JP2597045B2 - 研摩布紙材料 - Google Patents

研摩布紙材料

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    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
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    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436Composite particles, e.g. coated particles

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的に言えば、研摩布紙材料及びそれか
ら製造された物品に関する。もっと詳しく言えば、本発
明は、砥粒の組み合わせ、詳しく述べるならばゾルゲル
法アルミナの砥粒と共溶融アルミナ−ジルコニアの砥粒
との組み合わせを含んでなる研摩布紙材料に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
研摩布紙材料は典型的に、前面が接着剤層、いわゆる
「基礎接着剤層」でコーティングされ、続いてこれがな
お湿っている間に基礎接着剤層上へ砥粒の層が適用され
る比較的可撓性の支持部材を含む。次いで、基礎接着剤
層は部分的に硬化させられて硬化層になり、この後にも
う一つの接着剤層、すなわち上引き接着剤層が適用され
る。これらの接着剤層は次いで完全に硬化させられる。
研摩布紙材料は続いて、いくらかは製造された研摩布紙
材料の特定の成分とその加工の様式とに応じて、種々の
製品例えば紙やすり、研摩ディスク、エンドレスベルト
等にされる。
任意の特定の研摩布紙材料で砥粒として使われる研摩
材の効力は、特定の研削条件によってばかりでなく研削
される特定の材料又は加工物によっても変わる。例え
ば、ある一定の砥粒は速い金属研削速度でステンレス鋼
及び低炭素鋼を研削するのにそのほかの砥粒よりも有効
であることが分っている。またある一定の他の砥粒は、
比較的遅い研削用途でそのほかのものよりも有効である
ことが分っている。所定の研摩材の効力が異なる研削用
途の下では異なることの説明は、往々にしてはっきりと
分らない。それにもかかわらず、このようなことは少な
くとも、研摩材の化学組成とその微細構造、そして研摩
材の例えば硬さ、破砕靱性、衝撃強さ及び熱的性質とい
ったような物理的性質に関連がありそしてこれらに依存
する。このような理解を欠くと、従来の経験なしに任意
の特定の研削用途について所定の研摩材又は砥粒の効力
を予測することが当然困難になる。このように、砥粒が
任意の特定用途において有効であるかどうかを決める際
に、あるいはそのような効力を拡張する際には、試行錯
誤に大きく依存する。
1960年代の初めより前には、研摩布紙材料で使用され
る砥粒は一般には、フリントか、エメリーか、ガーネッ
トか、酸化アルミニウムか、あるいは炭化ケイ素であっ
た。後の二つは周知の技術によって電気炉で人工的に作
られている。いわゆる「溶融アルミナ」は、一般には炭
化ケイ素よりもがっちりしてより強靱な砥粒を提供し、
そして何年にもわたって高炭素鋼、合金鋼、強靱ブロン
ズ及びある一定の硬質木材のような高張力材料の研削作
業に特によく適合していることが分ってきた。木工用の
研摩布紙として意図される場合には、粗原料の破砕技術
は苛酷な金属加工のために一般に用いられる砥粒よりも
いくらかとがった砥粒を作るように変えられる。その硬
さ及び尖鋭度は、長い間炭化ケイ素を低張力金属類、ガ
ラス、プラスチック、繊維質木材、皮革、エナメル及び
そのほかの比較的柔い材料を研削するための理想的な研
摩布紙材料にしてきた。それにもかかわらず、このよう
な砥粒が現在最もよく適していることが知られている用
途は、これらの研摩材がこれらの砥粒を種々の用途で且
つ種々の研削条件下で評価及び試験をしてまず製造され
たものであるので、何年もかけてたくさんの時間と努力
を費してのみ発見されたものであった。
とは言うものの、1960年代の初期には、溶融合金型の
アルミナ−ジルコニア(又は「ジルコニア−アルミ
ナ」)組成物を含んでなる砥粒が商業的に入手可能にな
った。そのような研摩材は、いずれもノートン・カンパ
ニーに譲渡された米国特許第3181939号、第3891408号及
び第3893826号各明細書に開示れる。これらの米国特許
明細書の開示全体は、参照によりここに組み入れられ
る。後者の二つの米国特許明細書に開示されたように、
これらで開示された共溶融アルミナ−ジルコニア研摩材
は、速い金属研削速度で低炭素鋼を研削するため及び30
4ステンレス鋼を研削するための研摩布紙材料でかなり
有効であることが分ったけれども、このような材料は比
較的ゆっくりの研削条件では溶融アルミナと比べて効果
が少ないことが開示されている。それにもかかわらず、
初めて紹介されて以来、アルミナ−ジルコニア砥粒は溶
融アルミナよりもどの用途でも研摩布紙の良好な汎用研
摩材であることが経験により発見されている。しかしな
がら、そのようにより一般的に用いるのは、溶融アルミ
ナの砥粒のみを含有している研摩布紙材料の費用と比べ
て割高になる。
もっと最近では、研摩布紙材料の製造に使用するため
のもう一つの砥粒が入手可能になった。そのような新規
の研摩材は、一般には、様々な量の例えばMgOやZrO2
ような添加剤を含有しても差支えない水和アルミナゲル
を乾燥及び焼結して得られる。乾燥された材料は典型的
には、所望の大きさの範囲内の不規則なずんぐりした形
状の多結晶性砥粒が得られるように、焼結を行う前かあ
るいは後に破砕される。これらの砥粒は、後に例えば研
摩ディスク又はベルトの如き研削用製品に取入れること
ができる。
このような研摩材を開示している従来技術の典型例
は、ノートン・カンパニーへ譲渡された1986年11月18日
発行の米国特許第4623364号明細書である。この米国特
許明細書の開示全体は、参照によりここに取り入れられ
る。ゾルゲル法(すなわち非溶融)アルミナの研摩材及
びそのような砥粒を含有してなる研摩用製品を開示して
いるそのほかの特許文献は、米国特許第4314827号、第4
543107号、第4741743号、第4744802号及び4800685号各
明細書である。米国特許第4543107号及び第4741743号は
両方ともノートン・カンパニーに譲渡されており、これ
らの明細書の開示全体は参照によりここに取り入れられ
る。
ライシーザー(Leitheiser)らの米国特許第4314827
号明細書は、αアルミナ及び改質用成分のランダムに配
向した微結晶の実質上微結晶性の構造を有し、アルミナ
が支配的な連続相であって、カルシウムイオンがなく且
つアルカリ金属イオンのない緻密な酸化アルミニウム系
研摩材から焼結された砥粒が得られるゾルゲル法によっ
て製造される砥粒を開示する。開示された鉱物は、結晶
の大きさが全体を通して非常に微細である。
米国特許第4543107号明細書は、サブミクロンの大き
さのαアルミナの結晶を含んでなる焼結されたゾルゲル
法アルミナの砥粒を有する、ビトリファイド(セラミッ
ク結合)研削砥石を開示する。従来技術の焼結されたゲ
ル型のアルミナ又は溶融アルミナに反して、この米国特
許明細書に開示された研摩材をビトリファイド砥石で用
いる場合には、砥石の焼成温度に極めて敏感であること
