(57)【要約】【課題】  繰り返し循環使用に伴い投射材の粒度分布が変化した場合であっても、一定の剥離効果を安定的に維持することができ、これにより均一なブラスト処理を行うことを可能としたブラスト装置およびブラスト処理方法を提供する。【解決手段】  ブラスト室１０と投射材タンク２０とを備え、配管１１ａ、１１ｂを介して投射材１を循環させながらブラスト処理を行うブラスト装置１００である。未使用投射材１Ａを投入するための投射材供給装置３０を備える。ブラスト室１０と投射材タンク２０との間で、配管１１ａ、１１ｂを介して投射材１を循環させながらブラスト処理を行うブラスト処理方法である。使用済み投射材１を、ブラスト室１０から回収した後、投射材タンク２０内に収容する前に、使用済み投射材１中に、未使用投射材１Ａを投入する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト室と投射材タンクとを備え、配管を介して投射材を循環させながらブラスト処理を行うブラスト装置において、未使用投射材を投入するための投射材供給装置を備えることを特徴とするブラスト装置。
【請求項２】
前記投射材供給装置を、前記ブラスト室と投射材タンクとの間であって、該ブラスト室から投射材タンクに向かう配管途中に備える請求項１記載のブラスト装置。
【請求項３】
前記投射材タンクが、内部における前記投射材量を検知するレベルセンサを備える請求項１または２記載のブラスト装置。
【請求項４】
直圧式、吸引式および遠心式からなる群から選ばれるいずれかの方式で前記投射材の噴射を行う請求項１〜３のうちいずれか一項記載のブラスト装置。
【請求項５】
ブラスト室と投射材タンクとの間で、配管を介して投射材を循環させながらブラスト処理を行うブラスト処理方法において、使用済み投射材を、前記ブラスト室から回収した後、前記投射材タンク内に収容する前に、該使用済み投射材中に、未使用投射材を投入することを特徴とするブラスト処理方法。
【請求項６】
前記未使用投射材の投入を、前記投射材タンク内の投射材量を検知して開始する請求項５記載のブラスト処理方法。
【請求項７】
前記未使用投射材を、前記投射材タンク内における一定時間あたりの投射材減少量よりも多い一定量で投入する請求項５または６記載のブラスト処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラスト装置およびブラスト処理方法（以下、それぞれ単に「装置」および「処理方法」とも称する）に関し、詳しくは、各種塗装製品における塗装剥離、各種工具・治具等の表面研磨、モールドの表面洗浄、汚れ・サビおとし、成形品のバリ取り、ピーニングあるいは製品リユースなどの各種用途に用いられるブラスト装置およびブラスト処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗装剥離やモールド洗浄、ピーニング等の各種表面処理方法の一つとして、ブラスト処理が知られている。ブラスト処理とは、細粒状の投射材を圧縮空気に混入して被投射物に対し吹き付けることにより、その表面の研磨、研削を行う処理方法であり、かかるブラスト処理に用いるブラスト装置としては、直圧式、吸引式（サクション式）、遠心式、バレル、タンブラー等、種々のものが知られている。中でも、直圧式、吸引式等のブラスト装置においては、噴射用のノズルを用いて、投射材のワーク（被投射物）への吹き付けが行われる。
【０００３】
一方、ブラスト処理に用いられる投射材には金属系と非金属系とがあり、それぞれの用途に応じて、種類、粒径、形状を使い分けて使用されている。非金属系の投射材としては、比較的高硬度で研磨、研削効果に優れた投射材として、熱硬化性樹脂を用いたものが知られており、例えば、特許文献１には熱硬化性樹脂成形物の粒度５〜１００メッシュ粉砕品からなる研磨材が記載されている。また、帯電性を改良した投射材として、特許文献２には、熱硬化性樹脂に、導電性の、繊維、粉粒または微細粉を混合してなる投射材が記載されている。
【０００４】
上記の直圧式や吸引式のブラスト装置では、吹き付け後の投射材を回収し、循環させて使用するものが多く、例えば、特許文献３には、圧縮空気により複数のブラストノズルから噴出される研磨材を被加工物の外面に吹き付けて表面加工を行い、その後、吹き付けられた研磨材を回収して再びブラストノズルから噴出させるべく循環させるように構成したエアーブラスト装置が記載されている。
