JP2005349553A - 研磨用複合素材、研磨工具、研磨用回転工具、および研磨用複合素材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属製のワークなどを好適に研磨可能な研磨用複合素材、それを砥材として用いた研磨工具、研磨用回転工具、および研磨用複合素材の製造方法を提供すること。
【解決手段】 シート状研磨用複合素材１Ａは、研磨用回転工具においてシート状砥材として使用可能な素材であり、複数本の無機長繊維２０が高硬度の第１の熱硬化性樹脂３１で結合された繊維束２が複数束、所定の間隔で並列された状態で弾性を備えた第２の熱硬化性樹脂３２によりシート状に固定されている。無機長繊維２０は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、炭化ケイ素長繊維などである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バリ取り用、研磨用、水研用の砥材などとして利用可能な研磨用複合素材、それを用いた研磨工具、研磨用回転工具、および当該研磨用複合素材の製造方法に関するものである。

従来、自動車の車体水研用ブラシなどには、砥粒を合成樹脂等のバインダ内に含有させて砥材としたものが用いられているが、このような砥材では、砥粒が脱落するなどの問題があり、均一な研磨力を長期間にわたって発揮することが不可能である。そこで、アルミナ長繊維や炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維を基材シートの片面上に複数本、所定の間隔で並列し、それを樹脂によりシート状に固定した砥材が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

しかしながら、アルミナ長繊維や炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維は、通常、平均繊維径が３〜４０μｍ程度であるため、それを特許文献１のように１本、１本並列させることは極めて手間のかかる作業であり、生産性が極めて低いという問題点がある。

そこで、本願出願人は、複数本の無機長繊維からなる繊維束を複数束、所定の間隔で並列された状態でシリコーン樹脂によりシート状に固定した砥材を提案している(例えば、特許文献２参照)。
特開平５−９２３７３号公報 特開２００１−３５３６６２号公報

しかしながら、アルミナ長繊維や炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維は、金属と比較して高い硬度を備えているが、それ単独では腰が無いため、特許文献１、２に記載の砥材を構成するにあたって、シリコーン樹脂などといった弾性を備えたもので無機長繊維を固定すると、砥材の腰が弱く、金属材料を研磨、研削する能力が不十分であるという問題点がある。

これに対して、エポキシ樹脂などといった高硬度のもので無機長繊維を固定すると、砥材の硬度が高すぎてワークとの馴染みが悪く、均一な研磨を行えないという問題点がある。また、砥材の硬度が高い場合、研磨の際に過大な力が加わると、削り過ぎが発生するという問題点がある。それ故、砥材の自由端部の長さ寸法(ブラシ状砥石における毛丈寸法)を長めに設定するなどの方法で砥材を弾性変形可能な状態で使用する方法も考えられるが、このような方法で砥材に弾性を付与すると砥材が破損しやすく、また、突出寸法を長くするとワークの隙間内などといった狭い部分の研磨を行えないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、金属製のワークなどを好適に研磨可能な研磨用複合素材、それを砥材として用いた研磨工具、研磨用回転工具、および研磨用複合素材の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る研磨用複合素材は、複数本の無機長繊維が第１の樹脂により結合された繊維束が複数束、前記第１の樹脂に比して弾性をもつ第２の樹脂により固定されていることを特徴とする。

アルミナ長繊維や炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維は、金属と比較して高い硬度を備えているが、それ単独では腰が無いため、金属材料を研磨、研削する能力が不十分である。しかるに本発明では、複数本の無機長繊維が第１の樹脂で固定されて繊維束になっている。また、繊維束において無機長繊維同士を結合する第１の樹脂が弾性を備えていると、繊維束の状態でも充分な腰が得られないが、本発明では、第１の樹脂として、高硬度の樹脂を用いて繊維束を構成するため、適度な腰を有する。それ故、本発明に係る研磨用複合素材によれば、金属材料を好適に研磨、研削することができる。また、高硬度の樹脂で繊維束を構成し、かつ、高硬度の樹脂で繊維束同士を固定すると、屈曲性が低下し、ワークとの馴染みが低下するが、本発明では、繊維束を複数束、弾性を備えた第２の樹脂で固定しているので、研磨用複合素材は、それ全体としてみた場合、弾性変形可能であり、屈曲性を備えている。従って、本発明に係る研磨用複合素材(砥材)は、ワークとの馴染みがよいので、均一なバリ取りや研磨を行うことができる。また、バリ取りや研磨の際に過大な力が加わっても、このような力は、研磨用複合素材自身の弾性変形で吸収できるので、削り過ぎが発生せず、かつ、研磨用複合素材が破損しない。さらに、研磨用複合素材が弾性変形可能であるため、繊維束の自由端部分の寸法(ブラシ状砥石における毛丈寸法)が短くても折れることがないので、ワークの隙間内などといった狭い部分のバリ取りや研磨を容易に行うことができる。さらにまた、無機長繊維は、第１の樹脂で結合された繊維束の状態で弾性を備えた第２の樹脂で覆われているので、第１の樹脂での破断面の発生を第２の樹脂の弾性で補うことができるので、研磨用複合素材の寿命が長い。

