JP2001502185A - 研磨ブラシおよびフィラメント - Google Patents

研磨ブラシおよびフィラメント

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、基材と一体成形される複数の剛毛を有する研磨ブラシに関し、特に、ポリマーと研磨粒子の混合物を射出成形することにより作成される研磨ブラシに関する。該ブラシは、有機質または無機質の研磨粒子を含むことができる。本発明は、内部にプラスチック研磨粒子が散在する熱可塑性マトリックスを含む研磨フィラメントにも関する。該ブラシは、駆動ブラシ本体として構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 研磨ブラシおよびフィラメント 技術分野 本発明は、一般に、基材と一体になった複数の剛毛を有する研磨ブラシに関し 、特に、成形可能なポリマーと研磨粒子の混合物の射出成形により作成される研 磨ブラシに関する。ブラシは、有機質または無機質の研磨粒子を含むことができ る。本発明は、内部にプラスチック研磨粒子が分散する熱可塑性マトリックスを 含む研磨フィラメントにも関する。 背景技術 ブラシは、各種基板を艷出し、清掃および研磨するために長年にわたって使用 されてきた。これらのブラシ製品は一般に、基板に接する複数の剛毛を有する。 研磨粒子を剛毛に追加すると、剛毛の研磨性を高めることができる。研磨粒子を 含む剛毛を有する従来の研磨ブラシを製造するのに必要な製造ステップは、数多 くある。研磨粒子と熱可塑性結合剤の混合物を化合させて押出し成形し、剛毛を 形成する。次に、剛毛を所望の長さに切断する。複数のこうした剛毛を機械的に 結合し、ブラシ部分を形成する。次に、複数のこうしたブラシ部分をハブまたは プレート上に取り付けて、ブラシを形成する。 こうしたブラシの一例は、米国特許第5,045,091号“Method of Maki ng Rotary Brush With Removable Brush Elements”(Abrahamson等)に開示され ている。Abrahamson等では、複数の研磨剛毛が機械的に一緒にクランプされ、根 元システ ムが取り付けられて、ブラシ部分を形成する。複数のこうしたブラシ部分は、回 転ハブ上に取り付けられる。剛毛を機械的にハブ上に取り付けてブラシ部分を形 成するもう一つの方法は、米国特許第5,233,719号“Apparatus and Br ush Segment Arrangement for Finishing Wheel Brushes”(Young等)に開示され ている。Young等は、たとえば高分子樹脂により基板の片側に取り付けられた一 面の剛毛を有する基板と、基板の対向側から延びて回転ハブとかみ合う根元シス テムとから成るブラシ部分を示唆している。米国特許第5,400,458号( Rambosek)は、高分子基材部分に埋め込まれた複数の剛毛を有するブラシ部分を 示唆している。このブラシ部分をハブに取り付けるための根元手段は、基材と一 体成形することができる。 米国特許第5,233,794号“Rotary Tool Made of Inorganic Fiber-Re inforced Plastic”(Kikutani等)には、軸3と一体成形された回転先端を有する 回転工具5が開示されている。この回転工具は、研磨手段として50容量%〜81 容量%の量のきわめて硬い無機質の長いファイバを有する熱硬化性樹脂から成る 。長い無機質のファイバの直径は、3μm〜30μmの範囲で良い。Kikutani等 の実施例の一つでは、回転する先端は、図31に示すブラシ先端から延びるブラ シの剛毛に相当する要素6を備えた柱または円筒として形成される。 米国特許第5,152,917号および第5,304,223号(Pieper等) は、精密に成形されて支持体に接着された研磨複合材料から成る塗布研磨製品を 示唆している。研磨複合材料は、結合剤と研磨粒子から成る。精密に成形された 複合材料は、たとえばピラミッド、鋸歯状溝または線形の溝の形式で良い。隣接 する複合材料の形状上の対応する点間の最大距離は、1mm未満で良い。Pieper 等の塗布研磨製品は、たとえば以下の一般的な手順に従って作成することができ る。先ず、研磨粒子と結合剤を含むスラリーを製造工具に導入する。第二に、ス ラリーが支持体の前面を湿らせるように、支持体を製造工具の外面に導入する。 第三に、結合剤が少なくとも部分的に硬化する。第四に、製造工具を支持体から 取り外す。 米国特許第5,316,812号(Stout等)は、研磨製品に使用する熱可塑 性支持体を示唆している。樹脂質の結合剤は、研磨粒子を熱可塑性支持体に付着 させる。 米国特許第5,174,795号および第5,232,470号(Wiand)は 、複数の突出部が延びるシート部分から成る研磨製品を示唆している。研磨粒子 は、製品を構成する成形可能な材料全体に均質に分散する。Wiandは、支持体か ら1.6mm(.063in)延び、直径が3.2mm(0.125in)の短い突出部を有する一つの 実施例、および支持体から1.3〜1.5mm(0.05〜0.06in)延び、直径が1.3mm(0.0 5in)の短い突出部を有するもう一つの実施例を示唆している。 英国特許出願第2.043,501号(Dawkins)は、眼病用ワークピースを 研磨するための研磨製品を開示している。この研磨製品は、研磨粒子と熱可塑性 結合剤の混合物を射出成形し、端部が動作可能な研磨面として作用する複数の直 立突出部を有する可撓性支持体から成る研磨製品を成形することにより作成され る。 米国特許第5,427,595号(Pihl等)は、長さ全体にわたって連続面を 有し、第一の硬化有機質高分子材料を含む第一の細長いフィラメント構成要素と 、第一の細長いフィラメント構成要素と境を接し、連続面に沿って第一の細長い フィラメント構成要素と溶融接着接触する第二の硬化有機高分子材料を含む第二 の細長いフィラメント構成要素とから成る押出し研磨フィラメントを開示して いる。第二硬化有機質高分子材料は、第一硬化有機質高分子材料と同じでも、異 なっても良い。第一および第二硬化有機質高分子材料の少なくとも一方は、内部 に研磨粒子が接着されている熱可塑性エラストマーを含む。また、高回転で回転 するのに適するハブなどの基板に取り付けられた少なくとも一つの研磨フィラメ ントから成る研磨製品も開示されている。 米国特許第5,460,883号(Barber等)には、研磨粒子が内部に分散お よび接着された熱可塑性エラストマーを少なくとも部分的に塗布された少なくと も一つの予備成形コアを備え、熱可塑性エラストマーおよび研磨粒子が共に硬化 配合物を構成する複合研磨フィラメントを開示されている。複合研磨フイラメン トは、少なくとも一部の上、できれば少なくとも一つの予備成形コアの表面全体 に硬化配合物を有することが望ましい。予備成形コアは、一つまたは複数のコー ティングステップから独立する、その前のステップで形成され、コーティングス テップの一つは、予備形成コアに研磨剤充填熱可塑性エラストマーを塗布する。 「ナイロン」としても周知のポリアミドのフィラメントは、天然フィラメント に代わる合成品として1950年代後半に開発された。その頃、研磨粒子をフィラメ ントの形式でナイロンマトリックス内に均一に分散させるための押出し過程が開 発された(米国特許第3,522,342号および第3,947,169号)。ポ リアミド研磨フィラメントの考察は、Watts,J.H.による“Abrasive Monofilamen ts-Critical Factors that Affect Brush Tool Performance”、Society of Man ufacturing Engineers Technical Paper、1988に記載されている。これは、19 88年3月21日から24日に開催されたWESTEC会議において著者が発表した内 容を文書にしたものである。従来の無機質研磨粒子をこうしたポリ アミドフィラメントとともに使用することは公知である。Wattsが説明するとお り、この種のフィラメントは摩滅するので、新しい研磨粒子が露出する。こうし て、複数のこうしたフィラメントを使用して作成される研磨フィラメントブラシ 工具は、使用中に再生される。各種のポリアミドは、多くの目的に適する一方、 研磨フィラメントの一定の実施例に使用するには適さないという特性上の制約が ある。米国特許第5,427,595号(Pihl等)は、こうした制約の問題を取 り上げ、研磨フィラメント内に熱可塑性エラストマーを使用して、こうした制約 を減少または克服する方法を説明している。Pihl等のフィラメントは、同時に押 出されるコア構成要素およびシース構成要素を含む。コアおよびシースのどちら か、または両方は、内部に研磨粒子が接着される。Pihl等は、従来の無機質研磨 粒子の使用を示唆しているが、Pihl等の請求の範囲は特定のタイプの研磨粒子に 限定されていない。 米国特許第5,460,883号(Barber,Jr.等)もポリアミドの制約の問 題を取り上げ、研磨フィラメントに熱可塑性エラストマーを使用して、こうした 制約を減少または克服する方法を記載している。Barber等のフィラメントは、予 備成形されたコア構成要素と、複合フィラメントを形成するためにこのコア上に 塗布されたシース構成要素とを具備する。塗布されたシースには、内部に研磨粒 子が接着されている。Barber等は従来の無機質研磨粒子の使用を示唆しているが 、Barber等の請求の範囲は特定のタイプの研磨粒子に限定されていない。 研磨粒子またはフィラメントを含むブラシは、各種基板を艶出し、清掃および 研磨するために長年にわたって使用されてきた。これらのブラシは、基板に接す る複数の剛毛またはフィラメントを一般に有する。研磨粒子を剛毛に追加すると 、剛毛の研磨性を高めること ができる。ブラシは、次のように作成することができる。研磨粒子と任意の適切 な熱可塑性結合剤の混合物を化合させて押し出し、剛毛または研磨フィラメント を形成する。次に、研磨フィラメントを所望の長さに切断する。次に、複数のこ うした研磨フィラメントを機械的に結合し、ブラシ部分を形成する。次に、複数 のこうしたブラシ部分をハブまたはプレート上に取り付け、ブラシを形成する。 上記の研磨フィラメントおよびブラシに一般に使用される研磨粒子は、たとえ ばモース硬度スケールで7、一般に9を超える高い硬度を必然的に有する無機質 粒子に限定されてきた。この研磨粒子は十分な耐熱性があり、剛毛またはフィラ メント製造過程により有害な影響を受けない。こうした研磨粒子は、ワークピー スの表面を研磨するために研磨フィラメントおよびブラシに使用される。ある場 合には、この研磨は、ワークピースの一部を除去することである。また、他の場 合には、この研磨は、ワークピース表面から望ましくない材料(残骸、オイル残 留物、酸化層、ペンキなど)を除去することである。実施例によっては、下にあ るワークピースを除去または研磨せずに、この望ましくない材料を除去する必要 がある。しかし、研磨フィラメント内の研磨粒子は非常に「攻撃的」なので、研 磨フィラメントは、ワークピース表面と共に望ましくない材料を除去する。 Charvatに付与された米国特許第3,090,061号には、硬いワイヤの剛 毛上にプラスチックビードを使用して、剛毛をブラシに組み込む時に剛毛に所望 の間隔を維持する方法が開示されている。Charvatは、この方法がブラシ面の不 適当な圧縮を防ぎ、ブラシ面の単位長さ当たりで先端が接触する頻度を等しくす るように、剛毛を適切な間隔で配置し、調節するのに有効であることを示唆して いる。Charvatが示唆した望ましいブラシの剛毛は、ヌープ硬度が少 なくとも600、場合により700を超え、800をも超える鋼ワイヤである。 Charvatはさらに、剛毛材料がナイロン、ガラスフィラメント剛毛など、適切な ブラシ剛毛から構成できること、およびビードは剛毛上の開口本体である必要は なく、剛毛に接着され、間隔を置いて配置された小球体および突起で良く、剛毛 と小球体および突起とは同心である必要はないことも示唆している。プラスチッ クビードおよび剛毛には、薄いプラスチックコーテイングを塗布する。Charvat は、プラスチックビードスペーサまたはバッファを研磨粒子の代わりとして使用 できることは示唆または提案していない。実際、Charvatは、プラスチックビー ドよりはるかに硬く研磨性がある剛毛材料の使用を示唆し、プラスチックビード 内に従来の無機質研磨粒子を含むことも提案している。Charvatは、プラスチッ クコーティングおよびビードが作動中に侵食され、突出する剛毛端部が実際のブ ラシのようにワークピース上で作用するのに適することを示唆している。 容易かつ安価に製造でき、適切な耐久性および研磨特性がある研磨ブラシを提 供する必要があることが分かる。また、ワークピース表面を損傷せずにワークピ ース表面から異物を効率的に除去するか、またはワークピース表面に所望の優れ た仕上げを提供することができる研磨粒子を有するフィラメントを提供する必要 があることも明らかである。 発明の開示 本発明の一側面では、第一面および第二面を有する一般に平面である基材と、 この基材から延びる複数の剛毛とから成る一体成形研磨ブラシを提供する。剛毛 は、少なくとも2のアスペクト比を有し、基材と一体成形される。成形研磨ブラ シは、少なくとも剛毛全体に 研磨粒子が散在する成形可能な高分子材料から成る。望ましい一実施例では、基 材は可撓性であり、剛毛は基材の第一面から延びる。別の望ましい実施例では、 基材はさらに外側縁部を具備し、剛毛はその外側縁部から延びる。 本発明の別の側面では、成形可能な高分子材料は、研磨ブラシ全体に散在する 研磨粒子を含む。 本発明のさらに別の側面では、剛毛は少なくとも5のアスペクト比を有する。 望ましい一実施例では、剛毛は少なくとも7のアスぺクト比を有する。別の望ま しい実施例では、剛毛は少なくとも10のアスペクト比を有する。望ましいさら に別の実施例では、剛毛は少なくとも20のアスペクト比を有する。 望ましい一実施例では、剛毛は各々、基材に隣接する根元と、基材に対向する 先端とから成り、剛毛は、根元が先端より広くなるようにテーパが付いている。 別の望ましい実施例では、剛毛は根元に隣接する第一部分にテーパが付き、先端 に隣接する第二部分で一定の太さを有する。別の望ましい実施例では、剛毛は根 元から基材への移行部にすみ肉半径を有する。 本発明の別の側面では、剛毛は基材と同一平面土にある。望ましい一実施例で は、剛毛は中心部分の外側縁部から半径方向に延びる。望ましい別の実施例では 、剛毛は外側縁部の周囲に一様に角度を形成して間隔を置いて配置される。 本発明の別の側面では、成形研磨ブラシは、研磨ブラシを工具に取り付けるた めに、基材上に取付手段が装備されている。望ましい一実施例では、この取付手 段は、基材と一体成形されて基材の第二面から延びるスレッド付きスタッドから 成る。 望ましい別の実施例では、基材はさらに内側縁部を有し、取付手段は成形ブラ シと一体成形された根元を具備し、根元は内側縁部か ら延びて、内側縁部および内側縁部から離れた基材部分に隣接して頚部を具備し 、基材は頚部より広くなっている。 別の望ましい実施例では、基材はさらに内側縁部を有し、取付手段は内側縁部 内にキー溝が形成され、キー溝は、駆動手段内に形成された対応するキーとかみ 合うように構成される。 別の望ましい実施例では、基材はさらに内側縁部を具備し、内側縁部と外側縁 部は基材の境界となる同心円から成る。望ましい一実施例では、内側縁部は、内 側縁部から駆動軸を受け入れるように構成され、基材はさらに固定ロッドを基材 から受け入れる取付穴を具備する。 本発明の別の側面では、基材はさらに、外側縁部に対向する内側縁部を有し、 内側縁部と外側縁部は、互いに等角で180°以下の角度を有する弓形の円形部 分を有し、基材はさらに、内側緑部の第一端部から外側縁部の第一端部に延びる 第一の放射状縁部、および内側縁部の第二端部から外側縁部の第二端部に延びる 第二の放射状縁部を有する。望ましい一実施例では、角度の大きさは180°に 相当する。別の望ましい実施例では、角度の大きさは120°に相当する。さら に別の望ましい実施例では、角度の大きさは90°に相当する。 上記のどの成形ブラシの場合も、成形可能な高分子材料は、熱可塑性エラスト マーから成ることが望ましい。望ましい一実施例では、熱可塑性エラストマーは 、ポリエステルベースの熱可塑性エラストマーから成る。 上記のその成形ブラシの場合も、成形可能なポリマーは、潤滑剤をさらに含む ことが望ましい。 上記のブラシの一側面では、研磨粒子は無機質研磨粒子から成る。別の側面で は、研磨粒子は有機質研磨粒子から成る。 上記のどのブラシの場合も、基材は円形であることが望ましい。別の側面では 、基材は多角形であることが望ましい場合がある。 本発明の別の側面では、第一主要面を有する支持体と組み合わせた成形研磨ブ ラシを提供する。成形研磨ブラシは、支持体の第一主要面上に取り付けられ、ブ ラシアセンブリを形成する。一つの望ましい実施例では、支持体は円形であり、 アセンブリは、実質的に等角の間隔で第一主要面上に取り付けられた複数の研磨 ブラシから成る。 本発明の別の側面では、第一面および第二面を有する基材と、基材の第一面か ら延びる複数の剛毛とから成る一体成形研磨ブラシの別の形状を提供する。剛毛 は、基材と一体成形され、成形研磨ブラシは、少なくとも複数の剛毛全体に散在 する研磨粒子を含む熱可塑性エラストマーから成る。このブラシの一つの望まし い実施例では、基材は一般に平面である。別の望ましい実施例では、基材は円形 である。さらに別の望ましい実施例では、基材は多角形である。 本発明の別の側面では、第一面および第二面を有する基材と、基材の第一面か ら延び、基材と一体成形された複数の剛毛と、基材と一体成形されて基材の第二 面から延び、研磨ブラシを工具に取り付けて研磨ブラシを回転させるスレッド付 きスタッドとから成る一体成形研磨ブラシのさらに別の形状を提供する。成形研 磨ブラシは成形可能な高分子材料から成り、成形可能な高分子材料は、少なくと も複数の剛毛全体に散在する研磨粒子を含む。 本発明の別の側面では、第一面および第二面を有する基材と、基材の第一面か ら延びる複数の剛毛とから成る一体成形研磨ブラシのさらに別の形状を提供する 。剛毛は、基材と一体成形される。成形研磨ブラシは成形可能な高分子材料から 成り、成形可能な高分子材料は、少なくとも剛毛全体に散在する有機質研磨粒子 を含む。 本発明の別の側面では、同心円を区画する内側縁部および外側縁部を有する一 般に平面の中心部分と、中心部分の円形穴を区画する内側縁部と、中心部分の外 側縁部から半径方向に延びる複数の剛毛とから成る一体成形ブラシ部分のさらに 別の形状を提供する。剛毛は中心部分と同一平面上にあり、少なくとも2のアス ペクト比を有し、中心部分と一体成形される。この成形ブラシ部分は、全体に研 磨粒子が散在する高分子熱可塑性エラストマーから成る。 本発明の別の側面では、円形外側縁部を有する一般に平面の中心部分と、中心 部分の外側緑部から半径方向に延びて中心部分と同一平面にあり、少なくとも2 のアスペクト比を有し、中心部分と一体成形されている複数の剛毛と、ブラシ部 分を駆動手段に取り付けるために中心部分に装備され、中心部分と一体成形され たスレッド付きスタッドから成り、中心部分の中心に配置された取付手段とから 成る一体成形ブラシ部分のさらに別の形状を提供する。成形ブラシ部分は、研磨 粒子が全体に散在する高分子熱可塑性エラストマーから成る。 本発明の別の側面では、一般に平面であり、互いに等角で180°以下の角度 の弓形円形部分を構成する内側縁部および外側縁部を有し、第一の半径方向縁部 が内側縁部の第一端部から外側縁部の第一端部に延び、第二の半径方向縁部が内 側縁部の第二端部から外側縁部の第二端部に延びる中心部分と、中心部分の外側 縁部から半径方向に延びる複数の剛毛とから成る一体成形ブラシ部分のさらに別 の形状を提供する。剛毛は、中心部分と同一平面にあり、少なくとも2のアスペ クト比を有し、中心部分と一体成形される。成形ブラシ部分は、研磨粒子が全体 に散在する高分子熱可塑性エラストマーから成る。 本発明は、ブラシアセンブリも提供する。このアセンブリは、a) 上記の複数の成形ブラシ部分と、b)複数の成形ブラシ部分を回転させる回転駆動 手段とから成る。各々の成形ブラシ部分は、一般に平面である各々の中心部分が 互いに平行になるように、取付手段により駆動手段に取り付けられる。 また、上記の任意の成形研磨ブラシを製造する方法も提供する。この方法は、 a)成形可能なポリマーを研磨粒子と混合して、混合物を形成するステップと、b) 混合物を加熱して、流動可能な材料を形成するステップと、c)流動可能な材料を 圧力により金型に射出して研磨ブラシを形成するステップとから成る。望ましい 一実施例では、ステツプa)は、潤滑剤を熱可塑性エラストマーと混合することを さらに含む。 また、上記の任意の研磨ブラシによりワークピース表面を研磨する方法も提供 する。この方法は、a)一体成形研磨ブラシを提供するステップと、b)剛毛をワー クピース表面に接触させるステップと、c)研磨ブラシをワークピースに対し移動 して、ワークピース表面を研磨するステップとから成る。望ましい一実施例では 、ステップc)は、ワークピース材料をワークピース表面から除去することから成 り、研磨粒子は無機質の研磨粒子から成る。別の望ましい実施例では、ワークピ ース表面はその上に異物を含み、研磨粒子は有機質の研磨粒子から成り、ステッ プc)は、ワークピース材料を除去せずにワークピース表面から異物を除去するこ とから成る。 本発明は、プラスチック研磨粒子を含む新しい研磨フィラメントであって、ブ ラシ構造がこうした研磨フィラメントを具備する研磨フィラメントと、こうした 研磨フィラメントを製造する方法と、ブラシ構造を使用してワークピース表面を 研磨する方法にも関する。 一実施例は、熱可塑性マトリックス内に散在するプラスチック研磨粒子を含む 研磨フィラメントに関する。 この第一実施例に関しては、4種類の主な研磨フィラメントがある。第一のタ イプでは、プラスチック研磨粒子は熱可塑性マトリックス全体にほぼ均一に散在 し、できれば均一に散在することが望ましい。この第一のタイプでは、研磨粒子 が均一に散在することにより、実質的に均質な研磨フィラメントが得られる。第 二、第三および第四のタイプでは、研磨フィラメントはシースおよびコアから成 る。第二のタイプでは、シースは、プラスチック研磨粒子が少なくとも一部に散 在する熱可塑性マトリックスから成る。コアは、シースと共に押出される第二の 熱可塑性材料、またはシースが上に塗布された予備成形コアから構成することが できる。第三のタイプでは、コアは、少なくとも一部にプラスチック研磨粒子が 散在する熱可塑性マトリックスから成り、シースは第二の熱可塑性材料から成る 。第四のタイプでは、シースとコアはどちらも、少なくとも一部にプラスチック 研磨粒子が散在する熱可塑性マトリックスから成る。これらの4種類の実施例で は、熱可塑性マトリックスおよび/またはプラスチック研磨粒子は、シースとコ アとでは異なって良い。 「散在する」という用語は、フィラメントを形成する熱可塑性材料内に研磨粒 子が埋め込まれて配置されていることを意味する。