(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜８０体積％の細孔率を有する開孔セラミック結合型研削工具であって、
前記細孔が５０〜２０００μｍの平均直径を有し、
前記研削工具が少なくとも２つの細孔径極大を有する多峰性の細孔径分布を有し、
前記細孔径分布の前記細孔径極大値のそれぞれが、少なくとも１００μｍ離れている、
前記開孔セラミック結合型研削工具。
【請求項２】
少なくとも２つの前記細孔径極大が１００〜１０００μｍの範囲にある、請求項１に記載の研削工具。
【請求項３】
２０〜８０体積％の細孔率を有する開孔セラミック結合型研削工具であって、
前記細孔が５０〜２０００μｍの平均直径を有し、
前記研削工具が少なくとも２つの細孔径極大を有する多峰性の細孔径分布を有し、
前記研削工具が微小細孔と粗細孔を有する二峰性の細孔径分布を有し、前記微小細孔が１００〜４００μｍの範囲に細孔径極大を形成し、前記粗細孔が３５０〜１０００μｍの範囲に細孔径極大を形成する、
前記開孔セラミック結合型研削工具。
【請求項４】
２０〜８０体積％の細孔率を有する開孔セラミック結合型研削工具であって、
前記細孔が５０〜２０００μｍの平均直径を有し、
前記研削工具が少なくとも２つの細孔径極大を有する多峰性の細孔径分布を有し、
前記研削工具が微小細孔、中間細孔及び粗細孔を有する三峰性の細孔径分布を有し、前記微小細孔が１００〜３００μｍの範囲に細孔径極大を形成し、前記中間細孔が２５０〜４５０μｍの範囲に細孔径極大を形成し、前記粗細孔が４００〜１０００μｍの範囲に細孔径極大を形成する、
前記開孔セラミック結合型研削工具。
【請求項５】
前記細孔径分布の前記細孔径極大値のそれぞれが、少なくとも１００μｍ離れている、請求項３又は４に記載の研削工具。
【請求項６】
少なくとも２つの異なる細孔形成ポリマーを含む、開孔セラミック結合型研削工具のための細孔形成剤混合物であって、
前記少なくとも２つの細孔形成ポリマーが、異なる焼成曲線を有し、
前記焼成曲線のそれぞれが極大を有し、
少なくとも２つの前記細孔形成ポリマーの前記焼成曲線の前記極大値が、少なくとも２０℃異なり、
全ての前記細孔形成ポリマーの前記焼成曲線の前記極大値が、７５０℃より低い、
細孔形成剤混合物。
【請求項７】
前記細孔形成ポリマーの燃焼生成物が、二酸化炭素及び水のみを含む、請求項６に記載の細孔形成剤混合物。
【請求項８】
前記細孔形成剤混合物が、少なくとも３つの異なる細孔形成ポリマーを含む、請求項６又は７に記載の細孔形成剤混合物。
【請求項９】
前記細孔形成ポリマーが熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の群から選択される、請求項６〜８のいずれかに記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１０】
前記細孔形成ポリマーが、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリアクリル酸（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、及びポリビニルブチラール（ＰＶＢ）からなる群から選択される熱可塑性樹脂である、請求項９に記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１１】
前記細孔形成ポリマーの少なくとも１つが熱可塑性樹脂であり、結晶領域を有する、請求項６〜１０のいずれかに記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１２】
前記細孔形成混合物が、２０〜８０体積％のポリエチレン、１０〜５０体積％のポリアクリル酸、及び１０〜５０体積％のポリ乳酸、ポリ酢酸ビニル又はポリビニルブチラールを含む、請求項６〜１１のいずれかに記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１３】
