JP3945806B2 - 砥材含有モノフィラメント、それを用いたブラシ状砥石、および砥材含有モノフィラメントの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥材含有モノフィラメント、この砥材含有モノフィラメントを複数、用いたブラシ状砥石、および砥材含有モノフィラメントの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、研削や研磨などに用いるブラシ状砥石では、砥粒を分散させたナイロンモノフィラメントを用いたもの、複数本の無機長繊維を熱硬化樹脂で固めた線材を用いたものなどがある。
【０００３】
しかしながら、ナイロンフィラメントを用いたブラシ状砥石では、モノフィラメント中に砥粒が入ってしまっているため、硫研削性および研磨性が悪いという問題点がある。また、無機長繊維を熱硬化樹脂で固めたフィラメントは、ナイロンフィラメントに比較して研削性および研磨性は良いが、折れやすいため、研磨を手作業などで行う際に危険であるという問題点がある。
【０００４】
そこで、特開平６−３９７２７号公報や特開平６−５５４６０号公報には、熱可塑性樹脂のペレットや粉末と砥材とを混合したものを加熱溶融しながら、混練し、それを紡糸口金から押し出した後、冷却固化して、モノフィラメントを製造する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された技術では、まず、製造設備に多大な費用がかかり、かつ、生産性が低いため、製造コストが高いという問題点がある。また、無機研磨材を配合しているため、押し出し機において、スクリューや紡糸口金の磨耗、損傷が激しいという問題点もある。その上、研削性および研磨性に関しては、上述したように、砥粒がモノフィラメント中に埋め込まれてしまっているため、研削能力や研磨能力が極端に悪いという問題点があった。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、新たな素材を用いて、研削性や研磨性、さらには耐折損性も良好で、かつ、安価な砥材含有モノフィラメント、それを用いたブラシ状砥石、および砥材含有モノフィラメントの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る砥材含有モノフィラメントでは、合成繊維からなる芯部の周りが第１の熱可塑性樹脂で被覆された芯鞘構造の合成繊維フィラメントが多数本、前記第１の熱可塑性樹脂によって融着されてモノフィラメントになっているとともに、該モノフィラメントに対して、多数の砥材が前記第１の熱可塑性樹脂によって融着されていることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、多数本の前記合成繊維フィラメントに対して前記砥材を付着、あるいは混在させた後、前記第１の熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱して、前記合成繊維フィラメント同士を前記第１の熱可塑性樹脂によって融着してモノフィラメントにするとともに、当該モノフィラメントに前記砥材を前記第１の熱可塑性樹脂によって融着させて砥材含有モノフィラメントを製造する。
【０００９】
このため、本発明に係る砥材含有モノフィラメントでは、熱可塑性樹脂のペレットや粉末と砥材とを混練したものを紡糸口金から押し出すなどといった工程が不要である。また、樹脂性のフィラメントに対して砥材を熱硬化性樹脂で付着させる必要もない。それ故、安価な製造設備で済み、かつ、生産性が高いので、安価に製造できる。さらに、多数本の芯部が第１の熱可塑性樹脂によって融着され、かつ、それに砥材が強固に融着されているので、折損性に強く、折れてその破片が周囲に飛び散るということがない。さらに、砥材の種類や量を任意に設定できるので、高い研削性や研磨性を得ることができる。しかも、フィラメント中を多数本の芯部が通っているため、適度な強度と屈曲性を備えているので、それを用いたブラシ状砥石を製造すると、ワークの表面に凹凸があっても確実に研磨などの加工を行うことができる。
【００１０】
本発明において、前記芯部は、例えば、前記第１の熱可塑性樹脂よりも融点の高い第２の熱可塑性樹脂によって構成されていることが好ましい。このように構成すると、熱可塑性樹脂に砥粒を練りこんだ場合と違って、芯部に砥材が入り込まないため、砥材含有モノフィラメントに適度な柔軟性、靭性を付与しやすいという利点がある。
【００１１】
