JP2983635B2 - 研削性物品に孔を誘導する方法 - Google Patents
研削性物品に孔を誘導する方法Info
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- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、弾性が低く、水蒸気感度(moisture sens
itivity)が低く、改善された熱分解性を有するポリマ
ーを成形の時に添加することにより、研削性物品中に空
隙率(porosity)を誘導する(induce)する方法に関す
る。この発明は更に、前記ポリマー樹脂、及びポリマー
樹脂を含む未焼成研削性物品を含む。
itivity)が低く、改善された熱分解性を有するポリマ
ーを成形の時に添加することにより、研削性物品中に空
隙率(porosity)を誘導する(induce)する方法に関す
る。この発明は更に、前記ポリマー樹脂、及びポリマー
樹脂を含む未焼成研削性物品を含む。
技術の背景 研削砥石のような研削工具において、孔は重要なもの
である。孔、特に研削工具において相互接続されたもの
は、研削の間に発生する熱を移動させるための冷却剤の
ような研削液を接近させるために重要な役割を演ずる。
加えて、孔は研削される対象から除かれる材料(例え
ば、金属片)に対するクリアランスを供給する。機械加
工するのが難しい高性能合金及び硬化金属を効率的に研
削するための深研削及び最新式精密研削法(即ち、クリ
ープ研削)(この場合、加工品の寸法の精度を犠牲にす
ることなく1回の深研削パスで多量の材料が除かれる)
にとって、これらの役割は、特に重要である。この空隙
率は、しばしば加工品の品質(例えば冶金学的損傷又は
「焼け」、及び残留応力)、砥石寿命、切削効率及び研
削力を決定する。それ故、高空隙率の研削工具はしばし
ば多数の研削用途に望まれる。
である。孔、特に研削工具において相互接続されたもの
は、研削の間に発生する熱を移動させるための冷却剤の
ような研削液を接近させるために重要な役割を演ずる。
加えて、孔は研削される対象から除かれる材料(例え
ば、金属片)に対するクリアランスを供給する。機械加
工するのが難しい高性能合金及び硬化金属を効率的に研
削するための深研削及び最新式精密研削法(即ち、クリ
ープ研削)(この場合、加工品の寸法の精度を犠牲にす
ることなく1回の深研削パスで多量の材料が除かれる)
にとって、これらの役割は、特に重要である。この空隙
率は、しばしば加工品の品質(例えば冶金学的損傷又は
「焼け」、及び残留応力)、砥石寿命、切削効率及び研
削力を決定する。それ故、高空隙率の研削工具はしばし
ば多数の研削用途に望まれる。
空隙率は、材料の天然の充填密度によって与えられる
天然の空隙により、及び「孔誘導材(pore inducer
s)」と呼ばれる従来の孔誘導媒体、例えば中空ガラス
ビーズ、プラスチック材料又は有機化合物のビーズ、粉
砕したクルミの殻、泡ガラス粒子及び発泡アルミナ等の
孔誘導媒体により、形成される。これらの従来の孔誘導
材は燃焼した研削工具の空隙率を与えるが、それらの使
用には欠点がある。これらの欠点は、次の1又はそれ以
上のものを含む:閉鎖空隙率(closed porosity)、高
スプリングバック、高水蒸気感度(moisture sensitiv
ity),及び不完全な熱分解。
天然の空隙により、及び「孔誘導材(pore inducer
s)」と呼ばれる従来の孔誘導媒体、例えば中空ガラス
ビーズ、プラスチック材料又は有機化合物のビーズ、粉
砕したクルミの殻、泡ガラス粒子及び発泡アルミナ等の
孔誘導媒体により、形成される。これらの従来の孔誘導
材は燃焼した研削工具の空隙率を与えるが、それらの使
用には欠点がある。これらの欠点は、次の1又はそれ以
上のものを含む:閉鎖空隙率(closed porosity)、高
スプリングバック、高水蒸気感度(moisture sensitiv
ity),及び不完全な熱分解。
スプリングバックは、成形(molding)又は成形(for
ming)から圧力を除いた後の時間の経過と共に生ずる研
削性物品の寸法の変化の尺度である。もし、孔誘導材が
充分多量に存在するならば、研削工具の寸法変化は、孔
誘導材として使用された材料の弾性率によって実質的な
程度に影響される。スプリングバック及びその予測でき
ない性質の故に、成形された(molded)研削工具の正確
な寸法はしばしば制御できない。それ故、研削工具はそ
の仕様書からそれ、研削工具を作る方法を制御するのが
困難になる。
ming)から圧力を除いた後の時間の経過と共に生ずる研
削性物品の寸法の変化の尺度である。もし、孔誘導材が
充分多量に存在するならば、研削工具の寸法変化は、孔
誘導材として使用された材料の弾性率によって実質的な
程度に影響される。スプリングバック及びその予測でき
ない性質の故に、成形された(molded)研削工具の正確
な寸法はしばしば制御できない。それ故、研削工具はそ
の仕様書からそれ、研削工具を作る方法を制御するのが
困難になる。
水蒸気吸収は孔誘導材が吸収する水(H2O)の量であ
る。高い水蒸気吸収性は、研削工具の製造に使用される
孔誘導材に不一致をもたらし、水含量の変化は混合、成
形及び研削工具の焼成に影響する。水蒸気に敏感な(mo
isture sensitive)孔誘導材を使用すると、日によ
る、また季節による湿度の変化は、最終研削工具組成物
の水含量を変化させるであろう。更に、水蒸気含量の変
化は、混合、成形(forming)及び研削工具の焼成を一
層困難にするであろう。加えて、水蒸気含量の予測不能
性の故に、未焼成砥石も予測不能になる。
る。高い水蒸気吸収性は、研削工具の製造に使用される
孔誘導材に不一致をもたらし、水含量の変化は混合、成
形及び研削工具の焼成に影響する。水蒸気に敏感な(mo
isture sensitive)孔誘導材を使用すると、日によ
る、また季節による湿度の変化は、最終研削工具組成物
の水含量を変化させるであろう。更に、水蒸気含量の変
化は、混合、成形(forming)及び研削工具の焼成を一
層困難にするであろう。加えて、水蒸気含量の予測不能
性の故に、未焼成砥石も予測不能になる。
