JPS6023715B2 - 溶融アルミナ研磨材粒子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 研磨材工業においては常に、被覆及び結合研磨製品に用
いられる新規で改善された研磨材粒子が探究されている
。

従って本発明の目的は、そのような用途のための改善さ
れた作用特性を有する研磨材粒子を提供することである
。本発明の別の目的は、ジルコニアの使用を避けること
である。なぜならば、溶融アルミナージルコニア粒子の
被覆及び結合製品の両者における汎用有用性を証する多
くの特許や文献が存在するけれども、酸化ジルコニウム
は価格の変動その他種々の問題に当面するからである。
本発明は、次の組成より成る溶融研磨材粒子、即ち研磨
材粒子の重量に基づき０．４２〜０．８４％のチタンを
含有し該チタンはＴｊ２０３よりも低い平均酸化状態に
ある還元された酸化チタンとして存在するところの酸化
チタン：炭素０．０５〜０．３重量％；Ｎａ２００．０
２〜０．１重量％；カルシウム及び珪素の酸化物の合計
量０〜０．１重量％；及びアルミナより本質的に成り、
焔焼前の空気中における１３００午０での灼熱増量は粒
径が１４７ミクロン又はそれ以下のとき０．４〜０．り
重量％であることを特徴とする研磨材粒子を提供する。

例えば別組成の研磨材粒子の基層を有し又は有しない被
覆研磨材ならびにビトリフアイされたセラミック結合又
はフェノール樹脂結合により結合された結合研磨材にお
いて有用である上記研磨材粒子は、高純度チタニア、唯
一の酸化物不純物としてソーダを０．１重量％を超える
量で含有するアルミナ、及び炭素から製造することがで
きる。本発明は、還元された酸化チタンを含有する溶融
アルミナ研磨材粒子に関するものである。

“還元された”酸化チタンとは、通常二酸化チタンＴｉ
０２におけるチタンの酸化状態とは対照的に、Ｔｉ２０
３におけるよりも低い平均酸化状態で酸化チタンが存在
することを意味する。この酸化チタンはチタン含有量が
研磨材粒子の重量の０．４２〜０．８４％に相当する量
で存在すべきである。このことは、チタンは分析上普通
Ｔｊ０２として検定されるから、見掛け上のＴｉ０２濃
度が約０．７〜１．４重量％であるべきであることを意
味する。この関係はＴｉ０２におけるチタンが約６０．
０重量％であることから得られる。本発明の研磨材粒子
における第二の成分は炭素である。

炭素は研磨材粒子の重量の０．０５〜０．３％の量で存
在すべきである。炭素は本発明の研磨材粒子製造の溶融
における炉仕込原料の一部として意図して添加され、そ
して本発明の溶融研磨材粒子の好ましい製造法に従えば
、炭素はまた電気炉に使用される炭素電極からも反応混
合物中に入ってくる。炭素の添加量は、反応混合物中の
チタニア及びＮａ２０の存在量に依存し、それは少くと
もチタンをＴｉ２０３における酸化状態よりも低く還元
し且つＮａ２０を金属ナトリウムに還元するに充分なよ
うに添加される。金属ナトリウムはその際反応混合物か
ら蒸発するが、炉の反応城に隣る還元性雰囲気から離れ
らると再びＮａ２０に転換される。一酸化炭素ＣＯもま
た副生物として鍵散する。酸化ナトリウムはアルミナ中
に不純物として存在するが、研磨材粒子中のＮａ２０の
存在量は０．１重量％よりも少なく調整されるべきであ
る。

Ｎａ２０の最后の痕跡量までも除去することは不経済で
あり、経済的に可能な最小限は０．０２重量％である。
それ故本発明の溶融研磨材粒子中に存在するＮａ２０の
量は０．０２〜０．１重量％の範囲にあるべきである。
カルシウム及び珪素の酸化物はアルミナ中に屡々僅量存
在する。

それらの存在は０．１重量％以下であるならば有害では
ない。残りの成分はもちろんアルミナである。

本発明の一つの重要な特徴は灼熱による増量である。

灼熱による増量は、酸化チタンの酸イり伏機及び炭素の
存在量に対する尺度である。灼熱増量の測定には種々の
条件を用いることができるけれども、本発明の粒子の適
当な酸化状態測定に用いられる基準は、粒子が粉砕され
１４７ミクロン（１００メッシュ）及びそれ以下に分級
されているとき空気中で１３００００に２時間加熱され
た場合の灼熱増量である。このテストは粒子を灼焼する
前に行なわれる。望ましい灼熱増量はこの条件下で０．
４〜０．７重量％である。上記した範囲内において、好
ましい本発明の溶融研磨材粒子は、研磨材粒子の重量に
基づき約０．７２％のチタンを含有し該チタンはＴｉ２
０３におけるよりも低い酸化状態で存在する酸化チタン
（Ｔｉ０２へ酸化されたとすると１．２％Ｔｉ０２に相
当）；炭素約０．２重量％；Ｎａ２０約０．０５重量％
；及び山２０３約９８．５重量％より成り；鱈暁前にお
ける上記特定条件下での灼熱増量が約０．５重量％であ
る、ものである。