が発見された。結果として、結合剤の粘度及び/又は焼
成の温度を調節して結合剤と研摩材との反応を回避する
ことが必要であることが分った。
米国特許第4623364号明細書は、性質の向上した、ア
ルミナ質の砥粒と砥粒以外の例えばコーティング、薄
膜、繊維、棒又は小さな有形部品といったような製品と
を製造するゾルゲル法を開示する。この米国特許明細書
には、水和アルミナのαアルミナへの転化が乾燥前に種
材料をゲルへ持込むこと又はゲル前駆物質を持込むこと
によって促進されることが開示される。砥粒を作るため
には、種入りのゲルを乾燥させ、破砕し、そして焼成す
る。このように製造された砥粒は、研摩ディスクや研削
砥石のような製品を製造するのに用いることができる。
ゾルゲル研摩材、詳しく言えば米国特許第4623364号
明細書に開示された種入りのゾルゲル法アルミナ研摩材
は、数年前にそれらが紹介されて以来、ある一定の研摩
布紙用途において他の研摩材よりも、アルミナ−ジルコ
ニアのような高く評価された研摩材よりさえも実質的に
有利なことが証明されている。しかしながら、アルミナ
−ジルコニア研摩材と比べて、ゾルゲル法で処理された
アルミナ研摩材は研摩布紙の用途においてはその性能が
より選択的であることが分っている。従って、アルミナ
−ジルコニア研摩材と比較して、一定の金属研削用途で
のみ、例を挙げるならば、超合金や航空機用合金の如
き、例えばニッケルとクロムとの「インコネル」のよう
な耐食合金や他の高ニッケル合金の如き高応力領域の用
途、また工具鋼等の用途でのみ、優れた性能を発揮する
ということが見いだされている。それにもかかわらず、
一定の低炭素鋼の用途では、それの性能はアルミナ−ジ
ルコニア研摩材と同等か、あるいは多分わずかだけ良好
であることが分っている。一般に、アルミナ−ジルコニ
ア砥粒と比較して研摩布紙材料でゾルゲル法アルミナ砥
粒を使用する低炭素鋼研削用途における改良は、高圧
力、高応力及び高速の研削用途においてのみ見いだされ
ている。このような砥粒は、アルミナ−ジルコニア研摩
材よりもかなり高価であり、そしてそのために、性能向
上の真の利益が得られないようないずれの用途でも通常
は使用されないであろう。更に、ステンレス鋼、チタン
の研削で及び木工用途のうちの一部では、ゾルゲル法ア
ルミナ研摩材は研摩布紙材料においてはアルミナ−ジル
コニア研摩材よりも一層効果が少ないことが分ってい
る。
アルミナ−ジルコニア砥粒及びゾルゲル法アルミナの
砥粒は、初期に使用された上述の例えば酸化アルミニウ
ム、炭化ケイ素等の如きいくらか「劣る」研摩材と比べ
て、様々な幅広い用途の研摩布紙材料で優れた性能を発
揮することが分っているとは言え、そのようなものを研
摩布紙材料で使用すると値段が割高になる。それゆえ
に、これらの優れた砥粒を使用してそれらの優れた性能
特性を利用するが、値段はより安い研摩布紙材料に対す
る要望を満たし、そしてそれらを提供するための努力が
続けられている。
研摩布紙材料で二つの異なる研摩性鉱物の砥粒を組み
合わせることは、様々な理由から、例えば、特定用途向
けのより廉価な研摩製品を得るため、異なるあるいは改
良された性能特性を提供するため、特定用途での切削性
能を向上させるため、等の理由から長いこと行われてき
た。そのほかの場合には、砥粒は、製造法を改良するた
めにあるいは製造される研摩布紙材料の全般経費を低下
させるために研摩布紙の製造で組み合わされている。研
摩布紙製品で異なる砥粒を組み合わせることは、いくら
かは所望される具体的な性能又は他の結果に応じて、様
々な製造手順で行われている。場合によっては、化学組
成を異にする砥粒の混合物が単一の砥粒層に与えられ
る。他の場合には、異なる砥粒が別々の砥粒層で提供さ
れ、すなわち研摩布紙材料に二つの基礎接着剤層と二つ
の砥粒層とが与えられる。そのほかの研摩布紙材料は、
一つの基礎接着剤層と二つの砥粒層とを、比較的細かい
法の等級の砥粒を下にそして粗い方の等級の砥粒を上に
して有することができる。そのような研摩布紙材料を開
示している従来技術の典型例は、米国特許第3007560
号、第3606764号、第3891408号、第3893826号、第43148
27号、第4409791号、第4741743号、第4744802号及び第4
800685号各明細書である。けれども一般に、研摩布紙材
料の値段を低下させるために組成の異なる砥粒を組み合
わせる場合には、それと交換に性能がいくらか低下す
る。これは特に、砥粒が加工物と接触する層すなわち砥
粒の二重層のうちの上層が化学組成を異にする砥粒の組
み合わせである場合に言えることである。
ノートン・カンパニーに譲渡されている米国特許第30
07560号明細書は、セルラーガラスのマトリックスとこ
れらのセルの壁に包み込まれる砥粒粒子とを含んでなる
研摩布紙材料で使用するための研摩材凝集体を開示す
る。砥粒は、共溶融アルミナ−ジルコニア、炭化ケイ素
もしくはアルミナ砥粒、又はそれらの混合物でよい。け
れども一般には、そのような凝集体を用いて得られる仕
上がりは、いずれかの砥粒だけを用いて通常のようにUP
静電塗装された研摩布紙材料から得られる仕上がりほど
良好ではない。
米国特許第3606764号明細書は、支持部材に結合し
た、焼結された硬質の金属炭化物例えば炭化タングステ
ンの粒子、より硬質の例えばアルミナ、ジルコニア−ア
ルミナ、天然コランダム、炭化ケイ素又はエメリーの如
き材料とを含んでなる研摩布紙材料を開示する。そのよ
うな研摩布紙材料は、好ましくはディスク又はエンドレ
スベルトの形をしており、そして特に金属基材、とりわ
け鋼を研摩するために利用される。
米国特許第3891408号及び第3893826号明細書は、それ
ぞれ砥粒の二重塗装が施される研摩布紙材料を開示す
る。例えば、米国特許第3891408号明細書には、第一の
基礎接着剤層に高純度アルミナ砥粒の第一の層を、そし
て第二の基礎接着剤層にアルミナ−ジルコニア砥粒の上
層を有する研摩布紙材料が開示されている。そのような
研摩用製品は、A−6鋼及び304ステンレス鋼により評
価した場合に、層のおのおのに通常の高純度アルミナ砥
粒だけを含有している二重塗装された研摩用製品より優
れている、ということが分った。とは言うものの、この
米国特許明細書には、アルミナ−ジルコニア砥粒と他の
砥粒との混合物が存在する研摩布紙材料は開示されてい
ない。
米国特許第3893826号明細書は、一つの砥粒を異なる
形状及び/又は組成の他の砥粒と混ぜ合わせることの一
つの理由はその砥粒による力を強めるためであることが
開示されている。こうして、ジルコニア含有量のより少
ないある一定のアルミナ−ジルコニア砥粒による力を強
めるために、米国特許第3891408号明細書に開示されて
いるような二重塗装された製品が開示される。やはり、
溶融アルミナ砥粒の層とアルミナ−ジルコニア砥粒の層
とを含む二重塗装された研摩用製品は、1018高炭素鋼及
び304ステンレス鋼により評価すると、溶融アルミナ砥
粒だけを含有している研摩布紙材料よりも優れている、
ということが分った。とは言うものの、単一層にアルミ
ナ−ジルコニア砥粒と他の砥粒との混合物の存在するこ
とは開示されていない。
初期に開示された1982年2月9日発行の米国特許第43
14827号明細書は、例44〜46において、不織研摩用製品
で使用され、また1018冷間圧延鋼により評価した、ゾル
ゲル法アルミナと溶融アルミナ砥粒との様々な性質の混
