JPS5976772A - 研磨布紙用集合砥粒 - 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】 本発明６け長寿命で研磨性が良く、かつ長時間にわたυ
常に均一な研磨加工面粗さを与え得る研磨布紙用集合砥
粒に関するものである。

本発明における集合砥粒とは、複数個の研磨砥粒が結合
剤によシ塊状に集合され、適当な粒径の顆粒体となって
いるものを言う。

研磨布紙用の砥粒は、砥粒の圧壊強度がある程度以上に
増大すると研磨性は圧壊強度に比例して向上するもので
はなく、圧壊強度には限界があって、砥粒は研磨作業時
においである程度の微構造的破壊を行いながら断続的に
新しい切れ刃を生じさせることが必要であることや、長
時間の研磨加工時における研磨焼け、目詰り、融着、目
つぶれ等の防止の面から研磨布紙用の砥粒として最近、
集合砥粒が有用視されている。

集合砥粒の大きな分類として、有機系物質を結合剤とし
た、いわゆるレジノイド法により製造されるーものと、
無機系物質を結合剤としたビトリファイド法によシ製造
されるものとに区分される。

レノノイド法によシ製造される集合砥粒は比較的多く見
受けられるが、ビトリファイド法にょシ製造されるもの
は少々い。その理由として、レジノイド法によシ製造さ
れる集合砥粒は、その製造法が比較的簡単で、熱エネル
ギー的にも経済的である反面、砥粒を単に樹脂系結合剤
で塊状集合体としたもので気孔のないものとなシ、研助
作業時に目詰シが生じ効率的な研磨ができない欠点があ
る。また樹脂系結合剤は熱に弱く、研磨時に発生する熱
にょシ研磨焼けを生じたり、融着、目つぶれ等の欠点を
持つ。

また、従来、ビ）　ＩＪファイド法による集合砥粒の製
造例が嬰ないのは、例えば既知の発明では高温加熱を要
する無機系物質を結合剤とするもので、その工程で砥粒
と少量の粘土質結合剤との集合体を焼成によって結合す
るものや、溶融アルミナ砥粒に少量のガーネットを混合
し、ガーネットを溶融することによって結合させる方法
がある。

これらの方法は、いずれも１２５０℃以上もの結合剤溶
融温度での加熱を必要とすることがら多量のエネルギー
を費やすので不経済であシ、更には焼成後に所望の粒度
に解砕する作業が煩雑であることなどがあげられる。こ
のため融点の低いハロダン化物、硫化物等を結合剤とし
た集合砥粒もあるが、これらの結合剤は耐水性に劣シ大
気中の水分による強度の低下が見られ、ましてや湿式研
磨には対応できない欠点を有する。

本発明者らは、従来の集合砥粒における上記の問題点に
鑑み、集合砥粒における結合剤、砥粒率、および圧壊強
度等の関係について種々、研究を行った結果、研磨布紙
用集合砥粒として最適な条件を究明し、本発明に至った
ものであろうすなわち本発明は、砥粒に無機質結合剤と
成形助剤を加え、又は加えないで混合し、該混合物を成
形後乾燥した成形体を解砕し、次いで篩い分は等により
所望の粒度に調整された砥粒の集合体を焼成して得る集
合砥粒において、該無機質結合剤としてシリコマンガン
スラグ又は中・低炭素フェロマンガンスラグを用いたこ
とを特徴とするものであり、本発明はビトリファイド法
によシ製造される集合砥粒で、研磨性が良く長寿命で、
かつ長時間にわたり常に均一な研磨加工面粗さを維持し
、しかも湿式研磨においても高研磨能を有した研磨布紙
用集合砥粒を提供するものである。

本発明の要旨とするところは砥粒同志が、シリコマンガ
ンスラグ又は中・低炭素フェロマンガンスラグを結合媒
体として塊状に集合され顆粒体を構成していることを特
徴とするψｆ磨布紙用朶合砥粒にある。

