JPH0623390B2 - 研削砥石の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は合成樹脂を結合剤とする研削砥石の製法に関す
る。

（従来の技術および問題点） 研削砥石の合成樹脂質結合剤（レジノイド結合剤）とし
ては、従来フェノール樹脂，ポリビニルアルコール，ポ
リウレタン，エポキシ樹脂，不飽和ポリエステル，ポリ
イミド等が知られている。レジノイド結合剤は、ビトリ
ファイド結合剤等無機質結合剤に比して、弾性があり、
引張り強さが大きく、高速回転に耐えるので、広く使わ
れている。しかし、いずれも研削時の発熱により、砥粒
を保持している樹脂が熱や研削液によって劣化し、目詰
り，目こぼれを起しやすい等高度の研削を行うのが困難
であった。

中ではフェノール樹脂を結合剤とした砥石が生産性，性
能共に優れたものとして最も多く使用されている。この
砥石の有利な点は生産性が極めて高いことであり、すな
わち砥石用組成物を冷プレスにより成形し、アーフター
ベーキングにより硬化させる所謂ベークライト法が適用
できる点である。この方法は比較的小型の砥石を製造す
るのに適しており生産性が高い方法として知られてい
る。但しフェノール樹脂は耐水性に劣り他の諸物性にお
いても改善の余地がある。そこでフェノール樹脂に代る
ものとして他の樹脂類にベークライト法を適用すべく種
々試みられたが、いずれも熱プレス法もしくは注型法で
しか砥石を製造することができないため、金型とプレス
の占有率が高く経済的でない。それ故、業界ではアーフ
ターベーキングにより製造でき、耐熱性，耐水性に優れ
た砥石を探求しているのが現状である。

（発明の目的） 本発明は、上記のような従来の研削砥石の性能上および
製造工程上の問題点を改善し、耐熱性・耐水性・研削性
能に優れ、生産性の高い研削砥石の製法を提供するもの
である。

（発明の構成） −問題点を解決するための手段− 本発明者らは、耐熱性・耐水性・機械的強度に優れ、適
度の結合度が得られる結合剤を種々探索し、本発明者ら
が先に提案したテレフタル酸ジアリルエステル共重合体
（特開昭５９−８０４０９号）を必須成分とする熱硬化
性樹脂を結合剤とする組成物がアーフターベーキングに
より、優れた研削砥石を製造しうることを見出し本発明
に到達した。

本発明にいうテレフタル酸ジアリルエステル共重合体と
は、式（１） で表わされるテレフタル酸ジアリルエステルと式（２） （ただし式中Ｒ_１，Ｒ_２はそれぞれ水素原子および低級
アルキル基よりなる群から選ばれた基を示し、ｎは 1〜
3の整数を示す） で表わされるベンジル位に少なくとも 1個の水素原子を
有する芳香族炭化水素とから導かれたテレフタル酸ジア
リルエステル共重合体であって （ａ）式（１）モノマー単位の末端に式（２）モノマー
単位 1個が、上記ベンジル位において式（１）モノマー
単位のアリル基とそのＣ^＊および／またはＣ^＊′と炭素
−炭素結合した構造を有する。

（ｂ）該共重合体の式（１）モノマー単位のアリル基で
形成された炭素−炭素結合分子鎖部分の該式（１）モノ
マー単位の数が 3〜11，好ましくは 3〜10であるという
構造的特徴を有する共重合体である。

このテレフタル酸ジアリルエステル共重合体は、特定条
件において式（１）化合物と式（２）化合物とを、公知
の有機過酸化物やアゾ化合物の存在下によって製造する
ことができる。この共重合体の詳細については上記特開
昭５９−８０４０９号に記載されている。

本発明にいうテレフタル酸ジアリルエステル共重合体を
プレポリマーとして含む熱硬化性樹脂とは、もちろん該
共重合体自身でもよいし、必要に応じて、樹脂の溶融温
度，硬化速度，初期粘着性等を調節するために、ジアリ
ルフタレート，テトラブロモジアリルフタレート類，ジ
アリルクロレンデート，トリアリルシアヌレート，トリ
アリルイソシアヌレート，トリアリルトリメリテート，
トリアリルフォスフェート等のような、テレフタル酸ジ
アリルエステル共重合体と、その硬化条件で反応し得る
モノマーあるいは数平均分子量2000未満のオリゴマーの
中から単独で、または適当に組合せて加えてもよい。配
合量は、組成物の作業性，凝結性，溶融粘度，硬化速
度，機械強度等によって決めるので厳密には規定できな
いが、該共重合体と等重量部以下とすることが望まし
い。

