JP3691988B2 - 多気孔型エポキシ砥石およびその製造方法 - Google Patents
多気孔型エポキシ砥石およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研削砥石において、砥粒を結合するためのボンド（結合剤）は、一般に、ビトリファイド（ガラス質）ボンド、レジノイド（樹脂質）ボンド、メタル（金属質）ボンド、電着金属などが用いられているが、その中でレジノイドボンドに用いられる樹脂としては、その作業や使用条件に適合するように、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）樹脂などが用いられている。そして、それらレジノイドボンドの中においても、特に鋳込み製法によるエポキシ砥石は、ボンドとして用いるエポキシ樹脂の低い弾性率と、鋳込みによる砥粒とボンドとの良好な濡れ状態（コーティング状態）とが相まって、深切り込みなどの高負荷研削加工に対しても好適に用いられ、高耐久性すなわち砥石寿命が得られるという特徴がある。そして、上記エポキシ砥石の切れ味および研削焼けの防止のために、無機系中空物質や有機系中空物質から成る気孔形成剤を鋳込み段階で混入させて均質な多数の気孔を砥石組織中に設けることが行われている。なかでも、発泡スチロールから成る気孔形成剤は、比較的大きな気孔が容易に得られ、且つ大幅な切れ味の向上が期待できることから多用されている。この発泡スチロールから成る気孔形成剤は、ポリスチレン樹脂が数十倍の体積に発泡させられた球体であり、エポキシ樹脂を本硬化させる１２０℃程度の熱処理工程において収縮させられる。
【０００３】
このように製造されたエポキシ砥石７０は、たとえば図６に示すように、多数の砥粒７２がエポキシ樹脂７４により結合された砥石組織から構成されたものであり、人工的に形成された多数の気孔７６を備えている。その各気孔７６内には、それを形成するために用いられた気孔形成剤の残査７８が残されている。この気孔形成剤はスチロール樹脂が数十倍に発泡させられた球体であり、上記残査７８は上記エポキシ樹脂７４の主硬化などの目的で加熱処理されたときにその気孔形成剤が熱収縮させられたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような発泡スチロールから成る気孔形成剤を用いたエポキシ砥石は以下のような問題点があった。すなわち、▲１▼砥石組織内の気孔７６の内周面に熱収縮した発泡スチロールを構成するポリスチレン樹脂すなわち残査７８が強固に固着されることから、気孔７６の周囲に位置することにより最も研削に関与する砥粒７２が上記強固なポリスチレン樹脂すなわち残査７８に覆われることにより却って研削の邪魔となり、研削抵抗を上げたり切れ味が損なわれたりして十分な研削性能が得られない。▲２▼上記気孔７６の内周面に固着したポリスチレン樹脂すなわち残査７８は硬いと同時に脆い性質があることから、気孔７６の外周縁部にチッピング或いは欠け８０が発生し易くなり、それがワークの研削面にスクラッチ傷を発生させる。▲３▼ポリスチレン樹脂自体が耐薬品性に乏しいため、ボンドとして使用したエポキシ樹脂７４とそのポリスチレン樹脂とが反応して、気孔の周囲の樹脂７９が本体の物性とは異なる柔軟性のない物質となり、一層上記チッピング或いは欠け８０の原因となる。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エポキシ砥石本来の特徴を損なうことなく、一層切れ味に優れしかもワークの研削面にスクラッチ傷を発生させない多気孔型エポキシ砥石を提供することにある。
【０００６】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、気孔形成剤として、ポリメチルメタアクリレートが添加されたポリスチレンを発泡させたものを用いると、加熱収縮した残査が気孔中央部に網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔内面に固着することがないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止されることを見いだした。また、気孔形成剤として、ポリプロピレンを発泡させたものを用いると、加熱収縮した残査が気孔内面に膜状に形成されるが、その膜状の残査は砥石組織との接着力が全くなくしかもエポキシ樹脂と全く反応しないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止されることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための第１の手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石であって、その発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリメチルメタアクリレートを含むことにある。
【０００８】
【第１発明の効果】
このようにすれば、発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリメチルメタアクリレートを含んで構成されることから、加熱収縮した残査が気孔中央部に網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔内面に固着することがないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【０００９】
【課題を解決するための第２の手段】
また、上記第１発明の多気孔型エポキシ砥石を好適に製造するための第２発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石の製造方法であって、(a) 砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤を所定の割合で混合する混合工程と、(b) その混合工程により混合された材料を成形金型内に鋳込むことにより成形する成形工程と、(c) 成形された成形品を熱処理することにより、前記エポキシ樹脂を本硬化するとともに前記気孔形成剤を熱収縮させる熱処理工程とを、含むことにある。
【００１０】
【第２発明の効果】
