(57)【要約】      （修正有）【課題】被研磨物の表面に存在する複雑な凹凸部分の隅々まで効率よく研磨することができると共に、砥材粒子の脱落率が小さく、折損耐久性にも優れており、持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシを提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂と砥材粒子の混合物から得られ、かつ断面に複数の凹凸を有する多葉断面モノフィラメントのブリッスル１からなる研磨ブラシ用毛材であって、前記ブリッスルの少なくとも一方の先端には、前記多葉断面の境界部３を介して分岐した複数の先割れ部４を有することを特徴とする研磨ブラシ用毛材、またこの研磨ブラシ用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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と砥材粒子の混合物から得られ、かつ断面に複数の凹凸を有する多葉断面モノフィラメントのブリッスルからなる研磨ブラシ用毛材であって、前記ブリッスルの少なくとも一方の先端には、前記多葉断面の境界部を介して分岐した複数の先割れ部を有することを特徴とする研磨ブラシ用毛材。
【請求項２】
前記ブリッスルの多葉断面が３〜８葉形であることを特徴とする請求項１に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項３】
前記先割れ部における先割れ本数が２〜１０本であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項４】
前記ブリッスルの先端から２ｍｍ〜２０ｍｍの部分に先割れ部が存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項５】
前記ブリッスルの直径が０．３〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項６】
前記砥材粒子の粒度が＃３６〜＃３０００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜５に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項７】
前記砥材粒子の含有量が熱可塑性樹脂に対して５〜４０重量％であることを特徴とする請求項１〜６に記載の研磨ブラシ用毛材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨ブラシ用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、鋼板などの金属部材および機械部品などの被研磨物の研磨加工において、金属表面を研磨するために使用する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシの改良に関し、さらに詳しくは、被研磨物の表面に存在する複雑な凹凸部分の隅々まで効率よく研磨することができると共に、砥材粒子の脱落率が小さく、折損耐久性にも優れており、持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用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、鋼板などの金属部材および機械部品などの被研磨物の表面研磨加工においては、砥材粒子を含有する合成樹脂モノフィラメントを毛材として植毛したロールブラシ、カップブラシ、筒状ブラシおよびホイルブラシなどを被研磨物の表面に押圧し、回転を付与することによって、表面研磨および端面のバリ取り研磨などの研磨作業が行われている。
【０００３】
しかるに、これらの被研磨物の被研磨面は、平面だけでなく凹凸面などの存在により複雑になってきていることから、近年では研磨バリ取り加工が益々困難になっている。また、研磨およびバリ取り加工中に研磨ブラシから砥材粒子が脱落し、それが研磨面に残留することにより、最終製品の欠陥に繋がることから、研磨ブラシの取り扱いが特に厳しくなってきている。
【０００４】
こうした問題を解決する手段としては、複雑な凹凸面の研磨に対し、直径をより細くした研磨ブラシ用毛材を使用することが検討されており、この場合にはさらに、砥材粒子と合成樹脂との接着力を向上させて砥材粒子の脱落を防止するために、砥材粒子表面にシランカップリング処理を施した研磨ブラシ用毛材（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ブラシ用毛材（例えば、特許文献２参照）などが既に提案されている。
【０００５】
しかし、シランカップリング処理を施した研磨ブラシ用毛材は、シランカップリング処理を施していない研磨ブラシ用毛材に比べてある程度の改善はされるものの、研磨時に毛材同士が強く擦れ合うために、やはり砥材粒子の脱落防止には十分な効果を発揮せず、また植毛した毛材の根元部分の屈曲疲労性が低いため、毛材の折損が発生しやすいという問題があった。
【０００６】
また、マルチ繊維でカバーリングした研磨ブラシ用毛材においても、やはり毛材同士が強く擦れ合うために、マルチ繊維が解れてしまうばかりか、マルチ繊維が切れて被研磨物に付着したり、マルチ繊維が解れた箇所から砥材粒子が脱落して被研磨物表面に付着したりするという問題が残されていることから、研磨ブラシ用毛材に対しては更なる改善が強く要望されていた。
【０００７】
さらに、従来の研磨ブラシ用毛材を使用した研磨ブラシでは、研磨ブラシ用毛材の直径を細くするには限度があり、しかもそれだけでは被研磨物の複雑な凹凸面には対応できず、バリ取りおよび研磨加工が完全に行われない傾向にあるため、従来よりも一層優れた研磨性能を持ち、それを持続的に発揮する研磨ブラシ用毛材の実現が求められていた。
