JPH02293370A - 研摩工具類を製造するための成型組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、研摩工具類（ａｂｒａｓｉｖｅ　ｔｏｏｌｉ
ｎｇ）の製造の分野に関し、特に合成コランダム材（　
ｓｙｎＬｈｅｔｉｅ　ｃｏｒｕｎｄｕｍ　ｍｅｔｅｒｉ
ａｌｓ）及びセラミ′ンクボンデイング（ｃｅｒａｍｉ
ｃ　ｂｏｎｄｉＢ）を基礎とし、研摩工具の製作のため
に使用される成型組成物（ｍｏｕｌｄｉＢ　ｃｏｍｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）に関する．従来技術 研中工具は、当該工具の幾何学的形状を与えるように成
型組成物を圧縮し、このように形成された成型組成物を
乾燥し、次に最後の段階として該形成された成型組成物
を焼成することによって作られる．研摩工具が高い温度
（　１２５０乃至１３００℃）で焼成される間、セラミ
ックボンド（　ｃｅｒａｍｉｃｂｏｎｄ　）は、合成コ
ランダム砥粒（　ａｂｒａｓｉｖｅ　ｓｙｎｔｈｅｔｉ
ｃ　ｅｏｒｕｎｄｕｎ　６ｒａｉｎｓ）を覆い且つ包囲
し、且つ該砥粒を互いに結合するように、完全に又は部
分的に、溶けて液状になり、一方その後冷えて温度が低
下するにつれて凝固する。研摩工具類の製造工程におけ
る成型組成物についての成型、乾燥、及び焼成条件は一
殻に知られている． 成型組成物は、次の基本的な必要条件．該成型組成物か
ら製造される研摩］［具類は高い機械的強度を有しなけ
ればなちないこと，該成型組成物から製造されるの１摩
工具類は広い硬度範囲を有しなければならないこと；研
摩工具類の製造工程における焼成作業中に周囲に放出さ
れる有害物質の量は、できるだけ低くなければならない
こと 及び 成型組成物は、比較的安価で且つ容易に得られなければ
ならないこと： を満たさなければならない。

研摩工具類の硬度の範囲は、結合剤（　ｂｏｎｄｉｎｇ
ａｇｅｎｔ）の融解温度に依存し、従ってその組成物に
依存する．一般に知られているように、該工具（　ｔｏ
ｏｌ　）の予備成型物（　ｐｒｅｆｏｒｍ　）の焼成工
程において、結合剤はコランダム粒を溶解してその粘度
を高める。また一方では、より多量のボンド（　ｂｏｎ
ｄ　）が研窄工具類のより高い硬度を得るために必要と
される．しかし、成型組成物中のボンドの濃度を増加さ
せることは、ボンドの粘度が充分に増えて変形を妨げる
前に、焼成工程において工具の予備成型物が変形させら
れる結果になる。

成型組成物が満たさなければならない上記の必要条件は
、焼成中の研摩工具の変形を妨げる可塑剤、結合剤の強
度特性を高める複数の成分及びコランダム粒に対する接
着を確実にする反応性成分（　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｉＢ
ｒｅｄｉｅｎｔ　）を典型的に含有するセラミックボン
ドの組成に大いに依存している．硼素含有フリットは反
応性成分として使用される。

該フリットは、それらの特性を決定する酸化物の存在を
示すようにいわれている． 研摩工具類を製造するための成型組成物は知られており
（ＳＵ，＾，　６３４９２３）　．該成型組成物は合成
コランダム材（　ｃｏｒｕｎｄｕｍ　ｍａｔｅｒｉａｌ
　）と結合剤を含んでいる．該結合剤は可塑剤としてカ
オリン、結合強さ特性（ｂｏｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を高める成分としてタルク、及
び反応性成分として硼珪酸塩フリットを含むものである