個々の前記細孔形成ポリマーが、それぞれ粒径範囲が０．０５〜２ｍｍである細孔形成剤画分として存在し、前記細孔形成剤混合物が多峰性の粒径分布を有する、請求項６〜１２のいずれかに記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１４】
前記多峰性の粒径分布が、１００〜１０００μｍの範囲に少なくとも２つの粒径極大を有する、請求項１３に記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１５】
前記細孔形成剤混合物が、微小画分及び粗画分を有する二峰性の粒径分布を有し、前記微小画分が１００〜４００μｍの間に平均粒径ｄ５０を有し、前記粗画分が３５０〜１０００μｍの間に平均粒径ｄ５０を有する、請求項１３又は１４に記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１６】
細孔形成剤混合物が、微小画分、中間画分及び粗画分を有する三峰性の粒径分布を有し、前記微細画分が１００〜３００μｍの間に平均粒径ｄ５０を有し、前記中間画分が２５０〜４５０μｍの間に平均粒径ｄ５０を有し、前記粗画分が４００〜１０００μｍの間に平均粒径ｄ５０を有する、請求項１３又は１４に記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１７】
前記細孔形成剤画分が異なる平均粒径ｄ５０を有し、個々の前記細孔形成剤画分の異なる前記平均粒径ｄ５０が少なくとも１００μｍ離れていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の細孔形成剤混合物。
【請求項１８】
少なくとも２つの細孔形成ポリマーを含む細孔形成剤混合物を使用して、開孔セラミック結合型研削工具を製造する方法であって、
前記少なくとも２つの異なる細孔形成ポリマーが、異なる焼成曲線を有し、
前記焼成曲線のそれぞれが極大を有し、
少なくとも２つの前記細孔形成ポリマーの前記焼成曲線の前記極大値が少なくとも２０℃異なり、
全ての前記細孔形成ポリマーの前記焼成曲線の前記極大値が７５０℃より低い、
前記方法。
【請求項１９】
前記細孔形成剤混合物が、研削工具を製造するための圧縮コンパウンドに直接添加される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記細孔形成剤混合物を少なくとも１種の接着剤と組み合わせて圧縮コンパウンドに添加する、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記接着剤が、前記細孔形成ポリマーの前記焼成曲線の前記極大値よりも高い焼成温度を有する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開孔セラミック結合型（keramisch  gebunderner）研削工具を製造する方法、及びこの方法に適した細孔形成剤にも関し、使用される細孔形成剤は、少なくとも２つのポリマーを含む細孔形成剤混合物である。さらに、本発明はまた、本発明の方法によって製造可能な開孔セラミック結合型研削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック結合型研削工具は、工業的に、特に表面加工で使用されている。研削工具を製造するために、砥粒、例として酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド又はＣＢＮを基材とする砥粒は、結合剤、及び必要に応じて例えば充填材、活性研磨剤、細孔形成剤又は仮接着剤等のさらなる添加剤との混合物に加工され、次いで、この混合物を圧縮して所望の形状にする。この操作で形成された圧粉体は、続いて、場合により適切な温度で乾燥されて添加された細孔形成材が除去され、次いでセラミック焼成される。
【０００３】