【特許文献１】特開昭５５−５１８１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、鋼板などの金属部材、機械部品および精密機器等の被研磨面の複雑な凹凸部分のバリ取りおよび研磨加工において、被研磨物の表面に存在する複雑な凹凸部分の隅々まで効率よく研磨することができると共に、砥材粒子の脱落率が小さく、折損耐久性にも優れており、持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用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に本発明によれば、熱可塑性樹脂と砥材粒子の混合物から得られ、かつ断面に複数の凹凸を有する多葉断面モノフィラメントのブリッスルからなる研磨ブラシ用毛材であって、前記ブリッスルの少なくとも一方の先端には、前記多葉断面の境界部を介して分岐した複数の先割れ部を有することを特徴とする研磨ブラシ用毛材が提供される。
【００１０】
なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、
前記ブリッスルの多葉断面が３〜８葉形であること、
前記先割れ部における先割れ本数が２〜１０本であること、
前記ブリッスルの先端から２ｍｍ〜２０ｍｍの部分に先割れ部が存在すること、
前記ブリッスルの直径が０．３〜３．０ｍｍであること、
前記砥材粒子の粒度が＃３６〜＃３０００の範囲にあること、および
前記砥材粒子の含有量が熱可塑性樹脂に対して５〜４０重量％であること
がさらに好ましい条件として挙げられ、これらの条件を満たすことにより、より優れた効果を取得することができる。
【００１１】
また、本発明の研磨ブラシは、上記研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とし、毛材からの砥材粒子の脱落が極めて少なく、耐久性が良好であり、かつ優れた研磨性能を持続的に発揮するなどの従来の研磨ブラシ用毛材にはない優位な効果を発現する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被研磨物の複雑な部分の凹凸部分の表面および端面のバリ取り研磨加工において、表面の凹凸面の隅々まで効率よく研磨することができると共に、砥材粒子の脱落率が小さく、折損耐久性にも優れており、持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシが得られる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシについて図面に従って具体的に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の研磨ブラシ用毛材の一例を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線断面図、（ｃ）は同じく（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１５】
図１に示したように、本発明の研磨ブラシ用毛材は、熱可塑性樹脂と砥材粒子の混合物から得られ、断面に複数の凹凸を有する多葉断面モノフィラメントのブリッスル１からなり、このブリッスル１の少なくとも一方の先端には、多葉断面の境界部３を介して分岐した複数の先割れ部４が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、ブリッスル１の少なくとも一端に、機械的な応力を負荷させることなどで、多葉断面の葉列部２がその境界部３を介して分割することにより、複数の先割れ部４が形成され、この先割れ部４によって毛先の密度が高くなるとともに、毛材同士の摩擦が少なくなり、毛材からの砥材粒子の脱落が極めて減少するため、被研磨物の複雑な凹凸部分の表面および端面のバリ取りや研磨加工時に毛材同士の擦れ合いによる折損がなく、且つ植毛した毛材の根元部分の屈曲疲労性にも優れ、持続的な研磨性能を発揮することが可能となるのである。
【００１７】
ここで、本発明の研磨ブラシ用毛材を構成する熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０（以下、Ｎ６１０という）、ナイロン６１２、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６／１２共重合体などのポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴという）、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリプロピレン、低密度および高密度ポリエチレン、シンジオタクチックまたはアタクチックまたはイソタクチックポリスチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン・ポリブタジエン・ポリスチレンブロックコポリマー、ポリスチレン・ポリイソプレン・ポリスチレンブロックコポリマーなどのスチレン系エラストマー、エチレン・プロピレン・ジエチレンコポリマーなどのオレフィン系ゴムとポリプロピレンまたはエチレンなどの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、ポリエーテルエステル、ポリウレタン、ポリカボネート、ポリアリレート、エチレンテトラフロロエチレン、ポリビニリデンフロライドなどのフッ素系樹脂などが挙げられ、中でもポリアミドおよびポリエステルが好ましく使用される。
【００１８】
