JP2010240771A - 研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】機械部品金属材料の研磨加工において、研磨能力が従来のものに比べて優れ、毛材をブラシとして使用した際に、毛材が折れることなく、且つ、毛材先端が割れることのない、持続的な研磨性能を持つポリエステル系研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシを提供する。
【解決手段】ポリエチレンナフタレート系樹脂１８重量％〜５４重量％と他のポリエステル系樹脂７２重量％〜６重量％含む樹脂混合物に対し、研磨砥材粒子を１０〜４０重量％含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシ。
【選択図】なし

Description

本発明は、主として金属などの被処理物の表面および端面などを研磨するために用いる研磨ブラシ用毛材の改良に関し、さらに詳しくは、被処理物の表面研磨性能が従来のものよりも優れると共に、研磨ブラシとして使用する際に毛材の折損、先端の割れ、研磨砥材粒子の脱落などを起こすことが少なく、耐久性能にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いてなる研磨ブラシに関するものである。

従来から、鋼板などの金属表面および端面の研磨加工に用いる研磨ブラシ用毛材としては、研磨砥材粒子を含有する合成樹脂からなるモノフィラメントが知られており、例えばこの研磨砥材粒子含有モノフィラメントを毛材として植毛したロールブラシ、カップブラシおよび筒型ブラシなどを被処理物に押圧し、回転を付与することによって、被処理物の表面研磨および端面のバリ取り研磨加工が行われている。

このために、研磨砥材粒子を含有するモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材には、優れた研磨性能が要求される。

したがって、より優れた研磨性能の発現を目的に、モノフィラメント素材としてナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６１２、ナイロン６１０、ナイロン１２などのポリアミド樹脂、およびポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂などから選ばれた合成樹脂を選択し、また研磨砥材粒子として、コークス粉、ボーキサイト、酸化アルミナなどに代表されるアルミナ系砥材粒子、白珪石などの炭化珪素砥材粒子および人工ダイヤモンド砥材粒子などをそれぞれ使用し、これらの合成樹脂と研磨砥材粒子とを適宜組み合わせた樹脂組成物を溶融紡糸したモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材が従来から広く使用されている。

一方最近では、研磨ブラシの分野において研磨加工の更なる効率化が要求されており、特に機械部品用金属材料の研磨加工では研磨時間の短縮が課題となっていることから、従来の研磨ブラシ用毛材では研磨性能の不足が問題視されており、研磨力がより一層向上した研磨ブラシ用毛材の実現が頻りに要望されていた。

特に、ポリエチレンナフタレート系樹脂を使用した研磨ブラシ（例えば、特許文献１参照）は、その毛腰の強さから、従来の研磨ブラシ用毛材に比べて比較的良好な研磨性能が得られるが、研磨ブラシとして使用する際に毛材が折損したり、先端が割れたりするばかりか、研磨砥材粒子の脱落などの不具合を起こしやすいため、耐久性能が劣るという問題があり、これらの問題を解決するための研究開発がしきりに求められていた。

特開２００３−３９３３５号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、被処理物の表面研磨性能が従来のものよりも優れると共に、研磨ブラシとして使用する際に毛材の折損、先端の割れ、研磨砥材粒子の脱落などを起こすことが少なく、耐久性能にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いてなる研磨ブラシを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、ポリエチレンナフタレート系樹脂１８〜５４重量％およびポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂７２〜６重量％を含む樹脂混合物に対し、研磨砥材粒子を１０〜４０重量％含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸してなるモノフィラメントからなることを特徴とする研磨ブラシ用毛材が提供される。

なお、本発明の研磨ブラシ用毛材においては、
前記ポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートおよびポリトリメチレンテレフタレートから選ばれた少なくとも１種であること、
前記研磨砥材粒子の番手が＃３６〜＃３０００であること、
前記モノフィラメントの糸径が０．２〜４．０ｍｍであること
が、いずれも好ましい条件として挙げられ、これらの条件を満たすことにより、更に優れた効果を取得することができる。

