JP2019042894A - 鏡面仕上げ用砥石及び鏡面仕上げ用砥石の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
少なくとも砥粒、ポリビニルアルコール、熱硬化性樹脂、気孔生成剤、及びアルデヒドを混合する工程と、前記ポリビニルアルコールを前記アルデヒドでアセタール化する工程とを含む鏡面仕上げ用砥石の製造方法であって、
前記砥粒として、平均粒子径が3〜6μmであるものを用い、
前記砥粒の配合量を、前記砥粒と前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の70〜80質量%とし、
前記ポリビニルアルコールの配合量を、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%とし、
前記気孔生成剤として、平均粒子径が30〜60μmであるものを用い、
前記気孔生成剤の配合量を、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の40〜50質量%とする鏡面仕上げ用砥石の製造方法を提供する。
前記砥粒の平均粒子径は3〜6μmであり、
前記砥粒の配合量は、前記砥粒と前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の70〜80質量%であり、
前記ポリビニルアルコールの配合量は、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%であり、
前記気孔生成剤の平均粒子径は30〜60μmであり、
前記気孔生成剤の配合量は、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の40〜50質量%である鏡面仕上げ用砥石を提供する。
前記砥粒の平均粒子径は3〜6μmであり、
前記砥粒の配合量は、前記砥粒と前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の70〜80質量%であり、
前記ポリビニルアルコールの配合量は、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%であり、
前記気孔生成剤の平均粒子径は30〜60μmであり、
前記気孔生成剤の配合量は、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の40〜50質量%であることを特徴とする鏡面仕上げ用砥石である。
本発明の鏡面仕上げ用砥石は、砥粒とポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂と気孔生成剤とアルデヒドとを混合して、ポリビニルアルコールをアルデヒドでアセタール化することによって得ることができるものであり、砥粒、ポリビニルアルコールをアルデヒドでアセタール化したポリビニルアセタール樹脂、及び熱硬化性樹脂を含み、気孔生成剤によって気孔が形成されている。本発明の鏡面仕上げ用砥石の材料について、以下詳細に説明する。
本発明の鏡面仕上げ用砥石に含まれる砥粒の平均粒子径は、3〜6μmである。砥粒の平均粒子径が6μmより大きいと、砥石の研削力が大きすぎて鏡面研磨ができなくなる。また、砥粒の平均粒子径が3μm未満であると、製造した砥石の研削力が小さすぎて鏡面研磨ができなくなる。ここで、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積平均粒子径のことである。
本発明の鏡面仕上げ用砥石には、砥石の弾性が損なわれないように、ポリビニルアルコールを用いる。ポリビニルアルコールは、後述するアルデヒドによってアセタール化し、ポリビニルアセタール樹脂となる。砥石の原料中のポリビニルアルコールの配合量は、ポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%であり、好ましくは60〜70質量%である。ポリビニルアルコールの配合量が80質量%より多いと、湿式研磨では砥石が膨潤し、本来の性能を発揮できなくなる。また、配合量が50質量%より少ないと、砥石中のポリビニルアセタール樹脂の含有量が少なくなって弾性が損なわれるために鏡面研磨ができない。
一般に、ポリビニルアセタール樹脂を含有する砥石は、水によって膨潤してしまう。従って、砥石の形状維持性を付与するために、ポリビニルアセタール樹脂以外の熱硬化性樹脂を混合する。熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられ、これらを単独又は二種以上を併せて用いることができる。得られる砥石の硬度、弾性、消耗度、切削性等の観点から、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いることが好ましい。
気孔生成剤は、砥石に気孔を形成するために添加するものである。気孔は砥石の弾性を高めると共に、研磨中に発生する研磨屑の排出を促して目詰まりを抑制する。気孔生成剤としては、デンプン類が好ましく、コーンスターチ、米粉、馬鈴薯等が挙げられ、これらを単独又は二種以上を併せて用いることができる。
ポリビニルアルコールをアセタール化するために添加するアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、ブチルアルデヒド等を用いることができる。ポリビニルアルコールをホルムアルデヒドでアセタール化するとポリビニルホルマール樹脂が、ブチルアルデヒドでアセタール化するとポリビニルブチラール樹脂が得られる。ここでは、アルデヒドとして、ホルムアルデヒドを用いることが好ましい。ホルムアルデヒドは、その水溶液をホルマリンとして安価かつ安定的に入手することができるため生産性に優れる。また、ポリビニルホルマール樹脂は、他のポリビニルアセタール樹脂に比べて、通水性に優れ、硬度も低いため、弾性砥石としての性能に優れる。
