JP2009096993A - コーティングされた砥粒、砥粒の製造方法、ならびに研磨剤の製造のための砥粒の使用 - Google Patents

Abstract

【課題】砥粒のコーティングに適したバインダー、並びにそれを備えた砥粒を提案する。
【解決手段】従来の砥粒の群、ならびに「超研磨剤」の群からなる、微粒子無機粉末及びバインダーでコーティングされた砥粒であって、バインダーが、Ａｌ₂Ｏ₃対ＳｉＯ₂のモル比１：２〜１：２０を有するアルミノシリケート、ならびに少なくとも１つの錯アルカリフルオリドを含んでいる砥粒に関する。このコーティングの特別な利点は、このバインダーが、４００℃以下で既に完全に硬化されうるということである。本発明はまた、このような砥粒の製造方法、ならびに研磨剤の製造のためのこれらの使用にも関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、従来の砥粒、例えば酸化アルミニウム、溶融酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、アルミナジルコニア、炭化ケイ素、及び炭化ホウ素の群に由来する砥粒、ならびに超研磨剤、例えば立方晶窒化ホウ素及びダイアモンド、及び／又はこれらの混合物の群に由来する砥粒であって、無機バインダー及び微粒子無機粉末でコーティングされた砥粒に関する。本発明はまた、このような砥粒の製造方法、ならびに研磨剤におけるこれらの使用にも関する。

最も様々な粒サイズを有する砥粒が、接着形態又は遊離形態において、公知材料のすべてが加工処理されうる最も多様な研削プロセスのために用いられている。接着形態における砥粒の用途は、いわゆる接着研磨剤間で区別される。これらは、研削ホイール、研磨石、又は同様に固定（ｍｏｕｎｔｅｄ）ホイールでもあると理解され、これによって砥粒は、セラミック塊体を用いて、又は合成樹脂を用いて対応研磨剤へ形成され、その後、それぞれ熱処理、ならびにコーティングされた研磨剤又は軟質研磨剤を用いて固化され、これによって砥粒は、バインダー（合成樹脂）を用いて支持体（紙又はテキスタイル）上に固定される。
本願発明に関連する技術として、以下のような特許文献が知られている。

米国特許公報第２５２７０４４号 欧州特許公開公報第００１４２３６号 独国特許公開公報第１０２５７５５４号

様々な研磨剤の効率は、用いられる砥粒によるのみならず、研磨剤中の砥粒の組込み（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）によることも多い。そのために、特に重要とされるのは、砥粒とバインダー相との間の界面であるが、その理由は、前記界面が、接着状態から砥粒を剥がし取るのに必要とされる力を決定するからである。砥粒の硬度及び靭性が高ければ高いほど、界面における接着状態及び研磨力への要求が高くなる。砥粒の大部分、特に溶融プロセスによって製造された砥粒は、比較的平滑な表面を有する。これらは、組込みには不利であることが証明されている。砥粒の５０％超が接着状態から剥がし取ることによって失われ、したがって実際の研削用途にはまったく用いられないような研削操作は、稀なことではない。

過去において、砥粒の表面をそれぞれ粗面化及び増大させ、したがってその組込みを改良するための複数の方法が提案され、採用されてきた。これらの方法の大部分は、微粒子顔料もしくは粉末を砥粒の表面へ加え、これらと砥粒とをしっかりと接着させることに基づいている。この目的のために、砥粒の表面は一般に、バインダーで湿潤され、その後無機顔料もしくは粉末と混合され、したがって可能であれば、粒表面は、微粒子の層で均一かつ均質にコーティングされる。その後、このような方法で処理された砥粒は、熱処理に付され、これに応えて、細粒粒子と砥粒との接着が強化される。

シリカベースのバインダー、例えばケイ酸ナトリウムもしくはコロイド二酸化ケイ素が、バインダーとして頻繁に用いられている。この処理の欠点は、バインダーの固化を得るために比較的高い温度が必要とされ、したがって、このような処理のために比較的多量のエネルギーが用いられるのみならず、温度感性砥粒もまた、この型のコーティングから排除されるということである。

米国特許公報第２５２７０４４号は、溶融酸化アルミニウム又は炭化ケイ素砥粒であって、細粒金属酸化物粒子、例えば酸化鉄（ＩＩＩ）又は酸化モリブデンからなるコーティングで、特に合成樹脂接着研磨剤における組込みを改良する目的でコーティングされた砥粒について記載している。この場合、低融解ガラスフリットがバインダーとして用いられ、酸化熱処理の温度は、１，３５０〜１，５００°Ｆにあり、これは、７３２℃〜１，２２２℃の温度に相当する。このような処理は、温度感性及び／又は酸化感性砥粒、例えば共晶アルミナジルコニア、立方晶窒化ホウ素、又はダイアモンドには適切でない。

