(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材を２本の芯線の間に芯線とほぼ直行して配列し芯線にねじりを加え線材を締め付け固定し、前記線材を該芯線を中心としてその円周方向に延設させてなるチューブブラシ状研磨材であって、前記線材としてアルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着した線材を用い、前記芯線との間に応力緩衝材を介挿させた状態で固定したことを特徴とするチューブブラシ状研磨材。
【請求項２】
前記応力緩衝材がクロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、或いは、ウレタンゴムよりなることを特徴とする請求項１記載のチューブブラシ状研磨材。
【請求項３】
前記樹脂マトリックスに中空球状ビーズを含ませたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のチューブブラシ状研磨材。
【請求項４】
前記樹脂マトリックスに無機質球状中実ビーズを含ませたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のチューブブラシ状研磨材。
【請求項５】
前記樹脂マトリックスに砥粒を含ませたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のチューブブラシ状研磨材。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の研磨材を用いて、バリ取り乃至は研磨を行うことを特徴とするバリ取り、研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物内面のバリ取り乃至は研磨能力の高いチューブブラシ状研磨材と、このチューブブラシ状研磨材を用いて行うバリ取り、研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤー線材、ナイロン線材、或いは、ナイロンに砥粒を付着乃至は含ませた線材を２本の芯線の間に芯線とほぼ直行して配列し芯線にねじりを加え線材を締め付け固定し、前記線材を該芯線を中心としてその円周方向に延設させてチューブブラシ状に形成した研磨材は、線材を支持基材に植設してブラシ状とした研磨材と異なり、細い形状に構成でき、フレキシブル性があり、製作が簡単で、比較的安価で、しかも、手でも機械に装着しても使用でき、パイプや加工穴等の比較的狭い被処理部に対しても簡単に挿入することができ、バリ取り、研磨等に広く使われている。
また、パイプ穴のバリ、例えば、クロス穴のバリについては、先端を細くした金属基材にダイヤモンドを電着した研磨材をロボットに装着して、クロス穴の一方から挿入し、穴がクロスして発生したバリ部分に軽く押しつけ、回転させながら穴にならうように研磨材を動かして除去したり、或いは、数本のワイヤーを蛇腹状に成型して両端を結束したブラシ状研磨材をクロス穴に押し込んで、軽く回転させることにより除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記チューブブラシ状研磨材の場合は、ワイヤー線材を用いては高硬度のワークは研磨ができず、また、アルミニウム、マグネシウム、銅、黄銅等といった比較的軟らかいワークにはキズを付けてしまうという不具合があった。また、ナイロンに砥粒を付着乃至は含ませた線材は研磨力が低く、摩耗が早いといった不具合があった。
したがって、上記のような用途には、線材を使用したチューブブラシ状研磨材の形状は非常に適しているものの、バリ取り能力や、研磨能力が低かったり、研磨面にキズを付けたりするため、工業的に使用するには問題があり、高いバリ取り能力と研磨能力を有し、仕上げ面が良好な線材を使用したチューブブラシ状研磨材が要求されていた。
一方、アルミナ質長繊維をエポキシ樹脂等の樹脂マトリックスで硬化させて線状とした研磨材については、特開２０００―９４３４４号等に開示されているように、線材の先端部に高いバリ取り、研磨能力を有し、仕上げ面が良好なことはよく知られた事実であるが、アルミナ質長繊維製の線材を用いたチューブブラシ状研磨材は知られていなかった。その理由としては、チューブブラシ状研磨材は、通常、一定の長さの線材を、２本又は４本の芯線の間に芯線にほぼ直行させて配列し、芯線にねじりを加え、線材を強く締め付けて固定してチューブブラシ状に形成しているが、耐屈曲性が低いアルミナ質長繊維製線材は、芯線により締め付けられた箇所が折れてしまい、製作できなかったためである。
但し、特開平４―３３６９７５号等に開示されているようにアルミナ質長繊維線材の腰の強さ、補強を目的として、ガラス繊維、ポリアミド繊維等をフィラメント単位で混合するか、アルミナ質長繊維の束の外周を巻き付ける方法が提案されているが、フィラメント単位で均一に混合するのは生産上困難であり、アルミナ質長繊維の束の外周を巻き付ける方法は、研磨時に外周に巻き付けた繊維が剥がれて線材先端がバラケてしまい線材の腰が無くなり、研磨力が極端に低下するといった問題があった。