．ボンド成分の割合は、重量パーセントで次の通り： カオリン　　　　　　　４０乃至９５ 硼珪酸塩フリット　　　４　乃至４０ タルク　　　　　　　　１　乃至２０ である．硼珪酸塩フリットの組成は、重量パーセントで
次の通り： 酸化珪素　　　　　　　６７．８乃至７０、０酸化アル
ミニウム　　　３．３　　乃至３．６酸化マグネシウム
　　　０．７７乃至０．９酸化カルシウム　　　　０．
５３乃至０．６酸化鉄　　　　　　　　０．１　　乃至
０，２３酸化ナトリウム　　　　３．１　　乃至３．６
酸化カリウム　　　　　４．０　　乃至４．８酸化硼素
　　　　　　　１５．８乃至１７．７である． しかし、この成型組成物から作られた工具類は、前記硼
珪酸塩フリットとコランダム粒間の比較的弱い接着のた
めに、即ち前記フリット中の低い酸化硼素濃度の結果の
ために、充分に強くない．研摩工具類を作るためのもう
一つの従来技術の組成物（ＳＵ，＾，　５１７２０３）
は、合成コランダム材とボンドを含んでいる．該ボンド
は、可塑剤として耐火粘土、結合強さ特性を増す成分と
して長石並びに反応性成分として硼珪酸リチウムフリッ
ト及び氷晶石を含む． ボンド成分の割合は、重量パーセントで、次の通り： 硼珪酸リチウムフリット　１５．０乃至６０．０耐火粘
土　　　　　　　　０，１　　乃至４０．０長石　　　
　　　　　　　１５．０乃至６０．０氷晶石　　　　　
　　　　５．０　　乃至１５．０である。この場合、硼
珪酸リチウムフリットは、重菫パーセントで、次の組成
： 酸化珪素　　　　　　　　　６４．０乃至７５．０酸化
硼素　　　　　　　　　１０．０乃至１８．０酸化アル
ミニウム　　　　　２．０　　乃至８．０酸化鉄　　　
　　　　　　　０．１　　乃至０．５酸化マグネシウム
　　　　　ｌＯ　乃至２．０酸化カルシウム　　　　　
　０．１　　乃至１．０酸化ナトリウム　　　　　　３
．５　　乃至６．４酸化カリウム　　　　　　　３．５
　　乃至４．６酸化リチウム　　　　　　　４．０　　
乃至６．０を有する． この成型組成成物から作られる工具類は、コランダム粒
に対する硼珪酸リチウムフリット及び氷晶石の高い結合
体接着能力（　ａＩ？ｇｒｅｇａＬｅ　ａｄｈｅｓｉｖ
ｅｃａｐａｃｉｔｙ）のために、先の対照物の場合より
も幾分強い． しかし、リチウム及び氷晶石の低融点成分の存在のため
に、この成型組成物に含まれるボンドのより低い融解温
度（約８００℃）は、この成型組成物から作られる研摩
工具類の硬度の範囲を制限する．その上、氷晶石は約５
０％の弗素を含むので、有’ＪＦ物質がかなり大量に研
京王異類の製造工程において周囲に放出される．この成
型組成物のそのほかの一つの欠点は、それに含まれる硼
珪酸リチウムフリットが高価な製品であり、且つ不足し
ているために、それは容易に得ることができずむしろ高
く費用がかかることである． 研摩工具類を製造するための成型組成物が知られており
（ＳＵ，＾，９３１４４６）　、該組成物の組成は、重
量パーセントで、次の通り； 合成クロムーチタンコランダム　６９　　乃至９０カオ
リン　　　　　　　　　　　１．４乃至５．０長石　　
　　　　　　　　　　　０．７乃至２。５硼珪酸リチウ
ムフリット　　　　２．１乃至７．５氷晶石　　　　　
　　　　　　　０．７乃至２．５接着（　ａｄｈｅｓ　
ｉ　ｖｅ　）及び給湿（ｍｏｉｓｔｅｎｉｎｇ）成分（
水ガラス）３．０乃至６．０珪酸バリウムフリット　　
　　　２．１乃至７．５である． 接着及び給湿成分は成型組成物に成型適性（　ｍｏｕｌ
ｄａｂｉｌｉｔｙ）を付与することを目的とする．成型
組成物において使用される接着及び給湿成分は、水ガラ