このようにすれば、混合工程において、砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤が所定の割合で混合され、成形工程において、その混合材料が成形金型内に鋳込まれることにより、成形が行われる。さらに、熱処理工程において、その成形品に熱処理が加えられることにより、気孔形成剤が熱収縮させられると同時にエポキシ樹脂が本硬化させられる。このようにして製造されたエポキシ砥石は、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を備えるが、その気孔内に残された気孔形成剤の残査は気孔内において網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔内面に固着したり欠けなどが発生したりすることがないので、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１１】
【課題を解決するための第３の手段】
また、前記目的を達成するための第３発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石であって、その発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリプロピレンを含むことにある。
【００１２】
【第３発明の効果】
このようにすれば、発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリプロピレンを含んで構成されることから、加熱収縮した残査が気孔内面に膜状に形成されるが、その膜状の残査は砥石組織との接着力が全くなくしかもエポキシ樹脂と全く反応しないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１３】
【課題を解決するための第４の手段】
また、上記第３発明の多気孔型エポキシ砥石を好適に製造するための第４発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石の製造方法であって、(a) 砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤を所定の割合で混合する混合工程と、(b) その混合工程により混合された材料を成形金型内に鋳込むことにより成形する成形工程と、(c) 成形された成形品を熱処理することにより、前記エポキシ樹脂を本硬化するとともに前記気孔形成剤を熱収縮させる熱処理工程とを、含むことにある。
【００１４】
【第４発明の効果】
このようにすれば、混合工程において、砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤が所定の割合で混合され、成形工程において、その混合材料が成形金型内に鋳込まれることにより成形が行われる。さらに、熱処理工程において、その成形品に熱処理が加えられることにより、気孔形成剤が熱収縮させられると同時にエポキシ樹脂が本硬化させられる。このようにして製造されたエポキシ砥石は、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤が熱収縮により形成された多数の気孔を備えるが、その気孔内に残された気孔形成剤の残査は気孔内面に膜状に形成されるが、その膜状の残査は砥石組織との接着力が全くなくしかもエポキシ樹脂と全く反応しないので、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１５】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例のエポキシ砥石１０の表面の一部を拡大して示す図である。このエポキシ砥石１０は、砥粒１２をエポキシ樹脂１４により結合した砥石組織から構成されたものであり、人工的に形成された多数の気孔１６を備えている。その各気孔１６内には、それを形成するために用いられた球状の発泡樹脂製気孔形成剤１８の残査２０が残されている。この残査２０は、気孔１６の内壁面からかなり剥がれた状態で蜘蛛の巣状を成して気孔１６の中央部に位置させられている。
【００１７】
図２は、上記エポキシ砥石１０の製造工程を説明する図である。図２において、混合工程２４では、エポキシ砥石１０の原料である砥粒１２、流動性のエポキシ樹脂１４、ポリメチルメタアクリレートを含む球状の発泡樹脂製気孔形成剤１８が予め定められた所定の混合割合となるようにそれぞれ秤量され、よく知られた混合機により相互に混合されることにより流動性の混合材料が得られる。鋳込工程２６では、その混合工程２４により混合された材料が成形金型に設けられた成形キャビティ内に鋳込（注入）まれる。硬化工程２８では、上記成形キャビティ内に鋳込まれた流動性の混合材料に含まれるエポキシ樹脂１４が、たとえば常温で１２時間放置されることにより硬化させられる。それら鋳込工程２６および硬化工程２８が成形品を成形するための成形工程に対応している。そして、熱処理工程３０では、硬化工程２８でエポキシ樹脂１４が硬化させられることにより得られた成形品に、たとえば１５０℃の温度で３時間の熱処理が施されることにより、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８が収縮させられると同時に、エポキシ樹脂１４の強度を高めるための本硬化が行われる。
【００１８】
上記エポキシ砥石１０に用いられる砥粒１２は、アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒、ジルコニヤ−アルミナ系砥粒、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒、或いはそれらの混合物である。また、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８は、たとえば図３の外形図および図４の断面図に示すように、樹脂が数十倍の容積となるように球形に発泡させられたものであり、多数の気泡を含むものである。このように構成されたエポキシ砥石１０によれば、発泡樹脂製気孔形成剤１８が、ポリメチルメタアクリレートを含んで構成されることから、加熱収縮した残査２０が気孔１６の中央部に網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔１６の内壁面に固着することがないので、深切込でも高耐久性が得られるというエポキシ砥石本来の特徴を損なうことなく、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１９】
