(57)【要約】  本発明は、樹脂接着式ホイール、特にカットオフホイールでの使用のために設計された、多結晶質であり平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素に関する。本発明はまた、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有するこのような焼結セラミック研磨要素の製造方法、及びその使用に関する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素であって、
均質な微細構造と、
前記全体焼結体に亘り均一な化学組成と、
均一な幾何学構造と、
を有する焼結形状体からなり、
前記焼結体が、第１の面と、前記第１の面に対向し、前記第１の面に平行な第２の面とを有し、両方の面が、５０〜２０００μｍの厚さ（ｔ）を有する側壁により分離され、前記研磨要素の直径−厚さ比は３０より大きく、
前記焼結体の前記微細構造を形成する結晶の平均直径が、１０μｍ未満である、
ことを特徴とする、研磨要素。
【請求項２】
前記平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の前記化学組成が、酸化アルミニウム、並びに／又は、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｒ、及びＴｉからなる群から選択される元素の少なくとも１つの炭化物、酸化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物及び炭化窒化物からなる群から選択される化合物に基づくことを特徴とする、請求項１に記載の研磨要素。
【請求項３】
前記研磨要素が、円形ディスク又は円のセグメントであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨要素。
【請求項４】
前記研磨要素が、穿孔セラミック体であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨要素。
【請求項５】
前記セラミック体の前記穿孔が、幾何学的形状の開口部の均質な幾何学構造を特徴とすることを特徴とする、請求項４に記載の研磨要素。
【請求項６】
前記研磨要素が、多孔質セラミック体であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨要素。
【請求項７】
前記開口部対前記研磨要素の大部分の体積比が、前記研磨要素の全体の有効直径に亘り一定であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨要素。
【請求項８】
前記研磨要素の前記化学組成が、少なくとも５０質量％のアルミナと、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＺｎＯ、ＺｒＯ2及び希土類元素酸化物からなる群から選択される１種以上の酸化物とを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨要素。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の製造方法であって、
延性セラミック前駆体塊を準備する工程と、
前記延性セラミック前駆体塊から平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の前駆体を形成する工程と、
前記平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の前駆体を焼成及び焼結して、平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素を得る工程と、
を含む、方法。
【請求項１０】
分散剤の存在下において、１μｍ未満の平均粒径を有するα−アルミナをボールミリングすることにより、水中でα−アルミナ分散体を調製する工程と、
前記分散体に有機結合剤、所望により可塑剤及び／又は消泡剤を添加する工程と、
前記分散体を数時間混合して、安定したコロイド状分散体を得る工程と、
前記安定したコロイド状分散体をテープキャスティングして、３ｍｍまでの厚さを有するフィルムとする工程と、
前記テープキャストフィルムを乾燥させる工程と、
平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の前駆体を切断する工程と、
前記セラミック研磨要素の前記前駆体を焼成及び焼結する工程と、
を特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
