JP2830232B2 - 研磨研削材料 - Google Patents

研磨研削材料

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は研磨研削材料に関する。
更に詳細には金属、セラミックス、ガラス、樹脂、ゴ
ム、複合材料等を研磨研削する材料に関する. 〈従来の技術〉 従来からの研磨研削材料は、ダイアモンド、ザクロ
石、ケイ砂等の天然研磨砥粒や溶融アルミナ、酸化ジル
コニウム、酸化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化ボロ
ン、焼成アルミナ等の人工砥粒を鋳鉄等の金属や紙、
布、不織布等に塗布したり、樹脂や金属等で接着、また
は固めた物が用いられてきた。
さらには、これら砥粒に、高強度の繊維を補強材とし
て樹脂で固めた砥石が、特開昭52−3796号公報、特開昭
54−82786号公報、特開昭55−131473号公報、特開昭59
−97845号公報、特開昭63−34072号公報などに提案され
ている。
この他、USP−3972161号公報には、砥粒に代えてモー
ス硬度9.3〜9.6のボロン繊維を樹脂で固めた砥石が開示
されている。
これら研磨研削材料において、被研磨研削物の屑排出
不良により生ずる種々の障害例えば、研磨研削材料の目
詰りにより効率の低下、屑による加工面の損傷などの防
止の為研磨研削材料中に空孔を設けることが行われてい
る。
<発明が解決しようとする課題> 研磨研削材料に空孔を設けた研磨材料は、空孔に相当
する分だけ砥粒の含有率が低下し研磨研削性能や耐久性
が劣り、しかも研磨研削材自身の強度も低下するので研
磨精度が悪くなったり、耐久性が低下し、加工途中で損
傷したりするので寿命が短くなるという欠点が有る。
又、研磨研削作業において潤滑や冷却の目的で、水や
油や各種液体を用いることが有るが樹脂や金属で固めた
研磨研削材においては、緻密な構造のため水や油が含浸
されにいので研磨研削作業で摩擦が大きくなり作業性が
悪い上、被研磨研削物の加工面の精度がでにくいなどの
問題を有する。
<課題を解決するための手段> 本発明の第1は、アルミナ質繊維、炭化珪素繊維及び
窒化珪素繊維からなる群より選ばれた1種以上の連続長
繊維と、それよりも硬度の低い繊維を樹脂で結合してな
る研磨研削材料を提供するものである。本発明の第2
は、硬度の高い長さ15mm以上の繊維と、それよりも硬度
の低い繊維を樹脂で結合してなる研磨研削材料を提供す
るものである。
本発明にいう研磨研削材料とは、各種材料を研磨研削
するのに供されるものをいう。
本発明で用いられる繊維は、硬度の異なる二種以上の
繊維による種々の組合せがある。
硬度の高い繊維としては、ビッカース硬度で90Kg/m
m2、好ましくは100Kg/mm2以上より好ましくは120Kg/mm2
以上の周知の金属繊維やセラミックス繊維が適してい
る。
具体的には、アルミナ質繊維、シリカ繊維、炭化珪素
繊維、チラノ繊維、窒化珪素繊維、ガラス繊維、シリコ
ンオキシナイトライド繊維、等のセラミック繊維;スチ
ール繊維、ステンレス繊維、ボロン繊維、タングステン
繊維等の金属繊維;炭素繊維が該当する。
なかでもアルミナ質繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊
維は、硬度が高い上に高強度で耐熱性、耐食性に優れる
ので好適である。
特に、Al2O3が60重量%以上、SiO2が30重量%以下の
成分からなりX線的構造においてα−Al2O3の反射を実
質的に示さないアルミナ質繊維は高強度、高弾性率でし
かも高硬度であるのでとくに適している。
これらの硬度の高い繊維は、硬度のほか、強度、耐衝
撃性、熱伝導率等の物性のバランスをとるため2種以上
を組合せても良い。
硬度の高い繊維の形状としては、まずその長さは、研
磨研削性能から、および研磨研削材料自体の機械的強度
の補強効果から10mm以上、好ましくは15mm以上、より好
ましくは20mm以下の長さが好ましい。
該研磨研削材料中の硬度の高い繊維の含有率を高くす
るには、連続長繊維が適している。
連続長繊維の場合は、ストランド、ヤーン、布、紐等
の形状で用いる。
次に、硬度の高い繊維の太さについては、太い程研磨
研削効率は優れるが研磨研削面の平滑性や精度は劣り、
細い程研磨研削面の平滑性は優れるが効率が劣るので、
繊維の直径は、3μ〜150μ程度でそれぞれの用途に応
じて適宜選択すれば良い。
従って、太さのばらつきは、研磨研削精度を低下させ
るので、小さい程望ましい。
硬度の低い繊維としてはレーヨン系繊維、ポリアミド
繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維,ビニロン繊
維,ポリエチレン繊維,ポリプロピレン繊維,塩化ビニ
ール繊維,テフロン繊維等の合成繊維;木綿、麻、羊