ス及びバラフィン乳剤（ｐａｒａｆｆｉｎｅｍｕｌｓｉ
ｏｎ　）を含む．用語「水ガラス」は、広く知られる水
性珪酸ナトリウム溶液を意味する．成型組成物において
使用できるパラフィン乳剤配合物は〜般に知られている
， 成型配合物への珪酸バリウムフリットの混入は、成型組
成物をより高い融解温度にさせ、かくして、先の対照物
に比べて、研摩工具類をより広い硬度の範囲にさせるが
、この成型組成物から作られる研摩工具類の強度は尚依
然強度不足のままである。

その上、この成型組成物は、先の対照物と同様に、容易
に得ることができず、また比較的費用がかかる。またそ
れを研摩工具類に加工する工程において、有害物質がか
なり大量に周囲に放出される。

発明が解決しようとする問題点 本発明の主な目的は，成型組成物から作られる研中工具
類について広範囲の硬度が保持されると共に、この成型
組成物に含まれる結合剤の反応性がコランダム粒に対し
て高められ、かくしてこの成型組成物から作られる研摩
工具類の強度が高められるが、成型組成物のコストを減
少させ、その上成型組成物をより容易に手に入るように
し、且つ研摩工具類の製造工程において周囲に放出され
る有害物質の程度を減少させるような成分割合で反応性
成分を含有する研摩工具類を製造するための成型組成物
を提供することである． 問題点を解決するための手段 この主目的を考慮して、合成コランダム材（ｅｏｒｕｎ
ｄｕｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ）　、カオリナイト、長石、
接着及び給湿成分、及び反応性成分を含む研摩工具類を
製造するための成型組成物において、本発明にしたがっ
て、使用される反応性成分が硼珪酸カルシウムフリット
であり、成分の割合は、重量パーセントで、次の通り： 合成コランダム材　　　　　　７６．５乃至９０．０カ
オリナイト　　　　　　　　２．１　　乃至５．７長石
　　　　　　　　　　　　２．８　　乃至７．６接着及
び給湿成分　　　　　　３．０　　乃至４．５硼珪酸カ
ルシウムフリット　　２１　乃至５．７であり、 硼珪酸カルシウムフリットは、重１パーセントで次の組
成 酸化珪素　　　　　　　　　　２２、Ｏ乃至３８．０酸
化アルミニウム　　　　　　１４．５乃至１５，５酸化
硼素　　　　　　　　　　２５，０乃至３５．０酸化カ
ルシウム　　　　　　　１２．５乃至１７，５酸化ナト
リウム　　　　　　　４．０　　乃至７．５酸化カリウ
ム　　　　　　　　２．０　　乃至３．５を有し、且つ
酸化カルシウムに対する酸化硼素の比が１．５乃至２．
５の範囲内であることを特徴とする研摩工具類を製造す
るための成型組成物が提供される． カオリナイトは、ここでは耐火粘土又はカオリンを意味
するものと解される．発明者等は、コランダム粒に関し
て、上記組成物の硼珪酸カルシウムフリットの接着能力
がその他のフリットの接着能力よりも高いことを実験的
に証明した．前記硼珪酸カルシウムフリットの接着能力
の増加は、提案した配合物（　ｆｏｒｍｕｌａＬｉｏｎ
　）の成型組成物から作られる工具類を高い機械的強度
のものにする．成型組成物における　１２．５乃至１７
．５重景％の量の酸化カルシウムの存在は、この成型組
成物が、研摩産業（ａｂｒａｓｉｖｅ　ｉｎｄｕｓｔｒ
ｙ）用の通例の全硬度範囲にわたる研牽工具類を作るの
に使用されることを可能とするようなボンドの融解温度
（約１１００℃）を与える． その上、提案した成型組成物は、高値な又は不足してい
る成分を少しも含まず、研摩工具類の製造工程において
相当な量の有害な環境の発生（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を与えるいかなる成分も含
