JP5994113B2 - 研磨ブラシ用毛材の製造方法および研磨ブラシの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超硬材料表面を研磨するために使用する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシの改良に関するものである。さらに詳しくは、優れた耐湿熱性と毛材の硬さと研磨性とを兼ね備え、従来に比べ、高温高湿の過酷な研削環境においても持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシに関するものである。

従来から、金属板の製造工程における金属板表面や端面の研磨には、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が使用されており、さらにこれらの研磨ブラシの毛材には研磨砥材粒子を含有したモノフィラメントが使用されている。

そして、研磨ブラシに要求される毛材の特性としては、毛材の腰、耐熱性、研磨性、耐摩耗性等が挙げられ、使用用途に応じてこれらの特性を満たしたブラシが使用されている。

しかし近年、シリコンブロックなどの超硬材料表面を平滑に研磨する需要が高まってきており、このような用途に使用する研磨ブラシには、特に毛材の硬さが要求されることから、ポリエステル系樹脂を主体とした研磨ブラシが好まれて使用されている。

しかしながら、ポリエステル系樹脂を素材とする研磨ブラシは、回転しながら被研磨材料表面に押圧される際に、高温高湿などの過酷な研削環境によって毛材が劣化するという問題があった。

こうした問題を改良するための手段としては、ポリエステル系樹脂に対し、研磨砥剤粒子５〜４０質量％およびカルボジイミド化合物０．３〜５質量％を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用モノフィラメント（例えば、特許文献１参照）が知られているが、この研磨ブラシ用モノフィラメントは、ポリエステル系樹脂の短所である耐湿熱性に比較的優れるという特徴を持つ反面、使用時の過酷な研削環境においては毛材の劣化が速く、未だ十分な研磨性が得られないという問題を残していた。

以上のことから、優れた耐湿熱性と毛材の硬さとを兼ね備え、持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用毛材および研磨ブラシの開発がしきりに求められてきた。

特開２００４−１２２２８９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、優れた耐湿熱性と毛材の硬さとを兼ね備え、高温高湿の過酷な研削環境において持続的な研磨性能を発揮する研磨ブラシ用毛材および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本発明によれば、炭素数４〜１０のジアミン成分と、テレフタル酸成分との重縮合反応によって得られる半芳香族ポリアミド樹脂１００質量部に対し、研磨砥材粒子を５〜５０質量部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、
前記ジアミン成分が、ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、ノナンジアミン、およびデカメチレンジアミン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、および
前記モノフィラメントの糸直径が０．１〜４．０ｍｍであること、
がいずれも好ましい条件として挙げられる。

また、本発明の研磨ブラシ用毛材は、上記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。

本発明によれば、優れた耐湿熱性と毛材の硬さとを兼ね備えたブラシ用毛材および研磨ブラシが得られる。したがって、本発明の研磨ブラシ用毛材は、高温高湿などの過酷な研削環境を要求される研磨加工用の研磨ブラシに極めて有用である。

以下、本発明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、炭素数４〜１０のジアミン成分と、テレフタル酸成分との重縮合反応によって得られる半芳香族ポリアミド樹脂１００質量部に対し、研磨砥材粒子を５〜５０質量部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ことを特徴とする。

これら半芳香族ポリアミド樹脂の中でも、汎用合成樹脂として容易に加工できる点から、ジアミン成分として、ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、ノナンジアミン、およびデカメチレンジアミンを使用した、テトラメチレンテレフタルアミド（以下、４Ｔナイロンという）、ヘキサメチレンテレフタルアミド（以下、６Ｔナイロンという）、ノナメチレンテレフタルアミド（以下、９Ｔナイロンという）、およびデカメチレンテレフタルアミド（以下、１０Ｔナイロンという）が特に好ましく使用できる。

また、前記半芳香族ポリアミド樹脂は、樹脂単体を使用することもできるが、場合によっては、本発明の目的を阻害しない範囲において他の相溶可能な熱可塑性樹脂を混合した組成物として使用することも可能である。ここでいう相溶可能な他の熱可塑性樹脂とは、特に限定されないが、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、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチレンナフタレート、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、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、６ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン、６１２ナイロン、５１０ナイロン、１０１０ナイロン、１０１２ナイロン、１２１２ナイロン、４６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、ＭＸＤ６ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン・プロピレン共重合体、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロジオキソール共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフルオライド共重合体テトラフルオロエチレン・エチレンクロライド共重合体、フルオロビニルエーテル共重合体などのフッ素系樹脂などが挙げられる。ただし、これら相溶可能な他の熱可塑樹脂の配合量が多い場合には、毛材の硬さや毛材の強度の低下を招くため、樹脂組成物中の半芳香族ポリアミド樹脂は５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましい。