本発明において、前記無機長繊維は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、および炭化ケイ素長繊維からなる群から選ばれた無機長繊維であることが好ましい。このような無機長繊維を用いた研磨工具であれば、金属製のワークに対してバリ取りや研磨を行った際、ワイヤブラシなどと比較して磨耗が少ない。特にアルミナ長繊維の場合、適度に高硬度であるため、切削、研磨能力が適度に高いので、アルミニウムやマグネシウムなどの成形品に対するバリ取りや研磨などを効率よく行うことができる。しかも、アルミナ長繊維は、磨耗が小さいので、回転工具の交換頻度が少なくて済むという利点がある。

本発明において、前記繊維束は、その一部が前記第２の樹脂で覆われて、複数束が第２の樹脂で固定されている構成であってもよいが、全体が前記第２の樹脂で覆われている構成であってもよい。

本発明において、前記繊維束は、複数束が並列された状態で前記第２の樹脂によりシート状に固定されていることが好ましい。シート状であれば、研磨用複合素材の弾性変形を大きくできるので、ワークとの馴染みなどをさらに向上することができる。また、基材シートを用いずに繊維束を並列された状態で第２の樹脂によりシート状に固定した場合には、両面において無機長繊維の先端を刃先としてバリ取り作業や研磨作業を行うことができる。

ここで、前記繊維束は、複数束が基材シートの両面側の各々において並列された状態で前記第２の樹脂によりシート状に固定されている構成を採用してもよい。基材シートの両面に繊維束を固定すれば、基材シートを用いた場合でも、両面双方に無機長繊維が存在することになるので、基材シートの両面において無機長繊維の先端を刃先としてバリ取り作業や研磨作業を行うことができる。

この場合、前記基材シートの一方面側に配列された前記繊維束は、前記基材シートの他方面側に配列された前記繊維束の間に配置されていることが好ましい。このように構成すると、複合部材の薄型化を図ることができる。

本発明において、前記繊維束は、複数束が基材シートの片面側で並列された状態で前記第２の樹脂によりシート状に固定されている構成であってもよい。

本発明を適用した研磨用複合素材は、研磨工具の砥材として用いられる。

また、本発明を適用した研磨用複合素材は、研磨用回転工具の砥材として用いられる。かかる研磨用回転工具では、例えば、回転中心軸に対して前記繊維束が直交するようにシート状の前記研磨用複合素材がシート状砥材として複数枚、前記回転中心軸を中心に放射状に配置されている。このように構成した研磨用回転工具では、シート状砥材として用いたシート状研磨用複合素材は、それ自身、薄いため、弾性変形可能である。従って、ワークとの馴染みがよいので、ワークを均一に研磨できる。また、過大な力が加わったときには、かかる力は、シート状砥材が弾性変形して吸収される。従って、ワークを過剰に削ってしまうことがなく、かつ、シート状砥材が破損することもない。

この場合、前記複数枚のシート状砥材の間には、当該複数のシート状砥材を略等角度に位置規定するスペーサが配置されていることが好ましい。このように構成すると、前記シート状研磨用複合素材を容易に回転中心軸の周りに等角度間隔で配置できる。

本発明に係る研磨用複合素材の製造方法では、複数本の無機長繊維に第１の樹脂を含浸した後、当該第１の樹脂を硬化させた繊維束を複数束、所定の状態に配列させる繊維束配列工程と、該繊維束配列工程で配列させた前記複数束の繊維束を覆うように、前記第１の樹脂より弾性を備えた第２の樹脂を含浸する第２樹脂含浸工程と、前記第２の樹脂を硬化させる硬化工程とを行うことを特徴とする。

また、本発明に係る研磨用複合素材の別の製造方法では、複数本の無機長繊維に第１の樹脂を含浸するとともに、当該第１の樹脂が未硬化状態の繊維束を複数束、所定の状態に配列させる繊維束配列工程と、該繊維束配列工程で配列させた前記複数束の繊維束を覆うように、前記第１の樹脂より弾性を備えた第２の樹脂を含浸する第２樹脂含浸工程と、前記第１の樹脂および第２の樹脂を同時に硬化させる硬化工程とを行うことを特徴とする。このような製造方法を採用すると、硬化工程が１回で済むという利点がある。また、第１の樹脂と第２の樹脂との境界部分に明確な界面ができないので、第１の樹脂と第２の樹脂との境界部分で剥離が発生しない。それ故、充分な研磨・研削能力、充分な屈曲性、および充分な耐久性を備えた研磨用複合素材を提供することができる。

