JP3018388B2

JP3018388B2 - 多孔質ビトリファイド砥石の製造方法

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Publication number: JP3018388B2
Application number: JP2090927A
Authority: JP
Inventors: 元秀北原; 宏尾崎; 浩二宍戸
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1990-04-05
Filing date: 1990-04-05
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: EP0450615A3; EP0450615A2; US5151108A; JPH03287380A; KR920005710A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、多孔質ビトリファイド砥石の製造方法に関
し、更に詳しくは多孔質ビトリファイド砥石の製造方法
において、気孔付与剤としてメラミンシアヌレートを用
いるビトリファイド砥石の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般にビトリファイド砥石と称されている砥石は、主
原料たる砥粒と、これを結合させる役目を持つ無機質の
粘土類（２次バインダー）を混合・攪拌し、これを成形
し1300℃前後の高温で焼結させたものであるが、その混
合及び成形法の違いにより、次の２種類に大別される。

その１つは、砥粒と無機質の粘土類（２次バインダ
ー）を混合・攪拌する時点で、大量の水を加えてスラリ
ー状とし、これを所定の型枠に流し込んで乾燥・成形す
る方法（湿式攪拌・流込成形法）。

その２つは、砥粒と無機質の粘土類（２次バインダ
ー）を混合・攪拌する時点で、ごく少量の水あるいは油
脂と有機結合剤（１次バインダー）を添加し、これを所
定の金型に充填して、油圧プレス等よって加圧成形する
方法（乾式攪拌・プレス成形法）である。

いずれの方法によっても、ビトリファイド砥石の特徴
である、細かい連結した気孔をもつ製品が出来上がる
が、特に多くの気孔が望まれる場合、混合・攪拌の時点
で種々の気孔付与剤を添加して、気孔率を高める事があ
る。このような処置が施されて作成された多孔質ビトリ
ファイド砥石は、普通、多孔質砥石と呼ばれている。

一般に気孔付与剤として用いられるものとしては500
〜600℃までの温度で燃焼または昇華してしまうもので
なければならないが、具体的には、木粉、アクリル樹
脂、スチロール樹脂、ポリエステル樹脂、ナフタレン、
樟脳、過酸化水素水（鉄分と反応させて気孔を作る。但
しこれは、流込成形法特有の技術）等が用いられてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の多孔質砥石の製造方法には、その気孔付与剤が
物理的または化学的に極めて不安定な性質をもっている
ために、非常に困難な技術的課題が存在している。

まず乾式攪拌・プレス成形法についてみると、従来使
用されている気孔付与剤の大半、例えば、木粉、アクリ
ル樹脂、スチロール樹脂、ポリエステル樹脂等が、砥石
の主原料に比較して極めて軟らかく、かつ、幾分かの弾
性をもっていることに起因する問題が指摘される。すな
わち、これらの気孔付与剤は、プレスにて加圧・圧縮し
た時点では収縮しているが、圧力を取り除いた時点では
再び膨張してしまい、この為に、砥石の内部に大きな亀
裂が生じてしまう。またこれらの気孔付与剤は、燃焼後
に灰が残ったり（木粉）、燃焼に至るまでの間に液体化
したりする（ポリエステル樹脂等）欠点がある。ナフタ
レンや樟脳についてはこの様な問題はないが、常温で昇
華するので、その扱いは木粉やポリエステル樹脂よりも
はるかに困難なものである。以上のような理由によっ
て、プレス成形法にて添加できる気孔付与剤の量は、お
のずど限られたものとなってしまう。様々な改良を加え
ても砥石原料の総攪拌量に対して、多くて５〜６重量％
を添加することしかできない。

次に、湿式攪拌・流込成形法についてみると、プレス
成形法に比較して数倍の気孔付与剤を添加することがで
きる。その意味において、流込成形法は、多孔質砥石を
作るための理想的な方法と称することができるかもしれ
ないが、しかしその反面、この製法が本来持っている欠
点を見落とすこともできない。即ち、この製法において
は、スラリー状の原料を型枠に流し込んだあと、完全乾
燥の状態に至るまでの間に、極めて長い時間が必要なの
である。特に大きな砥石や、微粒子の砥石を作ろうとす
る場合には、数か月の乾燥時間が必要な場合がある。ま
た、原料の攪拌・混合時に大量の水を使用することによ
る制御技術の困難さも指摘しなければならない。例え
ば、水のpH値によって、製品の硬度に狂いが生じること
がる。要するに流込成形法は、非常に生産能率の悪い製
法であって、製品コストの低下、高品質化が望まれる現
今にあっては、極めて不利な製法であるといわねばなら
ない。以上のように、従来の多孔質砥石の製造技術には
克服されるべき様々な問題が存在しているのである。