本発明において、前記砥材は、前記モノフィラメントの内部に入り込んでいることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記モノフィラメントには撚り加工が施されていることが好ましい。このような加工を行うと、砥材がモノフィラメントの内部に入り込みやすいという利点がある。
【００１３】
本発明において、前記第１の熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂などである。
【００１４】
本発明において、前記砥材は、無機繊維のミルドファイバー、無機繊維のチョップドファイバー、あるいは無機短繊維の場合があり、研磨またはバリ取りを行う際に砥材含有モノフィラメントの先端を使う場合には、当該砥材が、繊維軸方向に配向していることが好ましい。これに対して、砥材含有モノフィラメントの側面を利用して研磨やバリ取りを行う場合には、前記砥材が繊維軸方向に対してランダムな方向を向いていて、砥材含有モノフィラメントの側面部に前記砥材の先端部を突き出させておくことが好ましい。このような砥材としては、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ジルコニア繊維、ガラス繊維などを用いることができる。また、このような繊維に代えて、アルミナウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、ダイヤモンドウィスカーを前記砥材として用いてもよい。
【００１５】
本発明においては、前記砥材として、アルミナ、炭化ケイ素、ジルコニア、窒化ケイ素、ガラス、ダイヤモンド、窒化ボロン、炭化ボロンなどの砥粒を用いることもできる。
【００１６】
本発明において、前記砥材として、無機繊維のミルドファイバー、無機繊維のチョップドファイバー、無機短繊維、ウィスカー類、あるいは砥粒を用いた場合には、砥材含有モノフィラメントの製造工程において、前記合成繊維フィラメントに対して前記砥材を付着、あるいは混在させる際に、前記砥材を分散させた処理液に多数本の前記合成繊維フィラメントを束ねて通す方法を採用できる。
【００１７】
本発明において、前記砥材として無機長繊維を用いることも可能であり、この場合、前記砥材は、繊維軸方向に配向していることが好ましい。このような無機長繊維としては、アルミナ長繊維、炭化ケイ素長繊維、ジルコニア長繊維、ガラス長繊維などを用いることができる。このような場合には、砥材含有モノフィラメントの製造工程において、前記合成繊維フィラメントに対して前記砥材を付着、あるいは混在させる際に、多数本の前記合成繊維フィラメントの中に前記砥材を混入させておく方法、例えば、合成繊維フィラメントと無機長繊維とを一緒に編んで組紐状とする方法、合成繊維フィラメントの束に無機長繊維を混入させておく方法などを採用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した砥材含有モノフィラメントの外観と端面を模式的に示す説明図、およびその内部構造を模式的に示す縦断面図である。図２は、この砥材含有モノフィラメントを製造するのに用いた芯鞘構造の合成繊維フィラメントの説明図である。図３は、本形態の砥材含有モノフィラメントを製造するときの工程図、および説明図である。
【００２０】
図１（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の砥材含有モノフィラメント１Ａは、融点の高い合成繊維を芯部２１に備え、その周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆された芯鞘構造の合成繊維フィラメント２が多数本、鞘部を構成していた第１の熱可塑性樹脂２２によって融着されてモノフィラメント２０になっているとともに、このモノフィラメント２０に棒状の砥材３Ａが、鞘部を構成していた第１の熱可塑性樹脂２２によって融着された状態にある。
【００２１】
砥材３Ａは、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、ジルコニア繊維、あるいはガラス繊維などの無機繊維のミルドファイバー、チョップドファイバー、あるいは短繊維であり、繊維軸方向に配向している。
【００２２】
本形態では、このような繊維に代えて、アルミナウィスカー、炭化ケイ素ウィスカー、あるいはダイヤモンドウィスカーを砥材３Ａとして用いてもよい。
【００２３】
