JP2779238B2 - 耐熱性を有する研摩用成形物 - Google Patents

耐熱性を有する研摩用成形物

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は耐熱性,研摩性に優れ、かつ溶融成形性に優
れた研摩用成形物に関する。さらに詳しくは、耐水性,
耐薬品性,靭性等にも優れているため、工業用研摩用途
において優れた効果を発揮するモノフィラメント又はテ
ープ状の耐熱性に優れた研摩用成形物に関するものであ
る。
(従来技術) 従来より工業用ブラシ等の分野においては、砥剤粒子
を含有せしめた合成樹脂からなるモノフィラメトを用い
ることは良く知られており、その際、合成樹脂として
は、強靭性及び紡糸性に優れたナイロン−6,ナイロン−
66等のポリアミドが主に用いられていた。しかし、かか
るモノフィラメントを用いて金属表面等を研摩する場
合、発熱を起こしてポリアミドが軟化し、研摩性能が低
下したりあるいは溶融して金属表面に融着する等のトラ
ブルが発生した。その為、かかる場合には研摩面に水又
は酸性液を注入しながら作業を行なう方法が提案されて
いる。しかし、ポリアミドは湿潤状態又は酸性溶液中で
は膨潤及至は軟化するため、研摩効果が低下したりある
いは耐久性が非常に短くなるといった別の問題が発生し
た。これを解決する方法として、ポリブチレンテレタレ
ート(以下PBTと称する)を使用する方法が提案されて
いる(特開昭59−14471号公報,特開昭60−252715号公
報)。しかしながら、この技術も、PBTの融点が216℃と
ナイロン6並であるため、水等を併用しなければPBTの
軟化融着の問題が発生し、また、水等を併用する場合に
はPBTの膨潤といった問題は無いもののPBTの加水分解発
生によるためか、長期使用において脆くなりブラシの根
本で折れるといった問題点が発生した。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記従来技術の有する問題点を解消するた
めになされたもので、その目的は、水,酸性溶液等の洗
浄液に対する吸水,膨潤による力学的特性の変化が小さ
く、化学的に分解もしくは溶解することなく、しかも洗
浄液を併用しない場合にあっても研磨表面に融着ポリマ
ーが付着することもなくかつ研摩性能の低下もない、研
磨用成形物、特にモノフィラメント又はテープ状の成形
物を提供することにある。
(問題を解決するための手段) 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した
結果、特定の熱可塑性樹脂に碇剤粒子を混合し、これを
溶融成形してなる成形物は上記問題点をすべて解決する
のみでなく、驚くべきことに極めて耐久性の向上した研
摩特性をも有することを見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、融点が280℃以上又はガラス転移
点が200℃以上である熱可塑性樹脂50〜95重量部と、碇
剤粒子5〜50重量部とを混合し、これを溶融成形してな
る耐熱性を有する研摩用成形物に係るものである。
本発明で用いる熱可塑性樹脂は、吸湿性が少なく耐薬
品性に優れているため、研摩用成形物としての耐久性が
極めて向上するし、かつ金属との摩擦抵抗が小さいた
め、研摩時の発熱が少なく樹脂自体の耐熱性と相俟って
融着現象が極めて減少するといった効果をも有する。
かかる熱可塑性樹脂のうち結晶性で280℃以上の融点
を有する樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルフ
ァイト(融点、Tm=287℃);ポリフェニレンエーテル
エーテルケトン(342℃),ポリフェニレンエーテルエ
ーテルケトン(365℃),ポリフェニレンエーテルケト
ンケトン(385℃),ポリフェニレンエーテルケトン(3
59℃)等のポリアリールエーテルケトン類;さらに住友
化学社製のエコノールE2000(412℃),ダートコ社製の
ザイダー(421℃),セラニーズ社製のベクトラ(302
℃)等のポリアリレート類をあげることができる。
一方、上記熱可塑性樹脂のうち非晶性でガラス転移点
温度が200℃以上の樹脂としては、ジャネラルエレクト
リック社製のウルテム(ポリエーテルイミド,ガラス転
移点Tg=217℃),インターショナル・ケミカル・イン
スティテュト社製のポリエーテルスレフォン3600Gもし
くは4100G(いずれもTg=225℃),アモコ社製のトーロ
ン4263L(ポリアミドイミド,Tg=290℃)等をあげるこ
とができる。
本発明で用いる碇剤粒子としては、コークス粉,ポー
キサイト,アルミナ粉などのアルミナ系研摩剤,白けい
石,鋸粉などの炭化けい素系研摩剤、ダイヤモンド,エ
メリー,ざくろ石などの天然物系研摩剤,炭化物系研摩
剤,ジルコニア系研摩剤およびガラス系研摩剤などがあ
