JP2004511281A

JP2004511281A - 研磨コーティングされた剛毛を有する一体型ブラシおよびその製造方法

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Publication number: JP2004511281A
Application number: JP2002535504A
Authority: JP
Inventors: イェウン・ジェイ・チョウ; ローレン・エル・バーバー・ジュニア
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2004-04-15
Also published as: DE60103422T2; DE60103422D1; EP1326508A2; ATE266952T1; EP1326508B1; US20020065031A1; WO2002032254A3; WO2002032254A2

Abstract

本発明は、第１のコーティングを介して、一体型ブラシの剛毛の少なくとも幾つかに研磨粒子が固着されている一体型ブラシ（例えば、カップブラシなど）に関する。該一体型ブラシは、一体型ブラシを提供し、第１のコーティングで剛毛の表面の少なくとも１部をコーティングし、被覆された剛毛の少なくとも幾つかに研磨粒子を接着させ、第１のコーティングを硬化させることによって製造される。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、剛毛の少なくとも幾つかに研磨粒子が固着されている一体型ブラシ（例えば、カップブラシなど）に、およびそのブラシを製造する方法に関する。
【０００２】
背景技術
回転ブラシは、研磨技術分野で既知である。このようなブラシは、表面を清掃し、研磨し、およびつや出しのため、コーティング除去のため、および次の加工工程のための表面処理のために使用される。回転ブラシは、例えば、自動車の車体パネルアセンブリなどのシート状金属構造中の隣接する接合部を清掃するのに特に有用であり、可撓性剛毛は、（平面上の）隣接するシート状金属を著しく曲げたり、又はその他変形させることなく、凹部の継ぎ目領域（シート状金属が平面上にない）で作動することができる。このような物品の典型例は、金属ワイヤ又は研磨剤を充填されたポリマー剛毛を備えるブラシアセンブリによって示される。複合材又は芯鞘型の剛毛ブラシ構造が、既知である。米国特許第５，７３７，７９４号（Ｂａｒｂｅｒら）は、複合材の研磨用剛毛を記載している。米国特許第５、４４３，９０６号（Ｐｉｈｌら）は、熱可塑性エラストマーを含む研磨フィラメントを記載している。このようなブラシの剛毛は、作動されるベース構造から放射状に又は垂直に延びるように配向されてもよい。放射状に延びる剛毛を有するブラシは、放射状ブラシと呼ばれることが多い。ベースから垂直に延びる剛毛を有するブラシは、直角ブラシと呼ばれることが多い。
【０００３】
一体型ブラシは、１体の構造中に、剛毛と同じ組成物から成るハブ又は本体部分を有する特徴がある。即ち、ハブ又は本体、および本体から出ている剛毛は、剛毛をハブ又は本体部分に接着結合させる、又は機械的に固定させることなく、同じ材料の塊体から同時に形成される。このようなブラシは、接着剤又は機械的ファスナの破壊によって引き起こされる剛毛の損失を心配することのない剛毛の優れた固定を有するため評価されている。
【０００４】
一体型ブラシの１種には、射出成形ブラシがある。射出成形された剛毛のブラシは、米国特許第５，９１５，４３６号、および同５，９０３，９５１号（Ｊｏｈｎｓｏｎら）に記載されている。これらの物品は、設計の融通性があり、使用中の剛毛の向きを制御する利点がある。他の種類の一体型ブラシは、例えばシートから、放射状に配列した剛毛の突起を有する成形されたハブを切取り、ブラシとして単一の形状を使用するか、又は一体の積重ねが得られるまで複数のこのような形状を積重ね、その形状を機械的に、又は接着剤で互いに付着させることによって製造される。
【０００５】
一体型ブラシの設計の融通性を有するが、研磨物品として性能が増大したブラシを提供する必要が残っている。
【０００６】
発明の概要
本発明は、
（ａ）複数の剛毛を有する一体型ブラシであって、各剛毛が表面を有するブラシと、
（ｂ）剛毛表面の少なくとも幾つかの少なくとも一部を覆う、第１のコーティングと、
（ｃ）第１のコーティングを介して、少なくとも幾つかの剛毛表面の少なくとも一部に固着された複数の研磨粒子と、
を提供する。
【０００７】
別の実施形態では、第２のコーティングが研磨粒子および第１のコーティング上に設けられている。
【０００８】
本発明は、研磨ブラシを製造する方法を更に提供し、前記方法は、