コアとシースの実施例の場合 、「散在する」という用語は、コアもしくはシースまたはこの両方を形成する熱 可塑性マトリックス内に研磨粒子が埋め込まれて全体に配置されていることを意 味する。粒子は、実質的に均質な分布を形成するように散在されるが、必ずしも 絶対的に均質に分布する必要はない。さらに、粒子の大部分は熱可塑性マトリッ クス内に完全に埋め込まれる一方、これは、表面の多少の露出粒子が熱可塑性マ トリックスの外側に部分的に延びる可能性を排除するものではない。 「熱可塑性マトリックス」という用語は、材料が加熱されて溶融 状態になり、実質上冷却されて固体状態になり得ることを意味する。熱可塑性マ トリックスは、本明細書に記載する任意の熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性エラ ストマーで良い。 本明細書で使用する場合、「硬化」という用語は、熱可塑性ポリマーまたは熱 可塑性エラストマーの温度が溶融温度または解離温度未満である場合の熱可塑性 材料の物理的状態を意味する。この用語は、熱可塑性材料の室温(約10〜約40℃ )硬度(ショアDスケール)を表すためにも使用することができる。本発明で使 用する熱可塑性材料の室温ショアDジュロメーター硬度は、ASTM D790が決定す る少なくとも約30であることが望ましく、約30〜約90であればさらに望ましい。 この用語は、熱可塑性マトリックスまたは熱可塑性エラストマー/プラスチック 研磨粒子混合物を物理的および/または化学的に処理してその硬度を高めること は意味しない。 「プラスチック研磨粒子」という用語は、熱可塑性マトリックスに存在する個 々の存在物つまり粒子を意味する。「プラスチック」という用語は、研磨粒子が 有機材料から形成されることを意味する。粒子は、熱硬化性または熱可塑性ポリ マーから形成することが望ましい。こうしたプラスチック研磨粒子の例としては 、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、メタクリレート、メチル メタクリレートおよびポリ塩化ビニルがある。プラスチック研磨粒子のさらにそ の他の例としては、フェノール、エポキシ、ウレアホルムアルデヒド、アクリレ ート、およびメラミンホルムアルデヒドベースの材料の架橋ポリマーがある。 本明細書で使用する「予備成形コア」は、一つのステップが予備成形コアに熱 可塑性シースを塗布することである一つまたは複数のコーティングステップと独 立するステップおよびその前のステップで成形される一つまたは複数のコア要素 を意味する。つまり、予備 成形コアは、硬化配合物と同時に製造されないことを意味する。予備成形コアの 断面は形状に限定がないが、実質的に丸いかまたは矩形の断面を有する予備成形 コアが適していることが分かっている。 予備成形コアはフィラメントの長さ全体から延びることが望ましいが、これは 必須ではない。予備成形コアの断面は全体のフィラメントと同じ断面である必要 もなく、予備成形コアと硬化配合物は同心または偏心で良く、一つまたは複数の コア要素は本発明の範囲内である。 予備成形コアは、連続する個々の金属ワイヤ、多数の連続する個々の金属ワイ ヤ、多数の非金属の連続フィラメント、または後の二つの混合で良いが、予備成 形コアの融解温度は十分に高く、研磨剤充填溶融熱可塑性樹脂のコーティングを 予備成形コアの少なくとも一部に塗布することができ、予備成形コアの完全性が 維持されるように溶融熱可塑性樹脂が急速に冷却されなければならない。 望ましい予備成形コアとしては、プレーン炭素鋼、ステンレス鋼および銅など のシングルストランドおよびマルチストランドの金属コアがある。その他の望ま しい予備成形コアとしては、ガラス、セラミック、並びにアラミド、ポリアミド 、ポリエステルおよびポリビニルアルコールなどの合成有機質高分子材料など、 多数のの非金属フィラメントがある。 第二実施例は、プラスチック研磨粒子を有する複数の研磨フィラメントから成 る研磨ブラシの構造に関する。 この実施例の一つの形態では、研磨ブラシは以下から成る: (a)複数の研磨フィラメントであって、少なくともその一部が、熱可塑性マト リックスと、熱可塑性マトリックス内に分布して研磨フィラメントを形成するプ ラスチック研磨粒子とから成るフィラメント; (b)複数の研磨フィラメントを一緒に固定して、ブラシ構造を形成する手段。 本発明のフィラメントは、多くのタイプのブラシに組み込み、清掃、ばり取り 、丸み付け、金属、プラスチック、ガラス基板上への装飾的仕上げの付与など、 無数の用途に使用することができる。ブラシのタイプとしては、ホイールブラシ 、円筒ブラシ(印刷回路清掃ブラシなど)、小型研削盤ブラシ、床洗浄ブラシ、カ ップ用ブラシ、端部ブラシ、溝ブラシ、フレア付きカップ端部ブラシ、円形フレ ア付き端部カップブラシ、塗布カップおよび可変トリム端部ブラシ、密閉端部ブ ラシ、パイロット接着ブラシ、各種形状の管ブラシ、コイルばねブラシ、排気筒 清掃ブラシ、煙突およびダクトブラシなどがある。一つのブラシ内のフィラメン トは、当然ながら同じであっても異なっても良い。プラスチック粒子充填フィラ メントを使用できる具体的なブラシの例は、米国特許第5,016,311号、 第5,083,840号および第5,233,719号(Young等)並びに第5 ,400,458号(Rambosek)に記載されているブラシなどがある。 本発明の第三の実施例は、ワークピース表面を研磨する方法に関する。この方 法は、以下のステップから成る: (a)外面を有するワークピースを提供するステップ、 (b)研磨ブラシを提供するステップであって、研磨ブラシが以下から成るステ ツプ: (i)研磨フィラメントを形成するために熱可塑性マトリックス内に分布する プラスチック研磨粒子を含む研磨フィラメント: (ii)複数の研磨フィラメントを一緒に固定してブラシ構造を形成する手段; および (c)ブラシをワークビースに対し移動して、ワークピース外面の 一部を除去するステップ。 第三実施例の変形例は、以下のステップから成る方法である: (a)以下から成る研磨ブラシを提供するステップ: (i)プラスチック研磨粒子が熱可塑性マトリックス内に分布する複数の研磨 フィラメント、および (ii)複数の研磨フィラメントを一緒に固定して、ブラシを形成する手段; (b)複数の研磨フィラメントをワークピース表面に接触させ、ワークピース表 面がその上に異物を含むステップ、および (c)研磨ブラシをワークピースに対し移動して、ワークピース表面から異物を 除去するステップ。場合によっては、研磨ブラシは、異物を除去する際に、下に あるワークピースの一部を除去する。また、場合によっては、研磨ブラシは、ワ ークピース外面から著しい量の材料は除去しない。 図面の簡単な説明 本発明について、添付図面を参照してさらに説明する。図中、類似の構造は、 複数の図面全体で類似の数字により示す。 図1は、本発明に従って作成された研磨ブラシの第一実施例の断面図である。 図2は、図1の研磨ブラシの平面図である。 図3は、作動している図1の研磨ブラシの側面図である。 図4は、図1のブラシの剛毛の一実施例の側面図である。 図5は、図1のブラシの剛毛の他の実施例の断面図である。 図6は、本発明に基づく強化手段を具備する研磨ブラシの別の実施例の部分断 面図である。 図7は、本発明に基づく別の強化手段の図6に類似の図面である。 図8は、本発明に従って作成された研磨ブラシの別の実施例の平面図である。 図9は、面9−9に沿って切った図8のブラシの断面図である。 図10は、支持体上に取り付けられた複数の研磨ブラシを有する本発明に基づ くブラシアセンブリの平面図である。 図11A〜図11Dは、図10のブラシアセンブリの面11−11に沿って切 った断面図であり、研磨ブラシを支持体上に取り付ける手段の別の実施例を示す 。 図12は、本発明に基づく放射状研磨ブラシ部分の第一実施例の平面図である 。 図13は、線13−13に沿って切った図12のブラシ部分の断面図である。 図14aは、軸上に組み付けられてブラシアセンブリを形成する図12の複数 のブラシ部分の等角投影図である。 図14bは、個々のブラシ部分が互いに隣接する図14aに類似の図である。 図15は、本発明に基づく放射状研磨ブラシ部分の第二実施例の断面図である 。 図16は、本発明に基づく放射状研磨ブラシ部分の第三実施例の平面図である 。 図17は、1本の軸に一緒に組み付けられた図16の複数のブラシ部分の端部 図である。 図18a〜図18dは、図12の線18−18に沿って切った本発明に基づく ブラシ部分の剛毛の様々な実施例の断面図である。 図19は、作動している図12のブラシ部分の部分側面図である。 図20は、本発明に基づく放射状研磨ブラシ部分の第四実施例の平面図である 。 図21は、1本の軸に取り付けられたブラシ部分の部分平面図であり、取付手 段の別の実施例を示す。 図22は、取付手段のその他の実施例を示すブラシ部分の平面図である。 図23は、線23−23に沿って切った図22のブラシ部分の断面図である。 図24は、本発明を実施する第一の装置および方法の略図である。 図25は、本発明に基づく金型および突出装置の部分断面図である。 図26は、本発明を実施する第二の装置および方法の略図である。 図27は、図26の金型の側面図である。 図28は、図27の線28−28に沿って切った図26の金型部分の第一実施 例の断面図である。 図29は、図28の金型部分の別の実施例の図28に類似する図である。 図30は、図12の線30−30に沿って切った断面図であり、図29の金型 により作成されるブラシ部分の別の実施例を示す。 図31は、公知の回転工具の等角図である。 図32は、本発明に基づく研磨フィラメントの実施例の透視図である。 図33〜図39は、本発明に基づく研磨フィラメントの個々の実施例の拡大透 視図であり、コアを示すためにシースの一部を除去してある。 図40は、本発明に基づくフィラメントを具備するブラシ工具の実施例の透視 図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明は、一側面では、成形研磨ブラシ、成形研磨ブラシを作成する方法、お よび成形研磨ブラシを使用する方法に関する。 図1および図2を参照すると、研磨ブラシ10の第一実施例は、第一面14お よび第二面16を有する平面の基材12から成る。複数の剛毛18は、基材12 の第一面14から外側に突出する。各剛毛18の間には、基材12の第一面14 が露出する空間がある。研磨ブラシ10は、一体成形されることが望ましく、成 形可能なポリマー28内の研磨粒子26の一般に均質な配合物から成る。 材料、製造工程およびブラシ構造は、所望の研磨用途によって決まる。本明細 書で使用する場合、「研磨」という用語は、少なくとも以下の一つを含む:ワー クピース表面の一部を除去する;ワークピースに表面仕上げを施す;表面のスケ ールを除去する;表面のばりを除去する;ベンキまたはその他のコーティング、 ガスケット材料、腐食、オイル残留物、その他の異物もしくは残骸の除去など、 ワークピース表面を清掃する;またはこれらのいくつかの組み合わせ。いくつか の実施例では、攻撃的な研磨特性を提供することが望ましく、この場合、ブラシ 部分は、研磨粒子、比較的大きい研磨粒子、比較的硬質の研磨粒子、結合剤の比 率に比べて比較的研磨性が高い粒子、またはこれらのいくつかの組み合わせから 構成すると良い。その他の実施例では、研磨する表面に対して艶出しタイプの仕 上げを施すか、または表面材料自体を除去せずに表面を清掃することが望ましく 、この場合、ブラシ部分には研磨粒子を使用しないか、比較的小さい研磨粒子、 比較的軟質の研磨粒子、結合剤の比率に比べて比較的研磨性が低い粒子、または これらのいくつかの組み合わせを使用すると良い。様々な配合および硬度の研磨 粒子26を使用して、所望の研磨特性を得ることができる。 基材 望ましい実施例では、基材12は一般に平面である。しかし、輪郭があるかま たは曲線状の基材も本発明の範囲に含まれる。たとえば、基材12は、凸状、凹 状または円錐状で良い。こうした装置の場合、剛毛18を均一な長さにして、剛 毛の先端22が同一平面にないようにするか、または剛毛の長さを変えて、先端 を同一平面にすることができる。基材12は、その周囲にリップを任意に具備す ることができ、基材の一部は、そこから一番外側の剛毛18を超えて半径方向に 延びる。リップのサイズは、境を接する表面に対し、ワークピースの表面に対し て一定の角度にて研磨ブラシ10を動かすことを妨げないように、最小限である ことが望ましい。 図1〜図7に示す望ましい一実施例では、基材12は、より多くの剛毛を不均 一または不規則なワークピースと接触させるのに役立つ可撓性基材12を提供す るのに適する材料および厚さである。基材12は、基材の損傷または著しい永久 的な変形を生じずに、少なくとも10°曲がることができれば望ましく、少なく とも20°曲がることができればさらに望ましく、少なくとも45°曲がること ができればさらに望ましい。所望の曲がり角度は、意図する研磨実施例およびワ ークピースの材料によっても異なる。不均一または不規則なワークピースを研磨 する能力は、可撓性基材12が可撓性剛毛18と結合すると強化される。基材1 2は、約1.0〜15.0mmの厚さを有することが望ましく、約1.5〜10mmであればさら に望ましく、約2.0〜6mmであればなお望ましく、約2.5〜4.0mmであれば最も望 ましい。基材12は、図2に示すように円形であることが望ましい。基材12の 直径は、約2.5〜20.0cm(1.0〜8.0in)であることが望ましいが、これより小さ いかまたは大きい基材も意図されている。円形以外の基材形状も意図されており 、基材形状と しては、比較的硬質で非可撓性の基材であれば、楕円形、矩形、正方形、三角形 、菱形およびその他の多角形があるが、これらだけに限らない。 基材12は、単一の研磨ブラシを提供するために、剛毛18と一体成形するこ とが望ましい。したがって、剛毛18を基材12に接着するために、接着手段ま たは機械的手段は不要である。基材12および剛毛18は同時に成形することが 望ましい。場合によっては、研磨粒子26と成形可能ポリマー28の一つの混合 物を1回の射出過程において金型に配置することができる。こうした実施例では 、研磨ブラシ10は、全体的に一般に均質な配合物から成る。しかし、成形過程 により、研磨粒子と結合剤の混合物は完全に均質にはならない。たとえば、ポリ マーと研磨混合物を金型に射出する際、細い剛毛の空洞の影響により、基材付近 の剛毛空洞の内側に隣接して比較的多くのポリマーが最初に冷却され、混合物の 研磨粒子の濃度は、剛毛の先端22に向かって多少高くなる。 あるいは、成形可能なポリマー28を金型に2回以上装入することができる。た とえば、1回目には、成形可能なポリマー28と研磨粒子26の混合物を装入す る。この混合物は、主に剛毛18内に配置される。2回目には、研磨粒子26を含 まないかまたは比較的少量の研磨粒子を含む成形可能ポリマー28を装入する。 研磨粒子を含まない成形可能ポリマー28は、研磨ブラシ10の基材12に主に 存在する。 研磨粒子を含むポリマーを2回装入することも、本発明の範囲に含まれる。1 回目の装入には比較的大きい研磨粒子を含み、2回目の装入には比較的小さいか または比較的軟質の研磨粒子を含むことができる。研磨する際には比較的粗い研 磨粒子を使用し、次に比較的細かい研磨粒子を使用する。 剛毛 剛毛18は、基材12の第一面から延び、根元20は基材12に隣接し、先端 22は基材12から離れている。剛毛18は任意の断面を有することができ、こ れらの断面としては、円形、星形、半月形、四分円形、楕円形、矩形、正方形、 三角形、菱形または多角形などがあるが、これらだけに限らない。望ましい一実 施例では、剛毛18は、剛毛18の長さに、沿って一定の円形断面から成る。そ の他の望ましい実施例では、剛毛18は、剛毛の長さの全体または一部に沿って 一定ではない、つまり可変の断面を有する。 剛毛の断面積が基材12から離れた方向に減少するように、剛毛にはテーパを 付けることが望ましい。テーパ付き剛毛18は、上記の任意の断面を有すること ができるが、円形の断面を有することが望ましい。テーパ付き剛毛18は、研磨 ブラシを製造する際に、断面が一定の剛毛18よりも金型から取り出しやすい傾 向がある。さらに、剛毛18には、図3に示すように研磨ブラシ10をワークピ ースに対して回転させる際に、曲げ応力が加わる。これらの曲げ応力は、剛毛1 8の根元20において最高である。したがって、図4および図5に示すテーパ付 き剛毛は、円筒状の剛毛18よりも曲げ応力に耐えることができる。さらに、ブ ラシ10は、剛毛18の根元20と基材の第一面14間の移行部にすみ肉半径2 4を具備することが望ましい。すみ肉24は、約0.25〜2.5mm(.010〜0.100in)の 半径を有することができるが、約0.5〜1.3mm(.020〜.050in)であればさらに望ま しい。図4に示す望ましい一実施例では、剛毛18は円錐形であり、その長さ全 体に沿って直径が減少する。図5に示す他の望ましい実施例では、剛毛18は、 基材に隣接してテーパ付き部分を有し、剛毛の他の部分は円筒状である。望まし い一実 施例では、テーパは根元20から先端22方向の長さの約80%まで延び、剛毛 の先端22までの長さの他の部分は円筒状である。テーパは適切な任意の角度か ら成り、望ましい一実施例では、図4および図5の角度αで測定して約3°であ る。 剛毛18は、根元20から先端22まで測定した剛毛18の長さを剛毛の幅で 除算したアスペクト比を有する。テーパ付き剛毛の場合、この幅は、アスペクト 比を決めるために長さに沿った平均幅として定義される。非円形断面の場合、こ の幅は、方形断面の隅から隅までの対角線など、所定の平面の最長幅である。図 1〜図7に示す望ましい一実施例では、剛毛18のアスペクト比は少なくとも1 であることが望ましく、約4〜18であればさらに望ましく、約6〜16であればな お望ましい。剛毛18のサイズは、ブラシ10の特定実施例に応じて選択するこ とができる。剛毛18の長さは、約5〜80mmであれば望ましく、約5〜50mmであ ればさらに望ましく、約5〜25mmであればなお望ましく、約10〜20mmであれば最 も望ましい。剛毛18の幅は、約0.25〜10mmであれば望ましく、約0.5〜5.0mmで あればさらに望ましく、約.75〜3.0mmであればなお望ましく、約1.0〜2.0mmであ れば最も望ましい。望ましい一実施例では、剛毛18はすべて同じ寸法を有する 。あるいは、一つのブラシ10の剛毛18は、異なる長さ、幅または断面など、 寸法が異なっても良い。剛毛18の長さおよび基材12の輪郭は、先端22が一 般に同一平面になるように選択することが望ましいが、本発明はその他の配列も 意図している。 剛毛18の密度および配列は、研磨ブラシ10の特定の実施例に応じて選択す ることができる。剛毛18は、任意のパターンまたは規則的なパターンで基材1 2に配置することができる。基材12が円形である場合、剛毛18は、同心円の リング状に配置することが 望ましい。研磨ブラシ10は回転してワークピースを加工するので、基材12の 中心付近の剛毛は、基材12の周囲付近の剛毛18よりも遅い線形速度で移動す る。したがって、基材12の中心上またはこの付近の剛毛18は、中心部から離 れた剛毛18に比べて動きが少ない。したがって、ブラシ10は、図2に示すよ うに基材12中心の第一面14に剛毛18がない部分を有する。剛毛18は、必 要に応じて隣接する剛毛と境を接していても、接していなくても良い。剛毛18 の密度は約5〜30本/cm2の範囲であることが望ましく、約10〜25本/cm2であれ ばさらに望ましく、約15〜20本/cm2であればなお望ましく、約20本/cm2であれ ば最も望ましい。剛毛は、基材12の第一面14の一部の上にのみ存在するか、 または実質的に基材12の第一面14全体の上に存在して良い。 剛毛の材料、長さおよび構造は、不均一または不規則なワークピースを研磨す るのに役立つように、剛毛18の可撓性が十分であるように選択することが望ま しい。剛毛18は、剛毛の損傷または実質的に永久的な変形を生じずに少なくと も10°曲がることが望ましく、少なくとも25°曲がればさらに望ましく、少なく とも45°曲がればなお望ましく、少なくとも90°曲がれば最も望ましい。こうし たワークピースの研磨をさらに促進するために、基材12も可撓性であることが 望ましい。可撓性剛毛を使用する場合、剛毛は、図3のAに示すように先端22 の前縁の接合点および剛毛側面の一番外側の部分においてワークピース表面と接 する。これは、先行技術で周知のとおり、アスペクト比が非常に低い非可撓性研 磨突起と対照的である。こうした突起は主に、突起先端の平面全体でワークピー スと接する。 望ましい一実施例では、剛毛18は長さが等しく、平面状の基材12から延び て、先端22は、ブラシを停止した際に同一平面上に なる。剛毛の先端22が同一平面ではない基材12および剛毛18の構成も可能 である。たとえば、基材周囲付近の剛毛をブラシ10の中心部の剛毛より長くする ことができる。これは、高回転速度(22,000RPM以上)により生じる剛毛の変形 を補正するために行われる。こうした状態では、基材12周囲付近の剛毛は、基 材中心部付近の剛毛より高速度で移動し、基材中心付近の剛毛より半径方向外側 に大きく曲がる。静止時の様々な高さは、動作状態における剛毛先端22がほぼ 同一平面になるように選択することができる。 取付手段 図1を参照すると、研磨ブラシ10は、基材12と一体の取付手段30を具備 する。取付手段30は、使用中に研磨ブラシ10を回転工具および/または支持 パッドもしくはバックアップパッドに固定する手段である。取付手段30は、基 材および剛毛と一体成形することが望ましい。望ましい取付手段は先行技術で十 分に周知であり、米国特許第3,562,968号、第3,667,170号お よび第3,270,467号に記載されている。最も望ましい取付手段は、米国 特許第3,562,968号が示唆しているように、回転工具とねじで係合する のに適する一体成形スレッド付きスタッドである。この種の取付手段は、円形ま たはディスク形ブラシ10に望ましい。取付手段30は、適切な回転のために基 材12に対し中心に位置することが望ましい。取付手段30は、研磨ブラシ10 の他の部分と同じ材料から作成することができ、研磨粒子26を含んで良い。あ るいは、取付手段30は、研磨粒子26を含まない成形可能ポリマー28の独立 した射出から作成することができる。 本発明の範囲には、米国特許第5,077,870号“Mushroom-Type Hook S trip for a Mechanical Fastener” (Melbye等)に記載されているか、またはミネソタ州、セントポールのMinnesot a Mining and Manufacturing CompanyからSCOTCHMATETMとして市販されているタ イプのフックおよびループ式取付手段を使用することも含まれる。また、Minnes ota Mining and Manufacturing Companyから市販されているDUAL LOCKTM締結具 などの両性締結具を使用して、研磨ブラシをバックアップパッドに固定すること もできる。