粒度比較表 / 参考文献

出典

参考文献

粒度比較表を支える一次規格と査読研究

表に記したすべての主張は、ここにある出典までたどれます。参照し、引用し、私たちの仕事を確かめてください。

粒度比較表の主張を支える一次資料と査読文献です。各項目に完全な書誌情報、アクセスできるURL、有料・無料の区別、どの主張を裏付けるかを記しています。これまでのデータセットは販売店や一般向けの書籍(Schwarz著Sharpen This)をもとにしていました。この一覧では、主要な主張を規格と査読研究に結び付けます。

表記について:「有料」は全文の閲覧に費用がかかるもの(ISO、JIS、ANSI、および多くの学術論文)。「無料」は公開PDFまたはオープンアクセスのページがあるものです。規格が有料でも、メーカーや販売業者が数値表を無料転載している場合は、その転載先を記します。

1. 粒度の計測:一つの数値では足りず、分布が必要

本表の「分布幅」の考え方を支える資料です。砥粒は不規則で球形ではないため、一つの粒径では形を表せません。粒度分布と、どの相当径を用いるかの明示が必要です。

Jillavenkatesa, A., Lum, L. S. H., Dapkunas, S. J. (2001). NIST Recommended Practice Guide: Particle Size Characterization。NIST Special Publication 960-1、National Institute of Standards and Technology、Gaithersburg, MD。DOI:https://doi.org/10.6028/NBS.SP.960-1. 無料PDF:https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=850451. 無料(米国政府刊行物)。裏付ける点:分布の考え方。実際の粒子が非球形であることを理由に球相当径を導入し、測定される粒度分布は装置と手法に依存すると述べています。この節と第2節の両方を支える、特に有用な単一のオープンアクセス資料です。
Allen, T. (1997). Particle Size Measurement, 5th ed. Powder Technology Series、Chapman and Hall / Springer。Springerの章「Particle size, shape and distribution」:https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-009-0417-0_4. 貸出可能なスキャン:https://archive.org/details/particlesizemeas0000alle. 一部有料(Springerの章は有料、Internet Archiveの版は無料貸出可)。裏付ける点:分布の考え方と測定法の一覧。球相当径(ふるい、Stokes、投影面積、体積)と、不規則な粒子を一つの数値では表せないという議論の基本文献です。
ISO 9276-6:2008. Representation of results of particle size analysis, Part 6: Descriptive and quantitative representation of particle shape and morphology. https://www.iso.org/standard/39389.html. 有料(読み取り専用プレビュー:https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:9276:-6).。裏付ける点:分布の考え方。不規則な粒子を単一の粒径だけで表せない場合に必要な、形状と形態の記述量を定式化したISO規格です。
ISO 9276-2:2014. Representation of results of particle size analysis, Part 2: Calculation of average particle sizes/diameters and moments from particle size distributions. https://www.iso.org/standard/57641.html. 有料。裏付ける点:分布の考え方。粒度分布から平均粒径を計算する方法を定義し、単一の値でなく分布そのものを記述対象としています。

2. 測定法と、結果が一致しない理由

粒径には複数の異なる測定法(試験ふるい、沈降法、レーザー回折、電気的検知帯法/Coulter、SEMまたは光学画像解析)があり、それぞれ異なる相当径を報告するため、単一の数値では一致しないという説明を支えます。以下の各ISO測定法規格は、そのうち一つの相当径を定義しています。

