JPS5997844A - 常温プレス研削砥石 - Google Patents

常温プレス研削砥石

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JPS5997844A
JPS5997844A JP15174883A JP15174883A JPS5997844A JP S5997844 A JPS5997844 A JP S5997844A JP 15174883 A JP15174883 A JP 15174883A JP 15174883 A JP15174883 A JP 15174883A JP S5997844 A JPS5997844 A JP S5997844A
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polymer
grinding wheel
acrylonitrile
liquid vehicle
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JP15174883A
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ウイリアム・フレデリツク・ジマ−
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Saint Gobain Abrasives Inc
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Norton Co
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G16/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with monomers not provided for in the groups C08G4/00 - C08G14/00
    • C08G16/06Block or graft polymers prepared by polycondensation of aldehydes or ketones on to macromolecular compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
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    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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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】 発明の技術分野 本発明は研削砥石、更に詳しくは有機重合体質結合剤で
結合した研削砥石に係る。
従来技術 本発明者が優先権主張日に知る本発明と最も関連の深い
従来技術は下記の刊行物である。
米国特許 第1924748号 1933年8月29日 E、E、
ノデトニイ他第2814554号 1957年11月2
6日 R1,ロウゼ第2825638号 1958年3
月4日  A、C,ブース第3041156号 196
2年6月26日 R,A、ロウゼ他第3323885号
 1967年6月6日  R,A、ロウゼ他所謂有機結
合研削砥石(grinding wheel)、即ち、
1または他の種類の有機重合体で砥粒を結合した研削砥
石は業界周知である。有機結合研削砥石には数多くの変
形や変更が存在するが、すべて基本的には、砥粒、可塑
剤またはピックアップ剤、1または他の種類の充填剤を
通常含む有機結合剤、および屡々十分量の気孔から構成
される。
こうした砥石は、一般的には、最初に所定量の砥粒をミ
キナに入れ;液状可塑剤またはピ、クア。
プ剤、通常フルフルアルデヒドまたは、粉末状樹脂もし
くは粉末状結合剤の初期重合体と混和性の液状樹脂を添
加し;そして本質的に全部の砥粒が液体で濡れるまで上
記2つを混合し;粉末状有機樹脂からなりかつ1もしく
は2以上の充填剤または酸化カルシウムを含んでもよい
(後者の存在は使用する可塑剤のタイプによりて決定さ
