(57)【要約】【課題】耐磨耗性及び耐久性に優れ、加工性が容易であり、高硬度の金属粒子の最小量で効率的な耐摩耗機能を提供する高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法を提供する。【解決手段】金属板（母材）上に、融材、微細粉末で軟性に優れた金属微細粉末、耐磨耗性物質の微細粒子、及び廃タングステン粒子でなる組成物にバインダーを添加して作った流動性膠質物で板形印刷を行った後、１次焼成してバインダーを除去し、２次焼成して融着性柄を形成する。【選択図】図１
2008248674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜５ｍｍの鉄板、鋼板、ステンレス板などの基板（母材）の表面をナーリング処理するか、あるいはアルミニウム又は硅砂などでブラスト処理を行う１段階工程；
フッ化ナトリウム、ホウ酸、珪酸ナトリウム、燐化合物、重炭酸ナトリウム、及び黄血塩の中で選ばれる融剤粉末２〜３ｗｔ％、アルミニウム、ニッケル、銅、黄銅、燐銅、銀、亜鉛、鉛、及びスズの中で選ばれる低融点の軟性金属６０〜６５ｗｔ％、アルミナ、マグネシア、シリカ、クロム、及びコバルトの中で選ばれる少なくともモース硬度５以上の耐磨耗性物質粉末１５〜２０ｗｔ％、及び１０〜１５０メッシュの高硬度金属粒子２０〜２５ｗｔ％から構成される金属組成物を製造する２段階工程；
ジエチレングリコールモノブチルアセテート又はジエチレングリコールモノブチルエーテル溶媒にエチルセルロースを１１０〜１５０℃で加温溶解させたバインダー１０〜１５ｗｔ％に、前記金属組成物を添加し、高速撹拌して金属組成物ペーストを製造する３段階工程；
表面処理した基板上に、これと合致する板状金型を載せ、金型上に膠質状の金属組成物ペーストの一定量を塗布した後、ゴムブレードコーターで印刷した後、金型を除去することにより、ペースト印刷模様を形成させる４段階工程；及び
前記模様が形成された基板を耐熱性コンベヤーシステムで構成された密閉焼成炉に投入し、アンモニアガス雰囲気で徐々に温度を上昇させれば、温度５００℃〜７００℃の範囲でバインダーを分解、燃消させて除去し、ずっと昇温させて温度９００〜１３５０℃まで焼成させる５段階工程からなることを特徴とする、高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃タングステン粒子、タングステンカーバイド粒子、炭素鋼粒子などの高強度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法に係り、より詳しくは金属板（母材）上に、融材、微細粉末で軟性に優れた金属微細粉末、耐磨耗性物質の微細粒子、及び廃タングステン粒子でなる組成物にバインダーを添加して作った流動性膠質物で板形印刷を行った後、１次焼成してバインダーを除去し、２次焼成して融着性柄を形成する、高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、軟性の良い金属とは、銅を始めとして、アルミニウム、ニッケル、銀、黄銅、燐銅、亜鉛などであり、比較的耐摩耗性の良い物質とはモース硬度５以上の耐磨耗性物質であり、高強度金属粒子は寿命が終わって、使用できない鉱山用ビット、各種のチップ、ドリル、研削用工具などの廃棄物を粉砕した１０〜１５０メッシュの廃タングステン粒子、廃タングステンカーバイド粒子、炭素鋼粒子などである。
【０００３】
従来の滑り止め用階段縁部材は、ステンレス板、鉄板、黄銅板、燐青銅板に、長手方向に溝を形成するか、凹凸を形成するか、あるいは無数の突起を形成したものがある。
【０００４】
このような滑り止め用階段縁部材は、まず滑り止め機能が満足ではなく、滑り止め機能を有する溝、凹凸、突起などが摩耗し易く滑り止め機能を喪失することになる。
【０００５】
従来の他の滑り止め用階段縁部材として、強力な布地に金剛砂、硅砂、カーボランダム、アルミナなどの耐磨耗性物質を耐熱性に優れた熱硬化性樹脂のような結合剤で決着させた布地型耐磨耗性基材を一定の幅に裁断し、階段縁に接着することにより、滑り止め機能を有する階段縁部材がよく見られる。
【０００６】
このような滑り止め用階段縁耐磨耗性部材は、初期段階では滑り止め機能が優秀であると言えるが、結合剤の接着力が剪断力又は衝撃に弱くて耐磨耗性粒子が脱離し易く、特に端部分は脱離する傾向がひどくて布地又は布地の纎維が露出して美観上良くなく、耐久性が極めて短く、火事発生の際、結合剤による有毒ガスを発生させる。
