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JPH0122116B2 - - Google Patents
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JPH0122116B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0122116B2
JPH0122116B2 JP56081250A JP8125081A JPH0122116B2 JP H0122116 B2 JPH0122116 B2 JP H0122116B2 JP 56081250 A JP56081250 A JP 56081250A JP 8125081 A JP8125081 A JP 8125081A JP H0122116 B2 JPH0122116 B2 JP H0122116B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
furfural
resin
amount
hexamethylenetetramine
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56081250A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5727667A (en
Inventor
Esu Narayanan Keshu
Ii Hikorii Goodon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Abrasives Inc
Original Assignee
Norton Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Norton Co filed Critical Norton Co
Publication of JPS5727667A publication Critical patent/JPS5727667A/en
Publication of JPH0122116B2 publication Critical patent/JPH0122116B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
    • C08G8/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of furfural
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/285Reaction products obtained from aldehydes or ketones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/15Heterocyclic compounds having oxygen in the ring
    • C08K5/151Heterocyclic compounds having oxygen in the ring having one oxygen atom in the ring
    • C08K5/1535Five-membered rings

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

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

技術分野 本発明は有機ポリマーで結合された研削砥石に
関する。さらに詳しくは、例えばスナツギング砥
石やカツトオフ砥石に使用されるヘキサメチレン
テトラミンで硬化されたフエノール樹脂でもつて
結合された研削砥石に関するものである。 背 景 先行技術 次の特許は出願の時点で、出願人に知られた最
も関連した先行技術のうち代表的なものである。 米国特許第3406020号、11月15日、1968W.J.
D′Alessandro英国特許第1207766号、11月7日、
1970Vnited Kingdom樹脂で結合された研削砥石
を製造する際には、砥粒の量を測つて、結合成分
に基づく粉体状のフエノール樹脂と混合し、それ
から得られた混合物を砥石の型を形成するように
プレスしてそして樹脂を硬化するわけである。改
良をより促進し砥粒への樹脂の結合を促進するた
めに、その砥粒を樹脂結合成分と混合する前にフ
ルフラールでもつてその砥粒をぬらすことが、有
用であることがわかつてきた。米国特許第
3406020号、D′Alessandro、11月15日、1968及び
英国特許第1207766号、Norton Company、
1207766、10月7日、1970発行、はそのような砥
石の製造方法を述べている。 D′Alessandroは高い曲げ強さを有する結合さ
れた砥石を製造できると断言し砥粒及び結合剤と
混合した種々の添加剤をもつフエノールで結合さ
れた研摩砥石の製造方法を教示している。アルミ
ナ、鋼玉、シリコーンカーバイド及びダイヤモン
ド粒等のような種々の研摩材はヘキサメチレンテ
トラミン硬化剤をもつたノボラツク樹脂で結合さ
れた砥石における包含物として述べられている。
硬化剤はノボラツクの重量に基づき約2〜50%の
範囲内で、好ましい範囲は約3〜20%、さらに好
ましくは7〜15%の範囲で使用される。この特許
は100部のノボラツクに対して0〜100部の湿潤剤
の使用を述べていて、その湿潤剤は液状レゾール
樹脂、クレゾール、フルフラール及びフルフラー
