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JP6906763B2 - Carbon Nanotube Composite Resin Bond Whetstone - Google Patents
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JP6906763B2 - Carbon Nanotube Composite Resin Bond Whetstone - Google Patents

Carbon Nanotube Composite Resin Bond Whetstone Download PDF

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本発明は、例えば、難削材(耐熱合金、超硬合金、工具鋼、セラミックス、ガラス等)からなる被加工物に対して砥粒加工を行う際に用いられるレジンボンド砥石に関する。 The present invention relates to, for example, a resin bond grindstone used for performing abrasive grain processing on a workpiece made of a difficult-to-cut material (heat-resistant alloy, cemented carbide, tool steel, ceramics, glass, etc.).

(レジンボンド砥石)
一般に、研削砥石、研磨砥石、固定砥粒ワイヤソー等のレジンボンド砥石においては、砥石本体の加工面側(表面側)に、多数の砥粒を樹脂製のボンド材で結合してなる砥粒層が形成される。
(Resin bond whetstone)
Generally, in a resin bond grindstone such as a grinding wheel, a polishing grindstone, and a fixed abrasive grain wire saw, an abrasive grain layer formed by bonding a large number of abrasive grains with a resin bond material on the processed surface side (surface side) of the grindstone body. Is formed.

(レジンボンド砥石への要望)
レジンボンド砥石に限らず、砥石には、製品としての工具寿命及び研削比等の砥粒加工性能の更なる改善が要望されている。この要望に応えるには、砥粒層における砥粒保持力(換言すれば、ボンド材の砥粒保持力)を高めて、砥粒の脱落を抑える必要がある。
(Request for resin bond grindstone)
Not limited to resin bond grindstones, grindstones are required to further improve abrasive grain processing performance such as tool life and grinding ratio as products. In order to meet this demand, it is necessary to increase the abrasive grain holding force (in other words, the abrasive grain holding force of the bond material) in the abrasive grain layer to prevent the abrasive grains from falling off.

(従来技術による対策)
そのため、ボンド材に強化フィラー等を混入させて、ボンド材の機械的強度を高めたり(特許文献1参照)、また、砥粒の表面に金属被覆を形成して、砥粒とボンド材との密着性を高めたり(特許文献2〜4参照)することによって、砥粒層の砥粒保持力を高める対策がなされている。
(Countermeasures by conventional technology)
Therefore, a reinforcing filler or the like is mixed with the bond material to increase the mechanical strength of the bond material (see Patent Document 1), or a metal coating is formed on the surface of the abrasive grains to form an abrasive grain and the bond material. Measures have been taken to increase the abrasive grain holding force of the abrasive grain layer by increasing the adhesion (see Patent Documents 2 to 4).

(特許文献1の問題点)
しかしながら、特許文献1のように、ボンド材に強化フィラーを混入させる手法を採用した場合には、ボンド材の機械的強度を全体的に強化することができるものの、砥粒層の砥粒保持力に大きな影響を与える砥粒周辺部のボンド材の機械的強度を選択的に強化することができない。
(Problems of Patent Document 1)
However, when the method of mixing the reinforcing filler into the bond material as in Patent Document 1, the mechanical strength of the bond material can be strengthened as a whole, but the abrasive grain holding force of the abrasive grain layer can be strengthened as a whole. It is not possible to selectively strengthen the mechanical strength of the bond material around the abrasive grains, which has a great influence on the above.

(特許文献2〜4の問題点)
また、特許文献2〜4のように、砥粒の表面に金属被覆を形成する手法を採用した場合には、金属被膜を介して砥粒とボンド材との間の密着性をアンカー効果(つまり、物理的保持力)により高めることができるものの、これらの手法では、砥粒とボンド材との間には化学的結合が介在しないため、砥粒層の砥粒保持力を十分に高めることができず、砥粒加工中に砥粒の離脱を招き易く、レジンボンド砥石の工具寿命及び砥粒加工性能を向上させることは容易ではないという問題がある。
(Problems of Patent Documents 2 to 4)
Further, when a method of forming a metal coating on the surface of the abrasive grains is adopted as in Patent Documents 2 to 4, the adhesion between the abrasive grains and the bonding material is made an anchor effect (that is, that is) through the metal coating. , Physical holding power), but in these methods, since no chemical bond is intervened between the abrasive grains and the bond material, the abrasive grain holding power of the abrasive grain layer can be sufficiently increased. There is a problem that it is not possible to cause the abrasive grains to come off during abrasive grain processing, and it is not easy to improve the tool life and the abrasive grain processing performance of the resin bond grindstone.

(カーボンナノチューブ(CNT)被覆)
また、最近では、砥粒の表面にカーボンナノチューブ(以下、単に「CNT」とも呼ぶ。)を被覆して、砥粒とボンド材との間の密着性を高める方法も提案されている(特許文献5参照)。このCNT被覆形成手法を採用した場合には、先述の金属被膜形成手法に比べて、アンカー効果が増すため、砥粒とボンド材との密着性を更に強化することができる。
(Carbon nanotube (CNT) coating)
Recently, a method of coating the surface of abrasive grains with carbon nanotubes (hereinafter, also simply referred to as “CNT”) to improve the adhesion between the abrasive grains and the bonding material has been proposed (Patent Documents). 5). When this CNT coating forming method is adopted, the anchor effect is increased as compared with the metal film forming method described above, so that the adhesion between the abrasive grains and the bond material can be further strengthened.

(従来のCNT被覆の問題点)
しかしながら、特許文献5の手法では、CNTとボンド材との間の密着性は、物理的なアンカー効果のみに依存し、化学的結合が利用されていないため、砥粒層の砥粒保持力を高める余地が残っているものと本発明者らは考える。なお、特許文献5の好適な態様では、砥粒とCNTとの間に対を成す官能基を導入して砥粒とCNTとの間に化学結合を介在させることで、砥粒とCNTとの間の密着性を更に高めることができることが判っている。
(Problems with conventional CNT coating)
However, in the method of Patent Document 5, the adhesion between the CNT and the bond material depends only on the physical anchor effect and no chemical bond is used. Therefore, the abrasive grain holding force of the abrasive grain layer is increased. The present inventors consider that there is still room for improvement. In a preferred embodiment of Patent Document 5, a pair of functional groups are introduced between the abrasive grains and the CNTs, and a chemical bond is interposed between the abrasive grains and the CNTs to form a pair of the abrasive grains and the CNTs. It has been found that the adhesion between them can be further improved.

特開2007−253318号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-253318 特開2007−054905号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-054905 特開2006−181698号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-181698 特開2007−038337号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-038337 特開2010−064217号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-064217

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、本発明は、被覆砥粒の脱落を抑えて、工具寿命及び砥粒加工性能を向上したレジンボンド砥石を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances. That is, an object of the present invention is to provide a resin bond grindstone in which the coating abrasive grains are suppressed from falling off and the tool life and the abrasive grain processing performance are improved.

本発明者らは、砥粒層における砥粒保持力を選択的に強化するには、砥粒周辺領域における物体間の結合を、(1)砥粒とCNTとの間の結合と、(2)CNTとボンド材との間の結合とに分け、特に上記(2)物体間の密着性を効果的に強化する手法に想到した。 In order to selectively strengthen the abrasive grain holding force in the abrasive grain layer, the present inventors, in order to selectively strengthen the bonding between objects in the area around the abrasive grains, (1) the bonding between the abrasive grains and the CNT, and (2). ) We divided it into the bond between CNT and the bond material, and in particular, we came up with the method of effectively strengthening the adhesion between the above-mentioned (2) objects.