【０００７】
さらに、本発明のように、廃タングステン粒子を利用した超硬合金層を形成する方法が特許文献１に開示されている。
【０００８】
特許文献１は、廃棄されるタングステンの各種チップ、鉱山用ビット、ドリル又はこれらを製作する過程で発生する廃棄物を破砕した粒子を含む表面処理組成物（炭素、クロム、マンガン、タングステン粒子、特殊金属、その他の添加剤）から、高炭素鋼板、軟鋼板上にバルクウェルディング又はＣＯ２ウェルディング、電気熔接で１次超硬合金層を形成し、その上に、１次に使用した粒子より小さなタングステン粒子を含む組成物で２次超硬合金層を形成する手順に、最上層に最小のタングステン粒子を含む組成物で超硬合金層を形成し、硬化育成させることでなる超硬合金層を形成する方法である。
【０００９】
このような耐磨耗性基材は、超強度の耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性に優れるが、母材と超硬合金層が厚いため、折曲又は曲面への２次加工が極めて難しいので、セメント、鉱山浚渫装置、設備の表面基材などの大規模の産業施設に利用可能な超硬合金層の階段縁部材用としては利用することができない。
【００１０】
その外に、従来技術として、特許文献２の“耐磨耗性に優れた研磨基材の製造方法”が紹介されている。前記発明は、本発明の出願人（発明者）の先出願発明であって、その内容を説明すれば、鉄板、鋼板、ステンレス板、及び銅板のいずれか一母材上に微細粉末の燐青銅、アルミニウム、銀、硼砂、及び油脂の組成物を全面又は部分的に接着させ、タングステンカーバイド粒子をその上に均一に分布して接着させた後、温度６００℃〜１０００℃に維持させた窒素気流雰囲気の電気炉を４〜５分間通過させて製造した耐磨耗性基材である。
【００１１】
本発明者は、以上の方法で製造された耐磨耗性研磨基材から、切断、折り曲げなどの加工によって、階段縁部材、織物起毛用円筒ローラなどの製品を開発して出市し、多量の販売実績を持っている。
【００１２】
しかし、このような過程を経ながら、前記発明に対して改良及び補完すべき問題点が多い。
【００１３】
その一例として、軟性の金属のみで高硬度の廃タングステン（廃タングステンカーバイド粒子）を決着して支持するので、外部からの大きな衝撃によって廃タングステン粒子が脱離する傾向があり、特に階段縁部材に加工する場合は、耐磨耗性研磨基材を切断することになるので、切断過程で、切断線部位からタングステン粒子が脱離して、きれいな切断面を有することができなくて商品の価値を低下させる。その外にも、２次加工製品の用途によって、基板（母材）上に金属層を薄くする場合には大きな問題がないが、金属層を厚くする場合にはタングステン粒子が沈んでしまい、表面層に軟性の金属層が形成されるので、初期段階では耐磨耗性による滑り止め機能がほとんどない。
【００１４】
また、前記発明による方法は、タングステン粒子の均質分布が難しく、軟性の金属層が低耐磨耗性によって易しく摩耗されるので、耐摩耗機能を有するタングステン粒子を決着して支持することができない。その外にも、バインダーの役割をする油脂、ワックスなどは融点が低くて高粘度を有することができないので、組成物形成の際、相異なる微細粉末又はタングステン粒子の相分離現象が発生して、均質性を有することができない欠点がある。
【００１５】
【特許文献１】大韓民国特許公告第１０−０２４３６４３号明細書
【特許文献２】大韓民国特許公告第９５−００５１１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明は従来の滑り止め用階段縁部材の問題点を改良及び補完したもので、耐磨耗性及び耐久性に優れ、加工が容易であり、高硬度の金属粒子の最小量で効率的な耐摩耗機能を提供する高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法を提供することをその目的とする。
【００１７】
