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JP7770223B2 - Rotary grinding wheel - Google Patents

Rotary grinding wheel

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JP7770223B2
JP7770223B2 JP2022051430A JP2022051430A JP7770223B2 JP 7770223 B2 JP7770223 B2 JP 7770223B2 JP 2022051430 A JP2022051430 A JP 2022051430A JP 2022051430 A JP2022051430 A JP 2022051430A JP 7770223 B2 JP7770223 B2 JP 7770223B2
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JP
Japan
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grinding wheel
microballoons
flame retardant
binder
thermosetting resin
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JP2022051430A
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裕司 八木
拓瑛 谷口
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Nippon Resibon Corp
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Nippon Resibon Corp
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Publication date
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Description

本発明は、回転砥石に関する。 The present invention relates to a grinding wheel.

特許文献1には、気孔を残して砥粒をバインダで固めてなる円板状の砥石と、この砥石の取付孔に装着されたハブとを備え、ハブの砥石との接触部分に気孔に連通する通気孔が設けられていることを特徴とする砥石車(回転砥石)が開示されている。 Patent Document 1 discloses a grinding wheel (rotary grinding wheel) that includes a disc-shaped grinding wheel made by binding abrasive grains with a binder, leaving pores, and a hub attached to the grinding wheel's mounting hole, with ventilation holes communicating with the pores at the contact point of the hub with the grinding wheel.

特開2000-117644号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-117644

ところで、回転砥石は使用時に、切断又は研削される対象物との摩擦などにより、高温になり火花が発生することが多いが、火花の発生は、安全性の上で好ましくないだけでなく、前記対象物の切断面又は研削面の美観を損ね、さらに前記対象物の硬度、熱膨張係数等の特性に悪影響を与える場合がある。 When a grinding wheel is in use, it often becomes hot due to friction with the object being cut or ground, causing sparks. Sparks are not only undesirable from a safety standpoint, but they can also mar the aesthetic appearance of the cut or ground surface of the object and adversely affect the hardness, thermal expansion coefficient, and other properties of the object.

このため、回転砥石に代えて火花が発生しにくいソーブレードを使用することも考えられるが、ソーブレードは回転砥石に比べて切断に時間がかかる。 For this reason, it may be possible to use a saw blade, which is less likely to produce sparks, instead of a grindstone, but saw blades take longer to cut than grindstones.

本発明の課題は、回転砥石の使用時の火花の発生を低減させることである。 The objective of this invention is to reduce the generation of sparks when using a grinding wheel.

第1の発明は、砥粒と、バインダとを含有する材料で構成された切断用回転砥石であって、前記材料は、内部に難燃剤が封入されたマイクロバルーンを含む。 The first invention is a grinding wheel for cutting made of a material containing abrasive grains and a binder, and the material includes microballoons with a flame retardant encapsulated inside.

この第1の発明では、回転砥石を構成する材料が、内部に難燃剤が封入されたマイクロバルーンを含むので、使用中に回転砥石の周端面又は表面に露出したマイクロバルーンが破壊されるとともに、これに封入された難燃剤が放出される。その結果、難燃剤により火花の発生が抑えられる。 In this first invention, the material making up the grinding wheel contains microballoons with a flame retardant sealed inside. During use, the microballoons exposed on the peripheral end face or surface of the grinding wheel are destroyed, releasing the flame retardant they contain. As a result, the flame retardant reduces the generation of sparks.

第2の発明は、第1の発明において、前記マイクロバルーンは、前記バインダに分散している。 The second invention is the first invention, in which the microballoons are dispersed in the binder.

ところで、マイクロバルーンを含む回転砥石の具体的な構成として、回転砥石中に存在する気孔の内部にマイクロバルーンを含ませることも考えられる。しかし、そのような構成では、回転砥石中のマイクロバルーンの含有量が、気孔の含有率(気孔率)により制限されてしまう。ここで、第2の発明では、回転砥石に含まれるバインダにマイクロバルーンを分散させたので、マイクロバルーンの含有量が気孔率に制限されない。その結果、回転砥石中のマイクロバルーン及び難燃剤の含有量を高くして、火花の発生をさらに低減させることができる。 A specific configuration for a grinding wheel containing microballoons is to incorporate the microballoons into the pores present in the grinding wheel. However, with such a configuration, the amount of microballoons contained in the grinding wheel is limited by the pore content (porosity). In the second invention, the microballoons are dispersed in the binder contained in the grinding wheel, so the amount of microballoons is not limited by the porosity. As a result, the amount of microballoons and flame retardant contained in the grinding wheel can be increased, further reducing the generation of sparks.

第3の発明は、第2の発明において、前記バインダは、熱硬化性樹脂であり、前記難燃剤の沸点は、前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高い。 A third invention is the second invention, wherein the binder is a thermosetting resin, and the boiling point of the flame retardant is higher than the curing temperature of the thermosetting resin.