また、米国特許第4,875,259号、“Intermeshing Articles ”(Appeldorn)に記載されているような係合構造面を使用することも可能である 。あるいは、研磨ブラシの基材に一つまたは複数の直線状またはスレッド付きの 穴または開口部を設け、研磨ブラシを機械的に(ボルトとナットを使用するなど )バックアップパッドに固定することもできる。 強化手段 基材部分は、図6に示すファイバ強化手段40aから成る強化手段をさらに具 備することができる。強化手段40aは、たとえばファブリック、不織シート材 料、メッシュ、スクリムなどから構成するか、または成形可能ポリマーに配台さ れ、研磨ブラシ全体に分散する個々のファイバから構成することができる。強化 手段は、その物理的特性を改善するための処理を任意に含むことができる。強化 手段の目的は、支持体の曲げ強度と引張り強度を高めることである。本発明に使 用するのに適する強化ファイバの例としては、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維 、ワイヤメッシュ、鉱物繊維、耐熱有機質材料から成形した繊維、またはセラミ ック材料から成形した繊維がある。その他の有機質繊維としては、ポリビニルア ルコール繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維およびフェノール繊維がある。 ガラス繊維を使用する場合、成形可能なポリマー混合物は、熱可塑性 材料に対する接着を改善するために、シラン結合剤などのカップリング剤を含む ことが望ましい。繊維の長さは、約0.5mm〜約50mmの範囲であり、約1mm〜約25m mであれば望ましく、約1.5mm〜約10mmであれば最も望ましい。繊維のデニールは 約25〜300であり、50〜200であれば望ましい。 強化手段は、図7に示す強化層または基板40bを含むことができる。研磨ブ ラシ10は基材12から成り、基材12には、その第二面16に強化基板40b が取り付けられている。強化基板40bの目的は、基材12の強度を高めること である。強化基板40bは、研磨粒子26を含まなくて良い。強化基板40bは ワークピースと接触しないので、この層には研磨粒子を含む必要はない。強化基 板は、成形可能なポリマーから構成することができる。この場合、強化基板は、 研磨ブラシ10と同時に成形することができる。あるいは、強化基板40bは、 高分子フィルム、注入高分子フィルム、クロス、紙、バルカナイズドファイバ、 不織層、およびこれらを処理したものなど、支持体タイプの材料で良い。この場 合、強化基板40bは金型に装入することができ、ブラシ10を形成する成形可 能ポリマー28は強化基板40bに接着することができる。あるいは、強化基板 40bは、ブラシ成形後にブラシ10に接着剤で接着することができる。望まし い一実施例では、強化基板40bは基材12と同一の広がりを持つが、必要に応 じて基材12より小さくても大きくても良い。 次に図8および図9を参照すると、本発明に基づく成形研磨ブラシ110の別 の実施例が示されている。研磨ブラシ110は、図示のとおり一般に楔形の多角 形である平面状の基材112を有する。基材112は、互いに対向する第一面1 14と第二面116を有する。第一面114からは、複数の剛毛118が延びて いる。剛毛1 18は、図1および図2の実施例に関して上記で説明したとおり剛毛118の長 さ全体またはその一部において先端122より広い根元120を有するようにテ ーパが付いている。 研磨ブラシ110は、フロアメンテナンス作業に一般に使用される回転フロア マシンに使用するのに都合が良いように構成されているが、その用途はそれによ り制限されない。図10から分かるとおり、複数の研磨ブラシ110を適切な支 持体140に取り付け、アセンブリ150を形成することができる。適切な支持 体140としては、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufac turing Companyが市販しているINSTALOKTMなどがある。これは、以下に説明する とおり、研磨ブラシ110を上に取り付けるように変更された。支持体140は 、床面を研磨するための先行技術で周知のとおり、回転フロアマシンに取り付け ることができる。 研磨ブラシ110は一般に楔形であり、研磨ブラシ間に隙間があるように支持 体140上に配置することが望ましく、支持体140の第一面142には剛毛1 18がない。研磨ブラシ110は、支持体140の周囲に実質的に等間隔で配置 することが望ましい。支持体140上の剛毛118および研磨ブラシ110の区 分された配置は、一般に平行な剛毛118と関連して連続する「縁部」を形成し 、この縁部により、剛毛118は不均一な表面内のへこみに達することができ、 区分された処理面がない類似のブラシアセンブリに比べて処理効率ははるかに高 まる。区分された配置は、剛毛118内に蓄積する材料の量を減少する上でも役 に立つ。ブラシ110間の開放範囲は材料が蓄積する空間になり、その結果、研 磨ブラシ110の使用寿命が延長する。この隙間は、所定の支持体140上の剛 毛の数も減少させ、作動中のその他の剛毛118に対する圧力が増大 する。その他の剛毛118は各々比較的大きい力を支持しなければならないので 、その結果得られる剛毛118の先端122における圧力の増大は本発明のブラ シアセンブリの処理効率を改善するのに役立つ。あるいは、ブラシ110は、支 持体140上で剛毛118が途切れないように配置することができる。あるいは 、1本のブラシ110に、一般に支持体140のサイズに等しい円形支持体11 2を装備することができる。 研磨ブラシ110は、任意の成形可能ポリマー128、添加剤および本明細書 に記載する研磨粒子126から構成することができる。研磨ブラシ110は、研 磨粒子126を含まなくても良い。床洗浄および艶出しなどの実施例では、適切 な一つの成形可能ポリマー128は、デラウェア州、ウィルミントンのE.I.Du P ont de NemoursがHytrelTM5526として市販しているものなど、ポリエステルベー スのTPEと、研磨粒子126として30重量%の120グレードの炭化珪素とから成 る。 アセンブリ150には、複数の類似する研磨ブラシ110を使用することがで きる。つまり、研磨ブラシ110は、一つのアセンブリ150の中で異なって良 い。たとえば、成形可能ポリマー128、研磨粒子126および剛毛118の長 さもしくは配置が異なるか、またはその他のパラメーターを有する研磨ブラシ1 10を使用することができる。また、一つの研磨ブラシ110内で高さが異なる 剛毛118を使用することもできる。 研磨ブラシ110は、支持体140に永久的または取外し可能に固定すること ができる。図11Aから分かるとおり、ブラシ110の第二面116は、接着層 130により支持体140の第一面142に結合される。接着層130は、感圧 接着剤および熱活性化接着剤など、適切な任意の接着剤から構成することができ る。あるいは、 研磨ブラシ110および支持体140の材料は、音波溶接により取り付けるよう に選択することができる。 研磨ブラシ110は、ねじ、ボルト、リベット、クランプなどにより支持体1 40に機械的に固定することができる。また、図11Bに略図を示すように、支 持体140の第一面142に取付層130a、研磨ブラシ110の第二面に補足 取付層132aを使用することも可能である。取付層130aおよび132aは 、米国特許第5,077,870号、“Mushroom-Type Hook Strip for a Mecha nical Fastener”(Melbye等)に記載されているか、またはミネソタ州、セントポ ールのMinnesota Mining and Manufacturing CompanyがSCOTCHMATETMとして市販 しているものなど、フックおよびループ式の取付システムから構成することがで きる。また、Minnesota Mining and Manufacturing Companyが市販しているDUAL LOCKTM締結具などの両性締結具を使用して、研磨ブラシをバックアップパッド に固定することもできる。米国特許第4,875,259号、“Intermeshing A rticles”(Appeldorn)に記載されている係合構造面を使用することも可能である 。 研磨ブラシ110は、図11Cに示すように、支持体112の第二面から延び る一体成形スタッド130bにより支持体140に解放可能に固定することがで きる。スタッド130bは、支持体140の穴130bに解放可能にかみ合う大 きさおよび構成であり、支持体140の第二面144とかみ合う。または、支持 体140は、図11Dに示すように、レール132cをブラシ110の支持体1 12に摺動可能にかみ合うスロット130cを具備することもできる。 図12および図13は、本発明に基づく成形研磨ブラシのさらに別の実施例が 示されている。「研磨ブラシ」および「研磨ブラシ部 分」という用語は、この実施例を指すために置き換え可能に使用される。図12 および図13に示すとおり、研磨ブラシ部分10は、外側縁部14と内側緑部1 6を有する基材または中心部分12から成る。複数の剛毛18は、外側縁部14 から外側に延び、剛毛の根元20から始まって剛毛の先端22に終わる。剛毛の 根元20間には空間があり、基材または中心部分12の縁部14が露出する。あ るいは、隣接する剛毛は根元20部で互いに隣接する。ブラシ部分10は、剛毛 18と中心部分12が互いに連続するように一体成形される。ブラシ部分10は 、成形可能ポリマー28内の研磨粒子26の一般に均質な配台物から成る研磨ブ ラシ部分であることが望ましい。 図14aに示すとおり、複数のブラシ部分10を主軸101上に組み立てて、 ブラシアセンブリ100を形成することができる。任意の数の部分10を一緒に 組み立てて、所望の幅のアセンブリ100を形成することができる。ブラシ部分 10は、図14bに示すように、ブラシ部分間に実質的に空間がないように、互 いに隣接することが望ましい。あるいは、ブラシ部分10は、図14aに示すよ うに隣接ブラシ部分間に空間があるように軸101上に組み立てることができる 。たとえば、5〜10,000個のブラシ部分10を一緒に組み立ててアセンブリ10 0を形成することができるが、多少なりとも必要に応じて使用することができる 。部分間を係合する手段は、隣接ブラシ部分が互いに対して回転するのを減少す るかまたはなくすために具備される。こうした係合手段は、たとえば中心部分1 2の表面上の相互係合鋸歯パターンまたは穴およびディンプルパターンを具備す ることができる。便宜上、この実施例は、他の部分がブラシアセンブリと結合す るように意図されている場合に「ブラシ部分」と呼ぶ。しかし、「ブラシ部分」 という用語は、他のブラシ部 分と結合せずに単独で使用される実施例を除外することを意図するものではなく 、「ブラシ」という用語はブラシ部分を指すためにも使用されることが分かる。 中心部分 「中心部分」という用語は、図12〜図22に示すように、一般に半径方向外 側に延びる剛毛を有するブラシの実施例に関して便宜上一般的に使用する。「基 材」という用語は、図1〜図11に示すように、基材に対して一般に垂直に延び る剛毛を有するブラシの実施例に関して便宜上一般的に使用する。しかし、「基 材」および「中心部分」という用語はこれに限られるものではなく、全体的に相 互に置き換え可能に使用できることが分かる。図12に示す実施例では、中心部 分または基材12は、一般に平面である連続する円周部分である。輪郭があるか または曲線状の中心部分を有することも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、 中心部分12は凸状、凹状または円錐形で良い。図15に示すように、中心部分 12aは円錐であり、剛毛18は、中心部分により区画される円錐面に対して平 行に延びる。 ブラシ部分10は、数個のブラシ部分を1個の駆動手段に一緒に機械的に結合 してブラシアセンブリとするために、溝、キー溝または根元などの取付手段を中 心部分12に任意に有することができる。図12に示すように、中心部分12は 2個の取付穴19を具備し、その穴には止めロッドを挿入することができる。2 本の止めロッド102が穴19に挿入されたブラシアセンブリ100を図14a に示す。軸101および止めロッド102は次に、適切な回転駆動手段に取り付 けることができる。 図12〜図21に示す実施例では、中心部分12は約0.5〜25mm の厚さを有することが望ましく、厚さは、約1.0〜10mmであればさらに望ましく 、約1.5〜6mmであればなお望ましく、1.5〜3mmであれば最も望ましい。中心部分 12は、図12に示すように円形であることが望ましい。中心部分12の外側縁 部14の直径は約2.5〜61mm(1.0〜24.0in)であることが望ましいが、これより 小さいかまたは大きい中心部分も本発明の範囲に含まれる。望ましい一実施例で は、中心部分12は、より多くの剛毛を不均一または不規則なワークピースと接 触させるのに役立つ可撓性中心部分12を提供するのに適する材料および厚さで ある。中心部分12は、中心部分の損傷または実質的に永久的な変形を生じずに 少なくとも10°曲がることが望ましく、少なくとも20°曲がればさらに望ましく 、少なくとも45°曲がればなお望ましい。円形以外の中心部分の形状も本発明の 範囲に含まれ、これらの形状としては、比較的剛性または非可撓性中心部分の場 合、楕円形、矩形、正方形、三角形、菱形およびその他の多角形形状を含むが、 これらだけに限らない。 中心部分12bは、図16に示すように互いにリング状の扇形で良い。この実 施例では、中心部分12bは、放射状の縁部13および15により各面に接着さ れる。リング状扇形は、整数個のリング状扇形を一つの円周ブラシ部分に組み立 てることができる角度のある幅を有する。たとえば、4個の90°のリング状扇形 10bは、図17に示す360°の円周ブラシ部分を形成するように容易に配置す ることができる。 中心部分12は、一つのブラシ部分になるように剛毛18と一体成形すること が望ましい。したがって、剛毛18を中心部分12に接着する接着剤または機械 的手段は不要である。中心部分12と剛毛18は、同時に成形することが望まし い。研磨ブラシ部分を作成 するには、研磨粒子26と成形可能ポリマー28の一つの混合物を1回の射出過 程で金型に配置する必要がある。こうした実施例では、研磨ブラシ部分は、全体 に一般的に均質な配合物から成る。しかし、成形過程により、研磨粒子と結合剤 の混合物は完全に均質にはならない場合がある。たとえば、ポリマーと研磨剤の 混合物を金型に射出する際、細い剛毛の空洞の影響により、基材付近の剛毛の空 洞内側に隣接してより多くのポリマーが最初に冷却され、混合物の研磨粒子の濃 度は剛毛の先端22に向かって多少高くなる。 あるいは、成形可能なポリマー28を2回以上金型に装入することができる。 たとえば、1回目の装入では、成形可能ポリマー28と研磨粒子26の混合物が 剛毛18内に主に配置される。2回目の装入では、研磨粒子26を含まないか、 または少量もしくは異なる種類の研磨粒子を含む成形可能ポリマー28が主にブ ラシ部分10の中心部分12に配置される。2回の装入の両方に研磨粒子を含む ことも、本発明の範囲に含まれる。最初の装入には一定のサイズ、材料および/ または硬度を有する研磨粒子を含み、2回目の装入には異なる研磨粒子を含むこ とができる。研磨する際、先端22付近の研磨粒子が最初に使用され、次に、根 元20付近により近い研磨粒子が使用される。 剛毛 剛毛18は、根元20から始まって中心部分12から離れた先端22で終わる ように中心部分12の外側縁部から延びる。望ましい一実施例では、剛毛18は 、中心部分12の外側縁部14から放射状に延び、中心部分12と同一平面上に ある。以下でさらに詳しく述べるように成形を容易にするため、外側縁部14の 周囲に一列の剛毛18が配置されることが望ましい。あるいは、図30に示すよ うに、二列の剛毛18を形成しても良い。剛毛18は、中心部分12が図13に 示す平面であるか、または図15に示す円錐形であるかに関わらず、中心部分1 2の平面に対して平行な平面内の中心部分12の外側1部14から延びることが 望ましい。あるいは、剛毛18は、中心部分の平面に対して斜角にて中心部分1 2の外側縁部14から延びても良い。 剛毛18は、任意の断面を有して良い。こうした断面としては、円形、星形、 半月形、四分円形、楕円形、矩形、正方形、三角形、菱形またはその他の多角形 があるが、これらだけに限らない。具体的な断面をいくつか図18a〜図18d に示す。望ましい一実施例では、剛毛18は、剛毛18の長さに沿って一定の断 面を有する。他の実施例では、剛毛18は、剛毛の長さに沿って一定ではないか または変化する断面を有する。 剛毛18には、剛毛の断面積が根元20から先端22方向に減少するようにテ ーパを付けることができる。テーパ付き剛毛18は、上記の任意の断面を有する ことができる。剛毛18は、図19に示すように、ブラシ部分10がワークピー スに対して回転する際に曲げ応力を受ける。これらの曲げ応力は、剛毛18の根 元20(外側縁部14)において最大である。したがって、テーパ付き剛毛は、 断面積が一定の剛毛よりも曲げ応力に耐えることができる。剛毛18は、長さ全 体に沿ってテーパを有するか、または根元20に隣接してテーパ部分を有し、剛 毛の他の部分では一定の断面積を有することができる。テーパは、適切な任意の 角度から構成して良い。sらに、ブラシ部分10は、剛毛18の根元20と中心 部分12の外側縁部14との間の移行部にすみ肉半径を有することができる。 剛毛18は、外側の根元20から先端22まで測定した剛毛18の長さを剛毛 の幅で除算した値として定義されるアスペクト比を有 する。テーパ付き剛毛の場合、この幅は、アスペクト比を決定するための長さに 沿った平均幅と定義される。非円形断面の場合、幅は、方形断面の隅から隅まで の対角線など、所定の平面内の最長幅と考える。図11〜図23に示す実施例で は、剛毛18のアスペクト比は少なくとも2であることが望ましく、約5〜100で あればさらに望ましく、約50〜75であればなお望ましい。剛毛18のサイズは、 ブラシ部分10とブラシ100の特定の実施例に応じて選択することができる。 剛毛18の長さは約0.2〜50cmであることが望ましく、約1〜25cmであればさらに 望ましく、約5〜15cmであればなお望ましい。剛毛18の幅は、約0.25〜10mmで あれば望ましく、約0.5〜5.0mmであればさらに望ましく、約0.75〜3.0mmであれ ばなお望ましく、約1.0〜2.0mmであれば最も望ましい。一実施例では、剛毛18 はすべて同じ寸法を有する。あるいは、複数のブラシ部分10から成るブラシア センブリ100の剛毛18は、異なる長さ、幅または断面積など、寸法が異なっ て良い。図20は、二つのグループの短い剛毛18aおよび二つのグループの長 い剛毛18bを有するブラシ部分10を示す。図17に示す実施例では、各々剛 毛の長さが異なるリング状扇形部分10bを配置することができる。図14aお よび14bに示すブラシアセンブリ100に関しては、異なる剛毛を有する隣接 するブラシ部分10を使用することができる。 剛毛18の密度と配置は、ブラシ部分10およびブラシアセンブリ100の特 定の実施例に応じて選択することができる。剛毛18は、中心部分12の外側縁 部14周囲に均一に配置することが望ましい。あるいは、剛毛18は、各グルー プ間に空間があるグループとして配置することができ、半径方向外側以外、つま り中心部分12の半径に対してゼロではない角度にて中心部分12の平面内で方 向を決めることができる。したがって、ブラシ部分10は、外側縁部14に剛毛 18を含まない部分を有することができる。剛毛は、中心部分12の外側縁部1 4の一部の上にのみ存在するか、または実質的に外側縁部14全体に存在して良 い。剛毛18は、所望の剛毛と境を接していても、接していなくても良い。 剛毛の材料、長さおよび構成は、剛毛18が十分に可撓性があり、不均一また は不規則なワークピースの研磨を促進ことができるように選択することが望まし い。剛毛18は、剛毛の損傷または実質的に永久的な変形を生じずに、少なくと も25°曲がることが望ましく、少なくとも45°曲がればさらに望ましく、少なく とも90°曲がればなお望ましく、約180°曲がれば最も望ましい。 剛毛18は、適切な構造により強化することができる。たとえば、強化ファイ バまたはワイヤを剛毛の金型の空洞内に配置し、成形可能なポリマー28を強化 ワイヤの周囲に射出することができる。こうして、内部に強化ワイヤまたはファ イバが埋め込まれた剛毛18が得られる。 取付手段 ブラシ部分10は、数個のブラシ部分を一緒に結合してブラシアセンブリを形 成するか、または一つもしくは複数のブラシ部分10をハブもしくは軸などの支 持手段に取りつけるための取付手段を具備することが望ましい。図12および図 14に示すように、中心部分12は、軸101とかみ合うように構成された内側 縁部16を有する。中心部分12は、止めロッド102を受け入れるための取付 穴19も具備する。図16および図17に示す別の実施例では、中心部分12b は、軸101’内に補足的に構成されたスロット104とかみ合うように構成さ れた頚部32と基材34から成る取付用 根元を具備する。図16および図17に示す配置は、リング状扇形12bを含む ブラシ部分に良く適する。取付用根元30は、作動中に半径方向にリング状扇形 を支持することができる。取付用根元30は、360°のブラシ部分10、10a と共に使用することもできる。取付手段のその他の実施例を図21に示すが、こ の実施例では、中心部分12は、軸101”内に適切に構成されたキー106と かみ合うように構成された溝またはキー溝36を具備する。 図12および図13に示すブラシ部分の望ましい一実施例では、中心部分12 は、縁部14にて約10cm(4in)の外径、縁部16にて約5cm(2in)の内径、お よび約2.0cm(0.08in)の厚さを有し、144本の剛毛18は、中心部分12の 平面内の縁部14から半径方向外側に延びる。各剛毛18は、長さが約7.5cm(3 in)であり、根元の太さ約2.0mm(0.08in)から先端の太さ約1.5mm(0.06in)ま でテーパが付き、断面は図18cに一般に示すとおりである。 取付手段のさらに別の実施例を図22および図23に示す。この実施例では、 中心部分12は連続しており、内側縁部16により区固される開口部を具備しな い。取付手段38は、中心部分12の中心に装備される。この種の取付手段は、 360°の円形ブラシ部分に使用するのに適する。適切な取付手段38は先行技術 で公知であり、米国特許第3,562,968号、第3,667,170号、第 3,270,467号に記載されている。望ましい一つの取付手段は、米国特許 第3,562,968号に記載されているように、回転工具とねじで係合するの に適する一体成形スレッド付きスタッドである。取付手段38は中心部分12と 一体成形し、ブラシ部分10が適切に回転するように中心部分12に対し中心に 位置することが望ましい。