JPH0714591B2 - 多孔質砥石の製造法 - Google Patents

多孔質砥石の製造法

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JPH0714591B2
JPH0714591B2 JP58011515A JP1151583A JPH0714591B2 JP H0714591 B2 JPH0714591 B2 JP H0714591B2 JP 58011515 A JP58011515 A JP 58011515A JP 1151583 A JP1151583 A JP 1151583A JP H0714591 B2 JPH0714591 B2 JP H0714591B2
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博 稲田
道夫 小林
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    • B24GRINDING; POLISHING
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    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/32Resins or natural or synthetic macromolecular compounds for porous or cellular structure

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてポリビニルアルコール(PVA)のホル
マール化樹脂を基本結合剤として成る多孔質砥石の製造
法に関し、この製造法においては多孔質砥石の硬度、耐
水性、切削性を改良するための含浸液を用いる。
PVAホルマール化樹脂系の砥石は多孔性で弾性に富み、
特に曲面研磨において仕上面が良いなどの特色を有して
いるが、逆に磨耗しやすく切削性も悪い。さらに水によ
り軟化する性質があり、被研磨面の過熱防止に使われる
冷却用液として水を使用することができず、一般的に湿
式研磨が困難であるという欠点を有する。
これを解決する方法としては、 (1)熱可塑性樹脂の初期縮合物をあらかじめPVA樹脂
に混合してホルマール化する方法(例えば、特公昭53-6
752) (2)尿素樹脂又はメラミン樹脂の含浸 (3)液状のフエノール樹脂含浸 などが試みられているが、いずれも一長一短があり、基
本的要求にかなうものは得られていない。即ち、(1)
の方法では耐水性は向上するが、強度は不十分であり、
強度を上げるために熱硬化性樹脂の配合量を上げると溶
着現象をおこしてしまう。(2)の含浸法は砥石が硬く
なりすぎて熟成中にワレが発生する。(3)のフエノー
ル樹脂の含浸は含浸ムラが多く、均一含浸が不可能であ
る。
本発明はこうした問題点を解消し、耐水性、研削性とと
もにラツピング性にもすぐれた砥石の製造方法を提供せ
んとするものである。
即ち、本発明は、弾性を有する樹脂を基本結合剤とする
多孔質砥石を (a)フェノール樹脂 (b)ポリビニルアルコール (c)アルデヒド (d)酸性触媒 (e)水 からなる均一含浸に十分な低粘度である含浸液に含浸し
乾燥し、40〜130℃の温度で過熱してホルマール化反応
とフェノール樹脂の縮合を行なわせ、さらに130〜200℃
で熱処理を行ない多孔質結合層を付加形成することを特
徴とする、弾性を有する樹脂を結合剤とする多孔質砥石
の製造方法を提供する。
本発明における均一含浸に十分な低粘度とは、当業者が
一般的に行う含浸法において、含浸液の水性成分と樹脂
成分との分離が起こらずに均一に砥石深部まで含浸され
るのに十分な低粘度であることをいう。本発明の方法で
は前記の如く含浸液が均一含浸に十分な低粘度であるの
で、含浸液の水性成分は砥石深部まで含浸されるのに対
し、樹脂成分が砥石浅部までしか含浸されないという含
浸ムラが発生することなく、含浸液の樹脂成分は水性成
分と分離することなく砥石全体に均一に含浸される。
本発明におけるフエノール樹脂とは、フエノール、キシ
レノール、クレゾール等の各種フエノールとアルデヒド
との低分子縮合物とその誘導体例えば無水フタル酸でエ
ステル化したアルキド変性樹脂エポキシ変性樹脂、アリ
ルエーテル化フエノール樹脂、メラミン変性樹脂、フエ
ノールエーテル変性樹脂等を包含する。このフエノール
樹脂は分子量が十分低く水溶液又はエマルジヨンの状態
で使用されるが、用途によつてはやや分子量の高い粉末
状のフエノール樹脂をアルコール等の溶剤にとかしたも
のも使用できる。砥石の硬度を上げる目的には、分子量
の高いものあるいはエマルジヨン等を使用する。切削性
を上げるためには、分子量の低いものと高いものを混合
して使用する。ラツピング性を上げるためには分子量の
比較的低いものを使用する。
PVAは完全ケン化物が望ましいが、多少の酢酸基が残存
していてもさしつかえはない砥石用結合剤として適当な
公知のものを用いる。PVAの分子量は500〜2000、ケン化
度は98%以上のものが望ましい。
フエノール樹脂とPVAの重量比はフエノール樹脂100部に
対してPVAが5〜95部、製品の用途にあわせて硬度を調