意図された用途に応じて、研削工具は一定の多孔性を有し、細孔は冷却潤滑剤の効率的な使用並びに研削屑の収容及び除去を可能にし、加工部材への低熱負荷で高度の材料除去を可能にする。混合物には合成細孔形成剤を添加することが慣習となっており、これらは低温において蒸発、昇華又は燃焼によって圧粉体から除去することができる物質である。セラミック結合型研削工具用の最もよく知られていて最も広く使用されている細孔形成剤はナフタレンであり、約８０℃の低温で昇華除去することができる。ナフタレンの使用は特に毒性の面で、また、何よりも、強烈で独特な固有の臭気の面でも不利と考えられ、放出される空気によって、生産現場の労働者だけでなく、居住者も影響を受け、それらの人の健康が脅かされる。対応する精巧で高価な防護措置にもかかわらず、ナフタレンが使用される際の環境の汚染及び悪化を完全に回避することはできない。
【０００４】
従って、これまでにナフタレンを代替の細孔形成剤に置き換える試みが数多くなされてきたが、しかし、これらの代替物質は、例えば成形後の低反発性、良好な混合挙動、液体湿潤系に関連する低膨潤傾向、安定性、完成したコンパウンド中の安定した均質な分布及び低い分離傾向、及び可能な限り残留物を残さないように熱をほとんど与えずに燃焼させることによる除去等、セラミック結合型研削工具の製造に要求される肯定的な品質を示さないか、又は十分に示さないため、このような試みはしばしば失敗している。
【０００５】
特許文献１は、使用される細孔形成剤がジカルボン酸、並びにジカルボン酸及びジカルボン酸水和物の混合物を含む固定砥粒から工具を製造する方法を記載している。その方法の欠点は、ジカルボン酸の分解が相当量のガスを遊離させることであり、これは圧粉体に機械的損傷を引き起こす可能性があり、時間がかかりコストのかかる温度状況によって避けなければならない可能性である。加えてさらに、ジカルボン酸は、それらを圧粉体のための混合物中で容易に使用できるようにするために、結合剤を添加して、比較的高いコスト及び複雑さでペレット化されなければならず、これは研削工具の製造をさらに複雑にし、費用を増加させる。
【０００６】
特許文献２には、多孔質セラミック製品を製造する方法が記載されており、そのセラミックコンパウンドは、コンパウンド中で溶解も膨潤もせず、固体状態で存在するガラスであり、これらのガラスは、規定の等級に分類され得るポリアクリル酸エステル又はポリメタクリル酸エステルからなり、焼成により除去可能な細孔形成剤として構成される非変形性アクリルガラスと混合される。上記文献に記載された方法の欠点は、焼成におけるアクリルガラスの燃焼生成物及び分解生成物が狭い温度区間内に放出され、それにより、排出ガスの清浄に使用される焼却ユニットに非常に激しい短期間の負荷が生じる。この非常に激しい短期間の負荷は、不完全な燃焼の危険性、ひいては環境の汚染の危険を伴う。さらなる要因は、ポリアクリル酸塩であっても、完全に臭気なく燃焼はしないということであり、これは、特に、比較的大量に突然燃焼した場合に悪影響を受けるということである。さらに、焼成によって細孔形成剤を除去する間の短時間で放出される大量のガスが力を生成し、場合によっては研削工具に損傷を与える危険が存在する。
【０００７】
特許文献３には、熱可塑性顆粒を革新的な細孔形成剤として使用することが開示されている。この刊行物は、どの熱可塑性材料が使用されるか、これらの熱可塑性顆粒がどのように使用されるかの詳細を明らかにしていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２５４０４４５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９６２８８２０号明細書
【特許文献３】独国実用新案第２０２０１００１５２１０号明細書
【発明の概要】
【０００９】
したがって、従来技術の欠点を克服する細孔形成剤及び、オープンポア研削工具を製造する方法が依然として必要とされている。
【００１０】