合物を開示する。試験結果は、全量が非溶融アルミナ砥
粒であり又はかなりの量の非溶融アルミナ砥粒を含有し
てなる不織研摩用製品は、溶融アルミナ砥粒を50%以上
含有している研摩用製品よりも、最初の2分の試験の間
にはるかにたくさんの研削を行い、また全部で8回の試
験の間によりたくさんの研削を行った、ということを示
す。この米国特許明細書によれば、溶融アルミナは同一
の試験でアルミナ−ジルコニアよりも優れている。ゾル
ゲル法アルミナ砥粒とアルミナ−ジルコニア砥粒との混
合物は開示されておらず、あるいは示唆もなされていな
いと信じられる。
米国特許第4409791号明細書は、可撓性の支持用部材
上へ塗布された結合剤中の砥粒粒子の分散系を含む研摩
布紙材料を開示する。適当な研摩材は、フリント、ガー
ネット、アルミナ又はそのジルコニアとの混合物、炭化
ケイ素、ダイヤモンド等である。そのようなスラリー塗
装された研摩布紙の性能は、幾分かは少なくともより細
かな粒径の砥粒が使用されるという事実ゆえに、通常の
UP塗装された砥粒から得ることができるものよりもいく
らか望ましさが少ない。
ノートン・カンパニーに譲渡されている1988年5月3
日発行の米国特許第4741743号明細書は、研削砥石の製
造で使用されるゾルゲル法アルミナ砥粒と共溶融アルミ
ナ−ジルコニア砥粒との混合物を開示する。この米国特
許明細書に開示されたように、そのような混合物から作
られた研削砥石は、中程度の研削速度でどちらかのその
ような研摩材だけの砥石よりも良好に働いている。この
砥粒は結合研削砥石では用途がいくらか制限されること
が分っているだけでなく、結合研摩材用途における砥粒
の性能は、歴史的に見て、そのような砥粒が研摩布紙材
料で使用される場合にどのような性能を達成することが
できるかを予報するものとしては働いていない。
研摩布紙材料の製造で使用することのできる種入りゾ
ルゲル法アルミナを目指す1988年5月17日に発行された
米国特許第4744802号明細書は、そのような砥粒が溶融
酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ガーネット及び溶融ア
ルミナ−ジルコニアのような値段のより安い通常の砥粒
と好ましく混合されることを開示する。それにもかかわ
らず、この米国特許明細書がたとえ多数の例を開示する
としても、それは開示されたゾルゲルアルミナと別の研
摩材とを含んでなるものはもちろんのこと、砥粒混合物
の例も一つも開示しないと信じられる。
1989年1月31日発行の米国特許第4800685号明細書
は、ゾルゲル法アルミナ砥粒と通常の溶融アルミナ砥粒
との混合物及び炭化ケイ素砥粒との混合物を開示する。
このような組み合わせは、この米国特許明細書によれ
ば、いずれかの砥粒だけを含んでいる研削砥石と比べ
て、鋳鉄を研削する際のすなわち非常に特定の用途にお
ける研削砥石で優れた性能を発揮することが分ってい
る。しかしながらこの特許明細書には、そのような研摩
材混合物が研摩布紙材料で用いるのに適していることが
見いだされるであろうという示唆、あるいはそのような
混合物が何らかの用途の研摩布紙材料の性能を向上させ
ることができるであろうという示唆は見られない。この
米国特許明細書は、ゾルゲル法アルミナ砥粒及びアルミ
ナ−ジルコニア砥粒のどちらをも開示しない。実際のと
ころ、その開示からは、この米国特許明細書に開示され
た研摩材混合物はこの用途において使用されるアルミナ
−ジルコニア砥粒だけを含んでなる研削砥石のためのよ
り経済的な代替物のつもりであるように思える。
ノートン・カンパニーは、研摩材層が溶融アルミナ砥
粒と共溶融アルミナ−ジルコニア砥粒との混合物を含ん
でなる研摩布紙製品を上市している。一般に、そのよう
な研摩布紙製品は、アルミナ−ジルコニア砥粒100%の
研摩布紙製品ほど良好な研削性能を示さない。それにも
かかわらず、そのような研摩材混合物は結果として、溶
融アルミナ砥粒だけを有する製品と比べて性能を向上さ
せる。もっといくらか最近になって、研摩材層にゾルゲ
ル法アルミナ砥粒と溶融アルミナ砥粒との混合物を有す
る通常のファイバーディスクの形をした研摩布紙製品が
市場に現れた。これらの研摩ディスクは、少なくとも場
合によって、例えば平らな溶接部の研削において、アル
ミナ−ジルコニア砥粒だけを有する研摩布紙製品よりも
優れている、ということが分っている。これらのディス
クにおける砥粒混合物は、少なくとも50重量%がゾルゲ
ル法アルミナ砥粒であるように思われる。そのようなゾ
ルゲル法アルミナ混合物の研摩布紙製品は、米国特許第
4734104号及び第4737163号各明細書に開示されているよ
うである。これらの米国特許明細書に開示されたよう
に、優れた砥粒例えばジルコニア−アルミナ又はゾルゲ
ル法アルミナの砥粒は、溶融アルミナのような質の劣っ
た砥粒の全グレードにおいて、粗い分を又は少なくとも
そのうちの一部を取替えるために用いられる。この砥粒
は、所望ならば、二層に適用してもよく、もっと詳しく
述べるならば最後に言及された米国特許明細書に開示さ
れたように、粗い砥粒が二番目のあるいは上の層に適用
される。
1989年5月31日に公開された欧州特許出願第0318168
号明細書には、小板の形を有するゾルゲル法アルミナの
砥粒が開示されている。これらの砥粒小板は、その開示
によれば、他の材料の砥粒と混ぜ合わせることができ、
研摩用製品中の砥粒のうちの少なくとも15重量%、好ま
しくは50〜100重量%はこれらの小板形の砥粒である。
本発明の一つの目的は、ゾルゲル法アルミナの砥粒と
アルミナ−ジルコニアの砥粒との新規な組み合わせを有
する研摩布紙材料を提供することである。
もう一つの目的は、ゾルゲル法アルミナ砥粒とアルミ
ナ−ジルコニアの砥粒との混合物を単一層に有する研摩
布紙材料を提供することである。
更にもう一つの目的は、ゾルゲル法アルミナの砥粒と
アルミナ−ジルコニアの砥粒との混合物を有し、どちら
かの砥粒だけの研摩布紙材料で見られる性能と比較して
ある一定の研削用途において優れた性能を発揮する研摩
布紙材料を提供することである。
本発明のなおもう一つの目的は、ゾルゲル法アルミナ
砥粒とアルミナ−ジルコニア砥粒との混合物を有し、お
のおのの別個の砥粒の最良の特徴を併せ持つ研摩布紙材
料を提供することである。
〔課題を解決するための手段及び作用効果〕
従来から知られており且つこの発明の発明者らが知っ
ている砥粒の種々の組み合わせの全部、もっと詳しく言
うと従来技術の特許明細書に開示されたものは、ある一
定の用途において優れた性能を発揮し、あるいは他の所
望の特性を提供することが分っているかもしれないなが
らも、そのようなもののいずれも、発明者らが見いだし
てこの明細書に開示している発明を予言すると言うこと
はできないであろうと信じられる。これの一つの理由
は、ゾルゲル法アルミナ及びアルミナ−ジルコニアの研
摩材、並びにおのおのから得られた砥粒は、これらの砥
粒が違ったふうに割れあるいは破壊する原因となる非常
に異った微細構造と材料特性とを有するからである。更
に、いずれの特定用途でも、砥粒における応力及び結果
として得られる破壊のタイプは、任意の特定の研摩布紙
製品中の砥粒へ適用される圧力とそれらの粒度分布(等
級分け)に影響される。このように、いずれかの特定用
途における過去の性能を根拠として、このような砥粒の
任意の混合物における従来の性能を予測することが可能
であるとは信じられない。特に、研摩布紙材料における