具体的には、(2)CNTとボンド材との間に、ボンド材へのCNTのアンカー効果とともに官能基導入による化学的結合をも介在させることで、夫々の砥粒が砥粒層内に堅固に保持されるようにしたのである。 Specifically, (2) by interposing a chemical bond due to the introduction of a functional group as well as an anchor effect of CNT to the bond material between the CNT and the bond material, each abrasive grain is contained in the abrasive grain layer. It was made to be held firmly.

すなわち、本発明は、少なくとも次の構成・特徴を採用するものである。
(態様1)
多数の被覆砥粒と、
前記被覆砥粒を結合して砥粒層を形成する樹脂製ボンド材と、
を備えたレジンボンド砥石において、
前記被覆砥粒は、
砥粒と、
前記砥粒の表面を包み込むように被覆し、かつ、カーボンナノチューブが絡み合うように構成されたカーボンナノチューブ被覆と、
を備え、かつ、
前記カーボンナノチューブが官能基Yを有し、前記ボンド材が官能基Zを有し、かつ、前記カーボンナノチューブと前記ボンド材との界面には、前記官能基Yと前記官能基Zとを構成要素とする化学結合が在することを特徴とするレジンボンド砥石。
(態様2)
前記官能基Yと前記官能基Zの一方が、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基からなる群から選択された1種以上の官能基であり、他方がイソシアネート基、エポキシ基、酸無水物官能基からなる群から選択された1種以上の官能基であり、かつ、前記官能基Yと前記官能基Zとの化学結合が存在することを特徴とする態様1に記載のレジンボンド砥石。
(態様3)
前記官能基Yと前記官能基Zとが、カルボキシル基、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、酸無水物官能基、及び、チオール基からなる群から選択された1種以上の官能基であり、かつ、前記官能基Yと前記官能基Zとの間には共重合体Bが介在し、共重合体Bが有する官能基Y’と前記官能基Yとの化学結合、及び、共重合体Bが有する官能基Z’と前記官能基Zとの化学結合が存在することを特徴とする態様1に記載のレジンボンド砥石。
(態様4)
前記共重合体Bが、2−オキサゾリン系モノマー(a)を必須の構成単位として含有する共重合体であることを特徴とする態様3に記載のレジンボンド砥石。
(態様5)
前記共重合体Bが、2−オキサゾリン系モノマー(a)と、含窒素複素環系モノマー(b)とを構成単位として含有する共重合体であり、かつ、
前記共重合体Bには、前記2−オキサゾリン系モノマー(a)が1〜90モル%含有されることを特徴とする態様3に記載のレジンボンド砥石。
(態様6)
前記官能基Y’と前記官能基Z’とがオキサゾリン基であることを特徴とする態様3〜5のいずれかに記載のレジンボンド砥石。
That is, the present invention adopts at least the following configurations and features.
(Aspect 1)
With a large number of coated abrasive grains,
A resin bond material that combines the coated abrasive grains to form an abrasive grain layer,
In the resin bond grindstone equipped with
The coated abrasive grains are
Abrasive grains and
A carbon nanotube coating that wraps around the surface of the abrasive grains and is configured so that carbon nanotubes are entangled with each other.
And
The carbon nanotube has a functional group Y, the bond material has a functional group Z, and the functional group Y and the functional group Z are constituent elements at the interface between the carbon nanotube and the bond material. resin bonded grinding wheel, wherein the chemical bond is polarized standing to.
(Aspect 2)
One of the functional group Y and the functional group Z is one or more functional groups selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group and an amino group, and the other is an isocyanate group, an epoxy group and an acid. The resin bond according to embodiment 1, wherein the resin bond is one or more functional groups selected from the group consisting of anhydrous functional groups, and a chemical bond between the functional group Y and the functional group Z is present. Grinding stone.
(Aspect 3)
The functional group Y and the functional group Z are one or more functional groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, an acid anhydride functional group, and a thiol group, and A copolymer B is interposed between the functional group Y and the functional group Z, and the functional group Y'that the copolymer B has and the functional group Y have a chemical bond and the copolymer B has. The resin bond grindstone according to aspect 1, wherein a chemical bond between the functional group Z'and the functional group Z is present.
(Aspect 4)
The resin bond grindstone according to aspect 3, wherein the copolymer B is a copolymer containing a 2-oxazoline-based monomer (a) as an essential constituent unit.
(Aspect 5)
The copolymer B is a copolymer containing a 2-oxazoline-based monomer (a) and a nitrogen-containing heterocyclic monomer (b) as constituent units, and is a copolymer.
The resin bond grindstone according to aspect 3, wherein the copolymer B contains 1 to 90 mol% of the 2-oxazoline-based monomer (a).
(Aspect 6)
The resin bond grindstone according to any one of aspects 3 to 5, wherein the functional group Y'and the functional group Z'are oxazoline groups.

(官能基同士の化学結合の形態)
ここで、カーボンナノチューブ表面側の官能基Yは、ボンド材表面側の官能基Zと直接、化学的相互作用により結び付いても良い。この直接的化学結合に限らず、官能基Yと官能基Zとの間に別個の物質(例えば、後述の共重合体B)を導入して、官能基Yと共重合体Bの官能基Y’との化学結合、及び、共重合体Bの官能基Z’と官能基Zとの化学結合を介在させることにより、官能基Yと官能基Zとを間接的に結び付けるようにしても良い。
(Form of chemical bond between functional groups)
Here, the functional group Y on the surface side of the carbon nanotube may be directly bonded to the functional group Z on the surface side of the bonding material by chemical interaction. Not limited to this direct chemical bond, a separate substance (for example, copolymer B described later) is introduced between the functional group Y and the functional group Z, and the functional group Y of the functional group Y and the functional group B is introduced. The functional group Y and the functional group Z may be indirectly linked by interposing a chemical bond with'and a chemical bond between the functional group Z'of the copolymer B and the functional group Z.

(直接的化学結合)
直接的化学結合に適した官能基Yと官能基Zは、どちらか一方が、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基からなる群から選択される1種以上の官能基であり、他方がイソシアネート基、エポキシ基、酸無水物官能基からなる群から選択された1種以上の官能基であることが好ましい。
(Direct chemical bond)
One of the functional group Y and the functional group Z suitable for direct chemical bonding is one or more functional groups selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group and an amino group, and the other. Is preferably one or more functional groups selected from the group consisting of an isocyanate group, an epoxy group and an acid anhydride functional group.

(間接的化学結合)
間接的化学結合に適した官能基Yや官能基Zは、カルボキシル基、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、酸無水物官能基、及びチオール基からなる群から選択される1種以上の官能基であることが好ましい。官能基Yと官能基Zとの間に介在させる共重合体Bとして、例えば、後述の2−オキサゾリン系モノマー(a)を必須の構成単位として含有する共重合体とすることが好ましい。
(Indirect chemical bond)
The functional group Y and the functional group Z suitable for indirect chemical bonding are one or more functional groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, an acid anhydride functional group, and a thiol group. Is preferable. As the copolymer B interposed between the functional group Y and the functional group Z, for example, it is preferable to use a copolymer containing a 2-oxazoline-based monomer (a) described later as an essential constituent unit.

