(57)【要約】【課題】研磨ブラシの砥材が脱落するのを防止し、研磨スラリーを保持することができ、かつ全ての砥材を均一に使用することができる研磨ブラシを提供する。【解決手段】研磨ブラシ１は、円板状の基材３と、この基材３と一体に形成され当該基材３の外周から径方向外向きに延びる複数の砥材５と、を備える。基材３と砥材５とを一体に形成することにより、砥材５が抜け落ちるのを防止することができる。また、このように構成された研磨ブラシ１を、基材３の中心を軸として回転させて砥材５を被研磨物に接触させて使用することにより、基材３の外周に形成された全ての砥材を均一に使用することができる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円板状の基材と、
この基材と一体に形成され当該基材の外周から径方向外向きに延びる複数の砥材と、を備え、前記複数の砥材は、前記基材の周方向において等間隔に形成され、径方向外向きに先太る形状を有していることを特徴とする、研磨ブラシ。
【請求項２】
前記砥材のショアA硬度をＹ、外周部分の弧長と前記砥材の付け根部分の弧長との比をＸとしたとき、前記X、Ｙが下記式１を満たす請求項１に記載の研磨ブラシ。
３０  ≦  Ｙ  ÷  Ｘ  ≦  ６０  （式１）
【請求項３】
前記複数の砥材のうち隣接する砥材同士は、前記基材の中心に対して１〜２０°の角度間隔で設けられている、請求項１乃至２に記載の研磨ブラシ。
【請求項４】
前記基材及び前記砥材のショアＡ硬度が５０〜９０°である請求項１乃至３の何れか１項に記載の研磨ブラシ。
【請求項５】
前記基材及び前記砥材は、不織布、又は発泡ポリウレタン樹脂で形成され、開口率が１０〜７０％である請求項１乃至４の何れか１項に記載の研磨ブラシ。
【請求項６】
前記基材および前記砥材は、砥粒成分を含有しない、請求項１乃至５の何れか１項に記載の研磨ブラシ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は研磨ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被研磨物の表面を研磨するための研磨ブラシが知られている（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７１１５号
【特許文献２】国際公開第２０１６／０３１４６７号
【０００４】
特許文献１に記載された研磨ブラシは、円板形のホルダの外周面に複数の線状砥材を固定して形成されている。線状砥材は、無機長繊維の束を樹脂に浸し、固化させて形成されている。そしてこのような研磨ブラシをホルダの軸に沿って回転させることにより、線状砥材を連続的に被研磨物に接触させ、被研磨物を研磨する。
【０００５】
また、特許文献２に記載された研磨ブラシは、支持部と支持部から延びる複数の突起部とを備えており、支持部を回転させるおとにより突起部を被研磨物に接触させ、被研磨物の表面を研磨するように構成されている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された研磨ブラシは、繊維の束をホルダの外周に固定しているため、研磨時に繊維がホルダから抜け落ちてしまう、という問題があった。そして研磨時に繊維がホルダから抜け落ちると、繊維が被研磨物と研磨ブラシとの間に入り込んで被研磨物を傷付ける恐れがあった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された研磨ブラシは、円盤状の支持部の表面から延びる複数の突起部を被研磨物に接触させて研磨を行っている。従って、同一形状の被研磨物を連続して研磨し続けると、研磨面中央部と外縁部とで突起物の摩耗速度に差が生じ、また被研磨物の形状に依存して突起物の摩耗速度に差が生じるため、時間経過に伴って研磨ムラが生じるという問題があった。
【０００８】
そこで本考案は上述した課題を解決するためになされたものであり、研磨ブラシの砥材が脱落するのを防止し、研磨スラリーを保持することができ、かつ全ての砥材を均一に使用することができる研磨ブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本考案は、円板状の基材と、この基材と一体に形成され当該基材の外周から径方向外向きに延びる複数の砥材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本考案によれば、基材と砥材とを一体に形成することにより、砥材が抜け落ちるのを防止することができる。また、このように構成された本考案による研磨ブラシを、基材の中心を軸として回転させて砥材を被研磨物に接触させて使用することにより、基材の外周に形成された全ての砥材を均一に使用することができる。