（ａ）材料で形成されるベース部分と、同じ材料から構成され、そこから延びる複数の剛毛と、から構成され、各剛毛が表面を有する一体型ブラシを提供する工程と、
（ｂ）剛毛の少なくとも一部の表面の少なくとも一部を第１のコーティングで被覆する工程と、
（ｃ）第１のコーティングを介して、剛毛表面の少なくとも幾つかに複数の研磨粒子を接着させる工程と、
（ｄ）第１のコーティングを硬化させ、剛毛表面に研磨粒子を接着させる工程と、
を含む。
【０００９】
別の実施形態では、第２のコーティングは、研磨粒子および第１のコーティング上に塗付され、第２のコーティングは硬化される。
【００１０】
詳細な説明
「一体型ブラシ」の用語は、ハブ又は本体と、ハブ又は本体から出ており、剛毛をハブ又は本体部分に接着剤で結合させる、又は機械的に固定させることなくハブ又は本体と同じ材料の塊体で形成される剛毛とから成る任意のブラシを意味するものとする。代表的な一体型ブラシは、射出成形されるか、又はダイ切断されるか、ウォータージェット切断されるか、又はレーザー切断され、複数の剛毛を有するハブ部分の単一セグメントを形成するシート状材料の個々の切断セグメント、又は切断セグメントの積重ねから形成される。
【００１１】
一体型ブラシは、射出成形された回転ブラシであることが好ましく、軸の周りに回転可能であることが好ましい。それらは、電動又は空気工具などの回転工具に取付けられるように設計されることが好ましい。
【００１２】
一体型ブラシを構成する本発明の新規な研磨物品には、研磨性能の範囲がより広いこと、設計の融通性、およびブラシの製造効率が良いことなどの多くの利点がある。
【００１３】
研磨粒子
本発明の物品に使用される研磨粒子は、有機、無機、又は前述の１つ又は両方の複合材であってもよい。研磨粒子組成、濃度、および大きさは、目的とする工作物表面の性質、および研磨コーティングされた一体型ブラシが工作物表面に及ぼす目的とする効果に応じて選択される。好適な無機粒子には、限定的ではないが、炭化ケイ素、タルク、ガーネット、ガラスバブル、ガラスビーズ、立方窒化ホウ素、ダイアモンド、およびＣＵＢＩＴＲＯＮ研磨剤の商標でミネソタ（ＭＮ）州セントポールのＭｉｎｎｅｓｏｔａ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なものなどのセラミック酸化アルミニウムなどの酸化アルミニウムから成る群より選択されるものなどが挙げられる。好適な有機研磨粒子には、限定的ではないが、粉砕された熱可塑性および／又は熱硬化性ポリマー材料のものなどが挙げられる。複合材の研磨粒子には、限定的ではないが、有機ポリマー又はセラミックバインダ中に接着された無機粒子を含むアグロメレートなどが挙げられる。また、精密な形状の研磨粒子を使用してもよい。有用な研磨粒子の大きさは、典型的には、平均粒径が約０．１〜約１０００マイクロメートル、更に典型的には約１００〜約５００マイクロメートルの範囲にわたる。平均粒径は、典型的には剛毛の平均直径の約１／１０から約１倍であり、更に典型的には剛毛の平均直径の約１／５から約１／２倍である。
【００１４】
第１のコーティング
研磨粒子を剛毛に固着させるのに使用される第１のコーティングは、剛毛と研磨粒子の両方に良好に付着接着し又は結合し、剛毛と類似の磨耗および可撓性を示すことが好ましい。コーティングは、有機又は水性の、溶液又は分散体中に含まれるか、又は熱可塑性ポリマー材料などの１００％固体材料であってもよい。第１のコーティングは、接着剤であることが好ましい。第１のコーティングは、硬化性有機材料（即ち、モノマー、オリゴマー、又は、熱および／又は紫外線、可視光線などの他のエネルギー源に曝露すると、又は化学触媒、水分、又は材料を硬化又は重合させる他の試剤を添加すると時間が経つにつれ、重合するおよび／又は架橋することができる材料）を含むことが好ましい。典型的なコーティングの例には、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエーテル樹脂、ペンダントのα、β不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂およびこれらの混合物などの架橋可能な材料などが挙げられる。第１のコーティングが含んでもよい他の典型的な材料には、アルキル化尿素ホルムアルデヒドポリマー、メラミンホルムアルデヒドポリマー、およびアルキル化ベンゾグアナミンホルムアルデヒドポリマーなどの、アミノポリマー又はアミノプラストポリマー；アクリレートおよびメタクリレート、アルキルアクリレート、アクリル化ポリエステル、アクリル化ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル化油脂、およびアクリル化シリコーンなどのアクリレートポリマー；ウレタンアルキドポリマーなどのアルキドポリマー；ポリエステルポリマー；反応性ウレタンポリマー；レゾールおよびノボラックポリマーなどのフェノール系ポリマー；フェノール系／ラテックスポリマー；ビスフェノールエポキシポリマーなどのエポキシポリマー；イソシアネート；イソシアヌレート；アルキルアルコキシシランポリマーなどのポリシロキサンポリマー；および反応性ビニルポリマーから成る群より選択されるものなどが挙げられる。得られる第１のコーティングは、モノマー、オリゴマー、ポリマー、又はこれらの組合せの形態であってもよい。
