(57)【要約】  【課題】研磨ブラシに使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができる研磨ブラシ用毛材の提供。  【解決手段】研磨砥材粒子を含有する合成樹脂モノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材であって、前記合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面形状を、その長径／短径の比が１．００〜１．１５の範囲となる正方形乃至略正方形に形成したことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨砥材粒子を含有する合成樹脂モノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材であって、前記合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面形状を、その長径／短径の比が１．００〜１．１５の範囲となる正方形乃至略正方形に形成したことを特徴とする研磨ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記合成樹脂モノフィラメントを構成する合成樹脂が、ポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項３】
前記ポリアミド樹脂の相対粘度ηｒが３．０〜５．０の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項４】
前記ポリエステル樹脂の固有粘度ＩＶが０．６〜２．０の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項５】
前記研磨砥材粒子の粒度番手が♯３６〜♯３０００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用ブラシ用毛材。
【請求項６】
前記研磨砥材粒子の含有量が、合成樹脂モノフィラメントの全重量に対して５〜４０重量％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨用ブラシ用毛材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする研磨ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材などの被処理物の表面や端面を研磨するために使用する研磨ブラシ用毛材の改良に関するものであり、さらに詳しくは、研磨ブラシに使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができる研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板などの金属部材の表面および端面の研磨加工においては使用される研磨ブラシ用毛材としては、研磨砥材粒子を含有する合成樹脂モノフィラメントからなる毛材が知られており、この毛材を使用した研磨ブラシとしては、例えば、ロールブラシ、カップブラシ、筒状ブラシおよびホイルブラシなどが挙げられる。
【０００３】
これらの研磨ブラシは、被処理物に押圧し、さらに回転を付与することによって、金属部材などの被処理物の表面研磨や端面のバリ取り研磨などに使用されるものであるが、この性能を向上させるため従来から様々な検討がなされてきた。
【０００４】
例えば、ナイロン樹脂と粒度が＃３０〜＃３０００の研磨砥材粒子からなり、ナイロン樹脂が、相対粘度ηｒが３．０以上のナイロン６１０樹脂 、ナイロン６１２樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂と、相対粘度ηｒが３．０以上のナイロン１２樹脂とを含有し、それらの割合が２０：８０〜８０：２０であり、かつ研磨砥材粒子を５〜５０重量％含有するモノフィラメント毛材（例えば、特許文献１参照）からなる研磨ブラシ、合成樹脂素材の内部に、ダイヤモンドパウダー、ステンレスパウダー、チタンパウダー、炭化ケイ素パウダー、酸化アルミニウムパウダー、またはシリコンカーバイトやアルミナ材の研磨砥材粒子から選ばれる２種以上の研磨砥材粒子を含有するブラシ用毛材（例えば、特許文献２参照）からなる研磨ブラシなどがその例である。
【０００５】
しかし、近年、研磨機器の研磨能力向上に伴い、研磨ブラシにもさらなる研磨性の向上が要求されつつあるが、この要求に対し、断面形状が丸形、多角形、クローバ形、十字形、楕円形の毛材（例えば、特許文献３参照）からなる研磨ブラシが知られている。
【０００６】
一方、実際の研磨加工においては、研磨ブラシを使用する前に、実際の被処理物とは異なる他の被処理物を使用して研磨を行い、研磨ブラシの毛材先端部を一部摩耗させて毛材の先端形状を安定させることにより、使用時の研磨性を安定な状態にするドレッシング作業と呼ばれる工程が必要であるが、特に丸形や楕円形、多角形、クローバ形、十字形などの断面形状を有する研磨ブラシ用毛材は、被処理物との接触が点接触であるために毛材先端部が摩耗しにくく、ドレッシング作業に時間が掛かり、作業性が悪いといった問題を抱えていた。
【０００７】
また、扁平形や矩形などの断面形状を有する研磨ブラシ用毛材については、丸形や楕円形、多角形、クローバ形、十字形などの断面形状とは異なり、被処理物との接触が線または面接触であるためドレッシング作業性が良いものの、ドレッシング作業時および実際の研磨加工時に毛腰に異方性が生じるため、実際の研磨加工時において研磨面に研磨斑が発生しやすく、結局は研磨性の低い毛材になるという問題を抱えていた。