砥材３Ａは、モノフランメント２０の表面において各繊維の間に形成された隙間に繊維軸に沿って配向した状態で融着しているものと、繊維軸に沿って配向した状態でモノフィラメント２０の内部に入り込んでいるものとが存在するが、いずれの砥材３Ａも、表面は第１の熱可塑性樹脂２２で覆われている。
【００２４】
このような砥材含有モノフィラメント１Ａに用いられた合成繊維フィラメント２は、図２に示すように、第１の熱可塑性樹脂２２よりも高融点の第２の熱可塑性樹脂の繊維からなる芯部２１の周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆された芯鞘構造を有しており、それを束ねた状態で加熱すると、芯部２１が第１の熱可塑性樹脂２２によって融着されてモノフィラメント２０になる性質を有している。
【００２５】
合成繊維フィラメント２に使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂などがある。
【００２６】
このような砥材含有モノフィラメント１Ａの製造方法においては、例えば、図３に示すように、浸漬工程ＳＴ１１、乾燥工程ＳＴ１２、融着工程ＳＴ１３、および巻き取り工程ＳＴ１４を行う。
【００２７】
これらの工程のうち、浸漬工程ＳＴ１１では、芯鞘構造の合成繊維フィラメント２を複数本、束にしたものを複数束、揃えてローラから引き出して処理液の中に通す。この処理液では、砥材３Ａを懸濁させ、攪拌機で攪拌し懸濁状態を維持する。従って、引き上げられたら合成繊維フィラメントの束には、その表面および内部に砥材３Ａが付着する。
【００２８】
次に、乾燥工程ＳＴ１２では、砥材３Ａが付着した合成繊維フィラメント２の束を乾燥炉やブロアーなどの乾燥機５４を用いてアルコールなどの溶剤を蒸発させ、除去する。
【００２９】
次に、融着工程ＳＴ１３では、砥材３Ａが付着した合成繊維フィラメント２の束を加熱炉５５に通す。この際、炉内温度は、第１の熱可塑性樹脂２２は溶融するが、高融点の第２の熱可塑性樹脂からなる芯部２１が溶融しない温度に設定されている。このため、第１の熱可塑性樹脂２２が溶融して合成繊維フィラメント２同士が第１の熱可塑性樹脂２２によって融着してモノフィラメント２０となるとともに、モノフィラメント２０に対して砥材３Ａが第１の熱可塑性樹脂２２によって融着され、砥材含有モノフィラメント１Ａとなる。
【００３０】
このようにして製造された砥材含有モノフィラメント１Ａは、巻き取り工程ＳＴ１４でローラ５６に巻き取られ、ブラシ状砥石の製造工程に回送される。
【００３１】
以上説明したように、本形態の砥材含有モノフィラメント１Ａでは、それを製造する際、熱可塑性樹脂のペレットや粉末と砥材とを混練したものを紡糸口金から押し出すなどといった工程が不要である。また、樹脂性のフィラメントに対して砥材を熱硬化性樹脂で付着させる必要もない。それ故、安価な製造設備で済み、かつ、生産性が高いので、安価に製造できる。
【００３２】
さらに、合成繊維フィラメント２を構成していた芯部２１が第１の熱可塑性樹脂２２によって融着され、かつ、それに砥材３Ａが強固に融着されているので、折れてその破片が周囲に飛び散るということがない。さらに、砥材３Ａの種類や量を任意に設定できるので、高い研削性や研磨性を得ることができる。
【００３３】
また、高融点の第２の熱可塑性樹脂からなる芯部２１が多数、繊維軸方向に通っているので、十分な強度を備え、かつ、適度な柔軟性、靭性（屈曲性）も有している。また、引き揃え本数を自由に設定できるので、モノフィラメントの太さも自由に設計することができる。さらに、それを用いてブラシ状砥石を製造した場合には、柔軟性を十分、有しているので、ワークの表面形状に沿って研磨、バリ取り加工を行えるという利点がある。
【００３４】
なお、図３に示すように、本形態では、砥材含有モノフィラメント１Ａの製造を製造する際、浸漬工程ＳＴ１１、乾燥工程ＳＴ１２、融着工程ＳＴ１３、および巻き取り工程ＳＴ１４を行ったが、図３に示すように、乾燥工程ＳＴ１２の後、融着工程ＳＴ１３の前に、撚り加工工程ＳＴ１５において、合成繊維フィラメント２に撚り加工を施してもよい。このような撚りを加えると、モノフィラメント２０中に砥材３Ａが配向した状態で入り込みやすくなるため、モノフィラメント２０の先端部の研削性が向上する。
【００３５】
また、本形態では、研磨またはバリ取りを行う際に砥材含有モノフィラメント１Ａの先端を使うとして、砥材３Ａを繊維軸方向に配向させたが、砥材含有モノフィラメント１Ａの側面を利用して研磨やバリ取りを行う場合には、砥材３Ａを繊維軸方向に対してランダムな方向を向かせて線材の側面部に砥材３Ａの先端部を突き出させておけばよい。