さらに、本発明の研磨ブラシは、上記の研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする。

以下に説明するとおり、本発明によれば、被処理物の表面研磨性能が従来のものよりも優れると共に、研磨ブラシとして使用する際に毛材の折損、先端の割れ、研磨砥材粒子の脱落などを起こすことが少なく、耐久性能にも優れた研磨ブラシ用毛材およびそれを用いてなる研磨ブラシを得ることができる。

以下に、本発明の研磨ブラシ用毛材について具体的に説明する。

本発明の研磨ブラシ用毛材は、ポリエチレンナフタレート系樹脂１８〜５４重量％およびポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂７２〜６重量％を含む樹脂混合物に対し、研磨砥材粒子を１０〜４０重量％含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸してなるモノフィラメントからなることを特徴とする。

すなわち、ポリエステル樹脂としてポリエチレンナフタレート系樹脂単独を使用せずに、ポリエチレンナフタレート系樹脂と、ポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル樹脂とを、特定の配合割合で組み合わせて使用することにより、被処理物の表面研磨性能が従来のものよりも優れると共に、耐久性能にも優れた研磨ブラシ用毛材の実現が可能となったのである。

本発明で使用するポリエチレンナフタレート系樹脂とは、特に指定は無いが、エチレン−２，６−ナフタレート単位と共に、エチレンテレフタレート単位および／またはテトラメチレンテレフタレート単位を８〜４０モル％、特に８〜３５モル％共重合成分として含有する共重合ポリエステルが好ましい。

本発明で使用するポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、液晶ポリエステル、およびこれらを主成分とする共重合ポリエステルなどが挙げられるが、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートおよびポリブチレンナフタレートから選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。

これらポリエチレンナフタレート系樹脂と、ポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂との配合比は、前者が１８〜５４重量％、後者が７２〜６重量％の割合、特に前者が２５〜５０重量％、後者が６５〜１０重量％の割合であることが好ましい。

ポリエチレンナフタレート系樹脂の配合比が１８重量％未満では毛腰が弱くなり、逆に５４重量％を超えると、ブラシ使用時に毛材がフィブリル化するため好ましくない。

本発明で使用する研磨砥材粒子としては、酸化アルミナ、炭化ケイ素および人工ダイヤモンドなどが挙げられるが、それらの番手は、研磨材粒度ＪＩＳＲ６００１（１９７３）に規定される＃３６〜＃３０００、特に＃６０〜＃１０００の範囲にあることが好ましい。

研磨砥材粒子の配合量は、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル樹脂との樹脂混合物９０〜６０重量％に対し、１０〜４０重量％、特に２０〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。砥材粒子の添加量が上記の範囲未満ではブラシ使用時の研磨力がほとんど無いため好ましくない。また、上記の範囲を越えるとモノフィラメントの強度が低下し、折損耐久性が低下する方向となるため好ましくない。

さらに、本発明の研磨ブラシ用毛材を構成する合成樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲であれば目的に応じて、酸化防止剤、耐光剤、耐候剤、難燃剤、無機粒子、顔料などのほか、ポリエステル系樹脂の耐加水分解性向上を目的とするポリカルボジイミド化合物などを添加することも可能である。

次に、本発明の研磨ブラシ用毛材の製造方法について説明する。

まず、合成樹脂モノフィラメントの製造には、何ら特殊な製造装置を使用する必要はなく、例えば、公知のエクストルダー型溶融紡糸機を使用して製造することができる。具体的に、ポリエステル系樹脂を使用して砥材粒子含有結晶性合成樹脂モノフィラメントを製造する場合には、予め乾燥したポリエステル系樹脂と所定量の砥材粒子とを二軸押出型溶融紡糸機に供給し、溶融混錬された合成樹脂と砥材粒子との混合物を円形断面形状の吐出孔を有する紡糸口金から押し出し、冷却固化、加熱延伸、必要に応じて加熱弛緩処理を施し、一旦、巻き取る。

