特表 2023-532869 高ＳｉＯ２含量を有するジルコニウムコランダム砥粒

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-01

(54)【発明の名称】高ＳｉＯ２含量を有するジルコニウムコランダム砥粒

(51)【国際特許分類】

   C04B 35/111 20060101AFI20230725BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20230725BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20230725BHJP

【ＦＩ】

C04B35/111 500

C09K3/14 550D

B24D3/00 320A

B24D3/00 340

B24D3/00 320Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022580071

(86)(22)【出願日】2021-06-24

(85)【翻訳文提出日】2023-02-20

(86)【国際出願番号】 EP2021067308

(87)【国際公開番号】W WO2021260094

(87)【国際公開日】2021-12-30

(31)【優先権主張番号】102020116845.4

(32)【優先日】2020-06-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】319006807

【氏名又は名称】イメルテック ソシエテ パル アクシオン サンプリフィエ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100119013

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100123777

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 さつき

(74)【代理人】

【識別番号】100111796

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 博信

(74)【代理人】

【識別番号】100123766

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 七重

(72)【発明者】

【氏名】クンツ ライナー

(72)【発明者】

【氏名】フックス トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ホッティンガー アンドレアス

【テーマコード（参考）】

3C063

【Ｆターム（参考）】

3C063AA02

3C063AA03

3C063AB03

3C063AB07

3C063BB01

3C063BB03

3C063EE31

3C063FF23

3C063FF30

(57)【要約】

本発明は、電気アーク炉で溶融されたＡｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂に基づくジルコニウムコランダム砥粒であって、－ ５２質量％～６２質量％のＡｌ₂Ｏ₃、－ ３５．０質量％～４５．０質量％のＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）であって、ＺｒＯ₂の総含有量に対してＺｒＯ₂の合計の少なくとも８０質量％が正方晶及び／又は立方晶高温相である、ＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）、－ ０．８質量％超の、ＳｉＯ₂として表されるＳｉ化合物、－ ０．０３質量％～０．５質量％の炭素、－ ０．５質量％～１０質量％の添加剤、及び－ ３質量％未満の原料関連不純物の含有量を有し、砥粒の原料ベースが酸化アルミニウム、バデライト及びジルコンサンドを含む、ジルコニウムコランダム砥粒に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気アーク炉で溶融されたＡｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂をベースとする砥粒であって、
－ Ａｌ₂Ｏ₃が５２質量％～６２質量％、
－ ＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）が３５．０質量％～４５．０質量であって、ＺｒＯ₂の総含有量に対して、ＺｒＯ₂の合計の少なくとも８０質量％が正方晶及び／又は立方晶高温相であり、
－ 炭素が０．０３質量％～０．５質量％、
－ ＴｉＯ₂として表される還元酸化チタンが１．０質量％～４．０質量％、
－ Ｙ₂Ｏ₃が０．２質量％～１．５質量％、
－ ＳｉＯ₂として表されるＳｉ化合物が０．８質量％超、
－ 原料関連不純物が３質量％未満、
の含有量を有し、
前記砥粒の原料ベースが、酸化アルミニウム、バデライト及びジルコンサンドを含み、バデライトとジルコンサンドの比が、３：１～１：２であることを特徴とする砥粒。

【請求項2】

前記砥粒の原料ベースが、酸化アルミニウム、バデライト及びジルコンサンドを含み、バデライトとジルコンサンドの比が、１．５：１～１：１．５であることを特徴とする、請求項１に記載の砥粒。

【請求項3】

前記砥粒中の、ＳｉＯ₂として表されるＳｉ化合物の割合が１．０質量％超であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の砥粒。

