JP5182481B2 - 精穀用研削砥石とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、精米、精麦又は豆類の脱皮に使用することのできる精穀用研削砥石とその製造方法に関する。

従来の精穀用研削砥石は、切れ刃を有する砥粒として炭化ケイ素（ＳｉＣ）砥粒が使用され、一般精米（飯米）用であれば粒度の番数が＃30，＃36，＃46といった中目を使用し、酒造米用であれば粒度の番数が＃60，＃70，＃80のような細目をし、パーボイル米であれば粒度の番数が＃16，＃20，＃24のような粗目を使用している。ここで、粒度の番数とは２５．４mmの間に並べられる粒子の個数を番号で表される。

また、砥石の研削性向上を目的とした精米用多孔質砥石も周知である（特許文献１参照）。このものは、砥粒と結合剤と一時性粘結材と気孔剤とを混合攪拌した後、適当な形に成型し、その成型体を乾燥したあと焼成する多孔質砥石の製造方法において、気孔剤として任意に粒大選別した籾殻粉体を使用することを特徴とするものである。これにより、焼成時に籾殻粉体が燃焼することで気孔と結合剤界面のＳｉＯ_２濃度が高まり、ボンドブリッジ効果の高い多孔質砥石となり、気孔に研削層が埋設して研削性が低下することを防止でき、結合度弱化により砥粒が容易に離脱して表面部が荒れることがないという作用・効果がある。

しかしながら、パーボイル米を精米する場合にあっては、粒度の番数が＃16の砥石を使用すると、砕粒の発生による歩留まりの低下、有効な研削作用の低下、砥石寿命の短命化などの問題が生じ、一方で粒度の番数が＃24を使用すると、目詰まりによって搗精が困難となる問題があった。目詰まりを解消するためには、組織内の気孔を大きくすることも考えられるが、砥粒同士の結合力が弱くなって強度が劣り、耐摩耗性も劣るといった新たな問題が生じる。また、特許文献１記載のボンドブリッジ効果を高くした多孔質砥石であっても、パーボイル米を精米する際は上記同様の目詰まりの問題が生じる。
特開平２−３０４７０号公報

本発明は上記問題点にかんがみ、パーボイル米を精米する場合であっても、砕粒の発生の割合を極力減少させるとともに、研削作用を向上させ、さらに、砥石の寿命を延ばすことが可能な精穀用研削砥石とその製造方法を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、粒度＃２４のＳｉＣ砥粒からなる第１砥粒と該第１砥粒の粒度と同等以下の粒度＃２４〜＃１２０のＡｌ _２ Ｏ _３ 砥粒からなる第２砥粒とからなる複合砥粒と、結合剤とから形成され、酸素濃度を５〜１０％に維持し、かつ、最高温度を１２００℃〜１３５０℃に保持した焼成を行うことで前記第１砥粒と前記結合剤との接合強度を弱く形成させるとともに、該第１砥粒を離脱させて砥石表面部に目詰まり防止用の気孔を形成する一方、内部には微小気孔を多数形成した精穀用研削砥石を提供するものである。