【特許文献１】特開平４−１０１７７６号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００２−７９４６７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開平６−７９６２９号公報（特許請求の範囲、［図１］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のように投射材を循環させて繰り返し使用する方法では、特に樹脂系投射材の場合、投射材自体が噴射時の衝突で粉砕されて、その投射回数ごとに粒径が小さくなっていくことになる。これにより、循環する投射材全体の粒度分布はより小さい方向へ移行するため、結果として、ブラスト開始時には一定圧力下で一定量であった投射材噴射量が、次第に増大するという現象が生ずる。
【０００６】
この場合、投射材の初期の平均粒度に適合するように噴射量を調整した状態で、繰り返し使用により平均粒度が小さくなっていくと、この粒度の低下自体に起因する剥離能力の低下が生ずる。また、これに伴い、上述のように噴射量が増加することで、噴射量とエア量とのバランスのずれに起因する噴射速度の低下、即ち剥離威力の低下が生じ、これらの相乗効果により、繰り返し循環使用に伴って剥離効果が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
このように、繰り返し循環使用に伴い剥離効果が低下すると、自動ブラスト装置などにおいては所望の剥離処理を行うことができなくなり、剥離残し等の問題が発生するおそれがある。これを防止する手段としては、投射材の粒径の低下に合わせて、噴射ノズルから噴射する投射材量とエア量とのバランスを適時調整することも考えられるが、この場合、リアルタイムで粒径を測定し、それに合わせてエア量を自動的に調整しなければならず、コスト面からも実質上不可能であった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、繰り返し循環使用に伴い投射材の粒度分布が変化した場合であっても、一定の剥離効果を安定的に維持することができ、これにより均一なブラスト処理を行うことを可能としたブラスト装置およびブラスト処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討した結果、繰り返し循環される投射材の消耗量に応じて未使用の投射材を自動投入し、投射材全体での粒度分布を均一ならしめることにより、噴射ノズルからの噴射を安定化することができ、剥離効果の低減を生ずることなく均一なブラスト処理を行うことが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明のブラスト装置は、ブラスト室と投射材タンクとを備え、配管を介して投射材を循環させながらブラスト処理を行うブラスト装置において、未使用投射材を投入するための投射材供給装置を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の装置においては、前記投射材供給装置を、前記ブラスト室と投射材タンクとの間であって、該ブラスト室から投射材タンクに向かう配管途中に備えることが好ましい。また、前記投射材タンクが、内部における前記投射材量を検知するレベルセンサを備えることも好ましい。本発明の装置は、好適には、直圧式、吸引式および遠心式からなる群から選ばれるいずれかの方式で前記投射材の噴射を行うものである。
【００１２】
また、本発明のブラスト処理方法は、ブラスト室と投射材タンクとの間で、配管を介して投射材を循環させながらブラスト処理を行うブラスト処理方法において、使用済み投射材を、前記ブラスト室から回収した後、前記投射材タンク内に収容する前に、該使用済み投射材中に、未使用投射材を投入することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の処理方法においては、前記未使用投射材の投入を、前記投射材タンク内の投射材量を検知して開始することが好ましく、好適には、前記未使用投射材を、前記投射材タンク内における一定時間あたりの投射材減少量より多い一定量で投入する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記構成としたことにより、特に樹脂系投射材を繰り返し循環させて使用した際に発生しやすい投射材の粒度分布の変動を防止して、安定化させることができ、ひいては噴射量を安定化させて、粒径と噴射量との関係を適切に調整することが可能となる。従って、ブラスト処理において最適な噴射条件を維持することができ、繰り返し使用時においても一定の剥離効果を安定的に発揮させて、結果として、均一なブラスト処理を安定して行うことができるブラスト装置およびブラスト処理方法を実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のブラスト装置の一例の概略構成図を示す。図示するように、本発明のブラスト装置１００は、ブラスト室１０と投射材タンク２０とを備え、配管１１ａ、１１ｂを介して投射材１を循環させながらブラスト処理を行うものである。
