JP2004142066A

JP2004142066A - 研磨ベルトとその製造方法

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Publication number: JP2004142066A
Application number: JP2002311757A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Hamagaki; 濱垣　龍介
Original assignee: Seiken Co Ltd
Current assignee: Seiken Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP3628317B2

Abstract

【課題】従来の不織布研磨ベルトに比較して切削能力を極めて高くして、しかも長寿命にする。ロールで駆動される状態で片側に被研磨物を押し付けても横方向にずれるのを少なくする。細いロールで駆動して内部での剥離を有効に防止する。
【解決手段】研磨ベルトは、表面に研磨粒５を有する熱可塑性プラスチックの繊維４が立体的に方向性なく集合されると共に、押圧プレートでもって、繊維４を熱変形させて表面を平滑化する温度と時間にプレスされてなる不織布研磨層３と、この不織布研磨層３に積層される状態で連結された基材シート２とを備える。研磨ベルトは、基材シート２と不織布研磨層３との積層体を無端ベルト状に連結している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不織布を基材シートに積層している研磨ベルトとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の不織布を使用している研磨ベルトは、基材シートに不織布を積層して接着している。この研磨ベルトは、以下のふたつの方法で製造されている。第１の方法は、以下の工程で製造される。
（１）　不織布を基材シートに積層する。
（２）　不織布をニードルパンチで基材シートに連結する。
（３）　不織布の表面に、バインダーを介して研磨粒を付着する。
（４）　バインダーを硬化させて、研磨粒を不織布の繊維表面に接着する。
第２の方法は、以下の工程で研磨ベルトを製造する。
（１）　不織布にバインダーを介して研磨粒を付着する。
（２）　研磨粒を付着している不織布を基材シートに積層して接着する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上の方法で製造してなる不織布製の研磨ベルトは、無端ベルト状の布である基材シートの表面に直接に研磨粒を付着して製作される通称ペーパーの研磨ベルトに比較すると、目詰まりに強い特長がある。繊維の間に隙間があるからである。しかしながら、この構造の不織布製の研磨ベルトは、ペーパーの研磨ベルトに比較すると切削能力が低い欠点がある。
【０００４】
さらにまた、不織布製の研磨ベルトは、２本のロールにかけて駆動して使用するとき、ロールの表面でベルトの片側に偏在して研磨ベルトの表面に被研磨物を押し付けると、ロールで移動される研磨ベルトが次第に横方向にずれる欠点がある。それは、研磨ベルトを駆動するロール両側の実質的な半径が変化してアンバランスになるからである。すなわち、被研磨物が押し付けられると、不織布が押し潰されるように弾性変形してロールと研磨ベルトとの隙間が狭くなる。これに対して、被研磨物が押し付けられない部分は、不織布が押し潰されず、ロールとの間隔が広くなる。ロールで駆動される研磨ベルトが、両側部分でロールとの間隔がアンバランスになると、ロールが研磨ベルトを駆動する実質的な半径がアンバランスになる。ロールに接近される研磨ベルトの片側は細いロールで駆動される状態となり、ロールから離れる研磨ベルトの他の片側は太いロールで駆動される状態となる。このため、研磨ベルトがテーパー状のロールで駆動される状態となって、横方向に移動する弊害が発生する。
【０００５】