次に本発明による集合砥粒の構成を、製造例に基づき詳
細に説明する。

捷ず結合剤として用いるシリコマンガンスラグ又は中・
低炭素フェロマンガンスラブは、平均粒径で約１０μま
でに微粉砕する。次にこのスラグの粉砕物と、所望の研
磨砥粒とを所定の配合割合にて混合し、水および成形助
剤を添加して混練し加圧成形を行う。この成形物が乾燥
後、所定の粒度に解砕し、次いで焼成炉にて焼結を行い
所望の集合砥粒を得るものである。

本−発明の集合砥粒の構造は、第１図の模式図に示すご
とく、複数個の砥粒１ｉｌＳｊ：結合剤２であるスラグ
の焼結によって適度の強さで固着保持され、微小な気孔
３を有しながら一塊の集合砥粒４を形成している。

このような構造状態を形成させることは集合砥粒として
極めて重要であシ、研磨時に微小破壊を生じさせるため
には、砥粒と結合剤との結合強度は充分考慮されなけれ
ばならない。このような集合砥粒は研磨作業時に砥粒が
逐次脱落し、常に鋭利な切削面を形成するため、長時間
の研磨作業においても優れた研磨能力を発揮することが
できる。

本発明者らは、集合砥粒における無機質系結合剤につい
て、種々調査を行った結果、シリコマンガンスラグ又は
中・低炭素フェロマンガンスラグが結合剤として最も有
効であるとの結論に至った。

その理由は、これらのスラグは融点が低いため低温での
焼結が可能であシ集合砥粒の製造上、熱エネルギー面で
経済的であると同時に、砥粒との藺れ性が良く結合性が
非常に優れておるため前述した集合砥粒の構成を形成さ
せやすいからである。

またシリコマンガンスラグ及び中・低炭素フェロマンガ
ンスラグは耐水性に優れ、水中浸漬による分解や粉化が
見られず、大気中に放置しても崩壊を生じないため湿式
研磨にも対応可能であシ、更にこれらのスラグは研磨作
業時に発生する大量の研磨熱を研磨面よシ効率よく逃が
す作用をも有する。

またシリコマンガンスラグは産業廃棄物とじて大量に発
生し、容易に入手できることや、これらの有用な用途開
発などがあげられる。

シリコマンガンスラグ又ハ中・低炭素フェロマンガンス
ラグの組成は、シリコマンガン又は中・低炭素フェロマ
ンガンの製造条件によって表−１に示したような範囲で
多少変動するものであるが、本発明の実施においては特
別な影響を及ぼさず、特に限定されない。但しマンガン
の含有量が少ない方が焼成温度を低くできる傾向が確認
され好ましい０ 国内で発生するシリコマンガンスラグ及び中・低炭素フ
ェロマンガンスラグの化学組成範囲を表−１に示す。

表−１スラグの組成　　　　（重量係）本発明の集合砥
粒において、集合体における砥粒の割＠（以下、砥粒率
と称する）は好甘しくは重量比率で６０〜９０係の範囲
とする。その理由は、砥粒率が６０％以下であると被削
拐との研磨面で砥粒の接触割合が少なくなるため著しく
研磨能力が低下し高い研磨性が得られなくなるからであ
シ、′−また反対に砥粒率が９０係を超えると結合剤の
割合が少ないため集合砥粒としての構造を維持すること
が困難となり、十分な強度が得られなく々るばかシでな
く、砥粒率の低いものと同等の強度のものを求めようと
する場合には、焼成温度をイタ端に高くしなければなら
ず、熱エネルキ゛−面で非常に不経済となるからである
。

尚、本発明の集合砥粒における砥粒率と研磨性との関係
は、後述の実施例にて示す通りである。

寸た本発明の集合砥粒における圧壊強度は好捷しくは０
．４５〜４．　ＯｋＬ／＋＋ａ”の範囲とする。集合砥
粒を形成する構造、即ち結合剤が砥粒を固着保持する結
合状態が弱ければ圧壊強度は低くなり、反対に結合状態
が強くなれば圧壊強度は高くなる。

集合砥粒の圧壊強度は砥粒率と同様に、研、暦性能に影
響を及ぼすもので、圧壊強度が０．４５　ｌ（ｇ／ａｍ
２未満では研磨時に集合砥粒の微小破壊が生じやすく、
砥粒が被削材を研磨し始めるとすぐに脱落を生じ、高い
研磨性が得られない。また圧壊強度が４、　Ｏｌ＜ｇ／
１ｌＩＩ＋１２を超えると反対に、砥粒との結合度が強
いため、集合砥粒の微小破壊が生じにくく、集合砥粒の
特徴である研磨使用時における断続的に新しい切れ刃を
生じさせることができなくなる。

