JPH0791533B2 - 焼結したゾルゲルアルミナ研磨フィラメントを含有する結合した研磨製品 - Google Patents

焼結したゾルゲルアルミナ研磨フィラメントを含有する結合した研磨製品

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼結したゾルゲルのアルファアルミナの結晶
から主として構成された、結合した研磨製品、例えば、
研削といしおよびセグメントに関する。
ゾルゲル、およびとくに種添加したゾルゲルアルミナ研
磨材は、数年前の導入以来、被覆および結合した研磨材
の用途の広い分野において他の主な研磨材を越えた実質
的な利点を実証した。このような研磨材は、一般に、変
化する量の添加剤、例えば、MgOまたはZrO2をまた含有
することができる、水和アルミナゲルを乾燥および焼結
することによって作られる。乾燥した材料を焼結の前ま
たは後に破砕して、所望の大きさの範囲の、不規則なブ
ロック状の多結晶質研磨グリットを得る。グリットは後
に結合または被覆した研磨製品、例えば、研削といしま
たはセグメントまたはベルトまたはディスク中に組み込
むことができる。
米国特許第4,314,827号（Leitheiserら）は、直径が５
〜10ミクロン程度である不規則な「スノーフレーク（sn
owflake）」の形状のアルファAl2O3結晶を焼結したグリ
ットが含有するような方法で作られた研磨グリットを開
示している。「スノーフレーク」のアームの間および隣
接する「スノーフレーク」の間の空間は、他の相、例え
ば、微細な結晶質のアルミナマグネシアスピネルによ満
たされている。
米国特許第4,623,364号（1986年11月18日発行、出願人N
orton Company）は、増大した性質を有する、アルミニ
ウム質の研磨グリット、および研磨グリット以外の製
品、例えば、被覆、薄いフィルム、フィラメント、棒ま
たは小型の造形部品の製造方法を開示している。その特
許において、水和アルミナのアルファアルミナへの転化
は、種材料を乾燥前にゲルまたはゲル前駆体へ導入する
ことによって促進される。これはゲルまたはゲル前駆体
をアルファアルミナの媒質とともに湿式振動微粉砕する
ことによるか、あるいは粉末または他の形態の非常に微
細な種粒子の直接添加により達成することができる。研
磨グリットを作るために、種添加したゲルを乾燥し、破
砕し、そして焼成する。そのように製造された研磨グリ
ットは、製品、例えば、被覆した研磨ディスクおよび研
削といしの製作において使用することができる。あるい
は、造形した部品または棒を作るために、材料を、例え
ば、焼成前の押出しにより形成または成形することがで
きる。押出しの場合において、形成した棒を後に適当な
長さ切断または破壊する。
いったんゲルが形成されると、それは任意の普通の方
法、例えば、プレス、成形または押出しにより造形し、
次いで注意して乾燥して所望の形状の割れ目のない物体
を生成する。研磨材料を望む場合、ゲルを単に押出して
任意の形状にし、そして乾燥することができる。乾燥
後、固体の物体または材料を切断または機械加工して所
望の形状に形成するか、あるいは適当な手段、例えば、
ハンマーミルまたはボールミルにより破砕または破壊し
て、研磨粒子またはグレーンを形成することができる。
このような種添加したゾルゲル研磨材は、非常に堅いア
ルファAl2O3結晶構造体およびレイエシザー（Leitheise
r）型非種添加ゾルゲル材料より高い密度を有する。種
添加したゾルゲル研磨材のアルファAl2O3結晶は１ミク
ロンより小さいかつ通常約0.4ミクロン以下程度である
が、種添加を非最適方法で実施する場合か、あるいは焼
成が高過ぎるか、あるいは期間が長すぎる場合、多少よ
り粗い構造体が生ずることがある。
他の材料、鉄酸化物、酸化クロム、ガンマアルミナ、お
よびこれらの酸化物の前駆体、ならびにアルファアルミ
ナの結晶が形成されるための核化部位として作用する他
の微細な破片を、また、種として使用して、アルファAl
2O3への転化を促進することができる。概して、このよ
うな量はAl2O3と等しい構造であり、そして同様な（約1
5％以内）結晶格子のパラメーターをもって良好に働く
べきである。
米国特許第3,183,071号（Rueら）および米国特許第3,48
1,723号（Kistlerら）は、押出された棒状多結晶質のア
ルファアルミナの研磨グリットを使用して作った、強力
なスナッギング（sungging）作業において使用する研削
といしを開示している。米国特許第3,481,723号は、有
機結合剤と混合して押出を促進するようにした、Al2O3
または他の適当なセラミック粒子のスラリーを押出すこ
とによって形成される、約0.65〜3.28mm（26〜160ミ
ル）程度の直径の、焼結したアルミナの研磨棒の使用を
広く開示している。
同様に、米国特許第3,387,957号（Howard、1968年６月1
1日）は、樹脂結合スナッギング車における研磨材とし
て使用する、直径より長い長さに、小さい直径の直線状
の円筒状棒としてボーキサイドを押出している。
米国特許第3,183,071号、米国特許第3,481,723号および
米国特許第3,387,957号の棒状の研磨グリットは鋼につ
いての強力なスナッギング作業に意図し、そして棒状研
磨グリットは、実際にむしろ粗く、一般に16グリットま
たはこれより粗さに等しい棒の直径である。理論的に
は、より小さい断面および直径を有する微細なグリット
を作ることは可能であるが、過剰量の有機結合材、押出
助剤、および滑剤をスラリー中に混入して、より微細な
孔を通して押出することができるようにすることは必要
であろう。これらの添加剤のすべては焼結の間に燃焼し
去り、過度の多孔度を生成し、したがって焼結された棒
を弱くするか、あるいは過度の焼成を必要として、添加
剤の燃焼後の材料を密にするであろう。
本発明は、焼結したゾルゲルアルミナに基づく多結晶質
研磨フィラメントに関する。研磨フィラメント中のアル
ファアルミナの結晶子は、ゲルが種添加さえれない場
合、２ミクロン程度に大きいが、好ましい種添加したゲ
ルでは、１ミクロンより小さく、そして最適な加工で
は、約0.4ミクロンより小さい。フィラメントは水和ア
ルミナゾルゲルを調製し、ゲルをフィラメントに紡糸ま
たは押出し、フィラメントを乾燥し、そして乾燥したフ
ィラメントを約1500℃以下の温度に焼成することによっ
て作ることができる。好ましいモードにおいて、この方
法は最初のゾルまたはゲルに、押出しおよび乾燥したゾ
ルゲルを焼成するとき、ゲル中の水和アルミナの非常に
微細なアルファアルミナの結晶への急速な転化を促進す
る、有効量の１ミクロンより小さい結晶質種材料を添加
することを含む。このような種材料の実施例は、ベータ
アルミナ、ガンマアルミナ、酸化クロム、アルファ酸化
第二鉄、アルファアルミナ、およびこれらの酸化物の前
駆体、ならびにアルファアルミナの核部位として作用す
る他の微細な破片である。
微結晶はゾルゲルから形成する。なぜなら、これは、と
くにゾルゲルが種添加される場合、微細な均一な微小構
造に導くからである。この成長プロセス非常に重要であ
り、そして本発明の生成物と、アルファアルミナの結晶
質粒子から主としてまたは完全に成る組成物の焼成によ
り形成されるものとの間の有意差に導く。高温（結晶の
成長に導く）を使用しないかぎり、これらの後者の生成
物は隣接する結晶質粒子の間の弱い焼結結合を有する傾
向があり、そしてこのような粒子から構成されたグレー
ンはほとんど強さをもたない傾向がある。結局、それら
は比較的大きい結晶大きさを有する傾向がある。
微結晶質構造は、焼成するとき、ガラス状材料を生じう
る不純物を実質的に含まないことは、さらに好ましい。
「ガラス状（glssy）」とは、長期間の分子の秩序をも
たない、非晶質の非結晶質材料を意味する。こうして、
本発明の粒子は、５重量％より少ない、好ましくは２重
量％より少ないこのようなガラス状材料を含有する。
この出願およびここに開示されているの目的で、用語
「フィラメント」は細長いセラミック物体を呼ぶために
使用し、ここでセラミック物体の各々はその長さに沿っ
て一般に一定した断面を有し、その最大断面寸法は約1.