また、不織布製の研磨ベルトは、長時間使用すると中間層で剥離して寿命が短くなる欠点がある。とくに、細いロールで駆動するとこの弊害が甚だしい。細いロールで駆動される研磨ベルトは、ロールに沿って湾曲される状態で外側が内側よりも長くなる。このため、研磨ベルトがロールで湾曲されるごとに、内側と外側とで長手方向にずれが発生し、これが繰り返されて、内側と外側とで剥離する弊害が発生する。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、従来の不織布研磨ベルトに比較して切削能力が極めて高く、しかも長寿命にできる不織布製の研磨ベルトを提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、ロールで駆動される状態で片側に被研磨物を押し付けても横方向のずれを少なくできる研磨ベルトを提供することにある。さらにまた、本発明の他の大切な目的は、細いロールで駆動して内部での剥離を有効に防止できる研磨ベルトを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨ベルトは、表面に研磨粒５を有する熱可塑性プラスチックの繊維４が立体的に方向性なく集合されると共に、押圧プレートでもって、繊維４を熱変形させて表面を平滑化する温度と時間にプレスされてなる不織布研磨層３と、この不織布研磨層３に積層される状態で連結された基材シート２とを備える。研磨ベルトは、基材シート２と不織布研磨層３との積層体を無端ベルト状に連結している。
【０００８】
本発明の研磨ベルトは、不織布研磨層３をホットプレスして表面を平面状にすることができる。さらに、本発明の研磨ベルトは、基材シート２を含む全体の厚さを１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍとすることができる。
【０００９】
本発明の請求項５の研磨ベルトの製造方法は、繊維４を立体的に方向性なく集合している不織布にバインダーで研磨粒５を付着する付着工程と、研磨粒５を付着している不織布を繊維４が熱変形される温度に加熱する状態でプレスして表面を平滑化する加熱プレス工程と、熱プレスされた不織布を基材シート２に接着する接着工程とからなる。
【００１０】
研磨粒５の付着工程において、研磨粒５を添加しているバインダーを不織布の両面にスプレーして、繊維４の表面に研磨粒５を付着することができる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項７の研磨ベルトの製造方法は、繊維４を立体的に方向性なく集合している不織布を基材シート２に積層する積層工程と、基材シート２に積層している不織布に、バインダーを介して研磨粒５を付着する付着工程と、研磨粒５を付着している不織布を繊維４が熱変形される温度に加熱する状態でプレスして不織布の表面を平滑化する加熱プレス工程とからなる。
【００１２】
積層工程において、不織布を基材シート２にニードルパンチして積層連結することができる。
【００１３】
さらに、本発明の研磨ベルトの製造方法は、研磨粒５を不織布に付着するバインダーが未硬化な状態において、加熱状態でプレスして表面を平滑化することも、研磨粒５を不織布に付着するバインダーが硬化された状態において、加熱状態でプレスして表面を平滑化することもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための研磨ベルトとその製造方法を例示するものであって、本発明は研磨ベルトの構造や材質等を下記の具体例に特定しない。
【００１５】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１６】
図１と図２に示す研磨ベルト１は、基材シート２に不織布研磨層３を積層している積層体を細長いベルト状とし、その両端を連結して無端ベルト状としている。研磨ベルト１は、多くの場合、図に示すように２本のロール６にかけて使用される。ただ、本発明の研磨ベルトは、１本のロールに被着して使用することもできる。１本のロールに被着される研磨ベルトは、内径をロールの外径にほぼ等しくして、ロールを挿入して外れないようにする。
【００１７】