【００３６】
［実施の形態２］
図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した砥材（砥粒）含有モノフィラメントの外観と端面を模式的に示す説明図、およびその内部構造を模式的に示す縦断面図である。
【００３７】
図４（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の砥材含有モノフィラメント１Ｂは、合成繊維を芯部２１に備え、その周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆された芯鞘構造の合成繊維フィラメント２が多数本、鞘部を構成していた第１の熱可塑性樹脂２２によって融着されてモノフィラメント２０になっているとともに、このモノフィラメント２０に粒状の砥材３Ｂが第１の熱可塑性樹脂２２によって融着された状態にある。
【００３８】
砥材３Ｂは、アルミナ、炭化ケイ素、ジルコニア、窒化ケイ素、ガラス、ダイヤモンド、窒化ボロン、あるいは炭化ボロンからなる砥粒である。
【００３９】
砥材３Ｂは、モノフィラメント２０の表面において各繊維の間に形成された隙間に付着しているものと、モノフィラメントの内部に入り込んでいるものとが存在するが、いずれの砥材３Ｂも表面は、第１の熱可塑性樹脂２２で覆われている。
【００４０】
このような砥材含有モノフィラメント１Ｂに用いられた合成繊維フィラメント２も、図２を参照して説明した芯鞘構造を備え、高融点の第２の熱可塑性樹脂の繊維からなる芯部２１の周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆されている。
【００４１】
本形態でも、合成繊維フィラメント２に使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂などがある。
【００４２】
このような砥材含有モノフィラメント１Ｂの製造方法は、基本的には、図３を参照して説明した各工程のうち、浸漬工程ＳＴ１１において、処理液に添加した砥材３Ｂが砥粒であることが相違する以外は、実施の形態１と同様である。従って、各工程の説明は省略するが、本形態の砥材含有モノフィラメント１Ｂでも、それを製造する際、熱可塑性樹脂のペレットや粉末と砥材とを混練したものを紡糸口金から押し出すなどといった工程が不要である。また、樹脂性のフィラメントに対して砥材を熱硬化性樹脂で付着させる必要もない。それ故、安価な製造設備で済み、かつ、生産性が高い。
【００４３】
さらに、合成繊維フィラメント２を構成していた芯部２１が第１の熱可塑性樹脂２２によって強固に融着され、かつ、それに砥材３Ｂが強固に融着されているので、折れてその破片が周囲に飛び散るということがない。さらに、砥材３Ｂの種類や量を任意に設定できるので、高い研削性や研磨性を得ることができる。しかも、高融点の第２の熱可塑性樹脂からなる芯部２１が多数、繊維軸方向に通っているので、十分な強度を備え、かつ、適度な柔軟性、靭性（屈曲性）も有している。従って、それを用いてブラシ状砥石を製造した場合には、ワークの表面形状に沿って研磨、バリ取り加工を行えるという利点がある。
【００４４】
なお、本形態でも、実施の形態１と同様、乾燥工程ＳＴ１２の後、融着工程ＳＴ１３の前に、撚り加工工程ＳＴ１５において、合成繊維フィラメント２に撚り加工を施してもよい。このような撚りを加えると、モノフィラメント２０中に砥材３Ｂが均一に入り込みやすくなるので、研削性などが向上する。
【００４５】
［実施の形態３］
図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した砥材（無機長繊維）含有モノフィラメントの外観と端面を模式的に示す説明図、およびその内部構造を模式的に示す縦断面図である。図６は、本形態の砥材含有モノフィラメントを製造するときの工程図である。
【００４６】
図５（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の砥材含有モノフィラメント１Ｃは、合成繊維を芯部２１に備え、その周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆された芯鞘構造の合成繊維フィラメント２が多数本、鞘部を構成していた第１の熱可塑性樹脂２２によって融着されてモノフィラメント２０になっているとともに、このモノフィラメント２０に対して、繊維状の長い砥材３Ｃが第１の熱可塑性樹脂２２によって融着された状態にある。