本発明による研磨材粒子は、ベルト状及びディスク状の
如き被覆研磨材製品ならびに研磨車（砥石車）の如き結
合研磨材製品において有用である。

被覆研磨材製品の場合、製品の第一の構成材料は紙又は
布の如き可榛性の裏打材である。被覆研磨材製品はまた
、本発明による還元された酸化チタンを含有する研磨材
粒子及びこの粒子を裏打材に結合する接着結合材を含ん
でいる。接着結合材は常用のものであり、それは研磨材
粒子を施す前の可操性裏打村を被覆するのに役立つ炭酸
カルシウム充填剤含有フェノール樹脂の如き常用材料の
メーキングコート：ならびにメーキングコート及び研磨
材粒子を被覆して研磨材粒子を一層強固に裏打材に結合
させるのに役立つ反応性充填剤含有フェノール樹脂の如
きサイズコートから成っている。このような被覆研磨材
製品中に用いられる研磨材粒子は、その全部が本発明の
還元酸化チタン含有研磨材粒子であることができ、或い
はまたそれに加え本発明の研磨材粒子の施用に先立って
接着性メーキングコートを有する可操性裏材料上に施さ
れる研磨材粒子基底層を更に有することができる。研磨
材粒子基底被覆の使用それ自体は常用されており、それ
は本発明の研磨材粒子をその上に載せることのできる下
地を与える。本発明による結合研磨材は還元された酸化
チタンを含む研磨材粒子ならびにフェノール樹脂又はピ
トリフアィされたセラミック結合剤の如き常用材料の結
合マトリックスから成る。

本発明の溶融研磨材粒子を製造するための好ましい方法
は、原料を電気炉へ仕込み；電気炉中の成分混合物を電
気アークの熱に服せしめわ溶融し；溶融混合物を固化し
；粉砕された粒子を焔擁する；工程からなっている。

電気炉中へ仕込む混合物は好ましくは、“電子工学級”
の如き高純度のチタニアを０．７〜１．７重量部含んで
いる。研磨材粒子中に望ましくない不純物が混入するこ
とを避けるため、チタニアは少くとも９９％Ｔｉ０２を
含むことが好ましい。電気炉へ仕込まれる第二の原料は
、可成りの量（即ち約０．１重量％を超える量）で含ま
れる唯一の酸化物不純物としてＮａ２０の最高含量０．
１５％の平板状（ｔａｂｕｌａｒ）アルミナである。最
終生成物中のＮａ２０が０．１重量％より少なくなるよ
うに過剰のＮａ２０は炭素との反応によって還元されな
ければならないから、原料アルミナ中のＮａ２０含量は
適宜低くあるべきである。適当なアルミナはＮａ２０を
０．８〜０．６％含む。電気炉へ仕込まれる本発明の第
三の成分は、蝦焼石油コークス又はグラフアィトの如き
炭素であり、その量は、加えられたＴｉ０２及びＮを０
の量に基づき、Ｔｉ０２及びＮａ２０を還元するのに必
要な理論量の１〜１Ｍ音である。ここでＴｉ０２及びＮ
ａ２０を還元するのに必要な量は次式に従って考慮され
る；凶 ２Ｔｉ０２十Ｃ＝Ｔｉ２０３十Ｃ０ 【８｝ Ｎａ２０十Ｃ＝２Ｎａ十ＣＯ もちろんＴｉ０２はＴｉ２０３におけるよりも低いチタ
ンの平均酸化状態に還元されることが理解されらるべき
であり、そして特に平均の化学式はＴｉ○ｏ．９のオー
ダーよりも高いことが見出された。

