(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無作為に並べられた繊維から構成される不織布と；該不織布の繊維の表面に接着される衝撃緩和性粒子を含有してその上に結合剤層を提供する結合剤と；該結合剤層に部分的に埋没して接着される研磨粒子とを、有する不織布研磨材製品であって、
該衝撃緩和性粒子が、弾性体材料でなるコア部と結合剤マトリックスと良好な相溶性を示す樹脂材料でなるシェル部とから成るコア−シェルゴム粒子であり、平均粒子直径０．１〜１０μmを有し、結合剤マトリックス１００重量部に対して５〜１５重量部の量で含有されている、不織布研磨材製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属、プラスチック、及び木材のような材料を研磨するための不織布研磨材製品に関し、特に、結合剤層中に衝撃緩和性粒子を含有する不織布研磨材製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不織布のような基材と、基材の表面上に設けられた結合剤層と、その少なくとも一部が結合剤層に埋没して基材の表面上に設けられている研磨粒子とを有する不織布研磨材製品は当業者に広く知られている。そして、かかる不織布研磨材製品の使用寿命を延長するため種々の努力がなされている。
【０００３】
特公昭５６−１５８９６号公報には、結合剤層としてゴム系結合剤を用いる不織布研磨材製品が記載されている。同５５−４０３８５号公報には、結合剤層として樹脂系結合剤とゴム系結合剤との混合物を用いる不織布研磨材製品が記載されている。
【０００４】
米国特許第２，９５８，５９３号には、高い空隙率を有するオープン構造の低密度不織布を用い、結合剤層として樹脂系結合剤を用いる不織布研磨材製品が記載されている。同第４，４３７，２７１号には、複数の不織布研磨材製品が脱離可能に積層され、劣化した表面を適宜脱離させて新規な研磨面を使用することが可能な不織布研磨材製品が記載されている。
【０００５】
特公平６−７１７０５号公報（米国特許第４，６０９，３８０号）には、結合剤マトリックス中に研磨粒子を固定した砥石車であって、結合剤がポリエステルポリウレタンとこれと混和性の重合体とのブレンドを含有してなる砥石車が記載されている。特表平８−５１０１７５号公報（米国特許第５，３０６，３１９号）には、結合剤マトリックス中に有機ポリマー繊維及び研磨粒子等を固定した表面処理用製品であって、結合剤がポリウレタンプレポリマーとアミン化合物との反応生成物である表面処理用製品が記載されている。米国特許第５，５７３，８４４号には、不織布と伸縮防止有孔補強織地と伸縮性結合剤層とを有してなる表面仕上げ用品が記載されている。
【０００６】
特公平３−５５２７０号公報には、繊維質のマトリックスとその中に支持された研磨材アグロメレートとを含む研磨用品であって、研磨材アグロメレートが研磨粒子と結合剤とでなる研磨用品が記載されている。特開平８−２２５７１５号公報には、エポキシ樹脂混合物に窒化ホウ素粉末とコア−シェル型ゴム粒子とを添加してなるエポキシ樹脂組成物が記載されている。
【０００７】
特開平９−１９４５７１号公報にはコア−シェル型ゴム粒子を含有する（フルオレン化合物の組合わせを含有する）硬化性エポキシ樹脂組成物が開示されている。特開平９−５９４８２号公報にはコア−シェル型ゴム粒子を含有するフェノール樹脂組成物が開示されている。
【０００８】
米国特許第４７５３９８６号にはコア−シェル型ゴム粒子を含有するＰＥＴ又はＰＢＴ樹脂組成物が開示されている。米国特許第３８５６８８３号には架橋剤としてコア−シェル型ゴム粒子を含有する硬化性樹脂組成物が開示されている。
【０００９】
不織布研磨材製品の使用寿命は、研磨中に結合剤層が研磨粒子を長時間保持することにより延長される。従って、結合剤層は、研磨中に研磨粒子にかかる応力及び衝撃力に対抗して研磨粒子を強固に保持する必要がある。
【００１０】
結合剤層が研磨粒子を強固に保持するための一手段は、結合剤層の弾性率を上げることである。しかしながら、単に結合剤層の弾性率を上げただけでは研磨中に研磨粒子にかかる衝撃を緩和できず、研磨粒子が結合剤層から容易に脱落する。その結果、不織布研磨材製品の使用寿命は短くなる。
【００１１】
研磨中に研磨粒子にかかる応力及び衝撃力に対抗して結合剤層が研磨粒子を強固に保持するためには、結合剤層は一定以上の弾性率と耐衝撃性とを併せ持つ必要がある。
【００１２】