5mmを越えず、より好ましくは約0.5mmより小さく、そし
て長さは断面の最大寸法より大きく、好ましくはその少
なくとも２倍である。最大の断面寸法は約0.2mmを越え
ず、好ましくは約0.5mmより小さい。本発明の研磨フィ
ラメントは曲けるか、あるいはより合わすことができる
ので、必然的に長さは直線においてよりはむしろ物体に
沿って測定する。
研磨フィラメントは、好ましくは、一般に、水和アルミ
ナの好ましくは種添加したゲルを連続のフィラメントに
押出または紡糸し、そのように得られたフィラメントを
乾燥し、次いで1500以下の温度に焼成することによって
得られる。
アルファアルミナの発生のためにゾルゲル方法において
使用する水和アルミナに加えて、ゾルは10〜15重量％ま
での添加剤、例えば、チタニア、スピネル、ムライト、
二酸化マグネシウム、マグネシウム、セリア、ジルコニ
アを粉末またはそれらの前駆体の形態で、あるいは他の
適合性の添加剤またはそれらの前駆体を大量に、例え
ば、40％以上の量で含むことができる。しかしながら、
アルファアルミナを焼結する条件下にガラス状材料を発
生する材料を混入しないことが好ましいであろう。許容
され得る添加剤をを含めて、破損靱性、硬度、脆砕性、
破砕機構、または乾燥挙動のような性質を変更すること
ができる。その最も好ましい実施態様において、ゾルま
たはゲルは、焼結の時の水和アルミナ粒子のアルファア
ルミナへの転化を促進するために有効量で、分散した１
ミクロンより小さい結晶質種材料を含む。種材料の量は
水和アルミナの約10重量％を越えるできでなく、そして
約５％を越える量に対して利益は通常存在しない。事
実、多すぎる種材料を使用する場合、ゾルまたはゲルの
安定性は障害され、そして生成物は押出が困難となるで
あろう。そのうえ、非常に大量のアルファアルミナ、例
えば、30重量％以上は、より高い温度において焼成して
結晶を凝集した構造体に焼結しなくてはならない生成物
に導く。これは大きい結晶（適切は焼結が達成される場
合）または劣った強さ（温度を低く保持してこのような
結晶の成長を回避する場合）に導く。種に適切に微細
（好ましくは60m2/g以上）である場合、約0.5〜10％の
量を使用することができ、１〜５％は好ましい。
固体の微結晶質の種材料の例は、ベータアルミナ、アル
ファ酸化第二鉄、アルファアルミナ、ガンマアルミナ、
酸化クロム、およびアルファアルミナのための核化部位
を提供する他の微細な破片であり、アルファアルミナは
好ましい。種は、また、前駆体、例えば、硝酸第二鉄溶
液の形態で添加することができる。一般に、種材料はア
ルファアルミナと同一構造であり、そして同様な結晶格
子寸法（15％以内）を有し、そしてアルファアルミナへ
の転化が起こる温度（約1000〜1100℃）において乾燥し
たゲル中に存在すべきである。
生の研磨フィラメントはゲルから種々の方法、例えば、
押出または紡糸により形成することができる。押出は直
径約0.25〜1.5mmの濾過に最も有用であり、生のフィラ
メントは、乾燥および焼成後、それぞれ、100グリット
〜24グリットの研磨グリットのために使用されるスクリ
ーンの開口のそれに直径がほぼ等しい。紡糸は直径が約
100ミクロより小さい焼成したフィラメントについて最
も有用である。0.1ミクロン（0.0001mm）程度に微細な
焼成したフィラメントは、本発明に従い紡糸により作ら
れた。生のフィラメントは焼成すると、それらの押出さ
れた直径から、約40％収縮する。
押出に最も適するゲルは、固体含量が約30％〜約68％、
好ましくは約45％〜64％であるべきである。最適な固体
含量は押出されるフィラメントの直径とともに直接変化
し、約60％の固体含量は50グリットの破砕研磨グリット
（約0.28mm）についてのスクリーンの開口にほぼ等しい
焼成した直接を有するフィラメントについて好ましい。
上に示したように、固体材料の混入によりゲル中に高過
ぎる固体含量を達成しようとする試みは、通常、ゲルの
安定性に重大な悪影響を及ぼす。押出物は概して生強度
をほとんどもたず、しばしば約2mm以上の直径において
以外フィラメントの形状を保持しないであろう。
本発明による紡糸は、ディスク上にある量のゲルを配置
し、次いでこれをフリング（fling）生のフィラメント
に紡糸することによって実施することができ、これらの
生のフィラメントは空気中でほとんど直ちに乾燥する。
あるいは、ゲルを周辺に孔開けされた孔またはスロット
を有する遠心ボウル中に入れことができ、そしてこのボ
ウルを、例えば、5,000rpmで回転してフィラメントを形
成し、これらのフィラメントはこのプロセスにおいて否
定した「生の」直径に延押される。他の既知の紡糸法
を、また、使用して生のフィラメントを形成することが
できる。紡糸に最も有用な固体含量は約20％〜45％、好
ましくは約35％〜40％である。
フィラメントを紡糸により形成する場合、約１％〜５％
の非ガラス形成紡糸助剤、例えば、ポリエチレンオキシ
ドをゾルに添加し、これからゲルを形成して、フィラメ
ントの形成のために望ましい性質を粘弾性の性質をゲル
に付与することは望ましい。紡糸助剤の最適な量は、ゲ
ルの固体含量とともに逆に変化する。紡糸助剤をか焼ま
たは焼成の間にフィラメントから燃焼し去る。必要なそ
の添加量は非常にわずかである（一般に、押出のための
まったく不必要である）ので、それは焼成したフィラメ
ントの性質に実質的に影響を与えない。
種々の所望の形状は、フィラメントの断面に望む形状を
有するダイを通してゲルを押出すことによって、押出さ
れたフィラメントに付与することができる。これらは、
例えば、正方形、ダイヤモンド、卵、管状、または星の
形状であることができる。しかしながら、最も頻繁に
は、断面は円形である。ゲルのフィラメントが比較的大
きい断面を有するか、あるいは大量の水を含有するゲル
から作されている場合、それらを100℃以下の温度で乾
燥し、次いてそれらを100℃以上に加熱することが必要
であるか、あるいは好ましいことがある。ゲルのフィラ
メントが比較的薄い断面を有するか、あるいは非常に高
い固体のゲルから作られる場合、乾燥は不必要であるこ
とがある。
最初に形成された連続的フィラメントは、好ましくは、
意図する研削の用途に望む最大寸法の長さに破壊または
切断する。一般に、連続のフィラメントを明確な物体に
転化するか、あるいはそれらの形状を変化するために必
要な造形または分割作業は、ゲルの状態または乾燥した
段階で最もよく達成される。なぜなら、それは本発明の
最終の焼成後形成される、非常に堅くかつ強い物体につ
いて作業することを試みることにより、これらの時点に
おいて、非常に少ない努力および経費で達成することが
できるからである。こうして、連続のフィラメントは、