しかし、Ｔｉ２０３の状態に還元するということは、炭
素の添加量を計算するに際し仕事場における便利な目安
である。炭素の必要添加量は、存在するＴｉ０２及びＮ
ａ２０の量から総体的に見積ることができる。しかしな
がらその他に、炭素電極を用いると、その炭素電極から
も反応混合物中へ炭素が加えられるであろう。炭素を、
Ｔｉ０２及びＮａ２０をそれぞれＴｉ２０３及びＮａへ
還元するに必要な理論量を超えて計算量の約３〜１の音
加えることがまた望ましいことである。この範囲内で、
ＴｉＱ及びＮａ２０の添加量に基づき、Ｔｉ０２及びＮ
ａ２０をそれぞれＴｉ２０３及びＮａへ還元するのに必
要な理論量の４〜７倍が好適である。炭素は任意の便利
な形態であることができるが、細分化された蝦焼石油コ
ークス及びグラフアィトが好ましい。種々のアルミナ源
を使用することができるが、それらは好ましくは比較的
高純度でＮａ２０（又はもちろん酸化チタン）以外の酸
化物不純物を可成りの量即ち０．１重量％を超えて含有
すべきではない。

許容されるァルミナ源は蝦暁アルミナであり、それは例
えば約０．４〜０．６％のＮも○を不純物として含むこ
とができる。最適の態様において、電気炉へ仕込まれる
成分混合物は、Ｔｉ０２１．４重量部（０．群部‘ま結
合チタン力合物として炉底に沈鏡し１．２部に相当する
量のＴｉ０２が研磨材中に残る）、及び０．１重量％を
超えるＮａ２０を唯一の酸化物不純物として含有するア
ルミナ９８．５重量部を含む。

添加される炭素の量は前述した如くＮａ２０の存在量に
よって変る。チタニア、アルミナ及び炭素の混合物を電
気炉中で溶融するのに充分な時間電気アークの熱に服せ
しめる。この電気アークは炭素電極からチタニア、アル
ミナ及び炭素の混合物へ通る還元性アークである。“還
元性アーク”という語は電気炉技術分野の熟練者によく
知られており、それは入力、相電圧、電極間隔、力率、
サーキット形態（単相又は三相）その他を調整すること
によって生ずる比較的短かし、アークである。この露気
ア−クは、例えば約８０ボルトの電圧、約１００〜１２
０キロワットの入力の単相電力供給によって与えること
ができる。チタニア、アルミナ及び炭素の混合物が溶融
した後、それを固化させる。

溶融混合物を冷却鋼製鋼の如き冷却型中へ注入して固化
を行なうことが非常に好ましい。固化すべき溶融混合物
を注入する厚さは好ましくは約２５〜１５肌、特に好ま
しくは約２．５〜６伽である。別の冷却法は“ボール注
型”即ち直径約５〜６仇奴、より好ましくは約２仇蚊の
鋼球の複数個を含む固化室中へ溶融混合物を注入するこ
とである。ボール荘型法及びそれに用いられる装置の詳
細は、Ｐ．Ｃｉｃｈｙの米国特許第３７２６６２１号、
Ｗ．Ｑ．Ｒｉｃｈｍｏｎｄ及びＰ．Ｃｉｃｈｙの米国特
許第斑６１８４ｙ号及び第３９２８５１５号、Ｗ４Ｑ．
Ｒｉｃｈｍｏｎｄの米国特許出願番号第３１４３１ｙ号
（１９７２王１２月１２日出願）、Ｐ．Ｃｉｃｈｙの米
国特許出願番号第４９２６２８号（１９７４王７月１９
日出願）、及びＷ．Ｑ．Ｒｉｃｈｍｏｎｄの米国特許出
願第５６５９７８号（１９７３王４月７日出願）に記載
されている。上記三つの特許及び三つの特許出願はいず
れもザ・カーボランダム・カンパニーに権利譲渡されて
いる。いずれにせよ、使用する冷却装置にかかわりなく
、上託したようにチタニア、アルミナ及び炭素の混合物
を還元性アークに服せしめることにより得られた還元さ
れた酸化チタンが再び酸化されるのを防ぐことが望まし
い。

このチタンの再酸化を防止するためには、できる限り電
気炉から冷却型への注入流の長さを最小にして注入速度
を最大にすることが好ましい。溶融混合物を固化した後
、粉砕して粒状化し、これを酸化雰囲気中、好ましくは
空気中で、約５分乃至約６独特間もしくはそれ以上約１
２５００ 〜１４５０℃の温度に服せしめることによっ
て“焔競”する。

鰭競時間は特に約５〜２び分、最適には１０分、が好ま
しく、嫌暁温度は好ましくは約１３００〜１３５０℃、
最適には１３００℃である。このようにして得られる生
成物は、その色調が青黒色であるべきである。

