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JPS6362343B2 - - Google Patents
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JPS6362343B2 - - Google Patents

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JPS6362343B2
JPS6362343B2 JP20501885A JP20501885A JPS6362343B2 JP S6362343 B2 JPS6362343 B2 JP S6362343B2 JP 20501885 A JP20501885 A JP 20501885A JP 20501885 A JP20501885 A JP 20501885A JP S6362343 B2 JPS6362343 B2 JP S6362343B2
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JP
Japan
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abrasive
abrasive grain
grinding
weight
mold
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JP20501885A
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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 この発明は、特定の芳香族ポリイミド粉末と砥
粒とが少なくとも配合されている特定の配合物か
ら加圧成形された、砥粒が耐熱性樹脂で結合され
ている砥粒成形体からなる〓砥粒層〓、および熱
可塑性樹脂組成物から加熱硬化によつて形成され
た硬化物からなる〓砥石基板〓が直接一体に密
着・接合されている〓研削工具〓、特にホイール
状の砥石基板に砥粒層が設けられている〓研削工
具〓を製造する新規な方法に係るものである。 〔従来技術の説明〕 従来、例えば、ダイヤモンド、立方晶ボロンナ
イト(以下CBNと略記することもある)などの
砥粒と、特定のポリイミド樹脂との組合せからな
る配合物を使用して、耐熱性のポリイミド樹脂で
ダイヤモンドまたはCBN砥粒が結合されている
砥粒成形体を製造する方法は、例えば、アメリカ
特許第3385684号明細書、アメリカ特許第3650715
号明細書などに記載されているように、公知であ
る。 現在、前記の砥粒成形体の結合剤に使用される
最も耐熱性に優れているポリイミド樹脂として
は、例えば、ピロメリツト酸二無水物と4,4−
ジアミノジフエニルエーテルとから得られた芳香
族ポリイミドが使用できることも良く知られてい
る。 また、前記砥粒成形体からなる砥粒層を砥石基
盤上に有する研削工具を製造する方法としては、
まず、ピロメリツト酸二無水物系の芳香族ポリイ
ミド樹脂で砥粒が結合されている砥粒成形体を成
形しておき、一方、別に成形された砥石基盤を予
め用意しておいて、その砥粒成形体と砥石基盤と
を使用して、砥石基盤の上に砥粒成形体を適当な
耐熱性接着剤で加熱接着して、ホイール状などの
研削工具を製作する方法が知られていた。 しかし、前記の研削工具の製作において、前記
の接着剤として砥石基盤と砥粒成形体(砥粒と芳
香族ポリイミド結合材)と互いに強固に接合する
ことができる高価で特殊な耐熱性接着剤を使用す
る必要があり、また、砥石基盤と砥粒成形体とを
密着・接合する作業が一般に高温で行われるので
両者の耐熱性、熱膨張性などによつてはかなり困
難な作業となり、したがつて、両者の接合を研削
作業に耐えうるように充分に強固にすることが極
めて困難であり、安定した性能の研削工具を再現
性よく工業的に製造することができなかつたので
ある。 さらに、公知の研削工具の製造においては、砥
石基盤が複雑な形状であると、砥石基盤に砥粒成
形体を嵌合、はめ込むことなどが容易にできなく
なるので、複雑な形状の研削工具を実質的に製作
できないことがある。 また、公知の方法で製作された「ピロメリツト
酸二無水物系の芳香族ポリイミド樹脂で砥粒が結
合されている砥粒成形体からなる砥粒層を有する
研削工具」は、前記砥粒層の研削性能が、重研削
用としては、充分に高いものではなく、特に、砥
粒層の消費量Aに対する被研磨材料の研削量Bの
容量比B/Aで示される〓研削比〓などが不充分
であつた。 この発明者らは、耐熱性の高いポリイミド樹脂
を結合剤として使用して砥粒を結合している砥粒
成形体と砥石基盤とからなる優れた性能の研削工
具を工業的に容易に製造する方法について鋭意研
究した結果、砥粒の結合剤として、特定のビフエ
ニルテトラカルボン酸系の芳香族ポリイミドを使
用して成形されている砥粒層成形体を、金型内に
組み込んで、その金型内の残りの空間に熱硬化性
樹脂組成物を充填し、加熱成形することによつ
て、一挙に、砥粒成形体からなる砥粒層と前記熱
硬化性樹脂組成物の硬化物からなる砥石基盤とが
直接一体に接合されている研削工具を、容易に製
造することができることを見い出し、この発明を
完成した。 〔本発明の構成〕 すなわち、この発明は、砥粒100重量部、およ
び、ビフエニルテトラカルボン酸またはその酸二
無水物を50モル%以上含有する芳香族テトラカル
ボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを重合および
イミド化して得られた芳香族ポリイミドからな
り、そのポリマーの二次転移温度が250〜380℃で
ある芳香族ポリイミド粉末20〜150重量部が、少