研磨中に研磨粒子にかかる衝撃を緩和するためには、結合剤層に弾性や可撓性を有する材料を用いる手段、及び高弾性率の結合剤マトリックスにゴム粒子のような低弾性率材料を添加するアロイ化法等がある。
【００１３】
しかしながら、ＳＢＲ及びＮＢＲのようなゴム系結合剤でなる結合剤層は軟らかすぎて研磨粒子の保持が不十分である。また、ゴム系結合剤と樹脂系結合剤とのブレンドでなる結合剤層は、一般に両樹脂の相溶性が悪いため不均質であり、強度に劣り、研磨粒子の保持が不十分である。アロイ化法においても、添加される低弾性率材料は、一般に、結合剤マトリックスとの相溶性が悪いため、それを含む結合剤層の弾性率が低下し、研磨粒子の保持が不十分となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、結合剤層が研磨中に研磨粒子を強固に保持し、使用寿命が延長された不織布研磨材製品を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無作為に並べられた繊維から構成される不織布と；該不織布の繊維の表面に接着される衝撃緩和性粒子を含有してその上に結合剤層を提供する結合剤と；該結合剤層に部分的に埋没して接着される研磨粒子とを、有する不織布研磨材製品であって、
該衝撃緩和性粒子が、弾性体材料でなるコア部と結合剤マトリックスと良好な相溶性を示す樹脂材料でなるシェル部とから成るコア−シェルゴム粒子である不織布研磨材製品を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる不織布は、多数のフィラメントを結合させて成る嵩高のシート材料であり、不織布研磨材製品の基材として当業者によく知られている材料である。代表的な不織布は、例えば、特公平３−５５２７０号公報第１０欄第１０行から同第１１欄第２５行に記載されている。
【００１７】
本発明で用いるのに好ましい不織布は３〜５００デニール程度の太さを有するナイロン又はポリエステル系熱可塑性有機フィラメントから形成された、厚さ２〜５０ｍｍのものである。
【００１８】
結合剤層は、結合剤でなる層である。結合剤とは、不織布と研磨粒子とを結合する実質的に硬質の有機及び無機材料をいう。例えば、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、セラック（shellac）、エポキシ樹脂、イソシアヌレート、ポリウレタン、獣皮にかわ等を例示できる。
【００１９】
本発明の結合剤層は特定の衝撃緩和性粒子を含有する。これは、結合剤層に耐衝撃性を付与して研磨中に研磨粒子にかかる衝撃を緩和するためである。
【００２０】
しかしながら、それにより結合剤層の弾性率が低下すると、研磨粒子の保持が不十分となり、却って不織布研磨材製品の使用寿命が短くなる。従って、結合剤層の弾性率低下が最低となるよう結合剤マトリックスの樹脂及び衝撃緩和性粒子の組合わせを選択する必要がある。
【００２１】
結合剤層に衝撃緩和性粒子を含有させた場合でも結合剤層の弾性率を低下させないためには、結合剤マトリックスと衝撃緩和性粒子の表面とが、親和し、より好ましくは相溶する必要がある。つまり、結合剤マトリックスと衝撃緩和性粒子の表面とは同質の樹脂材料で構成することが好ましい。
【００２２】
本発明で結合剤マトリックスに用いるのに好ましい樹脂はアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、及びこれらの混合物である。特に好ましい樹脂はアクリル系樹脂である。このアクリル系樹脂は、硬化剤等を含み、熱硬化することにより結合剤マトリックスを形成する。
【００２３】
アクリル系樹脂としては、メタクリル酸エステルを主成分とし、これにスチレン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、シリコーン系やフッソ系のモノマーを共重合させたものが使用できる。
【００２４】
硬化剤としては、イソシアネート系化合物、及びブチル化メラミン及びフルエータル化メラミンのようなメラミン系化合物等が挙げられ、これらの２種以上を併用することもできる。
【００２５】
衝撃緩和性粒子として好ましいものは、弾性体材料でなるコア部と結合剤マトリックスと良好な相溶性を示す樹脂材料でなるシェル部とから成るコア−シェルゴム粒子である。コア部はスチレン−ブタジエンゴム、水素化スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム等からなる。シェル部はアクリル樹脂組成物への分散性のよいポリメチルメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート−スチレン）、ポリ（メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート）等からなる。