この目的は、少なくとも２つの異なる焼成曲線を有するポリマーを含む細孔形成剤混合物を用いて、開孔セラミック結合型研削工具を製造する方法によって達成される。異なるポリマーの少なくとも２つの焼成曲線の最大値は少なくとも２０℃異なり、混合物中の全てのポリマーの焼成曲線の最大値はいずれも７５０℃より低い。
【００１１】
焼成曲線の概念は、本明細書では、オーブン内での焼成の時間経過及び温度経過にわたって、例えば、線形温度上昇を伴うオーブン焼成の時間経過にわたって、燃焼することにより除去された物質の可変放出濃度を表す放出プロファイルを指している。
【００１２】
異なる焼成曲線を有する複数のポリマーの混合物を使用することにより、比較的長い時間区間にわたって細孔形成剤の放出を延長することに成功し、上記の問題−焼却装置の短期間の過負荷と研削工具の損傷−を克服できる。
【００１３】
完全燃焼の場合の燃焼生成物が、本質的に二酸化炭素と水からなるポリマーを使用することが好ましく、これにより臭気の発生及び健康への危害の問題も解決できる。この場合の前提条件は、燃焼において同様に形成されたＣＯもさらに反応してＣＯ２を形成することである。
【００１４】
本発明の１つの特に有利な実施形態では、３つのポリマーの混合物が細孔形成剤として使用され、混合物の焼成曲線をさらに最適化及び延長させることができ、上記の問題をさらに効果的に排除することができる。
【００１５】
細孔形成剤混合物のためには、熱可塑性樹脂の群から選択されるポリマーが好ましいが、上記の温度範囲内で分解し、かつ分解生成物を７５０℃未満で燃焼させてもっぱら二酸化炭素及び水を発生させることができるならば、熱硬化性樹脂も細孔形成剤として適している。
【００１６】
上記で要求される品質は、特に、異なる熱可塑性ポリマーが、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリアクリル酸（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）及びポリケトン（ＰＫ）から成る群から選ばれる場合に実現され、特に有利な一例は、５０体積％未満のポリアクリル酸を含む混合物である。
【００１７】
しかしながら、細孔形成剤混合物は、比較的広い温度区間にわたって広がる焼成曲線を有するべきであるばかりでなく、セラミック結合型研削工具のための細孔形成剤に要求される他の肯定的な性質も有するべきであり、例えば、良好な混合挙動及び低い膨潤傾向、均質性、完成したコンパウンドの安定した分布及び低い分離性、組成物が圧縮されたときの低い反発力、並びに環境及び作業場における低い負荷が挙げられる。
【００１８】
したがって、本発明の１つの好ましい実施形態の場合、熱可塑性ポリマーの少なくとも１つが結晶領域を有し、それによりコンパウンドの圧縮性を改善することが見出された。
【００１９】
本発明の特に有利な実施態様は、細孔形成剤としての熱可塑性ポリマーの混合物で見出され、ここで、細孔形成剤混合物は、２０〜８０体積％のポリエチレン、１０〜５０体積％のポリアクリル酸、及び１０〜５０体積％のポリ乳酸、ポリ酢酸ビニル又はポリビニルブチラールのいずれかを含み、好ましくはこれらの成分のみからなる。
【００２０】
異なるポリマーの混合物の研究の過程で、混合物の焼成曲線は、個々のポリマーの焼成曲線とは異なり、個々のポリマーの焼成曲線の単純な重ね合わせではないプロファイルを有することがさらに見出された。
【００２１】
開孔セラミック結合型研削工具を製造するための本発明に係る製造方法は、
砥粒を、セラミック結合剤、上述した種類の細孔形成剤混合物、及び助剤（例えば、接着剤及び他の添加剤）と混合して混合物を得る工程;
混合物を圧縮して圧粉体とする工程;と
圧粉体を焼成してセラミック結合型研削工具を得る工程
を含む。
【００２２】
