JP2004511281A - 研磨コーティングされた剛毛を有する一体型ブラシおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技術分野
本発明は、剛毛の少なくとも幾つかに研磨粒子が固着されている一体型ブラシ(例えば、カップブラシなど)に、およびそのブラシを製造する方法に関する。
【0002】
背景技術
回転ブラシは、研磨技術分野で既知である。このようなブラシは、表面を清掃し、研磨し、およびつや出しのため、コーティング除去のため、および次の加工工程のための表面処理のために使用される。回転ブラシは、例えば、自動車の車体パネルアセンブリなどのシート状金属構造中の隣接する接合部を清掃するのに特に有用であり、可撓性剛毛は、(平面上の)隣接するシート状金属を著しく曲げたり、又はその他変形させることなく、凹部の継ぎ目領域(シート状金属が平面上にない)で作動することができる。このような物品の典型例は、金属ワイヤ又は研磨剤を充填されたポリマー剛毛を備えるブラシアセンブリによって示される。複合材又は芯鞘型の剛毛ブラシ構造が、既知である。米国特許第5,737,794号(Barberら)は、複合材の研磨用剛毛を記載している。米国特許第5、443,906号(Pihlら)は、熱可塑性エラストマーを含む研磨フィラメントを記載している。このようなブラシの剛毛は、作動されるベース構造から放射状に又は垂直に延びるように配向されてもよい。放射状に延びる剛毛を有するブラシは、放射状ブラシと呼ばれることが多い。ベースから垂直に延びる剛毛を有するブラシは、直角ブラシと呼ばれることが多い。
【0003】
一体型ブラシは、1体の構造中に、剛毛と同じ組成物から成るハブ又は本体部分を有する特徴がある。即ち、ハブ又は本体、および本体から出ている剛毛は、剛毛をハブ又は本体部分に接着結合させる、又は機械的に固定させることなく、同じ材料の塊体から同時に形成される。このようなブラシは、接着剤又は機械的ファスナの破壊によって引き起こされる剛毛の損失を心配することのない剛毛の優れた固定を有するため評価されている。
【0004】
一体型ブラシの1種には、射出成形ブラシがある。射出成形された剛毛のブラシは、米国特許第5,915,436号、および同5,903,951号(Johnsonら)に記載されている。これらの物品は、設計の融通性があり、使用中の剛毛の向きを制御する利点がある。他の種類の一体型ブラシは、例えばシートから、放射状に配列した剛毛の突起を有する成形されたハブを切取り、ブラシとして単一の形状を使用するか、又は一体の積重ねが得られるまで複数のこのような形状を積重ね、その形状を機械的に、又は接着剤で互いに付着させることによって製造される。
【0005】
一体型ブラシの設計の融通性を有するが、研磨物品として性能が増大したブラシを提供する必要が残っている。
【0006】
発明の概要
本発明は、
(a)複数の剛毛を有する一体型ブラシであって、各剛毛が表面を有するブラシと、
(b)剛毛表面の少なくとも幾つかの少なくとも一部を覆う、第1のコーティングと、
(c)第1のコーティングを介して、少なくとも幾つかの剛毛表面の少なくとも一部に固着された複数の研磨粒子と、
を提供する。
【0007】
別の実施形態では、第2のコーティングが研磨粒子および第1のコーティング上に設けられている。
【0008】
本発明は、研磨ブラシを製造する方法を更に提供し、前記方法は、
(a)材料で形成されるベース部分と、同じ材料から構成され、そこから延びる複数の剛毛と、から構成され、各剛毛が表面を有する一体型ブラシを提供する工程と、
(b)剛毛の少なくとも一部の表面の少なくとも一部を第1のコーティングで被覆する工程と、
(c)第1のコーティングを介して、剛毛表面の少なくとも幾つかに複数の研磨粒子を接着させる工程と、
(d)第1のコーティングを硬化させ、剛毛表面に研磨粒子を接着させる工程と、
を含む。
【0009】
別の実施形態では、第2のコーティングは、研磨粒子および第1のコーティング上に塗付され、第2のコーティングは硬化される。
【0010】
詳細な説明
「一体型ブラシ」の用語は、ハブ又は本体と、ハブ又は本体から出ており、剛毛をハブ又は本体部分に接着剤で結合させる、又は機械的に固定させることなくハブ又は本体と同じ材料の塊体で形成される剛毛とから成る任意のブラシを意味するものとする。代表的な一体型ブラシは、射出成形されるか、又はダイ切断されるか、ウォータージェット切断されるか、又はレーザー切断され、複数の剛毛を有するハブ部分の単一セグメントを形成するシート状材料の個々の切断セグメント、又は切断セグメントの積重ねから形成される。