上記ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤１８は、ポリメチルメタアクリレート（メタクリル樹脂）の単体、或いはポリメチルメタアクリレートとポリスチレン（スチロール樹脂）との混合樹脂が、５〜１００倍の体積となるように発泡させられて球形とされたものである。上記発泡樹脂製気孔形成剤１８を構成する樹脂に含まれるポリメチルメタアクリレートは、５容積％以上、好ましくは１０容積％以上の割合で混合される。そのポリメチルメタアクリレートの混合割合が１０容積％特に５容積％を下まわると、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着の発生が顕著となって切れ味の向上効果が明確に得られずしかもスクラッチ傷の原因となる欠けが発生し易くなる。上記発泡樹脂製気孔形成剤１８を構成する樹脂に含まれるポリメチルメタアクリレートの割合は、上記５容積％以上、好ましくは１０容積％以上であって１００容積％までであれば、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着のがなく、欠けやチッピングが好適に解消され、切れ味、砥石寿命が向上させられるとともに、スクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００２０】
また、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８としては、０．５乃至１０mmφの範囲の径寸法、好ましくは１乃至３mmφの範囲の径寸法を備えたものが用いられる。径寸法が１mmφ、特に０．５mmφを下まわると、チップポケットとしての気孔１６の機能が低下し、反対に、径寸法が３mmφ、特に１０mmφを上まわると、砥石組織の全体的な密度が低下してエポキシ砥石１０の研削性能が損なわれる。また、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８は、研削目的に応じて、エポキシ砥石１０の砥石組織中において５乃至７０容積％の範囲内、好ましくは１０乃至５０容積％の範囲内で使用される。この発泡樹脂製気孔形成剤１８の容積割合が１０容積％特に５容積％を下回ると気孔１６の効果が明確に得られ難くなり、反対に５０容積％特に７０容積％を越えるとエポキシ砥石１０の砥石組織の強度が低下して摩耗が多くなり、実用的に十分な耐久性が得られ難くなる。
【００２１】
図５は、本発明の他の実施例のエポキシ砥石４０の表面の一部を拡大して示す図である。このエポキシ砥石４０は、砥粒４２をエポキシ樹脂４４により結合した砥石組織から構成されたものであり、人工的に形成された多数の気孔４６を備えている。その各気孔４６内には、それを形成するために用いられた発泡樹脂製気孔形成剤４８の残査５０が残されている。この残査５０は、軟質であって球殻状を成し、気孔４６の内壁面上において、非接着状態すなわち接着力がなくその内壁面から略浮いた状態で位置させられている。この球殻状の残査５０は、軽微な力によって簡単に気孔４６内から脱落させられる。
【００２２】
上記エポキシ砥石４０は、エポキシ砥石１０の製造工程を示す図２と同様の工程を経て製造されるので、以下、図２を用いて説明する。混合工程２４では、エポキシ砥石４０の原料である砥粒４２、流動性のエポキシ樹脂４４、ポリプロピレン樹脂を含む発泡樹脂製気孔形成剤４８が予め定められた所定の混合割合となるようにそれぞれ秤量され、よく知られた混合機により相互に混合されることにより流動性の混合材料が得られる。鋳込工程２６では、その混合工程２４により混合された材料が成形金型に設けられた成形キャビティ内に鋳込（注入）まれる。硬化工程２８では、上記成形キャビティ内に鋳込まれた流動性の混合材料に含まれるエポキシ樹脂４４が、たとえば常温で１２時間放置されることにより硬化させられる。そして、熱処理工程３０では、硬化工程２８でエポキシ樹脂４４が硬化させられることにより得られた成形品に、たとえば１８０℃程度の温度で３時間の熱処理が施されることにより、上記発泡樹脂製気孔形成剤４８が収縮させられると同時に、エポキシ樹脂４４の強度を高めるための本硬化が行われる。
【００２３】
上記エポキシ砥石４０に用いられる砥粒４２は、エポキシ砥石１０と同様に、アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒、ジルコニヤ−アルミナ系砥粒、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒、或いはそれらの混合物である。また発泡樹脂製気孔形成剤４８は、前述の図３および図４に示すものと同様である。このように構成されたエポキシ砥石４０によれば、発泡樹脂製気孔形成剤４８が、ポリプロピレンを含んで構成されることから、加熱収縮した残査５０が接着力のない状態で気孔４６の内壁面に付着して、従来のように気孔１６の内壁面に固着することがないので、深切込でも高耐久性が得られるというエポキシ砥石本来の特徴を損なうことなく、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００２４】
上記ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤４８は、ポリプロピレン樹脂の単体、或いはポリプロピレンとポリスチレン（スチロール樹脂）との混合樹脂が、５〜１００倍の体積となるように発泡させられて球形とされたものである。上記発泡樹脂製気孔形成剤４８を構成する樹脂に含まれるポリプロピレンは、たとえば２０容積％以上、好ましくは３０容積％以上の割合で混合される。そのポリプロピレンの混合割合が３０容積％特に２０容積％を下まわると、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着の発生が顕著となって切れ味の向上効果が明確に得られずしかもスクラッチ傷の原因となる欠けが発生し易くなる。上記発泡樹脂製気孔形成剤４８を構成する樹脂に含まれるポリプロピレンの割合は、上記２０容積％以上、好ましくは３０容積％以上であって１００容積％までであれば、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着がなく、欠けやチッピングが好適に解消され、切れ味、砥石寿命が向上させられるとともに、スクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００２５】
