JP2002361562A

JP2002361562A - 砥石の製造方法

Info

Publication number: JP2002361562A
Application number: JP2001175880A
Authority: JP
Inventors: Mineo Kobayashi; 峰男小林; Shizuo Akiba; 静男秋葉
Original assignee: KOREMURA TOISHI SEISAKUSHO KK
Current assignee: KOREMURA TOISHI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】組織が均質で、折損や欠けが起こりづらい砥
石材を高い生産性の下で製造する方法を提供する。【解決手段】砥粒を主体とする原料を水と混合してス
ラリーを調製し、スラリーを型枠に流入し、直接、振動
を加えながらスラリーを成形し、得られた成形体を型枠
から離型したのち乾燥，焼成を順次行う砥石材の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は砥石の製造方法に関
し、更に詳しくは、全体として組織が均質である砥石を
高い生産性の下で製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体関連分野や光関連分野にお
いて、そこで使用する部品に関しては精密化，小型化が
厳しく要求されているが、そのことに伴ってそれら部品
の製造時に使用する研磨砥石や研削砥石などの砥石に対
しても、小型化，高性能化への要望が強まっている。具
体的には、組織が均質であり、同一砥石において研磨・
研削能にばらつきがなく、また折損や欠けなどを起こさ
ないという性能である。

【０００３】ところで、研磨砥石や切削砥石のような砥
石は、一般に、従来から例えば次のような湿式法で製造
されている。まず、所定の砥粒と、長石やけい石のよう
な無機結合材と、合成樹脂ボールやシリカバルーンのよ
うな有機・無機気孔材と、酢酸ビニルのような有機結合
材とを所定の割合で混合し、更にここに所定量の水を混
合して全体を撹拌し、流動性を備えたスラリーを調製す
る。

【０００４】ついでこのスラリーを所定形状の型枠に注
入し、通常は室温下で放置することにより水を除去して
グリーンの成形体にしたのち、更に乾燥し、ついで所定
の温度で焼成して砥石にする。ところで、上記した湿式
法による砥石の製造には、砥石への前記した最近の要望
との関係で次のような問題が生じている。

【０００５】（１）まず、スラリーの調製時における混
合・撹拌に伴って、スラリーには空気が巻き込まれて気
泡が発生する。この気泡は型枠内での放置時に脱泡して
いくが、例えば粒径が１μｍ以下である砥粒を多用する
スラリーは高粘性であるため、型枠が極度に小型形状で
ある場合には一部が残置することになる。その結果、焼
成後の砥石にはそれがボイドとして残り、砥石の折損や
欠けを引き起こすことがある。すなわち、クリティカル
な品質欠陥を招くことがある。

【０００６】（２）また、スラリーを型枠内に注入した
のち放置する過程で、スラリーの構成成分のうち比較的
比重が大きい砥粒が重力によって型枠の底部に沈降す
る。このような状態の成形体を焼成して得られた砥石は
砥粒が一部に偏在しているため、研磨・研削能が同一の
砥石材で均質な状態になりにくいという問題である。こ
の問題は、砥石への要望が小型化・高精度化すればする
ほど性能面にとって深刻な問題となる。

【０００７】（３）また、小型の砥石を製造する場合、
用いる型枠も小型化する。そのような小型な型枠にスラ
リーを注入すると、前記した脱泡不備の問題と並んでス
ラリーがその表面張力によって型枠の内壁に付着する傾
向が増大して、離型が困難になるという問題が発生す
る。このようなことから、従来から慣用されている湿式
法は、砥石への最近の要望に関して充分に応えきれない
という問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の湿式
法で砥石を製造するときの上記した問題を解決し、全体
の組織は均質であり、折損や欠けも起こりづらく、また
離型性も良好であるため高い生産性の下での製造が可能
な砥石材の製造方法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、砥粒を主体とする原料を水
と混合してスラリーを調製し、前記スラリーを型枠に流
入したのち、直接、前記スラリーに振動を加えながら当
該スラリーを成形し、得られた成形体を前記型枠から離
型したのち乾燥，焼成を順次行うことを特徴とする砥石
の製造方法が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明方法は、大きくは、スラリ
ーの調製，スラリーの成形、およびスラリー成形体の離
型・乾燥・焼成の３工程で構成されているが、これら工
程のうち、スラリーの調製，成形体の離型・乾燥・焼成
は従来と基本的に同じである。したがって、以後の説明
はスラリーの成形を中心にして進める。