【００１１】
また、この場合において、前記複数の砥材は、前記基材の周方向において等間隔に形成されていることが好ましい。
【００１２】
また、本考案において好ましくは、前記砥材は、径方向外向きに先太る形状を有している。
【００１３】
このように構成された本考案によれば、砥材を先太り形状とすることで砥材を撓りやすくすることができる。これにより、被研磨物に対する砥材の追従性を向上させることができる。
【００１４】
また、これらの場合において前記砥材のショアA硬度をY、外周部分の弧長と前記砥材の付け根部分の弧長との比をXとしたとき、前記X、Yが下記式１を満たす。
３０  ≦  Y  ÷  X  ≦  ６０  （式１）
【００１５】
また、これらの場合において、前記複数の砥材のうち隣接する砥材同士は、前記基材の中心に対して１〜２０度の角度間隔で設けられている。
【００１６】
また、これらの場合において、前記複数の砥材は、前記研磨ブラシの半径の１０〜９０％の長さを有し、かつショアＡ硬度が５０〜９０°である。
【００１７】
また、これらの場合において、前記基材及び前記砥材は、不織布、又は発泡ポリウレタン樹脂で形成され、かつ前記砥材の開口率が１０〜７０％である。
【００１８】
また、これらの場合において、前記基材および前記砥材は、砥粒成分を含有しない。
【考案の効果】
【００１９】
以上のように本考案によれば、被研磨物に対して追従性が高く、研磨ブラシの砥材が脱落するのを防止し、研磨スラリーを保持することができ、かつ全ての砥材を均一に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本考案の実施形態による研磨ブラシを示す。
【図２】図１の要部拡大図を示す。
【図３】本実施形態の変形例を示す。
【図４】図１の要部拡大図を示す。
【００２１】
以下、本考案の実施形態による研磨ブラシについて説明する。
【００２２】
図１は、実施形態による研磨ブラシを示す図面であり、図２は図１の要部拡大図である。図１及び図２に示すように、研磨ブラシ１は、円板形状の基材３と、基材３の外周から基材３の径方向外方に延びる複数の砥材５とを備えている。また、基材３の中央には、研磨ブラシ１を研磨定盤に保持するための開口７が設けられている。
【００２３】
研磨ブラシ１は、例えば、直径Ｒ１が１００〜５００ｍｍ程度とされ、研磨機に固定されたときに、基材３の中心周りに回転することで被研磨物の表面を研磨する。そしてこのような研磨ブラシは、例えば不織布や発泡ポリウレタン樹脂を直径Ｒ１の円板形状にした後、外周部分に複数の切り込みを入れることで形成されている。切り込みは、例えばほぼ台形形状を有しており、その左辺と右辺は、基材３の径と平行になるように、研磨ブラシ１の外周から基材３の中心に向けて延びている。そして研磨ブラシ１の外周に複数の切り込みを形成することにより、研磨ブラシ１の外周に沿って、切り込みの間に複数の砥材５が形成される。
【００２４】
切り込みは、例えば基材３の中心に対して角度αをなす２つの直線によって規定されている。このような切り込みを形成すると、当然のことながら隣接する切り込み間には、基材３の径方向外側に向けて先太る形状の部分、即ち砥材５が形成される。角度αは１〜２０°であることが好ましい。砥材５が先太る形状とすることで砥材５の付け根部分が適度に撓りつつ、被研磨物と接触する外側部分は剛性を維持することができる。このような構成とすることで、被研磨物へのスクラッチ防止と研磨レート向上とを両立することができる。
【００２５】
砥材５は、基材３と一体に形成されており、基材３の外周から径方向外向きに延びている。より具体的には、砥材５は、径方向内向きに先細る台形形状の切り込みとは補完的な形状、即ち径方向外向きに先太る台形形状を有している。即ち、砥材５の形状は、実質的には切り込みの幅及び隣接する切り込み同士の間隔によって決定される。そして台形形状の砥材５の左右を構成する辺は、切り込みの左右を構成する辺によって規定されているため、基材３の径と平行になる。また、砥材５の左右の辺の基材３の中心に対する角度は、切り込みと同様に角度αとしてもよく、また切り込みとは異なる角度としてもよい。
【００２６】
砥材５の径方向の長さは適宜選択することができるが、研磨ブラシ１の半径Ｒ１／２に対して１０〜９０％とされることが好ましい。また図１に示すように、全て同一としても良いが、例えば図３に示すように、領域に応じて砥材５の長さを変化させてもよい。