樹脂接着式研磨ホイールを製造するための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の、平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の使用。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素を含むカットオフホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂接着式ホイール、特にカットオフホイールでの使用のために設計された、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素に関する。本発明はまた、このような、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素の製造方法、及びその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の文脈において、樹脂接着式ホイールに関する例として使用されるカットオフホイールは、特別な種類の樹脂接着式ホイールであるが、その例示は本発明を不当に限定するように解釈されるべきではない。実際のところ、発明者らは、本発明の研究の中で、主にカットオフホイール用に設計された研磨要素は一般に、樹脂接着式ホイールに適していることを発見した。
【０００３】
カットオフホイールとは、主に材料の一部分を切り離す（cut off）ために使用する、平坦な円形ホイールである。異なる種類のカットオフホイールが、金属、ステンレス鋼、天然石、コンクリート、及びアスファルト等の、機械加工される様々な材料に使用され、ここで、カットオフホイールは２つの主なグループ、即ち樹脂接着式カットオフホイール、及びダイヤモンド切断ディスクに分類される。樹脂接着式カットオフホイールを製造するには、例えばコランダム又は炭化ケイ素をベースにする砥粒を、フィラー、粉末樹脂及び液体樹脂と混合して、特別な機械によって圧縮される質量とし、様々な直径及び厚さのカットオフホイールにする。このプロセスにおいて、研磨材料はガラス繊維クロスに埋め込まれ、カットオフホイールを使用すると発生する大きな遠心力に、ディスクが耐えられるようになる。天然石、コンクリート及びアスファルトを機械加工するのにほぼ専用に用いられるダイヤモンド切断ディスクを製造するには、焼結、半田付け、又はレーザー溶接等の異なる方法により、ダイヤモンドのセグメントをスチールブレード上に配置する。
【０００４】
この数年にわたり、研磨業界は、カットオフホイールの性能を改善するための方法を継続して探しており、特に、高品質の砥粒を使用することに焦点を当てている。欧州特許第１００７５９９（Ｂ１）号は、異なるゾルゲル砥粒の混合物を含むカットオフホイールについて記載している。欧州特許第０６２００８２（Ｂ１）号は、非常に研磨性の構成成分（立方晶窒化ホウ素又はダイヤモンド等）のほかに、微結晶性のフィラメント状酸化アルミニウム粒子を含むカットオフホイールについて記載しており、ここでは、研磨材料が、スチールブレード上にセグメントの形態で存在する。
【０００５】
米国特許出願第２０１３／００４０５３７（Ａ１）号によると、樹脂接着式カットオフホイールに関して、四面体形状及びピラミッド形状のゾルゲル由来の砥粒と、他の高品質砥粒と混合物に使用する。同様の樹脂接着式カットオフホイールは米国特許出願第２０１３／０２０３３２８（Ａ１）号にも記載されており、ここでは、フェノール樹脂、粉砕助剤、フィラー、及びその他の添加剤を含む混合物中で、他の高品質砥粒のほかに、三角形血小板、プリズム、又は規則的な切頭三角形ピラミッドの形状の、ゾルゲル由来のセラミック砥粒をまた使用する。
【０００６】
形状がはっきりとしていない刃先を備える高品質砥粒と比較して、このような砥粒混合物によって、驚く程非常に向上した性能がもたらされ、これにより、はっきりとした形状の砥粒を、樹脂接着式カットオフホイールだけでなく、一般的に樹脂接着式ホイールに使用した。
【発明の概要】
【０００７】
これらの結果により奨励され、研磨業界は依然として、樹脂接着式研磨ホイール(grinding wheel)、特にカットオフホイールの性能の更なる向上を探求している。
【０００８】
ゆえに、材料が先行技術に勝る利点を有する、樹脂接着式ホイール、特にカットオフホイールで使用するための研磨材料を提供するのが本発明の１つの目的である。
【０００９】
この問題は、樹脂接着式研磨ホイール、特に樹脂接着式カットオフホイール内で、砥粒を置き換えるように設計した、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素により解決される。
【００１０】
樹脂接着式研磨ホイールで使用するための、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素の製造方法を提供するのが、本発明の別の目的である。
【００１１】