れる)適当量の粉末状結合剤(粉末状結合剤は天然アン
トラセン油のようがダスト低減剤を含んでもよい)(3
) を前記の濡れた砥粒と温容することによって製造される
。こうして準備された研削砥石混合物は次に砥石の形状
に成形し、熱処理して結合剤の主要成分である有機重合
体または予備重合体を硬化即ち架校させる。この成形は
混合物を型に入れ、室温で混合物に圧力をかけ、生(未
硬化)の砥石を型から取り出し、そしてそれに特定時間
例えば180℃の熱処理を施す。選択的に、高密度が所
望の場合ホットプレス法で砥石を作成することができ、
この方法は混合物を適当な型に入れて熱と圧力を同時に
混合物に適用し、こうしてほぼ最密充填をもたらすと共
に結合剤中の樹脂の少なくとも一部を硬化させ、もし砥
石がプレスによって所望の程度に硬化しなかった場合に
は砥石に前述の室温プレス法におけると類似の熱処理を
後続して行なう。
上記の基本的な製品および方法の従来技術におけるいく
つかの変形が本発明と特に関連がある。
有機重合体結合研削砥石は非常に軟質から極めて硬質ま
で広い硬度範囲で作成され、この特性は(4) 製品中に占める気孔の割合によって太きく決定される。
実質的割合の気孔率、例えば18係もしくはそれ以上を
有する砥石の特徴は砥石を湿式研削操作で使用する場合
にあるように水に晒すと劣化しやすいことである。この
問題を解決する1つの試みはロウゼ他の米国特許第33
23885号に教示されている。液状樹脂可塑化砥石を
炉内大気に晒して硬化するのではなく、硬化ナイクル中
不透過性バリヤで包囲すると、得られる砥石は水による
劣化に対する抗折がよシ大きくなる。ロウゼ他のこの特
許は砥石強度の改良の程度を第3図に、研削における結
果を第8欄の頂部に記載している。
同じ問題を解決するもう1つの試みが、ロウゼ他の米国
特許第3041156号に記載されており、砥粒をシラ
ンで処理して「防水」にする。本発明はやはりこの問題
に関連するが、普通の砥石製造方法に新しい工程を追加
せずに同程度またはそれよシ良好な結果を達成する。ロ
ウゼ他の両特許の従来技術の可塑剤の代シに本発明に依
る可塑剤を用いると、砥粒をシラン処理する追加の工程
中生(未硬化)砥石を不透過性包囲体で包む追加の工程
は必要でない。
液状樹脂、特にフェノール−ホルムアルデヒド、および
フルフルアルデヒドの広範な使用の他にノytf)ニイ
他の特許は浸潤剤としてのフルフルアルデヒドの使用を
教示する。ノボトニイ他が用いた用語湿潤剤は砥粒と粉
末状有機重合体結合剤の混合物に添加した液体を意味す
る。ノ+N)=イ他は本発明の1態様において砥粒に直
接適用する可塑剤即ち液体物質として用いる2部分系の
1成分としてフルフラールを用いる点で本発明と関連す
る。
ロウゼの米国特許第2814554号は結合剤にゴムを
配合して改良を達成する研削砥石の改良に向けられてい
る。ゴムは混合物準備段階で砥石糸に導入する。砥粒は
ミキサに入れ、液状ゴムと加硫11の硫黄で被覆される
。この液状ゴムと硫黄で被覆された砥粒に、典型量の充
填剤を含むフェノール−ホルムアルデヒド質粉末状結合
剤を添加する。砥石は普通の手法で成形および処理して
製品に仕上げる。これらの砥石はフルフルアルデヒドを
可塑剤として用いた標準砥石と比較する。ロウゼ特許は
本発明もゴムを砥粒上に直接使用するのでゴムを可塑剤
として用いることを教示する点で関連するが、本発明で
はゴムはそれ用の液状ビヒクルと一緒に用い、かつ硫黄
は全く必要ない。
ブースへの米国特許第2825638号は本発明の製品
と類似の特性を持つ研削砥石の製造を教示する。その製
品の製造においてブースは最初にミキサにて砥粒を加硫
量の硫黄(またはその他いくつかの加硫剤)で被覆する
。硫黄でコーティングされた砥粒を次いで液状ブタジェ
ン−アクリロニトリル共重合体10〜70ヂとフルフル
アルデヒド30〜90係の混合物である液状可塑剤で被
覆する。砥石がブタジェン−アクリロニトリルとフルフ
ラールの混合物で本質的に完全に被覆されたとき、普通
充填剤と石灰を含む慣用の7工ノールーホルムアルデヒ
ド質粉末状結合剤を湿潤砥粒に添加し、材料が均一にブ
レンドされるまで混合する。次いで粒状混合物を少なく
とも約171℃(7) に予備加熱した組立型(mold s@t−up )に