赤褐色の外観はチタンが所望よりも高い酸化状態で存在
することを示す。そのような外れた色調の生成物は、存
在する酸化チタンを更に還元するため再び炉で処理され
るべきである。魂りは貝殻状破面をあらわし、それは大
きい結晶径を示唆する。チタンは炭素及び酸素と結合し
てチタンのオキシカーバィドを形成しうる。そして存在
するチタン化合物の化学的同定は重要ではないけれども
、チタンは酸化アルミニウムに対し非常に小さい溶解性
を有する形態で存在しなければならない。このチタン化
合物は容易に認めうる第二の相として存在し、それはま
たアルミニウムオキサイド又はアルミニウムオキシカー
バィドを含みうる。新たに破砕された粗研磨材（即ち研
磨材粒子に粉砕される以前の溶融固化物）は“カーバィ
ドのような”臭いを有し、このような状態は当業者には
酸化アルミニウム溶融物の過剰還元を示すものとしてよ
く知られている。この臭いは水蒸気の水（又は高温度の
空気でさえも）と接触するとき発生する。溶融混合物を
冷却する速度は迅速であり、これは結晶が高度に配向さ
れた柱状に成長することを確実にする。

“結晶粒”の相当直径は約０．２５〜２．５側、平均径
１．２側であることが観察された。これは薄く注型され
たアルミナとしては異例の大きさである。“結晶粒”（
研磨材粒子中の結晶柱状粒）は細胞状の構造骨格をあら
わす。

相当直径０．０６〜０．１脚を有する個々の細胞は、固
化方向に垂直に切られた薄い区画の顕微鏡写真中明瞭に
、チタンに富んだ第二の相によって輪郭されている。こ
れら細胞はアルミナのデンドライトであるように見える
。これらデンドラィトは共通の“ｃ”軸を共にする菱面
体晶系微結晶単位の堆積であるように見える。これら柱
状細胞は、或る場合には、菱面体単位の双晶の堆積であ
る。本発明の研磨材粒子の構造は、固化速度及びアルミ
ナ中への溶解度が非常に小さい不純物相の存在の結果で
ある。

この不純物相がデンドラィト柱の横方向への成長及び分
岐を制限するであろう。もしも含有しているチタンがア
ルミナ中へ溶解しうるもっと高い酸化状態にあるもので
あれば、典型的な所望の柱状デンドラィト構造は、通常
用いられる固化条件下には達成し得ないことが確認され
た。固化方向に平行に切られた区画の顕微鏡写真は、細
胞構造の柱状性質が一次結晶粒のものであることを示す
。

徴量の不純物相は細胞の境界に濃縮されているのを見る
ことができる。事実、細胞構造の存在を認めうるように
しているのは、正にこの不純物の濃縮によるものである
。冶金の実際面において、基礎構造元素は特に“不純物
細胞”と呼ばれている。アルミナの“ｃ”軸に平行の面
におけるもっと低い拡大率での不純物細胞は、時には、
羽毛状又は母ｕｍａｎ及びＷｏｏｄｅｌｌの米国特許第
２３８３０８５号の記載と同様な山形模様をあらわす。
粉砕の過程で、固化方向に多少共平行に大きい片が破砕
される傾向が明らかに認められた。

結晶粒は結晶と細胞の境界に沿うて被断されるようであ
り、この破断傾向は、結合研磨材及び被覆研磨材製品に
入れられる小さい粒状物中においても存続するものと信
じられる。この性質は、低い嵩密度を有する長く延びた
グリットサィズの粒状物が粉砕過程で製造されるのを有
利にする傾向がある。粒状物はまた非常に鋭いぎざぎざ
した縁及び段のついた破断面を有する傾向がある。更に
また本発明の研磨材の長く延びた破砕片は、固化方向に
垂直の方向において高い破壊抵抗を有することが定性的
に観察された。

この見掛け上の異方性は最終のグリットサィズの粒状物
においても存続する。上記構造は“繊維東”状構造の特
性であるということができる。アルファアルミナの高含
量、比較的低い孔性とフライャビリテー、加えて特別鋭
くぎざぎざした縁及び面を形成する方向性破砕傾向の組
合せはすべて、種々の研磨応用におけるすぐれた作用能
力を招来する。

被覆研磨材製品の場合研磨ディスク及び研磨ベルトのい
ずれにおいても、本発明の粒子はボーキサイトに基づく
標準アルミナよりも１５〜９０％良好に作用する。結合
研磨材製品の場合、殊に比較的薄い“切削（ｃ山一ｏｆ
ｆ）”車は、標準粒子の２〜３倍の作用能力をあらわす
。次に本発明を数個の実施例により説明するＡ 粒子の
製造 実施例 １ 単相操業のグラフアィト電極２本を有する傾斜可能な電
気炉を用いた。

