(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた研磨性、耐磨耗性、耐溶着性とを兼ね備え、過酷な研削環境において、従来の毛材よりも持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシを提供する。【解決手段】研磨ブラシ用毛材は、ポリアミド樹脂９６〜９９．８質量％、シリコーンオイル０．１〜３質量％、および二硫化モリブデンを０．１〜１質量％、からなる樹脂配合物１００質量部と、研磨砥材粒子５〜５０質量部とを含有する樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド樹脂９６〜９９．８質量％、シリコーンオイル０．１〜３質量％、および二硫化モリブデンを０．１〜１質量％、からなる樹脂配合物１００質量部と、研磨砥材粒子５〜５０質量部とを含有する樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記ポリアミド樹脂が、融点１８０〜２７０℃、且つ、樹脂の融点より２０℃高い温度における粘度が３．０×１０２〜４．０×１０３Ｐａ・ｓである請求項１に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項３】
前記シリコーンオイルの２０℃における粘度が、０．０４〜２．００Ｐａ・ｓである請求項１または２に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項４】
前記研磨砥材粒子の粒子径の範囲が、ＪＩＳ  Ｒ  ６００１：１９９８に規定の粒度の範囲が、Ｆ３６〜Ｆ２２０、および、＃２４０〜＃３０００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか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研磨ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属などを研削するために使用す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。さらに詳しくは、優れた研磨性、耐磨耗性、耐溶着性とを兼ね備え、過酷な研削環境において持続的な研磨性能を発揮す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、金属板の製造工程における金属板表面の研磨には、ディスクロールブラシ、チャンネルロールブラシ、カップ状ブラシ、セグメントブラシなどの研磨ブラシが使用されており、さらにこれらの研磨ブラシの毛材には研磨砥材粒子を含有したモノフィラメントが使用されている。研磨ブラシに要求される毛材の特性としては、毛材の腰、耐熱性、研磨性、耐摩耗性等が挙げられ、使用用途に応じてこれらの特性を満たしたブラシが使用されている。
【０００３】
これらの研磨ブラシは、回転しながら金属板表面に押圧され、金属板表面に付着したスラッジや錆を除去するために使用されるものであるが、使用時の過酷な研削環境に伴う摩擦熱によって毛材が溶融し、金属板表面に溶着するという問題があった。
【０００４】
こうした問題に対し、融点２１０〜２３０℃のＥＴＦＥ３〜２５％、アジン系化合物０．１〜５％、砥材粒子５〜４０％を含有するポリアミドモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材（例えば、特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５４７４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されている研磨ブラシ用毛材は、耐溶着性に優れるといった利点を有してはいるものの、特に近年の重研削用途への使用においては、摩擦熱の発生により、金属板表面への溶着が起き、研磨性能も低下する問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点の解決を図るものである。すなわち、優れた研磨性、耐磨耗性、耐溶着性とを兼ね備え、近年の重研削用途における過酷な研削環境においても、従来の毛材よりも持続的な研磨性能を発揮する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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、
ポリアミド樹脂９６〜９９．８質量％、シリコーンオイル０．１〜３質量％、および二硫化モリブデンを０．１〜１質量％、からなる樹脂配合物１００質量部と、研磨砥材粒子５〜５０質量部とを含有する樹脂配合物を溶融紡糸したモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材が提供される。
【０００９】
なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、
前記ポリアミド樹脂が、融点１８０〜２７０℃、且つ、樹脂の融点より２０℃高い温度における粘度が３．０×１０２〜４．０×１０３Ｐａ・ｓであること、
前記シリコーンオイルの２０℃における粘度が、０．０４〜２．００Ｐａ・ｓであること、
前記研磨砥材粒子は、ＪＩＳ  Ｒ  ６００１：１９９８に規定の粒度の範囲が、Ｆ３６〜Ｆ２２０、および、＃２４０〜＃３０００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る。