欧州特許公開公報第００１４２３６号は、酸化アルミニウムをベースとする砥粒の処理であって、セラミック塊体、例えば粘土、カオリン、又はガラスフリットからなる層が、砥粒上へ溶融されるか、又は焼結される処理について記載している。同時に、酸化アルミニウム中に含まれた酸化チタンの三価から四価酸化状態への転化が、コーティングの焼結又は溶融によって行なわれることになる。したがって、このコーティング方法は、酸化アルミニウムに加えて酸化チタンの部分を包含する砥粒のみに適している。これに加えて、熱処理は、１，２５０℃〜１，３５０℃の温度で発生することになり、酸化条件下に行なわれることになり、したがってこの処理もまた、酸化及び温度感性砥粒のためと考えることはできない。

熱処理のための低温は、ホスフェートバインダーもしくは有機バインダー、例えば合成樹脂を用いて実現することができる。しかしながらこれらのバインダーは、砥粒への比較的低い粘着力を有しているため、表面上のこのコーティングの安定性が不十分であるという欠点がある。

独国特許公開公報第１０２５７５５４号は、従来の砥粒、特に合成樹脂接着研磨剤における使用のための溶融もしくは焼結酸化アルミニウム、アルミナジルコニア、炭化ケイ素、及び炭化ホウ素の群に由来する砥粒であって、その表面に、シリケート及び細粒酸化物化合物をベースとする水性バインダーからなるコーティングが備えられている砥粒について記載している。この細粒酸化物化合物は、金属の群に由来する１つの元素Ａ及び両性元素の群に由来する１つの元素Ｂ、ならびにＡ及びＢに対する化学量論比における酸素との、一般式ＡｘＢｙＯｚの錯化合物である。

熱処理のために、１００〜９００℃の温度範囲が準備され、４００℃におけるコーティングされた砥粒の熱処理後、未処理砥粒と比較して、かなり高められた性能を得ることができる。このようにして処理された砥粒のより正確なテスト、特に音響キャビテーションを用いた接着強度の決定は、表面における酸化物化合物の接着が比較的弱いこと、及びこれらの高められた性能は、砥粒表面におけるコーティングの接着が弱くても得ることができること、及びこれらの高められた性能は、顔料の結晶構造（ルチルラチス）、及びおそらくは補助材料として研削プロセスを支える両性元素を含んでいる顔料の組成に、おそらくは帰すことができることを示した。

さらには、最新技術の欠点を包含せず、低温において既に砥粒表面とのしっかりした接着を形成する、砥粒のコーティングのためのバインダー系を発見するという問題が存在する。このようなバインダー系を用いた場合、特に熱不安定性砥粒について、研削性能のさらなる改良を得ることも可能である。特に共晶アルミナジルコニアの処理は、その熱分解が酸化ジルコニウムの変性転化（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）及びこれに関連した容量変化によって引起こされる４００℃以上の温度において開始されるが、これが関心の対象である。

この目的は、請求項１の特徴を有するバインダー系を含んでいるコーティングされた砥粒を用いて解決される。好ましい実施形態は、従属項の目的である。
このようなコーティングされた砥粒の製造方法を提供すること、ならびに研磨剤におけるコーティングされた砥粒の使用を提示することも、本発明の目的である。

１９７６年に、新しい型のセラミック材料が、次の出版物に既に記載されている。Ｊ．Ｄａｖｉｄｏｖｉｔｓ、「アルミノシリケートポリマーの低温重縮合による無機ブロックポリマーの固相合成（Ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａ ｍｉｎｅｒａｌ ｂｌｏｃｋｐｏｌｙｍｅｒ ｂｙ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）」、Ｉ．Ｕ．Ｐ．Ａ．Ｃ．高分子国際シンポジウム（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）、ストックホルム、１９７６年９月；トピックＩＩＩ、高安定性の新しいポリマー（Ｎｅｗ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）、（１９７６年）。この新しいポリマーは、後に、ジオポリマーという用語で公知になった。重縮合プロセスを介して有機ポリマーと同様に製造することができるが、これによって純粋に無機性を有し、したがって高温及び化学的安定性を包含する一群のアルミノシリケート材料は、ジオポリマーと呼ばれる。ジオポリマーの基本的モジュールは、ＳｉＯ₄及びＡｌＯ₄四面体を形成し、これらは、ジオ重合（ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）の間、三次元ネットに縮合する。