取付手段38は、ブラシ部分10の他の部分と同じ材 料か ら作成することができ、研磨粒子26を含んで良い。あるいは、取付手段38は 、研磨粒子26を含まない成形可能なポリマー28の独立する射出から作成する ことができる。 図22および図23に示すブラシ部分の望ましい一実施例では、中心部分12 は、縁部14の外径が約10cm(4in)であり、約2.0mm(0.08in)の厚さを有し、 114本の剛毛18は、中心部分12の平面内で縁部14から半径方向外側に延び る。各々の剛毛18は、長さが約7.5cm(3in)であり、根元部の太さ約2.0mm(0 .08in)から先端部の太さ約1.5mm(0.06in)までテーパを形成し、一般に図18 cに示す断面を有する。ブラシ部分は、米国特許第3,562,968号に記載 されているように、回転工具とねじで係合するのに適する一体性形スレッド付き スタッドを具備する。 図22および図23に示すブラシ部分の別の望ましい実施例では、中心部分1 2は、縁部14の外径が約2.5cm(1in)であり、約2.5mm(0.1in)の厚さを有し 、30本の剛毛18が中心部分12の平面内で縁部14から半径方向外側に延びる 。各々の剛毛18は、長さが約2.25cm(0.88in)であり、根元部の太さ約3.0mm (0.12in)から先端部の太さ約2.0mm(0.08in)までテーパを形成し、一般に図 18cに示す断面を有する。ブラシ部分は、米国特許第3,562,968号に 記載されているように、回転工具とねじで係合するのに適する一体成形スレッド 付きスタッドを具備する。 強化手段 中心部分12は、繊維強化基板から成る強化手段をさらに具備することができ る。強化手段は、たとえば、繊維、不織シート材、マット、メッシュ、スクリム などから構成することができるか、または成形可能ポリマー内に配合され、ブラ シ部分全体に分散する個々 の繊維から構成することができる。強化手段は、その物理的特性を改善するため の処理を任意に含むことができる。強化手段の目的は、ブラシ部分10の曲げ強 度と引張り強度を高めることである。本発明に使用するのに適する強化手段の例 としては、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維、ワイヤメッシュ、鉱物繊維、耐熱 有機材料から成形した繊維、またはセラミック材料から形成した繊維がある。そ の他の有機質繊維としては、ポリビニルアルコール繊維、ナイロン繊維、ポリエ ステル繊維およびフェノール繊維がある。ガラス繊維を使用する場合、成形可能 ポリマーの混合物は、熱可塑性材料に対する接着を改善するために、シラン結合 剤などのカップリング剤を含むことが望ましい。繊維の長さは、約0.5mm〜約50m mの範囲であることが望ましく、約1mm〜約25mmであればさらに望ましく、約1 .5mm〜約10mmであれば最も望ましい。繊維のデニールは、約25〜300であるこ とが望ましく、50〜200であればさらに望ましい。 成形可能ポリマー 本明細書に記載するブラシ、ブラシ部分およびフィラメントに使用される成形 可能ポリマー材料28は、成形することができる、つまり熱により所望の形状を 形成することができる有機質結合剤であることが望ましい。成形可能ポリマーは 、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性エラストマー、またはこれら の組合せで良い。熱可塑性ポリマーの場合、有機質結合剤は、ポリマーが流動す る融解点以上に加熱される。その結果、熱可塑性ポリマーは金型の空洞内に流入 し、研磨ブラシ10を形成する。次に、研磨ブラシが冷却し、熱可塑性結合剤が 凝固する。熱硬化性ポリマーの場合、成形の際、有機質結合剤は熱可塑性状態に ある。つまり、有機質結合 剤は、融解点以上に加熱された後、金型の空洞内に流入して研磨ブラシを形成す る。次に、場合によりさらに高温にて研磨ブラシをさらに加熱すると、この有機 質結合剤は架橋して熱硬化性ポリマーを形成する。適切な熱硬化性ポリマーとし ては、スチレンブタジエンゴム、ポリウレタン、ウレアホルムアルデヒド、エポ キシおよびフェノールがある。 熱可塑性ポリマー 本発明に基づく研磨ブラシは、熱可塑性ポリマーから構成することができる。 適切な熱可塑性ポリマーの例としては、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド 、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリブチレン、 アクリロニトリルブタジエンスチレンブロックコポリマー、ポリプロピレン、ア セタールポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、およびこれらの組合せがある。 一般に、本発明の望ましい熱可塑性ポリマーは、高い融解温度と良好な耐熱特性 を有するものである。熱可塑性ポリマーは、作動中の応力が比較的低い低速の研 磨ブラシ10の実施例に使用することが望ましい。本発明に使用するのに適する 市販の熱可塑性ポリマーの例としては、サウスキャロライナ州、サムターのEMS- American Grilon,Inc.が市販しているナイロン6,12のGrilonTMCR9コポリマー、 デラウェア州、ウィルミントンのHimont USA,Inc.が市販している、ポリプロピ レンベースの熱可塑性樹脂、ProfaxTMおよびKS075、およびテキサス州、ヒュー ストンのShell Co.が市販している、ポリウレタンベースの熱可塑性樹脂、Duraf lexTMがある。 本発明にに使用するのに適する一つの特定の熱可塑性ポリマーは、アミド基、 つまり-C(O)NH-を有することを特徴とするポリアミド樹脂材料である。ナイロ ン6/6またはナイロン6など、各種のポリ アミド樹脂材料、つまりナイロンを使用することができる。ナイロン6/6は、ア ジピン酸とヘキサメチレンジアミンの縮合物である。ナイロン6/6は、約264℃の 融解点および約770kg/cm2の引張り強度を有する。ナイロン6は、ε-カプロラク タムのポリマーである。ナイロン6は、約220℃の融解点および約700kg/cm2の引 張り強度を有する。本発明に基づく製品の支持体として使用できる市販のナイロ ン樹脂の例としては、ミズーリ州、セントルイスのMonsantoが市販している「Vy dyne」、デラウェア州、ウィルミントンのDu Pontが市販している「Zytel」およ び「Minion」、ニュージャージー州、ピスキャタウェイのHuls America,Inc.が 市販している「Trogamid T」、ペンシルバニア州、ピッツバーグのMobay,Inc.が 市販している「Nydur」、並びにニュージャージー州、パーシパニーのBASF Co. が市販している「Ultramid」がある。 熱可塑性エラストマー 高速、高応力の実施例など、場合によっては、成形可能ポリマーは熱可塑性エ ラストマーであるか、または熱可塑性エラストマーを含むことが望ましい。熱可 塑性エラストマー(または「TPE」)は、1987年、ニューヨークにおいてN.R .Legge、G.HoldenおよびH.E.Schroedeerが編集したHanser Publishersの“Th ermoplastic Elastomers,A Comprehensive Review”(本明細書では、「Legge 等」という)で定義され、考察されている。本明細書で使用する熱可塑性エラス トマーは一般に、低等量の多官能価モノマーと高等量の多官能価モノマーの反応 生成物であり、低等量多官能価モノマーは、最大約2の官能価および最大約300 の等量を有し、重合の際に硬質セグメント(および、その他の硬質セグメントと 結合して、結晶質の硬質領域または範囲)を形成することが でき、高等量の多官能価モノマーは、最低約2の官能価および最低約350の等量 を有し、重合の際に、硬質範囲または領域を結合する軟質の可撓性チェーンを形 成することができる。 「熱可塑性エラストマー」は、「熱可塑性樹脂」および「エラストマー」とは 異なる。これらは、張力により伸び、高度の引張り強度を有し、迅速に収縮し、 実質的に元の寸法を回復する天然ゴムに匹敵する物質の一般名である。一方、熱 可塑性エラストマーは、硬質範囲の融解温度以上に加熱された後、エラストマー と違って、射出成形、押出、吹込成形などの熱可塑性技術により加工することが できる均質な溶融液を形成する。その後冷却すると、再び硬質範囲と軟質範囲に 分離し、弾性特性を有する材料が形成される。これは、熱可塑性樹脂の場合は起 こらない。熱可塑性エラストマーは、熱可塑性材料の溶融時の加工性と非溶融状 態における従来の熱硬化性ゴムの官能性および特性を結合する。これは、先行技 術では、イオノマー、セグメント化イオノマー、またはセグメント化イオノマー 性熱可塑性エラストマーと記述される。セグメント化されたエラストマーは、「 硬質セグメント」から成る。この硬質セグメントは、「軟質」で長く、可撓性の ポリマーチェーンにより互いに結合された結晶質の硬質範囲を形成するように会 合する。硬質範囲は、軟質ポリマーチェーンの融解温度を超える融解または分解 温度を有する。 市販の熱可塑性エラストマーとしては、セグメント化ポリエステル熱可塑性エ ラストマー、セグメント化ポリウレタン熱可塑性エラストマー、セグメント化ポ リアミド熱可塑性エラストマー、熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリマーの配 合物、およびイオノマー性熱可塑性エラストマーがある。 本明細書で使用する「セグメント化熱可塑性エラストマー」は、高等量多官能 価モノマーと低等量多官能価モノマーの反応生成物で あるポリマーを基剤とする熱可塑性エラストマーの下位クラスを指す。セグメン ト化熱可塑性エラストマーは、最低2の平均官能価および最低約350の等量を有 する高等量多官能価モノマーと、最低約2の平均官能価および約300未満の等量 を有する低等量多官能価モノマーとの凝縮反応生成物であることが望ましい。高 等量の多官能価モノマーは、重合の際に軟質セグメントを形成することができ、 低等量の多官能価モノマーは、重合の際に硬質セグメントを形成することができ る。本発明に有用なセグメント化熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル TPE、ポリウレタンTPE、およびポリアミドTPE、並びにシリコンエラストマー/ ポリイミドブロック共重合性TPEがあり、低等量および高等量の多官能価モノマ ーは、各々のTPEを形成するのに適するように選択する。 セグメント化TPEは、約2〜8活性水素官能価を有する低分子量(一般に300未満 の等量を有する)の配合物、「連鎖延長剤」(TPE技術では周知)を含むことが望 ましい。特に望ましい例としては、エチレンジアミンおよび1,4-ブタンジオール がある。 「イオノマー性熱可塑性エラストマー」は、イオン性ポリマー(イオノマー) を基剤とする熱可塑性エラストマーの下位クラスを指す。イオノマー性熱可塑性 エラストマーは、イオン会合またはクラスターにより複数の位置において互いに 結合された二つ以上の可撓性ポリマーチェーンから成る。イオノマーは、官能化 モノマーとオレフィン不飽和モノマーとの共重合により、または予備成形ポリマ ーの直接官能化により一般に調製される。カルボキシル官能化イオノマーは、遊 離基共重合により、アクリル酸またはメタクリル酸とエチレン、スチレンおよび 類似コモノマーとの共重合により得られる。その結果得られるコポリマーは、金 属水酸化物、金属アセテートおよび類似の塩化ナトリウムにより所望の程度まで 中和することがで きる遊離酸として一般に使用される。イオノマーの歴史の考察およびイオノマー に関する特許は、Legge等、pp.231−243に記載されている。 本明細書で使用する「熱可塑性ポリマー」、つまり「TP」は、一般の定義より 限定的な定義を有し、「圧力および熱の付与により軟化および流動する材料」で ある。TPEがTPの一般的な定義を満たすことは当然明らかである。なぜなら、TPE も、圧力および熱の付与により流動するからである。したがって、本発明の目的 上、「熱可塑性」の定義をさらに特定する必要がある。本明細書で使用する場合 、「熱可塑性」とは、圧力および熱の付与により流動するが、融解温度未満にお いてエラストマーの弾性特性を持たない材料を意味する。 TPEとTPの配合物も本発明の範囲に含まれ、この配合物は、本発明の研磨フィ ラメントの機械的特性を調整する際にはるかに高い可撓性を有する。 市販の望ましいセグメント化ポリエステルとしては、デラウェア州、ウィルミ ントンのE.I.Du Pont de Nemours and Company,Inc.から市販され、「HytrelTM4 056」、「HytrelTM5526」、「HytrelTM5556」、「HytrelTM6356」、「HytrelTM7 246」、「HytrelTM8238」の商標で知られるものがあるが、「HytrelTM5526」、 「HytrelTM5556」、「HytrelTM6356」が最も望ましい。熱可塑性ポリエステルの 類似族は、「Riteflex」の商標でHoechst Celanese Corporationから市販されて いる。さらに有用なポリエステルTPEとしては、テネシー州、キングスポートのE astman Chemical Products,Inc.が「Ecdel」の商標で市販しているもの、マサ チューセッツ州、ピッツフィールドのGeneral Electric Companyが市販している 「Lomad」、Du Pontが市販している「Bexloy」がある。さらに有 用なポリエステルTPEとしては、ペンシルバニア州、エクストンのLNP Engineeri ng Plasticsが「Lubricomp」として市販しているものがあるが、これは、潤滑剤 、ガラス繊維強化剤および炭素繊維強化剤と共に市販されている。 市販の望ましいセグメント化ポリアミドとしては、ニュージャージー州、グレ ンロックのAtochem Inc.が「Pebax」および「Rilsan」の商標で市販しているも のがある。 市販の望ましいセグメント化ポリウレタンとしては、オハイオ州、クリーブラ ンドのB.F.Goodrichが「Estane」の商標で市販しているものがある。その他の 望ましいセグメント化ポリウレタンとしては、ミシガン州、ミッドランドのThe Dow Corning Companyが「Pellethane」および「Isoplast」の商標で市販してい るもの、Morton Thiokol,Inc.のMorton Chemical Divisionが「Morthane」の商 標で市販しているもの、ミシガン州、ワイアンドットのBASF Corporationが「El astollan」の商標で市販しているものがある。 熱可塑性エラストマーについては、米国特許第5,443,906号に詳しく 記載する。 研磨粒子 本明細書に記載するブラシ、ブラシ部分およびフィラメントに有用な研磨粒子 26は、一般に約0.1〜1500μmの範囲の粒子サイズを有する。粒子サイズは、 通常は約1〜1300μmであり、50〜500μmであれば望ましい。研磨粒子は、有機 質でも無機質でも良い。研磨粒子の例としては、溶融酸化アルミニウム、熱処理 溶融酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、加熱処理酸化アルミニウ ム、炭化珪素、二硼化チタン、アルミニウムジルコニア、ダイヤモンド、炭化硼 素、セリア、立方晶系窒化硼素、ガーネット、およ びこれらの組合せがある。望ましい溶融酸化アルミニウムとしては、ニューヨー ク州、トナワンダのExolon ESK Companyまたはマサチューセッツ州、ノースグラ フトンのWashington Mills Electro Minerals Corp.が商業的に予備処理したも のがある。望ましいセラミック酸化アルミニウム研磨粒子は先行技術で公知であ り、米国特許第4,314,827号、第4,623,364号、第4,744 ,802号、第4,770,671号、第4,881,951号、第4,964 ,883号、第5,011,508号、および第5,164,348号に記載さ れているものがある。α−アルミナおよび酸化稀土類から成る望ましいα−アル ミナベースのセラミック粒子としては、ミネソタ州、セントボールのMinnesota Mining and Manufacturing CompanyがCubitronTMの商標で市販しているものがあ る。研磨粒子のその他の例としては、中実ガラス球、中空ガラス球、炭酸カルシ ウム、ポリマー気泡、シリケート、三水和アルミニウム、およびムライトがある 。研磨粒子は、結合剤と結合してワークピース表面を研磨できる研磨ブラシ10 を形成する有機質または無機質の任意の粒子材料で良い。研磨材料の選択は、意 図する実施例によって部分的に決まる。たとえば、車両から塗装を除去する場合 、塗装の下の表面を損傷しないように、比較的軟質の研磨粒子を使用することが 望ましい場合がある。あるいは、金属ワークピースからばりを除去する場合、ア ルミナなど、比較的硬質の研磨粒子を使用することが望ましい。本発明の研磨ブ ラシは、二つ以上の種類とサイズの研磨粒子を含むことができる。 本明細書で使用する場合、「研磨粒子」という用語は、互いに結合されて研磨 凝集物を形成する個々の研磨粒子も含む。研磨凝集物は先行技術で公知であり、 米国特許第4,311,489号、第4,652,275号および第4,799 ,939号に詳しく記載する。 本発明の研磨粒子は、表面塗料も含む。表面塗料が研磨粒子と研磨粒子内の結合 剤との接着を改善することは、周知のとおりである。こうした表面塗料は先行技 術で公知であり、米国特許第5,011,508号、第1,910,444号、 第3,041,156号、第5,009,675号、第4,997,461号、 第5,213,591号および第5,042,991号に記載されている。場合 により、塗料を追加すると、研磨粒子の研磨性および/または加工性が向上する 。 本発明のブラシ、ブラシ部分およびフィラメントに有用なプラスチック研磨粒 子は、有機物ベースの材料である。これらは、熱可塑性ポリマーおよび/または 熱硬化性ポリマーから成形することが望ましい。本発明に有用なプラスチック研 磨粒子は、個々の粒子、または個々の粒子の凝集物で良い。この凝集物は、結合 剤により互いに接着されて成形素材を形成する複数のプラスチック研磨粒子から 成る。 プラスチック研磨粒子は、約0.1〜80重量%の範囲の重量%(熱可塑性マトリ ックスとプラスチック研磨粒子全体の重量当たり)にて熱可塑性マトリックス内 に存在することが望ましく、約3〜約60重量%であればさらに望ましい。この重 量%は、特定の研磨実施例またはブラシ実施例により部分的に決まる。 熱可塑性マトリックス内に含まれるプラスチック研磨粒子のサイズは、ブラシ 、ブラシ部分またはフィラメントに意図する用途によって決まる。切削または粗 い仕上げを必要とする実施例の場合、比較的大きい研磨粒子が望ましいが、仕上 げ実施例には、サイズが比較的小さいプラスチック研磨粒子が望ましい。粒子の 平均直径は、フィラメントまたはブラシ剛毛の直径の約1/2以内であることが 望ましく、フィラメントまたはブラシ剛毛の約1/3以内であれば さらに望ましい。 プラスチック研磨粒子は、約0.01〜約500μmの平均粒子サイズを有する。こ のサイズは、一般に約0.1〜約250μmであり、約5〜約100μmであればさらに望 ましく、約5〜約75μmであれば最も望ましい。平均粒子サイズは、最長寸法で 測定するのが普通である。 プラスチック研磨粒子は、任意の正確な形状を有することができるか、または 不規則もしくは無作為に成形することができる。こうした三次元形状の例として は、ビラミッド、円筒、円錐、球、ブロック、多角形などがある。あるいは、プ ラスチック研磨粒子は、比較的平坦にして、菱形、十字形、円、三角形、矩形、 正方形、楕円形、八角形、五角形、六角形、多角形などの断面を有することがで きる。 プラスチック研磨粒子の表面、またはその表面の一部もしくは粒子の一部の表 面全体は、カップリング剤で処理して、溶融熱可塑性マトリックス内における接 着性および/または分散性を強化することができる。プラスチック研磨粒子は、 硬化配合物内で均一に分散する必要はないが、均一に分散する場合は、研磨特性 がより一定する。 プラスチック研磨粒子は、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエス テル、ポリ塩化ビニル、メタクリレート、メチルメタクリレート、ポリエチレン 、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレンブロック コポリマー、ポリプロピレン、アセタールポリマー、ポリウレタン、ポリアミド 、およびこれらの組合せなどの熱可塑性材料から成形することができる。一般に 、本発明の望ましい熱可塑性ポリマーは、200℃を超える高い融解温度を有する ものであり、300℃を超えればさらに望ましく、つ まり良好な耐熱特性を有することが望ましい。プラスチック研磨粒子は、プラス チック粒子がフィラメント製造工程により実質的に影響を受けないように、熱可 塑性マトリックスより高い融解点または軟化点を有するべきである。プラスチッ ク粒子は、フィラメントまたはブラシ加工中に一般に粒子状を維持することがで きなければならないので、フィラメント製造工程で実質的に融解または軟化しな いように選択するべきである。望ましい一実施例では、プラスチック粒子は、熱 可塑性マトリックス、並びにシースおよびコアが存在する場合、これらより高い 研磨性を有するように選択される。こうして、プラスチック研磨粒子は、ワーク ピースから異物を除去するか、または微細な表面仕上げを行うなどの所望の表面 研磨を達成し、熱可塑性マトリックスは作動中に摩耗して、ワークビース表面に 対して常に新しいプラスチック研磨粒子を提供する。 熱可塑性研磨粒子を成形する方法はいくつかある。こうした方法の一つは、熱 可塑性ポリマーを細長い部分内に押し出し、これらの部分を所望の長さに切断す ることである。あるいは、熱可塑性ポリマーは、所望の形状および粒子サイズに 成形することができる。この成形過程は、圧縮成形または射出成形で良い。 プラスチック研磨粒子は、熱硬化性ポリマーから成形することができる。熱硬 化性ポリマーは、フェノール樹脂、アミノプラスと樹脂、ウレタン樹脂、エポキ シ樹脂、アクリレート樹脂、アクリレートイソシアヌルレート樹脂、ウレアホル ムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリレートウレタン樹脂、メラミ ンホルムアルデヒド樹脂、アクリレートエポキシ樹脂、およびこれらの混合物か ら成形することができる。フェノールベースの研磨粒子は、一つの望ましい研磨 粒子である。2種類のフェノール樹脂、レゾールとノボラックがある。レゾール フェノール樹脂は、1対1以上、一般に 1.5対1.0〜3.0対1.0のホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。