(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業用ブラシ素材である各種共重合毛材あるいは研磨素材入り各種共重合毛材を外径が規制されたリング状の型内に、規定された長さで中心部に空間を残して放射状、且つ環装状に配置した該毛材の中心側の内径部をリング状に非圧接・圧縮状態にし、その他の外周部側毛材は面圧接・圧縮状態に型内に埋設し、非圧接・圧縮状態にあるリング状部位を熱源により溶融・融合・融着後、その融着部を面圧接・圧縮して冷却固着する工業用ブラシの製造方法
【請求項２】
請求項１記載の製造方法で製造された工業用ブラシにおいて、両側面にブラシ素材と同じ化学構造の樹脂、及び研磨砥粒材入りの樹脂素材からなるフランジを添着成形した工業用ブラシ
【請求項３】
請求項１記載の製造方法で製造された工業用ブラシにおいて、ブラシ内径部を円形または異形に成形した工業用ブラシ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般鋼材やステンレス・アルミ等の機械部品加工後のバリ取りや研磨仕上げ、自動車用鋼板の表面処理・洗浄等に利用される工業用ブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工業用ブラシの汎用的な植毛方法としては、ディスク板の円周方向に設けられた小穴にブラシ素材を挿入し二つ折りに曲げ、ステンレスや鋼線材の引き線で結束する方法が一般的である。
【０００３】
また、Ｕ．Ｓ．Ｐ第５１０５１５５号に記載されている熱硬化性樹脂を用いて毛材の根元を部分的に固着している構造により軽量化が図られているがブラシ使用時の高速回転による遠心力と毛材に加わる衝撃により毛材の抜けや樹脂が破損する問題が発生する。これらの防止対策として金属の補強リングを用いることも知られている。
【０００４】
このようにブラシ素材とは異質な熱硬化性樹脂や金属の補強リングがブラシ内に用いられていることからブラシが消耗した廃棄処分時に分別・分類する手間がかかる構造のものである。また、毛材の根元を部分的に固着する熱硬化性樹脂の粘度差に合わせて毛細管現象が起こり、毛材内部に樹脂が不規則に流入するので熱硬化性樹脂を射出・押出成形により均一に固着させる技術的問題点がある。
【０００５】
一方、特開２０００−８３７３６記載のブラシ材の一端にエナメル線を巻き付けて加熱融着し略弧状に成形した後に複数の略弧状を接着剤により接着しロール状の回転ブラシを形成し軸に固定する手段のものがある。
【０００６】
しかしながら、ブラシは高速回転で使用されるものである。高速回転しているブラシに負荷をかけて使用した場合、複数の略弧状を接着剤でロール状に成形しても強い衝撃と遠心力が連続的に加わる応力に耐えきれず破損する危険がある。
また、加熱手段について明記されていないが素材自体の結晶破壊が促進される加熱手段では、ブラシを形成した場合に毛材が折損しやすい問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
金属金具を用いてブラシを固着した場合には、比重の関係から重量面で約３〜４倍程度重くなるため、取り付け装置への負担も増大する。また、作業中にワークをブラシの金具部分に接触させるなどして傷を付け不良品を多発させる問題やブラシが摩耗して毛丈が短くなり筋目が発生し製品へ転写される問題も発生している。
更に近年は、使用済み消耗工具材による廃棄問題・公害問題などを引き起こし大きな社会問題にもなっている。
【０００８】
以上のように装置負担の軽減要求や不良品多発によるコストアップ問題・傷目防止対策の品質問題に加えて環境問題にも対応できる既存の工業用ブラシ構造を逸脱するようなブラシ構造が求められている。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、ブラシを構成する素材に植毛板や外金具・補強リング等の金属金具を一切使う事無くブラシ毛材単独またはブラシ毛材と同等化学構造を有する同一素材で植毛板部分やフランジ部分を構成して軽量化の促進・植毛密度の向上・筋目の解消・耐久性の向上・作業不良率を低減する幅広く優れた特徴と性能を合わせ持つ工業用ブラシを提供するものであり、加えてブラシが消耗して廃棄処分する時に分離分別する必要が無い環境問題にも配慮したリサイクルブラシとコスト低減がはかれる技術を提供する事で上記課題を解決するものである。
