(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削材としてのアルミナ、ガーネット、珪砂、ガラスビーズ、炭化珪素またはスラグに対して５〜３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が濡れるように事前に調製したブラスト材。
【請求項２】
界面活性剤を含む請求項１記載のブラスト材。
【請求項３】
保湿剤を含む請求項１または２に記載のブラスト材。
【請求項４】
防錆剤を含む請求項１から３のいずれかに記載のブラスト材。
【請求項５】
研削材としてのアルミナ、ガーネット、珪砂、ガラスビーズ、炭化珪素またはスラグに対して５〜３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が濡れるように事前に調製したブラスト材を、ブラスト装置のブラスト材貯留タンクに入れ、圧縮エアにより被処理物へ噴射するブラスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製品に防錆防食目的として塗装等の除去や溶射を施す場合の素地調製ブラスト処理に用いられるブラスト材およびブラスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンド等の研削材を圧縮エア等で噴射させて塗装皮膜を剥ぎ取るブラスト方法において、通常は乾燥した状態の研削材を用いる乾式ブラスト処理が行われる。乾式ブラスト処理では、研削材が被処理物に衝突して破砕されるため粉塵が発生したり、被処理物表面から剥ぎ取られた塗装皮膜や基材の酸化物である錆等の粉塵が発生したりする。特に、市街地や河川上の橋梁等の劣化した塗装の塗り替え時など、粉塵対策に大きな費用を要している。
【０００３】
そのため、この乾式ブラスト処理では、作業中に発生する粉塵の発生や飛散を防止するための様々な工夫が行われている。例えば、特許文献１には、乾式ブラストでは粉塵が広範囲に飛散するため、オープンスペースでのブラスト作業の実施が難しいことから、研削材の噴射ノズル部において必要に応じて水等を噴霧する機能を付加して湿式ブラストも可能としたブラスト装置が記載されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、タンク内に充填した研削材を水圧で圧縮し、粒子間の水しかない状態でトコロテン式に押し出し、ブラストエアに載せる方式の湿粒ブラストが記載されている。この方式では、湿った粒子が加工物に衝突する瞬間、水膜を落下傘状に放出して粉塵発生を抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８８０４９８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“湿粒ブラスト”，［online］，ＳＮＭアジア株式会社，［平成２２年１１月２２日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://snmasia.jp/blaster/blaster01.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のように、乾燥した研削材を吹き付けて、その周囲から水の噴霧膜によって粉塵を抑える方式の場合、研削材等の飛散防止は水による粉塵の捕集であるために、粉塵発生を低減させるには水の噴霧量を多くすることが必要である。また、大量の廃水が発生するため、処理後の水処理の課題も発生する。
【０００８】
また、特許文献１のブラスト装置では、乾式の研削材を貯めるタンクと、この研削材を一定量切り出す部分を搭載する本体装置部分と、水の噴霧をするために、水を貯めるタンクと、水を加圧して送り出す水ポンプ部分と、ホース類と吹き付けを行うノズル部分とがあり、装置全体が大掛かりとなっている。また、この例では、ブラストノズル部において、水を混入させる方法を取っているが、研削材とエアの混合搬送中に水を混合する部分を持つような装置もある。しかしながら、これらは、水や研削材の体積に対して圧倒的にエア量が多く、実際には、エアに水滴と研削材がバラバラに混入しているだけで、研削材の粒の一粒一粒が十分に濡れることはない。さらに、特許文献１のブラスト装置では、現地施工等を実施する場合には、工事用の足場上へ大掛かりな装置全体を設置することが難しいため、処理対象物の近郊の足場下部（地面等）に装置を設置して用いることになる。そのため、吹き付けを行うノズルとタンクとを繋ぐホースの長さが長くなり、処理の能力の低下や、必要な圧縮エアの供給源のエアコンプレッサがより強力な大型の装置となる。
【０００９】
