JPH04367613A - 研磨研削ブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂、ゴム、金属、セ
ラミックス、ガラス、石材、木材、複合材料等の各種材
料の表面を研磨研削するブラシに関する。なかでも、毛
材に特徴を有する該ブラシに関する。

【０００２】

【従来の技術】研磨研削ブラシの毛材として、砥粒を含
有する合成樹脂からなる直径０．１〜２．０ｍｍ程度の
モノフィラメントを用いることが提案されている。

【０００３】例えば、特開昭　６１−１７６３０４号公
報、特開昭　６１−２３４８０４号公報、特開昭　６１
−２５２０７５号公報などには毛材として、砥剤粒子を
含有した熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得られるモノフィ
ラメントを毛材として、場合によりさらに加工して、ブ
ラシとしての腰、均整性、研磨性、耐久性などを高めた
ものが提案されている。

【０００４】特開昭６３−２１９２０号には、全芳香族
ポリアミド層と無機細片を含有する全芳香族ポリアミド
層とから形成される扁平系を毛材として用いるブラシが
提案されている。

【０００５】特開平２−２３２１７４号にはアルミナ質
繊維他の無機長繊維を用い、該繊維が５０〜８１容量％
となる様熱硬化性樹脂で固め、これを回転軸と一体とな
っている円筒状のブラシ状とした研磨用回転工具が開示
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】砥剤粒子を含有する熱
可塑性樹脂のモノフィラメントは、溶融紡糸する上で砥
材粒子の含有量に限界があり、その上熱可塑性であるこ
とから樹脂だれを生じ、毛材の損耗が大きく、研磨効率
があまり大きくなく、また、被研磨面の精度も充分でな
い。

【０００７】また、特開平２−２３２１７４号に記載の
ブラシ状の回転工具は、その形態からその毛材は、比較
的太いものしか形成されず、しかも毛材の断面形状が同
一でなく、この様な毛材では、被研磨材料が曲面や入り
込んだ面は困難であるし、その上被研磨面の精度が充分
でない。

【０００８】本発明は、被研磨研削材料の表面が曲面や
入り込んだ面であっても、研磨研削精度が良好で、研磨
研削能が大きく、それ自体の機械的強度や耐摩耗性に優
れた研磨研削ブラシを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維径が３〜
２０μｍのガラス質繊維の長繊維を引揃えて樹脂で結合
したものであって、その断面積が０．００２ｍｍ２　〜
１．５ｍｍ２　である毛材からなる研磨研削ブラシであ
る。

【００１０】本発明のガラス質繊維は、市販の周知のも
のが使用できる。即ち、溶融したガラスを急激に引伸ば
して、繊維状としたものであって、Ｅガラス繊維（無ア
ルカリガラス繊維）、Ｃガラス繊維（化学用ガラス繊維
）、Ａガラス繊維（一般用含アルカリガラス繊維）、Ｓ
ガラス繊維（高強度ガラス繊維）、高弾性ガラス繊維等
が使用できる。

【００１１】該ガラス質繊維の形態は、いわゆる長繊維
である。そしてその径は、３〜２０μｍであり、好まし
くは、３〜１３μｍである。

【００１２】この径が２０μｍを超えたものは、研磨研
削した際、研磨研削能は優れるが、磨研研削面の凹凸が
大きくなり過ぎ、表面粗さが大きくなり、精度の良い被
研磨研削面を発現し得ない。

【００１３】一方、ガラス質繊維の直径が３μｍ未満で
あると、被研磨研削面の凹凸は小さくなるが、研磨研削
能が劣り、毛材の消耗率が大きくなる。

【００１４】なお、ガラス質繊維にその他の繊維を合わ
せ用いることが出来る。例えばアルミナ質繊維、炭化珪
素繊維、チラノ繊維、窒化珪素繊維、シリコンオキシナ
イトライド繊維等のセラミック繊維；スチール繊維、ス
テンレス繊維、ボロン繊維、タングステン繊維、真鍮繊
維等の金属繊維；炭素繊維等から選んで硬度のほか、強
度、耐衝撃性、熱伝導率等の物性のバランスをとるため
２種以上を組合せても良い。

