JP2004249459A - Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method - Google Patents

Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2004249459A
JP2004249459A JP2004168991A JP2004168991A JP2004249459A JP 2004249459 A JP2004249459 A JP 2004249459A JP 2004168991 A JP2004168991 A JP 2004168991A JP 2004168991 A JP2004168991 A JP 2004168991A JP 2004249459 A JP2004249459 A JP 2004249459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
raw material
material liquid
alkoxide
vitrified
vitreous binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004168991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Nagata
晃 永田
Hiroki Imai
宏起 今井
Hideya Nishino
英哉 西野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noritake Co Ltd
Fuji Chemical Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Fuji Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noritake Co Ltd, Fuji Chemical Co Ltd filed Critical Noritake Co Ltd
Priority to JP2004168991A priority Critical patent/JP2004249459A/en
Publication of JP2004249459A publication Critical patent/JP2004249459A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glassy binder raw material liquid for a vitrified grinding wheel, and its manufacturing method for obtaining a workpiece surface grade corresponding to an abrasive grain diameter even in a relatively fine grain. <P>SOLUTION: This raw material liquid 1 or 2 is a glassy binder raw material liquid for forming a glassy binder 14 for binding an abrasive grain in a manufacturing process of the vitrified grinding wheel 10, and is composed of an alkoxide composition bonding each of a plurality of constituting elements included in the glassy binder 14 with an alkyl group or an alkoxide polycondensate being the polycondensate of the alkoxide composition, and is formed and deposited from a plurality of elements included in this in the manufacturing process of the vitrified grinding wheel. Since the glassy binder 14 is formed in the further finer particle size than the particle size of the abrasive grain 12 even if the abrasive grain 12 is #3,000 or more (the average particle size 6 μm or less), the vitrified grinding wheel 10 for performing grinding work of the workpiece surface grade corresponding to the abrasive grain diameter can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液およびその製造方法に関し、特に、砥粒を結合するビトリファイドボントとして溶液法により生成されたガラス質結合剤を用いる技術に関するものである。   The present invention relates to a vitrified binder raw material liquid for a vitrified grinding wheel and a method for producing the same, and particularly to a technique using a vitrified binder produced by a solution method as a vitrified bond for binding abrasive grains.

一般に、ビトリファイド砥石の砥粒を相互に結合させるために用いられるガラス質結合剤(ビトリファイドボンド)には、砥石原料の段階においてフリットと称されるガラス粉が用いられている。このフリットが一次粘結剤で濡らされた砥粒の外周表面に付着或いはコーティングされた状態となるように砥石原料が調整され、その砥石原料が所定の成形型内において加圧成形された後、焼成段階でフリットが再溶融させられることにより砥粒間が接着させられることにより、製品とされる。上記フリットすなわちガラス質結合剤は、砥粒間の結合が目的であり、砥粒の1/2より大きい粒径となると、研削面にガラス質が露出或いは浸み出して砥粒の切れ刃を覆うことにより研削作用を阻害し、研削焼けを発生させる原因となることが知られている。   Generally, as a vitreous binder (vitrified bond) used to bond abrasive grains of a vitrified grindstone to each other, glass powder called a frit is used in a stage of a grindstone raw material. The grindstone raw material is adjusted so that the frit is attached or coated on the outer peripheral surface of the abrasive grains wetted with the primary binder, and after the grindstone raw material is pressure-formed in a predetermined mold, The frit is re-melted in the firing step, so that the abrasive grains are bonded to each other, thereby forming a product. The frit or vitreous binder is intended for bonding between abrasive grains, and when the grain size is larger than 1/2 of the abrasive grains, the vitreous material is exposed or oozes out on the ground surface and the cutting edge of the abrasive grains is removed. It is known that the covering impairs the grinding action and causes grinding burns.

しかしながら、上記フリットは、粉砕などの実用的な製法では2〜5μm程度であるものが用いられるのに対し、ビトリファイド砥石はその用途や加工目的などに従って粒度の番数が#10(平均粒径2mm)〜#64000(平均粒径0.3μm)という広範囲の砥粒を必要とするので、たとえば#1000以上(平均粒径15μm以下)の微細な粒径の砥粒、特に#3000以上(平均粒径6μm以下)の極微細な粒径の砥粒となると、ガラスフリットの粒径が相対的に大きすぎる状態となるので、必ずしも砥粒間を結合するように溶融しないで研削面へ露出する状態となり、砥粒径に見合った加工物表面品位が得られていないのが現状である。このため、そのような細粒のビトリファイド砥石において、砥粒径に見合った加工物表面品位を得るための微細なガラス質結合剤が望まれていた。   However, the frit used in practical production methods such as pulverization has a particle size of about 2 to 5 μm, whereas the vitrified whetstone has a particle size number of # 10 (average particle size of 2 mm) according to its use and processing purpose. ) To # 64000 (average particle size 0.3 μm), so that abrasive particles having a fine particle size of, for example, # 1000 or more (average particle size of 15 μm or less), particularly # 3000 or more (average particle size When the abrasive particles have an extremely fine particle diameter (diameter of 6 μm or less), the particle diameter of the glass frit is relatively too large, so that the abrasive particles are not necessarily melted so as to bond between the abrasive particles and are exposed to the ground surface. At present, the surface quality of the workpiece corresponding to the abrasive grain size has not been obtained. For this reason, in such a fine-grained vitrified grinding wheel, a fine vitreous binder for obtaining a surface quality of a workpiece corresponding to the abrasive grain size has been desired.

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、比較的細粒であってもその砥粒径に見合った加工物表面品位が得られるビトリファイドボンドを生成するためのビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to produce a vitrified bond capable of obtaining a workpiece surface quality commensurate with the abrasive grain size even with relatively fine grains. To provide a vitrified binder raw material liquid for a vitrified grinding wheel and a method for producing the same.

本発明者等は、以上の事情を背景として、鋭意研究を重ねた結果、ビトリファイド砥石のボンドとして必要とされるガラスを構成する元素たとえばSi、Al、B、Naの4元素のアルコキシド溶液を砥粒と共に混合して流し込み成形し且つ焼成を施すと、たとえば#1000以上(平均粒径15μm以下)の微細な粒径の砥粒、特に#3000以上(平均粒径6μm以下)の極微細な粒径の砥粒であってもそれらを適切に結合する上記4元素の酸化物から成るガラス質の結合剤が生成されてビトリファイド砥石が構成されることを見いだした。すなわち、ガラスを構成する元素を含む溶液を砥粒と混合した状態で乾燥および焼成すると、その元素から成るガラス質結合剤をビトリファイド砥石内に生成できることを見いだした。このようにして生成されたガラス質結合剤は、乾燥或いは焼成過程における析出により微細な粒径のガラスが生成され且つそれが焼成により溶解させられることにより、微細な粒径の砥粒であっても研削面にガラス質が露出或いは浸み出すことがなく、微細な粒径の砥粒に見合った研削品質が得られるものと考えられる。   The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the background described above, and as a result, have been able to grind an alkoxide solution of four elements of glass, such as Si, Al, B, and Na, required for bonding a vitrified grindstone. When mixed with the particles, cast, and baked, for example, abrasive grains having a fine particle size of # 1000 or more (average particle size of 15 μm or less), particularly ultrafine particles of # 3000 or more (average particle size of 6 μm or less) It has been found that a vitrified binder composed of the oxides of the above four elements, which appropriately binds even abrasive grains having a diameter, is formed to constitute a vitrified grinding wheel. That is, it has been found that when a solution containing an element constituting glass is dried and fired in a state of being mixed with abrasive grains, a vitreous binder composed of the element can be generated in the vitrified grindstone. The vitreous binder thus produced is an abrasive having a fine particle diameter by forming a glass having a fine particle diameter by precipitation in a drying or firing process and dissolving it by firing. Also, it is considered that the glass quality is not exposed or oozes out on the ground surface, and the grinding quality suitable for the abrasive grains having a fine particle diameter can be obtained.

本発明は、以上の知見に基づいて為されたものであり、その要旨とするところは、ビトリファイド砥石の製造過程において砥粒を結合するガラス質結合剤を生成するためのガラス質結合剤原料液であって、前記ガラス質結合剤に含まれる複数の構成元素がそれぞれアルキル基と結合したアルコキシド組成物、またはその縮重合物であるアルコキシド縮重合物から成るものである。   The present invention has been made based on the above findings, and the gist of the present invention is a vitreous binder raw material liquid for producing a vitreous binder that binds abrasive grains in the process of manufacturing a vitrified grindstone. Wherein the plurality of constituent elements contained in the vitreous binder are each composed of an alkoxide composition bonded to an alkyl group, or an alkoxide condensation polymer which is a condensation polymer thereof.

このようなビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液によれば、そのガラス質結合剤の原料液に含まれる複数の元素からビトリファイド砥石の製造過程において生成されすなわち析出されることにより、上記ガラス質結合剤は、たとえ砥粒が#3000以上すなわち平均粒径が6μm以下の細粒であっても、その砥粒の粒径に比較して析出によりさらに微細な粒径に生成されるので、砥粒径に見合った加工物表面品位の研削加工を行うことができるビトリファイド砥石が得られる。   According to the vitrified grindstone raw material liquid for vitrified grinding wheels, the vitrified grinding wheel is produced or precipitated in a manufacturing process of the vitrified grindstone from a plurality of elements contained in the vitreous binder raw material liquid, whereby the vitreous bonding is performed. Even if the abrasive particles are fine particles having a size of # 3000 or more, that is, an average particle size of 6 μm or less, the agent is formed into a finer particle size by precipitation than the particle size of the abrasive particles. A vitrified grindstone capable of performing a grinding process of a workpiece surface quality corresponding to the diameter is obtained.