【００１５】
また、熱硬化性ポリマーの他に熱可塑性ポリマーを使用してもよい。好適な熱可塑性ポリマーの例には、限定的ではないが、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、アセタールポリマー、ポリ塩化ビニル、およびこれらの組合せなどが挙げられる。
【００１６】
エチレン性不飽和モノマーおよびオリゴマーを含有する第１のコーティングの場合には、重合開始剤が含まれてもよい。典型的な例には、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ニトロソ化合物、ハロゲン化アシル、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、イミダゾール、クロロトリアジン、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ジケトン、フェノン、およびこれらの混合物などが挙げられる。
【００１７】
また、好適な開始剤系は光増感剤を含んでもよい。また、典型的な光増感剤は、カルボニル基、三級アミノ基、又はこれらの組合せを有してもよい。カルボニル基を有する好ましい光増感剤は、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジル、ベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、キサントン、チオキサントン、９，１０−アントラキノン、および他の芳香族ケトンである。三級アミノ基を有する好ましい光増感剤は、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、フェニルメチル−エタノールアミン、およびジメチルアミノエチルベンゾエートである。
【００１８】
一般に、光開始剤の量は、第１のコーティングの約０．０１〜約１０重量パーセント、更に好ましくは約０．２５〜約４重量パーセントの範囲にわたってもよい。更に、充填材粒子などの任意の粒子状材料を添加する前に、第１のコーティングに開始剤を（好ましくは均一に）分散させることが好ましい。
【００１９】
第１のコーティングがエポキシ樹脂又はビニルエーテル官能性樹脂をベースにしている場合、カチオン開始剤を使用して重合を開始させてもよい。カチオン開始剤の例には、アリールスルホニウム塩などのオニウムカチオンの塩、並びにイオンアレーン系などの有機金属塩などが挙げられる。他の例は、米国特許第４，７５１，１３８号（Ｔｕｍｅｙら）、同５，２５６，１７０号（Ｈａｒｍｅｒら）、同４，９８５，３４０号（Ｐａｌａｚｏｔｔｏ）、および同４，９５０，６９６号（Ｐａｌａｚｏｔｔｏら）に報告されている。
【００２０】
第１のコーティングは、限定的ではないが、充填材、顔料、潤滑剤、および粉砕助剤から成る群より選択されるものなどの添加剤を更に含む。
【００２１】
本発明による好ましいコーティング組成物は、ポリウレタン（例えば、ＡＤＩＰＲＥＮＥ　ＢＬ−１６ポリウレタンの商標でカナダ、オンタリオ州エルミラのＵｎｉｒｏｙａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｌｔｄ．から入手可能なもの）を７０．３７重量部、硬化剤（例えば、ニューヨーク（ＮＹ）州ニューヨークのＢｉｄｄｌｅ　Ｓａｗｙｅｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている４，４′−ジアミノベンズアニリド）を１９．５４重量部、潤滑剤（例えば、「ＰＭ」ステアリン酸リチウムの商標でコネチカット（ＣＴ）州グリーンウィッチのＷｉｔｃｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なもの）を４．０４重量部、溶媒（例えば、ＡＲＣＯＳＯＬＶ　ＰＭ　Ａｃｅｔａｔｅプロピレンアセテートモノメチルエーテルアセテートの商標で入手可能であり、テキサス（ＴＸ）州ヒューストンのＡｒｃｏ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているもの）を５．６５重量部、およびシリカヒューム（例えば、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬの商標でイリノイ（ＩＬ）州タスコラのＣａｂｏｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なもの）を０．５重量部含む。