なくとも配合されている配合物から加圧成形され
た、砥粒を5〜50容量%の割合で含有している砥
粒成形体を、金型内に組み込み、さらに、その金
型内の残りの空間に、無機または金属粉体あるい
はそれらの短繊維を含有する熱硬化性樹脂組成物
を充填し、そして、熱硬化性樹脂組成物を加熱お
よび加圧して、前記樹脂の硬化物からなる砥石基
盤と、前記砥粒成形体からなる砥粒層とが直接一
体に接合された研削工具を形成することを特徴と
する研削工具の製法に関する。 なお、前記の二次転移温度は、動的粘弾性測定
(例えば、レオメトリツクス社製;メカニカルス
ペクトロメーターを使用して測定する)によつて
測定された二次転移温度である。 〔本発明の作用効果〕 この発明の方法で製造された研削工具は、砥粒
層において、砥粒の結合剤として使用されている
前述のビフエニルテトラカルボン酸系の芳香族ポ
リイミドが、その試料を10℃/分で昇温させ試料
の5重量%減量時の温度で示す耐熱性において
530℃以上の充分な耐熱性を示し、しかもかなり
の高温にまで高い機械的強度を保持しながら、砥
粒層の成形性、砥粒との密着性においても優れて
いるので、前述の〓研削比〓などの砥石性能が極
めて安定して優れているのである。 この発明の製法は、砥粒成形体の結合剤である
前述のビフエニルテトラカルボン酸系の芳香族ポ
リイミドが比較的低い明確な二次転移温度を有し
ていて、その砥粒成形体が熱硬化性樹脂組成物の
高温での熱硬化の際にその硬化物と強固に一体に
接合することができるので、前述の砥粒成形体を
まず金型内に組み込んでおき、その金型内に熱硬
化性樹脂組成物を充填して、熱硬化性樹脂組成物
を加熱硬化して砥石基盤を成形するだけで、砥粒
成形体からなる砥粒層と硬化物からなる砥石基盤
とが直接一体に接合された研削工具を、全く接着
剤などを使用しないで、一挙に製造することがで
きるのである。 しかも、この発明の製法は、金型内に砥粒成形
体を組み込んだ後に、液状または粉体状の熱硬化
性樹脂組成物を金型内に充填して、硬化、成形す
るので、砥石基盤を複雑な形状にすることが容易
であり、ホイール状などの多様な形状の研削工具
を製造することができるのである。 〔実施例〕 以下、図面も参考にして、この発明をさらに詳
しく説明する。 第1図は、この発明の製法で得られた研削工具
の一例を示す斜視図であり、第2図はその研削工
具の断面図である。 第3図および第4図は、この発明の製法に使用
する金型において、この発明の製法の状況の一例
を、順次、概略示す断面図である。 この発明の製法で得られる研削工具は、例え
ば、第1図および第2図に示すように、特定の配
合物から加圧成形で形成された〓ビフエニルテト
ラカルボン酸系の芳香族ポリイミドで砥粒が結合
されている砥粒成形体〓からなる〓砥粒層1〓
が、熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる〓砥石
基盤2〓に、直接一体に結合されている研削工具
3である。 この発明において使用する芳香族ポリイミド粉
末は、ビフエニルテトラカルボン酸またはその酸
二無水物を50モル%以上、好ましくは60モル%以
上、さらに好ましくは80〜100モル%含有する芳
香族テトラカルボン酸成分と、芳香族ジアミン成
分とを概略等モル重合およびイミド化して得られ
た高分子量の芳香族ポリイミドからなり、そのポ
リマーの二次転移温度が250〜380℃、好ましくは
260〜350℃である芳香族ポリイミド粉末である。 前記の芳香族ポリイミドは、その試料を10℃/
分で昇温して試料の5重量%減量時の温度が約
530℃以上、特に540〜600℃程度である耐熱性を
有するものであればよい。 前記の芳香族ポリイミドは、対数粘度(50℃で
測定、濃度;0.5g/100ml溶媒、溶媒;パラクロ
ルフエノール)が、約0.1〜7、特に0.3〜5程度
であることが好ましい。 さらに、この発明で使用する芳香族ポリイミド
粉末の平均粒径は、約0.1〜100μm、特に0.5〜
50μm程度であることが好ましい。 前記の芳香族ポリイミドの製造に使用される芳
香族テトラカルボン酸成分であるビフエニルテト
ラカルボン酸またはその酸二無水物としては、
2,3,3′,4′−ビフエニルテトラカルボン酸ま
たはその酸二無水物、3,3′,4,4′−ビフエニ
ルテトラカルボン酸またはその酸二無水物、ある
いはそれらの混合物を挙げることができ、特に、
3,3′,4,4′−ビフエニルテトラカルボン酸類
が好適であり、また、前記ビフエニルテトラカル
ボン酸と共に併用することができる他の芳香族テ
トラカルボン酸成分としては、ピロメリツト酸、
ベンゾフエノンテトラカルボン酸、ビス(3,4
−ジカルボキシフエニル)メタン、2,2−ビス
(3,4−ジカルボキシフエニル)プロパン、ビ
ス(3,4−ジカルボキシフエニル)エーテル、
またはそれらの酸二無水物、あるいはそれらの混
合物を挙げることができる。 前記の芳香族ジアミンとしては、4,4′−ジア
ミノジフエニルエーテル、3,4′−ジアミノジフ
エニルエーテル、4,4′−ジアミノジフエニルチ
オエーテル、4,4′−ジアミノジフエニルメタ
ン、3,4′−ジアミノジフエニルメタン、4,
4′−ジアミノジフエニルプロパン、4,4′−ジア
ミノベンゾフエノン、o−、m−またはp−フエ
ニレンジアミン、あるいはそれらの混合物を挙げ
ることができる。 この発明では、特に、3,3′,4,4′−ビフエ
ニルテトラカルボン酸又はその酸二無水物、また
は2,3,3′,4′−ビフエニルテトラカルボン酸
又はその酸二無水物を60モル%以上、特に80〜
100モル%含有している芳香族テトラカルボン酸
成分と、4,4′−ジアミノジフエニルエーテル、
3,4′−ジアミノジフエニルエーテルを約50モル
%以上、特に60〜100モル%含有している芳香族
ジアミン成分とを、概略等モル重合して得られた