ルアルコールからなる群から選ばれたものであ
る。湿潤剤は80部の粉体化したノボラツクのバイ
ンダーに対して約40部の液体フエノール樹脂湿潤
剤の割合、及び120部の固体ノボラツク樹脂と10
〜20部のフルフラールというもう一つの配合割合
で砥粒と混合されるものである。配合処方は砥
粒、湿潤剤及びバインダーの研摩材混合物が室温
で自由に流動するように調整されるもので、そし
て使用される湿潤剤がどれくらいかを決定するた
つた一つの基準は、その混合物が型にチヤージさ
れる時まで、相対的に自由に流動する状態にある
ことである。 英国特許は樹脂の結合剤を有する改良された自
己ドレツシング性の手先で調整された鋳造スナツ
ギング砥石の製造方法に関するものであり、その
砥石は容積で22〜26%の気孔を有するものであ
り、研摩材は尖晶石又はムライト粒状物又はその
ような研摩粒子の混合物である。そのような多孔
質の砥石の製造が述べられていて、砥石が成形さ
れる砥粒と樹脂結合剤の調製においてフルフラー
ルの使用に関したつた一つのコメントがあり、フ
ルフラールは乾燥した樹脂の結合剤1ポンド当り
55立方センチメートルの量で可塑剤として一般的
な方法で使用されるということが述べられてい
る。使用されるヘキサメチレンテトラミンの量に
関しては何も述べられてはいない。 発明の開示 本発明は樹脂の結合剤に使用される硬化剤の量
に関連して、砥粒に用いられるフルフラールとい
う湿潤剤の量の間の関係の説明でもつて、先行技
術に対する改良を提供するものである。 ここで「混合物」ということばが用いられてい
るが、それは研削砥石の技術においてよく知られ
た意味すなわち粉体化した未硬化のポリマー又は
樹脂でもつてコーテイングされた砥粒の多少、粒
状化した混合物、を意味するものである。同様に
「結合剤」又は「樹脂結合剤」ということばが使
用される時、これらのことばは樹脂単独及び1又
はそれ以上のその技術分野で知られた多くの充て
ん剤や研削助剤や補強剤を含むものからなる結合
剤を含み意味するものである。好ましい量のフル
フラールという湿潤剤が、粉体化されたフエノー
ル樹脂の結合剤でもつて砥粒を混合する前に、そ
の砥粒に適用された場合、ある与えられた砥石の
仕様に対する最大のグラインデイング比がより確
かに達成され得ることが見い出された。フルフラ
ールは砥粒をぬらすために使用され、使用される
ヘキサメチレンテトラミンという硬化剤に関して
ある割合で砥粒に添加されるものである。そして
その硬化剤はそれ自身硬化された砥石の耐久性と
いう特性をコントロールするために樹脂結合剤に
一定量添加されるものである。 スナツギング砥石又はカツトオフ砥石のような
フエノールで結合された研削砥石の耐久性は、ノ
ボラツク樹脂と共に使用される硬化剤であるヘキ
サメチレンテトラミンの量を増すことによつて達
成されるフエノール樹脂結合剤の架橋密度を増加
させることによつて改良され得るということが知
られている。ノボラツク樹脂の結合剤成分に使用
される硬化剤の量に関連して、砥粒に適用される
湿潤剤フルフラールの量の間には、ある独特な関
係があることがわかつてきた。そしてその湿潤剤
の量は硬化された砥石におけるグラインデイング
比の特性をコントロールしようとしてここで教示
された挙動によつて変わるものである。 従つて改良された耐久性とグラインデイング比
の特性を研削砥石に与えることがこの発明の目的
である。 もう一つの目的は改良された耐久性とグライン
デイング比を有する研削砥石を製造するために、
砥粒をぬらすために使用されるフルフラールの量
と結合剤における硬化剤としてのヘキサメチレン
テトラミンとを関係づけるための混合手順を提供
することである。 この発明のもう一つの目的は、スナツギング及
びカツトオフ砥石等がそれぞれ特定の構成物に対
して、いかに最大のグラインデイング比を有する
ように製造できるかということを教示するもので
ある。 他の目的は次に詳細に出るであろう。 好ましい実施態様 好ましい実施態様に関する次の議論がノボラツ
ク樹脂すなわちフエノール−ホルムアルデヒド縮
合物について特に指示されているが、例えば変性
フエノール−ホルムアルデヒド樹脂、フエノール
フルフラール樹脂等他のフエノールを基礎にした
ポリマーも発明の範囲に入ることが理解される。
ここで用いられている「フエノール樹脂」という
ことばはヘキサメチレンテトラミンで硬化できる
樹脂のようなものを含むことを意味している。 最も困難な研削操作に付される樹脂で結合され
た通常の研削砥石は、スチールの切削、ローリン
グ等のためのスチール片の製造及び鋳造品の切削
操作のためにそれぞれ使用されるカツトオフ砥
石、ビレツトスナツギング砥石及び鋳造スナツギ
ング砥石のような砥石を含む。そのような砥石の
大部分は、良好な耐久性をもつた熱硬化性の結合
剤を製造するために結合剤においてヘキサメチレ
ンテトラミンという硬化剤を有するノボラツク樹
脂を基にした結合剤でもつて結合された砥粒から
できているものである。使用される硬化剤の量
は、砥石の架橋密度が多少のこの硬化剤の使用に
よつて変わるので、硬化された砥石構造物の耐久
性に直性関係することが知られている。しかしな
がらこれまで耐久性というものはノボラツク樹脂
中のヘキサメチレンテトラミンの量と一致してフ
ルフラールの量には関連するものではなかつた。 今や砥石のグラインデイング比、すなわち研削
操作における消耗した砥石の単位体積当りの製作
物から研削された金属の量、が樹脂の結合剤成分
に存在する硬化剤ヘキサメチレンテトラミンに比
例してフエノール樹脂結合剤と混合される砥粒を
ぬらすためのフルフラールの最適な量を使用する