【００４７】
砥材３Ｃは、アルミナ、炭化ケイ素、ジルコニア、あるいはガラスからなる無機長繊維である。
【００４８】
ここで、合成繊維フィラメント２は組紐状に編まれており、その内側に多数本の砥材３Ｃが繊維軸に沿って配向した状態で充填され、かつ、砥材３Ｃの表面は第１の熱可塑性樹脂２２で覆われている状態にある。
【００４９】
このような砥材含有モノフィラメント１Ｃに用いられた合成繊維フィラメント２も、図２を参照して説明した芯鞘構造を備え、高融点の第２の熱可塑性樹脂の繊維からなる芯部２１の周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆されている。
【００５０】
本形態でも、合成繊維フィラメント２に使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂などがある。
【００５１】
このような砥材含有モノフィラメント１Ｃの製造方法は、基本的には、図６に示すように、芯鞘構造の合成繊維フィラメント２で内側の多数本の砥材３Ｃの周りを覆うように合成繊維フィラメント２を織る組紐織り工程ＳＴ２１、第１の熱可塑性樹脂２２の融点よりもやや高い温度での融着工程ＳＴ２２、およびローラへの巻き取り工程ＳＴ２３を行う。
【００５２】
従って、本形態によれば、砥材含有モノフィラメント１Ｃを製造する際、熱可塑性樹脂のペレットや粉末と砥材とを混練したものを紡糸口金から押し出すなどといった工程が不要である。また、樹脂性のフィラメントに対して砥材を熱硬化性樹脂で付着させる必要もない。それ故、安価な製造設備で済み、かつ、生産性が高い。
【００５３】
さらに、合成繊維フィラメント２を構成していた芯部２１が第１の熱可塑性樹脂２２によって強固に融着され、かつ、それに砥材３Ｃが強固に融着されているので、砥材３Ｃが芯部２１や第１の熱可塑性樹脂２２によって補強された状態にあるため、折れにくい。また、砥材３Ｃの周囲が熱可塑性樹脂で覆われているため、砥材３Ｃとして用いた無機長繊維が、たとえ折れても周囲に飛散しないので、安全である。
【００５４】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、高融点の第２の熱可塑性樹脂の繊維からなる芯部２１の周りが第１の熱可塑性樹脂２２で被覆された芯鞘構造の合成繊維フィラメント２を用いたが、芯部２１については、熱硬化性樹脂繊維で構成されていてもよい。
【００５５】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明するが、以下に説明する実施例１〜４のうち、実施例１、４は本発明の実施の形態１に対応し、実施例２は本発明の実施の形態２に対応し、実施例３は本発明の実施の形態３に対応する。
【００５６】
［実施例１］
芯鞘二重構造を有するポリエステルフィラメントを小分け巻き取り機により３００ｍ巻き取りボビンに各１０本分取し、これをクリールにセットした。次に、この１０本のフィラメントを、アルミナ長繊維（大明化学工業製アルフレックス「ＨＴ−２５−１Ｋ」）を粉砕した平均直径２５μｍ、長さ１５０〜２５０μｍ、アスペクト比６〜１０のミルドファイバー４０ｇ、エタノール、水を攪拌機で攪拌することにより懸濁状態を維持させた処理液中に通過させ、１２ｍ／ｍｉｎの速度で別のボビンに巻き取りながら、電熱器で乾燥を行った。
【００５７】
この巻き取ったアルミナミルドファイバー含浸ポリエステルフィラメントを、回転撚り機で撚り数をインチ当たり６回加え、フィラメント束を集束させた。この撚り加工したアルミナミルドファイバー含浸ポリエステルフィラメントに５００ｇの荷重を印加したテンションクリールに取り付け、１８５℃の加熱炉（全長１．５ｍ）の中を通過させ、芯鞘二重構造ポリエステルフィラメントの鞘部である低融点ポリエステル（融点１６０℃）樹脂部を溶融軟化させると同時に付着しているアルミナミルドファイバー、およびフィラメント束自体を融着・固定させ、一本のアルミナミルドファイバー含有ポリエステルフィラメント（以下、モノフィラメントと呼ぶ）を形成し、これを巻き取り機により４ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り処理を行った。
【００５８】
巻き取ったフィラメントの一部を光学顕微鏡にて、外観や内部を観察したところ、ポリエステルフィラメント繊維軸方向と同一方向にアルミナミルドファイバーが綺麗に配向し、全体が融着して固定化していることを確認した。この時のミルドファイバー含有量を燃焼法にて算出した結果、約２５ｗｔ％であった。