毛、絹、こうぞ、三椏、ジュート等の天然繊維が主とし
て用いられる。
これらの繊維も複数の種類を用いてよい。
該硬度の低い繊維は、長フィラメントや紡糸による連
続長繊維のストランド、ヤーン、紐、織布、不織布の形
態、短繊維のまま等の形態でも用いることが出来る。
硬質の高い繊維と硬度の低い繊維の比率は、硬質の高
い繊維の割合が高い程、削る性能が優れるので用途及び
使用条件に合わせて20容量%から80容量%の範囲で選択
する。
好ましくは、硬質の高い繊維の割合が50〜90容量%で
ある。
二種類以上の繊維を結合する樹脂としては、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、アルキッド樹脂、尿素−ホムマリン樹
脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂;ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン、ポリ塩化ビニール、ABS樹脂、AS樹脂、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリスルフォン、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、
ポリウレタン等の熱可塑性樹脂がある。
これらの中でエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が特に好適
である。
これらの樹脂による硬度の異なる二種以上の繊維の結
合の形態については、二種以上の繊維が近接して存在す
れば如何なる形態でも良い。
例えば、これらの繊維が、連続長繊維であれば、単繊
維またはヤーン単位で混合あるいは混織したもの、一方
向に揃えて積層した状態で結合したもの、布状のものは
積層して結合したもの、短繊維は単に混合して結合した
もの、長繊維に短繊維をほぼ均一に分散させて結合した
ものがあげられる。
尚、硬度の高い繊維成分と硬度の低い繊維成分とが芯
−鞘構造になっている繊維を集合して結合したものも該
当する。
樹脂による硬度の異なる二種以上の繊維を結合するに
は、繊維強化複合材料を作る周知の方法が適用できる。
つまり、熱硬化性樹脂では、未硬化又は半硬化あるい
は溶剤に溶かした状態で、熱可塑性樹脂では、溶融又は
溶剤に溶かした状態で、連続長繊維や布状のものに含浸
させる所謂プリプレグの製造方法が適用できる。
繊維の形状が短繊維の場合は、そのまま樹脂に混合し
てもよいが、一般にシートモールディングコンパウンド
と称される方法(以下SMC法と称す)が適用できる。
SMC法によれば、一方が短繊維で他方が長繊維を揃え
たものや布状のものにも適用できる。
繊維を樹脂で固めたものを、種々の研磨研削材料の形
状に成形する方法は、繊維強化複合材料で用いられてい
る各種の成形方法が採用できる。
短繊維をそのまま樹脂に混合したものは、射出成形等
が用いられる。
連続長繊維の場合は、プリプレグ積層法、フィラメン
トワインディング法、プルトル−ジョン法等がある。
尚、硬度の高い繊維と硬度の低い繊維とを別々に樹脂
で固めたものをこの成形の際に積層したり、一方の繊維
を樹脂で固めたシートを重ねその間に他方の繊維を挟み
込み成形することにより、成形の際に2種以上の繊維を
組合わすこともできる。
これらの方法により、研磨研削材料の形状は板、棒、
パイプ、円盤等使途に合わせて任意の物を用いることが
出来る。
また、高強度、高剛性を達成するためには応力の方向
に繊維が配向するよう成形体の形状を定めればよい。
なお、研磨研削材料のなかに含まれる全繊維の量は、
60〜90容積%の範囲で適宜選べば良い。
この量の調節も、繊維強化複合材料を作る周知の方法
が適用できる。
〈発明の効果〉 本発明の研磨研削材は、含水含油性を有し摩擦抵抗が
少ないので低動力で研磨研削できる。
本発明の研磨研削材料は、硬度の低い繊維を併用する
ことにより研磨研削の際に、余分な応力が掛かっても、
それが吸収出来るためか、より精度の高い研磨研削面が
達成された上、研磨研削材料自体が高強度で損傷しにく
く、耐久性にも優れる。
〈実施例〉 以下実施例にて更に説明するが本発明はこれに限定さ
れるものではない。
実施例1 スミ エポキシELA−134(ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂住友化学工業(株)製)60wt%とスミ エポキシ
ESCN−220H(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂住友
化学業(株)製)製)40wt%にジシアンジアミド5部,3
−(3,4ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素4wt%