ISO 3310-1:2016. Test sieves, Technical requirements and testing, Part 1: Test sieves of metal wire cloth. https://www.iso.org/standard/62410.html. 有料(無料見本:https://cdn.standards.iteh.ai/samples/62410/f6efb7c750854abe814e36892220eac7/ISO-3310-1-2016.pdf).。裏付ける測定法:試験ふるい(ふるい径)。
ISO 13317-1:2024. Determination of particle size distribution by gravitational liquid sedimentation methods, Part 1: General principles, requirements and guidance. https://www.iso.org/standard/78456.html. 有料。裏付ける測定法:沈降法(Stokes径/沈降径)。微粉研磨材は沈降法で分級するため、細粒域に関わる測定法です。
ISO 13320:2020. Particle size analysis, Laser diffraction methods. https://www.iso.org/standard/69111.html. 有料(読み取り専用プレビュー:https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:13320:ed-2:v1:en).。裏付ける測定法:レーザー回折(体積相当径または散乱相当径)。
ISO 13319-1:2021. Determination of particle size distribution, Electrical sensing zone method, Part 1: Aperture/orifice tube method(Coulter/電気的検知帯の原理)。https://www.iso.org/standard/72565.html. 有料(無料見本:https://cdn.standards.iteh.ai/samples/72565/e1b500d07bbd413881198d98a2b46dd3/ISO-13319-1-2021.pdf).。裏付ける測定法:電気的検知帯法/Coulter法(押しのけた電解液量に基づく体積相当径)。
ISO 13322-1:2014. Particle size analysis, Image analysis methods, Part 1: Static image analysis methods(顕微鏡およびSEM画像解析)。https://www.iso.org/standard/51257.html. 有料。裏付ける測定法:SEM/光学画像解析(投影面積相当径または円相当径)。
Hyslip, J. P.の比較研究と、土壌科学における測定法比較文献。同じ試料で測定法の結果がどれほど異なるかを定量化する、代表的なオープンアクセス論文:
「Determination of Particle Size Distribution: Comparison of Standard Hydrometer Method and Laser Diffraction Analysis.」Forests 15(2):327(2024)。https://www.mdpi.com/1999-4907/15/2/327. 無料(オープンアクセス)。
「Adequacy of laser diffraction for soil particle size analysis.」PLoS ONE。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5417517/. 無料(オープンアクセス)。裏付ける点:測定法によって結果が異なること。同じ試料でも、非球形粒子の測り方が異なるため、沈降法とレーザー回折法では異なる粒径のしきい値が得られるという、査読済みの証拠です。規格やメーカー資料ではなく、測定法による不一致を示す査読論文が必要な場合に参照します。
Microtrac, "Different Particle Analysis Techniques Compared." https://www.microtrac.com/applications/knowledge-base/different-particle-analysis-techniques-compared/. 無料(メーカーの技術解説であり、査読文献ではありません)。裏付ける点:測定法による不一致。同じ不規則形状の粉末でも、ふるい、レーザー回折、画像解析では異なる結果になることを、明瞭な実例で示しています。説明の例として有用ですが、一次文献としては扱いません。

注意:ここに挙げた五つの測定法すべてを、まったく同じ形で列挙する査読論文の一文はありません。この一覧は、上記五つのISO測定法規格とNIST 960-1を合わせたものです(NISTは五つのうち四つを扱い、電気的検知帯法はNIST 960-1ではなくISO 13319が扱います)。一つの文献で確認したい場合は、Allenの教科書が五つすべてを扱っています。

3. 研磨材の粒度規格(番手とμmの対応を定義するもの)

本表のA層「規格」の行を支える一次的な定義です。番手はそれぞれの体系が定義するラベルであり、細粒側では体系どうしの値が一致しません。ISO 8486はFEPA-F(結合研削材)に、ISO 6344はFEPA-P(研磨布紙)に対応します。ISOが試験法を公表し、FEPAが粒度区分を定めました。正式な定義はISOを、数値表はFEPAまたは無料の表を参照してください。