入れ、混合物を一様化し、加熱を続けながら小圧力即ち
1〜500pii(SI系では6.9 X 10 〜3
,4X 10  N7m )の圧力をかける。それから
、部分的に硬化し部分的に成形した砥石は約171℃で
加熱を続け、しかし圧力を1000〜5000ps1 
(6,9X 10’〜3.43 X 10’ N/m2
)にする。
本発明の製品は常温プレスの研削砥石であるがブースの
製品はホットプレスされる点、およびブースの製品は加
硫剤の使用が必要であるが本発明の製品は必要ない点で
、本発明はブースの特許と異なる。
本発明の開示 有機重合体結合研削砥石の製造では、一般に2つの液体
が2つの明らかに異なる目的のために用いられ、これら
2つの異なる液体に適用される用語はいくらかの混乱を
生じていた。本明細書では、砥粒に直接適用して後で添
加される粉末状結合剤をその液体で槁れた砥粒に接着さ
せる液体を可塑剤またはぎ、クア、f剤と称する。砥粒
−結合剤(8) 混合物の調製の最終工程でその混合物に添加する液体は
、この物質が為すことはある種の砥石混合物に固有なダ
スティさく dustln@ms )を減少または解消
することであるから、本明細書ではダスト低減剤(du
st deprassant )と称する。
本発明のピックアップ剤の交換、即ち、熱可塑性重合体
の液状ビヒクルまたは溶剤中の混合物、好ましくは溶液
によって、常温プレス製品および常温プレス方法の両方
において実質的な改良が現実化される。方法に関して、
可塑剤またはピックアップ剤は過剰な固化(balll
ng )なく粉末状結合剤を極めて有効にピックア、f
する働きをし、よって混合物を多重に篩処理する必要を
解消し;これらの混合物は業界で知られているようにケ
ーキ化(cake−up ) したシ、固化(5et−
up ) したりせず;そして、これらの混合物は容易
に室温でプレスして(常温プレス、cold pres
s )良好な取扱い強度を有する生の砥石を生成する。
最終製品は水による劣化に対する抵抗性を有し、それは
ロウゼ他の米国特許第3323885号もしくは同第3
041156号またはその組合せに依シ作成した製品の
耐水性と少なくとも同等である。加えて、本発明の常温
プレス製品は標準のフルフルアルデヒドまたは液状樹脂
可塑化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂結合常温プレ
ス砥石より低い弾性率を有し、これ自身は砥石がより少
ない振動を持って研削することを示す。
常温プレスと縮み合わせて本発明の製品を生成する可塑
剤は熱可塑性重合体10〜90容積係とその熱可塑性重
合体用の液状ビヒクルまたは溶剤5〜90容積優からな
る。熱可塑性重合体はブタジェン−アクリロニトリル;
カル?キシ基、アミノ基、チオール基、もしくはビニル
基の末端を有するブタジェン−アクリロニトリル;また
はアクリロニトリル−シタジエン−スチレンであること
が好ましい。他のビヒクルまたは溶剤も使用可能である
が、好ましいタイプの液体は約140℃より高い沸点を
持つアルデヒド、不飽和環式炭化水素、ケトンおよび芳
香族であシ、特に適尚なものはテルペン、セスキテルペ
ン、フルフラールアルコール、およびフルフルアルデヒ
ドでアル。
本発明の態様は常温プレス有機重合体結合研削砥石の仕
様、即ち砥粒、グレード、および密度数(5truct
ure number )のすべての範囲をカバーする
が、第一義的には砥粒20〜64容稍係、有機重合体質
結合剤4〜76容積係、および気孔0〜50容fA %
で規定される砥石仕様に関する。結合剤自身は50〜1
00容稍係の有機重合体を含み、有機重合体はブタジェ
ン−アクリロニトリルゴムを含むその目的のために一般
に用いられるすべての熱可哨物(thermo−pla
atlcs )で改質しまだは改質しないフェノール−
ホルムアルデヒド凝縮(condensation)樹
脂であると七ができる。
または結合剤はポリエステル、工4?キシ、ポリイミド
などであることができる。フェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂を用いる場合、使用するヘキサメチレンテトラミ
ン架橋剤を約1〜15重fil[の量で基本樹脂中に配
合することが好寸しい。可塑剤またはピックアップ剤は