【００１０】
また、本発明の研磨ブラシ用毛材は、上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】
【００１１】
従来の研磨ブラシ用毛材の弱点であった毛材の耐磨耗性が格段に向上し、これに伴い、持続的な研磨性能、および被研磨体への耐溶着性能が格段に向上した研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシが得られる。かかる特長を有する本発明の研磨ブラシ用毛材は、過酷な研削環境を要求される研磨加工用の研磨ブラシに極めて有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１３】
本発明の研磨ブラシ用毛材は、ポリアミド樹脂９６〜９９．８質量％、シリコーンオイル０．１〜３質量％、および二硫化モリブデンを０．１〜１質量％、からなる樹脂配合物１００質量部と、研磨砥材粒子５〜５０質量部とを含有する樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなることを特徴とする。かかる構成により上記の優れた効果が得られるメカニズムについては、次のように推定している。すなわち、本発明の研磨ブラシ用毛材は、一定量のシリコーンオイルと二硫化モリブデンを配合することにより、従来の研磨ブラシ用毛材に比べ、研磨ブラシ用毛材の、樹脂部表面の平滑性が格段に向上したものとなる。その結果、従来の研磨ブラシ用毛材の弱点である毛材そのものの耐磨耗性が格段に向上し、これに伴い、持続的な研磨性能、および被研磨体への耐溶着性能が格段に向上した研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシが得られるものと考えている。
【００１４】
本発明に使用するポリアミド樹脂は、化学構造については特には限定されないが、例えば、ナイロン６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１０１０などを用いることが出来る。
【００１５】
本発明に使用するポリアミド樹脂は、融点１８０〜２７０℃、且つ、樹脂の融点より２０℃高い温度における粘度が３．０×１０２〜４．０×１０３Ｐａ・ｓの範囲にあることが好ましい。前記ポリアミド樹脂の融点より２０℃高い温度における粘度が４．０×１０３Ｐａ・ｓを上回ると、製造工程において紡糸機からモノフィラメントを押し出すことが困難となる場合がある。反対に、樹脂粘度が３．０×１０２を下回ると、毛材の耐久性が失われ、研磨性能が低下する場合がある。
【００１６】
本発明の研磨ブラシ用毛材に含有するシリコーンオイルおよび二硫化モリブデンの含有量は、ポリアミド樹脂９６〜９９．８質量％に対し、シリコーンオイルは０．１〜３質量％の範囲にあり、且つ、二硫化モリブデンは０．１〜１質量％の範囲にあることが必要である。シリコーンオイルおよび／または二硫化モリブデンの配合量が前記範囲の下限を下回ると、研磨ブラシ使用時において、毛材と被研磨体との間に生じる摩擦抵抗が上昇することで発熱し、毛材先端が溶融したり、毛材同士が擦れることで毛材著しく磨耗することとなる。反対に、シリコーンオイルおよび／または二硫化モリブデンの配合量が前記範囲の上限を上回ると、毛材の柔軟性と耐久性が失われて研磨性能が低下することとなる。
【００１７】
また、本発明に用いるシリコーンオイルの２０℃における粘度は、０．０４〜２．００Ｐａ・ｓの範囲にあることが好ましい。前記粘度が０．０４Ｐａ・ｓを下回ると、樹脂を溶融紡糸する過程でシリコーンオイルが揮発し、不十分な含有量となる場合がある。一方、前記粘度が２．００Ｐａ・ｓを上回ると、前記ポリアミド樹脂へのシリコーンオイルの分散性が悪くなり、本発明の効果が均等に現れない箇所が出来る場合がある。
【００１８】
本発明の研磨ブラシ用毛材に含有させ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、などを使用することができ、その粒子径については、研磨ブラシの使用用途、および研磨性能の観点から、粒度の範囲が、Ｆ３６〜２２０および＃２４０〜３０００の範囲にあることが好ましい。
【００１９】
前記研磨砥材粒子の含有量は、前記ポリアミド樹脂配合物１００質量部に対し、５〜５０質量％の範囲にあることが必要であり、さらには１０〜３０質量％の範囲にあることが、好ましい。前記研磨砥材粒子の含有量が前記ポリアミド樹脂配合物１００質量部に対し５質量％未満であると研削性能が不十分となり、５０質量％を超えると毛材の耐久性が低下して毛折れを起こす場合がある。
【００２０】
本発明のポリアミド樹脂９６〜９９．８質量％、シリコーンオイル０．１〜３質量％、および二硫化モリブデンを０．１〜１質量％、からなる樹脂配合物１００質量部と、研磨砥材粒子５〜５０質量部とを含有する樹脂組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲において、前記の成分に加えて前記ポリアミド樹脂と相溶可能な熱可塑性樹脂を含有することも可能である。ここでいう相溶可能な熱可塑性樹脂とは、特に限定されないが、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、ポリメチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン・プロピレン共重合体、エチレンテトラフロロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロジオキソール共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフルオライド共重合体テトラフルオロエチレン・エチレンクロライド共重合体、フルオロビニルエーテル共重合体などのフッ素系樹脂、など、前記ポリアミド樹脂と相溶可能な樹脂であればいずれでも使用することができる。