押出機から出るとき、この分野において知られている任
意の適当な手段により、例えば、ダイの面に隣接して取
り付けられた回転するワイヤカッターにより、所望の長
さのフィラメントに短くすることができる。あるいは、
乾燥したフィラメント破壊するか、あるいはわずかに破
砕し、次いで所望の範囲の長さに分類することができ
る。
ゲルのフィラメントを所望のように造形し、そして切断
または破砕し、そして必要に応じて乾燥した後、それら
を制御した焼成により最終の形態のフィラメントに転化
する。焼成はゲルのフィラメントのアルミナ含量の実質
的すべてを結晶質のアルファアルミナに転化するために
十分であるべきであるが、温度または時間のいずれも過
度であってはならない。なぜなら、過度の焼成は使用に
おいて効果に劣る研磨材である製品に導く、望ましくな
いグレーンまたは結晶子の成長を促進するからである。
一般に、それぞれ、１時間および５分の間の1200℃〜13
50℃の間の温度における種添加したゲルの焼成は適切で
あるが、他の温度および時間を使用することができる。
これに関して、ゾルゲル形成した材料は、比較的低い温
度において焼成することができ、そしてアルファアルミ
ナのきわめてすぐれた焼結および完全な転化を達成する
ことができる。対照的に、焼成前に有意の含量のアルフ
ァアルミナを有する生成物を非常に高い温度に加熱して
適切な焼結を達成することが必要である。
約0.25mmより粗いフィラメントについて、乾燥した材料
を約400〜600℃に、それぞれ、約数時間〜約10分に予備
焼成して、焼成の間にフィラメントをひび割れさせるこ
とがある残留する揮発性物質および結合水を除去するこ
とは好ましい。種添加しないゲルの焼成は、とくに種添
加したゲルから形成されたフィラメントについて、過剰
の焼成はより大きいグレーンをそれらのまわりのより小
さいグレーンの大部分またはすべてを急速に吸収させ、
これにより微細構造の規模で生成物の均一性を減少させ
る。
本発明の研磨フィラメントは、好ましくは、フィラメン
ト状研磨粒子は、約1.5〜約25のアスペクト比、すなわ
ち、主要なまたはより長い寸法に沿った長さと、主要な
寸法に対して垂直の寸法に沿ったフィラメントの最大の
広がりとの間の比を有する。断面の円形以外である、例
えば、多面形である場合、縦方向に対して垂直である最
長の測定値をアスペスト比の決定において使用する。
好ましくは、平均のアスペスト比は約２〜約８の範囲で
あるが、これより長いフィラメントは、また、多くの用
途において有用である。本発明の実施において最も有用
なフィラメントは、最も用途について少なくとも16GP
a、好ましくは少なくとも18GPa（ビッカースの押込み
機、500gの荷重）を有し、そして理論密度の好ましくは
少なくとも90％、通常最も好ましくは少なくとも95％で
ある。純粋なアルファアルミナは約20〜21GPaの硬度を
有する。ある場合において、少なくとも、本発明の実施
において使用する研磨フィラメントはそれらの長さ方向
の次元においてよりまたはカールを有するか、あるいは
多少湾曲するかあるいは曲がることができる。
本発明の研磨フィラメントはカールしているか、あるい
はより合されていることができる。事実、湾曲している
か、あるいはより合わされている研磨フィラメントは、
結合した研磨材の用途において、直線の相手よりすぐれ
ることができる。なぜなら、湾曲するか、あるいはより
合わされている立体配置は、そのように造形された研磨
フィラメントを、その結合からの引き出しをより困難と
するからである。さらに、このような湾曲しているか、
あるいはより合わされている研磨フィラメントは、研削
といしにおいてゆるい充填密度の所望の範囲を得ること
をより容易にする。研磨フィラメントの所望の直径は、
約2mm程度に大きいことができるが、よりすぐれた性能
はより小さい直径から生ずることが分かった。こうし
て、好ましい粒子は1mm以下、好ましくは約0.5mm以下の
断面を有する。本発明の研磨フィラメントは、研磨フィ
ラメントの直径にほぼ等しい断面（グリット大きさ）を
有する、融解しかつ焼結されたグレーンを含有する、同
一の製品よりきわめてすぐれた、結合した研磨製品を生
成することが発見された。
研磨製品中のフィラメントの配向は臨界的でなく、一般
に特別の手段を取らないかぎり、主な配向は存在しない
であろう。最大の効率はフィラメントを半径方向に配向
し、こうして１端が切断面に現れるようにすることによ
って達成されるであろう。
本発明は、結合材および焼結したゾルゲルの研磨フィラ
メントから構成された、結合した研磨製品、例えば、研
削といし、セグメント、およびシャープニングストーン
（（Sharpening stone）に関する。結合剤および研磨材
の量は、容量％の基準で、３％〜76％の結合剤、24％〜
62％の研磨材、および０％〜73％の孔の間で変化するこ
とができる。これらの容量％組成から理解することがで
きるように、フィラメントの形状の研磨材は、従来の形
状の等軸の研磨材を使用して以前可能であったより、よ
り柔らかい等級において有意により高い組織番号をも
つ、結合した研磨製品の製造を可能とする。しかしなが
ら、従来の孔を含む媒質、例えば、中空ガラスビーズ、
充実ガラスビーズ、中空樹脂ビーズ、充実樹脂ビーズ、
発泡ガラス粒子、バブルアルミナなどをといし車中に混
入し、これにより等級および組織番号の変動に関してな
おいっそうの寛容度を提供することができる。
研磨製品はレジノイドまたはガラス化結合で結合するこ
とができる。好ましいレジノイドは、フェノール−ホル
ムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ
エステル、セラック、ポリイミド、フェノキシ、ポリベ
ンズイミダゾールまたはそれらの混合物に基づく。結合
剤は、この分野においてよく知られているように、０％
〜75容量％の任意の１種または数種の充材または研削助
剤を含むことができる。結合材がレジノイド型であると
き、適当な充填材は次のものを包含する：氷晶石、硫化
鉄、フッ化カルシウム、フッ化亜鉛、塩化アンモニウ
ム、塩化ビニルおよび塩化ビニリデンのコポリマー、ポ
リテトラフルオロエチレン、フルオロホウ酸カリウム、
硫酸カリウム、塩化亜鉛、カイアナイト、ムライト、カ
スミ石閃長岩、二硫化モリブデン、グラファイト、塩化
ナトリウム、またはこれらの種々の材料の混合物。ガラ
ス化結合材は、その中に充填材を混入することができる
が、このような結合材を成熟するために要する温度は比
較的高いために、有用な充填材の数を多少限定する。し
かしながら、充填材、例えば、カイアナイト、ムライ
ト、カスミ石閃長石、グラファイト、および二硫化モリ