混合は、特に、研削作業に使用される砥粒（好ましくは所定の粒径の）が導入され、最初にそれらを粉末結合剤と混合することによって達成される。次いで、液体の仮接着剤を混合物に添加し、この接着剤を使用して、粉末状で添加されたセラミック結合剤を砥粒の表面に固定する。仮接着剤としては、例えば、デキストリンを用いることができる。続いて、細孔形成剤及び他の添加剤が添加され、細孔形成剤及び砥粒は、所定の粒径で、固体状態で用いられ、当該砥粒の粒子径は、望ましい細孔径に対応し、好ましくは、用いる砥粒の粒径のおよそ範囲内にある。
【００２３】
本発明で使用されるポリマー粒子の形状は、砥粒の形状にも有利に適合される。好ましくは、ポリマー粒子は立方体又は球形の粒子として使用される。使用され得る他の添加剤は、特に、充填材、研削助剤、湿潤剤及び界面活性剤であり、それらの目的は、均質な圧粉体を形成するための圧縮を可能にする及び／又は促進するように、コンパウンドのレオロジーを調製することを含む。
【００２４】
本発明の方法のさらに有利な実施形態は、コンパウンドに導入する前に細孔形成剤混合物を仮接着剤と混合することを含み、これにより研削工具の均質性を改善することもできる。非常に一般的には、接着剤の焼成温度が細孔形成剤の焼成温度よりも高い場合に有用であり、細孔形成剤を除去した後にのみ接着剤を燃焼させることができる。
【００２５】
革新的な細孔形成剤の開発の一環として、熱可塑性ポリマーの混合物を細孔形成剤として使用すると、均質性が向上し、研削性能が向上した研削工具が得られることが見いだされた。研削工具の向上した均質性の観点から、より大きな体積の研削ディスクを製造することが可能であり、それによって生産性がさらに向上させることができる。
【００２６】
本発明の特に有利な一実施形態では、ポリマー混合物は、所定の多峰性の粒径分布で使用され、その結果、それぞれの異なる細孔径を有する所定の細孔空間を研削工具において特定的に得ることを可能にし、この細孔空間は特定の研削操作に最適化され、研削操作中に形成される屑と、冷却材の要求に適合する細孔径を有する。ここで異なるポリマーは、好ましくはそれぞれが、０．０５〜２ｍｍの間の粒径範囲の狭い粒画分を有するペレットとして使用される。
【００２７】
粒径は（ＦＥＰＡ標準は１インチ当たりのメッシュ数に基づく）ふるいのクリアメッシュサイズ（lichten  Maschenweite）に基づいて、ふるい分析によりＩＳＯ８４８６に従って得られる。そのため、粒径はふるいのメッシュスクエアのクリア寸法に従って定義される。従って、粒子は事実上球形であると仮定され、粒子の最大想定直径は、ふるいのクリアメッシュサイズよりも小さい。ふるい分け処理は、ふるい分ける材料を、徐々に小さくなるメッシュサイズを持つ多くのふるいに、連続して通過させることで進行することから、当該ふるいのクリアメッシュサイズよりも小さい見かけ直径を有する全ての粒子は、注目している当該ふるいを通過し、次のより微小なメッシュサイズを有するふるいの上に、そのふるいのクリアメッシュサイズよりも粒子の直径が大きい場合には、保持される。これが意味するのは、ふるい画分がその次のふるいのクリアメッシュサイズよりも大きく、注目しているふるいのクリアメッシュサイズよりも小さい粒径範囲（例えば、１２５〜１８０ｍｍ）を有することである。ＩＳＯ８４８６による粒径は複数のふるいからの画分を含む。
【００２８】
粒径分布は、分布関数（例えば、ガウス分布）を有する。粒子の５０％が平均より大きく、結果として粒子の５０％が平均値より小さいという条件に従う粒径分布の平均を、ｄ５０という。
【００２９】
これらの定義は、細孔形成剤粒子の径及び砥粒の径に同様に適用される。
【００３０】
細孔形成剤混合物は、好ましくは、１００〜１０００μｍの間の範囲内に少なくとも２つの極大を有する多峰性の粒径分布を有する。二峰性の粒径分布を有する細孔形成剤混合物が使用される場合、微小画分の平均粒径ｄ５０は好ましくは１００〜４００μｍの間にあり、粗画分の平均粒径ｄ５０は３５０〜１０００μｍの間にある。
【００３１】
三峰性の粒径分布を有する細孔形成剤混合物の場合、微小画分の平均粒径ｄ５０は有利には１００〜３００μｍの間にあり、中間画分の平均粒径ｄ５０は２５０〜４５０μｍの間にあり、粗画分の平均粒径ｄ５０は４００〜１０００μｍの間にある。