このようにして得られるモノフィラメントの断面形状は、円形以外にも楕円形、三角形、矩形およびその他の異形にすることができる。

モノフィラメントの平均直径は、０．２〜４．０ｍｍ、特に０．４〜３．０ｍｍの範囲が好適である。ここで、モノフィラメントの直径が上記の範囲未満では、毛腰が弱すぎて研磨効果が小さくなり、また上記の範囲を超えると、毛腰が強すぎて硬く曲げにくくなり、例えばディスク板などに対する折り曲げ植毛が困難になるため好ましくない。

かくしてなる本発明の研磨ブラシ用毛材は、研磨能力が従来のものに比べて優れるばかりか、毛材をブラシとして使用した際に、毛材の折損、先端の割れ、研磨砥材粒子の脱落などを起こすことが少なく、耐久性能にも優れたものである。

なお、本発明の研磨ブラシは、上記製造方法で得られたモノフィラメントからなる研磨ブラシ用毛材をブラシ基材に植毛してなるものであり、公知の製造方法により容易に得ることができる。

したがって、本発明の研磨ブラシ用毛材は、これを所定の長さに切り揃え、チャンネルおよびディスクロールなどに植毛することにより、カップブラシ、セグメントブラシおよび回転ブラシなどのブラシとして、高研磨性が要求される研磨加工に有効に利用することができる。

以下、本発明の研磨ブラシ用毛材について、実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に何ら限定されるものではない。

以下の実施例および比較例における、研磨性、耐折損性、耐砥材粒子脱落率性の評価を以下の通り実施した。なお、研磨ブラシ用毛材の評価は、得られた直径１．０ｍｍのモノフィラメントを使用した。

[研磨性]
実施例および比較例で得られた研磨ブラシ用毛材を使用し、内径４５ｍｍ、外径７０ｍｍ、毛丈５０ｍｍのカップ状ブラシを作成した。そして、このカップ状ブラシをハンドグラインダーに取り付け、圧力５０Ｎ、回転数１２０００ｒｐｍで真鍮金属板の表面を３０分間研磨して、削り取られた真鍮金属の質量を測定した。この削り取られた真鍮金属の質量が大きいほど研磨性に優れていることを示す。この作業を引き続き５回繰り返し行い、削り取られた真鍮金属の質量の平均値を算出した。

［耐折損性］
ＪＩＳ Ｐ ８１１５に記載する屈曲揉み疲労（ＭＩＴ）試験機を使用し、得られた研磨ブラシ用毛材を荷重１５．７Ｎ（１．５ｋｇｆ）、折り曲げ角度２７０°（左右１３５°）、且つ毎分１７５±１０回の速度で、毛材の先端から５０ｍｍの位置を繰り返し折り曲げ、モノフィラメントが切断するまでの往復折り曲げ回数を１０回測定した。この１０回の測定値の平均が大きいほど耐折損性に優れていることを示す。

［耐砥材粒子脱落性評価］
得られたモノフィラメントを風乾させた後に４０ｍｍにカットして２０本束ね、まずこの束の質量Ａ（ｇ）を測定した。その後、上下２枚の金属板で挟み、１ｋｇの荷重で押圧しながら、上側の金属板をモノフィラメント束が転がる方向に往復距離５ｃｍ、且つ５分間往復運動させた。その後、モノフィラメント束の質量Ｂを再び測定し、次式１００×（Ａ−Ｂ）／Ａから砥材粒子脱落率（％）を算出し、この操作を５回繰り返して平均値を算出した。平均値が低いほど、耐砥材粒子脱落性に優れていることを示す。