高分子量の芳香族ポリイミド粉末が、砥粒と共に
配合された配合物の成形性などにおいて好適であ
る。 この発明の製法に使用される砥粒成形体は、砥
粒100重量部、および、前述の芳香族ポリイミド
粉末20〜150重量部、好ましくは30〜120重量部、
さらに必要であれば、充填剤0〜100重量部、特
に10〜80重量部からなる均一に配合された粉末の
配合物から加圧成形された、しかも成形後に砥粒
を5〜50容量%、特に10〜45容量%程度の割合で
含有している砥粒成形体であればよい。 前記の芳香族ポリイミド粉末は、砥粒、充填剤
と配合する前に、約50〜150℃の温度で、約0.1〜
20時間、特に0.5〜10時間程度、乾燥して使用す
ることが好ましい。 前記の砥粒としては、例えば、天然または人造
ダイヤモンド、立方晶ボロンナイトライドなどを
挙げることができ、その砥粒の平均粒径が約0.5
〜500μm、特に1〜100μm程度であることが好
ましい。 前記の充填剤としては、一般に樹脂結合砥粒成
形体の製造において使用される公知の充填剤であ
ればよく、例えば、グラフアイト、SiO2、SiC、
Al2O3、FeO3、Cu、Sn、またはそれらの混合物
などを挙げることができ、その充填剤の平均粒径
が、約0.1〜100μm、特に0.5〜50μm程度である
ことが好ましい。 この発明において、砥粒成形体は、前述のよう
に、砥粒を5〜50容量%の割合で含有していれば
よいが、特に、組成が、砥粒:5〜50容量%(特
に好ましくは10〜45容量%)、芳香族ポリイミド
樹脂:10〜90容量%(特に好ましくは20〜80容量
%)、および充填剤:0〜70容量%(特に好まし
くは5〜50重量%)であることが好ましい。さら
に前記砥粒層に含有されている砥粒と芳香族ポリ
イミド樹脂との容量比は、1:3〜3:1(特に
好ましくは1:2〜2:1)の範囲内であること
が望ましい。 この発明において、砥粒成形体は、その形状、
サイズなどが、後で成形される砥石基盤の形状に
合致し、金型内に容易に組み込むことができるも
のであれば、特に限定されるものではないが、例
えば、砥粒成形体の最大厚さが約0.1〜20mm、特
に0.5〜10mm程度であり、幅(高さ)が1〜500
mm、特に2〜100mm程度であり、さらに外径が1
〜100cm、特に5〜50cm程度である円環状体であ
ることが適当であり、また、砥粒成形体の物性と
しては、引張強度(25℃)が約250Kg/cm2以上、
および、破断点での伸び率が約1.2〜5%である
ことが、砥石基板の成形の際の高温・高圧に耐え
るためには適当である。 この発明に使用する砥粒成形体は、前述の芳香
族ポリイミド粉末と砥粒とが少なくとも配合され
ている適当な組成の配合物を、金型内に充填し
て、前記の芳香族ポリイミドの二次転移温度より
高い温度で、そして100〜5000Kg/cm2に加圧して、
砥粒が芳香族ポリイミドの結合剤で強固に結合さ
れた砥粒成形体を形成することによつて製造する
ことができる。 この発明の製法においては、第3図に示すよう
に、前述の砥粒成形体1を金型のボトム金型5お
よびバンド金型6で形成される空間7の中に組み
込み、さらに、その金型5,6による空間7の残
りの空間に、無機または金属粉体あるいはそれら
の短繊維を含有する流動性の熱硬化性樹脂組成物
を充填し、そして、第4図に示すように、押し込
み金型8を前記金型5,6の空間7に押し込みな
がら、金型内に充填されている熱硬化性樹脂組成
物を適当な成形条件で加熱および加圧して、第1
図および第2図に示すように、前記樹脂の硬化物
からなる砥石基盤2と、前記砥粒成形体からなる
砥粒層1とが直接一体に接合されたホイール状の
研削工具3などを形成するのである。 前記の熱硬化性樹脂組成物としては、例えば、
フエノール樹脂粉体、ジアリルフタレート樹脂粉
体、エポキシ樹脂粉体、フエノールアラルキル樹
脂粉体などの粉体状または液状の熱硬化性樹脂
と、アルミニウム、銅、鉄などの金属粉体、ある
いは、カーボングラツク、シリコン、シリカ、シ
リコンカーバイトなどのその他の粉体、あるい
は、金属ウイスカー、ガラス短繊維、炭素短繊維
などの短繊維とからなる、金型内への充填に必要
な流動性を充分に有する液状または粉体状の組成
物である。 前記の熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化により砥
石基盤を成形する際に、成形収縮率が約1.4容量
%以下、特に1.0容量%以下、さらに好ましくは
0.5容量%以下となるような組成であると共に、
熱硬化による成形後に形成された砥石基盤として
の抗折力が約6Kg/mm2以上、特に7〜20Kg/mm2
度となることが好ましい。 また、前記の樹脂組成物は、成形後の砥石基盤
において、熱硬化性樹脂の硬化物が約30〜98容量
%、特に40〜90容量%、さらに好ましくは50〜85
容量%となるような組成であることが、前述の成
形収縮率を低下させるため、砥粒成形体との接着
性を保持する上で、好適である。 この発明の製法においては、前記の熱硬化性樹
脂組成物の成形では、その成形温度を約100〜300
℃、特に150〜250℃程度にすることが好ましく、
また、成形圧力を約10〜1000Kg/cm2、特に50〜
800Kg/cm2程度にし、さらに成形時間を3〜60分
間、特に5〜40分間程度にすることが適当であ
る。 この発明の製法によつて、特殊な形状の砥石基
盤に砥粒層が設けられた研削砥石、例えば、超硬
研磨工具、ハイス工具の研磨に使用される研削工
具(第1図および第2図に示すような研削工具)
などのように、研磨の際に砥粒層の摩耗と共に砥
石基盤も一部摩耗してしまうような用途に使用で
きる熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる砥石基