【００１６】
本発明のブラスト装置１００は、図示するように、未使用投射材１Ａを投入するための投射材供給装置３０を備える点に特徴を有する。即ち、本発明においては、この投射材供給装置３０により、ブラスト装置１００内を循環する投射材１の消耗量に応じて未使用の投射材１Ａを自動投入することで、投射材１全体の粒度分布の変動を防いで、剥離効果の低減を防止し、均一なブラスト処理を安定的に行えるブラスト装置１００を実現することが可能となったものである。
【００１７】
図示するような循環型のブラスト装置１００においては、投射材１は、投射材タンク２０から配管１１ｂを介して噴射ノズル１２に供給され、ブラスト室１０内で被投射物１３に対し噴射された後、配管１１ａを介して回収されて、再度投射材タンク２０内に収容される。この際、ブラスト室１０から回収される使用済み投射材１中には、ブラストによる表面洗浄、塗装剥離などにより発生する被投射物１３からの剥離物２と、投射材１自体の摩耗により生ずる粉塵３とが混合している。従って、これらの混合物は通常、ブラスト室１０からの回収後、投射材タンク２０内に収容する前に、分離装置（ビーズクリーナー）４０において、まだ使用可能な投射材１と、剥離物２および粉塵３とに分離される。分離された剥離物２は集塵機５０において捕集され、粉塵３はフィルタ６１を介してダストボックス６０内に回収される。また、これら投射材１等の循環を行うために用いられるエアーは、同様にフィルタ６１を通して排出口６２から外部へ排出される。  
【００１８】
この回収される粉塵３は、被投射物１３の種類やブラスト条件（噴射量、ノズルの種類、噴射圧力、ブラスト距離・角度等）が決定すると、処理中に毎時ほぼ一定量が発生することとなる。従って、この毎時発生する一定量の粉塵３の量が、即ち、投射材１の消耗量に相当し、この粉塵３の量にほぼ等しい未使用投射材１Ａを一定時間ごとにブラスト装置１００内に投入することで、装置１００内を循環する投射材１の粒度分布をほぼ一定にすることが可能となるのである。粒度分布が一定となった状態で、条件（ワーク、ノズル種類など）に応じた噴射量に調整することで、均一で安定したブラスト処理を実現することが可能となる。また、本発明により未使用投射材１Ａの定量供給を行うことで、投射材１の自動補給が可能となり、その都度装置を停止させて投射材を投入する手間が省けるため、作業の効率化にも寄与することができる。
【００１９】
投射材供給装置３０を設けて未使用投射材を投入する箇所は、図示するように、ブラスト室１０と投射材タンク２０との間であって、ブラスト室１０から投射材タンク２０に向かう配管１１ａの途中とすることが好ましい。例えば、投射材タンク２０内に直接投入することも可能であるが、この場合、使用済み投射材１と未使用投射材１Ａとが十分混合されずに、粒度分布の局所的な不均一が生ずるおそれがある。ブラスト室１から回収した使用済み投射材１と剥離物２および粉塵３との混合物中に未使用投射材１Ａを投入することで、その後、投射材タンク２０に移送されるまでの間に、使用済み投射材１と未使用投射材１Ａとが十分混合されて、均一な粒度分布を形成した状態で投射材タンク２０内に収容されることとなる。
【００２０】
前述したように、ブラスト装置１００においては一定時間ごとに一定量の投射材１が消耗されるので、この消耗量に相当する量の未使用投射材を、一定量ずつブラスト装置１００内に投入することで、粒度分布の変動を防止することができる。また、投射材の粒径およびノズル内径によりそれぞれ最適な噴射量が存在するため、この定量供給により粒度分布が安定することで、各々の条件に合った適切な噴射量の調整が可能となり、最適な噴射条件の設定が可能となる。好ましくは、定量供給の量は、実際の投射材消耗量よりも多くする。即ち、未使用投射材１Ａの投入は、投射材タンク２０内における一定時間あたりの投射材減少量より多い一定量で行うことが好ましい。
【００２１】