ここで、上記第1発明のガラス質結合剤原料液を好適に製造するための方法発明の要旨とするところは、ビトリファイド砥石の製造過程において砥粒を結合するガラス質結合剤を生成するためのガラス質結合剤原料液の製造方法であって、(a) 前記結合剤原料液作成工程は、一般式Si(OR1 4 (但しR1 は炭素数1〜4のアルキル基)で表されるテトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、一般式Al(OR2 n ・Lm (但しR2 はアルキル基、Lは配位子であり、n+ m=3)で表されるAlアルコキシドと、一般式B(OR3 3 (但しR3 は炭素数1〜2のアルキル基)で表されるBアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液とを溶媒に溶解して加熱還流する第1加熱還流工程と、(b) その第1加熱還流工程により還流されたアルコキシド溶液中に、一般式Na(OR4 )(但しR4 は炭素数3〜4のアルキル基)で表されるNaアルコキシドを投入してさらに加熱還流する第2加熱還流工程と、(c) その第2加熱還流工程により還流されたアルコキシド溶液を冷却する冷却工程と、(d) Naを除く含有金属に対する加水分解率が0〜100%に値する水および/または酢酸をエタノールで希釈したもの、およびエタノールで希釈した酸触媒を順次投入して前記アルコキシド溶液中の金属アルコキシドを部分的に加水分解および縮重合させてアルコキシド縮重合物を得る加水分解縮重合工程とを、含むことにある。 Here, the gist of the method invention for suitably producing the vitreous binder raw material liquid of the first invention is to produce a vitreous binder that binds abrasive grains in the process of manufacturing a vitrified grindstone. A method for producing a vitreous binder raw material liquid, wherein (a) the binder raw material liquid preparation step is represented by a general formula Si (OR 1 ) 4 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). And an Al alkoxide represented by the general formula Al (OR 2 ) n · L m (where R 2 is an alkyl group, L is a ligand and n + m = 3) And a B alkoxide or a boron oxide alcohol solution represented by the general formula B (OR 3 ) 3 (where R 3 is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms) dissolved in a solvent and heated and refluxed in a first heating reflux step. And (b) refluxing in the first heating reflux step The alkoxide solution was, the general formula Na (OR 4) (where R 4 is an alkyl group having 3-4 carbon atoms) and a second heating to reflux step of further heating reflux was charged with Na alkoxide represented by ( c) a cooling step of cooling the alkoxide solution refluxed in the second heating reflux step, and (d) water and / or acetic acid having a hydrolysis rate of 0 to 100% with respect to the contained metal other than Na diluted with ethanol. And a hydrolysis-condensation polymerization step of sequentially charging and acid-diluting an acid catalyst diluted with ethanol to partially hydrolyze and condensation-polymerize the metal alkoxide in the alkoxide solution to obtain an alkoxide condensation polymer. .

この方法発明によれば、Si、Al、B、Naの4つの元素の酸化物からなる耐熱性の高いガラス質結合剤が得られる利点がある。   According to this method invention, there is an advantage that a highly heat-resistant glassy binder composed of oxides of four elements of Si, Al, B, and Na can be obtained.

また、本発明の他の態様である砥粒を結合するためにガラス質結合剤を用いたビトリファイド砥石の要旨とするところは、上記ガラス質結合剤は、そのガラス質結合剤の原料液に含まれる複数の元素から前記ビトリファイド砥石の製造過程において生成されたものであることにある。   Further, the gist of the vitrified grinding wheel using a vitreous binder to bind the abrasive grains according to another aspect of the present invention is that the vitreous binder is contained in a raw material liquid of the vitreous binder. The vitrified grindstone from the plurality of elements to be produced in the manufacturing process.

このようにすれば、ガラス質結合剤の原料液に含まれる複数の元素からビトリファイド砥石の製造過程において生成されすなわち析出されることにより、上記ガラス質結合剤は、たとえ砥粒が#3000以上すなわち平均粒径6μm以下の細粒であっても、その砥粒の粒径に比較して析出によりさらに微細な粒径に生成されるので、砥粒径に見合った加工物表面品位の研削加工を行うことができるビトリファイド砥石が得られる。   According to this configuration, the vitreous binder is generated or precipitated in the manufacturing process of the vitrified grindstone from a plurality of elements contained in the raw material liquid of the vitreous binder. Even fine grains with an average grain size of 6 μm or less are formed into finer grain sizes by precipitation compared to the grain size of the abrasive grains, so grinding the workpiece surface quality commensurate with the abrasive grain size is required. A vitrified grinding wheel that can be performed is obtained.

ここで、上記ガラス質結合剤の原料液から生成されるガラス質結合剤は、3〜8×10-6/℃の熱膨張係数を有するものである。このようにすれば、CBN、ダイヤモンドなどの超砥粒やSiC、Al2 3 などの一般砥粒の熱膨張係数に近接させられるので、耐熱性や熱衝撃性に強いビトリファイド砥石が得られる。 Here, the vitreous binder produced from the raw material liquid of the vitreous binder has a coefficient of thermal expansion of 3 to 8 × 10 −6 / ° C. By doing so, the coefficient of thermal expansion of super-abrasive grains such as CBN and diamond or general abrasive grains such as SiC and Al 2 O 3 can be approximated, so that a vitrified grindstone having high heat resistance and thermal shock resistance can be obtained.

また、好適には、前記ガラス質結合剤の原料液は、4種の元素Si、Al、B、Naを含むものである。さらに好適には、前記ガラス質結合剤の酸化物組成をSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%となるように、4種の元素Si、Al、Bとアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属とを含むものである。このようにすれば、耐熱性や熱衝撃性の高いガラス質結合剤すなわちビトリファイドボンドが得られる。 Preferably, the raw material liquid of the vitreous binder contains four elements Si, Al, B, and Na. More preferably, the oxide composition of the vitreous bond SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10~20wt%, Al 2 O 3 1~5wt%, such that the Na 2 O1~5wt% And four kinds of elements Si, Al and B and an alkali metal and / or an alkaline earth metal. In this manner, a vitreous binder having high heat resistance and high thermal shock, that is, a vitrified bond can be obtained.

また、上記ビトリファイド砥石の製造に係る発明の要旨とするところは、砥粒を結合するためにガラス質結合剤を用いたビトリファイド砥石の製造方法であって、(a) 前記ガラス質結合剤の複数の元素を含む結合剤原料液を作成する結合剤原料液作成工程と、(b) その結合剤原料液作成工程により作成された結合剤原料液と前記砥粒とを所定の割合で混合して流動性の砥石原料を調整する砥石原料調整工程と、(c) その砥石原料調整工程により調整された砥石原料を成形型内に流し込むことにより所定の成形品とする成形工程と、(d) その成形工程により成形された成形品を焼成し、前記結合剤原料液に含まれる複数の元素から成るガラス質結合剤を生成させて砥粒間を結合させる焼成工程とを、含むことにある。   Further, the gist of the invention relating to the production of the vitrified grindstone is a method for producing a vitrified grindstone using a vitreous binder to bind abrasive grains, and (a) a plurality of the vitreous binders. A binder raw material liquid preparing step of preparing a binder raw material liquid containing the elements of (b) and (b) mixing the binder raw material liquid prepared in the binder raw material liquid preparing step and the abrasive grains at a predetermined ratio. A grinding wheel raw material adjusting step of adjusting a fluid grinding wheel raw material, and (c) a molding step of casting the grinding stone raw material adjusted in the grinding stone raw material adjusting step into a molding die to obtain a predetermined molded product; A firing step of firing the molded article formed by the molding step to generate a vitreous binder comprising a plurality of elements contained in the binder raw material liquid and to bond the abrasive grains.

このようにすれば、結合剤原料液作成工程により作成されたガラス質結合剤原料液は、砥石原料調整工程により流動性砥石原料に混合され、成形工程により成形型内に流し込まれた後、焼成工程において焼成されるとき、砥粒よりも十分に細かな粒子として析出してその砥粒を結合させることから、たとえ砥粒が#3000以上すなわち平均粒径6μm以下の細粒であっても、その砥粒の粒径に比較して析出によりさらに微細な粒径に生成されるので、砥粒径に見合った加工物表面品位の研削加工を行うことができるビトリファイド砥石が得られる。   In this way, the vitreous binder raw material liquid prepared in the binder raw material liquid preparation step is mixed with the fluid grindstone raw material in the grindstone raw material adjustment step, poured into the forming die in the forming step, and then fired. When fired in the process, since the particles are precipitated as particles sufficiently smaller than the abrasive particles and bind the abrasive particles, even if the abrasive particles are fine particles having a size of # 3000 or more, that is, an average particle size of 6 μm or less, Since a finer grain size is formed by precipitation than the grain size of the abrasive grains, a vitrified grindstone capable of performing a grinding process of a workpiece surface quality corresponding to the abrasive grain size is obtained.

ここで、好適には、前記ガラス質結合剤原料液は、ゾル液若しくはそれ等の前駆体であり、前記成形工程の成形型内においてゲルに変化させられるものである。このようにすれば、ゾル液の状態において砥石原料に混合され成形型内においてゲル化させられるので、成形型からの脱型が容易となる。   Here, preferably, the vitreous binder raw material liquid is a sol liquid or a precursor thereof, and is converted into a gel in a mold in the molding step. With this configuration, the sol is mixed with the raw material of the grinding stone in the state of the sol and gelled in the molding die, so that the mold can be easily removed from the molding die.

また、好適には、前記ガラス質結合剤原料液から生成されたガラス質結合剤の熱膨張係数は、3〜8×10-6/℃である。このようにすれば、CBN、ダイヤモンドなどの超砥粒やSiC、Al2 3 などの一般砥粒の熱膨張係数に近接させられるので、耐熱性や熱衝撃性に強いビトリファイド砥石が得られる。 Preferably, the vitreous binder produced from the vitreous binder raw material liquid has a coefficient of thermal expansion of 3 to 8 × 10 −6 / ° C. By doing so, the coefficient of thermal expansion of super-abrasive grains such as CBN and diamond or general abrasive grains such as SiC and Al 2 O 3 can be approximated, so that a vitrified grindstone having high heat resistance and thermal shock resistance can be obtained.

また、好適には、前記ガラス質結合剤原料液は、前記ガラス質結合剤の複数の構成元素がアルコキシ基とそれぞれ結合した金属アルコキシドの混合物から作成されたものである。このようにすれば、ガラス質結合剤を構成する材料の溶液化が可能となる。   Preferably, the vitreous binder raw material liquid is prepared from a mixture of metal alkoxides in which a plurality of constituent elements of the vitreous binder are respectively bonded to alkoxy groups. In this way, the material constituting the vitreous binder can be made into a solution.

また、好適には、前記ガラス質結合剤原料液は、前記金属アルコキシドの混合物に加水分解および縮重合を施した金属アルコキシド縮重合物である。このようにすれば、ガラス質結合剤原料液が容易にゾルとされ、KOH(10%)の添加量が少なくてすむ。   Preferably, the vitreous binder raw material liquid is a metal alkoxide condensation polymer obtained by subjecting a mixture of the metal alkoxide to hydrolysis and condensation polymerization. In this case, the glassy binder raw material liquid is easily converted into a sol, and the amount of KOH (10%) added can be reduced.