一般に、バインダとして熱硬化性樹脂を用いる場合、回転砥石の製造過程では熱硬化性樹脂を硬化させるための焼成工程を実施する。このとき、硬化前の熱硬化性樹脂にマイクロバルーンが分散していると、マイクロバルーン中の難燃剤が、焼成工程でマイクロバルーンを破裂させて蒸発してしまうおそれがある。ここで、第3の発明では、難燃剤の沸点が熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高いので、難燃剤が沸点以上の温度にならないように焼成工程を実施できる。すなわち、難燃剤を完全に蒸発させることなく、回転砥石中に難燃剤が確実に残るように回転砥石を製造できる。その結果、火花の発生をさらに低減させることができる。 Generally, when a thermosetting resin is used as the binder, a baking process is carried out during the manufacturing process of a grinding wheel to harden the thermosetting resin. If microballoons are dispersed in the unhardened thermosetting resin, the flame retardant in the microballoons may burst and evaporate during the baking process. In the third invention, the boiling point of the flame retardant is higher than the hardening temperature of the thermosetting resin, so the baking process can be carried out so that the flame retardant does not rise above its boiling point. In other words, the grinding wheel can be manufactured so that the flame retardant remains in the grinding wheel without completely evaporating. As a result, the generation of sparks can be further reduced.

第4の発明は、第1~第3の発明のいずれか1つにおいて、前記バインダは、熱硬化性樹脂であり、前記難燃剤は水を含まない。 A fourth invention is any one of the first to third inventions, wherein the binder is a thermosetting resin and the flame retardant does not contain water.

この第4の発明では、難燃剤が水を含まないので、熱硬化性樹脂を硬化させるための焼成工程を実施しても、水が蒸発してマイクロバルーンを破裂させるおそれがない。このため、回転砥石の製造過程で、破裂したマイクロバルーンから難燃剤が流出してしまうのを抑えることができる。したがって、回転砥石中に難燃剤が確実に残るように回転砥石を製造できる。その結果、火花の発生をさらに低減させることができる。 In this fourth invention, the flame retardant does not contain water, so even when a baking process is carried out to harden the thermosetting resin, there is no risk of water evaporating and causing the microballoons to burst. This prevents the flame retardant from leaking out of burst microballoons during the grinding wheel manufacturing process. This means that grinding wheels can be manufactured in such a way that the flame retardant remains reliably within the grinding wheel. As a result, the generation of sparks can be further reduced.

第5の発明は、第1~第4の発明のいずれか1つにおいて、前記マイクロバルーンの含有量は、前記材料の5体積%以上50体積%以下である。 The fifth invention is any one of the first to fourth inventions, in which the content of the microballoons is 5% by volume or more and 50% by volume or less of the material.

この第5の発明では、マイクロバルーンの含有量が、材料の5体積%以上であるので、難燃剤により火花の発生を低減させるという効果を確実に奏することができる。また、マイクロバルーンの含有量が材料の50体積%以下であるので、砥粒及びバインダが少なくなりすぎず、回転砥石に切断性能又は研削性能を確実に付与できる。 In this fifth invention, the microballoon content is 5% or more by volume of the material, ensuring that the flame retardant reduces the generation of sparks. Furthermore, because the microballoon content is 50% or less by volume of the material, the abrasive grains and binder are not too scarce, ensuring that the grinding wheel is endowed with cutting or grinding performance.

第6の発明は、第1~第5の発明のいずれか1つにおいて、前記マイクロバルーンは、熱硬化性樹脂で構成されている。熱硬化性樹脂は比較的高温に耐性があるので、回転砥石の製造過程で焼成工程を実施しても、マイクロバルーンが破壊されにくい。したがって、硬化温度が比較的高いフェノール樹脂などをバインダとして用いても、マイクロバルーンを破壊しないように回転砥石を製造できるので、材料の選択自由度が高くなる。 The sixth invention is any one of the first to fifth inventions, wherein the microballoons are made of a thermosetting resin. Because thermosetting resins are relatively resistant to high temperatures, the microballoons are less likely to be destroyed even when a firing process is carried out during the manufacturing process of the grinding wheel. Therefore, even if a binder such as phenolic resin, which has a relatively high curing temperature, is used, the grinding wheel can be manufactured without destroying the microballoons, allowing for greater freedom in material selection.

以上説明したように、本発明によると、回転砥石の使用時の火花の発生を低減させることができる。 As explained above, the present invention can reduce the generation of sparks when using a grinding wheel.

実施形態の回転砥石を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a grinding wheel according to an embodiment of the present invention; 砥石本体の部分拡大図である。FIG. 実施例1において、回転砥石の使用により発生する火花を示す写真である。1 is a photograph showing sparks generated by use of a grinding wheel in Example 1. 実施例2において、回転砥石の使用により発生する火花を示す写真である。10 is a photograph showing sparks generated by use of a grinding wheel in Example 2. 実施例3において、回転砥石の使用により発生する火花を示す写真である。10 is a photograph showing sparks generated by use of a grinding wheel in Example 3. 比較例1において、回転砥石の使用により発生する火花を示す写真である。1 is a photograph showing sparks generated by use of a grinding wheel in Comparative Example 1. 比較例2において、回転砥石の使用により発生する火花を示す写真である。10 is a photograph showing sparks generated by use of a grinding wheel in Comparative Example 2. 実施例1において、回転砥石により切断されたSS丸棒材の切断面を示す写真である。1 is a photograph showing a cut surface of an SS round bar material cut by a grinding wheel in Example 1. 実施例2において、回転砥石により切断されたSS丸棒材の切断面を示す写真である。10 is a photograph showing a cut surface of an SS round bar material cut by a grinding wheel in Example 2. 実施例3において、回転砥石により切断されたSS丸棒材の切断面を示す写真である。10 is a photograph showing a cut surface of an SS round bar material cut by a grinding wheel in Example 3. 比較例1において、回転砥石により切断されたSS丸棒材の切断面を示す写真である。1 is a photograph showing a cut surface of an SS round bar material cut by a grinding wheel in Comparative Example 1. 比較例1において、回転砥石により切断されたSS丸棒材の切断面を示す写真である。1 is a photograph showing a cut surface of an SS round bar material cut by a grinding wheel in Comparative Example 1. 実施例4において、回転砥石の使用により発生する火花を示す写真である。10 is a photograph showing sparks generated by use of a grinding wheel in Example 4. 実施例4において、回転砥石により切断されたSS丸棒材の切断面を示す写真である。10 is a photograph showing a cut surface of an SS round bar material cut by a grinding wheel in Example 4.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図しない。 Embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present invention, its applications, or its uses.