【００２６】
例えば、結合剤マトリックスとしてウレタン−アクリル混合樹脂を用いる場合はシェル部がポリメチルメタクリレート及びグリシジルメタクリレートを含む樹脂でなるコア−シェルゴム粒子を用いることが好ましい。又、結合剤マトリックスとしてエポキシ樹脂を用いる場合はシェル部がポリメチルメタクリレートを含む樹脂でなるコア−シェルゴム粒子を用いることが好ましい。
【００２７】
このようなコア−シェルゴム粒子は、まず、ゴム原料となるモノマーを乳化重合してゴム粒子を形成し、このゴム粒子に樹脂モノマーをグラフト重合し、次いで得られたラテックスを安定化することにより製造できる。
【００２８】
ゴム粒子でなるコア部は、ブタジエン、スチレン、水素化スチレン、メチルメタクリレート、及びエチルメタクリレートのような原料モノマーを、架橋剤、連鎖移動剤及び乳化剤のような通常の添加剤と共に水中に入れ、４０〜９５℃の温度で撹拌しながら反応させて形成する。粒子寸法は平均粒子直径１００〜６００ｎｍ程度に調節することが好ましい。
【００２９】
このゴム粒子分散体を撹拌しながら、その中に、メチルメタクリレート、スチレン、及びグリシジルメタクリレートのような樹脂モノマーと上述のような添加剤とを滴下し、その後、撹拌を続けて、コア部の上に重合樹脂材料でなるシェル部を形成する。ついで、安定剤を添加し、塩析及び酸析のような造粒処理を行って粒子寸法を平均粒子直径１００〜２００μｍ程度に調節する。固形分を水洗、脱水、及び乾燥することにより、コア−シェルゴム粒子の粉末が得られる。
【００３０】
コア−シェルゴム粒子は、東京都中央区の呉羽化学工業（株）より「パラロイド」、大阪市北区の錘淵化学工業（株）より「カネエース」、東京都千代田区の日本ゼオン（株）より「ハイブレン」等の商品名で市販されており、これらを用いてもよい。
【００３１】
本発明の結合剤に含有させるコア−シェルゴム粒子は、粒子直径が０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜１μｍ程度である。調製又は購入したコア−シェルゴム粒子の粉末が多数の粒子の集合体であってこれ以上の寸法である場合は、粉砕して用いればよい。
【００３２】
コア−シェルゴム粒子の粒子直径が０．１μmを下回ると粒子が凝集し易くなり、結合剤マトリックス中への分散が不均一になる。１０μmを上回ると衝撃緩和性粒子としての効果が無くなる。
【００３３】
コア−シェルゴム粒子は結合剤マトリックス１００重量部に対して１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部の量で含有させる。コア−シェルゴム粒子の含有量が１重量部を下回ると衝撃緩和性の改善ができず、従来品と同様に脱粒が生じる。２０重量部を上回ると基本樹脂の特性が失われ、一般的に研磨材バインダーとして特に要求される耐久性が低下する。
【００３４】
本発明で用いる研磨粒子は当業界で通常用いられるものである。典型的には、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化鉄、ダイヤモンド、立方体窒化ホウ素、アルミナジルコニア及びエメリー等が挙げられる。粒子寸法は平均粒子直径４〜５００μｍ（ＪＩＳ３６〜３０００番）のものが好ましい。
【００３５】
本発明の不織布研磨材製品は、当業者に周知の方法により作製できる。例えば、まず、未硬化の結合剤樹脂に衝撃緩和性粒子、研磨粒子及び溶剤を加えて十分均一に分散させて結合剤組成物を作製する。不織布の表面上に、この結合剤組成物を所定の厚さに塗布し、メイク被覆とする。この上に研磨粒子を均一に散布して付着させた後、メイク被覆を加熱して乾燥硬化させる。
【００３６】
【実施例】
以下の実施例（研磨材料として研磨シートを用いた例）により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中特に明示しない限り「部」は重量基準である。
【００３７】
実施例１
