JPS61279469A - 耐久性の改善された研摩材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規で高性能の研摩材料であり、精′ＩＩ：機
器、電気・電子・磁気関連材料の部品、航空機、人口衛
星、ロケット、車輌、ガラス製品、宝石類などの高度な
精密さが要求される材料や部品の仕上げ用として最適な
研摩材料に関する。

〔従来技術〕

従来の精密機器の仕上げ用研摩材料にはダイヤモンド、
ザクロ石、ケイ砂等の天然研摩材か、溶融アルミナ、酸
化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、焼成アルミナ等の人造研摩材が一般的であ
り、砥石としては砂岩、花コウ岩、凝灰石、石英粗面岩
なと天然石を切り出したものか、天然研摩材や人造研摩
材を粘土や長石。

陶土、ケイ酸ソーダー、酸化亜鉛などで混合焼成した人
造砥石がある。

そしてワイヤーブラシやセラミックブラシによる研摩ブ
ラシは荒仕上げが中心で仕上げ用には使用されることが
少なく、研摩布や、研摩紙は研摩材粒子をニカワや乾性
油などで布や紙に塗りつけたものが一般的である。

最近ではセラミック又はサーメットからなる粒子又はカ
ットパイルを合成樹脂に練り込んで布帛や不織布、紙等
の基材の表面にコーテングしてなる研摩布、研摩紙が普
及している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の研摩材料の中で精密機器の仕上げ研摩用として普
及しているダイヤモンドやセラミックス、サーメットか
らなる粒子又はセラミックスファイバーのカットパイル
を合成樹脂に練り込んで、これを布帛や不織布、紙など
のノ人材の表面にコーテングしてなる研摩布、研摩紙で
は、上記の研摩材粒子やカットパイルの配列がランダム
であるので研摩に役立つエツジの部分が表面に出てくる
のはそのごく一部となり研摩性能も万全とは言い難く、
非常に高価な材料を使ってそのご〈一部だけが研摩作用
をもつというきわめて効率の悪いものとなる。

又セラミックスファイバーを植毛して研摩布にする方法
は５〜６年前から公知となり、数多くの研゛究がされて
きたが、セラミックスファイバーを０．１１層以下の精
度で細断することがむつかしく、さらに植毛バインダー
は基材繊維との密着力を主体に設計されているので、セ
ラミックスとの接着が不良であり、セラミックス用接着
剤は密着性が優れている反面、植毛バインダーとしての
要求特性がないためにコーテングが困難であったり、植
毛の際にパイルの刺りが悪い、乾燥の際にバインダーの
粘度低下が著しく植毛パイルが寝てしまう等数多くの問
題があって、今日でも製品化されていないのが現実であ
る。

さらにセラミックスの植毛が仮に完成したとしても　０
．５〜３ｄのセラミックスファイバーは硬質であるが靭
性が低いために研摩作業の際に折れやすいという問題も
セラミックス植毛を製品化しにくい欠点の一つになって
いる。

〔発明の目的〕

本発明は以上に述べた問題点を解決するために、数多く
の実験と新しい技術の開発によって見出された独自の技
術であり、その目的は、研摩性能が非常に優れ、その品
質が安定し耐久性の向上した新規な研摩材料を提供する
にある。

〔発明の構成〕

すなわち、本発明は基材上にセラミックス繊維のカット
パイルを主体とし、これに　１〜５０重量％の補強材繊
維のカットパイルを混合したパイル混合物を、植毛バイ
ンダーと共に静電植毛してなる耐久性の改善された研摩
材料である。

本発明の第１の特徴は、植毛する繊維としてセラミック
ス繊維のカットパイルを主体とし、これに　１〜５０重
量％の補強材繊維のカットパイルを混合したカットパイ
ル混合物を使用することである。

セラミックス繊維としては炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素
繊維、溶融アルミナ＃繊維、溶融シリカアルミナ繊維の
ほか、炭化ケイ素、溶融アルミナ、酸化ケイ素、酸化ジ
ルコニウム微粉末混合物を溶融紡糸した繊維等がある。