非溶融ゾルゲル法アルミナ砥粒と溶融アルミナ−ジルコ
ニア砥粒との一定の混合物が、この明細書で後に開示さ
れるようにある一定の用途でどちらかの砥粒だけの研摩
布紙材料よりも優れた性能をもっと十分に発揮するであ
ろうということを予言することはできないだろう、と信
じられる。
全く有利なことに、ゾルゲル法(非溶融)アルミナの
砥粒と溶融アルミナ−ジルコニアの砥粒との混合物を含
んでなり、そしてインコネル鋼の研削を除いてこれまで
に試験を行った全ての用途において純粋なゾルゲル法研
摩材と実質上同じようにうまくあるいはそれより良好に
働く研摩布紙材料を、本発明に従って提供することがで
きる。
更に別の利点は、ステンレス鋼の場合を除いてアルミ
ナ−ジルコニア砥粒のみを有する研摩布紙材料よりも劇
的に優れている研摩布紙材料を本発明に従って提供する
ことができる。ということであり、そしてステンレス鋼
を除くとは言ってもこの用途では、それはそのような研
摩布紙材料と実質上同等の働きをする。
その結果として、全部の用途にとって最適な性能を発
揮するのに適当であるわけではないながらも、それにも
かかわらず用途及び作業条件のかなりの範囲を包含する
のに必要とされる研摩布紙材料の多様性を軽減するとい
う経済的な利点を有する研摩布紙材料が、本発明によっ
て提供されるという別の利点が得られる。このように、
非常に様々な研摩布紙材料を製造する必要性がある程度
軽減され、その結果として製造者のみならず使用者にと
っても手間をかけて在庫を維持する必要が減少し、更に
結果として全般の経費が低減される。
次に、従来技術と本発明の好ましい態様とを説明す
る。
本発明に従う研摩布紙材料は、大部分は、当業者にと
って周知の通常の技術により製造することができる。支
持用部材は、研摩布紙の製造で現在普通に使われている
いずれの材料のものでもよい。これには、いくらかは当
該研摩布紙材料について意図される最終用途に応じて、
一定の寸法にされあるいはさもなければ通常の技術に従
って種々の材料で前処理された、紙、フィルム、織布及
び縫合された布、例えばレーヨン、太あや綿布、細あや
綿布、ナイロン及びポリエステルの如きもの、組み合わ
せ織物、例えばナイロンのよこ糸とポリエステルのたて
糸からなるもの、バルカナイズドファイバー、寸法的に
安定なポリエステルフィルム、その他同様のものが包含
される。支持用部材のためのサイズ剤及び充填材は、使
用するとすれば、充填されたあるいはさもなければ所望
のままの、スターチ、グルー、又は例えばフェノール−
アルデヒドの如き樹脂状材料のものでよい。
最初の結合層又は基礎接着剤層は、例えばフェノール
−アルデヒドやエポキシ樹脂、その他同様のものの如き
通常の樹脂状材料のいずれでもよい。砥粒層の適用に続
いて、所望ならば、サンド上引き接着剤層を適用しても
よい。この接着剤層は、基礎接着剤層と同じものでも、
あるいは典型的に施されるように異なるものでもよい。
例えば、サンド上引き接着剤層が熱硬化樹脂状材料のも
のである場合には、基礎接着剤層は所望のままにグルー
か樹脂状材料のもののいずれかでよい。通常の樹脂状基
礎接着剤の例には、48%のフェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂固形分と52%の炭酸カルシウム充填材を含有する
水溶液が含まれる。
基礎接着剤層を支持用部材上へ塗布後に、湿っている
基礎接着剤層へ通常の技術によって砥粒を適用する。適
用技術としては、大抵の場合には上向きの静電放射又は
推進が好ましい。それにもかかわらず、場合によって
は、砥粒は通常行われるように重力塗布により適用して
もよい。基礎接着剤層は、フェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂組成物の場合には、次いで配合に応じて通常は部
分的に、例えば約175゜F(79℃)から約235゜F(113
℃)まで上昇する温度で90分間、硬化させることができ
る。これに続いて、上引き接着剤層を適用する。この接
着剤の一例は、48%のフェノール−ホルムアルデヒド樹
脂と52%の炭酸カルシウム充填材とを含有している通常
の、もっと希薄な、水溶液である。この研摩布紙材料
は、次いで更に、上引き接着剤層を乾燥させそしてその
層を部分的に硬化させるため約135分にわたって約165゜
F(74℃)から約235゜F(113℃)まで昇温することによ
り通常通りに加熱される。この研摩布紙シート材料は、
次いでオーブンの棚から降ろされて通常の寸法のロール
巻き上げられ、それから更に、基礎接着剤層及び上引き
接着剤層の樹脂を所望の硬さまで硬化させるため典型的
には約225〜235゜F(107〜113℃)の温度で6〜8時間
硬化させられる。続いて、支持用部材に応じて、研摩布
紙材料は管理された湿度、例えば70゜F(21℃)で50%
相対湿度の下で一晩状態調節してもよい。研摩布紙材料
はこの時には、当業者にとって周知の通常の技術によっ
て種々の研摩用製品例えば研摩ディスク、ベルト等へ更
に加工するための用意ができている。
研摩布紙材料の製造で使用される通常の放射線(電子
ビーム又は紫外線)硬化性樹脂及びそれらの組成物も、
所望ならば、布の仕上げ処理又は接着剤層のいずれかあ
るいは全部で使用して差支えない。
支持用部材への接着剤層の塗布は、一般には、研摩布
紙製造の技術分野における当業者に周知である通常の塗
装技術、例えばロール塗布、グラビア塗布等に従って実
行される。
基礎接着剤層及び上引き接着剤層の乾燥及び硬化は、
通常の懸垂式乾燥炉又は研摩布紙材料製造技術分野の当
業者にとっては周知のそのほかの手段で達成することが
できる。そのような炉における温度及び滞留時間は、早
くから開示されているように、関連する特定の組成物に
依存し、そしてそのような条件は必要に応じて周知の技
術により用意することができる。
本発明による研摩布紙材料における研摩材は、好まし
い態様では、ゾルゲル法アルミナの砥粒とアルミナ−ジ
ルコニアの砥粒との混合物を含む。試験結果から、本発
明の研摩布紙材料の改良された又は実質的に同等の性能
は、使用される研摩材混合物におけるゾルゲル法アルミ
ナの割合が少なくとも約15体積%、好ましくは約25体積
%から75体積%までである場合に結果として得られる、
ということが示される。しかしながら重要なことには、
最適の性能のためには、ゾルゲル法アルミナ砥粒とアル
ミナ−ジルコニア砥粒の研摩材混合物はこれらの砥粒の
おのおのをおよそ50体積%有する混合物であるべきであ
る。それにもかかわらず、一部の研削用途では、単一層
よりもむしろ二つの砥粒層を備えることができる。その
ような二重の砥粒層は、従来から知られている通常の製
造技術によって得ることができる。二重砥粒層は、所望
ならば通常のやり方に従って分割塗布でもって用意する
ことができ、すなわち、砥粒を二つにそして基礎接着剤
層を一つにし、あるいは他の場合には基礎接着剤層及び
砥粒層を二重にすることができる。そのような研摩布紙
材料では、第一の砥粒層は従来から使用されている例え
ば酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ガーネット等のいず
れの研摩材の層でもよい。砥粒の上層すなわち加工物と
接触する層は常に、本発明によるアルミナ−ジルコニア
砥粒とゾルゲル法アルミナ砥粒との、上に示した体積比
の混合物である。二つの基礎接着剤層を使用する場合に