また、上記発泡樹脂製気孔形成剤４８としては、０．５乃至１０mmφの範囲の径寸法、好ましくは１乃至３mmφの範囲の径寸法を備えたものが用いられる。径寸法が１mmφ、特に０．５mmφを下まわると、チップポケットとしての気孔１６の機能が低下し、反対に、径寸法が３mmφ、特に１０mmφを上まわると、砥石組織の全体的な密度が低下してエポキシ砥石４０の研削性能が損なわれる。また、上記発泡樹脂製気孔形成剤４８は、研削目的に応じて、エポキシ砥石４０の砥石組織中において５乃至７０容積％の範囲内、好ましくは１０乃至５０容積％の範囲内で使用される。この発泡樹脂製気孔形成剤４８の容積割合が１０容積％特に５容積％を下回ると気孔４６の効果が明確に得られ難くなり、反対に５０容積％特に７０容積％を越えるとエポキシ砥石４０の砥石組織の強度が低下して摩耗が多くなり、実用的に十分な耐久性が得られ難くなる。
【００２６】
以下、本発明者が以下の研削試験条件に従って行った実験例の一部を説明する。以下の試料１、試料２、試料３、試料４、試料５、比較例１、比較例２、比較例３は、粒度＃２２０のアルミナ質砥粒および２液混合常温硬化型エポキシ樹脂（主剤：変性エポキシ樹脂、硬化剤：芳香族アミン系）を用いて作製した３０５ｍｍφ（外径）×２０ｍｍ（厚み）×５０．８ｍｍφ（内径）の砥石である点は共通し、その他は表１に示す材料を用いて、図２に示すものと同様の工程を経て作成されたものである。表１において、ＰＭＭＡはポリメチルメタアクリレートを示し、ＰＳはポリスチレンを示し、ＰＰはポリプロピレンを示している。
【００２７】
〔研削試験条件〕
研削盤： 横軸平面研削盤
砥石周速： １６００ｍ／min
被削材： ＳＳ４１（生材）
被削材寸法：長さ１２０mm×幅１０mm 切込量： ５μｍ／pass
【００２８】
【００２９】
表２は上記の研削試験結果を示している。表２において、消費電力値は研削加工時に研削砥石を回転駆動するために消費された電力であって、切れ味のよい砥石ほど低い値を示す。また、砥石摩耗量は、上記の研削試験条件下において一定の研削加工（上記１個の被削材の表面を５μｍの切込量で平面研削加工）したときの砥石の摩耗量であって、砥石寿命の長い砥石ほど低い値を示す。スクラッチ傷の有無は、被削材の表面（長さ１２０mm×幅１０mm）内において研削加工後に存在するスクラッチ傷を示し、そのスクラッチ傷が少ないほど、欠けやチッピングが少ないことを示す。
【００３０】
【００３１】
表２の実験結果によれば、ポリスチレン樹脂から成る樹脂製気孔形成剤を用いた比較例１、２、３に比較して、ポリスチレン樹脂にポリメチルメタアクリレートを混入した樹脂製気孔形成剤を用いた試料１、２、３や、ポリプロピレンから成る樹脂製気孔形成剤を用いた試料４、５は、切れ味に優れ、砥石摩耗も少なくて砥石寿命が長く、しかもスクラッチ傷が殆ど発生しない良好な研削性能を示している。
【００３２】
以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３３】
たとえば、前述の実施例において、発泡樹脂製気孔形成剤１８は、ポリメチルメタアクリレートの単体であるか、或いはポリスチレン樹脂にポリメチルメタアクリレートを混合したものであったが、ポリスチレン樹脂以外の樹脂にポリメチルメタアクリレートを混合したものであってもよい。また、前述の発泡樹脂製気孔形成剤４８は、ポリプロピレンの単体であるか、或いはポリスチレン樹脂にポリプロピレンを混合したものであったが、ポリスチレン樹脂以外の樹脂にポリメチルメタアクリレートを混合したものであってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例において、エポキシ樹脂１４、４４は、２液混合常温硬化型エポキシ樹脂（主剤：変性エポキシ樹脂、硬化剤：芳香族アミン系）の他に、１液性、或いは加熱硬化型のエポキシ樹脂であってもよい。
【００３５】
また、前述の図２の工程において、たとえば混合原料が鋳込型内に鋳込まれた
状態で、熱処理工程３０がおこなわれてもよい。
【００３６】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のエポキシ砥石の表面の一部を拡大して模式的に説明する図である。
【図２】図１のエポキシ砥石の製造工程の要部を説明する工程図である。
【図３】図２の製造工程において用いられる発泡樹脂製気孔形成剤を拡大して示す外形図である。
【図４】図３の発泡樹脂製気孔形成剤を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例のエポキシ砥石の表面の一部を拡大して模式的に説明する図であって、図１に相当する図である。
【図６】従来のエポキシ砥石の表面の一部を拡大して模式的に説明する図である。
【符号の説明】
１０、４０：エポキシ砥石
１２、４２：砥粒
１４、４４：エポキシ樹脂
１６、４６：気孔
１８、４８：発泡樹脂製気孔形成剤
２４：混合工程
２６：鋳込工程
２８：硬化工程
３０：熱処理工程
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研削砥石において、砥粒を結合するためのボンド（結合剤）は、一般に、ビトリファイド（ガラス質）ボンド、レジノイド（樹脂質）ボンド、メタル（金属質）ボンド、電着金属などが用いられているが、その中でレジノイドボンドに用いられる樹脂としては、その作業や使用条件に適合するように、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）樹脂などが用いられている。そして、それらレジノイドボンドの中においても、特に鋳込み製法によるエポキシ砥石は、ボンドとして用いるエポキシ樹脂の低い弾性率と、鋳込みによる砥粒とボンドとの良好な濡れ状態（コーティング状態）とが相まって、深切り込みなどの高負荷研削加工に対しても好適に用いられ、高耐久性すなわち砥石寿命が得られるという特徴がある。そして、上記エポキシ砥石の切れ味および研削焼けの防止のために、無機系中空物質や有機系中空物質から成る気孔形成剤を鋳込み段階で混入させて均質な多数の気孔を砥石組織中に設けることが行われている。なかでも、発泡スチロールから成る気孔形成剤は、比較的大きな気孔が容易に得られ、且つ大幅な切れ味の向上が期待できることから多用されている。この発泡スチロールから成る気孔形成剤は、ポリスチレン樹脂が数十倍の体積に発泡させられた球体であり、エポキシ樹脂を本硬化させる１２０℃程度の熱処理工程において収縮させられる。