欧州特許公報第０５１８９６２号は、ジオポリマーをベースとしたバインダーであって、シリケート及びアルミネート基に加えて、ジオポリマーの硬化速度を低下させ、したがって重縮合を制御する、少なくとも１つの錯アルカリフルオリドを含んでいるバインダーについて記載している。
これまで専門家は、ジオポリマーを、砥粒用コーティングのバインダーとして、それぞれ考察も使用もしてこなかったが、その理由は、ジオポリマーの形成が、高い固体濃度を必要とし、この場合、乾燥物質の濃度は、重縮合が行なわれるためには６０重量％以上でなければならないからである。しかしながら典型的には、高度に水希釈されたバインダーが、バインダーによって表面の均質で薄いコーティングを得るように、砥粒のコーティングのために用いられている。典型的には、希釈された工業用ケイ酸ナトリウム又はコロイド二酸化ケイ素がこの目的のために用いられ、これの固体含量は、ジオポリマーに必要とされる６０重量％よりもはるかに低い。

驚くべきことに、反応性Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂（アルミノシリケート）を含有し、かつ水希釈されているバインダー混合物の助けによって、４００℃以下の温度において、砥粒の表面へ、非常にしっかりと接着するコーティングを加えることが可能であり、これらの砥粒中に、それぞれ微粒子無機粉末及び無機酸化顔料を、表面を増大させることを目的として組込むことができることが今や発見された。このことは、さらに一層驚くべきことでさえあったが、その理由は、固体濃密ジオポリマーが典型的には、本発明において特許請求されているようなＡｌ₂Ｏ₃対ＳｉＯ₂比では形成されず、純粋に粘性のシリケート相が形成され、これらは三次元網状構造に加わらず、かつ典型的には加熱に応じて膨潤し、気泡を形成するので、この場合、典型的には多孔質体が、３００℃以上の温度で作り出されるからである。

メタカオリン、煙道灰、スラグ、岩粉、細砂、及び活性粘土が、アルミノシリケート用の原料物質として用いられる。これらの材料は、極端に細かい粒子からなり、シリカベース成分及びアルミノシリケートベース成分の重縮合反応によって、アルミノシリケートベースのゲルを形成するのに十分な活性を有する。しかしながら、エネルギー発生の副生物及び廃棄物として、及び原料産業から多量に蓄積するこれらの原料に加えて、十分な量及び十分な反応性形態において酸化アルミニウム及び酸化ケイ素を含有するあらゆるほかの材料もまた、重縮合反応を引起こすために、及びＳｉＯ₄及びＡｌＯ₄四面体からなる三次元網状構造を形成するために用いることができる。このようにして、ケイ酸アルミニウムの代わりに、それぞれ反応性酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムもまた、ＳｉＯ₂−リッチケイ酸ナトリウムとともに用いることができることが証明された。

好ましくはＡｌ₂Ｏ₃対ＳｉＯ₂のモル比１：２〜１：２０において用いられるアルミノシリケートに加えて、このバインダー系は、ケイ酸ナトリウム、水、及び本発明の好ましい実施形態において、少なくとも１つの錯アルカリフルオリドを含む。未処理砥粒を基準にして、約０．０１〜約１０．０重量％のバインダーがこれによって用いられ、この場合、このバインダーは、約０．００５〜約４．０重量％のケイ酸ナトリウム、約０．００５〜約４．０重量％の水、約０．００５〜約１．０重量％のアルミノシリケート、及び約０．００１〜約１．０重量％の錯アルカリフルオリドから構成され、この場合、これらのパーセンテージは各々、未処理砥粒を言及している。

少なくとも１つの錯アルカリフルオリドは、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、Ｋ₂ＮａＡｌＦ₆、Ｎａ₂ＳｉＦ₆、Ｋ₂ＳｉＦ₆、ＮａＢＦ₄、及びＫＢＦ₄の群から選択される。
上に列挙された成分に加えて、このバインダーはまた、充填剤及び／又は研削添加剤を含んでいてもよい。この目的のために、元素のナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、マンガン、銅、亜鉛、鉄、チタン、アンチモン、及び／又は錫の群に由来するスルフィド、ホスフェート、カーボネート、及び／又はハロゲナイド含有錯化合物の群に由来する公知充填剤及び研削添加剤のすべてを用いることができる。