また、好適には、前記結合剤原料液作成工程は、(a) 一般式Si(OR1 4 (但しR1 は炭素数1〜4のアルキル基)で表されるテトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、一般式Al(OR2 n ・Lm (但しR2 はアルキル基、Lは配位子であり、n+ m=3)で表されるAlアルコキシドと、一般式B(OR3 3 (但しR3 は炭素数1〜2のアルキル基)で表されるBアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液とを有機溶媒に溶解して加熱還流する第1加熱還流工程と、(b) その第1加熱還流工程により還流されたアルコキシド溶液中に、一般式Na(OR4 )(但しR4 は炭素数3〜4のアルキル基)で表されるNaアルコキシドを投入してさらに加熱還流する第2加熱還流工程と、(c) その第2加熱還流工程により還流されたアルコキシド溶液を冷却する冷却工程と、(d) Naを除く含有金属に対する加水分解率が0〜100%に値する水および/または酢酸をエタノールで希釈したもの、およびエタノールで希釈した酸触媒を順次投入して前記アルコキシド溶液中の金属アルコキシドを部分的に加水分解および縮重合させてアルコキシド縮重合物を得る加水分解縮重合工程とを、含むものである。このようにすれば、Si、Al、B、Naの4つの元素の酸化物からなる耐熱性の高いガラス質結合剤が得られる利点がある。 Preferably, the binder raw material liquid preparing step comprises: (a) tetraalkyl silicate or silica condensed represented by the general formula Si (OR 1 ) 4 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). A polymer, an Al alkoxide represented by the general formula Al (OR 2 ) n · L m (where R 2 is an alkyl group, L is a ligand and n + m = 3), and a general formula B (OR 3 ) 3 (where R 3 is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms), a solution of a B alkoxide or an alcoholic boron oxide solution in an organic solvent, and heating and refluxing the first heating and refluxing step; Into the alkoxide solution refluxed in the first heating reflux step, an Na alkoxide represented by the general formula Na (OR 4 ) (where R 4 is an alkyl group having 3 to 4 carbon atoms) is added, and further heated to reflux. (C) refluxing by the second heating and refluxing step; A cooling step of cooling the alkoxide solution obtained, and (d) water and / or acetic acid having a hydrolysis rate of 0 to 100% with respect to the contained metal other than Na diluted with ethanol, and an acid catalyst diluted with ethanol. And hydrolyzing and polycondensing the metal alkoxide in the alkoxide solution to partially hydrolyze and polycondensate the alkoxide solution to obtain an alkoxide polycondensate. In this way, there is an advantage that a highly heat-resistant vitreous binder composed of oxides of the four elements of Si, Al, B, and Na can be obtained.

上記一般式Si(OR1 4 (但しR1 は炭素数1〜4のアルキル基)で表されるテトラアルキルシリケートのアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。また、シリカ縮重合物としては、テトラメチルシリケートやテトラエチルシリケートなどの部分縮重合物があり、市販品のエチルシリケート40、MS51(三菱化学製)などを利用することもできる。また、上記一般式Al(OR2 n ・Lm (但しR2 はアルキル基、Lは配位子であり、n+ m=3)で表されるAlアルコキシドのアルキル基としては、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。なお配位子Lとしては、アセト酢酸エチルなどのアセトケト酸エステルや、アセチルアセトンやヘキサフルオロアセチルアセトンなどのβ−ジケトンや、モノエタノールアミンやジエタノールアミンなどのアルカノールアミンなどがある。また、上記一般式B(OR3 3 (但しR3 は炭素数1〜2のアルキル基)で表されるBアルコキシドのアルキル基としては、メチル基、エチル基が挙げられる。また、上記一般式Na(OR4 )(但しR4 は炭素数3〜4のアルキル基)で表されるNaアルコキシドのアルキル基としては、プロピル基、ブチル基が挙げられる。また、上記水および/または酢酸は、加水分解反応、縮重合反応を制御するために用いられるものであり、酢酸の添加は、アルコールとのエステル化反応により副生する水を利用することによって水そのものを添加するよりも系全体の反応を均一化することを目的としている。酢酸と水との反応により得られる水を100%利用することも可能であるが、得られる無機高分子化合物の結着性能が使用する材料の組み合わせにより悪くなる場合があるので、水との複合的な使用を行うことが望ましい。従って、水/酢酸比は1/1を基準としてその前後2割の範囲が目安となる。但し、どちらかを100%使用しても無機高分子化合物(ガラス質結合剤原料液)を製造することができる。また、加水分解を行わない(水・触媒を使用しない)で得られる金属アルコキシド組成物としても無機結着剤(ガラス質結合剤原料液)は得られる。また、上記縮重合反応を促進するために、塩酸、硝酸、p−トルエンスルホン酸などの触媒酸が添加される。これは溶液中のアルキルシリケートなどの加水分解反応や縮重合反応の促進と養生時の縮重合反応の促進の働きをする。さらに、上記有機溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキ−2−プロパノールなどのアルコール類と、トルエン、キシレンなどの芳香族が挙げられるが、アルコール類は沈殿、ゲル化を生じなければどの溶剤でも使用することができる。しかし、一般的にエーテル結合のある2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノールなどはアルコキシド縮重合物もしくはアルコキシド組成物の安定化に寄与し、しかも比較的高沸点溶剤であるので脱型時の急激な溶媒の揮散を防止することができる点において有用である。また、芳香族類(トルエンが好ましい)はナトリウムアルコキシド安定化溶媒として必要となる。 Examples of the alkyl group of the tetraalkyl silicate represented by the above general formula Si (OR 1 ) 4 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. . Examples of the silica polycondensate include partial polycondensates such as tetramethyl silicate and tetraethyl silicate, and commercially available ethyl silicate 40 and MS51 (manufactured by Mitsubishi Chemical) can also be used. The alkyl group of the Al alkoxide represented by the general formula Al (OR 2 ) n · L m (where R 2 is an alkyl group, L is a ligand and n + m = 3) is an ethyl group , A propyl group and a butyl group. Examples of the ligand L include acetoketoesters such as ethyl acetoacetate, β-diketones such as acetylacetone and hexafluoroacetylacetone, and alkanolamines such as monoethanolamine and diethanolamine. Examples of the alkyl group of the B alkoxide represented by the above general formula B (OR 3 ) 3 (where R 3 is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms) include a methyl group and an ethyl group. Examples of the alkyl group of the Na alkoxide represented by the above general formula Na (OR 4 ) (where R 4 is an alkyl group having 3 to 4 carbon atoms) include a propyl group and a butyl group. The water and / or acetic acid is used for controlling a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction, and the addition of acetic acid is carried out by utilizing water produced as a by-product of an esterification reaction with an alcohol. The purpose is to make the reaction of the whole system more uniform than to add it itself. Although it is possible to use 100% of the water obtained by the reaction between acetic acid and water, the binding performance of the obtained inorganic polymer compound may deteriorate depending on the combination of materials used. It is desirable to use it effectively. Therefore, the ratio of water / acetic acid is about 20% before and after 1/1. However, an inorganic high molecular compound (a glassy binder raw material liquid) can be produced even if either of them is used at 100%. Further, an inorganic binder (a glassy binder raw material liquid) can be obtained as a metal alkoxide composition obtained without performing hydrolysis (using no water or catalyst). Further, in order to promote the above condensation polymerization reaction, a catalytic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, p-toluenesulfonic acid and the like is added. This promotes hydrolysis and condensation polymerization of alkyl silicate and the like in the solution, and promotes condensation polymerization during curing. Further, as the organic solvent, methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol and the like Alcohols and aromatics such as toluene and xylene. Alcohols can be used in any solvent as long as precipitation and gelation do not occur. However, generally, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol and the like having an ether bond contribute to the stabilization of the alkoxide polycondensation product or the alkoxide composition, and are relatively high boiling solvents. This is useful in that rapid volatilization of the solvent at the time of demolding can be prevented. Also, aromatics (preferably toluene) are required as a sodium alkoxide stabilizing solvent.

また、好適には、前記結合剤原料液作成工程は、前記ガラス質結合剤の酸化物組成をSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%とするように、前記テトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、Alアルコキシドと、Bアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液と、Naアルコキシドとの割合が設定された結合剤原料液を作成するものである。このようにすれば、SiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%から成る耐熱性の高いガラス質結合剤が得られる利点がある。 Preferably, in the binder raw material liquid preparing step, the oxide composition of the vitreous binder is 70 to 90 wt% of SiO 2, 10 to 20 wt% of B 2 O 3, 1 to 5 wt% of Al 2 O 3 , A binder raw material liquid in which the ratio of the above-mentioned tetraalkyl silicate or silica polycondensate, Al alkoxide, B alkoxide or boron oxide alcohol solution, and Na alkoxide to Na 2 O 1 to 5 wt% is prepared. Is what you do. Thus, SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10~20wt%, Al 2 O 3 1~5wt%, Na 2 O1~5wt% high heat resistance vitreous bond consisting obtain There are advantages.

また、好適には、前記結合剤原料液作成工程は、前記テトラアルキルシリケートが1mol に対し、Alアルコキシドを0.03〜0.3mol 、Bアルコキシドを0.2〜0.5mol 、Naアルコキシドを0.05〜0.25mol を有機溶媒中に混合して金属アルコキシドを生成し、加水分解のための水および/または酢酸を0〜8mol 混合して加水分解し、触媒として機能する酸を0〜10mol さらに添加して前記アルコキシド縮重合物或いはアルコキシド組成物を結合剤原料液として得るものである。このようにすれば、SiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%から成る耐熱性の高いガラス質結合剤が得られる利点がある。 Preferably, in the binder raw material liquid preparation step, 0.03 to 0.3 mol of Al alkoxide, 0.2 to 0.5 mol of B alkoxide and 0 to 0 mol of Na alkoxide are used for 1 mol of the tetraalkyl silicate. Of 0.05 to 0.25 mol in an organic solvent to form a metal alkoxide, and 0 to 8 mol of water and / or acetic acid for hydrolysis are mixed and hydrolyzed to form a 0 to 10 mol of acid serving as a catalyst. The alkoxide polycondensate or alkoxide composition is further added to obtain a binder raw material liquid. Thus, SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10~20wt%, Al 2 O 3 1~5wt%, Na 2 O1~5wt% high heat resistance vitreous bond consisting obtain There are advantages.

以下、本発明の一適用例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an application example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1はビトリファイド砥石10の構成を拡大して示す図である。図1において、ビトリファイド砥石10は、CBN、ダイヤモンドなどの超砥粒やSiC、Al2 3 などの一般砥粒などの砥粒12が、焼成時に溶融したビトリファイド結合剤すなわちガラス質結合剤14によって相互に結合されることにより、多数の連通気孔16を備えて構成されている。図1は、ビトリファイド砥石10の一部を拡大して示す断面図である。 FIG. 1 is an enlarged view showing a configuration of the vitrified grindstone 10. In FIG. 1, a vitrified grindstone 10 is formed by vitrified binder or vitreous binder 14 in which abrasive grains 12 such as superabrasive grains such as CBN and diamond and general abrasive grains such as SiC and Al 2 O 3 are melted during firing. By being mutually connected, it is configured to have a large number of continuous ventilation holes 16. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of the vitrified grinding wheel 10 in an enlarged manner.