【0011】
一体型ブラシは、射出成形された回転ブラシであることが好ましく、軸の周りに回転可能であることが好ましい。それらは、電動又は空気工具などの回転工具に取付けられるように設計されることが好ましい。
【0012】
一体型ブラシを構成する本発明の新規な研磨物品には、研磨性能の範囲がより広いこと、設計の融通性、およびブラシの製造効率が良いことなどの多くの利点がある。
【0013】
研磨粒子
本発明の物品に使用される研磨粒子は、有機、無機、又は前述の1つ又は両方の複合材であってもよい。研磨粒子組成、濃度、および大きさは、目的とする工作物表面の性質、および研磨コーティングされた一体型ブラシが工作物表面に及ぼす目的とする効果に応じて選択される。好適な無機粒子には、限定的ではないが、炭化ケイ素、タルク、ガーネット、ガラスバブル、ガラスビーズ、立方窒化ホウ素、ダイアモンド、およびCUBITRON研磨剤の商標でミネソタ(MN)州セントポールのMinnesota Mining and Manufacturing Companyから入手可能なものなどのセラミック酸化アルミニウムなどの酸化アルミニウムから成る群より選択されるものなどが挙げられる。好適な有機研磨粒子には、限定的ではないが、粉砕された熱可塑性および/又は熱硬化性ポリマー材料のものなどが挙げられる。複合材の研磨粒子には、限定的ではないが、有機ポリマー又はセラミックバインダ中に接着された無機粒子を含むアグロメレートなどが挙げられる。また、精密な形状の研磨粒子を使用してもよい。有用な研磨粒子の大きさは、典型的には、平均粒径が約0.1〜約1000マイクロメートル、更に典型的には約100〜約500マイクロメートルの範囲にわたる。平均粒径は、典型的には剛毛の平均直径の約1/10から約1倍であり、更に典型的には剛毛の平均直径の約1/5から約1/2倍である。
【0014】
第1のコーティング
研磨粒子を剛毛に固着させるのに使用される第1のコーティングは、剛毛と研磨粒子の両方に良好に付着接着し又は結合し、剛毛と類似の磨耗および可撓性を示すことが好ましい。コーティングは、有機又は水性の、溶液又は分散体中に含まれるか、又は熱可塑性ポリマー材料などの100%固体材料であってもよい。第1のコーティングは、接着剤であることが好ましい。第1のコーティングは、硬化性有機材料(即ち、モノマー、オリゴマー、又は、熱および/又は紫外線、可視光線などの他のエネルギー源に曝露すると、又は化学触媒、水分、又は材料を硬化又は重合させる他の試剤を添加すると時間が経つにつれ、重合するおよび/又は架橋することができる材料)を含むことが好ましい。典型的なコーティングの例には、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエーテル樹脂、ペンダントのα、β不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂およびこれらの混合物などの架橋可能な材料などが挙げられる。第1のコーティングが含んでもよい他の典型的な材料には、アルキル化尿素ホルムアルデヒドポリマー、メラミンホルムアルデヒドポリマー、およびアルキル化ベンゾグアナミンホルムアルデヒドポリマーなどの、アミノポリマー又はアミノプラストポリマー;アクリレートおよびメタクリレート、アルキルアクリレート、アクリル化ポリエステル、アクリル化ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル化油脂、およびアクリル化シリコーンなどのアクリレートポリマー;ウレタンアルキドポリマーなどのアルキドポリマー;ポリエステルポリマー;反応性ウレタンポリマー;レゾールおよびノボラックポリマーなどのフェノール系ポリマー;フェノール系/ラテックスポリマー;ビスフェノールエポキシポリマーなどのエポキシポリマー;イソシアネート;イソシアヌレート;アルキルアルコキシシランポリマーなどのポリシロキサンポリマー;および反応性ビニルポリマーから成る群より選択されるものなどが挙げられる。得られる第1のコーティングは、モノマー、オリゴマー、ポリマー、又はこれらの組合せの形態であってもよい。
【0015】