本発明者らは種々検討を行った結果、意外にもメラミ
ンシアヌレートを砥石の気孔付与剤として用いた場合、
上記の問題点を克服することができることを見出した。

即ち、メラミンシアヌレートを添加してプレス成形を
行った製品には、クラックが発生することもなく、しか
もその添加量は砥石原料の総攪拌量に対して、40重量％
くらいにまで高めることが可能なのである。この添加量
は流込成形法で添加することが出来る気孔付与剤の量に
匹敵するものである。また、メラミンシアヌレートは40
0℃までの温度で完全に昇華してしまうために、焼結中
・焼結後の砥石にも、全く悪影響を与えることがない。

以上の事実から、気孔付与剤としてメラミンシアヌレ
ートを用いることにより、プレス成形法を用いても、流
込成形法と同等の製品を提供することができるというこ
とを確認して本発明を完成した。

本発明の目的は、従来の製法の欠点を克服した優れた
多孔質ビトリファイド砥石の製造方法の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、多孔質ビトリファイド砥石の製造方
法において、気孔付与剤としてメラミンシアヌレートを
用い、プレス成形し焼結することを特徴とする多孔質ビ
トリファイド砥石の製造方法に関する。

本発明で使用するメラミンシアヌレートは、メラミン
とシアヌル酸の付加物で、ナイロンの難燃剤等として、
知られているもので、容易に入手可能なものである。多
孔質砥石の気孔付与剤としては粉末で使用可能である
が、好ましくは、粒径が100〜600ミクロンの範囲の顆粒
が好ましい。

砥粒としては、従来から知られているアルミナ、酸化
ケイ素等の酸化物、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化硼素
のような炭化物、窒化ケイ素、窒化チタン等の窒化物お
よびダイヤモンド等が使用可能である。

有機結合剤である１次バインダーとしては、通常用い
られるものが使用可能で、例えばテキストリン等が挙げ
られる。２次バインダーも通常用いられるものが使用可
能である。例えば、長石、陶石、蛇目粘土、各種のフリ
ット等が挙げられる。

砥粒、１次バインダー、２次バインダー及びメラミン
シアヌレートの混合方法も、通常行われるている乾式・
攪拌方法で差支えない。メラミンシアヌレートの添加量
は総攪拌量に対して40重量％、好ましくは30重量％であ
る。メラミンシアヌレートの添加量の多少によって、水
分率等を若干変更する必要はあるが、これも通常の値を
大きく逸脱するものでない。なお、砥粒（酸化アルミニ
ウム WA＃150）10部に対して２次バインダー３部、メ
ラミンシアヌレート３部を添加した砥石の砥粒率は、概
ね32％程度となる。この値を、JIS R6210に規定されて
いるビトリファイド砥石の組織表と対比してみると、組
織呼称で粗と判断されている砥粒率42％よりもはるかに
粗、すなわちポーラスであることが分かる。

従って、メラミンシアヌレートは、通常使用される組
織の砥石は、全て作成できると判断される。

加圧成形の方法についても、従来行われているプレス
成形法で良い。攪拌総量に対するメラミンシアヌレート
の添加量が40％程度までならば、クラックのない製品を
成形することができる。

成形後の乾燥も通常の方法で、乾燥温度は80〜150℃
で良い。乾燥後の焼成方法も、通常の方法をもちいて良
い。焼成温度は1200〜1350℃の範囲である。この際に、
煙や臭いについてみても、アクリル樹脂や、ポリエステ
ル樹脂を使用した場合よりはるかに少ない。

このように、メラミンシアヌレートを気孔付与剤とし
て用いて製造した多孔質ビトリファイド砥石は、砥粒間
隔が極めて広く、多くの空隙があるために、非常に優れ
た性質をもっている。すなわち、研削、研磨に要する時
間を大幅に短縮でき、しかも非常に精密な加工面を得る
ことができる。

更には、砥石自体の摩耗速度が、同等の性能を持つ非
多孔質砥石に比較して非常に遅く、１本の砥石によって
行なえる加工量が、飛躍的に改善されるのである。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的
に説明する。

