(57)【要約】  本発明は、砥粒と、結合剤と、気孔形成剤の混交物からなるレジンボンド砥石に関する。気孔形成剤は、植物の種子からなり、完成した砥石中に含まれる。砥石は、６０〜９０ｗｔ％の砥粒と、１０〜４０ｗｔ％の結合剤からなり、植物の種子は、結合剤の８０ｗｔ％までを占める。植物の種子は油を含み、セイヨウナタネの種、またはケシの種、またはクローバーの種、またはルーピンの種、またはカラシナの種、またはセラデラの種、またはカラスノエンドウの種、またはそれらに類似の植物の種からなっている。砥石は、砥粒と、結合剤と、気孔形成剤を混合し、得られた混合物を予め準備された型内に充填し、プレスした後乾燥させ、さらに砥石に硬化させることによって製造される。植物の種子は、砥石の製造の際に燃やされない。砥石は、２５０℃まで、好ましくは２００℃まで、より好ましくは１８０℃まで、さらに好ましくは１５０℃までの温度で硬化される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、結合剤と、気孔形成剤との混合物を含み、前記気孔形成剤が植物の種子からなっているレジンボンド砥石において、
前記植物の種子が、完成した砥石中に含まれていることを特徴とする砥石。
【請求項２】
６０〜９０ｗｔ％の前記砥粒と、１０〜４０ｗｔ％の前記結合剤とから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の砥石。
【請求項３】
前記植物の種子が前記結合剤の８０ｗｔ％までを占めていることを特徴とする請求項２に記載の砥石。
【請求項４】
前記砥粒は、コランダム、または炭化ケイ素、または酸化クロム、または立方晶窒化ホウ素、またはダイヤモンド、またはケイ素酸化物、または酸化ジルコニウム、または石榴石、または金剛砂、またはそれらの２以上の組合せからなる混合物からなっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の砥石。
【請求項５】
前記砥石の大きさが、１０５μｍ〜２８３０μｍ、好ましくは２５０μｍ〜２８３０μｍであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の砥石。
【請求項６】
前記植物の種子は油を含んでいることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の砥石。
【請求項７】
前記植物の種は、セイヨウナタネの種、またはケシの種、またはクローバーの種、またはルーピンの種、またはカラシナの種、またはセラデラの種、またはカラスノエンドウの種、またはそれらに類似の植物の種であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の砥石。
【請求項８】
前記結合剤は、液体状または粉末状の合成樹脂、例えば、ポリイミド、またはフェノール樹脂、またはエポキシ樹脂、または不飽和ポリエステルであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の砥石。
【請求項９】
補強材、特に、ガラス繊維織物からなる補強材を含んでいることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の砥石。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の砥石を製造する方法であって、
砥粒と、結合剤と、植物の種子との混合物を形成するステップと、
前記混合物を予め準備した型内に充填するステップと、
前記混合物をプレスするステップと、
前記混合物を乾燥させて砥石の半完成品を形成するステップと、
前記砥石の半完成品を硬化させるステップと、を有する方法において、
前記植物の種子を、前記砥石の製造の際に燃やさないことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記混合物のプレスを、１５〜４５Ｎ／ｍｍ２の圧力で、好ましくは、２０〜３５Ｎ／ｍｍ２の圧力で、より好ましくは、３０Ｎ／ｍｍ２の圧力で行うことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記混合物のプレスを、１〜１００秒間、好ましくは５〜５０秒間行うことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記砥石の半完成品を、２５０℃までの温度、好ましくは２００℃までの温度、より好ましくは１８０℃までの温度、特に１５０℃までの温度で硬化させることを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記砥石の半完成品の硬化を、５〜４０秒間、好ましくは１０〜３０秒間、より好ましくは１５秒間行うことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気孔形成剤として植物の種子鞘を用いたレジンボンド砥石、および該砥石の製造法に関するものである。
