JP6182003B2

JP6182003B2 - ウエットブラスト処理方法

Info

Publication number: JP6182003B2
Application number: JP2013150440A
Authority: JP
Inventors: 幸人松原
Original assignee: Macoho Co Ltd
Current assignee: Macoho Co Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP2015020241A

Description

本発明は、ウエットブラスト処理方法に関するものである。

機械部品や電子部品の製造工程において部品などの被処理物に付着した残渣や汚れを除去するための洗浄方法として、例えば被処理物を溶剤に浸漬して振動を加えて除去する方法や、被処理物に溶剤を噴射して除去する方法が行われていたが、被処理物表面の微細な凹凸にまで入り込んだ汚れや錆などが原因で表層まで変質している汚れを除去することは難しく、また、被処理物の材質によっては溶剤を用いることができない場合もあった。

そこで、本出願人は特開２００７−１５２４４１号のようなウエットブラスト処理装置を提案しており、このウエットブラスト処理方法は砥粒と水を混合したスラリを圧搾空気とともに噴射して被洗浄物表面の洗浄、剥離、表面粗化、改質などを行う処理方法であり、物理的に砥粒を被処理物の表面に衝突させて剥離、除去する方法であるため変質層まで除去することが可能であり、尚且つ被処理物の材質に左右されない。

ところが、被処理物として、例えばＬＥＤ素子のベース材料といった導通性を確保しつつ反射光沢が必要で曇らせたくないといったものを処理する場合、軟質材量の砥粒を使わざるを得ず、十分な洗浄効果が得られないという問題点があった。

また、被処理物表面の変化を極力抑えるため数ミクロン程度の微細な砥粒を採用するケースがあるが、こうした処理を行う被処理物の製造現場はチリ、埃を嫌う清浄な環境であることが多く、こうした環境に微細な砥粒を扱う装置を持ち込むことに抵抗がある（ドライブラスト処理と異なりウエットブラスト処理は砥粒に液体を混ぜて噴射する為、使用中はこの砥粒の飛散などの問題は生じないが、砥粒の補充や交換の際に乾いた砥粒を扱うため、この乾いた砥粒が舞い上がって飛散してしまう場合がある）。

特開２００７−１５２４４１号公報

本発明者は、前述した問題点に着目し、種々の実験・研究を繰り返し行い、その結果、従来にない作用効果を発揮する画期的なウエットブラスト処理方法を開発した。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

液体２に砥粒１を混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射するウエットブラスト処理方法であって、ゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０の球状弾性材１ａ内に、径の異なるモース硬度１２〜１５の研磨材１ｂ夫々を散在せしめた複数種類の砥粒１を用意し、前記液体２に径の大きな前記研磨材１ｂを散在せしめた砥粒１を混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射し、その後、前記液体２に径の小さな前記研磨材１ｂを散在せしめた砥粒１を混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射し、噴射する前記砥粒１に散在せしめる研磨材１ｂの径を順次小さくなるようにすることを特徴とするウエットブラスト処理方法に係るものである。

また、請求項１記載のウエットブラスト処理方法において、懸濁重合法を用いて前記球状弾性材１ａ内に前記研磨材１ｂを散在せしめることを特徴とするウエットブラスト処理方法に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載のウエットブラスト処理方法において、前記球状弾性材１ａとしてポリウレタン樹脂製の球状弾性材を採用することを特徴とするウエットブラスト処理方法に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載のウエットブラスト処理方法において、前記砥粒１は、粒子径が０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とするウエットブラスト処理方法に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載のウエットブラスト処理方法において、前記圧搾空気の噴射圧は順次段階的に低減するように処理することを特徴とするウエットブラスト処理方法に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、例えばＬＥＤ素子のベース材料といった特殊な被処理物であっても極めて良好な処理が行われることになるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的なウエットブラスト処理方法となる。

本実施例を示す写真である。本実施例の製造工程の説明図である。本実施例の動作説明図である。本実施例による処理前の被処理物の状態を示すグラフである。本実施例による処理後の被処理物の状態を示すグラフである。従来から提案される砥粒の動作説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

被処理物４に対し、液体２に砥粒１を混入したスラリ３を圧搾空気とともに噴射すると、スラリ３を構成する砥粒１は液体２により運ばれて被処理物４の表面に衝突し、該砥粒１の衝突により被処理物４の表面の不要物５（例えば汚れやバリ）は除去され、更に、被処理物４の表面には擦過痕が形成される。

即ち、従来の砥粒21は、被処理物４の表面に対して鋭角に衝突して跳ね返ることになるが（図６参照）、この点、本発明に係る砥粒１は、ゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０の球状弾性材１ａ内に、モース硬度１２〜１５の研磨材１ｂを散在せしめたものであり、被処理物４の表面に衝突した後、適度に変形しつつ面方向に移動する所謂「擦る」動きをして擦過痕を形成することになり（図３参照）、よって、この擦過痕が多数形成されることにより被処理物４の表面に光沢が生じることになる。

