(57)【要約】【課題】従来の研磨ブラシ用毛材に比べ耐酸性と耐湿熱性に優れ、ステンレス鋼板などの酸液洗浄研磨加工において好適に使用できる研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシの提供。【解決手段】ポリエステル系樹脂９９．５〜６６．５重量％、カルボジイミド化合物０．３〜３．５重量％およびシンジオタクチック構造を有するポリスチレン系樹脂０．２〜３０重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対し、研磨砥材粒子５〜６５重量部を配合した混合物からなるモノフィラメントを素材とする研磨ブラシ用毛材およびこ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研磨ブラシ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル系樹脂９９．５〜６６．５重量％、カルボジイミド化合物０．３〜３．５重量％およびシンジオタクチック構造を有するポリスチレン系樹脂０．２〜３０重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対し、研磨砥材粒子５〜６５重量部を配合した混合物からなるモノフィラメントを素材とすることを特徴とする研磨ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記ポリエステル系樹脂がポリブチレンテレフタレート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】
前記ポリエステル系樹脂が、全ポリエステル系樹脂の重量を１００重量％に換算して、ポリブチレンテレフタレート９０〜４０重量％とポリエステルエラストマー１０〜６０重量％との樹脂組成物からな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４】
請求項１〜３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。
【請求項５】
金属鋼板の製造工程における金属鋼板表面の酸液洗浄研磨加工に使用されることを特徴とする請求項４に記載の研磨ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属鋼板の製造工程において表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し、さらに詳しくは、従来の研磨ブラシ用毛材に比べ耐酸性と耐湿熱性に優れ、特にステンレス鋼板などの表面の酸液洗浄研磨加工に好適な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】
従来から、金属鋼板の製造工程、特に鉄板やステンレス鋼板などの表面研磨加工工程において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からなるモノフィラメントを素材としたものが知られており、例えば、この研磨砥材粒子を含有するモノフィラメントを研磨ブラシ用毛材として植毛したディスクロールブラシやチャンネルロールブラシなどの研磨ブラシを、被処理物である鉄板やステンレス鋼板などの表面に押圧し、回転を付与することによって、被処理物の表面研磨加工が行われている。    
【０００３】
従来、研磨ブラシ用毛材の主な素材としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６１０、ナイロン６１２，ナイロン１２などのポリアミド系樹脂、およびポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂から選ばれた合成樹脂が、ブラシの種類や用途に応じて適宜使用されている。
【０００４】
一方、研磨ブラシ用毛材に含有される研磨砥材粒子としては、コークス粉、ボーキサイト、酸化アルミナなどに代表されるアルミナ系砥材粒子、白ケイ石、砥粉などの炭化ケイ素系砥材粒子および人工ダイヤモンド砥材粒子などが使用されている。
【０００５】
そして、これら合成樹脂と研磨砥材粒子とからなる混合物を溶融紡糸したモノフィラメントが、研磨ブラシ用毛材として従来から広く使用されてきた。
【０００６】
一般に、鉄板やステンレス鋼板などの金属鋼板の表面を研磨加工するに際しては、金属鋼板に、水、アルカリ液または酸液などの冷却液または洗浄液を散布しながら研磨作業が行われているが、特にステンレス鋼板の酸液洗浄工程に使用される研磨ブラシには、その研磨ブラシ用毛材に優れた耐酸性が要求されている。
【０００７】
