(57)【要約】  【課題】金属板の製造工程上の圧延ロールの研磨において、圧延ロールの表面を傷つけることなく効率よく研磨することができ、特に圧延ロールの表面に薬液や溶剤を散布しつつウェット条件下に研磨する場合の耐久性に優れ、持続的な研磨性能を発揮する研磨用ブラシ毛材および研磨ブラシを提供する。  【解決手段】二重芯鞘構造を有する複合モノフィラメントからなる研磨用ブラシ毛材であって、前記複合モノフィラメントの芯部が合成樹脂と砥材粒子との混合物からなり、鞘部がフッ素系樹脂からなることを特徴とする研磨用ブラシ毛材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重芯鞘構造を有する複合モノフィラメントからなる研磨用ブラシ毛材であって、前記複合モノフィラメントの芯部が合成樹脂と砥材粒子との混合物からなり、鞘部がフッ素系樹脂からなることを特徴とする研磨用ブラシ毛材。
【請求項２】
前記フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロチレン・プロピレン共重合体、エチレンテトラフルオ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、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、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および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から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用ブラシ毛材。
【請求項３】
前記複合モノフィラメントの鞘部の重量比率が、この複合モノフィラメントの全重量に対して１〜５０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨用ブラシ毛材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用ブラシ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、金属板の製造工程の一つである金属圧延工程において、圧延ロールの表面を研磨するために使用する研磨用ブラシ毛材の改良に関し、さらに詳しくは、アルミニウム板などの金属圧延ロールの表面を傷つけることなく効率よく研磨することができ、特に圧延ロールの表面に薬液や溶剤を散布しつつウェット条件下に研磨する場合の耐久性に優れ、持続的な研磨性能を発揮する研磨用ブラシ毛材および研磨ブラシに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から金属板の製造工程における圧延ロール表面の研磨には、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。
【０００３】
これらの研磨ブラシは、回転しながら圧延ロールの表面に押圧され、圧延ロール上に付着したスラッジや錆を除去するものであるが、使用中に毛材同士が擦れ合うために毛材表面の砥材粒子が脱落したり、毛材が折損したりするなどの問題があった。
【０００４】
こうした問題に対して、砥材粒子と合成樹脂との接着力を向上させるために、砥材粒子表面にシランカップリング処理を施した研磨用ブラシ毛材（例えば、特許文献１参照）、合成樹脂と研磨砥材粒子とからなる繊維にマルチ繊維をカバーリングした研磨用ブラシ毛材（例えば、特許文献２参照）、芯鞘複合構造から成り、鞘部に研磨剤を５〜６０重量％含有した研磨用モノフィラメント（例えば、特許文献３参照）などが既に知られているが、これらの従来技術によっても未だに十分な砥粒脱落防止効果は得られていなかった。
【０００５】
また、研磨ブラシを使用して圧延ロールを研磨する場合には、研磨効率を高め、さらには研磨により発生する摩擦熱の除去などを目的として、圧延ロールの表面に弱アルカリ溶液や弱酸性溶液などの薬液およびフェノールや剥離液などの溶剤を散布しつつ、ウェット条件下に研磨することがあるが、この場合には毛材からの砥材粒子の脱落が激しくなるばかりか、毛材が折損したりへたったりし易くなり、毛材の耐久性が著しく損なわれるという問題があった。
【０００６】
このようなウェット条件下での耐久性を改良する手段としては、研磨用ブラシ毛材に耐熱剤を添加する方法（例えば、特許文献４参照）がとられているが、未だに十分な効果は発揮されていないことから、さらなる完全がしきりに求められていた。
【特許文献１】特開昭５５−５１８１３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７５７５５号公報
【特許文献３】特開昭５６−１５７９５６号公報
【特許文献４】特開２００２−２８３２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
すなわち、本発明の目的は、金属板の製造工程上の圧延ロールの研磨において、圧延ロールの表面を傷つけることなく効率よく研磨することができ、特に圧延ロールの表面に薬液や溶剤を散布しつつウェット条件下に研磨する場合の耐久性に優れ、持続的な研磨性能を発揮する研磨用ブラシ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】
【０００９】
上記目的を達成するため日本発明によれば、二重芯鞘構造を有する研磨用ブラシ毛材であって、この毛材の芯部が合成樹脂と砥材粒子との混合物から成り、鞘部がフッ素系樹脂からなることを特徴とする研磨用ブラシ毛材が提供される。