本発明のレジンボンド砥石は、各砥粒の周囲がカーボンナノチューブ(CNT)で被覆されている。このCNT被覆は、従来の金属被覆に比べて微細な構造を有するため、CNTを被覆した砥粒とボンド材との接触面積が格段に増大する。つまり、CNT被覆は、従来の金属被膜に比べ、砥粒に及ぼす物理的なアンカー効果を高めることができる。 In the resin bond grindstone of the present invention, the periphery of each abrasive grain is coated with carbon nanotubes (CNT). Since this CNT coating has a finer structure than the conventional metal coating, the contact area between the abrasive grains coated with CNT and the bond material is remarkably increased. That is, the CNT coating can enhance the physical anchoring effect on the abrasive grains as compared with the conventional metal coating.

さらに、本発明によれば、CNTとボンド材とを、上記アンカー効果と同時に、官能基導入による化学的結合の作用によっても結合するために、砥粒層の砥粒保持力を飛躍的に高めることができる。 Further, according to the present invention, since the CNT and the bonding material are bonded not only by the above-mentioned anchor effect but also by the action of chemical bonding due to the introduction of a functional group, the abrasive grain holding force of the abrasive grain layer is dramatically increased. be able to.

なお、CNT被覆の上記微細構造は、より多くの官能基の導入にも適しており、アンカー効果にも化学結合にも有利である。また、樹脂製のボンド材は、金属製のボンド材に比べて、官能基の導入が極めて容易である。このように、本発明で選択された砥粒周囲のCNT被覆と樹脂製ボンド材とは、アンカー効果と化学結合との両方から砥粒保持力を強化するのに、非常に都合の良い材料といえる。 The microstructure of the CNT coating is also suitable for introducing more functional groups, and is advantageous for both the anchor effect and the chemical bond. Further, the resin bond material is extremely easy to introduce a functional group as compared with the metal bond material. As described above, the CNT coating around the abrasive grains and the resin bond material selected in the present invention are very convenient materials for strengthening the abrasive grain holding force from both the anchor effect and the chemical bond. I can say.

以上の構造・特徴を有した本発明のレジンボンド砥石は、砥粒加工中の被覆砥粒の脱落を抑えて、砥石の工具寿命及び砥粒加工性能を大幅に向上させることができる。 The resin bond grindstone of the present invention having the above structure and features can suppress the falling of the coated abrasive grains during the abrasive grain processing, and can greatly improve the tool life and the abrasive grain processing performance of the grindstone.

本発明のレジンボンド砥石は、好ましくは、CNT被覆の官能基Yとボンド材の官能基Zとが、共重合体Bの官能基を介して、間接的に化学結合しているか、もしくは、CNT被覆の官能基Yとボンド材の官能基Zとが、直接的に化学結合していることが望ましい。このような化学結合によりCNT被覆とボンド材とを強固に接着できることから、物理的なアンカー効果のみでは得られない、高い砥粒保持力を発現できるという効果がある。 In the resin bond grindstone of the present invention, preferably, the functional group Y of the CNT coating and the functional group Z of the bond material are indirectly chemically bonded via the functional group of the copolymer B, or CNT. It is desirable that the functional group Y of the coating and the functional group Z of the bond material are directly chemically bonded. Since the CNT coating and the bonding material can be firmly adhered by such a chemical bond, there is an effect that a high abrasive grain holding force, which cannot be obtained only by the physical anchor effect, can be exhibited.

本発明の共重合体を用いる場合の好適な態様によれば、共重合体Bを2−オキサゾリン系モノマー(a)を必須の構成単位として含有する共重合体とすることによって、当該共重合体は、カーボンナノチューブ被覆やボンド材に含まれる官能基(例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、酸無水物官能基、又はチオール基)との化学反応を誘起することができるという効果を生む。とりわけ、上記官能基と、共重合体Bに含まれるオキサゾリン基との間で強力な化学結合が得られることから、物理的なアンカー効果だけでは得られない、高い砥粒保持力を発現できるという効果がある。 According to a preferred embodiment when the copolymer of the present invention is used, the copolymer B is made into a copolymer containing a 2-oxazolin-based monomer (a) as an essential constituent unit. Has the effect of being able to induce a chemical reaction with a functional group (for example, a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, an acid anhydride functional group, or a thiol group) contained in a carbon nanotube coating or a bond material. .. In particular, since a strong chemical bond can be obtained between the functional group and the oxazoline group contained in the copolymer B, it is possible to exhibit a high abrasive grain holding power that cannot be obtained only by the physical anchor effect. effective.

本発明のレジンボンド砥石及びその砥粒層の断面構造を説明した図である。It is a figure explaining the cross-sectional structure of the resin bond grindstone of this invention and its abrasive grain layer. 本発明の被覆砥粒の構造(a)と、本発明におけるCNTとボンド材との間の直接的化学結合(b)及び間接的化学結合(c)を説明した図である。It is a figure explaining the structure (a) of the coated abrasive grain of this invention, and the direct chemical bond (b) and indirect chemical bond (c) between CNT and a bond material in this invention. 本発明の直接的化学結合のモデルの一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the model of the direct chemical bond of this invention. 本発明の間接的化学結合のモデルの一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the model of the indirect chemical bond of this invention. 比較例1,2及び実施例1の砥石を用いた砥石摩耗試験の結果を示した図である。It is a figure which showed the result of the grindstone wear test using the grindstone of Comparative Examples 1 and 2 and Example 1. FIG. 耐摩耗性試験の結果の考察・解析した結果を示した図である。It is a figure which showed the result of consideration and analysis of the result of the abrasion resistance test.

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施形態に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the following specific embodiments. The same reference numerals are used for the same or corresponding members in each figure.

(レジンボンド砥石の概略)
本発明の実施形態に係るレジンボンド砥石1は、図1(a)に示すように、例えば、難削材(耐熱合金、超硬合金、工具鋼、セラミックス、ガラス等)からなる被加工物(図示せず)に対して砥粒加工を行う際に用いられるものである。レジンボンド砥石1は、円盤状(図示)、シャンク状、ワイヤー状などの台金3に、後述する砥粒層2を取り付けてなる。ただし、レジンボンド砥石1を、薄型化の要望に対応して、台金3を設けず、砥粒層2のみで形成されるようにしても良い。
(Outline of resin bond grindstone)
As shown in FIG. 1A, the resin bond grindstone 1 according to the embodiment of the present invention is, for example, a workpiece (heat resistant alloy, cemented carbide, tool steel, ceramics, glass, etc.) made of a difficult-to-cut material (heat-resistant alloy, cemented carbide, tool steel, glass, etc.). It is used when performing abrasive grain processing on (not shown). The resin bond grindstone 1 is formed by attaching an abrasive grain layer 2 to be described later to a base metal 3 having a disk shape (shown), a shank shape, a wire shape, or the like. However, the resin bond grindstone 1 may be formed only by the abrasive grain layer 2 without providing the base metal 3 in response to the request for thinning.

