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サンドペーパーは、コーティング研磨紙またはエメリー紙とも呼ばれ、紙または布のシートの片面に研磨物質（グリット）が接着された材料の一種です。[ 1 ]
サンドペーパーには様々な種類があり、紙や裏紙、研磨材の材質、粒度、結合剤などに違いがあります。サンドペーパーの種類を説明する際には、研磨材の名前を用いるのが一般的で、例えば「酸化アルミニウムクロス」や「炭化ケイ素ペーパー」などです。
サンドペーパーは様々な粒度で製造されており、表面から物質を除去するために使用されます。例えば、表面を滑らかにするため（塗装や木材仕上げなど）、物質の層を除去するため（古い塗料など）、あるいは表面を粗くするため（接着前の下地処理など）に使用されます。
古代から、世界中の文明は魚の鱗[ 2 ]や大理石の粉[ 3 ]などの研磨材を使用してきました。現代のサンドペーパーに似たコーティングされた研磨材に関する最初の記録は、13世紀の中国にあり、砕いた貝殻、種子、砂を天然のガムを使って羊皮紙に接着していました[ 4 ] [ 5 ]。現代のコーティング研磨材技術は産業革命を通じて発展し、英国と米国の発明家が製造プロセスを改良し、新しいコーティング材料を試しました[ 3 ] 。
用途に応じて、サンドペーパーの裏地材は様々です。柔軟性の高いものもあり、不規則な形状にも沿うことができます。一方、厚みのあるものは、より過酷な使用に適しています。
紙は、コーティングされた研磨材の基材として最も安価で広く使用されているため、「サンドペーパー」という通称で呼ばれています。紙の基材は、「A」、「C」、「D」、「E」、「F」の5つの重量区分があり、Aが最も軽く、Fが最も重いです。電動サンダー用ディスクなどの重負荷用途では、紙に布繊維、樹脂、またはその他の添加剤を加えて強化することがあります。[ 6 ] [ 7 ]： 23-24
紙の他に、コーティング研磨材の裏打ち材として最もよく使われるのは、布（天然または合成）、PETフィルム、加硫繊維である。[ 7 ]： 22
布製の裏地は、一般的に「J」、「X」、「Y」という、最も軽いものから最も重いものまでの厚さで分類されます。さらに柔軟性を高めたバリエーションには「JF」や「XF」、さらに重いオプションには「YY」といった追加の重量指定も存在します。[ 8 ] [ 9 ]布は耐久性が高いため好まれ、研磨ベルトなどの用途に使用されます。[ 7 ]： 25
PETフィルムと加硫繊維も耐久性の高い選択肢です。フィルムはシート全体に非常に均一な厚みがあり、きれいな研磨パターンが得られるため選ばれています。重量は1から7まであります。[ 7 ]： 26繊維は厚くて非常に丈夫な裏地で、一般的に研磨ディスクにのみ使用されます。[ 6 ] [ 9 ]
紙の裏地には、ラテックスなどの防水素材の層がコーティングされている場合があります。これらのタイプのサンドペーパーは「ウェット/ドライ」[ 9 ]または「ウェットアンドドライ」と呼ばれ、一部の用途で必要とされる水性潤滑剤の使用を可能にします。[ 7 ]： 24ウェット/ドライペーパーは、フィラデルフィアのインク製造業者であるフランシス・ガーニー・オキーによって発明されました。彼は3Mに雇われ、彼のアイデアに取り組み、1921年に同社は「Wetordry」というブランド名で最終製品を発売しました。[ 10 ] [ 11 ]
乾湿両用サンドペーパーは、水で研磨面から粒子を洗い流し、目詰まりを軽減するため、水で濡らして使用する方が効果的です。[ 12 ]
裏面には接着剤を用いて研磨粒子が塗布されている。粒子組成、サイズ、使用する接着剤など、コーティングの様々なパラメータを変更することで、様々な用途に適したサンドペーパーを製造できる。
過去のサンドペーパーのほとんどは、研磨材としてフリントを使用していた。しかし、フリントの粒子はほとんどの種類の研磨には柔らかすぎるため、フリントペーパーは現在ではほとんど使用されていない。[ 13 ] [ 7 ]： 10
その代わりに、現在ではほとんどのコーティング研磨材は合成砥粒材を使用しています。最も一般的に使用されているのは酸化アルミニウム（一般的にALOと略される）です。酸化アルミニウム紙は丈夫で安価であり、木材と金属の両方で幅広い用途に適しています。アルミナジルコニアなどのセラミック材料は、より高級な代替品であり、高価ではありますが、優れた切れ味と耐久性を提供します。炭化ケイ素も一般的な合成材料です。非常に細かい粒度で入手可能で、湿式研磨によく使用されます。[ 14 ] [ 15 ] [ 13 ] [ 7 ]： 11-15