【０００２】
砥石は、本質的に、砥粒、結合剤および気孔空間からなっている。気孔空間は、砥粒間に生じた自然な隙間と、気孔形成剤によって砥石内に形成された気孔とから構成されている。薬剤の調合に加えて、圧力が、気孔の大きさおよび個数に影響を及ぼす。そして、圧力が大きい場合には、気孔空間は小さくなる一方、圧力が小さい場合には、気孔空間は大きくなる。いずれにしても、小さい圧力は、柔らかい砥石を前提とする。気孔形成剤と並んで、別の充填剤が砥石内で使用され得る。これは、研磨を活性化（例えば、冷却）し、それによって研磨工程が支援され、あるいは砥石の安定化（割れに対する強度や柔軟性の付与）に役立つ。
【０００３】
研磨工程において発生する屑の細かさ、または加工物表面の粗さは、本質的に、砥粒の大きさに依存する。砥粒は、概ね、硬くてザラザラした物質からなっており、決まりきったように、広範囲にわたって使用されている。結合剤としては、本願のように、合成樹脂を使用することができる。結合剤は、個々の砥粒を結合させるために使用される。気孔空間は、とりわけ、加工物の屑が運び出されることを可能にするが、また、冷却剤を取入れるためにも使用され得る。個々の成分が占める体積を変化させることによって、砥石の特性が、加工すべき物質毎に所望の研磨効果が得られるように調整される。
【背景技術】
【０００４】
有機物の気孔形成剤は、これまで、セラミックボンド砥石においてのみ用いられてきた。
【０００５】
ＵＳ  ５，２２１，２９４  Ａには、唯一の燃焼工程において製造され、その際に結合材が使用されないセラミックボンド砥石が記載されている。気孔形成剤としては、とりわけ、クルミの殻、合成樹脂の小球、または泡状の有機物が使用される。一次製品として、ベーマイト結晶核のゾル‐ゲルが用いられ、平均粒径が２７５μｍのクルミの殻と混合される。続いて、この混合物が所望の形状に成形され、乾燥され、その後、１３００℃の最高温度で焼かれる。このとき、ベーマイトはαアルミナとして結晶化する。クルミの殻は、高温に晒されることによって残余なく燃え尽きてしい、砥石内に気孔を残す。最終製品は、約４０％の多孔度を有し、砥石として使用されるのに十分な安定性を有している。
【０００６】
ＵＳ  ５，２０３，８８６  Ａには、気孔形成剤、すなわち中空アルミナ小球および有機物の気孔形成剤と、アルミナ砥粒のゾル‐ゲルとの混合物からなる砥石が記載されている。有機物の気孔形成剤は、クルミの殻、または炭素、または草花の種、または澱粉、または砂糖、または木材からなっている。有機物の気孔形成剤は、砥石が焼かれる間に分解し、砥石の内部に気孔を残す。それによって達成される砥石の気孔度は、砥石の体積の１〜１２％になる。温度変化に強い、薄い外殻を有する、中空アルミナ小球は、砥石に対し、閉じられた気孔の形態の、７０％以下の付加的な多孔度をもたらし、同時に、十分な安定性を付与する。この場合、これらの閉じられた気孔は、冷却剤を取入れることはできるが、概ね、この状態では、研磨屑が外に運び出されないということが問題となる。
【０００７】
ＤＥ  ６０２  ０６  ６６１  Ｔ２には、研磨補助物質として硫黄を含む有機物が含浸された、ガラス状に結合した砥石が記載されている。これらの含浸剤は、少なくとも１つの炭素‐硫黄結合を有する炭化水素化合物からなっている。気孔形成剤としては、とりわけ、クルミの殻または樹脂またはおがくずのような有機物が使用される。しかし、これらの有機物は、焼結工程の間に、５３８〜１３７１℃（１０００〜２５００°Ｆ）の温度に晒されることによって、残余なく燃え尽くしてしまう。
【０００８】
ＤＥ  １２  ９４３  Ａには、多孔性の磁器、陶器または粘土を製造する方法が記載されている。気孔形成剤として、木材、麻、亜麻、紙および穀物等の多数の異なる種類の物質が挙げられている。開示の方法によれば、これらの気孔形成剤は焼結工程の間に燃やされてしまう。この方法において、磁器は、とりわけ、挽き臼として使用するのに適している。
【０００９】
ＤＥ  １０  ２００４  ０３５  ０８８  Ａ１には、機能添加物を有する、有機物結合したフライス盤が記載されている。研磨体は、結合剤（フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イミド）、砥粒および少なくとも１種類の機能性充填剤を有している。機能性充填剤は、処理すべき加工物に応じて選択される金属合金からなっている。製造時に、１５０℃〜２５０℃の焼結温度が用いられ、そして、硬化工程が１２〜７６秒間続く。
【００１０】
