JP2003145435A

JP2003145435A - 網目構造の研磨材料

Info

Publication number: JP2003145435A
Application number: JP2001347534A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suzuki; 一男鈴木; Fujio Hara; 不二雄原
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-20
Also published as: WO2003041911A1

Abstract

(57)【要約】【課題】製品寿命が長く、研磨目が細かく、研磨効率
に優れた研磨材料を提供すること。【解決手段】全体にわたって網目を有するシート状の
基材と、該基材の表面上にメッキされた金属膜と、該金
属膜の表面上に被覆されたバインダーと、該バインダー
により基材に接着された砥粒とを有する研磨材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属、セラミック、
及び樹脂等の表面等を磨くのに使用される研磨材料に関
し、特に、凹凸面の研磨に適した柔軟性の研磨材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】台所等で食器類や鍋等を磨くための研磨
材料としては種々のものが知られている。例えば、スポ
ンジ、布、不織布等を基材として用い、バインダー樹脂
によってこれらに砥粒を固定した研磨たわしが一般的で
ある。このような研磨たわしは、例えば、ミネソタ・マ
イニング・アンド・マニュファクチュアリング社より
「スコッチブライト^TM」の商標で市販されている。

【０００３】特開平５−２２０６７０号公報には、偏平
係数が５以上の合成繊維を含む不織布を基材として用
い、不織布を構成する繊維表面及び繊維交絡部に砥粒が
付着している研磨不織布が記載されている。

【０００４】スポンジ、布、不織布等は柔軟性に富み、
これらを基材とした研磨たわしは金属、セラミック、及
び樹脂製品の凹凸面の研磨性に優れている。

【０００５】しかしながら、これら従来の研磨たわしは
基材に対する砥粒の固定が不十分であり、砥粒が脱落し
易く、製品としての寿命が短い。また、砥粒の分布は不
均一で、スポンジのセル壁や不織布繊維の交点に主とし
て固定されているため、研磨目が粗くなる。更に、スポ
ンジのセル壁や交点間の不織布は研磨時に比較的自由に
動くため、研磨効率が悪い。

【０００６】その他研磨材に関する従来技術の例とし
て、特表平８−５０２６９５号公報には、研磨時に発生
する静電気を効果的に除去するために、導電性繊維や導
電性粒子を含む不織布を基材として用いた被覆研磨材料
が記載されている。しかしながら、この被覆研磨材料は
木材加工用であり、研磨たわしには適さない。

【０００７】実開平６−６６５５５号公報には、ネット
生地に金属平線を織り込んでたわしとした製品が記載さ
れている。しかしながら、このたわしは砥粒を有してお
らず、研磨性能は低い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題を解決するものであり、その目的とするところは、製
品寿命が長く、研磨目が細かく、研磨効率に優れた研磨
材料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、全体にわたっ
て網目を有するシート状の基材と、該基材の表面上にメ
ッキされた金属膜と、該金属膜の表面上に被覆されたバ
インダーと、該バインダーにより基材に接着された砥粒
とを有する研磨材料を提供するものであり、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の研磨材料は、金属化され
たシート状基材と、バインダーによってこの基材の表面
に接着された砥粒とを有してなるものである。

【００１１】シート状基材シート状基材は繊維やポリマーで構成され、全体にわた
って多数の貫通穴を有する。この貫通穴は基材の地の部
分と境界がはっきり確認できる大きさの穴であり、貫通
穴を有することによって基材にはいわば網目構造が形成
されている。

【００１２】基材を網目構造とする理由は、研磨材料が
目詰まりしたり、被研磨面に吸着して研磨性能が低下す
ることを回避するためである。また、平坦な基材と比較
して砥粒の利用効率が高まり、研磨効率も向上するため
である。

【００１３】上記網目構造の基材は更に金属化されてい
る。金属化とは、基材を構成する繊維やポリマーの表面
にメッキされた金属膜を有していることをいう。基材を
構成する繊維やポリマーとバインダーとの間に金属膜を
介在させることにより、バインダーによる砥粒の固定力
が著しく改善され、研磨作業中の脱粒が減少し、研磨持
続性が向上し、研磨材料が長寿命となる。