―構成―
図1は、本発明の実施形態に係る回転砥石1を示す。この回転砥石1は、金属等の剛性を有する対象物を切断するためのものである。回転砥石1は、砥石本体11と、この砥石本体11と接着によって一体にしたプラスチック製の座部材12とを備えている。
-composition-
1 shows a rotary grinding wheel 1 according to an embodiment of the present invention. This rotary grinding wheel 1 is used to cut rigid objects such as metals. The rotary grinding wheel 1 includes a grinding wheel body 11 and a plastic seat member 12 that is bonded to the grinding wheel body 11.

砥石本体11は、中央に中心孔11aが設けられた円板状に形成されている。砥石本体11は、全体にわたって同一の厚さで平らに形成されている。砥石本体11の外径は、例えば50mm以上230mm以下であり、厚さは例えば5mm以下である。中心孔11aの内径は、特に限定されないが、例えば15mmである。 The grinding wheel body 11 is formed in a circular disk shape with a central hole 11a in the center. The grinding wheel body 11 is formed flat and has a uniform thickness throughout. The outer diameter of the grinding wheel body 11 is, for example, 50 mm to 230 mm, and the thickness is, for example, 5 mm or less. The inner diameter of the central hole 11a is not particularly limited, but is, for example, 15 mm.

座部材12は、砥石本体11の中心孔11aの周りの片面に接着されたドーナツ板状の座部12aと、この座部12aの内周縁より軸方向に延び中心孔11aの内面に嵌め込まれたブッシュ部12bとからなる。 The seat member 12 consists of a donut-shaped seat portion 12a glued to one side around the center hole 11a of the grinding wheel body 11, and a bush portion 12b extending axially from the inner peripheral edge of this seat portion 12a and fitted into the inner surface of the center hole 11a.

図2は、砥石本体11断面の部分拡大図を示す。砥石本体11は、砥粒13と、砥粒13を結合するバインダ14と、フィラー15とを含む材料から構成されている。砥石本体11を構成する材料(以下、「構成材料」という。)は、内部に難燃剤16が封入されたマイクロバルーン17をさらに含む。 Figure 2 shows a partially enlarged cross-section of the grinding wheel body 11. The grinding wheel body 11 is composed of a material containing abrasive grains 13, a binder 14 that binds the abrasive grains 13, and a filler 15. The material that composes the grinding wheel body 11 (hereinafter referred to as the "component material") further contains microballoons 17 that contain a flame retardant 16.

砥粒13の含有量は、砥石本体11に高い切断性能を付与するという観点から、構成材料の10体積%以上が好ましく、20体積%以上がより好ましい。砥粒13の含有量は、構成材料にマイクロバルーン17を含ませることができるように、高すぎないことが好ましく、具体的には、構成材料の50体積%以下が好ましく、40体積%以下がより好ましい。砥粒13の材質としては、アルミナ質研削材、アルミナジルコニア研削材、炭化ケイ素質研削材等が挙げられる。砥粒13は、ゾル-ゲル法により製造されたセラミック砥粒であってもよい。砥粒13の粒径は、例えば0.4mm以上0.6mm以下である。 From the perspective of imparting high cutting performance to the grinding wheel body 11, the content of abrasive grains 13 is preferably 10% by volume or more of the constituent material, more preferably 20% by volume or more. The content of abrasive grains 13 is preferably not too high so that the constituent material can contain microballoons 17; specifically, it is preferably 50% by volume or less of the constituent material, more preferably 40% by volume or less. Examples of materials for the abrasive grains 13 include alumina abrasives, alumina-zirconia abrasives, and silicon carbide abrasives. The abrasive grains 13 may also be ceramic abrasive grains manufactured by the sol-gel method. The particle size of the abrasive grains 13 is, for example, 0.4 mm or more and 0.6 mm or less.

バインダ14の含有量は、砥粒13を適度の保持力で保持するという観点から、構成材料の10体積%以上が好ましく、20体積%以上がより好ましい。バインダ14の含有量は、構成材料にマイクロバルーン17を含ませることができるように、高すぎないことが好ましく、具体的には、構成材料の50体積%以下が好ましく、40体積%以下がより好ましい。バインダ14は、熱硬化性樹脂から構成されており、熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。 From the viewpoint of holding the abrasive grains 13 with an appropriate holding force, the content of binder 14 is preferably 10% by volume or more of the constituent material, and more preferably 20% by volume or more. The content of binder 14 is preferably not too high so that the constituent material can contain microballoons 17; specifically, it is preferably 50% by volume or less of the constituent material, and more preferably 40% by volume or less. The binder 14 is made of a thermosetting resin, and examples of thermosetting resins include phenolic resin, polyester resin, epoxy resin, and urethane resin.