【００１０】
なお、本発明の研磨用ブラシ毛材においては、
前記フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロチレン・プロピレン共重合体、エチレンテトラフルオ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、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、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および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から選ばれた少なくとも一種であること、および
前記複合モノフィラメントの鞘部の重量比率が、この複合モノフィラメントの全重
量に対して１〜５０％であること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【００１１】
また、本発明の研磨用ブラシは、上記研磨用ブラシ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】
【００１２】
本発明によれば、以下に説明するとおり、金属板の製造工程上の圧延ロールの研磨において、砥材粒子の脱落や毛材の折損が生じにくくなると共に、圧延ロールの表面を傷つけることなく効率よく研磨することができ、特に圧延ロールの表面に薬液や溶剤を散布しつつウェット条件下に研磨する場合の耐久性に優れ、持続的な研磨性能を発揮する研磨用ブラシ毛材および研磨ブラシを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の研磨用ブラシ毛材および研磨ブラシについて詳細に説明する。
【００１４】
本発明の研磨用ブラシ毛材は、二重芯鞘構造を有する複合モノフィラメントからなる研磨用ブラシ毛材であって、この複合モノフィラメントの芯部が合成樹脂と砥材粒子との混合物からなり、鞘部がフッ素系樹脂からなることを特徴とするものである。
【００１５】
つまり、本発明の研磨用ブラシ毛材は、合成樹脂と砥材粒子とからなる芯部の周囲が、フッ素系樹脂からなる鞘部で被覆された二重芯鞘構造の複合モノフィラメントからなるため、糸表面の摩擦抵抗が少なく、洗浄や研磨時に毛材同士の擦れ合いによる折損、摩耗、砥粒の脱落が極めて少なく、鞘部が柔軟性に富むため植毛した毛材の根本部分の屈曲疲労性にも優れるなどの耐久性に優れ、さらに、鞘部が耐薬品性、耐熱性に特に優れるため、芯部の溶剤や摩擦熱による劣化が抑制されて、毛材の耐久性が著しく向上したものとなるのである。
【００１６】
ここで、本発明の研磨用ブラシ毛材の芯部を構成する合成樹脂には特に制限はなく、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、オレフィン系ゴム、ポリオレフィンとのブレンドなどのポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、フッ素ゴム系エラストマー、およびフッ素系樹脂などの溶融紡糸可能な合成樹脂であればいずれでも使用することができる。フッ素樹脂を使用する。
【００１７】
なお、本発明の研磨用ブラシ毛材を構成する二重芯鞘構造の複合モノフィラメントにおいて、芯部を構成する合成樹脂がフッ素系樹脂以外の合成樹脂である場合には、この芯部を構成する合成樹脂に対し、フッ素系樹脂を５〜５０重量％含有させるのが好ましく、このように構成することによって、芯部と鞘部の相溶性が増すために、芯部と鞘部が容易に剥離することなく糸の耐久性をより一層優れたものにすることができる。
【００１８】
また、本発明の研磨用ブラシ毛材を構成する二重芯鞘構造の複合モノフィラメントにおいて、鞘部を構成するフッ素系樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロチレン・プロピレン共重合体、エチレンテトラフルオ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、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、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および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などが挙げられ、これらから選ばれた一種または二種以上を組み合わせて使用することができる。前記したフッ素系樹脂の中でも、毛材の耐久性改良効果が大きいことから、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラ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が特に好ましく使用できる。
【００１９】
本発明の研磨用ブラシ毛材を構成する二重芯鞘構造複合モノフィラメントの芯部に含有させる砥材粒子としては、炭化珪素、緑色炭化珪素、酸化アルミナおよび人工ダイヤモンドなどを使用することができ、その粒子径番手については、＃３６〜＃３０００、特に＃６０〜＃１５００のものが好ましい。
【００２０】