本発明では、複数本の無機長繊維が、高硬度の第１の樹脂で固定されて繊維束になっているため、適度な腰を有するので、金属材料を好適に研磨、研削することができる。また、繊維束を複数束、弾性を備えた第２の樹脂で固定しているので、研磨用複合素材は、それ全体としてみた場合、弾性変形可能であり、屈曲性を備えている。それ故、本発明に係る研磨用複合素材は、ワークとの馴染みがよいので、均一なバリ取りや研磨を行うことができる。また、バリ取りや研磨の際に過大な力が加わっても、このような力は、研磨用複合素材自身の弾性変形で吸収できるので、削り過ぎが発生せず、かつ、研磨用複合素材が破損しない。さらに、研磨用複合素材が弾性変形可能であるため、繊維束の自由端部分の寸法(ブラシ状砥石における毛丈寸法)が短くても折れることがないので、ワークの隙間内などといった狭い部分のバリ取りや研磨を容易に行うことができる。さらにまた、無機長繊維は、第１の樹脂で結合された繊維束の状態で弾性を備えた第２の樹脂で覆われているので、第１の樹脂での破断面の発生を第２の樹脂の弾性で補うことができるので、研磨用複合素材の寿命が長い。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、各部材を認識容易とするために各部材の縮尺を異ならせてある。

［実施の形態１］
図１(Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態１に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。図２(Ａ)、(Ｂ)は、本発明に係るシート状研磨用複合素材をシート状砥材として用いた研磨用回転工具の斜視図、およびその縦断面図である。

（シート状研磨用複合素材の構成）
図１(Ａ)において、本形態のシート状研磨用複合素材１Ａは、後述する研磨用回転工具においてシート状砥材として使用可能な素材であり、複数本の無機長繊維からなる繊維束２が複数束、所定の間隔で並列された状態で、後述する２種類の樹脂３によりシート状に固定されている。

図１(Ｂ)に示すように、繊維束２は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維２０を複数本、集合させたものである。無機長繊維２０は、被研磨材に対して相対的に研磨性を有する材料、すなわち、研磨するワークよりも硬くてかつ脆い材料が用いられ、その種類は特に限定されるものではない。但し、アルミナ長繊維や炭化ケイ素長繊維は、鉄系、非鉄系金属に対する研磨性が非常によく、本形態では、アルミナ長繊維が用いられている。繊維束２としては、単繊維の平均繊維径が３〜４０μｍ程度のものが使用可能であり、本形態では、６〜３５μｍ程度のアルミナ長繊維を１０００本、集合させたものが用いられている。これは、アルミナ長繊維として現在ヤーンとして市販されている一番細い繊維が３μｍであり、また、単繊維の平均繊維径が４０μｍを越えると非常に取り扱いが難しくなるからである。繊維束重量は、例えば、９０〜３０００ｔｅｘ程度のものが使用可能である。

図１(Ａ)、(Ｂ)において、樹脂３は、繊維束２において複数本の無機長繊維２０同士を結合させる第１の熱硬化性樹脂３１と、複数の繊維束２同士を結合させるための第２の熱硬化性樹脂３２とからなる。第１の熱硬化性樹脂３１としては比較的高硬度の樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、第１の熱硬化性樹脂３１と比較して硬度が低く、弾性の高い樹脂が用いられている。このため、本形態のシート状研磨用複合素材１Ａでは、複数本の無機長繊維２０が第１の熱硬化性樹脂３１により結合された繊維束２が複数束、第１の熱硬化性樹脂３１に比して弾性をもつ第２の熱硬化性樹脂３２により固定された構造になっている。本形態において、第１の熱硬化性樹脂３１、および第２の熱硬化性樹脂３２としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂など、あるいはそれらを混合したものが用いられるが、いずれの場合も、第２の熱硬化性樹脂３２としては、第１の熱硬化性樹脂３１と比較して弾性を備えた樹脂が用いられる。例えば、本形態では、第１の熱硬化性樹脂３１としてエポキシ樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、エポキシ樹脂と変性シリコーン樹脂とを混合したものが用いられている。さらに具体的には、本形態では、第１の熱硬化性樹脂３１としてエポキシ樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、８０部の変性シリコーン樹脂と、１００部のエポキシ樹脂とを混合したものが用いられている。

（シート状研磨用複合素材１の製造方法）
本形態のシート状研磨用複合素材１Ａの製造工程では、予め、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら束とした後、第１の熱硬化性樹脂３１を硬化させ、それを繊維束２として用いる。そして、繊維束２をローラ面上などで所定の間隔で複数束、並列させ(繊維束配列工程)、次に、複数束の繊維束２を覆うように、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第２の熱硬化性樹脂３２を硬化させる(硬化工程)。

