(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材に塗料などを被覆する前に素地調整として行うブラスト処理に用いるブラスト材であって、非鉄系研削材を主成分とし、四酸化三鉄の微粉末を混合し、
前記非鉄系研削材が、銅スラグ、ニッケルスラグ、珪砂、アルマンダイト・ガーネット、及び溶融アルミナから選ばれた少なくとも一種であり、
前記非鉄系研削材の平均粒径が０．５mm〜１．０ｍｍで、ｐｈ値が７±０．５であり、
前記四酸化三鉄の前記微粉末の平均粒径が０．１〜５μｍであり、
前記ブラスト材中に、前記四酸化三鉄を０．５〜１０重量％混合し、
前記鋼材のブラスト処理による戻り錆発生を抑制することを特徴とするブラスト材。
【請求項２】
請求項１に記載のブラスト材を用い、乾式で前記ブラスト処理を行うことを特徴とするブラスト方法。
【請求項３】
請求項１に記載のブラスト材を用い、湿式で前記ブラスト処理を行うことを特徴とするブラスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材に塗料などを被覆する前に素地調整として行うブラスト処理に用いるブラスト材及びブラスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶または鋼構造物の塗装下地処理は、水を用いない乾式のブラスト処理、又は水を用いる湿式のブラスト処理で研掃が行われている。乾式のブラスト処理は、湿度の低い雰囲気に於いては、研掃された基材表面に新たな錆の発生（赤錆：酸化鉄（III）の生成、いわゆる「戻り錆」）が生じにくいものの粉塵の飛散が激しい。一方、湿式のブラスト処理は粉塵の飛散が少ないものの戻り錆の発生が多い。
特許文献１では研掃材に鉄より卑なる亜鉛系金属微粉末を含有した湿式のブラスト処理が提案されている。しかし、実用的な鉄より卑なる金属として、例えば亜鉛や錫のようなものがあるが、これら多くのものが海洋生物に有害である。また特許文献２では樹脂製品に用いるブラスト処理剤に酸化鉄が例示されているが、本発明の対象である鋼材の素地調整として行うブラスト処理については何ら言及されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４６９５７号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように、鉄より卑なる金属微粉末を用いると、実用的な鉄より卑なる金属、例えば亜鉛や錫のように多くのものが海洋生物に有害で使用法に制約がある。
なお、ブラスト処理後の鋼材への塗装は、業界規格により研掃処理後６時間以内に行われることになっている。すなわち、塗装に有害な戻り錆は、６時間以内に発生しなければよい。
また、塗装時の戻り錆発生程度、すなわち塗装可否判定は、業界規格に基づいた限度見本試片と目視比較により判定される。
【０００５】
そこで本発明は、特に６時間以内での戻り錆発生を減少させ、塗装可否判定による目視比較において塗装可判定となるブラスト材及びブラスト方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明のブラスト材は、鋼材に塗料などを被覆する前に素地調整として行うブラスト処理に用いるブラスト材であって、金属鉄以外の無機物研削材である非鉄系研削材（以下、「非鉄系研削材」という」を主成分とし、四酸化三鉄の微粉末を混合し、前記非鉄系研削材が、銅スラグ、ニッケルスラグ、珪砂、アルマンダイト・ガーネット、及び溶融アルミナから選ばれた少なくとも一種であり、前記非鉄系研削材の平均粒径が０．５mm〜１．０ｍｍで、ｐｈ値が７±０．５であり、前記四酸化三鉄の前記微粉末の平均粒径が０．１〜５μｍであり、前記ブラスト材中に、前記四酸化三鉄を０．５〜１０重量％混合し、前記鋼材のブラスト処理による戻り錆発生を抑制することを特徴とする。
請求項２記載の本発明のブラスト方法は、請求項１に記載のブラスト材を用い、乾式で前記ブラスト処理行うことを特徴とする。
請求項３記載の本発明のブラスト方法は、請求項１に記載のブラスト材を用い、湿式で前記ブラスト処理行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による非鉄系研削材を主成分とし、四酸化三鉄の微粉末を混合したブラスト材と、非鉄系研削材だけを用いた従来のブラスト材とを用いてブラスト処理を行い、業界規格限度見本とを比較した戻り錆発生状態の評価をブラスト処理から３時間後に行った。その結果、従来のブラスト材には業界規格限度見本の色度を超えた黄ばみが見られたが、本発明によるブラスト材では業界規格限度見本の色度の１／２程度であり、明らかに戻り錆の発生を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１におけるブラスト材の赤錆発生状態の写真
【図２】比較例１におけるブラスト材の赤錆発生状態の写真
【図３】比較例１の表面形状を示す３００倍のＤＭＳ写真
【図４】比較例１の表面形状を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真
【図５】比較例１のＯ、Ｆｅ、Ｓｉの元素面分析を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真
【図６】実施例１の表面形状を示す３００倍のＤＭＳ写真
【図７】実施例１の表面形状を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真
