JPH0639727A - 研磨及び研削用樹脂フィラメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨、研削能力が大きく、しかも良好で安定
した加工面が得られる研磨及び研削用樹脂フィラメント
の提供。 【構成】 樹脂マトリックス中に研磨材成分として無機
短繊維及び／又は無機ウィスカーを分散、含有させた研
磨及び研削用樹脂フィラメント 【効果】 このような研磨材成分を使用することによ
り、研磨材の添加量を大幅に増加させることができ、ま
た、このような形状の研磨材は、脱落し難いので、研
磨、研削能力が大幅に向上する。更に砥粒面の大きさ、
形状のばらつきがなくなり、良好で安定した加工面を得
ることができる。これらの効果は、短繊維状あるいはウ
ィスカー状の研磨材をフィラメントの中心軸と平行な方
向に配向させることにより、大幅に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種材料を加工するた
めの工具の研磨、研削部に使用する研磨及び研削用樹脂
フィラメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄、クロム、銅、アルミニウムな
どの金属あるいはそれらの合金類、アルミナあるいは各
種アルミナ質セラミックス等のセラミックス類、アクリ
ル系、テフロン系などの樹脂類などの各種材料を研磨、
あるいは研削する工具の研磨、研削用部材として、いわ
ゆるレジンボンド研磨材が用いられている。このレジン
ボンド研磨材は、各種アルミナ類、炭化ケイ素、酸化
鉄、ガラス類、エメリ−、ガ−ネット、ケイ石などの砥
粒を、ポリアミド、ポリビニルアルコ−ル、ポリエチレ
ン、ポリブチレンテレフタレ−トなどの熱可塑性樹脂あ
るいはフェノ−ル樹脂などの熱硬化性樹脂で結合させた
もので、各種形状の砥石、研磨紙、研磨ブラシなどの形
で使用されている。この中でも、研磨材砥粒を分散させ
た樹脂をフィラメント状に成形した研磨及び研削用樹脂
フィラメントは、たわし状あるいはブラシ状に加工して
広範囲の分野で使用されている。

【０００３】これらの研磨及び研削用樹脂フィラメント
において、樹脂中に分散させる砥粒としては、大きな粒
子を破砕した、比較的形状や粒径のばらつきの大きい粒
子が使用されている。また、研磨材としての性能面から
見ると、樹脂中に分散させる砥粒の量はできるだけ多い
方が望ましいが、砥粒の量が多くなると、柔軟なフィラ
メントを構成するのが困難となるため、樹脂中に分散さ
せる砥粒の量には限界があり、重量で高々５０％であ
る。このような樹脂フィラメントを用いて、研磨あるい
は研削を行う場合、樹脂フィラメントは、その中心軸方
向に磨耗していき、新たな研磨面が生じて研磨あるいは
研削が進行する。この場合、砥粒の量が少ないと研磨面
に占めるマトリックスの樹脂面の割合が多くなり、また
粒子状の砥粒は研磨面から脱落しやすいのでこの傾向が
ますます助長され、研磨、研削効率が大幅に低下する。
更に、砥粒の径や形状にばらつきがあると、被加工物に
接する砥粒面の大きさ、形状がばらつくので、研磨、研
削面の仕上がり状態が悪くなるという問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来技術の問題点を解決し、従来の砥粒を含有する樹
脂フィラメントに比較し、研磨、研削能力が大きく、し
かも良好で安定した加工面が得られる研磨及び研削用樹
脂フィラメントを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂マトリッ
クス中に研磨材成分として無機短繊維及び／又は無機ウ
ィスカ−を分散、含有させたことを特徴とする研磨及び
研削用樹脂フィラメントである。本発明の研磨及び研削
用樹脂フィラメントにおいては、樹脂中に分散させる研
磨材として、従来使用されていた粒子状の砥粒の代りに
短繊維状あるいはウィスカ−状の研磨材を用いることを
特徴としている。