尚、圧壊強度とは、−集合砥粒の破壊に要する荷重（ｋ
ｇ）をその集合砥粒の平均径断面ｆＭ　（ｗｎ２）で除
して求めた値である。

本溌明の集合砥粒における圧壊強度は、集合砥粒の製造
工程における成型圧力、砥粒率および焼成温度等の条件
によって影響を受けるものである。

本発明の集合砥粒において使用できる砥粒の種類は特に
限定されるものでなく、溶融アルミナ質砥粒、炭化ケイ
素質砥粒を始めとし、ジルコニア系砥粒、エメリー、ダ
イヤモンド、その他の砥粒にも適用される。

また母材原鉱として使用される砥粒のサイズも被剛材の
対象によって任章選択されるものであるが、実質的に使
用され得る砥粒のサイズは平均粒径で４０〜３００μ程
度の範囲のものが実用的である。

また集合砥粒として研磨布紙に使用されるサイズは平均
粒径で０．１〜２０Ｘの範囲のものが最も一般的である
。

次に本発明をより詳細にするため実施例に基づき具体的
に説明する。

実施例１ 砥粒として粒度す１８０の褐色溶融コランダム質単結晶
砥粒を選び、これと結合剤として、平均粒径で約１０μ
にまで微粉砕した表−２に示す組成のシリコマンガンス
ラグとを表−３に示す配合割合にてそれぞれ混合し、成
形助剤としてデキストリン１０チ水溶液を５ｗｔ５添加
して混練した。

表−２シリコマンガンスラグの組成 この混線物を４００　ｋｇ／ｃｍ”の重量で加圧成形し
た後、乾燥を行った。成形物を乾燥後、解砕および篩い
分けによシΦ８０の粒度に調整し、次いでロータリーキ
ルンにて表−３に示す温度条件にてそれぞれ焼成を行い
所望の集合砥粒を得た。

得られた集合砥粒の圧壊強度（平均値）を表−３に示す
。

表から判るように、同じ圧壊強度を求めようとするには
砥粒率が高く外れば焼成塩度を高くする必要が生じる。

表−３ 次に本実施例で得られた集合砥粒の研磨性能を調べるた
め、表−３に示したそれぞれの集合砥粒を用い、研磨ベ
ルトを作製して研磨試験を行った。

研磨ベルトの製造は一般に知られている方法によるもの
で、第２図の模式図に示すごとく、布基材５上に第一次
接着層６で被覆し、次いで集合砥粒４を施し、第一次接
着層６が乾燥後、第二次接着層７を被覆した。各接着層
を完全に乾燥固化させて所望の研磨ベルトを得だ。

尚、接着剤は第一次層、第二次層ともフェノール樹脂を
用いた。

研磨試験は各ベルトとも下記に示した条件で行い、併せ
て従来タイプの研磨ベルトとの比較も行った。その結果
を表−４及び第３図、第４図に示す。

尚、従来タイプの研磨ベルトとは、≠１８０の粒度のア
ランダム砥粒を用いた単層研磨ベルトであシ、市販品の
内、従来段も研磨性能が優れているものである。

研磨条件 研　磨　方　式　　　　定圧乾式研磨 器　磨　荷　重　　　　　　１５ゆ１５０簡巾（静止時
）ベルトスピード　　　　１４００ｍ／ｍｉｎ被剛材送
シスピード　　２．２ｍ／ｍｉｎ被　　　削　　　材　
　　　　　５ＵＳ−３０４研　磨　時　間　　　　　１
５分間 表−４研磨試験結果 この結果から判るよう釦、砥粒率が研磨性に影響を与え
ていることが明白である。

尚、表中、総研塵量とは研磨試験中における被剛材の累
積研磨重量を意味し、研磨率は従来品の総研塵量を基準
とした割合を示すものであシ、寿台率は従来品のベルト
寿命（研磨不能となるまでの時間又は距離）を基準とし
た割合を示すものである。