ブデンは特定のガラス化結合材の熟成温度に依存して使
用することができる。ガラス化結合したといし車は、ま
た、研削助剤、例えば、溶融したイオウで含浸するか、
あるいはビヒクル、例えばエポキシ樹脂で含浸して研削
助剤をといし車の孔の中に運ぶことができる。結合した
研磨製品の性質は、熱可塑性樹脂のみ、例えば、エポキ
シ樹脂で含浸することによって有意に変性することがで
きる。
充填材および研削助剤に加えて、これらの焼結したフィ
ラメントの形状のアルミナに基づく研磨材を含有する製
品は、また、第２研磨材を、合計の車の約１〜90容量％
の範囲の量でを含むことができる。第２研磨材はグリッ
ト大きさが微細であるか、あるいは研磨材はより粗くあ
る場合、それは補助または二次的研磨材として機能する
であろう。ある研削の用途において、第２研磨材は主な
焼結したフィラメントの形状のアルミナに基づく研磨材
のための希釈剤として機能するであろう。他の研削の用
途において、第２研磨材は、全体の効果においてあるい
は研削される材料へ付与される仕上げにおいて、結合し
た製品の全体の研削性質を増大することさえできる。第
２研磨材は、融解アルミナ、同時融解アルミナ−ジルコ
ニア、非繊維の形状の焼結アルミナ、非繊維の形状の焼
結アルミナ−ジルコニア、炭化ケイ素、立方体の窒化ホ
ウ素、ダイヤモンド、フリント、ガーネット、バブルア
ルミナ、バブルアルミナ−ジルコニアなどであることが
できる。
本発明の研磨フィラメントおよび前記研磨材を含有す
る、結合および被覆した製品は、一般に、次の実施例が
示すように、先行技術より優れている。研磨製品はすべ
ての型の金属の研削に適し、このような金属の例は次の
通りである：種々の鋼、例えば、ステンレス鋼、鋳造
鋼、硬化した工具鋼、鋳鉄、例えば、延性鉄、可鍛鉄、
回転楕円のグラファイト鉄、チル鉄およびモジュールの
鉄、ならびにクロム、チタンおよびアルミニウムのよう
な金属。すべての研磨材およびそれらを含有する結合ま
たは被覆した製品を使用する場合におけるように、本発
明の研磨材および結合した製品は、ある金属を他の金属
より有効に研削し、そしてある研削用途において他の用
途におけるより効率よいであろう。内部に使用する研磨
材がここに記載するフィラメントの形状の研磨材である
とき、顕著なポータブルの切断、精密、セグメント、ト
ラックの研削、および工具のシャプニング車が生ずる。
好ましい実施態様の実施例 実施例Ｉ この実施例において、196.4kgのプラル（pural ）NGア
ルミナ−水和物の粉末〔コンデア・ヘミー社（Condea C
hemie GMBHから入手した）、1.37kgの微粉砕したアルフ
ァアルミナの種を含有する38.2kgの水、および28.8kgの
蒸留水を普通の二重外殻のＶ字形ブレンダー内で５分間
混合して実質的に均一なスラリーを形成した。この時点
において、44.6kgの蒸留水で希釈した16kgの（70％の濃
度）の硝酸をミキサーに添加し、その間混合ブレードを
動かした。さらに約５分間混合した後、このゾルを約61
％の固体を含有しそして実質的に均一な種を含むゲルに
転化した。この実施例における種は、蒸留水の供給物を
45型スウェコ（Sweco）ミル中で正規の等級の88％のア
ルミナ研削媒質（各々直径12mm×長さ12mm）〔ダイヤモ
ナイト・プロダクツ・カンパニー（Diamonite Products
Company）、オハイオ州シュレベから入手した〕ととも
に、水柱の粒子（アルミナの種）が少なくとも100m2/g
の比表面積に到達するまで、微粉砕することによって調
製した。
使用したプラル（pural ）NG粉末は、約99.6％の純度
を有し、少量の炭素、マグネシア、および鉄酸化物を含
んでいた。
種添加したゲルは、普通に、直径約1.19mmの多数の孔を
もつ平滑な壁のダイを通して押出して、連続のゲルのフ
ィラメントを生成した。次いて、ゲルのフィラメントを
24〜72時間75〜80℃および85％の相対湿度において乾燥
した。この乾燥工程後、フィラメントは比較的脆く、そ
して容易に短い長さに破砕または破壊することができ
た。この実施例のため、フィラメントを平均長さ2mm〜8
mmの繊維の物体に転化した。次いで、これらの短いフィ
ラメントを＜２℃／分の速度で800℃に、約５℃／分の
速度で800℃から1370℃に加熱し、後者の温度に５分間
保持し、次いで冷却することによってアルファアルミナ
に転化した。冷却後、フィラメントは約0.58mmおよび約
1.5mm〜6mmの不規則な長さを有し、そして実質的に純粋
なアルファアルミナであり、0.3ミクロンの平均結晶子
大きさおよび約16GPa以上のビカーズ硬度を有した。す
べての結晶子の大きさはここにおいて切断法により測定
する。
上に最後に記載したこれらのフィラメントは、標準の30
グリットの研磨グリットよりちょうどわずかに小さかっ
た。これらの繊維のグリットは、普通の手段により、本
出願人に係る米国特許第4,543,107号（Rue）の教示に従
いガラス質結合した研削といしに作った。比較の研削と
いしは、30グリットの融解32A（硫化物法）研磨グリッ
ト〔ノートン・カンパニー（Norton Company）、マサチ
ュセッツ州ウォルセスターから販売されている〕から作
った。これらの研削といしは、直径が178mm（７″）、
厚さが12.7mm（1/2″）であり、そして31.75mm（１−1/
4″）の孔を有した。各研削といし中の合計の容量％は4
8％の一定に保持し、そして組成物Ａのガラス質結合材
の容量％（表Ｉ参照）は7.21％の一定に保持した。
使用できる別のガラス化結合材の例は、本出願人に係る
係属中の米国特許出願第07/236,586号（1988年８月25日
提出）に開示されているものである。このような結合材
の例を、3GF259Aと表示する〔これはそのように表示さ
れそしてオー・ホンメル・カンパニー（O.Hommel Compa
ny）、ペンシルバニア州ピッツバーグから販売されてい
る〕。このフット結合材は、63重量％のシリカ、12重量
％のアルミナ、1.2重量％の酸化カルシウム、6.3重量％
の酸化ナトリウム、7.5重量％の酸化カリウム、および1
0重量％の酸化ホウ素から構成されている。この混合物
および生のといし車は普通の方法で形成し、そして後者
を900℃で焼成して結合材を成熟し、焼成サイクルは25
℃／時間であり、室温から900℃に上昇させ、900℃で８
時間ソーキングし、そして室温に自由に冷却させる。
研磨グリットをガラス結合材成分と混合した後、試験の
といし車を鋼の型中でプレス造形して所望の44.79％の
多孔度にした。次いで、といし車を900℃43時間焼成
し、この温度に16時間保持し、そして室温に冷却した。
焼成したといし車をスロット研削試験のための調製に6.