ISO 8486-1:1996. Bonded abrasives, Determination and designation of grain size distribution, Part 1: Macrogrits F4 to F220. https://www.iso.org/standard/15695.html. 有料(無料見本:https://cdn.standards.iteh.ai/samples/15695/29b79499a2604b2fa34f8d54326b2109/ISO-8486-1-1996.pdf).。裏付ける点:F粒度(FEPA-F)の粗粒番号と粒径の対応定義。
ISO 8486-2:2007. Bonded abrasives, Part 2: Microgrits F230 to F2000. https://www.iso.org/standard/42206.html. 有料(無料見本:https://cdn.standards.iteh.ai/samples/42206/bffe1477016e471fa9a316226d730a92/ISO-8486-2-2007.pdf).。裏付ける点:細かなF粒度の微粉定義(水砥石に近い細粒域)。
ISO 6344-2:2021. Coated abrasives, Determination and designation of grain size distribution, Part 2: Macrogrit sizes P12 to P220. https://www.iso.org/standard/78220.html. 有料(無料見本:https://cdn.standards.iteh.ai/samples/78220/10d7bfedff324a8094731385b32250d3/ISO-6344-2-2021.pdf).。裏付ける点:研磨紙の粗粒P粒度(FEPA-P)の定義。
ISO 6344-3:2021. Coated abrasives, Part 3: Microgrit sizes P240 to P5000. https://www.iso.org/standard/78219.html. 有料。裏付ける点:細かなP粒度の微粉定義(研磨紙の細粒域で、結合研削材やJISの体系との差が最も大きい範囲)。P240〜P2500を扱う旧版はISO 6344-3:2013、https://www.iso.org/standard/56010.html.
JIS R 6001:1998. Bonded abrasive grain sizes(日本産業規格。水砥石の番手表示が参照するJIS #体系)。日本規格協会。英語版はANSI Webstoreで販売:https://webstore.ansi.org/standards/jis/jis60011998. 有料。2017年にJIS R 6001-1:2017(粗粒)とJIS R 6001-2:2017(微粉)へ分割し、ISO 8486との整合が図られました:https://webstore.ansi.org/standards/jis/jis60012017.。裏付ける点:JIS #番号とμmの対応定義。2017年の整合化により、現行JIS #は旧JIS番号に近いものの、同一ではないことに注意してください。
ANSI/UAMA B74.18-2018. Grading of Certain Abrasive Grain on Coated Abrasive Material(米国研磨紙用のCAMI粒度体系)。Unified Abrasives Manufacturers Association。https://store.accuristech.com/standards/ansi-uama-b74-18-2018. 発行元:https://uama.org/publications/. 有料。裏付ける点:CAMIの研磨布紙用粒度定義(米国の400番は約22 μmで、FEPA P400よりかなり細かい)。
ANSI/UAMA B74.12-2018. Specifications for the Size of Abrasive Grain, Grinding Wheels, Polishing and General Industrial Uses(CAMIの結合研削材用砥粒)。https://store.accuristech.com/standards/ansi-uama-b74-12-2018. 発行元:https://uama.org/publications/. 有料。裏付ける点:CAMIの結合研削材用砥粒の粒度定義。
FEPA規格42(結合研削材、F粒度)と43(研磨布紙、P粒度)。Federation of European Producers of Abrasives。規格一覧:https://fepa-abrasives.org/abrasives/standards/.現行版は2006年の各部です(42-1と42-2:粗粒/微粉F4〜F2000、43-1と43-2:粗粒/微粉P12〜P2500)。FEPAの規格一覧は無料、規格の正式な全文は購入が必要です。FEPA-F微粉のD50値の無料転載:https://gnpgraystar.com/wp-content/uploads/2020/05/FEPAFStandard.pdfおよびhttp://www.iabrasive.com/articles/microgrits-f230-f2000-specifications-fepa-42-2-2006.。裏付ける点:欧州のF(結合研削材)とP(研磨布紙)の定義。FとPは番号の異なる別体系なので、「FEPA」だけでは曖昧だという本表の説明も支えます。
Grit Size Conversion Chart、Metallographic and Materials Society(metallography.org)。 https://www.metallography.org/resources/grit-size-chart. 無料。根拠としてFEPA 43-GB、ANSI B74.18、JIS R6010を引用しています。裏付ける点:番手と粒径の対応は規格で定義され、細粒側では体系間で一致しないこと。READMEの数値も独立に裏付けています。ANSI/CAMI 400は22 μm、FEPA P400は35 μm、JIS 400は32 μmと記し、約240番より細かい側では体系どうしを1:1で換算できないと述べています。READMEの「CAMI 400は約23、FEPA P400は約35」は、この公表値の丸めの範囲内です。

