JPH03184771A - 多孔性ビトリファイド研摩砥石とその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は新規な多孔性ビトリファイド研摩砥石、特に研
摩作業時に発生する被削材の削り屑を十分に収容する気
孔部を有し、微細な砥粒をできるだけ均一に存在せしめ
しかも、製造時、研摩時に必要な強度をそなえた多孔性
ビトリファイド研摩砥石とその製法に関するものである
。

（従来の技術） 従来のビトリファイド研摩砥石は、砥粒とビトリファイ
ド結合剤の混合物を成型後焼成することによって製造さ
れる。その構成は、第２図に示すように砥粒１間をビト
リファイド結合剤２で粘び付は砥粒と粘合剤の空隙であ
る気孔３よりなる。

研摩作業晴には、この気孔が被削材の削り屑を作業系外
にＪＪ１除させるチップポケットとじて機能する。

ところが、被削材の種類によっては従来の気孔だけでは
チップポケットの不足が生じ砥石の研摩面に目詰り現象
を起こす場合がある。これを防止するために作意的に砥
石内部に空隙を生ぜしめ、削り屑の排除を容易にしよう
とする試みがされている。その例として、のこぎり屑、
ナフタリン、発泡スチロール専の可燃性の有機質気孔形
成剤を使用し焼成時にこれらの気孔形成剤を焼失させて
気孔とする砥石などがある。この砥石の構成は、第３図
に示すように砥粒１間をビトリファイド結合剤２で結び
付は砥粒と結合剤の空隙である気孔３と可燃性の有機質
気孔形成剤が焼失した跡の大きな気孔４よりなる。すな
わち、従来の砥石構成内に可燃性の有機質気孔形成剤の
焼失による大きな気孔が点在した状態である。

従来のビトリファイド研摩砥石の製造法では、低砥粒率
の軟らかい砥石を製造しようとする場合−艇内には、砥
粒量及び結合剤量を減らした設計にするため、成型後の
砥石は非常に脆く取り扱いが困難である。しかも、この
ような砥石は焼成時に砥石内部で亀裂が発生し易い。一
方、結合剤量を減らした砥石は、砥石内部で砥粒間を結
びつけている結合剤部分が減少するため、砥石の機械的
強度が低下し安全性の面から使用困難となる。

作意的に気孔を導入する砥石の製造法においても可燃性
の有機質気孔形成剤を使用する場合、砥粒率を下げ、気
孔率を上げようとすると必然的に有機質気孔形成剤の添
加量を増加させることになる。ところがこれらの気孔形
成剤量を増やし過ぎると、焼成によってこれらの気孔形
成剤が焼失する０、９に砥石の焼成収縮が大きくなり、
気孔がつぶれて逆に気孔率が低下し始める。極端な場合
には焼成中に砥石が形状崩れをすることさえある。又、
これらの可燃性の有機質気孔形成剤は一般的に砥粒や結
合剤との比重差が大きいため、均質な混合を行うことが
困難であり、砥石内部に組織ムラを起こし易い。従って
、これらの有機質気孔形成剤を使用する砥石製造法にお
いても有機質気孔形成剤の添加量には限界があり、現状
以上の低砥粒率化あるいは高気孔率化をはかることは困
難である。

特に研磨砥石の場合ごく微細な砥粒が用いられるが、ｖ
Ｌ来はこの砥粒が不規則に偏在がちであり均一に存在す
るものをつくることが困難であった。

〔発明の概要〕

本発明は上記の如き問題点を解決するためになされたも
のであって、研削作業時に発生する削り屑を収容するた
めに十分なチップポケットを有し、目詰りなどの支障も
なく、砥粒をできるだけ均一に存在させ又製造時や研削
時に必要な機械的性質や安全性をそなえた多孔性ビトリ
ファイド研摩砥石とその製法を提供することを目的とす
るものである。

かくて、本発明は、研削砥粒とビトリファイド結合剤と
を、前記砥粒の粒径の１０倍以上の粒子径を有し、その
砥粒の硬度より軟らかく、高温で十分な耐火度と強度を
有する無機質の微小中空体の表面にコーティングしてな
る造粒物を、成型し、焼成してなる多孔性ビトリファイ
ド研摩砥石を提供するものである。