微粒子無機粉末は、典型的には酸化物顔料であり、未処理砥粒を基準にしてこれの約０．０５〜約５．０重量％が用いられ、この場合、本発明の好ましい実施形態は、未処理砥粒を基準にして微粒子無機粉末の約０．１〜約２．０重量％の量を提供する。
バインダーは、４００℃以下の温度で硬化することができ、これらの条件下、非凡な安定性に達する。この安定性は、これらの温度において最新技術によるバインダーを用いて得られる安定性以上にあるのは明らかである。

このコーティング方法それ自体は、比較的複雑でなく、この方法では、砥粒は初めに、強力ミキサーにおいてバインダーで湿潤される。その後、湿潤砥粒が、微粒子無機粉末と混合され、微粒子無機粉末が、砥粒の表面上に均一に分配されるまで混合される。このコーティングの硬化は、４００℃以下の温度で、例えば回転炉において実施される。
このような方法で製造された、コーティングされた砥粒は、研磨剤、特にコーティングされた研磨剤の製造に用いられる。
本発明は、以下の実施例によって詳細に説明されるであろう。

接着強さの決定
コーティングされた砥粒の場合、バインダーの品質、すなわち顔料が接着される安定性は、音響キャビテーションによって評価することができる。この方法では、処理済み砥粒が、ガラス容器において水で覆われ、超音波へ暴露される。強力な暴露は、小さい真空気泡、いわゆるキャビテーションを生じ、これらは特に、固相体の表面において破裂し、これによって急激に高温及び高圧、いわゆる「マイクロジェット」を生じる。これらの「マイクロジェット」で、わずかに接着された粒子は解放され、砥粒表面において離されて、切断される。切断された粒子の量はついで、光度測定方法によって、デカントされた縣濁液中のネフェロ濁度単位（ＮＴＵ価）として決定される。

実施例１及び２、比較例１及び２
１つのバインダー系を含んでいる１ｋｇの砥粒（共晶アルミナジルコニア、アロデュア（Ａｌｏｄｕｒ）ＺＫ４０ Ｐ ３６、トライバッハ・シュライフミッテル（Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒ Ｓｃｈｌｅｉｆｍｉｔｔｅｌ））が、研究所回転ドラムミキサーにおいて製造され、５分間混合された。その後、顔料が添加され、砥粒とバインダー及び顔料とが、さらに５分間混合された。このようにして得られた原料はついで、２０分間空気乾燥され、その後１５分間、回転炉において３５０℃で熱処理された。

いずれの場合も、このような方法でコーティングされた５ｇの砥粒は、スナップ方式のフタのグラスにおいて１０ｍｌの水で覆われ、超音波浴（ハバー（Ｈａｖｅｒ）ＵＳＣ２００）において超音波で１分間処理された。その後、残留水中の顔料濃度は、光度計（ＷＴＷターボ５５０）を用いてＮＴＵ価として決定された。このテストシリーズにおいて、ケイ酸カリウム４２／４３（ムーシル（Ｍｏｅｒｓｉｌ）Ｈ、コグニス・ドイチュラント社（Ｃｏｇｎｉｓ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ））が、水ガラスとして用いられ、メタカオリン（メタスター（Ｍｅｔａｓｔａｒ）５０１、イメリス・ミネラルズ社（Ｉｍｅｒｙｓ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｌｔｄ．））が、アルミノシリケートとして用いられ、Ｋ₂ＳｉＦ₆（ブレンタークＣＥＥ社（Ｂｒｅｎｔａｇ ＣＥＥ ＧｍｂＨ））が、アルカリフルオリドとして、ならびに１０重量％のＭｎＯ₂、２４重量％のＳｂ₂Ｏ₃、６６重量％のＴｉＯ₂のおよその組成を有するＰＫ１２１００（フェロ社（Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐ．））が酸化物顔料として用いられた。

バインダー組成ならびに光度計測定結果（ＮＴＵ価は接着強さに反比例）が、表１に要約されている。

表１の結果から、本発明において特許請求されているような実施例１におけるコーティングの接着強さは、明らかに比較例の値以上にあることが分かる。これによって比較例１は、ケイ酸ナトリウムを用いた最新技術による従来のコーティングであって、錯アルカリフルオリドがさらにバインダーへ添加されたコーティングに対応する。比較例２は、バインダーとしてのケイ酸ナトリウム及びさらなる添加をともなわない酸化物顔料を用いた純粋に従来のコーティングに対応する。実施例２は、アルカリフルオリドをともなわないものである。上の表のＮＴＵ価は、砥粒のコーティングのためのバインダーとしてのアルミノシリケートの効果が、特にアルカリフルオリドと組み合わせた場合に成功することを示している。