ＤＥ  ６９７  ０５  ５３８  Ｔ２には、砥石とその製造方法が記載されている。結合剤として、とりわけ、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂が使用される。使用される砥粒は、約１μｍ〜１０μｍの直径を有している。この砥石の硬化は、６６〜１２０℃の温度で、８〜１５秒間なされる。
【００１１】
ＤＥ  １０２  ９７  １２４  Ｔ５には、超砥粒を有する、ガラス化された工具の製造方法が記載されている。この方法によれば、熔化したガラス結合構造体が選ばれ、超砥粒成分、中空体を有する充填剤成分、およびガラス結合構造体が結合され、結合された成分が約６００〜８５０℃の温度で焼結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５，２２１，２９４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２０３，８８６号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第６０２  ０６  ６６１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１２  ９４３号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０  ２００４  ０３５  ０８８号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第６９７  ０５  ５３８号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０２  ９７  １２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、長い実用寿命を有し、急激に消耗されず、低温での研磨を可能とするレジンボンド砥石を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は、冒頭に述べたような砥石において、完成した砥石中に植物の種子が含まれているようにすることによって解決される。
【００１５】
砥石は、砥粒、結合剤および気孔形成剤の混合物からなり、気孔形成剤は植物の種子からなり、植物の種子は、砥石の製造時に燃やされず、よって、完成した砥石中に含まれている。
【００１６】
植物の種子は、砥石の製造において、有機物の気孔形成剤として使用される。この場合、植物の種子は、セラミックボンド砥石を製造する際のように砥石の製造時に燃やされず、完全な状態で残され、完成した砥石中の必須の構成成分となる。
【００１７】
この場合、植物の種子は幾つかの機能を有している。植物の種子は、砥石の構成成分として、砥粒の早期の脱落を防止するという、一定の支持機能を有している。この支持機能のほかに、植物の種は、とりわけ、従来の気孔の役割を果たし、そして、例えば、研磨屑を外に運び出し得る。植物の種子は比較的柔軟であるから、概ね硬い研磨屑によって変形し、研磨屑を新たに生じた気孔空間内に運び出し得る。また、１５００℃〜２０００℃の温度に達する熱い研磨屑が、研磨工程の間に、植物の種子を燃やしてしまうこともある。そのときに生じる気孔空間は、通常の気孔と同等のものとなり、研磨屑を外へ運び出すために用いられる。さらに、非鉄金属の研磨の際に、植物の種子の形態の気孔形成剤を添加することによって、砥石が急激に消耗されることが防止される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、自然の植物の種子が異なる形状および大きさを有し、その結果、研磨工具の多孔度が殆ど任意に適合し得るという長所を有している。これは、発生する研磨屑の大きさが、砥粒の大きさおよび加工物の状態に応じて異なり得るという理由から、特に重要である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明によるレジンボンド砥石は、６０〜９０ｗｔ％の砥粒と、１０〜４０ｗｔ％の結合剤からなっている。そして、植物の種子は、結合剤の８０ｗｔ％までを占め得る。その上、異なる別の公知の充填剤（充填剤）がまた添加され得る。
【００２０】
砥粒としては、本質的に、一般に砥粒として使用される物質が全て使用可能である。砥粒は、例えば、コランダム、または炭化ケイ素、または酸化クロム、または正方晶窒化ホウ素、またはダイヤモンド、またはケイ素酸化物、または酸化ジルコニウム、または石榴石、または金剛砂、またはそれらの２以上の組合せからなる混合物からなっている。砥粒は、０．５μｍ〜５０００μｍの範囲内の異なる大きさを有し得る。砥粒の大きさおよび材質は、処理されるべき加工物に応じて選択され得る。好ましくは、砥粒は、１０５μｍ〜２８３０μｍの粒度、より好ましくは、２５０μｍ〜２８３０μｍの粒度を有している。
【００２１】