炉は名目容量１００キロワツトのものである。炉装入物
は高純度アルミナ、高純度二酸化チタン及びグラフアィ
ト形態の炭素から成る。

炭素の量はＴｉ０２十Ｃ＝Ｔｉ２０３十ＣＯの反応に対
する化学量論的比から算出された。この反応からの重量
比は７．５１％即ちＴｉ０２１０Ｍ当り炭素７．５１夕
と計算される。この比率を用い、Ｔｊ○２含量のみに基
づき計算された化学量論量の１００％の炭素を使用した
。使用平板状アルミナはＮａ２０を最大０．０５％しか
含んでいないので、Ｎａ２０を還元する必要がなかった
。それ故炉装入物は、電子工学級チタニア１．３箱重量
部、グラフアィト０．１の重量部、及びＮａ２０最大含
量０．０５％の平板状アルミナ（アルコア“Ｔ６１’’
として市販）９８．５０重量部と計算された。このチタ
ニア、アルミナ及び炭素の混合物を次に電気アークの熱
に服せしめる。電気アークは炭素電極からチタニア、ア
ルミナ及び炭素の混合物へ通じる還元アークであり、電
圧は入力１００〜１２０キロワットに対し８０ボルトで
ある。この電圧一入力の関係は短かし、“還元”アーク
を確実にする。装入物諸成分は予備混合して炉中へ１時
間に約６８ｋ９の割合で供給して、溶融していない成分
の層が溶融裕上概略２．５肌の厚さに保たれるようにし
た。この装入物は柱型の前には殆ど完全に熔融する。注
型の間注入流の長さを最小にし注入速度を最大にして裕
中の酸化チタンの酸化を制御する。

溶融混合物を鋼製側壁及び厚さ５肌のグラフアィト底部
を有する直径５２伽の型中へ注型した。厚さ２．５ｃの
から１０ｃのに百つて注型物が洋型された。注型物の重
量は約１３．６ｋｇ乃至約４３．１ｋ９であった。溶融
物が固化した後、常法によりジョークラッシャ−及びロ
ールクラッシャーで粉砕し次いで節分して所望のグリッ
トサィズのものを分離することによって粒子をつくった
。粒子を空気中で１３００℃の温度で５〜２び分間煩暁
した。焔糠の結果ボ−ルミルによるフライャビリテー（
Ａ．Ｇ．Ａ．標準試験法）が減じ、１４グリットの粒子
の高密度は第１表に示す通りであった。第１表 実施例 ２〜５ 実施例１における原料グラフアィトを１０〜３０メッシ
ュの蝦焼石油コークスで置きかえ、炭素の割合を実施例
１で計算された化学量論量よりも増加するように成分比
を変えて、標準婚競条件に従い実施例１を操返えした。

この実施例２〜５における鱈焼は１３０ぴ０、１０分間
である。実施例２〜５における炉装入物の重量部及び使
用炭素量の化学量論量に対するパーセンテージを第２表
に示す。

第２表実施例 ６〜８ 実施例１におけるＮａ２０最大含量０．０５％の平板状
ァルミナの代りにＮａ２０を更に多く含む平板状アルミ
ナを用いて実施例１を繰返す。

式Ｎａ２０十Ｃ＝がａ十ＣＯを用い、炭素対Ｎａ２０の
化学量論的比を１９．４％、即ちＮａ２０１００夕当り
炭素１９．４２と計算する。Ｎａ２０の濃度を考慮して
炉装入物を第３表に示す如く変えた。第３表 実施例 ９ 炭素を計算された化学量論量の１４８％用いて実施例６
を繰返す。

実施例 １０〜１５ 電圧を１００ボルト、平均入力を１５０キロワツトとし
た他実施例１の記載と同じに操作した。

電力消費量は注型溶融物ｌｋ９当り約２．がＷ−時であ
った。冷却方法として三つの方法、即ち厚さ約６．３帆
のシート状で冷却（実施例１０及び１１）、厚さ約１０
肌のレンガ状で冷却（実施例１２及び１１３）、蓬約１
劫肋の鋼球複数個を含む床中へ柱型することにより冷却
（実施例１４及び１５）の三種を適用した。溶融後の生
成物の分析結果は次の通り：チタン、Ｔｉ０２として検
定 １．２６％＊シリ力、Ｓｉ〇２
０．０３％ソーダ、Ｎａ２０
０．０２％残りはＮ２０３と推
定＊実際にはＴｊ２０３よりも低い酸化状態で存在する
。

上記チタン濃度は０．７５６％Ｔｉである。冷却された
粗研磨材をそれぞれ別に粉砕して粒子試料を得る。高密
度及び１４グリッドサィズにおける標準フライャビリテ
ーをそれら材料が煩燐された温度及び時間と共に第４表
に示す。第４表 （１）厚さ６．３柳シ‐ト状に注型 （２）厚さ１０肌レンガ状に注型、３０．５×３０．＆
松（３）径１９肋 鋼球上へ注型実施例 １６〜２５ 実施例１０〜１５でつくられた１４グリットの粒子を各
種温度及び各種時間の熔暁に付した。