(砥粒層の構造)
図1(b)は、本発明の実施形態に係る砥粒層2の部分断面図(図1(a)のA−A線で破断した部分的な断面構造)を示す。レジンボンド砥石1は、多数の被覆砥粒4と、被覆砥粒4を結合して砥粒層2を形成する樹脂製(例えば、フェノール樹脂製)のボンド材5と、を備える。ここで、個々の被覆砥粒4は、砥粒6と、砥粒6の表面を包み込むように被覆したカーボンナノチューブ(CNT)被覆7とを備える。なお、砥粒6は、人造ダイヤモンドからなるものであるが、天然ダイヤモンド、cBN等からなるものであっても良い。
(Structure of abrasive grain layer)
FIG. 1B shows a partial cross-sectional view of the abrasive grain layer 2 according to the embodiment of the present invention (partial cross-sectional structure broken along the line AA of FIG. 1A). The resin bond grindstone 1 includes a large number of coated abrasive grains 4 and a resin-made (for example, phenol resin) bond material 5 that combines the coated abrasive grains 4 to form an abrasive grain layer 2. Here, each coated abrasive grain 4 includes an abrasive grain 6 and a carbon nanotube (CNT) coating 7 that is coated so as to wrap the surface of the abrasive grain 6. The abrasive grains 6 are made of artificial diamond, but may be made of natural diamond, cBN, or the like.

(カーボンナノチューブ被覆)
CNT被覆7では、図2(a)に示すように、カーボンナノチューブ(CNT)8が互いに絡み合いながら構成されている。より具体的には、カーボンナノチューブ8は、ファンデルワールス力等の自己凝集力によって自己組織化的に絡み合いながら構成されている。
(Carbon nanotube coating)
In the CNT coating 7, as shown in FIG. 2A, carbon nanotubes (CNTs) 8 are formed while being intertwined with each other. More specifically, the carbon nanotubes 8 are formed while being self-organized and entangled by a self-cohesive force such as a van der Waals force.

(砥粒保持現象の検討)
本発明者らは、砥粒層2における被覆砥粒4の保持現象を子細に検討してみると、後述の図3や図4に示すように、(1)砥粒6とCNT被覆7(7’)との間の密着性と、(2)CNT被覆7(7’)とボンド材5(5’)との間の密着性との夫々が寄与しているものと推察する。
(Examination of abrasive grain retention phenomenon)
The present inventors examined in detail the holding phenomenon of the coated abrasive grains 4 in the abrasive grain layer 2, and as shown in FIGS. 3 and 4 described later, (1) the abrasive grains 6 and the CNT coating 7 (1) It is presumed that the adhesion between 7') and (2) the adhesion between the CNT coating 7 (7') and the bond material 5 (5') contribute to each other.

ここで、特許文献5に示す従来技術では、上記(1)の物体6,7間の界面の密着性を高めるために、官能基を導入しこれらの官能基同士を直接化学結合させることが好ましいことが記載されている。しかしながら、上記(2)の物体5,7間の界面では特段の化学的処理を行っていないため、界面での密着性は物理的なアンカー効果にのみ依存していた。なお、特許文献5では、CNT被膜7との化学結合に有利なボンド材5についての検討や示唆もされていない。 Here, in the prior art shown in Patent Document 5, it is preferable to introduce functional groups and directly chemically bond these functional groups in order to enhance the adhesion of the interface between the objects 6 and 7 of the above (1). It is stated that. However, since no special chemical treatment was performed at the interface between the objects 5 and 7 in (2) above, the adhesion at the interface depended only on the physical anchor effect. In addition, Patent Document 5 does not study or suggest a bond material 5 which is advantageous for chemical bonding with the CNT film 7.

これに対して、本発明では、上記(2)の物体5,7間の界面に、アンカー効果AEだけでなく化学的相互作用も併せて生じさせる(後述の化学結合Cを存在させる)よう工夫したのである。すなわち、本発明では、図2(b)や図2(c)に示すように、カーボンナノチューブ8(又は、CNT8を含んだCNT被覆7)はその表面側に官能基Yを有しており、ボンド材5はその表面側に、(上述の官能基Yと直接又は間接に化学結合を行う)官能基Zを有していることを特徴とする。 On the other hand, in the present invention, not only the anchor effect AE but also the chemical interaction is generated at the interface between the objects 5 and 7 in (2) above (the chemical bond C described later is present). I did. That is, in the present invention, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), the carbon nanotube 8 (or the CNT coating 7 containing CNT 8) has a functional group Y on its surface side. The bond material 5 is characterized by having a functional group Z (which directly or indirectly chemically bonds with the above-mentioned functional group Y) on the surface side thereof.

(直接的化学結合)
具体的には、図2(b)に示すように、官能基Yと官能基Zとを直接反応させて化学結合させても良い。上述の共重合体を介在させず、CNT被覆7の官能基Yとボンド材5の官能基Zとの間に直接的な化学結合Cを形成させる場合、特に次の好適な第1〜3態様の3つが考えられる。
(Direct chemical bond)
Specifically, as shown in FIG. 2B, the functional group Y and the functional group Z may be directly reacted to form a chemical bond. When a direct chemical bond C is formed between the functional group Y of the CNT coating 7 and the functional group Z of the bond material 5 without the intervention of the above-mentioned copolymer, the following preferred first to third embodiments are particularly suitable. There are three possibilities.

(用語の定義)
なお、後述の「変性樹脂」とは、樹脂5の一部を変性剤で置き換えて反応性官能基(官能基Z)を導入した樹脂5’と定義される。また、「CNT(被覆)の官能基Y」とは、CNTの製造工程で自然に導入されるフェノール性水酸基、ヒドロキシル基もしくはカルボキシル基と定義される。なお、CNTの官能基Yは、酸処理等により前記官能基の量を増やすことができ、化学結合力を高めることができる。更に、「変性CNT(被覆)」とは、前述の官能基であるフェノール性水酸基、ヒドロキシル基もしくはカルボキシル基以外の反応性官能基を導入したCNTと定義される。
(Definition of terms)
The "modified resin" described later is defined as a resin 5'in which a reactive functional group (functional group Z) is introduced by replacing a part of the resin 5 with a modifying agent. Further, the "functional group Y of the CNT (coating)" is defined as a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group or a carboxyl group that is naturally introduced in the CNT manufacturing process. The amount of the functional group of the functional group Y of the CNT can be increased by acid treatment or the like, and the chemical bonding force can be enhanced. Further, the "modified CNT (coating)" is defined as a CNT into which a reactive functional group other than the above-mentioned functional group phenolic hydroxyl group, hydroxyl group or carboxyl group has been introduced.

1)CNT被覆と変性樹脂ボンド材との化学結合
第1態様では、CNT被覆7と変性樹脂ボンド材5’とが直接的に化学結合する場合である。例えば、CNT被覆7の官能基Yがフェノール性水酸基、ヒドロキシル基もしくはカルボキシル基である場合、変性樹脂ボンド材5’の官能基Zは、CNT被覆7の官能基Yと化学結合する官能基であり、イソシアネート基、エポキシ基、酸無水物官能基からなる群から選択された1種以上の官能基であることが好ましい。
1) Chemical Bonding of CNT Coating and Modified Resin Bonding Material In the first aspect, the CNT coating 7 and the modified resin bonding material 5'are directly chemically bonded. For example, when the functional group Y of the CNT coating 7 is a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group or a carboxyl group, the functional group Z of the modified resin bond material 5'is a functional group that chemically bonds with the functional group Y of the CNT coating 7. It is preferable that it is one or more functional groups selected from the group consisting of an isocyanate group, an epoxy group and an acid anhydride functional group.