このようにして構成されたビトリファイド砥石10では、その研削面が被削材18の表面に摺接させられることにより、砥粒12の切れ刃20が被削材18の表面22を研削する。研削に伴って砥粒12の一部が破砕されると次の切れ刃20が再生されて研削性能が継続される。上記ガラス質結合剤14は、専ら砥粒12間を必要且つ十分に結合するように、砥粒12或いは全体に対する重量割合が決定されており、破砕された砥粒12が小さくなるとガラス質結合剤14の保持力が低下するので、その破砕された砥粒12とともに脱落して次の砥粒12を研削に関与させるようにする。このとき、砥粒12の番数が大きくなる程すなわち粒径が小さくなるほど研削に関与する切れ刃が小さくなると同時に切れ刃数が増加するため、砥粒径が小さくなるほどそれに見合った平滑な加工物表面品位が得られるようになる。   In the vitrified grindstone 10 configured as described above, the cutting surface 20 of the abrasive grain 12 grinds the surface 22 of the work material 18 by bringing the ground surface into sliding contact with the surface of the work material 18. When a part of the abrasive grains 12 is crushed with the grinding, the next cutting edge 20 is regenerated and the grinding performance is continued. The weight ratio of the vitreous binder 14 to the abrasive grains 12 or the whole thereof is determined so that the abrasive grains 12 are required and sufficiently bonded only between the abrasive grains 12. Since the holding power of the abrasive grains 14 is reduced, the abrasive grains 12 fall off together with the crushed abrasive grains 12 so that the next abrasive grains 12 are involved in the grinding. At this time, as the number of the abrasive grains 12 increases, that is, as the grain size decreases, the number of cutting edges involved in grinding decreases, and at the same time, the number of cutting edges increases. Surface quality can be obtained.

このとき、砥粒12の粒径が極めて小さくなると、たとえば砥粒12の番数が#1000以上すなわち平均粒径が15μm以下の細粒、特に#3000以上すなわち平均粒径が6μm以下の微細粒となると、原料段階においてガラスフリット(ガラス質結合剤14となるガラス粉末)の粒径を砥粒12の粒径よりも十分に小さくすることが製造上困難となることから、従来のフリットでは、砥粒に比較して相対的に大きなガラス粒子が砥粒間を結合するように溶融しないで研削面へ露出する状態となるので、切れ刃数が減少したり研削焼けなどが発生しやすくなって、必ずしも砥粒径に見合った加工物表面品位が得られなくなるという不都合が生じていたけれども、本実施例のビトリファイド砥石10によれば、そのようなことがないように、その製造過程において砥石原料内に混入された溶液中すなわちガラス質結合剤原料液からガラス質結合剤14が生成させられて、それが焼成工程において溶融させられるようになっている。このガラス質結合剤14の生成においては、溶液濃度の上昇過程において微細なガラス粒が砥粒12の周りに析出あるいはコーティングさせられると考えられる。   At this time, when the particle size of the abrasive grains 12 is extremely small, for example, the number of the abrasive grains 12 is # 1000 or more, that is, fine particles having an average particle size of 15 μm or less, particularly, # 3000 or more, that is, fine particles having an average particle size of 6 μm or less. Then, in the raw material stage, it becomes difficult in production to make the particle size of the glass frit (glass powder to be the vitreous binder 14) sufficiently smaller than the particle size of the abrasive grains 12, so that in the conventional frit, Since relatively large glass particles are exposed to the grinding surface without melting so as to bond between the abrasive grains, the number of cutting edges is reduced and grinding burns are more likely to occur However, although the inconvenience that the surface quality of the workpiece corresponding to the abrasive grain size is not necessarily obtained cannot be obtained, the vitrified grinding wheel 10 of the present embodiment does not have such a problem. In the manufacturing process, the vitreous binder 14 is generated from the solution mixed in the grindstone raw material, that is, the vitreous binder raw material liquid, and is melted in the firing step. In the formation of the vitreous binder 14, it is considered that fine glass particles are deposited or coated around the abrasive particles 12 in the process of increasing the solution concentration.

上記溶液すなわちガラス質結合剤原料液は、たとえば図2に示す工程により製造される。すなわち、図2において、先ず、エタノール90%およびイソプロピルアルコール(IPA)10%が混合された変成アルコールが有機溶剤として、還流可能な密閉容器である所定の第1反応槽内に用意され且つ攪拌される(第1攪拌工程P1)。この有機溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso-プロパノール、n−ブタノール、sec-ブタノール、tert- ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキ−2−プロパノールなどのアルコール類や、トルエン、キシレンなどの芳香族などが用いられ得る。アルコール類は沈殿、ゲル化を生じなければどの溶剤でも使用することができる。しかし、一般的にエーテル結合のある2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノールなどはアルコキシド縮重合物もしくはアルコキシド組成物の安定化に寄与し、しかも比較的高沸点溶剤であるので脱型時の急激な溶媒の揮散を防止することができる点において好適に用いられる。また、芳香族類(トルエンが好ましい)は後述のナトリウムアルコキシド安定化溶媒として有用であり、必要に応じて用いられる。   The solution, that is, the vitreous binder raw material liquid is produced, for example, by the process shown in FIG. That is, in FIG. 2, first, a denatured alcohol in which 90% of ethanol and 10% of isopropyl alcohol (IPA) are mixed is prepared as an organic solvent in a predetermined first reaction tank which is a closed container capable of reflux and stirred. (First stirring step P1). Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, and 1-methoxy-2-propanol. And aromatics such as toluene and xylene. Alcohols can be used in any solvent as long as precipitation and gelling do not occur. However, generally, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol and the like having an ether bond contribute to the stabilization of the alkoxide polycondensation product or the alkoxide composition, and are relatively high boiling solvents. Therefore, it is suitably used in that rapid volatilization of the solvent at the time of demolding can be prevented. Further, aromatics (preferably toluene) are useful as a sodium alkoxide stabilizing solvent described later, and are used as necessary.

次に、前記ガラス質結合剤14を構成する金属酸化物の金属元素のアルコキシド(アルコキシル基が結合した金属)が上記第1反応槽内に順次投入されて攪拌される。本実施例のガラス質結合剤14は、その酸化物組成がSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%とされた耐熱性、耐熱衝撃性ガラスであるため、そのようなガラスを得るための組成および配合比の金属元素のアルコシドが上記有機溶剤に順次溶かされる。すなわち、たとえばエチルシリケートのような、一般式Si(OR1 4 (但しR1 は炭素数1〜4のアルキル基)で表されるテトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、たとえばホウ酸トリメチルのような、一般式B(OR3 3 (但しR3 は炭素数1〜2のアルキル基)で表されるBアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液と、たとえばアルミニウム−ジ−sec-ブトキシ−3オキソブタン酸エチルのような、一般式Al(OR2 n ・Lm (但しR2 はアルキル基、Lは配位子、n+ m=3)で表されるAlアルコキシドおよびたとえばエトキシエタノールのような溶媒とが、上記第1反応槽内で有機溶媒に順次溶解させられる(第2攪拌工程P2、第3攪拌工程P3)とともに、その第1反応槽内において加熱還流がたとえば2時間30分程度の所定時間行われる(第1加熱還流工程P4)。 Next, an alkoxide (metal to which an alkoxyl group is bonded) of a metal element of the metal oxide constituting the vitreous binder 14 is sequentially charged into the first reaction tank and stirred. Vitreous bond 14 of this embodiment, the oxide composition is SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10~20wt%, Al 2 O 3 1~5wt%, was as Na 2 O1~5wt% Since the glass is a heat-resistant and heat-shock resistant glass, the alkoxide of a metal element having a composition and a compounding ratio for obtaining such a glass is sequentially dissolved in the organic solvent. That is, a tetraalkyl silicate or silica polycondensate represented by the general formula Si (OR 1 ) 4 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) such as ethyl silicate, and trimethyl borate A solution of a B alkoxide or a boron oxide alcohol represented by the general formula B (OR 3 ) 3 (where R 3 is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms), for example, aluminum-di-sec-butoxy-3oxobutanoic acid Al alkoxide represented by the general formula Al (OR 2 ) n · L m (where R 2 is an alkyl group, L is a ligand, n + m = 3) such as ethyl and a solvent such as ethoxyethanol Are sequentially dissolved in an organic solvent in the first reaction tank (second stirring step P2, third stirring step P3), and heating and reflux are performed in the first reaction tank. It performed 2 hours and 30 minutes approximately a predetermined time (first heating to reflux step P4).

一方、別の第2反応槽内において、2プロパノールおよびトルエンの混合液のような有機溶剤が用意されるとともに煮沸され(煮沸工程P5)、たとえば試薬ナトリウムのような金属ナトリウムがその中に投入されて溶解され(溶解工程P6)た後、濾過工程P7において濾過されることにより、一般式Na(OR4 )(但しR4 は炭素数3〜4のアルキル基)で表されるNaアルコキシドが生成される。このようにして得られたNaアルコキシドが前記第1反応槽内にさらに加えられたあとで、たとえば80℃の加熱還流がたとえば5時間程度の所定時間実行された後、冷却工程P9において速やかに35℃以下の常温まで冷却される。上記加熱還流は、金属元素から解離しやすいアルキル基に熱を継続的に加えることにより結合状態に維持させるためのものである。そして、濃縮工程P10において、上記冷却工程P9において冷却された溶液が50℃の温度および150mmHgの圧力で加熱減圧濃縮されることにより溶液中に有機溶媒が揮散させられ、前記ガラス質結合剤14に含まれる金属元素Si(珪素)、Al(アルニミウム)、B(ホウ素)、Na(ナトリウム)のアルコキシドを含む所謂ハイブリッド質の金属アルコキシド混合物がビトリファイド砥石用ガラス質結合剤14の原料液(以下、原料液1という)として得られる。この原料液1は、ゾル液の前駆体であり、固形分濃度が25〜40%となるように濃縮されている。 On the other hand, in another second reaction tank, an organic solvent such as a mixture of 2-propanol and toluene is prepared and boiled (boiling step P5), and for example, metallic sodium such as reagent sodium is introduced therein. Is dissolved (dissolution step P6), and then filtered in a filtration step P7 to form a Na alkoxide represented by the general formula Na (OR 4 ) (where R 4 is an alkyl group having 3 to 4 carbon atoms). Is done. After the Na alkoxide thus obtained is further added into the first reaction tank, for example, heating and refluxing at 80 ° C. is performed for a predetermined time of, for example, about 5 hours, and then, in the cooling step P9, 35 It is cooled to room temperature below ℃. The heating and refluxing is for maintaining a bonded state by continuously applying heat to an alkyl group which is easily dissociated from a metal element. Then, in the concentration step P10, the solution cooled in the cooling step P9 is concentrated under heating and reduced pressure at a temperature of 50 ° C. and a pressure of 150 mmHg, so that the organic solvent is volatilized in the solution. The so-called hybrid metal alkoxide mixture containing the alkoxides of the metal elements Si (silicon), Al (aluminium), B (boron), and Na (sodium) contained therein is used as a raw material liquid for the vitreous binder 14 for a vitrified grinding wheel (hereinafter referred to as a raw material). Liquid 1). The raw material liquid 1 is a precursor of the sol liquid, and is concentrated so that the solid content concentration becomes 25 to 40%.