また、ダイヤモンドを電着した研磨材の場合は、研削力はあるものの研磨材が固いために返りバリが発生したり、穴バリに均一に当たらなかったりして、バリを取り残すといった不具合があった。また、数本のワイヤーを蛇腹状に成型し両端を結束したブラシの場合は、バリをこすり落としているだけのため、バリが返ってしまい、取り残すことが多く、やはり不具合があった。
したがって、本発明の目的は、高いバリ取り能力と研磨能力を有し、仕上げ面が良好なアルミナ質長繊維製チューブブラシ状研磨材と、そのチューブブラシ状研磨材を用いたワーク内面の容易なバリ取り乃至は研磨方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記目的を達成すべく鋭意検討の結果、線材としてアルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着した線材を用いたチューブブラシ状研磨材の作成にあたり、芯線との間に応力緩衝材を介挿させた状態で線材を固定することにより、線材が芯線との間で強く締め付けられた際に折れたりすることのないチューブブラシ状研磨材として構成でき、そのチューブブラシ状研磨材を用いたワーク内面の容易なバリ取り乃至は研磨方法を提供できることを知見した。
本発明のチューブブラシ状研磨材は、かかる知見に基づき成されたもので、請求項１記載の通り、線材を２本の芯線の間に芯線とほぼ直行して配列し芯線にねじりを加え線材を締め付け固定し、前記線材を該芯線を中心としてその円周方向に延設させてなるチューブブラシ状研磨材であって、前記線材としてアルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着した線材を用い、前記芯線との間に応力緩衝材を介挿させた状態で固定したことを特徴とする。
また、請求項２記載のチューブブラシ状研磨材は、前記応力緩衝材がクロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、或いは、ウレタンゴムよりなることを特徴とする。
また、請求項３記載のチューブブラシ状研磨材は、請求項１又は２の何れかに記載のチューブブラシ状研磨材において、前記樹脂マトリックスに中空球状ビーズを含ませたことを特徴とする。
また、請求項４記載のチューブブラシ状研磨材は、請求項１又は２の何れかに記載のチューブブラシ状研磨材において、前記樹脂マトリックスに無機質球状中実ビーズを含ませたことを特徴とする。
また、請求項５記載のチューブブラシ状研磨材は、請求項１乃至４の何れかに記載のチューブブラシ状研磨材において、前記樹脂マトリックスに砥粒を含ませたことを特徴とする。
また、本発明のバリ取り、研磨方法は、請求項６記載の通り、請求項１乃至５の何れかに記載の研磨材を用いて、バリ取り乃至は研磨を行うことを特徴とする。
【０００５】
前記構成においては、アルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着された線材は、芯線との間で強く締め付けられた際にも、折れたりせずに固定状態が維持され、高いバリ取り能力と研磨能力をもつチューブブラシ状研磨材として構成され、さらに、そのチューブブラシ状研磨材を用いて容易にワーク内面のバリ取り乃至は研磨が行える。即ち、アルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着した線材と芯線の間に応力緩衝材を挿入することにより、高いバリ取り能力と研磨能力をもち、容易にワーク内面のバリ取り並びに研磨が行えるチューブブラシ状研磨材が得られるものである。
【０００６】
前記理由としては、チューブブラシ状研磨材を製作する過程において、アルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着した線材は耐屈曲性が低いため、線材と芯線の間に応力緩衝材を挿入して線材にかかる応力を低下させたことにより、芯線との間で強く締め付けられた際に、折れたりせずに固定できるためチューブブラシ状研磨材の製作が可能となったものである。
さらに、アルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで結着した線材先端部には高いバリ取り、研磨能力が有るため、チューブブラシ状研磨材に成形されたことにより、パイプ又は加工穴内部等の比較的狭い部分に挿入して、容易にバリ取り、研磨性能を発揮することが可能となった。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のチューブブラシ状研磨材の特徴は、耐屈曲性の低いアルミナ質長繊維と樹脂マトリックスとからなる線材をチューブブラシ状研磨材にすることを可能にしたことにより、研磨材の形状は太くも細くもでき、線材は柔らかくしなり、線材の先端には高い研磨性が生じ、その形状から機械加工後等のワーク内面のバリ取り、研磨が容易かつ確実に行なえるようになった。
【０００８】
具体的には、アルミナ質長繊維と樹脂マトリックスとからなる線材と芯線の間に応力緩衝材を挿入し、芯線で挟んで固定してチューブブラシ状研磨材とした。
【０００９】
こうして製作したチューブブラシ状研磨材は、特に、ワークにクロス穴加工をした際にでるクロス穴のバリ取りや、パイプの内面研磨等に適しており、使用する線材の太さや長さ、芯線の太さや、長さにより、チューブブラシ状研磨材は大、小、太、細等サイズを比較的自由に製作でき、大径の穴から小径の穴まで、また、その穴が曲がっていても奥深く挿入することができる。