実施例１砥粒としてアルミナ（WA＃150）10kg、１次バインダ
ーとしてデキストリンを0.2kg、水を150g、２次バイン
ダー（長石、陶石、蛇目粘土、石灰よりなり化学組成;S
iO₂67.7％、Al₂O₃21.0％、Na₂O4.7％、K₂O1.9％、Fe₂O₃
0.4％、CaO2.1％、MgO 0.1％）2.3kg及びメラミンシア
ヌレートの顆粒（300〜400μｍ）1kgを混合攪拌し、縦1
55mm、横105mm、厚さ30mmの型に入れて成形し、油圧機
を用いプレス（油圧100kg/cm³）し、プレス後、型より
取り出し、100〜120℃で、６時間乾燥し、1280℃で４時
間焼成した。冷却後、この焼結体を150×15×15mmにカ
ットし、溶融硫黄に含浸して評価用のホーニング砥石を
作成した。

実施例２〜３砥粒をグリーンカーボランダム（GC＃240）を用い、
配合量を以下のようにした以外は実施例１と同様にし
た。尚、評価用に実施例２は100×10×8mm、実施例３は
100×10×10mmにカットした。

配合量（kg）砥粒２次バインダー MC（注）実施例２ 10 2.2 1.2 実施例３ 10 1.9 1.2 注:MC＝メラミンシアヌレート比較例１〜３気孔付与剤のメラミンシアヌレートを用いず、比較例
１は実施例１で用いた砥粒を用い、比較例２〜３は実施
例２で用いた砥粒を用い、以下の配合で、実施例１と同
様にして砥石を作成し、評価用のホーニング砥石を作成
した。尚、評価用の砥石は、比較例１は実施例１と同じ
に、比較例２は実施例２と同じに、比較例３は、実施例
３と同じにカットした。

配合量（部）砥粒２次バインダー比較例１ 10 1.7 比較例２ 10 1.5 比較例３ 10 1.9 比較例４実施例１において、メラミンシアヌレートに変えて、
気孔付与剤として木粉を1kg配合した以外は実施例１と
同様に行った。

得られた焼結体は亀裂が生成していた。

評価１実施例１及び比較例１で作成した評価用砥石を４本で
１セットとして引抜鋼管（180φ×1500mm）の研削評価
を行った。

〔研削条件〕

回転数 60r.p.m ホーニング油日本グリース No 10 ゲージ圧力 16kg/cm³ 〔評価結果〕実施例１の砥石では、加工時間40分、砥石寿命は、ワ
ーク（被研削物）５本で張替えで済んだが、比較例１の
砥石では、加工時間約60分で、砥石寿命は、ワーク３本
で張替えなければならなかった。本発明方法で得た砥石
は加工時間も少なく砥石の寿命が長い優れた砥石である
ことがわかる。

評価２実施例２及び比較例２で作成した評価用砥石を４本で
１セットとして、シリンダーライナー（82φ×152mm）
の研削をおこなった。

〔研削条件〕

回転数 60r.p.m ホーニング油灯油ゲージ圧力低圧 6kg/cm³ 高圧 11kg/cm³ 〔評価結果〕実施例２の砥石では、加工時間50秒、砥石寿命は、ワ
ーク200個で交換であったが、比較例２の砥石では、加
工時間約60秒で、ワーク約140個で交換しなければなら
なかった。本発明方法で得た砥石は加工時間も少なく、
砥石寿命も長い。

評価３実施例３及び比較例３で作成した評価用砥石を12本で
１セットとして２サイクルエンジンのシリンダー（46×
71.2mm）の研削をおこなった。

〔研削条件〕

回転数 260r.p.m ホーニング油ユシロＨ−35 〔評価結果〕実施例３の砥石では、加工時間50秒、砥石寿命はワー
ク100個で交換であり、比較例３の砥石でも、加工時間
約60秒で、砥石寿命はワーク100個で交換であったが、
加工されたエンジンの真円度及び円筒度は、以下の数値
が得られ、本発明方法で得た砥石が、優れていた。

実施例３比較例３真円度 1 μｍ 4.5μｍ円筒度 1.5μｍ 3.5μｍ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−275479（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−44269（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−114667（ＪＰ，Ａ) 特公昭30−3293（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭39−1898（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭48−11558（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭39−10998（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭39−13291（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 3/18 B24D 3/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔質ビトリファイド砥石の製造方法にお
いて、気孔付与剤としてメラミンシアヌレートを用い、
プレス成形し焼結することを特徴とする多孔質ビトリフ
ァイド砥石の製造方法。