実施例３〜１３
ここでもまた、実施例１のように、１つのバインダー系を含んでいる１ｋｇの砥粒（共晶ジルコニウムアルミニウムオキシド、アロデュアＺＫ４０ Ｐ ３６、トライバッハ・シュライフミッテル）が、研究所回転ドラムミキサーにおいて製造され、５分間混合された。その後、顔料（ＰＫ１２１００、フェロ社）が添加され、砥粒とバインダー及び顔料とが、さらに５分間混合された。その後、このようにして得られた混合物は、２０分間空気乾燥され、ついで１５分間、回転炉において３５０℃で熱処理された。

いずれの場合も、このような方法でコーティングされた５ｇの砥粒は、スナップ方式のフタのグラスにおいて１０ｍｌの水で覆われ、超音波浴（ハバーＵＳＣ２００）において超音波で１分間処理された。残留水中の顔料濃度はその後、光度計（ＷＴＷターボ５５０）を用いてＮＴＵ価として決定された。

このテストシリーズにおいて、ケイ酸カリウム４２／４３（ムーシルＨ、コグニス・ドイチュラント）が、水ガラスとして用いられ、メタカオリン（メタスター５０１、イメリス・ミネラルズ社）が、アルミノシリケート用の源として用いられ、Ｋ₂ＳｉＦ₆（ブレンタークＣＥＥ社）が、アルカリフルオリドとして用いられ、ＰＫ１２１００（フェロ）が酸化物顔料として用いられた。

バインダー組成ならびに光度計測定結果（ＮＴＵ価は接着強さに反比例）が、表２に要約されている。

表２の結果から、アルミノシリケート及び錯フルオリドの量は、比較的広い範囲にわたって様々に変えることができ、その結果として接着強さの減少をともなわないことが分かる。アルミノシリケートについては、約５００μｍの平均粒直径を含む、比較的目が粗い砥粒（Ｐ３６）のコーティングについての最適範囲が、砥粒を基準にして約０．００１〜約０．００６重量％にあるようであり、錯アルカリフルオリドについての最適範囲は、約０．００３〜約０．０１重量％にあるようである。これに対応して、より多量のバインダー混合物が、これに対応して砥粒１ｋｇあたりより大きい表面積を含む、より細かい砥粒のために用いられなければならない。

実施例８から、錯アルカリフルオリドの欠如が、接着強さに対して非常に強い効果を有することが分かる。実施例３において示されているように、アルカリフルオリドが存在するならば、接着強さのかなりな増加を得るために、少量のアルミノシリケートで既に十分である。

実施例１４及び１５、比較例３
実施例１４及び１５において、砥粒型は様々に変えられた。この場合、炭化ケイ素及び酸化アルミニウムホワイトが、従来の砥粒としてのジルコニウムアルミニウムオキシドの代替物として用いられた。
ここでもまた、１つのバインダー系を含んでいる１ｋｇの従来の砥粒が、研究所回転ドラムミキサーにおいて製造され、５分間混合された。その後、顔料が添加され、砥粒とバインダー及び顔料とが、さらに５分間混合された。この場合、バインダー混合物及び酸化物顔料が、実施例４と同様に用いられた。ついで、このようにして得られた材料は、２０分間空気乾燥され、その後１５分間、回転炉において３５０℃で熱処理された。

接着強さは、上記実施例と同様に決定された。このテストシリーズにおいて、通常の酸化アルミニウム（アロデュアＥＳＫ Ｐ ３６、トライバッハ）及びＳｉＣ（アロデュアＳｉＣ、Ｐ ３６、トライバッハ）が、砥粒として用いられた。比較例５において、通常の酸化アルミニウムが、ケイ酸ナトリウム及び酸化物顔料で従来のようにコーティングされた。

バインダー組成ならびに光度計測定結果（ＮＴＵ価は接着強さに反比例）が、表３に要約されている。

表３の結果は、アルミナジルコニアを用いて得られた結果も、ほかの従来型の砥粒、例えば炭化ケイ素又は通常の酸化アルミニウムへ適用することができることを示している。

実施例１６及び１７、比較例４及び５（ＣＢＮ、ダイアモンド）
いずれの場合も、それぞれ実施例４に類似のバインダー系を含んでいる、５００カラットの立方晶窒化ホウ素（ＳＢＮ−Ｂ Ｂ １５１、１００／１２０メッシュ、昭和電工株式会社）及び５００カラットダイアモンド（ＲＶＧ Ｄ １２６、１００／１２０メッシュ、ダイアモンド・イノベーション（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ））が、特殊研究所ミキサーにおいて製造され、５分間強力に混合された。その後、顔料が添加され、砥粒とバインダー及び顔料とが、さらに５分間混合された。ついで、このようにして得られた混合物は、２０分間空気乾燥され、その後１５分間、回転炉において３５０℃で熱処理された。
バインダー安定性は、音響キャビテーションによって、上に列挙された実施例と同様に決定された。