また、アセタール化は、通常、酸の存在下で行われるため、酸触媒を用いることが好ましい。酸触媒としては、塩酸、硫酸等を用いることができる。使用する酸触媒の量としては、特に限定されず、触媒量であればよい。
また、本発明では、少なくとも砥粒、ポリビニルアルコール、熱硬化性樹脂、気孔生成剤、及びアルデヒドを混合する工程と、前記ポリビニルアルコールを前記アルデヒドでアセタール化する工程とを含む鏡面仕上げ用砥石の製造方法であって、
前記砥粒として、平均粒子径が3〜6μmであるものを用い、
前記砥粒の配合量を、前記砥粒と前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の70〜80質量%とし、
前記ポリビニルアルコールの配合量を、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%とし、
前記気孔生成剤として、平均粒子径が30〜60μmであるものを用い、
前記気孔生成剤の配合量を、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の40〜50質量%とする鏡面仕上げ用砥石の製造方法を提供する。以下、各工程について詳しく説明する。
本発明の鏡面仕上げ用砥石の製造方法では、まず、ポリビニルアルコールを水に溶解させて水溶液とする。該水溶液に熱硬化性樹脂、砥粒、気孔生成剤、及びアルデヒドを混合しスラリーとする。これらの混合は、ゲージ圧が−0.095MPa以下の減圧下で行うことが好ましい。このようにすれば、混合時に発生する気泡が残り、砥石に大きな気孔が形成されることを抑制することができる。酸触媒を添加するタイミングとしては、特に限定されないが、均一なスラリーを調製した後に添加するのが好ましい。なお、混合する材料であるポリビニルアルコール、熱硬化性樹脂、砥粒、気孔生成剤、アルデヒド、酸触媒については、上述の鏡面仕上げ用砥石の説明で挙げたものと同様のものを使用することができる。
次に、作製したスラリーを所望の形状の型に入れて、アルデヒドによるポリビニルアルコールのアセタール化を進行させて固化させる。このとき、十分にアセタール化反応を進行させるために、50℃以上で15時間以上おくことが好ましい。
その後、型から取出して、未反応のアルデヒドと酸触媒を取り除くために水洗を行い、乾燥させることができる。乾燥後、更に熱処理を施すことが好ましい。熱処理の条件としては、110℃〜160℃で15〜30時間であることが好ましい。160℃以下、及び30時間以下の熱処理であれば、砥石の弾性が低下する恐れがない。
熱処理を施した後、寸法出し加工によって所望のサイズに加工された砥石を得ることができる。砥石の形状は、円盤状でもサイコロ状でもよく、その他の形状でもよく、装着研磨機の条件によって任意に選ばれる。
まず、ポリビニルアルコールの完全ケン化物(ケン化度98mol%)1.5kgを水に加熱溶解させて、6500mlの23wt%水溶液を得た。該水溶液に、フェノール樹脂0.75kgを水溶液としたものを加え、更に気孔生成剤として馬鈴薯デンプン1kg(平均粒子径45μm)を加えた。
実施例2では、気孔生成剤としてコーンスターチ(平均粒子径45μm)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
実施例3では、砥粒としてGC#4000、平均粒子径3μmの炭化ケイ素粉末を用いた以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作成した。
実施例4では、砥粒としてGC#2500、平均粒子径6μmの炭化ケイ素粉末を用いた以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作成した。
実施例5では、砥粒の配合量を、砥粒とポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の70質量%とし、ポリビニルアルコールとフェノール樹脂の配合量を30質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作成した。
実施例6では、砥粒の配合量を、砥粒とポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の80質量%とし、ポリビニルアルコールとフェノール樹脂の配合量を20質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作成した。
実施例7では、ポリビニルアルコールの配合量を、ポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の50質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作成した。
実施例8では、ポリビニルアルコールの配合量を、ポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の80質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作成した。
実施例9では、気孔生成剤の平均粒子径を30μmとした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
実施例10では、気孔生成剤の平均粒子径を60μmとした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
[実施例11]
実施例11では、気孔生成剤の配合量をポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の40質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