は、基礎接着剤層の組成は、所望のままに両方の基礎接
着剤層で同じでもよく、あるいは違っていてもよい。
好ましいゾルゲル法アルミナの砥粒は、先に明らかに
された米国特許第4623364号明細書に開示されたような
種入りのゾルゲル法アルミナ研摩材のものである。その
ような研摩材は、その米国特許明細書に開示されたよう
に、サブミクロンの大きさのαアルミナ結晶を含み、そ
して16GPaより大きい硬さと理論値の90%より高い密度
とを有する。それにもかかわらず、前述の特許明細書の
いずれかに開示されているそのほかのゾルゲル法アルミ
ナ研摩材も、ある一定の用途においてやはり申し分のな
いことを見いだすことができよう。
本発明で使用するのに適したアルミナ−ジルコニア研
摩材は、一般的に言えば、先に示された米国特許第3181
939号明細書に開示される。米国特許第3891408号明細書
に従って、約35〜約50重量%、好ましくは約38〜約43重
量%のジルコニア含有量の、アルミナ−ジルコニア共融
混合物に近い組成を有する研摩材が好ましい。この好ま
しい研摩材は、一次数平均の結晶の大きさが約50μm未
満であり、また共融混合物のコロニーの大きさが約65μ
m未満である。研摩材組成物中の酸化ジルコニウムは好
ましくは、正方晶系が少なくとも約25%、より好ましく
は約45%である。それにもかかわらず、そのほかのその
ような共溶融研摩材も、一定の用途に適当であることが
見いださせるかもしれない。
砥粒は、研摩布紙材料の製造で典型的に使用される任
意の粒度のもの、例えば16から400グリットまでの粒度
のものでよい。それにもかかわらず、通常のように、あ
る一定の研削用途のためにはある一定の粒度が他のもの
よりも性能的に有効であることが分る。砥粒の形状は好
ましくは、当業者にはよく知られている、より弱い形づ
くられた砥粒のそれである。そのような形状は、通常の
破砕手段により得られる。
〔実施例〕
以下に掲げる例は、本発明のある一定の具体的態様を
例示するものであるが、これらの例はここに開示された
本発明をよりよく説明するためだけのものであって、特
に指示がなければ本発明を必然的に制限するものと解釈
すべきでない。
例 1 ・ゾルゲル法アルミナの砥粒と溶融アルミナ−ジルコニ
アの砥粒との混合物を含有してなる研摩布紙材料の製造 この例では、ゾルゲル法アルミナ砥粒(S.G.)とアル
ミナ−ジルコニア砥粒(A.Z.)との、下記の表1に示さ
れたとおりの種々の砥粒混合物を含んでなる研摩ファイ
バーディスクを、種々の研削用途で評価した。この例で
は「種入りのゾルゲル」であるゾルゲル法のアルミナ砥
粒は、先に言及した米国特許第4623364号明細書の開示
に従って得られた。これにより、この米国特許明細書の
開示全体は参照によりここに取り入れられる。この研摩
材は通常の技術によってロール粉砕され、次いで粒度50
グリットの砥粒が得られるように通常のように篩分けさ
れた。研摩材は次に掲げる標準組成のものであった。成 分 重量% Al2O3 99.58 SiO2 0.12 Fe2O3 0.03 TiO2 0.20 CaO 0.04 MgO 0.02 Na2O 0.01 またこの研摩材のそのほかの特性は、密度が3.89(水
比重瓶)、3.88(ヘリウム比重瓶)であり、硬さが20.7
GPa、そして平均の微結晶の大きさが0.17μmであっ
た。
アルミナ−ジルコニア研摩材は、先に明らかにされた
米国特許第3891408号明細書の開示に従って得られた。
この例で使用した砥粒は、多数の試料ロットを組み合わ
せて得られたものであって、次に掲げるおおよその組成
を有し、共融混合物のコロニーの大きさが約65μm未満
であり、そして一次数平均の結晶の大きさが約50μm未
満であった。成 分 重量% Na2O 0.01 SiO2 0.29 ZrO2 39.15 TiO2 0.31 Fe2O3 0.05 CaO 0.10 MgO 0.01 Hf 0.7 Al2O3 59.1 製造された研摩材の大きな塊を通常の技術によって衝
撃粉砕した。その後に、これらの塊を通常のようにロー
ル粉砕し、そして篩分けを行って50グリットの砥粒を得
た。
篩分けされた時の研摩材組成物のおのおのの砥粒は、
規準の砂を基準として50グリットの砥粒について、ANSI
(米国規格協会)の刊行物B74.18−1984に示された基
準、すなわち、偏差オーバーグレード+2+10、微粉+
11−17、を満たした。
次に、ゾルゲル法アルミナの砥粒とアルミナ−ジルコ
ニアの砥粒とを、通常の粒子ブレンダーでもって通常の
技術により一緒に混合して、下記の表1に指示された所
望の体積百分率の砥粒混合物を得た。
通常の手順、通常の0.030″(0.762mm)バルカナイズ
ドファイバー支持材、及び通常の、炭酸カルシウム入り
のレゾールフェノール樹脂の基礎接着剤層(樹脂48%、
充填材52%)と上引き接着剤層(樹脂48%、充填材52
%)を使って、研摩ディスク(直径7インチ(177.8m
m)、中央の開口7/8インチ(22.2mm))を個別に製造し
た。基礎接着剤層の樹脂は、砥粒の適用後まだ湿ってい
る間に、225゜F(107℃)で5時間部分的に硬化させ、
その後、上引き接着剤層を適用してから、225゜F(107
℃)で最終的に乾燥及び硬化させた。塗装は、通常のロ
ール塗装技術を利用して1回の操作で行い、硬化は強制
通風炉で行った。樹脂の塗布(湿式)は、基礎接着剤層
が15ポンド(6.8kg)/リーム、上引き接着剤層が23ポ
ンド(10.4kg)/リームであった。1リームは、330平
方フィート(30.7m2)の塗装面積に相当する。砥粒は、
静電式の上向きの放射を使って通常の技術により塗布し
た。試験を行った種々のディスクについての砥粒の塗布
量を表1に示す。
硬化したディスクを、50%相対湿度及び70゜F(21
℃)で状態調節してから、ゴムロールフレクサーを使っ
て硬質の樹脂結合剤(基礎接着剤層及び上引き接着剤
層)に制御可能なようにひびを入らせるように定型的に
0゜〜90゜曲げ、次いで通常の技術によりカール矯正
し、それからそれらを、ファイバーディスクを低圧(11
2DSIII)及び高圧(112D2H,112DSS)目すぶれについて
評価するために慣用的に行われる試験で使用した。一般
に、このような試験は、研摩ディスクを半硬質ゴムのバ
ックアップパッドに取付け、次にこれを、摩擦のないベ
アリングにより油圧駆動の試験片ホルダーに向かって水
平方向に内へ自由に移動し且つこのホルダーから自由に
移動することができる往復台に載せられた、水平に配置
された電動機駆動のスピンドル集成体へ取付けることを
必要とする。試験片ホルダーは、1″×1″×9 3/4″
〜1/8″(25.4×25.4×247.7〜231.8mm)の山形材かあ
るいは3″×3/16″×15″(76.2×4.8×381mm)の長い
平板のいずれかを受け入れるのに適合しており、そして
スピンドルに対し90゜の方向に水平に移動し、予め決め
られた距離の間を予め決められた速度で前後に往復運動
する。この試験装置は、実質的に鋼製の支持テーブル上
に載せて、操作中の安定性を得る。研削抵抗は、スピン
ドル(ディスク)がその上に載せられる上記の可動式往
復台に取付けられたプーリ装置へ死荷重をかけて適用さ
れる。ディスクは、平行線から10゜の角度で試験片ホル
ダーへ供給される。
試験112DSHは、高圧(バックアップパッドにより加工
物に抗して維持された、50グリットで10ポンド(4.5k
