JP2008155311A - 研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いた研磨ブラシを提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂に対し、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子５〜４０重量％および粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子０．０１〜０．３重量％を含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなることを特徴とする研磨ブラシ用毛材。
【選択図】なし

Description

本発明は、主として金属などの被処理物の表面を研磨するために用いる研磨ブラシ用毛材の改良に関し、さらに詳しくは、被処理物の表面研磨加工の際における研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いた研磨ブラシに関するものである。

従来から、鉄板やアルミ板などの金属製造工程および加工工程などにおいて、表面研磨加工に用いる研磨用工業用ブラシ材料としては、砥材粒子を含有する合成樹脂からなるモノフィラメントが知られており、例えばこの研磨砥材粒子含有モノフィラメントを毛材として植毛したディスクロールブラシやチャンネルロールブラシなどを、被処理金属表面および圧延ロールのバックアップ金属ロールなどの表面に押圧し、回転を付与することによって、被処理金属の表面研磨加工が行われている。

そして、砥材粒子を含有するモノフィラメントからなる研磨用毛材に対する要求性能としては、優れた研磨性能と共に、研磨工程から発生する摩擦熱による毛材の折損耐久性が優れること、研磨面を清浄化することを目的としてブラシが研磨面に当接する箇所に水、温水、各種エマルジョン、弱アルカリ性液などの液体を散布しつつ作業をする際の耐湿熱性に優れること、および研磨性能をあげるためにブラシ毛材を強く押圧して使用する際の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性に優れることなどが挙げられる。

研磨ブラシ用毛材の折損耐久性改善技術については、研磨砥材を含有するポリアミドに対し、０．２〜２重量％の沃化銅および０．０２〜２重量％の２−メルカプトベンズイミダゾールを添加したモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材（例えば、特許文献１参照）、および研磨砥材を含有するポリエステルに対し、カルボジイミド化合物を添加したモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材（例えば、特許文献２参照）などがこれまでにも提案されている。

しかしながら、近年の鉄板やアルミ板などの金属製造工程および加工工程における研磨ブラシの切り込み量の増加による高能力および加工工程のライン速度の高速化などにより、研磨ブラシ用毛材に対する物理的応力が増加しており、初期の耐折損性が一層要求されているが、上記した従来の研磨ブラシ用毛材では、研磨加工技術のさらなる進化に対しては、その改良効果が十分なものであるとは言えず、より一層の改善が強く要望されている。
特開２００２−２８３２４２号公報 特開２００４−１２２２８９号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果、達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いた研磨ブラシを提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明によれば、熱可塑性樹脂に対し、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子５〜４０重量％および粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子０．０１〜０．３重量％を含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなることを特徴とする研磨ブラシ用毛材が提供される。

なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、
前記無機微粒子がシランカップリング剤で被覆されていること、
前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂およびポリエステル樹脂から選ばれた少なくとも１種であること、
前記砥材粒子および無機微粒子が、炭化ケイ素、酸化アルミナおよび人工ダイアモンドから選ばれた少なくとも１種であること、および
前記砥材粒子および無機微粒子が同種の無機化合物からなること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。

また、本発明の研磨ブラシは、上記の研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に用いたことを特徴とする。

本発明によれば、以下に説明するとおり、研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いた研磨ブラシを得ることができ、この研磨ブラシは、被処理金属の高能力・高速化表面研磨加工にとって極めて有利な効果を発揮する。

以下に、本発明について具体的に説明する。

本発明の研磨ブラシ用毛材は、熱可塑性樹脂に対し、それぞれ粒度番手が相違する砥材粒子および無機微粒子の特定量を含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなることを特徴とする。

本発明で使用する熱可塑性樹脂としては、モノフィラメントに溶融紡糸可能な樹脂を特に制限するものではなく、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂およびポリフェニレンサルファイド系樹脂などが挙げられるが、なかでもとくにポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂を好ましく使用することができる。

ポリアミド系樹脂の具体例としては、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２、ポリアミド１２およびこれらを主な成分とする共重合ポリアミドなどが挙げられるが、特にポリアミド６１０およびポリアミド６１２が靱性に優れ、耐へたり性も良好であることから好ましく使用することができる。

また、ポリエステル系樹脂の具体例としては、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、ポリメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチレンナフタレート、ポリテトラメチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレートおよびこれらを主な成分とする共重合ポリエステルやポリエステルエラストマーなどが挙げられるが、特に研磨ブラシとした場合に靱性と耐酸性に優れ、耐へたり性が良好などの理由から、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートとポリエステル系エラストマーとの樹脂組成物がより好ましく使用される。

本発明で使用する上記ポリアミド６１０およびポリアミド６１２のポリアミド系樹脂は、９８％硫酸２５ＣＣ中にポリマー０．２５ｇを熔解した溶液についてオストワルド粘度管を使用し２５℃で測定した相対粘度が３．０以上であることが好ましく、３．０未満の場合には溶融紡糸が不安定な傾向となる。