【００１４】更に、以下に説明する静電スプレー塗布法
によって砥粒を塗着する際には、金属膜の存在によって
砥粒の塗着効率が著しく向上する。その結果、基材に付
着する砥粒の分布は均一かつ稠密になり、研磨目が細か
くなり、研磨効率も向上する。

【００１５】基材は繊維材料またはポリマー材料によっ
て構成されてよい。繊維材料及びポリマー材料として
は、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリビニルアルコ
ール系、ポリプロピレン系、及びポリ塩化ビニル系、及
びポリエチレン系の合成繊維、綿、麻、絹、及び毛のよ
うな天然繊維、及びガラス繊維、岩石繊維のような無機
繊維を用いてよい。その糸条の形態は無撚糸でも有撚糸
でもよい。

【００１６】基材を繊維材料によって構成する場合は、
基材は、好ましくは長繊維を編むことにより構成され
る。繊維材料を用いてシートの形状に成形し、均一な網
目構造を形成し、更に基材として十分な強度を実現する
ために適当だからである。

【００１７】基材を構成する繊維は、断面が偏平な形状
の糸であることが好ましい。断面が円形の糸よりも砥粒
が付着し易くなるため、砥粒の利用効率が向上するから
である。

【００１８】偏平糸の偏平係数は５以上であることが好
ましい。偏平糸の偏平係数が５未満であると断面が円形
な糸を用いた場合との差が明確に現れない。尚、偏平係
数とは偏平糸の断面の長辺と短辺との比率をいう。

【００１９】長繊維を編むのは手編みでも機械編みでも
よいが、適当な大きさの網目が形成され、研磨材料の基
材として用いるのに十分な強度が得られる編み方を用い
る。編み機としては、通常使用されるラッセル機及びト
リコット機等を用いてよい。

【００２０】偏平糸の断面寸法を短辺１０〜３０μｍ、
長辺０．１〜１．０ｍｍとする時、編みゲージは、通常
５〜３５ゲージ、好ましくは１２〜１８ゲージとされ
る。また、編みコースは通常２０〜６０コース、好まし
くは３５〜４２コースとされる。ここに、編みゲージと
は１インチ当りの縦糸の本数をいい、編みコースとは１
インチ当りの横糸の本数をいう。

【００２１】また、ポリエステル、ポリアミド、ポリビ
ニルアルコールのようなポリマー材料で構成された網を
網目構造の基材として用いてもよい。この網は、例え
ば、ポリマー線材を縦横に組み合わせて網目構造とし、
加熱下上下からプレスして接着することにより形成でき
る。この方法で形成される網は上下方向に潰された偏平
形状となるため、基材として用いるのに特に好ましい。

【００２２】この網は、一目（開口部）の縦寸及び横寸
が、平均でそれぞれ０．１〜１０ｍｍ、好ましくは０．
５〜３ｍｍの範囲、線部分の幅（いわゆる長辺）が０．
０１〜１ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．３ｍｍ、厚さ
（いわゆる短辺）が０．０１〜０．２ｍｍ、好ましくは
０．０２〜０．１ｍｍとなるように調製される。また、
線部分の偏平係数は５以上であることが好ましい。

【００２３】金属膜は形成した基材の表面にメッキして
形成してよく、または金属メッキされた繊維糸を編んで
金属化基材を形成してもよい。メッキする金属はアルミ
ニウム、銅、銀、金、クロム等であればよいが、特に限
定されない。コストを考慮するとアルミニウムや銅が好
ましい。

【００２４】メッキ法としては、例えば、真空蒸着法や
スパッタリング法等のような乾式メッキ法が使用され
る。金属膜の厚さは例えば、０．１〜１０μｍ、好まし
くは０．３〜５μｍとすることができる。金属膜を形成
した後、表面酸化防止や表面保護のために、その上に変
性メラミン樹脂のような樹脂をコーティングしてもよ
い。

【００２５】好ましい態様においては、金属メッキされ
た偏平糸を編むことにより金属化基材が形成される。金
属メッキされた偏平糸は、合成樹脂フィルムの表裏面に
乾式メッキ法によって金属膜を形成し、このシートを所
定の幅に裁断することによって形成される。

【００２６】合成樹脂フィルムとしては、上述のポリマ
ー材料のフィルムが使用できる。コスト及び強度の観点
から好ましいポリマー材料はポリエステルである。フィ
ルムの厚さは特に限定されないが、偏平係数や編み易さ
等を考慮して一般に５〜５０μｍとする。