35mm（1/4″）に形直しおよび正面削りした。本発明の
繊維の研磨といし車をSN199と表示し、そして比較の普
通の融解研磨といし車を32A30と表示した。研削した材
料はRc60に硬化したD3工具鋼であり、研削したスロット
の長さは40.64cm（16.1インチ）であった。試験はブラ
ウン（Brown）およびシャーペ（Sharpe）の表面研削機
を使用して、30.48表面m/秒（6000表面フィート／分）
にセットしたといし車速度および0.254mps（50fpm）に
セットしたテーブル速度で実施した。試験は３つのダウ
ンフィード（downfeed）において実施した：すべての合
計1.524mm（60ミル）について0.025mm,0.051mm、および
0.076mm（１ミル、２ミル、および３ミル）の二重通
過。といし車の摩耗、金属の除去、および電力は各イン
フィード（infeed）速度で測定した。表IIおよび引き続
く表において使用する用語Ｇ比は、所定の研削実験につ
いて除去される金属（体積）をといし車摩耗（体積）で
割った数である；商が大きいほど、といし車の品質はよ
り大きい。
6000表面フィート／分においてD3型鋼の乾式研削におい
て、本発明による研磨グリットを使用して作ったといし
車は、同様な断面の直径の最良の従来のブロック状研磨
グリットの５〜10倍の寿命を有し、そして単位体積を除
去するために使用する電力が前記従来の研磨グリットよ
り少なかった。
本発明に従って作った細長いフィラメントの形状のグリ
ットを使用するといし車の利点は、高い金属の除去速度
において特に顕著であった。所定の研削比について、フ
ィラメントの形状の研削材を含有するといし車は、表II
におけるより低い電力レベルが示すように、非常により
自由の研削であり、そしてより低い熱を発生し、それゆ
え加工物上に焼け（burn）不含の仕上げを生成する。低
い熱および焼けの欠如は製作される研削工具への金属学
的損傷の回避に必要である。
実施例II この実施例において、ガラス化結合セグメントを実施例
Ｉに記載されているのと同一のグレーンを使用して作っ
た。これらのセグメントは30.48cm（12″）の直径のCOT
RLANDチャックに適合させるように作った。各セグメン
トは12.7cm（５″）の高さであり、そして弦長さが19.0
5cm（7.5″）である30.48cm（12″）の円の弦セクショ
ンに等しい断面を有した。セグメントは実施例Ｉのとい
し車と同一方法で作った。本発明の研磨材を現在使用さ
れている最良の融解研磨材と比較する研削試験は、ブラ
ンチャード（BLANCHARD）垂直スピンドル表面研削機を
使用して1018鋼の30.48cm（12″）平行の鋼板について
実施した。研削は1:40の水溶性油対水の比で湿式的に実
施した。
３つのダウンフィード速度を試験した:0.406mm/分（0.0
16″／分）、0.559mm/分（0.022″／分、および0.711mm
/分）そして各場合において、各々2.54mm（10ミル）の
合計のダウンフィードの４回の実験を実施した。といし
車の摩耗、金属の除去および電力を各について実施し
た。合計の結果を表IIIに記載する。
表IIIに示す結果から理解できるように、本発明のフィ
ラメント状の研磨材から作ったセグメントは現在使用さ
れている最良の融解研磨材よりＧ比が300〜500％だけ性
能が優れているが、より高いインフィード速度において
有意に低い電力を消費する。
実施例III この実施例において、3.2kgのプラル（Pural ）NGアル
ミナ−水和物を、実施例Ｉにおけるような、微粉砕した
22gのアルファアルミナの種を含有する1.3kgの水と混合
して、より小さい直径のフィラメントのバッチを調製し
た。２分間混合した後、750ccの蒸留水で希釈した70％
の硝酸の200gを添加し、そしてさらに５分間混合を続け
て59％の固体の種が均一に分散したゲルを形成した。次
いて、種添加したゲルを、直径0.60mmの開口を有する平
滑な壁のダイを通して便利に押出された。乾燥後、押出
されたストランドを平均3mmの長さに破壊し、次いで132
0℃に５分間焼成した。焼成後、個々のフィラメントの
断面の大きさは標準の50グリットの研磨材に等しかっ
た。５分間の1230℃の焼成温度は実施例Ｉのそれよりわ
ずかに低かった。また、実施例Ｉにおけるように、フィ
ラメントを曲げ、そしてより合わされた。これらのフィ
ラメントは実施例Ｉの手順に従い試験といし車に作った
が、ただし直径は127mm（５″）であり、そして比較と
いし車はフィラメントの形状の研磨材と同一の組成の種
添加したゾルゲルアルミナ研磨材を使用して作ったが、
乾燥ケークを破壊して融解アルミナグレーンの形状に類
似するブロック状のグレーンを形成することによって製
造した。本発明のフィラメントの形状の研磨材を含有す
るといし車をX31−１と表示し、そしてブロック状ゾル
ゲルグレーンのといし車をSN5と表示した。これらのと
いし車は、実施例Ｉにおけるように、硬化したD3鋼をス
ロット研削して試験した。結果を表IVに示す。
これらの結果はブロック状グレーンのゾルゲルアルミナ
研磨材と比べたフィラメント状ゾルゲルアルミナ研磨材
の利点を明瞭に示している。最高の送り速度では本発明
のグレームは225％高いＧ比を有し、電力を18％低減し
た。
実施例IV 標準的なホットプレスホルムアルデヒド樹脂結合せるポ
ータブル型といし車を４組慣用法で作製した。直径６イ
ンチ（15.24cm）、厚さ0.625インチ（1.59mm）で、0.62
5インチ（1.59cm）の穴を有した。一つのといし車は米
国特許第3,891,408号の共溶融アルミナ−ジルコニアの
ブロック状研磨材（AZ）を含有し、第２の組のといし車
は米国特許第4,623,364号の種添加ゾルゲルアルミナの
ブロック状研磨材（SGB）で16グリット（米国標準篩）
のものを含有し、第３の組のといし車は実施例Ｉに記載
したもので0.074インチ（1.5mm）の直径を有するフィラ
メント状の種添加ゾルゲルアルミナ研磨材（SGF）を含
有した。すべてのといし車は研磨材の種類を除いて本質
的に同じてあった。これらは研磨材48％、結合材48％お
よび気孔４％の容積構造組成を有する比較的硬質級のも
のであった。すべてのといし車を鉄道レールを研削する
のに用いたと同様の条件の研削試験に供した。結果は下
記のようであった。なお、公知の共溶融アルミナ−ジル
コニア（AZ）研摩材を含むといし車を対照として用い
た。
Ｇ比、すなわち、材料の除去速度／といし車の摩耗単位
から理解することができるように、現在使用されている
AZ研磨材の全体の品質はブロック状種添加ゾルゲル研磨
材より非常にすぐれ、そしてここに記載するフィラメン
トの形状の種添加したゾルゲルの研磨材のみはAZと同等
である。しかしながら、レールの研削において、鉄道ト
ラックは研削によるトラックの再コンディショニングの
必要性のために、出来るだけ短時間に使用停止されるこ
とが重要である。こうして、研削といしが金属を除去す
る速度は、レールの研削といしの品質の評価において支
配する因子となる。フィラメントの形状の種添加したゾ
ルゲル研磨材を含有するといし車の金属除去速度は、AZ
研磨材およびブロック状種添加ゾルゲル研磨材の両者の
それより極めて優れていた。いくつかの研削実験におい
て、フィラメントの形状の研磨材は金属除去重量におい