2)変性CNT被覆と樹脂ボンド材との化学結合
第2態様では、変性CNT被覆7’と樹脂ボンド材5とが直接的に化学結合する場合である。例えば、樹脂ボンド材5がフェノールである(つまり、これに付随する官能基Zがフェノール性水酸基である)場合、変性CNT被覆7’の官能基Yはこれと化学結合する官能基であり、特に、イソシアネート基、エポキシ基、酸無水物官能基からなる群から選択された1種以上の官能基であることが好ましい。
2) Chemical Bonding of Modified CNT Coating and Resin Bonding Material In the second aspect, the modified CNT coating 7'and the resin bonding material 5 are directly chemically bonded. For example, when the resin bond material 5 is phenol (that is, the functional group Z associated therewith is a phenolic hydroxyl group), the functional group Y of the modified CNT coating 7'is a functional group that chemically bonds with this, particularly. , An isocyanate group, an epoxy group, and an acid anhydride functional group, preferably one or more functional groups selected from the group.

3)変性CNT被覆と変性樹脂ボンド材との化学結合
第3態様では、変性CNT被覆7’と変性樹脂ボンド材5’とが直接的に化学結合する場合である。例えば、変性樹脂ボンド材5’がエポキシ変性フェノール(つまり、これに付随する官能基Zがエポキシ基)である場合、変性CNT被覆7’の官能基Yは、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、アミノ基からなる群から選択された1種以上の官能基であることが好ましい。図3に示す官能基Yはアミノ基である。
3) Chemical Bonding of Modified CNT Coating and Modified Resin Bonding Material In the third aspect, the modified CNT coating 7'and the modified resin bonding material 5'are directly chemically bonded. For example, when the modified resin bond material 5'is an epoxy-modified phenol (that is, the functional group Z associated therewith is an epoxy group), the functional group Y of the modified CNT coating 7'is a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, or an amino group. It is preferably one or more functional groups selected from the group consisting of. The functional group Y shown in FIG. 3 is an amino group.

以上の説明並びに図2(b)及び図3に示すように、前述した3つの好適な態様では、CNT被覆7又は変性CNT被覆7’に付随する官能基Yと、樹脂ボンド材5又は変性樹脂ボンド材5’に付随する官能基Zとが、直接化学反応を誘起することができることから、物理的なアンカー効果(図2(b)及び(c)に示す符号AE及び矢印付き破線も参照)だけでは得られない高い砥粒保持力を発現できるという効果がある。 As shown in the above description and FIGS. 2B and 3, in the above-mentioned three preferred embodiments, the functional group Y attached to the CNT coating 7 or the modified CNT coating 7'and the resin bond material 5 or the modified resin Since the functional group Z attached to the bond material 5'can directly induce a chemical reaction, the physical anchor effect (see also the code AE and the dashed line with an arrow shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c)). It has the effect of exhibiting a high abrasive grain holding power that cannot be obtained by itself.

(間接的化学結合)
一方で、図2(c)及び図4に示すように、CNT被覆7に付随する官能基Yと、ボンド材5に付随する官能基Zとの間に、これらと反応性の高い官能基Z’及びY’を有する別個の物質(例えば、後述の共重合体B)を導入することによって、官能基Yと官能基Zとを間接的な化学結合Cを形成させても良い。この間接的化学結合を行う場合、上記(2)の物体5,7間の界面に、共重合体Bを介在させることが好ましい。これにより、共重合体Bの官能基Y’とCNT8の官能基Yとの間、並びに、共重合体Bの官能基Z’と樹脂ボンド材5の官能基Zとの間を化学的相互作用により強固に接続することができる。なお、間接的化学結合では、共重合体Bの官能基Y’,Z’の種類や量を任意に選択できる。この自由度の高い選択性により、高い反応性を示す官能基Y’,Z’を採用したり、樹脂ボンド材5の種類・組成に応じて共重合体Bを最適なものに使い分けたりすることにより、直接的化学結合の場合に比し、共重合体Bの官能基Y’,Z’と、ダイヤモンド砥粒6、CNT被覆7、又はボンド材5の各官能基X,Y,Zとの間で、より多く結合点を形成することが可能となる(砥粒6に付随する官能基Xについては後述する)。
(Indirect chemical bond)
On the other hand, as shown in FIGS. 2C and 4, between the functional group Y attached to the CNT coating 7 and the functional group Z attached to the bond material 5, the functional group Z having high reactivity with them. By introducing a separate substance having'and Y'(for example, copolymer B described later), the functional group Y and the functional group Z may form an indirect chemical bond C. When performing this indirect chemical bond, it is preferable to interpose the copolymer B at the interface between the objects 5 and 7 of the above (2). As a result, a chemical interaction occurs between the functional group Y'of the copolymer B and the functional group Y of the CNT8, and between the functional group Z'of the copolymer B and the functional group Z of the resin bond material 5. Can be connected more firmly. In the indirect chemical bond, the type and amount of the functional groups Y'and Z'of the copolymer B can be arbitrarily selected. Due to this highly flexible selectivity, functional groups Y'and Z'that exhibit high reactivity can be adopted, or the copolymer B can be selected as the optimum one according to the type and composition of the resin bond material 5. As a result, the functional groups Y', Z'of the copolymer B and the functional groups X, Y, Z of the diamond abrasive grains 6, the CNT coating 7, or the bond material 5 are combined with each other as compared with the case of the direct chemical bond. It is possible to form more bond points between them (the functional group X attached to the abrasive grains 6 will be described later).

ここで、共重合体Bが、2−オキサゾリン系モノマー(a)を必須の構成単位として含有する共重合体であることが好ましい。これにより、共重合体Bの上記官能基にオキサゾリン基を採用でき、強固な化学結合Cが得られるようになる。なお、共重合体Bの分子量は、5000〜10000である。 Here, it is preferable that the copolymer B is a copolymer containing the 2-oxazoline-based monomer (a) as an essential constituent unit. As a result, an oxazoline group can be adopted as the functional group of the copolymer B, and a strong chemical bond C can be obtained. The molecular weight of the copolymer B is 5000 to 10000.

同様の理由から、共重合体Bが、2−オキサゾリン系モノマー(a)と、含窒素複素環系モノマー(b)とを構成単位として含有する共重合体であり、かつ、前記2−オキサゾリン系モノマー(a)は1〜90モル%含有されることが好ましい。1モル%の未満になると、実質的に化学反応を起こすことが出来なくなる。一方、90モル%を超過するようになると、上記モノマー(a)を水等の液体中で分散させることが困難となり、共重合体BをCNT被膜7の微細構造の隅々に行き渡らせることが出来なくなる。 For the same reason, the copolymer B is a copolymer containing a 2-oxazoline-based monomer (a) and a nitrogen-containing heterocyclic monomer (b) as constituent units, and the 2-oxazoline-based monomer (b) is contained. The monomer (a) is preferably contained in an amount of 1 to 90 mol%. If it is less than 1 mol%, it becomes virtually impossible to cause a chemical reaction. On the other hand, when it exceeds 90 mol%, it becomes difficult to disperse the monomer (a) in a liquid such as water, and the copolymer B can be distributed to every corner of the fine structure of the CNT film 7. I can't do it.