高密度及び標準フライャビリテーを第５表に示す。第５
表 【１｝ 厚さ６．３側シート状に注型 ‘２１ 厚さ１０即しンガ状に注型、３０．５×３０．
５肌Ｂ 被覆研磨材製品参考例 １〜２ 実施例１２，１３及び１８〜２５に記載の通り製造され
、但し１３００ｑｏで１び分間焔擁された。

研磨材粒子を次の如く被覆研磨材製品中に合体させた：
固形分舎量約７０％のフェノール樹脂５０％及び微細化
炭酸カルシウム充填剤５０％を含み、粘度約２８０比ｐ
Ｓのメーキングコート接着剤の適当量を、標準の髪打布
材上に被覆させた。メーキングコートの量は、第６表に
示す如く、用いられる研磨材粒子のグリットサィズに応
じて変化させた。メーキングコートで被覆した後、布を
上記本発明の研磨材粒子の供給城を通過させる。その際
、第６表に示す適当なサイズの粒子の適当量が、静電被
覆によってメーキングコート上に被覆される。即ち裏打
村に電荷を与え、研磨材粒子には反対の電荷を与え、そ
れによって研磨材粒子を、被覆研磨材裏打材料中へ所望
の方向則ち粒子の長く延びた方向が被覆研磨材の裏打材
に対し大体垂直になる方向に、推進せしめる。

次いでメーキングコートを乾燥し硬化せしめて、粒子を
布裏打材上にしっかりと保持せしめる。次に固形分含量
約７０％のフェノール樹脂５０％及び反応性充填剤５０
％を含み、粘度約１１０比ｐｓの第二の接着性コート即
ちサイズコートを施す。サイズコートの量もまた第６表
中に示されている。次いでサイズコートを乾燥し硬化さ
せる。第６表 上記のようにしてつくられた被覆研磨材シート材料を次
に３６又は４０グリットの研磨材粒子を有する標準寸法
の被覆研磨ベルトへと加工する。

これらベルトを研磨試験に付して粒子の効率を検定する
。従来常用の酸化アルミニウム粒子を用い参考例１に類
似した３６グリットの材料についても試験を行なった。
この材料は対照例として用いられたものである。また４
０グリツトの場合も、同様の材料と常用の酸化アルミニ
ウムを用いて標準のベルト製造を対照例として行なった
。ベルトの試験は、径３５．５伽、幅５伽で、陸対溝の
比が１：２である７０Ａ硬度のゴム接触輪を備え一定圧
供給機構を有する二重スピンドルのバックスタンド研磨
旋盤上で行なわれた。この参考例１及び２中に記載の全
試験において、ベルトは接触時間１分当り表面５０００
フィートの速度を与えるように走行された。全試験にお
いて研磨される材料は１インチ×１インチの冷間ロール
圧延されたＭ．１０１横綱であった。３６グリットの試
験において、鋼のバーは３６ポンドの力で被覆研磨ベル
ト中へ供給され、１平方インチ当り３６ポンド（２．５
ｋ９／洲）の圧を生じた。

各試験の間、数個の鋼バーが研磨のため交換された。鋼
バーは最初秤量され、次いで研磨機中へ一接触当り３の
砂間設置され、再び秤量されそして水冷された。この操
作を鋼バーを交換しつつ繰返し、そして個々の鋼の接触
研削量が２０夕もしくはそれ以下になるまで試験を続行
した。被覆研磨ベルトによって得られる１カット当り２
０夕の水準に達する前のカットの回数、ならびにこの水
準に達する前のベルトによってカットされる鋼の合計量
を、ベルトの研磨効率の指標として記録する。本発明の
粒子による８個のベルト及び標準の酸化アルミニウム対
照例による３個のベルトの結果を第７表に示す。第７表 参考例２においては、４０グリットの研磨材について同
様の試験が行なわれ、但しこの細かい４０グリットの場
合は適用した力は５８ポンドで１平方インチ当り５８ポ
ンド（３．７ｋｇ／の）の圧を生せしめ、接触時間は８
現砂の代りに２現砂だけとした。

本発明の粒子の３個のベルトによる結果及び常用の酸化
アルミニウム使用の市販標準ベルト３個による結果を第
８表に掲げる。第８表 参考例 ３〜５ 参考例３，４及び５において、それぞれ前記実施例８，
８及び９でつくられた研磨材を研磨ベルトへ合体させた
。