整できる。また全樹脂量の5%の限度内において他の樹
脂例えばメラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
アミド、合成ゴム、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビ
ニリデン、不飽和ポリエステルを併用することもでき
る。耐水性を高める目的にはメラミン樹脂、尿素樹脂等
を用い、また、硬度を高くするためには、エポキシ樹
脂、メラミン樹脂等を用いる。
アルデヒドはアルデヒド基をもつものであればよいが、
例示すればホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベン
ズアルデヒド、クロトンアルデヒド、フルフラール等が
あげられる。
使用量は、適量でよいが、通例PVA100部に対し、凡そ20
〜80部好ましくは30〜60部(重量比)となる。
酸性触媒は塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸の他
パラトルエンスルホン酸等の有機酸も使用され、反応に
必要十分な量をもつて足り、通例PVA100部に対し凡そ5
〜10部(重量比)でよい。
このような組成からなる含浸液は均一な溶液又はエマル
シヨンであることが望ましいが、微粒子が分散したゾル
状であつてもよい。含浸液に含まれる水の量は、本発明
の製造方法により得られる砥石の多孔性の維持と耐
水性の向上、及び含浸液の浸透性(含浸性)のバラン
スの点を考慮しながら、含浸液の粘度が均一含浸に十分
な低粘度となるようにする。エマルシヨン又はゾルの安
定性を保つために他に支障のないかぎり界面活性剤、増
粘剤、凝集防止剤等を用いることもできる。
本発明に用いる含浸液はフエノール樹脂単独の含浸液と
ちがつて、砥石に対する親和性が良く、ムラを生ずるこ
とはない。その結果最終製品の硬度、耐水性等も均一
で、また加熱中にワレを生ずることもない。
即ち本発明に用いる含浸液の最大の効果は従来のフエノ
ール樹脂の含浸液にPVA、アルデヒド、酸、水とを組合
せるだけでPVAボンド砥石との親和性が飛躍的に改良さ
れ均一にムラなく含浸が行われうる点にあり、また最終
製品の耐水性、硬度、切削性などが改良される理由もこ
の親和性によるものである。また結合剤にフエノール樹
脂を混入して成型した場合(例えば特公昭49-3430、同5
3-6752)よりも良好なラツピング性を保持しているのは
フエノール樹脂により砥粒表面が被覆されるためであ
る。砥石が親水性であれば、ケン化度の高い(98%以
上)PVAを使用し砥石が疎水性の場合にはケン化度の低
い(88%位のもの)PVAを使用する。フエノール樹脂に
対してPVAの量を多くすることによつて、砥石との親和
性は増加するが、量を多くし過ぎると、含浸液の粘度が
高くなつて、砥石に対する浸透性が悪くなる。(なお、
アルデヒド,酸の種類は、砥石との親和性にほとんど影
響を与えない) 常法により成形固結した砥石はこの含浸液に含浸され
る。
樹脂結合の多孔性砥石としては、PVAホルマール化物を
ボンドとしたもの、或いは、PVA樹脂に水溶性の熱硬化
性樹脂の初期縮合物を混合しホルマール化反応させたも
の(いわゆる多孔性ボンド砥石)、その他微粒のレジノ
イド砥石、多孔性のエポキシ、ウレタン等をボンドとす
る砥石等を用いる。
砥石は含浸後乾燥され、まずホルマール化反応とフエノ
ール樹脂の縮合反応を行わせるため40〜130℃で熱処理
される。その後さらに、これに加えて130℃〜200℃で数
時間の熱処理で硬化を行う。この二段熱処理により均一
でムラのない砥石が加熱中にワレを生じることもなく生
産できる。本発明に使用する含浸液はその中に水を多く
含むため、前記乾燥、硬化のための熱処理により水分が
蒸発除去され、水の占有部分が気孔となり、できあがっ
た砥石には新たにミクロな気孔を多数持った結合層が付
加形成される。またでき上つた砥石は、耐水性、強度、
切削性、耐磨性にすぐれる一方、多孔性ボンド砥石の本
来具備している良好なラツピング性を保持している。
なお、上掲の多孔質砥石の他に、レジノイド砥石等の多
孔質のものに対しても本発明の含浸液を適用することが
でき、仕上面精度の向上が行なわれる。
なお加熱時間は砥石の形状、PVAフエノール樹脂の割
合、温度などにより、形状の大きいほど、フエノール樹
脂の割合が大きいほど、また処理温度が低いほど長時間
を要するが、通例、120〜140℃では約20〜25時間、150
〜200℃では約12〜20時間程度である。一般的には180℃
で15時間程度の熱処理が望ましい。
本発明によれば、含浸液の(フエノール樹脂/PVA)配合
比に従い、目的に応じ適度な硬度又は切削性とラツピン
グ特性とを具備した、多孔質砥石を、種々の研磨目的、
対象に応じて得ることができ、耐水性も良好なものが得
られる。
以下、本発明の実施例を記す。
実施例1 予め、いわゆる多孔質ボンド砥石(外径305mm、中心孔
径152.4mm、厚さ25mm)を以下の方法により製作した。
PVAの20%水溶液100部に対して、フエノールレジン50
部、ホルマリン20分GC#1000の砥粒60部を加えてよく撹
拌し、塩酸を触媒として温度60℃で20時間ホルマール化