この要求に応えるブラシとしては、ポリブチレンテレフタレートと研磨砥材粒子とからなる研磨ブラシ用毛材（例えば、特許文献１参照）、およびポリブチレンテレフタレートとポリエステルレラストマーとの樹脂組成物と研磨砥材粒子とからなる研磨ブラシ用毛材（例えば、特許文献２参照）がすでに知られており、これらの研磨ブラシ用毛材は、構成する合成樹脂に酸液に強いポリエステル系樹脂を使用しているため、ステンレス鋼板の酸液洗浄工程に使用される研磨ブラシの毛材として有用なものであった。
【０００８】
しかし、近年、研磨加工の高能力・高速化に伴い、研磨ブラシ用毛材は、毛材同士の接触による摩擦熱や屈曲などによる屈曲発熱などの高い熱的影響を受けやすく、摩擦熱や屈曲発熱により酸液の温度も高くなることから、これまで以上の過酷な湿熱条件下に曝されやすくなったため、加水分解による影響を一層受けやすくなっている。
【０００９】
このような使用環境の変化に対応したブラシとしては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステルレラストマーおよびカルボジイミド化合物からなる樹脂組成物と研磨砥材粒子とからなる耐酸性および耐湿熱性に優れる研磨ブラシ用毛材（例えば、特許文献３参照）が知られているが、この研磨ブラシ用毛材とて、高能力・高速化などの研磨加工技術のさらなる進化に対しては、その改良効果が十分なものであるとは言えず、さらなる改善が強く望まれていた。
【特許文献１】特開昭５９−０１４４７１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２５２７１５号公報
【特許文献３】特開２００４−１２２２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来の研磨ブラシ用毛材に比べ耐酸性と耐湿熱性に優れ、特にステンレス鋼板などの酸液洗浄研磨加工に好適な研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、ポリエステル系樹脂９９．５〜６６．５重量％、カルボジイミド化合物０．３〜３．５重量％およびシンジオタクチック構造を有するポリスチレン系樹脂０．２〜３０重量％からなる樹脂組成物１００重量部に対し、研磨砥材粒子５〜６５重量部を配合した混合物からなるモノフィラメントを素材とすることを特徴とする研磨ブラシ用毛材が提供される。
【００１２】
なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、
前記ポリエステル系樹脂がポリブチレンテレフタレートであること、
前記ポリエステル系樹脂が、全ポリエステル系樹脂の重量を１００重量％に換算して、ポリブチレンテレフタレート９０〜４０重量％とポリエステルエラストマー１０〜６０重量％との樹脂組成物からなること、
がいずれも好ましい条件として挙げられ、この条件を満たすことによって、さらに優れた効果を取得することができる。
【００１３】
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ものであり、特にこの研磨ブラシを金属鋼板の製造工程における金属鋼板表面の酸液洗浄研磨加工に使用した場合には、優れた効果を如何なく発揮することができる。  
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来の研磨ブラシ用毛材に比べ、耐酸性と耐湿熱性に優れた研磨ブラシ用毛材が得られ、この研磨ブラシ用毛材を研磨ブラシに使用した場合には、これらの効果を如何なく発揮し、特にステンレス鋼板などの酸液洗浄研磨加工に好適な研磨ブラシが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシについて詳述する。
【００１６】
本発明の研磨ブラシ用毛材は、ポリエステル系樹脂、カルボジイミド化合物およびシンジオタクチック構造を有するポリスチレン系樹脂の３種からなる樹脂組成物と、研磨砥材粒子との混合物からなるモノフィラメントを素材とすることを特徴とする。
ここで、本発明の研磨ブラシ用毛材に使用されるポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリテトラメチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、およびこれらを主な成分とする共重合ポリエステルやポリエステルエラストマーなどが挙げられるが、特に研磨ブラシとして使用した場合に、靱性と耐酸性に優れ、耐へたり性が良好などの理由から、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴという）、またはＰＢＴとポリエステルエラストマー（以下、ＰＥＥという）との樹脂組成物がより好ましく使用される。