【００２７】金属メッキされた合成樹脂フィルムの裁断
は常套の方法で行なえばよい。偏平係数や編み易さ等を
考慮して偏平糸の幅は０．１〜２ｍｍとする。金属メッ
キされた偏平糸は、いわゆるラメ糸として市販されてお
り、これを用いてもよい。編み方は、ラッセル機による
マッキーゼット編みとすることが好ましい。

【００２８】金属化基材の他の例としては、ポリマーで
構成された網の表面に金属膜を形成したシート材料が挙
げられる。このようなシート材料は、例えば、アイオン
（ＡＩＯＮ）社より「タフベル（Tough-Bell）」の商標
で市販されている。

【００２９】砥粒砥粒としては、研磨たわし等の用途に
通常用いられるものを使用する。例えば、材質として
は、酸化アルミニウム、酸化セリウム、シリコンカーバ
イド、ダイヤモンド等が挙げられる。また、砥粒はポリ
メタクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリオレフィン
等からなるプラスチック製微粒子であっても良い。

【００３０】砥粒の寸法は、一般に平均粒径１μｍ（＃
８０００）〜４０μｍ（＃３６０）、好ましくは平均粒
径２μｍ（＃６０００）〜３０μｍ（＃６００）であ
る。

【００３１】バインダーバインダーとしては、研磨たわし等の用途に通常用いら
れるものを使用する。例えば、材質としては、フェノー
ル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アク
リル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチロー
ル樹脂、ビニル樹脂等が挙げられる。

【００３２】これらの樹脂で砥粒と金属化基材とを固着
し、砥粒の脱落や繊維の動き、摩耗が防止される。その
結果、研磨性能に優れ、寿命が長い研磨シートが得られ
る。特に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及びウレタ
ン樹脂のような強靱で可撓性を有する樹脂を使用するこ
とで作業時に研磨材料からの脱粒が減少し、良好な研削
性を維持できる、柔軟性に富む研磨材料が得られる。

【００３３】研磨材料の製造本発明の研磨材料は、金属化基材の表面に砥粒及びバイ
ンダーを塗布することにより製造される。砥粒は基材を
形成している繊維の表面に粒子がほぼ一列に並ぶよう
に、単層にて被覆されることが好ましい。研磨材料の砥
粒の保持力及び砥粒の利用効率が良好になるからであ
る。

【００３４】砥粒はスプレー塗布法を用いて基材に塗布
することが好ましい。スプレー塗布法のなかでも、特に
好ましい方法は静電スプレー塗布法である。静電スプレ
ー塗布法によれば、無電界スプレー塗布法と比較して砥
粒の塗着効率が５倍程度高まる。

【００３５】図１は静電スプレー塗布法の原理を示す模
式断面図である。スプレーノズル４４の正面に所定の間
隔をおいて被塗物４６を対向させる。砥粒４１やバイン
ダー（非表示）は直流高圧電源４２により帯電させら
れ、空気流４３によりスプレーノズル４４から吐出され
る。

【００３６】砥粒４１やバインダーは、高電圧をかけた
ガン尖端針電極４５から被塗物４６に向かって流れるコ
ロナ放電流により、クーロン力によって被塗物に付着さ
せられる。この方法では、ガン尖端針電極４５と被塗物
４６の間に静電界４７ができ、静電スプレー先端部でイ
オン化された砥粒４１等は静電界４７に沿って飛行し、
被塗物の表面に均一に付着する。

【００３７】その結果、砥粒及びバインダーは金属化さ
れた繊維上に均一かつ稠密に被覆され、砥粒の塊が形成
され難くなる。また、繊維の表面における砥粒の配向が
ランダムとなり、研磨材料の研磨力が向上する。更に、
静電反発により付着した砥粒の上には新たな砥粒は付着
せず、繊維の表面に砥粒がほぼ単層にて被覆され、研磨
材料の砥粒の保持力及び砥粒の利用効率が向上する。

【００３８】図２及び図３は、基材を構成する繊維の表
面に静電スプレー塗布法によって砥粒が塗着された状態
を示す拡大写真である。拡大倍率は図２は３５倍、図３
は１００倍である。砥粒は繊維の表面に均一かつ稠密に
被覆されている。