1〜40容積係の量存在すべきであシ、転じて液状ビヒ
クルまたは溶剤1〜40容積優および熱可塑性樹脂5〜
95容積係であることが好ましい。
結合剤はθ〜50容積係の活性および(または)不活性
の充填剤、例えば、フルオホウ酸カリウム、塩化カリウ
ム、ポリ塩化ビニル、亜硫酸亜鉛、アルカリ−・ロフェ
レート、等およびこれらの公知充填剤の2種またはそれ
以上の混合物を含むことができる。同様に、気孔含有媒
質を業界で知られているように砥石に含めて高密度数(
high 5tructure)軟質作用砥石を作るこ
とができ、気孔含有媒質の量はθ〜50容積係である。
多くの気孔含有媒質が業界において知られているが発泡
ガラス粒または中空ガラス球が好ましい。結合剤に配合
できるその他の成分は10容積係までの量の酸化カルシ
ウムであシ、場合によシ石灰は必要でないが、それ以外
では例えばフルフルアルデヒドが熱可塑性樹脂重合体用
溶剤であシかつ砥石結合剤自身は粉末状へキサメチレン
テトラミン硬化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂であ
る場合など最適の品質の製品を製造するために石灰は使
用しなければならない。
可塑剤を構成する熱可塑性重合体用液状ビヒクルは結合
剤系の他の物質と反応する可能性がある場合、成形した
砥石を熱処理して結合剤を硬化した後すべてではないが
上記液体が残る。ヘキサメチレンテトラミンと共に可塑
剤としての液状ビヒクル成分としてフルフルアルデヒド
9を用いて主要結合剤成分としてのフェノール−ホルム
アルデヒド樹脂を硬化させる場合、ある種のフルフルア
ルデヒドは硬化中に発生するアンモニアと反応し、理論
的にはアルデヒドはフェノール樹脂と反応し得るという
ことが知られている。従って、最終製品はおそらく当初
のアルデヒド全てを遊離のアルデヒドとして含んではい
がいが、フェノール樹脂組織に結合されたいくらかのフ
ルフルアルデヒドおよびいくらかのフルフルアミドなら
びに未反応フルフルアルデヒドをむしろ含む。従って、
可塑剤が最終研削材製品に関係する場合常に、その参照
は液体がまだその当初の形で存在する場合と、多かれ少
なかれ液体は反応して新しい化合物または物質が生成し
ている場合の両方が含まれる。
好ましい態様の説明 好ましい態様において本発明の製品は可塑剤またはピッ
クアップ剤としてフルフルアルデヒドおよび液状ブタジ
ェン−アクリロニトリルゴム、特にB、F、グツドリッ
チ社製f(year 1312 (商品名)を用いる。
以下の例はその好ましいピックアップ剤系に基づいてい
る。
例1 平均粒径約710μmの砥粒50容積係、粉末状結合剤
および可塑剤の両方を含む結合剤16.1容積係、およ
び気孔率33.9容積係の組成を有する8個の砥石シリ
ーズを最初に米国特許第3041156号の教示に従っ
て710μmの炭化珪素砥粒をシランで処理して作成し
た。次いでシランで処理した砥粒8B、65ポンド(4
0,21に9 )をミキサに入れ、液体の第1段階フェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂1.36yJ?ンド(0
,62kg)を添加し、2つの物質を砥粒が本質的に全
部液体で覆われるまで混合する。ヘキサメチレンテトラ
ミン7、570@係およびブタジェン−アクリロニトリ
ルゴム7.5重量チを含む粉末の第2段階フェノール−
ホルムアルデヒド樹脂9.99ポンド(4,531りg
)を液状樹脂で繻らした砥粒と混合した。液状樹脂はぎ
、クア、グ剤または可塑剤として有効に働き、本質的に
全部の粉末状樹脂をピックアップし、塩素化炭化水素軽
油約1OOcCを混合物にダスト低減剤として添加した
上記混合物を約1190μm(米国標準篩シリーズ16
メツシエ)の目(開口)を持つスクリーンを通過させ、
慣用の仕方で室温にて8.188’X1.125’X1
’(20,797zX2.8581ynX2、54 t
yn )の砥石を成形するために使用した。次に砥石を
ベーク炉で焼成し、ゆっくシ温度を175℃まで昇温し
、その温度に15時間保持したが、熱処理に先立って砥
石をクラフト紙地アルミニウム箔で包んで米国特許第3
323885号に教示された不通過性包囲を行なった。
砥石を冷却し、炉から取シ出し、面出し、縁出しおよび
リーマ処理してスピード試験用に調製した。