【００１５】さらに、研磨研削するブラシでは、被研磨
研削材の硬度に見合って被研磨研削材表面の精度をより
良くするため、毛材の腰の強さの適度なものを選ぶが、
この毛材の腰の強さを調整するため柔軟な繊維、例えば
、レーヨン系繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維
、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポ
リプロピレン繊維、塩化ビニール繊維、テフロン繊維等
の合成繊維；木綿、麻、羊毛、絹、こうぞ、三椏、ジュ
ート等の天然繊維を組合せて用いてもよい。

【００１６】ガラス質繊維にその他の繊維を組合せるに
は、フィラメント単位で混合するか、あるいはその他の
繊維が柔軟な繊維の場合には、ガラス質繊維の束の外周
を巻きつけるのがガラス質繊維を補強するうえからも好
ましい。

【００１７】これらの繊維を固める樹脂としては、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、アルキッド樹脂、尿素−ホルマリ
ン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ
スチレン、ポリ塩化ビニール、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、
ポリアクリルアミド、ポリアセタール、ポリスルフォン
、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
エーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリアミド
イミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール
、ポリビニルブチラール等の熱可塑性樹脂やスチレン系
エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエチレ
ン系エラストマー、ウレタン系エラストマー等の熱可塑
性エラストマーがある。

【００１８】これらの中で、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、
ポリイミド樹脂等が好適である。さらにこれらの樹脂に
少量の各種有機系、無機系のフィラーを混合したり、各
種顔料、染料等を混合して着色しても良い。又、これら
の樹脂を発泡させて多孔質とし、その度合によって、毛
材の腰の強さを調整することもできる。

【００１９】ガラス質繊維を樹脂で結合するには、繊維
強化複合材料を作る周知の方法が適用できる。つまり、
まず所謂プリプレグの製造方法を適用し所定の繊維本数
の連続長繊維の束、あるいは、シート状の連続長繊維を
引き揃え、上記の固める樹脂を含浸させる。該固める樹
脂が熱硬化性樹脂では、未硬化または半硬化の状態のも
のをそのまま、あるいは溶剤に溶かした状態で；固める
樹脂が熱可塑性樹脂では、溶融または溶剤に溶かした状
態で用いる。

【００２０】含浸した樹脂を硬化させるには、該固める
樹脂に応じた周知の方法で行えば良い。該固める樹脂が
熱硬化性樹脂では、溶剤を用いた場合はまず溶剤を揮散
させて加熱し硬化させるし、溶剤を用いない場合はその
まま加熱し硬化させる。該固める樹脂が熱可塑性樹脂で
は、溶剤を用いた場合はまず溶剤を揮散させれば良く、
溶融して用いたものは、常温まで冷却すれば硬化する。

【００２１】該長繊維の束は、いわゆるトウ、ヤーンで
あり、予め１束当り１００〜２０００本程度で、その本
数は所要の毛材の断面積に応じて定めればよい。

【００２２】シート状の連続長繊維は、いわゆるプリプ
レグシートとし、その厚みは所要の毛材の断面積に適合
する様適宜選択するが、大概１０μｍ〜３００μｍ程度
である。

【００２３】毛材中の該長繊維の割合は、２０〜９０容
積％、好ましくは、４０〜８０容積％である。２０容積
％未満では、研磨研削能が低い上に、被研磨研削材表面
が不均一で精度が低いので好ましくない。９０容積％を
越えると該長繊維の束の内に樹脂が充満しない部分が多
くなり、毛材としての形態が保ち難く、また長繊維が折
損し易くなり好ましくない。

【００２４】ガラス質繊維を樹脂で結合した毛材の断面
積は０．００２ｍｍ２　〜１．５ｍｍ２　である。好ま
しくは、０．００５ｍｍ２　〜１ｍｍ２　である。毛材
の断面積が、０．００２ｍｍ２　より小さいと、毛材を
作製する際の繊維束の取扱いが困難となり、また、得ら
れた毛材からブラシを作製する際にも破損し易く、好ま
しくない。毛材の断面積が、１．５ｍｍ２　より大きい
と、研磨研削能が高いものの、被研磨研削材表面の凹凸
の深さが大きくなり易く、また、凹凸の巾、間隔が不均
一となり、研磨精度が悪くなり、好ましくない。

