるし・・・
う〜ん、なんとも・・・

[酪農家]

まぁ、文章では判り難いですから、明日にでも記事にしてみます

[のぶ]

うめあにさん

情報ありがとうございます。岩崎氏の資料はひと通り読みました。顕微鏡観察で金属の状態（硬い、甘いなど）はわかるようですが、研がれた刃先がどうなのかの記述はあまりなかったように思います。ユーザーの研ぎ技術や好み次第とも。。

酪農家さん
まあ、複合要因といってしまえばそれまでなのですが、
例えば空気に触れる触れないはどうでしょうか？指でなぞれば空気に簡単にふれますが、ずっと泥の中にいるかまぼこ部は空気に触れないのでは？（単なる思いつきです。）

フレーク状っていうのも面白そうですね。炭で磨くっていうのもあるそうですが、カーボンをつかうと、チューブやフレーク状も作れそうです。

[うめあに]

酪農家さん、

＞しかし、裏スキの軟鉄部分を、・・・。

これは普通に研いでいても、特に地金部分は研ぎあがって拭きとる際に拭きとり痕の縞模様がが残ります。
砥泥に刃物の鉄粉というか、刃物の研削カスというか、特に泥が黒い時に拭きとった瞬間の一瞬の部分部分の乾燥速度の差で拭きムラが出やすく変色差が出るような気がします。

錆やすくもありますし、細かく酸化しやすい鉄粉と触れて錆が移っているのかもしれませんね。