JPH04226863A

JPH04226863A - 研削材製品

Info

Publication number: JPH04226863A
Application number: JP3231651A
Authority: JP
Inventors: Gordon E Hickory; ゴードン　イー．ヒッコリー; Michael J White; マイケル　ジェー．ホワイト
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1992-08-17
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: EP0482412A2; KR0178404B1; CA2047129C; JP2950657B2; EP0482412A3; EP0482412B1; KR920008166A; DE69115220D1; CA2047129A1; US5061295A; DE69115220T2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂結合研削材、特に
研削砥石のような研削材製品を製造するのに有用な、活
性充填材を含有するフェノール樹脂結合研削材に関する
。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】研削砥
石及びコーティングした研削材における樹脂結合砥粒の
切削効率を向上させるために、各種の研削助剤を使用で
きることは周知である。研削材製品の研削作用を向上さ
せるために、樹脂結合剤に支持された砥粒及び活性充填
材の各種組合せが提案されており、そしてある特定の組
合せが、鉄材の研削及び／または切断に特に有用である
ことが認められている。活性充填材を使用すると、樹脂
結合研削砥石の研削性能を著しく改善できることが知ら
れている。良好な充填材は、より効率良く金属を除去す
ることを助け、そして研削処理中に発生する熱量を低減
することができる。この結果、必要な研削エネルギーが
減少し、そして研削砥石の寿命が延びる。

【０００３】アルミナ及び他の砥粒と、氷晶石、黄鉄鉱
またはＦｅＳ２　，ＫＡｌＦ４　，Ｋ３　ＡｌＦ６　，
Ｋ２　ＳＯ４　，ＰｂＣｌ２　，ＰｂＯ，Ｓｂ２　Ｓ３
　、及びこれらの材料の混合物のような微粉充填材との
組合せを含む樹脂結合研削砥石が知られており、そして
工業的に使用されている。ある特定の組合せの充填材を
混合物で使用した場合に、優れた研削特性が提供される
ことが認められている。例えば、ＦｅＳ２　及びＫ２　
ＳＯ４　の混合物を、フェノール樹脂結合切断砥石にお
いてアルミナ砥粒と共に用いると相乗効果が得られる。ＦｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　の混合物を含有する研削
砥石は、多くの用途に対して他の先行技術の研削砥石よ
りも一般に良好な性能を有するが、このＦｅＳ２　／Ｋ
２　ＳＯ４　砥石は比較的激しく作用し、そして中位か
ら低い切削速度において加工物を激しく焦がす。このよ
うに、これらの問題を克服した研削砥石が必要とされる
。

【０００４】米国特許第４，４７５，９２６号は、レジ
ノイド結合研削材製品を開示し、その中でレジノイド結
合剤は改良した活性充填材５〜８０体積％を含有する。前記活性充填材は、黄鉄鉱、硫酸カリウム、及びアルカ
リハロフェレート（ａｌｋａｌｉ　　ｈａｌｏｆｅｒｒ
ａｔｅ）の混合物である。前記特許は、欄１において、
研削砥石の作製に用いられている周知の充填材の各例を
開示している。

【０００５】米国特許第２，２５８，７７４号は、鉛、
錫、ビスマス、アンチモン、カドミウム、またはこれら
の合金のようなある特定の低融点金属を含有する有機結
合砥粒材料を開示している。これらの金属は、研削材料
に対する減摩材であるとして教示されている。

【０００６】ここで、樹脂結合砥粒の研削砥石に錫、Ｆ
ｅＳ２　、及びＫ２　ＳＯ４　を組み合わせると、先行
技術の材料、とりわけ活性充填材としてＦｅＳ２　及び
Ｋ２　ＳＯ４　の組合せのみを含有する材料と比較して
、研削効率及び特性が結果として向上することが認めら
れた。一般に活性充填材は、最終研削材製品の約４０体
積％以下を占有する。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用、及び効果】本発明
の樹脂結合研削材製品は、一般に、有機ポリマーのよう
な重合性結合剤、砥粒、並びに錫、ＦｅＳ２　、及びＫ
２　ＳＯ４　の相乗混合物から成る活性充填材系、を含
んで成る。本製品はまた、液体可塑剤のような通常の混
合助剤を含有することも可能である。