具体的には、８水カーボン社製の炭化ケイ素ｍ維“ニカ
ロン”、イビデン社製のシリカアルミナ繊＃Ｉ″イビウ
ール”、英国ＩＣＩ社製のアルミナ繊維“サフイル（Ｓ
ＡＦＦＩＬ）″、イソライト社製のシリカアルミナ繊維
“カロウール”、“ネクステル”、デュポン社製の炭化
ケイ素およびアルミナ粒子の粘込み繊維“ＴＹＮＥＸ−
Ａ”等の単糸繊度０５〜１０００　ｄの市販品がある。

これらのセラミックス繊維をジルコニウム・ダイヤモン
ドカッターで０．５〜１０．０　ｍ層に細断してカット
パイルとする。

セラミックス＃ａ雑の補強材繊維としては炭素繊維、ア
ラミツド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポ
リオレフィン繊維等の合成繊維、金属繊維、ガラス繊維
等がある。具体的には、デュポン社製のアラミツド繊維
“ケブラー”、東し社製の炭素繊維“トレカ”、デュポ
ン社製のポリエステル樹脂維“ダクロン”のほか、市販
の各種ポリエステル繊維、ポリアミド繊維錐等の合成繊
維、Ｅ−ＨＴＳガラスやＳガラス等のガラス繊維、スチ
ールワイヤー等の金属繊維等の単糸繊度Ｏ０５〜１００
０　ｄの市販品がある。これらの補強材繊維を０．５〜
１０，０■１に細断してカットパイルとする。

前記セラミックス繊維のカットパイルと補強材繊維のカ
ットパイルとを混合して植毛用カントパイルとするが　
この場合、補強材繊維カットパイルの混合量は　１〜５
０重量％とする必要があり、５〜２０重丑％がより好ま
しい、補強材ｍ！Ｉカットパイルの混合量が１重植％未
満では、セラミックス繊維の靭性が著しく低いために、
研摩作業中の接触圧力でセラミックスカー／　ドパイル
が折れて破壊しやすく、研摩の耐久性が劣るという欠点
が顕著となる。一方、補強材繊維カットパイルの混合量
−が５０重量％を越えると、セラミックスカットパイル
の割合が少くなるので研摩性能が低くなると共に、補強
材料繊維カットパイルの導電性による障害や研摩性の疎
害などの欠点が強くなる。

本発明で使用するセラミックス繊維カットパイル、補強
材繊維カットパイルは、別々に導電処理剤、たとえば硫
酸マグネシウムやケイ酸ソーダー、硫酸カルシウム、炭
酸ソーダ−、塩化ナトリウム等の１０〜２０重量％水溶
液中に浸漬し、脱水、乾燥したのち篩選別工程を通すこ
とが好適で、導電処理したセラミックス繊維カットパイ
ルに補強材繊維のカットパイルを　１〜５０ｉ量％、好
ましくは５〜２０重量％加えて均一に混合して植毛用カ
ットパイルとする。

前記植毛用カットパイルを植毛する基材の選択は研摩す
べき材料の種類やその形状によって決定されるが、一般
的には炭素ｍ維やアラミツド繊維、ガラス繊維、石綿、
合成繊維からなる布帛や不織布、スチールファイバーか
らなる布帛又は金属製金網及び金属製パネル、プラスチ
ック性のフィルム−シート・パネル及び発泡シート、陶
磁器板１紙など、用途によって選択することができる。

本発明の第２の特徴は、植毛バインダーの選定である。

植毛バインダーは基材とセラミックス繊維のカットパイ
ルおよび補強材繊維のカー、ドパイルを強力に密着させ
、研摩の際に温水又は油剤で摩擦熱や被研摩粉を除外す
るので温水又は油剤によって密着性能が低下することな
く基材との剥離及びパイル抜け、バインダーの変質によ
る植毛布の割れや亀裂の発生、バインダーの膨潤や表面
変化を起さないことが必須の条件となる。