また、熱硬化性ポリマーの他に熱可塑性ポリマーを使用してもよい。好適な熱可塑性ポリマーの例には、限定的ではないが、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、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、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、アセタールポリマー、ポリ塩化ビニル、およびこれらの組合せなどが挙げられる。
【0016】
エチレン性不飽和モノマーおよびオリゴマーを含有する第1のコーティングの場合には、重合開始剤が含まれてもよい。典型的な例には、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ニトロソ化合物、ハロゲン化アシル、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール、クロロトリアジン、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノン、およびこれらの混合物などが挙げられる。
【0017】
また、好適な開始剤系は光増感剤を含んでもよい。また、典型的な光増感剤は、カルボニル基、三級アミノ基、又はこれらの組合せを有してもよい。カルボニル基を有する好ましい光増感剤は、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジル、ベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、キサントン、チオキサントン、9,10−アントラキノン、および他の芳香族ケトンである。三級アミノ基を有する好ましい光増感剤は、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、フェニルメチル−エタノールアミン、およびジメチルアミノエチルベンゾエートである。
【0018】
一般に、光開始剤の量は、第1のコーティングの約0.01〜約10重量パーセント、更に好ましくは約0.25〜約4重量パーセントの範囲にわたってもよい。更に、充填材粒子などの任意の粒子状材料を添加する前に、第1のコーティングに開始剤を(好ましくは均一に)分散させることが好ましい。
【0019】
第1のコーティングがエポキシ樹脂又はビニルエーテル官能性樹脂をベースにしている場合、カチオン開始剤を使用して重合を開始させてもよい。カチオン開始剤の例には、アリールスルホニウム塩などのオニウムカチオンの塩、並びにイオンアレーン系などの有機金属塩などが挙げられる。他の例は、米国特許第4,751,138号(Tumeyら)、同5,256,170号(Harmerら)、同4,985,340号(Palazotto)、および同4,950,696号(Palazottoら)に報告されている。
【0020】
第1のコーティングは、限定的ではないが、充填材、顔料、潤滑剤、および粉砕助剤から成る群より選択されるものなどの添加剤を更に含む。
【0021】
本発明による好ましいコーティング組成物は、ポリウレタン(例えば、ADIPRENE BL−16ポリウレタンの商標でカナダ、オンタリオ州エルミラのUniroyal Chemical Ltd.から入手可能なもの)を70.37重量部、硬化剤(例えば、ニューヨーク(NY)州ニューヨークのBiddle Sawyer Corporationから市販されている4,4′−ジアミノベンズアニリド)を19.54重量部、潤滑剤(例えば、「PM」ステアリン酸リチウムの商標でコネチカット(CT)州グリーンウィッチのWitco Corporationから入手可能なもの)を4.04重量部、溶媒(例えば、ARCOSOLV PM Acetateプロピレンアセテートモノメチルエーテルアセテートの商標で入手可能であり、テキサス(TX)州ヒューストンのArco Chemical Companyから市販されているもの)を5.65重量部、およびシリカヒューム(例えば、CAB−O−SILの商標でイリノイ(IL)州タスコラのCabot Corporationから入手可能なもの)を0.5重量部含む。
【0022】
第1のコーティングの厚さは、様々にすることができる。第1のコーティングの厚さは、使用される研磨粒子の大きさおよび量などの、多くの要因に依存している。ブラシの第1のコーティングの乾燥重量は、ブラシの大きさによって変わり、典型的にはブラシ当り約0.01〜約100グラムの範囲である。例えば、ANSIグレード36の炭化ケイ素粒子を接着させるのに十分な3″(7.6cm)の剛毛ブラシの第1のコーティングの乾燥重量は、典型的には約0.1〜10グラムの間である。典型的には、第1のコーティングは、研磨粒子を剛毛に接着させるのに十分な厚さであるが、研磨粒子を包み込むほど厚くはない。第1のコーティングの厚さは、典型的には、研磨粒子の直径(即ち、最大寸法)に比例する。典型的には、第1のコーティングの厚さは、研磨粒子の直径の約25〜約70パーセントであり、更に典型的には約40〜約60パーセントである。