図3は、ビトリファイド砥石用ガラス質結合剤14の他の原料液(以下、原料液2という)を製造する工程を示している。この図3に示す工程は、緩やかにゾル液化するために2段階で加水分解および縮重合反応を行う第5攪拌工程P11および第2攪拌工程P12を付加した点において相違するので、その相違点を中心として説明する。第5攪拌工程(加水分解工程)P11では、冷却工程P9において35℃以下まで冷却された第1反応槽内のアルコキシド溶液に対して、143.6gのイオン交換水をエタノール500gで希釈して攪拌下で滴下投入され、たとえば1時間程度の所定時間攪拌されることにより加水分解反応が緩やかに開始される。   FIG. 3 shows a process of producing another raw material liquid (hereinafter, referred to as raw material liquid 2) of the vitrified binder 14 for the vitrified grinding wheel. The step shown in FIG. 3 is different in that a fifth stirring step P11 and a second stirring step P12 for performing hydrolysis and polycondensation reactions in two steps in order to slowly liquefy the sol are added. It will be explained mainly. In the fifth stirring step (hydrolysis step) P11, 143.6 g of ion-exchanged water is diluted with 500 g of ethanol and stirred with respect to the alkoxide solution in the first reaction tank cooled to 35 ° C. or lower in the cooling step P9. The hydrolysis reaction is gently started by dropping the mixture under stirring for a predetermined time of, for example, about one hour.

次いで、第6攪拌工程(加水分解縮重合工程)P12では、上記第1反応槽内のアルコキシド溶液に対して、5.68gのp−トルエンスルホン酸のような酸触媒を50gのエタノールで溶解したものが攪拌下で滴下投入され、たとえば3時間程度の所定時間さらに攪拌されることにより加水分解反応および縮重合反応が行われる。上記加水分解により各金属アルコキシドがそれぞれ水酸化物に変換され、上記縮重合によりそれぞれの水酸化物が相互に結合される。上記工程P11およびP12において、添加されるイオン交換水やエタノールに含まれる水は、その量に応じて加水分解反応が進行するので、溶液のゲル化を発生させないように緩やかに反応を進行させる量に設定されている。また、上記工程P12において、酸触媒は、その量に応じて加水分解反応や縮重合反応が促進されるので、溶液のゲル化を発生させないようにその量が設定されている。   Next, in a sixth stirring step (hydrolysis condensation polymerization step) P12, an acid catalyst such as p-toluenesulfonic acid was dissolved in 50 g of ethanol in the alkoxide solution in the first reaction tank. The mixture is added dropwise with stirring, and the mixture is further stirred for a predetermined time period of, for example, about 3 hours, thereby performing a hydrolysis reaction and a condensation polymerization reaction. Each metal alkoxide is converted into a hydroxide by the above-mentioned hydrolysis, and each hydroxide is mutually bonded by the above-mentioned condensation polymerization. In the above steps P11 and P12, the amount of ion-exchanged water or water contained in ethanol to be added is such that the hydrolysis reaction proceeds in accordance with the amount thereof, so that the reaction proceeds slowly so as not to cause gelation of the solution. Is set to In the above step P12, the amount of the acid catalyst is set so as not to cause gelation of the solution since the hydrolysis reaction and the polycondensation reaction are promoted in accordance with the amount.

そして、濃縮工程P10において、上記工程P11およびP12において加水分解および縮重合させられたことによりゾル化された第1反応槽内の溶液が加熱減圧濃縮されることにより溶液中の有機溶媒が揮散させられ、前記ガラス質結合剤14に含まれる金属元素Si、Al、B、Naのアルコキシドを含む所謂ハイブリッド質の金属アルコキシド縮重合物がビトリファイド砥石用ガラス質結合剤14の原料液(以下、原料液2という)として得られる。この原料液2は、その固形分濃度が25〜40%となるように濃縮されている。   Then, in the concentration step P10, the solution in the first reaction tank, which has been converted into a sol by being hydrolyzed and polycondensed in the above steps P11 and P12, is heated and concentrated under reduced pressure, whereby the organic solvent in the solution is volatilized. A so-called hybrid metal alkoxide condensation polymer containing alkoxides of the metal elements Si, Al, B, and Na contained in the vitreous binder 14 is used as a raw material liquid of the vitreous binder 14 for a vitrified grinding wheel (hereinafter referred to as a raw material liquid). 2). The raw material liquid 2 is concentrated so that the solid content concentration becomes 25 to 40%.

図4は、上記のようにして得られたビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液(原料液1または2)を用いて前記ビトリファイド砥石10を製造するビトリファイド砥石製造工程を示している。先ず、38重量部の上記ガラス質結合剤原料液、27重量部の#6000(平均粒径2μm)のSiC砥粒、30重量部の#6000(平均粒径2μm)のダイヤモンド砥粒が所定の混合容器内に投入され、高速攪拌機にて1分間混合されることにより分散させられる(高速攪拌工程P20)。次いで、5重量部のKOHの10%溶液がさらに加えられてすばやく混合され(混合工程P21)、得られた流動性の砥石原料が、たとえば内径13mmφ、高さ150mmの所定の成形型内へ流し込まれる(流込工程P22)。約15分程度の所定時間後に上記原料液のゲル化に伴う流動性の砥石原料のゲル化が完了すると、成形品が上記成形型から脱型され(脱型工程P23)、常温で4時間程度乾燥させられて有機溶媒がさらに揮散させられる(乾燥工程P24)。この段階において、原料液内の金属元素Si、Al、B、Naのアルコキシドの混合物或いは縮重合物が砥粒の粒径よりも十分に小さな微細なガラス粒としてその砥粒の周囲に析出させられると考えられる。そして、上記成形品が800℃−1時間保持の焼成条件にて焼成されることにより、酸化物組成がSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%、とされた耐熱性、耐熱衝撃性ガラスであるガラス質結合剤14が砥粒12を結合した状態でその砥粒12間に生成されて、前記ビトリファイド砥石10が得られる。なお、上記焼成では、150℃、300℃、500℃において脱バインダーのための温度保持が行われた。また、600℃以上の温度領域において窒素ガス雰囲気とされた。 FIG. 4 shows a vitrified grinding wheel manufacturing process for manufacturing the vitrified grinding wheel 10 using the vitreous binder raw material liquid for a vitrified grinding wheel (raw material liquid 1 or 2) obtained as described above. First, 38 parts by weight of the above-mentioned glassy binder raw material liquid, 27 parts by weight of # 6000 (average particle diameter 2 μm) SiC abrasive grains, and 30 parts by weight of # 6000 (average particle diameter 2 μm) diamond abrasive particles are prescribed. The mixture is put into a mixing vessel and dispersed by mixing with a high-speed stirrer for 1 minute (high-speed stirring step P20). Next, 5 parts by weight of a 10% solution of KOH is further added and mixed quickly (mixing step P21), and the obtained fluid grindstone raw material is poured into a predetermined forming die having an inner diameter of 13 mm and a height of 150 mm, for example. (Pouring step P22). After the gelling of the fluid whetstone raw material accompanying the gelling of the raw material liquid is completed after a predetermined time of about 15 minutes, the molded product is released from the molding die (demolding step P23), and at room temperature for approximately 4 hours. It is dried and the organic solvent is further evaporated (drying step P24). At this stage, a mixture or polycondensation product of the alkoxides of the metal elements Si, Al, B, and Na in the raw material liquid is precipitated around the abrasive grains as fine glass grains sufficiently smaller than the grain size of the abrasive grains. it is conceivable that. Then, the above-mentioned molded article is fired under the firing conditions of holding at 800 ° C. for 1 hour, so that the oxide composition is 70 to 90 wt% of SiO 2, 10 to 20 wt% of B 2 O 3, and 1 to 5 wt% of Al 2 O 3 . %, Na 2 O 1 to 5 wt%, and a vitreous binder 14, which is a heat-resistant and heat-shock resistant glass, is formed between the abrasive grains 12 in a state where the abrasive grains 12 are bonded to each other. can get. In the firing, the temperature was maintained at 150 ° C., 300 ° C., and 500 ° C. for debinding. In a temperature range of 600 ° C. or higher, a nitrogen gas atmosphere was used.

以下、本発明者等が行った実験例を説明する。先ず、図2の工程により得られた原料液1を用いて図4に示す工程により実験試料1を作成し、図3の工程により得られた原料液2を用いて図4に示す工程により実験試料2を作成した。また、ダイヤモンド砥粒およびSiC砥粒の粒度をそれぞれ#10000として原料液2を用いて図4に示す工程により実験試料3を作成した。これらの実験試料1、2、3は、いずれにおいても同様の砥石組成、すなわちダイヤ砥粒が15容量部、SiC砥粒が15容量部、ビトリファイドボンド(ガラス質結合剤14)が10容量部、気孔16が60容量部であって、5mmの厚みに切断されることによりペレット形状を成し、図5に示すように、直径200mmφ、厚み5mmのアルミニウム製台板30の一面に一定数たとえば36個貼り着けられて以下に示す試験条件で研磨試験が行われた。また、従来型のたとえば3μm程度に粉砕され且つ上記実験試料1、2、3のガラス質結合剤と同様の酸化物組成を含むフリット(粉体)状のガラス質結合剤を25容量部と、番数が#6000のダイヤモンド砥粒を35容量部と、番数が#6000のSiC砥粒を35容量部と、水を5容量部と、必要に応じて適当な粘着剤とを用いて混合し且つ13mmφの成形金型内に充填して50kg/cm2 程度の圧力でプレス成形し、1000℃にて1時間保持の焼成を行い、実験試料1、2、3と同様のペレット形状の比較試料1を作成した。この焼成では、100℃および200℃において脱バインダーのための1時間の温度保持が行われ、600℃以上の温度領域において窒素ガス雰囲気とされた。さらに、番数が#10000のダイヤモンド砥粒およびSiC砥粒を用いた他は上記比較試料1と同様の材料および工程を用いて比較試料2を作成した。これらの比較試料1および2は、上記実験試料1、2、3と同様の砥石組成、すなわちダイヤ砥粒が15容量部、SiC砥粒が15容量部、ビトリファイドボンド(ガラス質結合剤14)が10容量部、気孔16が60容量部であって、厚みが5mmのペレット形状に形成され、アルミニウム製台板30の一面に一定数たとえば36個貼り着けられて以下に示す試験条件で研磨試験が行われた。なお、上記比較試料1および2の焼成温度が1000℃とされているのは、用いられたフリット状のガラス質結合剤を十分に溶融させて適度な濡れを生じさせるためである。実験試料1、2、3の焼成温度がそれよりも200℃も低いということは、その実験試料1、2、3におけるガラス質結合剤が溶液を出発材料として生成された反応性に富む微細粒であると推定される。これが溶液法によりガラス質結合剤を砥粒間或いは砥粒表面に生成する場合の大きな特徴である。 Hereinafter, experimental examples performed by the present inventors will be described. First, an experimental sample 1 is prepared by the process shown in FIG. 4 using the raw material liquid 1 obtained by the process of FIG. 2, and an experiment is performed by the process shown in FIG. 4 by using the raw material liquid 2 obtained by the process of FIG. Sample 2 was prepared. An experimental sample 3 was prepared by using the raw material liquid 2 and setting the particle diameters of the diamond abrasive grains and the SiC abrasive grains to # 10000 and using the process shown in FIG. In all of these experimental samples 1, 2, and 3, the same whetstone composition, that is, 15 parts by volume of diamond abrasive grains, 15 parts by volume of SiC abrasive grains, 10 parts by volume of vitrified bond (vitreous binder 14), The pores 16 have a capacity of 60 and are formed into a pellet shape by being cut to a thickness of 5 mm. As shown in FIG. 5, a certain number of, for example, 36 are provided on one surface of an aluminum base plate 30 having a diameter of 200 mm and a thickness of 5 mm. The individual pieces were adhered, and a polishing test was performed under the following test conditions. 25 parts by volume of a conventional frit (powder) -like vitreous binder which is ground to about 3 μm and contains the same oxide composition as the vitreous binders of the experimental samples 1, 2, and 3; 35 parts by volume of # 6000 diamond abrasive grains, 35 parts by volume of # 6000 SiC abrasive grains, 5 parts by volume of water, and if necessary, using an appropriate adhesive And pressed in a molding die of 13 mmφ at a pressure of about 50 kg / cm 2 , baked at 1000 ° C. for 1 hour, and compared pellet shapes similar to experimental samples 1, 2, and 3. Sample 1 was prepared. In this firing, the temperature was maintained at 100 ° C. and 200 ° C. for one hour for debinding, and a nitrogen gas atmosphere was set in a temperature range of 600 ° C. or higher. Further, Comparative Sample 2 was prepared using the same material and process as Comparative Sample 1 except that diamond abrasive grains and SiC abrasive grains of # 10000 were used. These comparative samples 1 and 2 have the same grindstone composition as the experimental samples 1, 2 and 3, that is, 15 parts by volume of diamond abrasive grains, 15 parts by volume of SiC abrasive grains, and a vitrified bond (glassy binder 14). 10 volume parts, the pores 16 are 60 volume parts, formed in the shape of a pellet having a thickness of 5 mm, and a fixed number of, for example, 36 pieces are adhered to one surface of the aluminum base plate 30, and a polishing test is performed under the following test conditions. It was conducted. The reason why the baking temperature of the comparative samples 1 and 2 is set to 1000 ° C. is to sufficiently melt the frit-like vitreous binder used to cause appropriate wetting. The fact that the firing temperature of the experimental samples 1, 2, and 3 was 200 ° C. lower than that means that the vitreous binder in the experimental samples 1, 2, and 3 was formed of the reactive fine particles produced from the solution. Is estimated. This is a major feature when the vitreous binder is generated between the abrasive grains or on the abrasive grain surface by the solution method.