この問題は、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素の、平坦形状の幾何学構造を有する前駆体が形成される、延性のセラミック前駆体物質を形成することにより解決され、この前駆体物質を焼結して、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素とする。
【００１２】
改善された樹脂接着式研磨ホイール、特にカットオフホイールを提供するのが、本発明の別の目的である。
【００１３】
この問題は、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素を適用し、樹脂接着式研磨ホイール、特にカットオフホイール中の砥粒を置き換えることにより解決される。
【００１４】
前記焼結多結晶であり幾何学形状を有する研磨要素は、均質な微細構造、焼結体全体にまたがる均一な化学組成、及び均一な構造の形状を有する焼結成形体である。焼結体は、第１の面と、第１の面に対向し、第１の面と平行な第２の面を有する。両方の面は、５０〜２０００μｍの厚さ（ｔ）を有する側壁により分離される。焼結成形体の直径−厚さの比は３０より大きい、好ましくは５０より大きい。焼結成形体の微細構造を形成する結晶の平均直径は、１０μｍ未満、好ましくは５μｍ未満である。
【００１５】
多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素の化学組成は、酸化アルミニウム、並びに／又は、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素の炭化物、酸化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、及び炭化窒化物からなる群から選択されるからなる群から選択される化合物をベースにするのが好ましい。
【００１６】
多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結研磨要素のビッカース硬さＨVは、好ましくは少なくとも１５ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１５ＧＰａである。
【００１７】
好ましい実施形態では、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結研磨要素の密度は、理論上の密度の９５％超、より好ましくは、理論上の密度の９７．５％超である。
【００１８】
研磨要素は、それぞれが、形成される研磨ホイールに対して直径及び厚さが適合した、円形ディスク、又は円のセグメントであるのが好ましい。
【００１９】
好ましい実施形態では、研磨要素は、くぼみを含む穿孔セラミック体として設計される。セラミック体の穿孔又はくぼみは、幾何学形状の開口部又はくぼみを含む均質な幾何学構造を形成するのが好ましい。開口部と、研磨要素の大部分との体積比は、ディスクの有効直径全体にわたり一定であるのが好ましく、これにより、有効直径は研磨要素の領域と考えることができ、研磨要素を用いる機械加工中に有効直径を使用することができる。
【００２０】
別の好ましい実施形態では、多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素は多孔質のセラミック体であり、研磨ホイールに必要な多孔性をもたらすのに、それ自体が十分な多孔性を有する、又は、更に穿孔性である若しくはくぼみを含み、これによって、この場合において穿孔又はくぼみはさほど発生しない。本発明の意味において、多孔質セラミック体とは、多少の小孔が完全に分散したそれらのセラミック体である一方で、上述した穿孔及びくぼみは、大きな体積を有し、好ましくは幾何学構造となっている。
【００２１】
好ましい実施形態では、研磨要素の化学組成は酸化アルミニウムをベースにしており、これにより、化学組成は、少なくとも５０重量％の酸化アルミニウム、並びに任意選択により、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ2、Ｃｏ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＺｎＯ、ＺｒＯ2、及び希土類元素酸化物からなる群から選択される１種以上の酸化物を含む。しかし、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｒからなる群から選択される元素の酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、及び炭化窒化物炭化物をベースにする他の化学組成もまた、本発明に従ったセラミック研磨要素の製造に好適な材料である。
【００２２】
セラミック研磨要素の製造は様々な方法で実施することができ、全ての場合においてまず、延性のセラミック塊を製造し、ここから、セラミック研磨要素の平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素を形成し、これを焼結して多結晶質で平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素にする。