また、シート状研磨用複合素材１Ａを製造するにあたっては、以下の方法を採用してもよい。まず、複数本の無機長繊維２０に、エポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２としてローラ面上に所定の間隔で複数束、並列させ(繊維束配列工程)、次に、第１の熱硬化性樹脂３１が未硬化のまま、複数束の繊維束２を覆うように、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第１の熱硬化性樹脂３１および第２の熱硬化性樹脂３２を同時に硬化させる(硬化工程)。このような製造方法を採用すると、硬化工程が１回で済むという利点がある。また、第１の熱硬化性樹脂３１と第２の熱硬化性樹脂３２との境界部分に界面ができないので、剥離が起こりにくい。

（研磨用回転工具の構成）
本発明を適用したシート状研磨用複合素材１Ａは、例えば、図２(Ａ)に示す研磨用回転工具１０において、シート状砥材１５として用いることができる。この研磨用回転工具１０では、回転中心軸１１に対して繊維束２が直交するように、シート状研磨用複合素材１Ａがシート状砥材１５として複数枚、回転中心軸１１に接着剤などによって固定されており、複数枚のシート状砥材１５が回転中心軸１１から放射状に延びている。ここで、各シート状砥材１５の間には、複数のシート状砥材１５を略等角度に位置規定するスペーサ１４が配置されており、本形態では、各シート状砥材１５の両面にシート状のスペーサ１４が両面テープなどで固着されている。このため、シート状砥材１５を容易に回転中心軸１１の周りに等角度間隔で配置できる。

また、本形態では、シート状砥材１５を回転中心軸１１に接着剤で固定するにあたって、回転中心軸１１には突起１６を形成する一方、シート状砥材１５の内側の側端面に、突起１６が入り込む凹部１５が形成されている。このため、シート状砥材１５の軸線方向のずれを防止することができる。なお、突起１６は、回転中心軸１１の一部を張り出させてもよいが、回転中心軸１１にワッシャを固定してもよい。

このように構成した研磨用回転工具１０については回転中心軸１１の端部を回転エアードリル(図示せず)に連結し、回転中心軸１１を矢印Ａの方向、あるいは矢印Ｂの方向に回転させる。その結果、シート状砥材１５が回転中心軸１１周りに回転するので、シート状砥材１５の外端部をワークに当てれば、ワークのバリ取りや研磨を行うことができる。すなわち、シート状砥材１５では、回転中心軸１１に対して繊維束２が直交するように延びており、シート状砥材１５の外端部では、繊維束２の各無機長繊維２０の先端が刃先としてワークのバリ取りや研磨を行う。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のシート状研磨用複合素材１Ａ(シート状砥材１５)では、アルミナ長繊維などの無機長繊維２０が複数本、第１の熱硬化性樹脂３１で結合された繊維束２が複数束、並列された状態で第２の熱硬化性樹脂３２でシート状に固定されているため、無機長繊維２０を１本、１本並列させる必要がない。従って、シート状研磨用複合素材１(シート状砥材１５)および研磨用回転工具１０の生産性が高い。

また、アルミナ長繊維や炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維２０は、金属と比較して高い硬度を備えているが、それ単独では腰が無いため、金属材料を研磨、研削する能力が不十分である。しかるに本形態では、複数本の無機長繊維２０が第１の熱硬化性樹脂３１で固定されて繊維束２になっている。また、繊維束２において無機長繊維２０同士を結合する第１の熱硬化性樹脂３１が弾性を備えていると、繊維束２の状態でも充分な腰が得られないが、本形態では、第１の熱硬化性樹脂３１として、高硬度の樹脂を用いて繊維束２を構成するため、適度な腰を有する。それ故、本形態のシート状研磨用複合素材１Ａ(シート状砥材１５)によれば、金属材料を好適に研磨、研削することができる。

また、高硬度の樹脂で繊維束２を構成し、かつ、高硬度の樹脂で繊維束２同士を固定すると、弾性、屈曲性が低下し、ワークとの馴染みが低下するが、本形態では、繊維束２を複数束、弾性を備えた第２の熱硬化性樹脂３２で固定しているので、シート状研磨用複合素材１Ａは、それ全体としてみた場合、弾性変形可能であり、屈曲性を備えている。従って、本形態のシート状研磨用複合素材１Ａは、ワークとの馴染みがよいので、均一なバリ取りや研磨を行うことができる。また、バリ取りや研磨の際に過大な力が加わっても、このような力は、シート状研磨用複合素材１Ａの弾性変形で吸収できるので、削り過ぎが発生せず、かつ、シート状研磨用複合素材１Ａが破損しない。さらに、シート状研磨用複合素材１Ａが弾性変形可能であるため、繊維束２の自由端部分の寸法(ブラシ状砥石における毛丈寸法)が短くても折れることがないので、ワークの隙間内などといった狭い部分のバリ取りや研磨を容易に行うことができる。さらにまた、無機長繊維２０は、第１の熱硬化性樹脂３１で結合された繊維束２の状態で、弾性を備えた第２の熱硬化性樹脂３２で覆われているため、第１の熱硬化性樹脂３１での破断面の発生を第２の熱硬化性樹脂３２の弾性で補うことができるので、シート状研磨用複合素材１Ａの寿命が長い。