以上のように、本発明は、例えばＬＥＤ素子のベース材料といった導通性を確保しつつ反射光沢が必要で曇らせたくないといったものを処理する場合に特に有効である。

また、本発明は、前述した構成から砥粒自体の粒径をそれ程微細にする必要はなく、従って、周囲への飛散の問題は少なく、取り扱い性も良好となるから、従来においてウエットブラスト処理を行うことができなかった環境においても確実に導入することができることになる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、液体２に砥粒１を混入したスラリを圧搾空気とともに噴射するウエットブラスト処理方法で用いる砥粒１であって、ゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０の球状弾性材１ａ内に、モース硬度１２〜１５の研磨材１ｂを散在せしめたものである。

具体的には、懸濁重合法を用いて球状弾性材１ａ内に研磨材１ｂを散在せしめており、球状弾性材１ａとしてゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０のポリウレタン樹脂製の球状弾性材を採用し、研磨材１ｂとしてモース硬度１２のアルミナを採用し、砥粒１の粒子径を０．３〜０．５ｍｍとしている。

また、球状弾性材１ａとしてゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０の球状弾性材１ａを採用したのは、種々試した実験から最適と判断された数値であり、即ち、ゴム硬度Ａ２０より柔らかいと砥粒１としての耐久性が悪くなったり、処理能力の低下の問題が生じ、一方、ゴム硬度Ａ４０より硬いと被処理物への衝突時に擦る動きが生じにくく良好な擦過痕が形成されなかったり、被処理物に対する衝突時の衝撃が強くなってしまうなどの理由からである。尚、ゴム硬度は、ゴムの硬さを０〜１００の数値で表したものであり、０に近付けば柔らかく１００に近付けば硬いことになり、硬度計を用いて数値化される。

また、球状弾性材１ａを構成する素材としてポリウレタン樹脂に限らず、その他の適度な弾性を有する合成樹脂製でも良いが、ポリウレタン樹脂は弾性と耐水性に秀れており砥粒１を構成する樹脂として最適である。

また、研磨材１ｂとしてモース硬度１２〜１５の研磨材１ｂをｂを採用したのは、球状弾性材１ａと同様、種々試した実験から最適と判断された数値であり、即ち、モース硬度１２より硬度が低いと砥粒１としての耐久性が悪くなったり、処理能力の低下の問題が生じ、一方、モース硬度１５より高いと被処理物に対する衝突時の衝撃が強くなってしまうなどの理由からである。

また、研磨材１ｂを構成する素材としてアルミナに限らず、モース硬度１５のダイヤ（ダイヤモンドパウダー）でも良いなど、適宜採用し得るものである。

また、砥粒１の粒子径は用途に合わせて適宜設定し得るものである。

以下、本実施例に係る砥粒１の製造方法について説明する。

反応容器内に、ポリオール（三菱化学（株）製のポリテトラメチレングリコール（分子量２０００））２４０ｇ、イソシアネート（旭化成（株）製のヘキサメチレンジイソシアネート）６０ｇ、希釈溶剤（純正化学（株）製のメチルエチルケトン）１００ｇ、触媒（純正化学（株）製のジブチル錫ジラウレート）０．００６ｇ及びアルミナ研磨材（昭和電光（株）製の♯２０００（平均粒子径７μｍ））３００ｇを入れて粒子原料を得る。また、本実施例では、アルミナ研磨材として♯２０００の他に、♯６０００（平均粒子径２μｍ）及び♯８０００（平均粒子径１μｍ）のアルミナ研磨材夫々を別途入れた合計３種類の粒子原料を得ている。

続いて、前述のように得られた粒子原料に、水８００ｇ、懸濁安定剤１６ｇを加えて、反応容器全体を６０℃に加熱保持させたまま撹拌する。

４時間程度この状態を保持すると重合反応が終了し、室温まで冷却した後、反応容器から取り出して生成物と液体を分離し、この生成物を水洗して乾燥すると平均粒子径５００μｍ前後のアルミナ研磨材が均等に分散されたポリウレタン製の球状砥粒１が完成する。

この砥粒１は、前述したように、ゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０の球状弾性材１ａ内に、モース硬度１２の研磨材１ｂを散在せしめたものである。

次に、本実施例に係る砥粒を用いて被処理物をウエットブラスト処理し、その処理表面を評価する実験を行った。

先ず、本実施例に係る砥粒１をマコー株式会社製のウエットブラスト装置に４リットル投入し、ここに水２を１６リットル入れて砥粒１が全体の２０ｖｏｌ％に調整されたスラリ３を得る。

次に、被処理物４（素地の光沢度が１９０の５０ｍｍステンレス板）の上面全面に油性ペンで着色し、十分乾燥させた後、この着色面にエアー圧０．４ＭＰａで角度４５°として約２０秒間スラリ３を噴射した。

