JPS59169764A - 固型砥石 - 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】 本発明は、砥粒として金属ウィスカーを使用した特に精
密研磨加工に好適な固型砥石に関するＯ 一般に、金属、石材、ガラス、木材等の表面研磨に使用
される固型砥石は、砥粒、結合材及び気孔とから構成さ
れている。そして砥石の性能は主として砥粒の硬度、粒
径、含有率によって決定される。また結合材は砥粒の保
持に加えて、研磨に好適な弾性と硬度とを要求される。

更にまた気孔は研磨屑、脱落砥粒等の吸収、新規砥粒の
露出、砥面の目詰シ防止及び研磨時の摩擦熱の放散のた
めに必要なものである。そして、か＼る固型砥石は種々
の分野で広汎に実用に供されているが、金属、石材、ガ
ラス等高硬度の材質に精密な研磨加工を施こすのに適し
た砥石についてみれば、未だ満足すべき本のが無いのが
実状である。か＼る用途に充分適合する砥石には微粒子
状の砥粒を必要とするが、が＼る砥粒は結合材中に固着
保持するのが困難であるうえ、高度の技術をもってして
も多量に混合し難いという問題がある。

従って高硬度の材質に精密研磨加工を施すに際しては通
常固型砥石で予備的な研磨を行った後パフ研磨あるいは
ラッピング研磨とされる研磨、即ち微細砥粒のスラリー
を被研磨体表面に散布しその上を、不織布、フェルト、
合成皮革等で圧着し摺動させながら砥粒のころがシカを
もって被研磨体の表面を均等に擦過し、研磨する方法（
遊離砥粒方式）を行なうという二段階工程が採用されて
いる。遊離砥粒方式は、仕上げ精度は良いが、砥粒の使
用量が極めて多い、環境の汚染が甚だしい、更に廃液の
処理に手数がかかる等の欠点が多かった。

本発明者等は上述の問題点に鑑み、鋭意研究を続けた結
果、金属ウィスカーが微細砥粒として優れていることを
見い出し本発明を完成したものである。

本発明の目的は、高硬度の材質を高精度に仕上加工出来
る固型砥石を提供するにある。他の目的は、砥粒保持力
に優れ、比較的少量の砥粒使用量で効率よく高精度の仕
上加工可能人間型砥石を提供するにある。更に他の目的
並びに効果は以下の説明から明らかにされよう。

上述の目的は、結合材と砥粒とを主成分とする固型砥石
において、砥粒としてウィスカーを用いることを特徴と
する固型砥石によって達成される。

本発明固型砥石は砥粒として、ウィスカーを結合材中に
分散することで、研磨力を増大し。

仕上げ精度を向上せしめたことを最大の特長とするもの
である。本発明に適用されるウィスカーとしては、例え
ば鉄、硅素等の金属単体、酸化アルミニウム、酸化ベリ
ラム、酸化モリブデン、酸化銅、酸化ニッケル、酸化マ
グネシウム等の金属酸化物、炭化硅素等の金属炭物及び
、窒化硅素、窒化アルミニウム等の金属窒化物より々る
ウィスカーが挙げられるが、就中酸化アルきニウム、炭
化硅素、窒化硅素及び窒化アルミニウムよシなるウィス
カーが好適である。砥粒として求められる要求特性は被
研磨材の材質によって異なシ、−概には云えないが、研
磨力に優れ、結合材との固着保持性がよいことが必要で
ある〇一般にウィスカーは硬度が高く微細な形状を有し
ているものであるが、上記諸点からしてモース硬度が７
以上であシ、使用する結合材との固着保持性がよいもの
が砥粒として好ましいものである。例えば結合材として
ポリビニルアルコール系合成樹脂（ＰＶＡ系合成樹脂）
を使用した場合、砥粒として炭化硅素、又は酸化アルミ
ニウムよシなる金属ウィスカーを適用すると、研磨力、
固着保持性等の面で好ましい結果が得られる。本発明に
用いるウィスカーは通常使用される砥粒と比較して、微
細且つ研磨力が大であるため、既存の高砥粒率砥石に配
合される砥粒と同等あるいはそれ以下の低配合量でも優
れた研磨力を有し、高硬度の材質に対しても高精度の仕
上げ加工を施すととができる。

事実、以下に記載の実施例からも明らかな通）、ウィス
カーを僅か１０容猪％配合した本発明に係る固型砥石で
も、前記遊離砥粒方式を適用した場合と同等の精密仕上
げ加工を行い得るものである。ウィスカーの配合量は、
被研磨体の材質、要求される精度等によシ異なるが高々
６０容量％配合するのが好ましい。また木切においては
ウィスカーと通常使用される砥粒とを併用してもよいこ
と云う迄もない。これらウィスカーは鍍金基質法、蒸気
相法、還元反応法、溶液電解決等公知の方法から適宜の
方法を選択して容易に製造し得るが、既存のウィスカー
から適宜選択して使用すればよい。