【００３２】
多峰性の粒径分布は、粒径が有意に異なる別々の粒径を含むため、分布曲線（例えば、ガウス分布曲線）の極大を別々に形成することができる。
【００３３】
一般に、個々の細孔形成剤画分の平均粒径ｄ５０は、好ましくは少なくとも１００μｍ離れていることが観察され得る。
【００３４】
細孔形成剤の多峰性の分布を有する細孔形成剤混合物が使用される場合、得られる研削ディスクは同様に多峰性の細孔径分布を有し、細孔は５０〜２０００μｍの間の平均直径を有する。このようにして研削工具を研削条件に最適に適合させることができるので、特定の多峰性の細孔径分布を有する開孔セラミック結合型研削工具は、従来の研削工具と比較して利点を有することが見出された。この利点は、特に冷却研削と併せて高い除去性能に反映される。
【００３５】
本発明の開孔セラミック結合型研削工具は、細孔率２０〜８０体積％を有し、好ましくは１００〜１０００μｍの範囲に少なくとも２つの細孔径極大を有する多峰性の細孔径分布を有する。
【００３６】
細孔が粒子の陰画（negative  Abbilder）として理解される場合には、細孔径又は細孔径分布の定義は、上記の粒径又は粒径分布にそれぞれ対応する。同様に、多峰性の細孔径分布は、細孔径が有意に異なる細孔径を含み、従って、分布曲線（例えば、ガウス分布曲線）の極大は別々に形成され得る。
【００３７】
所定の粒径分布を有する細孔形成剤混合物を用いて製造された細孔の細孔径分布は、細孔形成剤の粒径分布に密接に相関する。同様に、細孔径分布の平均も粒径分布の平均に密接に相関する。
【００３８】
細孔率は、天然粒子層に起因する砥粒間の隙間に起因するその天然細孔空間全体に含まれる細孔容積と、細孔形成剤によって生成された人工細孔空間の間の、研削工具の全体積に対する比率である。
【００３９】
細孔径分布及び細孔率は、適切なソフトウェアを用いて、研削工具の断面の顕微鏡分析によって決定することができる。
【００４０】
本発明の有利な実施形態の一つでは、研削工具は二峰性の細孔径分布を有し、微小細孔の極大値は１００〜４００μｍにあり、粗細孔の極大値は３５０〜１０００μｍにある。
【００４１】
さらに有利な実施形態は、微小細孔の極大値が１００〜３００μｍにあり、中間細孔の極大値が２５０〜４５０μｍにあり、粗細孔の極大値が４００〜１０００μｍにある、三峰性の細孔径分布を有する研削工具を提供する。
【００４２】
細孔径分布の各極大値は、好ましくは少なくとも１００μｍ離れている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して以下に説明するが、これらは例示のみのために提示されており、限定するものとして解釈されるべきではない。図面では：
【００４４】
【図１】図１は、例示的なセラミック結合型研削工具を示す図である。
【図２】図２は、開孔セラミック結合型研削工具の製造方法の非常に概略的なフローチャートである。
【図３】図３は、開孔セラミック結合型研削工具の微細構造の非常に概略的な略図である。
【図４】図４は、三峰性の細孔径分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、歯車機構の硬質精密機械加工のための研削ウォームの形態のセラミック結合型研削工具を例示的に示す。しかしながら、本発明はそのような研削ウォームに限定されるものではなく、任意の種類のセラミック結合型研削工具に適用できる。
【００４６】
図２は、セラミック結合型研削工具の製造のための簡略化されたフローチャートを示す。まず、砥粒、セラミック結合剤、細孔形成剤混合物、及び任意で接着剤及び添加剤を混合する（工程２１）。続いて、得られたコンパウンドをミキサーから取り出し、ふるいにかけ、金型に入れ、油圧プレスを用いて圧縮する（工程２２）。得られた圧粉体をオーブン中で焼成する（工程２３）。
【００４７】