【００１０】
本発明で用いるブラシ毛材は特に限定されず一般的に公知されているブラシ用素材であれば製造可能である。
中でもブラシ毛材としてナイロン類（６／６６／６１０／６１２）や各種共重合素材が特に適している。これらのブラシ毛材にガラス繊維や砥粒などの研磨素材を混入することができる。
【００１１】
本発明で製造されるブラシ形状はホィール型が基本であるが、熱可塑性樹脂からなるカップ形状のフランジをホィール型ブラシにかぶせてカップ形状ブラシや底型ブラシ形状にする事ができる。
【００１２】
ブラシ毛材を放射状且つ、環装状に配置した該毛材の中心側の内径部を溶融固着する手段として電熱器・ドライヤー・ホットプレスの熱源を発生する装置等があれば外見上の溶融固着は可能であるが、ブラシ毛材の剛性変化や毛材自体の結晶破壊が促進されてブラシ形状に形成し使用した場合に、毛材が折損し易い問題が発生する。
【００１３】
本発明では、毛材自体の剛性を変化させること無く素材の結晶破壊を抑制できる効果のある非蓄熱源を用いて溶融固着成形する事もできる。
【００１４】
本発明は、射出成形あるいは押出成形技術を併用して溶融固着されたブラシ両側面にフランジ部分に相当するプレートやコア部分を成形することができる。
ブラシ毛材と同質素材及び同一化学構造を持つ素材でフランジ部分を成形した場合には、熱硬化性樹脂を用いて固着するよりも毛材との相性が良く粘着性が向上し且つ、同質素材自体の持つ柔軟性から弾力性と耐衝撃性が向上するメリットがある。
【００１５】
このメリットにより熱硬化性樹脂、たとえばエポキシ系樹脂で固着されたブラシを誤って落下させて樹脂部分が破損することや実際の研磨作業時にブラシに衝撃を与えてフランジ部分を破損させるような事も無くなり安全性が向上する。
【００１６】
この弾力性と粘着性を合わせ持つ特性により実際のブラシ使用時に毛材に加わる衝撃が毛材根本部分（フランジ際部）で緩和される事から毛材に発生する応力も緩和されて毛材自体の折損が抑制されブラシ寿命の延命効果が得られる。
【００１７】
本発明のブラシは、熱源、例えば超音波技術により溶融・融合・融着固着されたブラシは、中央部分が外周方向に行くにしたがって溶融度合いが緩和され半溶融状態で固着している特徴を持っている。（図４−▲４▼・図４ａ▲４▼参照）
【００１８】
この特徴が前記載の衝撃緩和効果に更なる相乗効果を加える働きがある事からブラシの寿命延命に極めて大きな影響と効果を与えるものである。
【００１９】
汎用の工業用ブラシにおいては、ブラシ形成後に外径のトリミングを本来実施するものであるが、トリミング時にブラシ屑が多量に発生し産業廃棄物として処理されている。本発明は、仮設状態の毛材を外径が規制されたリング状の型内に、規定された長さで中心部に空間を残して放射状、且つ環装状に内接させて配置した該毛材の中心側の内径部をリング状に非圧接・圧縮状態にし、その他の外周部側毛材は面圧接・圧縮状態に型内に埋設し、非圧接・圧縮状態にあるリング状部位を熱源により溶融・融合・融着後、その融着部を面圧接・圧縮して冷却固着している事からブラシ形成後の外径トリミングの必要性が無くブラシ屑の発生は極めて少ないメリットを持っている。
【００２０】
【実施例】
本発明で製造されるブラシ形状は、ホィール型が基本であるが、熱可塑性樹脂で成型されたカップ形状のフランジをホィール型ブラシにかぶせてカップ形状ブラシや底型ブラシ形状にする事ができる。本発明では特にホィール型ブラシ形状を参考に実施例詳細を説明する。
【００２１】
ブラシ毛材を放射状に併設し環装する仮設方法としてはいくつか考えられるが二通りの手法を参考例として図に示す。
【００２２】
例１の場合