また、投射材供給装置３０における未使用投射材１Ａの投入方法については、特に制限されるものではないが、例えば、投射材タンク２０内に、内部における投射材量を検知するレベルセンサ（図示せず）を設け、これにより、投射材タンク内の投射材量の減少を検知して未使用投射材の投入を開始する手法を用いることができる。投射材タンク内の投射材量が一定レベルを下回った時点で投入を開始した後は、所定の投射材量まで増加した段階で同様にレベルセンサによる信号を検知して投入を停止させるか、または、投入開始後所定時間で停止させてもよい。なお、投入開始から停止までの各投入量については、循環する投射材中の粒度分布をできるだけ均一にすることが目的であるため、一回の投入量については少量、例えば、２００ｇ以下程度の量とし、これを一定間隔で投入して、全体として上記の一定量を達成させることが好ましい。この一回の投入量および投入間隔は適宜調整可能である。
【００２２】
例えば、熱硬化性樹脂を主成分とする初期粒度３０メッシュ（粒径８５０〜５００μｍ）程度の投射材１を、圧力０．５ＭＰａ、内径φ６ｍｍの噴射ノズルで噴射した場合には、３０〜１００ｇ／分程度の粉塵３が発生する。ここで、投射材の粒径および噴射量と剥離効果との関係は、図２（ａ）（内径φ６ｍｍの噴射ノズルの場合）、（ｂ）（内径φ８ｍｍの噴射ノズルの場合）のグラフに示す通りである。これらグラフから、投射材の粒径および噴射ノズルの内径ごとに最適な噴射量が存在し、噴射ノズルの内径にかかわらず、粒径が小さいほど噴射量は少ない方が好適であることがわかる。
【００２３】
従って、上記ブラスト条件において、例えば、粒度分布５００〜３００μｍ、噴射量１．２ｋｇ／分程度で噴射を安定化させるためには、以下のようにして未使用投射材の投入を行うことができる。まず、投射材タンク２０内の投射材量が初期容量の５０％程度まで低減した時点をレベルセンサによる信号で検知して、投入量５０〜１５０ｇ／回程度で未使用投射材の投入を開始する。投入は、所定間隔、例えば、５〜１０秒間隔で行い、再度レベルセンサによる信号で検知して停止させるか、または、投入開始後、所定時間、例えば、１〜３分経過後に停止させればよい。
【００２４】
また、例えば、熱硬化性樹脂を主成分とする初期粒度３０メッシュ（粒径８５０〜５００μｍ）程度の投射材１を、圧力０．５ＭＰａ、内径φ４ｍｍの噴射ノズルで噴射した場合には３０〜４０ｇ／分程度の粉塵３が発生する。これを、例えば、粒度分布５００〜３００μｍ、噴射量０．６ｋｇ／分程度で安定化させるためには、上記の場合と同様に、投射材タンク２０内の投射材量が初期容量の５０％程度まで低減した時点をレベルセンサによる信号で検知して、投入量５０〜６０ｇ／回程度で未使用投射材の投入を開始し、所定間隔、例えば、５〜１０秒間隔で投入を実施した後、再度レベルセンサによる信号で検知して投入を停止させるか、または、投入開始後、所定時間、例えば、１〜３分経過後に停止させればよい。
【００２５】
本発明のブラスト装置の具体的な装置構成については、上記投射材供給装置３０を備える以外の点については特に制限されず、従来公知のブラスト装置と同様に構成すればよい。例えば、本発明のブラスト装置は、投射材タンク２０を加圧する直圧式、投射材タンク２を減圧する吸引式（サクション式）、投射材の自重による重量式、および、噴射ノズル３内にロータを設けて、ロータの回転遠心力を利用する遠心式のうち、処理目的や対象物等に応じて、適切な噴射方式を選択することができるが、好適には、直圧式または吸引式、中でも、図示するような直圧式を用いたブラスト装置において好適である。
【００２６】
また、図示する装置１００においては、投射材タンク２０が上部タンク２０ａおよび下部タンク２０ｂの２つのタンクからなるが、これは、上部タンク２０ａを介して圧力の増減を行うことで、回収された投射材１を収容する際における分離装置４０と下部タンク２０ｂとの間の圧力差の調整をスムーズにして、連続的なブラスト処理を行わしめるものである。さらに、噴射量の調整は、下部タンク２０ｂから噴射ノズル１２につながる配管１１ｂに設けられたビーズバルブ（図示せず）を用いてビーズ量を調整することにより行うことができ、分離装置４０における投射材１と剥離物２および粉塵３との分離は、エアーの吹き出しおよび吸引により行われる。
【００２７】