なお、これら相溶可能な樹脂のなかでも、研磨ブラシ用毛材としての耐湿熱性、研磨性、樹脂同士の相溶性などに優れるとの理由から、６ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン、６１２ナイロン、５１０ナイロン、１０１０ナイロン、１０１２ナイロン、１２１２ナイロン、４６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンなどのポリアミド系樹脂の使用が特に好ましい。

本発明の研磨ブラシ用毛材に含有させる研磨砥材粒子としては、炭化珪素、緑色炭化珪素、酸化アルミナおよび人工ダイヤモンドなどを使用することができ、その研磨砥材粒子の番手については、研磨性の面から、＃３６〜＃３０００の範囲にあることが好ましく、さらには＃６０〜＃１５００の範囲にあることがより好ましい。

なお、前記研磨砥材粒子の含有量が多い場合は、研磨ブラシ用毛材の強度が低下する傾向にあることから、半芳香族ポリアミド樹脂１００質量部に対して５〜５０質量部の範囲にあることが好ましく、１０〜３０質量部の範囲にあることがより好ましい。

また、本発明の研磨ブラシ用毛材の直径は、研磨性の面から、０．１〜４．０ｍｍの範囲にあることが好ましく、さらには０．３〜３．０ｍｍの範囲にあることがより好ましい。

本発明の研磨ブラシ用毛材の製造には、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ーダー型溶融紡糸機を使用して製造することができる。

具体的には、半芳香族ポリアミド樹脂と砥材粒子とを二軸押出型溶融紡糸機に供給し、溶融混練した混合物を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、モノフィラメントを一旦束状に巻き取る。次に、研磨ブラシの用途に応じた長さにカットすることにより本発明の研磨ブラシ用毛材が得られる。

なお、本発明の研磨ブラシ用毛材には、研磨ブラシの用途に応じて、その側面長手方向に波形状を付与することもできる。そして、本発明の研磨ブラシは、上記製造方法で得られた研磨ブラシ用毛材をブラシ基材の少なくとも一部に植毛してなるものであり、公知の製造方法により得られる。

以上説明した通り、本発明によれば、優れた耐湿熱性と毛材の硬さとを兼ね備えた研磨ブラシ用毛材が得られ、この研磨ブラシ用毛材をロールブラシ、カップブラシ、筒状ブラシおよびホイルブラシなどの研磨ブラシにおいて、毛材の少なくとも一部に使用した場合には、上記の特性が要求される研磨加工用の研磨ブラシとして極めて有用である。

以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、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。なお、以下の実施例および比較例における毛材の研磨性、耐熱性、耐摩耗性の評価は、以下に説明する方法により行った。
［耐湿熱性評価］
得られたモノフィラメントを１００リットルオートクレーブに入れ、１２１℃の飽和水蒸気で１２日間連続処理した後、処理後のモノフィラメントおよび未処理（処理前）のモノフィラメントの引張強力を、ＪＩＳ Ｌ １０９５に記載する引張試験機で測定し、処理前後のモノフィラメントの強力保持率を算出し、耐湿熱性の尺度とした。なお、算式は、強力保持率（％）＝（処理後モノフィラメントの強力÷処理前モノフィラメントの強力）×１００とし、次の４基準で評価した。

