JP2009113142A - マルチフィラメント研磨糸の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 糸表面に研磨材粒子が付着した研磨糸であっても、研磨材粒子が脱落しにくい研磨糸を製造する方法を提供する。
【解決手段】 横断面形状がくぼみ１を持つ単糸群で構成されたマルチフィラメント糸２を準備する。具体的には、横断面がＹ型の単糸群で構成されたマルチフィラメント糸２を準備する。このマルチフィラメント糸２を、研磨材粒子を含有するバインダー溶液３中に、無緊張下で浸漬する。その後、マルチフィラメント糸２を緊張させた状態下で、バインダー溶液３中から外に引き出して、糸通過孔を通して、マルチフィラメント２中に含浸されている過剰のバインダー溶液３を搾り取る。次いで、マルチフィラメント２中に残存しているバインダー溶液３を乾燥させる。以上のようにし、マルチフィラメント研磨糸を得る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、研磨ブラシやフラップバフ等の研磨具に用いられるマルチフィラメント研磨糸の製造方法に関するものである。また、当該マルチフィラメント研磨糸を用いて得られた研磨ブラシやフラップバフ等の研磨具に関するものである。

研磨ブラシ等に用いられる研磨糸としては、一般的に、高分子重合体と研磨材粒子とを均一に混合したものを溶融紡糸して、糸内部に研磨材粒子を含有させた研磨糸（このタイプの研磨糸を、以下「研磨糸Ａ」という。）が知られている（特許文献１及び２）。このような研磨糸Ａは、研磨時において、研磨材粒子が脱落しにくいため、広く用いられている。しかしながら、この研磨糸Ａは、糸内部に研磨材粒子を内包しているため、糸物性が低下するという欠点があった。

一方、高分子重合体を溶融紡糸して得られた糸表面に、研磨材粒子をバインダーで付着させた研磨糸（このタイプの研磨糸を、以下「研磨糸Ｂ」という。）も知られている（特許文献３）。この研磨糸Ｂは、糸表面に研磨材粒子が付着しているため、糸物性が低下することはない。しかしながら、研磨時において、研磨材粒子が脱落しやすいため、殆ど用いられていないのが現状である。

特開２００４−１２２２８９公報（特許請求の範囲の項） 特開平６−１４６１０８号公報（実施例３） 実開昭５６−７８８８５号公報（明細書、第１〜２頁）

本発明は、研磨糸Ｂのタイプを採用しながら、研磨材粒子が脱落しにくい研磨糸を得る方法を開発することを課題とするものである。

本発明は、高分子重合体を溶融紡糸して得られた糸としてマルチフィラメント糸を用いること、マルチフィラメント糸を構成している単糸は、その横断面の形状がくぼみを持つものを用いること、研磨材粒子をバインダーで付着させる際に特別な工夫をすることによって、上記した課題を解決したものである。

すなわち、本発明は、横断面形状がくぼみを持つ単糸群で構成されたマルチフィラメント糸を、研磨材粒子を含有するバインダー溶液中に、無緊張下で浸漬し、その後、該マルチフィラメント糸を緊張させた状態下で、該バインダー溶液中から外に引き出して、糸通過孔を通して、該マルチフィラメント中に含浸されている過剰の該バインダー溶液を絞り取り、次いで、該マルチフィラメント中に残存している該バインダー溶液を乾燥させることを特徴とするマルチフィラメント研磨糸の製造方法に関するものである。また、このようにして得られたマルチフィラメント研磨糸、及び該マルチフィラメント研磨糸を用いた研磨ブラシ又はフラップバフに関するものである。