【００２３】
例えば、セラミック塊又はセラミック前駆体物質は、分散剤の存在下において、α−アルミナ原料を湿式ボールミリングし、続いて有機結合剤、並びに所望により、可塑剤及び／又は消泡剤を添加することにより得ることができる。安定したコロイド状分散体が形成される限り、分散体は数時間混合され、この分散体はテープキャスティングにより、３ｍｍ以下の厚さを有するフィルムに処理される。テープキャストフィルムを乾燥させ、平坦形状の幾何学構造を有する研磨要素の前駆体を切断し(cut out)、続いて焼成及び焼結した。
【００２４】
上述したプロセスのほかに、各方法は好適であり、これにより、溶融可能なセラミック塊がこれらの方法から得られ、適切な研磨要素を形成及び焼結することができる。
【００２５】
例えば、ゾルゲルプロセスもまた、延性のセラミック塊を製造するのに十分適しており、これにより、中に溶解又は分散したセラミック前駆体を有する液相を含むゾルゲル組成物をセラミック材料、例えばα−アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、又はこれらの混合物に転換することができる。アルミナベースのセラミックスの製造に好適なゾルは、商標「Ｄｉｓｐａｌ」、「Ｄｉｓｐｅｒａｌ」、「Ｐｕｒａｌ」、又は「Ｃａｔａｐａｌ」を有する、市販されているベーマイトゾルである。
【００２６】
ゾルゲル組成物は更に、修飾添加剤、又は修飾添加剤の前駆体を含んでよい。修飾添加剤は、平坦形状の幾何学構造を有する焼結セラミック研磨要素の所望の特性を向上させるように機能することができる。典型的な修飾添加剤、又は修飾添加剤の前駆体は、マグネシウム、亜鉛、鉄、ケイ素、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、希土類元素、又はこれらの混合物の酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、又は水溶性塩である。
【００２７】
更に、又は代替的に、ゾルゲル組成物は、水和酸化アルミニウム又は焼成酸化アルミニウムの、α−酸化アルミニウムへの転換を向上させ、結晶の成長を阻害する核剤を含有してよい。本目的に好適な核剤としては、α−アルミナ、α−酸化第二鉄若しくはその前駆体、酸化チタン及びチタネート、酸化クロム、又はα−アルミナへの転換への核生成をなす任意の他の材料の微細粒子が挙げられる。
【００２８】
この方法において、特定の微細結晶構造、高い硬度、及び素晴らしい強靱性を有する研磨要素を得ることができることは、ゾルゲルプロセスの特別な利点である。ゾルゲルルートではまた、フィルムは形成後に乾燥される。平坦形状の幾何学構造を有する研磨要素の前駆体を切断した後、焼結する。あるいは、ゾルゲル由来のゲルを直接適切に形成し、焼結する。
【００２９】
平坦形状の幾何学構造を有する研磨要素の更なる好適な製造方法としては、射出成形、加圧成形、押出成形、ロール成形、並びに、ラピッドプロトタイピング又は添加剤製造（例えば３Ｄプリンティング、ステレオリソグラフィー、及び薄膜積層法）がある。
【００３０】
本発明を更に、図を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図２】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図３】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図４】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図５】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図６】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図７】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図８】異なる幾何学構造を有するセラミック研磨要素の、二次元平面図を示す。
【図９】様々な幾何学的くぼみの一覧を示す。
【図１０ａ−１０ｃ】様々なすくい角(rake angle)を概略的に示す。
【００３２】