4. 研ぎの科学(SEMによる刃先研究と研磨のトライボロジー)

Verhoeven, J. D. (2004). Experiments on Knife Sharpening. アイオワ州立大学材料科学工学科名誉教授、Ames, IA。2004年9月。PDF:https://northarmknives.com/wp-content/uploads/2016/01/knifeshexps.pdf. 転載:https://archive.org/details/experiments-on-knife-sharpening(Internet Archive)。無料。正式な査読のない自主公開技術報告ですが、厳密なSEM研究であり、愛好家の研ぎの冶金学では最もよく引用される一次資料です(Verhoevenは査読済みのダマスカス鋼論文も共著しています)。自身のSEM撮像により、本表の複数の主張を直接裏付けます:
表示番手が細かくても、研磨作用が細かくなる保証はありません。研究で使用した6000番と8000番の日本の水砥石は、ほぼ同じ刃先を作り、溝は「粗いはずの6000番砥石のほうが、わずかに細かいかもしれない」とされています。原文では「この6000〜8000の粒度範囲では、より細かいという表示が、より細かな研磨作用を保証するわけではない」。細粒域の番手が信頼できないという本表の考えを支える、特に強い一次資料です。
砥石や研削砥石で刃を作ると、バリが残ります。最後の研磨は、それを取り除きます。試験した三つの仕上げ方法のうち、最もよかったのは酸化クロムまたはダイヤモンド研磨剤を塗った革砥でした。刃先幅は0.3〜0.5 μmとなり、剃刀の刃の基準に並びました。
研磨剤の粒径は、酸化クロム0.5 μmと、ダイヤモンドのエアゾールスプレー1 μm・6 μmと示されています。1 μmダイヤモンドでは最良の刃先幅が約0.3 μm、0.5 μm酸化クロムでは約0.4 μmでした。酸化クロムから1 μmダイヤモンドへ、あるいは6 μmから1 μmダイヤモンドへ移っても、改善はわずかでした。一定の細かさを越えると、さらに細かくしても刃先に大きな効果がなくなるという本表の説明を支えます。
1200番のDMTダイヤモンド砥石(鋼板上のニッケル層にダイヤモンドを埋め込んだもの)は、水砥石より粗い「驚くほど大きな表面の研磨痕」を残しました。本表のダイヤモンド分類で注意すべき点です。電着ダイヤモンド砥石は、粒度表示より粗く作用することがあり、ダイヤモンドペーストとは分けて考える必要があります。
砥石や研削砥石での研ぎでは、バリの発生は避けられません。細かい研磨材ほどバリは小さくなります(水砥石では約0.5 μm、1000番の研削砥石では1〜1.5 μm、200番では2〜4 μm)。

5. 日本の天然砥石(放散虫由来シリカの約2〜3 μmという値)