げられ、これらは二種以上併用することができる。これ
ら砥剤粒子の粒子径はJIS R 6001(1956)で規定された
粒度が#60〜1500、特に#80〜800の範囲が適当であ
り、粒子径が#60よりも大きいと溶融成形性が低下する
し、得られる成形物の靭性も低下する傾向がある。一方
#1500よりも小さくなると、研摩性能が低下する傾向が
ある。
かかる砥剤粒子は、前述の熱可塑性樹脂との接着性を
高めるため前処理を施したものであっても良い。前処理
剤としては、エポキシ系カップリング剤,シラン系カッ
プリング剤,チタン系カップリング剤等通常接着改良剤
として採用されているものの他に、碇剤粒子との接着性
が良い樹脂をあげることができる。但し、これらの前処
理剤は、後述するように本発明の溶融成形温度は310〜4
60℃と極めて高温度であるため、この温度で安定なもの
でなければならず、しかも、通常使用されている酸化防
止剤や熱安定剤を併用できない場合が多い。したがっ
て、このような場合には、用いる熱可塑性樹脂と同一で
溶融粘度の低いもの(低分子量)を用い、マスターチッ
プを作成する方法が好ましい。
本発明において砥剤粒子の添加量は、5〜50重量%、
特に10〜40重量%が適当であり、これ未満の場合には所
要の研摩性能が得られないし、この範囲をこえる場合に
は得られる成形物の強靭性が低下するし溶融成形性も低
下するため好ましくない。
上述した融点が280℃以上又はガラス転移点が200℃以
上の熱可塑性樹脂と砥剤粒子とを配合する方法としては
特に限定がなく、たとえば、両者をドライブレンドした
後押出機に供給して溶融成形してもよいし、また、一度
砥剤粒子の含有量の多いマスターペレットを作成し、こ
れを熱可塑性樹脂と混合して溶融成形しても良い。
本発明の成形物は、通常の溶融成形法に準じて極めて
良好な成形性のもとに行なうことができるが、成形物の
形態はモノフィラメント状またはテープ状のものが、研
摩時の使用特性より特に好ましい。
なお、本発明においては、熱可塑性樹脂として結晶性
ポリマーを用いる場合、溶融吐出後例えば水浴中を通し
て未延伸成形物となし、次いで所望の倍率で延伸した後
熱処理して十分結晶化させることにより、その機械的特
性を向上せしめるのが好ましい。これらの工程は、溶融
吐出工程から熱処理工程まで一貫して行なっても良い、
また各工程を別々に行なっても良い。特に、結晶化速度
の遅い熱可塑性樹脂を用いる場合には、一貫して行なう
方法では十分熱処理することができないので、別工程で
行なうことが好ましい。また、成形物の形態によって
は、例えば繊径の大きいモノフィラメントや膜厚の大な
るテープ状のものでは別工程とするのが望ましい場合で
ある。このようにして十分結晶化させた本発明の成形物
は、摩擦係数がより低減し、耐薬品成,耐熱性,及び耐
水性も極めて向上するため、研摩材用としては極めて優
れたものとなる。
一方、前記熱可塑性樹脂が非晶性ポリマーの場合に
は、未延伸状態のままでも、さらに延伸処理したもので
もいずれも同等に使用できる。唯、延伸処理した場合に
あっては、より細いモノフィラメント又はより薄いテー
プ状成形物が得られ易いこと、及び研摩時の靭性が向上
することから、より好ましい。
溶融成形時の溶融吐出温度は、用いる熱可塑性樹脂の
溶融粘度が500〜50,000ポイズ程度となる温度が好まし
く、この温度は熱可塑性樹脂の種類及びその分子量によ
って変化する。例えば、分子量が大きくなりと粘度は大
きくなるので溶融吐出温度を高くする必要がある。しか
し、通常結晶性ポリマーの場合には、その温度は融点
(Tm)+10℃乃至Tm+60℃の範囲にするのげ好ましい。
また、得ようとする成形物の形態によっても最適な溶
融粘度は異なってくる。繊維径の大きいモノフィラメン
トを得るためには溶融粘度の大きい方がよく、逆に小さ
いモノフィラメント、膜厚の薄いテープ状の成形物等を
得るには溶融粘度が小さい方が良い。例えば、径0.1mm
以下のモノフィラメント又は厚さえ0.1mm以下のテープ
を得るには1000〜3000ポイズの溶融粘度のものが好まし
く、径0.7mm以上のモノフィラメント又は厚さ0.7mm以上
のテープを得るには4000〜8000ポイズのものが好ましく
使用される。
なお、本発明においては、熱可塑性樹脂に熱安定剤,
酸化防止剤,耐光剤,充填剤等の各種添加剤を配合して
も良いが、溶融成形時に実質的に熱分解しないことが必
要である。
(発明の効果) 以上に詳述した本発明の研磨用成形物、特にモノフィ
ラメント又はテープ状物は、従来研摩中に使用されてい
た洗浄液(温水,酸性洗液,アルカリ性洗液等)により
膨潤されることがなく、また、研摩中に力学的特性が余
り変化しないので、極めて優れた研摩性能を有する。し
かも、耐屈曲疲労性に優れているだけでなく、摩擦抵抗
が少ないので発熱も少なく、洗浄液を併用しないドライ