また、非特許文献１に記載の湿粒ブラストでは、水圧で押し出すことで研削材を湿らせているだけであるため、水分量のコントロールが不可能であり、水分量が不均一であるために、実際には過剰な水分が噴射される傾向にある。特に、新たにブラストを開始する際には、乾燥した研削材をタンク内に充填し、水圧を加えてから水分が研削材の粒子間に行き渡るまで作業を開始することができないという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明においては、ブラスト処理中に発生する除去塗装皮膜や、研削材の粉塵が少なく、大掛かりなブラスト装置が不要であり、ブラスト処理後の水処理を不要とすることが可能なブラスト材およ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】
【００１１】
本発明のブラスト材は、研削材に対して５〜３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が均等に濡れるように事前に調製したブラスト材である。本発明のブラスト材は、乾式ブラストと同様に、ブラスト装置のブラスト材貯留タンクに入れ、圧縮エアにより被処理物へ噴射することで、ブラスト材が保有する水分により粉塵を捕集することができ、粉塵の発生を防止することができる。また、本発明のブラスト材によれば、粉塵の飛散防止に必要な量だけ水分が含まれるため、ブラスト処理中および処理後に過剰な廃水が発生しない。さらに、本発明のブラスト材は、水分調製を済ませた状態で小分け袋等により提供できるため、従来の水を貯めるタンクが不要となる。
【００１２】
なお、研削材に対して５質量％未満の水分を含む場合には、水分が不足して粉塵の発生防止が十分にできなくなる。一方、研削材に対して３０質量％超の水分を含む場合には、研削材から水分が分離してしまい、ブラスト処理中および処理後の過剰な廃水が発生することになる。
【００１３】
また、本発明のブラスト材は、界面活性剤を含むことが望ましい。本発明のブラスト材は水分を含むため、ブラスト材貯留タンクから送り出す際にブラスト材同士が固まりやすく、流動性が悪くなることがある。そこで、本発明のブラスト材に界面活性剤を含ませることで、流動性を改善して安定的に送り出しを行うことが可能となる。
【００１４】
また、本発明のブラスト材は、保湿剤を含むことが望ましい。塗装除去目的では、研削材の粒子が小さい（粒子直径０．１〜０．１５ｍｍ）方が効果的であり、その場合、研削材が保有可能な水分量は多くなる（最大２０質量％程度）が、塗装除去では水分量１５〜３０質量％が好ましいために、保湿剤を含ませることが望ましい。溶射の素地調製等では、粒子は比較的大きめ（粒子直径０．６〜０．８５ｍｍ）の方が好ましく、この場合、研削材が保有可能な水分量は少なくなる（最大１５質量％程度）が、溶射の素地調製では水分量５〜２０質量％が好ましいために、保湿剤を含ませることが望ましい。本発明のブラスト材に保湿剤を含ませることで、研削材が保有可能な水分量を増やすことが可能となり、水分を研削材に均等に保有させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明のブラスト材は、防錆剤を含むことが望ましい。本発明のブラスト材は、防錆剤を含ませることで、ブラスト処理後に行う、溶射や塗装までの施工間隔を長くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
（１）研削材に対して５〜３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が均等に濡れるように事前に調製したブラスト材によれば、乾式ブラストと同様に被処理物へ噴射することで、ブラスト材が保有する水分により粉塵を捕集することができ、粉塵の発生を防止することができる。また、ブラスト処理中および処理後に過剰な廃水が発生しないため、処理後の研削材の処理以外の水処理が不要となる。さらに、小分け袋等により提供できるため従来の水を貯めるタンクが不要であり、ブラスト装置全体の小型化が可能であるため、現場施工などで用いる足場上へブラスト装置全体を設置することが可能となる。そのうえ、吹き付けを行うノズルとブラスト材貯留タンクとを接続するホースは最短の長さで済むため、処理能力の低下を軽減することができ、小型のエアコンプレッサでの運用が可能となる。
【００１７】
（２）界面活性剤を含むことにより、流動性を改善して、ブラスト材貯留タンクからブラスト材を安定的に送り出すことが可能となる。
【００１８】
（３）保湿剤を含むことにより、研削材が保有可能な水分量を増やすことが可能となり、水分を研削材に均等に保有させることが可能となる。
【００１９】