ノボラ ック樹脂は、1対1未満のホルムアルデヒド対フェノールのモル比を有する。市 販のフェノール樹脂の例としては、ニュージャージー州、バーリントンのOccide ntal Chemicals Co.が「Durez」および「Varcum」の商標で市販しているもの、M onsantoの「Resinox」、オハイオ州、コロンバスのAshland Chemical Co.の「Ae rofene」および「Arotap」がある。これらのフェノール樹脂は、硬化して熱硬化 性ポリマーになる。その結果得られた熱硬化性ポリマーは、次に所望の粒子サイ ズおよび粒子サイズ分布まで粉砕される。別の方法では、熱硬化性プラスチック 研磨粒子は、米国特許第、500,273号、“Precisely Shaped Particles a nd Method of Making Same”(Holmes等)の示唆に従って作成することができる 。プラスチック研磨粒子は、熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの混合物で良 い。 特に望ましい有機質研磨粒子は、インディアナ州、サウスベンドのMaxi Blast Inc.が「MC」噴射媒体として市販している金属および金型清掃プラスチック噴 射媒体であり、帯電防止塗料と共に市販されているが、未加工であることが望ま しい。「MC」媒体は、99%メラミンホルムアルデヒドセルロセート、つまりアミ ノ熱硬化性プラスチックである。 プラスチック研磨粒子の平均ヌープ硬度は、一般に約80KNH未満であり、約65K NH未満であれば望ましい。 プラスチック研磨粒子のほか、無機物ベースの研磨粒子を含むことも本発明の 範囲に含まれる。これらの無機質研磨粒子は一般に、約0.01〜500μmの範囲の 粒子サイズを有し、このサイズは、通常は約1〜150μmである。場合によっては 、無機質研磨粒子は、プラスチック研磨粒子と同じサイズであるか、これより小 さいこと が一般に望ましい。研磨粒子は、少なくとも約7のモース硬度を有することが望 ましく、約9であればさらに望ましい。たとえば、研磨フィラメントは、10〜90 重量%の熱可塑性マトリックス、10〜90重量%のプラスチック研磨粒子、および 0〜49重量%の無機質研磨粒子から構成することができる。 研磨粒子26は一般に、0.1〜75重量%の粒子/ポリマー混合物であり、約3〜60 %であれば望ましく、約20〜40%であればさらに望ましいが、必要に応じてこれ より多いかまたは少なくても良い。表面研磨実施例によっては、ブラシ部分10 は、研磨粒子26を含まない成形可能ポリマー材料28から成ることが望ましい 。 添加剤 成形可能ポリマー材料28は、たとえば充填剤(研削助剤を含む)、繊維、帯電 防止剤、酸化防止剤、加工助剤、UV安定剤、難燃剤、潤滑剤、湿潤剤、界面活性 剤、顔料、染料、カップリング剤、可塑剤、および沈殿防止剤など、任意の添加 剤をさらに含むことができる。これらの材料の量は、所望の特性を提供するよう に選択する。ある添加剤を成形可能ポリマー材料に含むのに望ましい一つの方法 は、押出しまたは成形温度および圧力に耐えるシェル内に添加剤を封入すること である。 潤滑剤 強化実施例によっては、成形ポリマー28は、潤滑剤を含むことが望ましい。 成形可能ポリマー28内に潤滑剤が存在すると、ワークピース表面と接触する剛 毛の摩擦が減少する。ひいては、ワークピースを研磨する際に発生する熱が減少 する。過度の熱により、研磨ブラシはワークピース上に残留物を残すか、または ワークピース を損傷する場合がある。適切な潤滑剤としては、リチウムステアレート、亜鉛ス テアレート、カルシウムステアレート、アルミニウムステアレート、エチレンビ スステアルアミド、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチ レン(PTFE)、およびシリコン配合物があり、これらは、たとえば熱可塑性樹脂お よび熱可塑性エラストマーと共に使用することができる。 望ましいシリコン材料の例としては、公式(A)の高分子量のポリシロキサン がある: ここで、R、R’、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、同じかまたは異な る場合があり、アルキル、ビニル、クロロアルキル、アミノアルキル、エポキシ 、フルオロアルキル、クロロ、フルオロまたはヒドロキシで良く、nは500以上 であり、1,000以上であれば望ましく、1,000〜20,000以上であればさらに望まし く、1,000〜15,000以上であれば最も望ましい。 もう一つの望ましいポリシロキサンは、公式(B)のポリジメチルシロキサン である: ここで、RおよびR’は、同じかまたは異なる場合があり、アルキル、ビニル 、クロロアルキル、アミノアルキル、エポキシ、フルオロアルキル、クロロ、フ ルオロまたはヒドロキシで良く、nは500以上であり、1,000以上であれば望まし く、1,000〜20,000以上であればさらに望ましく、1,000〜15,000以上であれば最 も望ましい。 ポリシロキサンは、たとえば配合物自体または濃縮物として、多くの異なる形 態で市販されている。ポリシロキサンを配合できるポリマーの例としては、ポリ プロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアセタール、アク リロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、およびポリエステルエラストマーがあ り、これらはすべて市販されている。シリコン変性HytrelTMは、BY27-010(また はMB50-010)として、シリコン変性Nylon6,6はBY27-005(またはMB50-005)として ミシガン州、ミッドランドのDow Corning Companyから市販されている。一般に 、市販の濃縮物は、40〜50重量%のポリシロキサンを含むが、完成品の所望の重 量%を達成できる限り、本発明の目的には任意の重量%が認められる。潤滑剤は 、研磨粒子分を除いて約20重量%以下の量で成形可能ポリマー26内に存在でき ることが望ましく、約1〜10%の量であれば望ましいが、必要に応じてこれより 多くても少なくても良い。 カップリング剤 成形可能ポリマー材料28は、先行技術で周知のとおり、結合剤と研磨粒子間 の接着を研磨するカップリング剤を含むことができる。本発明に適するこうした カップリング剤の例としては、オルガノシラン、ジルコアルミネートおよびチタ ネートがある。望ましいシランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルト リエトキシシラ ンのように一般にアミン官能基を有し、ニューヨーク州、ニューヨークのUnion Carbide CorporationからA-1100または-1102として市販されている。研磨粒子2 6は、成形可能ポリマーと混合する前にカップリング剤を使って予備処理するこ とができる。あるいは、カップリング剤は、成形可能ポリマー28に直接追加す ることができる。 充填剤 成形可能ポリマー材料28は、先行技術で周知のように充填剤を含むことがで きる。本発明に有用な充填剤の例としては、金属カーボネート(炭酸カルシウム( チョーク、方解石、泥灰石、トラバーチン、大理石および石灰石)、カルシウム マグネシウムカーボネート、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウムなど)、シリカ( 石英、ガラスビード、ガラス気泡およびガラス繊維など)、シリケート(タルク、 粘土(モントモリロナイト)、長石、マイカ、珪酸カルシウム、ナトリウムアルミ ノシリケート、ナトリウムシリケートなど)、金属硫酸塩(カルシウム硫酸塩、バ リウム硫酸塩、ナトリウム硫酸塩、アルミニウムナトリウム硫酸塩、アルミニウ ム硫酸塩など)、石膏、ひる石、木粉、三水和アルミニウム、カーボンブラック 、金属酸化物(酸化カルシウム(石灰)、酸化アルミニウム、二酸化チタンなど)、 および金属亜硫酸塩(カルシウム亜硫酸塩など)がある。 研磨助剤 ポリマー材料は、研磨助剤を含むことができる。研磨助剤は、本明細書では、 追加することにより、研磨の化学的および物理的処理に対し著しい効果を有し、 ひいては性能を改善する粒子材料として 定義する。特に、先行技術では、研磨助剤は以下を行うと考えられている:1) 研磨粒子と研磨されるワークピース間の摩擦を減少する、2)研磨粒子が「帽子 状」になるのを防ぐ、つまり、金属粒子が研磨粒子の上部に溶接されるのを防ぐ 、3)研磨粒子とワークピース間の界面温度を低下させる、および4)研磨力を減 少する。研磨助剤の化学基の例としては、ワックス、有機ハライド配合物、ハラ イド塩、金属、およびその合金がある。有機ハライド配合物は、研磨の際に一般 に分解され、ハロゲン酸または気体ハライド配合物を放出する。こうした材料の 例としては、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレンおよび塩化ポリ ビニルなどの塩素化ワックスがある。ハライド塩の例としては、塩化ナトリウム 、カリウム永晶石、ナトリウム永晶石、アンモニウム永晶石、カリウムテトラフ ルオロボレート、ナトリウムテトラフルオロボレート、弗化珪素、塩化カリウム 、塩化マグネシウムがある。金属の例としては、錫、鉛、ビスマス、コバルト、 アンチモン、カドミウム、鉄、およびチタンがある。その他の研磨助剤としては 、硫黄、有機硫黄配合物、黒鉛、および金属硫化物がある。 射出成形 本発明の研磨ブラシまたはブラシ部分10、110は、射出成形することが望 ましい。射出成形技術は、先行技術において公知である。本発明の方法に従って 研磨ブラシ10を作成する射出成形装置60を図24に示す。成形可能ポリマー 28および任意で研磨粒子26から成る小球の混合物は、できれば加熱して乾燥 させた後、ホッパー62内に配置する。ホッパーは、一般にバレル68内のねじ 66から成るスクリュー押出機64の第一面つまり後部側70に混合物を供給す る。スクリューインジェクター64の対向面つまり前 部側72は、軟化した混合物を金型76a、76bに供給するノズル74から成 る。押出機64のバレル68は、加熱されて混合物を溶解し、回転ねじ66は、 混合物をノズル74方向に推進する。ねじ66は、B方向に直線的に前方へ移動 し、軟化混合物の「ショット」を所望の圧力にて金型76a、76bに付与する 。ねじの前端とノズル間には一般に隙間が保たれ、金型内に射出されない軟化材 料の「クッション」範囲を提供する。 金型は、所望の研磨ブラシ構成の逆になっている空洞を具備する。したがって 、成形ブラシ10、110の場合、金型の構造は、基材12、剛毛18、および 任意の取付手段30のサイズおよび構成など、研磨ブラシの構成を考慮に入れな ければならない。図12と図13に示す成形ブラシまたは部分10の場合、図2 7に示す金型76a、76bは、所望のブラシ部分の構成の逆になっている空洞 を具備する。したがって、金型の構造は、中心部分12、剛毛18、および穴1 9、根元30、キー溝36またはスレッド付きスタッド3・8といった任意の取付 手段のサイズおよび構成など、ブラシ部分の構成を考慮に入れなければならない 。図28に示すとおり、金型部分76aは、剛毛18を形成する空洞78を具備 する。図28に示す金型実施例は、図18cに示す剛毛実施例を成形するように 構成されている。あるいは、図29に示す金型部分76cおよび76dは、二列 のスタッガ状剛毛18を形成するために使用することができる。こうした剛毛の 配置を図30に示す。 上記の小球は、以下のように作成することが望ましい。成形可能ポリマー28 は融解点を超えて加熱され、次に研磨粒子26が混合される。その結果得られる 混合物は、連続ストランド内で成形され、ストランドが冷却されて成形可能ポリ マーが凝固し、先行技術で公知の適切な装置で小球状にされる。同様に、ポリマ ー材料28は、 潤滑剤および/またはその他の添加剤を小球の成形の際に含むことができる。成 形可能ポリマー28、研磨粒子26、および所望の潤滑剤またはその他の添加剤 から成る小球は次に、ホッパー62内に配置され、上記のスクリュー押出機64 内に供給される。あるいは、研磨粒子26と小球状の成形可能ポリマー28とを 混合し、ホッパー内に供給することができる。同様に、ポリマー材料28に対す る潤滑剤および/またはその他の添加剤は、ホッパー内に供給する前に混合する ことができる。 研磨粒子が射出成形される条件は、使用する射出成形機、ブラシ10の構成、 および成形可能ポリマー28と研磨粒子26の配合によって決まる。望ましい一 実施例では、成形可能ポリマー28は、先ず80〜120℃、できれば90〜110℃まで 加熱して乾燥され、ホッパー62内に配置されてスクリュー供給範囲内に重力に より供給される。スクリュー押出機のバレル温度は約200〜250℃であり、約220 〜245℃であればさらに望ましい。金型の温度は、約50〜150℃であれば望ましく 、約100〜140℃であればさらに望ましい。サイクルタイム(混合物をスクリュー 押出機内に導入してから金型を開いて成形研磨ブラシを取り出すまでの時間)は 、0.5〜180秒であることが望ましく、約5〜60秒であればさらに望ましい。射出 圧力は、約690〜6,900kPa(100〜1000psi)の範囲であることが望ましく、約2070 〜4830kPa(300〜700psi)であればさらに望ましい。 射出成形サイクルは、材料の配合および研磨ブラシの構成によって決まる。望 ましい一実施例では、成形可能ポリマーおよび研磨粒子は、研磨ブラシ10全体 で一般に均質である。こうした実施例では、ポリマー材料28および研磨粒子2 6の混合物を1回装入またはショットして、基材12、剛毛18、および取付手 段が存在する 場合は取付手段30を含むブラシ10を成形する。あるいは、剛毛18は研磨粒 子26を含むが、基材12は研磨粒子を含まない場合がある。こうした実施例で は、材料は2回装入またはショットされる。1回目の装入では、成形可能ポリマ ー28と研磨粒子26の混合物が金型の剛毛部分に主に充填される。2回目の装 入では、研磨粒子を含まない成形可能ポリマー(1回目の装入の成形可能ポリマ ーと同じでも異なっても良い)が、金型の基材および取付手段部分に主に充填さ れる。同様に、基材12および剛毛18は研磨粒子を含むが、取付手段30は研 磨粒子を含まない場合がある。この構成では、材料は2回装入またはショットさ れる。1回目の装入では、成形可能ポリマー28と研磨粒子26の混合物が金型 の剛毛および基材部分に充填される。2回目の装入では、成形可能ポリマー(1 回目の装入の成形可能ポリマーと同じでも異なっても良い)だけが、金型の取付 手段部分に主に充填される。必要なら、複数のショットを使用して、ブラシの異 なる部分の色を変えることができる。たとえば剛毛、基材、取付手段に対して1 回づつ、3回以上のショットを使用することも可能である。射出成形した後、金 型を冷却し、成形可能ポリマーを凝固させる。次に金型の半部を分割して、成形 研磨ブラシ10を取り出す。 図1および図2または図8〜図11に示す成形ブラシの場合、凝固した研磨ブ ラシ10を金型から取り出すために、金型76aおよび76bの射出部分から対 向側に突出ピンアセンブリ80が装備されることが望ましい。図25から分かる とおり、突出ピン82は、剛毛18に対応する各金型の空洞78内に配置するこ とが望ましい。研磨ブラシ10が完全に冷却して金型部分76aを取り除いた後 、突出ピン82の先端84は剛毛の先端22をC方向に基材12に向かって押し 動かし、剛毛18を個々の空洞内から取り出す。望まし い一実施例では、空洞内における突出ピン82の先端84の位置を変えることが でき、ひいては金型の空洞78の奥行きが変化し、より長いかまたはより短い剛 毛18を成形することができる。これは、金型部分76bに対する突出ピンアセ ンブリ80の位置を変えるか、または突出ピンアセンブリ80の突出ピン82の 長さを変えることにより行われる。 表面の研磨方法 上記のとおり、本発明に基づく成形研磨ブラシ10は、以下により表面を研磨 するために使用される:ワークピース表面の一部を除去する;ワークピースに表 面仕上げを施す;ペンキもしくはその他の塗料、ガスケット材料、腐食もしくは その他の異物を除去するなど、ワークピース表面を清掃する;またはこれらのい くつかの組合せ。図1および図2の研磨ブラシ10は、取付手段により適切な電 動回転工具に固定され、先行技術で公知の直角電動工具に使用するのに特に適す る。本発明に基づく成形研磨ブラシを使用するのに適する一つの電動工具は、In gersoll-Randサイクロンシリーズの直角研削盤、モデルTA 180 RG4、定格18.000 rpmおよび0.70hpである。成形研磨ブラシ10は、回転電動工具に単独で取り付 けるか、または先行技術で周知のとおり、研磨ブラシ10の裏にバックアップパ ッドを使用する。適切な一つのバックアップパッド装置は、米国特許第3,56 2,968号(Johnson等)に開示されているものである。 上記のとおり、図12〜図23に示す成形ブラシ部分10およびブラシアセン ブリ100は、以下により表面を研磨するために使用される:ワークピース表面 の一部を除去する;ワークピースに表面仕上げを施す;ペンキもしくはその他の 塗料、ガスケット材料、腐 食もしくはその他の異物を除去するなど、ワークピース表面を清掃する;または これらのいくつかの組合せ。図14bに示す望ましい一実施例では、ブラシアセ ンブリ100は、取付手段により軸101と適切な駆動手段に固定された複数の ブラシ部分10から成る。あるいは、図22のブラシ部分は、適切な回転駆動手 段に取り付けることができる。表面仕上げは乾燥状態で行っても、潤滑剤、防錆 剤、または先行技術で公知のその他の液体を使用して湿潤状態で行っても良い。 ブラシアセンブリ100または部分10は、任意の適切な速度で回転させること ができ、約100〜15,000RPMの範囲であれば望ましいが、必要ならこれより速い速 度または遅い速度を使用しても良い。表面の研磨は、ブラシアセンブリまたは部 分に対し一般に約0.5〜100kgの適切な力を加えて行うことができる。剛毛18は 十分に可撓性および柔軟性があり、多くの研磨作業において、ワークピースに対 する剛毛の接触は、先端18に直近の剛毛の小部分だけではなく、剛毛面の実質 的にの長さに沿っている点に注目すべきである。本明細書に記載する有機研磨粒 子を使用することにより、研磨ブラシは、ワークピース自体の材料の著しい量を 除去せずに、たとえばペンキ、汚れ、残骸、オイル、酸化塗料、錆、接着剤、ガ スケット材料などの異物をワークピース表面から除去するために使用することが できる。 研磨フィラメント 上記のとおり、本発明は、プラスチック研磨粒子が内部に分散した熱可塑性マ トリックスから成る研磨フィラメントも提供する。研磨フィラメントは、少なく とも1のアスベクト比を有することが望ましく、少なくとも5であれば望ましく 、少なくとも10であればさらに望ましく、少なくとも20であれば最も望ましい。 このア スペクト比は、長さを計算上の平均幅で除算した値と定義される。フィラメント は、所望の任意の長さまたは幅で良く、断面の形状は当然、円形、楕円形、正方 形、三角形、矩形、多角形または複合楕円形(三楕円形、四楕円形など)で良い 。したがって、研磨フィラメントは、様々な断面積を有することができる。たと えば、フィラメントは、「波状」または表面模様付きでも良い。 研磨フィラメントには、主に4種類ある。第一のタイプでは、プラスチック研 磨粒子は、熱可塑性マトリックス全体にほぼ均一に散在し、均一に散在すれば望 ましい。この第一のタイプでは、実質的に均質な研磨フィラメントが得られる。 第二、第三および第四のタイプでは、研磨フィラメントはシースおよびコアから 成り、シースおよびコアは異なる材料から作成することが望ましい。こうしたフ ィラメントは先行技術で公知であり、米国特許第5,427,595号、“Abra sive Filaments Comprising Abrasive-Filled Thermoplastic Elastomer,Method of Making Same,Articles Incorporating Same and Methods of Using Said Ar ticles”(Pihl等)、および米国特許第5,460,883号、“Composite Abra sive Filaments,Methods of Making Same,Articles Incorporating Same,and Methods of Using Said Articles”(Barber,Jr.等)に記載されている。第二のタ イプでは、シースは、プラスチック研磨粒子が少なくとも一部に散在する熱可塑 性マトリックスから成る。コアは、Pihl等が示唆するようにシースと共に押し出 される第二の熱可塑性マトリックス、またはBarber等が示唆するように上に硬化 シースが塗布された予備成形コアから構成することができる。第三のタイプでは 、シースは第二の熱可塑性マトリックスから成り、コアは、少なくとも一部にプ ラスチック研磨粒子が散在する熱可塑性マトリックスから成る。第四のタイプで は、シースとコアは共に、 少なくとも一部にプラスチック研磨粒子が散在する熱可塑性マトリックスから成 る。第四の実施例では、熱可塑性マトリックスおよび/またはプラスチック研磨 粒子は、シースとコアが異なることが望ましい。 図32は、プラスチック研磨粒子218が全体に散在する熱可塑性マトリック ス216から成るフィラメント210の拡大透視図である。 本発明に基づく研磨フィラメントのコアとシースが同時に押し出される実施例 220、230および240を図33〜図35に拡大透視図で示す。各実施例で は、各々のコアを示すために、シースの一部が除去されていることが分かる。ま た、研磨粒子から成るコアもしくはシース(または両方)は、コアまたはシース の一部だけに研磨粒子が充填される場合があることも分かる。図33〜図35に 示す実施例では、コアおよびシースのどちらかまたは両方は、熱可塑性エラスト マーもしくは熱可塑性樹脂またはこれらの配合物から構成することができる。 図33を参照すると、研磨フィラメント220は、熱可塑性マトリックス22 4とプラスチック研磨粒子226を含むコア222の形態の第一の細長いフィラ メント構成要素を有する。研磨フィラメント220は、コア222と同時に押し 出されるシース228の形態の第二の細長いフィラメント構成要素も有する。細 長いフィラメント構成要素のコア222の熱可塑性マトリックス224には、複 数の研磨粒子226が全体に散在し、内部に付着している。 図34は、別の研磨フィラメント実施例230を示す。この実施例では、第一 の細長いフィラメント構成要素はコア232の形態であり、同時に押し出される シースは、複数の研磨粒子が全体に散在し、内部に付着している熱可塑性マトリ ックス238から成形され る。この実施例では、シースだけが研磨粒子を含む。 