【請求項4】

前記砥粒中の、ＳｉＯ₂として表されるＳｉ化合物の割合が１．１質量％～１．５質量％であることを特徴とする、請求項３に記載の砥粒。

【請求項5】

ＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃の比が２：１～６：１であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の砥粒。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の砥粒を製造する方法であって、
－以下の含有量の砥粒の出発材料を混合するステップ、
ａ）５２質量％～６２質量％のＡｌ₂Ｏ₃、
ｂ）３５．０質量％～４５．０質量％のＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）であって、ＺｒＯ₂の総含有量に対して、ＺｒＯ₂の合計の少なくとも８０質量％が正方晶及び／又は立方晶高温相である、前記ＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）、
ｃ）０．８質量％超の、ＳｉＯ₂として表されるＳｉ化合物、
ｄ）０．０３質量％～０．５質量％の炭素、
ｅ）１．０質量％～４．０質量％の、ＴｉＯ₂として表される還元酸化チタン、
ｆ）ＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃の比が２：１～６：１である、０．２質量％～１．５質量％のＹ₂Ｏ₃、及び
ｇ）３質量％未満の原料関連不純物、
－ 電気アーク炉で前記混合物を溶融するステップ、
－ 溶融混合物を急冷して固体生成物を得るステップ、並びに
－ 前記固体生成物を破砕し、その後ふるい分けして砥粒を得るステップ
を含み、
砥粒の原料ベースが、酸化アルミニウム、バデライト及びジルコンサンドを含み、バデライトとジルコンサンドの比が３：１～１：２であることを特徴とする、前記方法。

【請求項7】

バデライトとジルコンサンドの比が、１．５：１～１：１．５であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が５２質量％～６２質量％、ＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）の割合が３５質量％～４５質量％で、電気アーク炉で溶融されたＡｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂に基づく砥粒であって、砥粒の原料ベースが酸化アルミニウム、バデライト及びジルコンサンドを含む砥粒に関する。定義によれば、バデライトという用語は、ＺｒＯ₂の含有量が少なくとも９６質量％であるすべての天然及び人工のＺｒＯ₂精鉱を含む。

【背景技術】

【0002】

ジルコニウムコランダムに基づく砥粒は長年知られており、特に高合金鋼の切削加工用の砥石又は研磨布紙として成功裏に利用されている。微細結晶構造に加えて、酸化ジルコニウムの高温相の割合が砥粒の性能に大きな影響を及ぼす。これは特に、いわゆる共晶ジルコニウムコランダムに当てはまるもので、不純物又は意図的に導入された添加剤として存在する酸化アルミニウム及び他の酸化物に加えて、好ましくは３５～５０質量パーセントの酸化ジルコニウムを含有する。そのため、従来、ジルコニウムコランダムの性能を向上させるために、構造の微細化及び／又は高温相の割合を高める試みが繰り返し行われてきた。構造は、溶融液体を効率的かつ迅速に急冷することによって改善することができるが、高温相の高い割合は、主に安定剤の的を射た使用によって達成することができ、酸化チタン及び／又は酸化イットリウムは、しばしば酸化ジルコニウムの高温相の安定剤として使用されている。
酸化ジルコニウムは３種類の異なる相で存在する。室温で安定な単斜晶相は、約８００～１２００℃の温度で正方晶相に変化し、それは約２３００℃まで安定で、その後立方晶相に変化する。上記の温度は純粋な酸化ジルコニウムに適用される。混合物又はドープされた材料では、温度は変化する。可逆的な相変態は体積変化を伴い、正方晶高温相の体積が最も小さくなる。正方晶から、最大の体積を有する単斜晶相への転移は、４．５％の体積増加と関連する。当業者は、砥粒における高温相の好影響を、研削加工中に起こる熱発生によって正方晶から単斜晶への相変態が起こり、体積の増加によって小断片の有利な破断による微小亀裂の形成を伴う応力が生じ、それによって新しいカッティングエッジが形成されるという事実で説明する。この過程はしばしば自己研磨と呼ばれる。

【0003】

米国特許第５５２５１３５号（欧州特許第０５９５０８１号）には、９０質量パーセント超の酸化ジルコニウムが正方晶高温相にあるジルコニウムコランダムに基づく砥粒が記載されている。この場合、還元剤として炭素の存在下で酸化チタンを添加し、溶融物を急冷することにより高温相を安定化させる。その結果、亜酸化物の形態で還元されたチタン化合物が、酸化ジルコニウムの高温相を安定化させるものと推測される。
米国特許第７１２２０６４号（欧州特許第１３４１８６６号）は、ジルコニウムコランダムに基づく砥粒に関し、この砥粒では、酸化ジルコニウムの高温相が同様に還元型のチタン化合物で安定化する。この文献に記載された砥粒は、０．２～０．７質量パーセントのＳｉＯ₂として表されるケイ素化合物の含有量を有する。ＳｉＯ₂の添加により還元チタン化合物の安定化効果は著しく低下するが、同時に溶融物の粘性も大きく低下し、金属板の間に液状材料を流し込むことによって溶融物の急冷が容易になる。この迅速な急冷は、完成した砥粒の構造に良い効果を与え、この方法により特に微細な結晶質で均一な構造を達成することができ、このことは、酸化ジルコニウムの高温相の割合が高いことに加えて、製品の品質を決めるもう一つの重要な基準となっている。
米国特許第４４５７７６７号には、０．１～２質量パーセントの酸化イットリウムを含有するジルコニウムコランダム砥粒が記載されており、酸化イットリウムは、酸化ジルコニウムの高温相に対する安定剤として使用されている。酸化ジルコニウムの高温相に対するＹ₂Ｏ₃の安定化効果は、還元ＴｉＯ₂の安定化効果よりも顕著であることが知られており、同等の割合の高温相を得るためには、比較的少ないＹ₂Ｏ₃が使用されなければならない。