東京都中央区の呉羽化学工業社製コア−シェルゴム粒子「クレハパラロイドＥＸＬ２３１４」で、一次粒子直径が０．５μｍのものを用いる。このコア−シェルゴム粒子１０部、東京都中央区の旭電化工業社製ウレタン樹脂「アデカニューエース＃５０」５０部、東京都新宿区の日立化成工業社製アクリル樹脂「ヒタロイド３０８８」５０部、大阪市淀川区の武田薬品工業社製イソシアネート硬化剤「タケネートＡ３」３４部、埼玉県久喜市のゴードー溶剤社製プロピレングリコールモノメチルエーテルアセトン（ＰＧＭ−ＡＣ）とメチルイソブチルケトンとの１：１（重量比）混合物３３６部を三本ロールミルを用いて十分に混練した。
【００３８】
この結合剤組成物を、住友３Ｍ社製の１５デニールのナイロン６，６でなる目付１５０ｇ／ｍ2、厚さ１０ｍｍ、直径１０ｃｍの円形の不織布の両面にスプレー方式を用いて塗布した。乾燥塗布量は３８０ｇ／ｍ2とした。
【００３９】
このメイク被覆層の上に、粒子寸法（ＡＮＳＩ）＃６０のシリコンカーバイド（ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング社製研磨粒子）８００部を、スキャター方式を用いて均一に散布して付着させた。その後、この材料をオーブンに入れ、１５０℃で１０〜３０分加熱して、結合剤層を硬化させた。
【００４０】
得られた不織布研磨材製品は直径１０ｃｍ、及び厚さ１０ｍｍの研磨ホイールである。この不織布研磨材製品の耐久性及び研磨性を試験した。結果を表１に示す。
【００４１】
耐久性は、不織布研磨材製品を用いて研磨ピースを所定の条件で５分間研磨し、研磨の前後における不織布研磨材製品の重量の変化（ｇ／ｍ2）により評価した。この値は研磨により不織布研磨材製品から脱落した研磨粒子の量を示す。
【００４２】
研磨ピースとして直径１０ｍｍの銅片を用いた。研磨条件は荷重２５ｇ／ｃｍ2、研磨速度２００ｒｐｍとした。
【００４３】
研磨性は、不織布研磨材製品を用いて研磨ピースを所定の条件で２５分間研磨し、研磨の前後における研磨ピースの重量の変化（ｇ）により評価した。この値は研磨された研磨ピースの量を示す。研磨ピース及び研磨条件は耐久性試験と同一とした。
【００４４】
実施例２
平均粒子直径０．１μｍのコア−シェルゴム粒子を７重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００４５】
実施例３
平均粒子直径１０μｍのコア−シェルゴム粒を７重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００４６】
実施例４
平均粒子直径０．１μｍのコア−シェルゴム粒子を１４重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００４７】
実施例５
平均粒子直径１０μｍのコア−シェルゴム粒子を１４重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００４８】
比較例１
平均粒子直径０．０１μｍのコア−シェルゴム粒子を２７重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００４９】
比較例２
平均粒子直径０．０１μｍのコア−シェルゴム粒子を１０重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００５０】
比較例３
平均粒子直径１００μｍのコア−シェルゴム粒子を１０重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００５１】
比較例４
平均粒子直径０．１μｍのコア−シェルゴム粒子を２７重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００５２】
比較例５
平均粒子直径１０μｍのコア−シェルゴム粒子を２７重量部の量で用いること以外は実施例１と同様にして不織布研磨材製品を調製し、試験した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
0003967810.tif 000002
【００５４】
以上の結果より、所定の粒子直径のコア−シェルゴム粒子を所定量含有する本発明の不織布研磨材製品は、これらの条件を満たさないものと比較して研磨初期における脱粒量が少なく、良好な研磨性能が長時間持続する。
【００５５】
かかる特性の向上は、上記研磨ディスクシートばかりでなく、渦巻形式、ラミネート形式、及びフラップ形式のような研磨ブラシ等においても確認されている。
【００５６】
【発明の効果】
結合剤層が研磨中に研磨粒子を強固に保持し、使用寿命が延長された不織布研磨材製品が提供された。