【０００６】本発明の研磨及び研削用樹脂フィラメント
において、研磨材成分として使用する無機短繊維の例と
しては、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、窒化ケ
イ素繊維、炭化ケイ素繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボ
ロン繊維などの短繊維があげられる。これらの短繊維
は、綿状の短繊維の形で紡糸されたものであっても、長
繊維の形で製造されたものを適当な長さに切断したもの
でもよいが、長繊維を切断したものの方が長さと径の揃
ったものが得られるので好ましい。これらの短繊維の中
で、アルミナ含有率９５重量％以上の高純度アルミナ短
繊維は、研磨、研削時に発生する粉末に由来するケイ素
分の付着、混入を嫌う材料の加工に特に好適である。ウ
ィスカ−の例としては、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、アルミナ−酸化ホウ素、グラファイト、ダイヤモ
ンド、チタン酸カリウム、炭化ほう素などのウィスカ−
をあげることができる。

【０００７】これらの無機短繊維あるいはウィスカ−
は、５〜１００００μｍの長さのものを使用する。長さ
が５μｍ未満では繊維形状とした効果が発揮されず、ま
た、１００００μｍ（１０ｍｍ）を超えると混練時に絡
み合い、塊を生じ易い、押出しの際にノズルに詰り易
い、フィラメントの研磨性能が落ちるなどの問題を生じ
るので好ましくない。

【０００８】また、マトリックス部分を構成する樹脂と
しては、ポリアミド、ポリビニルアルコ−ル、ポリエチ
レン、ポリブチレンテレフタレ−ト（ＰＢＴ）などの熱
可塑性樹脂が好適である。

【０００９】本発明の研磨及び研削用樹脂フィラメント
は例えば次のような方法によって製造することができ
る。すなわち、前記の無機短繊維あるいはウィスカ−か
ら選ばれる１種以上を、樹脂成分に配合して充分に分
散、混合させ、任意の口径の口金から連続的に押出し、
紡糸して研磨材成分が均一に分散、配合されたフィラメ
ントを得る。フィラメントの径は使用目的に応じて任意
に定めることができるが、通常は０．５〜３ｍｍの範囲
とするのが好ましい。フィラメントの径が０．５ｍｍ未
満では得られるフィラメントの腰が弱くなるほか、押出
し時に圧がかかり過ぎ、発熱、ダイスの磨耗を生じる、
フィラメントの径の制御がしにくいなどの問題を生じ易
いので好ましくない。また、フィラメントの径が３ｍｍ
を超えると、研磨材成分の配向性が悪くなる、フィラメ
ントが折れ易くなるなどの問題があるので好ましくな
い。

【００１０】マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を使
用し、無機短繊維あるいはウィスカ−を添加して充分混
練し、溶融状態で紡糸し、延伸処理を施すことにより、
高い強度と適度な腰の強さを有し、無機短繊維あるいは
ウィスカ−がフィラメントの中心軸と平行な方向に配向
したフィラメントを得ることができる。このように、短
繊維状あるいはウィスカ−状の研磨材を使用することに
より、樹脂中に添加する研磨材の量を大幅に増加させる
ことができる。また、このような形状の研磨材は、粒子
状のものに比較して脱落し難いので、研磨材の添加量の
増加と相まって研磨、研削能力が大幅に向上する。これ
らの効果は、短繊維状あるいはウィスカ−状の研磨材を
フィラメントの中心軸と平行な方向に配向させることに
より、更に大幅に向上する。更に短繊維状あるいはウィ
スカ−状、特に短繊維状の研磨材は、長さや径の揃った
ものが得られるので、砥粒面の大きさ、形状のばらつき
がなくなり、高い研磨、切削性能を有するにもかかわら
ず、良好で安定した加工面を得ることができる。本発明
の研磨、研削用フィラメントは、研磨、研削能力が極め
て高く、各種の研磨、研削用部材として有用であり、特
に表面粗さの精度よりも高い研磨、切削能力を要求され
る分野に好適な材料である。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 （実施例）樹脂成分としてナイロン、ＰＢＴ及びポリエ
チレンを選び、研磨材成分としてアルミナ長繊維（アル
ミナ純度９９．５％、繊維径１０μｍ）を使用して本発
明の研磨及び研削用樹脂フィラメントを作製した。前記
繊維を長さ３ｍｍに切断したアルミナ短繊維を、表１に
示したような配合比で樹脂に添加して混練し、口径１．
２ｍｍのモノフィラメント紡糸用ノズルから押出して紡
糸し、更に延伸処理を施して、径０．８〜０．９ｍｍの
モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントに
ついて、その中心軸に対し平行及び垂直な断面を顕微鏡
で観察したところ、いずれの試料についても、アルミナ
短繊維は樹脂中に均一に分散しており、しかもほとんど
の繊維がフィラメントの中心軸と平行な方向に配向して
いるのが認められた。