【００１１】本発明方法において、所定の成分から成
り、所定の粘度となるように調製されたスラリーは型枠
に注入される。そして、この型枠内に注入されたスラリ
ーに対して直接的に振動が加えられる。このときに用い
られる加振装置としては、次のようなものをあげること
ができる。まずその１つは、いわゆるテーブル式加振装
置である。

【００１２】この加振装置１は、図１の概略図で示すよ
うに、架台１ａの上に振動板１ｂが配設され、この振動
板１ｂの下面に振動発生部１ｃが固定されている。他の
加振装置はいわゆるピン加振装置である。この加振装置
２は、図２の概略図で示すように、振動板２ａの下面に
は複数本のピン振動子２ｂが植設され、振動板２ａの上
面に振動発生部２ｃが固定されている。

【００１３】本発明におけるスラリー成形は、好適に
は、上記した加振装置を組み合わせて用いることにより
次のように進められる。まず、図１で示した加振装置１
の振動板１ｂの上に衝撃吸収用のラバーと吸水盤を順次
配置したのち、その上に更に型枠を配置する。型枠とし
ては、例えば図３と図４で示したものを用いることがで
きる。図３の型枠３Ａは比較的大きなブロックを成形す
るために用いられ、また図４の型枠３Ｂは、枠内が仕切
り板で例えば５〜１０mm間隔で等分に仕切られて、仕切
り室が形成されているものであって、平板を成形するた
めに用いられる。

【００１４】まず最初に、図１の加振装置１を用い、振
動板１ｂの上に型枠を配置したのち振動発生部１ｃを作
動して振動板を振動させながら型枠にスラリーを流入す
る。調製したスラリーが高粘性であったり、また用いる
型枠が図４で示したように狭隘な仕切り室を有する型枠
３Ｂであった場合であっても、スラリーそれ自体はチク
ソトロピック性であるため、型枠への流入時には振動を
受けてその流動性が増し、その結果、気泡を巻き込むこ
となくスムーズに型枠内に流入していく。

【００１５】ついで、型枠の上にピン加振装置２を配置
し、ピン振動子２ｂを型枠内のスラリーの中に差し込ん
だのち、振動発生部２ｃを作動する。なお、このとき、
テーブル式加振装置１の運転は継続していてもよいし、
また停止していてもよい。振動発生部２ｃを作動する
と、発生した振動はそれぞれのピン振動子２ｂを介して
そのピン振動子の周囲に位置するスラリーに伝搬してい
くので、当該スラリーの流動性が更に上昇する。

【００１６】その結果、各ピン振動子の周囲に位置する
スラリーの脱泡は更に進行し、また、スラリーの構成成
分の撹拌も進み、比重の大きい砥粒が沈降することも抑
制され、その状態でスラリーの固め締めが進行してい
く。したがって、得られた成形体に気泡は少なく、また
スラリーの各成分が上下方向で均一に混在してその組織
は均質化する。

【００１７】このような成形体を焼成することにより、
組織が均質で、また折損などを起こしづらい焼成体の砥
石が得られる。なお、型枠３Ａ，３Ｂの内側面に離型材
を塗布した状態で上記したスラリーの成形を行うと、理
由は明確ではないが、従来に比べると非常に短時間で離
型することができて乾燥工程に移送することができるの
で、従来に比べて砥石に関する全体の製造時間を短縮す
ることができる。