盤を有するホイール状の研削工具を、工業的に容
易に製造することができるのである。 以下、実験例によつてこの発明の研削工具の製
法をさらに詳しく説明する。 実験例 1 3,3′,4,4′−ビフエニルテトラカルボン酸
又はその酸二無水物と、4,4′−ジアミノジフエ
ニルエーテルとを、概略等モル重合して得られた
高分子量の芳香族ポリイミド粉末(平均粒子径;
15μm、二次転移温度;285℃、5重量%減量温
度;575℃、対数粘度;3.2、成形後の比重:
1.48)4.62重量部と、これに140メツシユのニツ
ケルクラツドした人造ダイヤモンド(比重:
5.05)11.16重量部〔人造ダイヤモンド(比重:
3.51)を4.52重量部含有する〕を乾式混合して調
製した配合物を、所定の金型内に充填し、250℃
の温度で1000Kg/cm2の圧力で、5分間加圧してま
ず予備成形し、次いで、310℃に昇温して、2000
Kg/cm2の圧力で、5分間、加圧成形(本成形)を
して、第1図に示すような形状の環状の砥粒成形
体を成形した。前記の砥粒成形体は、人造ダイヤ
モンドを25容量%含有しており、ASTM D−
1708に準ずる測定方法で測定して、引張強度が
327Kg/cm2であり、その破断点での伸び率が1.8%
であつた。 この砥粒成形体を、第3図に示すような金型内
に組み込み、その金型の残りの空間に、フエノー
ル樹脂粉末75重量部、グラフアイト粉末15重量部
およびアルミニウム粉末15重量部からなる熱硬化
性樹脂組成物を充填し、そして、第4図に示すよ
うに前記の金型の上方から押し込み金型を押し込
みながら、160℃の成形温度、および330Kg/cm2
成形圧力で、20分間、加圧成形して、前記熱硬化
性樹脂組成物の硬化物からなる砥石基盤と前記砥
粒成形体からなる砥粒層とが直接一体に接合され
た、第1図に示すような形状の研削砥石用の研削
工具を製造した。 その研削工具について下記に示すような条件の
研削性能試験を行い、その結果を第1表に示す。 砥石形状(寸法mm) 11V9(JIS規格) 100b×30T×5u×3X×31.75H 被研削材 超硬合金 M−20種 研削機 マキノ工具研削盤 CFIA−40 (1.5KW) 研削条件 砥石周速 V=1160m/分 テーブル送りf=4m/分 切込み t=0.015mm 乾式研削(研削液を使用しない) 比較実験例 1 ピロメリツト酸系の芳香族ポリイミドが結合剤
として使用されていて、実験例1と同様の割合で
人造ダイヤモンドを含有する砥粒成形体を使用し
て、実験例1と同様に熱硬化性樹脂組成物の硬化
物からなる砥石基盤の成形を行つたが、前記砥粒
成形体が高温・高圧の成形条件において破損して
しまい、研削工具を製造できなかつた。 比較実験例 2 砥粒結合剤としてフエノール樹脂を使用して成
形された砥粒成形体を使用した場合にも、実験例
1と同様の方法では研削砥石が成形できないの
で、第3図に示す金型に、すでに成形されている
砥石基盤を組み込み、さらに、フエノール樹脂粉
体4.62重量部と実験例1と同様の人造ダイヤモン
ド11.16重量部とが乾式配合されている配合物を、
前記金型と砥石基盤とで形成されている隙間に充
填して、その隙間の充填層を加熱および加圧して
砥粒層を成形し、砥粒層と砥石基盤とが一体にな
つて接合されている研削砥石を製造した。 その研削砥石の研削性能試験を実験例1と同様
に行い、その結果を第1表に示す。 比較実験例 3 ポリアミドビスマレイミドと人造ダイヤモンド
とが比較実験例2と同様の組成で配合されている
配合物を使用した他は、比較実験例1と同様にし
て、研削砥石を製造した。その研削砥石の研削性
能試験を実験例1と同様に行い、その結果を第1
表に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an abrasive product in which the abrasive grains are bonded with a heat-resistant resin, which is pressure-molded from a specific compound containing at least a specific aromatic polyimide powder and abrasive grains. A grinding tool in which an abrasive grain layer made of a grain molded body and a grindstone substrate made of a cured material formed from a thermoplastic resin composition by heat curing are directly adhered and joined together, especially This invention relates to a novel method for manufacturing a grinding tool in which an abrasive grain layer is provided on a wheel-shaped grindstone substrate. [Description of Prior Art] Conventionally, heat resistant A method for producing an abrasive grain molded body in which diamond or CBN abrasive grains are bonded with a polyimide resin is described, for example, in U.S. Pat. No. 3,385,684 and U.S. Pat. No. 3,650,715.