さらに、精穀用研削砥石の製造方法に係る請求項２記載の発明は、粒度＃２４のＳｉＣ砥粒からなる第１砥粒に該第１砥粒の粒度と同等以下の粒度＃２４〜＃１２０のＡｌ _２ Ｏ _３ 砥粒からなる第２砥粒を所定の割合で混合した複合砥粒を準備する複合砥粒準備工程と、前記複合砥粒と結合剤と一時粘結剤とを所定の混合容器内に投入し、混合機によって攪拌混合する攪拌混合工程と、該攪拌混合工程により得られた流動性の原料を所定の成形型内で成形する成形工程と、該成形工程で出来上がった成形体を乾燥させて半加工状態に仕上げる半加工工程と、半加工状態となった成形体を焼成炉にて所定時間焼成を行う焼成工程と、焼成後の砥石表面に投射材を高圧エアーで吹き付けて衝突させ、目詰まり防止用の気孔を形成するショットブラスト工程と、を備えた精穀用研削砥石の製造方法であって、前記攪拌混合工程は、気孔剤を使用することなく前記複合砥粒と結合剤と一時粘結剤との攪拌混合を行い、前記焼成工程は、焼成炉内の酸素濃度を５〜１０％に維持し、かつ、焼成時の最高温度を１２００℃〜１３５０℃に保持して焼成を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１砥粒と該第１砥粒の粒度と同等以下の第２砥粒とからなる複合砥粒からなり、焼成時に溶融した結合剤によって相互に結合され、該結合剤中には比較的小さな気孔を備えて構成される。そして、前記精穀用研削砥石を構成する複合砥粒として、粒度＃２４のＳｉＣ砥粒を前記第１砥粒として使用し、粒度＃２４〜＃１２０のＡｌ _２ Ｏ _３ 砥粒を前記第２砥粒として使用し、さらには、酸素濃度を５〜１０％に維持し、かつ、最高温度を１２００℃〜１３５０℃に保持した焼成を行うことで第１砥粒と結合剤とはその接合強度が弱く形成される一方、第２砥粒と結合剤とはその接合強度が強く形成され、砥石表面部にショットブラスト等の表面処理を施すと、第１砥粒が優先的に離脱され、該離脱によって砥石表面が陥没状に目詰まり防止用の気孔が形成される。そして、この気孔には、切れ刃を多く有する第２砥粒が析出し、該第２砥粒による集合砥粒群が再生されることになる。この第２砥粒は、結合剤からわずかに突出し、第１砥粒よりも粒径が小さい砥粒であり、強い保持力で結合され、砥石表面からのチッピング（欠け）が発生しにくくなるといった利点がある。また、パーボイル米を研削した場合、従来の一種類の砥粒に比べて、籾殻などの大きな切屑が出た場合でも第２砥粒が切屑を短く切って結合剤のすり減り摩擦を防止するとともに、砕米の発生を低減することができる。さらに、砥石表面には陥没状に目詰まり防止用の気孔が形成されており、切屑による目詰まりが防止される効果がある。また、結合剤中の気孔は比較的小さく、組織内の脆弱化を防止することも可能となる。以上より、パーボイル米を精米する場合に、砕粒の発生による歩留まりの低下、有効な研削作用の低下、及び砥石寿命の短命化を防止することが可能となる。

さらに、請求項３記載の発明によれば、焼成工程により前記第１砥粒と結合剤とはその接合強度を弱く形成し、結合剤中の気孔は比較的小さく形成され、組織内の脆弱化を防止することが可能となる。また、ショットブラスト工程により砥石の表面処理を施すと、第１砥粒が優先的に離脱され、該離脱によって砥石表面が陥没状に目詰まり防止用の気孔を形成した精穀用研削砥石を製造することができる。

以下、本発明を実施するための最良の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の精米用研削砥石の製造工程を説明する工程図であり、図２は焼成時の焼成温度と焼成炉内の酸素濃度との関係図であり、図３は本発明の精米用研削砥石の一実施例を示す斜視図であり、図４は図３の精米用研削砥石の構成を拡大して示す図である。

図１に示すように、砥粒としては、＃２４の炭化ケイ素（ＳｉＣ）砥粒及び＃２４の酸化アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）砥粒を重量比４５対５５で混合した混合砥粒、＃２４のＳｉＣ砥粒及び＃７０のＡｌ_２Ｏ_３砥粒を重量比３０対７０で混合した混合砥粒、又は＃２４のＳｉＣ砥粒及び＃８０のＡｌ_２Ｏ_３砥粒を重量比３０対７０で混合した複合砥粒を用いることができる。