さらに、複数本の無機長繊維２０からなる繊維束２を複数束、所定の間隔で並列された状態で樹脂によりシート状に固定してあるので、両面双方に無機長繊維２０が存在することになる。従って、シート状砥材１５の両面に無機長繊維２０の先端からなる刃先が形成されているので、図２(Ａ)の矢印Ａ、Ｂのいずれの方向に研磨用回転工具１０を回転させた場合も、ワークのバリ取りや研磨を行うことができる。

しかも、アルミナ長繊維などの無機長繊維２０の種類、本数などを変えれば、その研磨能力などを任意に変更できるので、プラスチック成形品などの材質が柔らかいものから金属加工品などの材質が硬いものまで、様々な材質のワークのバリ取りや研磨を行うことができる。

［実施の形態２］
図３(Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態２に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。

図３(Ａ)において、本形態のシート状研磨用複合素材１Ｂも、実施の形態１と同様、図２(Ａ)に示した研磨用回転工具１０においてシート状砥材１５として使用可能な素材であり、複数本の無機長繊維２０からなる繊維束２が、不織布などからなる基材シート４の両面側の各々において所定の間隔で並列された状態で、後述する２種類の樹脂３によりシート状に固定されている。ここで、基材シート４の一方面側４１に配列された繊維束２は、基材シート４の他方面側４２に配列された繊維束２の間に配置されている。従って、無機長繊維２０同士が重なった状態と比較して、シート状研磨用複合素材１Ｂの薄型化を図ることができる。ここで、基材シート４は緩く波打った状態にあるが、真っ直ぐ平面的に延びている構成であってもよい。

図３(Ｂ)に示すように、繊維束２は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維２０を複数本、集合させたものであり、本形態では、アルミナ長繊維が１０００本、集合させたものが用いられている。

図３(Ａ)、(Ｂ)において、樹脂３は、繊維束２において複数本の無機長繊維２０同士を結合させる第１の熱硬化性樹脂３１と、複数の繊維束２同士を結合させるための第２の熱硬化性樹脂３２とからなる。ここで、第１の熱硬化性樹脂３１としては比較的高硬度の樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、第１の熱硬化性樹脂３１と比較して硬度が低く、弾性の高い樹脂が用いられている。さらに具体的には、本形態では、第１の熱硬化性樹脂３１としてエポキシ樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、８０部の変性シリコーン樹脂と、１００部のエポキシ樹脂とを混合したものが用いられている。

このようなシート状研磨用複合素材１Ｂの製造工程では、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら束とした後、第１の熱硬化性樹脂３１を硬化させ、第１の熱硬化性樹脂３１で無機長繊維２０を固定した繊維束２を準備する。次に、かかる繊維束２をローラ面上で所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、その上に、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、次に、その表面に基材シート４を被せる。次に、基材シート４の上に、第１の熱硬化性樹脂３１で無機長繊維２０を固定した繊維束２を所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第２の熱硬化性樹脂３２を硬化させる(硬化工程)。

また、シート状研磨用複合素材１Ｂを製造するにあたっては、以下の方法を採用してもよい。まず、複数本の無機長繊維２０に、エポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２としてローラ面上に所定の間隔で複数束、並列させる(繊維束配列工程)。次に、複数束の繊維束２を覆うように、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、次に、その表面に基材シート４を被せる。次に、基材シート４の上に、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２を所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第１の熱硬化性樹脂３１および第２の熱硬化性樹脂３２を同時に硬化させる(硬化工程)。このような製造方法を採用すると、硬化工程が１回で済むという利点がある。また、第１の熱硬化性樹脂３１と第２の熱硬化性樹脂３２との境界部分に界面ができないので、剥離が起こりにくい。

このように構成した本形態のシート状研磨用複合素材１Ｂも、図２(Ａ)、(Ｂ)を参照して説明した研磨用回転工具１０のシート状砥材１５として用いると、シート状砥材１５として用いたシート状研磨用複合素材１Ｂは、それ自身、薄いため、弾性変形可能である。しかも、無機長繊維２０同士は、繊維束２の状態で高硬度の第１の熱硬化性樹脂３１で固定されているが、繊維束２同士は、弾性を備えた第２の熱硬化性樹脂３２で固定されている。従って、本形態のシート状研磨用複合素材１Ｂは、弾性面で優れている。このため、ワークとの馴染みがよいので、ワークを均一に研磨できる。また、過大な力が加わったときには、かかる力は、シート状砥材１５が弾性変形して吸収される。従って、ワークを過剰に削ってしまうことがなく、かつ、シート状砥材１５が破損することもないなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、複数本の無機長繊維２０からなる繊維束２を複数束、所定の間隔で並列された状態で基材シート４の両面に固定してあるので、両面双方に無機長繊維２０が存在することになる。従って、シート状砥材の両面に無機長繊維２０の先端からなる刃先が形成されているので、図２(Ａ)の矢印Ａ、Ｂのいずれの方向に研磨用回転工具１０を回転させた場合も、ワークのバリ取りや研磨を行うことができるなど、この点でも、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態２の変形例］
図４(Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態２の変形例に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束２の説明図である。