図35は、第一の熱可塑性マトリックス244から成るコア242の形態の第 一フィラメント構成要素、および第二の熱可塑性マトリックス248から成り、 コアと同時に押し出されるシースの形態の第二フィラメント構成要素を有する別 のコアとシースの研磨フィラメント実施例240を示し、この実施例では、コア およびシースはどちらも研磨粒子246aおよび246bを含む。研磨粒子24 6aおよび246bは当然、種類、粒子のサイズ、粒子サイズの分布、およびコ アおよびシース内における分布が同じであっても異なっても良い。研磨粒子24 6aおよび246bの少なくともどちらかは、本発明に基づくプラスチック粒子 から成る。コアおよびシースが各々研磨粒子から成り、研磨粒子がコアとシース とで同じであるかまたは異なって良い実施例も本発明の範囲に含まれる。あるい は、コアとシースの一方が無機質研磨粒子から成り、コアとシースの他方がプラ スチック研磨粒子から成っても良い。 図33〜図35に略図で示す研磨フィラメントは、広範なコア直径および研磨 フィラメント全体の直径を有することができ、これらの直径は、溶融熱可塑性マ トリックスを製造するために使用される装置、および研磨粒子が付着される製品 のサイズによってのみ限定される。研磨粒子の直径が増大するにつれて、所定の サイズのハブなどの基板に付着できる研磨フィラメントの数が減少することは明 らかである。コアとシース構造である本発明の研磨フィラメント、および一般的 な携帯工具に使用される研磨フィラメントの場合、コア直径は少なくとも約0.1m mであれば望ましいが、研磨フィラメント自体は約1.0〜約2.0mmの範囲の直径を 有することが望ましい。これらの直径は当然、大型の研磨装置の場合は著しく増 大することができ、はるかに大きいコアおよび全体の直径を有する研磨フ ィラメントは添付の請求の範囲内に含まれると考えられる。 図36〜図39は、本発明に基づく複合研磨フィラメントの4種類の実施例2 50、260、270および280の拡大透視図を示し、これらの図では、予備 成形コアを示すために、熱可塑性マトリックスおよびプラスチック研磨粒子から 成るシースの一部が除去されていることが分かる。 図36は、熱可塑性マトリックス254およびプラスチック研磨粒子258の 硬化シースコーティングにより覆われた予備成形コア252を有する複合研磨フ ィラメントの拡大透視図を示す。この実施例の予備成形コア252は、たとえば 7本の個々のステンレス鋼ワイヤ256から形成された1×7ストランド予備成形 コアである。シースの熱可塑性マトリックスは、複数の研磨粒子258が全体に 散在し、内部に付着している。 図37は、複数の平行する連続金属ワイヤまたは非金属モノフィラメント26 6から形成される代替複合研磨フィラメント実施例260を示し、図38は、第 二の代替実施例270を示し、この実施例では、予備成形コア272は、3×7構 成の3本のストランド276を有するケーブルであり、これらのストランドは各 々、図36に示す個々に7本の金属ワイヤまたは非金属モノフィラメントの1×7 ストランドである。複合研磨フィラメント260および270は各々、プラスチ ック研磨粒子268、278が全体に散在して内部に付着し、予備成形コア26 2および272を覆っている熱可塑性マトリックス264、274の硬化シース コーティングを有する。図37に示す実施例に関しては、シースコーティングは 、予備成形コアの平行モノフィラメント間に存在することができ、ひいては個々 のモノフィラメントが配置される間隔は等しくても等しくなくても良いことに注 目するべきである。 図39は、本発明に基づく別の複合研磨フィラメント実施例280の拡大透視 図を示す。この実施例の予備成形コア282は、たとえばステンレス鋼またはガ ラス繊維から成る1本の連続するワイヤまたはモノフィラメントである。前の実 施例と同様、コア282は、複数の研磨粒子288が全体に散在して内部に付着 された熱可塑性マトリックス284の硬化シースコーテイングをその上に有する 。 図36〜図39に略図を示す複合研磨フィラメントは、広範な予備成形コア直 径および複合研磨フィラメント全体の直径を有する。これらの直径は、予備成形 コアに熱可塑性マトリックスのシースコーティングを塗布するために使用される 装置、および複合研磨フィラメントが付着される製品のサイズによってのみ限定 される。複合研磨フィラメントの予備成形コア直径が増大するにつれて、所定サ イズのハブなどの基板に付着できる複合研磨フィラメントの数が減少することは 明らかである。一般的な携帯工具に使用される本発明の複合研磨フィラメントの 予備成形コア直径は少なくとも約0.1mmであることが望ましいが、複合研磨粒子 自体は、約1.0〜約2.0mmの範囲の直径を有することが望ましい。これらの寸法は 当然、大型の研磨装置の場合は著しく増大し、はるかに大きい予備成形コアおよ び全体の直径を有する複合研磨フィラメントは、添付の請求の範囲に含まれると 考えられる。 予備成形コア 本発明に有用な予備成形コアは、表面特性、機械的特性および環境安定特性を 選択または変更することができる研磨コーティング基板と考えることができる。 予備成形コア材料は、その表面がコアと熱可塑性マトリックスコーティング間の 付着を達成する能力を有す るように選択するか、またはこうした能力を変更できることが望ましい。重要な 機械的特性としては、様々な化学的、熱および大気条件で作動する際の引張り強 度および屈曲疲れ抵抗性がある。 本発明のフィラメントに有用な予備成形コアとしては、ステンレス鋼、銅など の金属ワイヤ;ガラス、セラミック繊維などの無機質繊維;アラミド、レーヨン などの合成繊維;綿などの天然繊維;およびこれらの混合物がある。連続モノフ ィラメントを使用しても良いが、これらの材料のストランド状ケーブルおよび糸 が望ましい。本明細書で使用する「ストランド状」はワイヤを一緒に撚り合わせ ることを指し、「糸」は撚り合わせられた非金属モノフィラメントを指す。一般 的な構成としては1×3、1×7および3×7構成があり、最初の数はストランドまた は糸の数を指し、2番目の数は、各々の糸またはストランドとして一緒に撚り合 わせられた個々のモノフィラメントまたはワイヤの数を指す。「ケーブル」は、 撚り合わせられた2本以上のストランドを指し、「諸撚糸」は、撚り合わせられ た2本以上の糸を指す(たとえば、ケーブルを「右回りに」撚り合わせる場合、 諸撚糸は「左回りに」撚り合わせられる)。あるいは、予備成形コアは、撚られ ていない連続ワイヤまたはモノフィラメントの形態で良い。望ましい糸としては 、ガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン テレフタレート繊維、綿繊維の糸、これらの諸撚糸、およびこれらの混合物があ る。 予備成形コアの直径は少なくとも約0.01mmであることが望ましく、約0.1mm〜 約0.7mmであればさらに望ましいが、フィラメントを製造する現在公知の方法に より課せられる以外に、直径の上限は実質的にない。 本発明に有用な市販の予備成形コア材料としては、ミシガン州、 ナイルズのNational Standard,Specialty Wire Divisionが市販している外径(O D)0.035mmの1×7ストランド状ステンレス鋼;オハイオ州、トレドのOwens-Corn ing Fiberglass Corporationが市販している注文番号「ECH 18 1/0 0.5Z 603-0 」の、約240本のモノフィラメントを有する連続ガラス繊維糸(本明細書では「OC FH-18」という)、および注文番号「ECG 75 1/2 2.8S 603-0」の、エポキシシラ ン前処理された類似のガラスフィラメント糸(本明細書では「OCF-G75」という) ;Du Pontが製造および販売している「Keblar」という商標のアラミド繊維糸(20 0〜3000デニール、撚り数ゼロ、タイプ964);およびペンシルバニア州、ベンサ レムのEddington Thread Manufacturing Companyが市販している紡織番号#69、# 92、#138(数字は、諸撚糸の重量を指す)の、アラミド、ポリアミドおよびポリ エステル繊維から製造された諸撚糸がある。 望ましい一実施例では、予備成形コアは、熱可塑性マトリックスを予備成形コ アに付着させるのに役立つ接着剤またはシーラントなどの前処理化学物質で処理 される。予備成形コアがガラス諸撚糸である場合に有用な前処理化学物質の一つ のグループは、エポキシシランなどのシランカップリング剤である。 シース/コアフィラメント実施例のシース構成要素は、同時に押し出されるか または予備成形されるコアを覆うことが望ましいが、これは必要条件ではない。 シースは、ワークピースに衝突するコア面だけを覆えば良いと思われ、この構成 のフィラメントは本発明の範囲に含まれると考える。当業者には明らかなように 、シースは、コアと同じ外側構成を有する必要はない。たとえば、コアがほぼ円 形の断面であっても、シースの断面は矩形または三角形で良い。上記の望ましい フィラメント構成のように、シースがコアを完全に覆 う場合、シースの断面積対コアの断面積の比率は、約0.5:1〜約100:1の広範 な範囲で変えることができる。この断面積の比率の範囲は、約1:1〜約10:1の 範囲であることが望ましく、約1:1〜約3:1であればさらに望ましい。 熱可塑性マトリックス 「熱可塑性マトリックス」という用語は、材料を溶融状態まで加熱してから、 実質的に固体状態まで冷却できることを意味する。熱可塑性マトリックスは、任 意の熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性エラストマーで良い。また、異なる熱可塑 性ポリマーまたは熱可塑性エラストマーの配合物、または熱可塑性ポリマーと熱 可塑性エラストマーの配合物を使用することも、本発明の範囲に含まれる。 熱可塑性エラストマー 本発明の一側面では、熱可塑性マトリックスは、熱可塑性エラストマーで良い 。熱可塑性エラストマーは、米国特許第5,427,595号および第5,46 0,883号に記載されているもの、並びに研磨ブラシおよび研磨部分10、1 10の各種実施例を参照して上記に記載したものがある。 セグメント化熱可塑性エラストマーの機械的特性(切断時の引張り強度および 伸び率など)は、いくつかの要因によって決まる。エラストマーを形成するポリ マー内の硬質セグメントの特性、その化学的組成、分子量分布、配合方法、およ びエラストマーの熱履歴はすべて、硬質範囲の形成程度に影響する。低等量の多 官能価モノマーの割合を増やすと、その結果得られるエラストマーの硬度および 弾性率が増す一方、最終的な伸び率は低下する傾向がある。 セグメント化エラストマーの上限使用温度は、硬質セグメントか ら成る低等量多官能価モノマーの軟化点または融解点によって決まる。長期間の 老化では、軟質セグメントから成る高等量多官能価モノマーの安定性も重要であ る。高温においては、硬質範囲に影響する可能性がある硬質セグメントの割合が 低い場合、エラストマーの曲げ弾性率および引張り強度は一般に低下する。プラ スチック加工技術の当業者には明らかなとおり、セグメント化エラストマーの上 限使用温度を高めるには、比較的高温にて軟化または融解する硬質範囲を形成す るのに適する低等量多官能価モノマーを導入する必要がある。しかし、低等量多 官能価モノマーの量または等量を増やすことは、エラストマーの硬度を高めるの に役立つが、そのエラストマーから作成されるフィラメントの弾性特性および屈 曲疲れ抵抗性が低下する可能性がある。 上記のとおり、熱可塑性エラストマーおよびその他のポリマーの配合物も有用 であることが実証されており、こうした配合物としては、Dow Chemicalが「Preva il」という商標で市販するグレード3050、3100および3150のポリウレタン/アク リロニトリルブタジエンスチレン配合物がある。 シリコンおよびポリイミドのエラストマー性コポリマーなど、プラスチック加 工技術の当業者が熱可塑性エラストマーとして考えるブロックコポリマーも、本 発明のフィラメントに有用であることが実証されている。熱可塑性シリコンおよ びポリイミドの市販のエラストマー性コポリマーとしては、ニューヨーク州、ウ ォーターフォードのGE Siliconesが「Siltem STM-1500」の商標で市販している ものがある。これらのコポリマーは、約25MPaの引張り強度、105%の伸び率、お よび約415MPaの曲げ弾性率を有する。 「SURLYN」とう商標で周知のイオノマーなど、イオノマー性熱可塑性エラスト マーとして作用し、ひいては本発明に有用なイオノ マーは、前記のとおり官能化モノマーとオレフィン不飽和モノマーとの共重合に より、または予備成形ポリマーの直接官能化により調製することが望ましい。約 5〜約20重量%のメタクリル酸成分を含むものなど、市販の品質のエチレン/メ タクリル酸コポリマーは、本発明に特に有用なこれらのイオノマーを形成する。 熱可塑性ポリマー 本発明に適する熱可塑性ポリマーの例としては、研磨ブラシおよび部分10、 110の様々な実施例を参照して上記で記載した熱可塑性ポリマーすべてを含む 。 添加剤 研磨ブラシおよび研磨部分10、110の様々な実施例に関して上記に記載し た添加剤はすべて、フィラメント210、220、230、240、250、2 60、270および280に使用することができる。これは、上記の潤滑剤、カ ップリング剤、充填剤および研削助剤を含む。 強化剤 フィラメントは、強化剤をさらに含むことができる。こうした強化剤の例とし ては、ゴムタイプのポリマーおよび可塑剤がある。強化剤の特定の例としては、 トルエンスルホンアミド有導体、スチレンブタジエンコポリマーポリエーテル主 鎖ポリアミド(Atochemが「Pebax」の商標で市販)、ポリアミド上にグラフトされ たゴム(Du Pontが「Zytel FN」の商標で市販)、およびスチレン(エチレンブチレ ン)-スチレンのトリブロックコポリマー(Shell Chemical Co.が「Kraton 1901X 」の商標で市販)がある。 製品 本発明のプラスチック研磨粒子フィラメントは、多様なブラシに組み込むか、 むき出しで高さのある研磨パッドを形成するように組み立てるか、または各種基 板に取り付けることができる。図40は、ハブ292に接着されるかまたはその 他の方法で取り付けられた複数のフィラメント291を有する本発明の範囲に含 まれるホイールブラシ290の実施例を示す。 本発明のフィラメントは、清掃、ばり取り、丸み付け、並びに金属プラスチッ クおよびガラス基板上への装飾仕上げの付与など、多くの種類および無数の用途 のブラシに組み込むことができる。ブラシの種類としては、ホイールブラシ、シ リンダブラシ(印刷回路清掃ブラシなど)、小型研削盤ブラシ、床洗浄ブラシ、カ ップブラシ、端部ブラシ、フレア付きカップ端部ブラシ、円形フレア付き端部カ ップブラシ、塗布カップおよび可変トリム端部ブラシ、封入端部ブラシ、パイロ ット結合ブラシ、各種形状の管ブラシ、コイルばねブラシ、排気筒清掃ブラシ、 煙突およびダクトブラシなどがある。ある一つのブラシ内のフィラメントは、同 じであっても異なっても良いことは当然である。プラスチック研磨粒子充填フィ ラメントを使用できる具体的なブラシの限りないリストには、米国特許第5,0 16,311号、第5,083,840号および第5,233,719号(Youn g等)並びに第5,400,458号(Rambosek)に記載されているブラシなど が記載されている。 一般に、こうした一つのブラシ構造は、基材層、結合剤層および剛毛から成る 。剛毛は、上方に突出し、一般に互いに平行になるように結合剤層中に個々に均 一に埋め込まれる。基材層および結合剤層の材料は同じであっても異なっても良 く、これらの層は一般に高 分子材料である。たとえば、基材層は、可撓性かつ弾性の高分子連続気泡フォー ム、ポリエステル材料またはポリアミド材料で良い。さらに、これらの高分子材 料には、綿、ポリアミドまたはポリエステル繊維を含浸することができる。結合 剤層は一般に、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシまたはポリアミドなど、 半剛性の高分子材料である。基材層および結合剤層が同じである場合、ポリウレ タン材料を使用することが望ましい。一般に、基材層および結合剤層は、1〜10m mの範囲で良いが、2〜5mmであれば望ましい。剛毛の直径が大きくなればなる程 、結合剤層が厚くなることは明らかである。 このブラシ構造は、本発明の研磨フィラメントのみから構成することができる 。あるいは、ブラシ構造は、本発明の研磨フィラメントと従来のフィラメントの 混合物から構成することも可能である。こうした従来のフィラメントは、研磨粒 子を含まないものと、従来の無機質研磨粒子を含むものとがある。 従来のフィラメントは、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエ チレンおよび金属繊維から成るグループから選択することができる。場合によっ ては、フィラメントは中空で良く、これはブラシ技術で十分に公知である。さら に、高分子フィラメントは、炭化珪素および酸化アルミニウムなどの技術で十分 に公知の研磨粒子を含むことができる。これらの研磨粒子の粒子サイズは実施例 に応じて異なるが、一般に10〜600μmの範囲であり、15〜120μmであれば望ま しい。フィラメントが研磨粒子を含む場合、ブラシ構造材料は、ワークピース上 に艷消しタイプの仕上げを一般に形成する。フィラメントが研磨粒子を含まない 場合、ワークピース上に光沢タイプの仕上げが一般に形成される。 フィラメントの直径は、0.01〜100mmの範囲で良いが、一般に 0.05mm〜50mmであり、0.1〜25mmであれば望ましく、0.2mm〜10mmであればさらに 望ましく、0.25mm〜5mmであれば最も望ましい。フィラメントの長さ、つまりト リムの長さは1mm〜1000mmで良いが、一般に2mm〜100mmであり、3mm〜75mmであれ ば望ましく、4mm〜50mmであればさらに望ましく、5mm〜50mmであれば最も望まし い。 実施例によっては、フィラメントは結合剤層に対しほぼ垂直であるが、コンベ ヤシステムなどの実施例では、フィラメントは指定の角度または指定の傾斜にて 配置される。 本発明の剛毛またはフィラメントは、たとえばヘアブラシ、ペンキブラシ、車 両洗浄ブラシ、道路クリーナー、噴射式除雪機、芝刈機など、その他の非研磨実 施例に使用することができる。 もう一つの実施例は、内部に研磨粒子および封入材料を有する剛毛を提供する ことである。封入材料の例としては、石鹸、潤滑剤、防錆剤、帯電防止剤を挙げ ることができる。特定の実施例では、プラスチック研磨粒子を含む剛毛に燐酸( または類似の材料)を追加することができる。こうした剛毛から作成されるブラ シは、たとえば自動車、ベンチおよびスウィングセットなどの製品の表面の錆を 除去および/または中和する際に有用である。 ワークピース ワークピースは、金属、合金、特殊合金、セラミック、ガラス、木材、木材状 材料、複合材料、塗装面、プラスチック、強化プラスチック、石、およびこれら の組合せなど、任意のタイプの材料で良い。ワークピースは、ワークピース表面 の外側に不必要な層またはコーティングがあっても良い。このコーティングは、 たとえばペンキ、汚れ、残骸、オイル、酸化物コーティング、錆、接着剤、ガス ケット材料などである。ワークピースは平坦でも、ワークピースに関連する形状 または輪郭を有しても良い。ワークピースの例としては、ガラス製眼鏡、プラス チック製眼鏡、プラスチックレンズ、ガラス製テレビ画面、金属製自動車構成部 品、プラスチック製構成部品、パーティクルボード、カムシャフト、クランクシ ャフト、台所の流し、浴槽、家具、タービンの羽根、塗装自動車構成部品、磁気 媒体などがある。 研磨界面に加わる力は、実施例に応じて、約0.1kg〜100kgを超える範囲である 。この力は一般に、研磨界面にて1kg〜50kgの範囲である。また、実施例によっ ては、研磨の際に液体が存在する場合もある。この液体は、水および/または有 機質配合物で良い。一般的な有機質配合物の例としては、潤滑剤、オイル、乳化 有機質配合物、切削油剤などがある。これらの液体は、脱泡剤、脱脂剤、防錆剤 など、その他の添加剤を含むこともできる。研磨製品は、使用の際に研磨界面に て振動することができる。場合によっては、この振動により、研磨されるワーク ピースに対しさらに微細な表面が形成される。 本発明のブラシ製品は、ペンキその他のコーティング、ガスケット材料、腐食 またはその他の異物を除去するなど、ワークピース表面を清掃することにより表 面を研磨するために手動で、または機械と組合せて使用することができる。ブラ シとワークピースの少なくともどちらか、または両方が、互いに対し移動する。 研磨製品またはブラシは、ベルト、テープロール、ディスク、シートなどに転換 することができる。ブラシディスクは一般に、取付手段によりバックアップパッ ドに固定される。これらのブラシディスクは、100〜20,000回転/分、一般に1,0 00〜15,000回転/分で回転することができる。 複合プラスチック粒子フィラメントの製法 本発明の研磨フィラメントを製造する方法は、一般に以下のステップから成る : (a)熱可塑性マトリックスを溶解させて、それとプラスチック研磨粒子を結 合するステップ; (b)溶融熱可塑性マトリックスおよびプラスチック研磨粒子を押し出すステ ップ; (c)溶融熱可塑性マトリックスを硬化して、プラスチック研磨粒子が全体に 散在した熱可塑性マトリックスから成る硬化配合物を形成するのに十分な温度ま で、コーティングを冷却するステップ。 この方法の第一変形例は、以下のステップから成る: (a)第一熱可塑性マトリックスを溶解させて、それとプラスチック研磨粒子 を結合するステップ; (b)第二熱可塑性マトリックスを溶解させるステップ; (c)第一熱可塑性マトリックス、プラスチック研磨粒子および第二熱可塑性 マトリックスを同時に押し出し、第一熱可塑性マトリックスとプラスチック研磨 粒子がコアを形成し、第二熱可塑性マトリックスが、コアを実質的に覆うコーテ ィングを形成するステップ; (d)溶解した第一および第二熱可塑性マトリックスが硬化して、第二熱可塑 性マトリックスから成るコアと、プラスチック研磨粒子が全体に分布した第一熱 可塑性マトリックスから成るシースであって、該シースが実質的にコア上に存在 するシースとを有する研磨フィラメントを形成するのに十分な温度まで冷却する ステップ。 この方法の第二変形例は、以下のステップから成る: (a)第一熱可塑性マトリックスを溶解させるステップ; (b)第二熱可塑性マトリックスを溶解させ、それとプラスチック 研磨粒子を結合するステップ; (c)第一熱可塑性マトリックス、第二熱可塑性マトリックスおよびプラスチ ック研磨粒子を同時に押し出して、第一熱可塑性マトリックスがコアを形成し、 第二熱可塑性マトリックスとプラスチック研磨粒子が、実質的にコアを覆うコー ティングを形成するステップ; (d)溶解した第一および第二熱可塑性マトリックスが硬化して、第一熱可塑 性マトリックスから成るコアと、第二熱可塑性マトリックスとプラスチック研磨 粒子から成るシースであって、該シースが実質的にコア上に存在するシースとを 有する研磨フィラメントを形成するのに十分な温度まで冷却するステップ。 