研磨ベルト１は、不織布研磨層３に基材シート２を積層して、基材シート２に外れないように連結している。図１に示す基材シート２はネットである。ネットは、不織布研磨層３をニードルパンチして外れないように連結できる特長がある。図２に示す基材シート２は紙である。紙製の基材シート２は、不織布研磨層３を接着して連結することができる。ただ、本発明の研磨ベルトには、可撓性があって充分な引張強度のある全てのシート、たとえば織布等も使用できる。不織布研磨層３は、ニードルパンチして基材シート２に連結され、あるいは接着して基材シート２に連結される。さらにまた、ニードルパンチと接着の両方で不織布研磨層３を基材シート２に連結することもできる。
【００１８】
不織布研磨層３は、ポリエステル繊維等の熱可塑性プラスチックの繊維４を立体的に方向性なく所定の厚さに集合して、研磨粒５を付着している。ただ、不織布研磨層３の繊維４には、ポリエステル繊維以外の熱可塑性プラスチック繊維も使用できる。研磨粒５は、バインダーを介して繊維４の表面に付着され、あるいは繊維４の表面と繊維４の空隙とに付着される。研磨粒５を付着するバインダーは、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等の接着材である。バインダーの種類と塗布量は、不織布研磨層３の可撓性に影響を与える。硬いバインダーを使用し、あるいはバインダーの塗布量を多くすると、不織布研磨層３は硬くなる。反対に柔軟なバインダーを使用し、あるいはバインダーの塗布量を少なくすると柔軟になって変形しやすくなる。硬いバインダーとしてフェノール樹脂系、エポキシ樹脂系接着剤を使用し、柔軟なバインダーとしてシリコン樹脂系、ウレタン樹脂系の接着剤が使用できる。これ等のバインダーを混合して使用することもできる。
【００１９】
不織布研磨層３は、研磨粒５を付着するバインダーでもって、立体的に集合している繊維４の接点を結合することもできる。ただ、繊維４の接点を結合するバインダーと、研磨粒５を付着するバインダーとに専用のバインダーを使用することもできる。この不織布研磨層３は、繊維４をバインダーで結合した後、研磨粒５を別のバインダーで付着する。
【００２０】
研磨粒５は、以下の方法で不織布に付着される。
（１）　不織布にペースト状のバインダーをスプレーする。または、不織布をペースト状のバインダーに浸漬した後、２本のロールで不織布を挟んで余分なバインダーを絞り出して、バインダーを不織布に付着する。
（２）　バインダーが未硬化な状態で、不織布に研磨粒５をスプレーして付着する。
以上の方法で研磨粒５を付着している不織布研磨層３は、研磨粒５をバインダーの表面に表出させて切削能力を高くできる。ただ、研磨粒５を混合しているバインダーを不織布にスプレーして、研磨粒５を付着することもできる。この方法は簡単に研磨粒５を付着できる。
【００２１】
研磨粒５が付着された不織布研磨層３は、図３に示すように、押圧プレート７でもって、繊維４を熱変形させて表面を平滑化する温度と時間にプレスされる。この工程は、ホットプレスの押圧プレート７で不織布研磨層３を加熱しながら押圧し、あるいは予め加熱された不織布研磨層３を加熱されない押圧プレート７で押圧する。この工程は、不織布研磨層３を１３０〜１５０℃に加熱してプレスする。プレス時間は、１５〜２０分、プレス圧は５〜７ｋｇ／ｃｍ^２とする。ただし、不織布研磨層３の加熱温度は、たとえば８０〜２００℃、好ましくは１００〜１６０℃とすることもできる。加熱温度を低くする場合、不織布をプレスする時間を長くして繊維４を熱変形させる。不織布の加熱温度を高くするときは、不織布のプレス時間を短くする。プレス時間は、たとえば３０秒〜６０分、１〜３０分、さらに好ましくは１０〜２５分とすることができる。プレス圧は、加熱温度、プレス時間、用途等を考慮して最適値に設定されるので、たとえば０．２〜１５ｋｇ／ｃｍ^２、好ましくは１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２、さらに好ましくは３〜８ｋｇ／ｃｍ^２の範囲に設定する。
【００２２】