【００２５】毛材の断面積は、使途に応じて、長繊維の
径、その本数、樹脂との比率などで調整できる。つまり
トウ又はヤーンを用いた場合は、樹脂で固めたそのまま
を毛材として用いる場合にはその断面積が相当するが、
裂いたり、一部除くことにより小さくすることが出来る
。またプリプレグシートからは、シートを長繊維の方向
と同じ方向に細幅に裁断し、厚みと幅とから断面積を調
整することが出来る。

【００２６】なお、断面の形状は、円形、楕円形、多角
形、星形、偏平形等ブラシの用途に応じ適宜選択すれば
よい。また、撚りを付与してもよい。これらの形状とす
るには、結合する樹脂が硬化しないうちにそれらの形状
に変形させておく。

【００２７】本発明の毛材を用いた研磨研削ブラシとし
ては、例えば、ロールブラシ、平ブラシ、チャンネルブ
ラシ、カップブラシ、ホイールブラシ、高密度ブラシ、
バーブラシなど周知の種々の形状のものに適用出来る。

【００２８】ブラシにする際の毛材の長さは、各ブラシ
に適したものを選べば良い。また、ブラシの毛材の配列
としても直線、スパイラル、千鳥及び放射状ほか周知の
ものが適用できる。これらのブラシを形成する毛材以外
の部材についても周知のものでよい。ブラシを製造する
にも周知の製造方法が適用できる。一般的には、毛材を
集合、配列し植毛する。この場合、毛材が未硬化のもの
を用いてもよい。

【００２９】本発明のブラシを用いて、被研磨研削材料
を研磨研削するにも周知の技術が適用できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の研磨研削用ブラシは、それに用
いる毛材が均一で、しかも腰の強さも調整出来、しかも
機械的強度、耐摩耗性に優れている。その上耐蝕性、耐
酸化性に優れているので被研磨研削材料との反応もなく
、熱伝導率が大きいので摩擦熱による悪影響も少なく、
従来の研磨研削材が使用出来なかった材料や条件におい
て研磨研削効率及び精度良く研磨研削出来る。本発明の
研磨研削用ブラシで、種々の材料例えば鋼、アルミニウ
ム、合金類、等の金属類の研磨研削は勿論のことガラス
、複合材料、樹脂、セラミックス、ゴム、等の表面を研
磨研削すると、従来からの砥粒入り合成樹脂や全芳香族
ポリアミド等からなるブラシと比べて、毛材の損耗が少
なく、研磨研削能、表面粗さ精度の均一性、において優
れている。特にアルミニウム合金類や樹脂等の割合い硬
度が低い被研磨研削材料の研磨研削に優れる。

【００３１】さらには、塗装膜の研磨、例えば、鋼板へ
のエポキシ樹脂系、メラミンアルキッド樹脂系、ポリエ
ステル樹脂系、アクリル樹脂系等の塗料を何層にもわた
って塗装する際、それぞれの塗装面の高低差を無くして
緻密な面粗度を出し、アンカー効果も増して塗料の剥離
を防止するのに効果を発揮する。

【００３２】具体的には、自動車塗装ラインの研磨、各
種加工ロールの研磨、プリント基板やリードフレーム等
のマイクロスクラッチ加工、加熱コンベアネットの研磨
、製鉄工程における研磨研削等の用途に好適である。