【0023】
第2のコーティング
1実施形態における本発明の物品は、それが露出される可能性のある程度まで、研磨粒子および第1のコーティング上にコーティングされる第2のコーティングを更に含む。第2のコーティングは、研磨粒子に対して、および第1のコーティングに対して良好な接着性を示し、研磨粒子が磨耗する時に磨耗することが好ましい。第2のコーティングは、使用状態で研磨物品から工作物に転移する傾向が最小限である。
【0024】
第2のコーティングは、上記の第1のコーティングと同じ材料を含んでもよい。第2のコーティングは、接着剤であることが好ましい。第2のコーティングは、第1のコーティングと同じ組成物であっても、又は異なる組成物であってもよい。幾つかの実施形態では、コーティング間を良好に接着し、一体型剛毛と適合性のある可撓性を実現するため、第2のコーティング組成物を第1のコーティング組成物と同様に又は同一にすることが好ましい場合がある。しかし、他の実施形態では、第1のコーティング組成物より硬質で耐摩耗性が高い、第2のコーティング組成物を調製することが好ましい場合がある。
【0025】
第2のコーティングの厚さは、様々であってもよい。第2のコーティングの厚さは、使用される研磨粒子の大きさおよび量などの多くの要因に依存している。典型的には、第2のコーティングは、研磨粒子の第1のコーティングへの付着接着又は結合を補強するのに十分な厚さであるが、被覆された剛毛の研磨組織を覆い隠すほど厚くはない。典型的には、第2のコーティングの厚さは、研磨粒子の直径(即ち、最大寸法)に比例する。典型的には、第2のコーティングの厚さは、研磨粒子の平均直径の約10〜約40パーセントであり、更に典型的には約20〜約40パーセントである。
【0026】
ブラシの種類および用途
コーティングされて本発明の研磨物品となる一体型ブラシは、前述のように、ハブ又はベース部分と、ハブ又はベース部分を形成する同じ材料から製造された、ハブ又はベース部分から延びる剛毛又はフィラメントとが一体になっている任意のブラシとすることができる。即ち、剛毛はハブ又はベース部分に接着剤で、又は機械的に固定されるのではなく、替わりに射出成形されるか、他のあるプロセスで成形されるか(注型、圧縮成形など)、又は目的とする配置を有する剛毛を有するベース部分のセグメントを形成する、プラスチックフィルムなどのシート状の材料からセグメントを切取ることによってそれらは形成される。このようなセグメントは、レーザー切断されるか、ウォータージェット切断されるか、ダイ切断されるか、又は機械的に切断される。次いで、このようなセグメントは、単一で使用されるか、又は積重ねられて機械的に固定されるか又は接着剤で互いに結合され、個々のセグメントは、必要に応じて、ハブから外側に向かって配置された剛毛を有する積重ねの構造を形成してもよい。機械的固定は、市販され容易に入手可能である好適なクランプを使用することによって、又は同様に市販されている好適な接着性結合材料を使用することによって達成される。積重ねられるセグメントは、互いに直接積重ねられるか、又は剛毛のないスペーサーハブ部分によって分離されハブに沿って配置される剛毛間に空隙を設けてもよい。一体型ブラシ中の剛毛の一般的な特徴は、それらがハブと同じ材料から構成され、ハブが形成されるのと本質的に同時に形成されることである。
【0027】
研磨コーティングされた本発明の一体型ブラシは、多くの種類のうち任意のもの、および、例えば清掃、コーティング除去、デバリング、丸み付け、および金属、プラスチック、ガラス、および木材などの任意の様々な基材に装飾的な仕上げを付与するなどの無数の用途の任意のものとすることができる。本発明のブラシは、工作物の外形に容易に適合することが好ましい。本発明のブラシは、破片を容易に落し(即ち、「目詰まり」しない)、切削速度が高いことが好ましい。
【0028】
一体型ブラシは、典型的には、第1の側面と第2の側面とを有するほぼ平面なベースを含み、ベースは側面から延びる複数の剛毛を有する。剛毛は、ベースと一体に形成される。
【0029】