参考例３においては、最初に標準の酸化アルミニウム粒
子を施し、次いで本発明の粒子を最初の研磨材粒子の被
覆上に施し、かくして酸化アルミニウムを素地として用
いた二重被覆による研磨ベルトとした。参考例４及び５
においては、本発明の研磨材粒子の単一被覆が施された
。３６グリット及び５０グリットの両者共に、対照例と
して標準の酸化アルミニウム粒子を用い、従って粒子の
種類を除いては参考例４及び５と同様にして被覆研磨ベ
ルトをつくり試験した。

これら研磨ベルトの標準試験による結果を第９表に示す
。第９表 参考例 ６〜９ 参考例１〜２で用いた同じ粒子を繊維上に被覆して繊維
被覆研磨ディスクをつくった。

参考例６では実施例８記載の研磨粒子を単一被覆した。
参考例７では実施例８記載の粒子を用い、参考例３に記
載の如く二重被覆した。参考例８は実施例９記載の粒子
を単一被覆したものである。参考例９は、実施例９記載
の粒子を用い、参考例３記載の如く二重被覆したもので
ある。これら参考例の対照例として、本発明の研磨材粒
子の代りに酸化アルミニウム研磨材粒子を用いることを
除いては参考例６及び８と同様の標準繊維ディスクにつ
いて試験した。上記本発明及び対照例による繊維ディス
クの標準試験による結果を第１頃長‘こ示す。

第１０表 Ｂ 結合研磨材製品 参考例 １０〜１９ 本発明の研磨材粒子を用い、常用のフェノール樹脂結合
研磨車製造に用いられる方法に従って、結合研磨材製品
をつくった。

粒子を混合機中で混合物ｌｋｇ当りｌｃｃの量のフルフ
ラールークレゾール混液で濡らす；次いで液状フェノー
ル樹脂を泥合機に加え濡らした粒子上に２分間分散させ
る：全量中７５％の粉末フェノール樹脂及び充填剤全部
を混合機に加え数分間混合する。残りの粉末フヱノル樹
脂を数分間かけて添加する。最終工程は粉末樹脂ｌｋ９
当り１０ｃｃまでのクレオソート油を加えて混合物の特
性を調整するものである。用いられた処方を第１１表に
示す。第１１表 １４ グリット研磨材 ４１．４１
６ グリット研磨材 ２０．７２０
グリット研磨材 ２０．６液状フ
ェノール樹脂 ３．０粉末フェノー
ル樹脂 ６．８充 填 剤
７わ合 計 ：
１００．０混合物を次いで型の中に充填し、ガラス
繊維補強材を適当な時間間隔で充填物中に混合して１分
当り１２．５０項表面フイートの速度で操作しうる強度
を与える。

組合わされた型を特定の形に圧縮し、成型された車を取
出し、硬化バット上に載せ、引っ張り、硬化用炉中に置
く。硬化は２日間に亘り、その間約１８ぴ○の最高温度
に９時間保持することによって達せられた。車を炉から
取出し適当な寸法公差に仕上げる。このようにして、標
準酸化アルミニウム研磨材及び本発明の研磨材の４つの
種類を含む、２０×２×１２インチの研磨車をつくった
。

これらの車を、１分当り１２５００表面フィートの速度
で作動する床面に立つ研磨機上で標準操作圧力で可鍛鉄
の１インチ×２インチの面を研磨する試験にかけた。こ
の試験結果を第１２歳こ示す。第１２表 ｘ 実施例１４と同様、但し厚さ１０伽に鋳型 ３０
．５×３０．５伽＊＊ 実施例１５と同様、但し厚さ１
０伽に鋳型 ３０．５×３０．５伽同様にして、但し混
合処方、圧縮及び硬化条件を少し変えて、６×６×５／
８インチのタイプ１１の研磨車をつくり、仕上げた。

構造中にガラス繊維補強を用いなかった。混合処方は第
１横表記教の通．り。※液状フェノール樹脂
３．５粉末状フェノール樹脂
８．５充 填 剤 ５
．ｏ合 計： １００．０これ
らの車を、６００仇ｐｍで作動する携帯式空気研磨機上
で標準操作圧において３０分間銭鋼の平らな片を研磨す
る試験にかけて評価した。

評価結果を第１４表に示す。第１＄表 １４グリット研磨材 ４１．５１
６グリット研磨材 ２０．８２０
グリット研磨材 ２０．７：第１
４表升 実施例１４と同様、但し厚さ１０肌に鋳型
３０．５×３０．５伽＊× 実施例１５と同機、但し厚
さ１０伽に鋳型 ３０．５×３０．５伽（参考例１７は
車２個の試験総合結果であり、参考例１４〜１６及び対
照例はそれぞれ車３個の試験総合結果である。