熱分解挙動は孔誘導材の分解の度合いである。ある温
度(例えば、ガラス質(vitrified)結合剤のガラス転
移点、Tg、約500〜600℃)未満での孔誘導材の清浄なバ
ーンオフ(burn−off)が望ましい。残留孔誘導材、例
えば灰及び/又は灰化カーボンの全ては、「コアリン
グ」問題、不完全に誘導された(induced)孔を有する
研削砥石をもたらし、及び/又は性質の変化をもたらす
であろう。コアリングは、研削工具の内部及び時折表面
の「黒化(blackening)」だけでなく、研削工具の性質
及び性能における差異を引き起こし、この場合、残留炭
素は、酸化物との非湿潤性の故に、研削材と結合剤の間
の結合を弱くする恐れがある。
度(例えば、ガラス質(vitrified)結合剤のガラス転
移点、Tg、約500〜600℃)未満での孔誘導材の清浄なバ
ーンオフ(burn−off)が望ましい。残留孔誘導材、例
えば灰及び/又は灰化カーボンの全ては、「コアリン
グ」問題、不完全に誘導された(induced)孔を有する
研削砥石をもたらし、及び/又は性質の変化をもたらす
であろう。コアリングは、研削工具の内部及び時折表面
の「黒化(blackening)」だけでなく、研削工具の性質
及び性能における差異を引き起こし、この場合、残留炭
素は、酸化物との非湿潤性の故に、研削材と結合剤の間
の結合を弱くする恐れがある。
それ故望まれることは、低い水蒸気吸収性を持ち、ガ
ラス質結合剤(vitrified bond)のガラス転移点未満
で完全に熱分解し、研削工具に配合されたときスプリン
グバックの低い工具をもたらし、従来の孔誘導材を用い
て作ったものと同様な性質を有する研削性物品を与える
ポリマー樹脂を含む研削工具を作る方法を与えることで
ある。
ラス質結合剤(vitrified bond)のガラス転移点未満
で完全に熱分解し、研削工具に配合されたときスプリン
グバックの低い工具をもたらし、従来の孔誘導材を用い
て作ったものと同様な性質を有する研削性物品を与える
ポリマー樹脂を含む研削工具を作る方法を与えることで
ある。
発明の要約 本発明は、研削材、ガラス質結合材及びポリマー樹脂
を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が約2.0×109
Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間暴露し
た後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が約2wt
%未満であり、窒素雰囲気下で、1分あたり5℃で550
℃に昇温して焼成したときの重量損失が約95wt%より大
きい、未焼成状態の研削性物品を成形する(forming)
ステップ、及びこの研削性物品を焼成して前記ポリマー
樹脂を分解し、前記研削性物品中に孔を作るステップを
有する研削性物品の製造方法である。
を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が約2.0×109
Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間暴露し
た後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が約2wt
%未満であり、窒素雰囲気下で、1分あたり5℃で550
℃に昇温して焼成したときの重量損失が約95wt%より大
きい、未焼成状態の研削性物品を成形する(forming)
ステップ、及びこの研削性物品を焼成して前記ポリマー
樹脂を分解し、前記研削性物品中に孔を作るステップを
有する研削性物品の製造方法である。
本発明は、更に、研削材、ガラス質結合材及びポリマ
ー樹脂を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が約2.
0×109Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間
暴露した後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が
約2wt%未満であり、そして窒素雰囲気下で、1分あた
り5℃で550℃に昇温して焼成したときの重量損失が約9
5wt%より大きいものである未焼成状態の研削性物品を
含む。
ー樹脂を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が約2.
0×109Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間
暴露した後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が
約2wt%未満であり、そして窒素雰囲気下で、1分あた
り5℃で550℃に昇温して焼成したときの重量損失が約9
5wt%より大きいものである未焼成状態の研削性物品を
含む。
発明の詳細な説明 本発明は、研削材、ガラス質結合材及びポリマー樹脂
を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が約2.0×109
Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間暴露し
た後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が約2wt
%未満であり、そして窒素雰囲気下で、1分あたり5℃
で550℃に昇温して焼成したときの重量損失が95wt%よ
り大きいものである未焼成状態の研削性物品を成形する
(forming)ステップ、及びこの研削性物品を焼成して
前記ポリマー樹脂を分解し、前記研削性物品中に孔を作
るステップを有する研削性物品の製造方法である。
を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が約2.0×109
Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間暴露し
た後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が約2wt
%未満であり、そして窒素雰囲気下で、1分あたり5℃