本発明のブラスト装置およびブラスト処理方法に適用可能な投射材１としては、特に制限されるものではなく、熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂系投射材を初めとして、ブラスト処理時に摩耗等により消耗する全ての投射材に適用可能である。例えば、熱硬化性樹脂系の投射材に用いる熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂（メラミン−フォルムアルデヒド樹脂）、ユリア樹脂（尿素−フォルムアルデヒド樹脂）、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、グアナミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができ、その他、これらに匹敵する硬度を有する樹脂も使用可能である。これらの樹脂は、単独または硬度・比重・粘度の異なる数種の組み合わせで適宜混合して用いることができる。また、上記熱硬化性樹脂中には、用途等に応じて、パルプやガラス繊維布砕片、カーボン、人造黒鉛、金属繊維等を適宜配合することが可能である。
【００２８】
かかる樹脂系投射材としては、具体的には例えば、粒径約１０００〜５０μｍ程度の熱硬化性樹脂成形物の粉砕物であって、各粒子が実質的に鋭利な稜線で囲まれた不定形で微細な多面体とされ、かつ、分級段階ごとに粒度がある範囲内にほぼ均質化されたものを好適に用いることができる。特に好ましくは、メラミン樹脂とユリア樹脂およびフェノール樹脂の一方または双方とを配合してなる樹脂プレート状成形物を粉砕するか、または、メラミン樹脂、ユリア樹脂およびフェノール樹脂の異種プレート状成形物をそれぞれ粗く破砕して、混合した後、粉砕して不定形な多面体繊細物としたものを投射材として用いることができる。このような粉砕物からなる投射材は、ＷＯ００／４５９９４号公報に記載の方法により得ることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例）
図１に示す直圧式のブラスト装置１００において、投射材１として初期粒度が３０メッシュ程度（粒径８５０〜５００μｍ）である（株）ブリヂストン製、商品名  ＭＧ−０３を用いて、塗装製品の剥離処理を行った。なお、装置１００の投射材タンク２０内には、内部の投射材量を検知するレベルセンサが設けられていた。内径φ６ｍｍの噴射ノズルを用い、圧力を０．５ＭＰａとし、ビーズバルブを噴射量１．２ｋｇ／分に調整して噴射を行ったところ、１００ｇ／分程度の粉塵３（約１００μｍ以下）が発生した。
【００３０】
投射材タンク２０内の投射材量が初期容量の５０％程度まで低減した時点をレベルセンサによる信号で検知して、投射材供給装置３０により、投入量１５０ｇ／回、８秒間隔にて未使用投射材１Ａの投入を行い、投入開始後２分で停止させた。これにより、粒度分布は５００〜３００μｍを中心に安定し、噴射量１．２ｋｇ／分において、剥離効果を一定に維持しつつブラスト処理を行うことができた、なお、塗装製品において剥離残し等の問題は生じなかった。このときのブラスト開始直後、ブラスト１０回目、２０回目、３０回目のそれぞれの時点での投射材の粒度分布を、図３（ａ）に示す。また、この結果から得られる定量供給を行った場合の上記投射材の平均粒度分布を図３（ｂ）に併せて示す。
【００３１】
（比較例）
一方、上記と同様のブラスト条件で、未使用投射材１Ａを投入せずにブラスト処理を行ったところ、約１０回ブラスト処理を繰り返して、循環する投射材１の粒径が約３００〜１００μｍ程度になった時点で、噴射量は１．５〜２．５ｋｇ／分まで増大した。このため、粒径の低下と噴射量の増大との相乗効果により剥離効果が大幅に低減して、剥離残し等のブラスト不良が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のブラスト装置の一好適例を示す概略構造図である。
【図２】（ａ）は内径φ６ｍｍの噴射ノズルの場合、（ｂ）は内径φ８ｍｍの噴射ノズルの場合の、投射材の粒径および噴射量と剥離効果との関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、実施例におけるブラスト開始直後、ブラスト１０回目、２０回目、３０回目のそれぞれの時点での投射材の粒度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、定量供給時における投射材の平均粒度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  投射材
２  剥離物
３  粉塵
１０  ブラスト室
１１ａ、１１ｂ  配管
１２  噴射ノズル
１３  被投射物
２０（２０ａ、２０ｂ）  投射材タンク（上部タンク、下部タンク）
３０  投射材供給装置
４０  分離装置
５０  集塵機
６０  ダストボックス
６１  フィルタ
６２  排出口
１００  ブラスト装置
【図１】
2006043793.tif 000003
【図２】
2006043793.tif 000004
【図３】
2006043793.tif 000005