上図に記載する幾何学構造の選択は、本発明を不当に限定するように解釈されるべきではない。上述した構造のほかに、他の多数の構造が可能であり、本発明に従い問題を解決するのに好適である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、放射形状を有する円形セラミック研磨要素の平面図を示す。要素の中央において、要素が設計される研磨ホイールのハブに対応する中央穴部１を確認することができる。研磨要素の本体２は星状であり、これにより、梁３の末端は円を形成しながら、中央穴部１に対して垂直に位置し、直径は、研磨要素が設計されるホイールの直径に対応する。梁３の間に、研磨ホイールに必要な多孔性を付与するのに好適な開口部４を確認することができる。開口部４の寸法は、有効ホイールの直径全体にわたる機械加工の間に、開口部４と、研磨ホイールの大部分との体積比が一定であるようになっている。したがって、研磨ホイールの多孔性が保証されており、この多孔性により、摩耗状態は善研磨プロセスの半径研磨の間に一定となる。この比は図１に、距離Ａ／Ｂ及びＡ’／Ｂ’の比として図示されており、これらはそれぞれ、規定されるホイール直径において、円周Ｕ及びＵ’に関連している。
【００３４】
図２及び３はまた、放射形状を有する研磨要素の平面図を示し、図２の梁３は、中央穴部１に対して角度が付けられている。図３において、梁３は更に曲がっている。これらの場合においてはまた、開口部４は、開口部と、研磨要素の大部分との体積比が、ホイールの研磨直径全体にわたって一体となるように設計されており、これは、それぞれ円周に関して、距離Ａ／Ｂ及びＡ’／Ｂ’の比により表される。
【００３５】
平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素を識別するための別の特徴は、ディスクの接線と直交する基準面からのすくい面（着手面）の傾斜角に対応する、すくい角γである。３種類の異なるすくい角：正、負、あるいはゼロが可能である。正のすくい角γは、切断力の低下、したがって切断力の必要条件の低下に役立つが、負のすくい角γは縁端強度、及び研磨要素又は研磨ホイールの寿命を増加させる。すくい角γは更に、図３、４、８、１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃによって説明される。
【００３６】
図３に記載の研磨要素は、１８°の正のすくい角γを有する。研磨プロセス中に、研磨ホイールの摩耗が増加しながら（半径が減少しながら）すくい角γはゼロまで減少する。
【００３７】
図４は、円形のディスク形状研磨要素を示す。研磨要素の本体２は、研磨ホイールのハブに対応する中央穴部１を有する。この場合、研磨ホイールの多孔性は、円形穴部４が、ホイール半径の増加に伴い大きくなり、開口部４と、研磨要素の大部分の体積比が、研磨プロセス中に使用する直径にわたりここでも一定であることにより保証され、多孔性はもう一度、円周に関して距離Ａ／Ｂ及びＡ’／Ｂ’の比により表される。研磨要素のすくい角γは＋２９°から始まり、研磨ホイールの半径が低下するにつれて、ゼロを通過して負の範囲に切り替わり、−９０°まで低下する。円形穴部４の隣のラインにて、すくい角γは＋９０°から始まり、ゼロまで低下し、続いて負の範囲に切り替わり、−９０°まで低下する。この作業を、穴部の新しい列それぞれにおいて繰り返す。
【００３８】
図５〜８もまた、他の幾何学構造を有する開口部４を有する、円形のディスク形状研磨要素を示す。台形開口部４を図５に示し、斜方開口部４を図６に示し、六角形のハニカム形状開口部４を図７に示し、三角形開口部４を図８に示す。全ての場合において、開口部４と、研磨要素の大部分との体積比は、研磨プロセス中に使用するホイールの半径全体にわたって一定であり、もう一度、円周に関して距離Ａ／Ｂ及びＡ’／Ｂ’の比により表される。図８に従った研磨要素のすくい角γは３２°であり、研磨プロセス全体にわたって一定のままである。
【００３９】
すくい角γは一般に、図１０ａ〜１０ｃによって表され、ここでは、図１０ａは正のすくい角γを示し、図１０ｂに従ったすくい角γはゼロであり、図１０ｃは負のすくい角γを示す。切断中に、研磨要素７は加工品５からチップ６を作製し、これにより、正のすくい角γは、切断力の低下、したがって切断力の必要条件の低下に役立つが、負のすくい角γは縁端強度、及び研磨要素７の寿命を増加させる。
【００４０】
上述の通り、図１〜８に示す研磨要素の実施形態は任意の選択であり、本発明の範囲を過度に制限しないと解釈されるべきである。開口部又は穴部の好適な形状となっている、更なる幾何学面の例を図９に示す。また、この一覧は本発明を過度に制限しないと解釈されるべきである。
【００４１】
図１〜８に示す完全な円形研磨要素のほかに、適宜、類似の構造を有する円のセグメントを作製して使用することもまた可能である。加工中の破壊のリスクが少ないため、作製及び取り扱いが一層容易であることが、セグメントの利点である。円の適切なセグメントは、完全な円形研磨要素の２分の１、３分の１、４分の１、又は８分の１を有する部分である。
【００４２】
最終的に、研磨要素の幾何学的形状は主に、研磨ホイールの用途分野に依存する。当業者は製造可能な幾何学的形状を簡単に選択し、これにより、研磨条件が最も適切に調整可能となる。
【実施例】
【００４３】