【００１８】振動発生部１ｃ，２ｃで発生させる振動の
規定因子、すなわち、周波数，加速度，振幅は、スラリ
ーの粘度，型枠の大小または形状、ピン状振動子の本数
と分布状態などによって適宜に選定する。また、粒径が
５〜１０μｍ程度の大きな砥粒を用いる場合は、加振時
間を長めに設定し、粒径５μｍ以下程度の砥粒を用いる
場合は加振時間を短めに設定すればよい。

【００１９】

【実施例】実施例１（１）スラリーの調製平均粒径５μｍのＷＡ砥粒（比重３.９）１００質量部
に対し、ボンド（無機結合材）２０質量部、合成樹脂ボ
ール（有機気孔材）３質量部、および酢酸ビニル系合成
樹脂（有機結合材）２.５質量部を混合し、そこに水１
０質量部を添加して撹拌し、スラリーとした。

【００２０】（２）成形まず、縦１１０mm，幅１８０mm，高さ５０mmの図３で示
した型枠３Ａを用意し、その内側面に揮発油（離型材）
を塗布した。一方、図１で示した加振装置１の振動板１
ｂ（縦３００mm，幅３００mm）の上に、長さ１５０mm，
厚み５mmの平板振動子を固定し、ここに、上記した型枠
３Ａを配置した。

【００２１】型枠の中に前記したスラリーを流し込み、
加振装置の振動発生部１ｃを作動して、周波数５０Hz，
加速度５.５GP，振幅０.１２mmの振動を発生させた。
０.５分後、振動発生部の作動を停止して自然放置し、
そのままスラリーの水分を吸水盤で除去し、２時間後に
離型した。離型は何ら型くずれを起こすことなく実現で
きた。

【００２２】なお、比較のために、加振しない状態でス
ラリーの成形を行った。スラリー注入後、１２時間経過
してはじめて離型が可能であった。（３）砥石の製造離型後、６０℃で６日間の乾燥処理を行い、次いで、温
度１１３０℃で１２時間の焼成を行った。

【００２３】得られた焼成体につき、その上面と下面の
硬度（HRC）を測定した。比較のために、加振しないで
製造した成形体についても同様の条件で焼成し、その焼
成体（比較例）の上面と下面の硬度（HRC）も測定し
た。以上の結果を、３個所の平均値として表１に示し
た。実施例２（１）スラリーの調製平均粒径１μｍのＷＡ＋Ｃｒ（比重３.９以上）１００
質量部に対し、ボンド（無機結合材）１６質量部、合成
樹脂ボール（有機気孔材）３質量部、酢酸ビニル系合成
樹脂（有機結合材）３.５質量部を混合し、そこに水１
０質量部を添加して撹拌し、スラリーとした。

【００２４】（２）成形縦１１０mm，幅１３０mm，高さ６０mmの外枠内が仕切り
板で仕切られている図４で示した型枠３Ｂを用意した。
この型枠３Ｂの内側面に揮発油（離型材）を塗布したの
ち、それを図１で示した加振装置１の振動板１ｂの上に
配置した。振動板１ｂの上には予め厚み１０mm，縦３０
０mm，幅３００mmのラバーシートを配置しておいた。

【００２５】ついで、振動発生部１ｃを作動して、周波
数５０Hz，加速度５.５GP，振幅０.１２mmの振動を発生
させ、その状態を維持しながら型枠の中に前記スラリー
を流入した。次に、振動発生部１ｃを作動させながら、
型枠３Ｂの上に、直径３mm，長さ１２０mmのピン振動子
２ｂが振動板２ａに植設されている図４で示したピン加
振装置２を配置した。このとき、ピン振動子２ｂはそれ
ぞれ、型枠３Ｂ内における各仕切り室の中心部に配置さ
れるように位置調節した。

【００２６】ついで、振動発生部２ｃを作動して、周波
数５０Hz，加速度５.５GP，振幅０.１２mmの振動を発生
させた。０.５分後、振動発生部１ｃおよび振動発生部
２ｃの作動を停止して自然放置し、そのままスラリー水
分を吸水盤で除去し、１２時間後に離型した。離型は何
ら型くずれを起こすことなく実現できた。