なお、芯部に含まれる砥材粒子の含有量が少ない場合は、研磨能力が不十分になる傾向にあり、逆に多い場合は、研磨用ブラシ毛材の強度が低下するばかりか、折損耐久性も低下する傾向があることから、芯部を構成する合成樹脂に対して５〜４０重量％の範囲にあることが好ましく、さらには１０〜３０重量％の範囲にあることがより好ましい。
【００２１】
また、本発明の研磨用ブラシ毛材を構成する複合モノフィラメントにおいては、鞘部の重量比率が、この複合モノフィラメントの全重量に対して１〜５０％であることが好ましく、さらには１０〜２５％であることがより好ましい。
【００２２】
これは、鞘部の重量比率が上記範囲を下まわる場合は、鞘部全体が容易に剥離および破損し、その結果、芯部が剥き出しになり砥材粒子が脱落しやすくなる傾向が招かれるばかりか、溶剤や蒸気などに曝されることで耐久性が低下するからである。逆に、鞘部の重量比率が上記範囲を上回る場合は、毛材全体に対して砥材粒子の含有量が少なくなり、また研磨部の毛材表層への露出が少なくなるため、研磨性が低下しやすい傾向となるからである。
【００２３】
なお、本発明においては、砥材粒子の脱落をより効果的に低減させるために、使用する砥材粒子の表面に予めシランカップリング処理を施すことも可能である。
【００２４】
本発明の研磨用ブラシ毛材の製造方法については、何ら特殊な製造装置を使用する必要はなく、例えば、公知の二重芯鞘複合用の溶融紡糸機を使用して、まず二重芯鞘の複合モノフィラメントを溶融紡糸するか、もしくは溶融紡糸機にて製造されたモノフィラメントを公知の溶融被覆装置を使用して被覆加工することにより、二重芯鞘構造複合モノフィラメントを製造し、次いで得られた複合モノフィラメントを必要な長さに切断することにより得ることができる。
【００２５】
こうして得られた本発明の研磨用ブラシ毛材は、ディスクロールブラシ、チャンネルロールブラシ、カップ状ブラシなどの研磨ブラシの少なくとも一部に使用され、得られた研磨ブラシは、砥材粒子の脱落が極めて少なく、洗浄や研磨時の毛材の折損がないなどの効果に加え、湿、乾熱状態と薬品、溶剤に強いことから耐久性に優れており、持続的な研磨性能および清掃性能を十分に発揮する。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例を挙げて、本発明の構成及び効果を更に説明する。
【００２７】
なお、以下の実施例における砥粒粒子の脱落評価および研磨性評価は、得られた直径１．２０ｍｍの複合モノフィラメントをカットして束ねた試料を使用して、また、折損耐久性評価および耐熱性評価は、得られた直径１．２０ｍｍの複合モノフィラメントを使用して行った。
【００２８】
回転させながら折損耐久性評価および研磨性評価、耐薬品性評価には、得られた直径１．２０ｍｍの複合モノフィラメントをカットして束ね、回転させながら満遍なく硫酸２０％水溶液、苛性ソーダ２０％水溶液、フェノール原液をそれぞれ２４時間噴霧した。更にこれを水洗した後、４０℃雰囲気中で２４時間熱風乾燥する。こうして処理した複合モノフィラメントで評価する。
【００２９】
［砥材粒子の脱落評価］
処理して得られた複合モノフィラメントを５０ｍｍにカットして２０本束ね、まずこの束の質量Ａ（ｇ）を測定した。次に、この束を上下２枚の金属板に挟み、１ｋｇの荷重で押圧しながら、上側の金属板を複合モノフィラメント束が転がる方向に往復距離５ｃｍ、且つ５分間往復運動させた。その後、複合モノフィラメント束の質量Ｂを再び測定し、次式１００×（Ａ−Ｂ）／Ａから砥材粒子脱落率（％）を算出した。なお、前記往復運動は、硫酸２０％水溶液、苛性ソーダ２０％水溶液、フェノール原液のそれぞれ噴霧しながら行った。砥材粒子脱落率（％）が低いほど砥材粒子の脱落が少ないことを示す。
【００３０】
［研磨性］
処理して得られた複合モノフィラメントを使用して、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍのカップ状ブラシを作成した。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、圧力５０Ｎ、回転数１２０００ｒｐｍで真鍮金属板の表面を３０分間研磨し、削り取られた真鍮金属の質量を測定した。なお、前記研磨処理は、硫酸２０％水溶液、苛性ソーダ２０％水溶液、フェノール原液のそれぞれ噴霧しながら行った。この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。
【００３１】
また、上記研磨作業を引き続き５回繰り返し行い、最後の５回目に削り取られた真鍮金属の質量についても測定した。５回目の質量が１回目の質量と比べて少ない場合は、研磨用ブラシ毛材の研磨性能が低下していることを示す。
【００３２】
［折損耐久性］
ＪＩＳ  Ｐ  ８１１５に記載する屈曲揉み疲労（ＭＩＴ）試験器を使用し、荷重１５．７Ｎ（１．５ｋｇｆ）、折り曲げ角度２７０°（左右１３５°）、且つ毎分１７５±１０回の速度で、処理して得られた複合モノフィラメントを繰り返し折り曲げ、複合モノフィラメントが切断するまでの往復折り曲げ回数を５回測定した。この５回の測定値の平均が大きいほど折損耐久性に優れていることを示す。
【００３３】
［耐熱性］
処理して得られた複合モノフィラメントを熱風乾燥機に入れ、１５０℃で１６８時間処理し、ＪＩＳ  Ｌ  １０９５に記載する引張試験器で引張強力を評価し、引張強度を算出する。何も処理していない複合モノフィラメントの引張強度を１００％とし、処理した複合モノフィラメントの強度保持率を割合で算出する。割合が低いほど糸が弱いことを示す。
【００３４】
［実施例１］