おび状に画設される専用の治具▲２▼内に毛材▲１▼を埋設し、ブラシ毛材の片方を熱源で溶融▲３▼して仮設する。（図１、図２参照）仮設した後、外径規制リングと底板が嵌着されたリング状の型内に、規定された長さで中心部に空間を残して内巻き・外巻きの任意形状に屈折させて放射状、且つ環装状に埋設する。（図３ａ・図３ｂ参照）
【００２３】
次に該毛材の中心側の内径部をリング状に非圧接・圧縮状態にし、その他の外周部側毛材は面圧接・圧縮状態なる上板を上側から嵌着させて非圧接・圧縮状態にあるリング状部位を熱源により溶融・融合・融着後、その融着部を面圧接・圧縮して冷却固着する工法である。（図７参照）
【００２４】
例２の場合
外径規制リングと等分割された底板が嵌着された専用型内に毛材を併設し環装状態で上プレートを嵌合させ毛材を押止状態に締着する。（図５・図５ａ断面参照）
【００２５】
押止状態にあるブラシ素材内径部を例１と同様に熱原により溶融・融合・融着後、その融着部を面圧接・圧縮して冷却固着する工法である。（図７参照）
【００２６】
本発明で熱源として例に掲げた中で超音波技術は、超音波の振動エネルギーがブラシ素材内部を伝播して局部に集中する効果によって治具内に埋設されたブラシ毛材１本１本が局部的に振動・摺動し素材自体の内部から発熱し溶融・融合し合う作用が働く。
【００２７】
ブラシ素材内部から発熱することで素材が溶けて発熱する時間が極めて短時間で済むのでブラシ素材の過度な結晶破壊が抑制される効果がある事と溶融固着強度が高く溶融度合いも任意に調整できる特性がある。
【００２８】
溶融固着する為の熱源として掲げた超音波式工具ホーンの先端形状は、目的の溶融固着形状に合わせてリング形状、円、半割リング、楕円、四角、多角形、膨出形状でも波長を調整する事により十分な溶融効果が得られるものである。
【００２９】
超音波技術によって溶融固着された毛材は、一本一本がお互いに密着状態で確実に融着している為、接着剤や引き線等で締着された状態と異なり毛材が抜けたり切れたりしないメリットがある。（図４・図４ａ・図４ｂ参照）
【００３０】
溶融固着部分にはブラシ寿命に大きな影響を与える要素が含まれており、完全な溶融部と半溶融部に大別されるものである。
完全な溶融部分は、植毛板と同じ作用と一本一本の毛材を完全に溶融結合させる働きがあり、半溶融にする事でブラシ素材であるナイロン樹脂の結晶化を促進させると共に熱劣化を抑制し毛材の折損を防ぐ効果がある。
【００３１】
押止状態で密接に仮設されたブラシ（図５ａ断面）に両面から図６ａ又は図６ｂ形状の工具ホーンを圧接させ超音波摺動熱を与え溶融固着を行うものであるが溶融固着は、上下両面から同時に行う事もできるし片方の処理を個別に実施しても両者同様の効果が得られる。
また、仮設されたブラシは冷却固着する治具あるいは工具ホーンの形状により図８ａ・図８ｂ断面の様な溶融状態で固着し１枚のブラシ単体を形成することができる。
【００３２】
ブラシの内径部分は、熱源により溶融・融合・融着後、その融着部を面圧接・圧縮装設して冷却固着することで円形、異形の穴形状を持つ溶融固着部が成形できる。（図９・図９ａ断面参照）
【００３３】
溶融固着時に内径部分を成形したブラシ単品を軸あるいはコア部分に挿着し任意のＬ方向寸法に複数枚重層すると高密度で筋目の無いロール状のブラシを形成する事ができる。（図１０参照）
【００３４】
同様に溶融固着時に内径部分を成形したブラシ単品の両側面にブラシ毛材と同質素材や同等化学構造を持つ樹脂素材それらに研磨砥粒を混入させた素材を低圧射出あるいは低圧押出方式により添着させフランジとコア部分を同時形成する事によりＬ幅方向の狭い単品としても活用する事ができる。（図１１参照）
【００３５】
フランジ部分を添着しない場合には別途交換式のフランジを挟着し軸部分には内径カラーを挿着した後、ネジで締着し使用する方法もある。（図１２参照）
【００３６】
ブラシを構成する素材に金属金具を一切用いない本発明のブラシで実際の研磨作業を特定ユーザーＡ社より実施して頂いた所、誤ってブラシの金属金具部分にワークを接触させて不要な傷を付ける傷発生率が１００％であった状態が全く皆無の傷発生率０％まで改善できた実績が得られている。