実施例２ 次に実施例−１と同一の研磨ベルトによシ、被削材を５
４５Ｃに変更し、湿式による研磨試験を行った。その場
合の研磨条件を下記に１研磨試験結果を表−５に示す。

研磨条件 研　磨　方　式　　　　平面研削盤研磨　湿式研　磨　
負　荷　　　　　３〜４　Ａｍｐ／　５０Ｗｔｎｒｌ］
　（実負荷）ベルトスピード　　　　１２００　ｍ／　
ｒｎｉｎ被剛材送りスピード　　　　６　ｍ　／　ｍ　
ｉ　ｎ被　　剛　　材　　　　　８４５Ｃ 研磨距離　　２００ｍ 研　　磨　　液　　　　ルゾール　４０倍希釈液表−５
研磨試験結果 以上の結果から明らかなごとく、本発明の集合砥粒を用
いた研磨ベルトは、湿式研磨においても優れた特性を発
揮することがわかる。

実施例３ 次に粒度≠２４０の褐色溶融コランダム質単結晶砥粒を
母材とし、結合剤として表−６に示す組成の低炭素フェ
ロマンガンスラグを用い、実施例１の場合と同様な製造
方法によシ、粒度す１２０の夛−７に示すそれぞれの集
合砥粒を得た。

５−６　低炭素フェロマンガンスラグの組成表−７ 本発明の範囲を外れる砥粒率が９３チ（試料煮７）のも
のは、焼成温度を１２００℃に昇げても、２．８６に９
／ｍｎ”以上の圧壊強度は得られな力）つた。

この事は結合剤が少ないと十分な強度力；得られず、集
合砥粒としての構造を十分維持できない事を意味する。

続いて実施例１の場合と同一の方法によシ研磨ベルトを
作製し、下記に示す条件によりベルト研磨試験を行った
。その結果を表−８に示す。

研磨条件 研　磨　方　式　　　　定圧乾式研磨 研　磨　荷　重　　　　　１６ｋｇ１５０順巾（静止時
）ベルトスピード　　　　１４００ｍ／ｍ鵞ｎ被剛材送
りスピード　　　　２．２ｍ／ｍｉｎ被　　　削　　　
材　　　　　　ＳＵＳ　３０４研磨時間　　１５分間 表−８研磨試験結果 実施例４ 次に砥粒率を一定とし圧壊強度を変化させた場合におけ
る集合砥粒の圧壊強度と研磨量との関係について試験を
行った。その結果を表−９に示す。

尚、用いた砥粒の種類や粒度、結合剤の組成、集合砥粒
の製造方法、粒度、およびベルト研磨試験条件等は実施
例１と全て同一である。

衣−９ 以上に示してきた実施例の研磨試験結果から明らかなご
とく本発明に従った集合砥粒は、従来タイプのものに較
べ、被削材の種類、砥粒の種類、および研磨方式を問わ
ず、研磨能力、寿命、および仕上シ面とも優れた成績を
示しており、産業上利用価値の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の集合砥粒の断面構造を示す模式図、第
２図は本発明の集合砥粒を用いて作製した研磨ベルトの
断面模式図、＃３図は実施例１における表−３中のＡ４
に示す本発明の集合砥粒を用いた研磨ベルトと従来タイ
プの研磨ベルトとの研磨時間と研磨量との関係を示すグ
ラフ図、第４図は同じく本発明品と従来品との研磨時間
と加工面粗さとの関係を示すグラフ図である。 １・・・砥粒、２・・・結合剤、３・・・気孔、４・・
・際合砥粒、５・・・基材、６・・・第一次接着層、７
・・・第二次接着層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）砥粒同志が、シリコマンガンスラグ又は中・低炭
   ！フェロマンがンスラグを結合媒体として塊状に集合さ
   れ顆粒体を構成していることを特徴とする研磨布紙用集
   合砥粒。
2. （２）集合砥粒における砥粒の創始が６０〜９０重量係
   の範囲であり、なおかつ集合砥粒の圧壊強度が０．４５
   〜４．０ｋｇ／Ｉ＋＋＋＋＋２の範囲であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の研磨布紙用集合砥粒
   。