フィラー15は、必ずしも含まれていなくてもよいが、例えば研削助剤として機能するものであり、砥石本体11に高い研削性能を付与するという観点から少なくとも含まれていることが好ましい。フィラー15は、砥石本体11の材料の10%体積以上含まれていることがより好ましい。フィラー15の含有量は、構成材料にマイクロバルーン17を含ませることができるように、高すぎないことが好ましく、具体的には、構成材料の40体積%以下が好ましく、30体積%以下がより好ましい。フィラー15の例としては、硫化鉄、硫酸カリウム、クリオライト、酸化カルシウム、塩化カリウム、カリクリオライト、カリ氷晶石等が挙げられる。 Filler 15 does not necessarily have to be included, but it functions as a grinding aid, for example, and is preferably included at least from the perspective of imparting high grinding performance to the grinding wheel body 11. It is more preferable that filler 15 account for 10% or more by volume of the material of the grinding wheel body 11. It is preferable that the filler 15 content is not too high so that microballoons 17 can be incorporated into the constituent material; specifically, it is preferably 40% or less by volume of the constituent material, and more preferably 30% or less by volume. Examples of filler 15 include iron sulfide, potassium sulfate, cryolite, calcium oxide, potassium chloride, potassium cryolite, potassium cryolite, etc.

マイクロバルーン17は、ゼラチンあるいはメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、またはその他の樹脂や無機材料等で構成されており、中でも熱硬化性樹脂で構成されていることが好ましい。マイクロバルーン17の形状は、例えば球状であり、直径は例えば0.01mm以上0.4mm以下である。マイクロバルーン17は、バインダ14に分散している。マイクロバルーン17の含有量は、構成材料に多くの難燃剤を含ませるという観点から、砥石本体11の材料の5体積%以上であり、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましい。マイクロバルーン17の含有量は、砥粒13等の含有量が少なくなりすぎないようにするという観点から、50体積%以下であり、40体積%以下が好ましく、30体積%以下がより好ましい。 The microballoons 17 are composed of a thermosetting resin such as gelatin or melamine resin, or other resins or inorganic materials, with a thermosetting resin being preferred. The microballoons 17 are, for example, spherical, with a diameter of, for example, 0.01 mm or more and 0.4 mm or less. The microballoons 17 are dispersed in the binder 14. From the viewpoint of incorporating a large amount of flame retardant into the constituent materials, the content of the microballoons 17 is 5 vol% or more of the material of the grinding wheel body 11, preferably 10 vol% or more, and more preferably 20 vol% or more. From the viewpoint of preventing the content of abrasive grains 13, etc. from becoming too low, the content of the microballoons 17 is 50 vol% or less, preferably 40 vol% or less, and more preferably 30 vol% or less.

難燃剤16としては、難燃性を有するものであれば限定されないが、例えばリン酸エステル、シリコンオイル、塩化パラフィン等が挙げられる。難燃剤16の沸点は、バインダ14としての熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高いことが好ましく、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも10℃以上高いことがより好ましい。難燃剤16は、水を含まない。難燃剤16は、冷却効果を高める水酸化アルミニウムを含有していてもよい。難燃剤16は、回転砥石1によって切断される対象物の切断中の温度を、回転砥石が難燃剤16を含まない場合に比べ、5℃以上低下させることが好ましい。 The flame retardant 16 is not limited as long as it has flame retardant properties, but examples include phosphate esters, silicone oil, and chlorinated paraffin. The boiling point of the flame retardant 16 is preferably higher than the curing temperature of the thermosetting resin used as the binder 14, and more preferably 10°C or more higher than the curing temperature of the thermosetting resin. The flame retardant 16 does not contain water. The flame retardant 16 may contain aluminum hydroxide, which enhances the cooling effect. The flame retardant 16 preferably reduces the temperature of the object being cut by the grinding wheel 1 by 5°C or more during cutting, compared to when the grinding wheel does not contain the flame retardant 16.

砥石本体11は、図2に示すように、気孔18を含んでいてもよい。砥石本体11が気孔18を含む場合、マイクロバルーン17は、気孔18の外に分散している。 The grinding wheel body 11 may include pores 18, as shown in FIG. 2. If the grinding wheel body 11 includes pores 18, the microballoons 17 are dispersed outside the pores 18.

―製造方法―
回転砥石1は、以下のようにして製造する。まず、砥粒13、バインダ14、フィラー15及びマイクロバルーン17を、混合する。マイクロバルーン17は、難燃剤16が予め封入されたものを準備する。
-Manufacturing method-
The grinding wheel 1 is manufactured as follows: First, the abrasive grains 13, the binder 14, the filler 15, and the microballoons 17 are mixed together. The microballoons 17 are prepared by pre-filling the flame retardant 16 therein.

次いで、混合された材料を金型に入れ、金型を、圧力をかけながら40℃~70℃にて加熱することにより砥石本体11を成形する(成形工程)。この成形工程の後の焼成工程では、加熱する温度を、バインダとしての熱硬化性樹脂の硬化温度以上、且つ難燃剤の沸点以下の温度とする。なお、エポキシ樹脂の場合、温度は140℃であり、フェノール樹脂の場合、温度は180℃である。 The mixed materials are then placed in a mold, which is then heated to 40-70°C while under pressure to form the grinding wheel body 11 (molding process). In the firing process that follows this molding process, the heating temperature is set to a temperature above the curing temperature of the thermosetting resin used as the binder and below the boiling point of the flame retardant. For epoxy resin, the temperature is 140°C, and for phenolic resin, the temperature is 180°C.

最後に、成形された砥石本体11の中心孔11aに座部材12のブッシュ部12bを嵌め込み、回転砥石1を完成させる。 Finally, the bushing portion 12b of the seat member 12 is fitted into the central hole 11a of the formed grinding wheel body 11, completing the grinding wheel 1.