ことによつて、与えられたフエノール樹脂結合剤
に対して最大限にされ得ることがわかつてきたの
である。粉体状のノボラツク樹脂と多分充てん剤
を含む結合剤と砥粒とを混合する前にフルフラー
ルでもつて砥粒をぬらすことは、過去に使用され
てきたが、砥粒に適用される湿潤剤の割合が、フ
エノール樹脂の結合剤成分に使用される硬化剤の
量と関係があるということについてはいずれにも
示されていなかつた。さらに特に、硬化された砥
石のグラインデイング比が、ノボラツク樹脂結合
剤における硬化剤ヘキサメチレンテトラミンの量
に関係するその量において、砥粒に使用される湿
潤剤フルフラールの量を変えることによりコント
ロールされ得るということはこれまで知られてい
なかつたのである。 図に示されたデータを参照してフルフラール
が、硬化剤としてのヘキサメチレンテトラミンを
含むノボラツク樹脂で結合された研削砥石におい
て砥粒に対する湿潤剤として使用される時、硬化
された砥石における最も良好なグラインデイング
比は、フエノール樹脂結合剤混合物において9〜
14%の範囲のヘキサメチレンテトラミンの硬化剤
の量を用いて、そして粉体化された樹脂結合剤成
分と混合する前に砥粒をぬらすのに、フエノール
樹脂1ポンド当り20〜60立方センチメートルのフ
ルフラールを用いることによつて終始一貫して実
現され得ることがわかる。図においてノボラツク
結合剤成分におけるヘキサメチレンテトラミンの
量の増加に比例して、グラインデイング比がその
結果として得られた砥石において最適になるよう
なその時のフルフラールの量が増加するというこ
とがわかる。9〜14%の範囲内での樹脂結合剤成
分における硬化剤の各パーセントに対して、特定
のフエノール結合剤成分を有する硬化された研削
砥石に対するグラインデイング比を最大限にする
ために、その粉体化した樹脂結合剤を混合する前
に砥粒をぬらすために用いられるフルフラールに
は最適な量があるわけである。この発明によれば
フエノール樹脂結合剤は、仕上げられた研削砥石
において最適の研削特性を作り出す多少のヘキサ
メチレンテトラミン硬化剤と対応する特定量のフ
ルフラールとを用いることによつて、砥石におけ
る望ましい耐久性が得られるようにある与えられ
た一団の砥粒と共に使用することのできるように
構成することができる。 比較のために一対のスナツギング砥石が、湿潤
剤の量と使用される硬化剤とを関係づける便宜を
証明するために製作された。スチールコンデイシ
ヨニングスナツギンズ砥石は、16グリツト
(grit)のアルミナ−ジルコニアの砥粒でもつて
つくられ、かなり密な砥石をつくるために一般に
用いられているフエノール樹脂結合剤でもつて結
合された。各砥石における砥粒は、14%のヘキサ
メチレンテトラミン硬化剤を含む粉体状ノボラツ
ク樹脂配合物で混合される前に、フルフラールで
もつてぬらした。ある砥石ではフルフラールの量
は砥石における樹脂1ポンド当り17立方センチメ
ートルで、一方他の砥石ではフルフラールの量は
樹脂1ポンド当り40立方センチメートルであつ
た。砥石は熱プレスし、中央に6インチの穴をも
つた直径16インチで、2インチの厚さの砥石を作
るために通常の方法で硬化した。砥石は両方とも
30馬力のスナツギング機に設置し、400ポンドの
先端力、1分間に9500フイートの表面速度で操作
した。砥石は低合金鋼AISI4140を研削するのに
使用した。立方インチ/時間で示される砥石の損
耗速度及びポンド/時間で示される金属の除去
は、テストを通じて各砥石を運転するに要する工
率(パワー)と共に測定した。比較の研削の結果
を次のように表わした。 (a) 混合前に樹脂混合物1ポンド当り17c.c.でもつ
てぬらされた砥粒からできた砥石は時間当り
25.51立方インチの速度で損耗する砥石を示し、
金属は4.57のグラインデイング比を与えて
20.40KWで116.6ポンド/時間の速度で除去さ
れた。 (b) 砥粒が40c.c.のフルフラールでもつてぬらされ
た以外は先の17c.c.でもつてつくられた砥石と同
じ処方の砥石は、20.82立方インチ/時間の速
度で砥石の損耗を示し、金属は18.88KWで5.34
のより効果的なグラインデイング比を与えて
111.13ポンド/時間の速度で除去された。 これらの結果は図の14%ヘキサメチレンテトラ
ミンのカーブをみて、予想されるように40c.c.砥石
に対して改良されたグラインデイング比を示すも
のである。ほぼ同じ量の金属が各テストにおいて
除去されているが、しかし40c.c.砥石に対してはよ
り少ない工率しか必要としていない。 研削砥石の配合に対して混合調製又は混合結果
が困難で取扱いが不可能なことから、多量のフル
フラールを砥粒に添加することはできない。この
問題を克服するにはフルフラールの全量のいくら
かを直接、砥粒に添加して、その残りは、単独か
又は第二の液体と混ぜ合わすかして、結合剤が研
摩材に添加された後に、その混合物に添加され
る。以下はこのタイプの砥石の詳細例である。 第二番目のテストでは、熱プレスされたカツト
オフ砥石を9%のヘキサメチレンテトラミン硬化
剤をもつノボラツク樹脂結合剤でもつて作製し
た。2つの砥石は24グリツトのアルミナ砥粒でも
つて作製し、直径24インチを有する各砥石は3/16
インチの厚さで、中心に1〜3/4インチの穴を有
する。1つ目の砥石では15立方センチメートルの
フルフラールが粉体化した樹脂結合剤と混合する
前に砥粒をぬらすのに使用され、そして、全フル
フラールの量が樹脂1ポンド当り55.9c.c.になるよ
う樹脂−研摩材混合物へのフルフラールの添加が
なされるのである。 同様な方法で他の砥石をつくりあげるのに30c.c.