で550℃に昇温して焼成したときの重量損失が95wt%よ
り大きいものである未焼成状態の研削性物品を成形する
(forming)ステップ、及びこの研削性物品を焼成して
前記ポリマー樹脂を分解し、前記研削性物品中に孔を作
るステップを有する研削性物品の製造方法である。
前記研削工具は研削材、ガラス質結合材及び特別な性
質を有するポリマー樹脂を含む。使用できる研削材の例
は、溶融アルミナ、炭化ケイ素、立方晶系の窒化ホウ
素、ダイヤモンド、フリント、ガーネット及び種晶を用
いて作った(seeded)又は種晶を用いないで作った(un
seeded)ゾル−ゲルアルミナである。研削材の例は説明
として与えるが、これらに限定されるものではない。こ
の研削材は、好ましくは未焼成研削工具の全体積の約30
〜約50容量%、最も好ましくは未焼成研削工具の全体積
の約37〜約45容量%である。
質を有するポリマー樹脂を含む。使用できる研削材の例
は、溶融アルミナ、炭化ケイ素、立方晶系の窒化ホウ
素、ダイヤモンド、フリント、ガーネット及び種晶を用
いて作った(seeded)又は種晶を用いないで作った(un
seeded)ゾル−ゲルアルミナである。研削材の例は説明
として与えるが、これらに限定されるものではない。こ
の研削材は、好ましくは未焼成研削工具の全体積の約30
〜約50容量%、最も好ましくは未焼成研削工具の全体積
の約37〜約45容量%である。
本発明の研削工具は、ガラス質結合材で結合されてい
る。従来のどんなガラス質結合材組成物も本発明におい
て使用できる。しかしながら、好ましくはガラス質結合
組成物のガラス転移温度は、約500℃より高く、より好
ましくは約600℃より高い。ガラス質結合は、好ましく
は、未焼成研削工具の全体積の約2〜約20容量%、より
好ましくは未焼成研削工具の全体積の約3〜約15容量
%、最も好ましくは未焼成研削工具の全体積の約4〜約
12容量%である。
る。従来のどんなガラス質結合材組成物も本発明におい
て使用できる。しかしながら、好ましくはガラス質結合
組成物のガラス転移温度は、約500℃より高く、より好
ましくは約600℃より高い。ガラス質結合は、好ましく
は、未焼成研削工具の全体積の約2〜約20容量%、より
好ましくは未焼成研削工具の全体積の約3〜約15容量
%、最も好ましくは未焼成研削工具の全体積の約4〜約
12容量%である。
焼成したとき研削工具中に孔を形成するためにポリマ
ー樹脂が用いられる。前記ポリマー樹脂は、一般に殆ど
のポリマーより高い弾性率を有し、このポリマー樹脂は
他のポリマー、例えばポリプロピレン又はポリエチレン
よりも脆い。この弾性率は、好ましくは約2.0×109Paよ
り大きく、より好ましくは約3.0×109Paより大きく、最
も好ましくは約3.5×109Paより大きい。
ー樹脂が用いられる。前記ポリマー樹脂は、一般に殆ど
のポリマーより高い弾性率を有し、このポリマー樹脂は
他のポリマー、例えばポリプロピレン又はポリエチレン
よりも脆い。この弾性率は、好ましくは約2.0×109Paよ
り大きく、より好ましくは約3.0×109Paより大きく、最
も好ましくは約3.5×109Paより大きい。
前記ポリマー樹脂は低い水蒸気感度を有し、これは、
この方法で用いられる粒度範囲の粒度の樹脂が、水蒸気
吸収性により、90℃、相対湿度85%で、10分間保持され
たときに獲得した重量を決定することにより測定され
る。水蒸気吸収性によりこのポリマー樹脂が獲得した重
量は、好ましくは全ポリマー樹脂重量の約2.0wt%未
満、好ましくは全ポリマー樹脂重量の約1.0wt%未満、
より好ましくは全ポリマー樹脂重量の約1.0wt%未満、
そして最も好ましくは全ポリマー樹脂重量の約1.0wt%
未満である。
この方法で用いられる粒度範囲の粒度の樹脂が、水蒸気
吸収性により、90℃、相対湿度85%で、10分間保持され
たときに獲得した重量を決定することにより測定され
る。水蒸気吸収性によりこのポリマー樹脂が獲得した重
量は、好ましくは全ポリマー樹脂重量の約2.0wt%未
満、好ましくは全ポリマー樹脂重量の約1.0wt%未満、
より好ましくは全ポリマー樹脂重量の約1.0wt%未満、
そして最も好ましくは全ポリマー樹脂重量の約1.0wt%
未満である。
このポリマー樹脂は空気及び窒素雰囲気の両方におい
て、実質的に完全な熱分解をする。このポリマー樹脂の
熱分解挙動は、流速約200cc/分の空気及び窒素雰囲気中
で熱重量分析器中に、室温から550℃まで毎分5℃でポ
リマー樹脂を焼成した後残っている灰及び/又はカーボ
ンの量を測定することによって観察した。焼成した後残
っている灰及び/又はカーボンの量を測定することによ
って、焼成による重量損失は、100wt%から残留灰及び
/又はカーボンのwt%を差し引くことにより、決定でき
よう。窒素雰囲気下で、毎分5℃で550℃まで昇温する
ときのポリマー樹脂の焼成による重量損失は、好ましく
は全ポリマー樹脂重量の約95wt%より大きく、より好ま
しくは全ポリマー樹脂重量の約98wt%、最も好ましくは
全ポリマー樹脂重量の約99wt%である。空気雰囲気下
で、毎分5℃で550℃まで昇温するときのポリマー樹脂
の焼成による重量損失は、好ましくは全ポリマー樹脂重
量の約95wt%より大きく、より好ましくは全ポリマー樹
脂重量の約98wt%、最も好ましくは全ポリマー樹脂重量
の約99wt%である。
て、実質的に完全な熱分解をする。このポリマー樹脂の
熱分解挙動は、流速約200cc/分の空気及び窒素雰囲気中
で熱重量分析器中に、室温から550℃まで毎分5℃でポ
リマー樹脂を焼成した後残っている灰及び/又はカーボ
ンの量を測定することによって観察した。焼成した後残
っている灰及び/又はカーボンの量を測定することによ
って、焼成による重量損失は、100wt%から残留灰及び
/又はカーボンのwt%を差し引くことにより、決定でき
よう。窒素雰囲気下で、毎分5℃で550℃まで昇温する
ときのポリマー樹脂の焼成による重量損失は、好ましく
は全ポリマー樹脂重量の約95wt%より大きく、より好ま
しくは全ポリマー樹脂重量の約98wt%、最も好ましくは
全ポリマー樹脂重量の約99wt%である。空気雰囲気下
で、毎分5℃で550℃まで昇温するときのポリマー樹脂