研磨試験条件
砥石寸法:200mmφ×厚み40mm(アルミニウム製台板30を含む)
台板の一面に36個の13mmφのペレット状砥石を貼着
研磨方法:縦軸型平面研削盤(片面研磨)
砥石周速:1800m/min
切込速度:10μm/min
切込み量:トータル7μm
ワーク材質および種類:8インチシリコンウエハ
ワーク前加工面:エッチング面
研磨液 :水
Polishing test conditions Grindstone dimensions: 200mmφ x thickness 40mm (including aluminum base plate 30)
Attaching 36 pieces of 13 mmφ pellet-shaped grindstones to one surface of the base plate Polishing method: Vertical axis surface grinder (single-side polishing)
Wheel speed: 1800m / min
Cutting speed: 10 μm / min
Cutting depth: Total 7μm
Work material and type: 8 inch silicon wafer Work surface before processing: Etching surface Polishing liquid: Water

(表1)
砥粒の粒度 結合剤 研削抵抗 表面粗さ 傷 砥石摩耗量
実験試料1 # 6000 原料液1 1.3 kw 6.9nmRa なし 2.0μ/ワーク
実験試料2 # 6000 原料液2 1.3 kw 7.1nmRa なし 1.5μ/ワーク
実験試料3 #10000 原料液2 1.4 kw 3.8nmRa なし 2.0μ/ワーク
比較試料1 # 6000 フリット 1.9 kw 20.5nmRa あり 3.0μ/ワーク
比較試料2 #10000 フリット 2.1 kw 18.4nmRa あり 3.0μ/ワーク
(Table 1)
Abrasive grain size Binder Grinding resistance Surface roughness Scratches Abrasion stone wear amount # 1 6000 Raw material liquid 1 1.3 kw 6.9nmRa None 2.0μ / Work experimental sample 2 # 6000 Raw material liquid 2 1.3kw 7.1nmRa None 1.5 μ / Work experiment sample 3 # 10000 Raw material liquid 2 1.4 kw 3.8nmRa None 2.0μ / Work comparison sample 1 # 6000 frit 1.9 kw 20.5nmRa Available 3.0μ / Work comparison sample 2 # 10000 frit 2.1 kw 18.4nmRa Available 3.0μ / Work

表1は上記実験の結果を示している。実験試料1、2、3の砥石は、比較試料1、2に比べて、同一砥粒および同一砥石構造において被削材の表面粗さが細かく、傷のすくない良好な表面品位が得られた。また、実験試料1、2、3の砥石では、#6000以上の極微細砥粒であるにも拘らず砥粒粒度が細かくなるほど表面粗さが小さくなって表面品位が向上する。すなわち、#6000以上の極微細な砥粒12でもガラス質結合剤14によって1つずつ確実に保持され、摩耗時においても好適に順次脱落(集団で脱落しない)している証明であり、砥粒の粒度に見合った被削材の表面品位が得られる砥石であると言える。   Table 1 shows the results of the above experiment. In the grindstones of Experimental Samples 1, 2, and 3, compared to Comparative Samples 1 and 2, the surface roughness of the work material was finer with the same abrasive grains and the same grindstone structure, and a good surface quality with less damage was obtained. Further, in the grindstones of Experimental Samples 1, 2, and 3, the surface roughness is reduced and the surface quality is improved as the abrasive grain size becomes smaller, despite the fact that the abrasive grains are extremely fine grains of # 6000 or more. That is, it is a proof that even the ultrafine abrasive grains 12 of # 6000 or more are securely held one by one by the vitreous binder 14 and that the abrasive grains 12 are preferably sequentially dropped off (does not fall off in a group) even during wear. It can be said that this is a whetstone that can obtain the surface quality of the work material corresponding to the grain size of the material.

上述のように、本実施例のビトリファイド砥石10によれば、砥粒12を結合するためのガラス質結合剤14は、そのガラス質結合剤原料液1または2に含まれる複数の元素から図4に示すビトリファイド砥石製造過程、特に脱型工程P23以後の乾燥工程P24や焼成工程P25において砥粒12の間に生成(析出)されたものであることから、たとえ砥粒が#1000以上特に3000以上すなわち平均粒径6μm以下の細粒であっても、砥粒12の粒径に比較してさらに微細な粒径とされているので、その焼成後においては砥粒径に見合った加工物表面品位の研削加工を行うことができるビトリファイド砥石10が得られる。   As described above, according to the vitrified whetstone 10 of the present embodiment, the vitreous binder 14 for binding the abrasive grains 12 is formed by using a plurality of elements contained in the vitreous binder raw material liquid 1 or 2 as shown in FIG. In particular, since the vitrified grindstone is generated (precipitated) between the abrasive grains 12 in the manufacturing process of the vitrified grindstone shown in the above, particularly in the drying step P24 and the firing step P25 after the demolding step P23, the abrasive grains are # 1000 or more, especially 3000 or more. In other words, even if the fine particles have an average particle size of 6 μm or less, the fineness of the work surface is suitable for the abrasive particle size after firing because the fine particle size is smaller than that of the abrasive particles 12. The vitrified grindstone 10 capable of performing the grinding process is obtained.

また、本実施例においては、ガラス質結合剤原料液1或いは2から生成されるガラス質結合剤14は、3〜8×10-6/℃の熱膨張係数を有するものであることから、CBN、ダイヤモンドなどの超砥粒やSiC、Al2 3 などの一般砥粒の熱膨張係数に近接させられるので、耐熱性や熱衝撃性に強いビトリファイド砥石10が得られる。 In this embodiment, since the vitreous binder 14 produced from the vitreous binder raw material liquid 1 or 2 has a thermal expansion coefficient of 3 to 8 × 10 −6 / ° C., CBN Since the thermal expansion coefficient of a super-abrasive such as diamond or a general abrasive such as SiC or Al 2 O 3 can be approximated, a vitrified grindstone 10 having high heat resistance and thermal shock resistance can be obtained.

また、本実施例においては、ガラス質結合剤原料液1或いは2は、4種の元素Si、Al、B、Naを含むものであって、さらに好適には、ガラス質結合剤14の酸化物組成をSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%となるように、4種の元素Si、Al、B、Naを含むものであるので、耐熱性や熱衝撃性の高いガラス質結合剤14すなわちビトリファイドボンドが得られる。 In this embodiment, the vitreous binder raw material liquid 1 or 2 contains the four elements Si, Al, B, and Na, and more preferably, the oxide of the vitreous binder 14. the composition SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10~20wt%, Al 2 O 3 1~5wt%, so that the Na 2 O1~5wt%, 4 kinds of elements Si, Al, B, and Na As a result, the vitreous binder 14 having high heat resistance and high thermal shock resistance, that is, vitrified bond can be obtained.

また、図4に示される本実施例のビトリファイド砥石製造方法は、(a) 前記ガラス質結合剤14の複数の元素を含むガラス質結合剤原料液1或いは2を作成する結合剤原料液作成工程P1乃至P10(図2或いは図3)と、(b) その結合剤原料液作成工程P1乃至P10により作成された結合剤原料液1或いは2と前記砥粒とを所定の割合で混合して流動性の砥石原料を調整する砥石原料調整工程P20およびP21と、(c) その砥石原料調整工程P20およびP21により調整された砥石原料を成形型内に流し込むことにより所定の成形品とする成形工程P22と、(d) その成形工程P22により成形された成形品を焼成し、前記結合剤原料液1或いは2に含まれる複数の元素から成るガラス質結合剤14を生成させて砥粒間を結合させる焼成工程P25とを、含むものであることから、ガラス質結合剤原料液1或いは2は、砥石原料調整工程P20およびP21により流動性砥石原料に混合され、成形工程P22により成形型内に流し込まれた後、焼成工程P25において焼成されるとき、砥粒12よりも十分に細かな粒子として析出してその砥粒を結合させることから、たとえ砥粒12が#3000以上すなわち平均粒径6μm以下の細粒であっても、その砥粒12の粒径に比較して析出によりさらに微細な粒径に生成されるので、砥粒径に見合った加工物表面品位の研削加工を行うことができるビトリファイド砥石10が得られる。   Further, the method for manufacturing a vitrified grinding wheel of the present embodiment shown in FIG. 4 includes: (a) a binder material solution forming step of forming the glassy material solution 1 or 2 containing a plurality of elements of the glassy material 14; P1 to P10 (FIG. 2 or FIG. 3), and (b) the binder raw material liquid 1 or 2 prepared in the binder raw material preparation step P1 to P10 and the abrasive grains are mixed at a predetermined ratio and flow. (C) a grinding wheel raw material adjusting process P20 and P21 for adjusting the abrasive wheel raw material, and (c) a molding process P22 in which the grinding wheel raw material adjusted in the grinding wheel raw material adjusting process P20 and P21 is poured into a molding die to form a predetermined molded product. And (d) firing the molded article formed in the forming step P22 to generate a vitreous binder 14 comprising a plurality of elements contained in the binder raw material liquid 1 or 2, thereby bonding the abrasive grains. Firing Since the glassy binder raw material liquid 1 or 2 is mixed with the flowable grindstone raw material in the grindstone raw material adjusting steps P20 and P21, and is poured into the forming die in the forming step P22, When sintering is performed in the sintering step P25, since the particles are precipitated as particles sufficiently smaller than the abrasive particles 12 and are combined with the abrasive particles, for example, the abrasive particles 12 are fine particles having a particle size of # 3000 or more, that is, an average particle size of 6 μm or less. Even so, the vitrified grindstone 10 capable of performing a grinding process of the surface quality of the workpiece corresponding to the abrasive grain size is formed because the grain size is further reduced by precipitation compared to the grain size of the abrasive grains 12. can get.