まない． 発明者等は、成型組成物中の硼珪酸カルシウムフリット
の濃度が２．１重量％未満のとき、また硼珪酸カルシウ
ムフリット中の濃度で酸化硼素が２５．０重量％未溝又
は酸化カルシウムが１７．５重量％を越えるときに、コ
ランダム粒に対する前記フリットの接着能力の徹底的な
減少があること、即ち、前記成型組成物から作られる工
具類の機械的強度の徹底的な減少があることを証明した
６コランダム粒に対する硼珪酸カルシウムフリットの接
着能力の急な減少は、酸化カルシウムに対する酸化硼素
の比が１．５未満である場合にも観察される． 発明者等は、接着組成物中の硼珪酸カルシウムフリット
の濃度が５．７重量％を越えるとき、また硼珪酸カルシ
ウム中の濃度で酸化硼素が３５、０重量％を越えるか又
は酸化カルシウムが１２．５重量％未満のとき、結合剤
の融解温度のかなりの減少があり、したがって前記成型
組成物から作られる研摩工具類の硬度範囲にかなりの減
少があることを見い出した．酸化カルシウムに対する酸
化硼素の比が２．５を越える場合も、結合剤の融解温度
にかなりの減少が観察される． 成型組成物中のそのほかの成分の濃度は、成型組成物が
満たすべき必要条件に基づいて実験的に決定された． （以下余白》 実施例 成型組成物（ｍｏｕｌｄｉｎｇ　ｃｏｓｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）が次のように得られた．Ｍｔ初に、カオリナイト、
長石、及び硼珪酸カルシウムフリットから成る混合物（
ｂｌｅｎｃｌ）が調製された。次いで、合成コランダム
材（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｃｏｒｕｎｄｕｍ　ｍａｔｅ
ｒｉａｌ　）　、例えば白コランダム（ｗｈｉｔｅ　ｃ
ｏｒｕｎｄｕｍ）　、クロムーチタンコランダム（　ｃ
ｈｒｏｍｅ　　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｃｏｒｕｎｄｕｍ）
又は他のものが取り出され、水ガラスまたはバラフィン
乳剤（ｐａｒａｆｆｉｎ　ｅｍｕｌｓｉｏｎ）で湿らさ
れ、次いで先に調製された混合物と混合された．前記成
分は提案した発明に適合する割合で取入れられた。

次に前記成型組成物が複数の研摩工具（　ａｂｒａｓｉ
ｖｅ　ｔｏｏｌｓ）を製造するために使用された．成型
組成物から研摩工具類（ａｂｒａｓｉｖｅ　ｔｏｏｌｉ
ｎ）１）を作るために利用される工業技術は一般に知ら
されている． 提案した成型組成物から製造される研摩工具預の機械的
強度及び硬度の範囲を測定するために、異なる割合（濃
度》の成分を有する成型配合物（ＩＩＩｏｕｌｄｉＢ　
ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ）が使用され、研摩工具類の
製造に使用される工業技術に従って、それらを、棒状の
試験品（　ｂａｒ　ｓｐｅｅ　ｉｍｅｎｓ　）に成型し
、該棒状の試験品について機械的強度（曲げに対する抵
抗）の試験を行う．一般に知られているサンドブラスト
法（ｓａｎｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｇａｅｔｈｏｄ）が
硬度の測定のなめに使用された． 別に、種々の硬度の棒状の試験品が既知の配合物の成型
組成物から作られ、適切に試験された．第１表に試験棒
の試験品（　ｔｅｓｔ　ｂａｒ　ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ）