このようにして製造された研削工具の微細構造を図３に非常に概略的に示す。砥粒３１はセラミック結合剤からなる結合ブリッジ３２によって接続されている。その間には、径が異なる多数の細孔３３が存在する。砥粒３１、結合ブリッジ３２、及び細孔３３の混合物は、三次元のオープンネットワーク（図３の断面図では見えない）を形成する。細孔の形状、径、及び径分布は、選択された細孔形成剤混合物に強く依存する。
【００４８】
細孔形成剤を用いて人工的に生成された細孔は、細孔形成剤の形状及び隣接する砥粒の形状にも由来するが、ほぼ球形と表現され得る不規則な形状を有する。従って、それらの径は、それらの平均直径によって特徴づけることができる。細孔径の計算は以後常に、電子顕微鏡によって決定された平均直径に基づく。砥粒は同様に、また任意の、通常は不規則な多面体形状を有するが、通常は同様に球状で表現することによって近似される。砥粒径は砥粒の直径によって通常の方法で表現でき、ふるい等級の場合は、ふるいのクリアメッシュサイズよりも小さくなくてはならない。砥粒の径の計算は以後常に、ふるい分けによって決定された砥粒の径に基づく。同様に、細孔形成剤の径の計算及び径分布は、ふるい分けによって決定された径に常に基づく。
【００４９】
［使用される細孔形成剤］
表１は、本研究で使用した多数の細孔形成剤をまとめたものである。細孔形成剤の選択された粒径分布は、砥粒の平均直径ＤＫに基づいており、それぞれの細孔形成剤の代表的な係数Ｆｘを用いて計算することができる。例えば、砥粒の直径がＤＫ＝２００μｍで係数ＦＸ＝２．０±１．０である場合、この定義に従えば、細孔形成剤の粒径分布はＦＸ×ＤＫ＝（４００±２００）μｍである。ここで「±」の後の数字は質量に対する粒径分布の標準偏差の２倍を示す。換言すれば、当該の細孔形成剤の９５質量％が、特定の区間内の粒径を有する。個々の細孔形成剤の粒径分布は単峰性でほぼガウス分布であり、示された位置に顕著な極大を有していた。
【００５０】
【表１】
0006682552.tif 000002
【００５１】
細孔形成剤混合物Ａ、Ｂ及びＣを形成するために、上記の表１に記載の固形分をミキサーの中で、それぞれ表２に示す比率で互いに十分に混合した。先行技術との比較のために、１００％ナフタレンを例Ｄの細孔形成剤として使用した。
【００５２】
【表２】
0006682552.tif 000003
【００５３】
［研削ディスクの製造］
試験された全てのディスクについて、表３に示す同じ原料成分が使用され、これは研削試験によって個々の細孔形成剤混合物の直接比較が可能であることを意味し、個々の成分の量はそれぞれの場合で砥粒量（１００％）に基づく。
【００５４】
【表３】
0006682552.tif 000004
【００５５】
成分をドラムミキサーに導入し、コンパウンドが一定の均質性及び流動性を視覚的に示すまで、約６０分間、２３回の混合工程で混合した。その後、コンパウンドをミキサーから取り出し、ふるいにかけた。ふるいにかけたコンパウンドを金型に入れ、油圧プレスで３０バールを印加し、金型にぴったり合わせて圧縮した。このようにして得られた圧粉体は２８０×１２８×１５７ｍｍ（直径×内径×高さ）の寸法を有し、５０時間にわたってオフガス量が比較的均一な分布を有するように焼成プログラムが選択された電気炉中で、最高温度１１５０℃まで焼成され、約８時間、約２２時間、約３５時間、約４５時間及び約５０時間後に、水素炎イオン化型検出器によってオフガス最大値を測定した。
【００５６】
ディスクを焼成するまでのコンパウンドの処理では、試料Ａ、Ｂ及びＣの場合において臭気は見いだされなかったが、試料Ｄは混合及び圧縮の際にも、ナフタレン特有の防虫剤とタールの極めて強く不快な臭気を有していた。全ての細孔形成剤を最初に焼成させる温度処理の過程で、試料Ａ〜Ｃにおいて、わずかではあるが不快ではないワックスのような臭気が見いだされた。試料ディスクＤの焼成では、再び非常に強い有害臭気が伴った。
【００５７】
［研削試験］