さらに植毛されたセラミックス繊維のカットパイルの靭
性が低く、補強材繊維のカットパイルである程度は保護
されてはいるが、植毛バインダーが柔軟性を持ち、基材
に対するパイルの角度がある程度の自由さで動くクッシ
ョン性が大切な要素で、研摩の際にセラミックス繊維の
カー２ドパイルに働く摩擦強力や振動を植毛バインダー
が吸収する役目をしなければならない、しかも植毛バイ
ンダーとしての粘度めパイル立ち等の適性が必要である
ことはいうまでもない。

本発明で使用する植毛バインダーとしては、アクリル樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂、ナイロン樹脂単独または混合物が好適であり、補強
材繊維のカットパイルと基材の種類によって使い分ける
ことができる。

本発明で使用するセラミックス繊維のカットパイルを主
体としたカットパイルを基材に植毛する場合、植毛に最
適で密着性能が優れ、汎用性を有する植毛バインダーは
水溶性アクリル樹脂とエマルジョン系アクリル樹脂の混
合物であり、以下にその重合法および調製法を述べる。

水溶性アクリル樹脂は第３級アミン基、カルボン酸基、
水酸基を有する不飽和２重結合を有するモノマー〔Ａ〕
、たとえばジメチルアミノメタアクリレート、ジエチル
アミノメタアクリレート、アクリル酸、メタアクリル酸
、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、ヒドロキ
シルメタアクリレート、ヒドロキシルエチルアクリレー
ト、ヒドロキシルプロピルアクリレート等と、不飽和２
重結合を有するアクリル酸エステルの七ツマ−（Ｂ）、
たとえばアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸２エチルヘキシル、メタアクリル酸ステアリル、メ
タアクリル酸ラウリル、メタアクリル醜ブチル、メタア
クリル醜エチル、アクリロニトリル、スチレン等との重
合反応によって得られる。この重合反応において、重合
溶剤としては沸点５５〜ｌＯＯ℃、引火点が１０〜５０
℃の範囲内にあるアルコール又はケトンを樹脂固形分に
対して０．２〜１．０の範囲内で用い、ラジカル開始剤
たとえばアゾビスニトリルを加え８０〜８５℃で２〜８
時間重合反応を行い、数平均分子ｉ　ｔｏ、ｏｏｏ〜ｓ
ｏ、ｏｏｏ、ガラス転移点が一３０〜５０℃、好ましく
は１０〜３０℃のポリマになるよう重合反応を行う０次
いでこれにトリエチルアミンのようなアルカリ性分又は
酢酸のような酸成分を添加して中和し、水溶化したアク
リル樹脂ポリマー（Ｐ）を製造する。このポリマー（Ｐ
）の樹脂酸価は１０〜９０、樹脂ＯＨ価６〜８０、樹脂
塩基価３０〜９０、Ｐ）Ｉ　５〜９の値を有する。

一方エマルジョン系アクリル樹脂は第３級アミン基、カ
ルボン酸基、水酸基を有する不飽和２重結合を有する七
ツマ−（Ａ）の０．５〜６重量部と、不飽和２重結合を
有するアクリル酸エステルモノマーＣＢ）を主成分とす
る七ツマー混合物に乳化剤と水とを加え高速攪拌して乳
化物としラジカル開始剤を添加して７０〜３５℃で乳化
重合し、ガラス転移点−８０〜１０℃、数平均分子量ｔ
ｏｏ　、ｏｏｏ〜１，０００，０００になるよう共重合
させたエマルジョン系アクリル樹脂ポリマー（Ｑ）を製
造する。

前記水溶性アクリル樹脂ポリで−（Ｐ）とアクリルエマ
ルジョン樹脂ポリマー（Ｑ）　を固形分比で８７１〜３
／７の割合で混合して固形分３０〜５０重量％の水溶液
混合ポリマー（Ｒ）を調液する。該ポリマー（Ｒ）に水
溶性多価グリシジル化合物及び水溶性メラミン硬化剤を
樹脂固形分比でそれぞれ１１２０〜１／２添加して、消
泡剤を加えた後よくかきまぜ、場合によって粘度調製の
ために増粘剤を添加して植毛バインダーとする。