ただし、これら相溶可能な樹脂の配合量が多い場合には、毛材の強度の低下を招くため、前記相溶可能な熱可塑性樹脂の配合量は、前記ポリアミド樹脂１００質量部に対し、５０質量部以下であることが好ましく、さらには３０質量部以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明の研磨ブラシ用毛材の製造には、特殊な製造装置を使用する必要はなく、例えば、既存のエクストルーダー型溶融紡糸機を使用して製造することができる。
【００２２】
具体的には、必要量のポリアミド樹脂ペレットに、所定量のシリコーンオイルおよび二硫化モリブデンを含有したマスターバッチペレットを均一にブレンドし、そのブレンドしたペレットと研磨砥材粒子とを二軸押出型溶融紡糸機に供給し、溶融混練した樹脂組成物を紡糸口金から押し出し、冷却固化、加熱延伸、必要に応じて加熱弛緩処理を施し、モノフィラメントを一旦束状に巻き取る。次に、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を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明の研磨ブラシ用毛材には、研磨ブラシの用途に応じて、その側面長手方向に波形状を付与することもできる。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、ブラシ基材の少なくとも一部に植毛してなるものであり、既知の製造方法により得ることができる。
【００２４】
以上説明した通り、本発明によれば、優れた研磨性、耐磨耗性、耐溶着性とを兼ね備えた研磨ブラシ用毛材が得られ、この研磨ブラシ用毛材をロールブラシ、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において、毛材の少なくとも一部に使用した場合には、上記の特性が要求される研磨加工用の研磨ブラシに極めて有用である。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例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毛材を用いて以下の研磨試験を行い、研磨性、耐磨耗性、耐溶着性について以下の通り評価した。
【００２６】
［研磨試験］
得られたモノフィラメントを使用し、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈５０ｍｍ、植毛面積密度５５％のカップ状ブラシを作製した。そして、このカップ状ブラシをハンドグラインダーに取り付け、ブラシの押し付け力を８５Ｎ、回転数２００００ｒｐｍでステンレス金属板の表面を３０分間研磨した後、以下の評価を行った。
【００２７】
［研磨性評価］
研磨前のステンレス金属板の質量から研磨後のステンレス金属板の質量を差し引いて、削り取られたステンレス粉の質量を算出し、以下の基準により判定した。削り取られたステンレス粉の質量が多い程、毛材の研磨性が優れることを表す。（本評価は、ｎ＝１で行った）
Ａ：削り取られたステンレス粉の質量が４０ｇ以上（研磨性が極めて良い）、
Ｂ：削り取られたステンレス粉の質量が３１以上４０ｇ未満（研磨性が良い）、
Ｃ：削り取られたステンレス粉の質量が２１以上３０ｇ未満（研磨性がやや悪い）、
Ｄ：削り取られたステンレス粉の質量が２０ｇ未満（研磨性が悪い）。
【００２８】
［耐磨耗性評価］
研磨前の毛材の質量から研磨後の毛材の質量を差し引いて、毛材の磨耗量を算出し以下の基準により、判定した。毛材の磨耗量が少ない程、毛材の耐磨耗性が優れることを表す。（本評価は、ｎ＝１で行った）
Ａ：毛材の磨耗量が０．５ｇ未満（耐磨耗性が極めて良い）、
Ｂ：毛材の磨耗量が０．５ｇ以上１ｇ未満（耐磨耗性が良い）、
Ｃ：毛材の磨耗量が１ｇ以上２ｇ未満（耐磨耗性がやや悪い）、
Ｄ：毛材の磨耗量が２ｇ以上（耐磨耗性が悪い）。
【００２９】
［耐溶着性評価］
研磨試験の際に金属板表面に溶着物の付着の有無を目視確認し、溶着物の付着が見られた場合に、その溶着物の重量を測定した。この操作を５回繰り返して平均値を算出した。平均値が小さいほど、耐溶着性に優れていることを表す。
【００３０】
［実施例１］
２４５℃における粘度が１．０×１０３Ｐａ・ｓのナイロン６１０樹脂（融点：２２５℃）９７質量％、２０℃における粘度が０．１Ｐａ・ｓのシリコーンオイル２．５質量％、二硫化モリブデン粉末０．５質量％からなる樹脂配合物１００質量部と、粒度Ｆ１００の炭化ケイ素砥材粒子２０質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２５０℃の温度で溶融混練した後、口金孔から押し出した。次いで、押し出された糸条を２０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１７０℃の熱風雰囲気中で３．０倍に延伸することにより、直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３１】
［実施例２］