反応をさせた後、水洗、乾燥を行ない多孔質ボンド砥石
を得る。
この多孔質ボンド砥石をPVA20%水溶液25部(重量部、
以下同じ)水溶性フエノール樹脂50部、ホルマリン(ホ
ルムアルデヒドの37%水溶液)15部の混合液に触媒とし
て塩酸(37%の塩化水素を含む水溶液)10部を加えた含
浸液で処理した後50℃でホルマール化及びフエノール樹
脂の縮合を行なわせた後180℃で5〜10時間加熱した。
以下の処理により得られた砥石にて銅ロールを研磨した
ところスクラツチもなく耐摩耗性も良好であり、優れた
切削性を示した。また、ワーク面の仕上がりも光沢のあ
る美しいものとなった。なおPVAはクラレポバール105水
溶性フエノール樹脂は(大日本インキ製)TD-2307を用
いた。
比較例1 実施例1で得た多孔質ボンド砥石と同じもの(未含
浸)。実施例1と同様に研磨テストを行なった結果、ワ
ーク面の仕上がりは良好であったが、切削性は劣ってお
り、不良であった。
比較例2 実施例1と同じ多孔質ボンド砥石を用い、液状のフエノ
ール樹脂(樹脂含有率60%)100部と1%の希塩酸10分
の混合液にて含浸し、乾燥の後150℃で15時間加熱処理
し、砥石を得た。その結果得られたものは、含浸ムラが
著しくそのため研削面も不良であつた。
研削条件 1)研削方法 円筒プランジ研削 2)砥石寸法 305×25×152.4 3)被削物 S45(生材)60φ×50l 4)砥石研削幅 25mm 5)研削液 水溶性研削液W2 6)砥石使用周速 2000m/min 7)ワーク回転数 20m/min 8)切込速度 1.2μ/rev 9)スパークアウト時間 20sec なお、実施例1と同様の研磨テストの結果、ワークの仕
上がり面は粗悪であり、スクラッチの発生も見られた
上、切削性も劣ったものであった。実施例1、比較例
1、2の研磨テストの結果を第1表に示す。このように
切削性とラッピング特性を具備した砥石が本願発明の方
法により提供されるので、従来、研削と仕上げ面の形成
とを2段階に分けて行なっていたのが1段階で行なうこ
とが可能になった。
実施例2 実施例1と同じ方法により多孔質ボンド砥石を得た。こ
の多孔質ボンド砥石をPVA20%水溶液20部(重量部)水
溶性フエノール樹脂60部、ホルマリン(ホルムアルデヒ
ドの37%水溶液)15部の混合液に触媒として塩酸(37%
の塩化水素を含む水溶液)10部を加えた含浸液で処理し
た後60℃でホルマール化及びフエノール樹脂の縮合を行
なわせた後180℃で5〜10時間加熱した。得られた砥石
を用いてSUS304の丸棒を研削したところスクラツチもな
く、良質の面が得られた。
実施例3 実施例1と同じ多孔質ボンド砥石をPVA20%水溶液25
部、エマルシヨン型の液状フエノール樹脂30部(樹脂分
80%)ホルマリン(ホルムアルデヒドの37%水溶液)15
部の混合液に触媒として塩酸(37%の塩化水素を含む水
溶液)10部を加えた含浸液で処理した後50℃でホルマー
ル化及びフエノール樹脂の縮合を行なつた後170℃で5
〜8時間加熱した。得られた砥石は含浸ムラはなく、砥
石内部まで均一に含浸が行なわれていた。
実施例4 実施例1と同じ多孔質ボンド砥石をPVA20%水溶液23
部、液状フェノール樹脂30部(樹脂分60%)、ホルマリ
ン(ホルムアルデヒドの37%水溶液)8部、水38部の混
合液に触媒として塩酸(37%の塩化水素を含む水溶液)
1部を加えた含浸液で処理した後、60℃でホルマール化
及びフェノール樹脂の縮合を行った後、180℃で5〜10
時間加熱した。得られた砥石は含浸ムラはなく、砥石内
部まで均一に含浸が行われていた。
この砥石で、sus304の板材を研削したところ、スクラッ
チのない光沢のある仕上がり面となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭39−13291(JP,B1) 特公 昭39−13292(JP,B1) 実公 昭46−9431(JP,Y1)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弾性を有する樹脂を基本結合剤とする多孔
    質砥石を (a)フェノール樹脂 (b)ポリビニルアルコール (c)アルデヒド (d)酸性触媒 (e)水 からなる均一含浸に十分な低粘度である含浸液に含浸し
    乾燥し、40〜130℃の温度で加熱してホルマール化反応
    とフェノール樹脂の縮合を行なわせ、さらに130〜200℃
    で熱処理を行ない多孔質結合層を付加形成することを特
    徴とする、弾性を有する樹脂を結合剤とする多孔質砥石
    の製造方法。
  2. 【請求項2】前記含浸液のポリビニルアルコールがフェ
    ノール樹脂100重量部に対し5〜95重量部である特許請
    求の範囲第1項記載の多孔質砥石の製造方法。
  3. 【請求項3】前記熱処理を3時間以上行なう特許請求の
    範囲第1項記載の多孔質砥石の製造方法。
  4. 【請求項4】前記多孔質砥石は、ポリビニルアルコール
    のホルマール化樹脂を基本結合剤としたものである特許
    請求の範囲第1項記載の多孔質砥石の製造方法。
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