【００２７】なお、加振しない状態でスラリーの成形を
行った。スラリー注入後、２４時間経過後にしてはじめ
て離型が可能であった。（３）砥石の製造離型後、６０℃で６日間の乾燥処理を行い、次いで、温
度１３７０℃で１２時間の焼成を行った。

【００２８】得られた焼成体につき、その上面と下面の
硬度（HRC）を測定した。比較のために、加振しないで
製造した成形体についても同様の条件で焼成し、その焼
成体（比較例）の上面と下面の硬度（HRC）も測定し
た。３個所の平均値を表１に示した。実施例３（１）スラリーの調製粒径１〜２μｍのＧＣ（比重３.１）１００質量部に対
し、ボンド（無機結合材）３０質量部、合成樹脂ボール
（有機気孔材）１０質量部、酢酸ビニル系合成樹脂（有
機結合材）５質量部を混合し、そこに水１０質量部を添
加して撹拌し、スラリーとした。

【００２９】（２）成形外径１３０mm，内径１１０mm，高さ２０mmの円環状型枠
を用意し、この型枠の内側面に揮発油（離型材）を塗布
したのち、それを図１で示した加振装置１の振動板１ｂ
の上に配置した。振動板１ｂの上には予め厚み１０mm，
縦３００mm，幅３００mmのラバーシートを配置しておい
た。

【００３０】ついで、円環状型枠の中に前記スラリーを
流入したのち、振動発生部１ｃを作動し、周波数５０H
z，加速度５.５GP，振幅０.１２mmの振動を発生させ
た。０.５分後に振動発生部１ｃの作動を停止して自然
放置し、そのままスラリー水分を吸水盤で除去し、５時
間後に離型した。離型は何ら型くずれを起こすことなく
実現できた。

【００３１】なお、加振しない状態でスラリー成形を行
った。スラリー注入後、１２時間経過後にしてはじめて
離型が可能であった。（３）砥石の製造離型後、５０℃で１日間の乾燥処理を行い、次いで、温
度６００℃で１時間の焼成を行った。

【００３２】得られた焼成体につき、その上面と下面の
硬度（HRC）を測定した。比較のために、加振しないで
製造した成形体についても同様の条件で焼成し、その焼
成体（比較例）の上面と下面の硬度（HRC）も測定し
た。３個所の平均値を表１に示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から明らかなように、実施例方法で製
造した焼成体は、上面と下面との硬度差は小さく、比較
例に比べると明らかにその組織の均質さを示している。
また、実施例の成形体の断面を実体顕微鏡（×５０）で
観察したところ、残存気泡は存在していないことが確認
された。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、組織が均質で、残存気泡が少ないので折損
や欠けが起こりづらい砥石を製造することができ、その
工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】テーブル式加振装置１を示す概略斜視図であ
る。

【図２】ピン加振装置を示す概略斜視図である。

【図３】型枠の１例３Ａを示す斜視図である。

【図４】型枠の別の例３Ｂを示す斜視図である。

【符号の説明】

１テーブル式加振装置１ａ架台１ｂ振動板１ｃ振動発生部２ピン加振装置２ａ振動板２ｂピン振動子２ｃ振動発生部３Ａ，３Ｂ型枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒を主体とする原料を水と混合してス
ラリーを調製し、前記スラリーを型枠に流入し、直接、
前記スラリーに振動を加えながら当該スラリーを成形
し、得られた成形体を前記型枠から離型したのち乾燥，
焼成を順次行うことを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項２】前記スラリーの成形は２種類の加振装置
を組み合わせて行われ、最初の加振装置では前記型枠に
流入された前記スラリーの脱泡処理が行われ、次の加振
装置では前記スラリー中の構成成分の均質化処理と前記
成形体の離型性向上処理が行われる請求項１の砥石の製
造方法。