【００２２】
第１のコーティングの厚さは、様々にすることができる。第１のコーティングの厚さは、使用される研磨粒子の大きさおよび量などの、多くの要因に依存している。ブラシの第１のコーティングの乾燥重量は、ブラシの大きさによって変わり、典型的にはブラシ当り約０．０１〜約１００グラムの範囲である。例えば、ＡＮＳＩグレード３６の炭化ケイ素粒子を接着させるのに十分な３″（７．６ｃｍ）の剛毛ブラシの第１のコーティングの乾燥重量は、典型的には約０．１〜１０グラムの間である。典型的には、第１のコーティングは、研磨粒子を剛毛に接着させるのに十分な厚さであるが、研磨粒子を包み込むほど厚くはない。第１のコーティングの厚さは、典型的には、研磨粒子の直径（即ち、最大寸法）に比例する。典型的には、第１のコーティングの厚さは、研磨粒子の直径の約２５〜約７０パーセントであり、更に典型的には約４０〜約６０パーセントである。
【００２３】
第２のコーティング
１実施形態における本発明の物品は、それが露出される可能性のある程度まで、研磨粒子および第１のコーティング上にコーティングされる第２のコーティングを更に含む。第２のコーティングは、研磨粒子に対して、および第１のコーティングに対して良好な接着性を示し、研磨粒子が磨耗する時に磨耗することが好ましい。第２のコーティングは、使用状態で研磨物品から工作物に転移する傾向が最小限である。
【００２４】
第２のコーティングは、上記の第１のコーティングと同じ材料を含んでもよい。第２のコーティングは、接着剤であることが好ましい。第２のコーティングは、第１のコーティングと同じ組成物であっても、又は異なる組成物であってもよい。幾つかの実施形態では、コーティング間を良好に接着し、一体型剛毛と適合性のある可撓性を実現するため、第２のコーティング組成物を第１のコーティング組成物と同様に又は同一にすることが好ましい場合がある。しかし、他の実施形態では、第１のコーティング組成物より硬質で耐摩耗性が高い、第２のコーティング組成物を調製することが好ましい場合がある。
【００２５】
第２のコーティングの厚さは、様々であってもよい。第２のコーティングの厚さは、使用される研磨粒子の大きさおよび量などの多くの要因に依存している。典型的には、第２のコーティングは、研磨粒子の第１のコーティングへの付着接着又は結合を補強するのに十分な厚さであるが、被覆された剛毛の研磨組織を覆い隠すほど厚くはない。典型的には、第２のコーティングの厚さは、研磨粒子の直径（即ち、最大寸法）に比例する。典型的には、第２のコーティングの厚さは、研磨粒子の平均直径の約１０〜約４０パーセントであり、更に典型的には約２０〜約４０パーセントである。
【００２６】
ブラシの種類および用途
コーティングされて本発明の研磨物品となる一体型ブラシは、前述のように、ハブ又はベース部分と、ハブ又はベース部分を形成する同じ材料から製造された、ハブ又はベース部分から延びる剛毛又はフィラメントとが一体になっている任意のブラシとすることができる。即ち、剛毛はハブ又はベース部分に接着剤で、又は機械的に固定されるのではなく、替わりに射出成形されるか、他のあるプロセスで成形されるか（注型、圧縮成形など）、又は目的とする配置を有する剛毛を有するベース部分のセグメントを形成する、プラスチックフィルムなどのシート状の材料からセグメントを切取ることによってそれらは形成される。このようなセグメントは、レーザー切断されるか、ウォータージェット切断されるか、ダイ切断されるか、又は機械的に切断される。次いで、このようなセグメントは、単一で使用されるか、又は積重ねられて機械的に固定されるか又は接着剤で互いに結合され、個々のセグメントは、必要に応じて、ハブから外側に向かって配置された剛毛を有する積重ねの構造を形成してもよい。機械的固定は、市販され容易に入手可能である好適なクランプを使用することによって、又は同様に市販されている好適な接着性結合材料を使用することによって達成される。積重ねられるセグメントは、互いに直接積重ねられるか、又は剛毛のないスペーサーハブ部分によって分離されハブに沿って配置される剛毛間に空隙を設けてもよい。一体型ブラシ中の剛毛の一般的な特徴は、それらがハブと同じ材料から構成され、ハブが形成されるのと本質的に同時に形成されることである。
【００２７】