【図８】実施例１のＯ、Ｆｅ、Ｓｉの元素面分析を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真
【図９】実施例１のＯ、Ｆｅ、Ｓｉの元素面分析を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真
【図１０】（ａ）比較例２のブラスト処理後３時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）比較例２のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１１】（ａ）実施例２のブラスト処理後３時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）実施例２のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１２】（ａ）比較例３のブラスト処理直後の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）比較例３のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１３】（ａ）実施例３のブラスト処理後３時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）実施例３のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１４】（ａ）比較例４のブラスト処理直後の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）比較例４のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１５】（ａ）実施例４のブラスト処理後３時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）実施例４のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１６】（ａ）比較例５のブラスト処理直後の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）比較例５のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【図１７】（ａ）実施例４のブラスト処理後３時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真、（ｂ）実施例４のブラスト処理後６時間経過時の表面の赤錆発生状態の写真
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施の形態によるブラスト材は、非鉄系研削材を主成分とする。非鉄系研削材は、グリット状又はショット状の粒子であることが好ましく、銅スラグ、ニッケルスラグ、珪砂、アルマンダイト・ガーネット、及び溶融アルミナから選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。非鉄系研削材は、ｐｈ値が７±０．５の中性が好ましい。また、非鉄系研削材の粒径は、下地処理の仕上がり表面粗さに応じて０．５mm〜１．０ｍｍが好ましい。
例えば、銅スラグは、銅を精練する過程において、精鉱中に鉄分・石灰石・珪石が結合したもので、これを水で急冷砕し、砂状に加工したもので、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）と二酸化珪素（ＳｉＯ２）を主成分とし、グリッド状の研削材である。銅スラグの化学成分は、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が４５〜５５％、二酸化珪素（ＳｉＯ２）が３０〜３６％、酸化カルシウム（ＣａＯ）が２〜７％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が３〜６％、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が０〜１％である。
【００１０】
本実施の形態によるブラスト材には、非鉄系研削材と四酸化三鉄の微粉末と混合したものを用いることで達成できる。好ましくは平均粒径０．１〜５μｍの四酸化三鉄の微粉末を用いることであり、より好ましくはその混合割合が０．５〜１０重量％である。さらに好ましくは、銅スラグ、ニッケルスラグ、珪砂、アルマンダイト・ガーネット、及び溶融アルミナから選ばれた少なくとも一種からなる非鉄系研削材に対して四酸化三鉄を０．５〜１０重量％混合する。四酸化三鉄の微粉末は、非鉄系研削材に対して１〜７重量％混合することが好ましい。
四酸化三鉄の微粉末の平均粒径が０．１μｍ未満であったり、またその平均粒径が５μｍより大であると、赤錆の発生を抑制できないことがある。
非鉄系研削材に対する四酸化三鉄の混合割合が０．５重量％未満であると、赤錆の発生を抑制できないことがある。一方、１０重量％より多くなると、高コストとなり、実用上問題がある。
非鉄系研削材と四酸化三鉄の微粉末の混合物は、非鉄系研削材を四酸化三鉄の微粉末で被覆した状態が好ましい。
【００１１】
非鉄系研削材として用いるニッケルスラグは、ニッケルを精練する過程において、精鉱中に鉄分・石灰石・珪石が結合したもので、これを水で急冷砕し、砂状に加工したもので、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）と二酸化珪素（ＳｉＯ２）を主成分とし、グリッド状の研削材である。
【００１２】