まず、本発明では、横断面形状がくぼみを持つ単糸群で構成されたマルチフィラメント糸を準備する。横断面形状がくぼみを持つ単糸とは、具体的には、単糸の横断面形状が、Ｙ型，Ｘ型，Ｃ型，Ｚ型，＋型，Ｈ型，Ｖ型，∞型，＊型又は♯型になっているものである。横断面Ｙ型の単糸を例にして説明すれば、図１の符号１で示した箇所がくぼみである。このような単糸を数本乃至数十本集束してマルチフィラメント糸を得る。このようなマルチフィラメント糸を得る具体的手段は、ナイロンやポリエステル等の高分子重合体を原料として、常法の溶融紡糸法を採用すれば、容易に得ることができる。常法と異なるのは、溶融紡糸の際に、丸孔のノズルを使用せずに、Ｙ型等の所定の孔形状のノズルを使用することだけである。

マルチフィラメント糸の単糸の繊度は、１〜１０００テックスといった、非常に細かいものから大きいものまで、任意のものを採用することができる。具体的には、２〜３００テックスの範囲内で所望のものが採用される。これより、細繊度のものでは、マルチフィラメント糸が低剛性になり、研磨性が不十分になる傾向が生じる。また、これより太繊度のものでは、マルチフィラメント糸が高剛性になりすぎて、被研磨面を傷つける恐れが生じる。

一方、研磨材粒子を含有するバインダー溶液を準備する。研磨材粒子としては、従来公知の任意のものが用いられる。具体的には、炭化珪素研磨材粒子、酸化アルミナ研磨材粒子又はダイヤモンド研磨材粒子等が用いられる。研磨材粒子の粒径も、従来公知のものが用いられ、粒径の大きい♯６０程度のものから、粒径の非常に細かい♯１００００程度のものまで用いられる。また、母体となるバインダー溶液としても、従来公知の任意のものが用いられる。具体的には、水系アクリルニトリル樹脂溶液、水系ウレタン樹脂溶液又は水系フェノール樹脂溶液等が用いられる。また、有機溶剤系のエポキシ樹脂溶液、ウレタン樹脂溶液又はフェノール樹脂溶液等も用いることができるが、作業環境の点からは、水系のものを採用するのが好ましい。一般的に、バインダー溶液中に、研磨材粒子は２０〜５０重量％程度含有されている。なお、以下、単に「バインダー溶液」というときは、研磨材粒子含有バインダー溶液のことを意味している。

マルチフィラメント糸は、バインダー溶液中に、無緊張下で浸漬される。無緊張下で浸漬するには、マルチフィラメント糸を若干弛ませた状態で、バインダー溶液中の侵入させればよい。この結果、マルチフィラメント糸には、各単糸間にバインダー溶液が含浸される。マルチフィラメント糸を緊張下でバインダー溶液中に浸漬させると、各単糸間が密着しており、各単糸間にバインダー溶液が含浸されにくくなるので、好ましくない。具体的には、図２に示したとおり、バインダー溶液３が収納された槽４の上方から、マルチフィラメント糸２を自重によって落下させればよい。

マルチフィラメント糸にバインダー溶液を含浸させた後、これを緊張した状態下で、バインダー溶液中から外に引き出す。緊張状態でマルチフィラメント糸を引き上げることにより、各単糸が緊密に密着し、各単糸間に含浸されたバインダー溶液は、各単糸のくぼみに入り込むことになる。無緊張状態でマルチフィラメント糸を引き上げると、各単糸のくぼみにバインダー溶液が入り込みにくくなるため、好ましくない。具体的には、図２に示すとおり、バインダー溶液３が収納された槽４の中に設けられた一対の押さえロール５に把持され、槽４の上方に設けられた一対の引き上げロール６に把持され、押さえロール５と引き上げロール６の間で緊張され、マルチフィラメント糸２はバインダー溶液３外へ引き出される。したがって、マルチフィラメント２の自重による落下速度を、押さえロール５の周速度よりも速く設定し、引き上げロール６の周速度を、押さえロール５の周速度よりも若干速く設定すれば、マルチフィラメント糸２は、バインダー溶液３中に無緊張下で浸漬され、浸漬後、緊張状態下で引き上げることができる。