図４(Ａ)において、本形態のシート状研磨用複合素材１Ｃは、実施の形態２と同様、複数本の無機長繊維２０からなる繊維束２が基材シート４の両面側の各々において所定の間隔で並列された状態で、後述する２種類の樹脂３によりシート状に固定されている。ここで、基材シート４の一方面側４１に配列された繊維束２は、基材シート４の他方面側４２に配列された繊維束２の間に配置されている。また、基材シート４は大きく波打った状態にあり、基材シート４の一方面側４１に配列された繊維束２と、基材シート４の他方面側４２に配列された繊維束２とは、略同一仮想平面上にある。

図４(Ｂ)に示すように、繊維束２は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維２０を複数本、集合させたものであり、本形態では、アルミナ長繊維が１０００本、集合させたものが用いられている。

図４(Ａ)、(Ｂ)において、樹脂３は、繊維束２において複数本の無機長繊維２０同士を結合させる第１の熱硬化性樹脂３１と、複数の繊維束２同士を結合させるための第２の熱硬化性樹脂３２とからなる。ここで、第１の熱硬化性樹脂３１としては高硬度の樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、第１の熱硬化性樹脂３１と比較して硬度が低く、弾性の高い樹脂が用いられている。さらに具体的には、本形態では、第１の熱硬化性樹脂３１としてエポキシ樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、８０部の変性シリコーン樹脂と、１００部のエポキシ樹脂とを混合したものが用いられている。

このようなシート状研磨用複合素材１Ｃの製造工程では、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら束とした後、第１の熱硬化性樹脂３１を硬化させ、第１の熱硬化性樹脂３１で無機長繊維２０を固定した繊維束２を準備する。次に、かかる繊維束２をローラ面上で所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、その上に変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、次に、その表面に基材シート４を被せる。そして、基材シートを弾性をもって加圧し、基材シートを波打った状態にする。次に、基材シート４の凹部に相当する部分に対して、第１の熱硬化性樹脂３１で無機長繊維２０を固定した繊維束２を所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第２の熱硬化性樹脂３２を硬化させる(硬化工程)。

また、シート状研磨用複合素材１Ｃを製造するにあたっては、以下の方法を採用してもよい。まず、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２としてローラ面上に所定の間隔で複数束、並列させる(繊維束配列工程)。次に、複数束の繊維束２を覆うように、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、次に、その表面に基材シート４を被せる。そして、基材シートを弾性をもって加圧し、基材シートを波打った状態にする。次に、基材シート４の凹部に相当する部分に対して、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２を所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第１の熱硬化性樹脂３１および第２の熱硬化性樹脂３２を同時に硬化させる(硬化工程)。このような製造方法を採用すると、硬化工程が１回で済むという利点がある。また、第１の熱硬化性樹脂３１と第２の熱硬化性樹脂３２との境界部分に界面ができないので、剥離が起こりにくい。

［実施の形態３］
図５(Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態３に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。

図５(Ａ)において、本形態のシート状研磨用複合素材１Ｄは、複数本の無機長繊維２０からなる繊維束２が基材シート４の片面側４０において所定の間隔で並列された状態で、後述する２種類の樹脂３によりシート状に固定されている。

図５(Ｂ)に示すように、繊維束２は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、炭化ケイ素長繊維などの無機長繊維２０を複数本、集合させたものであり、本形態では、アルミナ長繊維が１０００本、集合させたものが用いられている。

図５(Ａ)、(Ｂ)において、樹脂３は、繊維束２において複数本の無機長繊維２０同士を結合させる第１の熱硬化性樹脂３１と、複数の繊維束２同士を結合させるための第２の熱硬化性樹脂３２とからなる。ここで、第１の熱硬化性樹脂３１としては比較的高硬度の樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、第１の熱硬化性樹脂３１と比較して硬度が低く、弾性の高い樹脂が用いられている。さらに具体的には、本形態では、第１の熱硬化性樹脂３１としてエポキシ樹脂が用いられ、第２の熱硬化性樹脂３２としては、８０部の変性シリコーン樹脂と、１００部のエポキシ樹脂とを混合したものが用いられている。

このようなシート状研磨用複合素材１Ｄの製造工程では、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら束とした後、第１の熱硬化性樹脂３１を硬化させ、第１の熱硬化性樹脂３１で無機長繊維２０を固定した繊維束２を準備する。次に、かかる繊維束２を基材シート４の片面側４０に所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、その上に変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第２の熱硬化性樹脂３２を硬化させる(硬化工程)。