【００３３】

【実施例】以下、実施例にてさらに説明するが、本発明
はこれに限定されない。研磨研削ブラシは、各実施例に
おける毛材を用い、外径１２０ｍｍ、幅３５ｍｍで毛丈
３０ｍｍのカップ型回転ブラシとなしたものである。研
磨研削の評価は、回転ブラシの回転数１０００ｒ．ｐ．
ｍ　、荷重０．３ｋｇ／ｃｍ２、３０分間、水流下の条
件で、アルミニウム板（５０５２純アルミニウム（ショ
アー硬度１５）中心線平均粗さＲａ＝０．３μｍ、最大
高さＲｍａｘ＝２．３μｍ）及び鋼板の表面を５０μｍ
厚みに神東塗料（株）製アクリル樹脂系塗料を塗布した
もの（ロックウエル硬度（ＡＳＴＭ−Ｄ７８５）＝Ｍ１
００、Ｒａ＝０．０２μｍ、Ｒｍａｘ＝０．５μｍ）の
２種の材料を研磨研削してその表面粗さと、毛材の損耗
率で判定した。

【００３４】研磨されたものの表面粗さは、触針式粗さ
計（（株）東京精密、サーフコム）を用いて、研磨した
方向と直角にスキャンして中心線平均粗さＲａ（μｍ）
と最大高さＲｍａｘ（μｍ）を測定した。毛材の損耗率
は、使用前後でブラシを１００℃で２時間乾燥して重量
を測定し、その減少率より算出した。

【００３５】実施例１ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（スミエポキシ　　Ｅ
ＬＡ−１３４住友化学工業（株）製）６０重量部、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂（スミエポキシＥＳＣ
Ｎ−２２０住友化学工業（株）製）４０重量部に、ジシ
アンジアミド５重量部、３−（３，４ジクロロフェニル
）−１，１−ジメチル尿素４重量部をトリクロルエチレ
ンに溶解し、固型分濃度が３０重量％の溶液を調製した
。

【００３６】直径５μのガラス質繊維ＥＣＥ２２５−１
／０　１Ｚ　（Ｅガラス、エポキシ樹脂用サイジング処
理系、１１．２Ｔｅｘ　：日東紡績（株）製）の連続長
繊維ヤーンを、前記エポキシ樹脂溶液中に浸した後、熱
風循環オーブン中で１７０℃で３分間さらに２００℃で
３分間加熱して、エポキシ樹脂を硬化させ、これを直径
３０ｃｍのドラムに巻き取り、繊維容積含有率（Ｖｆ）
６０％、断面積０．００７ｍｍ２　の毛材を得た。この
毛材を用いて、毛材の容積充填率７０％で、カップ型回
転ブラシを２個作製し、その内の１個でアルミニウム板
を研磨した。評価結果を表１に示す。

【００３７】実施例２ 実施例１で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００３８】実施例３ 直径７μのガラス質繊維ＥＣＥ２２５−１／３　４．４
Ｓ　（Ｅガラス、エポキシ樹脂用サイジング処理系、６
７．５Ｔｅｘ　：日東紡績（株）製）の連続長繊維ヤー
ンとした以外は、実施例１と同様に行い、Ｖｆが６０％
で断面積が０．０４４ｍｍ２　の毛材を得た。これを用
い、毛材の容積充填率６０％のカップ型回転ブラシを２
個作製し、その内の１個でアルミニウム板を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００３９】実施例４ 実施例３で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００４０】実施例５ 直径９μのガラス繊維ＥＣＧ３７−１／３　３．３Ｓ（
Ｅガラス、エポキシ樹脂用サイジング処理系、４０５Ｔ
ｅｘ：日東紡績（株）製）の連続長繊維ヤーンとした以
外は、実施例１と同様に行い、Ｖｆが６０％で断面積が
０．２６３ｍｍ２　となるように毛材を作製し、この毛
材を用いて、毛材の容積充填率４５％のカップ型回転ブ
ラシとした以外は、実施例１と同様に行い回転ブラシを
２個作製し、その内の１個でアルミニウム板を研磨した
。評価結果を表１に示す。

【００４１】実施例６ 実施例５で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００４２】実施例７ Ｖｆが４０％で断面積が０．３９４ｍｍ２　となるよう
に毛材を作製し、この毛材を用いて、毛材の容積充填率
４５％のカップ型回転ブラシとした以外は、実施例５と
同様に行い回転ブラシを２個作製し、その内の１個でア
ルミニウム板を研磨した。評価結果を表１に示す。