It is publicly known as described in the specification etc. Currently, the polyimide resins with the best heat resistance used as binders for the abrasive grain moldings include, for example, pyromellitic dianhydride and 4,4-
It is also well known that aromatic polyimides obtained from diaminodiphenyl ether can be used. Further, as a method for manufacturing a grinding tool having an abrasive grain layer made of the abrasive grain molded body on a grindstone base,
First, an abrasive grain molded body in which abrasive grains are bonded with a pyromellitic dianhydride-based aromatic polyimide resin is molded.Meanwhile, a separately molded whetstone base is prepared in advance, and the abrasive grains are There has been known a method of manufacturing a wheel-shaped grinding tool by using a molded body and a grindstone base, and heat-bonding the abrasive grain molded body onto the whetstone base with a suitable heat-resistant adhesive. However, in manufacturing the grinding tool, an expensive and special heat-resistant adhesive that can firmly bond the grinding wheel base and the abrasive grain molded body (abrasive grains and aromatic polyimide bonding material) to each other is used as the adhesive. In addition, since the work of closely adhering and joining the abrasive grain molded body to the whetstone base is generally done at high temperatures, the work is quite difficult depending on the heat resistance and thermal expansion properties of both. Therefore, it is extremely difficult to make the bond between the two sufficiently strong to withstand grinding work, and it has been impossible to industrially manufacture a grinding tool with stable performance with good reproducibility. Furthermore, in the manufacturing of known grinding tools, if the grinding wheel base has a complicated shape, it becomes difficult to fit or fit the abrasive grain molded body onto the grinding wheel base. It may not be possible to manufacture the product. In addition, "a grinding tool having an abrasive grain layer consisting of an abrasive grain molded body in which abrasive grains are bonded with a pyromellitic dianhydride-based aromatic polyimide resin" manufactured by a known method is a The grinding performance is not high enough for heavy grinding, especially the grinding ratio, which is the capacity ratio B/A of the grinding amount B of the material to be polished to the consumption amount A of the abrasive grain layer. It was enough. The inventors aim to industrially easily manufacture a grinding tool with excellent performance consisting of an abrasive grain molded body and a whetstone base, in which abrasive grains are bound together using a highly heat-resistant polyimide resin as a binder. As a result of intensive research on the method, we incorporated an abrasive layer molded body molded using a specific biphenyltetracarboxylic acid-based aromatic polyimide as a binder for the abrasive grains into a mold, and By filling the remaining space in the mold with a thermosetting resin composition and heat-molding it, an abrasive layer consisting of an abrasive grain molded object and a cured product of the thermosetting resin composition are formed all at once. The present invention was completed based on the discovery that it is possible to easily manufacture a grinding tool in which a grinding wheel base is directly and integrally joined. [Structure of the present invention] That is, the present invention comprises 100 parts by weight of abrasive grains, and an aromatic tetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component containing 50 mol% or more of biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride. 20 to 150 parts by weight of an aromatic polyimide powder obtained by polymerizing and imidizing an aromatic polyimide whose polymer has a second-order transition temperature of 250 to 380° C. The molded abrasive grain body containing 5 to 50% by volume of abrasive grains is incorporated into a mold, and the remaining space in the mold is filled with inorganic or metal powder or the like. The thermosetting resin composition is filled with a thermosetting resin composition containing short fibers, and the thermosetting resin composition is heated and pressurized to form a grindstone base made of a cured product of the resin and a grindstone made of the abrasive grain molded body. The present invention relates to a method for manufacturing a grinding tool characterized by forming a grinding tool in which a grain layer is directly and integrally joined. The second-order transition temperature mentioned above is the second-order transition temperature measured by dynamic viscoelasticity measurement (for example, measured using a mechanical spectrometer manufactured by Rheometrics). [Operations and Effects of the Present Invention] In the grinding tool manufactured by the method of the present invention, in the abrasive grain layer, the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acid-based aromatic polyimide used as a binder for the abrasive grains is The heat resistance is expressed as the temperature at which the sample loses 5% by weight by increasing the temperature at 10℃/min.