の焼成による重量損失は、好ましくは全ポリマー樹脂重
量の約95wt%より大きく、より好ましくは全ポリマー樹
脂重量の約98wt%、最も好ましくは全ポリマー樹脂重量
の約99wt%である。
孔誘導材として使用されるポリマー樹脂は、好ましく
は脂肪族炭化水素である。より好ましくは前記ポリマー
樹脂は高軟化点を有し、熱可塑性であり、低分子量を有
し、ジエン及び他の反応性オレフィンモノマーから誘導
されるものである。最も好ましくは、このポリマー樹脂
は、Hercules Incorporatedによって販売されているPi
ccotac 115樹脂であり、軟化点が113〜119℃であ
り、25℃での比重が0.957であり、酸価が1未満であ
り、引火点が193℃であり、分子量は、Mwが3,000であ
り、Mnが1100であり、Mzが10,500である。最も好ましく
は、脂肪族炭化水素は約60wt%のシス−及びトランス−
ピペリレン、並びに約16wt%のシクロペンテン、約12wt
%の2−メチル−2−ブテン、約4wt%のシクロペンタ
ン、約2wt%のシクロペンタジエン及び約6wt%のその他
のC4/C5樹脂形成物質を含む。
は脂肪族炭化水素である。より好ましくは前記ポリマー
樹脂は高軟化点を有し、熱可塑性であり、低分子量を有
し、ジエン及び他の反応性オレフィンモノマーから誘導
されるものである。最も好ましくは、このポリマー樹脂
は、Hercules Incorporatedによって販売されているPi
ccotac 115樹脂であり、軟化点が113〜119℃であ
り、25℃での比重が0.957であり、酸価が1未満であ
り、引火点が193℃であり、分子量は、Mwが3,000であ
り、Mnが1100であり、Mzが10,500である。最も好ましく
は、脂肪族炭化水素は約60wt%のシス−及びトランス−
ピペリレン、並びに約16wt%のシクロペンテン、約12wt
%の2−メチル−2−ブテン、約4wt%のシクロペンタ
ン、約2wt%のシクロペンタジエン及び約6wt%のその他
のC4/C5樹脂形成物質を含む。
孔誘導材として使用されるポリマー樹脂は、好ましく
は未焼成研削工具の全体積の約5〜約25容量%、より好
ましくは未焼成研削工具の全体積の約5〜約15容量%、
最も好ましくは未焼成研削工具の全体積の約5〜約10容
量%である。
は未焼成研削工具の全体積の約5〜約25容量%、より好
ましくは未焼成研削工具の全体積の約5〜約15容量%、
最も好ましくは未焼成研削工具の全体積の約5〜約10容
量%である。
この研削工具は、当業者に公知の他の添加剤を含むこ
ともできる。この研削材、ガラス質結合材及び孔誘導材
として使用されるポリマー樹脂は、次いで従来のミキサ
ーを用いて混合され、成形される(is formed)。
ともできる。この研削材、ガラス質結合材及び孔誘導材
として使用されるポリマー樹脂は、次いで従来のミキサ
ーを用いて混合され、成形される(is formed)。
この研削工具は、当業者に公知のどんな冷間成形プロ
セスによっても成形できる。冷間成形プロセスとは、未
焼成の又は未焼結の状態において、成形された研削工具
を与える全てのプロセスをいう。冷間成形プロセスの例
は、冷間プレス、押し出し、射出成形、コールドアイソ
スタチック成形及びスリップ鋳込、である。しかしなが
ら、これらの例は単なる例示であり、これらに限定され
るものでない。
セスによっても成形できる。冷間成形プロセスとは、未
焼成の又は未焼結の状態において、成形された研削工具
を与える全てのプロセスをいう。冷間成形プロセスの例
は、冷間プレス、押し出し、射出成形、コールドアイソ
スタチック成形及びスリップ鋳込、である。しかしなが
ら、これらの例は単なる例示であり、これらに限定され
るものでない。
次いで、この研削工具を従来の焼成プロセスによって
焼成することができ、これは結合材の量及び型並びに研
削材の量及び型に依存する。好ましくは、焼成した研削
工具は空隙率が研削工具の約35〜約65容量%であり、よ
り好ましくは研削工具の約40〜約60容量%であり、最も
好ましくは研削工具の約45〜約55容量%である。
焼成することができ、これは結合材の量及び型並びに研
削材の量及び型に依存する。好ましくは、焼成した研削
工具は空隙率が研削工具の約35〜約65容量%であり、よ
り好ましくは研削工具の約40〜約60容量%であり、最も
好ましくは研削工具の約45〜約55容量%である。
当業者が本発明の実際をよりよく理解できるように、
以下の例を挙げるが、これらは本発明を限定するもので
はない。この技術分野で公知の追加の背景はここに引用
した参考文献及び特許に見出すことができる。これらを
ここに引用して記載に含める。
以下の例を挙げるが、これらは本発明を限定するもので
はない。この技術分野で公知の追加の背景はここに引用
した参考文献及び特許に見出すことができる。これらを
ここに引用して記載に含める。
例1 この例は脂肪族炭化水素Piccotac 115を用いた場合
と、標準の孔誘導材、例えばクルミの殻を用いた場合の
間のスプリングバックにおける差異を明らかにする。表
1に示した以下の組成物と共に、脂肪族炭化水素Piccot
ac 115を用いて円盤を成形した。
と、標準の孔誘導材、例えばクルミの殻を用いた場合の
間のスプリングバックにおける差異を明らかにする。表
1に示した以下の組成物と共に、脂肪族炭化水素Piccot
ac 115を用いて円盤を成形した。
表 1 クルミの殻をベースとした円盤のための原料成分の組成
物: 重量部 アルミナ研削材80グリット(38A80) 100 クルミ殻(粒度150〜250μm) 7.92 デキストリン 1.75 獣膠 5.03 エチレングリコール 0.30 ガラス質結合材 9.91 充填材(Vinsol powder) 0.75 脂肪族炭化水素Piccotac 115をベースとした円盤の
ための原料成分の組成物: 重量部 アルミナ研削材80グリット(38A80) 100 Piccotac 115(粒度150〜250μm) 7.92 デキストリン 1.75 獣膠 5.03 エチレングリコール 0.30 ガラス質結合材 9.91 充填材(Vinsol powder) 0.75 円盤用の原料を秤量し、上述の組成及び順序に従って