一体型ブラシの1種は、ベースの第1の側面から延びる剛毛を有する。この種類のブラシは、カップブラシ、端部ブラシ、又は直角ブラシとして一般的に知られており、典型的には直角工具で作動される。このような一体型ブラシは、上記に引用される成形技術の1つによって都合よく製造される。
【0030】
別の種類の一体型ブラシは、ベースの第1の側面と第2の側面との間の外側周縁の端部から延びる剛毛を有する。このようなブラシは、放射状ブラシ、ホイールブラシ、又はシリンダーブラシとして通常知られている。この種の一体型ブラシは、前述の成形又は切削技術によって製造されてもよい。
【0031】
剛毛を備えるブラシが含む材料は様々であってもよく、その選択は、例えば、コーティングに接着する能力、目的とする回転速度を維持する能力、およびコーティングと同様の磨耗を維持する能力などの多くの様々な要因のいずれによっても変わる。剛毛を備えるブラシは、限定的ではないが、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、熱可塑性エラストマー、ポリ(エーテルイミド)、ポリスルホン、およびポリアラミドなどの成形可能なポリマーなどの多くの様々な材料のうち任意のものを含むことができる。典型的には、剛毛を備えるブラシは、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、および熱可塑性エラストマーからなる群より選択される材料を含む。
【0032】
一体型ブラシの設計が、本発明の物品を使用して目的を達成することに寄与する可能性がある。剛毛の長さ、剛毛の断面、および剛毛の湾曲などの設計の形態は、ブラシの機能および性能に影響を与える可能性がある。剛毛の長さは、適正な寿命を可能にするくらい十分に長いが、高速で作動させた時の剛毛の破壊の一因となるほど長くないことが好ましい。典型的には、放射状ブラシに対する剛毛の平均の長さ対剛毛の平均直径の比は、約3:1から約100:1、更に典型的には約5:1から約30:1の範囲である。典型的には、カップブラシに対する剛毛の平均の長さ対剛毛の平均直径の比は、約3:1から約50:1、更に典型的には約5:1から約20:1の範囲である。
【0033】
1実施形態では、剛毛を備えるブラシは、ブラシおよび/又は剛毛内に含有される研磨粒子を更に含んでもよい。別の実施形態では、剛毛を備える一体型ブラシは、潤滑剤、着色剤、カップリング剤、相溶化剤、離型剤、および核生成剤などからなる群より選択されるものなどの、1種類以上の添加剤を更に含んでもよい。
【0034】
物品を製造する方法
研磨粒子を固着させた剛毛の表面積の量は、例えば、研磨される表面の性質、研磨物品の予測される寿命、およびブラシの設計などの多くの要因に応じて様々であってもよい。研磨粒子は、典型的には、実質的に剛毛の全表面上に塗付されるが、ある状況では、剛毛の一部だけに研磨粒子を付着させることが望ましい場合がある。また、ブラシの剛毛上の研磨粒子の濃度は様々であってもよい。幾つかの用途では、剛毛上の研磨粒子の濃度が高いことが望ましい場合がある。他の用途では、剛毛上の研磨粒子の濃度が低い方が望ましい場合がある。典型的には、研磨粒子で被覆される剛毛表面の量は、約10〜約100パーセント、更に典型的には約50〜約100パーセント、最も典型的には約90〜約100パーセントの範囲である。
【0035】
本発明の物品は、例えば、以下のように製造されてもよい。最初に一体型ブラシを調製する。次に、第1のコーティングが少なくとも幾つかの剛毛の少なくとも一部に、好ましくは全剛毛に塗付される。第1のコーティングは、好ましくは少なくとも幾つかの剛毛の全表面に、更に好ましくは全剛毛に塗付される。第1のコーティングは、限定的ではないが、ロールコーティング、スプレーコーティング、「ディップアンドスピン」法などの幾つかの様々な方法のうちどの方法で塗布されてもよい。「ディップアンドスピン」の用語は、コーティング中に剛毛を浸し、ブラシを回転させて剛毛から余分なコーティングを取り除くことを言う。次に、研磨粒子が第1のコーティングに塗付される。これは、限定的ではないが、スプレーコーティング、ドロップコーティング、流動床コーティング、および/又は静電気コーティングなど多くの様々な方法のうちどの方法でも行うことができる。これに続いて、第1のコーティングを硬化させ又は硬くし、それによって研磨粒子を被覆された一体型ブラシに固着させる。この工程は、コーティングを加熱して乾燥させるおよび/又は重合させることによって、放射エネルギー(例えば、紫外線など)の適用によって、大気中の水分によりコーティングを架橋させることによって、又は熱可塑性コーティングを冷却することによって達成することができる。幾つかの実施形態では、この後、第2のコーティングを研磨粒子および第1のコーティング上に塗付した後、第2のコーティングを硬化させる又は硬くすることによって、研磨粒子を剛毛に更に固着させる工程が更に続く。第2のコーティングを硬化させること又は硬くすることは、コーティングを加熱して乾燥させるおよび/又は重合させることによって、放射エネルギーの適用又は大気中の水分によりコーティングを架橋させることによって、又は熱可塑性コーティングを冷却することによって達成されてもよい。