It exhibits sufficient heat resistance above 530℃ and maintains high mechanical strength even at extremely high temperatures, while also being excellent in formability of the abrasive grain layer and adhesion to the abrasive grain. The performance of the whetstone, such as ratio, is extremely stable and excellent. In the manufacturing method of the present invention, the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acid-based aromatic polyimide, which is the binder for the abrasive grain molding, has a relatively low and clear second-order transition temperature, and the abrasive grain molding is heated When the curable resin composition is thermally cured at high temperatures, it can be firmly and integrally bonded to the cured product. By simply filling a thermosetting resin composition and heating and curing the thermosetting resin composition to form a whetstone base, the abrasive grain layer made of the abrasive grain molding and the whetstone base made of the cured product are directly integrated. Grinding tools bonded to each other can be manufactured in one step without using adhesives or the like. Moreover, in the manufacturing method of the present invention, after incorporating the abrasive grain molded body into the mold, a liquid or powder thermosetting resin composition is filled into the mold, hardened and molded, so that the abrasive grain base is It is easy to make the grinding tool into a complicated shape, and it is possible to manufacture grinding tools in various shapes such as wheel shapes. [Example] Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a grinding tool obtained by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the grinding tool. FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views sequentially showing an example of the state of the manufacturing method of the present invention in a mold used in the manufacturing method of the present invention. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the grinding tool obtained by the manufacturing method of the present invention is made of a biphenyltetracarboxylic acid-based aromatic polyimide formed by pressure molding from a specific compound. Abrasive grain layer 1 consisting of an abrasive grain molded body in which grains are combined
This is a grinding tool 3 that is directly and integrally bonded to a grindstone base 2 made of a cured thermosetting resin composition. The aromatic polyimide powder used in this invention is an aromatic tetracarboxylic acid containing biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride in an amount of 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, and more preferably 80 to 100 mol%. component and an aromatic diamine component by polymerization and imidization in roughly equimolar amounts, the polymer has a second-order transition temperature of 250 to 380°C, preferably
It is an aromatic polyimide powder with a temperature of 260-350℃. For the aromatic polyimide mentioned above, the sample was heated at 10℃/
The temperature when the sample is reduced by 5% by weight is approximately
Any material may be used as long as it has a heat resistance of 530°C or higher, particularly about 540 to 600°C. The aromatic polyimide described above preferably has a logarithmic viscosity (measured at 50° C., concentration: 0.5 g/100 ml, solvent: parachlorophenol) of about 0.1 to 7, particularly about 0.3 to 5. Furthermore, the average particle size of the aromatic polyimide powder used in this invention is about 0.1 to 100 μm, particularly 0.5 to 100 μm.
The thickness is preferably about 50 μm. The aromatic tetracarboxylic acid component used in the production of the aromatic polyimide is biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride,
2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride, or mixtures thereof. In particular,
3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acids are preferred, and other aromatic tetracarboxylic acid components that can be used in combination with the biphenyltetracarboxylic acid include pyromellitic acid,
Benzophenonetetracarboxylic acid, bis(3,4
-dicarboxyphenyl)methane, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether,
or their acid dianhydrides, or mixtures thereof. Examples of the aromatic diamines include 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylthioether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3, 4'-diaminodiphenylmethane, 4,
Mention may be made of 4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminobenzophenone, o-, m- or p-phenylenediamine, or mixtures thereof. In this invention, in particular, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride, or 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride 60 mol% or more, especially 80~
An aromatic tetracarboxylic acid component containing 100 mol%, 4,4'-diaminodiphenyl ether,
A high molecular weight aromatic polyimide powder obtained by polymerizing approximately equimolar amounts of 3,4'-diaminodiphenyl ether with an aromatic diamine component containing about 50 mol% or more, especially 60 to 100 mol%. It is suitable for the moldability of compounds blended with abrasive grains. The abrasive grain molded body used in the production method of the present invention includes 100 parts by weight of abrasive grains, and 20 to 150 parts by weight, preferably 30 to 120 parts by weight, of the above-mentioned aromatic polyimide powder.
In addition, if necessary, 5-50% by volume of abrasive grains may be added by pressure molding from a homogeneously blended powder mixture comprising 0-100 parts by weight, especially 10-80 parts by weight of filler. In particular, any molded abrasive grain containing about 10 to 45% by volume may be sufficient. The aromatic polyimide powder is heated at a temperature of about 50 to 150°C to a temperature of about 0.1 to
It is preferable to use it after drying for about 20 hours, especially about 0.5 to 10 hours. Examples of the abrasive grains include natural or artificial diamond, cubic boron nitride, etc., and the abrasive grains have an average particle size of about 0.5
It is preferably about 1 to 100 μm, particularly about 1 to 100 μm. The filler may be any known filler that is generally used in the production of resin-bonded abrasive molded bodies, such as graphite, SiO 2 , SiC,
Examples of fillers include Al 2 O 3 , FeO 3 , Cu, Sn, and mixtures thereof, and the average particle size of the filler is preferably about 0.1 to 100 μm, particularly about 0.5 to 50 μm. In this invention, the abrasive grain molded body may contain abrasive grains at a ratio of 5 to 50% by volume, as described above, but in particular, the composition may be abrasive grains: 5 to 50% by volume (particularly preferably 5 to 50% by volume). (10 to 45% by volume), aromatic polyimide resin: 10 to 90% by volume (particularly preferably 20 to 80% by volume), and filler: 0 to 70% by volume (particularly preferably 5 to 50% by weight). It is preferable. Furthermore, it is desirable that the volume ratio between the abrasive grains and the aromatic polyimide resin contained in the abrasive grain layer is within the range of 1:3 to 3:1 (particularly preferably 1:2 to 2:1). . In this invention, the abrasive grain molded body has a shape,
There are no particular limitations on the size, as long as it matches the shape of the abrasive stone base that will be molded later and can be easily incorporated into the mold, but for example, the maximum thickness of the abrasive grain molded body. The length is about 0.1 to 20 mm, especially about 0.5 to 10 mm, and the width (height) is 1 to 500 mm.
mm, especially about 2 to 100 mm, and the outer diameter is 1 mm.