Ａ：強力保持率が９０％以上（極めて良好な耐湿熱性が得られた）、
Ｂ：強力保持率が７０％以上９０％未満（良好な耐湿熱性が得られた）、
Ｃ：強力保持率が５０％以上７０％未満（耐湿熱性がやや悪い）、
Ｄ：強力保持率が５０％未満（耐湿熱性が悪い）。
［毛材の硬さの評価］
得られたモノフィラメントを使用し、２０℃の水（水道水）に約１６時間以上浸漬した試料から長さ３〜４ｃｍのサンプルを採取し、引張試験機を用いて、フックと２本のピンの間にサンプルを入れ（ピン間隔１０ｍｍ、ピン径１．５ｍｍφ）、フックを５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で上昇させてサンプルを折り曲げ、そのタワミ最大応力を読み取った。そのタワミ最大応力が大きいほど毛材が硬いことを示す。
［実施例１］
４Ｔナイロン９０質量部と、研磨砥材粒子の番手＃１００の炭化珪素砥材粒子１０質量部とからなる樹脂組成物１００質量部をエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、３５０℃の温度で溶融混練した後、口金孔から押し出した。次いで、押し出された糸条を水で満たされた冷却浴を通過させて冷却固化した後、引き続き１８０℃の熱風雰囲気中で４．０倍に延伸することにより、直径０．５ｍｍの円形断面モノフィラメントを得た。各評価結果を表１に示す。
［実施例２］（本例は参考例である）
実施例１において、４Ｔナイロンを６Ｔナイロンに、溶融温度を３４０℃に、直径を２．０ｍｍに、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。
［実施例３］
実施例１において、４Ｔナイロンを９Ｔナイロンに、砥材粒子を２０質量部に、溶融温度を３３０℃に、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。
［実施例４］
実施例１において、研磨砥材粒子の番手を＃５００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。各評価結果を表１に示す。
［実施例５］
実施例１において、素材樹脂を、４Ｔナイロン９０質量部と、４６ナイロン１０質量部とからなる混合樹脂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。各評価結果を表１に示す。
［実施例６］
実施例１において、素材樹脂を、１０Ｔナイロン８０質量部と、６１０ナイロン２０質量部とからなる混合樹脂１００質量部に、研磨砥材粒子の番手を＃１００に、砥材粒子を２０質量部に、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。
［比較例１］
実施例１において、４Ｔナイロンを、ポリエチレンテレフタレートにカルボジイミド化合物０．３質量部を含有せしめた樹脂組成物に、溶融温度を２８０℃に、延伸温度を１２０℃に、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。
［比較例２］
実施例１において、４Ｔナイロンを、ポリエチレンナフタレート樹脂に、溶融温度を２８０℃に、砥材粒子を３質量部に、研磨砥材粒子の番手を＃１０００に、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。
［比較例３］
実施例１において、４Ｔナイロンを、６１０ナイロン１００質量部にアジン系化合物１質量部を含有せしめた樹脂組成物に、溶融温度を２７０℃に、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。
［比較例４］
実施例１において、砥材粒子を６０質量部に、糸直径を５．０ｍｍに、それぞれ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。各評価結果を表１に示す。

表１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）は、耐湿熱性に優れ、毛材の硬さにも満足する毛材であることが分かる。

一方、ポリエステル系樹脂に研磨砥材粒子を含有せしめた研磨ブラシ用毛材（比較例１、２）は、耐湿熱性能が悪かった。また、６１０ナイロン樹脂に耐熱剤であるアジン系化合物を添加して研磨砥材粒子を含有せしめた研磨ブラシ用毛材（比較例３）は、毛材の硬さが満足できなかった。さらに、研磨砥材粒子を多量に含有せしめた研磨ブラシ用毛材（比較例４）は、毛材自体の耐久性が非常に悪かった。

本発明の研磨ブラシ用毛材は、耐湿熱性と毛材の硬さに優れているため、これを毛材の少なくとも一部に使用したロールブラシ、カップブラシ、筒状ブラシおよびホイルブラシなどの研磨ブラシは、高い耐湿熱性と毛材の硬さとを要求される研磨加工用途に極めて有用である。

Claims (4)

1. 炭素数４〜１０のジアミン成分と、テレフタル酸成分との重縮合反応によって得られる半芳香族ポリアミド樹脂１００質量部に対し、研磨砥材粒子を５〜５０質量部含有せしめた樹脂組成物を溶融紡糸してモノフィラメントとし、該モノフィラメントをカットする研磨ブラシ用毛材の製造方法であって、前記ジアミン成分が、ジアミノブタン、ノナンジアミン、およびデカメチレンジアミンから選ばれた少なくとも１種である研磨ブラシ用毛材の製造方法。
2. 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に記載の研磨ブラシ用毛材の製造方法。
3. 前記モノフィラメントの糸直径が０．１〜４．０ｍｍ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の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法により研磨ブラシ用毛材を得、該研磨ブラシ用毛材を毛材の少なくとも一部に植毛する研磨ブラシの製造方法。