【0036】
本発明は、以下の図面を参照することによって更に良く理解されるであろう。
【0037】
図1aは、本発明の物品の一実施形態を示す正面平面図を表す。物品2は、中心ハブ3から放射状に延びる剛毛4を有する中心ハブ3を含む放射状ブラシである。中心ハブ3は、その中心に穴7を有する。剛毛4は、第1のコーティング8を介して剛毛に研磨粒子6が接着されている。第2のコーティング10は、研磨粒子6および第1のコーティング8上に塗付されている(図1bに示す)。図1bは、図1aの剛毛の1つを通る中心断面図である。
【0038】
図2は、より大きいブラシ20を形成するように金属アダプタ22を介して互いに固着された、図1の3つの物品2を含む本発明の物品20の等角図である。
【0039】
図3aは、本発明の物品の別の実施形態を示す側面図である。物品24は、ベース26およびベース26に対して直角にベース26から出ている剛毛28を有する直角又はカップブラシである。研磨粒子30は、第1のコーティング32を介して剛毛28に接着されている。ベース26は、その中心に穴34を有する。穴34の周囲はネジ切りされ、例えば、回転式手工具に容易に取付けることができる。図3bは、図3aの剛毛の1つを通る中心断面図である。
【0040】
本発明は、以下の例によって更に説明されるが、別途指示されていない限り、部およびパーセンテージは、全て重量部および重量パーセンテージである。
【0041】
実施例
ブラシの射出成形の手順
2.2cm長さの一体化した剛毛を40本、1.5インチ(3.8cm)のハブ、3.0インチ(7.6cm)の直径、および1.65グラムの重量を有する射出成形された放射状剛毛ブラシは、ポリアミド11(BESNO P40TL、イリノイ(IL)州アーリントンハイツのElf Atochemから市販されている)から成形された。単一キャビティの金型が使用された。使用された射出成形機は、Cincinnati Milacron(オハイオ(OH)州バタビア)製の220トン(200,000kg)の型締力を有し、これは汎用スクリュの付いたシングルショット押出機を採用していた。
【0042】
典型的な成形パラメータには、ノズル温度232℃(450°F)、バレル正面(ノズル付近)の温度216℃(420°F)、バレル背面(ホッパ付近)の温度232℃(450°F)、スクリュ回転が最大の75%、射出圧2760〜3450kPa(400〜500psi)、ショット距離又は長さが2.29cm(0.90インチ)などが挙げられる。1回のサイクルを完了する時間は、射出成形ブラシ1本当り約20秒平均であった。
【0043】
実施例1
研磨コーティングされた本発明の射出成形放射状ブラシは、以下のように調製された。各射出成形ブラシを被覆するのに使用された接着剤組成物は、表Iに報告されている。12本の射出成形ポリアミド(「BESNO P40TL」、Elf Atochemから市販されている)ブラシは、それぞれ「ブラシの射出成形の手順」に従って調製し、各ブラシ間に幅1.5インチ(3.8cm)および厚さ0.5インチ(1.3cm)のTEFLONポリテトラフルオロエチレンスペーサーと共に電動式マンドレルに取り付け、約15RPMで回転し、回転を続けながら約10秒間接着剤組成物中に沈め、接着剤組成物から取出し、約10秒間、約300RPMで回転し余分な接着剤を除去した。得られた第1のコーティングを塗付すると、ブラシ1本あたり、0.3グラムの乾燥追加重量が達成された。
【0044】