また、本実施例によれば、ガラス質結合剤原料液2は、ゾル液であり、前記成形工程P23の成形型内においてゲルに変化させられるものであることから、ゾル液の状態において砥石原料に混合され成形型内においてゲル化させられるので、成形型からの脱型が容易となる。   Further, according to this embodiment, the vitreous binder raw material liquid 2 is a sol liquid, which can be changed into a gel in the molding die in the molding step P23. And the mixture is gelled in the mold, so that the mold can be easily removed from the mold.

また、本実施例によれば、ガラス質結合剤原料液1或いは2は、ガラス質結合剤14の複数の構成元素がアルコキシル基とそれぞれ結合した金属アルコキシドの混合物から作成されたものであるので、ガラス質結合剤を構成する材料の溶液化が可能となる。   Further, according to the present embodiment, the vitreous binder raw material liquid 1 or 2 is prepared from a mixture of metal alkoxides in which a plurality of constituent elements of the vitreous binder 14 are bonded to alkoxyl groups, respectively. It becomes possible to make the material constituting the vitreous binder into a solution.

また、本実施例によれば、ガラス質結合剤原料液2は、金属アルコキシドの混合物に加水分解および縮重合を施した金属アルコキシド縮重合物であるので、ガラス質結合剤原料液2が容易にゾル液が得られ、KOH(10%)の添加量が少なくてすむ。   Further, according to the present embodiment, since the vitreous binder raw material liquid 2 is a metal alkoxide polycondensate obtained by subjecting a mixture of metal alkoxides to hydrolysis and polycondensation, the vitreous binder raw material liquid 2 can be easily prepared. A sol solution is obtained, and the amount of KOH (10%) added is small.

また、本実施例によれば、図3の結合剤原料液作成工程P1乃至P10は、(a) 一般式Si(OR1 4 (但しR1 は炭素数1〜4のアルキル基)で表されるテトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、一般式Al(OR2 n ・Lm (但しR2 はアルキル基、Lは配位子であり、n+ m=3)で表されるAlアルコキシドと、一般式B(OR3 3 (但しR3 は炭素数1〜2のアルキル基)で表されるBアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液とを有機溶媒に溶解して加熱還流する第1加熱還流工程P1乃至P4と、(b) その第1加熱還流工程P11により還流されたアルコキシド溶液中に、一般式Na(OR4 )(但しR4 は炭素数3〜4のアルキル基)で表されるNaアルコキシドを投入してさらに加熱還流する第2加熱還流工程P8と、(c) その第2加熱還流工程P12により還流されたアルコキシド溶液を冷却する冷却工程P9と、(d) Naを除く含有金属に対する加水分解率が0〜100%に値する水および/または酢酸をエタノールで希釈したもの、およびエタノールで希釈した酸触媒を順次投入して前記アルコキシド溶液中の金属アルコキシドを部分的に加水分解および縮重合させてアルコキシド縮重合物を得る加水分解縮重合工程P11乃至P12とを、含むものである。このようにすれば、ゾル状の原料液2が得られるとともに、それからSi、Al、B、Naの4つの元素の酸化物からなる耐熱性の高いガラス質結合剤14が得られる利点がある。 Further, according to this embodiment, the binder raw material liquid preparation steps P1 to P10 in FIG. 3 are represented by (a) a general formula Si (OR 1 ) 4 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). And a condensed polymer of tetraalkyl silicate or silica, and Al represented by the general formula Al (OR 2 ) n · L m (where R 2 is an alkyl group, L is a ligand, and n + m = 3) First heating in which an alkoxide and a B alkoxide or a boron oxide alcohol solution represented by the general formula B (OR 3 ) 3 (where R 3 is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms) are dissolved in an organic solvent and heated to reflux for the first heating. In the alkoxide solution refluxed in the refluxing steps P1 to P4 and (b) the first heating refluxing step P11, the alkoxide solution represented by the general formula Na (OR 4 ) (where R 4 is an alkyl group having 3 to 4 carbon atoms) 2nd heating reflux which introduces Na alkoxide and further heats reflux P8, (c) a cooling step P9 for cooling the alkoxide solution refluxed in the second heating / refluxing step P12, and (d) water and / or water having a hydrolysis rate of 0 to 100% with respect to the contained metal other than Na. Or a hydrolysis-condensation polymerization step in which acetic acid diluted with ethanol and an acid catalyst diluted with ethanol are sequentially added to partially hydrolyze and polycondensate the metal alkoxide in the alkoxide solution to obtain an alkoxide condensation polymer. P11 to P12 are included. In this way, the raw material liquid 2 in a sol state is obtained, and there is an advantage that a highly heat-resistant glassy binder 14 composed of oxides of four elements of Si, Al, B, and Na is obtained.

また、本実施例によれば、図2或いは図3の結合剤原料液作成工程P1乃至P10は、前記ガラス質結合剤の酸化物組成をSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%とするように、前記テトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、Alアルコキシドと、Bアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液と、Naアルコキシドとの割合が設定された結合剤原料液1或いは2を作成するものであるので、酸化物組成がSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%から成る耐熱性の高いガラス質結合剤14が得られる利点がある。 Further, according to this embodiment, the binder material liquid preparing step P1 to P10 in FIG. 2 or FIG. 3, the oxide composition of the vitreous bond SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10~20wt %, Al 2 O 3 1~5wt% , so that the Na 2 O1~5wt%, and the tetraalkyl silicate or silica polycondensate, and Al alkoxide, and B alkoxide or boron oxide alcoholic solution, the Na alkoxide the ratio is one which creates a binder material liquid 1 or 2 is set, SiO 2 70~90wt% oxide composition, B 2 O 3 10~20wt%, Al 2 O 3 1~5wt%, Na There is an advantage that a highly heat-resistant vitreous binder 14 composed of 1 to 5% by weight of 2 O is obtained.

また、本実施例によれば、図2或いは図3の結合剤原料液作成工程P1乃至P10は、テトラアルキルシリケートが1mol に対し、Alアルコキシドを0.03〜0.3mol 、Bアルコキシドを0.2〜0.5mol 、Naアルコキシドを0.05〜0.25mol を有機溶媒中に混合して金属アルコキシドを生成し、加水分解のための水および/または酢酸を0〜8mol 混合して加水分解し、触媒として機能する酸を0〜10mol をさらに添加して前記アルコキシド縮重合物或いはアルコキシド組成物を結合剤原料液として得るものであるので、酸化物組成がSiO2 70〜90wt%、B2 3 10〜20wt%、Al2 3 1〜5wt%、Na2 O1〜5wt%から成る耐熱性の高いガラス質結合剤14が得られる利点がある。 According to the present embodiment, in the binder raw material liquid preparation steps P1 to P10 of FIG. 2 or FIG. 3, 0.03 to 0.3 mol of Al alkoxide and 0.1 to 0.3 mol of B alkoxide are used for 1 mol of tetraalkyl silicate. 2 to 0.5 mol of Na alkoxide and 0.05 to 0.25 mol of Na alkoxide are mixed in an organic solvent to produce a metal alkoxide, and 0 to 8 mol of water and / or acetic acid for hydrolysis is mixed and hydrolyzed. since the acid functions as a catalyst was further added 0~10mol is to obtain the alkoxide polycondensates or alkoxide composition as a binder material liquid, oxide composition SiO 2 70~90wt%, B 2 O 3 10-20 wt%, there is the advantage that Al 2 O 3 1~5wt%, Na 2 high vitreous bond 14 heat resistance consisting O1~5wt% is obtained.

また、本実施例の原料液1或いは2は、ビトリファイド砥石10の製造過程において砥粒を結合するガラス質結合剤14を生成するためのガラス質結合剤原料液であって、そのガラス質結合剤14に含まれる複数の構成元素がそれぞれアルキル基と結合したアルコキシド組成物、またはその縮重合物であるアルコキシド縮重合物から成るものであることから、その原料液1或いは2に含まれる複数の元素からビトリファイド砥石の製造過程において生成されすなわち析出されることにより、上記ガラス質結合剤14は、たとえ砥粒12が#3000以上すなわち平均粒径が6μm以下の細粒であっても、その砥粒12の粒径に比較して析出によりさらに微細な粒径に生成されるので、砥粒径に見合った加工物表面品位の研削加工を行うことができるビトリファイド砥石10が得られる。   The raw material liquid 1 or 2 of the present embodiment is a vitreous binder raw material liquid for producing the vitreous binder 14 that binds abrasive grains in the process of manufacturing the vitrified grindstone 10, and the vitreous binder is used. 14 is composed of an alkoxide composition in which each of the plurality of constituent elements is bonded to an alkyl group, or an alkoxide polycondensate that is a polycondensate thereof. Is produced or precipitated in the process of producing a vitrified grindstone, the above-mentioned vitreous binder 14 can be used even if the abrasive grains 12 are fine grains having a size of # 3000 or more, that is, fine grains having an average grain size of 6 μm or less. Since a finer grain size is generated by precipitation than the grain size of No. 12, it is possible to perform grinding of the surface quality of the work piece corresponding to the grain size. Vitrified grinding wheel 10 that can be obtained.

以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。   As mentioned above, although one Example of this invention was described using drawing, this invention is applied also to another aspect.

たとえば、前述の実施例のガラス質結合剤14は、Si、Al、B、Naの4元素の酸化物から構成されたものであったが、Naに替えてKなどのアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属であってもよいし、それらの中の3元素の酸化物から構成されたものであってもよいし、他の元素の酸化物などが含まれるガラスであってもよい。   For example, the vitreous binder 14 of the above-described embodiment was composed of oxides of four elements of Si, Al, B, and Na, but instead of Na, an alkali metal such as K and / or an alkali was used. They may be earth metals, may be composed of oxides of three elements among them, or may be glass containing oxides of other elements.