てAZより約42％,37％,28％および21％優れ、そしてブロ
ック状種添加ゾルゲル研磨材を含有するといし車よい約
25,20,29および13百分率の点だけ優れていた。フィラメ
ントの形状の種添加したゾルゲル研磨材がそのブロック
状の相手よりなお優れる理由は完全には理解されない
が、差は顕著であった。
実施例Ｖ １系列の商用の型のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂
結合した切断車（cut−off wheel）をよく知られた方法
で製作した。切断車は50.8×0.33×2.54cm（20×0.130
×１インチ）であり、そして側面が切断車の半径の約1/
2の半径を有するガラスクロスで強化した、すなわち、
強化クロスは約10インチの直径を有した。切断車の1/3
は24グリット（米国標準篩系列に基づく）のブロックの
形状の融解した破砕アルミナ〔ノートン・カンパニー
（Norton Company）から販売されており、そして57アラ
ンダム（ALUNDUM）（57A）として知られている、ALUNDU
Mはノートン・カンパニーの登録商標である〕を使用し
て作った。切断車の1/3は、前述の米国特許第4,623,364
号（Cottringerら）に記載されているブロックの形状の
24グリットの種添加したゾルゲル研磨材（SGB）を含有
した。切断車の数の最後の1/3は、24グリットの等軸の5
7Aおよびブロック状種添加ゾルゲル研磨材の直径、すな
わち、約0.74mmにほぼ等しい断面を有する、本発明のフ
ィラメントの形状の種添加したゾルゲル研磨材（SGF）
を含有した。体積基準で、切断車のすべては48％の研磨
材、46％の結合材、および６％の孔を含有した。
切断車は、厚さ3.81cm（1.5インチ）のC1018鋼および厚
さ3.81cm（1.5インチ）の304ステンレス鋼の乾式切断に
より試験した。切断車は石のM150切断機械で試験し、そ
して12,000表面のフィート／分で回転させ、C1018鋼お
よび304ステンレス鋼の棒の両者について各切断車を使
用して2.5および４秒の両者において30回の切断を実施
した。C1018鋼および304ステンレス鋼を切断する比較試
験の結果を、それぞれ、表VIおよびVIIに示す。
C1018鋼の切断において、フィラメントの形状の種添加
したゾルゲル研磨材（SGF）を含有する切断車は、全体
の品質およびＧ比において、融解したアルミナ57A研磨
材を含有する切断車およびSGF材料のブロックの形状の
研磨材SGBより顕著にすぐれていた。切断時間が2.5秒で
あるとき、SGF切断車は対応する57A切断車より158.5％
の点だけ高いＧ比を有し、および切断時間が４秒である
とき、370.3％の点だけ高いＧ比を有した。SGBを越えた
SGFの利点は、57Aを越えたそれより大きくないが、それ
はなお非常に大きい、すなわち、切断時間が2.5秒であ
るとき、93.7％の点、および切断時間が４秒であると
き、55％の点であった。また、非常に高い研削品質（Ｇ
比）に加えて、SGFは57AおよびSGB研磨材より有意によ
り低い電力〔キロワット（KW）〕を消費した。試験した
すべての３つのSGF切断車についての合計の電力は31.89
キロワットであり、３つのSGB切断車について34.66キロ
ワットであり、そして３つの57Aについて37.55キロワッ
トであった。SGF研磨材の電力の節約は57Aを含有する切
断車に比較して15.1％であり、そしてSGB研磨材を含有
する切断車に比較して7.9％であった。
C1018鋼の切断において、SGFを含有する切断車は、通常
使用されている融解した破砕アルミナ研磨材を含有する
切断車より顕著に性能が優れており、そしてSGBを含有
する切断車より有意にすぐれていた。2.5秒／切断にお
いて、SGFは57A切断車より182.4および146.7％の点だけ
高いＧ比を有し、そして４秒／切断において、それらの
同一の差は198.3および148.7％の点だけSGF切断車がす
ぐれていた。SGBを含有する切断車に比較して、SGF切断
車の品質の利点は、時間／切断が2.5秒であるとき、71.
2および61.2％の点であり、そして時間／切断が４秒で
あるとき、59.4および48.2％の点であった。電力の消費
に関して、SGFを含有する切断車は、大部分について、5
7AおよびSGBの切断車に比較して電力を節約したが、節
約は比較的小さかった。
実施例VI ４組の商用の型のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂結
合した切断車を普通の方法で作り、これらは50.8×0.33
×2.54cm（20×0.130×１インチ）であり、そして側面
が切断車の半径の約1/2の半径を有するガラスクロスで
強化した。切断車は、50％の研磨材、32％の結合材は、
53アランダム（ALUNDUM）（53A）として知られている、
ALUNDUMはノートン・カンパニー、マサチュセッツ州ウ
ォルセスター、の登録商標である〕であり、米国標準篩
系列に基づいて50グリットであった。切断車の第２組
は、米国特許第4,623,364号（Cottringerら）の、ま
た、50グリットである、ブロックの形状の焼結した種添
加したゾルゲル研磨材（SGB）を含有した。切断車の第
３および第４は、実施例Ｉに前述のものであるが、50グ
リットの等軸の53Aおよびブロック状種添加ゾルゲル研
磨材の直径にほぼ等しい断面を有する、フィラメントの
形状の焼結した種添加したゾルゲル研磨材を含有した。
すべての種添加したゾルゲル研磨材は１ミクロンより小
さい結晶子を有した。切断車の最後の組の両者における
研磨材は約0.28mm（0.011インチ）の直径を有したが、
切断車26および27は９の平均のアスペクト比を有し、切
断車28および29は６平均のアスペクト比を有した；これ
らの切断車を、下表VIIIにおいて、それぞれ、SGF
（ａ）およびSGF（ｂ）と表示する。
振動カンプベル（Campbell）＃406切断機械を使用し
て、直径10.16cm（４インチ）の4340鋼のロールを切断
した。切断は水を、切断区域にあふれさせて、57サイク
ル／分において4.12cm（1.62インチ）の振動および１お
よび２分の切断時間を使用して実施した。切断は9870表
面フィート／分の切断車速度で実施した。結果は次の通
りであった： 60秒の時間／切断において、フィラメントの形状の焼結
した種添加したゾルゲル研磨材SGF（ａ）およびSGF
（ｂ）を含有する切断車の両者は、広く使用されている
融解し破砕した53Aアルミナの研磨材およびブロック状
の焼結した種添加ゾルゲル研磨材SGより性能が優れてい
た。
SGB研磨材を含有する切断車は53A切断車より13％の点だ
け高いＧ比を示したが、SGF（ａ）およびSGF（ｂ）は標
準の53A切断車より、それぞれ、219および235％の点だ
けすぐれていた。直径10.16cm（４インチ）を切断する
ための時間は120秒に遅くなったが、53AおよびSGBは品
質がほぼ同一であったが、フィラメントの形状の焼結し
た種添加したゾルゲル研磨材SGF（ａ）およびSGF（ｂ）
を含有する２つの切断車は53AおよびSGBの切断車より品
質が3.5および４倍高かった。本発明の２つのSGFとSGB