【００３９】バインダーと砥粒とは別々に塗布してもよ
いが、バインダーと砥粒との混合物（研磨塗液）を予め
調製し、これを静電スプレー塗布法により直接金属化基
材に塗布してもよい。また、まず金属化基材の表面にバ
インダーを塗布しておき（プレバインダー）、その上に
静電スプレー塗布法によりバインダーと砥粒との混合物
を塗布してもよい。

【００４０】金属化基材に砥粒及びバインダーを塗布し
た後、バインダーを硬化させて研磨材料が得られる。バ
インダーの硬化は、例えばフェノール樹脂の場合、一般
に１００〜１６０℃の温度に１〜１５分間保持すること
により行なう。その後、この研磨材料は所望の大きさに
成形して、２つ折り、または４つ折りにしてそのまま研
磨たわしとして使用できる。また、これを袋に形成して
その袋の中にスポンジの芯体を封入して研磨たわしにし
てもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明の網目構造の研磨材料は、製品寿
命が長く、研磨目が細かく、研磨効率に優れている。

【００４２】

【実施例】以下の実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されない。

【００４３】実施例１厚さ１２μｍ、幅０．３８ｍｍのアルミ蒸着ポリエステ
ルのラメ糸を準備した。このラメ糸をラッセル機に装着
し、マッキーゼット編みを行って金属化基材を調製し
た。編み密度はウェール１８±２（１インチ当り１８本
横糸）、コース４０±２（１インチ当り３８本縦糸）と
した。

【００４４】次いで、砥粒とバインダーとの混合物であ
る研磨塗液として、南興セラミックス（株）製平均粒径
３０μｍのシリコンカーバイド（ＳｉＣ）粒子１００ｇ
と東都化成（株）製エポキシ樹脂「エポトートＹＤ１２
８Ｒ」２０ｇとヘンケル白水（株）社製「バーサミド１
２５」２０ｇとダウコーニング社製プロピレングリコー
ルモノメチルエーテル７５ｇとを混合したものを用意
し、これを静電スプレー塗布法により金属化基材の表面
に塗布した。

【００４５】図４は静電スプレー塗布法に用いた塗布装
置の概要を示す模式図である。塗液はエアミキサー付き
ホールドタンク６１からダイアフラムポンプ６２に圧送
され、塗料レギュレーター６３とバックプレッシャーレ
ギユレーター６４の差圧で循環され、この差圧はゲージ
６５、及び６６の読みで０．１５Ｍｐｓ以上にする。

【００４６】静電スプレーガン６７へ送られた塗液はガ
ン入り口にある精密塗料レギュレーター６８により吐出
量が調整され空気によって霧化され、低電圧制御装置６
９によりガンの電極に電圧をかける事によりこの間に静
電界を作り、さらに電極先端部で空気をイオン化させこ
のイオン化圏域を通過した塗液の粒子は、負（−）に帯
電して静電界の方向の金属化基材７０に塗布される。

【００４７】塗布装置は、ランズバーグインダストリー
（株）製静電スプレーガン「７５７８５溶剤系塗料用Ｒ
ＥＡ―９０」、及び低電圧コントロールユニット「９０
４０カスケ―ド低電圧コントロールユニット」を用い
た。塗布条件は以下の通りとした。

【００４８】

【表１】

【００４９】その後、塗装物を１４０℃で３分間保持し
て硬化させて研磨材料を得た。得られた研磨材料を縦２
０ｃｍ、横１２ｃｍの袋に成形した。この袋の中に寸法
１４ｃｍ×７．５ｃｍ×２．０ｃｍの発泡ウレタン製ス
ポンジ（アキレス社製「エアロンフォームＵＶＫ」（商
品名））を封入して研磨たわしとした。

【００５０】この研磨たわしの研磨テストを手作業にて
行った。被研磨体として一定の汚れを付着させた塗装ポ
リウレタン（ＰＵ）樹脂板（自動車バンパー）、陶器
（皿）、及びステンレス板を用いた。汚れの種類は、塗
装ポリウレタン樹脂については排気ガスカーボンと泥汚
れの混合物、陶器については茶渋、及びステンレス板に
ついては油汚れとした。

【００５１】研磨荷重は約０．５ｋｇ、研磨面積は約１
２０ｃｍ²とした。研磨たわしを汚れの上で移動させて
汚れが見えなくなるまでの時間を測定した。結果を表２
に示す。