【００１０】
また、バリが大きかったり、研磨面の要求面粗度は粗くとも効率を求められる場合には、アルミナ質長繊維をエポキシ樹脂のような比較的固い樹脂マトリックスを用いて線材とし、クッション材を芯線との間に挟んで固定すればよい。
【００１１】
また、バリが小さかったり、研磨面の要求面粗度が細かい場合には、ゴム弾性の樹脂マトリックスを用いればよい。
また、上記応力緩衝材を挿入することに、線材の横断面を扁平状としたり、ゴム弾性の樹脂マトリックスを用いたり、耐屈曲性の高い長繊維又はスフ糸とを組み合わせて組み紐体に編成したりすることを併用してもよい。
【００１２】
また、アルミニウム、マグネシウム、銅、黄銅といった比較的柔らかいものを対象としたバリ取り、研磨を行う場合には、線材に中空、中実ビーズ（球状）を入れれば目詰りを防止でき、中空ビーズ（球状）を入れた場合は、線材が比較的しなやかで柔らかく、中実ビーズ（球状）を入れた場合は線材に腰がでて、研磨性も高い。
【００１３】
また、ＨＲＣ５０を越える比較的固いものを対象としたバリ取り、研磨を行う場合には細線材にダイヤモンド、炭化ホウ素といった砥粒を含ませればよい。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
繊維径１０μｍのモノフィラメント１０００本からなるアルミナ質長繊維（Ａｌ２Ｏ３  ８５重量％、ＳｉＯ２  １５重量％）のロービングにエポキシ樹脂（エピコート８２８  油化シェルエポキシ）１００重量部と、これに三フッ化ホウ素モノエチルアミン（ステラケミファ）３重量部を加え、よく攪拌混合したものを、ローラーにより連続的に含浸処理しながらワインダー装置でボビンに巻き取った。
この巻き取った含浸ストランドのボビンをクリールに取り付け、引き出した含浸ストランドを約３００℃に加熱された雰囲気の長さ２ｍの硬化炉を毎分１．６ｍの速度で連続的に通過させて細線状に硬化した後、巻き取り装置に巻き取り、それを長さ３０ｍｍに切りそろえたものを線材とした。
さらに、２本の芯線と芯線とほぼ直行して配列する線材の間に、シリコーンゴムシート（厚さ０．５ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を芯線に沿わして挿入し、芯線にねじりを加え、シリコーンゴムシートを介して線材を強く締め付け固定して、図１に示すチューブブラシ状研磨材とした。尚、図２は芯線にねじりを加える前の状態を示すもので、図中１は線材、２は応力緩和材、１０は芯材を示す。
【００１５】
（比較例１）
ワイヤーを線材としたチューブブラシ状研磨材（高島産業）を用意して比較例１の研磨材とした。
【００１６】
（比較例２）
ナイロンを線材としたチューブブラシ状研磨材（高島産業）を用意して比較例２の研磨材とした。
【００１７】
（比較例３）
砥粒ＷＡ＃４００を含ませたナイロンを線材としたチューブブラシ状研磨材（高島産業）を用意して比較例３の研磨材とした。
【００１８】
下記表１は、上記実施例１及び比較例１、２、３で得られた各チューブブラシ状研磨材につき、アルミニウムのクロス穴加工後のバリ取り試験を行い、その結果を示したものである。すなわち、クロス穴直径よりやや直径が大きいチューブブラシ状研磨材をクロス穴一方から手で挿入し、左右に半回転ずつ回転させた後、引き抜き、クロス穴に発生したバリの除去状態をマイクロスコープで確認したものである。
その結果を表１に示した。
【００１９】
【表1】
0004579382.tif 000002
【００２０】
表２は、上記実施例１及び比較例１、２、３で得られた各チューブブラシ状研磨材につき、ステンレス製パイプ（研磨前面粗さＲａ＝１．３０μｍ、Ｒｍａｘ＝１１．０μｍ）の内面研磨を行った際の面粗さを示したものある。すなわち、パイプ内径よりやや直径が大きいチューブブラシ状研磨材を回転工具に装着し、パイプ内部に挿入して１０００ｒ．ｐ．ｍにて回転させ研磨した後、研磨部を面粗さ計で測定したものである。
【００２１】
【表２】
0004579382.tif 000003
【００２２】
上記表１及び表２から明らかなように、本発明実施例品のチューブブラシ状研磨材は、比較例品の研磨材に比べ、極めてバリ取り、研磨性に優れていることが確認できた。
【００２３】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、アルミナ質長繊維を樹脂マトリックスで線材とした、高いバリ取り能力と研磨能力を有し、仕上げ面の良好なチューブブラシ状研磨材が製作され、そのチューブブラシ状研磨材を用いて容易にワーク内面のバリ取り、並びに研磨が行える方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明チューブブラシ状研磨材の一実施例の斜視図
【図２】  上記実施例の製造工程を示す要部拡大断面図
【図３】  前記チューブ状研磨材の線材の拡大斜視図
【符号の説明】
１  線材
２  応力緩和材
３  芯材
１０  芯線
【図１】
0004579382.tif 000004
【図２】
0004579382.tif 000005
【図３】
0004579382.tif 000006