また、ポリエステル系樹脂は、９８．５％オルトクロロフェノール２５ｍｌ中にポリマー２ｇを溶解した溶液を、オストワルド粘度管を使用し２５℃で測定した固有粘度が０．６以上であることが好ましく、固有粘度が０．６未満の場合には、溶融紡糸性が不安定な傾向となる。

本発明で使用する砥材粒子および無機微粒子としては、一般に研削研磨用に使用されている無機化合物を特に制限するものではなく、例えばコークス粉、ボーキサイト、酸化アルミナなどに代表されるアルミナ系砥材粒子、白ケイ石、砥粉などの炭化ケイ素系砥材粒子および人工ダイアモンド系砥材粒子などが挙げられる。

これらのなかでも、汎用的で入手し易い点から、炭化ケイ素、酸化アルミナおよび人工ダイアモンドから選ばれた少なくとも１種が好ましく使用される。

ただし、本発明においては、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子および粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子を併用することが重要であり、特に粒度番手が＃８０〜＃３２０の砥材粒子および粒度番手が＃３０００以上の無機微粒子を併用することが推奨される。なお、無機微粒子の粒度番手の上限は制限されないが、一般に市販されている無機微粒子の粒度番手の上限は＃８０００程度である。

砥材粒子の粒度番手が上記の範囲未満では毛材が折損し易い傾向が招かれ、上記の範囲を越えると研磨性能が低下するため好ましくない。

また、無機微粒子の粒度番手が上記の範囲未満では、毛材中への分散性に偏りが発生して行程通過性が安定せず、糸切れが発生し易くなるばかりか、耐屈曲疲労性の改善効果が小さくなるため好ましくない。

このように粒度番手が相違する砥材粒子および無機微粒子の二種を併用することによって、従来のものよりも研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性が飛躍的に改善された研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシの取得が可能となる。

本発明において、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子の熱可塑性樹脂に対する配合量は、５〜４０重量％、特に１５〜３０重量％である。配合量が上記の範囲未満では、十分な研磨性能が得られず、逆に上記の範囲を越えると、モノフィラメントの溶融紡糸性が阻害されるばかりか、毛材が折損し易い傾向が招かれるため好ましくない。

また、粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子の熱可塑性樹脂に対する配合量は、０．０１〜０．３重量％、特に０．０５〜０．２重量％である。配合量が上記の範囲未満では、毛材の耐屈曲疲労性改善効果が不十分となり、逆に上記の範囲を越えると、モノフィラメントの溶融紡糸性が阻害され、しかも耐屈曲疲労性の改善効果が飽和する傾向となる。

なお、本発明で使用する粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子は、その表面にシランカップリング剤が被覆されていることが望ましく、この条件を満たすことによって、耐屈曲疲労性改善効果の一層の向上を期待することができる。

本発明で使用するシランカップリング剤としては、ポリアミド系樹脂用には東レ・ダウコーニング社製「ＳＨ６０２０」（３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン）が挙げられ、ポリエステル系樹脂用には東レ・ダウコーニング社製「ＳＨ６０４０」（３−グリシドキシプロピルトリメトシキシラン）が挙げられ、これらのシランカップリング剤は、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子に対しても勿論被覆することができる。

本発明においては、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子と、粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子とを、同種の無機化合物で組み合わせることが、これら配合剤の毛材中への分散性が良好となる点で望ましい。

つまり、砥材粒子として炭化ケイ素を使用する場合には、無機微粒子にも炭化ケイ素を使用することが好ましい。

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は、熱可塑性樹脂、好ましくはポリアミド系樹脂またはポリエステル系樹脂に対し、上記砥材粒子の必要量、および好ましくはシランカップリング剤を被覆した上記無機微粒子の必要量を加え、さらに必要に応じて耐熱剤、耐侯剤、老防剤などの樹脂改質剤を添加混合してから、これを溶融紡糸機に供し、溶融紡出せしめた後冷却し、さらに必要に応じ延伸することによって得られる。

このようにして得られるモノフィラメントの断面形状は、円形以外にも楕円形、三角形、矩形およびその他の異形にすることができる。

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平均直径は、０．２〜３．５ｍｍ、特に０．４〜３．０ｍｍの範囲が好適である。ここで、モノフィラメントの直径が上記の範囲未満では、毛腰が弱すぎて研磨効果が小さくなり、また上記の範囲を超えると、毛腰が強すぎて硬く曲げにくくなり、例えばディスク板などに対する折り曲げ植毛が困難になる傾向を生じる。

かくしてなる本発明の研磨ブラシ用毛材は、被処理金属の表面研磨加工の際における研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性にも優れた性能を発揮する。

したがって、本発明の研磨ブラシ用毛材は、これを所定の長さに切り揃えてチャンネルブラシおよびディスクブラシロールブラシなどに植毛した工業用ブラシとなし、特に近年の鉄板やアルミ板などの金属製造工程および高能力・高速化表面研磨加工用途に有効に利用することができる。