不織布研磨層３は、基材シート２に連結された状態で加熱してプレスされ、あるいは基材シート２に接着する前工程でプレスできる。不織布研磨層３を基材シート２に積層して連結する状態でプレスする方法は、簡単に能率よく研磨ベルト１を製造できる。プレスした不織布研磨層３を基材シート２に積層して連結する方法は、不織布研磨層３の切削能力を高くできる。それは、不織布研磨層２の両面に研磨粒５を付着できるからである。
【００２３】
【実施例】
以下の工程で研磨ベルトを製造する。
［実施例１］
（１）　太さを４４デシテックスとするポリエステル繊維を、立体的に方向性なく基材シート２の上に、５ｍｍの厚さに積層して、基材シート２に不織布を積層する。
（２）　不織布の表面に繊維４を結合するバインダーをスプレーして、繊維４を接点で結合する。ただし、このこの工程は省略することができる。研磨粒５を付着するバインダーで繊維４の接点を結合できるからである。また、この工程は、次の（３）の工程の後とすることもできる。
（３）　ニードルパンチして不織布を基材シート２に連結する。
（４）　不織布に研磨粒５を付着するバインダーを塗布する。バインダーはスプレーして不織布に塗布され、あるいはバインダーに浸漬した後、２本のロールで絞って塗布される。
（５）　バインダーが未硬化の状態で研磨粒５をスプレーする。研磨粒５はバインダーで不織布の繊維４の表面に付着され、あるいは繊維表面と繊維４の隙間に付着される。
（６）　バインダーが完全に硬化しない状態で、図３に示すようにホットプレスで、不織布研磨層３と基材シート２の積層体をプレスする。ホットプレスは、押圧プレート７の温度を１５０℃として、１５分間プレスする。プレス圧は７ｋｇ／ｃｍ^２とする。
（７）　その後、バインダーを完全に硬化させた後、図１に示すように両端を連結して無端ベルト状に加工する。
【００２４】
以上の工程で製作された実施例１の研磨ベルト１は、（６）の工程を省略する以外は同じ工程とする比較例の研磨ベルト１に比較して、単位時間の切削能力が約１．２倍、寿命が２〜３倍となり、ライフが尽きるまでのトータルの切削量は約３倍と飛躍的に向上した。ただし、研削量と寿命は、ステンレス板を同じ圧力で押圧して測定した。
【００２５】
［実施例２］
（１）　太さを４４デシテックスとするポリエステル繊維を、立体的に方向性なく搬送シートの上に、２ｍｍの厚さに積層して、所定の厚さの不織布を製作する。
（２）　不織布の表面に繊維４を結合するバインダーをスプレーして、繊維４を接点で結合する。ただし、このこの工程は省略することができる。研磨粒５を付着するバインダーで繊維４の接点を結合できるからである。また、この工程は、次の（３）の工程の後とすることもできる。
（３）　不織布に研磨粒５を付着するバインダーを塗布する。バインダーはスプレーして不織布に塗布され、あるいはバインダーに浸漬した後、２本のロールで絞って塗布される。
（４）　バインダーが未硬化の状態で、不織布に両面から研磨粒５をスプレーする。研磨粒５はバインダーで不織布の繊維４の表面に付着され、あるいは繊維表面と繊維４の隙間に付着される。
（５）　バインダーが完全に硬化しない状態で、図３に示すようにホットプレスで不織布をプレスする。ホットプレスは、押圧プレート７の温度を１５０℃として、１５分間プレスする。プレス圧は５ｋｇ／ｃｍ^２とする。
（６）　以上の工程で製作された研磨粒５を付着してプレスされた不織布研磨層３を、接着材を使用して基材シート２に接着する。
（７）　接着剤を完全に硬化させた後、図２に示すように両端を連結して無端ベルト状に加工する。
【００２６】
以上の工程で製作された実施例２の研磨ベルト１は、（５）の工程を省略する以外は同じ工程とする比較例の研磨ベルト１に比較して、単位時間の切削能力が最後まで変化せずに約１．５倍となり、寿命は３〜４倍となって、ライフが尽きるまでのトータルの切削量は約５倍と飛躍的に向上した。ただし、研削量と寿命は、実施例１と同じようにステンレス板を同じ圧力で押圧して測定した。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、従来の不織布製の研磨ベルトに比較して切削能力を飛躍的に向上させると共に、極めて長寿命にできる特長がある。それは、本発明の研磨ベルトが、基材シートに積層している不織布研磨層の表面を、押圧プレートで繊維を加熱状態で熱変形するようにプレスして平滑化しているからである。