また、同社比によるブラシの寿命効果は約二倍の実績回答を得ている。
【００３７】
この時の結果を下記表１に示す。
【表１】
0003987882.tif 000002
【００３８】
これまでブラシ毛材と同素材で溶融固着すると説明してきたが、更に詳しく述べると主なブラシ毛材である各種ナイロンや共重合素材またはポリプロピレンなどで構成される単一素材の場合は毛材と同じ樹脂素材のみで溶融固着するものであり、毛材に選択した樹脂素材の中に研磨砥粒材が混入されている場合には同じ研磨砥粒入り樹脂素材でブラシの内径部分を溶融固着するものである。
【００３９】
また、研磨砥粒とは現在汎用的に用いられている炭化珪素、酸化アルミナ、ダイヤモンド、ＧＣ、ＣＢＮ等の汎用砥粒の事を指すものである。フランジ部分あるいはコア部分が必要な場合には、ブラシ毛材と同質の素材を低圧射出成形あるいは低圧押出成形により被着成形するものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は工業用ブラシを構成する植毛板や外金具及び毛材を固定する結束線等の素材に金属金具類を一切使用する事無くブラシ毛材と同質素材・同等の化学構造を有する素材でブラシを構成した事を特徴としブラシ毛材自体を固着成形する事でディスク板やフランジ・コア等の金属金具と同じ各構成をなし且つ、ブラシ内径部を円形あるいは異形に成形して空回り防止機能を持つ工業用ブラシに関する発明である。
またブラシ形成時に、ブラシ毛材を十分に圧接・圧縮した状態で溶融固着成形したことにより実際の特性面でもブラシ密度が向上でき、筋目の抑制ができた。さらには金属金具を一切使用しない為、軽量化ができ、ワークの金属金具部への誤接触による傷発生率低減による品質向上と多くの効果実績が得られている。加えてブラシ消耗時に分離・分別廃棄する必要の無い地球環境に配慮したリサイクルブラシの製造を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】  毛材を帯状に画設する専用治具
【図２】  毛材の仮設外観図
【図３ａ】  外巻き仮設外観図
【図３ｂ】  外巻き仮設外観図
【図４】  溶融固着後のブラシ外観図
【図４ａ】  溶融固着後のブラシ断面形状例
【図４ｂ】  溶融固着後のブラシ断面形状例
【図５】  放射状に環送する治具例
【図５ａ】  放射状に環送した場合の断面図
【図６ａ】  工具ホーンの断面形状例
【図６ｂ】  工具ホーンの断面形状例
【図７】  工具ホーンによる超音波溶融状態図
【図８ａ】  溶融固着後のブラシ断面図例
【図８ｂ】  溶融固着後のブラシ断面図例
【図９】  内径部成形した形状参考例
【図９ａ】  内径部成形した断面図
【図１０】  ブラシを重層する場合の参考図例
【図１１】  フランジを被着した場合の断面図
【図１２】  交換式フランジの参考例
【符号の説明】
▲１▼・・・ブラシ毛材
▲２▼・・・仮設用治具
▲３▼・・・溶融固着部
▲４▼・・・溶融部
▲５▼・・・仮設用治具底板
▲６▼・・・仮設用外径規制リング治具
▲７▼・・・仮設用治具上板
▲８▼・・・キー溝部
▲９▼・・・溶融フランジ部
▲１０▼・・・交換式樹脂フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
0003987882.tif 000014
【図８ｂ】
0003987882.tif 000015
【図９】
0003987882.tif 000016
【図９ａ】
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【図１０】
0003987882.tif 000018
【図１１】
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【図１２】
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