１μｍ未満の平均粒径ｄ50を有するα−酸化アルミニウム出発粉末を湿式ミリングすることにより、０．１４４μｍの平均粒径ｄ50を有する８０％α−酸化アルミニウム懸濁液を得、０．７５重量％のポリメタクリレート（ＫＶ５１８２，Ｚｓｃｈｉｍｍｅｒ  ＆  Ｓｃｈｗａｒｚ）を添加することにより、懸濁液を安定化させた。次に、安定化した懸濁液にラテックス結合剤（Ｂ−１００，Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）を添加した。
【００４４】
その後、１．２５％  セルロース水溶液（Ｍｅｔｈｏｃｅｌ  Ｋ１５Ｍ）（５重量％）を液体懸濁液に添加し、粘度を増加させた。この段階において、酸化アルミニウムの含量が７２．６重量％であり、約１，３００ｍＰａ*ｓの粘度を有する上記セラミック前駆体を使用して、２００μｍ〜５００μｍの異なる厚さを有するフィルムをキャスティングし、ここから、平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素の前駆体を、図１〜８の構造に従って打ち抜いた。
【００４５】
前駆体を乾燥させると、酸化アルミニウムの高含量故に、わずかな収縮のみが観察され、亀裂は観察されなかった。１℃／分の加熱速度を使用して、乾燥した前駆体を６００℃まで加熱して結合剤を除去し、続いて、５℃／分の加熱速度を使用して、１６００℃の最大温度まで焼結した。１６００℃での保持時間は３０分であった。このようにして得た平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素は、３．９４ｇ／ｃｍ3の密度（理論上密度の９８．３％）、１８．４ＧＰａのビッカース硬さＨV、及び、２μｍ未満の結晶サイズを有する。
【００４６】
切断試験
１２５ｍｍの直径を有する樹脂接着式カットオフホイールを製造するために、３００μｍの厚さを有する、図１に従った平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素を使用した。コランダムフィラーを用いて樹脂を更に混合し、ホイールの安定性を確保した。比較のため、単結晶コランダム（ＴＳＣＴＳＫ，Ｉｍｅｒｙｓ  Ｆｕｓｅｄ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ）グリットサイズＦ４６／Ｆ６０を含むホイールを基準として使用した。
【００４７】
２０ｍｍの直径を有する、円形のＣｒＮｉステンレス鋼を切断試験用加工品として使用し、毎分回転数が８，８００のホイール速度、及び６，０００μｍ／ｓの切断速度を用いて切断操作を実施した。各試験に関して、３回の事前切断、及び１２回の切断を実施した。次に、ホイール直径の減少に基づいてホイールの摩耗を測定した。材料の除去とホイールの摩耗の比からＧ比を計算した。
【００４８】
以下のとおりに、表１に結果をまとめている。
【表１】
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【００４９】
上記実施例は、本発明に従った研磨要素の可能性について示している。幾何学構造、厚さ及び研磨要素自体の多孔性を変化させることにより、任意数の用途に対してカスタマイズした研磨要素を提供することができる。多孔質アルミナベースの酸化物セラミックスは、適切な高多孔性を備える好適な研磨要素である。このようなセラミックスの多孔性を、既知のセラミック技術により、１０％〜９０％の間隙体積に調整することができる。
【００５０】
別の最適化の可能性は、１つの研磨ホイールに互いに平行に組み込んだいくつかの研磨要素を適用することから得られ、研磨要素の穴のパターンは、ホイールの幅全体にまたがり均質な多孔性分布を研磨ホイールが有するように、互いに関して有利に配列される。このようなホイールの例は、それぞれが１５０μｍの厚さを有する２つの平坦形状の幾何学構造を有するセラミック研磨要素を含む、二重層となって配列されたカットオフホイールである。
【００５１】
更に、ドーパントを導入することにより研磨要素の物理的性質を変化させてよい。例えば、ジルコニアを導入することにより、研磨要素の強靱性及び破断強度を改善することができる。原材料と製造方法のバリエーションは、本発明に従った研磨要素を変化させるため、及び最適化するための更なる可能性となっている。１００ｎｍの範囲の結晶サイズを有する、特定の微結晶研磨要素を、ゾルゲルルートによる既知の技術を用いて得てもよい。このようなセラミック研磨要素は高い強靱性及び硬度を有し、高合金鋼を機械加工するのに特に適している。
【００５２】
特定の関心が向けられている更なる用途は、歯科技術に用いられる、１００μｍ〜２００μｍの厚さ、及び１ｃｍ〜４ｃｍの小径を有する薄型樹脂接着式ホイールである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【国際調査報告】
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2018534166.tif 000017
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