研摩においても研摩面にポリマー融着物を付着させない
といった、従来の研摩材には見られない特性を有するも
のである。
(実施例) 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 ポリエーテルエーテルケトン(ICI社製PEEK380G)Tm
=343℃に、砥剤粒子として粒度#100の炭化ケイ素を16
重量%ドライブレンドし、この混合物を溶融温度385℃
で溶融し、口金に設けた孔径2.0mmから口金温度365℃に
て吐出し、口金面下1.3mにある70℃の温水浴に1.5m長通
過させて冷却した後、28m/分の速度で未延伸モノフィラ
メントを巻き取った。この未延伸糸を340℃の乾熱バス
中で1.8倍延伸し、その後350℃の乾熱ガス中でオーバー
フィード率3%にて2秒間熱セットして結晶化させた。
得られたモノフィラメントは繊維径0.4mmであり、切断
強力3.2kg、その伸度14%、無緊張下240℃で30分間乾熱
処理した時に収縮率は1.8%であった。これを巾300mmの
ブラシロールに毛丈25mmで植毛して外径250mmのローラ
ーブラシを作成し、ラップ量2mm、回転数1000r.p.mに
て、水や酸性液を注ぐことなく、SS41の鉄板を10分間研
摩した。その時の研削量を厚さの変化から測定した。そ
の値は2.9〜3.5μであり、研摩面には融着ポリマーは全
く付着してなく、鏡面の如く美しかった。また、このブ
ラシで、濃度40%、液温70℃の硫酸液を注ぎながら1時
間研摩テストを行なったが、ブラシのモノフィラメント
は折れたり、あるいは膨潤したりすることは全くなく極
めて良好なものであった。
実施例2 ポリエーテルイミド(GE社製#5001)Tg=217℃に、
砥剤粒子として粒度#240の炭化ケイ素(昭和電工
(株)製)を20重量%ドライブレンドした。これを溶融
温度370℃で孔径3.0mmの口金から押出し、実施例1の如
く口金下1.2mで水冷し、巻取速度15m/分にて繊維径1.0m
mのモノフィラメントを巻き取った。このモノフィラメ
ントを実施例1の如く毛丈35mmで植毛して、外径270mm
のローラーブラシを作成した。ラップ量3mm,回転数700
r.p.mにて実施例1と同様に鉄板を10分間研摩した。そ
の結果、実施例1と同様に研摩面は鏡の如く良好であ
り、融着物もなかった。また、60℃の温水を注ぎながら
研摩しても、その研摩性能は低下せず、かつ膨潤も認め
られなかった。
比較例1 固有粘度0.97のポリブチレンテレフタレート(Tm=21
8℃)に、実施例1と同一の炭化ケイ素を15重量%混合
し、溶融温度280℃にて孔径3.0mmの口金より吐出させ、
室温の冷却バスを通して巻取速度30m/分で未延伸糸を巻
き取った。次いで、80℃の温水バス中でこの未延伸モノ
フィラメントを3.0倍に延伸後、150℃の乾熱バス中で10
秒間熱セットして直径1.0mmのモノフィラメントを得
た。このモノフィラメントを使用して実施例2と同様に
ローラーブラシを作成し、同一条件にて研摩テストを行
なった。注水をしない場合には、研摩面に融着ポリマー
が付着しており、到底鏡面とは言えないものであった。
また、研磨の斑も大きく、かつ研摩の程度も不十分なも
のであった。一方、60℃の温水を注ぎながら研摩した場
合では、融着ポリマーの発生はなくなるが、研摩性が不
十分であった。したがって、この場合にはモノフィラメ
ント自信が柔らくなり、鉄板面への接圧が低くなってい
ることが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI D01F 6/76 D01F 6/76 D (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 3/14 C08J 5/14 D01F 1/10 D01F 6/66 - 6/76 CA(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】融点が280℃以上又はガラス転移点が200℃
    以上である熱可塑性樹脂50〜95重量部と、砥剤粒子5〜
    50重量部とを混合し、これを溶融成形してなる耐熱性を
    有する研摩用成形物。
  2. 【請求項2】成形物の形態がモノフィラメントまたはテ
    ープ状である請求項(1)記載の耐熱性を有する研摩用
    成形物。
  3. 【請求項3】熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファ
    イド,ポリアリーレンエーテルケトン,ポリアミドイミ
    ド,ポリエーテルスルフォンから選ばれる少なくとも1
    種からなる請求項(1)又は(2)記載の耐熱性を有す
    る研摩用成形物。
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