この構造の研磨ベルトは、平滑化された表面で被研磨物を研削する。平滑な表面は被研磨物に連続的に接触して効率よく切削する。従来の不織布研磨ベルトは、繊維で表面に凹凸があり、しかも繊維が被研磨物にひっかかりやすい状態となっているので、ペーパーのように平滑な切削面での切削はできなかった。また、表面に表出しているひっかかりやすい状態の繊維は切断されて摩耗しやすく、寿命も短くなった。これに対して本発明の研磨ベルトは、熱プレスして表面を平滑化しているので、表面に繊維の凹凸がなく、繊維は高密度にしっかりと結合されているので、切削能力と寿命の両方を飛躍的に向上できる。
【００２８】
さらに、本発明の研磨ベルトは、ロールで駆動する状態で片側に被研磨物を押し付けても横方向のずれを極めて少なくできる特長もある。それは、不織布研磨層を熱プレスしているからである。熱プレスされた不織布研磨層は、表面に被研磨物を押し付けても潰れるように変形することがない。したがって、従来の研磨ベルトのように、ロールの実質的な半径がアンバランスになって横方向にずれることがない。
【００２９】
また、本発明の研磨ベルトは、細いロールで駆動しても内部での剥離を有効に防止できる特長がある。それは、不織布研磨層を薄くなるようにプレスして、繊維をしっかりと一体的に結合しているからである。この構造の研磨ベルトは、小さい曲率半径で繰り返し湾曲しても、内側と外側とが剥離することがなく、この使用状態においても寿命を著しく長くできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１にかかる研磨ベルトの一部拡大断面斜視図
【図２】本発明の実施例２にかかる研磨ベルトの一部拡大断面斜視図
【図３】不織布研磨層を押圧プレートでホットプレスする工程を示す概略図
【符号の説明】
１…研磨ベルト
２…基材シート
３…不織布研磨層
４…繊維
５…研磨粒
６…ロール
７…押圧プレート

Claims

表面に研磨粒（５）を有する熱可塑性プラスチックの繊維（４）が立体的に方向性なく集合されると共に、押圧プレート（７）でもって、繊維（４）を熱変形させて表面を平滑化する温度と時間にプレスされてなる不織布研磨層（３）と、この不織布研磨層（３）に積層される状態で連結された基材シート（２）とからなり、基材シート（２）と不織布研磨層（３）との積層体が無端ベルト状に連結されてなる研磨ベルト。
不織布研磨層（３）がホットプレスされて表面を平面状にしてなる請求項１に記載される研磨ベルト。
基材シート（２）を含む全体の厚さを１〜１０ｍｍとする請求項１に記載される研磨ベルト。
基材シート（２）を含む全体の厚さを２〜５ｍｍとする請求項１に記載される研磨ベルト。
繊維（４）を立体的に方向性なく集合している不織布にバインダーで研磨粒（５）を付着する付着工程と、研磨粒（５）を付着している不織布を繊維（４）が熱変形される温度に加熱する状態でプレスして表面を平滑化する加熱プレス工程と、熱プレスされた不織布を基材シート（２）に接着する接着工程とからなる研磨ベルトの製造方法。
研磨粒（５）の付着工程において、研磨粒（５）を添加しているバインダーを不織布の両面にスプレーして、繊維（４）の表面に研磨粒（５）を付着する請求項５に記載される研磨ベルトの製造方法。
繊維（４）を立体的に方向性なく集合している不織布を基材シート（２）に積層する積層工程と、基材シート（２）に積層している不織布に、バインダーを介して研磨粒（５）を付着する付着工程と、研磨粒（５）を付着している不織布を繊維（４）が熱変形される温度に加熱する状態でプレスして不織布の表面を平滑化する加熱プレス工程とからなる研磨ベルトの製造方法。
積層工程において、不織布を基材シート（２）にニードルパンチして積層連結する請求項７に記載される研磨ベルトの製造方法。
研磨粒（５）を不織布に付着するバインダーが未硬化な状態において、加熱状態でプレスして表面を平滑化する請求項５又は７に記載される研磨ベルトの製造方法。
研磨粒（５）を不織布に付着するバインダーが硬化された状態において、加熱状態でプレスして表面を平滑化する請求項５又は７に記載される研磨ベルトの製造方法。