【００１７】
なお、ＰＢＴまたはＰＢＴとＰＥＥとの樹脂組成物の固有粘度は、９８．５％オルトクロロフェノール２５ｍｌ中に０．１２５ｇのポリマを溶解し、オストワルド粘度管（純水４０±５秒の落下速度）を使用して２５℃の条件で測定した値が０．６以上であることが好ましく、０．６未満では溶融紡糸の安定性および耐屈曲疲労による折損耐久性の低下を生じやすくなることがある。
【００１８】
また、ＰＥＥの含有量は、全ポリエステル系樹脂の重量を１００重量％に換算して、１０〜６０重量％、さらには３０〜５０重量％であることがより好ましい。
ＰＥＥの含有率が上記範囲を下回る場合は、毛折れしやすい傾向が招かれ、逆に、上記範囲を上回る場合は、毛腰が弱くなり、研磨力に欠けた研磨ブラシ用毛材となりやすい傾向が招かれる。
【００１９】
次に、本発明の研磨ブラシ用毛材に使用されるカルボジイミド化合物としては、例えば、ラインケミー社製「スタバックゾールＩ」（モノカルボジイミド・・・Ｎ、Ｎ‘−ジー２，６―ジイソプロピルフェニルカルボジイミド）および同社製「スタバックゾールＰ１００」（ポリカルボジイミド）などのほか、予めポリカルボジイミドを含有させたＰＢＴペッレット（例えばラインケミー社製「スタバックゾールＫＥ９１９３」）を使用することもできる。
【００２０】
そして、上記のカルボジイミド化合物の配合量は、研磨ブラシ用毛材を構成する全樹脂組成物の重量を１００重量％に換算して、０．３〜５重量％の範囲であることが必要であり、さらには０．８〜３重量％の範囲がより好ましい。
【００２１】
カルボジイミド化合物の配合量が上記範囲を下回る場合は、耐湿熱性が低下するため、湿熱状態の酸液洗浄研磨加工工程においては、耐湿熱性の低下が招かれやすい。逆に、その配合量が上記範囲を上回る場合は、モノフィラメントを製造するに際して、溶融紡糸が不安定となり、糸切れなどが発生しやすくなるばかりか、モノフィラメントの強度が低下し、折損耐久性に欠けた研磨ブラシ用毛材となりやすい。
【００２２】
また、本発明の研磨ブラシ用毛材に使用されるシンジオタクチック構造を有するスチレン系樹脂とは、スチレン系モノマーを塊状重合、溶液重合、乳化重合または懸濁重合などにより重合させたポリマであり、例えば、スチレンあるいはｐ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、２，５−ジメチルスチレン、３，４−ジメチルスチレン、ｐ−ターシャリーブチルスチレンなどのアルキルスチレン類、ｐ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｏ−クロロスチレン、ｐ−ブロモスチレン、ｍ−ブロモスチレン、ｏ−ブロモスチレン、ｐ−フルオロスチレン、ｍ−フルオロスチレン、ｏ−フルオロスチレン、ｏ−メチレ−ｐ−フルオロスチレンなどのハロゲン化スチレン類、ｐ−クロロメチルスチレン、ｍ−クロロメチルスチレンなどのハロゲン置換アルキルスチレン類、ｐ−メトキシスチレンなどのアルコキシスチレン類などから選ばれた１種以上のスチレン系モノマーからなるシンジオタクチック構造のポリスチレン系樹脂（以下、ＳＰＳという）である。
【００２３】
これらのポリスチレン系樹脂の構造にはシンジオタクチック構造以外にアタクチック構造とアイソタクチック構造のものがあるが、シンジオタクチック構造以外のポリスチレン系樹脂を使用した場合は、耐加水分解性や耐乾熱性などの耐湿熱性が得られにくく、モノフィラメントの製糸性が不安定となりやすい。
【００２４】
そして、上記のＳＰＳの配合量は、研磨ブラシ用毛材を構成する全樹脂組成物の重量を１００重量％に換算して、０．２〜３０重量％の範囲にあることが必要であり、さらには０．５〜２０重量％の範囲にあることがより好ましい。
【００２５】
ＳＰＳの配合量が上記範囲を下回る場合は、耐加水分解性や耐乾熱性などの耐湿熱性の低下を招かれやすい。逆に、上記の範囲を上回る場合は、モノフィラメントの製糸性が不安定となり、糸切れなどが発生しやすくなるばかりか、モノフィラメントの靱性が低下し、折損耐久性に欠けた研磨ブラシ用毛材となりやすい。
【００２６】
本発明の研磨ブラシ用毛材に使用される研磨砥材粒子としては、酸化アルミナ、炭化ケイ素および人工ダイヤモンドなどが挙げられ、これらの粒度番手としては、研磨材粒度ＪＩＳ  Ｒ６００１（１９７３）に規定される＃３６〜＃３０００、特に＃６０〜＃１０００の範囲のものが好ましく使用される。  
【００２７】