【００４３】実施例８ 実施例７で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００４４】実施例９ 直径９μのガラス繊維ＥＣＧ３７−１／３　３．３Ｓ（
Ｅガラス、エポキシ樹脂用サイジング処理系、４０５Ｔ
ｅｘ：日東紡績（株）製）の連続長繊維ヤーンと、直径
１０μのアルミナ質繊維Ａｌｔｅｘ（Ａｌ２Ｏ３　８５
重量％、ＳｉＯ２１５重量％：住友化学工業（株）製）
の連続長繊維トウを、ガラス繊維とアルミナ質繊維の容
積比が２：１で、繊維束の長さ方向に並行に引揃えて合
糸したものを実施例１と同様にして、エポキシ樹脂を含
浸、硬化して、該ガラス繊維とＡｌｔｅｘの合計でのＶ
ｆが６０％、断面積０．３９４ｍｍ２　の毛材を得た。 これを用い毛材の容積充填率４５％のカップ型回転ブラ
シとした以外は、実施例１と同様に行い回転ブラシを２
個作製し、その内の１個でアルミニウム板を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００４５】実施例１０ 実施例９で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００４６】実施例１１ 直径９μのガラス繊維ＥＣＧ３７−１／３　３．３Ｓ（
Ｅガラス、エポキシ樹脂用サイジング処理系、４０５Ｔ
ｅｘ：日東紡績（株）製）の連続長繊維ヤーンを芯部と
して、その外周をレーヨンスフで１ｍ長当り往復５００
回づつ巻き、該ガラス繊維とレーヨンスフの容積比が１
：１の束とした。この束を実施例１と同様にして、エポ
キシ樹脂を含浸、硬化して、該ガラス繊維とレーヨンス
フの合計でのＶｆが６０％、断面積が０．５２６ｍｍ２
　の毛材を得た。これを用い毛材の容積充填率４０％の
カップ型回転ブラシを２個作製し、その内の１個でアル
ミニウム板を研磨した。評価結果を表１に示す。

【００４７】実施例１２ 実施例１１で作製した回転ブラシの残り１個を使用して
、鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した
。評価結果を表１に示す。

【００４８】比較例１ 市販の毛材、商品名トレグリット、品番１５３−０．５
５Ｗ−５０Ｃ　（東レ・モノフィラメント（株）製、ナ
イロン６に平均粒度＃５００の酸化アルミニウム粉が３
０重量％混在、断面積が０．２４ｍｍ２）を用い毛材の
容積充填率４２％のカップ型回転ブラシを２個作製し、
その内の１個でアルミニウム板を研磨した。評価結果を
表１に示す。

【００４９】比較例２ 比較例１で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００５０】比較例３ 市販の毛材、商品名コーネックスプリッスル（帝人（株
）製、全芳香族ポリアミドに平均粒径１０μの酸化アル
ミニウムを１０容積％混入、断面積が０．１ｍｍ２）を
用い毛材の容積充填率５３％のカップ型回転ブラシを２
個作製し、その内の１個でアルミニウム板を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００５１】比較例４ 比較例３で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００５２】比較例５ 直径２３μのガラス繊維ＲＳ２２０ＲＬ−５１５　（Ｅ
ガラス、エポキシ樹脂用サイジング処理系、２２００Ｔ
ｅｘ　：日東紡績（株）製）の連続長繊維ロービングと
した以外は、実施例１と同様に行い、Ｖｆが４０％で断
面積２．１４０ｍｍ２　の毛材を得た。これを用い毛材
の容積充填率３０％のカップ型回転ブラシを２個作製し
、その内の１個でアルミニウム板を研磨した。評価結果
を表１に示す。

【００５３】比較例６ 比較例５で作製した回転ブラシの残り１個を使用して、
鋼板にアクリル樹脂系塗料を塗布した塗膜を研磨した。 評価結果を表１に示す。

【００５４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維径が３〜２０μｍのガラス質繊維の長
   繊維を引揃えて樹脂で結合したものであって、その断面
   積が０．００２ｍｍ２　〜１．５ｍｍ２　である毛材か
   らなる研磨研削ブラシ。