【００５２】実施例２金属化基材として、ポリビニルアルコールで構成された
網の表面にアルミニウム膜を形成したシート材料（アイ
オン社製の「タフベル」）を準備した。この基材の厚さ
は５０μｍ、網目（開口部）の寸法は平均値で縦０．５
ｍｍ、横０．５ｍｍであり、開口率は２０％である。

【００５３】上記金属化基材を用いること以外は実施例
１と同様にしてバインダー及び砥粒を塗着し、バインダ
ーを硬化させて研磨材料を形成し、研磨たわしを得た。
実施例１と同様にして得られた研磨たわしの研磨テスト
を行った。結果を表２に示す。

【００５４】比較例１平均粒径３０μｍのシリコンカーバイド砥粒を含むミネ
ソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング
社製の不織布研磨たわし「スコッチブライト−Ｓ−ＶＦ
Ｂ＃６００」を準備した。実施例１と同様にしてこの研
磨たわしの研磨テストを行った。結果を表２に示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】実施例３アルミ蒸着ポリエステルのラメ糸を用いて、実施例１と
同様にして全体にわたって網目を有する金属化基材を調
製し、これに砥粒を塗着することにより網目構造の研磨
材料を調製した。得られた研磨材料をシェーファーテス
ト研磨機に取り付け、研磨持続性の試験を行った。

【００５７】まず、被研磨体である銅板（φ１００、１
００ｇ）に所定の荷重をかけて研磨材料を押し付けた。
研磨機のスイッチを入れて研磨材料を回転させて研磨し
た。尚、研磨条件は表３に示す通りとした。

【００５８】

【表３】

【００５９】その後、５００回転ごとに４回、銅板を秤
量し、その重量を初期重量から差し引くことにより研磨
量を算出した。各回の研磨量（ｇ）及び累積研磨量
（ｇ）を表４に示す。

【００６０】比較例２金属化されていない厚さ１２μｍ、幅０．３８ｍｍのポ
リエステル糸を用いること以外は実施例１と同様にして
網目構造の研磨材料を調製した。得られた研磨材料を用
いること以外は実施例３と同様にして研磨持続性の試験
を行った。結果を表４に示す。

【００６１】

【表４】

【００６２】この結果により、本発明の網目構造の研磨
材料は、研磨目が細かく、研磨効率及び研磨持続性に優
れていることが示された。

【図面の簡単な説明】

【図１】静電スプレー塗布法の原理を示す模式断面図
である。

【図２】基材を構成する繊維の表面に静電スプレー塗
布法によって砥粒が塗着された状態を示す拡大写真（×
３５）である。

【図３】基材を構成する繊維の表面に静電スプレー塗
布法によって砥粒が塗着された状態を示す拡大写真（×
１００）である。

【図４】静電スプレー塗布法に用いた塗布装置の概要
を示す模式図である。

【符号の説明】

４１…砥粒、４４…スプレーノズル、４５…ガン尖端針電極、４６…基材、４７…静電界。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｄ 11/00 Ｂ２４Ｄ 11/00 Ａ 15/04 15/04 Ｚ (72)発明者原不二雄神奈川県相模原市南橋本３−８−８住友スリーエム株式会社内Ｆターム(参考） 3B074 AA03 AA06 AB01 3B116 AA46 BA01 BA22 3C063 AA10 AB07 BA28 BA37 BC03 BF07 BG16 BG24 CC11 CC12 CC16 EE27 FF08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全体にわたって網目を有するシート状の
基材と、該基材の表面上にメッキされた金属膜と、該金
属膜の表面上に被覆されたバインダーと、該バインダー
により基材に接着された砥粒とを有する研磨材料。
【請求項２】前記基材及び金属膜が、金属メッキされ
た偏平糸を編むことにより形成されている請求項１記載
の研磨材料。
【請求項３】前記基材及び金属膜が、金属メッキされ
た偏平なポリマー材料の網である請求項１記載の研磨材
料。
【請求項４】前記砥粒が静電スプレー塗布法により基
材に設けられたものである請求項１記載の研磨材料。
【請求項５】スポンジ基材とその表面に設置された請
求項１記載の研磨材料とを有する研磨たわし。