本発明はまた、研削砥粒とビトリファイド粘合剤とを混
合して両者の混合物を形成し、別に前記砥粒の粒径の１
０倍以上の粒子径を有しその砥粒の硬度より軟らかく、
高温で十分な耐火性を有する無機質の微小中空体と水溶
性粘結剤を混合し、このようにして前記粘結剤で表面を
被覆された微小中空体を前記混合物と混合して前記微小
中空体の表面に前記研削砥粒とビトリファイド結合剤を
コーティングした造粒物をつくり、これを成型後焼成す
ることを特徴とする多孔性ビトリファイド研摩砥石の製
法を提供するものである。

〔発明の詳細な説明〕

以下本発明について詳細に説明する。

まず、本発明の研削砥石に用いられる研削砥粒は一般に
広く用いられるたとえば、溶融アルミナ質砥粒、炭化珪
素質砥粒、ダイヤモンド砥粒、六方晶窒化硼素砥粒の中
から選ばれる。これらを−種用いてもよく、又二種乃至
それ以上の混合物の形で用いてもよい。この研削砥粒の
粒度は特に限定されないが、研磨砥石としての丈用面で
の研削性、表面粗度及び後述する無機質の微小中空体の
大きさ等を考慮して、平均粒径１００μｍ以下のものを
適宜選択して用いる。

ビトリファイド結合剤としては一般に広く知られたもの
を用いることができ、例えば陶石、長石その他粘土質の
ものが用いられる。その量は前記研削砥粒の重量に対し
て約５〜４００％の範囲である。

本発明ではこのような研削砥粒とビトリファイド結合剤
の外に無機質の微小中空体を用いるのであり、これは砥
石焼成中にも焼失することなく、砥石中に気孔を形成保
持することができる。この無機質の微小中空体に必要な
特性と望ましい特性をあげれば次のとおりである。

（１）　この無機質微小中空体の大きさは、使用する砥
粒の大きさの１０倍以上必要である。それ以下では本発
明の砥石に必要な気孔部を形成することができない。実
際の選択に当っては、使用する砥粒の粒径及び研摩作業
の種類によって１０倍以上任意大きさの粒子径のものが
選ばれる。

（２）この微小中空体の材質の硬度は使用する砥粒の硬
度よりも軟らかく、摩耗しやすいものであることが必要
である。この微小中空体は研摩作用するものではないか
らである。

（３）　焼成後も焼失あるいは変形することなく、中空
体として気孔を保持するために、高温での耐火性が必要
である。すなわち、使用する無機質微小中空体の軟化温
度は、砥石の焼成温度より少なくとも５０〜１００℃位
高温であることが望ましい。

（４）　混合撹伴時の摩擦もしくは砥石成型時の加圧に
よって破壊しない程度の強度が必要である。

（５）無機質微小中空体の真比重は、使用量（重量）に
対する効果をあげるため１，０以下のものが望ましい。

（６）　無機質微小中空体の構造は、独立した１個の気
泡を持つ独立気泡の中空体でもよいし、複数個の独立気
泡の集合体をガラス質の被膜で覆った中空体でもよい。

（７）　無機質微小中空体の形状は、砥石組織を均質な
ものにするために、球状、楕球状、顆粒状で長径と短径
又は、径と高さの比が１に近い値例えば、１，０〜１，
２であることが望ましい。

（８）　無機質微小中空体の表面状態は、混合口々にお
けるぬれ性を良くするために、平滑でないものが望まし
い。

このような特性を有し、本発明に好適に用いることがで
きる無機質の微小中空体の材質は具体的にいえば、シリ
カ、アルミナ、ガラス（人ニガラス、シラス、パーライ
ト）、ジルコニア等があり、特に黒躍岩系パーライト、
シラスバルーン、アルミナバルーン、ガラスバルーン等
が好んで用いられる。

このような無機質微小中空体の添加量は、砥粒１００重
量部に対して１０重量部以上であることが望ましい。し
かし、使用する微小中空体の真比重によって砥粒重量に
対する微小中空体重量は異なってくるため、重量によっ
て微小中空体の添加量範囲を表現することは、困難であ
る。従って、砥石単位体積中に占める微小中空体の体積
百分率が３０％〜８０％になるように添加するのが望ま
しい。例えば、これを重量で表現すれば、無機質微小中
空体の真比重が０．３５の場合、砥粒１００重量部に対
して微小中空体は１０重量部以上８８重量部以下となる
。なお、無機質微小中空体の添加量を決める場合には、
微小中空体の真比重と嵩比重から算出できる最密光Ｉｊ
′ｌｆｆ１を考慮し、それ以上にならないように注意せ
ねばならない。