―効果―
本実施形態では、砥石本体11の構成材料が、内部に難燃剤16が封入されたマイクロバルーン17を含むので、回転砥石1の使用中に周端面に露出したマイクロバルーン17が破壊されるとともに、これに封入された難燃剤16が放出される。その結果、難燃剤16により火花の発生が抑えられる。
-effect-
In this embodiment, the constituent material of the grinding wheel body 11 contains microballoons 17 containing flame retardant 16, so that the microballoons 17 exposed on the peripheral end surface are broken during use of the grinding wheel 1, releasing the flame retardant 16. As a result, the flame retardant 16 prevents sparks from being generated.

また、本実施形態では、砥石本体11に含まれるバインダ14にマイクロバルーン17を分散させた。この構成は、例えば気孔18の内部にマイクロバルーン17を含ませる構成に比べ、マイクロバルーン17の含有量を高くすることができる。その結果、砥石本体11中の難燃剤16の含有量を高くして、火花の発生をさらに低減させることができる。 In addition, in this embodiment, microballoons 17 are dispersed in the binder 14 contained in the grinding wheel body 11. This configuration allows for a higher content of microballoons 17 compared to, for example, a configuration in which the microballoons 17 are contained inside the pores 18. As a result, the content of flame retardant 16 in the grinding wheel body 11 can be increased, further reducing the occurrence of sparks.

また、本実施形態では、難燃剤16の沸点がバインダ14としての熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高いので、難燃剤16が沸点以上の温度にならないように焼成工程を実施できる。すなわち、難燃剤16を完全に蒸発させることなく、砥石本体11中に難燃剤16が確実に残るように回転砥石1を製造できる。その結果、火花の発生をさらに低減させることができる。 Furthermore, in this embodiment, the boiling point of the flame retardant 16 is higher than the curing temperature of the thermosetting resin used as the binder 14, so the firing process can be carried out so that the temperature of the flame retardant 16 does not exceed its boiling point. In other words, the grinding wheel 1 can be manufactured so that the flame retardant 16 remains reliably in the grinding wheel body 11 without completely evaporating the flame retardant 16. As a result, the generation of sparks can be further reduced.

また、本実施形態では、難燃剤16は水を含まないので、バインダ14としての熱硬化性樹脂を硬化させるための焼成工程を実施しても、水が蒸発してマイクロバルーン17を破裂させるおそれがない。このため、回転砥石1の製造過程で、破裂したマイクロバルーン17から難燃剤16が流出してしまうのを抑えることができる。したがって、砥石本体11中に難燃剤が確実に残るように回転砥石1を製造できる。その結果、火花の発生をさらに低減させることができる。 In addition, in this embodiment, the flame retardant 16 does not contain water, so even when a baking process is performed to harden the thermosetting resin used as the binder 14, there is no risk of the water evaporating and causing the microballoons 17 to burst. This prevents the flame retardant 16 from leaking out from burst microballoons 17 during the manufacturing process of the grinding wheel 1. This allows the grinding wheel 1 to be manufactured in such a way that the flame retardant remains reliably within the grinding wheel body 11. As a result, the generation of sparks can be further reduced.

また、本実施形態では、マイクロバルーン17の含有量が、砥石本体11の構成材料の5体積%以上であるので、難燃剤16により火花の発生を低減させるという効果を確実に奏することができる。また、マイクロバルーン17の含有量が、砥石本体11を構成する材料の50体積%以下であるので、砥粒13やバインダ14が少なくなりすぎず、回転砥石1に切断性能を確実に付与できる。 In addition, in this embodiment, the content of microballoons 17 is 5% or more by volume of the material constituting the grinding wheel body 11, so the flame retardant 16 can reliably reduce the generation of sparks. In addition, the content of microballoons 17 is 50% or less by volume of the material constituting the grinding wheel body 11, so the abrasive grains 13 and binder 14 are not too low, ensuring that the grinding wheel 1 is able to reliably impart cutting performance.

また、本実施形態では、マイクロバルーン17は、熱硬化性樹脂で構成されていることが好ましい。熱硬化性樹脂は比較的高温に耐性があるので、回転砥石1の製造過程で焼成工程を実施しても、マイクロバルーン17が破壊されにくい。例えば、マイクロバルーン17は、メラミン樹脂で構成されていれば、焼成工程で180℃の高温にしてもマイクロバルーン17のすべてが破壊されることなく、製造された砥石本体11中にマイクロバルーン17が確実に残る。したがって、硬化温度が比較的高いフェノール樹脂などをバインダ13として用いても、マイクロバルーン17を破壊しないように回転砥石1を製造できるので、材料の選択自由度が高くなる。 In addition, in this embodiment, the microballoons 17 are preferably made of a thermosetting resin. Because thermosetting resins are relatively resistant to high temperatures, the microballoons 17 are less likely to be destroyed even when a baking process is carried out during the manufacturing process of the grinding wheel 1. For example, if the microballoons 17 are made of melamine resin, even when the baking process is carried out at a high temperature of 180°C, not all of the microballoons 17 will be destroyed, and the microballoons 17 will remain reliably in the manufactured grinding wheel body 11. Therefore, even if a phenolic resin, which has a relatively high curing temperature, is used as the binder 13, the grinding wheel 1 can be manufactured without destroying the microballoons 17, allowing for greater freedom in material selection.