また、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら束とした後、第１の熱硬化性樹脂３１を硬化させ、第１の熱硬化性樹脂３１で無機長繊維２０を固定した繊維束２を準備する。次に、かかる繊維束２をローラ面上で所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、その上に変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、次に、その表面に基材シート４を被せた後、基材シート４を弾性をもって加圧し、しかる後に、第２の熱硬化性樹脂３２を硬化させる(硬化工程)。

また、シート状研磨用複合素材１Ｄを製造するにあたっては、以下の方法を採用してもよい。まず、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２として基材シート４の上に所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、複数束の繊維束２を覆うように、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、しかる後に、第１の熱硬化性樹脂３１および第２の熱硬化性樹脂３２を同時に硬化させる(硬化工程)。このような製造方法を採用すると、硬化工程が１回で済むという利点がある。また、第１の熱硬化性樹脂３１と第２の熱硬化性樹脂３２との境界部分に界面ができないので、剥離が起こりにくい。

また、複数本の無機長繊維２０にエポキシ樹脂などからなる第１の熱硬化性樹脂３１を含浸しながら繊維束２としてローラ面上に所定の間隔で複数束、並列させた後(繊維束配列工程)、複数束の繊維束２を覆うように、変性シリコーン樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂などからなる第２の熱硬化性樹脂３２を塗布し(樹脂塗布工程)、次に、その表面に基材シート４を被せる。そして、基材シートを弾性をもって加圧した後、第１の熱硬化性樹脂３１および第２の熱硬化性樹脂３２を同時に硬化させる(硬化工程)。このような製造方法を採用すると、硬化工程が１回で済むという利点がある。また、第１の熱硬化性樹脂３１と第２の熱硬化性樹脂３２との境界部分に界面ができないので、剥離が起こりにくい。

このように構成した本形態のシート状研磨用複合素材１Ｄも、図２(Ａ)、(Ｂ)を参照して説明した研磨用回転工具１０のシート状砥材１５として用いると、シート状砥材１５として用いたシート状研磨用複合素材１Ｄは、それ自身、薄いため、弾性変形可能である。しかも、無機長繊維２０同士は、繊維束２の状態で高硬度の第１の熱硬化性樹脂３１で固定されているが、繊維束２同士は、弾性を備えた第２の熱硬化性樹脂３２で固定されている。従って、本形態のシート状研磨用複合素材１Ｂは、弾性面で優れている。このため、ワークとの馴染みがよいので、ワークを均一に研磨できる。また、過大な力が加わったときには、かかる力は、シート状砥材１５が弾性変形して吸収される。従って、ワークを過剰に削ってしまうことがなく、かつ、シート状砥材１５が破損することもないなどの効果を奏する。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態１〜３のいずれの形態でも、複数枚のシート状研磨用複合素材(シート状砥材)を放射状に配置した研磨用回転工具の例であったが、繊維束が回転中心軸から放射状に延びた複数枚の円形のシート状研磨用複合素材(シート状砥材)を軸線方向に複数枚、重ねて、ディスクブラシ状の研磨用回転工具を構成してもよい。

また、図６に示すブラシ状の研磨工具のように、シート状研磨用複合素材１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄからなるシート状砥材１５を複数枚、並列した状態にホルダ１８に植立した構成であってもよい。

また、上記実施の形態１〜３のいずれの形態でも、繊維束２の全体が第２の熱硬化性樹脂３２で覆われた構成であったが、例えば、図７(Ａ)、(Ｂ)に示すように、繊維束２の基端側のみが第２の熱硬化性樹脂３２で覆われ、繊維束２のうち、第２の熱硬化性樹脂３２で覆われていない部分でワークに対するバリ取りや研磨を行う構成であってもよい。

さらに、上記実施の形態１〜３のいずれの形態でも研磨用複合素材がシート状であったが、図８(Ａ)に示すように、複数本の無機長繊維２０が第１の熱硬化性樹脂３１により結合された繊維束２(図１(Ｂ)などを参照)を複数束、各基端側を第１の熱硬化性樹脂３１に比して弾性をもつ第２の熱硬化性樹脂３２により固定して研磨用複合素材を構成し、かかる研磨用複合素材を砥材としてホルダ１９の各穴内に植立させてブラシ状の研磨工具を構成してもよい。このように構成すると、線状の繊維束２では、複数本の無機長繊維２０が高硬度の第１の熱硬化性樹脂で固定されているが、複数の繊維束２の基端側同士が弾性の高い第２の熱硬化性樹脂３２で固定されているので、繊維束２自身、線状であることによって弾性変形可能であるとともに、第２の熱硬化性樹脂３２による固定部分でも弾性変形可能である。従って、ワークとの馴染みがよいので、均一なバリ取りや研磨を行うことができる。また、バリ取りや研磨の際に過大な力が加わっても、このような力は、研磨用複合素材全体の弾性変形で吸収できるので、削り過ぎが発生しない。