完成した研削ディスクは、以下の表４に記載された特性を有していた。ディスクを試験するために、研削焼けが生じるまでの限界時間切削体積又は相当限界切削厚さｈｅｑ＿ｔｈの第一段階と、許容される摩耗限度の超過に関する限界時間切削体積又は相当限界切削厚さｈｅｑ＿ｖの第二段階において測定を行った。両方の値は、表４のように、比較ディスクに基づく相対値として記録される。
【００５８】
【表４】
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＊研削焼け限界＝研削焼けなしに、すなわち熱機械的なエッジ層の損傷なしに使用できる最大達成可能な相当切削厚さｈｅｑ＿ｔｈ。
＊＊摩耗限界＝要求される摩耗基準内にとどまっている間に使用できる最大達成可能な相当切削厚さｈｅｑ＿ｖ。
【００５９】
ディスクは、冷却オイルとダイヤモンドドレッシング工具を使用してライスハウァー（Reishauer）ＲＺ２６０で試験した。加工部材としては１６ＭｎＣｒ５材料で作られた試験ホイールを選択した。加工部材のロットによって生じ得る影響を排除するために、基準量（１００％）として比較ディスクを並行して試験した。
【００６０】
研削焼け試験は、軸方向送り（Ｚ送り）の系統的な拡大によって、その他は同一の切削値と切削条件で、３つの水平ストローク、粗加工ストローク、及び仕上げストロークの３段階で実施した。このようにして、粗加工ストロークのための第二段階における均一な供給が確保された。研削焼けの確認は仕上げストローク（第三段階）の後にナイタールエッチングによって行った。
【００６１】
摩耗試験は、同等の技術で、第二段階の粗加工ストロークを可変のＺ送りで動作させ、仕上げストローク（第三段階）後に粗加工ストローク中の研削ウォームの使用領域の摩耗を測定することで行われた。要求された検索速度におけるプロファイルの寸法偏差がｆｆｆ＞６μｍを超える場合に、性能限界に達する。
【００６２】
高い耐摩耗性はドレッシング頻度を減少させ、１回のドレッシングサイクルで研削できる加工部材の数を増加させ、それによって生産性を高める。
【００６３】
コンパウンドＡ、Ｂ及びＣの加工において見いだされた臭気の発生に関する条件、並びに機械的、物理的、化学的な加工品質は、使用するポリマー混合物が細孔形成剤として極めて適していることを明確にする。本発明に係る３つの試料は全て、成形後の低反発性、良好な混合挙動、液体加湿システムに関連する非膨潤傾向、及び最終コンパウンドにおける低い分離傾向を示す。特に肯定的な特徴は焼成挙動であり、その挙動は、低発熱であり、かつ、広い温度範囲にわたって分布することである。これは、焼成の過程でディスクへの損傷が記録されなかったことを意味する。
【００６４】
異なる粒径を有する異なるポリマーの具体的な使用を考慮すると、切削屑の収容だけでなく、冷却材による洗浄のためにも最適化された、均質な多峰性細孔径分布を有する研削工具を得ることが可能である。同時に、ディスクの硬度をこのようにして最適化することができる。研削挙動に対する肯定的な効果は、本発明による研削ディスクが、基準ディスク又はナフタレンを使用して製造された従来のディスクよりも１５％優れていた、研削焼け試験及び摩耗試験の両方において明らかである。
【００６５】
代表的な多峰性細孔径分布を例Ａに関する図４に示す。細孔径分布を測定するために、研削ディスクの表面の断面をエポキシ樹脂に包埋し、研磨し、画像解析用のソフトウェア「Ｉｍａｇｉｃ」を用いて走査型電子顕微鏡によって解析した。測定を行う際には、円形から１０％以下のずれ（最大直径と最小直径の比率）を有する細孔のみを考慮した。結果の補間によって、基準細孔径において、砥粒の平均粒径に対して、約１００％である、人工及び天然の細孔の画分の極大Ｍ１、並びにもっぱら人工細孔に由来する約１７５％及び２２５％の２つのさらなる極大Ｍ２及びＭ３を有する三峰性の分布が生じた。細孔径の測定そのものについては平均細孔径を用いた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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