ところで、砥石本体11の構成材料にマイクロバルーン17が含まれると、マイクロバルーン17が含まれない場合に比べ、回転砥石1の切断性能を左右する砥粒13、バインダ14、フィラー15等の含有量が相対的に低くなる。すると、回転砥石1の切断性能が低くなることも考えられた。 However, when microballoons 17 are included in the constituent material of the grinding wheel body 11, the content of abrasive grains 13, binders 14, fillers 15, etc., which affect the cutting performance of the grinding wheel 1, becomes relatively lower than when microballoons 17 are not included. This may result in a decrease in the cutting performance of the grinding wheel 1.

しかし、本発明によると、後述の実施例で示すように、驚くべきことに、砥石本体11の構成材料がマイクロバルーン17を含むと、構成材料がマイクロバルーン17を含まない場合よりも速く対象物を切断できる。 However, according to the present invention, as will be shown in the examples described below, surprisingly, when the constituent material of the grinding wheel body 11 contains microballoons 17, the object can be cut faster than when the constituent material does not contain microballoons 17.

(実施形態の変形例)
マイクロバルーン17を構成する物質は、熱硬化性樹脂に限られず、例えばゼラチンであってもよい。この場合、例えば焼成工程を140℃以下の比較的低温で実施すれば、マイクロバルーン17のすべてが破壊されることなく、製造された砥石本体11中にマイクロバルーン17が確実に残る。この場合のバインダ14としては、比較的硬化温度の低いもの、例えばエポキシ樹脂を選択すればよい。
(Modification of the embodiment)
The material constituting the microballoons 17 is not limited to thermosetting resin, but may be, for example, gelatin. In this case, if the baking process is carried out at a relatively low temperature of, for example, 140°C or less, the microballoons 17 will not be destroyed, and the microballoons 17 will remain reliably in the manufactured grinding wheel body 11. In this case, the binder 14 should be one with a relatively low hardening temperature, such as epoxy resin.

(その他の実施形態)
本発明は、前記実施形態の構成に限られない。例えば、本発明に係る回転砥石1は、切断用のものに限られず、表面で対象物を研削する研削砥石であってもよく、例えばオフセット砥石であってもよい。バインダ14は、熱硬化性樹脂に限られず、例えば金属であってもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, the grinding wheel 1 according to the present invention is not limited to cutting wheels, but may be a grinding wheel that grinds an object on its surface, such as an offset grinding wheel. The binder 14 is not limited to a thermosetting resin, but may be, for example, a metal.

以下に、本発明に係る回転砥石が火花の低減する効果、及び対象物を切断する切断時間を評価した、実施例1~3並びに比較例1及び2について説明する。 Below, we will explain Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, which evaluated the effectiveness of the grinding wheel of the present invention in reducing sparks and the cutting time required to cut an object.

[実施例1]
砥石本体を構成する材料となる、砥粒、バインダとしての熱硬化性樹脂、フィラー及びマイクロバルーンを混合した。砥粒としてはセラミック砥粒(3M社製 商品名:キュービトロン321)を用い、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂(明和化成社製 商品名:NWR1502+共栄社化学社製 商品名:エポライト1600)を用い、フィラーとしてはカリ氷晶石(ベネタミア社製 商品名:カリフレン)を用いた。マイクロバルーンとしては、内部に難燃剤としてのリン酸エステルが封入された、ゼラチンから構成される略球状のものを用いた。混合した材料中における、砥粒、熱硬化性樹脂、フィラー及びマイクロバルーンの含有量は、それぞれ27体積%、24体積%、6体積%及び27体積%であった。混合した材料中には気孔が16体積%含まれていた。
[Example 1]
The materials constituting the grinding wheel body were a mixture of abrasive grains, a thermosetting resin binder, a filler, and microballoons. Ceramic abrasive grains (3M, product name: Cubitron 321) were used as the abrasive grains, epoxy resin (Meiwa Chemical Industry, product name: NWR1502 + Kyoeisha Chemical Industry, product name: Epolite 1600) was used as the thermosetting resin, and potassium cryolite (Venetamia, product name: Kaliflene) was used as the filler. Approximately spherical gelatin microballoons containing a phosphate ester as a flame retardant were used. The contents of the abrasive grains, thermosetting resin, filler, and microballoons in the mixed material were 27 vol%, 24 vol%, 6 vol%, and 27 vol%, respectively. The mixed material contained 16 vol% pores.

次いで、混合された材料を金型に入れ、金型を60℃に加熱し圧力をかけながら成形した。その後、難燃剤であるリン酸エステルの沸点よりも低い140℃で加熱することにより砥石本体を焼成した。なお、焼成後の砥石本体は、直径105mm、厚さ1.6mmの円板状であった。成形された砥石本体の中心孔に座部材のブッシュ部を嵌め込み、回転砥石を完成させた。 The mixed material was then placed in a mold, which was heated to 60°C and molded under pressure. The grinding wheel body was then fired by heating to 140°C, which is lower than the boiling point of the phosphate ester flame retardant. After firing, the grinding wheel body was a disk-shaped body with a diameter of 105 mm and a thickness of 1.6 mm. The bushing of the seat member was fitted into the center hole of the molded grinding wheel body to complete the grinding wheel.