このように本発明では研削砥粒と、ビトリファイド結合
剤と無機質の微小中空体が用いられるが、これらのみで
は結合しがたいため、通常水溶性の粘結剤、例えばデキ
ストリン水溶液を更に添加して各成分の表面をぬらして
結合を容易ならしめるようにする。これは後の焼成の後
気散する。

さて、本発明にかかる研摩砥石を製造するに当っては、
まず、以上述べた無機質の微小中空体に水溶性の粘結剤
を加え十分に攪拌混合し、微小中空体の表面をぬらす。

次に、あらかじめよく攪拌混合された研削砥粒とビトリ
ファイド結合剤の混合物を加えて十分に攪拌混合するこ
とによって、無機質微小中空体の表面に研削砥粒とビト
リファイド結合剤の混合物がコーティングされた造粒物
が得られる。この造粒物を任意の砥石形状に加圧成型し
て乾燥した後、６００〜１３００℃で焼成する。

尚、研削砥粒とビトリファイド結合剤を攪拌混合して均
質になった時点で水溶性粘結剤を加え混合して、この混
合物を微小中空体と水溶性粘結剤との混合物に加えて上
記造粒物をつくるようにすることもできる。

〔発明の効果〕

このようにして得られる本発明の多孔性ビトリファイド
研摩砥石は、第１図に示すように、通常容積で３０〜８
０％を占める上述の如き無機質の微小中空体５１２３Ｎ
を砥粒１とビトリファイド結合剤２で結び付け、更に砥
粒と結合剤の空隙である気孔３が存在している。すなわ
ち、無機質の微小中空体を従来の砥石で結び付けた構造
になっている。

従って、得られた砥石は全体的に軽く、研摩作業時には
気孔３の外にこれらの微小中空体５がチップポケットと
して働くため、従来の砥石に比べて目詰りが起りに＜＜
、被削材の焼は等を防ぐことができるとともに被削材の
研削面にむしれが発生することなく、鏡面の動き研削面
を得ることができる。

一方、本発明においては微小中空体は焼成に当っても上
記気孔形成剤の場合のように発泡したり変形したりしな
いので、砥石の形状崩れや亀裂等を起こすことなく、低
砥粒率でかつ軟結合度の研摩砥石を製造することができ
るとともに、微細な研削砥粒とビトリファイド結合剤を
表面にコーティングさせてなる微小中空体を均質に混合
させることができるので、その砥粒と結合剤を砥石内に
均質に規則正しく存在させることができる。

以下に実施例を示す。尚この例において「部」は重量部
を意味する。

（実施例） 実施例〕 研摩砥石の製造原料として、つぎの４種類の原料を用意
した。

２、ビトリファイド結合剤 ２３部 ４、デキストリン水溶液（濃度１０％）　　　　　　１
０部上記の原料のうち、まず無機質中空体とデキストリ
ン水溶液を十分に混合撹伴して、微小中空体の表面を均
等に濡らした。次に、あらかじめ乾式混合しておいた炭
化硅素砥粒とビトリファイド結合剤の混合物を徐々に加
えて、十分に攪拌混合した。そうすることによって、微
小中空体の表面に砥粒と結合剤の混合物がコーティング
された造粒物が得られた。この造粒物の６４８グラムを
秤量し、外径２０Ｃ１ｓｍ、内径５０ｍｍ、厚さ２０ｍ
ｍの生砥石を加圧成型した。これを５０℃で６時間乾燥
した後、電気炉に入れて、１１５０℃で４時間焼成した
。この結果得られた砥石の組成（砥石単位体積中に各成
分が占める体積百分率）は、砥粒率２３．８％、結合剤
率７．１％、無機質微小中空体率４８．３％、気孔率２
０．８％であった。すなわち、砥石の容積の６９．１％
がチップポケットの働きをなすものであった。

この砥石と従来の砥石でアルミニウム合金を研削した時
の研削結果と研削条件を第１表に記述する。尚、この従
来の砥石は、上記例１と同じ砥粒１００部に対しビトリ
ファイド結合剤１３部、デキストリン水溶液６部の割合
で混合してなる８７２ｇの混合物を同じように加圧成型
、焼成してつくられたものである。