珪砂には、川砂や山砂などの天然珪砂と、珪酸分９０％以上の珪石を粉砕・分級した人造珪砂があり、粒径分布等の品質安定性の点から人造珪砂が多く使われている。この珪砂はグリッド状の研削材である。
【００１３】
アルマンダイト・ガーネットは天然に産出する鉱物であり、化学式は[Ｆｅ３Ａｌ２（ＳｉＯ４）３]である。珪砂に比べて高硬度で、粉塵の発生が少なく、研削材として好ましく使われている。
【００１４】
溶融アルミナは、溶融したボーキサイトやアルミナを冷却、粉砕したグリッド状のＡｌ２O３を主要成分とするグリッド状の研削材である。
【００１５】
ブラスト材の作成方法は、水中に非鉄系研削材と四酸化三鉄の微粉末とを混合させればよく、特に限定されない。具体的には、非鉄系研削材と四酸化三鉄の微粉末とを水中に分散させることも可能であるが、あらかじめ水中に四酸化三鉄の微粉末を分散させ、非鉄系研削材をさらに分散させることが好ましい。
【００１６】
ブラスト装置には、水タンクから吸い上げられ、ポンプから吐出される水の噴射量を調整可能な水量調整バルブを備えたものが好ましい（例えば、タイプ：ＹＢＲＭ−２型  株式会社吉原鉄工所製造、ケーエムマテリアル株式会社販売）。
同装置によれば、水量調整バルブの開度を０とすることで乾式でのブラスト処理が行え、バルブ開度を１〜２とすることで湿式でのブラスト処理が行え、バルブ開度を３〜５とすることで洗浄を行える。
【００１７】
湿式でのブラスト処理は、空気圧０．５〜１ＭＰａで、空気量（５〜２２）L／分に対し水量（０．５〜７）L／分とすることが好ましい。
また、非鉄系研削材と四酸化三鉄の微粉末とを混合したブラスト材でブラスト処理を行った後に、洗浄によって塗布むらを低減することが好ましい。
なお、乾式でのブラスト処理は、湿式でのブラスト処理に比べると戻り錆が生じにくいが、ブラスト処理後に洗浄を行う場合や、洗浄を行わなくても、湿度の高い環境下ではブラスト処理後の時間経過による戻り錆の発生が早いため、四酸化三鉄の微粉末を混合することは、乾式でのブラスト処理において有効である。
【実施例】
【００１８】
（評価試験１）
実施例１として、非鉄系研削材として銅スラグを用い、平均粒径５μｍ以下の四酸化三鉄の微粉末を銅スラグに対して１０重量％混合したブラスト材を用いた。比較例１として、銅スラグだけのブラスト材を用いた。
予め小片（２０ｍｍ×１０ｍｍ）に切断した試料鋼片を板材に糊付けしてブラスト処理を行った。ブラスト処理は、小型コンプレッサー２台を連結して約０．８ＭＰａ程度の圧力で数秒〜１０秒程度乾式で行った。ブラスト処理後、水スプレーで試料鋼片に水を吹きかけ、６時間後の赤錆発生程度を肉眼観察した。
【００１９】
表面の赤錆発生状態を図１及び図２に示す。図２に示すように比較例１における資料鋼片２１には赤錆が発生しているが、図１に示すように実施例１における資料鋼片１１にははまだ発生が認められず黒かわ状が観察される。明らかに実施例１における資料鋼片１１は比較例１における資料鋼片２１より赤錆発生が少なくなっている。
次に、実施例１と比較例１とについて、表面形状をデジタルマイクロスコープ（ＤＭＳ）により１００倍〜５００倍で観察した。その後、エネルギー分散型走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＤＳ）で高倍率（数１０００倍）の形状観察とその視野での面分析（元素分布マップ）を実施し、Ｆｅ３Ｏ４の存在を確認した。
【００２０】
図３は比較例１における資料鋼片２１の表面形状を示す３００倍のＤＭＳ写真、図４は比較例１における資料鋼片２１の表面形状を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真、図５は比較例１における資料鋼片２１のＯ、Ｆｅ、Ｓｉの元素面分析を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真、図６は実施例１における資料鋼片１１の表面形状を示す３００倍のＤＭＳ写真、図７は実施例１における資料鋼片１１の表面形状を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真、図８及び図９は実施例１における資料鋼片１１のＯ、Ｆｅ、Ｓｉの元素面分析を示す２０００倍のＳＥＭ−ＥＤＳ写真である。
【００２１】
比較例１では、図３に示すように、表面付着物があることがわかる。また図４に示すように全体に凹凸が激しく、数１０〜数１００μｍ程度の角片が付着している。また、図５に示すように、全体にＯの分布が均一でなく、ＯとＳｉの分布が一致している箇所、Ｆｅ以外の他元素を検出しない箇所、などが観察される。これらのことから鉄素地に銅スラグが一部付着しているといえる。
【００２２】
一方、実施例１においても、図６に示すように、表面付着物があることがわかる。また、図７に示すように、全体に数１０〜数１００μｍ程度の角片が存在し、その上及び間に１μｍ前後の粒子が数多く存在する。また、図８に示すように、比較例１に比べてＯの分布が比較的均一で、部分的に銅スラグと思われるＳｉの多く分布している箇所がある。また、図９に示すように、比較例１に比べてＯの分布が均一で、銅スラグと思われるＳｉ分布箇所以外にもＯ分布が見られることから、Ｆｅ３Ｏ４が分布していると思われる。
【００２３】
以上のことから、比較例１では、鋼材表面がかなり凹凸状に変化し、銅スラグ片が表面に部分的に付着しているか、又は銅スラグ片が見られず単に凹凸状だけの箇所も見られる。
これに対して実施例１では、比較例１と同様に鋼材表面がかなり凹凸状になっており、銅スラグ片も表面に付着していることが観察される。しかし、銅スラグのない箇所でもＯの存在を確認できることからＦｅ３Ｏ４の微粉末が分布していると考えられる。