マルチフィラメント糸をバインダー溶液外へ引き出した後、糸通過孔を通して、マルチフィラメント中に含浸されている過剰のバインダー溶液を絞り取る。糸通過孔にマルチフィラメント糸を通すことにより、マルチフィラメント糸に含浸されているバインダー溶液は更にくぼみに入り込んでゆく、そして、くぼみに入りきらない過剰のバインダー溶液が絞り取られることになる。具体的には、押さえロール５と引き上げロール６の間に設けられた糸通過孔（図示せず）を備えたプレート７を用いればよい。つまり、プレート７に設けられた糸通過孔に、マルチフィラメント糸を通せばよい。プレート７の素材としては、研磨材粒子と擦り合うため、耐摩耗性に優れたものがよい。具体的には、セラミック製のものが好ましく、特にＳｉＣセラミック製のものを採用するのが好ましい。糸通過孔の形状及び径は、マルチフィラメント糸２に含浸されている過剰のバインダー溶液を絞り取れば、どのような形状や径であってもよい。糸通過孔の形状が円形であれば、糸通過孔の径は当初のマルチフィラメント糸２の直径と同程度か又は若干大きめであればよい。また、糸通過孔の形状が矩形等の異型であるときは、マルチフィラメント糸２の横断面積と同程度か又は若干大きめの横断面積を持つものであればよい。糸通過孔としては、特許文献３に記載されているように、マルチフィラメント糸２の導入口から導出口に向けて、テーパが設けられているのが好ましい。この方が、マルチフィラメント糸２中に含浸されている過剰のバインダー溶液３を絞り取りやすいからである。

マルチフィラメント糸から過剰のバインダー溶液を絞り取った後、バインダー溶液は乾燥される。乾燥によって、バインダー溶液中の水や有機溶剤等が除去され、研磨材粒子を含有したバインダー樹脂が硬化する。本発明においては、バインダー溶液は各単糸のくぼみに入り込んでいるため、くぼみ中に殆どのバインダー樹脂が存在することになる。そして、バインダー樹脂は硬化して三次元網目構造となっているため、その中に含有された研磨材粒子は強固にくぼみ表面に固着していることになる。バインダー溶液の乾燥は、具体的には、引き上げロール６の後方に設けられた乾燥炉８を通せばよい。そして、乾燥炉８から導出したマルチフィラメント糸２は、ニップロール９に把持されて、巻取りロール１０によって巻き取られる。以上のようにして、マルチフィラメント研磨糸が得られるのである。

このマルチフィラメント研磨糸は、各単糸のくぼみに研磨材粒子が硬化したバインダー樹脂によって固着されている。たとえば、Ｙ型の単糸の場合には、図３に示すような固着形態となる。そして、このような固着形態の単糸が数本乃至数十本集束されて、マルチフィラメント研磨糸となるのである。したがって、くぼみに研磨材粒子が存在するため、単糸同士が密接し擦れ合っても、研磨材粒子及びバインダー樹脂が擦れ合うことが少なくなり、研磨材粒子が脱落しにくくなるのである。

また、このマルチフィラメント研磨糸は、その横断面が研磨面となるように、研磨具本体に植設して研磨ブラシとすることもできる。たとえば、研磨具本体としてディスク状板を採用し、その円周部又は平面部に、マルチフィラメント研磨糸の横断面が研磨面となるように、マルチフィラメント研磨糸を植設して研磨ブラシとすることができる。また、円筒体又は円柱体の周面に、マルチフィラメント研磨糸を植設して研磨ブラシとすることもできる。さらに、本体部と把手部とよりなる研磨具の本体部表面に、マルチフィラメント研磨糸を植設して研磨ブラシとすることもできる。