表１は砥粒の硬度を示す表である。表１中、ヌープ硬度は単結晶の結晶面での値であって、低純度又は焼成後の研削砥粒の硬度はこの値より低いと思料されるが、Ａｌ_２Ｏ_３砥粒よりもＳｉＣ砥粒のほうが硬度の大きいことが分かる。本実施形態で使用した複合砥粒は、第１砥粒として使用するＳｉＣ砥粒がヌープ硬度２５００であり、第２砥粒として使用するＡｌ_２Ｏ_３砥粒がヌープ硬度２０００であった。

以上のように準備した複合砥粒を、結合剤（長石，陶石，粘土等の粉末）、及び一時粘結剤とともに所定の混合容器内に投入し、混合機によって攪拌混合する（工程P１）。このとき、後工程の焼成時に消失するスチレン球、くるみ剤、木屑などの気孔剤は、隣接した気孔どうしが繋がって砥石全体に大きな気孔が形成されてしまい、砥石構造が脆弱となってしまうために混合しない。各物質の混合比率は重量比で複合砥粒１００に対して結合剤５０、一時粘結剤０．８であり、それに１２程度の水と湯を加えたものを混合する。

得られた流動性の砥石原料は、型込機に設置した所定の成形型内に徐徐に流し込みながら搗き固められる（工程P２）。出来上がった成形体は乾燥炉により８０〜９０℃の熱風で２日間程度乾燥し（工程P3）、生加工品に仕上げる（工程P4）。そして、この生加工品の成形体は焼成炉にて約７０時間連続的に焼成を行う（工程P５）。焼成炉においては所定の温度パターンに従って焼成するとともに、焼成炉内の雰囲気を酸化性とするのが好ましい。図２は焼成時の焼成温度と焼成炉内の酸素濃度との関係図を示し、これによれば、焼成炉内の酸素濃度を３％以上、好ましくは酸素濃度を５〜１０％に維持し、かつ、最高温度を１２００℃〜１３５０℃に保持して焼成を行うことで、ＳｉＣ砥粒を変質・脆弱化させてＳｉＣ砥粒の離脱性を高め、この離脱により気孔を形成する一方、酸素濃度を高濃度に保持してＡｌ_２Ｏ_３砥粒と結合剤との接合を強固にする作用・効果がある。

焼成により焼き上がった砥石は１週間程度自然乾燥させて外周及び必要箇所を切削・研磨して精米用研削砥石に仕上げる（工程Ｐ６）。さらに、最終の表面仕上げとして、砥石表面に投射材を高圧エアーで吹き付けて衝突させるショットブラストが行われる（工程７）。このショットブラストでは、焼成工程において離脱性が高められたＳｉＣ砥粒を優先的に離脱させ、該離脱によって目詰まり防止用の気孔を形成する。そして、切れ刃を多く有するＡｌ_２Ｏ_３砥粒を集合砥粒群として砥石表面に形成させるのである。ショットブラストの代用品としては、砥石表面の目詰まりを解消し目立てを行うためのドレッシング工具を使用してもよい。

図３は本発明の精米用研削砥石の一実施例を示す斜視図であり、図４は図３の精米用研削砥石の構成を拡大して示す図である。図３及び図４において、精米用研削砥石１は、精米機の回転軸に取り付けるための孔２を設けたボス部３ 円周上に、粒径の大きいＳｉＣ砥粒４及び粒径の小さいＡｌ_２Ｏ_３砥粒５からなる精米用研削砥石が形成される。そして、粒径の大きいＳｉＣ砥粒４と、粒径の小さいＡｌ_２Ｏ_３砥粒５とは、焼成時に溶融した結合剤６によって相互に結合されており、該結合剤６中には気孔剤を使用しないで形成した比較的小さな気孔７を備えて構成される。なお、ＳｉＣ砥粒４及びＡｌ_２Ｏ_３砥粒５は、その粒径を同等として結合剤６により相互に結合してもよい。