本発明になる耐久性の改善された研摩材料は、次の工程
によって好適に製造することができる。まず前記した植
毛バインダーを基材表面に　１００〜５００　ｇ／ｍ２
塗布するが、基材の表面がフラットなものはコーティン
グによって、基材が成形物の場合はスプレーで均一に塗
布する６次いで、植毛バインダーを塗布した基材に前記
のセラミックス繊維と補強材繊維からなる混合カットパ
イルを静電植毛し、７０〜１００℃で１０〜３０分乾燥
しプラスチック基材のものはそのまま常温で１〜３日間
エージングを行う、それ以外の基材のものは１４０〜１
７０℃で１〜６分間ベーキングを行う、この場合浮毛を
除毛してそのまま製品とするものと、植毛面に前記の混
合ポリマー（Ｒ）の希釈品と水溶性多価グリシジル化合
物及び水溶性メラミン硬化剤を添加し、場合によっては
カプセル発泡剤を添加したものをスポンジローラーコー
ターで１〜５回塗布して植毛パイルの間にバインダーを
浸透充テンし再び乾燥ベーキングして製品とする方法が
ある。

以上で述べた方法によってセラミックス繊維と補強材繊
維のカットパイルを植毛した研摩材料はセラミックス繊
維の切断面が１０，０００〜ｓｏ、ｏｏｏ本直立してそ
のすべてが研摩能力を崩するのできわめて研摩効率が優
れ、かつ。

セラミ−２クス繊維の切断面が同一平面上に均一に並列
するので研摩精度の面からも非常に優れている。なお、
植毛パイルをセラミックス繊維単独とし、かつ植毛バイ
ンダーの硬度の高いものを使用した場合、研摩の際に植
毛面に５０８／ｃ■２以下の力でセラミックス繊維パイ
ルは完全に折れ破壊するので研摩材としての役目を失い
本発明の効果は発揮できない。

前記した本発明による植毛バインダーを使用した場合セ
ラミックス繊維単独の植毛パイルであっても、研摩時の
植毛面に働く力が１００〜２００８１Ｃｍ２でもパイル
折れはほとんど見られなかった。

セラミックス繊維パイルに５〜２０％の補強材繊維を混
合して植毛したものは２００〜５００ｇ／Ｃｍ２の荷重
を墜えてもパイル折ればほとんど起らず、さらにその植
毛面にバインダー樹脂をコーテングして植毛パイルを完
全に固定すると５００　ｇ／ｃｍ２　　以上の荷重が与
えられてもセラミックス繊維パイルの折れる現象は完全
に防１１ニすることができる。

以上で述べたように植毛バインダーの柔軟性と補強材繊
維パイルの添加、及び植毛パイルの接着固定によって、
植毛されたセラミックパイルが折れる欠点は改善され、
しかも研摩能力はほとんど変化しないという点で非常に
優れた性能をもっている。なお本発明による植毛バイン
ダーは植毛基材とセラミックパイル及びその補強パイル
との密着強力が非常に優れているばかりでなく温水や油
剤あるいはその他の薬液の浸漬処理に対してパイル抜け
や基材との剥離など性能劣化が起らないという優秀な性
質をもっている。

〔実施例〕

セラミックス繊維としてロ本カーボン社製の炭化ケイ素
ｍ維“ニカロン”　　１．５ｄ　Ｘ　　３０Ｆをダイヤ
モンド、ジルコニウムを埋込んだカッターで１Ｈの長さ
に細断し、硫酸マグネシウム５％とケイ酸ソーダ１５％
の水溶液中に浸漬し導電処理したものを口過乾燥後篩に
かけて選別する。

補強材繊維として東し■製アラミツド繊維“ケブラー２
８″　１．５ｄ　Ｘ　　１００Ｆか又は同社の“テトロ
ン”トウ　１．５ｄ　Ｘ　４５Ｆ　　を１　ｍ＋５（７
）長さに細断し染色した後、硫酸マグネシウム５％とケ
イ酸ソーダ１５％の水溶液中へ浸漬し、口過乾燥したも
のを篩にかけて選別する。