また、官能基Yと官能基Zとは、カルボキシル基、フェノール性水酸基、酸無水物官能基、及び、チオール基からなる群から選択された1種以上の官能基であることが好ましい。なお、図4に示す例では、官能基Yはカルボキシル基であり、官能基Zはフェノール性水酸基であり、これらが、夫々、共重合体Bの官能基Y’及びZ’(図4の例では、どちらもオキサゾリン基)と化学結合(図4ではアミドエステル結合)することによって互いに強固に接続することになる。 Further, the functional group Y and the functional group Z are preferably one or more functional groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an acid anhydride functional group, and a thiol group. In the example shown in FIG. 4, the functional group Y is a carboxyl group and the functional group Z is a phenolic hydroxyl group, and these are the functional groups Y'and Z'of the copolymer B, respectively (example of FIG. 4). Then, both of them are strongly connected to each other by forming a chemical bond (amide ester bond in FIG. 4) with the oxazoline group).

(共重合体Bの変形例)
なお、共重合体Bは、上述の実施例に限定されず、例えば、(メタ)アクリレート系モノマーが選択されて良い。共重合体Bは、これに付随する官能基Y’及びZ’として、上述のオキサドリン基の他に(又はこれに替えて)、ビニルピロリドン基を有していることが望ましい。
(Modified example of copolymer B)
The copolymer B is not limited to the above-mentioned examples, and for example, a (meth) acrylate-based monomer may be selected. It is desirable that the copolymer B has a vinylpyrrolidone group in addition to (or instead of) the above-mentioned oxadrin group as the functional groups Y'and Z'accompanying the copolymer B.

(砥粒6とCNT被覆7との間の化学結合の付与)
本発明では、上述した(1)砥粒6とCNT被覆7との間の密着性と、(2)CNT被覆7とボンド材5との間の密着性と、のうち、(2)の密着性の向上を図ることを主眼としている。しかしながら、(2)の措置に加えて、(1)の密着性の向上を図るために、砥粒6とCNT被覆7との間に後述する化学結合を施しても良い。
(Giving a chemical bond between the abrasive grains 6 and the CNT coating 7)
In the present invention, of the above-mentioned (1) adhesion between the abrasive grains 6 and the CNT coating 7, and (2) adhesion between the CNT coating 7 and the bonding material 5, (2) adhesion The main purpose is to improve sexuality. However, in addition to the measure (2), a chemical bond described later may be applied between the abrasive grains 6 and the CNT coating 7 in order to improve the adhesion of (1).

具体的には、図3に示すように、砥粒6は表面側に、直接的にCNT被覆7側の官能基Yと化学結合を行う官能基Xを有していることが好ましい。また、図4に示すように、砥粒6は表面側に、CNT被覆7側の官能基Yと、共重合体Bの官能基X’,Y’を介して間接的に化学結合を行う官能基Xを有していることが好ましい。異なる物質5,6,7間での相乗的な化学結合により、砥粒層2での砥粒保持力がより一層向上することが期待される。更に好ましくは、砥粒6側の官能基Xが、官能基Yと同一の官能基が選択されることが好ましい。また、共重合体Bに付随する官能基X’,Y’,Z’が同一の種類(組成)を有した官能基が選択されても良い。これにより、本発明の製造に際し用意されるべき官能基の種類は増えないため、この好適な態様のレジンボンド砥石1を容易に製造することが可能となる。 Specifically, as shown in FIG. 3, it is preferable that the abrasive grains 6 have a functional group X on the surface side that directly chemically bonds with the functional group Y on the CNT-coated 7 side. Further, as shown in FIG. 4, the abrasive grains 6 indirectly form a chemical bond on the surface side via the functional group Y on the CNT-coated 7 side and the functional groups X'and Y'of the copolymer B. It preferably has a group X. It is expected that the abrasive grain holding power in the abrasive grain layer 2 will be further improved by the synergistic chemical bond between the different substances 5, 6 and 7. More preferably, the functional group X on the abrasive grain 6 side is selected to be the same as the functional group Y. Further, a functional group in which the functional groups X', Y'and Z'accompanied to the copolymer B have the same type (composition) may be selected. As a result, the types of functional groups to be prepared in the production of the present invention do not increase, so that the resin bond grindstone 1 in this preferred embodiment can be easily produced.

(レジンボンド砥石の製造方法)
次に、本発明のレジンボンド砥石1の製造方法の一例についても説明する。
(Manufacturing method of resin bond grindstone)
Next, an example of the method for manufacturing the resin bond grindstone 1 of the present invention will also be described.

(1.ボンド材と被覆砥粒との混合工程)
フェノール樹脂の粉末とCNT被覆砥粒とを混合する。なお、粉末状のフェノール樹脂に限らず、液体状のフェノール樹脂を使用しても良い。この混合工程では、撹拌、せん断、摩擦作用を利用した自転公転混合機、カッターミル等が使用される。なお、フェノール樹脂等の耐摩耗性や放熱性を向上させたりすることを目的として、銅等の金属フィラーやSiC等の無機化合物などのフィラーを混合しても良い。また、混合手法として、乾式及び湿式のいずれの方法を採用しても良い。また、樹脂を溶媒に溶かした上で混合しても良い。この場合、常温又は加温環境で乾燥工程が別途必要となる。
(1. Mixing process of bond material and coated abrasive grains)
The phenol resin powder and the CNT-coated abrasive grains are mixed. In addition, not only powdery phenol resin but also liquid phenol resin may be used. In this mixing step, a rotation / revolution mixer utilizing agitation, shearing, and frictional action, a cutter mill, and the like are used. A metal filler such as copper or a filler such as an inorganic compound such as SiC may be mixed for the purpose of improving the wear resistance and heat dissipation of the phenol resin or the like. Further, as the mixing method, either a dry method or a wet method may be adopted. Alternatively, the resin may be dissolved in a solvent and then mixed. In this case, a separate drying step is required at room temperature or in a heated environment.

(各原料の混合比率)
例えば、下記比率で、それぞれの原料を混合する。
CNT被覆砥粒 ; 3〜50% (vol)
フェノール樹脂等;15〜97% (vol)
フィラー ; 0〜80% (vol)
(Mixing ratio of each raw material)
For example, each raw material is mixed at the following ratio.
CNT-coated abrasive grains; 3 to 50% (vol)
Phenol resin, etc .; 15-97% (vol)
Filler; 0-80% (vol)

(2.成型工程)
以上のように用意された混合物は、金型等を使用し加圧・加熱(又は常温)環境下で所望の形状に近い形に成型される。
(2. Molding process)
The mixture prepared as described above is molded into a shape close to a desired shape under a pressurized / heated (or normal temperature) environment using a mold or the like.

(3.焼成行程)
砥粒を含有した混合物は、成型後、焼結炉で加圧(又は常圧)・加熱環境下で焼成される。なお、乾燥混合物の場合は所定の焼成型に充填する。湿式混合物の場合は乾燥後、所定の焼成型にセットし、樹脂の特性に適した焼成条件で焼成し、レジンボンド砥石1として仕上げる。
(3. Firing process)
After molding, the mixture containing abrasive grains is fired in a sintering furnace under pressure (or normal pressure) and heating environment. In the case of a dry mixture, it is filled in a predetermined baking mold. In the case of a wet mixture, after drying, it is set in a predetermined firing mold and fired under firing conditions suitable for the characteristics of the resin to finish as the resin bond grindstone 1.