研磨コーティングされた本発明の一体型ブラシは、多くの種類のうち任意のもの、および、例えば清掃、コーティング除去、デバリング、丸み付け、および金属、プラスチック、ガラス、および木材などの任意の様々な基材に装飾的な仕上げを付与するなどの無数の用途の任意のものとすることができる。本発明のブラシは、工作物の外形に容易に適合することが好ましい。本発明のブラシは、破片を容易に落し（即ち、「目詰まり」しない）、切削速度が高いことが好ましい。
【００２８】
一体型ブラシは、典型的には、第１の側面と第２の側面とを有するほぼ平面なベースを含み、ベースは側面から延びる複数の剛毛を有する。剛毛は、ベースと一体に形成される。
【００２９】
一体型ブラシの１種は、ベースの第１の側面から延びる剛毛を有する。この種類のブラシは、カップブラシ、端部ブラシ、又は直角ブラシとして一般的に知られており、典型的には直角工具で作動される。このような一体型ブラシは、上記に引用される成形技術の１つによって都合よく製造される。
【００３０】
別の種類の一体型ブラシは、ベースの第１の側面と第２の側面との間の外側周縁の端部から延びる剛毛を有する。このようなブラシは、放射状ブラシ、ホイールブラシ、又はシリンダーブラシとして通常知られている。この種の一体型ブラシは、前述の成形又は切削技術によって製造されてもよい。
【００３１】
剛毛を備えるブラシが含む材料は様々であってもよく、その選択は、例えば、コーティングに接着する能力、目的とする回転速度を維持する能力、およびコーティングと同様の磨耗を維持する能力などの多くの様々な要因のいずれによっても変わる。剛毛を備えるブラシは、限定的ではないが、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、熱可塑性エラストマー、ポリ（エーテルイミド）、ポリスルホン、およびポリアラミドなどの成形可能なポリマーなどの多くの様々な材料のうち任意のものを含むことができる。典型的には、剛毛を備えるブラシは、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、および熱可塑性エラストマーからなる群より選択される材料を含む。
【００３２】
一体型ブラシの設計が、本発明の物品を使用して目的を達成することに寄与する可能性がある。剛毛の長さ、剛毛の断面、および剛毛の湾曲などの設計の形態は、ブラシの機能および性能に影響を与える可能性がある。剛毛の長さは、適正な寿命を可能にするくらい十分に長いが、高速で作動させた時の剛毛の破壊の一因となるほど長くないことが好ましい。典型的には、放射状ブラシに対する剛毛の平均の長さ対剛毛の平均直径の比は、約３：１から約１００：１、更に典型的には約５：１から約３０：１の範囲である。典型的には、カップブラシに対する剛毛の平均の長さ対剛毛の平均直径の比は、約３：１から約５０：１、更に典型的には約５：１から約２０：１の範囲である。
【００３３】
１実施形態では、剛毛を備えるブラシは、ブラシおよび／又は剛毛内に含有される研磨粒子を更に含んでもよい。別の実施形態では、剛毛を備える一体型ブラシは、潤滑剤、着色剤、カップリング剤、相溶化剤、離型剤、および核生成剤などからなる群より選択されるものなどの、１種類以上の添加剤を更に含んでもよい。
【００３４】
物品を製造する方法
研磨粒子を固着させた剛毛の表面積の量は、例えば、研磨される表面の性質、研磨物品の予測される寿命、およびブラシの設計などの多くの要因に応じて様々であってもよい。研磨粒子は、典型的には、実質的に剛毛の全表面上に塗付されるが、ある状況では、剛毛の一部だけに研磨粒子を付着させることが望ましい場合がある。また、ブラシの剛毛上の研磨粒子の濃度は様々であってもよい。幾つかの用途では、剛毛上の研磨粒子の濃度が高いことが望ましい場合がある。他の用途では、剛毛上の研磨粒子の濃度が低い方が望ましい場合がある。典型的には、研磨粒子で被覆される剛毛表面の量は、約１０〜約１００パーセント、更に典型的には約５０〜約１００パーセント、最も典型的には約９０〜約１００パーセントの範囲である。
【００３５】
本発明の物品は、例えば、以下のように製造されてもよい。最初に一体型ブラシを調製する。次に、第１のコーティングが少なくとも幾つかの剛毛の少なくとも一部に、好ましくは全剛毛に塗付される。第１のコーティングは、好ましくは少なくとも幾つかの剛毛の全表面に、更に好ましくは全剛毛に塗付される。第１のコーティングは、限定的ではないが、ロールコーティング、スプレーコーティング、「ディップアンドスピン」法などの幾つかの様々な方法のうちどの方法で塗布されてもよい。「ディップアンドスピン」の用語は、コーティング中に剛毛を浸し、ブラシを回転させて剛毛から余分なコーティングを取り除くことを言う。次に、研磨粒子が第１のコーティングに塗付される。