~100cm, especially about 5~50cm, is suitably a toric body, and the physical properties of the abrasive molded body include tensile strength (at 25°C) of approximately 250Kg/cm2 or more ;
Further, it is appropriate that the elongation rate at the breaking point is about 1.2 to 5% in order to withstand the high temperature and high pressure during forming of the grindstone substrate. The abrasive grain molded body used in the present invention is obtained by filling a mold with a compound having an appropriate composition containing at least the above-mentioned aromatic polyimide powder and abrasive grains. at a temperature higher than the next transition temperature and at a pressure of 100 to 5000 Kg/ cm2 ,
It can be manufactured by forming an abrasive grain molded body in which abrasive grains are firmly bound with an aromatic polyimide binder. In the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. The remaining space of the space 7 formed by the molds 5 and 6 is filled with a fluid thermosetting resin composition containing inorganic or metal powder or their short fibers, and as shown in FIG. While pushing the mold 8 into the space 7 of the molds 5 and 6, the thermosetting resin composition filled in the mold is heated and pressurized under appropriate molding conditions to form the first mold.
As shown in the figure and FIG. 2, a wheel-shaped grinding tool 3 or the like is formed in which a grindstone base 2 made of the cured resin and an abrasive grain layer 1 made of the abrasive grain molded body are directly joined together. That's what I do. Examples of the thermosetting resin composition include:
Powdered or liquid thermosetting resins such as phenolic resin powder, diallyl phthalate resin powder, epoxy resin powder, and phenol aralkyl resin powder, and metal powders such as aluminum, copper, and iron, or carbon graphite. It has sufficient fluidity to fill the mold with other powders such as polyester, silicon, silica, silicon carbide, or short fibers such as metal whiskers, short glass fibers, and short carbon fibers. It is a liquid or powder composition with The thermosetting resin composition has a molding shrinkage rate of about 1.4% by volume or less, particularly 1.0% by volume or less, more preferably about 1.0% by volume or less, when molding the grindstone base by thermosetting.
The composition is such that it is 0.5% by volume or less, and
It is preferable that the transverse rupture strength of the grinding wheel base formed after molding by thermosetting is about 6 Kg/mm 2 or more, particularly about 7 to 20 Kg/mm 2 . In addition, in the above-mentioned resin composition, the cured product of the thermosetting resin is about 30 to 98% by volume, particularly 40 to 90% by volume, more preferably 50 to 85% by volume in the grindstone base after molding.
It is preferable to have a composition such that the abrasive particles have a composition of % by volume in order to reduce the above-mentioned molding shrinkage rate and maintain adhesion to the abrasive grain molded body. In the manufacturing method of the present invention, the thermosetting resin composition is molded at a temperature of about 100 to 300.
℃, especially preferably about 150 to 250℃,
In addition, the molding pressure should be adjusted to about 10~1000Kg/ cm2 , especially 50~1000Kg/cm2.
It is appropriate to set the molding temperature to about 800 kg/cm 2 and to set the molding time to about 3 to 60 minutes, especially about 5 to 40 minutes. By the manufacturing method of the present invention, a grinding wheel with an abrasive grain layer provided on a specially shaped grinding wheel base, such as a grinding tool used for polishing a carbide abrasive tool or a high-speed steel tool (see Figs. 1 and 2). (grinding tools as shown)
A wheel-shaped grinding tool with a whetstone base made of a cured product of a thermosetting resin composition that can be used in applications where the abrasive grain layer and part of the whetstone base are worn out during polishing, such as can be easily produced industrially. Hereinafter, the manufacturing method of the grinding tool of the present invention will be explained in more detail using experimental examples. Experimental Example 1 High molecular weight polymer obtained by polymerizing approximately equimolar amounts of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride and 4,4'-diaminodiphenyl ether. Aromatic polyimide powder (average particle size;
15μm, second order transition temperature; 285℃, 5% weight loss temperature; 575℃, logarithmic viscosity; 3.2, specific gravity after molding:
1.48) 4.62 parts by weight and 140 mesh of nickel-clad synthetic diamond (specific gravity:
5.05) 11.16 parts by weight [artificial diamond (specific gravity:
3.51) containing 4.52 parts by weight] was filled into a predetermined mold and heated at 250°C.
At a temperature of
Pressure molding (main molding) was performed at a pressure of Kg/cm 2 for 5 minutes to form an annular abrasive grain molded body having the shape shown in FIG. The abrasive grain compact contains 25% by volume of artificial diamond, and is compliant with ASTM D-
1708, the tensile strength is
327Kg/cm 2 , and the elongation rate at the break point is 1.8%.