実施例12では、気孔生成剤の配合量をポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の50質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例1では、砥粒としてGC#1500、平均粒子径7μmの炭化ケイ素粉末を用いた以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例2では、砥粒としてGC#6000、平均粒子径2μmの炭化ケイ素粉末を用いた以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例3では、砥粒の配合量を、砥粒とポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の85質量%とし、ポリビニルアルコールとフェノール樹脂の配合量を15質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例4では、砥粒の配合量を、砥粒とポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の60質量%とし、ポリビニルアルコールとフェノール樹脂の配合量を40質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例5では、ポリビニルアルコールの配合量を、ポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の42質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例6では、ポリビニルアルコールの配合量を、ポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の92質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例7では、気孔生成剤の平均粒子径を15μmとした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例8では、気孔生成剤の平均粒子径を70μmとした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例9では、気孔生成剤の配合量をポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の30質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
比較例10では、気孔生成剤の配合量をポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂の合計量の60質量%とした以外は、実施例1と同様の方法で砥石を作製した。
Claims (8)
- 少なくとも砥粒、ポリビニルアルコール、熱硬化性樹脂、気孔生成剤、及びアルデヒドを混合する工程と、前記ポリビニルアルコールを前記アルデヒドでアセタール化する工程とを含む鏡面仕上げ用砥石の製造方法であって、
前記砥粒として、平均粒子径が3〜6μmであるものを用い、
前記砥粒の配合量を、前記砥粒と前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の70〜80質量%とし、
前記ポリビニルアルコールの配合量を、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%とし、
前記気孔生成剤として、平均粒子径が30〜60μmであるものを用い、
前記気孔生成剤の配合量を、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の40〜50質量%とすることを特徴とする鏡面仕上げ用砥石の製造方法。 - 前記砥粒として、炭化ケイ素から成るものを用いることを特徴とする請求項1に記載の鏡面仕上げ用砥石の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂を用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の鏡面仕上げ用砥石の製造方法。
- 前記気孔生成剤として、デンプン類から成るものを用いることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の鏡面仕上げ用砥石の製造方法。
- 砥粒とポリビニルアルコールと熱硬化性樹脂と気孔生成剤とアルデヒドとを混合して、前記ポリビニルアルコールを前記アルデヒドでアセタール化することによって得られる鏡面仕上げ用砥石であって、
前記砥粒の平均粒子径は3〜6μmであり、
前記砥粒の配合量は、前記砥粒と前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の70〜80質量%であり、
前記ポリビニルアルコールの配合量は、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の50〜80質量%であり、
前記気孔生成剤の平均粒子径は30〜60μmであり、
前記気孔生成剤の配合量は、前記ポリビニルアルコールと前記熱硬化性樹脂の合計量の40〜50質量%であることを特徴とする鏡面仕上げ用砥石。 - 前記砥粒は、炭化ケイ素から成るものであることを特徴とする請求項5に記載の鏡面仕上げ用砥石。
- 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の鏡面仕上げ用砥石。
- 前記気孔生成剤は、デンプン類から成るものであることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の鏡面仕上げ用砥石。
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