マンドレルをスプレーブースに移動させ、そこでANSIグレード36の炭化ケイ素研磨粒子をスプレーガンで、各ブラシの湿潤状態の第1のコーティングに塗付した。湿潤状態の第1のコーティングに余分な研磨粒子が接着しなくなるまで、研磨粒子を11本のブラシの両側に塗付したが、これはブラシ1本当り研磨粒子が約2.4グラムであった。次いで、研磨コーティングされたブラシを45分間130℃に加熱し、第1のコーティングを硬化させ、射出成形されたブラシに研磨粒子を固着させた。研磨粒子を持たないブラシも同条件下で加熱した。(このブラシは、第1のコーティングの乾燥重量の計算に用いた。)加熱後、第2のコーティング(第1のコーティングと同じ組成物を有する)を、全てのブラシに塗付した。この第2のコーティングを使用し、ブラシに研磨粒子を更に固着させた。第2のコーティングを、300RPMでの回転時間を約15秒に延長したことを除いて、第1のコーティングの方法と同一の方法で塗付した。得られた第2のコーティングの乾燥重量は、ブラシ1本当り約0.4グラムであった。続いて、ブラシを130℃に設定したオーブン中で45分間加熱し、第2のコーティングを硬化させた。加工用マンドレルから取外した後、研磨剤コーティングされ、硬化したブラシのうち4本を1つずつ積重ね、金属アダプタで固定し、試験用にさらに大型の放射状研磨物品を製造した。
【0045】
【表1】
表I
【0046】
比較例A〜D
比較例A〜Dは、表面を整えるのに使用される最先端の研磨物品を示す。比較例A〜Dの説明は、表II中に表されている。構成が様々であるため、製造業者が推奨する作動速度は様々であり、表IIに示されている。
【0047】
【表2】
表II
【0048】
試験方法
実施例1および比較例A〜Dを自動車のパネルからペイントを除去することで評価した。パネルは、0.032″(0.8mm)厚の常温圧延鋼であり、プライマはU28RWO35K(ポリエステルメラミン組成物)であり、下塗りはE86KE524S Black(アクリルメラミン組成物)であり、クリヤコートはE 1 26CEO 1 2(アクリルメラミン組成物)であり、ミシガン(MI)州ヒルズデールのACT Laboratory,Inc.によって調製された。実施例1のブラシを25,000RPMで作動する電動式工具で評価した。比較例A〜Dの研磨物品をそれぞれの推奨速度で評価した。比較例AおよびBは、日本のAstro Pneumanic Tool Co.から入手可能なAP533直線研削盤である、手持ち式空気圧工具で作動されたが、実施例1および比較例Dは、日本のMakita Companyから入手可能なMakita Die Grinder Model 906Hである、手持ち式電気工具で作動された。比較例Cは、Black & Deckerから市販されているBlack & Decker 6040 1/4″(6.1mm)VSRドリル、Type100で作動された。各研磨物品を5分間試験した。ペイント除去速度およびブラシ磨耗を測定した。
【0049】
研磨物品の適合性(物品が内部の角に達する能力)および表面目詰まり(工作物の削りくずによる研磨物品表面の汚れ)の主観的評価もなされた。
【0050】
適合性と表面目詰まりの両方を評価するため、工作物試料は、厚さ0.032″(0.8mm)×幅5cm×長さ33cmの常温圧延鋼を折り曲げて、折り曲げたクーポンの幅が3cm、およびこの幅のうち2cmが2倍の厚さとなるように調製したクーポンであった。この構造は、段の特徴(「狭い」角を模倣する)を表し、適合性の評価を容易にする。
【0051】
ブラシ表面の目詰まりを評価するため、試験用物品を、ミネソタ(MN)州セントポールのMinnesota Mining & Manufacturing Company,Automotive Aftermarket Divisionから市販されている、「HEAVY DUTY SEALER 08531」ニトリルゴムベースのシーラで被覆されたクーポンの表面に当てて2分間作動させた。結果を表IIIに示す。
【0052】
試験結果
実施例1および比較例Dのブラシは、パネルからペイントを除去するのに手動で圧力を加える必要がなかった。しかし、比較例A、BおよびCは、ペイントの除去を実施するために、研磨物品をパネルに更に押し当てる必要があった。実施例1のブラシは、ペイントの除去速度が高く、優れた適合性を示し、比較例の研磨物品と比較して研磨表面の目詰まりがなかった。良好な適合性を有する研磨物品の方が、内側の角からのペイントの除去は良好であった。
【0053】
表3
【0054】
実施例2
実施例2を、厚さが0.021インチ(0.53mm)のPEBAX6333熱可塑性エラストマー(イリノイ(IL)州アーリントンハイツ、Elf Atochem)の押出しフィルムから一体型ブラシをはさみで切取ったこと以外、実施例1と同じ剛毛数および同じ寸法で、実施例1と全く同様に調製した。
【0055】