および53A研磨材との間に、電力の消費の実質的な差は
存在しなかった。しかしながら、SGBおよび53A研磨材の
一部についての25〜30％のより低い電力消費は、フィラ
メントの形状の焼結した種添加したゾルゲル研磨材の21
9〜301％の点に照らして、意味が薄いであろう。
実施例VII この実施例において、研削性能において結晶大きさの効
果を説明する。
研磨グリットのバッチは１つのバッチ（「Ｇ」、ここで
より大きい結晶大きさは種の省略により最も容易に達成
された）を除外してゾルゲル方法により作った。
研磨グリットの特性は次の通りであった： 円形の断面を有する粒子の直径は、50グリットの大きさ
に相当した。同一ガラス質結合材料を使用する研削とい
し127mm×12.7mm×31.75mmの構成に使用した試料におい
て、ある範囲のアスペクト比が存在した。各研削といし
を幅6.4mmの平方の研削といし面にトレッシング（dres
s）し、そして「乾式」または「湿式」の研削モードに
かけた。
「乾式」研削モードはほぼ100mm×400mmのＤ−３鋼板、
Rc60を使用した。研削といしの速度は6500表面フィート
／分であった。
「湿式」モードは4340硬化した100mm×400×、ホワイト
（White）およびバグレイ（Bagley）の冷却液、1:40の
比率、および25mm1Dの柔軟なノズルで適用した水道水を
使用した。研削といしの速度は8500表面フィート／分で
あった。
手順は次のパラメータを使用した： １、 15.24m/分のテーブル速度。
２、 乾式モードにおいて0.5,1.0および1.5、および湿
式モードにおいて0.5,1.0のダウンフィード。
100ミルの合計のダウンフィード。
３、 研削といしの摩耗（WW）、金属除去速度（MM
R）、100ミル後の仕上げ、電力および力（乾式モードに
おける1.5ミルのダウンフィードを使用する100.5ミルを
除外する）。
４、 １ミルのダウンフィード、250mm/分のクロスフィ
ード（crossfeed）において単一点のダイヤモンドを使
用する研削といしのドレシング。
得られたデータを下表ＸおよびXIに記載する： 比較データは同一材料中で結合した54グリット大きさを
もつ、商用の普通のゾルゲル材料に関する。
上のデータから容易に理解することができるように、研
削機能は結晶子の大きさが減少するとき有意に改良す
る。さらに、乾式研削において、加える力がより強くな
る（ダウンフィードの増加）ほど、研削といしの研削は
よりすぐれる。これは最も予期しないことである。一般
の経験において、加える力とともにＧ比は減少する。な
ぜなら、グレーンは磨き始め、そして切削へりの効果が
より低くなるからである。
実施例VIII この実施例において、星の形状の断面のフィラメント状
研磨材の使用を説明する。
星の形状の断面および約0.2ミクロンの結晶大きさを有
する粒子を、実施例IXに記載されている手順に従い車に
構成し、そして試験したが、ただし「乾式研削」におい
て、0.2ミルの追加のダウンフィード速度を添加して、
なおより高い圧力下にグレーンを置換した。結果を下表
XIIに記載する： 理解されるように、星の形状の粒子はとくに有効であっ
た。
実施例IX この実施例において、本発明の研磨粒子を使用して、よ
り小さい断面への傾向はＧ比の改良に導くという驚くべ
き発見を説明する。これは種添加したゾル−ゲルのグレ
ーンのグリット大きさの減少で経験されない。グレーン
は化学的に同一である、グリットの物理学的形状におい
てのみ異なるので、これはとくに驚くべき結果である。
M7（Rc62）鋼を内部的に５％のトリム（Trim）VHPE300
を冷却液として使用して研削した。使用した車はほぼ76
mm×12.6mm×24mmであり、そしてグレーンはガラス化結
合材系中に保持した。
車の速度は11,000rpmであり、そして加工速度は78rpmで
あった。形直しは、単一点のダイヤモンドで、0.005イ
ンチ／回転のリードおよび0.001インチの深さのドレス
（dress）を使用して実施した。
試験した車は次の通りであった： SG−80およびSG−150、 Inv.−80およびInv.−150。
ここでSGは層の結晶を破砕および等級づけることによっ
て製造したブロックの形状の、商用種ゾルゲルのアルミ
ナのグレーンを示す。関連する番号はグリット大きさで
ある。Inv.は本発明によるグレーンを示し、関連する番
号は円筒状グレーンの直径に相当するグリット大きさを
示す。各場合において、結晶子の大きさは約0.2ミクロ
ンである。
すべての車を使用して得られるＧ比を測定し、そして比
較する。結果を表XIIIに記載する。 表 XIII Ｇ比（３研削） SG−80 12.4, 11.6, 11.8 SG−150 10.4, 8.5, 7.0 Inv.−100 8.0, 9.2, 9.6 Inv.−150 10.4, 11.4, 13.0 こうして、SGのグレーンが減少すると、グリット大きさ
はＧ比の期待した低下に導きそして、さらに、連続の研
削はゆっくりしたＧ比の減少を示した。すべてこれはこ
のようなグレーンに期待する傾向に従う。
しかしながら、本発明によるグレーンの直径の減少は実
際にＧ比を増加させ、そして連続の研削は車が実際に使
用とともによりよく切断されることを示した。ついでに
言えば、表面の仕上げは一般にすぐれたレベルから非常
に変化しなかったことに注意すべきである。
これらの改良の既知のSGグレーンに基づいて予測不可能
であり、そして、本発明の研磨製品において、最大の寸
法を1mmより小さく、より好ましくは0.5mmより小さくう
ることが好ましいことに導く。
実施例Ｘ この実施例において、本発明の研削といしの性能を種添
加したゾル−ゲルグレーンを使用して作った車と比較す
る。各場合において、グレーン中の結晶子の大きさは約
0.2ミクロンより小さかった。
この試験は、ブラウン・アンド・シャープ（Brown＆Sha
rp）機械を6500/8500表面フィート／分に相当する5000/
6525rpmの車速度で使用する、プランジ・スロット（plu
nge slot）の研削を含んだ。テーブル移動は50fpmであ
った。
乾式研削は59Rcの硬度のD3鋼について実施した。
湿式研削は4340鋼について実施した。各場合において、
板は16×４″であった。
グリットは同一の標準の商用ガラス質結合材の配合物中
に保持した。車は単一点のダイヤモンドを使用して１ミ
ルのインフィードおよび10インチ／分のクロス−フィー
ド速度で形直しした。
湿式研削は2.5％のホワイト・アンド・バグレイ（White
and Bagley）Ｅ−55溶液を冷却液として使用した。
結果を表XIVに示す。
上から理解することができるように、乾式研削は、本発
明のグリットが、進行するとき、よりよく研削し続ける
ということにおいて、異常であることおよび、湿式研削
において、性能が時間とともに低下するが、それは密接
に類似する商用の種添加したゾル−ゲル製品よりなおさ
らすぐれている。
実施例XI この実施例において、本発明の結合した製品中に使用す
るための好ましいフィラメント状研磨粒子であるゾル−
ゲルフィラメントと、有意の量の前以て存在するアルフ
ァアルミナ粒子からなる組成物を押出および焼結するこ
とによって作ったフィラメント状研磨材との間の強さの
差を説明する。