第 １ 表 第１表の研削結果に示しであるように、従来のビトリフ
ァイド砥石では、被削材の研削面にむしれが発生する被
削材に対して、本発明の多孔性ビトリファイド研摩砥石
を使用すれば、むしれの発生がない鏡面を得ることがで
きた。

実施例２ 研摩砥石の製造原料として、つぎの４種類の原料を用意
した。

１、溶融アルミナ質砥粒（ＷＡ＃１０００、平均粒径：
１６μｍ）　　　　　　　　　　　１００部２、ビトリ
ファイド結合剤　　　　　　　　　　　４１部３、無機
質微小中空体（材質ニジリカパルーン、真比重：０．３
０、平均粒径：３００μｍ）　　３０部４、デキストリ
ン水溶液（濃度１０％）　　　　　　１０部まず、溶融
アルミナ質砥粒とビトリファイド結合剤を乾式混合して
均質になった時点で、デキストリン水溶液４部を加えて
十分に撹拌混合し、砥粒と結合剤の混合物を作成した。

別の混合機に無機質微小中空体とデキストリン水溶液６
部を投入し、十分に撹拌混合して、微小中空体の粒子表
面を均等に濡らした。これに、砥粒と結合剤の混合物を
徐々に加えて十分に撹拌混合することによって、微小中
空体粒子の表面に砥粒と結合剤の混合物がコーティング
された造粒物を得た。

この造粒物の７５グラムを秤量し、外径１００關、内径
２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの生砥石を加圧成型した。この
生砥石を５０℃で６時間乾燥した後、電気炉に入れて、
９５０℃で１時間焼成した。

この結果得られた砥石の組成（砥石単位体積中に各成分
が占める体積百分率）は、砥粒率１５．４％、結合剤率
１０，２％、無機質微小中空体率４９．１％、気孔率２
５．３％であった。

すなわち合わせて砥石の容積の７４．４％がチップポケ
ットの役をなすものであった。これは製造時も研摩時も
何ら支障なく、これを用いて鏡面のような研削面を得る
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明により製造された多孔性ビトリファ
イド研摩砥石の内部組織を模式的に示す図である。第２
図は、従来の製造法で作られたビトリファイド研摩砥石
の内部組織を模式的に示す図である。第３図は、可燃性
の有機質気孔形成剤を使用して製造されたビトリファイ
ド研摩砥石の内部組織を模式的に示す図である。 １・・・砥粒、２・・・ビトリファイド結合剤、３・・
・気孔、４・・・可燃性の有機質気孔形成剤の焼失によ
りできた気孔、５・・・無機質の微小中空体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、研削砥粒とビトリファイド結合剤とを、前記砥粒の
   粒径の１０倍以上の粒子径を有し、その砥粒の硬度より
   軟らかく、高温で十分な耐火性と強度を有する無機質の
   微小中空体の表面にコーティングしてなる造粒物を、成
   型し、焼成してなる、多孔性ビトリファイド研摩砥石。 ２、前記研削砥粒は溶融アルミナ質砥粒、炭化硅素砥粒
   、ダイヤモンド砥粒、六方晶窒化硼素砥粒のいずれか１
   種又は数種である請求項１記載の多孔性ビトリファイド
   研摩砥石。 ３、前記無機質微小中空体の材質はシリカ、アルミナ、
   ガラス、ジルコニアのいずれか１種又は数種である請求
   項１記載の多孔性ビトリファイド研摩砥石。 ４、前記無機質微小中空体は容積で３０〜 ８０％含まれる多孔性ビトリファイド研摩砥石。 ５、研削砥粒とビトリファイド結合剤とを混合して両者
   の混合物を形成し、別に前記砥粒の粒径の１０倍以上の
   粒子径を有しその砥粒の硬度より軟らかく、高温で十分
   な耐火性を有する無機質の微小中空体と水溶性粘結剤を
   混合し、このようにして前記粘結剤で表面を被覆された
   微小中空体を前記混合物と混合して前記微小中空体の表
   面に前記研削砥粒とビトリファイド結合剤をコーティン
   グした造粒物をつくり、これを成型後焼成することを特
   徴とする多孔性ビトリファイド研磨砥石の製造法。