g)の力、36グリットで12ポンド(5.4kg)の力)の目つ
ぶれ試験であって、ファイバーディスクは1″×1″×
9 3/4″の1018又は1020炭素鋼の構造用山形材の1/8″
(3.2mm)の厚さのへりを研削するように適用される。
山形の加工物を最初に秤量し、次いで試験片ホルダーに
載せる。このホルダーは、9.75インチ(247.7mm)の距
離の間を8.5ストローク/分の速度且つ7フィート(2.1
m)/分の線速度で前後に往復運動する。研摩ディスク
は3450rpmで駆動される。研削サイクルは2分であっ
て、この後に山形材の試験片を取出して重量減少を記録
する。次いでこのサイクルを、10g/minの最小研削速度
に到達するまで必要に応じて新しい山形材試験片を挿入
して繰返す。この最小研削速度に到達したところで試験
を終える。データは、2分の時間間隔当りに研削された
グラム数、試験を終えるまでの時間間隔の数、及び評価
されるディスクによって研削された総研削量(グラム)
が記録される。試験結果は通常は対照ディスクの百分率
として示されるので、表2にはそのように記録されてい
る。
試験112DSS−この試験は、試験片が炭素鋼の山形材で
はなく304ステンレス鋼の山形材であること、研削の時
間間隔が1分であること、そして試験を10回の時間間隔
で終了することを除き、試験112DSHと同じである。更
に、研削抵抗は50グリットのディスクについて7ポンド
(3.2kg)であり、36グリットのディスクについて10ポ
ンド(4.5kg)である。
試験112DSIII−この試験は、10ポンド(4.5kg)の力
の低圧試験であること、試験片が3″×3/16″×15″の
長い冷間引抜き炭素鋼プレートであり、そしてファイバ
ーディスクがこのプレートの3″の面を研削するように
台に取付けられることを除いて、試験112DSHと同様であ
る。研削の時間間隔は1分であり、試験は研削速度が3g
/min未満になった時に終了される。
上記の表2のデータは、全く驚くべきことに、1020炭
素鋼(高圧の試験)の場合にアルミナ−ジルコニア砥粒
50体積%とゾルゲル法アルミナ砥粒50体積%との砥粒混
合物はアルミナ−ジルコニア砥粒のみを含有している対
照ディスクの192%を研削した、ということを示す。対
照ディスクを基準にして、研削量は砥粒混合物中のゾル
ゲル砥粒の量を最大で50%まで増加してゆくにつれて増
加し、そしてその後は低下するように見える。しかしな
がら50/50のレベルでは、総研削量はどちらかの砥粒だ
けを含有しているディスクの場合の研削量よりも劇的に
多い。更に、砥粒混合物が75%のゾルゲル砥粒を含有し
ているだけの場合にも、研削性能はなおもディスクが10
0%ゾルゲル砥粒のものである場合とほぼ同じである。
低圧試験(112DSIII)の場合には、研削結果は砥粒混
合物が50/50であろうとあるいはディスク中の砥粒が100
%ゾルゲル砥粒であろうとほぼ同じであることが分る。
それにもかかわらず、砥粒混合物のゾルゲル砥粒がわず
かに約25体積%である場合に、総研削量はファイバーデ
ィスクがアルミナ−ジルコニア砥粒だけのものであるよ
りも有意に多い。
しかしながら、ステンレス鋼(112DSS高圧試験)につ
いての研削性能は、砥粒混合物を使用しようとあるいは
ファイバーディスクがジルコニア−アルミナ砥粒のみを
含有していようとほぼ同じであることが分る。とは言う
ものの一般には、ゾルゲル法アルミナ砥粒のみを含有し
ている研摩布紙材料の場合のステンレス鋼を研削する際
の性能は、アルミナ−ジルコニア砥粒に比べて劣る。
従って、上記の結果に基づいて、過去においてはゾル
ゲル法アルミナ砥粒が最適な性能を示していた一定の用
途のための研摩布紙材料を、その代りにそのような砥粒
とアルミナ−ジルコニア砥粒との砥粒混合物を使用して
製造することができ、そしてその研摩布紙材料は少なく
とも同等の性能を獲得することができ、また場合によっ
てはより良好な性能さえ得られる。このとおりであれ
ば、この優れたゾルゲル法砥粒を含有してなる研摩布紙
製品の総括的な製造費を、場合によっては性能を少しも
損なうことなしに、かなり低下させることができる。更
に、過去においてはアルミナ−ジルコニア研摩材が最も
効果的であることが知られていた研摩布紙の用途におい
て、このような砥粒とゾルゲル法アルミナの砥粒との混
合物を使用すれば一層良好な性能が得られる。現在のと
ころでは、ゾルゲル法の砥粒だけを含有してなる研摩布
紙材料はアルミナ−ジルコニアの砥粒だけを含有してい
るものよりも高価であるから、研摩布紙の製造において
これら二つの砥粒を混合すれば、結果としてゾルゲル法
アルミナの砥粒又はアルミナ−ジルコニアの砥粒だけを
含有してなる研摩布紙材料よりも費用及び性能の面で有
効な研摩布紙材料が得られる。
例 2 ・36グリットのゾルゲル法アルミナ砥粒及びアルミナ−
ジルコニア砥粒の混合物を有する研摩布紙材料 使用した砥粒の粒度が36グリットであっことを除い
て、例1におけるようにファイバーディスクを製造し
た。等級分けは、36グリットについて先に言及した基準
を満たし、すなわち偏差オーバーグレード+2+10、微
粉+14−14であった。先に説明したとおりに行った試験
の結果を表3に示す。
このデータは、例1のそれと同じように、ゾルゲル法
アルミナの砥粒とアルミナ−ジルコニアの砥粒との50/5
0(体積比)混合物は、混合された砥粒のうちのどちら
か一方だけを含有している研摩ディスクを比べると、10
20鋼での総研削量の点で性能を向上させたことを示す。
50/50混合物を使用した場合のステンレス鋼の研削で
の性能は、混合された砥粒のうちのどちらか一方を単独
で使用した場合のそれと実質上同等であることが分る。
ところが、全く驚くべきことに、36グリットと砥粒を使
用する低圧試験は例1の結果を確認しなかった。この例
の試験データは、50/50混合物を使用すれば、アルミナ
−ジルコニア砥粒だけを使用するのに比べて、性能が前
のように向上するということを示す。それにもかかわら
ず、それはまた、このような混合物の有するファイバー
ディスクはゾルゲル法の砥粒のみを有するファイバーデ
ィスクほど十分には働かなかったということを示す。し
かしながら、たとえそうであったも、このような研摩布
紙材料は、その優れた性能ゆえに、用途によってはこれ
までアルミナ−ジルコニア研摩材が使用されていたもの
の経済的な代替物を提供する。
例 3 ・上層が砥粒混合物を含有している二重砥粒層を有する
研摩布紙材料の評価 この例で評価される研摩布紙材料は、研摩材が二つの
砥粒層を有し、すなわち当該研摩布紙材料で所望される
砥粒の重量が二つの層に分割されて、第一層又は下層に
40%があり、上層に60%がある、いわゆる「分割塗布」
のものである。それにもかかわらず、この研摩布紙材料
の有する基礎接着剤層はただ一つである。
ゾルゲル法アルミナの砥粒は、先に例1に示されたと
おりの典型的な組成及び特性のものであった。アルミナ
−ジルコニア砥粒の組成は、およそ42〜43%が酸化ジル
コニウムであって、それに応じて酸化アルミニウムの量
が例1の組成と比べて少なく、そして残りの成分は本質
的に同じ量のままであった。この砥粒組成中の酸化ジル
コニウムは、約55%より多くのものが正方晶の形であ
る。粒度36グリット及び50グリットの両方の砥粒を、下
記に記載される試験でもって、使用した研摩布紙材料が
混合物で使用されたゾルゲル法アルミナ砥粒と同じ組成