【００５９】
このようにして形成したアルミナミルドファイバー含有ポリエステルフィラメントを所望長さに切り取り、フィラメント埋め込み式のカップ型ブラシ（フィラメント数８００本、直径４０ｍｍ、毛丈９０ｍｍ）を作製した。これを二軸移動式回転機に取り付け、回転数２０００ｒｐｍ、ブラシ突出し量２０ｍｍ、切り込み量１．５ｍｍにて、被研削材ＮＡＫ８０板（縦９５×横９５×厚１０ｍｍ）を５分間に９０回往復移動させ、被研削材の重量減量による研削性をブラシフィラメントの外観による耐折損性や屈曲性及びフィラメントの耐磨耗性などのレベルの比較結果を表１に示した。
【００６０】
［実施例２］
実施例１で使用したアルミナミルドファイバーのかわりにアルミナ砥粒（フジミインコーポレーテッド製、ＷＡ＃４００）を４０ｇ全く同じく調整した分散液に分散し、同様の方法にてフィラメントから、ブラシを作製し、試験を行った結果を表１に示した。
【００６１】
実施例１と同様にアルミナ砥粒を燃焼法でコンテントを測定した結果２２ｗｔ％であった。
【００６２】
［実施例３］
実施例１で使用したアルミナミルドファイバーのかわりに、アルミナ長繊維束（大明化学工業製、アルフレックス「ＨＴ−１０−１Ｋ」）を芯材としてその周りに芯鞘二重構造ポリエステルフィラメントを８本組紐織機を用いて組紐状に織り上げ、アルミナ長繊維束を中心にその周りにポリエステルフィラメント８本が綾状に配された構造の組紐を２００ｍ得た。このアルミナ長繊維−芯鞘ポリエステルメントの組紐を、５００ｇの荷重を印加したテンションクリールにセットし、１８５℃に加熱した加熱炉（全長１．５ｍ）の中を４ｍ／ｍｉｎの速度で通過させ、巻き取り駆動により巻き取った。巻き取って形成したフィラメントの一部を光学顕微鏡にて外観及び内部を観察したところ芯鞘ポリエステルフィラメント同士及びアルミナ長繊維とポリエステルフィラメントが融着・固定され、アルミナ長繊維束が中心に、周囲外側にポリエステルが配された一本のフィラメントを形成していることを確認した。この時のアルミナ長繊維含有率は５２ｗｔ％であった。
【００６３】
これを実施例１と同じ様にカップ型ブラシを作製し、試験した結果を表１に示した。
【００６４】
［実施例４］
実施例１で使用したアルミナミルドファイバーのかわりに炭化ケイ素ウイスカー（日本カーボン製、ＴＷＳ−２００）４０ｇを同様に分散液によく分散しながら、芯鞘ポリエステルフィラメントに含浸付着させ、撚り加工後に加熱融着してブラシを成形し試験評価を行い、その結果を表１に示した。
【００６５】
炭化ケイ素のコンテントは２３ｗｔ％であった。
【００６６】
［比較例１］
アルミナ長繊維（大明化学工業製、アルフレックス「ＨＴ−１０−１Ｋ」）にエポキシ樹脂（油化シェルエポキシ製、エピコート８２８に硬化剤として三フッ化ホウ素モノエチルアミン３％を加えたものをスポンジローラーにて含浸し、それを２６０℃の加熱硬化炉（全長１．５ｍ）を４ｍ／ｍｉｎの通過速度で巻き取り、ブラシ用のＦＲＰ線材とした。このアルミナ長繊維の含有率は７５．６ｗｔ％であった。
【００６７】
このＦＲＰ線材を実施例１と同様にカップ型ブラシ（フィラメント数９００本、直径４０ｍｍ、毛丈９０ｍｍ）を作製し同一の試験を実施した。その結果を合わせて表１に示した。
【００６８】
［比較例２］
市販のアルミナ砥粒入りナイロンフィラメント（デュポン製、ＴＹＮＥＸ．３２０Ａ）を実施例１と同じ様にカップ型ブラシ（フィラメント数９００本、直径４０ｍｍ。毛丈９０ｍｍ）に成形し、全く同様の方法で試験を行い、比較した結果を表１に示した。
【００６９】
ナイロンモノフィラメント中における砥粒量は３１ｗｔ％であった。
【００７０】
［評価結果］
上記の実施例１、２、３、４、および比較例１、２に係る各カップ型ブラシを評価した結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】

【００７２】
表１に実施例１、４の評価結果を示すように、本発明の実施の形態１に係る砥材含有モノフィラメント１Ａを用いたブラシ型砥石は、研削性、耐折損性、屈曲性、耐磨耗性、耐水性、および成形性に優れている。なお、砥材３Ａの材質、径、およびアスペクト比を変えて、さらに第１の熱可塑性樹脂の種類を変えて評価したが、本発明を適用した砥材含有モノフィラメント１Ａを用いたブラシ状砥石はいずれも、従来のブラシ状砥石と比較して良好な結果が得られた。
【００７３】