バインダー組成ならびに光度計測定結果（ＮＴＵ価は接着強さに反比例）が、表４に要約されている。

砥粒の一部分について計算された、ほぼ５倍の量のバインダー組成物が、超研磨剤ＣＢＮ及びダイアモンドの処理に対して用いられた。この場合、このことは、約１００μｍの平均粒直径を含む粒サイズが用いられたという事実、及び砥粒の各重量単位に対して、同様により大きい表面が処理されるべきであったという事実によって説明される。要するに、表面積に対して計算され、従来の砥粒に匹敵しうる量のバインダーが用いられた。表４の結果は、超研磨剤を用いた場合でさえ、比較的高い接着強さが、本発明において特許請求されているようなバインダー系を用いて穏やかな反応条件下に得ることができることを示している。しかしながら上記の接着強さは、従来の砥粒と比べてわずかに弱いことが分かる。このことはおそらく、従来の砥粒を用いた場合、酸素橋を介して砥粒表面において、より強い接着が発生するという事実によって引起こされる。

実施例１８〜２１
実施例１８〜２１のテストシリーズにおいて、それぞれ煙道灰（ドイツ国ホルシム社（Ｈｏｌｃｉｍ ＡＧ））、及び反応性水酸化アルミニウム（ドイツ国ザーソル（Ｓａｓｏｌ）、プソイドベーミット（Ｐｓｅｕｄｏｂｏｅｈｍｉｔ））と反応性酸化ケイ素（高分散二酸化ケイ素ＨＤＫ、ヴァッカー・ヘミー社（Ｗａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ））との混合物が、アルミノシリケート用のベース材料として用いられた。これらのテストの範囲内で、ナトリウムアルミニウムフルオリド（ソルベイ・フルオール社（Ｓｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒ ＧｍｂＨ））が、錯フルオリドとしてカリウムフッ化ケイ素の代替物として追加して選択された。

いずれの場合も、実施例４と同様に１つのバインダー系を含んでいる１ｋｇの共晶アルミナジルコニア（アロデュアＺＫ４０ Ｐ ３６、トライバッハ・シュライフミッテル）が、研究所回転ドラムミキサーにおいて製造され、５分間混合された。その後、顔料が添加され、砥粒とバインダー及び顔料とが、さらに５分間混合された。ついで、このようにして得られた原料は、２０分間空気乾燥され、その後１５分間、回転炉において３５０℃で熱処理された。

いずれの場合も、このような方法でコーティングされた５ｇの砥粒は、スナップ方式のフタのグラスにおいて１０ｍｌの水で覆われ、超音波浴（ハバーＵＳＣ２００）において超音波で１分間処理された。その後、残留水中の顔料濃度は、光度計（ＷＴＷターボ５５０）を用いてＮＴＵ価として決定された。このテストシリーズにおいて、ケイ酸カリウム４２／４３（ムーシルＨ、コグニス・ドイチュラント社）が、水ガラスとして用いられ、それぞれ煙道灰（ドイツ国ホルシム社）、及び反応性水酸化アルミニウム（ドイツ国ザーソル、プソイドベーミット）と反応性酸化ケイ素（高分散二酸化ケイ素ＨＤＫ、ヴァッカー・ヘミー社）との混合物が、錯フルオリドとしてのカリウムフッ化ケイ素の代替物として、アルミノシリケート及びナトリウムアルミニウムフルオリド（ソルベイ・フルオール社）用の源として用いられた。

正確なバインダー組成ならびに光度計測定結果（ＮＴＵ価は接着強さに反比例）が、表５に要約されている。

表５の結果は、メタカオリンに加えて、ほかの反応性原料も、穏やかな条件下で、砥粒表面上に確固とした接着を得るために、Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂からなるジオポリマーのためのベース材料として用いることができることを示している。

研削テスト
研磨ベルト研削１
選択されたサンプル（実施例３、実施例５、未処理ＺＫ４０）をベースとして、実験研磨ベルト（合成樹脂接着剤での裏打ち布）が製造され、これを用いて、それぞれ普通の建設鋼（ＳＴ３７）及び高品質鋼（Ｖ２Ａ）が加工処理された。研削性能は、時間単位（分）あたりの除去（ｇ）として決定された。研削テストの結果が、表６に要約されている。