のフルフラールが、全フルフラールの量が樹脂1
ポンド当り70c.c.になるよう樹脂−研摩材混合物に
加えられたフルフラールの第二の量として、砥粒
に直接加えられた。 いつかのテストを結果として得られた砥石に対
して行つた。乾式の切削テーバーハイドローリツ
クチヨツプ(Tabor Hydraulic Chop)機械を
2200RPMで砥石を運転するのに使用した。直径
2インチの304ステンレス鋼の丸棒を各々切削す
るのに6秒を要してカツトした。そのデータは図
における9%の曲線をみれば予想できるように樹
脂1ポンド当り59.9c.c.のフルフラールでぬらされ
た砥粒でつくられた砥石が平均グラインデイング
比が3.21を有し、70.9c.c.のフルフラールでぬらさ
れた砥粒でつくられた砥石が2.50の平均グライン
デイング比を有することを示している。 もう一つのテストがフオツクス(Fox)スイン
グフレームグラインダーを運転するのに20KWの
工率を用いて、プランジカツトを製造するために
グラインダーの上で、これらのカツトオフ砥石で
もつてなされた。2インチのプランジカツトを
C1018CR鋼で作製した。この機械は1900RPMで
操作された。このテストを通して、59.9c.c.のフル
フラールでもつてつくられた砥石は0.99のグライ
ンデイング比を有し、70.9c.c.のフルフラールでも
つてつくられた砥石は0.86のグラインデイング比
を有した。 これらのテストは、ヘキサメチレンテトラミン
硬化剤の存在量に比例する種々の量のフルフラー
ルを用いてつくられたところの異なつたカツトオ
フ砥石に同じ工率が適用された場合、好ましいよ
り少量のフルフラールが9%ヘキサメチレンテト
ラミン結合剤中に用いられる場合により高いグラ
インデイング比を与えるということを明らかに
し、フルフラールのを関係を明示している。 実験室でのいくつかの異なつたテストが硬化し
た樹脂で結合された研削砥石構成物の相対強さを
比較するためにコントロールされた条件のもとで
なされる。これらのテストに対して標準的な砥石
組成物に用いられているのと同じ砥粒及び樹脂結
合剤組成を有する棒が、上記のスナツギング砥石
と同じ方法で成形され硬化される。硬化された棒
の各々の曲げ強さは平均破壊強さを測定するため
のインストロン(Instron)試験機での3点曲げ
で2インチのたわみスパンを用いて測定される。
この曲げ試験は次のデータから明らかなように耐
久性が、増加する一方でしかもたとえグラインデ
イング比を最適化するフルフラールの量が変わつ
ても砥石の強度は維持されるということを示して
いる。 多数の5″×1/2″×1/4″の棒を、樹脂1ポンド当
り約20c.c.の量で粉体化されたフエノール樹脂と共
に、使用された湿潤剤カーボソータを含む変性樹
脂結合剤をもつた24グリツトのアルミナ−ジルコ
ニア研摩材でもつて作製した。これらの棒におい
て研摩材は砥粒をぬらすための17c.c.、40c.c.及び60
c.c.のフルフラールをもつた硬化剤ヘキサメチレン
テトラミンの9%及び14%添加を含むノボラツク
でもつて結合した。その混合物は:
TECHNICAL FIELD This invention relates to organic polymer bonded grinding wheels. More specifically, the present invention relates to a grinding wheel bonded with a phenolic resin cured with hexamethylenetetramine, which is used, for example, in snagging wheels and cut-off wheels. BACKGROUND PRIOR ART The following patents are representative of the most relevant prior art known to applicant at the time of filing. U.S. Patent No. 3406020, November 15, 1968 W.J.
D'Alessandro UK Patent No. 1207766, November 7th,
1970Vnited Kingdom When manufacturing resin-bonded grinding wheels, the amount of abrasive grains is measured and mixed with powdered phenolic resin based on the bonding component, and then the resulting mixture is used to form the mold of the grinding wheel. Then, the resin is cured. It has been found useful to wet the abrasive grain with furfural prior to mixing it with the resin bonding component to further enhance the modification and bonding of the resin to the abrasive grain. US Patent No.
No. 3406020, D′Alessandro, November 15, 1968 and British Patent No. 1207766, Norton Company;
1207766, published October 7, 1970, describes a method for manufacturing such a grinding wheel. D'Alessandro asserts that bonded wheels with high bending strength can be produced and teaches a method for producing phenolic bonded abrasive wheels with various additives mixed with abrasive grains and binders. Various abrasives such as alumina, corundum, silicone carbide, diamond grains, etc. have been mentioned as inclusions in novolac resin bonded wheels with hexamethylenetetramine hardeners.
The curing agent is used in a range of about 2 to 50% based on the weight of the novolac, with a preferred range of about 3 to 20%, and more preferably a range of 7 to 15%. This patent describes the use of 0 to 100 parts of wetting agent per 100 parts of novolac, the wetting agent selected from the group consisting of liquid resol resins, cresols, furfural and furfural alcohol. The wetting agent is a ratio of approximately 40 parts liquid phenolic resin wetting agent to 80 parts powdered novolak binder, and 120 parts solid novolak resin and 10 parts solid novolak resin.