また、このマルチフィラメント研磨糸を用いて研磨布帛を作成し、マルチフィラメント研磨糸の横断面が研磨面となるように、円筒体又は円柱体の表面に植設して、フラップバフとすることもできる。マルチフィラメント研磨糸を用いて得られる研磨布帛としては、図４に示すような研磨布帛が代表的である。図４に示されている研磨布帛は、マルチフィラメント研磨糸１１，１１，１１・・・が多数本平行に密接して並べられている。そして、マルチフィラメント研磨糸１１の軸方向と直交する方向に、接着剤によって線接着１２され、全マルチフィラメント研磨糸１１，１１，１１・・・が一体となって研磨布帛となっているものである。この研磨布帛は、たとえば、円筒体又は円柱体の軸方向と、研磨布帛の長手方向（マルチフィラメント研磨糸１１の軸方向と直交する方向）とが一致するようにして、円筒体又は円柱体の表面に植設する。この際、線接着１２の部分が円筒体又は円柱体の表面側になるように植設する。このようにして、フラップバフを得ることができる。

本発明に係るマルチフィラメント研磨糸は、それを構成している各単糸のくぼみに研磨材粒子がバインダー樹脂によって固着されている。したがって、研磨材粒子同士が擦れ合うことが少なくなるため、研磨材粒子が脱落しにくいという効果を奏する。また、本発明に係るマルチフィラメント研磨糸は、研磨材粒子が各単糸内部に含有されずに、その表面に固着しているので、各単糸固有の引張強度や屈曲強度が低下しないという効果を奏する。したがって、研磨時において、研磨材粒子の脱落が少なく、研磨面を構成している各単糸も切断したり折損したりすることがないので、良好な研磨が行えるという効果を奏する。

以下、実施例に基づいて、更に本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、横断面形状がくぼみを持つ単糸群で構成されたマルチフィラメント糸を用いて、特別に工夫された方法により、各単糸表面に研磨剤粒子をバインダー樹脂で固着することにより、研磨材粒子が脱落しにくい研磨糸が得られるとの技術的思想に基づくものとして、解釈されるべきである。

実施例１
横断面形状がくぼみを持つ単糸群で構成されたマルチフィラメント糸として、ユニチカファイバー株式会社製「ナイロンＢＣＦマルチフィラメント糸」を準備した。このマルチフィラメント糸は、単糸の横断面形状がＹ型であり、単糸数が２０本であった。また、このマルチフィラメント糸の繊度は、１６７０テックスであった。

一方、母体となるバインダー溶液として、日華化学株式会社製「ウレタン樹脂 エバファノールＡＰＣ−６６」を準備した。そして、この母体となるバインダー溶液１００重量部に、研磨材粒子としてＧＣ♯６００を３０重量部と水１０重量部を混合して、研磨材粒子を含有するバインダー溶液を準備した。

このバインダー溶液を槽に収納し、図２に示した装置を用いて、マルチフィラメント糸にバインダー溶液を含浸し、その後、バインダー溶液外へ引き上げた。引き上げた後、糸通過孔を備えたプレートとして、直径１ｍｍの糸通過孔を備えたＳｉＣセラミックプレートを用いて、ここで過剰のバインダー溶液を絞り取った。その後、１３０℃に加熱された乾燥炉中を通して、マルチフィラメント研磨糸を得た。

このマルチフィラメント研磨糸は、Ｙ型の横断面のくぼみに研磨材粒子が硬化したウレタン樹脂によって固着されているものであった。したがって、マルチフィラメント研磨糸同士が擦れ合っても、ウレタン樹脂同士や研磨材粒子同士が擦れ合うことが少なく、研磨材粒子が脱落しにくいものであった。

実施例２
実施例１で得られたマルチフィラメント研磨糸を用いて、以下の方法でフラップバフを得た。
まず、マルチフィラメント研磨糸１１，１１，１１・・・を、図５に示す状態で多数本平行に密接して並べた。そして、マルチフィラメント研磨糸１１の軸方向に３５ｍｍ間隔で、市販の酢酸ビニル系接着剤を用いて、マルチフィラメント研磨糸１１の軸方向と直交する方向に線接着１２，１２，１２・・・を行って、布帛を得た。この布帛の線接着１２の近傍（図５中の１３の箇所）を切断し、図４に示すような研磨布帛を得た。この研磨布帛の大きさを、幅（マルチフィラメント研磨糸の軸方向）３５ｍｍで、長さ（マルチフィラメント研磨糸の軸方向と直交する方向）６１０ｍｍとした。