また該共重合体に、ジアリルフタレート，ジアリルイソ
フタレート，ジアリルテレフタレートの重合体またはこ
れらの共重合体，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹
脂，エポキシアクリレート等の熱硬化性樹脂，ポリブタ
ジエン，塩素化ポリエチレン，エチレン−酢酸ビニル共
重合体，エチレン−アクリル酸エステル共重合体等の熱
可塑性樹脂あるいはエラストマー類のうち 1種または 2
種以上を配合したものもまたテレフタル酸ジアリルエス
テル共重合体をプレポリマーとして含む熱硬化性樹脂と
して用いることができる。

本発明に使用される研削砥石用組成物は上記テレフタル
酸ジアリルエステル共重合体をプレポリマーとして含む
熱硬化性樹脂を結合剤とし、これに適当な研磨材または
砥材（以下砥粒という）、および充填剤，研磨助剤，硬
化剤、必要に応じて補強剤，気孔剤，耐磨耗剤，シラン
カップリング剤，界面活性剤を配合することにより製造
される。

砥粒としては、アルミナ質，炭化ケイ素質，燒結アルミ
ナ質，アルミナ・ジルコニア質，人造ダイヤモンド，Ｃ
ＢＮ（立方晶窒化ホウ素）のような人造研磨剤，コラン
ダムガーネート等の天然研磨剤を用いることができる。
これらの砥粒の配合量は、結合剤 100容量部あたり50〜
1500容量部、好ましくは 100〜 500容量部程度である。

充填剤および研削助剤としては、たとえば氷晶石，ケイ
石，フッ化カルシウム，硫酸バリウム，硫酸カリウム，
炭酸カルシウム等が用いられ、結合剤硬化時の収縮防止
剤としても有効である。これら充填剤および研削助剤は
必須ではないが、結合剤 100容量部あたり 300容量部以
下、好ましくは 100容量部以下配合すればよい。

硬化剤としては、過酸化ベンゾイル，過酸化ジクミル，
過酸化ジ−tert−ブチル，過安息香酸tertブチルのよう
な有機過酸化物を使用することができ、その配合量は結
合剤 100重量部あたり 0.1〜 6重量部程度が好ましい。
また結合剤中にエポキシ樹脂を配合した場合は公知の硬
化剤を常法通り添加すればよい。

補強材を用いる場合には、ガラス繊維，シリカ繊維，シ
リケートガラス繊維，アスベスト繊維，アルミナ繊維，
炭素繊維，ボロン繊維，ベリリウム繊維等の無機質繊
維，ポリエステル，ポリアミド，ポリビスマレイミド，
ビスマレイミドトリアジン樹脂等の有機質補強材および
これらからなる繊維，織布，不織布，マット等から選ぶ
ことができ、研削砥石の機械的強度の向上，脆さの軽減
等に有効で、砥石車としたときの使用周速度の増大にも
効果がある。補強材の配合量としては、結合剤 100重量
部当り 300重量部以下、好ましくは 100重量部以下であ
る。

研削砥石の気孔の量を調節するために、必要ならば気孔
剤としてたとえばアルミナ質中空球を使用してもよい。
気孔剤の配合量は、砥粒の粒度，砥粒率，結合度等によ
るので、一概には定められないが、通常結合剤 100容量
部当り 150容量部、好ましくは75容量部以下である。

本発明法による研削砥石は以上のような結合剤，砥粒お
よびその他の配合物を選択，秤量し、攪拌混合し、必要
ならば、作業性，気孔率等を考慮して水その他の溶剤を
配合して組成物を製造し、次いで型ごめし、冷プレス成
形して賦形し、さらに脱型乾燥後、生仕上げの各工程を
経て燒成することにより製造される。燒成工程で加熱さ
れることにより、結合剤が硬化して砥粒が固定される。
この燒成は空気中または不活性ガス中で約 150〜 220℃
にて約 3〜24時間程度行えば十分である。この際、砥石
の種類や大きさによって条件が異なるので、適当に温度
と時間の組み合せを決定することができる。