It is mixed with abrasive grains at another blending ratio of ~20 parts furfural. The formulation is such that the abrasive mixture of abrasive grains, wetting agent, and binder is free-flowing at room temperature, and the only criterion for determining how much wetting agent is used is that the mixture remains in a relatively free-flowing state until it is charged into a mold. The British patent relates to a method for manufacturing an improved self-dressing hand-conditioned cast snagging wheel with a resin binder, the wheel having a porosity of 22-26% by volume, The material is spinel or mullite granules or a mixture of such abrasive particles. The manufacture of such porous wheels is described, with one comment regarding the use of furfural in the preparation of the abrasive grains and resin binder from which the wheel is molded, and that furfural is a dry resin binder. per pound
It is stated that it is used in a conventional manner as a plasticizer in an amount of 55 cubic centimeters. Nothing is said regarding the amount of hexamethylenetetramine used. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides an improvement over the prior art in explaining the relationship between the amount of furfural wetting agent used in the abrasive grains in relation to the amount of curing agent used in the resin binder. It is something. The word "mixture" is used here in the sense well known in grinding wheel technology, i.e., a more or less granulated mixture of abrasive grains coated with powdered, uncured polymer or resin. , means. Similarly, when the words "binder" or "resin binder" are used, these terms include the resin alone and one or more of the many fillers, grinding aids, and reinforcing agents known in the art. It is meant to include a binder consisting of. Maximum grinding for a given wheel specification when a preferred amount of furfural wetting agent is applied to the abrasive grain before mixing it with a powdered phenolic resin binder. It has been found that the ratio can be achieved more reliably. Furfural is used to wet the abrasive grain and is added to the abrasive grain in a proportion relative to the hardening agent used, hexamethylenetetramine. The curing agent itself is added in a certain amount to the resin binder in order to control the durability characteristics of the hardened whetstone. Durability of phenol-bonded grinding wheels, such as snagging wheels or cut-off wheels, is achieved by increasing the amount of hexamethylenetetramine, a hardening agent used with novolac resins, to cross-link the phenolic resin binder. It is known that improvements can be made by increasing the density. It has been found that there is a unique relationship between the amount of wetting agent furfural applied to the abrasive grain in relation to the amount of curing agent used in the binder component of the novolak resin. The amount of wetting agent then varies according to the behavior taught herein to control grinding ratio characteristics in hardened wheels. It is therefore an object of this invention to provide a grinding wheel with improved durability and grinding ratio characteristics. Another objective is to produce a grinding wheel with improved durability and grinding ratio.
It is an object of the present invention to provide a mixing procedure for relating the amount of furfural used to wet the abrasive grains and hexamethylenetetramine as a curing agent in the binder. Another object of this invention is to teach how snagging and cutoff wheels, etc., can be manufactured to have maximum grinding ratios for each particular configuration. Other objectives will be detailed next. Preferred Embodiments Although the following discussion of preferred embodiments is directed specifically to novolac resins or phenol-formaldehyde condensates, other phenol-based polymers are within the scope of the invention, such as modified phenol-formaldehyde resins, phenolfurfural resins, etc. It is understood that entering
As used herein, the term "phenolic resin" is meant to include such resins that can be cured with hexamethylenetetramine. Ordinary resin-bonded grinding wheels, which are subjected to the most difficult grinding operations, are cut-off wheels, millet wheels, used for the production of steel pieces for steel cutting, rolling, etc. and for cutting operations in castings, respectively. Includes grinding wheels such as Tsuto snagging wheels and cast snagging wheels. Most of such grinding wheels are also bonded with a novolak resin based bonding agent with a hardening agent of hexamethylenetetramine in the bonding agent to produce a thermoset bonding agent with good durability. It is made of abrasive grains. The amount of hardening agent used is known to be directly related to the durability of the hardened wheel structure since the crosslinking density of the wheel will depend on the use of more or less of this hardening agent. However, heretofore durability has not been related to the amount of furfural as much as the amount of hexamethylenetetramine in the novolak resin. Now the grinding ratio of the wheel, i.e. the amount of metal ground from the workpiece per unit volume of the wheel consumed in the grinding operation, is proportional to the hardening agent hexamethylenetetramine present in the binder component of the resin. It has been found that the optimum amount of furfural to wet the abrasive grains mixed with the agent can be maximized for a given phenolic resin binder. Wetting the abrasive grains with furfural prior to mixing the abrasive grains with a binder containing a powdered novolac resin and possibly a filler has been used in the past; There was no indication that the proportions were related to the amount of curing agent used in the binder component of the phenolic resin. More particularly, the grinding ratio of the hardened abrasive wheel can be controlled by varying the amount of wetting agent furfural used in the abrasive grain, in an amount that is related to the amount of the hardening agent hexamethylenetetramine in the novolak resin binder. This was not known until now. With reference to the data presented in the figure, when furfural is used as a wetting agent for the abrasive grains in a grinding wheel bonded with a novolak resin containing hexamethylenetetramine as a hardening agent, the best The grinding ratio is between 9 and 9 in the phenolic resin binder mixture.