天然素材の中には、現在でも使用されているものもあります。例えば、エメリーは金属研磨に、ガーネットは木材仕上げに、クロッカス紙（酸化鉄粒子から作られる）は軟金属の精密研磨に用いられます。[ 13 ] [ 15 ] [ 7 ]： 7-11
研磨材には、脆性と呼ばれる性質があります。研磨によって発生する熱の影響下で、脆性材料は制御された速度で破砕され、新しい鋭利なエッジが現れます。これにより、使用に伴って鈍くなり研磨性を失う非脆性グリットに比べて、はるかに長持ちします。[ 7 ]： 13
粒度とは、サンドペーパーに付着している研磨粒子の大きさのことです。サンドペーパーには、非常に粗いもの（約2 mm）から超微細なもの（<1 μm）まで、さまざまな粒度があります。[ 16 ] [ 7 ]： 16-17粒度の粗い材料は、硬い表面の研磨を容易にしますが、細かい部分を誤って損傷しやすくなります。[ 17 ] [ 18 ]
粒度、許容誤差、ろ過方法に関して、いくつかの規格が定められています。最も一般的な規格は以下のとおりです。[ 16 ] [ 7 ]： 16-17
サンドペーパーの中には、「粗目」「中目」「細目」といった説明的な名称のみを使用し、規格を参照していないものもある。これらの名称は規制されておらず、製造業者によって異なる場合がある。[ 7 ]： 16-17
均一な粒度を得るためには、研磨材の粉砕粒子を粒度別にろ過する必要があります。粗い粒子は、段階的に目の細かい試験用ふるいを通され、各層でより細かい粒子が遮断されます。中程度の粒子は通常、空気分級によって分離されます。これは、空気の流れを利用して粒子を重量で分離するものです。最も細かい粒子については、沈降に基づく水分級が用いられます。これは、粒子が液体タンクの底に沈降する速度に基づいて粒子を分離するものです。[ 20 ] [ 7 ]： 17、20
サンドペーパーには、クローズドコートとオープンコートの2種類があります。クローズドコートのサンドペーパーでは、表面の約90～95%が研磨粒子で覆われています。クローズドコートのサンドペーパーは、手作業での研磨や硬い材料の加工に適しています。一方、オープンコートのサンドペーパーでは、表面の50～70%が研磨粒子で覆われています。粒子間の間隔が広いため、サンドペーパーの柔軟性が高まり、目詰まりを防ぎます。しかし、粒子の間隔が広いため、均一な研磨作業を行う能力が制限されます。オープンコートのサンドペーパーは、柔らかい材料に適しています。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 7 ]： 27
研磨材を紙に接着するために、さまざまな接着剤が使用されています。にぬめり糊もまだ使用されていますが、この糊は機械研磨時に発生する熱に耐えられないことが多く、防水性もありません。防水サンドペーパーや乾湿両用サンドペーパーは、樹脂結合剤と防水性の裏地を使用しています。[ 22 ] [ 7 ]： 26-30
接着剤は一般的に2層で塗布される。下塗り接着剤は研磨コーティングの前に塗布され、研磨コーティングを基材に接着する。一方、サイズ剤接着剤はコーティングの後に塗布され、さらにしっかりと固定する。[ 7 ]： 6-7、28
従来の重力コーティングプロセスでは、長いリボン状の基材にコーティング層が正しい順序で順次塗布されます。これに代わる静電コーティングでは、接着剤を塗布した基材と研磨粒子を電界に通すことで、基材に負電荷、研磨粒子に正電荷を付与します。これにより粒子が基材に引き寄せられ、重力コーティングよりも高い強度で接着剤に付着します。[ 7 ]： 6-7
サンドペーパーは、研磨材に乾燥潤滑剤（通常はステアリン酸亜鉛）を添加することで「ステアリン酸処理」されることがある。ステアリン酸処理されたサンドペーパーは、ステアリン酸「石鹸」が目詰まりを防ぎ、サンドペーパーの寿命を延ばすため、仕上げ材や塗料の研磨に有効である。 [ 13 ] [ 7 ]： 30
サンドペーパーにはさまざまな形状とサイズがあります。最も一般的な形状は9×11インチ（23×28cm ）の平らなシートですが[ 7 ]： 89、その他にも研磨ロール、スポンジ、ベルトサンダー用のベルト、ディスクサンダーやオービタルサンダー用のディスクなどがあります[ 7 ]： 32～38
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