−発明の作用− 本発明において使用するテレフタル酸ジアリルエステル
共重合体は、前述のように有機過酸化物等の触媒により
残存アリル基（ウイス法ヨウ素価で示される）が架橋反
応に与り、三次元の巨大分子となって不溶不融となる熱
硬化成樹脂である。すなわち該共重合体は部分重合体
（プレポリマー）として製造される。該共重合体のアリ
ル基の重合速度はビニル基等の重合速度と比較して遅く
通常は常温を越える高い温度を要する。この点はしばし
ば短所となるが、一方ポットライフが長いという長所と
もなり得る。したがって、冷プレス（常温）による賦形
からアーフターベーキングに至る処理工程においては極
めて安定であり、ベーキングにより始めて反応が開始す
る。この際に必要な温度も、硬化物の物性を損うことな
く触媒の選択により調節することができる。またプレポ
リマーであるから初期の粘着力もあり、硬化するまでの
原子あるいは分子間の結合距離の変化が少いので、成形
収縮が小さく寸法精度がよくなり、製品設計が容易とな
る。

さらに、プレポリマーは硬化に至るまでは可塑性を保っ
ているので、ベーキングの際、徐々に加熱し、長時間か
けて硬化させる場合には、流動しつつ、砥粒その他の充
填材と十分馴染む余裕があり、極めて優れた硬化物を得
ることができる。

該共重合体は通常酸化によって硬化を妨害されるので、
ベーキングに際しては不活性ガス中で行うのがよいが、
たとえば 160℃以上のような高温かつ長時間の条件下で
は実用上十分に硬化しうるし、必要ならば賦形した半製
品を耐熱性のフィルム，シート，箔等で覆うか、適当な
ケースに納めて燒成炉に入れればさらに有効である。

−テレフタル酸ジアリルエステル共重合体の合成法− タービン翼式可変式攪拌機，モノマーおよび触媒供給用
二重管式供給ノズル，チッ素パージ口，リーク弁，サン
プリング口，温度計および圧力計を備えた内容積 120
のジャケット付ＳＵＳ 304製重合槽を使用した。この重
合槽に後掲第１表に示した芳香族炭化水素（ＨＣ）60kg
を仕込み槽内の空気をチッ素で置換した後、減圧にし重
合槽を密閉した。攪拌を行いつつ 140℃に昇温し二重管
式ノズルの外管よりテレフタル酸ジアリルエステル（Ｄ
ＡＴ）を所定の速度で、また同時に過酸化ジ−tert−ブ
チル（ＤＴＢＰＯ）と式（２）の芳香族炭化水素（Ｈ
Ｃ）とをモル比 0.5： 1となるよう予め混合したものを
所定の速度で重合槽に供給した。槽温度は 140℃、重合
槽圧力は 0.3〜 2kg／cm²Ｇである。所定量のテレフタ
ル酸ジアリルエステル，芳香族炭化水素，過酸化ジ−te
rt−ブチルの供給が終了すれば加熱を中止し常温付近ま
で冷却し重合反応を終了した。テレフタル酸ジアリルエ
ステル，芳香族炭化水素、および過酸化ジ−tert−ブチ
ルの供給速度と供給量を第１表に示した。

上で得られた重合反応液を、薄膜式蒸発器を用いて、揮
発分を留去し、蒸発残分中の未反応芳香族炭化水素の、
共重合体と未反応テレフタル酸ジアリルエステルの合計
に対する比率を、重量で 0.3： 1とし、次いで蒸発残分
を、供給したテレフタル酸ジアリルエステルの重量で 5
倍のメタノールを仕込んだ攪拌槽に滴下しながら攪拌
し、共重合体を析出させた。析出した共重合体を同量の
メタノールでよく洗いろ過，乾燥，粉砕して粉末状の共
重合体を得た。共重合体の収率および物性は第１表に示
した。

実施例１，比較例１，２ 溶融アルミナ質砥粒（ＪＩＳ 4Ａ＃46）2460ｇを攪拌機
とロールを備えた下皿回転のフレットミルに入れて、次
にテレフタル酸ジアリルエステル70ｇ，過酸化ジクミル
1ｇ，シンナーとしてメチルエチルケトン70ｇを加えて
混合し、砥粒表面を濡らす。さらに上記合成例で得たテ
レフタル酸ジアリルエステル共重合体 270ｇ，過酸化ジ
クミル 5.4ｇおよび＃ 200微粉の氷晶石 405ｇを徐々に
添加、室温で攪拌する。初期べたつき気味の調製試料は
混合中シンナーの揮発により粉別れなく塊状とならず程
よく流動する時期を混合終了とする。