Using a hardener amount of hexamethylenetetramine in the range of 14% and 20 to 60 cubic centimeters of furfural per pound of phenolic resin to wet the abrasive grains before mixing with the powdered resin binder component. It can be seen that by using , it can be realized consistently from beginning to end. It can be seen in the figure that as the amount of hexamethylenetetramine increases in the novolak binder component, the amount of furfural increases at which point the grinding ratio is optimized in the resulting wheel. For each percentage of curing agent in resin binder component within the range of 9-14%, the powder is There is an optimum amount of furfural used to wet the abrasive grains before mixing with the embodied resin binder. According to the present invention, the phenolic resin binder provides the desired durability in the grinding wheel by using some hexamethylenetetramine curing agent and a corresponding specific amount of furfural to create optimal grinding properties in the finished grinding wheel. can be configured for use with a given group of abrasive grains so as to obtain For comparison purposes, a pair of snagging wheels were constructed to demonstrate the convenience of relating the amount of wetting agent to the hardening agent used. Steel Conditioning Snugs wheels were made with 16 grit alumina-zirconia abrasive grains and bonded with a phenolic resin binder, which is commonly used to create fairly dense wheels. The abrasive grains in each wheel were also wetted with furfural before being mixed with a powdered novolac resin formulation containing 14% hexamethylenetetramine curing agent. In one wheel the amount of furfural was 17 cubic centimeters per pound of resin in the wheel, while in the other wheel the amount of furfural was 40 cubic centimeters per pound of resin. The wheels were heat pressed and conventionally hardened to produce a 16 inch diameter, 2 inch thick wheel with a 6 inch hole in the center. Both whetstones
It was installed on a 30 horsepower snagging machine and operated at a tip force of 400 pounds and a surface velocity of 9500 feet per minute. The whetstone was used to grind low alloy steel AISI4140. Wheel wear rate in cubic inches per hour and metal removal in pounds per hour were measured along with the power required to run each wheel throughout the test. The comparative grinding results are expressed as follows. (a) An abrasive wheel made from abrasive grains wetted with 17 c.c. per pound of resin mixture before mixing will
Showing a grinding wheel that wears out at a rate of 25.51 cubic inches,
Metal gives a grinding ratio of 4.57
It was removed at a rate of 116.6 pounds/hour at 20.40KW. (b) A wheel with the same formulation as the previous 17 c.c. wheel, except that the abrasive grains were wetted with 40 c.c. of furfural, wore out the wheel at a rate of 20.82 cubic inches per hour. Shown, metal is 18.88KW and 5.34
giving a more effective grinding ratio of
removed at a rate of 111.13 pounds/hour. These results show an improved grinding ratio for the 40 c.c. wheel, as expected from the 14% hexamethylenetetramine curve in the figure. Approximately the same amount of metal is removed in each test, but less effort is required for the 40 c.c. wheel. Large amounts of furfural cannot be added to the abrasive grains because the mixing preparation or mixing results are difficult and impossible to handle for the grinding wheel formulation. To overcome this problem, some of the total amount of furfural can be added directly to the abrasive grain, and the remainder, either alone or mixed with a second liquid, can be added to the abrasive after the binder has been added to the abrasive. added to the mixture. Below is a detailed example of this type of grindstone. In a second test, hot pressed cutoff wheels were made with a novolak resin binder with 9% hexamethylenetetramine hardener. The two wheels were made with 24-grit alumina abrasive, and each wheel had a diameter of 24 inches and was 3/16
inch thick with a 1-3/4 inch hole in the center. In the first wheel, 15 cubic centimeters of furfural is used to wet the abrasive grains before mixing with the powdered resin binder, and the resin is added so that the amount of total furfural is 55.9 cc per pound of resin. Furfural is added to the abrasive mixture. It takes 30c.c. to make other whetstones in the same way.
of furfural, the amount of total furfural is resin 1
A second amount of furfural was added directly to the abrasive grains, which was added to the resin-abrasive mixture at 70 c.c. per pound. Some tests were performed on the resulting grindstone. Dry Cutting Tabor Hydraulic Chop Machine
Used to drive the grindstone at 2200RPM. Each 2 inch diameter 304 stainless steel round bar was cut taking 6 seconds to cut. The data shows that, as expected from the 9% curve in the figure, a wheel made with abrasive grains wetted with 59.9 cc of furfural per pound of resin has an average grinding ratio of 3.21, and 70.9 cc of furfural per pound of resin. shows that wheels made with abrasive grains wetted with abrasive grains have an average grinding ratio of 2.50. Another test was conducted with these cutoff wheels on the grinder to produce plunge cuts using a 20KW power rating to drive a Fox swing frame grinder. 2 inch plunge cut
Made from C1018CR steel. This machine was operated at 1900 RPM. Throughout this test, the wheel made with 59.9 cc of furfural had a grinding ratio of 0.99, and the wheel made with 70.9 cc of furfural had a grinding ratio of 0.86. These tests showed that the preferred lower amount of furfural was 9% when the same processing rate was applied to different cut-off wheels made with various amounts of furfural proportional to the amount of hexamethylenetetramine curing agent present. Hexamethylenetetramine was shown to give a higher grinding ratio when used in a binder, demonstrating the relationship between furfural and furfural. Several different laboratory tests are performed under controlled conditions to compare the relative strengths of hardened resin bonded grinding wheel components. Bars with the same abrasive grain and resin binder compositions used in the standard wheel composition for these tests are formed and cured in the same manner as the snagging wheels described above. The flexural strength of each of the hardened bars is measured using a 2-inch flexural span in three-point bending on an Instron testing machine to determine average breaking strength.