【０００８】単純及び改質フェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シェラック
、ポリイミド、及びゴムを含む、すべての適当な重合性
結合剤を使用することが可能である。現在のところ、フ
ェノール樹脂を使用することが好ましい。有機ポリマー
は、一般に約１５〜４０体積％、より好ましくは約１８
〜３０体積％、そして最も好ましくは約２０〜２５体積
％の量で存在する。得られた砥粒製品が十分な強度を有
して安全に使用できるように、有機ポリマー含量が低く
なりすぎないことが重要である。

【０００９】使用可能な研削材には、溶融アルミナ、米
国特許第４，３１４，８２７号及び同第４，６２３，３
６４号に記述されたようなものを含む焼結アルミナ、シ
リコンカーバイド、ガーネット、フリント、溶融アルミ
ナ−ジルコニア、ダイヤモンド、並びにそれらの混合物
が含まれる。他の適当な研削材を使用することも可能で
ある。一般に研削材は、約３０〜６０体積％、より好ま
しくは約３５〜５５体積％、そして最も好ましくは約４
０〜５０体積％の量で存在する。

【００１０】活性充填材系は、Ｓｎ（錫），ＦｅＳ２　
、及びＫ２ＳＯ４　の混合物を含んで成る。充填材系の
総量は、少なくとも約５体積％、一般に約５〜４０体積
％、より好ましくは約１０〜３０体積％、そして最も好
ましくは約１５〜２５体積％の量で存在する。充填材系
の錫成分は、研削材製品の約２〜２０体積％の範囲にあ
ることができるが、約３〜１０体積％で使用することが
より好ましい。ＦｅＳ２　は一般に約２．５〜１０体積
％で存在し、そして約４〜９体積％で存在することがよ
り好ましい。充填材系のＫ２　ＳＯ４　成分は一般に約
２．５〜１０体積％で存在し、そして約４〜９体積％で
存在することがより好ましい。一般に、活性充填材系の
３つの成分は、錫：ＦｅＳ２　：Ｋ２　ＳＯ４　の比率
が約８０：１０：１０から１０：４５：４５の範囲にあ
るように用いられる。

【００１１】使用可能な通常の混合助剤には、トリデシ
ルアルコール、塩素化パラフィン、及びフルフラールの
ような液体可塑剤が含まれる。それらは一般に、組成物
全体の約１〜１０体積％、好ましくは約２〜６体積％の
量で存在する。樹脂結合研削材製品に通常含まれるすべ
ての他の原材料は、本発明の製品に含むことも可能であ
る。

【００１２】本研削材製品はまた、一般に約１５体積％
以下の、好ましくは約１〜１０体積％、そして最も好ま
しくは約３〜８体積％の気孔を有することも可能である
。

【００１３】本発明に従う好ましい研削材製品の一例は
、砥粒約４５．６体積％；有機ポリマー約２２．６体積
％；液体可塑剤約４．６体積％；並びにＦｅＳ２　約８
．６体積％、Ｋ２　ＳＯ４　約８．６体積％、及び錫約
４．０体積％を含有する充填材系、並びに気孔約６体積
％を含有する。

【００１４】本発明の研削材製品は、すべての適当な方
法により製造することが可能であるが、現在のところ、
以下に記述するような手順を踏むことが好ましい。有機
ポリマー（好ましくはフェノール樹脂である）は、液状
または粉末状の両方で使用される。液体樹脂は錫及び砥
粒と混合するが、乾燥粉末樹脂は充填材系の他の２つの
成分と別々に混合する。次いで、その２つの混合物を通
常の手段によりすべての液体可塑剤または他の原料と混
合する。

【００１５】研削砥石のような研削製品を形成するため
に、切断砥石を圧縮するために組み立てられた金型、例
えば全圧力約８００トンで使用される約１６″×１／８
″×１″のスチール製金型に、得られた混合物を計量注
入する。次いで通常知られるレジノイド結合砥石製造手
順に従い、圧縮した砥石形状を炉中約１７５℃の温度で
硬化する。