この方法の第三の変形例は、以下のステップから成る: (a)第一熱可塑性マトリックスを溶解させ、それと第一研磨粒子を結合する ステップ; (b)第二熱可塑性マトリックスを溶解させ、それと第二プラスチック研磨粒 子を結合するステップ; (c)第一熱可塑性マトリックス、プラスチック研磨粒子および第二熱可塑性 マトリックスを同時に押し出して、第一熱可塑性マトリックスと第一研磨粒子が コアを形成し、第二熱可塑性マトリックスと第二プラスチック研磨粒子が、実質 的にコアを覆うコーティングを形成するステップ; (d)溶解した第一および第二熱可塑性マトリックスが硬化して、第一熱可塑 性マトリックスと第一プラスチック粒子から成るコアと、第二熱可塑性マトリッ クスと第二プラスチック研磨粒子から成るシースであって、該シースが実質的に コア上に存在するシースとを有する研磨フィラメントを形成するのに十分な温度 まで冷却するステップ。 本明細書に記載する第二、第三および第四変形例は、米国特許第5,427, 595号(Pihl等)に従って実施することが望ましい。Pihl等が示唆するコア/ シースフィラメントを同時に押し出す方法および装置は、本発明の範囲のモノフ ィラメント実施例を押し出すように、当業者の知識の範囲内で便宜上変更するこ とが可能である。 この方法の第四変形例は、以下のステップから成る: (a)熱可塑性マトリックスを溶解させ、それとプラスチック研磨粒子を結合 するステップ; (b)予備成形コアの少なくとも一部に、溶融熱可塑性マトリックスおよびプ ラスチック研磨粒子から成るコーティングを塗布するステップ; (c)溶融熱可塑性マトリックスが硬化して、プラスチック研磨粒子が全体に 散在した熱可塑性マトリックスから成る硬化配合物を形成するのに十分な温度ま でコーティングを冷却するステップ。 複合フィラメントを形成する上記の方法は、米国特許第5,460,885号 (Barber等)に従って実施することが望ましい。 こうした複合フィラメントは、Barber等が示唆する様々な任意の工程により作 成することができる。こうした工程としては、一つまたは複数の予備成形コアを ダイに通し、溶解してプラスチック研磨粒子が充填された熱可塑性マトリックス が、予備成形コアがダイを通る際に予備成形コア上に塗布される工程、プラスチ ック研磨粒子が充填された溶融熱可塑性マトリックスを予備成形コア上にスプレ ー塗布する工程、または溶融熱可塑性マトリックスの槽に予備成形コアを通し、 研磨粒子を溶融熱可塑性マトリックスのコーティングに付与する工程などがある 。(あるいは、プラスチック研磨粒子は、溶融熱可塑性マトリックス槽内に存在 しても良い。)プラスチ ック研磨粒子は、熱可塑性マトリックスを塗布された予備成形コア方向に静電力 などの力によりプラスチック研磨粒子を投入することにより、熱可塑性マトリッ クスを塗布されたコアに付与することができる。しかし、望ましい方法は最初に 記載した工程であり、一つまたは複数の予備成形コアをダイに通し、プラスチッ ク研磨粒子を充填された溶融熱可塑性マトリックスを予備成形コアに少なくとも 部分的に塗布し、溶融熱可塑性マトリックスを冷却して、硬化配合物を形成する 工程が望ましい。 この方法の第五の変形例は、以下のステップから成る: (a)熱可塑性マトリックスを溶解させ、それとプラスチック研磨粒子を結合 するステップ; (b)熱可塑性マトリックスとプラスチック研磨粒子を押し出して、熱可塑性 マトリックスとプラスチック研磨粒子がシート状構造を形成するステップ; (c)溶融熱可塑性マトリックスが硬化して、シートを形成するのに十分な温 度まで該構造を冷却するステップ; (d)フィラメント状構造を形成するように該シートを転換するステップ。 シートをフィラメント状構造に転換する方法は、たとえば打抜き、水噴射切断 、フィブリル化、または回転切断などがある。 フィラメントを作成する際、工程および材料の選択は、以下の条件を考慮して 行うべきである。プラスチック研磨粒子は、押出し工程において実質的に融解ま たは劣化してはならない。したがって、熱可塑性マトリックスは一般に、プラス チック研磨粒子よりも低い融解点および/または軟化点を有する。ひいては、熱 可塑性マトリックスは押出し工程で溶解させることができるが、熱可塑性研磨粒 子は融解または溶解しない。したがって、加工後、プラスチック研 磨粒子は、熱可塑性マトリックス内に個々の粒子として存在する。本発明の発明 者は、フィラメントを形成する2種類の有機質材料があると考えると、本発明の 研磨フィラメントを形成することができる、という意外なことに思いがけなく気 が付いた。熱可塑性マトリックスを形成する有機質材料は融解するが、プラスチ ック研磨粒子を形成する有機質材料は実質的に融解しない。やはり加工の際、融 解温度および/または押出し温度は、プラスチック研磨粒子を過度に融解および /または劣化させない温度でなければならない。プラスチック研磨粒子の表面は 、加工の際に気体(つまり、水蒸気)が放出しないように、比較的「乾燥」して いなければならない。加工の際に気体または揮発物が放出されると、研磨フィラ メントに望ましくない空隙または欠点が生じる場合がある。 使用する押出機は、単一バレル押出機または二軸スクリュー押出機で良い。ま た、CTM(キャビティ移動ミキサー)を使用しても良い。これらの押出機は、熱 可塑性押出し技術で公知である。温度、材料供給速度、ホッパーなども公知であ る。 プラスチック研磨粒子は熱可塑性樹脂と混合することができ、熱可塑性樹脂は 溶融状態でも固体状態でも良い。ポリマー/プラスチックの単一の流れを使用し て、本発明のフィラメントを作成することができる。他の方法では、二つの個々 の供給流を使用することが可能である。 プラスチック研磨粒子は、押出機内の供給ポートを介して溶融熱可塑性マトリ ックスに追加して溶融熱可塑性マトリックスの凝集物にすることができるが、プ ラスチック研磨粒子が溶融熱可塑性マトリックス全体に適切に分散することがで きるように早い時点で追加することが望ましい。あるいは、プラスチック研磨粒 子は、第二ステップにおいて(つまり、予備成形コアに溶融熱可塑性マトリック スを塗布した後に)静電コーティングなどにより溶融熱可塑性マトリックスコー ティング内に分散させることができる。 熱可塑性樹脂およびプラスチック研磨粒子から成る本発明のフィラメントは、 円形、楕円形および長円形、正方形、矩形、六角形、台形および星形などの多角 形、並びにその他の形状の断面に押し出すことができる。 冷水急冷器は、溶融熱可塑性マトリックスを急速に冷却して、熱可塑性マトリ ックスとプラスチック研磨粒子から成る硬化配合物を形成するために、溶融押出 しまたは同時押出しフィラメントまたは熱可塑性マトリックスが塗布された予備 成形コアが通るダイのすぐ下流に配置することが望ましい。複数の予備成形コア を同時に塗布するか、または複数のフィラメントを押し出すかまたは同時に押し 出す工程は、大量生産プラスチック研磨粒子フィラメントの見地から望ましい。 これは、多岐管装置を使用して達成することができる。この場合、複数の巻上げ ロールが必要である。 プラスチック研磨フィラメントは、次に所望の長さを有する個々のプラスチッ ク粒子フィラメントに切断する。フィラメントを使用する前にその引っ張り強度 を増大することは本発明に範囲に含まれるが、必ずしもそうする必要はない。 溶融プラスチック粒子フィラメントが硬化した後、フィラメントの上にコーテ ィング(プラスチックコーティングなど)を塗布することができる。プラスチッ ク研磨粒子をフィラメントから突出させるのも本発明の範囲に含まれる。 本発明の実施について、以下の詳細な例に関してさらに説明する。これらの例 は、様々な特定の望ましい実施例および技術をさらに示すために記載する。しか し、本発明の範囲内で多くの変形および変更を行うことができることを理解すべ きである。すべての例におい て、部分および割合はすべて、特記しない限り重量である。プラスチック研磨粒 子の「グレード」は、Grinding Wheel Institute(ANSI ASC B74.18-1984)が使用す るグレードである。 産業上の利用可能性 例1〜70は、図1〜図3に関して上記で説明した実施例に一般に従って構成 した。 使用した射出成形機は、トグルクランプシステム、54グラム(3オンス)のバ レルおよび汎用スクリューを有する75トンのVan Dorn単一ショット押出機であっ た。成形パラメーターは、処方の変化、金型の構造、金型条件、スクリュー条件 およびバレル条件に応じて各々の例で変更した。一般的な成形パラメーターとし ては以下がある:ノズル温度232℃(450°F)、バレル前部の温度(ノズル付近) 226℃(440°F)、バレル後部の温度(ホッパー付近)221℃(430°F)、スクリュ ーの回転450RPM、噴射圧力2760〜3450kPa(400〜500psi)、クッション5.1mm(0.20 0in)、およびショットの距離つまり長さ7.37cm(2.90in)。平均の完全サイクルタ イムは、研磨ブラシ1個当たり約36秒だった。 これらの例に使用した処方を表1に示し、使用したポリマー配合物、研磨粒子 のタイプおよび量を列挙する。各々の配合物は、成形する前に、Bryant空気乾燥 器内において65℃にて4時間乾燥させた。研磨ブラシ10の基材12は直径5cm (2in)、厚さ2.54mm(0.1in)だった。研磨ブラシ10は、254本の一体成形剛毛 18を具備していた。各々の剛毛18は長さ1.27mm(0.50in)であり、根元の直 径2.54mm(0.10mm)から、根元20から先端22までの長さの80%における直径 1.27mm(0.05in)までテーパが付いており、先端22までの残りの長さは直径1. 27mm(0.05in) だった。研磨ブラシのいくつかは、剛毛から基材への移行部のすみ肉半径は、表 2にすみ肉Aとして記載した約0.25mm(0.01in)だった。その他の研磨ブラシの すみ肉半径は、表3にすみ肉Bとして記載した約0.64mm(0.025in)だった。各 研磨ブラシ10は、米国特許第3,562,968号(Johnson等)に基づく取 付手段30を具備していた。 以下の例を用意するに当たり、次の成分を使用した: 成形可能ポリマー HytrelTM ポリエステルベースのTPEで、デラウェア州、ウィルミントンのE.I.Du Pont d e Nemours and Companyが市販している。 LubricompTMYL-4030 ポリエステルベースのTPEで、15%のPTFE潤滑剤を含む; LubricompTMYF-1004 ポリエステルベースのTPEで、20%のガラス繊維強化剤を含む; LubricompTMYC-1004 ポリエステルベースのTPEで、20%の炭素繊維強化剤を含む;これらはすべて 、ペンシルバニア州、エクストンのLNP Engineering Plasticsが市販している。 LomadTMResin BO100 ポリエステルベースのTPEで、マサチューセッツ州、ピッツフィールドのGener al Electric Co.が市販している。 EstaneTM ポリウレタンベースのTPEで、オハイオ州、クリーブランドのB.F.Goodrichが 市販している。 PebaxTM5533 SA 00 ナイロンベースのTPEで、ニュージャージー州、グレンロックのAtochem Inc. が市販している。 DuraflexTM0110 ポリブチレンTPで、テキサス州、ヒューストンのShell Chemical Co.が市販し ている。 ProfaxTMKS075P ポリプロピレンベースのTP; ProfaxTMKS084P ポリプロピレンベースのTP;共にデラウェア州、ウィルミントンのHimont USA Inc.が市販している。 GrilonTMCR9 ナイロン6、12TPで、サウスキャロライナ州、サムターのEMS-American Grilon が市販している。 潤滑剤 BY27-005 ポリアミドベースのポリマー溶融添加剤: BY27-010(またはMB50-010) ポリエステルエラストマーベースのポリマー溶融添加剤;共にミシガン州、ミ ッドランドのDow Corning Companyが市販している。 カップリング剤 シラン シランカップリング剤で、γ−アミノプロピルトリエトキシシランのようにア ミン官能基を一般に有し、ニューヨーク州、ニューヨークのUnion Carbide Corp orationがA-1100または-1102として市販している。 Z-6030 メタクリレート官能基を有するシランカップリング剤; Z-6075 ビニル官能基を有するカップリング剤;共にミシガン州、ミッドランドのDow Corning Corporationが市販している。 研磨粒子 SiC 炭化珪素。 Al2O3 ニューヨーク州、トナワンダのExolon ESK Companyまたはマサチューセッツ州 、ノースグラフトンのWashington Mills Electro Minerals Corp.が予備処理し た溶融酸化アルミニウム。 Al2O3(h) 加熱処理した溶融酸化アルミニウム。 CA01 α−アルミナおよび酸化稀土類から成る、α−アルミナベースのセラミックで 、ミネソタ州、セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyが CubitronTMの商標で市販している。 CA02 15%のCA01と85%の濾過溶融アルミナの混合物。 CA03 15%のCA01と溶融アルミナの混合物。 CA04 94.3%のアルミナ、4.5%の酸化アルミニウム、1.2%の酸化鉄から成る、α− アルミナベースのセラミック。 MC-3 30/40メッシュサイズの未処理プラスチック噴射加工媒体で、インディアナ州 、サウスベンドのMaxi-Blast Companyが市販している。 すべての配合物は、特記しない限り、全体に重量比つまり重量%で記載してあ る。成形可能ポリマーの成分の配合率は、研磨粒子を除いた成形可能ポリマーの 成分の組合せを100%として記載してある。研磨成分は、研磨粒子を含む成形可 能ポリマーの成分の組合せを100%とし、研磨粒子の配合率として記載してある 。 例1〜41 例1〜例41の配合物を表1に記載する。 表1 1 成形ポリマーは、有機顔料を含んでいた。2 成形ポリマーは、黄色顔料を含んでいた。 性能試験 個々の研磨ブラシ10は、1.8kg(4lb.)の荷重を20秒間付与した後に11秒間 持ち上げる装置上で試験した。この試験を30サイクル繰り返し、ワークピース上 での全体の試験時間は10分間だった。ワークピースは、5052アルミニウムの平ら なプレートであり、寸法は38.1×38.1×0.32cm(15×15×1/8in)で、試験装置 に取り付けるための0.64cm(1/4in)の穴が中心にあった。プレートは、3分ごと に約1回転させた。研磨ブラシは、Ingersoll-Randサイクロンシリーズ垂直研削 盤、モデルTA 180 RG4、定格18,000rpmおよび0.70hpに取り付けた。研磨ブラシ は、18,000RPMの自由回転で作動させた(荷重をかけた実際のRPMは多少少ない)。 研磨ブラシは、ワークピースに対し7°の角度にて保持した。プレートの重量損 失は切削として記録し、研磨ブラシの重量損失および長さの減少は摩耗として記 録した。性能試験後、仕上げ、Raを記録したが、特定の各々の例で達成されるよ うな良好な結果にはならなかった。これは、性能試験では、研磨ブラシがワーク ピースの同じ範囲を複数回通るからである。記載した結果は、特記しない限り、 同じ組成の2個のブラシの平均である。いくつかの組成については、すみ肉Aお よびすみ肉Bの両方を使って試験したが、この方法で試験しなかった例もある。 表2 (すみ肉A) 表3 (すみ肉B) 1 剛毛は溶解した。1個のブラシだけを試験した。2 1〜10サイクルで故障した。剛毛が溶解した。3 10〜18サイクルで取付手段が故障した。4 3〜4サイクルで取付手段が故障した。5 10〜30サイクルで故障した。剛毛が溶解した。6 プラスチック研磨粒子。 例42〜例70 性能試験 以下を除いて、例1〜例41と同じ性能試験を行った。すべての例は、約0.02 5インチのすみ肉半径を有していた。アルミニウム試験片の結果は2回の試験の 平均であり、冷間圧延鋼(CRS)の結果とステンレス鋼(SS)の結果は各々1回 の試験の結果である。マイクロ仕上げ(μinによるRaおよびRzとして記載する )は、性能試験に使用した以外の試験片について特定のブラシ例を手動で試験し た後の結果であり、表面を研磨する前の仕上げは以下のとおりである(μinに よる): アルミニウム Ra:7 Rz:40 CRS Ra:31 Rz:151 ステンレス鋼 Ra:11 Rz:72 各例の研磨ブラシの組成を表4に記載し、アルミニウムの試験結果を表5、冷間 圧延鋼の結果を表6(すべての例を試験したのではない)、ステンレス鋼の結果を 表7(すべての例を試験したのではない)に記載する。例42〜例70では、ブ ラシの損傷は見られなかった。 表4 表5(アルミニウムの結果) 表6(冷間圧延鋼の結果) 表7(ステンレス鋼の結果) 1 剛毛の溶解:1=無しまたは無視して良い;2=多少;3=許容不可能(ブラ シが役に立たない)。2 試験を2サイクルで停止した。3 試験を6サイクルで停止した。 例71 回転フロアマシンに使用する成形研磨ブラシ110は、ポリエステルベースの 熱可塑性エラストマーHytrelTM5526(Du Pontが市販)を射出成形することによ り図8および図9の実施例に一般に従って作成した。このエラストマーは、30重 量%の120グレード炭化珪素研磨剤を含むように配合した。材料は、配合後、ペ レット化した。ペレット化した配合物は、例1〜例70に関して上記で説明した マッドセットプラスチック射出プロトタイプ金型を使って75トンのVan Dornプレ ス上で射出成形した。金型の温度は60℃(140°F)、融解温度は約237℃(460°F )だった。サイクルタイムは30秒だった。部品の重量は32.5グラムだった。 基材112は一般に楔形の多角形であり、長さ10.5cm(4.125in)×一方の端 部の幅3.8cm(1.50in)および対向端部の幅2.2cm(0.875in)だった。一主要面 からは440本の剛毛118が延び、各々の剛毛は長さが1.9cm(0.75in)、根元の直 径2.3mm(0.090in)、先端122の直径1.0mm(0.040in)だった。先端122に隣 接する剛毛118の長さ9.5mm(0.375in)の部分は円筒状だった。 例72〜例74 例72〜例74は、上記のプラスチック研磨粒子を含んでいた。 例72 例72は、図32を参照して説明した実施例に一般に基づく、モノフィラメン ト構成を有する押出しプラスチック研磨粒子だった。押出機は、七つの加熱バレ ル範囲を有するWerner/Pfleiderer ZSK30同時回転二軸スクリュー押出機だった 。この押出機には、L/D比30:1を有する直径30mmの同時回転スクリューが装 備されていた。押出機のダイは、米国特許第5,427,595号が示唆すると おり、同時押出機としてではなくモノフィラメント押出機として動作した。 Du Pont de Nemours and Company,Inc.が市販している、ポリエステルベース の熱可塑性エラストマー「Hytrel 6356」、およびDow Corning Companyが「MB50-0 10」の商標で市販している、ポリエステルエラストマーベースのポリマー溶融添 加剤を含む配合物を調製した。この配合物を31.7グラム/分の割合で押出機に供 給した。押出機は350rpmで回転し、押出機内の圧力は200psiだった。先ず熱可塑 性マトリックスを押出機で溶解させ、次に、押出機バレルの供給ポートから約8 グラム/分の割合でポリエステル研磨粒子を加えた。U.S.Technology Corp.が 「Polyextra Plastic Blast Media」の商標で市販しているプラスチック研磨粒 子は、モース硬度3、30/40メッシュサイズであり、使用する前に121℃で一晩乾 燥させた。 押出機範囲内の各温度は以下のとおりであった:バレル範囲1〜7:246℃、254 ℃、257℃、251℃、251℃、246℃、227℃;アダプター範囲8〜11:227℃、221℃ 、227℃、227℃;ダイ 範囲12:238℃。 押出しダイ前部から約25mmに配置した水冷急冷タンクから12.2メートル/分で 2本のフィラメントを引き抜き、次にフィラメントを直径76.2cm(30in)の集合ド ラム上に巻いた。直径約5cm(2in)の束を巻取機から切り取って巻いて剛性の ストレート束を形成した。部分を1.59cm(5/8in)の長さに束から切り取った。 米国特許第3,562,968号(Johnson等)に記載され、「Roloc」として 公知のスレッド付き取付ボタンを挿入するための直径0.95cm(3/8in)の中心穴 を有するシラスティックゴム金型を使用して支持体を形成した。金型の容器は、 直径5cm(2in)×奥行き0.635cm(1/4in)だった。取付ボタンを所定の位置に 配置した後、Uniroyalの「Adiprene LF600D」とEthyl Chemicalsの「Ethicure30 0」を9:1の重量比で室温にて混合し、約0.47cm(3/16in)の深さまで容器に 流し込んだ。この混合物はボタンのフランジを囲むので、硬化した時には、ボタ ンは所定の位置にしっかり保持されている。流し込みが完了した後、金型とプレ ートが同心円になるように、プラスチック剛毛ガイドプレートを金型の上に配置 した。ガイドプレートには貫通する穴があり、この穴は、剛毛の配置を割り当て て、硬化が完了するまで剛毛を垂直に保持するための穴だった。次に、384本の 押出し剛毛を手でAdiprene/Ethicure混合物内に配置し、約1.27cm(1/2in)の剛 毛が基材から延びるようにした。アセンブリ全体を86℃のオーブンに1時間配置 して硬化させた。硬化した後、支持体とガイドプレートを剛毛から持ち上げて外 した。次に、その結果得られたブラシを直角電動工具上で試験した。 ブラシは、直角空気駆動電動工具、定格0.35HP、20,000rpmのIngersoll Rand モデルCyclone CA200に取り付けた。この工具 には、5cm(2in)のバックアップパッドを取り付けた。ブラシを使って、ミシ ガン州、ヒルズデールのACT Laboratoriesが市販している0.8mm(0.032in)の冷 間圧延鋼から黒色エナメルペンキを除去した。ブラシは、金属表面を損傷したり 、表面にかき傷を付けたりせずにペンキを除去することが観察された。 例73 例73は例72と同様に用意したが、192本の押出し剛毛をAdiprene/Ethicure 混合物内に手で配置し、約1cm(3/8in)の剛毛が基材から延びるようにした。 例73は、例72に関して説明したように試験したが、金属表面を損傷したり、 表面にかき傷を付けたりせずにワークピースからペンキを除去することが観察さ れた。 例74 例74は、図1〜図3の実施例に関して説明した成形研磨ブラシ10に一般に 従って成形した一体射出成形ブラシだった。