結合材としては、例えばポリウレタン、硬質ゴム、ポリ
ビニルアルコール系合成樹脂多孔質体、フェノール樹脂
、メラミン樹脂、セラミック等種々のものが適用可能で
あるが、高精密度の仕上加工を要求される用途には、高
い気孔率と適度な弾性と、ウィスカーとの結合力にすぐ
れたポリビニルアルコール系合成樹脂多孔質体が最も好
ましい。か＼るポリビニルアルコール系合成樹脂多孔質
体は、例えば酢酸ビニルを部分又は完全鹸化して得られ
るポリビニルアルコール水溶液に澱粉等の気孔生成剤、
硫酸等の酸触媒の存在下でアルデヒド類を反応せしめた
後、気孔生成剤を除去し、必要に応じてメラミン、エリ
ア、フェノール等の熱硬化性樹脂を含浸硬化することに
よシ得られるものである。この際、フェノール樹脂初期
縮合物、メラミン樹脂初期縮合物、尿素樹脂初期縮合物
、エリア樹脂初期縮合物、等の熱硬化性樹脂初期縮合物
或いは熱硬化性樹脂粉末を反応原液中に添加し反応せし
めると湿潤下での硬度低下を低減し得る。

ウィスカーを砥粒とする本発明固型砥石は、通常のレジ
ノイド系砥石、ＰＶＡ系砥石と同様な方法によシ容易に
製造し得る。その−例を示すならば、レジノイド系であ
れば、会毒ウィスカーと粉末状或いは液状のフェノール
樹脂等を混練し成型した後加熱焼成する等によシ、また
ＰＶＡ系であれｎ゛ポリビニルアルコール水溶液、必要
ならば該水溶液に熱硬化性樹脂初期縮合物、熱硬化性樹
脂粉末を配合した水溶液にウィスカーを分散し、気孔生
成剤、触媒の存在下にアルデヒド類を反応せしめ、しか
る後加熱成るいは熱硬化性樹脂にて硬化処理を施こすこ
とにより得られる。この際反応原液を一定方向に流動し
ながら反応せしめる、ウィスカーを繊維軸方向に圧入す
る等によシ、砥石の研磨面とウィスカーの繊維状断面と
ができるだけ一致する様に埋入固着すると、砥石の研磨
力が一段と向上する。

高硬度材質に高精度仕上を旅心す際には、ｌｔｌ砥石に
よる予備研磨と遊離砥粒による精密仕上げ工数的にも不
利な遊離砥粒方式による研磨作業を省略できる利点があ
る。

更にウィスカーは研磨力に優れているため砥粒の添加が
少量ですみ、砥石の大幅なＪｉｉ！量化が可能以下実施
例を挙げて本発明を具体的に説明する０実施例に於ける
砥粒の番手は日本工業規格ＪＩＩ？１６００１−５６に
従って分類したものである。

また、実施例における砥粒率及びウィスカー含有率は下
記によシ算出した値である。

実施例１ フェノール樹脂初期縮合物水溶液中にウィスカー含有率
が１０容量％となる様、直＠０．０５〜α２μ、長さ１
０〜４０μの炭化硅素ウィスカー（モース硬度２３）を
分散せしめ、塩酸触媒の存在下でモルト成製後１７０℃
で１０時間加熱し気孔率５０％の円板型固型砥石（本発
明砥石）を製造した。炭化硅素ウィスカーに代替して炭
化硅素砥粒４０００番（平均粒径４μ）を砥粒率が３０
容量％となる様配合する以外は上記と同様にして気孔率
５０％の円板型固型砥石（け側面使い湿式にてクロムメ
ッキ金属ロールの研磨を行なったところ、本発明砥石の
仕上シ精度が０．１ミクロンであるのに対し、対照品の
仕上シ精度は０，２ミクロンであった。

また本発明砥石の比重が０．６１１／−であるのに対し
、対照品け１．２ｇ／、ｄであシ１本発明砥石は対照品
に比し＠Ａであることがわかる。

実施例２ 酢酸ビニルを完全鹸化した重合度１７００のポリビニル
アルコールの１０％水溶液にウィスカーの含有率が９．
０容量％となる様直径（ＬＯ５〜０．２μ、長さ１０〜
４０μの炭化硅素ウィスカー（モース硬度９．３）を分
散させ、気孔生成剤として小麦澱粉と架橋剤として３７
％ホルムアルデヒド水溶液及び触媒として塩酸を添加し
、更に水溶性メラミン樹脂を添加混練した後、円盤状容
器に注型し渦流を与え該ウィスカーに方向性を与えた後
、６０℃で１０時間の固化反応を行キった。反応完結後
水洗で未反応の塩酸、ホルムアルデヒド、及び澱粉を除
去した後、メラミン樹脂の硬化を完結きせるため、１３
０℃にて５時間の熱処理を行命った＠得られた固型砥石
は気孔率６５％のもので＃≠ウィスカーは渦流方向に配
向されたものであった。