２８５℃における粘度が３．０×１０２Ｐａ・ｓのナイロン６６樹脂（融点：２６５℃）９６質量％、２０℃における粘度が０．０４Ｐａ・ｓのシリコーンオイル３．０質量％、二硫化モリブデン粉末１．０質量％からなる樹脂配合物１００質量部と、粒度＃５００の炭化ケイ素砥材粒子１０質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２９０℃の温度で溶融混練した後、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３２】
［実施例３］
２０７℃における粘度が４．０×１０３Ｐａ・ｓのナイロン１１樹脂（融点：１８７℃）９９．８質量％、２０℃における粘度が２．０Ｐａ・ｓのシリコーンオイル０．１質量％、二硫化モリブデン粉末０．１質量％からなる樹脂配合物１００質量部と、粒度＃１５００の炭化ケイ素砥材粒子３０質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２００℃の温度で溶融混練した後、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３３】
［実施例４］
２４５℃における粘度が３．０×１０３Ｐａ・ｓのナイロン６樹脂（融点：２２５℃）９８質量％、２０℃における粘度が０．１５Ｐａ・ｓのシリコーンオイル１．０質量％、二硫化モリブデン粉末１．０質量％からなる樹脂配合物１００質量部と、粒度Ｆ１００の炭化ケイ素砥材粒子２０質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２５０℃の温度で溶融混練した後、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３４】
［実施例５］
実施例１において、粒度Ｆ１００の炭化ケイ素砥材粒子を４５質量部に変更したこと、以外は、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３５】
［比較例１］
２９２℃における粘度が２．０×１０２Ｐａ・ｓのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂（融点：２７２℃）９７質量％、２０℃における粘度が０．０１Ｐａ・ｓのシリコーンオイル２．５質量％、二硫化モリブデン粉末０．５質量％からなる樹脂配合物１００質量部と粒度Ｆ１００の炭化ケイ素砥材粒子２質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２９０℃の温度で溶融混錬した後、口金孔から押し出した。次いで、押し出された糸条を５０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１６０℃の熱風雰囲気中で５．０倍に延伸することにより、直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３６】
［比較例２］
実施例１において、ナイロン６１０樹脂を、２３９℃における粘度が１．０×１０３Ｐａ・ｓのポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂（融点：２１９℃）に変更したこと、粒度Ｆ１００の炭化ケイ素砥材粒子を６０質量部に変更したこと、以外は、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３７】
［比較例３］
２４５℃における粘度が５．０×１０３Ｐａ・ｓのナイロン６１０樹脂（融点：２２５℃）９７．５質量％、２０℃における粘度が５．０Ｐａ・ｓのシリコーンオイル２．５質量％、からなる樹脂配合物１００質量部と、粒度Ｆ１００の炭化ケイ素砥材粒子２０質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２５０℃の温度で溶融混練した後、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３８】
［比較例４］
２３８℃における粘度が１．０×１０３Ｐａ・ｓのナイロン６１２樹脂（融点：２１８℃）９０質量％、２０℃における粘度が０．１Ｐａ・ｓのシリコーンオイル５．０質量％、二硫化モリブデン粉末５．０質量％からなる樹脂配合物１００質量部と、粒度Ｆ３６の炭化ケイ素砥材粒子２０質量部とを含有する樹脂組成物を、エクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、２００℃の温度で溶融混練した後、実施例１と同じ製造方法にて直径１．０ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。
【００３９】
実施例および比較例の書く水準の樹脂組成物の組成と評価結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2015006706.tif 000002
【００４１】
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１〜４）は、使用時の被加工面に対する優れた研磨性、耐磨耗性、耐溶着性とを兼ね備えた毛材であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の研磨ブラシ用毛材は、使用時の被加工面に対する優れた研磨性、耐磨耗性、耐溶着性とを兼ね備えているため、これを毛材の少なくとも一部に使用したロールブラシ、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は、過酷な研削環境を要求される研磨加工用途に極めて有用である。