Hobart ミキサーで混合した。各成分を順々に加え、先
に加えた成分と各添加の後約1〜2分混合した。混合の
後、混合物を20メッシュの篩に通して篩い、この混合物
になんら凝集がないことを確かめた。次いで、この混合
物を直径3インチ(7.6cm)の鋼製の金型中に入れ、10
トンの圧力下に油圧プレスで手動で10秒間冷圧し、厚さ
2インチ(5.1cm)の円盤を得た。圧縮された円盤から
圧力が除かれた後、この未焼成の円盤の厚さの時間によ
る変化を測定した。未焼成円盤のスプリングバックを当
初の厚さに較べた厚さ変化に基づいて計算した。両方の
種類の円盤についてのスプリングバックの値は、成形さ
れた(molded)3つの円盤の平均値であり、各円盤は1
つの円盤の平均のために3点で測定した。表2から明ら
かなように、本発明の円盤はクルミ殻を用いたものより
も低いスプリングバックを示している。
物: 重量部 アルミナ研削材80グリット(38A80) 100 クルミ殻(粒度150〜250μm) 7.92 デキストリン 1.75 獣膠 5.03 エチレングリコール 0.30 ガラス質結合材 9.91 充填材(Vinsol powder) 0.75 脂肪族炭化水素Piccotac 115をベースとした円盤の
ための原料成分の組成物: 重量部 アルミナ研削材80グリット(38A80) 100 Piccotac 115(粒度150〜250μm) 7.92 デキストリン 1.75 獣膠 5.03 エチレングリコール 0.30 ガラス質結合材 9.91 充填材(Vinsol powder) 0.75 円盤用の原料を秤量し、上述の組成及び順序に従って
Hobart ミキサーで混合した。各成分を順々に加え、先
に加えた成分と各添加の後約1〜2分混合した。混合の
後、混合物を20メッシュの篩に通して篩い、この混合物
になんら凝集がないことを確かめた。次いで、この混合
物を直径3インチ(7.6cm)の鋼製の金型中に入れ、10
トンの圧力下に油圧プレスで手動で10秒間冷圧し、厚さ
2インチ(5.1cm)の円盤を得た。圧縮された円盤から
圧力が除かれた後、この未焼成の円盤の厚さの時間によ
る変化を測定した。未焼成円盤のスプリングバックを当
初の厚さに較べた厚さ変化に基づいて計算した。両方の
種類の円盤についてのスプリングバックの値は、成形さ
れた(molded)3つの円盤の平均値であり、各円盤は1
つの円盤の平均のために3点で測定した。表2から明ら
かなように、本発明の円盤はクルミ殻を用いたものより
も低いスプリングバックを示している。
(例2) この例は脂肪族炭化水素Piccotac 115の水蒸気感
度が比較的低いことを明らかにする。この脂肪族炭化水
素Piccotac 115樹脂は殆ど水蒸気吸収性を持たな
い。クルミ殻のサンプル(粒度150〜250μmのもの5
g)、活性炭及び脂肪族炭化水素Piccotac 115を、Te
nney Engineering, Inc. of Union,New Jerseyの
作った湿度制御室中で、90℃、相対湿度85%の条件下に
10時間おいた。脂肪族炭化水素Piccotac 115樹脂の
水蒸気吸収による重量獲得は無視できるものであり、一
方、同じ条件で、標準的な孔誘導材であるクルミ殻は重
量獲得が3.8%であり、他の孔誘導材である活性炭は29
%であった。孔誘導材脂肪族炭化水素Piccotac 115
を未焼成円盤中に導入したとき、この円盤は重量が420g
であり、寸法は直径が3インチ(7.6cm)であり、厚さ
が2インチ(5.1cm)であり、例1に述べたのと同じ組
成及び方法で作ったとき、全重量獲得は只の0.22%であ
った。
度が比較的低いことを明らかにする。この脂肪族炭化水
素Piccotac 115樹脂は殆ど水蒸気吸収性を持たな
い。クルミ殻のサンプル(粒度150〜250μmのもの5
g)、活性炭及び脂肪族炭化水素Piccotac 115を、Te
nney Engineering, Inc. of Union,New Jerseyの
作った湿度制御室中で、90℃、相対湿度85%の条件下に
10時間おいた。脂肪族炭化水素Piccotac 115樹脂の
水蒸気吸収による重量獲得は無視できるものであり、一
方、同じ条件で、標準的な孔誘導材であるクルミ殻は重
量獲得が3.8%であり、他の孔誘導材である活性炭は29
%であった。孔誘導材脂肪族炭化水素Piccotac 115
を未焼成円盤中に導入したとき、この円盤は重量が420g
であり、寸法は直径が3インチ(7.6cm)であり、厚さ
が2インチ(5.1cm)であり、例1に述べたのと同じ組
成及び方法で作ったとき、全重量獲得は只の0.22%であ
った。
(例3) この例は脂肪族炭化水素Piccotac 115の熱分解挙
動を明らかにする。Piccotac 115及び2つの他の孔
誘導材(クルミ殻及び活性炭)を、Seiko Instrument
s, model number TGA/DTA RTG 220で作った熱重量
分析器を用いて試験した。これらの孔誘導材は全て以下
の条件下に試験した。次の表は、空気雰囲気及び窒素雰
囲気の両方の中で前記3つの孔誘導材を熱分解した後の
残留灰分量を比較したものであり、試験は、熱重量分析
器中、ガス流速約200cc/分で、孔誘導材を5℃/分で55
0℃まで加熱することにより行った。この試験は、研削
工具の表面付近領域について酸素に富んだ雰囲気とし、
内部領域について酸素の貧な雰囲気とした炉条件にシミ
ュレートすることによって行った。その結果、Piccotac
115樹脂は比較的きれいに燃え尽きた。表3参照 (例4) 3つの孔誘導材の内で、脂肪族炭化水素Piccotac
115が、両種類の雰囲気下で、最も完全に熱分解するこ
とが明らかである。
動を明らかにする。Piccotac 115及び2つの他の孔
誘導材(クルミ殻及び活性炭)を、Seiko Instrument
s, model number TGA/DTA RTG 220で作った熱重量
分析器を用いて試験した。これらの孔誘導材は全て以下
の条件下に試験した。次の表は、空気雰囲気及び窒素雰
囲気の両方の中で前記3つの孔誘導材を熱分解した後の
残留灰分量を比較したものであり、試験は、熱重量分析
器中、ガス流速約200cc/分で、孔誘導材を5℃/分で55