This bending test shows that the durability increases, yet the strength of the wheel is maintained even when the amount of furfural to optimize the grinding ratio is changed, as evidenced by the following data: A number of 5" x 1/2" x 1/4" rods were combined with a modified resin containing the wetting agent Carbosorter used, along with powdered phenolic resin in an amount of approximately 20 c.c. per pound of resin. In these bars, the abrasives were 17 c.c., 40 c.c. and 60 grit to wet the abrasive grains.
It was also bonded with novolacs containing 9% and 14% additions of the curing agent hexamethylenetetramine with cc of furfural. The mixture is:

【表】 である。 その結果としての硬化された棒は各フルフラー
ルの量において4個の棒を破壊するための平均の
psiを決めるために試験された。17c.c.での平均強
度は14490psiで40c.c.では15400psi、60c.c.では
14150psiであつた。このデータは砥石の強度がヘ
キサメチレンテトラミン硬化剤のより多くの量の
添加でもつて高い値を維持するということを示し
ている。ヘキサメチレンテトラミンの存在量に比
例する混合の間の砥粒へのフルフラールの添加
は、ヘキサメチレンテトラミンの含有量が増加す
るに応じて結合の強度を保持させる。 砥粒へのフルフラールの添加の理想的な量が、
結合剤におけるヘキサメチレンテトラミン硬化剤
の量に関係するという認識は、新規な高工率スチ
ールコンデイシヨニンググラインダーの産業への
導入によつて望まれているところの新式の研削砥
石の耐久性及びグラインデイング比を改良する役
割を果しているので重要なことである。これらの
重機械が例えば、鋼片を切るのに容量をフルにし
て操作される時、もつとも耐久性のある砥石が望
まれるのである。いままで知られたものよりもよ
り耐久性のある砥石が本発明によればフルフラー
ルとヘキサメチレンテトラミンの適当な量を組み
合わせることによつてつくられるわけである。 概して研削砥石を製造するための結合剤におい
て、ヘキサメチレンテトラミン硬化剤を有するノ
ボラツクフエノール樹脂でもつて結合された砥粒
と共に使用されるフルフラール湿潤剤の量のある
組合せが、硬化された砥石のグラインデイング
比、耐久性及び強度に影響を与えるということが
わかつてきたのである。ヘキサメチレンテトラミ
ンの量が樹脂における重量で12%以上でこの硬化
剤の20%の添加までである時、フルフラールの量
は砥粒をぬらすための樹脂1ポンド当り20c.c.のフ
ルフラールから樹脂1ポンド当り60c.c.ほどのフル
フラールまで比例して変るのである。この発明の
教えに従つて製造された砥石は混合や例えば充て
ん剤、研削助剤等の添加剤の使用やホツト又はコ
ールドプレスや望ましい砥石をつくるためのフエ
ノール樹脂混合物を硬化するなどの別の方法によ
る既知の技術によつても製造され得る。 上記のことはこの発明の望ましい形を述べてい
るが、これについての変形はその技術における熟
練した人々に次のクレームの範囲に入ることが思
い起させ得るものである。本発明は使用される研
摩材のタイプには依存しないもので、従つて例え
ば融解焼結したアルミナ、融解焼結アルミナ−ジ
ルコニア、シリコンカーバイド、尖晶石、すい
石、ムライト、等軸晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、
ダイアモンド等及びそれらの混合物といつた研摩
材を包囲するものであるということが理解されよ
う。
[Table] The resulting hardened rods have an average of 4 rods to break at each furfural amount.
Tested to determine psi. The average strength at 17c.c. is 14490psi and at 40c.c. it is 15400psi and at 60c.c.