【０００８】
以上にように、研磨ブラシに使用する毛材には、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生がないという性能の実現が強く要求されていた。
【特許文献１】特開平７−１０９６２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１８７０７３号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、研磨ブラシに使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができる研磨ブラシ用毛材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため本発明によれば、研磨砥材粒子を含有する合成樹脂モノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材であって、前記合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面形状を、その長径／短径の比が１．００〜１．１５の範囲となる正方形乃至略正方形に形成したことを特徴とする研磨ブラシ用毛材が提供される。
【００１１】
なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、
前記合成樹脂モノフィラメントを構成する合成樹脂がポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂であること、
前記ポリアミド樹脂の相対粘度ηｒが３．０〜５．０の範囲にあること、
前記ポリエステル樹脂の固有粘度ＩＶが０．６〜２．０の範囲にあること、
前記研磨砥材粒子の粒度番手が♯３６〜♯３０００の範囲にあること、および、
前記研磨砥材粒子の含有量が合成樹脂モノフィラメントの全重量に対して５〜４０重量％の範囲にあること
が、いずれも好ましい条件として挙げられ、これらの条件を満たすことでさらに優れた効果を取得することができる。
【００１２】
また、本発明の研磨ブラシは、前記研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以下に説明するとおり、本発明によれば、研磨ブラシに使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができる研磨ブラシ用毛材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の研磨ブラシ用毛材について具体的に説明する。
【００１５】
本発明の研磨ブラシ用毛材が、研磨ブラシに使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができるという性能を満たすためには、研磨砥材粒子を含有する合成樹脂モノフィラメントからなり、前記合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面形状を、その長径／短径の比が１．００〜１．１５の範囲となる正方形乃至略正方形に形成することを必要とする。
【００１６】
但し、略正方形の互いに向かい合う２つの辺の中点を結んでできる２つの直線のうち、長い方を長径、短い方を短径とする。
【００１７】
合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面が、丸形、四角形以外の多角形、クローバ形、十字形、楕円形などの異形断面の場合は、研磨ブラシとした場合に、植毛密度が小さく、被処理物との接触が点接触のために研磨性が低くなり、研磨作業前に行うドレッシング作業においては、研磨ブラシの毛材先端部が揃えにくく、ドレッシング作業に時間が掛かるため好ましくない。
【００１８】
それ故に、研磨ブラシ用毛材においては、被処理物と線または面接触するとの理由から、合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面は四角形であることが必要であるが、長方形、台形、平行四辺形または菱形などの四角形断面を有する研磨ブラシ用毛材は、研磨ブラシとして被処理物を研磨する際に毛材の毛腰に異方性が生じるため、被処理物の研磨面に研磨斑が発生しやすく、結果として研磨性の低い研磨ブラシ用毛材となりやすい。したがって、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、合成樹脂モノフィラメントの繊維軸に垂直な断面は限りなく正方形に近く、上記の長径／短径比の範囲を満たす正方形乃至略正方形であることが必要であり、より優れた効果を取得するためには、さらに長径／短径の比が１．００〜１．０８の範囲の正方形乃至略正方形であることが好ましい。
【００１９】
被処理物の表面または端部の研磨に使用される研磨ブラシは、被処理物との摩擦により摩擦熱を発生するため、クーラント液としてアルカリ性または酸性の溶液が使用される場合が多い。したがって、本発明の研磨ブラシ用毛材を構成する合成樹脂としては、耐熱性に優れるとともにクーラント液に対して耐薬品性を有するポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂の使用が好ましく、さらには、相対粘度ηｒが３．０〜５．０の範囲のポリアミド系樹脂、または固有粘度ＩＶが０．６〜２．０の範囲のポリエステル系樹脂の使用が好ましい。
【００２０】
相対粘度ηｒおよび固有粘度ＩＶが上記範囲を外れる場合は、合成樹脂モノフィラメントを溶融紡糸する際に紡糸安定性が得られにくく、上記の長径／短径比の範囲から外れた略正方形断面の合成樹脂モノフィラメントとなりやすいため好ましくない。