表６の結果から分かるように、このコーティングは、非コーティング砥粒と比較して、かなりの性能の増加を得ることを可能にした。これらのベルトのその後の光学的分析は、性能の増加は主として、本発明において特許請求されているようにコーティングされた砥粒を用いて同じ条件下に製造されたベルトについて、はるかにより小さい粒こぼれ（ｓｈｅｄｄｉｎｇ）が記録されたという事実に帰されることを明らかにした。

研磨ベルト研削２
直径３０ｍｍを含む完全材料もまた、合成樹脂接着テキスタイルベルトを用いて、３５Ｎの研削圧力において５０分の研削時間で加工処理された。Ｃ４５鋼及び高品質鋼Ｖ２Ａが、基本材料として用いられた。研削テストの結果が、表７に要約されている。

表７の結果もまた、本発明において特許請求されているようにコーティングされた砥粒を含んでいるベルトについて、かなりの性能の増加を示している。このテストのベルトが、その性能限界まで研削されたという事実によって、その後の光学的分析はもはや、個々のベルト間に大きい差を示さない。しかしながら各時間単位についての除去曲線によって、未処理ジルコニウムアルミニウムオキシドを含んでいるベルトが、かなり速く摩滅したと決定することが可能であった。

ベルト研削３
ステンレス鋼ならびに建設鋼もまた、異なる応力下の材料として、及び異なる時間、合成樹脂接着テキスタイル研削ベルトを用いて加工処理された。これらのテストシリーズの結果が、表８に要約されている。

表８の結果は、特に高い応力に応じて、ならびに研削が難しい材料（ステンレス鋼）の加工処理に応じて、本発明において特許請求されているようにコーティングされた砥粒の利点が結実することを示している。

カットオフホイールテスト
カットオフホイールの製造
いずれの場合も、５つのカットオフホイールが、実施例５及び実施例３による砥粒から、ならびに未処理共晶アルミナジルコニアＺＫ４０を用いて製造された。この場合、いずれの場合も７８０ｇの砥粒が、５５ｇの液体樹脂（フェノール樹脂）と混合され、その後、この混合物は、５０．０重量％のフェノール粉末樹脂、２５．０重量％の氷晶石、２４．０重量％のパイライト、及び１．０重量％のＣａＯからなる粉末混合物２４０ｇと混合された。その後、この混合物の対応部分は、いずれの場合も、直径１７８ｍｍ、厚さ２．８ｍｍを含むホイール中にプレスされ、１８０℃で１４時間以内に硬化された。

テストパラメーター（分離テスト）
ホイール直径：１７８ｍｍ
速度：８．０００ｒｐｍ
供給率：２．０ｃｍ／秒
ホイールが最初に３カットによってバリ取りされた後、１切断ホイールあたり２０カットが実施され、この場合、各カットにつき５．５秒の加工処理時間が計画された。次の材料が、これによって加工処理された。
材料：平鋼Ｖ２Ａ（１８％Ｃｒ、１０％Ｎｉ）３０ｍｍ×８ｍｍ
丸鋼、ＳＴ ３７、２０φ
いずれの場合も、Ｇ比は、次式：
材料のカット表面積／カットオフホイールの表面積の損失＝Ｇ比
にしたがって、５ホイールの平均値から２０カット後に計算された。

加工処理Ｖ２Ａについてのテスト結果が、表９に要約されており、建設鋼ＳＴ ３７の加工処理についての結果が、表１０に要約されている。

どちらの加工処理の場合も、Ｇ比のかなりな増加が、本発明において特許請求されているようなコーティングを用いて得られることが分かる。これらのサンプルのすべてについてのカット数は、上記加工処理の場合のどちらも同じであり、かつ材料ならびにベース砥粒が同一であるという事実によって、高い方のＧ比は、それぞれより低いホイール損失にほぼ独占的に帰すことができるが、これ自体は、この粒の組込みの１関数にすぎない。同じバインダー組成物が同様にいずれの場合も用いられているという事実によって、表９及び１０に列挙された結果は、コーティングの品質に関して直接的な結論を可能にする。

Claims (18)