(ハイレシプロ研削による砥石摩耗試験)
実施例1の方法で作製したCNT被覆砥粒4を含有したレジンボンド砥石1に加え、未被覆砥粒を用いたレジンボンド砥石(比較例1)や化学結合の無いCNT被覆砥粒を用いたレジンボンド砥石(比較例2)を用意した。これらの砥石で被加工物を研削(ハイレシプロ研削)しながら被加工物の研削量と砥石の摩耗量を測定した。
(Whetstone wear test by high reciprocating grinding)
In addition to the resin bond grindstone 1 containing the CNT-coated abrasive grains 4 produced by the method of Example 1, a resin bond grindstone using uncoated abrasive grains (Comparative Example 1) and a CNT-coated abrasive grain having no chemical bond were used. A resin bond grindstone (Comparative Example 2) was prepared. While grinding the workpiece with these grindstones (high reciprocating grinding), the amount of grinding of the workpiece and the amount of wear of the grindstone were measured.

(試験条件)
表1に示す試験条件で研削加工を実施した。被加工物として耐熱合金であるワスパロイ(WASPALOY)を使用して、実施例1及び比較例1,2の砥石摩耗量を比較した。
(Test condition)
Grinding was performed under the test conditions shown in Table 1. Using WASPALOY, which is a heat-resistant alloy, as the work piece, the grindstone wear amounts of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were compared.

Figure 0006906763
Figure 0006906763

(試験結果)
図5(a)は、比較例1(化学結合もCNT被覆も施さない従来の砥粒)のレジンボンド砥石を用いた場合の研削量(工作物が研削された量)と砥石自体の摩耗量との関係を示す。図5(b)は、比較例2(化学結合の無いCNT被覆砥粒)のレジンボンド砥石を用いた場合の研削量と砥石自体の摩耗量との関係を示す。一方、図5(c)は、実施例1(化学結合の有るCNT被覆砥粒)のレジンボンド砥石1を用いた場合の研削量(研削によって除去された工作物の体積)と砥石自体の摩耗量との関係を示す。ここで、「化学結合の有る」とは、オキサゾリン基を有する共重合体Bを砥粒層2に介在させることによって、CNT8とボンド材5(フェノール樹脂)のそれぞれの官能基Y,Zが化学結合を形成したことを意味している。なお、図6に、工作物の単位体積除去量当たりの砥石摩耗量(図5(a)、図5(b)及び図5(c)の各条件での試験結果を直線近似させたときの傾き)を示す。
(Test results)
FIG. 5A shows the amount of grinding (the amount of the workpiece ground) and the amount of wear of the grindstone itself when the resin bond grindstone of Comparative Example 1 (conventional abrasive grains without chemical bonding or CNT coating) is used. Shows the relationship with. FIG. 5B shows the relationship between the grinding amount and the wear amount of the grindstone itself when the resin bond grindstone of Comparative Example 2 (CNT-coated abrasive grains without chemical bonds) is used. On the other hand, FIG. 5C shows the grinding amount (volume of the workpiece removed by grinding) and the wear of the grindstone itself when the resin bond grindstone 1 of Example 1 (CNT-coated abrasive grains having chemical bonds) is used. The relationship with the quantity is shown. Here, "having a chemical bond" means that the copolymer B having an oxazoline group is interposed in the abrasive grain layer 2, so that the functional groups Y and Z of the CNT 8 and the bond material 5 (phenol resin) are chemically bonded. It means that a bond was formed. It should be noted that FIG. 6 shows a linear approximation of the test results under each condition of the grindstone wear amount per unit volume removal amount of the workpiece (FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c)). Tilt) is shown.

(CNT被覆の有無の効果)
同条件の比較例1,2の結果と実施例1の結果とを対比してみると、図5及び図6に示すように、工作物往復周波数が500rev/minの試験条件において、通常の砥粒を用いた比較例1の場合よりも、実施例1(化学結合の有るCNT被覆砥粒を用いた砥石)の場合の方が、単位体積除去量当たりの砥石摩耗量が減少する傾向が観察された。
(Effect of presence / absence of CNT coating)
Comparing the results of Comparative Examples 1 and 2 under the same conditions with the results of Example 1, as shown in FIGS. 5 and 6, under the test conditions where the reciprocating frequency of the workpiece is 500 rev / min, a normal grindstone is used. It is observed that the amount of grindstone wear per unit volume removal amount tends to decrease in the case of Example 1 (grindstone using CNT-coated abrasive grains having chemical bonds) than in the case of Comparative Example 1 using grains. Was done.

(化学結合の有無の効果)
同条件の比較例2の結果と実施例1の結果とを対比してみると、化学結合が無く砥粒の保持をアンカー効果のみに依存するCNT被覆砥粒(比較例2)に比べて、化学結合の有るCNT被覆砥粒(実施例1)が、単位体積除去量当たりの砥石摩耗量が明らかに減少する傾向が観察された。
(Effect of presence or absence of chemical bond)
Comparing the results of Comparative Example 2 under the same conditions with the results of Example 1, as compared with the CNT-coated abrasive grains (Comparative Example 2), which have no chemical bond and depend only on the anchor effect for holding the abrasive grains. It was observed that the amount of grindstone wear per unit volume removal amount of CNT-coated abrasive grains having chemical bonds (Example 1) was clearly reduced.

工作物往復周波数500rev/minというハイレシプロ研削条件(すなわち、単位時間あたりの最大砥粒切込み深さが大きい条件)においては、工作物との継続的な接触による砥粒の部分的な摩滅よりも、「砥粒自体の脱落」による砥石摩耗が顕著になることが知られている。実施例1のレジンボンド砥石1では、このようなハイレシプロ研削条件においても砥石寿命が向上しており、化学結合を有するCNT被覆砥粒4の高い砥粒保持力が現れた結果であると本発明者らは推察する。図6より、工作物往復周波数500rev/minのハイレシプロ研削条件下においては、通常の砥粒(比較例1)の場合に比べて、砥石寿命が1.81倍になることが判る。一方、化学結合の無いCNT被覆砥粒(比較例2)の場合に比べても、砥石寿命が1.63倍になることが判る。このことから、化学結合が無く、砥粒6の保持をアンカー効果AEのみに依存するCNT被覆砥粒(比較例2)と比べても十分な優位性があるといえる。 Under high reciprocating grinding conditions with a workpiece reciprocating frequency of 500 rev / min (ie, conditions where the maximum abrasive depth of cut per unit time is large), rather than partial wear of the abrasive grains due to continuous contact with the workpiece. , It is known that the wear of the grindstone due to "falling off of the abrasive grains themselves" becomes remarkable. According to the present invention, the resin bond grindstone 1 of the first embodiment has an improved grindstone life even under such high reciprocating grinding conditions, and the high abrasive grain holding power of the CNT-coated grindstone 4 having a chemical bond appears. The inventors speculate. From FIG. 6, it can be seen that under high reciprocating grinding conditions with a workpiece reciprocating frequency of 500 rev / min, the grindstone life is 1.81 times longer than in the case of ordinary abrasive grains (Comparative Example 1). On the other hand, it can be seen that the life of the grindstone is 1.63 times longer than that of the CNT-coated abrasive grains without chemical bonds (Comparative Example 2). From this, it can be said that there is a sufficient advantage as compared with the CNT-coated abrasive grains (Comparative Example 2) which have no chemical bond and depend only on the anchor effect AE for the retention of the abrasive grains 6.

以上の実施形態及び実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明に包含される権利範囲はこれらの実施形態及び実施例に限定されないものである。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiments and examples, the scope of rights included in the present invention is not limited to these embodiments and examples.