これは、限定的ではないが、スプレーコーティング、ドロップコーティング、流動床コーティング、および／又は静電気コーティングなど多くの様々な方法のうちどの方法でも行うことができる。これに続いて、第１のコーティングを硬化させ又は硬くし、それによって研磨粒子を被覆された一体型ブラシに固着させる。この工程は、コーティングを加熱して乾燥させるおよび／又は重合させることによって、放射エネルギー（例えば、紫外線など）の適用によって、大気中の水分によりコーティングを架橋させることによって、又は熱可塑性コーティングを冷却することによって達成することができる。幾つかの実施形態では、この後、第２のコーティングを研磨粒子および第１のコーティング上に塗付した後、第２のコーティングを硬化させる又は硬くすることによって、研磨粒子を剛毛に更に固着させる工程が更に続く。第２のコーティングを硬化させること又は硬くすることは、コーティングを加熱して乾燥させるおよび／又は重合させることによって、放射エネルギーの適用又は大気中の水分によりコーティングを架橋させることによって、又は熱可塑性コーティングを冷却することによって達成されてもよい。
【００３６】
本発明は、以下の図面を参照することによって更に良く理解されるであろう。
【００３７】
図１ａは、本発明の物品の一実施形態を示す正面平面図を表す。物品２は、中心ハブ３から放射状に延びる剛毛４を有する中心ハブ３を含む放射状ブラシである。中心ハブ３は、その中心に穴７を有する。剛毛４は、第１のコーティング８を介して剛毛に研磨粒子６が接着されている。第２のコーティング１０は、研磨粒子６および第１のコーティング８上に塗付されている（図１ｂに示す）。図１ｂは、図１ａの剛毛の１つを通る中心断面図である。
【００３８】
図２は、より大きいブラシ２０を形成するように金属アダプタ２２を介して互いに固着された、図１の３つの物品２を含む本発明の物品２０の等角図である。
【００３９】
図３ａは、本発明の物品の別の実施形態を示す側面図である。物品２４は、ベース２６およびベース２６に対して直角にベース２６から出ている剛毛２８を有する直角又はカップブラシである。研磨粒子３０は、第１のコーティング３２を介して剛毛２８に接着されている。ベース２６は、その中心に穴３４を有する。穴３４の周囲はネジ切りされ、例えば、回転式手工具に容易に取付けることができる。図３ｂは、図３ａの剛毛の１つを通る中心断面図である。
【００４０】
本発明は、以下の例によって更に説明されるが、別途指示されていない限り、部およびパーセンテージは、全て重量部および重量パーセンテージである。
【００４１】
実施例
ブラシの射出成形の手順
２．２ｃｍ長さの一体化した剛毛を４０本、１．５インチ（３．８ｃｍ）のハブ、３．０インチ（７．６ｃｍ）の直径、および１．６５グラムの重量を有する射出成形された放射状剛毛ブラシは、ポリアミド１１（ＢＥＳＮＯ　Ｐ４０ＴＬ、イリノイ（ＩＬ）州アーリントンハイツのＥｌｆ　Ａｔｏｃｈｅｍから市販されている）から成形された。単一キャビティの金型が使用された。使用された射出成形機は、Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ　Ｍｉｌａｃｒｏｎ（オハイオ（ＯＨ）州バタビア）製の２２０トン（２００，０００ｋｇ）の型締力を有し、これは汎用スクリュの付いたシングルショット押出機を採用していた。
【００４２】
典型的な成形パラメータには、ノズル温度２３２℃（４５０°Ｆ）、バレル正面（ノズル付近）の温度２１６℃（４２０°Ｆ）、バレル背面（ホッパ付近）の温度２３２℃（４５０°Ｆ）、スクリュ回転が最大の７５％、射出圧２７６０〜３４５０ｋＰａ（４００〜５００ｐｓｉ）、ショット距離又は長さが２．２９ｃｍ（０．９０インチ）などが挙げられる。１回のサイクルを完了する時間は、射出成形ブラシ１本当り約２０秒平均であった。
【００４３】
実施例１
研磨コーティングされた本発明の射出成形放射状ブラシは、以下のように調製された。各射出成形ブラシを被覆するのに使用された接着剤組成物は、表Ｉに報告されている。１２本の射出成形ポリアミド（「ＢＥＳＮＯ　Ｐ４０ＴＬ」、Ｅｌｆ　Ａｔｏｃｈｅｍから市販されている）ブラシは、それぞれ「ブラシの射出成形の手順」に従って調製し、各ブラシ間に幅１．５インチ（３．８ｃｍ）および厚さ０．５インチ（１．３ｃｍ）のＴＥＦＬＯＮポリテトラフルオロエチレンスペーサーと共に電動式マンドレルに取り付け、約１５ＲＰＭで回転し、回転を続けながら約１０秒間接着剤組成物中に沈め、接着剤組成物から取出し、約１０秒間、約３００ＲＰＭで回転し余分な接着剤を除去した。得られた第１のコーティングを塗付すると、ブラシ１本あたり、０．３グラムの乾燥追加重量が達成された。
【００４４】