以下に実施例を挙げて本発明の構成および効果をさらに詳細に説明する。

以下の実施例における研磨性、耐屈曲疲労性および紡糸性の評価は次の方法により行った。

[研磨性]
下記実施例で得られたモノフィラメントを、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈３０ｍｍに植毛したカップ状ブラシを、ハンドグラインダーに取り付け、５０Ｎの圧力で、１２０００ｒｐｍで回転させながら、真鍮金属板に接触させて、５分間研磨作業を行った後、真鍮金属板の研磨状態を目視観察し次の三段階で評価した。
○：十分に研磨されている、
△：やや不十分である、
×：不十分である。

［屈曲疲労性；ＭＩＴ］
ＪＩＳ Ｐ８１１５記載のＭＩＴ試験機を用い、荷重１５．７Ｎ（１．５ｋｇｆ）、毎分１７５±１０回の速度で、モノフィラメントを２７０°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、つまり屈曲疲労性を５回測定し、その平均値を求めた。

[紡糸性]
実施例および比較例を実施する際の行程通過性および糸切れ状態を観察して、次の二段階で評価した。
○：溶融紡糸行程および延伸工程の通過性が良好で糸切れも少ない、
×：延伸工程において糸切れが多発。

［実施例１］
相対粘度が３．７のナイロン６１０樹脂（東レ（株）製：Ｍ２０４１）に対し、東レ・ダウコーニング社製「ＳＨ６０２０」を０．２重量％シランカップリング処理した砥粒番手＃６０００の炭化ケイ素（昭和電工（株）製）の無機微粒子を０．０５重量％、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：品名ＳＨ６０２０）を０．１重量％被覆処理した粒度番手＃８０の炭化ケイ素砥材粒子（昭和電工（株）製）を２３重量％添加した組成物を、二軸押出紡糸機に供し、孔径３．０ｍｍの紡糸ノズルから２７０℃で溶融紡糸した後、１９０℃で３．５倍に延伸することにより、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［実施例２］
上記無機微粒子の添加量を０．２重量％とした以外は、実施例１と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［実施例３］
上記無機微粒子の粒度番手を＃２０００とした以外は、実施例１と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［実施例４］
上記無機微粒子の粒度番手を＃６０００、添加量を０．１重量％とした以外は、実施例１と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［実施例５］
上記無機微粒子を粒度番手＃６０００の酸化アルミに変更した以外は、実施例４と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［実施例６］
上記ナイロン６１０を、固有粘度が１．５のポリブチレンテレフタレート樹脂（東レ（株）製：１５００Ｓ）とポリエステルエラストマー（ポリエステルポリエーテルブロックコポリマ：東レ・デュポン（株）製、商品名ハイトレル７２４７）とを、５０／５０（重量比）の割合で混合した樹脂組成物（ＰＢＴ／ＰＥＥ）に変更した以外は、実施例１と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［実施例７］
上記無機微粒子のシランカップリング処理を省略した以外は、実施例４と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［比較例１］
上記無機微粒子の添加を省略した以外は、実施例１〜５と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［比較例２］
上記無機微粒子の粒度番手を＃６００に変更した以外は、実施例４と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［比較例３］
上記無機微粒子の添加量を０．００５重量％に変更した以外は、実施例４と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［比較例４］
上記無機微粒子の添加量を０．４重量％に変更した以外は、実施例４と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した。

［比較例５］
上記粒度番手＃８０の炭化ケイ素砥材粒子の添加量を５０重量％に変更した以外は、実施例４と同様な条件で、直径が１．２ｍｍのモノフィラメントを製造した
これらの各実施例および比較例で得られたモノフィラメントの特性評価結果を表１に示した。

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１〜６）は、研磨性および紡糸性に優れると共に、屈曲疲労性が優れ、耐折損性に優れた研磨ブラシ用毛材の性能を有している。これに対し、本発明の条件を満たさない研磨ブラシ毛材（比較例１〜５）は、研磨性および紡糸性に問題があるばかりか、耐屈曲疲労性が劣り、耐折損性が不足している。

本発明の研磨ブラシ用毛材は、被処理金属の表面研磨加工の際における研磨性に優れると共に、毛材の耐折損性を左右する耐屈曲疲労性にも優れた性能を発揮する。

したがって、本発明の研磨ブラシ用毛材は、これを所定の長さに切り揃えてチャンネルブラシおよびディスクブラシロールブラシなどに植毛した工業用ブラシとなし、特に近年の鉄板やアルミ板などの金属製造工程および高能力・高速化表面研磨加工用途に有効に利用することができる。

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂に対し、粒度番手が＃３６〜＃５００の砥材粒子５〜４０重量％および粒度番手が＃１０００以上の無機微粒子０．０１〜０．３重量％を含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなることを特徴とする研磨ブラシ用毛材。
2. 前記無機微粒子がシランカップリング剤で被覆されてい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。
3. 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド系樹脂およびポリエステル樹脂から選ばれた少なくとも１種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。
4. 前記砥材粒子および無機微粒子が、炭化ケイ素、酸化アルミナおよび人工ダイアモンドから選ばれた少なくとも１種であ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。
5. 前記砥材粒子および無機微粒子が、同種の無機化合物からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨ブラシ用毛材。
6. 請求項１〜５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用いたことを特徴とする研磨ブラシ。