上記調製試料を第１図に示すような金型を用いて直径25
5mm ，厚み25mmの円板状成形品を圧縮成形する。このテ
レフタル酸ジアリルエステル共重合体からなる樹脂を結
合剤として砥石（以下ＤＡＴ砥石という）（Ａ）はコー
ルドプレス製法によるもので面圧 150kg／cm²にて常温
で 1分間加圧成形し脱枠した生半製品、ＤＡＴ（Ｂ）は
ホットプレス製法により（Ａ）と同様に金型に充填した
調製試料を 180℃に保温された熱板にはさみ、面圧 150
kg／cm²加圧で25分間成形した半熟成製品である。

フェノール砥石（Ｃ）は前述のＤＡＴ樹脂の代りに液状
フェノール樹脂（Ｖ−8121、大日本インキ社製） 120ｇ
と粉末状フェノール樹脂（Ｖ−1930、大日本インキ社
製） 270ｇおよび＃200 粉末氷晶石 405ｇからなる調製
試料を同重量，同体積にて面圧 150kg／cm²加圧で 1分
間成形した製品である。

以上（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）各半製品はオープン中で第２図
に示す条件で加熱燒成し最終製品とした。

以上、本発明法によるＤＡＴ砥石（Ａ）と（Ｂ）および
（Ｃ）砥石とについて機械的強度，耐熱性および研削性
能を求めると第２表のとおりであった。

以上のように本発明法によるＤＡＴ砥石（Ａ）はフェノ
ール砥石（Ｃ）に比べ機械的強度，耐熱性，研削性等の
点で明らかに優れておりまたＤＡＴ砥石（Ｂ）に比べて
も研削性の点で勝っている。

フェノール系レジボンド砥石が精密研削の分野で敬遠さ
れている理由は弾性率が小さいことによる寸法の不安定
要素を含む点にあるが、この欠点も砥石の周速度を高く
することにより解決されてきた。しかし最も大きな障害
として湿式研削中の研削液による結合剤フェノール樹脂
の劣化による研削性能の不安定及び仕上面粗度のバラツ
キ等がある。

以下本発明法によるＤＡＴ砥石とフェノール砥石との耐
水性試験結果を示す。

実施例２，比較例３，４ 前記例で得られた砥石（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）をジョンソン
水溶液ミリストリーム50倍研削液（ pＨ 9.4）に50℃で
48時間浸漬して常態抗折強度と浸漬後の抗折強度および
研削特性を比較した結果を第３表に示す。

以上のようにＤＡＴ砥石（Ａ）はフェノール砥石に比べ
耐研削液性が明らかに優れている。

（発明の効果） 本発明法による研削砥石は、湿式，乾式いずれの研削法
にも使用可能で、結合剤の耐熱性がよいので、研削時の
発熱で砥粒表面の温度が上昇しても、結合剤が軟化や劣
化を起さず、強固に砥粒を維持することができる。さら
に耐水性に優れているので研削液に長時間さらされても
劣化しない。また使用後湿潤状態あるいは水中に保管さ
れた後もその強度，性能を長時間保持することができ、
安心して使用を再開することができる。特に冷プレス成
形後燒成することにより生産性を大幅に向上できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる金型の断面図および平面図
であり、第２図は実施例において各砥石半製品より最終
製品を製造する工程の加熱曲線である。 第１図において （１）……砥石，（２）……金型外枠， （３），（４）……鉄板，（５）……心棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井筒 治明 兵庫県尼崎市西大島字流作676―１ (56)参考文献 特開 昭60−44576（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テレフタル酸ジアリルエステル共重合体を
   プレポリマーとして含む熱硬化性樹脂を結合剤とし、硬
   化剤および砥粒を含む組成物を、常温下で加圧による賦
   形を行い、次いで 150〜 220℃で加熱焼成し硬化するこ
   とを特徴とする研削砥石の製法。 ただし上記テレフタル酸ジアリルエステル共重合体と
   は、テレフタル酸ジアリルエステルと次式で表わされる
   ベンジル位に少くとも１個の水素原子を有する芳香族炭
   化水素との共重合体をいう。 上式中Ｒ^１，Ｒ^２は、それぞれ水素原子および低級アル
   キル基よりなる群から選ばれた基を示し、ｎは１〜３の
   整数である。