また、本発明で使用するポリアミド系樹脂は、その相対粘度が低いと溶融紡糸が不安定となる場合があるため、相対粘度が３．０以上であるものが好ましく、ポリエステル系樹脂の場合は、その固有粘度が低いと同じく溶融紡糸が不安定となる場合があるため、固有粘度が０．６以上であるものが好ましい。
【００１９】
なお、ポリアミド系樹脂の相対粘度は、濃度９８％の硫酸２５ｃｃの中にポリアミド系樹脂０．２５ｇを溶解し、この溶液を２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定したものであり、ポリエステル系樹脂の固有粘度は、濃度９８．５％のオルトクロロフェノール２５ｍｌ中にポリエステル系樹脂２．０ｇを溶解し、この溶液を２５℃の温度条件下でオストワルド粘度管を使用して測定したものである。
【００２０】
次に、本発明の研磨ブラシ用毛材を構成するモノフィラメントが含有する砥材粒子としては、炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、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、その粒度番手については＃３６〜＃３０００のものが好ましく使用できる。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。
【００２１】
なお、前記モノフィラメントに含まれる砥材粒子の含有量は、その量が少ない場合は、研磨能力が不十分になる傾向にあり、逆に多い場合は、研磨ブラシ用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にあることから、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。
【００２２】
本発明の研磨ブラシ用毛材を構成するモノフィラメントの断面形状は、ブリッスルの先端に先割れ部を容易に形成するために、多葉断面、特に３〜８葉形であることが望ましく、一般的な丸断面のモノフィラメントや瓢箪型などの２葉形断面では、先割れ部の形成が容易ではなく、機械的な応力を負荷させても先端が潰れるなどの不具合が招かれる傾向となり易い。これに対し、３〜８葉形の多葉断面の場合には、機械的な応力を負荷させることにより、多葉断面の葉列部がその境界部を介して分割することにより、複数の先割れ部を容易に形成することが可能となる。ただし、多葉断面が９葉形を越える場合には、形成される先割れ部の径が細くなり過ぎて折損し易くなる傾向が招かれることになる。
【００２３】
ブリッスルの少なくとも一端に形成される先割れ部の本数は、２〜１０本であることが好ましく、２本未満では優れた研磨性能が十分に発揮されず、１０本を越える場合には先割れ部の径が細くなり過ぎて折損し易くなる傾向となる。
【００２４】
かかる先割れ部は、ブリッスルの先端から２ｍｍ〜２０ｍｍの部分に存在することが望ましく、これらの範囲から外れて先割れ部が存在する場合には、先割れ部の毛折れが発生し易くなるという好ましくない傾向が招かれることになる。
【００２５】
本発明で使用するモノフィラメント（ブリッスル）の直径は、０．３〜３．０ｍｍの範囲であることが好ましく、上記の範囲未満では先割れ部が形成しにくくなるばかりか、毛折れが発生し研磨ブラシ用毛材として使用が困難となり、上記の範囲を越えると先割れ部を形成する際に、先端の分岐部の糸径に斑ができやすくなり、研磨ブラシにした際に研磨性能に悪影響を生じる傾向が招かれる。
【００２６】
本発明の研磨ブラシ用毛材の製造方法には特に限定はなく、まず公知の方法により熱可塑性樹脂と砥材粒子の混合物から多葉断面モノフィラメントを製造し、このモノフィラメントを所望の長さに切断してブリッスルとする。このブリッスルの少なくとも一端に先割れ部を形成する方法としては、ブリッスルの所望量を束ねて、このブリッスル束の先端部の側面方向に圧延ロールのような装置を使用して応力を負荷させることにより、前記多葉断面の境界部を介して分岐した複数の先割れ部を容易に形成することができる。
【００２７】
本発明の研磨ブラシ用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、溶融紡糸機を使用して溶融紡糸し、得られたモノフィラメントを必要な長さに切断して得ることができる。
【００２８】
かくして得られた本発明の研磨ブラシ用毛材は、ディスクロールブラシ、チャンネルロールブラシ、カップ状ブラシおよびホイル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、優れた研磨性能を持続的に発揮する。
【実施例】
【００２９】
以下に、実施例を挙げ本発明の構成および効果をさらに説明する。
【００３０】
なお、以下の実施例における砥粒粒子の脱落評価、折損耐久性評価および研磨性評価は下記の方法により行ったものである。
【００３１】
［砥材粒子の脱落性評価］
５０ｍｍにカットしたブリッスルを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。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。
【００３２】
［折損耐久性］
ＪＩＳ  Ｐ８１１５に記載する屈曲揉み疲労（ＭＩＴ）試験機を使用し、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、得られたモノフィラメントを繰り返し折り曲げ、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】
［研磨性］