【００１２】（比較例）研磨材成分として平均粒子径１
０μｍ（粒径巾５〜１５μｍ）のアルミナ粒子（アルミ
ナ純度９６％）を、表１に示した配合比で使用したほか
は実施例と同様に操作し、研磨及び研削用樹脂フィラメ
ントを作製した。

【００１３】（参考例１）前記実施例及び比較例で作製
した研磨及び研削用樹脂フィラメントを使用し、図１に
示す形状の研磨ブラシを作製し、研磨試験を行った。ブ
ラシは、３００本のモノフィラメントで構成し、外径７
０ｍｍ、研磨面の幅約７ｍｍとした。この研磨ブラシを
研磨試験機に装着し、研磨時間５分、周速４ｍ／ｓｅｃ
の条件でアルミニウム板を研磨し、研磨性能を比較し
た。図１において、１は研磨ブラシ、２は被研磨材料、
３は研磨及び研削用樹脂フィラメント、４は被研磨材料
を載せる台を示す。表１に研磨時間５分後の研磨量（ア
ルミニウム板の重量減少量）を示す。表１から同一重量
比の研磨材を配合したものを比較すると、アルミナ粒子
を添加したものに比較してアルミナ短繊維を添加したも
のが著しく高い研磨性能を有することが分かる。また、
アルミナ短繊維を使用したものでは、研磨材の配合比を
７０重量％まで高くすることができた。これに対し、ア
ルミナ粒子を使用したものでは、研磨材の配合比を高く
すると、紡糸、延伸が不能となり、５０重量％程度まで
が限界であった。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】本発明の、研磨材成分として無機短繊維
及び／又はウィスカ−を使用した研磨及び研削用樹脂フ
ィラメントは、従来の粒子状研磨材成分を用いたものに
比較して次のような利点を有しており、工業的に極めて
有用なものである。 同一重量比の研磨材で、より高い研磨、研削性能が得
られる。 研磨材成分の脱落がなく、利用効率が高い。 研磨材配合比率が高く、したがって研磨、研削性能の
高い研磨及び研削用樹脂フィラメントを得ることができ
る。 紡糸及び延伸処理により、短繊維をフィラメントの中
心軸に対して平行な方向に配向させることができ、研磨
材成分の被加工物質への接触面をより均一にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨及び研削用樹脂フィラメントを用
いた研磨ブラシによる研磨試験の方法の概要を示す概略
図である。

【符号の説明】

１．研磨ブラシ ２．被研磨材 ３．研磨及び研削用樹脂フィラメント ４．台

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂マトリックス中に研磨材成分として
   無機短繊維及び／又は無機ウィスカ−を分散、含有させ
   たことを特徴とする研磨及び研削用樹脂フィラメント。
2. 【請求項２】 樹脂マトリックス中に分散、含有させた
   無機短繊維及び／又は無機ウィスカ−がフィラメントの
   中心軸と平行な方向に配向していることを特徴とする請
   求項１に記載の研磨及び研削用樹脂フィラメント。
3. 【請求項３】 研磨材成分としての無機短繊維がアルミ
   ナ純度９５重量％以上の高純度アルミナ短繊維である請
   求項１又は２に記載の研磨及び研削用樹脂フィラメン
   ト。
4. 【請求項４】 無機短繊維及び／又は無機ウィスカ−の
   含有割合が重量で１０〜７５％である請求項１乃至３の
   いずれかに記載の研磨及び研削用樹脂フィラメント。