（４）防錆剤を含ませることで、ブラスト処理後に行う、溶射や塗装までの施工間隔を長くすることが可能となる。例えば、溶射の素地調製ブラスト処理に使用する場合は、ＪＩＳ  Ｈ８３００にあるように、ブラスト処理から溶射施工まで４時間以内で実施しなければならない制約があるが、防錆剤を含ませることで、１〜２日後の溶射施工をおこなった場合の、溶射皮膜の密着力低下を抑えることが可能となり、作業性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態におけるブラスト材を使用するブラスト装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるブラスト装置と従来のブラスト装置とを比較した説明図である。
【図３】ブラスト試験条件を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の形態におけるブラスト材を使用するブラスト装置の概略構成図である。図１において、本発明の実施の形態におけるブラスト装置としてのブラスト装置は、ブラスト材としてのブラスト材１を貯めるブラスト材貯留タンク２と、被処理物Ｘにブラスト材１の吹き付けを行うブラストノズル３と、ブラスト材貯留タンク２とブラストノズル３とを接続するブラストホース４とを備える。また、このブラスト装置には、圧縮エアを供給するエアコンプレッサ５が別に接続される。
【００２２】
ブラスト材貯留タンク２の下部にはブラスト材１の切り出しを行う切り出し部２ａと、ブラスト材１と圧縮エアとを混合してブラストホース４へ送り込む混合部２ｂとが設けられている。混合部２ｂとエアコンプレッサ５とはエアホース６ａにより接続されている。また、エアコンプレッサ５とブラスト材貯留タンク２の上部とはエアホース６ｂにより接続されている。
【００２３】
本発明の実施の形態におけるブラスト材貯留タンク２は、圧縮エアにより加圧してブラスト材１を送り出す加圧型であるが、加圧なしの開放型とすることも可能である。また、本実施形態におけるブラスト材１は、従来の乾式の研削材と比較して流動性が悪くなる場合が多いため、切り出し部２ａは、テーブルフィーダ、スクリュフィーダやロータリバルブフィーダ等の各種の定量切り出し装置により構成されており、定量的に切り出して混合部２ｂへ供給するようになっている。
【００２４】
エアコンプレッサ５は、電動式やエンジン式等を用いることができる。エアコンプレッサ５により発生させた圧縮エア中の油分や水分等は、図示しないドレン除去装置を介してエアホース６ａ，６ｂによりブラスト材貯留タンク２および混合部２ｂへ供給される。また、図示しないが、当ブラスト装置の起動や停止を行うための操作スイッチやバルブ類等を備えている。
【００２５】
当ブラスト装置に使用するブラスト材１は、研削材に対して５〜３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が均等に濡れるように事前に調製したものである。研削材としては、ブラスト処理用非金属系研削材の全ての種類、例えばアルミナ、ガーネット、珪砂、ガラスビーズ、炭化珪素やスラグ等を用いることができる。研削材と水分とは事前に混合調製を行い、例えば１０〜２５ｋｇを１袋として小分け袋などに詰めておく。また、水分の他に、市販の防錆剤、界面活性剤や保湿剤等を含ませることが可能である。
【００２６】
防錆剤としては、例えば市販品のアミン系防錆剤等が利用できる。界面活性剤としては、例えば市販品のナフタレンスルホン酸ホルマリン系化合物、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリオキシエチレン脂肪酸メチルエステル等が利用できる。保湿剤としては、例えば市販品のポリアクリル酸ナトリウム系等が利用できる。
【００２７】
水分は、研削材の種類や粒度等に応じて、５〜３０質量％の範囲で調整する。例えば、研削材がアルミナで、粒子直径が０．１〜０．１５ｍｍの粒度の場合、水分量５質量％の袋、１０質量％の袋、・・・、３０質量％の袋など、ある程度水分量が異なる種類のものを詰めた袋を準備する。また、ブラスト材１を詰める袋は、蒸発などによって水分量が変化しないような保管袋を利用する。
【００２８】
また、界面活性剤を含ませる場合、ブラスト材１に含まれる水分に対して、例えば０．１〜５質量％の界面活性剤を含ませる。アルミナで粒子直径が０．１〜０．１５ｍｍの研削材などの場合、ブラスト材貯留タンク２から切り出し部２ａへの送り出しや、切り出し部２ａから混合部２ｂまで送り出しを行う際に、ブラスト材１同士が固まりやすく、流動性が悪くなることがあるため、界面活性剤を含ませることで流動性を改善することができる。これにより、ブラスト材貯留タンク２からブラスト材１を安定的に送り出すことが可能となる。