得られたモノフィラメントを使用し、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍのカップ状ブラシを作製した。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８０００ｒｐｍで凹凸を有する金属板の凹凸面を１分間研磨し、金属面の研磨後の状態を目視確認した。
◎；被研磨体の凹凸面の研磨状態が良好、
○；被研磨体の凹凸面の研磨状態が普通、
×；被研磨体の凹凸面の研磨状態が不良。
【００３４】
［実施例１］
相対粘度が３．８のナイロン樹脂（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ＳＨ６０４０）０．２重量％で被覆処理した粒度番手＃１２０の炭化ケイ素砥材粒子（昭和電工社製）２３重量％との混合物を二軸押出紡糸機に供給し、２６０℃の温度で溶融混練した後、多葉断面孔ノズルから押し出し、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、平均直径０．６ｍｍの５葉形の多葉断面モノフィラメントを得た。
【００３５】
そして、得られたモノフィラメントを長さ１０ｃｍのブリッスルに切断し、このブリッスル先端部の１０ｍｍについて、側面から圧延ロールで押圧して、応力を負荷することにより、多葉断面の境界部を介して分岐させ、５本の先割れ部を形成した。
【００３６】
このようにして得られた毛材を使用して上記した構成のカップ状ブラシを作製し、このカップ状ブラシについて評価した結果を表１に併せて示す。
【００３７】
［実施例２］
モノフィラメントを構成する多葉断面の形状を８葉形に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で研磨ブラシ用毛材を得た。そして得られた毛材を使用してカップ状ブラシを作成し、評価した結果を表１に示す。
【００３８】
[実施例３]
モノフィラメントを構成する熱可塑性樹脂をナイロン樹脂から、固有粘度が１．５のポリエステル樹脂（東レ（株）製ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、１５００Ｓ）に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で研磨ブラシ用毛材を得た。そして得られた毛材を使用してカップ状ブラシを作成し、評価した結果を表１に示す。
【００３９】
［比較例１］
モノフィラメントの断面形状を一般的な丸断面に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件で研磨ブラシ用毛材を得た。そして、得られた毛材を使用してカップ状ブラシを作成し、評価した結果を表１に示す。なお、この場合には、先割れ部の形成時にブリッスルの先端が潰れて均等な計時用の先割れ部を形成することが困難であり、形成された先割れ部とて、それらの長さや径が不均一で砥材粒子が脱落し易いものであった。
【００４０】
［比較例２］
モノフィラメントの断面形状を一般的な丸断面に変更し、先割れ部を形成しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で研磨ブラシ用毛材を得た。そして得られた毛材を使用してカップ状ブラシを作成し、評価した結果を表１に示す。
【００４１】
［比較例３］
先割れ部を形成しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で研磨ブラシ用毛材を得た。そして得られた毛材を使用してカップ状ブラシを作成し、評価した結果を表１に示す。
【００４２】
［比較例４］
ナイロン樹脂を、実施例３で用いたポリエステル樹脂（ＰＢＴ）に変更し、先割れ部を形成しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で研磨ブラシ用毛材を得た。そして得られた毛材を使用してカップ状ブラシを作成し、評価した結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2009172724.tif 000003
【００４４】
表１の結果から明らかなように、本発明の条件を満たす研磨ブラシ用毛材（実施例１〜３）からなる研磨ブラシは、従来よりも被研磨物に対して高い研磨性を示し、砥材粒子の脱落率も低く、折損耐久性も良好であった。
【００４５】
これに対し、本発明の条件を満たさない研磨ブラシ用毛材（比較例１〜４）からなる研磨ブラシは、研磨性が低いばかりか、砥材粒子の脱落率も低く、折損耐久性も劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の研磨ブラシ用毛材は、被研磨物の複雑な部分の凹凸部分の表面および端面のバリ取り研磨加工において、表面の凹凸面の隅々まで効率よく研磨することができると共に、砥材粒子の脱落率が小さく、折損耐久性にも優れており、持続的な研磨性能を発揮するため、特に金属表面にバリ取り不良および研磨不良を生じたり、折損した毛材や脱落した砥材粒子が付着したりする場合に、製品安全上の問題となりやすい機械部品のバリ取りおよび研磨に使用するディスクロールブラシ、チャンネルロールブラシ、カップ状ブラシおよびホイルブラシに適用する場合に、これらの効果を遺憾なく発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は本発明の研磨ブラシ用毛材の一例を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ線断面図、（ｃ）は同じく（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ブリッスル
２  葉列部
３  境界部
４  分岐部
【図１】
2009172724.tif 000004