好ましい実施例によれば、例えばセイヨウナタネのような油を含む種子が添加される。植物の種子に含まれる油によって、潤滑作用が生じる。すなわち、油は、研磨屑が形成される際に砥粒の摩擦を減らし、研磨の間の熱の発生を抑制する。それによって、第１に、砥石の実用寿命が達成され、第２に、加工物が、望ましくない焼入を受ける前に保護される。
【００２２】
油を含む植物の種子のほかに、ケシの種、またはクローバーの種、またはルーピンの種、またはカラシナの種、またはセラデナの種、またはカラスノエンドウの種、またはそれらに類似の植物の種を使用することができる。
【００２３】
結合剤は、合成されたポリマー化合物および充填剤から形成された混合物からなっている。ポリマー化合物は合成樹脂であってもよい。合成樹脂は、液体状または粉末状のものが使用され得る。適当な樹脂としては、例えば、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等々が挙げられる。
【００２４】
本発明は、また、上記本発明による砥石の製造方法に関する。この場合、まず、砥粒、結合剤および植物の種子から混合物が形成される。この混合物は、予め準備されたプレス型内に均一に充填され、続いて、予め決定された体積までプレスされる。プレスされた混合物は、その後、炉内を通過せしめられ、硬化工程が実行される。硬化工程において、プレス加工物は、２５０℃までの温度に晒される。砥石形成混合物のプレスおよび硬化は、１つのステップでなされ得る。
【００２５】
砥石形成混合物は、できるだけ均一にプレス型内に充填される。次いで、砥石形成混合物は、従来のプレス装置、例えば水圧プレス装置を用いて、１５〜４５Ｎ／ｍｍ２の圧力、好ましくは２０〜３５Ｎ／ｍｍ２の圧力、さらに好ましくは３０Ｎ／ｍｍ２の圧力でプレスされて、砥石の半完成品にされる。プレスの継続時間は、１〜１００秒間、好ましくは５〜５０秒間である。砥石の構造強度を高めるため、付加的な補強材（例えば、ガラス繊維織物）がプレス加工によって組み入れられる。好ましくは、プレス工程は、室温で実行される。
【００２６】
砥石の半完成品は、より高い温度で硬化される。硬化工程は、室窯またはトンネル窯を用いて実行される。この場合、温度は、プログラム制御によって自動的に制御され得る。適当な硬化工程の選択は、幾つかの因子、例えば、砥石の大きさおよび構造、充填剤成分、樹脂結合剤成分および樹脂の特性に依存する。硬化の温度が、砥石の半完成品中に存在する植物の種子が燃えない温度に設定される。
【００２７】
典型的には、砥石の半完成品（プレス加工物）は、まず、５０℃〜１００℃で乾燥せしめられ、続いて、２５０℃まで、好ましくは２００℃まで、より好ましくは１８０℃まで、さらに好ましくは１５０℃までの温度で硬化され、それによって、最終的な形状および状態を有するようになる。硬化工程は、５〜４０秒間、好ましくは１０〜３０秒間、より好ましくは１５秒間継続する。
【００２８】
以下に、具体例として、ケシの種子を有する砥石の製造方法を説明する。
【００２９】
砥石を製造するために、まず、粒度３６（〜５００μｍ）の砥粒が、ミキサー内において混合される。そして、レゾール（液体状のフェノール樹脂）が添加され、それによって、砥粒が均一に湿らされ、薄い樹脂フィルムを被せられる。砥粒が樹脂によって均一に湿らされたとき、粉末状のフェノール樹脂、ケシの種子および氷晶石からなる混合物が添加される。
【００３０】
各物質の調合の割合は表１のとおりである。
【００３１】
【表１】
2012516241.tif 000002
【００３２】
混合工程は、望まれた均一な硬さが達成されるまで続けられる。この場合、混合物は、乾燥してはならず、埃が付着せずかつ滴り落ちる状態でなければならない。混合工程が完了した後、混合物が漉され、数秒間沈殿せしめられる。
【００３３】
沈殿の後、混合物の重さが正確に測られ、押出し機によってプレス型内に送られる。混合物は、プレス型内にできるだけ均一に分布するように充填される。続いて、混合物は、予め準備されたプレス機内において、３０Ｎ／ｍｍ２の圧力で数秒間、低温でプレスされ、砥石の半完成品となる。このとき、砥石の構造強度を高めるため、３枚の織物がプレスによって混合物の中に組み込まれる。
【００３４】
プレスの後、得られた砥石の半完成品は、金属板の間に支持され、多段階のプロファイルによって、１８０℃までの温度で、合計１５秒間焼結される。焼結の後、完成した砥石が金属板の間から取り出される。
【００３５】
完成した砥石は、１２５×７×２２．２３ｍｍの大きさを有し、好ましい低温での研磨を可能にする。
【国際調査報告】
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2012516241.tif 000004
2012516241.tif 000005
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