1. 酸化アルミニウム、溶融酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、アルミナジルコニア、炭化ケイ素、炭化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、ダイアモンド、及び／又はこれらの混合物の群に由来する砥粒であって、バインダー及び微粒子無機粉末を含んでいるコーティングを有する砥粒において、
   前記バインダーのベースが、
   −Ａｌ₂Ｏ₃対ＳｉＯ₂のモル比１：２〜１：２０のアルミノシリケート、
   −ケイ酸ナトリウム、及び
   −水
   を含んでいることを特徴とする、砥粒。
2. 前記バインダーが、少なくとも１つの錯アルカリフルオリドを更に含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の砥粒。
3. 前記バインダーの化学組成が、約５〜約３０重量％のＳｉＯ₂、約６０〜約９０重量％のＨ₂Ｏ、約１〜約１０重量％のＡｌ₂Ｏ₃、及び約５〜約１５重量％のアルカリフルオリドであることを特徴とする、請求項２に記載の砥粒。
4. 前記バインダーの部分が、未処理砥粒を基準にして、約０．０１〜約１０．０重量％であることを特徴とする、請求項１〜３のうちの１項に記載の砥粒。
5. 前記バインダーが、いずれの場合も未処理砥粒を基準にして、約０．００５〜約４．０重量％の水ガラス、約０．００５〜約４．０重量％の水、約０．０００５〜約１．０重量％のアルミノシリケート、及び約０．００１〜約１．０重量％のアルカリフルオリドから構成されていることを特徴とする、請求項２〜４のうちの１項に記載の砥粒。
6. 前記アルミノシリケートが、メタカオリン、煙道灰、スラグ、細砂、及び活性粘土を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項に記載の砥粒。
7. 前記アルミノシリケートが、反応性Ａｌ₂Ｏ₃、例えばベーマイト、及び反応性ＳｉＯ₂、例えばコロイド二酸化ケイ素からなる、コーティング反応に応じて生成された生成物を含んでいることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項に記載の砥粒。
8. 前記アルミノシリケートが、ＳｉＯ₄及びＡｌＯ₄四面体からなる三次元網状構造を含んでいる、反応性Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂の重縮合によって形成されたゲルであることを特徴とする、請求項１〜７のうちの１項に記載の砥粒。
9. 少なくとも１つの前記錯アルカリフルオリドが、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、Ｋ₂ＮａＡｌＦ₆、Ｎａ₂ＳｉＦ₆、Ｋ₂ＳｉＦ₆、ＮａＢＦ₄、ＫＢＦ₄の群から選択されることを特徴とする、請求項２〜８のうちの１項に記載の砥粒。
10. 前記バインダーが、元素Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｂ、及び／又はＺｎの群からのスルフィド、ホスフェート、カーボネート、及び／又はハロゲナイド−含有錯化合物の群から選択された充填剤及び／又は研削添加剤も更に含んでいることを特徴とする、請求項１〜９のうちの１項に記載の砥粒。
11. 前記微粒子無機粉末は、酸化物顔料であることを特徴とする、請求項１〜１０のうちの１項に記載の砥粒。
12. 前記コーティングは、未処理砥粒を基準にして、約０．００２〜約５．０重量％の微粒子無機粉末を包含することを特徴とする、請求項１〜１１のうちの１項に記載の砥粒。
13. 前記コーティングは、未処理砥粒を基準にして、約０．１〜約２．０重量％の微粒子無機粉末を包含することを特徴とする、請求項１〜１２のうちの１項に記載の砥粒。
14. 前記バインダーは、≦４００℃の温度で硬化されうることを特徴とする、請求項１〜１３のうちの１項に記載の砥粒。
15. 強力ミキサーにおいて、前記砥粒をバインダーで湿潤する工程、
    微粒子無機粉末を、湿潤砥粒へ添加する工程、
    砥粒と微粒子無機粉末とを、前記粉末が砥粒の表面上に均質に分配されるまで混合する工程、及び
    コーティングを≦４００℃の温度で硬化する工程を含む製造方法であって、
    Ａｌ₂Ｏ₃対ＳｉＯ₂のモル比１：２〜１：２０のアルミノシリケート、
    ケイ酸ナトリウム、及び
    水
    をベースとするバインダーが用いられることを特徴とする、請求項１〜１４のうちの１項に記載の砥粒の製造方法。
16. 少なくとも１つの錯アルカリフルオリドを更に含んでいるバインダーが用いられることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 約５〜約３０重量％のＳｉＯ₂、約６０〜約９０重量％のＨ₂Ｏ、約１〜約１０重量％のＡｌ₂Ｏ₃、及び約５〜約１５重量％のアルカリフルオリドの化学組成を有するバインダーが用いられることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 研磨剤の製造のための、特にコーティングされた研磨剤の製造のための、請求項１〜１４のうちの１項に記載の砥粒の使用。