［実施例１］
エチレン−２，６−ナフタレン単位９２モル％およびエチレンテレフタレート単位８モル％からなるポリエチレンナフタレート系樹脂（東洋紡績株式会社製ＰＮ６４０；固有粘度０．７・・以下ＰＥＮと呼ぶ）３５重量％と、ポリエチレンテレフタレート樹脂（東レ（株）社製Ｔ７５５Ｍ；固有粘度１．０３・・以下ＰＥＴと呼ぶ）３５重量％との樹脂混合物に対し、粒度番手＃１００の炭化珪素砥材粒子（昭和電工（株）社製）３０重量％を混合した樹脂組成物を二軸押出紡糸機に供給し、３００℃の温度で溶融混練した後、孔径３．０ｍｍの円形ノズルから押し出し、冷却固化および１５０℃の温度で６倍に加熱延伸することにより、直径１．０ｍｍのモノフィラメントを得た。

得られたモノフィラメントを使用して耐折損性評価と耐砥材粒子脱落性評価、研磨性評価を行った。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［実施例２］
実施例１において、ＰＥＮを２５重量％、ＰＥＴを４５重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［実施例３］
実施例１においてＰＥＮを５０重量％、ＰＥＴを２０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［実施例４］
実施例３において、ＰＥＴをポリブチレンテレフタレート樹脂（東レ（株）製１２００Ｓ；固有粘度１．２）に変更したこと以外は、実施例３と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［実施例５］
実施例３において、ＰＥＮを４５重量％、ＰＥＴを４５重量％、研磨砥材粒子を１０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［実施例６］
実施例３において、ＰＥＮを３０重量％、ＰＥＴを３０重量％、研磨砥材粒子を４０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［比較例１］
実施例１において、樹脂混合物をＰＥＮ７０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［比較例２］
実施例１において、ＰＥＮを６０重量％、ＰＥＴを１０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［比較例３］
実施例１において、ＰＥＮを１０重量％、ＰＥＴを６０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同じ条件でモノフィラメントを得た。モノフィラメントの構成を表１に、各評価結果を表２に併せて示す。

［比較例４］
実施例３において、ＰＥＴをナイロン６樹脂（東レ（株）社製Ｍ１０２１）に変更したこと以外は、実施例３と同じ条件で溶融紡糸したが、延伸切れ多発の為、糸は採取出来なかった。

表１、２の結果から明らかなように、本発明の条件を満たす研磨ブラシ用毛材（実施例１〜６）砥材粒子の脱落が少なく、耐折損性に優れ、持続的な研磨性能を持った毛材であることが分かる。

これに対し、本発明の条件を満たさない研磨ブラシ用毛材は、上記効果を十分には発揮せず、例えば、従来の研磨ブラシ用毛材（比較例１）は、砥材粒子の脱落が多いばかりか折損耐久性、耐フィブリル性にも欠ける問題が生じた。また、延伸切れにより、モノフィラメントが採取できなかったものもあった。

本発明の研磨ブラシ用毛材は、従来のものに比べて優れた研磨能力、耐折損性、耐フィブリル性を有していることから、ディスクロールブラシ、チャンネルロールブラシ、カップ状ブラシ、セグメントブラシなどの研磨ブラシの毛材の少なくとも一部に使用した場合に、従来の研磨ブラシ用毛材に比べて、被研磨面の研磨を効率的かつ持続的に行うことができ、その効果は極めて有利である。

Claims (5)

1. ポリエチレンナフタレート系樹脂１８〜５４重量％およびポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂７２〜６重量％を含む樹脂混合物に対し、研磨砥材粒子を１０〜４０重量％含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸してなるモノフィラメントからなることを特徴とする研磨ブラシ用毛材。
2. 前記ポリエチレンナフタレート系樹脂以外のポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートおよびポリトリメチレンテレフタレートから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の研磨ブラシ用毛材。
3. 前記研磨砥材粒子の番手が＃３６〜＃３０００であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨ブラシ用毛材。
4. 前記モノフィラメントの糸径が０．２〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨ブラシ用毛材。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に使用したことを特徴とする研磨ブラシ。