を成型するために使用された成型組成物の配合を要約す
る。成分の濃度は重量パーセントで示されている。

（以下余白） 第１表に示されるように配合された成型組成物から調整
された棒状の試験品に関して得られた試験結果は第２表
に要約されている． （以下余白） 配合番号 第２表 試験結果 曲げに対する抵抗 ｋｇｆ／ＣＩ１２ 試験品が変形 試験品が変形 試験品が変形 試験品が変形 硬度 軟かい 中位に硬い 非常に硬い 軟かい 中位に硬い 非常に硬い 軟かい 中位に硬い 中位に硬い 中位に硬い 軟かい 中位に硬い 非常に硬い 第１表及び第２表から、当然のこととして、提案した成
型組成物は、研摩産業（ａｂｒａｓｉｖｅ　ｉｎｄｕｓ
ｔｒｙ　）で利用される全硬度範囲（配合番号１．２，
３，４．５及び６）にわたって研摩工具類を製造するた
めに使用することができるということになる．この成型
組成物（配合番号１，２，３４，５及び６）から製造さ
れた試験品の機械的強度は、既知配合の成型組成物《配
合番号１５》から製造された試験品の機械的強度よりも
高い．成型組成物中の硼珪酸カルシウムの濃度が２．１
重量％未満のとき（配合番号７）、硼珪酸カルシウムフ
リット中濃度が酸化硼素で２５．０重量％未満のとき（
配合番号９）又は酸化カルシウムで１７．５重量％を越
えるとき（配合番号１１）、及び酸化カルシウムに対す
る酸化硼素の比（　ｂｏｒｏｎｏｘｉｄｅ｛ｏ−ｃａｌ
ｃｉｕｍ　ｏｘｉｄｅ　ｒａｔｉｏｓ｝が１．５未満の
ときく配合番号１３）、試験品の強度は、提案した成型
組成物から調整された試験品の強度と比べて相当減じら
れる． 成型組成中の硼珪酸カルシウムフリットの濃度が５．７
重量％を越えるとき（配合番号８）、硼珪酸カルシウム
フリット中濃度で酸化硼素が３５重量％を越える（配合
番号１０）か又は酸化カルシウノ、が１２．５重１％未
満のとき（配合番号１２）、及び酸化カルシウムに対す
る酸化硼素の比が２．５を越えるときく配合番号１４）
には、成型組成物における高いボンド濃度（　ｂｏｎｄ
　ｅｏｎｃｅｎＬｒａＬｉｏｎ）のためであろうが、試
験品の予備成型物（ｓｐｅｃｉｍｅｎ　ｐｒｅｒｏｒｍ
）が焼成工程において変形させられるので、非常に高い
硬度の試験品を得ることが不可能であることが見出され
た。

発明の効果 セラミックボンドのマトリックス（　ｃｅｒａｍｉｃｂ
ｏｎｄ　ｍａｔｒｉｘ）中の合成コランダム材を基礎と
するこの成型組成物は、研摩工具類の製造用のものであ
り、金属加工の用途のために使用される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 合成コランダム材、カオリナイト、長石、接着及び給湿
   成分及び反応性成分を含む研摩工具類を製造するための
   成型組成物であって、使用される反応性成分が硼珪酸カ
   ルシウムフリットであり、各成分の割合は、重量パーセ
   ントで、次の通り：合成コランダム材７６．５乃至９０
   ．０ カオリナイト２．１乃至５．７ 長石２．８乃至７．６ 接着及び給湿成分３．０乃至４．５ 硼珪酸カルシウムフリット２．１乃至５．７であり、 硼珪酸カルシウムフリットは、重量パーセントで、次の
   組成： 酸化珪素２２．０乃至３８、０ 酸化アルミニウム１４．５乃至１５．５ 酸化硼素２５．０乃至３５．０ 酸化カルシウム１２．５乃至１７．５ 酸化ナトリウム４．０乃至７．５ 酸化カリウム２．０乃至３．５ を有し、且つ酸化カルシウムに対する酸化硼素の比が１
   ．５乃至２．５の範囲内であることを特徴とする研摩工
   具類を製造するための成型組成物。