【０００３】
このように製造されたエポキシ砥石７０は、たとえば図６に示すように、多数の砥粒７２がエポキシ樹脂７４により結合された砥石組織から構成されたものであり、人工的に形成された多数の気孔７６を備えている。その各気孔７６内には、それを形成するために用いられた気孔形成剤の残査７８が残されている。この気孔形成剤はスチロール樹脂が数十倍に発泡させられた球体であり、上記残査７８は上記エポキシ樹脂７４の主硬化などの目的で加熱処理されたときにその気孔形成剤が熱収縮させられたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような発泡スチロールから成る気孔形成剤を用いたエポキシ砥石は以下のような問題点があった。すなわち、▲１▼砥石組織内の気孔７６の内周面に熱収縮した発泡スチロールを構成するポリスチレン樹脂すなわち残査７８が強固に固着されることから、気孔７６の周囲に位置することにより最も研削に関与する砥粒７２が上記強固なポリスチレン樹脂すなわち残査７８に覆われることにより却って研削の邪魔となり、研削抵抗を上げたり切れ味が損なわれたりして十分な研削性能が得られない。▲２▼上記気孔７６の内周面に固着したポリスチレン樹脂すなわち残査７８は硬いと同時に脆い性質があることから、気孔７６の外周縁部にチッピング或いは欠け８０が発生し易くなり、それがワークの研削面にスクラッチ傷を発生させる。▲３▼ポリスチレン樹脂自体が耐薬品性に乏しいため、ボンドとして使用したエポキシ樹脂７４とそのポリスチレン樹脂とが反応して、気孔の周囲の樹脂７９が本体の物性とは異なる柔軟性のない物質となり、一層上記チッピング或いは欠け８０の原因となる。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エポキシ砥石本来の特徴を損なうことなく、一層切れ味に優れしかもワークの研削面にスクラッチ傷を発生させない多気孔型エポキシ砥石を提供することにある。
【０００６】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、気孔形成剤として、ポリメチルメタアクリレートが添加されたポリスチレンを発泡させたものを用いると、加熱収縮した残査が気孔中央部に網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔内面に固着することがないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止されることを見いだした。また、気孔形成剤として、ポリプロピレンを発泡させたものを用いると、加熱収縮した残査が気孔内面に膜状に形成されるが、その膜状の残査は砥石組織との接着力が全くなくしかもエポキシ樹脂と全く反応しないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止されることを見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための第１の手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石であって、その発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリメチルメタアクリレートを含むことにある。
【０００８】
【第１発明の効果】
このようにすれば、発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリメチルメタアクリレートを含んで構成されることから、加熱収縮した残査が気孔中央部に網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔内面に固着することがないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【０００９】
【課題を解決するための第２の手段】
また、上記第１発明の多気孔型エポキシ砥石を好適に製造するための第２発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石の製造方法であって、(a) 砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤を所定の割合で混合する混合工程と、(b) その混合工程により混合された材料を成形金型内に鋳込むことにより成形する成形工程と、(c) 成形された成形品を熱処理することにより、前記エポキシ樹脂を本硬化するとともに前記気孔形成剤を熱収縮させる熱処理工程とを、含むことにある。
【００１０】
【第２発明の効果】
このようにすれば、混合工程において、砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤が所定の割合で混合され、成形工程において、その混合材料が成形金型内に鋳込まれることにより、成形が行われる。さらに、熱処理工程において、その成形品に熱処理が加えられることにより、気孔形成剤が熱収縮させられると同時にエポキシ樹脂が本硬化させられる。このようにして製造されたエポキシ砥石は、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を備えるが、その気孔内に残された気孔形成剤の残査は気孔内において網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔内面に固着したり欠けなどが発生したりすることがないので、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１１】