0℃まで加熱することにより行った。この試験は、研削
工具の表面付近領域について酸素に富んだ雰囲気とし、
内部領域について酸素の貧な雰囲気とした炉条件にシミ
ュレートすることによって行った。その結果、Piccotac
115樹脂は比較的きれいに燃え尽きた。表3参照 (例4) 3つの孔誘導材の内で、脂肪族炭化水素Piccotac
115が、両種類の雰囲気下で、最も完全に熱分解するこ
とが明らかである。
クリープ研削用の標準砥石(Nortonの38A60/1−F16−
VCF2)を表4中の以下の処方(重量比)に従って作っ
た: 表 4 重量部 アルミナ研削材60グリット(38A60) 100 クルミ殻(粒度150〜250μm) 4.50 デキストリン 2.00 獣膠(AR30) 4.14 充填材(Vinsol powder) 2.00 エチレングリコール 0.10 ガラス質結合材 8.07 クルミ殻を用いた砥石と同じ焼成密度及び全空隙率
で、クルミ殻に置き換えて脂肪族炭化水素Piccotac
115(同じ体積)を用い、表5に示す処方(重量比)に
従って製品を作った: 表 5 重量部 アルミナ研削材60グリット(38A60) 100 脂肪族炭化水素(Piccotac 115) 3.31 デキストリン 2.00 獣膠(ZW) 2.90 充填材(Vinsol powder) 2.00 エチレングリコール 0.10 ガラス質結合材 8.07 両方の砥石を量り取り、混合し、成形し、相対湿度35
%、43℃で2日乾燥し、次いで、トンネルがま中、1250
℃で8時間の標準的焼成過程を行った。この焼成した砥
石は42容量%の研削材、5.2容量%のガラス質結合材及
び52.8容量%の全空隙率を持っていた。これら砥石の性
質を測定した。表6を参照のこと: 4340鋼について、非連続ドレスクリープフィードモー
ド(non−continuous dress creepfeed mode)を用
いてBlohm 研削盤上で研削試験を行った。この試験は
クルミ殻で作った砥石と脂肪族炭化水素Piccotac 11
5を用いて作ったものとの間で類似の性能を示した。こ
れら2者の平均研削性インデックスは、広範囲な金属除
去速度範囲に亘って、それぞれ1.36及び1.24(インチ2
分/インチ3HP)(0.535及び0.488(cm2分/cm3kw))で
あった。
VCF2)を表4中の以下の処方(重量比)に従って作っ
た: 表 4 重量部 アルミナ研削材60グリット(38A60) 100 クルミ殻(粒度150〜250μm) 4.50 デキストリン 2.00 獣膠(AR30) 4.14 充填材(Vinsol powder) 2.00 エチレングリコール 0.10 ガラス質結合材 8.07 クルミ殻を用いた砥石と同じ焼成密度及び全空隙率
で、クルミ殻に置き換えて脂肪族炭化水素Piccotac
115(同じ体積)を用い、表5に示す処方(重量比)に
従って製品を作った: 表 5 重量部 アルミナ研削材60グリット(38A60) 100 脂肪族炭化水素(Piccotac 115) 3.31 デキストリン 2.00 獣膠(ZW) 2.90 充填材(Vinsol powder) 2.00 エチレングリコール 0.10 ガラス質結合材 8.07 両方の砥石を量り取り、混合し、成形し、相対湿度35
%、43℃で2日乾燥し、次いで、トンネルがま中、1250
℃で8時間の標準的焼成過程を行った。この焼成した砥
石は42容量%の研削材、5.2容量%のガラス質結合材及
び52.8容量%の全空隙率を持っていた。これら砥石の性
質を測定した。表6を参照のこと: 4340鋼について、非連続ドレスクリープフィードモー
ド(non−continuous dress creepfeed mode)を用
いてBlohm 研削盤上で研削試験を行った。この試験は
クルミ殻で作った砥石と脂肪族炭化水素Piccotac 11
5を用いて作ったものとの間で類似の性能を示した。こ
れら2者の平均研削性インデックスは、広範囲な金属除
去速度範囲に亘って、それぞれ1.36及び1.24(インチ2
分/インチ3HP)(0.535及び0.488(cm2分/cm3kw))で
あった。
(例5) この例は、未焼成の状態において、孔誘導材として種
々のサイズの脂肪族炭化水素Piccotac 115を用い、
次いでこの砥石を孔誘導材を燃焼し去って改善された研
削性能を有する研削砥石を形成することにより高空隙率
の研削砥石を作る例を示す。
々のサイズの脂肪族炭化水素Piccotac 115を用い、
次いでこの砥石を孔誘導材を燃焼し去って改善された研
削性能を有する研削砥石を形成することにより高空隙率
の研削砥石を作る例を示す。
粒度150〜250μm(メッシュサイズ:100〜60、又は
「サイズ6」)、250〜435μm(メッシュサイズ:60〜4
0、又は「サイズ5」)、及び600〜850μm(メッシュ
サイズ:30〜20、又は「サイズ3」)を用い、各砥石に
ついて同じ焼成密度及び全空隙率を作りだし、表7に示
す処方(重量比)に従って3つの砥石を作った: 表 7 重量部 アルミナ研削材60グリット(38A60) 100 脂肪族炭化水素(Piccotac 115) 3.31 デキストリン 2.00 獣膠 2.90 充填材(Vinsol powder) 2.00 エチレングリコール 0.10 ガラス質結合材 8.07 これらの砥石を量り取り、混合し、成形し、相対湿度
35%、43℃で2日乾燥し、次いで、トンネルがま中、12
50℃で8時間の標準的焼成過程を行った。この焼成した
砥石は42容量%の研削材、5.2容量%のガラス質結合材
及び52.8容量%の全空隙率を持っていた。これら砥石の
性質を測定したところ、表8の結果を得た: 硬度Rc=50−53の4340鋼についてのプランジ表面研削
湿潤モード(plunge surface grinding wet mode)
を用い、Brown & Sharp製の表面研削機具上で研削す
る研削試験をしたところ、脂肪族炭化水素Piccotac
115のサイズが増すとき、同様の力で引く間に、研削砥
石のG−比が増し、これはこれら3者の平均研削性イン
デックスがそれぞれ1.46、1.84、及び2.22(インチ2分
/インチ3HP)(0.772,0.974、及び1.17(cm2分/cm3k