【００２１】
なお、相対粘度ηｒとは、ＪＩＳ Ｋ６８１０に準じて測定した値であり、詳しくは、濃度９８％の濃硫酸２５ｃｃ中にポリアミド系樹脂０．２５ｇを溶かした溶液を、２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定した値である。また、固有粘度ＩＶとは、濃度９８．５％のオルトクロロフェノール２５ｍｌ中にポリエステル系樹脂２．０ｇを溶かした溶液の還元粘度を、２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定し、求めた還元粘度を濃度に対してプロットして得られる直線を濃度０に外挿したときの還元粘度の値である。
【００２２】
また、ポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂には様々な種類のものが知られているが、研磨ブラシ用毛材としての適度な硬さと耐久性を有するとの理由から、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２から選ばれた少なくとも１種、またはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、およびこれらポリエステル系樹脂にポリエステルエラストマーを添加したポリエステル系ポリマーアロイから選ばれた少なくとも１種の使用が好ましく、さらに、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、目的に応じて酸化防止剤、耐光剤、耐侯剤、難燃剤、無機粒子、顔料類などのほか、ポリエステル系樹脂の耐加水分解性向上を目的にポリカルボジイミド化合物、毛材の溶着防止を目的にシリコーンオイルやフッ素系樹脂などを添加することも可能である。
【００２３】
次に、本発明の研磨ブラシ用毛材となる合成樹脂モノフィラメントに含有する研磨砥材粒子としては、炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、酸化アルミナ、および人工ダイヤモンドなどからなる粒子が挙げられ、研磨ブラシの用途に応じて適宜選ぶことができ、特に限定されるものではないが、研磨砥材粒子の粒度番手は＃３６〜＃３０００の範囲であることが好ましく、さらには＃６０〜＃１０００の範囲であることが好ましい。
【００２４】
研磨砥材粒子の粒度番手が上記範囲を下回る場合は、研磨性が向上するものの、毛材が脆くなる傾向にあり、研磨ブラシとして使用した際に毛折れが発生しやすくなるため好ましくなく、逆に、粒度番手が上記範囲を上回る場合は、研磨性の低い毛材となりやすいために好ましくない。
【００２５】
また、合成樹脂モノフィラメントに含有する研磨砥材粒子の含有量は、合成樹脂モノフィラメントの全重量に対して５〜４０重量％の範囲が好ましく、さらには、１０〜３０重量％の範囲が好ましい。
【００２６】
研磨砥材粒子の含有量が上記範囲を下回る場合は、研磨性の低い毛材となりやすいために好ましくなく、逆に、含有量が上記範囲を上回る場合は、研磨性が向上するものの、合成樹脂モノフィラメントを溶融紡糸する際に紡糸安定性が得られにくくなるばかりか、毛材が脆くなる傾向にあり、研磨ブラシとして使用した際に毛折れが発生しやすくなるため好ましくない。
【００２７】
次に、本発明の研磨ブラシ用毛材の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、本発明の研磨ブラシ用毛材となる合成樹脂モノフィラメントは、何ら特殊な方法を用いる必要はなく、公知の製造方法により得られる。例えば、所定量のポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂と研磨砥材粒子を二軸押出型溶融紡糸機に供給し、溶融混練された合成樹脂と研磨砥材粒子の混合物を正方形乃至略正方形断面用の口金孔から押し出し、冷却固化、加熱延伸、必要に応じて加熱弛緩処理を施し、一端束状に巻き取る。なお、使用する紡糸口金については、吐出混合物中に研磨砥材粒子が含有されているため、長時間溶融紡糸を行った場合は、口金孔内の壁面が摩耗し、結果として所望の断面形状を有する合成樹脂モノフィラメントが得られにくくなる。したがって、本発明において使用する紡糸口金は、セラミック製からなることが好ましい。
【００２９】
次に、一端束状に巻き取られた合成樹脂モノフィラメントを研磨ブラシの用途に応じた長さにカットすることにより本発明の研磨ブラシ用毛材が得られる。
【００３０】
なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、研磨ブラシの用途に応じて、その繊維軸方向に波形状を施してもよい。
【００３１】
そして、本発明の研磨ブラシは、上記製造方法で得られた研磨ブラシ用毛材を植毛してなるものであり、公知の製造方法により得られる。
【００３２】
以上、説明した通り、本発明の研磨ブラシ用毛材は、ロールブラシ、カップブラシ、筒状ブラシおよびホイルブラシなどの研磨ブラシの毛材の少なくとも一部に使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができるという性能を発現するため、その効果は極めて有利である。
【実施例】
【００３３】
以下に実施例を挙げ、本発明の構成および効果をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に何らこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例における長径と短径の測定、ドレッシング作業性および研磨性の評価は次の通り行った。