【００２７】
また、砥材のショアＡ硬度をY、砥材５の外周部分の弧長と砥材５の付け根部分の弧長との比をXとしたとき前記Ｘ、Ｙが下記式１を満たす。
３０  ≦  Ｙ  ÷  Ｘ  ≦  ６０  （式１）
このとき、Ｙ÷Ｘの値は砥材の撓りやすさの指標となる。ＹはショアＡ硬度であり、砥材５の硬さを示す。そして外周部分の弧長とは図４のａ、即ち研磨ブラシ１の外周に沿った砥材５の弧長をいい、付け根部分の弧長とは図４のｂ、即ち砥材５の基材３に対する付け根部分における、研磨ブラシ１の中心に対する弧長をそれぞれ指す。砥材５の外周部分の弧長と砥材の付け根部分の弧長との比X、すなわちａ÷ｂの値が大きいほど砥材の付け根に対して先端部がより太く、値が小さいほど太さがより一様な砥材となる。
【００２８】
Ｙ÷Ｘの値が３０〜６０の範囲にあると、砥材５が適度に撓ることで被研磨物に対し適度な追従性を持ち、砥材５の側面で被研磨物表面を効率よく研磨することが可能となる。Ｙ÷Ｘの値が６０を超えると砥材５が硬く、かつ太さが一様となるため撓りがなくなる。これにより砥材５の被研磨物に対する追従性がなくなり研磨効率が悪化するおそれがある。一方、Ｙ÷Ｘの値が３０を下回ると、砥材５の付け根部分が先端に対して細く、かつ柔らかくなるため、砥材５が研磨圧力に耐えられず折損するおそれがある。
【００２９】
砥材５のショアＡ硬度は、５０°〜９０°であると好ましい。ショアＡ硬度を５０°以上とすることにより、適度な研磨レートが得られることや研磨圧による研磨布の変形を低減できるという効果が得られる。また、砥材５のショアＡ硬度を９０°以下とすることにより、砥材５が適度に撓り被研磨物の形状に密着しやすくなるという効果が得られる。これらの結果、砥材５のショアＡ硬度が上記範囲内にあると、より高い研磨レートを得ることができ、研磨ブラシの寿命をより長くすることができると共に、十分に高い被研磨物の平坦性を確保できる。ショアＡ硬度は、バネを介して厚さ４．５ｍｍ以上の試験片（砥材が４．５ｍｍ未満の厚さである場合は、厚さが４．５ｍｍ以上になるまで研磨布を重ねて試験片を得る。）表面に押針（測定子）を押し付け３０秒後の押針の押し込み深さから求められる。これを３回行って相加平均からショアＡ硬度が求められる。
【００３０】
さらに、被研磨物の大きさや厚みに応じて、複数の研磨ブラシ１を重ね合わせて厚みを持たせてもよい。このとき、砥材５同士を揃えて重ね合わせてもよい。
【００３１】
基材３及び砥材５は、不織布、又は発泡ポリウレタン樹脂で形成されていることが好ましい。これらの材料で形成された砥材５は、表面に開孔を有しているため、研磨ブラシ１によるスラリーの保持性を高めることができる。そしてスラリーの保持性を高めることにより、スラリーの使用量を抑制しつつ、スラリーを片寄り無く拡散させて研磨ムラを抑制することができる。特に、基材３及び砥材５を、不織布に発泡ポリウレタンを含浸した樹脂含浸不織布で形成することにより、高い研磨レートを得ることができ、耐用寿命を長くすることができ、かつ被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００３２】
砥材５の開孔率は１０〜７０％の範囲、２０〜５０％の範囲であることがより好ましい。砥材５の開孔率が１０％未満であると、砥材５が十分にスラリーを保持することが出来ず、また、砥材５の弾力性が強くなり被研磨物への追従性が低下して未研磨部が多く発生する。一方で、砥材５の開孔率が７０％を超えてしまうと、砥材５が摩耗しやすくなり、製品寿命が短くなる傾向にある。開孔率を測定する方法としては、まず砥材５を採取しマイクロスコープ（ＶＨ−６３００、ＫＥＹＥＮＣＥ製）にて約１．３ｍｍ四方の範囲を１００倍に拡大して観察した。次いで得られた画像を画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｖ２０ＬＡＢＶｅｒ．１．３、ニコン製）を用いて二値化処理して開孔の数及び各々の開孔の面積を確認し、開孔の面積の総和から１．３ｍｍ四方の範囲における開孔の面積割合を開孔率（％）として算出した。測定はランダムに選んだ５カ所に対して行い、その相加平均を本実施例にかかる開孔率（％）とした。
【００３３】
基材３および砥材５は、砥粒成分を含有しないことが好ましい。砥粒成分を含有する場合、基材および砥材の脆性が向上する傾向にあり、特に砥材の付け根部分が破損しやすい傾向にある。砥粒成分としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、鉄、アルミニウム、シリカ、ダイヤモンドおよびその他公知の砥粒成分が該当する。