これに対して、表１に示すように、無機長繊維の集合体に熱硬化性樹脂を含浸したモノフィラメントを用いた比較例１に係るブラシ状砥石では、耐折損性が低いという結果が得られた。また、砥粒をナイロン中に分散させたモノフィラメントを用いた比較例２に係るブラシ状砥石では、研削性が低いという結果が得られた。
【００７４】
また、表１に実施例２の評価結果を示すように、本発明の実施の形態２に係る砥材含有モノフィラメント１Ｂを用いたブラシ型砥石は、実施例１と比較して研削性は多少、劣るものの、耐折損性、屈曲性、耐磨耗性、耐水性、および成形性も同様に優れている。
【００７５】
また、表１に実施例３の評価結果を示すように、本発明の実施の形態３に係る砥材含有モノフィラメント１Ｃを用いたブラシ型砥石は、研削性、耐折損性、屈曲性、耐磨耗性、耐水性、および成形性に優れている。ここで、実施例３に係る砥材含有モノフィラメント１Ｃでは、無機長繊維を用いているため、研削性は比較例１並みに優れているが、実施例１、２、４と比較して、耐折損性は減少する。それでも、無機長繊維の集合体に熱硬化性樹脂を含浸したモノフィラメントを用いた比較例１に係るブラシ状砥石と比較すると、耐折損性は十分あるという結果が得られた。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、芯鞘構造の樹脂モノフィラメントで鞘部を構成していた第１の熱可塑性樹脂による融着を利用しているので、熱可塑性樹脂のペレットや粉末と砥材とを混練したものを紡糸口金から押し出すなどといった工程が不要である。また、樹脂製のフィラメントに対して砥材を熱硬化性樹脂で付着させる必要もない。それ故、安価な製造設備で済み、かつ、生産性が高いので、安価に製造できる。さらに、合成繊維からなる多数本の芯部が第１の熱可塑性樹脂によって融着され、かつ、それに砥材が融着されているので、折れてその破片が周囲に飛び散るということがない。さらにまた、砥材の種類や量を任意に設定できるので、高い研削性や研磨性を得ることができる。しかも、フィラメント中を多数本の芯部が通っているため、適度な強度と屈曲性を備えているので、それを用いたブラシ状砥石を製造すると、ワークの表面に凹凸があっても確実に研磨などの加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る砥材含有モノフィラメントの外観と端面を模式的に示す説明図、およびその内部構造を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示す砥材含有モノフィラメントを製造するのに用いた芯鞘構造の合成繊維フィラメントの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る砥材含有モノフィラメントを製造するときの工程図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る砥材含有モノフィラメントの外観と端面を模式的に示す説明図、およびその内部構造を模式的に示す縦断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態３に係る砥材含有モノフィラメントの外観と端面を模式的に示す説明図、およびその内部構造を模式的に示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る砥材含有モノフィラメントを製造するときの工程図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 砥材含有モノフィラメント
２１ 芯部（第２の熱可塑性樹脂）
２２ 第１の熱可塑性樹脂
２ 合成繊維フィラメント
３Ａ 棒状の砥材
３Ｂ 粒状の砥材
３Ｃ 長い繊維状の砥材
ＳＴ１１ 浸漬工程
ＳＴ１２ 乾燥工程
ＳＴ１３、ＳＴ２２ 融着工程
ＳＴ１４、ＳＴ２３ 巻き取り工程
ＳＴ１５ 撚り加工工程
ＳＴ２１ 組紐織り工程

Claims (17)

1. 合成繊維からなる芯部の周りが第１の熱可塑性樹脂で被覆された芯鞘構造の合成繊維フィラメントが多数本、前記第１の熱可塑性樹脂によって融着されて１本のモノフィラメントになっているとともに、該モノフィラメントに多数の砥材が前記第１の熱可塑性樹脂によって融着されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
2. 請求項１において、前記芯部は、前記第１の熱可塑性樹脂よりも融点の高い第２の熱可塑性樹脂によって構成されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