【0004】

ジルコニウムコランダムに基づく砥粒は、鋼材加工用砥粒として最も重要な従来からの砥粒の一つであり、これらの砥粒の性能をさらに向上させるために世界中で大きな努力がなされている。しかし、高温相の割合をさらに高めるだけでは、十分な性能向上は得られないと考えられる。国際公開第２０１１／１４１０３７号には、ジルコニウムコランダム砥粒を用いた研削試験が記載されており、その一部は、酸化ジルコニウムの高温相のみを有するが、酸化ジルコニウムの総割合に対して約９０質量パーセントの高温相を有する砥粒と比較して、研削性能の改善は明らかではない。これに対し、国際公開第２０１１／１４１０３７号では、正方晶高温相と立方晶高温相を初めて一貫して区別し、それぞれ酸化ジルコニウムの総割合に対して、立方晶高温相に２０質量％超の酸化ジルコニウムが存在し、正方晶高温相に５０質量％超の酸化ジルコニウムが存在する場合に、研削性能の最適化が記載され、それはフラックスとして少量のＳｉＯ₂の存在下で、安定剤としてＹ₂Ｏ₃及びＴｉＯ₂を併用することによって達成される。
米国特許出願公開第２０１２／０１８６１６１号には、溶融共晶ジルコニウムコランダムに基づく砥粒が記載されており、これは、酸化ジルコニウムの総割合に対して、６０～９０質量パーセントの正方晶酸化ジルコニウム相の割合を有するものである。正方晶相の割合が比較的少ない相分布は、高温相の安定剤としてＹ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂の比が０．８～２．０のＳｉＯ₂の存在下で酸化イットリウムと酸化チタンを使用した化学組成により達成される。そのより低い靭性のため、その製品は接触圧の低い合金鋼の切削加工に特に適しているといわれる。砥粒の自己研磨は比較的穏やかな条件で行われるため、被加工物への熱損傷を避けることができ、同時に高い除去率が達成される。

【0005】

一般に、ＳｉＯ₂は添加剤の安定化効果を制限し、又はＺｒＯ₂の高温相の安定化を妨げるため、ジルコニウムコランダム砥粒のＳｉＯ₂の含有量は常に批判的に見られる。したがって、先行技術に記載されたすべての高性能共晶ジルコニウムコランダム砥粒は、０．８質量％未満のＳｉＯ₂含有量を有する。その結果として、従来は、ＳｉＯ₂の過剰な混入を避けるために、Ａｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂に基づく比較的純粋な原料が常に使用されてきた。主に純酸化アルミニウム及びバデライトが使用され、ＴｉＯ₂及びＹ₂Ｏ₃などの安定化添加剤に加えて、溶融液体の流動性向上に必要な少量のＳｉＯ₂源として、珪砂やジルコンサンドが使用されていた。最近では、天然のバデライトの資源が限られているため、人工的に製造したＺｒＯ₂精鉱も使用されている。

【0006】

さらに、共晶ジルコニウムコランダム砥粒の製造の最適化を図る観点から、より安価な原料の使用も試みられた。例えば、ジルコニウムコランダムのＺｒＯ₂原料として、バデライトに加え、従来はＳｉＯ₂源としてのみ使用されていたジルコンサンドを直接使用する一連の試験を実施した。予想通り、製品中のＳｉＯ₂の割合は増加し、ほとんどの場合、これも予想された製品の劣化を招いた。しかしながら、ＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃の組合せで安定化させると、意外なことに製品の品質を劣化させることなくジルコンサンドの量を３倍にすることができた。当業者にとってＳｉＯ₂の割合が高いことは、以前は製品の劣化と同義であったため、溶融物の原料組成を変え、ＳｉＯ₂源としてジルコンサンドに加えて石英を使用して、頻繁に試験を繰り返し、適宜変化させた。原料源としてジルコンサンドの使用を増やして、ＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃が２：１～４：１の比の混合物でＺｒＯ₂を安定化させると、製品中のＳｉＯ₂割合が増加するが、製品中のＳｉＯ₂割合が１質量％を超えても、製品品質への悪影響が認められないことが判明したことが示された。一方、原料として標準処方を使用し、珪砂を添加してＳｉＯ₂割合を高めた比較試験では、製品中のＳｉＯ₂割合が０．６質量％超であると、必ず製品の品質が著しく劣化することが分かった。酸化ジルコニウムの高温相をＴｉＯ₂又はＹ₂Ｏ₃単独で、或いはＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃の比を２：１～４：１以外で安定化した場合でも、常に製品の劣化が認められた。