【課題を解決するための第３の手段】
また、前記目的を達成するための第３発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石であって、その発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリプロピレンを含むことにある。
【００１２】
【第３発明の効果】
このようにすれば、発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリプロピレンを含んで構成されることから、加熱収縮した残査が気孔内面に膜状に形成されるが、その膜状の残査は砥石組織との接着力が全くなくしかもエポキシ樹脂と全く反応しないので、エポキシ砥石の切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１３】
【課題を解決するための第４の手段】
また、上記第３発明の多気孔型エポキシ砥石を好適に製造するための第４発明の要旨とするところは、加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石の製造方法であって、(a) 砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤を所定の割合で混合する混合工程と、(b) その混合工程により混合された材料を成形金型内に鋳込むことにより成形する成形工程と、(c) 成形された成形品を熱処理することにより、前記エポキシ樹脂を本硬化するとともに前記気孔形成剤を熱収縮させる熱処理工程とを、含むことにある。
【００１４】
【第４発明の効果】
このようにすれば、混合工程において、砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤が所定の割合で混合され、成形工程において、その混合材料が成形金型内に鋳込まれることにより成形が行われる。さらに、熱処理工程において、その成形品に熱処理が加えられることにより、気孔形成剤が熱収縮させられると同時にエポキシ樹脂が本硬化させられる。このようにして製造されたエポキシ砥石は、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤が熱収縮により形成された多数の気孔を備えるが、その気孔内に残された気孔形成剤の残査は気孔内面に膜状に形成されるが、その膜状の残査は砥石組織との接着力が全くなくしかもエポキシ樹脂と全く反応しないので、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１５】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例のエポキシ砥石１０の表面の一部を拡大して示す図である。このエポキシ砥石１０は、砥粒１２をエポキシ樹脂１４により結合した砥石組織から構成されたものであり、人工的に形成された多数の気孔１６を備えている。その各気孔１６内には、それを形成するために用いられた球状の発泡樹脂製気孔形成剤１８の残査２０が残されている。この残査２０は、気孔１６の内壁面からかなり剥がれた状態で蜘蛛の巣状を成して気孔１６の中央部に位置させられている。
【００１７】
図２は、上記エポキシ砥石１０の製造工程を説明する図である。図２において、混合工程２４では、エポキシ砥石１０の原料である砥粒１２、流動性のエポキシ樹脂１４、ポリメチルメタアクリレートを含む球状の発泡樹脂製気孔形成剤１８が予め定められた所定の混合割合となるようにそれぞれ秤量され、よく知られた混合機により相互に混合されることにより流動性の混合材料が得られる。鋳込工程２６では、その混合工程２４により混合された材料が成形金型に設けられた成形キャビティ内に鋳込（注入）まれる。硬化工程２８では、上記成形キャビティ内に鋳込まれた流動性の混合材料に含まれるエポキシ樹脂１４が、たとえば常温で１２時間放置されることにより硬化させられる。それら鋳込工程２６および硬化工程２８が成形品を成形するための成形工程に対応している。そして、熱処理工程３０では、硬化工程２８でエポキシ樹脂１４が硬化させられることにより得られた成形品に、たとえば１５０℃の温度で３時間の熱処理が施されることにより、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８が収縮させられると同時に、エポキシ樹脂１４の強度を高めるための本硬化が行われる。
【００１８】
上記エポキシ砥石１０に用いられる砥粒１２は、アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒、ジルコニヤ−アルミナ系砥粒、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒、或いはそれらの混合物である。また、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８は、たとえば図３の外形図および図４の断面図に示すように、樹脂が数十倍の容積となるように球形に発泡させられたものであり、多数の気泡を含むものである。このように構成されたエポキシ砥石１０によれば、発泡樹脂製気孔形成剤１８が、ポリメチルメタアクリレートを含んで構成されることから、加熱収縮した残査２０が気孔１６の中央部に網状となりしかもエポキシ樹脂との反応が抑制されて、従来のように気孔１６の内壁面に固着することがないので、深切込でも高耐久性が得られるというエポキシ砥石本来の特徴を損なうことなく、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００１９】