3. 請求項１または２において、前記砥材は、少なくとも一部が前記モノフィラメントの内部に入り込んでいることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記モノフィラメントには撚り加工が施されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記第１の熱可塑性樹脂は、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルのうちのいずれかによって構成されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記砥材は、無機繊維のミルドファイバー、無機繊維のチョップドファイバー、および無機短繊維のうちのいずれかであり、
   当該砥材は、繊維軸方向に配向していることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
7. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記砥材は、無機繊維のミルドファイバー、無機繊維のチョップドファイバー、および無機短繊維のうちのいずれかであり、
   当該砥材は、繊維軸方向に対してランダムな方向を向いていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
8. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記砥材は、砥粒であることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
9. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記砥材は、ウィスカーであることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
10. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記砥材は、無機長繊維であり、
    前記砥材は、繊維軸方向に配向していることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
11. 請求項６、７、８または１０において、前記砥材は、アルミナ、炭化ケイ素、ジルコニア、およびガラスのうちのいずれかによって構成されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
12. 請求項８において、前記砥材は、ダイヤモンド、窒化ケイ素、窒化ボロン、および炭化ボロンのうちのいずれかによって構成されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
13. 請求項９において、前記砥材は、アルミナ、炭化ケイ素、およびダイヤモンドのうちのいずれかによって構成されていることを特徴とする砥材含有モノフィラメント。
14. 請求項１ないし１３のいずれかに規定する砥材含有モノフィラメントを多数本、用いたことを特徴とするブラシ状砥石。
15. 請求項１ないし１３のいずれかに規定する砥材含有モノフィラメントの製造方法であって、
    多数本の前記合成繊維フィラメントに対して前記砥材を付着、あるいは混在させた後、
    前記第１の熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱して、前記合成繊維フィラメント同士を前記第１の熱可塑性樹脂によって融着してモノフィラメントにするとともに、当該モノフィラメントに前記砥材を前記第１の熱可塑性樹脂によって融着させることを特徴とする研磨研削ブラシ用フィラメントの製造方法。
16. 請求項１５において、前記砥材は、無機繊維のミルドファイバー、無機繊維のチョップドファイバー、無機短繊維、および砥粒のいずれかであり、
    前記合成繊維フィラメントに対して前記砥材を付着、あるいは混在させる際には、前記砥材を分散させた処理液に多数本の前記合成繊維フィラメントを束にして通すことを特徴とする砥材含有モノフィラメントの製造方法。
17. 請求項１５において、前記砥材は無機長繊維であり、
    前記合成繊維フィラメントに対して前記砥材を付着、あるいは混在させる際には、多数本の前記合成繊維フィラメントの束あるいは組紐体中に前記砥材を混入させておくことを特徴とする砥材含有モノフィラメントの製造方法。

Images