【発明の概要】

【0007】

したがって、本発明の主題は、電気アーク炉で溶融され、５２質量％～６２質量％のＡｌ₂Ｏ₃及び３５質量％～４５質量％のＺｒＯ₂（＋ＨｆＯ₂）の含有量を有するＡｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂に基づく砥粒に関する。この砥粒では、ＺｒＯ₂の総含有量に対して、ＺｒＯ₂の合計の少なくとも８０質量％が、正方晶及び／又は立方晶の高温相である。砥粒は、還元剤として炭素が使用される還元条件下で製造されるため、砥粒は０．０３～０．５質量％の炭素を含有する。酸化ジルコニウムの高温相は、ルチル（ＴｉＯ₂）及び酸化イットリウムの添加により安定化され、砥粒はＴｉＯ₂として表される還元酸化チタン含有量が１．０質量％～４．０質量％、Ｙ₂Ｏ₃が０．２～１．５質量％となり、ＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃の比が２：１～６：１である。さらに、砥粒は、３質量％未満の原料関連不純物を有する。本発明による砥粒中のＳｉＯ₂として表されるＳｉ化合物の割合は、０．８質量％超、好ましくは１．０質量％超である。本発明の有利な実施形態では、ＳｉＯ₂の含有量は１．１質量％～１．５質量％である。砥粒用の原料ベースは、酸化アルミニウム、バデライト及びジルコンサンドを含み、バデライトとジルコンサンドの比は、３：１～１：２、好ましくは１．５：１～１：１．５である。
研削試験は通常、砥粒の品質を評価するために実施される。このような研削試験は比較的複雑で時間がかかる。そのため、研磨剤業界では、より入手しやすく、後の研削試験における挙動の指標となる、機械的特性に基づく砥粒の品質を事前に評価することが一般的である。既に前述の構造及び高温相の割合に加え、砥粒の品質を評価するために、特にボールミルでの粉砕時の微小粒の崩壊が使用される。

【0008】

微小粒崩壊性（ＭＫＺ）
微粒子の崩壊性を測定するために、コランダム（粒度３６）１０ｇを、１２個の鋼球（直径１５ｍｍ、質量３３０～３３２ｇ）を充填したボールミルで、毎分１８８回転で所定時間粉砕する。その後、粉砕された砥粒を（Ｈａｖｅｒ Ｂｏｅｃｋｅｒ ＥＭＬ２００ｓｉｅｖｅ）の２５０μｍのふるいで５分間ふるいに掛け、微粉を秤量する。
ＭＫＺ値は、以下のように算出される：
ＭＫＺ（％）＝（ふるい通過２５０μｍ／全質量）×１００
本実施例では、製品の品質のさらなる基準として、酸化ジルコニウムの高温相の割合を決定したが、立方晶相と正方晶相の区別はせず、両相を包含するＴファクターのみを決定した。
Ｔファクター
ＺｒＯ₂の全割合を基準としたＺｒＯ₂高温相の割合の定量的な測定は、Ｘ線回折装置を用いて、２７．５°～３２．５°の２シータ測定範囲で行う。高温相の割合（Ｔファクター）は、式に従って決定される：

【数1】

ｔ＝３０．３°の２シータにある正方晶ピークの強度
ｍ₁＝２８．３°の２シータにある単斜方晶ピークの強度
ｍ₂＝３１．５°の２シータにある単斜方晶ピークの強度

【実施例】

【0009】

以下、本発明をいくつかの選択された実施例を使用して、限定することなく詳細に説明する。これらの実施例は、フラックスとしてのＳｉＯ₂の存在下で安定剤ＴｉＯ₂及びＹ₂Ｏ₃を用いた溶融系Ａｌ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂におけるいくつかの一般的関係を示すために使用され、これにより当業者に、電気アーク炉で溶融された共晶ジルコニウムコランダムに基づく砥粒の製造を、製品の劣化なく最適化する方法について手掛かりを提供する。