【００２９】
また、ブラスト材１には、保湿剤を含ませることが望ましい。研削材の粒子直径が０．１〜０．１５ｍｍの場合、研削材が保有可能な水分量は２０質量％程度、粒子直径が０．６〜０．８５ｍｍの場合は１５質量％程度であるため、これらを超える水分は研削材が保有できずに分離してしまう。このため、保湿剤を含ませると、研削材が保有可能な水分量を増やすことができ、水分を研削材に均等に保有させることが可能となる。
【００３０】
なお、研削材に水分の他、防錆剤、界面活性剤や保湿剤等を含ませる場合、防錆剤、界面活性剤や保湿剤等と水分の全体量が、研削材に対して５〜３０質量％とすることが望ましい。これにより、防錆剤、界面活性剤や保湿剤等を含ませた場合でも、ブラスト材全体のうちの研削材の割合は変わらないため、目標とするブラスト性能を維持することができる。
【００３１】
上記構成のブラスト装置において、事前に調製されたブラスト材１を必要な分量だけブラスト材貯留タンク２へ入れる。ブラスト装置を起動すると、エアコンプレッサ５から圧縮エアが、ブラスト材貯留タンク２および混合部２ｂへ供給され、ブラストホース４を介してブラストノズル３より噴射される。ブラスト材１は、切り出し部２ａにより定量的に切り出され、混合部２ｂへ送られる。そして、ブラスト材１は、混合部２ｂで圧縮エアにより粉砕されながら、この圧縮エアの噴射に乗せられてブラストホース４内部を通過し、ブラストノズル３の噴射口３ａから噴射される。
【００３２】
ブラスト材１は、被処理物Ｘの表面に衝突して、塗装皮膜、錆や汚れ分等の付着物Ｙを剥ぎ落とし後、被処理物Ｘの周辺へ飛散し、堆積する。本実施形態におけるブラスト材１は、研削材粒子の表面が必ず水分の皮膜により覆われているため、ブラストノズル３より噴射されて被処理物Ｘの表面に衝突する際に、付着物Ｙの表面に研削材が保有している水分が先に吹き付けられ、その後、研削材粒子により付着物Ｙの粉砕や剥離が生じる。そのため、付着物Ｙの粉砕や剥離時に発生した付着物の粉塵を効率よく湿らせることができ、粉塵発生が抑えられる。
【００３３】
また、本発明の実施の形態におけるブラスト材１では、必要に応じて水分量が５〜３０質量％の異なるブラスト材１の小分け袋等で任意に選定して使用することができるため、被処理物Ｘの状態に合わせて粉塵の発生を抑えることが可能である。また、本実施形態におけるブラスト材１では、噴射量が安定せず、変動した場合であっても、水だけが噴射されることはなく、噴射されるブラスト材１に対して水分量が一定であるため、過度の水分の飛散や、水分不足よる粉塵の過大な発生を抑えることが可能である。
【００３４】
以上のように、本発明の実施の形態におけるブラスト材１によれば、乾式ブラストと同様に被処理物Ｘへ噴射することで、ブラスト材１が保有する水分により粉塵を捕集することができ、粉塵の発生を防止することができる。また、ブラスト処理中および処理後に過剰な廃水が発生しないため、処理後の研削材の処理以外の水処理が不要である。
【００３５】
ここで、本発明の実施の形態におけるブラスト装置と従来のブラスト装置との違いについて図２を参照して説明する。図２は本発明の実施の形態におけるブラスト装置（同図（ａ））と従来のブラスト装置（同図（ｂ））とを比較した説明図である。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、本発明の実施の形態におけるブラスト装置では、足場上にブラスト材貯留タンク２が設置され、地上に設置されるエアコンプレッサ５とエアホース６により接続されるのに対し、図２（ｂ）に示すように、従来のブラスト装置では、地上にブラスト材貯留タンク１０、水タンク１１ａおよび水ポンプ１１ｂからなる水供給装置１１およびエアコンプレッサ１２が設置され、地上から足場上のブラストノズル１３までブラストホース１４および水ホース１５により接続されている。
【００３７】
図２に示すように、本発明の実施の形態におけるブラスト装置では、研削材に対して５〜３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が均等に濡れるように事前に調製したブラスト材１を小分け袋１ａ等により提供できるため、従来のブラスト装置が備える水タンク１１ａ、水ポンプ１１ｂや水ホース１５等が不要であり、ブラスト装置全体の小型化が可能であり、現場施工などで用いる足場上へ、このブラスト装置全体を設置することが可能である。
【００３８】
そのため、吹き付けを行うブラストノズル３とブラスト材貯留タンク２とを接続するブラストホース４は最短の長さで済むため、処理能力の低下を軽減することができ、小型のエアコンプレッサ５での運用が可能である。一方、従来のブラスト装置では、水分を水タンク１１ａおよび水ポンプ１１ｂにより供給し、大型であるため、足場上に設置することができず、地上から足場上まで長い水ホース１５により供給することが必要であり、必然的にブラストホース４も長くなる。