その結果、油性ペンのインクは全て落ち、光沢度は元の１９０を支援した。更にそのまま処理を続けると約６０秒の処理で光沢度は４００まで向上し、被処理物４の表面が素地よりも平滑化された。これは、砥粒１が被処理物４の表面に衝突した後、適度に変形しつつ面方向に擦動して擦過痕を形成し、この擦過痕が多数形成されることにより被処理物４の表面に光沢が生じるからである。

また、６０秒以上処理を行っても光沢度はあまり変化しないが、圧搾空気の圧力を０．２ＭＰａに変えると６０秒の処理で光沢度は４７０程度まで向上した（図４参照）。これは、圧搾空気の圧力が低くなるほど擦過痕が浅くなることにより見た目の光沢が向上する為であり、よって、圧搾空気の噴射圧が順次段階的に低減する多段処理することが被処理物４の表面の光沢を向上することに有効であることが確認できた。

また、圧搾空気の圧力を変えずに先ずアルミナ研磨材♯２０００含有の砥粒１で光沢度を３８０程度まで向上させた後、アルミナ研磨材♯６０００、アルミナ研磨材♯８０００を夫々含有した砥粒１で処理を行ったところ光沢度は５００以上まで向上した（図５参照）。これは、研磨材１ｂの粒子径が小さくなるほど擦過痕が浅くなることにより見た目の光沢が向上する為であり、よって、径の異なる研磨材１ｂ夫々を混入した複数種類の砥粒１を用意し、径の大きな研磨材１ｂを混入した砥粒１を液体２に混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射し、その後、径の小さな研磨材１ｂを混入した砥粒１を液体２に混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射し、噴射する砥粒１に混入する研磨材１ｂの径が順次小さくなるように処理することが被処理物４の表面の光沢を向上することに有効であることが確認できた。

本実施例は上述のように構成したから、例えばＬＥＤ素子のベース材料といった特殊な被処理物であっても極めて良好な処理が行われることになる。

また、本実施例は、懸濁重合法を用いて球状弾性材１ａ内に研磨材１ｂを散在せしめたから、効率且つ確実に球状弾性材１ａ内に研磨材１ｂを散在せしめた砥粒１が得られることになる。

また、本実施例は、球状弾性材１ａとしてウレタン樹脂製の球状弾性材を採用したから、前述した作用効果が確実に達成されることになる。

また、本実施例は、粒子径を０．３〜０．５ｍｍとしたから、被処理物４の良好な処理が行われるのは勿論、周囲への飛散の問題は少なく、取り扱い性も良好となるから、従来においてウエットブラスト処理を行うことができなかった環境においても確実に導入することができる。

また、本実施例は、圧搾空気の噴射圧が順次段階的に低減する多段処理するから、被処理物４の表面の光沢度を飛躍的に向上することができる。

また、本実施例は、径の異なる研磨材１ｂ夫々を混入した複数種類の砥粒１を用意し、径の大きな研磨材１ｂを混入した砥粒１を液体２に混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射し、その後、径の小さな研磨材１ｂを混入した砥粒１を液体２に混入したスラリ３を圧搾空気と共に噴射し、噴射する砥粒１に混入する研磨材１ｂの径が順次小さくなるように処理するから、被処理物４の表面の光沢度を飛躍的に向上することができる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１砥粒
１ａ球状弾性材
１ｂ研磨材
２液体
３スラリ

Claims

液体に砥粒を混入したスラリを圧搾空気と共に噴射するウエットブラスト処理方法であって、ゴム硬度Ａ２０〜Ａ４０の球状弾性材内に、径の異なるモース硬度１２〜１５の研磨材夫々を散在せしめた複数種類の砥粒を用意し、前記液体に径の大きな前記研磨材を散在せしめた砥粒を混入したスラリを圧搾空気と共に噴射し、その後、前記液体に径の小さな前記研磨材を散在せしめた砥粒を混入したスラリを圧搾空気と共に噴射し、噴射する前記砥粒に散在せしめる研磨材の径を順次小さくなるようにすることを特徴とするウエットブラスト処理方法。
請求項１記載のウエットブラスト処理方法において、懸濁重合法を用いて前記球状弾性材内に前記研磨材を散在せしめることを特徴とするウエットブラスト処理方法。
請求項１，２いずれか１項に記載のウエットブラスト処理方法において、前記球状弾性材としてポリウレタン樹脂製の球状弾性材を採用することを特徴とするウエットブラスト処理方法。
請求項１〜３いずれか１項に記載のウエットブラスト処理方法において、前記砥粒は、粒子径が０．３〜０．５ｍｍであることを特徴とするウエットブラスト処理方法。
請求項１〜４いずれか１項に記載のウエットブラスト処理方法において、前記圧搾空気の噴射圧は順次段階的に低減するように処理することを特徴とするウエットブラスト処理方法。