これをウィスカーの配向した軸と直交する面が研磨面に
なるようにして平屋の砥石を成型した。

これをラッピング定盤には夛つけて湿式にてアルミ板の
最終研磨に用いたところ、仕上シ精度０．０５ミクロン
のものが得られた。

実施例３ 酢酸ビニルを完全鹸化した重合度１７００のポリビニル
アルコールと重合度５００のポリビニルアルコールとを
重量比で１：１となる様混合シタポリビニルアルコール
の１０％水溶液にウィスカー含有率が３容量％に々る様
、直径α５〜１．０μ、長さ２〜１０ｆｆＢの炭化硅素
ウィスカー（モース硬度９３）を分散し、気孔生成剤と
して小麦澱粉、架橋剤として３７５Ａポルムアルヒト水
溶液、触媒としての塩酸を加えて十分に混練した後注型
し、６０℃で１５時間反応し固化させた。同化後水洗に
て未反応の塩酸、ホルマリン及び澱粉を除去した後、プ
レス機をもって１１０℃にて熱プレスを行い気孔率７０
％の固型砥石（本発明砥石）を得た。

炭化硅素ウィスカーに代替して炭化硅素砥粒４００番（
平均粒径４０μ）を砥粒率が１５容督−％となる様配合
する以外は上記と同様にして気孔率７０％の固型砥石（
対照品）を製造した。

これらの砥石を研削用グラインダーに取っけ外周を使い
、ワックスを塗布しつつ乾式に−Ｃステンレス製時計ケ
ースの研磨を行なった〇時計ケースの最終仕上げ要求精
度はα１ミクロンであるが本発明砥石は最終研磨用とし
てこの要求精度を達成し得たが、対照品はｒＬｓミクロ
ンが限界であり要求精度を達成するには史に綿パフ使い
酸化クロム遊離砥粒によるパフ仕上げ工程が必要であっ
た。

また本発明砥石の比重が０．３１／ｃｄに対し対、１！
々。

品は０．５ｇ／ｃｒ４であシ本発明砥石は対照品と比較
して約４０５／；軽量であった。

実施例４ 酢酸ビニルを完全鹸化した重合度１７００のポリビニル
アルコール１００重量部とフェノール樹脂初期縮合物１
０重量部とを水に溶解し１０％の水溶液を調製した。該
水溶液中に、ウィスカー含有率が８官公％となる様直径
０．０５〜０．２μ、長さ１０〜４０μの炭化硅素ウィ
スカーを分散し、気孔生成剤として小を澱粉、架橋剤と
して３７％ホルムアルデヒド水溶液、触媒として塩酸を
添加し充分に混練した後６０℃で１５時間反応同化し、
水洗すると多孔質体が得られた。該多孔質体を更に１３
０℃で５時間加熱１．フェノール樹月旨を硬化式せたと
とる気孔率６５％の固型砥石Ｃ本発明砥石）が得られた
。

炭化硅素ウィスカーに代替して炭化硅素砥粒００４００
０番（平均粒径４μ）を砥粒率が２５容量％となる様配
合する以外は上記と同様にして固型砥石（対照品）を製
造した。

これらの砥石を固定グラインダーに取り付け、外周使い
湿式にてフェライト合金を研磨したところ、研磨精度は
本発明砥石を用いた場合０．０８μであるのに対して対
照品のそれは０．３μであった。本発明砥石は対照品に
比し砥粒率が約■で同程度以上の効果を発揮することが
わかる。

更に比重においては、本発明砥石が１．１ｇ／ｃｄであ
るのに対して対照品は０．６１１／ｄであった。

実施例５ 酢酸ビニルを完全鹸化した重合度１７００のポリビニル
アルコールの７％水溶液に、ウィスカー含有率が１５容
量％となるよう、直径２〜１０μ、長さ３〜１０ｍの酸
化アルミニウムウィスカー（モース硬度ａ８）を分散し
、気孔生成剤として小麦澱粉と架橋剤として３７％ホル
ムアルデヒド、触媒として硫酸を加えた後、型に注型し
て、６０℃で１０時間、更に１３０℃で５時間反応を行
ない反応を完結させた。得らてステンレス板の研磨に供
したところ仕上シ精度０，６ミクロンのものを得る事が
出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の合成砥石の説明図、第２図は実施例
２の合成砥石の説明図、ｇ６図は実施例４の合成砥石の
説明図であシ、図面において１はウィスカー、２は結合
羽、３は気孔を表わす。 　１５− 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　結合材と砥粒とを主成分とする固型砥石にお
   いて、砥粒としてウィスカーを用いることを特徴とする
   固型γ砥石。 （２）　　ウィスカーが金属単体、金属酸化物、金属炭
   化物又は金属窒化物よシなるものである特許請求の範囲
   第（１）項記載のロ！ギ砥石（６）　　金属酸化物が酸
   化アルミニウムである特許請求の範囲第（２）項記載の
   固型砥石 （４）　　金属炭化物が炭化硅素である特許請求の範囲
   第（２）項記載の固型砥石 （５）　　金属窒化物が窒化硅素又は窒化アルミニウム
   である特許請求の範囲第（２）項記載の固型砥石 （６）　　金属ウィスカーのモース硬度が７以上のもの
   である特許請求の範囲第（１）項乃至第（５）項の倒れ
   かに記載の固型砥石 （７）　　結合材がポリビニルアルコール系合成樹脂多
   孔質体である特許請求の範囲第（１）項乃至第（６）項
   の何れかに記載の固型砥石