w))という結果をもたらした。このことは研削性能は
脂肪族炭化水素Piccotac 115樹脂のサイズを調節す
ることによって最適化できることを明らかにした。
「サイズ6」)、250〜435μm(メッシュサイズ:60〜4
0、又は「サイズ5」)、及び600〜850μm(メッシュ
サイズ:30〜20、又は「サイズ3」)を用い、各砥石に
ついて同じ焼成密度及び全空隙率を作りだし、表7に示
す処方(重量比)に従って3つの砥石を作った: 表 7 重量部 アルミナ研削材60グリット(38A60) 100 脂肪族炭化水素(Piccotac 115) 3.31 デキストリン 2.00 獣膠 2.90 充填材(Vinsol powder) 2.00 エチレングリコール 0.10 ガラス質結合材 8.07 これらの砥石を量り取り、混合し、成形し、相対湿度
35%、43℃で2日乾燥し、次いで、トンネルがま中、12
50℃で8時間の標準的焼成過程を行った。この焼成した
砥石は42容量%の研削材、5.2容量%のガラス質結合材
及び52.8容量%の全空隙率を持っていた。これら砥石の
性質を測定したところ、表8の結果を得た: 硬度Rc=50−53の4340鋼についてのプランジ表面研削
湿潤モード(plunge surface grinding wet mode)
を用い、Brown & Sharp製の表面研削機具上で研削す
る研削試験をしたところ、脂肪族炭化水素Piccotac
115のサイズが増すとき、同様の力で引く間に、研削砥
石のG−比が増し、これはこれら3者の平均研削性イン
デックスがそれぞれ1.46、1.84、及び2.22(インチ2分
/インチ3HP)(0.772,0.974、及び1.17(cm2分/cm3k
w))という結果をもたらした。このことは研削性能は
脂肪族炭化水素Piccotac 115樹脂のサイズを調節す
ることによって最適化できることを明らかにした。
(例6) この例は、ポリマー樹脂孔誘導材を使用して、本発明
による非常に開いた/相互に結合された構造を有する製
品を得ることを述べている。
による非常に開いた/相互に結合された構造を有する製
品を得ることを述べている。
クリープ研削用の標準的な砥石(Nortonの5SGJ120/3
−F28−VCF3)を次の表9に示す処方に従って作った。
−F28−VCF3)を次の表9に示す処方に従って作った。
表 9 重量部 研削材 100 ゾル−ゲルアルミナ120グリット(SGJ120) 50 アルミナ80グリット(38A80) 28.9 発泡アルミナ80グリット 21.1 クルミ殻 2.8 デキストリン 2.7 獣膠 3.9 エチレングリコール 0.22 ガラス質材料 20.4 脂肪族炭化水素Piccotac 115を用いて開いた/相
互に結合された空隙率を形成した製品を、以下の表10の
処方に従って作った: 表 10 重量部 研削材 100 ゾル−ゲルアルミナ120グリット(SGJ120) 50 アルミナ80グリット(38A80) 50 発泡アルミナ80グリット 0 脂肪族炭化水素(Piccotac 115) 6.11 デキストリン 2.7 獣膠 3.8 エチレングリコール 0.22 ガラス質材料 20.4 両方の砥石を量り取り、混合し、成形し、相対湿度35
%、43℃で2日乾燥し、次いで、900℃で8時間の標準
的焼成過程を行った。この焼成した砥石は36容量%の研
削材、10.26容量%のガラス質結合材及び53.74容量%の
全空隙率を持っていた。これら砥石の性質測定したとこ
ろ、表11のような結果が得られた。
互に結合された空隙率を形成した製品を、以下の表10の
処方に従って作った: 表 10 重量部 研削材 100 ゾル−ゲルアルミナ120グリット(SGJ120) 50 アルミナ80グリット(38A80) 50 発泡アルミナ80グリット 0 脂肪族炭化水素(Piccotac 115) 6.11 デキストリン 2.7 獣膠 3.8 エチレングリコール 0.22 ガラス質材料 20.4 両方の砥石を量り取り、混合し、成形し、相対湿度35
%、43℃で2日乾燥し、次いで、900℃で8時間の標準
的焼成過程を行った。この焼成した砥石は36容量%の研
削材、10.26容量%のガラス質結合材及び53.74容量%の
全空隙率を持っていた。これら砥石の性質測定したとこ
ろ、表11のような結果が得られた。
4340鋼及び研削の困難なInconel 718合金についての
非連続的ドレスモード(non−continuous dress mod
e)を用いる研削試験において、脂肪族炭化水素Piccota
c 115を用いた砥石は標準のクルミ殻孔誘導材に対し
て改善を示した。脂肪族炭化水素Piccotac 115を用
いた砥石は研削された加工品の大幅に改善された表面品
質を示し、この砥石は比較的高い金属除去速度で使用で
きることが見出された。即ち、金属の焼けは加工品テー
ブル速度(table speed)が、4340鋼については毎分25
インチ(64cm)、Inconel 718合金については毎分12.5
インチ(32cm)であり、これに対してクルミ殻を用いて
作った砥石は、それぞれ同じ金属に対して毎分20インチ
(51cm)及び毎分7.5インチ(19cm)で燃焼した。
非連続的ドレスモード(non−continuous dress mod
e)を用いる研削試験において、脂肪族炭化水素Piccota
c 115を用いた砥石は標準のクルミ殻孔誘導材に対し
て改善を示した。脂肪族炭化水素Piccotac 115を用
いた砥石は研削された加工品の大幅に改善された表面品
質を示し、この砥石は比較的高い金属除去速度で使用で
きることが見出された。即ち、金属の焼けは加工品テー
ブル速度(table speed)が、4340鋼については毎分25
インチ(64cm)、Inconel 718合金については毎分12.5
インチ(32cm)であり、これに対してクルミ殻を用いて
作った砥石は、それぞれ同じ金属に対して毎分20インチ
(51cm)及び毎分7.5インチ(19cm)で燃焼した。
脂肪族炭化水素Piccotac 115を用いた砥石は、同
様な金属除去速度で非常に高いG−比をも示し、より高
い平均研削性インデックス(G−比割る研削の比エネル