次いで、図3に示すように、切断試験を実施した。完成した回転砥石を切断機に取り付け、切断対象物である直径13mmのSS丸棒材を、前記切断機により自動で1.5kgの荷重をかけながら切断した。切断されたSS丸棒材の切断面を目視により確認した。SS丸棒材1本を完全に切断するのにかかった時間を計測した。 Next, a cutting test was conducted, as shown in Figure 3. The completed grinding wheel was attached to a cutting machine, and the object to be cut, a 13 mm diameter SS round bar, was automatically cut by the cutting machine while applying a load of 1.5 kg. The cut surface of the cut SS round bar was visually inspected. The time required to completely cut one SS round bar was measured.

[実施例2]
実施例2では、難燃剤が、リン酸エステル100質量部に対して水酸化アルミニウム粉体10質量部を含んでいたという点を除き、実施例1と同様に回転砥石を製造した。また、実施例1と同様に切断試験を実施した。
[Example 2]
In Example 2, a grinding wheel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the flame retardant contained 10 parts by mass of aluminum hydroxide powder per 100 parts by mass of phosphate ester. Also, a cutting test was carried out in the same manner as in Example 1.

[実施例3]
実施例3では、難燃剤として、リン酸エステルに代えてシリコンオイルを用いたという点を除き、実施例1と同様に回転砥石を製造した。また、実施例1と同様に切断試験を実施した。
[Example 3]
In Example 3, a grinding wheel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that silicone oil was used as the flame retardant instead of phosphate ester. Also, a cutting test was carried out in the same manner as in Example 1.

[比較例1]
比較例1では、内部に難燃剤が封入されたマイクロバルーンに代えて、無機質の多孔質材料を用いたという点を除き、実施例1と同様に回転砥石を製造した。また、実施例1と同様に切断試験を実施した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a grinding wheel was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an inorganic porous material was used instead of the microballoons containing a flame retardant. A cutting test was also carried out in the same manner as in Example 1.

[比較例2]
比較例2では、市販の回転砥石(日本レヂボン社製 商品名:レヂボンスーパーカットRSC)を切断機に取り付け、実施例1と同様に切断試験を実施した。なお、砥石本体の構成材料の組成については、表1に示す。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a commercially available grinding wheel (manufactured by Resibon Japan Co., Ltd., trade name: Resibon Supercut RSC) was attached to the cut-off machine, and a cutting test was carried out in the same manner as in Example 1. The composition of the material constituting the grinding wheel body is shown in Table 1.

表1に、各実施例及び各比較例の条件及び結果を示す。 Table 1 shows the conditions and results for each example and comparative example.

[結果]
図3~5は、それぞれ実施例1~3での切断試験の様子を示し、図6及び7は、それぞれ比較例1及び2での切断試験の様子を示す。これらの写真によると、各切断試験において火花が発生していることが分かるが、実施例1~3で発生した火花は、比較例1及び2で発生した火花より低減されていることが明らかである。
[result]
3 to 5 show the cutting test results for Examples 1 to 3, respectively, and Figures 6 and 7 show the cutting test results for Comparative Examples 1 and 2, respectively. These photographs show that sparks were generated in each cutting test, but it is clear that the sparks generated in Examples 1 to 3 were reduced compared to the sparks generated in Comparative Examples 1 and 2.

図8~10は、それぞれ実施例1~3での切断試験により切断されたSS丸棒材の切断面を示し、図11及び12は、それぞれ比較例1及び2での切断試験により切断されたSS丸棒材の切断面を示す。各切断面の黒い部分は、火花による焼けが生じた部分を示しており、比較例1及び2では、切断面に焼けが目立っている(図11及び12を参照)。これに対して、実施例1~3では、切断面に焼けが目立たない(図8~10を参照)。特に、実施例1及び2では、切断面に焼けがほとんど見られず美しい切断面となった(図8及び9を参照)。 Figures 8-10 show the cut surfaces of the SS round bars cut in the cutting tests of Examples 1-3, respectively, and Figures 11 and 12 show the cut surfaces of the SS round bars cut in the cutting tests of Comparative Examples 1 and 2, respectively. The black areas on each cut surface indicate areas where burns were caused by sparks, and in Comparative Examples 1 and 2, burns are noticeable on the cut surfaces (see Figures 11 and 12). In contrast, in Examples 1-3, burns are not noticeable on the cut surfaces (see Figures 8-10). In particular, in Examples 1 and 2, burns were hardly noticeable on the cut surfaces, resulting in beautiful cut surfaces (see Figures 8 and 9).

また、表1によると、実施例1~3では、砥石本体の構成材料が難燃剤を含むことにより、比較例1に比べて切断中の対象物(SS丸棒材)の温度が、少なくとも28℃低下していることが分かる。 Furthermore, Table 1 shows that in Examples 1 to 3, the temperature of the workpiece (SS round bar material) being cut was reduced by at least 28°C compared to Comparative Example 1 due to the inclusion of a flame retardant in the constituent material of the grinding wheel body.

さらに、表1によると、砥石本体の構成材料が難燃剤を含むことにより火花を低減させた実施例1~3が、驚くべきことに、比較例1及び2に比べ、切断時間が短いこと、すなわちより速く切断できることが分かる。 Furthermore, Table 1 shows that Examples 1 to 3, in which sparks were reduced by including a flame retardant in the constituent material of the grinding wheel body, surprisingly had shorter cutting times, i.e., were able to cut faster, than Comparative Examples 1 and 2.

以下に、マイクロバルーンの種類を変えて、火花を低減する効果、及び対象物を切断する切断時間を評価した、実施例4について説明する。 The following describes Example 4, in which the effect of reducing sparks and the cutting time required to cut an object were evaluated by changing the type of microballoons.