【実施例】
【００３９】
上記実施形態におけるブラスト材１を用いたブラスト装置によりブラスト試験を行った。試験は、図３（ａ）に示すように１辺が１ｍの正方形の鋼板７を用いて行った。鋼板７は厚さ３．２ｍｍの黒皮鋼板（ＳＳ４００）である。この鋼板７を図３（ｂ）に示すように、支持台（図示せず。）に垂直に取り付け、ブラストノズル３が鋼板７の中央に向けて噴射角度が直角に、かつ鋼板７とブラストノズル３先端の距離が２００ｍｍになるように固定した状態で、ブラスト材１を、ブラストホース４を通じてブラストノズル３の先端から鋼板７に吹き付けた。
【００４０】
この状態は、鋼板７表面にブラスト材１が衝突して鋼板７の表面の酸化皮膜（黒皮）を除去する状態であり、通常の乾式ブラストでは、粉塵が発生する状態である。このとき、各種のブラスト材１を投射した場合の粉塵の発生状態や、表面に付着する水分の広がり方を観察して、ブラスト材１の効果を確認した。なお、ブラスト材１の量は、研削材１ｋｇに対して、各種の水分量を設定した。また、水分量に合わせて、適時、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、および、保湿剤としてポリアクリル酸ナトリウムを添加した。
【００４１】
このブラスト材１（研削材１ｋｇ＋水分）をおよそ１分間投射して、鋼板７表面の状態を観察して評価を行った。評価の基準は、表１に示す評価基準表を元にして実施した。試験結果は、表２〜表６に示した。
【００４２】
【表１】
0005490674.tif 000002
【００４３】
【表２】
0005490674.tif 000003
【００４４】
【表３】
0005490674.tif 000004
【００４５】
【表４】
0005490674.tif 000005
【００４６】
【表５】
0005490674.tif 000006
【００４７】
【表６】
0005490674.tif 000007
【００４８】
この結果、水分量５％未満では、粉塵の発生が多く、水分による粉塵抑制効果が少ないことが分かった。また、水分量３０％超では、粉塵の発生は少なくなるが、ブラスト処理後に研削材から水分が分離して過剰に水分の垂れ落ちが発生するために、研削材の処理のほかに、過剰な水処理が必要となることが分かった。このことから、研削材に対して５〜３０％の水分を含み、全ての研削材粒子が均等に濡れるように事前に調製したブラスト材１では、粉塵の発生を抑え、処理後の過剰な水処理が必要ないことが確認できた。
【００４９】
また、防錆剤の効果を確認するために、本実施例のブラスト方法と従来の乾式ブラスト方法で、溶射皮膜を作成して、溶射皮膜の付着力を測定し、防錆剤の効果を確認した。試験片としてＳＳ４００の鋼板を同じ粒度の研削材でブラスト処理を行い、本実施例のブラスト方法では、ブラスト処理後２日間後に溶射皮膜を形成した。従来の乾式ブラスト方法では、ブラスト処理後２時間（ＪＩＳ  Ｈ８３００では４時間以内）後に、溶射皮膜を形成した。皮膜の付着力測定は、ＪＩＳ  Ｈ８３００（２００５年）の附属書Ａに記載の「Ａ．２．２  引張密着強さ試験（Ａ法）」方法で実施した。試験条件および試験結果を表７に示す。
【００５０】
【表７】
0005490674.tif 000008
【００５１】
この結果、溶射の素地調製ブラスト処理に、本実施例のブラスト材１を使用する場合は、ブラスト処理から溶射施工まで４時間以内で実施しなければならない制約に関わらず、２日後に溶射施工をおこなった場合で、溶射皮膜の密着力低下は発生しないことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のブラスト材およびブラスト方法は、金属製品に防錆防食目的として劣化した塗装の除去や溶射を施す場合の素地調製作業中に発生する粉塵の発生や飛散を防止するブラスト処理に有用である。特に、市街地や河川上の橋梁等の劣化した塗装の塗り替え時など、粉塵対策に大きな費用を要していたのに対して、本発明により粉塵の発生自体を大きく減少させることができるので、塗装の塗り替えや溶射施工の費用を大きく削減できる点で好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ブラスト材
２  ブラスト材貯留タンク
３  ブラストノズル
４  ブラストホース
５  エアコンプレッサ
６，６ａ，６ｂ  エアホース
【図１】
0005490674.tif 000009
【図２】
0005490674.tif 000010
【図３】
0005490674.tif 000011