実施例3
実施例3を、コネチカット(CT)州フェアフィールドのMCP SystemsからSG2181として市販されているエラストマー注型樹脂から、2.2cm長さの一体化した剛毛を40本、1.5インチ(3.8cm)のハブ、3.0インチ(7.6cm)の直径を有する成形ブラシを注型し、続いて65℃で45分間硬化させることにより一体型ブラシを調製したこと以外、実施例1と全く同様に調製した。
【0056】
実施例4
実施例4は、一体型ブラシを厚さが0.021インチ(0.53mm)のPEBAX6333熱可塑性エラストマー(Elf Atochem)の押出しフィルムからウォータージェット切断機で切取ったこと以外、実施例1と全く同様に調製された。
【0057】
実施例2〜4の被覆されたブラシによる、複雑に彫刻された木材(松材)の凹部領域の仕上げを主観的評価で試験した。3つの全ての実施例の被覆されたブラシは、彫刻された凹部に沿って、およびその内部で均一に精巧な仕上げを行った。
【0058】
本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、本発明に様々な修正および変更がなされることが当業者には明らかであろう。本発明は本明細書で述べられた例示的実施形態を不当に限定されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1a】本発明の物品の一実施形態を示す正面平面図である。
【図1b】図1aの物品の剛毛の1つを通る中心断面図である。
【図2】本発明の物品の別の実施形態を示す等角図である。
【図3a】本発明の物品の別の実施形態を示す側面図である。
【図3b】図3aの物品の剛毛の1つを通る中心断面図である。
Claims (10)
- (a)複数の剛毛を有する一体型ブラシであって、各剛毛が表面を有するブラシと、
(b)少なくとも幾つかの前記剛毛表面の少なくとも一部を覆う第1のコーティングと、
(c)前記第1のコーティングを介して少なくとも幾つかの前記剛毛表面の少なくとも一部に固着された複数の研磨粒子と、
を含む物品。 - 前記研磨粒子および前記第1のコーティング上に被覆される第2のコーティングを更に含む、請求項1に記載の物品。
- 前記研磨粒子が部分的に前記第1のコーティング中に埋め込まれている、請求項1または2に記載の物品。
- 前記研磨粒子が炭化ケイ素、タルク、ガーネット、ガラスバブル、ガラスビーズ、立方窒化ホウ素、ダイアモンド、および酸化アルミニウムからなる群より選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品。
- 前記第1のコーティングが、ポリウレタン、エポキシ樹脂、およびアクリレート樹脂からなる群より選択される材料を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品。
- 前記第2のコーティングが、ポリウレタン、エポキシ樹脂、およびアクリレート樹脂からなる群より選択される材料を含む、請求項2〜4のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ブラシが、放射状ブラシおよびカップブラシからなる群より選択される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の物品。
- 前記剛毛が、ポリアミド、ポリエステル、およびポリオレフィンからなる群より選択される材料を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の物品。
- 請求項1に記載の研磨ブラシを製造する方法であって、前記方法は、
(a)材料で形成されるベース部分と、同じ該材料から構成され、そこから延びる複数の剛毛と、から構成され、各剛毛が表面を有する一体型ブラシを提供する工程と、
(b)前記剛毛の少なくとも一部の前記表面の少なくとも一部を第1のコーティングで被覆する工程と、
(c)前記第1のコーティングを介して、前記剛毛表面の少なくとも幾つかに複数の研磨粒子を接着させる工程と、
(d)前記第1のコーティングを硬化させ、前記剛毛表面に前記研磨粒子を接着させる工程と、
を含む方法。 - (a)前記研磨コーティングされた剛毛を第2のコーティングで被覆する工程と、
(b)前記第2のコーティングを硬化させる工程と、
を更に含む、請求項9に記載の方法。
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