を混合し75℃に加熱し、これを連続した離型紙上に流下
しドクターナイフを通過して樹脂膜を得た。
アルミナ繊維Altex(住友化学製Al2O385%,SiO215
%)を一方向に引き揃えシート状に広げた.これにレー
ヨン繊維の織布(旭化成工業(株)製)を重ねてかる樹
脂膜が塗られた離型紙を上下から挟み120℃のプレスロ
ールに3Kg/cmの線圧をかけて、アルミナ繊維70容積%,
レーヨン繊維30容積%の比率で繊維目付け330g/m2のプ
リプレグを得た。
このプリプレグを30cmの正方形に切り出し42枚積層し
た後、金型に入れKg/cm2,120℃でホットプレスし硬化板
を得た。
これをダイアモンドカッターで幅10mm厚み1mm長さ50m
mに切り出し、超音波研磨機(スタンレー電気製)に取
り付けプレハードン鋼製の29インチのテレビキャビネッ
ト用射出成型金型を研磨した。
研磨精度が飽和するまでの所要時間、研磨精度を測定
した。
また、該材料を連続して使用可能な時間を測定した。
結果を表1に示す。
実施例2〜4 アルミナ繊維としてAltexに代えてFP(DuPont製)、A
lcen(電気化学工業(株)製)、Nextel312(3M社製)
を用いた以外は実施例1と同様に行った。
結果を表1に示す。
実施例5 アルミナ繊維Altexの平織り織物(目付け630g/mm2
に、予め1〜5mmの長さのアクリル繊維を15%混合した
スミ エポキシELA−128(ビスフェノールA型エポキシ
樹脂住友化学工業(株)製)、ジシアンジアミド(日本
触媒化学社製)、DPハードナー95(DuPont社製)を含浸
させアルミナ繊維75容積%、アクリル繊維25容積%の繊
維比率を有するプリプレグを得た。
このプリプレグから、中心に15mmの穴を打ち抜いた直
径100mmの円形のシートを切り出した。
このシートを10枚重ねたドーナツ状の積層体をオフセ
ット型に入れ、5Kg/cm2、180℃で2時間ホットプレスし
全繊維が60容積%の円盤状の研削材が得られらた。
これを日立製作所製の100φオフセットグラインダー
の取り付け1200rpmで厚み10mmのアルミニウムを研削し
た。
研削速度の低下も無く端正な切口を保持したまま1000
00mm研削した。
切口の端面は平滑で鏡面に仕上がっていた。
実施例6 一方向引き揃えたアルミナ繊維Altexにスミ エポキ
シELA−434(ビスフェノールA型エポキシ樹脂住友化学
工業(株)製)、ジシアンジアミド(日本触媒化学社
製)、スミキュアーS(ジアミノジフェニルスルフォン
住友化学工業(株)製)の混合物を含浸させプリプレグ
(目付け150g/mm2)を得た。
このプリプレグにポリプロピレン繊維の不織布を重ね
合わせ、内径5mmのマンドレルにアルミナ繊維が±45゜
の角度に配向するように順次巻き付け外径10mmまで積層
し、さらにその外側を3Kgの張力でポリエステル製のテ
ープを巻いた後、120℃で2時間加熱硬化し、繊維含有
率85容積%(内アルミナ繊維を55容積%)を含むパイプ
を作製した。
このパイプ5本をターンテーブルに固定し、周速が12
2m/分で回転させながら150φのアルミニウム板を研磨し
た所、0.07μの仕上げ面が得られた。
比較例1〜4 レーヨン繊維を除いた以外は実施例1〜4と同様に行
った。
結果を表2に示す。
比較例5 アクリル繊維を除いた以外は実施例6と同様に行っ
た。
研磨面は、目視でも凸凹の筋が認められ程不良であっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 3/14 B24D 3/00 - 3/28 C08J 5/24 WPI/L(QUESTEL)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミナ質繊維、炭化珪素繊維及び窒化珪
    素繊維からなる群より選ばれた1種以上の連続長繊維
    と、それよりも硬度の低い繊維を樹脂で結合してなる研
    磨研削材料。
  2. 【請求項2】硬度の高い長さ15mm以上の繊維と、それよ
    りも硬度の低い繊維を樹脂で結合してなる研磨研削材
    料。
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FR2718380B3 (fr) * 1994-04-12 1996-05-24 Norton Sa Meules abrasives.
CN103084986B (zh) * 2013-02-20 2015-06-17 应永武 网格钢纸砂盘
CN104440598A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 汕头大学 一种复合结合剂金刚石磨轮及其制作方法

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