【００１６】以下の非限定例において、すべての部及び
パーセントは特に断わらない限り体積を基準とするもの
である。

【００１７】

【実施例】例１粒度２４及び３０のアルミナ粒子の５０：５０混合物か
ら成る砥粒４８．２％；液体フェノール樹脂５．９％；
粉末フェノールノボラック樹脂１７．９％；トリデシル
アルコール，塩素化パラフィン、及びフルフラールから
成る液体可塑剤混合物３．８％；並びに、Ｓｎ：ＦｅＳ
２　：Ｋ２　ＳＯ４比率が２：１：１である（すなわち
、錫約９％、ＦｅＳ２　４．５％、及びＫ２　ＳＯ４　
４．５％である）活性充填材混合物１８．１％、並びに
気孔６．２％から、本発明の切断砥石（１６″×１／８
″×１″）を作製する。錫のアルミナ粒子への添加は、
アルミナ粒子を液体樹脂と混合した後、且つ他の乾燥成
分混合物を添加する前に行う。混合物を適当な寸法のス
チール製金型に計量注入し、約８００トンの全圧力をか
け、次いで通常の方法で炉中１７５℃で３４時間硬化さ
せる。この砥石を以降砥石Ｉと称する。

【００１８】比較例Ａ研削材の作製において錫を使用しないことを除いて、例
１の基本手順を繰り返した。砥石には、アルミナ４８．
４％、液体フェノール樹脂５．４％、粉末フェノール樹
脂１８．５％、可塑剤混合物３．５％、活性充填材混合
物１８．２％、及び気孔６％が含まれる。ＦｅＳ２　及
びＫ２　ＳＯ４　は各々９．１％の量で使用した。この
砥石を以降砥石Ａと称する。

【００１９】比較例Ｂ研削材の作製においてＦｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　を
使用しないことを除いて、例１の基本手順を繰り返した
。この特別の砥石には、アルミナ４８．１％、液体フェ
ノール樹脂５．９％、粉末フェノール樹脂１７．８％、
可塑剤混合物４．１％、錫１８．１％、及び気孔６％が
含まれる。この砥石を以降砥石Ｂと称する。

【００２０】例２例１の手順を変更して、３種類の活性充填材は含有する
が、砥粒及び結合剤の界面において濃縮される錫濃度を
低減させた別の砥石を作製する。これを達成するために
、まずアルミナ粒子を液体フェノール樹脂と混合し、次
いで錫を混合して均一混合物を形成することにより、錫
（４％）をアルミナ粒子４５．６％にコーティングする
。次いで、錫をコーティングした研削材を、フェノール
樹脂総量２２．５％、液体可塑剤混合物４．６％、Ｆｅ
Ｓ２　　８．６％及びＫ２ＳＯ４　８．６％を用いて、
例１に記述したように処理する。活性充填材の総含量は
２１．２％に増加するが、錫の濃度は４％に減少する。気孔６％を含有する本砥石を以降砥石ＩＩと称する。

【００２１】例３先に作製した４種類の砥石を金属切削用に用いるために
Ｓｔｏｎｅ　　Ｍ１５０液圧切断機に取り付けて、直径
１．５″のＣ１０１８冷間圧延スチール棒の切断試験を
行う。１２，０００ｓｆｐｍの砥石速度で棒の切断を完
了するための、２．５、３．５、及び４．５秒の各時間
で３０回の試験を行う。表Ｉに結果を示す。（表中、Ｍ
ＲＲは１分間当たりの立方インチで表示された金属除去
速度であり、Ｅはキロワットで表示された研削動力であ
り、Ｇ−比は、除去した金属の体積対減耗した砥石の体
積の比率であり、Ｅ／ＭＲＲは比研削エネルギーであり
、そして焦げ％は焦げた加工物のパーセントである。）

【００２２】

【表１】

【００２３】表Ｉの結果は、共活性充填材として錫をＦ
ｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　の混合物へ添加した砥石Ｉ
及びＩＩが、特に中位から低い切削速度において性能の
向上した砥石であることを例示している。

【００２４】ＦｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　の混合物を
有する砥石Ａは激しく作用し、中位及び低位両方の切削
速度において激しく加工物を焦がした。

【００２５】砥石Ｂにあるように、砥石ＡのＦｅＳ２　
及びＫ２　ＳＯ４　混合物を錫で置き換えると、砥石は
非常に軟らかくなり、より切削しやすく、そして最低切
削速度において若干加工物を焦がすのみである。錫充填
フェノール樹脂系砥石の多用性はＦｅＳ２　及びＫ２　
ＳＯ４　混合物よりも明らかに大きいが、しかしこれは
、砥石寿命の多大な損失及び砥石中に錫が１８体積％存
在することによる高い砥石製造コストにおいて起こる。錫の密度は非常に大きく（７．３ｇ／ｃｃ）　、そして
値段が高い（現在、＄６．５０／１ｂ）材料である。