種添加したゾルゲルフィラメントは、ベーマイト〔コン
デア（Condea）の「Disperal」）を水および１重量％の
１ミクロンより小さいアルファアルミナのベーマイト
を、Ｖ字形ブレンダー内で２分間混合することによって
製造した。次いで、18重量％の硝酸溶液を添加してベー
マイトの重量に基づいて7.2重量％の硝酸とした。混合
はさらに５分間続けてベーマイトのゲルを生成した。
次いで、上に相当するが、ただしより多くのアルファア
ルミナ（上の種材料として使用した種類の）を添加し
て、合計の混合物が非常に高い重量比率を有するように
した、１系列の生成物を調製した。ベーマイトを保持し
て混合物の押出可能性を保持した。処方を下表に記載す
る。
次いで、これらの材料を押出してフィラメントを形成
し、フィラメントを後述する条件下に、乾燥しそして焼
結した。高いアルファアルミナの比較バッチの焼結に、
種添加したゲルの方法により製造されるものより高い温
度を必要とした。次いで、フィラメントの試料を、0.2c
m/分のクロスヘッド速度でインストロン試験機を使用し
て３点法に従い、それらの強さについて試験した。フィ
ラメントを1cmの間隔を置いた１対のへり上に支持し
た。下向きの圧力をこれらの中点の間にナイフの刃で加
えた。圧力をフィラメントが破壊するまで除々に加え、
フィラメントの断面積で割り、下表XIIIに破壊強さとし
て報告する。
比較バッチのフィラメントは、押出後、焼成前に寸法一
体性をもつより細いフィラメントの押出は非常に困難で
あるので、非常に太かった。アルファアルミナのより高
い比率は、この問題を有意に悪化することが分かった。
上のデータの比較から理解することができるように、比
較フィラメントは有意により低い破壊強さを有し、そし
てこれは焼成プロセスの結果としてアルファアルミナの
結晶の間に発生した、より弱い焼結結合を反映すると信
じられる。したがって、本発明の好ましいフィラメント
は、好ましくは、実施例VIIIに記載する試験により測定
したとき、少なくとも8,000、好ましくは少なくとも10,
000kg/cm2断面を有する。これは、非常に低い強さが得
られる、予備形成したアルファアルミナの焼結により作
った生成物と対照的である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ ブイ．ルー アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01366，ピーターシャム，ザ コモン（番 地なし) (72)発明者 デイビッド エー．シェルドン アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01605，ウースター，ビバリー ロード 148 (72)発明者 ブライアン イー．スワンソン アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01532，ノースボロー，チャーチ ストリ ート 355

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焼結したゾルゲルアルミナに基づくフィラ
    メントの形状の研磨材およびその結合材から構成され、
    前記フィラメントの形状の研磨材は実質的に均一な断
    面、約1.0より大きい平均のアスペクト比、および少な
    くとも16GPaの硬度を有し、かつ２ミクロンより大きく
    ない大きさを有する焼結したアルファアルミナの結晶か
    ら主として構成されていることを特徴とする、結合した
    研磨製品。
  2. 【請求項２】前記焼結した研磨材は種添加ゾルケル法に
    よるフィラメントの形状の研磨材である、上記第１項の
    結合した研磨製品。
  3. 【請求項３】前記焼結したフィラメントの形状のアルミ
    ナに基づく研磨材は、理論密度の少なくとも95％の密度
    を有し、そしてジルコニア、チタニア、マグネシウム、
    ハフニア、セリア、スピネル、ムライト、二酸化マグネ
    シウム、これらの酸化物の前駆体、およびそれの混合物
    から成る群より選択される酸化物の１〜50重量％を含
    む、上記第２項記載の結合した研磨製品。
  4. 【請求項４】前記焼結したフィラメントの形状のアルミ
    ナに基づく研磨材は1.5〜25のアスペクト比、0.001mm〜
    2mmのアスペクト比を有し、そして前記アルファアルミ
    ナの結晶は約１ミクロンより小さい大きさを有する、上
    記第２項記載の結合した研磨製品。
  5. 【請求項５】前記アルファアルミナの結晶は約0.4ミク
    ロンより小さい大きさを有する、上記第４項記載の結合
    した研磨製品。
  6. 【請求項６】前記粒子は少なくとも18GPaの硬化を有
    し、そして１ミクロン以下の大きさを有するアルファア
    ルミナの結晶子の少なくとも95重量％から構成されてい
    る、上記第１項記載の結合した研磨製品。
  7. 【請求項７】前記粒子はガラス状成分を実質的に含ま
    ず、そして少なくとも8,000kg/cm2の破壊強さを有す
    る、上記第１項記載の結合した研磨製品。
  8. 【請求項８】前記フィラメントの形状のアルミナに基づ
    く研磨材はより長い寸法において湾曲している、上記第
    １項記載の結合した研磨製品。
  9. 【請求項９】前記フィラメントの形状のアルミナに基づ
    く研磨材はそのより長い寸法においてより合わされてい
    る、上記第１項記載の結合した研磨製品。
  10. 【請求項１０】前記結合した研磨製品は３〜39容量％の
    結合材、30〜56容量％の研磨材、および５〜67容量％の
    孔から成り、そして前記結合材はガラス化結合材であ
    る、上記第１項記載の結合した研磨製品。
  11. 【請求項１１】前記結合した研磨製品は５〜76容量％の
    結合材、24〜62容量％の研磨材、および０〜71容量％の
    孔から成り、そして前記結合材はレジノイド結合材であ
    る、上記第１項記載の結合した研磨製品。
  12. 【請求項１２】前記研磨製品は、前記焼結したフィラメ
    ントの形状のアルミナに基づく研磨材に加えて、融解ア
    ルミナ、同時融解アルミナ−ジルコニア、非繊維の形状
    の焼結アルミナ、非繊維の形状の焼結アルミナ−ジルコ
    ニア、炭化ケイ素、立方体の窒化ホウ素、ダイヤモン
    ド、フリント、ガーネット、バブルアルミナ、バブルア
    ルミナ−ジルコニア、およびそれらの混合物から成る群
    より選択される第２研磨材の１〜90容量％を含む、上記
    第１項記載の結合した研磨製品。
  13. 【請求項１３】前記レジノイド結合材は、フェノール−
    ホルムアルデヒド、エポキシ、ポリウレタン、ポリエス
    テル、セラック、ゴム、ポリイミド、ポリベンズイミダ
    ゾール、フェノキシ、およびそれらの混合物から成る群
    より選択されるものである、上記第11項記載の結合した
    研磨製品。
  14. 【請求項１４】前記製品は研削といしである、上記第１
    項記載の結合した研磨製品。
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