マンドレルをスプレーブースに移動させ、そこでＡＮＳＩグレード３６の炭化ケイ素研磨粒子をスプレーガンで、各ブラシの湿潤状態の第１のコーティングに塗付した。湿潤状態の第１のコーティングに余分な研磨粒子が接着しなくなるまで、研磨粒子を１１本のブラシの両側に塗付したが、これはブラシ１本当り研磨粒子が約２．４グラムであった。次いで、研磨コーティングされたブラシを４５分間１３０℃に加熱し、第１のコーティングを硬化させ、射出成形されたブラシに研磨粒子を固着させた。研磨粒子を持たないブラシも同条件下で加熱した。（このブラシは、第１のコーティングの乾燥重量の計算に用いた。）加熱後、第２のコーティング（第１のコーティングと同じ組成物を有する）を、全てのブラシに塗付した。この第２のコーティングを使用し、ブラシに研磨粒子を更に固着させた。第２のコーティングを、３００ＲＰＭでの回転時間を約１５秒に延長したことを除いて、第１のコーティングの方法と同一の方法で塗付した。得られた第２のコーティングの乾燥重量は、ブラシ１本当り約０．４グラムであった。続いて、ブラシを１３０℃に設定したオーブン中で４５分間加熱し、第２のコーティングを硬化させた。加工用マンドレルから取外した後、研磨剤コーティングされ、硬化したブラシのうち４本を１つずつ積重ね、金属アダプタで固定し、試験用にさらに大型の放射状研磨物品を製造した。
【００４５】
【表１】
表Ｉ

【００４６】
比較例Ａ〜Ｄ
比較例Ａ〜Ｄは、表面を整えるのに使用される最先端の研磨物品を示す。比較例Ａ〜Ｄの説明は、表ＩＩ中に表されている。構成が様々であるため、製造業者が推奨する作動速度は様々であり、表ＩＩに示されている。
【００４７】
【表２】
表ＩＩ

【００４８】
試験方法
実施例１および比較例Ａ〜Ｄを自動車のパネルからペイントを除去することで評価した。パネルは、０．０３２″（０．８ｍｍ）厚の常温圧延鋼であり、プライマはＵ２８ＲＷＯ３５Ｋ（ポリエステルメラミン組成物）であり、下塗りはＥ８６ＫＥ５２４Ｓ　Ｂｌａｃｋ（アクリルメラミン組成物）であり、クリヤコートはＥ　１　２６ＣＥＯ　１　２（アクリルメラミン組成物）であり、ミシガン（ＭＩ）州ヒルズデールのＡＣＴ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．によって調製された。実施例１のブラシを２５，０００ＲＰＭで作動する電動式工具で評価した。比較例Ａ〜Ｄの研磨物品をそれぞれの推奨速度で評価した。比較例ＡおよびＢは、日本のＡｓｔｒｏ　Ｐｎｅｕｍａｎｉｃ　Ｔｏｏｌ　Ｃｏ．から入手可能なＡＰ５３３直線研削盤である、手持ち式空気圧工具で作動されたが、実施例１および比較例Ｄは、日本のＭａｋｉｔａ　Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＭａｋｉｔａ　Ｄｉｅ　Ｇｒｉｎｄｅｒ　Ｍｏｄｅｌ　９０６Ｈである、手持ち式電気工具で作動された。比較例Ｃは、Ｂｌａｃｋ　＆　Ｄｅｃｋｅｒから市販されているＢｌａｃｋ　＆　Ｄｅｃｋｅｒ　６０４０　１／４″（６．１ｍｍ）ＶＳＲドリル、Ｔｙｐｅ１００で作動された。各研磨物品を５分間試験した。ペイント除去速度およびブラシ磨耗を測定した。
【００４９】
研磨物品の適合性（物品が内部の角に達する能力）および表面目詰まり（工作物の削りくずによる研磨物品表面の汚れ）の主観的評価もなされた。
【００５０】
適合性と表面目詰まりの両方を評価するため、工作物試料は、厚さ０．０３２″（０．８ｍｍ）×幅５ｃｍ×長さ３３ｃｍの常温圧延鋼を折り曲げて、折り曲げたクーポンの幅が３ｃｍ、およびこの幅のうち２ｃｍが２倍の厚さとなるように調製したクーポンであった。この構造は、段の特徴（「狭い」角を模倣する）を表し、適合性の評価を容易にする。
【００５１】
ブラシ表面の目詰まりを評価するため、試験用物品を、ミネソタ（ＭＮ）州セントポールのＭｉｎｎｅｓｏｔａ　Ｍｉｎｉｎｇ　＆　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｆｔｅｒｍａｒｋｅｔ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎから市販されている、「ＨＥＡＶＹ　ＤＵＴＹ　ＳＥＡＬＥＲ　０８５３１」ニトリルゴムベースのシーラで被覆されたクーポンの表面に当てて２分間作動させた。結果を表ＩＩＩに示す。
【００５２】
試験結果
実施例１および比較例Ｄのブラシは、パネルからペイントを除去するのに手動で圧力を加える必要がなかった。しかし、比較例Ａ、ＢおよびＣは、ペイントの除去を実施するために、研磨物品をパネルに更に押し当てる必要があった。実施例１のブラシは、ペイントの除去速度が高く、優れた適合性を示し、比較例の研磨物品と比較して研磨表面の目詰まりがなかった。良好な適合性を有する研磨物品の方が、内側の角からのペイントの除去は良好であった。