Science of Sharp, "JNAT Slurry, Part 2" (2016). https://scienceofsharp.com/2016/03/29/jnat-slurry-part-2/. 無料(ブログですが、著者自身のSEM/EDXによる一次研究)。中山砥4個から採った砥泥のSEMとEDX。裏付ける点:粒径と組成の両方。直接観察では「約3 μmのシリカ粒子が見られ、その寸法と形状は放散虫由来シリカに典型的」と記しています。シリカ(放散虫)粒子を砥粒、層状ケイ酸塩粘土を結合材と同定しています。日本の天然砥石に関する主張をまとめて支える、特に根拠の強い一つの資料で、自身の撮像による一次資料です。
Science of Sharp, "Does J-nat Slurry Break Down?" (2014). https://scienceofsharp.com/2014/05/28/does-j-nat-slurry-break-down/. 無料。シリカ相とケイ酸塩相を同定した初期のSEM/EDX研究です。「Masumura Tajiro 1979、2〜3 μm」という帰属が、読者コメントに記されているのもこのページです(下記注意事項を参照)。
Mikami (Mikakami), T., Mukai, K., Tokura, N., Imoto, N. (2002). Relationships among quartz crystallinity index, grain size of quartz, and conodont color alteration index of bedded cherts in the Tamba Belt, Southwest Japan. 地質学雑誌、108(12)、806-812。DOI:https://doi.org/10.5575/geosoc.108.12_806. J-STAGE:https://www.jstage.jst.go.jp/article/geosoc1893/108/12/108_12_806/_article. 無料(オープンアクセス、日本語、英語要旨付き)。裏付ける点:地質と粒径。京都・丹波の仕上げ砥石と同じ地質層である丹波帯の層状チャートの石英粒径を測定した査読論文です。石英粒径は数μmの小さい範囲にあり、熱履歴と相関します。「2〜3 μm」という説明に最も近い、独立に得られた査読済みの数値です。
Matsuda, T., Isozaki, Y. (1991). Well-documented travel history of Mesozoic pelagic chert in Japan. Tectonics, 10(2), 475. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1991Tecto..10..475M/abstract. 要旨は無料、全文は有料。裏付ける点:放散虫由来であること。美濃・丹波帯の層状チャートが、三畳紀〜ジュラ紀の遠洋性放散虫堆積物であることを示し、研磨材を「放散虫由来シリカ」と呼ぶ地質学的根拠となっています。
Bernal Cutlery, "Natural Stone Primer." https://bernalcutlery.com/pages/natural-stone-primer. 無料(小売店の資料で、査読文献ではありません)。裏付ける点:放散虫由来シリカを平易に説明する資料。概要説明にのみ使い、年代は上記の査読済み地質研究を参照してください(Bernalは白亜紀としていますが、地質研究ではチャートは三畳紀〜ジュラ紀)。

注意点と根拠の弱い箇所(本表の説明で断定を控えるために)

「Masumura Tajiro 1979、2〜3 μm」は、確認済みの一次資料ではありません。たどれるのはScience of Sharpの2014年記事に付いた読者コメントだけです。その値を学術論文ではなく、一般向けの小冊子「The Charm of The Stones of Kyoto」に帰属させています。ローマ字の著者名に該当する索引上の著者は特定できず、図書館の書誌やデジタル化した本文も見つかりませんでした。コメントを書いた本人も、試料の産地に不確かさがあると述べています。「Masumura 1979」を検証済みの一次的な数値として示さないでください。値の出典はScience of Sharp 2016(自身のSEMで約3 μm)とMikamiら2002(同じ地層中の石英粒径を扱う査読論文)に置き、Masumuraは「一般にそう帰属されている」とのみ記してください。
この五つの測定法の列挙(ふるい、沈降法、レーザー回折、電気的検知帯法、画像解析)は、五つのISO測定法規格を合わせたもので、一つの査読論文の一文を引用したものではありません。五つすべてを扱う最も近い単一資料はAllenの教科書です。規格に裏付けられた一覧とはいえますが、一つの論文への帰属は避けてください。
FEPAで粗粒はふるい、微粉は沈降法とする区分は、FEPAの概要説明とメーカーのページによります。ここでは規格の正式本文から引用していません(FEPA全文は購入が必要)。FEPAの要約による説明として示してください。
Verhoeven(2004)は、自主公開の報告書であり、正式な査読を受けていません。査読誌の論文ではなく、この分野で扱われているとおり、材料科学の名誉教授による厳密なSEM研究として説明してください。