前記の“ニカロン”及び補強材ｍＩ＆のカットパイルを
８：２の重量比で混合し均一なカットパイルの混合物を
作る植毛バインダーの製造法はイソ−プロピルアルコー
ル４０部中へ、アクリル酸エチル２２部、メタアクリル
酸メチル１７部、ジメチルアミノメタアクリレート７部
、アクリル酸２部、？−ヒドロキシエチルメタアクリレ
ート２部、ラジカル開始剤アゾビスニトリル０．４部の
モノマー混合溶液を滴下しながら８０〜８５℃で５時間
重合反応を行なう、この重合溶液にトリエチルアミン２
部と純水７．６部を添加して樹脂固形分５０％の水溶液
にする。このポリマの粘度Ｚ４．ガラ以下であった昏 また別に窒素置換した重合釜に窒素フローしながらＭＭ
Ａ１７部、Ｂ　Ａ　１８部、２−ヒドロキシエチルメタ
アクリレート３部、アクリル酸エチル３部と乳化剤とし
てドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ３部、重合開始剤
として濃硫酸カリ０．２部と水５５部を入れてはげしく
攪拌しながら６０〜６５℃で４時間重合させ固形分４４
％、数平均分子量５００．０００、ガラス転移点−２８
”Ｃ１ＰＨ５，５の７ニオン型アクリルエマルジヨン樹
脂を得る。

このようにして重合した水溶性アクリル樹脂５０重着部
とアクリルエマルジョン樹脂３０重量部、及び消泡剤０
．２重量部、イソプロピルアルコール６爪酸部、純水６
重量部、山陽色素社製エマコールＮ　Ｓ　Ｂ　Ｌ　Ａ　
Ｋ　−Ａ　８３０４重１０．０００〜２０，０００　Ｃ
ＰＳになるよう大日本インキ社製のポンコートＶとアン
モニア水を少量添加して粘度調制したものを植毛バイン
ダーとする。

基布としてはポリエステル１００％タフタ織物又はガラ
ス繊ｔ６１００％織物、炭素縁Ｍ　１００％織物、アラ
ミツド繊維織物を使って上記の植毛バインダーを３００
ｇ／ｍ”コーテングし、上記のセラミツク８ロ 混合カットパイルを静電植毛する．浮石を圧搾空気スプ
レーで除毛したものをそのまま研摩材料として製品とす
る場合と、上記の植毛コーテング剤にイソプロピルアル
コールと水を１：ｌの割合で添加し２０％の濃度に希釈
し松本油脂製のカプセル発泡剤Ｆ３０を添加して植毛面
に塗布し乾燥及びベーキングの工程を通して植毛パイル
を樹脂で固定して製品とする場合がある。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法で得られたセラミック植毛研摩材料の
効果をまとめると次のとおりである。

（１）研摩性能が非常に優れておりその品質が安定して
いる。

（２）製造コストが安価で、ダイヤモンド又はジルコニ
ウム、セラミック粒子を練込みコーテングしたものより
１／１０〜１／２のコストである。

（３）研摩布とバインダーの弾力、柔軟性があり、補強
剤が加わっているので衝撃力や摩擦強力に対してセラミ
ックの折れ、破壊が非常に少ない。

（４）植毛バインダーの密着性能が優れているので剥離
や毛抜けの現象がなく、耐水、耐油剤、耐薬品性も優秀
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材上に、セラミックス繊維のカットパイルを主
   体とし、これに１〜５０重量％の補強材繊維のカットパ
   イルを混合したパイル混合物を、植毛バインダーと共に
   静電植毛してなる耐久性の改善された研摩材料。
2. （２）補強材繊維が、アラミッド繊維、炭素繊維、ポリ
   エステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、
   金属繊維、ガラス繊維からなる群から選ばれた１種また
   は２種以上の繊維である特許請求の範囲第（１）項記載
   の研摩材料。
3. （３）植毛バインダーが、ポリウレタン樹脂、ポリエス
   テル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹
   脂、アクリル樹脂からなる群から選ばれた１種または２
   種以上の樹脂 に、エポキシ硬化剤およびメラミン硬化剤を配合したも
   のである特許請求の範囲第（１）項記載の研磨材料。