【００５３】
表３

【００５４】
実施例２
実施例２を、厚さが０．０２１インチ（０．５３ｍｍ）のＰＥＢＡＸ６３３３熱可塑性エラストマー（イリノイ（ＩＬ）州アーリントンハイツ、Ｅｌｆ　Ａｔｏｃｈｅｍ）の押出しフィルムから一体型ブラシをはさみで切取ったこと以外、実施例１と同じ剛毛数および同じ寸法で、実施例１と全く同様に調製した。
【００５５】
実施例３
実施例３を、コネチカット（ＣＴ）州フェアフィールドのＭＣＰ　ＳｙｓｔｅｍｓからＳＧ２１８１として市販されているエラストマー注型樹脂から、２．２ｃｍ長さの一体化した剛毛を４０本、１．５インチ（３．８ｃｍ）のハブ、３．０インチ（７．６ｃｍ）の直径を有する成形ブラシを注型し、続いて６５℃で４５分間硬化させることにより一体型ブラシを調製したこと以外、実施例１と全く同様に調製した。
【００５６】
実施例４
実施例４は、一体型ブラシを厚さが０．０２１インチ（０．５３ｍｍ）のＰＥＢＡＸ６３３３熱可塑性エラストマー（Ｅｌｆ　Ａｔｏｃｈｅｍ）の押出しフィルムからウォータージェット切断機で切取ったこと以外、実施例１と全く同様に調製された。
【００５７】
実施例２〜４の被覆されたブラシによる、複雑に彫刻された木材（松材）の凹部領域の仕上げを主観的評価で試験した。３つの全ての実施例の被覆されたブラシは、彫刻された凹部に沿って、およびその内部で均一に精巧な仕上げを行った。
【００５８】
本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、本発明に様々な修正および変更がなされることが当業者には明らかであろう。本発明は本明細書で述べられた例示的実施形態を不当に限定されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明の物品の一実施形態を示す正面平面図である。
【図１ｂ】図１ａの物品の剛毛の１つを通る中心断面図である。
【図２】本発明の物品の別の実施形態を示す等角図である。
【図３ａ】本発明の物品の別の実施形態を示す側面図である。
【図３ｂ】図３ａの物品の剛毛の１つを通る中心断面図である。

Claims

（ａ）複数の剛毛を有する一体型ブラシであって、各剛毛が表面を有するブラシと、
（ｂ）少なくとも幾つかの前記剛毛表面の少なくとも一部を覆う第１のコーティングと、
（ｃ）前記第１のコーティングを介して少なくとも幾つかの前記剛毛表面の少なくとも一部に固着された複数の研磨粒子と、
を含む物品。
前記研磨粒子および前記第１のコーティング上に被覆される第２のコーティングを更に含む、請求項１に記載の物品。
前記研磨粒子が部分的に前記第１のコーティング中に埋め込まれている、請求項１または２に記載の物品。
前記研磨粒子が炭化ケイ素、タルク、ガーネット、ガラスバブル、ガラスビーズ、立方窒化ホウ素、ダイアモンド、および酸化アルミニウムからなる群より選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品。
前記第１のコーティングが、ポリウレタン、エポキシ樹脂、およびアクリレート樹脂からなる群より選択される材料を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品。
前記第２のコーティングが、ポリウレタン、エポキシ樹脂、およびアクリレート樹脂からなる群より選択される材料を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の物品。
前記ブラシが、放射状ブラシおよびカップブラシからなる群より選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の物品。
前記剛毛が、ポリアミド、ポリエステル、およびポリオレフィンからなる群より選択される材料を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の物品。
請求項１に記載の研磨ブラシを製造する方法であって、前記方法は、
（ａ）材料で形成されるベース部分と、同じ該材料から構成され、そこから延びる複数の剛毛と、から構成され、各剛毛が表面を有する一体型ブラシを提供する工程と、
（ｂ）前記剛毛の少なくとも一部の前記表面の少なくとも一部を第１のコーティングで被覆する工程と、
（ｃ）前記第１のコーティングを介して、前記剛毛表面の少なくとも幾つかに複数の研磨粒子を接着させる工程と、
（ｄ）前記第１のコーティングを硬化させ、前記剛毛表面に前記研磨粒子を接着させる工程と、
を含む方法。
（ａ）前記研磨コーティングされた剛毛を第２のコーティングで被覆する工程と、
（ｂ）前記第２のコーティングを硬化させる工程と、
を更に含む、請求項９に記載の方法。