【0010】

調査用の試料は、アルミナ、バデライト精鉱、ジルコンサンド及び石油コークスの混合物にルチルサンド及び／又はＹ₂Ｏ₃を加えて電気アーク炉で溶融することにより、従来の方法で製造した。原料混合物全体が完全に溶融した後、欧州特許第０５９３９７７号に従って溶融物を金属板間の約３～５ｍｍの間隙に流し込んだ。完全に冷却した後、このようにして急冷したジルコニウムコランダムシートを、ジョークラッシャー、ローラークラッシャー、ローラーミル又はコーンクラッシャーを使用して通常の方法で破砕し、所望の粒度画分を与えるためにふるい分けした。比較例Ｈでは、ＳｉＯ₂源として、ジルコンサンドの代わりに石英を使用した。

【0011】

まず、原料は、以下の表１に記載されており、本質的に溶融状態で燃焼する石炭の割合は、原料の混合物の合計には含まれない。製品組成において、１００％に対する残りは、Ａｌ₂Ｏ₃の値である。ＭＫＺ値及びＴ値に加えて、所望の製品最適化のために極めて重要な、原料混合物中のＺｒサンドの割合（パーセント）が、再び別々に記載されている。

【表1】

【0012】

例Ａ及びＢは比較例であり、市販品に相当し、比較例Ａの酸化ジルコニウムは還元酸化チタンのみで安定化され、一方、比較例Ｂでは、高温相は、酸化チタンと酸化イットリウムの組合せで安定化されていた。安定化の違いは、比較例Ｂでは主にＴ値の上昇で顕著に現れている。同時に、比較例Ａと比較して、ＭＫＺ値の向上が明らかであり、これは研削性能の向上が期待できることを意味し、それはその後の研削試験で確認された。いずれの比較例も、ＳｉＯ₂源として通常量のジルコンサンドを８質量％使用し、その結果、製品中のＳｉＯ₂含有量はそれぞれ０．４質量％及び０．３７質量％であった。
例Ｃは、安定化の点では例Ａに相当するが、ジルコンサンドの割合を２倍にし、一方、製品中の全体的な酸化ジルコニウム含有量を一定のレベルに保つために、バデライト精鉱の割合をそれに応じて減少させたものである。ジルコンサンドを２倍にすることで、製品中のＳｉＯ₂割合は１．１質量％に増加した。６．９のＭＫＺ値は製品Ａの値の範囲である。例Ｂと同様に、例ＤはＴｉＯ₂とＹ₂Ｏ₃の組合せで安定化し、例Ｃと同様にジルコンサンドの割合を増加させた。製品Ｄでは、対応するＳｉＯ₂割合が１．１質量％であることが測定された。４．６のＭＫＺ値は驚くほど低く、魅力的な研削性能が期待できる。

【0013】

例Ｅでは、バデライトとジルコンサンドを１：１の比で使用して、原料混合物中のジルコンサンドの割合をさらに増やして実施した。製品Ｅ中の酸化ジルコニウムの含有量を同レベルに保つために、バデライトの含有量を適宜減らした。このようにして、原料混合物は、合計２２質量％のジルコンサンドを含んでいた。製品Ｅは、ＳｉＯ₂割合が１．３質量％であり、ＭＫＺ値は５．０であった。
例Ｆは、従来の割合のジルコンサンドを用いた別の比較例であり、酸化ジルコニウムの高温相は、Ｙ₂Ｏ₃のみで安定化されている。ＴファクターとＭＫＺ値は製品Ａに匹敵する値であり、これは、１種類の安定剤のみを使用した場合、安定剤の種類は小さな役割しか果たさない可能性を示していると見ることができる。ジルコンサンドの割合を例Ｆと比べて２倍にした例Ｇでは、主要数値の悪化が見られるが、例ＣのＴｉＯ₂による個別安定化に比べれば、比較的小さい。比較例Ｈは、安定化の点では例Ｂ、Ｄ、及びＥに相当するが、ＳｉＯ₂源として石英のみを使用した。使用するバデライト量を増やすことにより、製品中の酸化ジルコニウムの割合を調整した。製品Ｈの場合、ＳｉＯ₂の割合が高いことによる製品品質への悪影響は、主要な数値（ＭＫＺ値、Ｔファクター）ではっきりと確認でき、それは研削試験でも現れている。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による製品Ｈの研磨面では、ミクロ孔とマクロ孔の割合が高い多孔度の著しい増加が見いだされ、このことも研磨面の研削試験で悪い結果となった別の原因として考えられる。