そして、上記の研磨砥材粒子の配合量は、上記の樹脂組成物１００重量部に対し、５〜６５重量部の範囲にあることが必要であり、さらには１０〜５０重量部の範囲にあることがより好ましい。      
【００２８】
研磨砥材粒子の配合量が上記範囲を下回る場合は、研磨力に欠けた研磨ブラシ用毛材となりやすく、逆に、配合量が上記範囲を上回る場合は、モノフィラメントの強度が低下し、折損耐久性に欠けた研磨ブラシ用毛材となりやすい。
【００２９】
次に、本発明の研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシの製造方法について説明する。
【００３０】
まず、本発明の研磨ブラシ用毛材の素材となるモノフィラメントの製造に際しては、何ら特別な製造方法を使用する使用はなく、公知の溶融紡糸方法、例えば、上記ポリエステル系樹脂、カルボジイミド化合物、ＳＰＳおよび研磨砥材粒子を上記所定量混合した後、この混合物を溶融紡糸機に供給し、溶融紡出せしめた後、冷却固化し、さらに必要に応じ延伸することによって得られる。
【００３１】
なお、上記カルボジイミド化合物は、そのままの状態で溶融紡糸機に供給することもできるが、カルボジイミド化合物を予めＰＢＴなどに適当量含有せしめたペレタイズを使用し、溶融紡糸機に供給することも可能である。
そして、得られたモノフィラメントは所望の長さにカットされ、研磨ブラシ用毛材として使用される。
【００３２】
ここで、研磨ブラシ用毛材の断面形状は、円形以外にも楕円形、三角形、矩形およびその他の異形にすることができ、特に限定はされない。
【００３３】
また、研磨ブラシ用毛材の平均直径は、０．２〜３．５ｍｍ、特に０．４〜３．０ｍｍの範囲のものが好ましく使用される。研磨ブラシ用毛材の平均直径が上記範囲を下回る場合は、毛腰が弱くなるために研磨力に欠けた研磨ブラシ用毛材となりやすく、逆に、上記範囲を上回る場合は、毛腰が強くなるために剛直な研磨ブラシ用毛材となりやすく、例えば、ディスクブラシを作成するに際しては、ディスク板に対して折り曲げ植毛が困難となりやすい。
【００３４】
一方、本発明の研磨ブラシは、上記研磨ブラシ用毛材を使用し、公知の製造方法で得られたものであり、その形状としては、例えば、チャンネルブラシやディスクブラシロールブラシなど様々な研磨ブラシが挙げられる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例を挙げて本発明の研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシをさらに詳細に説明する。
【００３６】
なお、研磨ブラシ用毛材の素材となるモノフィラメントの耐湿熱性および耐酸性の評価は次の方法により行った。
【００３７】
［モノフィラメントの湿熱処理方法］
加圧釜を使用し、１２１℃の飽和水蒸気中でモノフィラメントを２日、４日、６日間湿熱処理した。
【００３８】
［モノフィラメントの酸液処理方法］
硝酸とフッ酸とを１：１の重量比で混合した後、さらに水で希釈して１５％濃度に調合したものを酸液として使用した。そして、８０℃に加熱保温された酸液にモノフィラメントを４日間浸漬し、酸液処理をした。
【００３９】
［耐湿熱性、耐酸性の評価方法：折損耐久性］
上記の湿熱処理および酸液処理を行ったモノフィラメントを、下記の自社強制テスト方法により評価した。
【００４０】
すなわち、ＪＩＳ  Ｐ−８１１５に準じて、東洋精機（株）社製  ＭＩＴ耐揉疲労試験機を使用してモノフィラメントを往復折り曲げし、モノフィラメントが切断するまでの回数から耐屈曲疲労性（回）と折損耐久率（％）を求めた。
【００４１】
なお、モノフィラメントへの荷重は１５．７Ｎ（１．５ｋｇｆ）、往復折り曲げ速度は１７５±１０回／分、折り曲げ角度は２７０°（左右に各約１３５°）の条件で行い、モノフィラメント５本の平均値をモノフィラメントの往復折り曲げ破断回数とした。
さらに、得られた往復折り曲げ破断回数から、次式（Ａ／Ｂ）×１００を用いて折損耐久率（％）を求めた。ここで、Ａは湿熱処理または酸液処理後の往復折り曲げ破断回数、Ｂは湿熱処理または酸液処理前の往復折り曲げ破断回数を表す。
【００４２】
［実施例１］
ＰＢＴ樹脂（東レ（株）製、１５００Ｓ、固有粘度１．５）５０重量％、ＰＥＥ（東レ・デュポン（株）製、ポリエステルポリエーテルブロックコポリマ／ハイトレル７２４７）５０重量％からなるポリエステル系樹脂の混合物９１．５重量％と、ポリカルボジイミドを１５重量％含有したＰＢＴペレット（ラインケミー社製、スタバックゾールＫＥ９１９３、以下、ＰＣＤマスターバッチという）８重量％（樹脂組成物中のポリカルボジイミド量が１．２重量％に相当）、さらにＳＰＳ（出光興産（株）製、ＳＰＳザレック３０ＺＣ）０．５重量％からなる樹脂組成物１００重量部と、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）製、ＳＨ６０２０）を０．３重量％被覆処理した粒度番手＃２４０の炭化ケイ素砥材粒子（昭和電工（株）製）３０重量部とを二軸押出紡糸機に供給し、２７０℃で溶融混練した後、孔径３．０ｍｍの紡糸ノズルから溶融押出した。