【００３４】
研磨ブラシ１を使用する場合、研磨ブラシ１の砥材５が、多角形の被研磨物の主面側から、研磨ブラシ１が被研磨物の一辺に沿ってあたるようにセットする。そして、研磨ブラシ１と被研磨物をセットした状態で研磨ブラシ１のみを自転させることにより、被研磨物の一辺を研磨する。このような操作を被研磨物の全ての辺に対して行うことにより、被研磨物を研磨することができる。なお、辺と同数の研磨ブラシを準備して上記操作を被研磨物の全ての辺について同時に行ってもよい。
【００３５】
以上のように研磨ブラシ１によれば、基材３と砥材５とを一体に形成することにより、砥材５が抜け落ちるのを防止することができる。また、研磨ブラシ１を、基材３の中心を軸として回転させて砥材５を被研磨物に接触させて使用することにより、基材３の外周に形成された全ての砥材５を均一に使用することができる。
【００３６】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１）
１００％モジュラスが３．５ＭＰａのエステル系ポリウレタン樹脂１６質量部と、アニオン系界面活性剤１質量部と、溶媒としてＤＭＦ８３質量部とを含む樹脂溶液を調製した。また、それとは別にシート状の繊維基材を準備した。その繊維基材は、繊度３ｄ繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維からなる不織布であり、厚さが１２ｍｍ、目付けが１５００ｇ／ｍ2であった。次に、上記樹脂溶液にその繊維基材を浸漬した後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて樹脂溶液を絞り落として、繊維基材に樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、室温の水およびＤＭＦからなる凝固液中に繊維基材を浸漬することにより、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を凝固再生させて研磨ブラシ前駆体シートを得た。
【００３８】
その後、研磨ブラシ前駆体シートを凝固液から取り出し、更に水からなる洗浄液に浸漬して、を除去した後、加熱・圧縮処理し乾燥させた。乾燥後、表面のスキン層をスライス処理により除去し、厚さを４ｍｍとした。次いで、得られた研磨ブラシ前駆体シートを直径２００ｍｍの円盤状に切り抜き、砥材は図２に示す角度αが２°、径方向の長さが２０ｍｍとなるように切削加工を行い、ショアＡ硬度が７４°の研磨ブラシ１を得た。
【００３９】
（実施例２）
研磨ブラシ前駆体シートの加熱・圧縮処理の時間を変えショアＡ硬度を５５°、砥材の径方向の長さを４０ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様の方法で研磨ブラシ１を作製した。
【００４０】
（比較例１）
研磨ブラシ前駆体シートの加熱・圧縮処理の時間を変えショアＡ硬度を９２°としたこと以外は実施例１と同様の方法で研磨ブラシ１を作製した。
【００４１】
（比較例２）
研磨ブラシ前駆体シートの加熱・圧縮処理の時間を変えショアＡ硬度を４０°、砥材の径方向の長さを７０ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様の方法で研磨ブラシ１を作製した。
【００４２】
そして研磨ブラシ１の研磨ムラの評価については、以下の研磨条件の下で、実際に研磨を行った被研磨物を観察して行った。被研磨物としては外周に研削された側面を有するステンレス板を用い、スラリーとしてｐＨ１０の１００％アルミナスラリーを９０ｃｃ／ｍｉｎの流量で被研磨物１と研磨ブラシ１との間に供給するとともに、上記研磨ブラシ１を回転数３０００ｒｐｍで回転させながら、被研磨物の外周を８０ｍ／分の速度で移動させ研磨を行った。そして研磨が終了した被研磨物に対して研磨ムラついて目視による確認を行った。具体的には表１に示す通りで、光沢度合いが被研磨物の被研磨面上の場所により差がない場合を○とし、光沢度が場所により違いが見えた場合に×と評価した。
【００４３】
【表１】
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【符号の説明】
【００４４】
１    研磨ブラシ
３    基材
５    砥材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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