）同様にして、７×１／４×７／８インチのタイプ２７
の中心部押下げ研磨車を、標準のガラス繊維補強材を加
え、混合、鋳型及び硬化してつくった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （１）容易に認めうる第二の相に存在し且つ酸化ア
   ルミニウムに対し低い溶解性を有する形態で存在する研
   磨材粒子の重量に基づき０．４２〜０．８４重量％のチ
   タン、（２） ０．０５〜０．３重量％の炭素、（３）
   ０．０２〜０．１重量％のＮａ＿２Ｏ、（４） 合計
   ０〜０．１重量％の酸化カルシウム及び酸化珪素、及び
   （５） アルミナ より本質的に成る青黒色の溶融研磨材粒子であつて、焙
   焼前の空気中における１３００℃での灼熱増量が粒径１
   ４７ミクロン又はそれ以下のとき０．４〜０．７重量％
   である該研磨材粒子の製造において、ａ（i） ０．７
   〜１．７重量部の高純度ＴｉＯ＿２、 （ii） 唯一の
   酸化物不純物としてＮａ＿２Ｏを０．１重量％を超える
   量で含有する、９８．６〜９９．３重量部のアルミナ、
   及び （iii） 加えられたＴｉＯ＿２及びＮａ＿２Ｏ
   の量に基づき、ＴｉＯ＿２及びＮａ＿２Ｏを式 （Ａ）
   ２ＴｉＯ＿２＋Ｃ＝Ｔｉ＿２Ｏ＿３＋ＣＯ及び （Ｂ
   ） Ｎａ＿２Ｏ＋Ｃ＝２Ｎａ＋ＣＯに従つて還元するの
   に必要な理論量の１〜１０倍量の炭素、の混合物を電気
   炉に仕込み、 （ｂ） 上記チタニア、アルミナ及び炭素の混合物を、
   炭素電極から該混合物へ通る還元性アークである電気ア
   ークの熱に、該混合物を溶融するのに十分な時間服せし
   め、（ｃ） 該溶融混合物を固化し、 （ｄ） 該固化混合物を粉砕して粒状化し、そして（ｅ
   ） 該粉砕粒子を５分〜６４時間１２５０°〜１４５０
   ℃の温度で酸化雰囲気に服せしめることによつて焙焼す
   る、工程を含むことを特徴とする方法。 ２ ＴｉＯ＿２の仕込量が１．４重量部であり、唯一の
   酸化物不純物としてＮａ＿２Ｏを０．１重量％を超える
   量で含むアルミナの仕込量が９８．５重量部である、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ アルミナがＮａ＿２Ｏの最大含量０．１５重量％を
   有する平板状アルミナである、特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４ アルミナが■焼アルミナである、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ５ チタニアが電子工学級チタニアである、特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６ 炭素が■焼された石油コークスであり、その量が加
   えられたＴｉＯ＿２及びＮａ＿２Ｏに基づき、ＴｉＯ＿
   ２及びＮａ＿２Ｏを還元するのに必要な理論量の約４倍
   乃至約７倍である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 炭素がグラフアイトであり、その量が加えられたＴ
   ｉＯ＿２及びＮａ＿２Ｏに基づきＴｉＯ＿２及びＮａ＿
   ２Ｏを還元するのに必要な理論量の約４倍乃至約７倍で
   ある、特許請求の範囲第１項記載の方法。８ 電気アー
   クが約８０ボルトの電圧及び約１００〜１２０キロワツ
   トの入力を有する単相電力供給によつて供給されるもの
   である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 溶融混合物を冷却された型中へ注入することにより
   固化する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 溶融混合物を水冷した鋼製鍋中へ厚さ約２．５〜
   １５ｃｍに注入する、特許請求の範囲第９項記載の方法
   。 １１ 溶融混合物を厚さ約２．５〜６ｃｍに注入する、
   特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２ 注入流の長さを最小限にし注入速度を最大限にす
   る、特許請求の範囲第９項記載の方法。 １３ 酸化雰囲気が空気である、特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 １４ 粒子を酸化雰囲気に服せしめる時間が約５〜２０
   分である、特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５ 粒子を焙焼に服せしめる温度が約１３００°〜１
   ３５０℃である、特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６ 粒子を酸化雰囲気に服せしめる時間が約１０分で
   ある、特許請求の範囲第１５項記載の方法。１７ 粒子
   を焙焼に服せしめる温度が約１３００℃である、特許請
   求の範囲第１６項記載の方法。