【００４３】
引き続き、押出されたモノフィラメントを水浴中で冷却固化し、さらに１９０℃で３．５倍に延伸することにより、直径１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。
【００４４】
［実施例２］
ＳＰＳの添加量を５重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００４５】
［実施例３］
ＳＰＳの添加量を２５重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００４６】
［実施例４］
ＰＣＤマスターバッチの添加量を３．３重量％（樹脂組成物中のポリカルボジイミド量が０．５重量％に相当）に変更したこと以外は、実施例２と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００４７】
［実施例５］
ＰＣＤマスターバッチの添加量を２０重量％（樹脂組成物中のポリカルボジイミド量が３．０重量％に相当）に変更したこと以外は、実施例２と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００４８】
［実施例６］
ポリエステル系樹脂としてＰＢＴ樹脂（東レ（株）製、１５００Ｓ、固有粘度１．５）のみを使用したこと以外は、実施例２と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００４９】
［比較例１］
ＰＣＤマスターバッチを添加しなかったこと以外は、実施例２と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００５０】
［比較例２］
ＰＣＤマスターバッチの添加量を５３重量％（樹脂組成物中のポリカルボジイミド量が８．０重量％に相当）に変更したこと以外は、実施例２と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００５１】
［比較例３］
ＳＰＳを添加しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００５２】
［比較例４］
ＳＰＳの添加量を４０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００５３】
［比較例５］
ＳＰＳの代わりにアタクチック構造を有するポリスチレン樹脂（ＰＳジャパン社製、ＧＰＰＳ−ＨＦ７７、以下、ＰＳという）を使用したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを製造した。
【００５４】
【表１】
2006255820.tif 000002
【００５５】
表１の結果から明らかなように、本発明の条件を満たすモノフィラメント（実施例１〜６）は、耐酸性と耐湿熱性に優れ、特に実施例２のモノフィラメントは耐酸性と耐湿熱性が極めて高く、バランス良く両方の効果を発現することが分かる。
【００５６】
一方、本発明の条件を満たさないモノフィラメント（比較例１〜５）は、実施例１〜６のモノフィラメントに比べ耐酸性と耐湿熱性が低く、特に、ＳＰＳを含有しない比較例３のモノフィラメント、およびＳＰＳの代わりにＰＳを使用した比較例５のモノフィラメントは、その効果が極めて低く、従来のものと同等またはそれ以下の結果であった。
【００５７】
［実施例７、比較例６］
実施例２のモノフィラメントを研磨ブラシ用毛材として使用し、チャンネルブラシ（実施例７）を作成した。同じく比較例３モノフィラメントを研磨ブラシ用毛材として使用し、チャンネルブラシ（比較例６）を作成した。
【００５８】
作成した両チャンネルブラシを、実際のステンレス鋼板の酸液洗浄研磨加工に使用し、その実用性について評価を行った。
【００５９】
その結果、実施例７のチャンネルブラシは、比較例６のチャンネルブラシに比べ約３倍の折損耐久性を有することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したように、本発明の研磨ブラシ用毛材は、従来の研磨ブラシに比べ耐酸性と耐湿熱性に優れ、この研磨ブラシ用毛材を研磨ブラシに使用した場合には、これらの効果を如何なく発揮し、特にステンレス鋼板などの酸液洗浄研磨加工に好適な研磨ブラシが得られる。