このように、実施例１では、銅スラグとＦｅ３Ｏ４が部分的に残留し、防錆効果あるいは赤錆発生を遅らせる効果を高めているといえる。
【００２４】
（評価試験２）
実施例２として、非鉄系研削材としてニッケルスラグを用い、平均粒径５μｍ以下の四酸化三鉄の微粉末をニッケルスラグに対して１０重量％混合したブラスト材を用いた。比較例２として、ニッケルスラグだけのブラスト材を用いた。湿式でのブラスト処理を行い、ブラストエア圧力を０．７／ｋｗ、ブラスト使用量を５０／ｃｍ２とした。環境温度は２１℃、環境湿度は６１％であった。
【００２５】
図１０は、比較例２の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真、図１１は、実施例２の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真である。
図１０と図１１との比較で明らかなように、比較例２に対して実施例２の赤錆の発生が抑制されていることがわかる。
【００２６】
（評価試験３）
実施例３として、非鉄系研削材として珪砂を用い、平均粒径５μｍ以下の四酸化三鉄の微粉末を珪砂に対して１０重量％混合したブラスト材を用いた。比較例３として、珪砂だけのブラスト材を用いた。湿式でのブラスト処理を行い、ブラストエア圧力を０．７／ｋｗ、ブラスト使用量を５０／ｃｍ２とした。環境温度は２０℃、環境湿度は６０％であった。
【００２７】
図１２は、比較例３の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真、図１３は、実施例３の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真である。
図１２と図１３との比較で明らかなように、比較例３に対して実施例３の赤錆の発生が抑制されていることがわかる。
【００２８】
（評価試験４）
実施例４として、非鉄系研削材としてアルマンダイト・ガーネットを用い、平均粒径５μｍ以下の四酸化三鉄の微粉末をアルマンダイト・ガーネットに対して１０重量％混合したブラスト材を用いた。比較例４として、アルマンダイト・ガーネットだけのブラスト材を用いた。湿式でのブラスト処理を行い、ブラストエア圧力を０．７／ｋｗ、ブラスト使用量を５０／ｃｍ２とした。環境温度は２０℃、環境湿度は６０％であった。
【００２９】
図１４は、比較例４の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真、図１５は、実施例４の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真である。
図１４と図１５との比較で明らかなように、比較例４に対して実施例４の赤錆の発生が抑制されていることがわかる。
【００３０】
（評価試験５）
実施例５として、非鉄系研削材として溶融アルミナを用い、平均粒径５μｍ以下の四酸化三鉄の微粉末を溶融アルミナに対して１０重量％混合したブラスト材を用いた。比較例５として、溶融アルミナだけのブラスト材を用いた。湿式でのブラスト処理を行い、ブラストエア圧力を０．７／ｋｗ、ブラスト使用量を５０／ｃｍ２とした。環境温度は２１℃、環境湿度は６０％であった。
【００３１】
図１６は、比較例５の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真、図１７は、実施例５の表面の赤錆発生状態を示し、（ａ）はブラスト処理後３時間経過時の写真、（ｂ）はブラスト処理後６時間経過時の写真である。
図１６と図１７との比較で明らかなように、比較例５に対して実施例５の赤錆の発生が抑制されていることがわかる。
【００３２】
（評価試験６）
実施例６として、非鉄系研削材として銅スラグを用い、平均粒径０．１５μｍの四酸化三鉄の微粉末を銅スラグに対して７重量％混合したブラスト材を用いた。
実施例１と同様にブラスト処理後、水スプレーで試料鋼片に水を吹きかけ、６時間後の赤錆発生程度を肉眼観察した。その結果、赤錆の発生が抑制されていることを確認した。
【００３３】
（評価試験７）
実施例７として、非鉄系研削材として銅スラグを用い、平均粒径３．８μｍの四酸化三鉄の微粉末を銅スラグに対して１重量％混合したブラスト材を用いた。
実施例１と同様にブラスト処理後、水スプレーで試料鋼片に水を吹きかけ、６時間後の赤錆発生程度を肉眼観察した。その結果、赤錆の発生が抑制されていることを確認した。
【００３４】
（評価試験８）
実施例８として、非鉄系研削材として銅スラグを用い、平均粒径３．８μｍの四酸化三鉄の微粉末を銅スラグに対して０．５重量％混合したブラスト材を用いた。
実施例１と同様にブラスト処理後、水スプレーで試料鋼片に水を吹きかけ、６時間後の赤錆発生程度を肉眼観察した。その結果、赤錆の発生が抑制されていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によるブラスト材及びブラスト方法は、鋼材に塗料などを被覆する前に素地調整として行うブラスト処理に適し、特に船舶や鉄橋などの鋼構造物の塗装下地処理に適しており、その産業に寄与するところが大である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  実施例１における資料鋼片
２１  比較例１における資料鋼片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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