また、本発明は、低融点を有する軟性金属に少なくとも硬度５以上の耐磨耗性物質を添加することで、高硬度金属粒子を支持している金属層の硬度を高めることにより、高硬度金属粒子を堅固に決着して支持するとともに、金属層の耐磨耗性を高めることにより、金属層の摩耗率を減少させて耐久性を高め、さらに母材上に一種の印刷技法を導入して飾り効果を向上させ、階段縁部材の滑り止め機能に適した程度の原材料を使用することにより、高価の軟性金属、耐磨耗性物質、特に高硬度の金属粒子を大幅に節減することができ、その外にも、高粘度及び流動性に優れた結合剤を選択して、組成物の組成の際に相分離現象を防止することにより、金属層の均質性が保障される、高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明は、１〜５ｍｍの鉄板、鋼板、ステンレス板などの基板（母材）の表面をナーリング処理するか、あるいはアルミニウム又は硅砂などでブラスト処理を行う１段階工程；フッ化ナトリウム、ホウ酸、珪酸ナトリウム、燐化合物、重炭酸ナトリウム、及び黄血塩の中で選ばれる融剤粉末２〜３ｗｔ％、アルミニウム、ニッケル、銅、黄銅、燐銅、銀、亜鉛、鉛、及びスズの中で選ばれる低融点の軟性金属６０〜６５ｗｔ％、アルミナ、マグネシア、シリカ、クロム、及びコバルトの中で選ばれる少なくともモース硬度５以上の耐磨耗性物質粉末１５〜２０ｗｔ％、及び１０〜１５０メッシュの高硬度金属粒子２０〜２５ｗｔ％から構成される金属組成物を製造する２段階工程；ジエチレングリコールモノブチルアセテート又はジエチレングリコールモノブチルエーテル溶媒にエチルセルロースを１１０〜１５０℃で加温溶解させたバインダー１０〜１５ｗｔ％に、前記金属組成物を添加し、高速撹拌して金属組成物ペーストを製造する３段階工程；表面処理した基板上に、これと合致する板状金型を載せ、金型上に膠質状の金属組成物ペーストの一定量を塗布した後、ゴムブレードコーターで印刷した後、金型を除去することにより、ペースト印刷模様を形成させる４段階工程；及び前記模様が形成された基板を耐熱性コンベヤーシステムで構成された密閉焼成炉に投入し、アンモニアガス雰囲気で徐々に温度を上昇させれば、温度５００℃〜７００℃の範囲でバインダーを分解、燃消させて除去し、ずっと昇温させて温度９００〜１３５０℃まで焼成させる５段階工程からなる、高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、全面を混合金属層混合物で融着させた階段縁部材とは異なり、部分的に模様印刷を行って混合金属層を形成して、少量の原資材で効率的な滑り止め機能を提供することにより、競争力を高めることができ、模様の現出で付加的な飾り効果を創出して商品の高級化を達成することができ、低融点の軟性金属と高融点の耐磨耗性物質及び高硬度粒子を適切に組成することで、金属混合物層に軟性を付与するとともに金属混合物層にも耐磨耗性を提供し、超硬性のタングステン粒子の支持固着機能を一層強化させてタングステン粒子の脱離を防止することにより、耐久性に優れた高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段部材の製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本発明による高硬度金属粒子を利用した階段縁部材の製造方法は、金属板材から、階段の縁部に合わせて裁断した金属板上に薄板金型を載せ、融剤、低融点の軟性金属、耐磨耗性物質、高硬度金属粒子、バインダー組成物を温度１０〜１５０℃範囲で撹拌してなる膠質化した組成物で模様に沿って印刷した後、冷却及び固化させた状態で密閉焼成炉に投入し、アンモニアガスで充填させた後、１次加熱処理でバインダーを分解燃消させて除去した後、２次焼成によって軟性の金属を溶融状態まで加熱した後、徐々に冷却させることにより、本発明の階段縁部材を製造する。
【００２２】
前記方法をより具体的に工程別に説明すれば、
１〜３ｍｍの鉄板、鋼板、ステンレス板などの基板（母材）の表面をナーリング処理するか、あるいはアルミニウム又は硅砂などでブラスト処理を行う１段階工程；
フッ化ナトリウム、ホウ酸、珪酸ナトリウム、燐化合物、重炭酸ナトリウム、及び黄血塩の中で選ばれる融剤粉末２〜３ｗｔ％、アルミニウム、ニッケル、銅、黄銅、燐銅、銀、亜鉛、鉛、及びスズの中で選ばれる低融点の軟性金属６０〜６５ｗｔ％、アルミナ、マグネシア、シリカ、クロム、及びコバルトの中で選ばれる少なくともモース硬度５以上の耐磨耗性物質粉末１５〜２０ｗｔ％、及び１０〜１５０メッシュの高硬度金属粒子２０〜２５ｗｔ％から構成される金属組成物を製造する２段階工程；
ジエチレングリコールモノブチルアセテート又はジエチレングリコールモノブチルエーテル溶媒にエチルセルロースを１１０〜１５０℃で加温溶解させたバインダー１０〜１５ｗｔ％に、前記金属組成物を添加し、高速撹拌して金属組成物ペーストを製造する３段階工程；