ギー)が2.43(インチ2分/インチ3HP)(1.29(cm2分
/cm3kw))であり、これに対して、クルミ殻を用いて作
った砥石は平均研削性インデックスが1.50(インチ2分
/インチ3HP)(0.794(cm2分/cm3kw))であった。
様な金属除去速度で非常に高いG−比をも示し、より高
い平均研削性インデックス(G−比割る研削の比エネル
ギー)が2.43(インチ2分/インチ3HP)(1.29(cm2分
/cm3kw))であり、これに対して、クルミ殻を用いて作
った砥石は平均研削性インデックスが1.50(インチ2分
/インチ3HP)(0.794(cm2分/cm3kw))であった。
本発明の範囲及び精神から離れることなく種々の他の
変形が明らかであり、当業者によって容易に作ることが
できることは明らかであることが理解される。従って、
ここに添付する請求の範囲は上に記載されたものに限定
されるものではなく、この請求の範囲は本発明中に存在
する特許性のある新規性のある全ての態様を包含し、当
業者にとってその均等物として扱われる全ての態様を含
むものと解釈されるべきである。
変形が明らかであり、当業者によって容易に作ることが
できることは明らかであることが理解される。従って、
ここに添付する請求の範囲は上に記載されたものに限定
されるものではなく、この請求の範囲は本発明中に存在
する特許性のある新規性のある全ての態様を包含し、当
業者にとってその均等物として扱われる全ての態様を含
むものと解釈されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−161269(JP,A) 特開 昭60−44269(JP,A) 特開 平1−271177(JP,A) 特開 昭61−195183(JP,A) 特公 平5−59869(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24D 3/02 B24D 3/18 C04B 38/06
Claims (4)
- 【請求項1】次のステップを含む研削性物品の製造方
法: A)脂肪族炭化水素ポリマー樹脂を含み、ここにこのポ
リマー樹脂は弾性率が2.0×109Paより大きく、温度90
℃、相対湿度85%で10時間暴露した後測定したとき、水
蒸気吸収による重量増加が2wt%未満であり、そして窒
素雰囲気下で、1分あたり5℃で550℃に昇温して焼成
したときの重量損失が95wt%より大きいものである、未
焼成状態の研削性物品を成形する(forming)ステッ
プ、及び B)この研削性物品を焼成して前記ポリマー樹脂を分解
し、前記研削性物品中に孔を作り、この孔がこの研削性
物品の体積の40〜60容量%であるようにするステップ。 - 【請求項2】前記ポリマー樹脂のサイズが研磨粒子のサ
イズの0.6以上2倍未満である、請求の範囲1の方法。 - 【請求項3】研削材、ガラス質結合材及び孔誘導性ポリ
マー樹脂を含み、ここにこのポリマー樹脂は弾性率が2.
0×109Paより大きく、温度90℃、相対湿度85%で10時間
暴露した後測定したとき、水蒸気吸収による重量増加が
2wt%未満であり、そして窒素雰囲気下で、1分あたり
5℃で550℃に昇温して焼成したときの重量損失が95wt
%より大きいものである、未焼成状態の研削性物品。 - 【請求項4】前記ポリマー樹脂を5〜25容積%含む、請
求の範囲3の研削性物品。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US125,984 | 1993-09-23 | ||
US08/125,984 | 1993-09-23 | ||
US08/125,984 US5429648A (en) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | Process for inducing porosity in an abrasive article |
PCT/US1994/010338 WO1995008417A1 (en) | 1993-09-23 | 1994-09-19 | Process for inducing porosity in an abrasive article |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09504480A JPH09504480A (ja) | 1997-05-06 |
JP2983635B2 true JP2983635B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=22422397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7509825A Expired - Lifetime JP2983635B2 (ja) | 1993-09-23 | 1994-09-19 | 研削性物品に孔を誘導する方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5429648A (ja) |
EP (1) | EP0720519B1 (ja) |
JP (1) | JP2983635B2 (ja) |
AT (1) | ATE173426T1 (ja) |
AU (1) | AU7834394A (ja) |
DE (1) | DE69414719T2 (ja) |
WO (1) | WO1995008417A1 (ja) |
ZA (1) | ZA947156B (ja) |
Families Citing this family (66)
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---|---|---|---|---|
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US5738697A (en) * | 1996-07-26 | 1998-04-14 | Norton Company | High permeability grinding wheels |
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