【００３４】
［長径および短径の測定］
実施例および比較例で得られた合成樹脂モノフィラメント試料をミクロトームで輪切りにし、その断面を（株）ＫＥＹＥＮＣＥ製デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００を使用して長径と短径を測定した。なお、四角形の互いに向かい合う２つの辺の中点を結んでできる２つの直線のうち、長い方を長径、短い方を短径とし、丸形についてはその直径を測定した。
【００３５】
［ドレッシング作業性］
実施例または比較例で得られた合成樹脂モノフィラメント使用し、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍのカップブラシを作成した。そして、このカップブラシをハンドグラインダーに取り付け、自重、かつ回転速度１２０００ｒｐｍの条件で真鍮金属板表面を研磨し、５分間毎に削り取られた真鍮金属の重量を測定し、測定量が一定に達する時間をドレッシング時間とした。ドレッシング時間が短いほどドレッシング作業性に優れていることを示す。
【００３６】
［研磨性］
上述のカップブラシをハンドグラインダーに取り付け、圧力５０Ｎ、かつ回転速度１２０００ｒｐｍの条件で真鍮金属板表面を研磨し、３０分間に削り取られた真鍮金属の重量を測定した。削り取られた真鍮金属の質量が大きいほど研磨性に優れていることを示す。また、３０分間研磨した後、真鍮金属表面の研磨斑について、次の通り評価を行った。
○：研磨斑はなく、均一に研磨されていた。
△：研磨斑がわずかに見られたが、全体的に均一に研磨されていた。
×：研磨斑が多く見られ、均一に研磨されていなかった。
【００３７】
［実施例１］
相対粘度ηｒが３．８のナイロン６１０樹脂（東レ（株）社製  Ｍ２０４１）７７重量％と、シランカップリング剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）社製  ＳＨ６０２０）を０．２重量％被覆処理した粒度番手＃３２０の炭化ケイ素研磨砥材粒子（昭和電工（株）社製）２３重量％からなる混合物を二軸押出紡糸機に供し、２５０℃の温度で溶融混練した後、２．０ｍｍ×２．０ｍｍ角の四角断面孔ノズルから押し出し、冷却固化、および２００℃の温度で３．２倍に加熱延伸することにより、一辺長さの平均が１．０ｍｍで、かつ長辺／短辺の比が１．００の正方形断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００３８】
［実施例２］
２．０ｍｍ×２．２ｍｍ角の四角断面孔ノズルを用いて、長辺／短辺の比が１．１０に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で略正方形断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００３９】
［実施例３］
相対粘度ηｒが２．７のナイロン６１０樹脂（東レ（株）社製  Ｍ２００１）を使用したこと以外は、実施例１と同じ条件で略正方形断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４０】
［実施例４］
固有粘度ＩＶが１．５のポリブチレンテレフタレート樹脂（東レ（株）社製  １５００Ｓ）を使用したこと以外は、実施例１と同じ条件で略正方形断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４１】
［実施例５］
炭化ケイ素研磨砥材粒子の番手を♯３０００とし、その添加量を５重量％としたこと以外は、実施例１と同じ条件で略正方形断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４２】
［比較例１］
２．０ｍｍ×２．６ｍｍ角の四角断面孔ノズルを用いて、長辺／短辺の比を１．３０に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で四角断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４３】
［比較例２］
直径２．０ｍｍの丸断面孔ノズルを用いたこと以外は、実施例１と同じ条件で丸断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４４】
［比較例３］
長径２．０ｍｍ、短径１．５ｍｍの菱形断面孔ノズルを用いたこと以外は、実施例４と同じ条件で菱形断面合成樹脂モノフィラメントを得た。そして、得られた合成樹脂モノフィラメントを使用してカップブラシを作成し、研磨性、ドレッシング作業性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2006142395.tif 000002
【００４６】
表１の結果から明らかなように、本発明の条件を満たす研磨ブラシ用毛材（実施例１〜５）からなるカップブラシは、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えたものであった。
【００４７】
これに対し、本発明の条件を満たさない研磨ブラシ用毛材（比較例１〜３）からなるカップブラシは、ドレッシング作業性が低いばかりか、研磨性が低く、被処理物表面に研磨斑が見られるものであった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の研磨ブラシ用毛材は、研磨ブラシに使用した場合に、従来よりもドレッシング作業性に優れるとともに、被処理物に対して高い研磨性を有し且つ研磨斑の発生を抑えることができるという性能を発現するため、その効果は極めて有利である。