【００２６】しかしながら、砥石Ｉにあるように錫をＦ
ｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　と混合して用いると、砥石
Ａ（錫不在）よりも多用性及び研削特性が一般に改良さ
れると同様に、砥石Ｂ（錫のみ存在）と比較しても砥石
寿命が増加する。そして砥石ＩＩにあるように、砥石製
造コストを削減するために錫含量を４％だけに低減し、
そして錫の大部分を砥粒と結合剤との境界に局在させる
と、性能には本質的な差異はないが、より製造コストの
低い砥石を作製することができる。砥石Ｉは錫を９％、
そして砥石ＩＩは錫を４％だけ含有するが、その性能に
はほとんど差異がない。

【００２７】例５例１の手順を繰り返して３種類の異なる砥石を作製した
。砥石ＩＶは例１にあるように作製した。砥石Ａは比較
例ＡにあるようにＦｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　混合物
を用いて作製した。砥石Ａ−２は、Ａと同じ組成である
が、但し１６０℃の温度で炉硬化して、先行技術のより
軟質のグレードの研削材を作製した。各切削速度におけ
る６０回の切削結果を表ＩＩに示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２は、本発明の砥石ＩＶが高切削速度に
おいて砥石Ａの軟質変種（すなわち、砥石Ａ−２）と同
等な耐久性（Ｇ−比）を有するが、しかし低切削速度に
おいて実質的に切削しやすく、そしてその結果、著しい
砥石寿命の延長及び焦げの低減をも達成することを示す
。

【００３０】本発明の好ましい実施態様を上述した。当
業者が、特許請求の範囲に入る本発明の改変を行うこと
は可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　研削材、活性充填材、並びに前記研削
材及び前記活性充填材を結合するための有機ポリマーを
含んで成る研削材製品であって、前記活性充填材が錫、
ＦｅＳ２　、及びＫ２　ＳＯ４　の混合物から成ること
を特徴とする、研削材製品。
【請求項２】　　前記活性充填材が、前記研削材製品の
約５〜４０体積％を占有することを特徴とする、請求項
１記載の研削材製品。
【請求項３】　　前記活性充填材が、前記研削材製品の
約１０〜約３０体積％を占有することを特徴とする、請
求項１記載の研削材製品。
【請求項４】　　前記錫が、前記研削材製品の約２〜約
２０体積％を占有することを特徴とする、請求項１記載
の研削材製品。
【請求項５】　　前記有機ポリマーがフェノール樹脂か
ら成ることを特徴とする、請求項１記載の研削材製品。
【請求項６】　　前記研削材が、溶融アルミナ、焼結ア
ルミナ、シリコンカーバイド、ガーネット、フリント、
溶融アルミナ−ジルコニア、ダイヤモンド、及びそれら
の混合物から成る群より選択されることを特徴とする、
請求項１記載の研削材製品。
【請求項７】　　前記研削材がアルミナを含むことを特
徴とする、請求項１記載の研削材製品。
【請求項８】　　前記錫を前記研削材表面にコーティン
グすることを特徴とする、請求項１記載の研削材製品。
【請求項９】　　前記研削材製品が研削砥石であること
を特徴とする、請求項１記載の研削材製品。
【請求項１０】　　前記研削材製品がコーティングした
研削材製品であることを特徴とする請求項１記載の研削
材製品。
【請求項１１】　　前記錫、ＦｅＳ２　、及びＫ２　Ｓ
Ｏ４の体積比、錫：ＦｅＳ２　：Ｋ２　ＳＯ４　が、約
１０：４５：４５から約８０：１０：１０の範囲にある
ことを特徴とする、請求項１記載の研削材製品。
【請求項１２】　　液体可塑材をさらに含むことを特徴
とする、請求項１記載の研削材製品。
【請求項１３】　　ＦｅＳ２　及びＫ２　ＳＯ４　混合
物を含む活性充填材、研削材、並びに有機ポリマーから
成る研削材製品の研削性能を改良する方法であって、活
性充填材として錫をさらに含有させることを特徴とする
改良方法。
【請求項１４】　　前記錫が、前記研削材製品の約２〜
約２０体積％を占有することを特徴とする、請求項１３
記載の方法。
【請求項１５】　　前記錫、ＦｅＳ２　、及びＫ２　Ｓ
Ｏ４の体積比、錫：ＦｅＳ２　：Ｋ２　ＳＯ４　が、約
１０：４５：４５から約８０：１０：１０の範囲にある
ことを特徴とする、請求項１３記載の方法。