本発明によれば、CNT8とボンド材5とを、CNT8による物理的なアンカー効果AEと、官能基Y,Zの導入による化学的結合との双方の作用によって結合するために、砥粒層2の砥粒保持力を飛躍的に高めることができるため、砥粒加工中の被覆砥粒4の脱落を抑えて、レジンボンド砥石1の工具寿命及び砥粒加工性能を大幅に向上させることができる。 According to the present invention, the abrasive grain layer 2 is used to bond the CNT 8 and the bond material 5 by the actions of both the physical anchor effect AE due to the CNT 8 and the chemical bond due to the introduction of the functional groups Y and Z. Since it is possible to dramatically increase the abrasive grain holding force of the resin bond grindstone 1, it is possible to suppress the falling of the coated abrasive grains 4 during the abrasive grain processing, and to significantly improve the tool life and the abrasive grain processing performance of the resin bond grindstone 1. ..

本発明のレジンボンド砥石1は、好ましくは、CNT被覆7の官能基Yとボンド材5の官能基Zとに結びつく共重合体Bを備えるために、化学結合によりCNT被覆7とボンド材5とを強固に接着できることから、物理的なアンカー効果AEのみでは得られない、高い砥粒保持力を発現できるという効果がある。 The resin bond grindstone 1 of the present invention preferably includes the copolymer B bonded to the functional group Y of the CNT coating 7 and the functional group Z of the bond material 5, so that the CNT coating 7 and the bond material 5 are chemically bonded to each other. Since the resin can be firmly adhered, there is an effect that a high abrasive grain holding force, which cannot be obtained only by the physical anchor effect AE, can be exhibited.

このように、本発明は、産業上の利用価値及び産業上の利用可能性が非常に高い。 As described above, the present invention has very high industrial applicability and industrial applicability.

1 レジンボンド砥石
2 砥粒層
3 台金
4 被覆砥粒
5 ボンド材
5’ 変性樹脂ボンド材
6 砥粒
7 カーボンナノチューブ(CNT)被覆
7’ 変性カーボンナノチューブ(CNT)被覆
8 カーボンナノチューブ(CNT)
AE アンカー効果
B 共重合体
C 化学結合
X 砥粒の表面側に設けられた官能基
X’ 砥粒の官能基Xと結びつく、共重合体に付随する官能基
Y CNTの表面側に設けられた官能基
Y’ CNTの官能基Yと結びつく、共重合体に付随する官能基
Z ボンド材の表面側に設けられた官能基
Z’ ボンド材の官能基Zと結びつく、共重合体に付随する官能基
1 Resin bond grindstone 2 Abrasive grain layer 3 Base metal 4 Coated abrasive grains 5 Bond material 5'Modified resin bond material 6 Abrasive grains 7 Carbon nanotube (CNT) coating 7'Modified carbon nanotube (CNT) coating 8 Carbon nanotube (CNT)
AE Anchor effect B Copolymer C Chemical bond X Functional group provided on the surface side of the abrasive grains X'Provided on the surface side of the functional group Y CNT attached to the copolymer that binds to the functional group X of the abrasive grains. Functional group Y'Functional group attached to the copolymer that binds to the functional group Y of CNT Z'Functional group provided on the surface side of the bond material Z'Functional group attached to the functional group Z of the bond material. Basic

Claims (6)

多数の被覆砥粒と、
前記被覆砥粒を結合して砥粒層を形成する樹脂製ボンド材と、
を備えたレジンボンド砥石において、
前記被覆砥粒は、
砥粒と、
前記砥粒の表面を包み込むように被覆し、かつ、カーボンナノチューブが絡み合うように構成されたカーボンナノチューブ被覆と、
を備え、かつ、
前記カーボンナノチューブが官能基Yを有し、前記ボンド材が官能基Zを有し、かつ、前記カーボンナノチューブと前記ボンド材との界面には、前記官能基Yと前記官能基Zとを構成要素とする化学結合が在することを特徴とするレジンボンド砥石。
With a large number of coated abrasive grains,
A resin bond material that combines the coated abrasive grains to form an abrasive grain layer,
In the resin bond grindstone equipped with
The coated abrasive grains are
Abrasive grains and
A carbon nanotube coating that wraps around the surface of the abrasive grains and is configured so that carbon nanotubes are entangled with each other.
And
The carbon nanotube has a functional group Y, the bond material has a functional group Z, and the functional group Y and the functional group Z are constituent elements at the interface between the carbon nanotube and the bond material. resin bonded grinding wheel, wherein the chemical bond is polarized standing to.
前記官能基Yと前記官能基Zの一方が、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基からなる群から選択された1種以上の官能基であり、他方がイソシアネート基、エポキシ基、酸無水物官能基からなる群から選択された1種以上の官能基であり、かつ、前記官能基Yと前記官能基Zとの化学結合が存在することを特徴とする請求項1に記載のレジンボンド砥石。 One of the functional group Y and the functional group Z is one or more functional groups selected from the group consisting of a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group and an amino group, and the other is an isocyanate group, an epoxy group and an acid. The resin according to claim 1, wherein it is one or more functional groups selected from the group consisting of anhydrous functional groups, and a chemical bond between the functional group Y and the functional group Z is present. Bond grindstone. 前記官能基Yと前記官能基Zとが、カルボキシル基、フェノール性水酸基、ヒドロキシル基、酸無水物官能基、及び、チオール基からなる群から選択された1種以上の官能基であり、かつ、前記官能基Yと前記官能基Zとの間には共重合体Bが介在し、共重合体Bが有する官能基Y’と前記官能基Yとの化学結合、及び、共重合体Bが有する官能基Z’と前記官能基Zとの化学結合が存在することを特徴とする請求項1に記載のレジンボンド砥石。 The functional group Y and the functional group Z are one or more functional groups selected from the group consisting of a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a hydroxyl group, an acid anhydride functional group, and a thiol group, and A copolymer B is interposed between the functional group Y and the functional group Z, and the functional group Y'that the copolymer B has and the functional group Y have a chemical bond and the copolymer B has. The resin bond grindstone according to claim 1, wherein a chemical bond between the functional group Z'and the functional group Z is present. 前記共重合体Bが、2−オキサゾリン系モノマー(a)を必須の構成単位として含有する共重合体であることを特徴とする請求項3に記載のレジンボンド砥石。 The resin bond grindstone according to claim 3, wherein the copolymer B is a copolymer containing a 2-oxazoline-based monomer (a) as an essential constituent unit. 前記共重合体Bが、2−オキサゾリン系モノマー(a)と、含窒素複素環系モノマー(b)とを構成単位として含有する共重合体であり、かつ、
前記共重合体Bには、前記2−オキサゾリン系モノマー(a)が1〜90モル%含有されることを特徴とする請求項3に記載のレジンボンド砥石。
The copolymer B is a copolymer containing a 2-oxazoline-based monomer (a) and a nitrogen-containing heterocyclic monomer (b) as constituent units, and is a copolymer.
The resin bond grindstone according to claim 3, wherein the copolymer B contains 1 to 90 mol% of the 2-oxazoline-based monomer (a).
前記官能基Y’と前記官能基Z’とがオキサゾリン基であることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載のレジンボンド砥石。 The resin bond grindstone according to any one of claims 3 to 5, wherein the functional group Y'and the functional group Z'are oxazoline groups.
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