It was hot. This abrasive grain compact is assembled into a mold as shown in Figure 3, and the remaining space of the mold is filled with 75 parts by weight of phenolic resin powder, 15 parts by weight of graphite powder, and 15 parts by weight of aluminum powder. The thermosetting resin composition was filled, and as shown in FIG . The shape shown in FIG. 1 is formed by pressure molding for 1 minute, in which the grindstone base made of the cured product of the thermosetting resin composition and the abrasive grain layer made of the abrasive grain molded body are directly joined together. manufactured a grinding tool for the grinding wheel of The grinding tool was subjected to a grinding performance test under the conditions shown below, and the results are shown in Table 1. Grinding wheel shape (dimensions mm) 11V9 (JIS standard) 100 b × 30 T × 5 u × 3 Grinding wheel circumferential speed V = 1160 m/min Table feed f = 4 m/min Depth of cut t = 0.015 mm Dry grinding (no grinding fluid used) Comparative experiment example 1 Pyromellitic acid-based aromatic polyimide was used as a binder. A grindstone base made of a cured thermosetting resin composition was molded in the same manner as in Experimental Example 1 using an abrasive grain molded body containing artificial diamond in the same proportion as in Example 1, but the abrasive grains The molded body was damaged under high temperature and high pressure molding conditions, making it impossible to manufacture a grinding tool. Comparative Experimental Example 2 Even when using an abrasive grain molded body formed using phenolic resin as an abrasive grain binder, a grinding wheel could not be molded by the same method as in Experimental Example 1, so the gold as shown in Figure 3 was used. Incorporate the already formed whetstone base into the mold, and add a composition in which 4.62 parts by weight of phenolic resin powder and 11.16 parts by weight of artificial diamonds similar to those in Experimental Example 1 were dry blended.
The gap formed between the mold and the whetstone base is filled, and the filling layer in the gap is heated and pressurized to form an abrasive grain layer, and the abrasive grain layer and the whetstone base are integrally joined. manufactured grinding wheels. A grinding performance test of the grinding wheel was conducted in the same manner as in Experimental Example 1, and the results are shown in Table 1. Comparative Experimental Example 3 A grinding wheel was manufactured in the same manner as Comparative Experimental Example 1, except that a composition containing polyamide bismaleimide and artificial diamond in the same composition as Comparative Experimental Example 2 was used. The grinding performance test of the grinding wheel was conducted in the same manner as in Experimental Example 1, and the results were
Shown in the table.

【表】 実験例1の研削工具は、超硬研削でいずれの比
較実験例よりも優れた研削比を示している。
[Table] The grinding tool of Experimental Example 1 shows a grinding ratio superior to any of the comparative experimental examples in carbide grinding.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の製法で得られた研削工具
の一例を示す斜視図であり、第2図はその研削工
具の断面図である。第3図および第4図は、この
発明の製法に使用する金型で、この発明の製法の
状況の一例を、順次、概略示す断面図である。 1;砥粒層、2;砥石基盤、3;研削工具、
4;砥粒成形体、5;ボトム金型、6;ベルト金
型、7;金型の空間、8;押し込み金型。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a grinding tool obtained by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the grinding tool. FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of molds used in the manufacturing method of the present invention, sequentially showing an example of the state of the manufacturing method of the present invention. 1; Abrasive grain layer, 2; Grinding wheel base, 3; Grinding tool,
4; abrasive molded body, 5; bottom mold, 6; belt mold, 7; space of mold, 8; push mold.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 砥粒100重量部、および、ビフエニルテトラ
カルボン酸またはその酸二無水物を50モル%以上
含有する芳香族テトラカルボン酸成分と、芳香族
ジアミン成分とを重合およびイミド化して得られ
た芳香族ポリイミドからなり、そのポリマーの二
次転移温度が250〜380℃である芳香族ポリイミド
粉末20〜150重量部が、少なくとも配合されてい
る配合物から加圧成形された、砥粒を5〜50容量
%の割合で含有している砥粒成形体を、金型内に
組み込み、さらに、その金型内の残りの空間に、
無機または金属粉体あるいはそれらの短繊維を含
有する熱硬化性樹脂組成物を充填し、そして、熱
硬化性樹脂組成物を加熱および加圧して、前記樹
脂の硬化物からなる砥石基盤と前記砥粒成形体か
らなる砥粒層とが直接一体に接合された研削工具
を形成することを特徴とする研削工具の製法。
1. An aroma obtained by polymerizing and imidizing 100 parts by weight of abrasive grains, an aromatic tetracarboxylic acid component containing 50 mol% or more of biphenyltetracarboxylic acid or its acid dianhydride, and an aromatic diamine component. 5 to 50 parts by weight of abrasive grains, which are pressure-molded from a formulation containing at least 20 to 150 parts by weight of an aromatic polyimide powder whose polymer has a secondary transition temperature of 250 to 380°C. The abrasive molded body containing the abrasive grains in the proportion of % by volume is incorporated into the mold, and the remaining space in the mold is further filled with
A thermosetting resin composition containing inorganic or metal powder or short fibers thereof is filled, and the thermosetting resin composition is heated and pressurized to form a grinding wheel base made of a cured product of the resin and the grinding wheel. A method for manufacturing a grinding tool, characterized by forming a grinding tool in which an abrasive grain layer made of a grain compact is directly and integrally joined.
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