のゾルゲル法アルミナ砥粒のみを含有していたことを除
いて関係する特定の粒度について同じように製造された
研摩布紙材料を対照として評価した。得られた性能の結
果は表4に示される。おのおのの場合の砥粒は、先に明
らかにされた基準を満たすように等級分けされた。砥粒
の場合は、通常の粒子ブレンダーでもって砥粒を混ぜ合
わせて行った。
それぞれの研摩布紙材料は、次ように製造された。す
なわち、約43.6%のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂
と、約54.5%の炭酸カルシウムと、約1.6%の水と、そ
して約0.25%のシランとを含んでなる、炭酸カルシウム
入りの固形分約75%の通常のレゾールフェノール系基礎
接着剤組成物を、通常の技術に従って通常のポリエステ
ル織布の支持用部材の上へ、紙やすりの基礎接着剤1リ
ーム(リームは先に例1で説明したとおりである)当り
の付加重量が約19ポンド(8.6kg)(36グリットでは28
ポンド(12.7kg))となるように塗布した。その後、基
礎接着剤層がまだ湿っている間に、通常の高純度褐色酸
化アルミニウムの第一層(36グリットでは23.8ポンド
(10.8kg)/リーム、50グリットでは16.2ポンド(7.3k
g)/リーム)を通常の技術に従って重力塗布によりそ
れぞれの基礎接着剤層の塗布された支持材へ適用した。
これに続いて、通常の上方推進静電技術によってゾルゲ
ル法アルミナ砥粒とアルミナ−ジルコニア砥粒との50/5
0(体積比)混合物を、36グリットはおおよそ35.7ポン
ド(16.2kg)/リーム、50グリットはおおよそ24.4ポン
ド(11.1kg)/リームの量で適用した。対照の研摩布紙
材料では、ゾルゲル法アルミナの砥粒のみを上層に適用
した(36グリットでは35.7ポンド(16.2kg)/リーム、
50グリットでは24.4ポンド(11.1kg)/リーム)。
次に、それぞれの基礎接着剤層を、それぞれの塗装さ
れた材料を通常の技術により約175゜F(79℃)から約23
5゜F(113℃)まで上昇する温度で約90分にわたって通
常の如く加熱して、乾燥及び部分硬化させた。次いで、
それぞれの砥粒層へ通常の氷晶石入りレゾールフェノー
ル系上引き接着剤組成物を、作業員の目視による専門技
術をもとに紙やすりの基礎接着剤層1リーム当り約28〜
36ポンド(12.7〜16.3kg)の量で適用した。この上引き
接着剤組成物は約75%の固形分を含み、そして50グリッ
トの砥粒の場合には約39.1%がフェノール−ホルムアル
デヒド樹脂、48.4%が氷晶石、10.2%が水、2.0%が着
色用の染料、そして0.25%がオルガノシランであった。
36グリットの研摩材の場合には、上引き接着剤組成物
は、固形分基準でおおよそ40.5%のフェノール−ホルム
アルデヒド樹脂、50.1%の氷晶石充填材、7%の水、2.
0%の着色用染料、そして0.25%のオルガノシラン付着
促進剤を含んでいた。次に、おのおのの研摩布紙材料を
通常の技術に従い135分にわたり約165゜F(74℃)から2
35゜F(113℃)までの温度にさらして、上引き接着剤層
を乾燥及び部分硬化させた。この後、研摩布紙材料をロ
ールに巻き取り、そしてこれを通常のやり方で235゜F
(113℃)で12時間加熱して更に硬化させた。
こうして、通常のアルミナ砥粒の第一の砥粒層が全砥
粒重量のおよそ50%であり、そして第二又は上の砥粒層
が50体積%のゾルゲル法アルミナ砥粒と50体積%の通常
のアルミナ−ジルコニア砥粒とからなる混合物である、
本発明による研摩布紙材料を調製した。結果として、こ
の研摩布紙材料における研摩材は、より高価なゾルゲル
法アルミナ砥粒をわずかに約30体積%だけ含有してい
る。
次に、上で製造された研摩布紙材料を、通常の技術に
従って研摩ベルトにした。次いでこれらの研摩ベルト
を、表4に示される試験で評価した。その結果はこの表
に示される。
強力プランジ研削試験 SETCO/KLK−この試験のための装置は、50HPの電動機
で駆動されるウレタンで覆われた直径24インチ(61cm)
の90ジュロメーターショアーAバックアップホイールを
完備した、SETCO床上旋盤ベルト研削機からなる。ホイ
ール速度は906rpmであって、その結果ベルト速度は5700
SFPMになる。ベルト寸法は3″×132″(7.62×335.3c
m)である。
試験棒を支えそして研摩ベルトへ当てるために、特別
な取付具をバックアップホイールの前に直接取付ける。
1″×1″×36″(2.54×2.54×91.44cm)の金属の試
験棒を、口径4″(10.2cm)の空気圧シリンダーに空気
圧が適用された時の棒の1″(2.54cm)四角の面が研摩
ベルトの面へ押しやられるように組み込む。自動タイマ
ーでもって、3秒間圧力をかけ、30秒の冷却期間中に試
験棒を引き戻し、そして再び圧力をかける。試験は標準
的に、30サイクルの間あるいは10g/minの最小研削速度
に達するまで行う。この評価については、200ポンド(9
0.7kg)の力を試験棒へ加えた。試験棒は、第4表に示
されたように4141鋼及び304ステンレス鋼であった。
この装置には、研削サイクルの間に研削された金属の
量及び消費された動力の量を読み且つ記録するための計
器を備え付ける。
実行された試験では、ゾルゲル法アルミナ砥粒100%
の研摩ベルトを先に説明した手順を使って試験して、対
照として利用した。次いで、50/50混合物のベルトを使
って試験を繰返した。結果は、表4において「対照の百
分率」でもって報告される。
122DSプランジ研削試験−この試験は、中間的な圧力
範囲でのプランジ研削における研摩ベルトの研削性能を
評価するために計画される。試験手順は基本的に先に説
明したのと同じである。
使用する装置は、2.5″×60″(6.35×152.4cm)の長
いエンドレスベルト研摩ベルトを利用するように改造さ
れたSETCO床上旋盤ベルト研削機からなる。ウレタンで
被覆された直径7インチ(17.8cm)の90ジュロメーター
ショアーAバックアップホイールを、ベルト速度5000SF
PMで25HPの可変速電動機により駆動する。
当業者に知られているプランジ研削の構成において試
験棒を支え且つその1インチ(2.54cm)四角の面を研摩
ベルトへ当てるために、特別な取付具をバックアップホ
イールの前に直接取付ける。力は、研削3秒そして冷却
30秒のサイクルを得るために自動的に適用されそして取
除かれる一組の機械式のおもりによって発生される。各
研削サイクルの間に研削される金属の量、サイクルの総
数及び研削された金属の総量を記録する。1サイクル当
りの研削速度が10g/minに達したところで試験を終え
る。
この評価については、80ポンド(36.3kg)の重量をか
けた。試験棒は1018鋼の棒であった。結果は、「対照の
百分率」でもって報告される。
通常のベルト試験 試験102Dは、通常の研削装置での研削ベルトについて
の目つぶれ/寿命性能の評価である。
装置は、付属の機械式のおもりの力がかけられと水平
方向に自由に動くことができるように整列させた摩擦な
しのベアリングに載せられた往復台集成体からなる。こ
の往復台には、3/8″(0.95mm)のランド及び溝を有す
るのこぎり状の直径7インチ(17.8cm)を支える、電動
機で駆動される垂直に取付けられたスピンドル、ウレタ
ンで覆われた55ジュロメーターショアーAバックアップ
ホイール、そして床に平行して水平に取付けられる2.