押出機は、トグルクランピングシス テム、54グラム(3オンス)のバレルおよび汎用スクリューを具備する75トンの Van Dorn単一ショット押出機だった。 配合物は、E.I.Du Pont de Nemours and Company Inc.が市販している、ポリ エステルベースのエラストマー、「Hytrel」5526を90重量%および「BY27-010」 を10重量%の組合せ、並びにインディアナ州、サウスベンドのMaxi-Blast Compa nyが市販している30/40メッシュサイズの未加工プラスチック噴射仕上げ媒体を プラスチック研磨粒子「MC-3」の成分の組合せで100%に基づいて30重量%から 成るように調製した。成形前、各々の配合物をBryant空気乾燥器内で79℃(175 °F)にて4時間乾燥させた。 ブラシの基材は、直径5cm(2in)および厚さ2.54mm(0.1in)だった。ブラ シには、254本の一体成形の剛毛があった。各々の剛毛は長さ1.27mm(0.50in) であり、根元の直径2.54mm(0.10in)から、根元から先端までの長さの80%におけ る直径1.27mm(0.05in)までテーパが付いており、先端までの残りの長さの直径 は1.27mm(0.05in)だった。剛毛基材におけるすみ肉半径は、約0.64mm(0.025i n)だった。各ブラシは、米国特許第3,562,968号(Johnson等)に基づ く取付手段として一体成形のスレッド付きスタッドを具備していた。 研磨ブラシがアルミニウム製ワークピースに使用するのに適するかどうかを判 断するため、1.8kg(4lb)の荷重を20秒間にわたって付与し、11秒間持ち上げ る装置上でブラシを試験した。これをワークピースについて30サイクル繰り返し 、全体の試験時間は10分間だった。ワークピースは、38.1×38.1×0.32cm(15×1 5×1/8in)の5052アルミニウムの平らなプレートで、試験装置に取り付けるため の0.64cm(1/4in)の中心穴を具備していた。プレートは、3分ごとに約1回転 させた。研磨ブラシは、Ingersoll-Randサイクロンシリーズの直角研削盤、モデ ルTA 180 RG4、定格18,000RPM、0.70hpに取り付けた。研磨ブラシは、18,000RPM の自由回転で作動させた(実際のRPMは、これより多少少ない)。研磨ブラシは、 ワークピースに対して7°の角度で保持した。ワークピースを試験の前後に計量 したが、ブラシは、ワークピース上に材料の損失を生じなかった。 例74に従って構成されたブラシは、下記のようにも使用した。ブラシを携帯 回転工具と共に使用し、アルミニウムの自動車エンジンブロックからガスケット を除去したが、エンジンブロックから材料を除去せずにガスケット材料を完全に 除去したことが観察された。 また、ブラシを携帯回転工具と共に使用して、ペンキの外側コーティングを除去 したが、ワークピースには下塗が残った、つまり以下のように作成されたミシガ ン州、ヒルズデールのACT Laboratories,Inc.が市販している試験パネルにe− コートが残った: パネル1 材料:冷間圧延鋼、0.81mm(0.032in)厚、未仕上げ 名称:B952 P60 DIW 下塗剤:GPX05379 下塗:E98KD405黒色 透明塗:E126CD005防汚剤 パネル2 材料:冷間圧延鋼、0.81mm(0.032in)厚、未仕上げ 名称:C168 C20 DIW e−コート:ED3150A 下塗剤:80-1146(GPX5028) 下塗:872AB921黒色 透明塗:RK3840 ペンキ仕様:998-4065 以上で、いくつかの実施例に関して本発明について説明してきた。上記の詳細 な説明および例は、分かりやすくするために記載したにすぎない。以上の説明は 、本発明に不必要な制限を加えるものではない。当業者には、本発明の範囲を逸 脱せずに上記の実施例に多くの変更を行うことが可能であることは明白である。 たとえば、本発明に基づく研磨ブラシには、支持体または剛毛の開口部によるな ど、 先行技術で周知の方法により、作動中に冷却水、潤滑剤および洗浄液をワークピ ースに導入するための手段を装備することができる。したがって、本発明の範囲 は、本明細書に記載されている正確な詳細および構成に限定すべきではなく、請 求の範囲に記載されている構造およびこれと同等の構造に限定すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 08/559,334 (32)優先日 平成7年11月16日(1995.11.16) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN, MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT ,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 メビセン,スコット・エム アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 ピール,リチャード・エム アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 ローカー,デイビッド・シー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 バンジ,ドナ・ダブリュー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 リーパ,マーラ・イー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 アイオンタ,リチャード アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.第一面と第二面を有する基材であって、前記基材が一般に平坦である基材 と、 前記基材から延びる複数の剛毛であって、前記剛毛が少なくとも2のアスペク ト比を有し、前記剛毛が前記基材と一体成形されている剛毛と、 から成る一体成形研磨ブラシであって、 前記成形研磨ブラシが成形可能な高分子材料を含有し、前記の成形可能な高分 子材料が、少なくとも前記の複数の剛毛全体に散在する研磨粒子を含む一体成形 研磨ブラシ。 2.前記基材が可撓性であり、前記剛毛が前記基材の第一面から延びる請求項 1記載の成形研磨ブラシ。 3.前記基材が外側縁部をさらに具備し、前記剛毛が前記外側縁部から延びる 請求項1記載の成形研磨ブラシ。 4.前記の成形可能な高分子材料が、前記研磨ブラシ全体に散在する研磨粒子 を含む請求項1〜3の何れか1項に記載の成形研磨ブラシ。 5.前記剛毛が少なくとも5のアスペクト比を有する請求項1〜4の何れか1 項に記載の成形研磨ブラシ。 6.前記剛毛が少なくとも7のアスペクト比を有する請求項1〜5の何れか1 項に記載の成形研磨ブラシ。 7.前記剛毛が少なくとも10のアスペクト比を有する請求項1〜4の何れか1 項に記載の成形研磨ブラシ。 8.前記剛毛が少なくとも20のアスペクト比を有する請求項1〜4の何れか1 項に記載の成形研磨ブラシ。 9.前記剛毛が各々、前記基材に隣接する根元と前記基材に対向する先端から 成り、前記剛毛が、前記根元が前記先端より広くなるようにテーパが付いている 請求項1〜8の何れか1項に記載の成形研磨ブラシ。 10.前記剛毛の前記根元に隣接する第一部分にテーパが付いており、前記剛 毛が前記先端に隣接する第二部分において一定の太さを有する請求項9記載の成 形研磨ブラシ。 11.前記剛毛が、前記根元から前記基材への移行部にすみ肉半径を含む請求 項9記載の成形研磨ブラシ。 12.前記剛毛が、前記基材と同一平面上にある請求項3記載の成形研磨ブラ シ。 13.前記剛毛が、前記中心部分の前記外側縁部から半径方向に延びる請求項 12記載の成形研磨ブラシ。 14.前記剛毛が、前記外側縁部周囲に均一な角度を形成して間隔を置いて配 置されている請求項13記載の成形研磨ブラシ。 15.前記研磨ブラシを工具に取り付けるために前記基材上に装備された取付 手段をさらに含む請求項1または2記載の成形研磨ブラシ。 16.前記取付手段が、前記基材と一体成形されて前記基材の前記第二面から 延びるスレッド付きスタッドを含む請求項15記載の成形研磨ブラシ。 17.前記ブラシを駆動手段に取り付けるために前記基材上に装備された取付 手段をさらに含む請求項3記載の成形研磨ブラシ。 18.前記基材が内側縁部をさらに具備し、前記取付手段が、前記成形ブラシ と一体成形された根元を具備し、前記根元が前記内側縁部から延びて、前記内側 縁部に隣接する頚部部分および前記内側縁部から離れた基材部分を具備し、前記 基材部分が前記頚部部分よ り広くなっている請求項17記載の成形研磨ブラシ。 19.前記基材が内側縁部をさらに具備し、前記取付手段が、前記内側縁部内 に形成されたキー溝を具備し、前記キー溝が、駆動手段内に形成された対応する キーとかみ合うように構成された請求項17記載の成形研磨ブラシ。 20.前記基材が内側縁部をさらに具備し、前記内側縁部と前記外側縁部が、 前記基材の境界となる同心円を構成する請求項3記載の成形研磨ブラシ。 21.前記内側縁部が、駆動軸を前記内側縁部を通して受け入れるように形成 されており、前記基材が、取付穴を通して止めロッドを受け入れるために前記基 材内に取付穴をさらに具備する請求項20記載の成形研磨ブラシ。 22.前記外側縁部が円形であり、前記取付手段が、前記基材と一体成形され 、前記基材の中心に配置されたスレツド付きスタッドを具備する請求項17記載 の成形研磨ブラシ。 23.前記基材が、前記外側縁部と対向する内側縁部をさらに具備し、前記内 側縁部と前記外側縁部が各々、互いに等しく180°以下の角度の大きさを有する 弓形の円形部分を構成し、前記基材が、前記内側縁部の第一端部から前記外側縁 部の第一端部に延びる第一の半径方向縁部と、前記内側縁部の第二端部から前記 外側縁部の第二端部に延びる第二の半径方向縁部とをさらに具備する請求項3記 載の成形研磨ブラシ。 24.前記角度の大きさが180°に等しい請求項23記載の成形研磨ブラシ。 25.前記角度の大きさが120°に等しい請求項23記載の成形研磨ブラシ。 26.前記角度の大きさが90°に等しい請求項23記載の成形 研磨ブラシ。 27.前記の成形可能な高分子材料が熱可塑性エラストマーを含む請求項1〜 26の何れか1項に記載に成形研磨ブラシ。 28.前記熱可塑性エラストマーが、ポリエステルベースの熱可塑性エラスト マーから成る請求項27記載の成形研磨ブラシ。 29.前記成形可能ポリマーが潤滑剤をさらに含む請求項1〜28の何れか1 項に記載の成形研磨ブラシ。 30.前記熱可塑性エラストマーが、前記研磨ブラシ全体に散在する複数の研 磨粒子を含む請求項27記載の成形研磨ブラシ。 31.前記研磨粒子が無機質の研磨粒子を含む請求項1〜30の何れか1項に 記載の成形研磨ブラシ。 32.前記研磨粒子が有機質の研磨粒子から成る請求項1〜30の何れか1項 に記載の成形研磨ブラシ。 33.前記基材が、前記基材を強化するための強化手段を具備する請求項1〜 3の何れか1項に記載の成形研磨ブラシ。 34.前記強化手段が、前記基材の前記第二面に装備された強化基板から成る 請求項33記載の成形研磨ブラシ。 35.前記基材が円形である請求項1〜3の何れか1項に記載の成形研磨ブラ シ。 36.前記基材が多角形である請求項1または2記載の成形研磨ブラシ。 37.第一主要面を有する支持体と組合せた請求項36記載の成形研磨ブラシ であって、前記成形研磨ブラシが、前記支持体の前記第一主要面上に取り付けら れて、ブラシアセンブリを形成する成形研磨ブラシ。 38.前記支持体が円形であり、前記アセンブリが、実質的に等しい角度で間 隔を置いて前記第一主要面上に取り付けられた複数の 前記ブラシから成る請求項37記載のブラシアセンブリ。 39.第一面と第二面を有する基材と、 前記基材の前記第一面から延びる複数の剛毛であって、前記剛毛が前記基材と 一体成形される剛毛と、 から成る一体成形研磨ブラシであって、 前記成形研磨ブラシが、少なくとも前記の複数の剛毛に散在した研磨粒子を含 む熱可塑性エラストマーを含有する成形研磨ブラシ。 40.前記基材がほぼ平面である請求項39記載の成形研磨ブラシ。 41.前記基材が円形である請求項39記載の成形研磨ブラシ。 42.前記基材が多角形である請求項39記載の成形研磨ブラシ。 43.第一面と第二面を有する基材と、 前記基材の前記第一面から延びる複数の剛毛であって、前記剛毛が前記基材と 一体成形される剛毛と、 前記基材と一体成形され、前記研磨ブラシを工具に取り付けて前記研磨ブラシ を回転させるために前記基材の前記第二面から延びるスレッド付きスタッドと、 から成る一体成形研磨ブラシであって、 前記成形研磨ブラシが成形可能な高分子材料を含有し、前記の成形可能な高分 子材料が、少なくとも前記の複数の剛毛全体に散在する研磨粒子を含む成形研磨 ブラシ。 44.第一面と第二面を有する基材と、 前記基材の前記第一面から延びる複数の剛毛であって、前記剛毛が前記基材と 一体成形される剛毛と、 から成る一体成形研磨ブラシであって、 前記成形研磨ブラシが成形可能な高分子材料を含有し、前記の成形可能な高分 子材料が、少なくとも前記の複数の剛毛全体に散在す る有機質の研磨粒子を含む成形研磨ブラシ。 45.同心円を区画する内側縁部と外側縁部を有するほぼ平面の中心部分であ って、前記内側縁部が前記中心部分内に円形の穴を区画する中心部分と、 前記中心部分の前記外側縁部から半径方向に延びる複数の剛毛であって、前記 剛毛が、前記中心部分と同一平面上にあり、少なくとも2のアスペクト比を有し 、前記中心部分と一体成形される剛毛と、 から成る一体成形ブラシ部分であって、 前記成形ブラシ部分が、全体に散在する研磨粒子を含む高分子熱可塑性エラス トマーを含有する成形ブラシ部分。 46.円形の外側縁部を有するほぼ平面の中心部分と、 前記中心部分の前記外側緑部から半径方向に延びる複数の剛毛であって、前記 剛毛が、前記中心部分と同一平面上にあり、少なくとも2のアスペクト比を有し 、前記中心部分と一体成形される剛毛と、 前記ブラシ部分を駆動手段に取り付けるために前記中心部分上に装備された取 付手段であって、前記取付手段が、前記中心部分と一体成形されて前記中心部分 の中心に配置される取付手段と、 から成る一体成形ブラシ部分であって、 前記成形ブラシ部分が、全体に散在する研磨粒子を含む高分子熱可塑性エラス トマーを含有する成形ブラシブラシ部分。 47.ほぼ平面の中心部分であって、前記中心部分が内側縁部と外側縁部を有 し、各々の縁部が、互いに等しく180°以下の角度の大きさを有する弓形の円形 部分と、前記内側縁部の第一端部から前記外側縁部の第一端部に延びる第一の半 径方向縁部と、前記内側縁部の第二端部から前記外側縁部の第二端部に延びる第 二の半径方向 縁部とを有する中心部分と、 前記中心部分の前記外側縁部から半径方向に延びる複数の剛毛であって、前記 剛毛が、前記中心部分と同一平面上にあり、少なくとも2のアスペクト比を有し 、前記中心部分と一体成形される剛毛と、 から成る一体性形ブラシ部分であって、 前記成形ブラシ部分が、全体に散在する研磨粒子を含む高分子熱可塑性エラス トマーを含有する成形ブラシ部分。 48.a) 請求項17に基づく複数のブラシ部分と、 b) 前記の複数の成形ブラシ部分を回転させる回転駆動手段であって、前記の 各々の成形ブラシ部分が、前記のほぼ平面の中心部分が各々互いに平行になるよ うに前記取付手段により前記駆動手段に取り付けられる駆動手段と、 から成るブラシアセンブリ。 49.前記の各々の成形ブラシ部分が、隣接する成形ブラシ部分と接する請求 項48記載のブラシアセンブリ。 50.請求項1〜49の何れか1項に基づく成形研磨ブラシを作成する方法で あって、 a) 成形可能ポリマーを研磨粒子と混合して混合物を形成するステップと、 b) 該混合物を加熱して、流動可能な材料を形成するステップと、 c) 該流動可能な材料を圧力下で金型内に射出して研磨ブラシを形成するステ ップと、 から成る方法。 51.前記のステップa)が、熱可塑性エラストマーと研磨粒子を混合すること を含む請求項50記載の方法。 52.前記のステップa)が、潤滑剤を前記の熱可塑性エラスト マーと混合するステップを含む請求項50記載の方法。 53.請求項1〜49の何れか1項に基づく成形ブラシを使ってワークピース を研磨する方法であって、 a) 請求項1〜49の何れか1項に基づく一体成形研磨ブラシを提供するステ ツプと、 b) 該剛毛を該ワークピース表面と接触させるステツプと、 c) 該研磨ブラシを該ワークピースに対し移動して、ワークピース表面を研磨 するステップと、 から成る方法。 54.ステップc)が、ワークピースの材料をワークピース表面から除去するこ とを含み、該研磨粒子が無機質の研磨粒子を含む請求項53記載の表面研磨方法 。 55.該ワークピース表面がその上に異物を含み、該研磨粒子が有機質の研磨 粒子を含有し、ステップc)が、ワークピース材料を除去せずにワークピース表面 から異物を除去することを含む請求項53の表面研磨方法。 56.熱可塑性マトリックスと、前記熱可塑性マトリックスの少なくとも一部 に散在するプラスチック研磨粒子とから成る細長い研磨フィラメント。 57.前記プラスチック研磨粒子が、前記熱可塑性マトリックス全体に実質的 に均一に散在する請求項56記載の研磨フイラメント。 58.前記の細長いフィラメントが、コアと、実質的に前記コアを覆うシース とから成り、前記シースと前記コアの少なくともどちらかが、少なくともその一 部散在する前記のプラスチツク研磨粒子を有する前記の熱可塑性材料を含有する 請求項56記載の研磨フィラメント。 59.前記シースが、前記の熱可塑性マトリックスの一部に散在 する前記プラスチック研磨粒子を含み、前記コアは本質的に研磨粒子を含まず、 前記のプラスチック研磨粒子が前記コアと前記シースより高い融解温度を有する 請求項58記載の研磨フィラメント。 60.前記コアが、前記熱可塑性マトリックスの少なくとも一部に散在するプ ラスチック研磨粒子を含み、前記シースは本質的に研磨粒子を含まず、前記のプ ラスチック研磨粒子が、前記コアと前記シースより高い融解温度を有する請求項 58記載の研磨フィラメント。 61.前記コアが、少なくともその一部に散在する第一の複数のプラスチック 研磨粒子を有する第一の熱可塑性マトリックスを含有し、前記シースが、少なく ともその一部に散在する第二の複数のプラスチック研磨粒子を有する第二の熱可 塑性マトリックスを含有する請求項58記載の研磨フィラメント。 62.前記シースと前記コアの一方が、その少なくとも一部に散在する前記の プラスチック研磨粒子を含み、前記コアと前記シースの他方が、少なくともその 一部に散在する複数の有機質研磨粒子を含む請求項58記載の研磨フィラメント 。 63.前記コアとシースが同時に押し出される請求項58記載の研磨フィラメ ント。 64.前記コアが予備成形コアから成り、前記シースが前記予備成形コア上に 被覆される請求項58記載の研磨フィラメント。 65.前記の熱可塑性マトリックスが熱可塑性エラストマーを含有する請求項 56〜64の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 66.前記の熱可塑性マトリックスが熱可塑性ポリマーを含有する請求項56 〜64の何れかに記載の研磨フィラメント。 67.前記の熱可塑性マトリックスが、熱可塑性エラストマーと熱可塑性ポリ マーの配合物から成る請求項56〜64の何れか1項 に記載の研磨フィラメント。 68.前記の熱可塑性エラストマーが、セグメント化熱可塑性エラストマーを 含有する請求項65記載の研磨フィラメント。 69.前記のプラスチック研磨粒子が約80KNH末満の硬度を有する請求項56 〜68の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 70.前記のプラスチック研磨粒子が、熱可塑性マトリックスとプラスチック 研磨粒子の合計重量に基づいて約0.1〜約80重量%である請求項56〜69記載 の研磨フィラメント。 71.前記のプラスチック粒子が、前記の熱可塑性マトリックスより高い融解 温度を有する請求項56〜70の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 72.前記のプラスチック研磨粒子が、前記の熱可塑性マトリックスより高い 硬度を有する請求項56〜70の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 73.前記のプラスチック研磨粒子が熱可塑性ポリマーを含有する請求項56 〜72の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 74.前記のプラスチック研磨粒子が熱硬化性ポリマーを含有する請求項56 〜72の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 75.前記の熱可塑性マトリックス内に封入液体添加剤をさらに含む請求項5 6〜74の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 76.少なくとも約7のMOH硬度を有する無機質研磨粒子をさらに含む請求項 56〜75の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 77.(a)約10〜90重量%の前記熱可塑性マトリックスと、 (b)約10〜90重量%のプラスチック研磨粒子と、 を含む請求項56〜76の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 78.(a)約10〜90重量%の前記熱可塑性エラストマーマトリックスと、 (b)少なくとも約200℃の融解温度を有する約10〜90重量%の熱硬化性ポリマー 研磨粒子と、 を含む請求項56〜76の何れか1項に記載の研磨フィラメント。 79.熱可塑性マトリックスと、前記の熱可塑性マトリックス全体に実質的に 均一に散在する複数のプラスチック研磨粒子とを含む細長い研磨フィラメントで あって、 前記のプラスチック粒子が、前記の熱可塑性マトリックスの融解温度より高い 融解温度を有する研磨フィラメント。 80.(a)請求項56〜79の何れか1項に基づく複数の研磨フィラメントで あって、前記フィラメントが各々少なくとも1のアスペクト比を有し、熱可塑性 マトリックスの一部に散在するプラスチック研磨粒子を含む研磨フィラメントと 、 (b)前記の複数の研磨フィラメントを一緒に固定して、ブラシ構造を形成する 手段と、 を含む研磨ブラシ。 81.前記のプラスチック研磨.粒子が約80KNH未満の硬度を有する請求項8 0記載のブラシ。 82.(a)請求項80または81に基づく研磨ブラシを提供するステップと、 (b)複数の研磨フィラメントをワークピース表面に接触させるステップであっ て、該ワークピース表面がその上に異物を含むステップと、 (c)研磨ブラシを該ワークピースに対し移動して、多量のワークピース材料を 除去せずに該ワークピース表面から該異物を除去するステップと、 を含むワークピース表面研磨方法。
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