また、図８(Ｂ)に示すように、複数本の無機長繊維２０が第１の熱硬化性樹脂３１により結合された繊維束２(図１(Ｂ)などを参照)を複数束、その全体を第１の熱硬化性樹脂３１に比して弾性をもつ第２の熱硬化性樹脂３２で棒状に固定して研磨用複合素材を構成し、かかる研磨用複合素材を砥材としてホルダ１９の各穴内に植立させて研磨工具を構成してもよい。このように構成すると、線状の繊維束２では、複数本の無機長繊維２０が高硬度の第１の熱硬化性樹脂で固定されているが、複数の繊維束２同士が弾性の高い第２の熱硬化性樹脂３２で固定されているので、研磨用複合素材は、弾性変形可能である。従って、ワークとの馴染みがよいので、均一なバリ取りや研磨を行うことができる。また、バリ取りや研磨の際に過大な力が加わっても、このような力は、研磨用複合素材の弾性変形で吸収できるので、削り過ぎが発生しない。

(Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態１に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。 (Ａ)、(Ｂ)は、本発明に係るシート状研磨用複合素材をシート状砥材として用いた研磨用回転工具の斜視図、およびその縦断面図である。 (Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態２に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。 (Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態２の変形例に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。 (Ａ)、(Ｂ)は、本発明の実施の形態３に係るシート状研磨用複合素材の構成を模式的に示す説明図、およびこのシート状研磨用複合素材に用いた繊維束の説明図である。 本発明に係るシート状研磨用複合素材をシート状砥材として用いた研磨工具の斜視図である。 (Ａ)、(Ｂ)は、本発明に係る別のシート状研磨用複合素材をシート状砥材として用いた研磨用回転工具の斜視図、および断面図である。 (Ａ)、(Ｂ)は本発明に係る別の研磨用複合素材を砥材として用いた研磨工具の斜視図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ シート状研磨用複合素材
２ 無機長繊維の繊維束
３ 樹脂
４ 基材シート
１０ 研磨用回転工具
１５ シート状砥材
２０ 無機長繊維
３１ 第１の熱硬化性樹脂
３２ 第２の熱硬化性樹脂

Claims (12)

1. 複数本の無機長繊維が第１の樹脂により結合された繊維束が複数束、前記第１の樹脂に比して弾性をもつ第２の樹脂により固定されていることを特徴とする研磨用複合素材。
2. 請求項１において、前記無機長繊維は、ガラス長繊維、アルミナ長繊維、ボロン長繊維、および炭化ケイ素長繊維からなる群から選ばれた無機長繊維であることを特徴とする研磨用複合素材。
3. 請求項１または２において、前記繊維束は、全体が前記第２の樹脂で覆われていることを特徴とする研磨用複合素材。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記繊維束は、複数束が並列された状態で前記第２の樹脂によりシート状に固定されていることを特徴とする研磨用複合素材。
5. 請求項４において、前記繊維束は、複数束が基材シートの両面側の各々において並列された状態で前記第２の樹脂によりシート状に固定されていることを特徴とする研磨用複合素材。
6. 請求項５において、前記基材シートの一方面側に配列された前記繊維束は、前記基材シートの他方面側に配列された前記繊維束の間に配置されていることを特徴とする研磨用複合素材。
7. 請求項４において、前記繊維束は、複数束が基材シートの片面側で並列された状態で前記第２の樹脂によりシート状に固定されていることを特徴とする研磨用複合素材。
8. 請求項１ないし７のいずれかに規定する研磨用複合素材を用いたことを特徴とする研磨工具。
9. 請求項４ないし７のいずれかに規定する研磨用複合素材を用いた研磨用回転工具であって、
   回転中心軸に対して前記繊維束が直交するように前記研磨用複合素材がシート状砥材として複数枚、前記回転中心軸を中心に放射状に配置されていることを特徴とする研磨用回転工具。
10. 請求項９において、前記複数枚のシート状砥材の間には、当該複数のシート状砥材を略等角度に位置規定するスペーサが配置されていることを特徴とする研磨用回転工具。
11. 複数本の無機長繊維に第１の樹脂を含浸した後、当該第１の樹脂を硬化させた繊維束を複数束、所定の状態に配列させる繊維束配列工程と、
    該繊維束配列工程で配列させた前記複数束の繊維束を覆うように、前記第１の樹脂より弾性を備えた第２の樹脂を含浸する第２樹脂含浸工程と、
    前記第２の樹脂を硬化させる硬化工程と
    を行うことを特徴とする研磨用複合素材の製造方法。
12. 複数本の無機長繊維に第１の樹脂を含浸するとともに、当該第１の樹脂が未硬化状態の繊維束を複数束、所定の状態に配列させる繊維束配列工程と、
    該繊維束配列工程で配列させた前記複数束の繊維束を覆うように、前記第１の樹脂より弾性を備えた第２の樹脂を含浸する第２樹脂含浸工程と、
    前記第１の樹脂および第２の樹脂を同時に硬化させる硬化工程と
    を行うことを特徴とする研磨用複合素材の製造方法。

Images