芯部には相対粘度が３．８のナイロン６１０樹脂（東レ（株）製Ｎ６１０、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）製ＳＨ６０２０）を０．２重量％被覆処理した粒度番手＃１００の炭化珪素砥材粒子（昭和電工社製）２３重量％との混合物を使用し、鞘部にはＥＴＦＥ樹脂（旭硝子（株）製Ｆｌｕｏｎ  ＥＴＦＥ；ＬＭ−７３０ＡＰ）を使用した。
【００３５】
これら各混合物をそれぞれ２基のエクストルダー型複合紡糸機に供給し、２７０℃の温度で溶融混練した後、表１に示す芯鞘複合重合比で芯鞘複合口金孔から押出した。次に押出しされた糸条を４０度の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１８０℃の熱風雰囲気中で３．２倍に延伸することにより、直径１．０ｍｍの円形断面複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの各評価結果を表２に示す。
【００３６】
［実施例２］
実施例１において、芯部を構成する合成樹脂をＮ６１０樹脂からＰＢＴ樹脂（東レ（株）製１５００Ｓ）に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００３７】
［実施例３］
実施例１において、芯部を構成する合成樹脂をＮ６１０樹脂からＮ６１０樹脂とＥＴＦＥ樹脂の混合樹脂に変更し、且つその重量比率を８５：１５にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００３８】
［実施例４］
実施例１において、芯部を構成する合成樹脂をＮ６１０樹脂からＰＢＴ樹脂とＥＴＦＥ樹脂の混合樹脂に変更し、その重量比率を８５：１５にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２にて示す。
【００３９】
［実施例５］
実施例１において、芯部を構成する合成樹脂をＮ６１０樹脂からＰＥＴ樹脂（東レ（株）製Ｔ７５０Ｍ）とＥＴＦＥ樹脂の混合樹脂に変更し、その重量比率を８５：１５にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００４０】
［実施例６］
実施例１において、鞘部を構成する合成樹脂をＥＴＦＥ樹脂からＰＦＡ樹脂（旭硝子（株）製Ｆｌｕｏｎ  ＰＦＡ；Ｐ−６２ＸＰ）に変更したこと、芯部を構成する合成樹脂をＮ６１０樹脂からＰＴＦＥ樹脂（ダイキン工業（株）製ニューポリフロン ＰＴＦＥ）とＰＦＡ樹脂の混合樹脂にし、その重量比率を８５：１５にしたこと、更に３６５℃の温度で溶融混練して２００℃雰囲気中で３．５倍に延伸したこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００４１】
［比較例１］
実施例１で芯部に使用したＮ６１０樹脂と炭化珪素砥材粒子との混合物をエクストルダー型紡糸機に供給し、２６０℃の温度で溶融混練した後、口金孔から押出した。次に、押出された糸条を２０℃の冷却浴で冷却固化した後、引き続き１８０℃の熱風雰囲気中で３．２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。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００４２】
［比較例２］
実施例１において、鞘部を構成する合成樹脂をＥＴＦＥ樹脂からＮ６１０樹脂にし、且つ紡糸温度を２７０℃から２６０℃に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００４３】
［比較例３］
実施例１において、鞘部を構成する合成樹脂をＥＴＦＥ樹脂からＰＢＴ樹脂にし、且つ紡糸温度を２７０℃から２６０℃に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００４４】
［比較例４］
実施例１において、鞘部と芯部を構成する合成樹脂を入れ替え、且つ紡糸温度を２７０℃から２６０℃に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で複合モノフィラメントを得た。複合モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に示す。
【００４５】
【表１】
2008119804.tif 000002
【００４６】
【表２】
2008119804.tif 000003
【００４７】
表１、２の結果から明らかなように、本発明の条件を満たす研磨用ブラシ毛材（実施例１〜６）は砥材粒子の脱落が極めて少なく、薬品に強く、折損耐久性に優れ、持続的な研磨性能を持った毛材であることが分かる。
【００４８】
これに対し、本発明の条件を満たさない研磨用ブラシ毛材は、上記効果を十分には発揮せず、例えば、複合構造を成さない従来の研磨用ブラシ毛材（比較例１）は、砥材粒子の脱落が多いばかりか折損耐久性にも欠ける問題が生じた。また、薬品によっては溶解、変形して測定不能となったものも多かった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の研磨用ブラシ毛材は、金属板の製造工程上の圧延ロールの研磨において、砥材粒子の脱落や毛材の折損が生じにくくなると共に、圧延ロールの表面を傷つけることなく効率よく研磨することができ、特に圧延ロールの表面に薬液や溶剤を散布しつつウェット条件下に研磨する場合の耐久性に優れ、持続的な研磨性能を発揮することから、この毛材を少なくとも一部に使用した研磨ブラシは、ディスクロールブラシ、チャンネルロールブラシ、カップ状ブラシなどとして極めて有用である。