It was 14150psi. This data shows that the strength of the wheel remains high with the addition of larger amounts of hexamethylenetetramine curing agent. The addition of furfural to the abrasive grain during mixing which is proportional to the amount of hexamethylenetetramine present causes the strength of the bond to remain as the content of hexamethylenetetramine increases. The ideal amount of furfural added to the abrasive grains is
The realization that the amount of hexamethylenetetramine curing agent in the binder is related to the durability and durability of new grinding wheels is desired with the introduction of new high efficiency steel conditioning grinders into the industry. This is important because it plays a role in improving the grinding ratio. When these heavy machines are operated at full capacity, for example to cut pieces of steel, a durable grinding wheel is desired. A more durable grinding wheel than previously known is produced according to the invention by combining appropriate amounts of furfural and hexamethylenetetramine. Generally, in bonding agents for manufacturing grinding wheels, a combination of amounts of furfural wetting agent used with abrasive grains bonded with a novolac phenolic resin with a hexamethylenetetramine hardening agent is used to improve the hardened grinding wheel grinds. It has been found that the deterioration ratio, durability and strength are affected. When the amount of hexamethylenetetramine is 12% or more by weight in the resin and up to 20% addition of this curing agent, the amount of furfural ranges from 20 c.c. It varies proportionately up to about 60 c.c. per pound of furfural. Grinding wheels made in accordance with the teachings of this invention may be prepared by mixing or other methods such as the use of additives such as fillers, grinding aids, hot or cold pressing, or curing of the phenolic resin mixture to produce the desired grinding wheels. It can also be manufactured by known techniques. While the above describes the preferred form of the invention, variations thereon may occur to those skilled in the art that are within the scope of the following claims. The invention is independent of the type of abrasive used, and thus includes, for example, fused sintered alumina, fused sintered alumina-zirconia, silicon carbide, spinel, sinter, mullite, equiaxed boron nitride. , boron carbide,
It will be understood that this includes abrasives such as diamond and mixtures thereof.

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

図は樹脂における硬化剤であるヘキサメチレン
テトラミン(HEXA)の量に関連して、砥粒に
加えられる湿潤剤であるフルフラールの添加量を
変えることによる、この発明に従つてなされた最
終製品の研摩砥石のグラインデイング比の変化を
示すグラフである。
The figure shows the polishing of the final product made in accordance with this invention by varying the amount of furfural, a wetting agent added to the abrasive grains, in relation to the amount of hexamethylenetetramine (HEXA), a hardening agent, in the resin. It is a graph showing a change in grinding ratio of a whetstone.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フエノール樹脂で結合された研削砥石であつ
て、ヘキサメチレンテトラミンが硬化剤であり、
フルフラールが砥石混合物の製造において少なく
とも部分的に砥粒に適用された湿潤剤であり、前
記フルフラールが樹脂1ポンド当り20〜60立方セ
ンチメートルの量で用いられ、このフルフラール
が樹脂中のヘキサメチレンテトラミンの量が12重
量%から20重量%に増加するに応じた増加量で、
砥石配合物中に配合されていることを特徴とする
砥石。 2 前記ヘキサメチレンテトラミンが前記樹脂の
14重量%の量で前記樹脂中に存在し、前記フルフ
ラールが樹脂混合物1ポンド当り40c.c.の量で添加
される特許請求の範囲第1項記載の砥石。 3 前記フエノール樹脂がノボラツク樹脂である
特許請求の範囲第1項記載の砥石。 4 フエノール樹脂で結合されており、ヘキサメ
チレンテトラミンが硬化剤であり、フルフラール
が砥石混合物の製造において少なくとも部分的に
砥粒に適用された湿潤剤である研削砥石を製造す
るに当り、砥粒をフルフラールでぬらし、次いで
フルフラールでぬらした砥粒をヘキサメチレンテ
トラミン硬化剤を含有する粉末化されたノボラツ
ク樹脂結合剤と混合し、必要ならば追加量のフル
フラールを樹脂−研摩材混合物に添加しそして砥
粒をぬらす前に樹脂結合剤中のヘキサメチレンテ
トラミンの量に関連する量で合計量のフフラール
を測りとり、前記量が硬化剤が前記樹脂混合物の
12〜20重量%で存在する場合に樹脂1ポンド当り
フルフラール20〜60c.c.の範囲内にあることを特徴
とする方法。
[Claims] 1. A grinding wheel bonded with a phenolic resin, wherein hexamethylenetetramine is a curing agent,
Furfural is a wetting agent applied at least partially to the abrasive grains in the manufacture of the abrasive wheel mixture, said furfural is used in an amount of 20 to 60 cubic centimeters per pound of resin, and said furfural is used in an amount of hexamethylenetetramine in the resin. is increased from 12% to 20% by weight,
A whetstone characterized by being contained in a whetstone compound. 2 The hexamethylenetetramine is added to the resin.
The abrasive wheel of claim 1, wherein said furfural is present in said resin in an amount of 14% by weight and said furfural is added in an amount of 40 c.c. per pound of resin mixture. 3. The grindstone according to claim 1, wherein the phenolic resin is a novolak resin. 4 The abrasive grains are bonded with a phenolic resin, hexamethylenetetramine is the curing agent, and furfural is the wetting agent applied at least partially to the abrasive grains in the manufacture of the abrasive wheel mixture. Wet with furfural, then mix the furfural-wet abrasive grains with a powdered novolak resin binder containing a hexamethylenetetramine hardener, add additional amounts of furfural if necessary to the resin-abrasive mixture, and mix Before wetting the grains, measure out the total amount of fufural in an amount related to the amount of hexamethylenetetramine in the resin binder, and make sure that the amount is such that the hardener is in the resin mixture.
A method characterized in that it is in the range of 20 to 60 c.c. of furfural per pound of resin when present at 12 to 20% by weight.
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