また、前述の実施例において、濃縮工程P10を経た溶液が原料液1或いは2とされていたが、濃縮工程P10を経る前の溶液が原料液1或いは2とされてもよい。   In the above-described embodiment, the solution that has passed through the concentration step P10 is the raw material liquid 1 or 2. However, the solution that has not passed through the concentration step P10 may be the raw material liquid 1 or 2.

また、前述の実施例では、ガラス質結合剤14を生成するための原料液1或いは2は、そのガラス質結合剤14に含まれる元素の金属アルコキシドが用いられることにより金属ゾル溶液若しくはそれ等の前駆体とされていたが、他の方法により金属ゾル溶液若しくはその前駆体とされてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the raw material liquid 1 or 2 for producing the vitreous binder 14 is prepared by using the metal alkoxide of the element contained in the vitreous binder 14 or the metal sol solution or the like. Although the precursor is used, the metal sol solution or its precursor may be used by another method.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。   The above is merely an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

本発明の一実施例のビトリファイド砥石の構成を拡大して説明する概略図である。It is the schematic which expands and demonstrates the structure of the vitrified grindstone of one Example of this invention. 図1のガラス質結合剤の原料液の製造工程を説明する工程図である。FIG. 2 is a process diagram illustrating a process for producing a raw material liquid of the vitreous binder of FIG. 1. 図1のガラス質結合剤の他の例の原料液の製造工程を説明する工程図である。FIG. 4 is a process diagram illustrating a process for producing a raw material liquid of another example of the vitreous binder of FIG. 1. 図1のビトリファイド砥石の製造工程を説明する工程図である。FIG. 2 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the vitrified grindstone of FIG. 1. 図1のガラス質結合剤の性能を試験するために用いられた砥石の構成を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the structure of the grindstone used for testing the performance of the vitreous binder of FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

10:ビトリファイド砥石
12:砥粒
14:ガラス質結合剤
10: vitrified whetstone 12: abrasive 14: vitreous binder

Claims (8)

ビトリファイド砥石の製造過程において砥粒を結合するガラス質結合剤を生成するためのガラス質結合剤原料液であって、
前記ガラス質結合剤に含まれる複数の構成元素がそれぞれアルキル基と結合したアルコキシド組成物、またはその縮重合物であるアルコキシド縮重合物から成るものであるビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液。
A vitreous binder raw material liquid for producing a vitreous binder that binds abrasive grains in the process of manufacturing a vitrified whetstone,
A vitreous binder raw material liquid for a vitrified grindstone, which comprises an alkoxide composition in which a plurality of constituent elements contained in the vitreous binder are each bonded to an alkyl group, or an alkoxide polycondensate which is a condensation polymer thereof.
ビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液は、前記ビトリファイド砥石の製造過程において3〜8×10-6/℃の熱膨張係数を備えたガラス質結合剤を生成するものである請求項1のビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液。 The vitrified grinding wheel according to claim 1, wherein the vitrified grinding wheel material liquid for vitrified grinding wheel produces a glassy binder having a coefficient of thermal expansion of 3 to 8 × 10 −6 / ° C. in a process of manufacturing the vitrified grinding wheel. Vitreous binder raw material solution. 前記ガラス質結合剤に含まれる複数の構成元素は、4種の元素Si、Al、B、Naを含むものである請求項1または2のビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液。 The vitreous binder raw material liquid for a vitrified grinding wheel according to claim 1 or 2, wherein the plurality of constituent elements contained in the vitreous binder include four kinds of elements, Si, Al, B, and Na. 前記ガラス質結合剤原料液は、ゾル液若しくはそれ等の前駆体であり、前記ビトリファイド砥石の成形型内においてゲルに変化させられるものである請求項1乃至3の何れかのビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液。 4. The vitrified grindstone glass material according to claim 1, wherein the vitreous binder raw material liquid is a sol liquid or a precursor thereof, and is converted into a gel in the vitrified grindstone forming die. Binder raw material liquid. 前記ガラス質結合剤原料液は、前記ガラス質結合剤の複数の構成元素がアルキル基とそれぞれ結合した金属アルコキシドの混合物から作成されたものである請求項1乃至4のいずれかのビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液。 The vitrified grinding wheel glass according to any one of claims 1 to 4, wherein the vitreous binder raw material liquid is prepared from a mixture of metal alkoxides in which a plurality of constituent elements of the vitreous binder are bonded to alkyl groups. Binder raw material liquid. 前記ガラス質結合剤原料液は、前記金属アルコキシドの混合物に加水分解および縮重合を施した金属アルコキシド縮重合物である請求項5のビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液。 The vitreous binder raw material liquid for a vitrified grinding wheel according to claim 5, wherein the vitreous binder raw material liquid is a metal alkoxide polycondensate obtained by subjecting a mixture of the metal alkoxide to hydrolysis and polycondensation. ビトリファイド砥石の製造過程において砥粒を結合するガラス質結合剤を生成するためのガラス質結合剤原料液の製造方法であって、
前記結合剤原料液作成工程は、一般式Si(OR1 4 (但しR1 は炭素数1〜4のアルキル基)で表されるテトラアルキルシリケートまたはシリカ縮重合物と、一般式Al(OR2 n m (但しR2 はアルキル基、Lは配位子であり、n+ m=3)で表されるAlアルコキシドと、一般式B(OR3 3 (但しR3 は炭素数1〜2のアルキル基)で表されるBアルコキシドまたは酸化ホウ素アルコール溶液とを溶媒に溶解して加熱還流する第1加熱還流工程と、
その第1加熱還流工程により還流されたアルコキシド溶液中に、一般式Na(OR4 )(但しR4 は炭素数3〜4のアルキル基)で表されるNaアルコキシドを投入してさらに加熱還流する第2加熱還流工程と、
該第2加熱還流工程により還流されたアルコキシド溶液を冷却する冷却工程と、
Naを除く含有金属に対する加水分解率が0〜100%に値する水および/または酢酸をエタノールで希釈したもの、およびエタノールで希釈した酸触媒を順次投入して前記アルコキシド溶液中の金属アルコキシドを部分的に加水分解および縮重合させてアルコキシド縮重合物を得る加水分解縮重合工程と
を、含むことを特徴とするビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液の製造方法。
A method for producing a vitreous binder raw material liquid for producing a vitreous binder that binds abrasive grains in a manufacturing process of a vitrified whetstone,
In the binder raw material liquid preparation step, a tetraalkyl silicate or a silica polycondensate represented by the general formula Si (OR 1 ) 4 (where R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) and a general formula Al (OR 2 ) n L m (where R 2 is an alkyl group, L is a ligand and n + m = 3) and an Al alkoxide represented by the general formula B (OR 3 ) 3 (where R 3 is the number of carbon atoms) A first heating and refluxing step of dissolving a B alkoxide or a boron oxide alcohol solution represented by formula (1 to 2 alkyl groups) in a solvent and heating to reflux,
An Na alkoxide represented by the general formula Na (OR 4 ) (where R 4 is an alkyl group having 3 to 4 carbon atoms) is charged into the alkoxide solution refluxed in the first heating reflux step, and further heated to reflux. A second heating reflux step;
A cooling step of cooling the alkoxide solution refluxed by the second heating reflux step;
Water and / or acetic acid having a hydrolysis rate of 0 to 100% with respect to the metal content excluding Na is diluted with ethanol, and an acid catalyst diluted with ethanol is sequentially charged to partially reduce the metal alkoxide in the alkoxide solution. And a hydrolysis-condensation polymerization step of subjecting the alkoxide condensation polymerization product to hydrolysis and condensation polymerization to obtain a vitrified grindstone raw material liquid for vitrified grinding wheels.
前記Naアルコキシドは、金属ナトリウムを煮沸した有機溶媒中に溶解させ且つ濾過させることにより得られたものである請求項7のビトリファイド砥石用ガラス質結合剤原料液の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the Na alkoxide is obtained by dissolving metallic sodium in a boiled organic solvent and filtering the solution.
JP2004168991A 2004-06-07 2004-06-07 Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method Pending JP2004249459A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004168991A JP2004249459A (en) 2004-06-07 2004-06-07 Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004168991A JP2004249459A (en) 2004-06-07 2004-06-07 Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001030914A Division JP3679013B2 (en) 2001-02-07 2001-02-07 Vitrified grinding wheel manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004249459A true JP2004249459A (en) 2004-09-09

Family

ID=33028752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004168991A Pending JP2004249459A (en) 2004-06-07 2004-06-07 Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004249459A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113910116A (en) * 2021-10-29 2022-01-11 江西冠亿研磨股份有限公司 Preparation method of soluble inorganic liquid binder for forming ceramic grinding wheel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113910116A (en) * 2021-10-29 2022-01-11 江西冠亿研磨股份有限公司 Preparation method of soluble inorganic liquid binder for forming ceramic grinding wheel
CN113910116B (en) * 2021-10-29 2024-01-09 江西冠亿研磨股份有限公司 Preparation method of soluble inorganic liquid binder for ceramic grinding wheel forming

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7458693B2 (en) Glassy bond abrasive article and method for manufacturing the same
KR101212924B1 (en) Crucible for the crystallization of silicon and process for making the same
TW200538237A (en) Porous vitrified grinding wheel and method for production thereof
CN101429051B (en) Adhesive containing silicon nitride, formed body, process for producing the formed body and uses of the formed body
TW483928B (en) Process for the production of a bonded abrasive
US8435316B2 (en) Bonded abrasive articles and methods of forming
KR101763665B1 (en) Abrasive articles and method of forming same
JPWO2005072912A1 (en) Vitrified diamond grinding wheel manufacturing method
TW200836883A (en) Submicron alpha alumina high temperature bonded abrasives
CN107000168A (en) Bonded abrasive article and manufacture method
CN105196201A (en) Novel grinding material, novel grinding tool, preparing method of novel grinding material and preparing method of novel grinding tool
CN109202750A (en) Hollow accumulation abrasive grain of one kind and preparation method thereof, super-hard abrasive tool
CN106541339B (en) A kind of preparation process of cubic boron nitride accumulation abrasive material
JP3679013B2 (en) Vitrified grinding wheel manufacturing method
JP2004249459A (en) Glassy binder raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method
JP2003062755A (en) Manufacturing method of vitrified grinding wheel, and vitreous coupling agent raw material liquid for vitrified grinding wheel and its manufacturing method
US20220372355A1 (en) Method for making agglomerate particles
JPS62297070A (en) Ceramic superhard grinding grain grindstone and manufacture thereof
KR20100115992A (en) Sic/c composite powders and a high purity and high strength reaction bonded sic using the same
JPH01246076A (en) Bond for abrasive material raw grindstone
JP5487259B2 (en) Silica container
CN108727058A (en) A kind of organic-silicon-modified hollow ceramic microballon and its preparation and application
CN114249595A (en) Silicon carbide ceramic material for optical system, reflector, preparation method and sintering aid
JPH05345685A (en) Production of siliceous porous material
JP4068825B2 (en) Method for producing sintered silicon carbide

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20041021

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080115

A521 Written amendment

Effective date: 20080317

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Effective date: 20090324

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02