このように構成された精米用研削砥石１では、ショットブラスト工程の投射材８によりＳｉＣ砥粒４が優先的に離脱され（図４の（ｂ））、該離脱によって砥石表面１０に陥没状に目詰まり防止用の気孔９が形成される（図４の（ｃ））。この陥没状の気孔９は、径の大きさが約５００μｍであり、籾殻などの大きな切屑が出た場合でも切屑による目詰まりが防止される。そして、砥石表面１０には、切れ刃を多く有するＡｌ_２Ｏ_３砥粒が析出し、該Ａｌ_２Ｏ_３砥粒による集合砥粒群が再生されることになる。

また、Ａｌ_２Ｏ_３砥粒は、結合剤からわずかに突出しているが（図４の（ｃ））、ＳｉＣ砥粒よりも粒径が小さい砥粒であるから、砥粒が強度の保持力で結合され、砥石表面からのチッピング（欠け）が発生しにくくなるといった利点がある。パーボイル米を研削した場合、従来の単一の砥粒に比べて、籾殻などの大きな切屑が出た場合でも第２砥粒が切屑を短く切って結合剤のすり減り摩擦を防止するとともに、砕米の発生を低減することができる。

上記実施形態では、砥粒としてＳｉＣ砥粒とＡｌ_２Ｏ_３砥粒との組み合わせを示しているが、これに限定されることはなく、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒など適宜選択した場合でも同じような効果が得られる。また、本実施形態の精穀用砥石は精麦又は豆類の脱皮に使用することもできる。

本発明の精米用研削砥石の製造工程を説明する工程図である。 焼成時の焼成温度と焼成炉内の酸素濃度との関係図である。 本発明の精米用研削砥石の一実施例を示す斜視図である。 図３の精米用研削砥石の構成を拡大して示す図である。

符号の説明

１ 精米用研削砥石
２ 孔
３ ボス部
４ ＳｉＣ砥粒
５ Ａｌ_２Ｏ_３砥粒
６ 結合剤
７ 気孔
８ 投射材
９ 目詰まり防止用気孔
１０ 砥石表面部

Claims (2)

1. 粒度＃２４のＳｉＣ砥粒からなる第１砥粒と該第１砥粒の粒度と同等以下の粒度＃２４〜＃１２０のＡｌ _２ Ｏ _３ 砥粒からなる第２砥粒とからなる複合砥粒と、結合剤とから形成され、酸素濃度を５〜１０％に維持し、かつ、最高温度を１２００℃〜１３５０℃に保持した焼成を行うことで前記第１砥粒と前記結合剤との接合強度を弱く形成させるとともに、該第１砥粒を離脱させて砥石表面部に目詰まり防止用の気孔を形成する一方、内部には微小気孔を多数形成したことを特徴とする精穀用研削砥石。
2. 粒度＃２４のＳｉＣ砥粒からなる第１砥粒に該第１砥粒の粒度と同等以下の粒度＃２４〜＃１２０のＡｌ _２ Ｏ _３ 砥粒からなる第２砥粒を所定の割合で混合した複合砥粒を準備する複合砥粒準備工程と、
   前記複合砥粒と結合剤と一時粘結剤とを所定の混合容器内に投入し、混合機によって攪拌混合する攪拌混合工程と、
   該攪拌混合工程により得られた流動性の原料を所定の成形型内で成形する成形工程と、
   該成形工程で出来上がった成形体を乾燥させて半加工状態に仕上げる半加工工程と、
   半加工状態となった成形体を焼成炉にて所定時間焼成を行う焼成工程と、
   焼成後の砥石表面に投射材を高圧エアーで吹き付けて衝突させ、目詰まり防止用の気孔を形成するショットブラスト工程と、を備えた精穀用研削砥石の製造方法であって、
   前記攪拌混合工程は、気孔剤を使用することなく前記複合砥粒と結合剤と一時粘結剤との攪拌混合を行い、前記焼成工程は、焼成炉内の酸素濃度を５〜１０％に維持し、かつ、焼成時の最高温度を１２００℃〜１３５０℃に保持して焼成を行うことを特徴とする精穀用研削砥石の製造方法。

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