(15) 上記と同じ手法で8個の砥石シリーズをもう1回作成し
た。ただし、この場合の結合剤の樹脂はへキサメチレン
テトラミン7.52f刊係を含みブタジェン−アクリロ
ニトリルゴム改質剤を含まない未改IIM鎖状のフェノ
ール−ホルムアルデヒド9樹脂であシ、加えて、これら
の砥石はフルフルアルデヒドと液体ブタジェン−アクリ
ロニトリルゴムの50−50混合物18容積係で可塑化
した。
砥石の他に、同じ仕方で同じ混合物を用いて直径8’(
20,32m)および厚さ4’ (10,16cm )
のスラグを処理した。硬化サイクルが完了後液体樹脂可
塑剤を利用したスラグは2.144をスランプしたが、
フルフルアルデヒド−ブタジェン−アクリロニトリルで
可塑化したスラグは1.90 %のみスランプした。
両シリーズの砥石をスピード破壊試験し、各シリーズか
らいくつかは室温で乾燥試験し、その他は室温で水に1
0日間浸した後室温で湿式試験した。液状フェノール−
ホルムアルデヒド樹脂で可塑化した砥石は、砥石がシラ
ン処理砥粒を含み不(16) 透過性包囲で囲繞して硬化した事実にもかかわらず、乾
燥強度に比べて浸漬後の強度が約2係低減することが示
された。フルフルアルデヒド−シタジエン−アクリロニ
トリル可塑剤で可塑化した砥石は10日間水に浸漬後約
1壬の強度増加が測定された。
例2 シラン処理しない砥粒にフルフラール−ブタジェン−ア
クリロニトリル可塑剤を使用すると高価なシラン処理研
削材と同じ湿式強度における改良を生じることを示すた
めに、3グレードの砥石シリーズを下記の相異を除いて
例1におけると同じ手法で作成した。砥石のグレードに
、M、Oとした(砥石は業界で慣用のようににグレード
からOグレードへ移るにつれて次第に硬質化する)。K
グレードとOグレードは質的には同一で、両方ともシラ
ン処理した砥粒と、プクジエンーアクリロニトリルコ“
ム約16重景係を含む粉末状フェノール樹脂とを使用し
た。一方、Mグレードは未改質フェノール−ホルムアル
デヒド樹脂と未処理砥粒で作成したが、フルフルアルデ
ヒドに溶解したブタジェン−アクリロニトリル液状ゴム
の50重−1溶液を用いた。砥石はどれも硬化ケイクル
中包囲しなかった。8.188#X 1.125#X 
1” (20,797副X 2.858 crnX 2
.54m)でありかつ砥粒(すべての場合)が平均粒径
約70μmの炭化珪素と酸化アルミニウムの50係混合
物である砥石は下記の重量部および容積係組成を有した
Kグレード 砥 粒89.10  砥粒 52 可塑剤   1.75  結合剤  16粉末状樹脂 
9.15  気 孔  32Mグレード 砥粒 88.05  砥粒 52 可塑剤   2.15  結合剤  20粉末状樹脂 
9.80  気 孔  28以下余白 0グレード 砥粒 86.10  砥粒 52 可塑剤   2.20  結合剤  24粉末状樹脂 
11.70   気 孔  24得られる砥石を例IK
記載のようにして乾式および水浸漬後湿式の両方でスピ
ーr破壊試験し、浸漬砥石強度の乾式(即ち不浸漬)砥
石強度に対する下記の相対強度保有が示された。
K             93.5M      
  95.0 0            96.6 湿式強度保有データから明らかなように、ブタジェン−
アクリロニトリル可塑剤の使用はにグレードおよびOグ
レードの砥石で用いた高価なシラン処理砥粒の使用と比
べて少なくとも等価な湿式強度保有特性を持つ砥石を提
供している。
例3 本発明の常温プレス製品の別の利点はフルフル(19) アルデヒド単独または液状フェノール樹脂の代シにフル
フルアルデヒド−ブタジェン−アクリロニトリル可塑剤
の使用からもたらされる混合物の改良にある。この改良
自身は固化(ballad) して使用できない混合物
が殆んSまたは全くない点にある。下記の2つの混合物
を調製し、それぞれの場合について固化した混合物の量
を測定した。混合物は両方とも同じ常温プレスダレ−P
の砥石で、可塑剤として1方は慣用のフルフルアルデヒ
ドを含み、他方は60/40フルフルアルデヒド/ブタ
ジエン−アクリロニトリル溶液を含む。
混合物A 砥 粒        10.14ポンド(4603,
56,!9)フルフルアルデヒド  0.74ポンド(
335,24,!i’)中空がラスビーズ*   0.