一方、内径７６．５ｍｍ、外径８７ｍｍ、軸方向長さ６００ｍｍのベークライト管を準備した。そして、上記で得た研磨布帛の長さ方向が、ベークライト管の軸方向と合致するようにし、かつ、研磨布帛の線接着１２の近傍端１３がベークライト管の外周に合致するようにして、市販の２液混合タイプのエポキシ系接着剤で、研磨布帛をベークライト管の外周に接着した。研磨布帛を順次３００枚接着することにより、ベークライト管の外周全体が直立した研磨布帛で覆われた。そして、研磨布帛の端面（マルチフィラメント研磨糸の横断面）を研磨して、外径１４０ｍｍで軸長さ６００ｍｍのフラップバフを得た。

このフラップバフを用いて研磨作業を行ったところ、フラップバフの外周は、マルチフィラメント研磨糸が独立して動き、被研磨物の細かな凹凸にも対応でき、良好に研磨しうるものであった。また、研磨時において、マルチフィラメント研磨糸の切断や折損が少なく、研磨糸自体の脱落が少なく、しかも研磨材粒子の脱落も少ないものであった。

本発明で用いる単糸の一例を示した横断面図である。 本発明に係るマルチフィラメント研磨糸の製造方法を実施するのに用いる製造装置の一例を示した概略側面図である。 図１で示した単糸に、研磨材粒子がバインダー樹脂によって固着された状態を示した横断面図である。 本発明に係るマルチフィラメント研磨糸を用いて作られた研磨布帛の一例を示した平面図である。この研磨布帛はフラップバフの素材として用いられるものである。 図４に示した研磨布帛を得る前の状態を示した平面図である。

符号の説明

１ 単糸が持っているくぼみ
２ マルチフィラメント糸
３ 研磨材粒子含有バインダー溶液
４ 研磨材粒子含有バインダー溶液が収納される槽
５ 押さえロール
６ 引き上げロール
７ 糸通過孔を備えたプレート
８ 乾燥炉
９ ニップロール
１０ 巻取りロール
１１ マルチフィラメント研磨糸
１２ 線接着
１３ 線接着の近傍の切断箇所

Claims (6)

1. 横断面形状がくぼみを持つ単糸群で構成されたマルチフィラメント糸を、研磨材粒子を含有するバインダー溶液中に、無緊張下で浸漬し、その後、該マルチフィラメント糸を緊張させた状態下で、該バインダー溶液中から外に引き出して、糸通過孔を通して、該マルチフィラメント中に含浸されている過剰の該バインダー溶液を絞り取り、次いで、該マルチフィラメント中に残存している該バインダー溶液を乾燥させることを特徴とするマルチフィラメント研磨糸の製造方法。
2. 単糸の横断面形状が、Ｙ型，Ｘ型，Ｃ型，Ｚ型，＋型，Ｈ型，Ｖ型，∞型，＊型及び♯型からなる群より選ばれた形状である請求項１記載のマルチフィラメント研磨糸の製造方法。
3. 請求項１記載の方法で得られたマルチフィラメント研磨糸。
4. 研磨具本体に、請求項３記載のマルチフィラメント研磨糸を、その横断面が研磨面となるように植設してなることを特徴とする研磨ブラシ。
5. 研磨具本体に、請求項３記載のマルチフィラメント研磨糸を、その横断面が研磨面となるように植設してなることを特徴とするフラップバフ。
6. 請求項３記載のマルチフィラメント研磨糸が多数本平行に密接して並べられ、かつ、全マルチフィラメント研磨糸が一体となるように、該マルチフィラメント研磨糸の軸方向と直交する方向に接着剤によって線接着されている四辺形の研磨布帛を、研磨具本体に、該マルチフィラメント糸の横断面が研磨面となるように植設してなることを特徴とするフラップバフ。

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