[実施例4]
表2に示す材料及び構成で実施例1と同様にして回転砥石を製造し、実施例1と同様の切断試験を実施した。
[Example 4]
A grinding wheel was manufactured using the materials and configuration shown in Table 2 in the same manner as in Example 1, and a cutting test similar to that in Example 1 was carried out.

[結果]
図13は、実施例4での切断試験の様子を示す。この写真によると、切断試験において火花が発生していることが分かるが、実施例4で発生した火花は、比較例1及び2で発生した火花より低減されていることが明らかである。
[result]
13 shows the state of the cutting test in Example 4. From this photograph, it can be seen that sparks were generated during the cutting test, but it is clear that the sparks generated in Example 4 were reduced compared to the sparks generated in Comparative Examples 1 and 2.

図14は、実施例4での切断試験により切断されたSS丸棒材の切断面を示す。実施例4では、比較例1及び2に比べ、切断面に焼けが目立たないことが分かる(図14を参照)。 Figure 14 shows the cut surface of the SS round bar material cut in the cutting test of Example 4. It can be seen that in Example 4, there is less noticeable burning on the cut surface compared to Comparative Examples 1 and 2 (see Figure 14).

また、表2によると、実施例4では、砥石本体の構成材料が難燃剤を含むことにより、比較例1に比べて切断中の対象物(SS丸棒材)の温度が、少なくとも28℃低下していることが分かる。 Furthermore, Table 2 shows that in Example 4, the temperature of the workpiece (SS round bar material) being cut is reduced by at least 28°C compared to Comparative Example 1 because the constituent material of the grinding wheel body contains a flame retardant.

さらに、表2によると、砥石本体の構成材料が難燃剤を含むことにより火花を低減させた実施例4が、驚くべきことに、比較例1及び2に比べ、切断時間が短いこと、すなわちより速く切断できることが分かる。 Furthermore, Table 2 shows that Example 4, in which sparks were reduced by including a flame retardant in the constituent material of the grinding wheel body, surprisingly had a shorter cutting time, i.e., was able to cut faster, than Comparative Examples 1 and 2.

Claims (11)

砥粒と、バインダとを含有する材料で構成された回転砥石であって、
前記材料は、内部に難燃剤が封入されたマイクロバルーンを含
前記難燃剤は、リン酸エステルを含む、回転砥石。
A grinding wheel made of a material containing abrasive grains and a binder,
The material includes microballoons having a flame retardant encapsulated therein;
The grinding wheel , wherein the flame retardant contains a phosphate ester .
請求項1に記載の回転砥石において、
前記マイクロバルーンは、前記バインダに分散している、回転砥石。
The grinding wheel according to claim 1,
The grinding wheel, wherein the microballoons are dispersed in the binder.
請求項1又は2に記載の回転砥石おいて、
前記バインダは、熱硬化性樹脂であり、
前記難燃剤の沸点は、前記熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高い、回転砥石。
The grinding wheel according to claim 1 or 2,
the binder is a thermosetting resin,
The boiling point of the flame retardant is higher than the curing temperature of the thermosetting resin.
請求項1~3のいずれか1項に記載の回転砥石において、
前記バインダは、熱硬化性樹脂であり、
前記難燃剤は、水を含まない、回転砥石。
The grinding wheel according to any one of claims 1 to 3,
the binder is a thermosetting resin,
The flame retardant does not contain water.
請求項1~4のいずれか1項に記載の回転砥石において、
前記マイクロバルーンの含有量は、前記材料の5体積%以上50体積%以下である、回転砥石。
The grinding wheel according to any one of claims 1 to 4,
A grinding wheel, wherein the content of the microballoons is 5% by volume or more and 50% by volume or less of the material.
請求項1~5のいずれか1項に記載の回転砥石において、
前記マイクロバルーンは、熱硬化性樹脂で構成されている、回転砥石。
The grinding wheel according to any one of claims 1 to 5,
The grinding wheel, wherein the microballoons are made of a thermosetting resin.
請求項1~6のいずれか1項に記載の回転砥石において、The grinding wheel according to any one of claims 1 to 6,
前記マイクロバルーンは、ゼラチンで構成されている、回転砥石。The grinding wheel, wherein the microballoons are made of gelatin.
請求項1~7のいずれか1項に記載の回転砥石において、The grinding wheel according to any one of claims 1 to 7,
切断用である、回転砥石。A rotating grinding wheel for cutting.
請求項1~8のいずれか1項に記載の回転砥石において、The grinding wheel according to any one of claims 1 to 8,
厚さが5mm以下である、回転砥石。A grinding wheel having a thickness of 5 mm or less.
請求項1~9のいずれか1項に記載の回転砥石において、The grinding wheel according to any one of claims 1 to 9,
前記材料は、フィラーを含み、the material comprises a filler;
前記フィラーは、硫化鉄、硫酸カリウム、クリオライト、酸化カルシウム、塩化カリウム及びカリクリオライトの中から選択される1種以上であり、the filler is at least one selected from iron sulfide, potassium sulfate, cryolite, calcium oxide, potassium chloride, and kallic cryolite;
前記フィラーの含有量は、前記材料の10体積%以上40体積%以下である、回転砥石。A grinding wheel, wherein the content of the filler is 10% by volume or more and 40% by volume or less of the material.
請求項1~10のいずれか1項に記載の回転砥石において、The grinding wheel according to any one of claims 1 to 10,
気孔を含み、Contains pores,
前記マイクロバルーンは、前記気孔の外に分散している、回転砥石。The microballoons are dispersed outside the pores.
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