【0014】

研削試験１（カッティングディスク試験）
カッティングディスク試験には、仕様Ｒ－Ｔ１ １８０×３×２２．２３のカッティングディスクを選択した。この目的のために、７５質量％のジルコニウムコランダム、５質量％の液体樹脂及び１２質量％のＨＥＸＩＯＮ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＧｍＢＨからの粉末樹脂、４質量％の黄鉄鉱及び４質量％の氷晶石からなるプレス混合物を作製した。ディスクを製造するために、１６０ｇのプレス混合物を市販の布上に成形し、２００バールでプレスした後、樹脂メーカーの説明書に従って硬化させた。
切断試験自体には、直径２０ｍｍのステンレス鋼（ＣｒＮｉ）製の丸棒を使用した。切断作業は、ディスク速度を毎分８，０００回転、切断時間を３秒で実施した。２０回切断した後、ディスクの直径の減少からディスクロスを決定した。その後、材料除去量とディスクロスの商からＧ比を決定した。
カッティングディスク：１８０×３×２２．２３ｍｍ
砥粒：Ｆ２４（４０％）；Ｆ３０（４０％）；Ｆ３６（３０％）
材料：Ｃｒ－Ｎｉステンレス鋼棒、直径２０ｍｍ
研削機：Ｆｅｉｎ ＷＳＢ ２５－１８０Ｘ、速度８０００ｒｐｍ

【0015】

試験方法：
系のコンディショニングのため、あらかじめ３回の切断を行った。その後、ディスクの初期直径を測定した。さらに４０回切断を行った後、ディスクの最終直径を決定した。４０回切断した後のディスク直径の減少を決定し、砥粒の性能を決定した。
各砥粒について３枚のディスクを製造し、試験した。
下の表２は、３枚のカッティングディスクのそれぞれの平均値を示す。

【表2】

【0016】

研削試験２（カッティングディスク試験）
市販の合成樹脂結合型及びガラス繊維強化型のカッティングディスクを製造し、製造した砥粒を用いて試験した（表１に従った例Ａ～Ｈ）：
カッティングディスク：１２５×１．２×２２．２３ｍｍ
砥粒：Ｆ４６（６０％）；Ｆ６０（４０％）
材料：ステンレス鋼棒、直径２０ｍｍ
研削機：Ｆｅｉｎ ＷＳ １４ １、２ｋＷ、速度約１０，０００ｒｐｍ
試験方法：
系のコンディショニングのため、あらかじめ３回の切断を行った。その後、ディスクの初期直径を決定した。さらに２５回切断した後、ディスクの最終直径を決定した。

【0017】

砥粒の性能は、２５回切断した後のディスク径の減少を測定することによって決定した。
各砥粒について３枚のディスクを製造し、試験した。
以下の表３は、３回の測定の平均値を示す。

【表3】

【0018】

研削試験３（研磨ベルト）
含浸させたポリエステル／綿混紡布上に、生成した砥粒を静電散布する方法で、市販の研磨ベルトを製造した（表１に従った例Ａ～Ｈ）。
研磨ベルト：長さ２０００ｍｍ、幅５０ｍｍ
粒度：ＮＰ４０
砥粒コーティング：下記参照

【0019】

研磨ベルトを使用して、ステンレス鋼棒の表面を研磨した。
被加工物：ステンレス鋼棒（ＣｒＮｉ鋼）直径２０ｍｍ
接触ディスク：直径２５０ｍｍ、硬度９０ショア
接触力：６８．７ニュートン
切断速度：３０ｍ／秒
研削サイクル：研削時間１０秒－冷却時間２０秒
ベルト内の砥粒の性能は、総研磨時間１２分で、２４回の研削サイクルの後の総除去率で決定した。結果は以下の表４にまとめた。

【0020】

【表4】

【0021】

表２～４の研削試験から分かるように、例Ｄ及びＥでは、比較例Ｂと比較して性能の向上は達成されていない。むしろ、製品の最適化は、選択した、安定剤の比及び量により、原料混合物中の安価なジルコンサンドの割合を、あらゆる性能の損失なしに先行技術（比較例Ｂ）と比較して増加することができるという事実で構成されている。安価なジルコンサンドは、高価で希少な原料バデライト又は人工ＺｒＯ₂精鉱を一部置き換える。コスト削減は、原料のバデライトとジルコンサンドに対して約３０％、最終製品（砥粒）に対して約８～１０％であり、競争の激しい研磨剤市場において、非常に大きな競争力を持つことになる。

【国際調査報告】