上記ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤１８は、ポリメチルメタアクリレート（メタクリル樹脂）の単体、或いはポリメチルメタアクリレートとポリスチレン（スチロール樹脂）との混合樹脂が、５〜１００倍の体積となるように発泡させられて球形とされたものである。上記発泡樹脂製気孔形成剤１８を構成する樹脂に含まれるポリメチルメタアクリレートは、５容積％以上、好ましくは１０容積％以上の割合で混合される。そのポリメチルメタアクリレートの混合割合が１０容積％特に５容積％を下まわると、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着の発生が顕著となって切れ味の向上効果が明確に得られずしかもスクラッチ傷の原因となる欠けが発生し易くなる。上記発泡樹脂製気孔形成剤１８を構成する樹脂に含まれるポリメチルメタアクリレートの割合は、上記５容積％以上、好ましくは１０容積％以上であって１００容積％までであれば、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着のがなく、欠けやチッピングが好適に解消され、切れ味、砥石寿命が向上させられるとともに、スクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００２０】
また、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８としては、０．５乃至１０mmφの範囲の径寸法、好ましくは１乃至３mmφの範囲の径寸法を備えたものが用いられる。径寸法が１mmφ、特に０．５mmφを下まわると、チップポケットとしての気孔１６の機能が低下し、反対に、径寸法が３mmφ、特に１０mmφを上まわると、砥石組織の全体的な密度が低下してエポキシ砥石１０の研削性能が損なわれる。また、上記発泡樹脂製気孔形成剤１８は、研削目的に応じて、エポキシ砥石１０の砥石組織中において５乃至７０容積％の範囲内、好ましくは１０乃至５０容積％の範囲内で使用される。この発泡樹脂製気孔形成剤１８の容積割合が１０容積％特に５容積％を下回ると気孔１６の効果が明確に得られ難くなり、反対に５０容積％特に７０容積％を越えるとエポキシ砥石１０の砥石組織の強度が低下して摩耗が多くなり、実用的に十分な耐久性が得られ難くなる。
【００２１】
図５は、本発明の他の実施例のエポキシ砥石４０の表面の一部を拡大して示す図である。このエポキシ砥石４０は、砥粒４２をエポキシ樹脂４４により結合した砥石組織から構成されたものであり、人工的に形成された多数の気孔４６を備えている。その各気孔４６内には、それを形成するために用いられた発泡樹脂製気孔形成剤４８の残査５０が残されている。この残査５０は、軟質であって球殻状を成し、気孔４６の内壁面上において、非接着状態すなわち接着力がなくその内壁面から略浮いた状態で位置させられている。この球殻状の残査５０は、軽微な力によって簡単に気孔４６内から脱落させられる。
【００２２】
上記エポキシ砥石４０は、エポキシ砥石１０の製造工程を示す図２と同様の工程を経て製造されるので、以下、図２を用いて説明する。混合工程２４では、エポキシ砥石４０の原料である砥粒４２、流動性のエポキシ樹脂４４、ポリプロピレン樹脂を含む発泡樹脂製気孔形成剤４８が予め定められた所定の混合割合となるようにそれぞれ秤量され、よく知られた混合機により相互に混合されることにより流動性の混合材料が得られる。鋳込工程２６では、その混合工程２４により混合された材料が成形金型に設けられた成形キャビティ内に鋳込（注入）まれる。硬化工程２８では、上記成形キャビティ内に鋳込まれた流動性の混合材料に含まれるエポキシ樹脂４４が、たとえば常温で１２時間放置されることにより硬化させられる。そして、熱処理工程３０では、硬化工程２８でエポキシ樹脂４４が硬化させられることにより得られた成形品に、たとえば１８０℃程度の温度で３時間の熱処理が施されることにより、上記発泡樹脂製気孔形成剤４８が収縮させられると同時に、エポキシ樹脂４４の強度を高めるための本硬化が行われる。
【００２３】
上記エポキシ砥石４０に用いられる砥粒４２は、エポキシ砥石１０と同様に、アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒、ジルコニヤ−アルミナ系砥粒、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒、或いはそれらの混合物である。また発泡樹脂製気孔形成剤４８は、前述の図３および図４に示すものと同様である。このように構成されたエポキシ砥石４０によれば、発泡樹脂製気孔形成剤４８が、ポリプロピレンを含んで構成されることから、加熱収縮した残査５０が接着力のない状態で気孔４６の内壁面に付着して、従来のように気孔１６の内壁面に固着することがないので、深切込でも高耐久性が得られるというエポキシ砥石本来の特徴を損なうことなく、一層切れ味が向上し且つスクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００２４】
上記ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤４８は、ポリプロピレン樹脂の単体、或いはポリプロピレンとポリスチレン（スチロール樹脂）との混合樹脂が、５〜１００倍の体積となるように発泡させられて球形とされたものである。上記発泡樹脂製気孔形成剤４８を構成する樹脂に含まれるポリプロピレンは、たとえば２０容積％以上、好ましくは３０容積％以上の割合で混合される。そのポリプロピレンの混合割合が３０容積％特に２０容積％を下まわると、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着の発生が顕著となって切れ味の向上効果が明確に得られずしかもスクラッチ傷の原因となる欠けが発生し易くなる。上記発泡樹脂製気孔形成剤４８を構成する樹脂に含まれるポリプロピレンの割合は、上記２０容積％以上、好ましくは３０容積％以上であって１００容積％までであれば、スチロール樹脂とエポキシ樹脂との反応や気孔内面の固着がなく、欠けやチッピングが好適に解消され、切れ味、砥石寿命が向上させられるとともに、スクラッチ傷の発生が好適に防止される。
【００２５】
また、上記発泡樹脂製気孔形成剤４８としては、０．５乃至１０mmφの範囲の径寸法、好ましくは１乃至３mmφの範囲の径寸法を備えたものが用いられる。径寸法が１mmφ、特に０．５mmφを下まわると、チップポケットとしての気孔１６の機能が低下し、反対に、径寸法が３mmφ、特に１０mmφを上まわると、砥石組織の全体的な密度が低下してエポキシ砥石４０の研削性能が損なわれる。また、上記発泡樹脂製気孔形成剤４８は、研削目的に応じて、エポキシ砥石４０の砥石組織中において５乃至７０容積％の範囲内、好ましくは１０乃至５０容積％の範囲内で使用される。この発泡樹脂製気孔形成剤４８の容積割合が１０容積％特に５容積％を下回ると気孔４６の効果が明確に得られ難くなり、反対に５０容積％特に７０容積％を越えるとエポキシ砥石４０の砥石組織の強度が低下して摩耗が多くなり、実用的に十分な耐久性が得られ難くなる。