54ポンド(243,16g)粉末状フェノミル樹脂 
  3.26/ンド(1480,04,9)石 灰  
       0.32プント(152,28,liり
混合物B 砥 粒        10.20ポンド(4630,
80,!i’)フルZ呵tグモドープタジ  0.67
ポンド(304,18g)コ;/−アクリロニトリル (20) 中空ガラスピーズ”   0.54インド<245.1
69>粉末状フェノ−4[(脂   3.28d?ンド
(1489,12g)石 灰         0.3
2ボン)’(145,28,!i’)*:寸法約300
〜590μmのガラス小粒混合物Aは不所望な混合物お
よび(または)結合剤の固化物15,9重量部という結
果が得られる一方、混合物Bは混合物および(または)
結合剤の固化物1.3重量部のみを含んでいた。後者は
許容可能な量であるが、前者はそうではない。
特許出願人 ツートン カンノ臂ニー 特許出願代理人 弁理士 實 木   朗 弁理士西舘和之 弁理士古賀哲次 弁理士 山 口 昭 之 弁理士西山雅也

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、砥粒、有機重合体質結合剤、および該有機重合体結
    合剤用ピックアップ剤を含み、該ピックアップ剤が熱可
    塑性重合体10〜95容稍係と該熱可塑性重合体用液状
    ビヒクル5〜90容積係とから本質的になる常温プレス
    研削砥石。 2、前記熱可塑性重合体がブタジェン−アクリロニトリ
    ル重合体、カルゲキシ末端ブタジェンーアクリロニトリ
    ル重合体、アミン末端ブタジェン−アクリロニトリル重
    合体、チオール末端ブタジェン−アクリロニトリル重合
    体、ビニル末端ツタジエン−アクリロニトリル重合体、
    もしくはアクリロニトリル−ブタジェン−スチレン重合
    体、またはこれらの混合物である特許請求の範囲第1項
    記載の研削砥石。 3、前記液状ビヒクルが、前記熱可塑性重合体の溶剤で
    あシかつ約140℃より高い沸点を有するアルデヒドで
    ある特許請求の範囲第1項または第2項記載の研削砥石
    。 4、前記液状ビヒクルが、前記熱可塑性重合体の溶剤で
    あシかつ約140℃より高い沸点を有する不飽和環式炭
    化水素である特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    研削砥石。 5、前記液状ビヒクルが、前記熱可塑性重合体の溶剤で
    ありかつ約140℃より高い沸点を有する不飽和環式炭
    化水素である特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    研削砥石。 6、前記液状ビヒクルがチル4ン、セスキチルにン、フ
    ルフラールアルコール、フルフルアルデヒド、またはこ
    れらの混合物である特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の研削砥石。 7、  (a)砥粒20〜64容積係、(b)有機重合
    体50〜100容積係と酸化カルシウム0〜10容積係
    と充填剤0〜50容積優からなる有機重合体質結合剤4
    〜76容積幅、(c)液状ビヒクル5〜95容積係と熱
    可塑性重合体5〜95容積係からなるピックアッグ剤1
    〜40容積%、(d)気孔0〜50容積係、および(、
    )気孔支持媒質O〜50容積係を含んで成る特許請求の
    範囲第1項から第6項までのいずれかに記載の研削砥石
    。 8、前記有機重合体が粉末状フェノールホルムアルデヒ
    ド樹脂である特許請求の範囲第7項記載の研削砥石。 9、  前記フェノールホルムアルデヒド樹JIW カ
    fタジエンーアクリロニトリルゴムを配合して含む特許
    請求の範囲第1項記載の研削砥石。
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