表面処理した基板上に、これと合致する板状金型を載せ、金型上に膠質状の金属組成物ペーストの一定量を塗布した後、ゴムブレードコーターで印刷した後、金型を除去することにより、ペースト印刷模様を形成させる４段階工程；及び
前記模様が形成された基板を耐熱性コンベヤーシステムで構成された密閉焼成炉に投入し、アンモニアガス雰囲気で徐々に温度を上昇させれば、温度５００℃〜７００℃の範囲でバインダーを分解、燃消させて除去し、ずっと昇温させて温度９００〜１３５０℃まで焼成させる５段階工程からなる、高硬度金属粒子を利用した滑り止め用階段縁部材の製造方法である。ここで、基板を焼成炉に投入してから完製品を取り出すまでの所要時間は２０〜３０分程度であれば十分である。
【００２３】
このように出来上がった滑り止め用階段縁部材Ａは、図１に示すように、金属基板１上に多様な模様の混合金属層２が形成され、混合金属層２内には、軟性の金属層３が耐磨耗性物質粒子４と高硬度金属粒子５を強く固着して支持している階段縁部材である。
【００２４】
ここで、基板（母材）の厚さは１〜５ｍｍの範囲であり、印刷層（金属層）の厚さは１〜２ｍｍの範囲であり、このような厚さは板状の金型厚さでもある。
【００２５】
また、高硬度粒子は１０〜１５０メッシュの範囲のもので、廃棄されるタングステン、タングステンカーバイド、高硬度炭素鋼のチップ、ビット、工具などを１０００℃以上の高熱で加熱し、瞬間的に水冷したものをタングステンカーバイドハンマー又は噛合ローラで破砕することになるが、１５０メッシュより小さな粒子に破砕することは非常に困る。
【００２６】
前記焼成過程で、温度５００〜７００℃の範囲ではバインダーが分解して完全燃消することになり、低融点で軟性の金属のうち、極低融点を有するアルミニウム、鉛、亜鉛、スズなども溶融されている状態であり、温度９００〜１３５０℃の範囲では、選択して使用する軟性の金属によって違うが、低融点で軟性の金属は完全に溶融され、１３５０℃でも高融点を有する耐磨耗性物質粉末と高硬度金属粒子は溶融されない状態を維持して、溶融した軟性の金属中に分布して強力に決着支持された状態に残ることになる。
【００２７】
以上で、軟性の金属、耐磨耗性物質、タングステン粒子の組成比は重要な機能を有する。軟性の金属の組成比が大きくなれば、融着した金属表面層で亀裂が発生しないが、耐磨耗性が弱い欠点が発生し、剪断力又は衝撃によるタングステン粒子の押され現象が発生し、高硬度金属粒子が脱離する傾向があり、耐磨耗性物質の組成比が大きくなれば、耐磨耗性が向上するが、金属混合物層に亀裂が発生することができ、強い衝撃があるとき、金属混合物層が素材から剥離されることが発生する。高硬度金属粒子の組成比を大きくすれば、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性が向上するが、タングステン粒子を強力に支持して固定させる力が弱いため、混合金属層から粒子が脱離する現象が発生することになる。
【００２８】
そして、バインダーとして、熱可塑性樹脂であるエチルセルロース溶液は、粘度が大きくて高比重を有するタングステン粒子などの軟性金属耐磨耗性物質等と混合の際、比重差による各相の分離現象が易しく起こらない特徴があり、金属溶融層に残渣が少なく残る特徴があり、混合金属層との混合比においても、バインダーの量を減らせば、コーター印刷の際、表面が荒くなり、添加量を過度に増やせば、混合金属層の形成の後、厚さに対する寸法安全性を確保することができない。
【００２９】
その外にも、軟性に優れた金属中に添加されるので、表面に塩基性炭酸塩の薄膜が生成して混合金属層の腐食を防止する機能を有し、軟性の金属である銅とアルミニウムの合金、つまりＺｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ系の合金が生成することができ、また、鉛、スズ、銅も相互間に低融点合金を易しく生成することができる金属であり、よって軟性金属に軟性を維持させながら強度を高めるようにし、金属混合層の酸化及び腐食を防止することができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による高硬度金属粒子を利用した滑り止め用平板形階段縁部材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ    滑り止め用平板形階段縁部材
１    金属基板
２    混合金属層
３    軟性金属層
４    耐摩耗性物質粒子
５    高硬度金属粒子
【図１】
2008248674.tif 000003