【００２６】
以下、本発明者が以下の研削試験条件に従って行った実験例の一部を説明する。以下の試料１、試料２、試料３、試料４、試料５、比較例１、比較例２、比較例３は、粒度＃２２０のアルミナ質砥粒および２液混合常温硬化型エポキシ樹脂（主剤：変性エポキシ樹脂、硬化剤：芳香族アミン系）を用いて作製した３０５ｍｍφ（外径）×２０ｍｍ（厚み）×５０．８ｍｍφ（内径）の砥石である点は共通し、その他は表１に示す材料を用いて、図２に示すものと同様の工程を経て作成されたものである。表１において、ＰＭＭＡはポリメチルメタアクリレートを示し、ＰＳはポリスチレンを示し、ＰＰはポリプロピレンを示している。
【００２７】
〔研削試験条件〕
研削盤： 横軸平面研削盤
砥石周速： １６００ｍ／min
被削材： ＳＳ４１（生材）
被削材寸法：長さ１２０mm×幅１０mm 切込量： ５μｍ／pass
【００２８】
表２は上記の研削試験結果を示している。表２において、消費電力値は研削加工時に研削砥石を回転駆動するために消費された電力であって、切れ味のよい砥石ほど低い値を示す。また、砥石摩耗量は、上記の研削試験条件下において一定の研削加工（上記１個の被削材の表面を５μｍの切込量で平面研削加工）したときの砥石の摩耗量であって、砥石寿命の長い砥石ほど低い値を示す。スクラッチ傷の有無は、被削材の表面（長さ１２０mm×幅１０mm）内において研削加工後に存在するスクラッチ傷を示し、そのスクラッチ傷が少ないほど、欠けやチッピングが少ないことを示す。
【００３０】
表２の実験結果によれば、ポリスチレン樹脂から成る樹脂製気孔形成剤を用いた比較例１、２、３に比較して、ポリスチレン樹脂にポリメチルメタアクリレートを混入した樹脂製気孔形成剤を用いた試料１、２、３や、ポリプロピレンから成る樹脂製気孔形成剤を用いた試料４、５は、切れ味に優れ、砥石摩耗も少なくて砥石寿命が長く、しかもスクラッチ傷が殆ど発生しない良好な研削性能を示している。
【００３２】
以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３３】
たとえば、前述の実施例において、発泡樹脂製気孔形成剤１８は、ポリメチルメタアクリレートの単体であるか、或いはポリスチレン樹脂にポリメチルメタアクリレートを混合したものであったが、ポリスチレン樹脂以外の樹脂にポリメチルメタアクリレートを混合したものであってもよい。また、前述の発泡樹脂製気孔形成剤４８は、ポリプロピレンの単体であるか、或いはポリスチレン樹脂にポリプロピレンを混合したものであったが、ポリスチレン樹脂以外の樹脂にポリメチルメタアクリレートを混合したものであってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例において、エポキシ樹脂１４、４４は、２液混合常温硬化型エポキシ樹脂（主剤：変性エポキシ樹脂、硬化剤：芳香族アミン系）の他に、１液性、或いは加熱硬化型のエポキシ樹脂であってもよい。
【００３５】
また、前述の図２の工程において、たとえば混合原料が鋳込型内に鋳込まれた
状態で、熱処理工程３０がおこなわれてもよい。
【００３６】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のエポキシ砥石の表面の一部を拡大して模式的に説明する図である。
【図２】図１のエポキシ砥石の製造工程の要部を説明する工程図である。
【図３】図２の製造工程において用いられる発泡樹脂製気孔形成剤を拡大して示す外形図である。
【図４】図３の発泡樹脂製気孔形成剤を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例のエポキシ砥石の表面の一部を拡大して模式的に説明する図であって、図１に相当する図である。
【図６】従来のエポキシ砥石の表面の一部を拡大して模式的に説明する図である。
【符号の説明】
１０、４０：エポキシ砥石
１２、４２：砥粒
１４、４４：エポキシ樹脂
１６、４６：気孔
１８、４８：発泡樹脂製気孔形成剤
２４：混合工程
２６：鋳込工程
２８：硬化工程
３０：熱処理工程
Claims (4)
- 加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石であって、
前記発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリメチルメタアクリレートを含むことを特徴とする多気孔型エポキシ砥石。 - 加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石の製造方法であって、
砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリメチルメタアクリレートを含む発泡樹脂製気孔形成剤を所定の割合で混合する混合工程と、
該混合工程により混合された材料を成形金型内に鋳込むことにより成形する成形工程と、
成形された成形品を熱処理することにより、前記エポキシ樹脂を本硬化するとともに前記気孔形成剤を熱収縮させる熱処理工程と
を、含むことを特徴とする多気孔型エポキシ砥石の製造方法。 - 加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石であって、
前記発泡樹脂製気孔形成剤が、ポリプロピレンを含むことを特徴とする多気孔型エポキシ砥石。 - 加熱により収縮する性質の発泡樹脂製気孔形成剤の熱収縮により形成された多数の気孔を有する多気孔型エポキシ砥石の製造方法であって、
砥粒、流動性エポキシ樹脂、ポリプロピレンを含む発泡樹脂製気孔形成剤を所定の割合で混合する混合工程と、
該混合工程により混合された材料を成形金型内に鋳込むことにより成形する成形工程と、
成形された成形品を熱処理することにより、前記エポキシ樹脂を本硬化するとともに、前記気孔形成剤を熱収縮させる熱処理工程と
を、含むことを特徴とする多気孔型エポキシ砥石の製造方法。
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