5″×60″(6.35×152.4cm)の研摩布紙を受け入れるよ
うに形づくられた引取ユニットが取付けられる。
この構成でもって、1/2″×3″×9 3/4″1.27×7.62
×24.77cm)の金属試験棒を管理された期間通常の往復
研削法で1/2″面に沿って研削する。試験棒を冷却さ
せ、研削サイクルの間に研削された金属の量を記録し、
そしてこのサイクルを繰返す。
金属試験棒は、1/2″面が研摩ベルトに当てられるよ
うに試験棒を支持する往復する取付具に取付けられる。
この取付具は7フィート(2.1m)/minの速度で往復す
る。ベルト速度は5000SFPMである。
この試験では、研削時間は2分、そして試験金属は41
40鋼及び304ステンレス鋼である。ベルトに加えられる
力の量は、36グリットのベルトの場合に15ポンド(6.8k
g)、50グリットのベルトの場合に12ポンド(5.4kg)で
ある。金属試験棒を往復取付具に取付け、対照ベルトを
水平の往復台へ取付け、そして試験を始める。試験棒を
2分間水平方向に往復移動させながら、研摩ベルトが試
験棒の1/2″面と接触するように機械式のおもりで水平
の往復台を前方に進ませ、そして2分たったところでタ
イマーが自動的に試験棒からベルトを引き戻す。棒を取
出して重量減少を記録する。このサイクルを、1サイク
ル当りの研削速度が10g/minに達するまで(あるいは、
ステンレス鋼の場合には2分のサイクルが10回完了する
まで)繰返す。
次に、試料ベルトの試験を同じ手順を使って行い、研
削結果を「対照の百分率」として記録する。
表4の性能データにより示されるように、50/50体積
%比のゾルゲル法アルミナ砥粒とアルミナ−ジルコニア
砥粒との混合物を有する分割塗布研摩布紙材料は、場合
によってゾルゲル法アルミナ砥粒100%のベルトよりも
実質的に良好に働いた。例えば、1018個についての試験
で50グリットの砥粒の場合に、研削性能は全部がゾルゲ
ル法アルミナ砥粒のベルトと比べてかなり向上してい
る。そして表4の結果は、ステンレス鋼について特に36
グリットで劇的な改良を示している。
このような、上記の様々な例によって示されるよう
に、ゾルゲル法アルミナの砥粒をアルミナ−ジルコニア
の砥粒と混ぜ合わせると、一定の用途においてどちらか
の砥粒を単独に用いた研摩布紙材料よりも明らかに優れ
た研摩布紙材料が得られる。その上、そのほかの一定の
用途について、混合砥粒からおのおのの個々の砥粒の最
良の特徴を合わせた研摩布紙材料が得られる。
これらの試験の結果として、最適な性能が過去におい
てはゾルゲル法アルミナの砥粒だけを有する研摩布紙材
料でのみ得られていた多数の用途において使用するのに
適した、ゾルゲル法アルミナの砥粒とアルミナ−ジルコ
ニアの砥粒との混合物を有する研摩布紙材料を提供する
ことができることが明らかになる。この発見は、研摩布
紙材料における砥粒の費用がゾルゲル法アルミナ砥粒だ
けの同様な材料よりもかなり低下することを伴う。
上記の詳しい説明は、理解を明確にするために提供し
ただけであって、それらから本発明を不必要に限定する
ものと理解すべきではない。本発明は、ここに示されそ
して説明された正確な詳細には限定されず、そして当業
者には特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範
囲から逸脱することなしに自明の改変や変形が思い浮か
ぶであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム エフ.マカッチェウン アメリカ合衆国,ニューヨーク 12148, レクスフォード,グルームス ロード 784 (56)参考文献 特開 昭60−242972(JP,A) 米国特許4741743(US,A)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持用部材を有し、且つ、(a)少なくと
    も一つの基礎接着剤層、(b)この基礎接着剤層により
    上記支持用部材へ付着させられた少なくとも一つの砥粒
    層、及び(c)この少なくとも一つの砥粒層の上の上引
    き接着剤層を含んでなる、上記支持用部材に付着した塗
    装研摩材の層を有し、上記少なくとも一つの砥粒層が、
    少なくとも約15体積%から約75体積%までの割合のゾル
    ゲル法アルミナの砥粒と85体積%以下から約25体積%ま
    での量のアルミナ−ジルコニアの砥粒との混合物を含ん
    でなる、研摩布紙材料。
  2. 【請求項2】前記ゾルゲル法アルミナ砥粒が種入りのゾ
    ルゲル組成物の砥粒である、請求項1記載の研摩布紙材
    料。
  3. 【請求項3】前記アルミナ−ジルコニア砥粒が約35〜約
    50%の酸化ジルコニウムを含む近共融組成物を含んでな
    る研摩材組成物の砥粒である、請求項1記載の研摩布紙
    材料。
  4. 【請求項4】前記塗装研摩材層が砥粒の単一層である、
    請求項1記載の研摩布紙材料。
  5. 【請求項5】前記砥粒の層がゾルゲル法アルミナの砥粒
    とアルミナ−ジルコニアの砥粒との混合物であり、そし
    てこの混合物における砥粒の体積比が約50/50である、
    請求項4記載の研摩布紙材料。
  6. 【請求項6】前記ゾルゲル法アルミナの砥粒が種入りの
    ゾルゲル組成物の砥粒である、請求項5記載の研摩布紙
    材料。
  7. 【請求項7】前記混合物中の前記砥粒の粒度が50グリッ
    トである、請求項6記載の研摩布紙材料。
  8. 【請求項8】前記少なくとも一つの砥粒層が第一の砥粒
    層及びこの第一の砥粒層の上に用意される第二の砥粒層
    を含み、これらの両方の砥粒層が前記基礎接着剤層によ
    り前記支持用部材へ付着させられており、そして前記上
    引き接着剤層が上記第二の砥粒層の上にあって、この第
    二の砥粒層がゾルゲル法アルミナの砥粒とアルミナ−ジ
    ルコニアの砥粒との混合物であって当該ゾルゲル法アル
    ミナ砥粒の量が少なくとも15体積%であるものを含んで
    なる、請求項1記載の研摩布紙材料。
  9. 【請求項9】前記第一の砥粒層が溶融アルミナの砥粒層
    である、請求項8記載の研摩布紙材料。
  10. 【請求項10】各層における前記砥粒が36グリットであ
    る、請求項9記載の研摩布紙材料。
  11. 【請求項11】支持用部材へ付着させられた砥粒の層を
    含んでなり、この砥粒層が砥粒の混合物を含み、この混
    合物が約15体積%から約75体積%までのゾルゲル法アル
    ミナの砥粒と約85体積%から約25体積%までの溶融アル
    ミナ−ジルコニア組成物の砥粒とを含んでなる研摩布紙
    材料。
  12. 【請求項12】前記ゾルゲル法アルミナ砥粒が種入りの
    ゾルゲル組成物の砥粒であり、そして前記アルミナ−ジ
    ルコニアの砥粒が共融組成物を含む組成物の砥粒であっ
    て、これらの砥粒の体積比が50/50である、請求項11記
    載の研摩布紙材料。
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