(57)【要約】【課題】機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料で作製された部品のバリ取りにおいて、表面粗さをペーパー仕上げ程度に達成でき、しかも確実にバリを取ることができるバリ取り用研磨材を提供することを目的とする。【解決手段】機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料で作製された部品のバリ取りを行うことができる粒状のバリ取り用研磨材であり、熱可塑性樹脂中に平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍで密度が６〜２０ｇ／ｃｍ３の金属粒子、および平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍでモース硬さが１０〜１５の無機質粒子を含有させた、平均一次粒径が０．１〜３ｍｍである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂中に平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍで密度が６〜２０ｇ／ｃｍ３の金属粒子、および平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍでモース硬さが１０〜１５の無機質粒子を含有させた、平均一次粒径が０．１〜３ｍｍであることを特徴とするバリ取り用研磨材。
【請求項２】
金属粒子と無機質粒子の総配合量が１０〜５０体積％である請求項１記載のバリ取り用研磨材。
【請求項３】
熱可塑性樹脂は、ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリアミド樹脂，ＡＢＳ樹脂，ポリカーボネート樹脂，塩化ビニル樹脂から選ばれた少なくとも一種である請求項１記載のバリ取り用研磨材。
【請求項４】
金属粒子は、鉄，銅，亜鉛，クロム，錫，ニッケル，タングステンから選ばれた少なくとも一種である請求項１記載のバリ取り用研磨材。
【請求項５】
無機質粒子は、ジルコニア，アルミナ，炭化珪素，これらの混合物のセラミックス系粒子から選ばれた少なくとも一種である請求項１記載のバリ取り用研磨材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は乾式ブラスト加工に使用するバリ取り用研磨材に係り、詳しくは機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料で作製された機械、電気、電子、光学部品の精密部品や金型等の表面粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）として０．６μｍ以下に維持し、かつ充分にバリを取ることができるバリ取り用研磨材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からバリ取りの対象となる部品には、機械・電気・電子・光学部品のハウジング等の薄肉で三次元形状に成形した精密部品や金型等がある。これらの材質としては、通常、アルミニウム合金、マグネシウム合金等や亜鉛合金に代表される軟質な金属、機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料に代表される硬質な金属等が使用され、また材料や加工方法により強度が異なるために、バリ取りに使用される研磨材も部品強度に対応したものが選ばれている。一方、バリ取り用研磨材はバリ取り性能が優れるほど部品の表面を粗したり研磨するという傾向があるため、これを回避してバリ取り性能に優れた研磨材が要求されている。例えば、エアコン用のコンプレッサー部品のように、バリは充分に除去しなければならないが、コンプレッサー内の圧力損失防止のために表面粗さを、例えばペーパー仕上げにより達成可能な中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．６μｍ以下に維持しなければならないという仕様の精密部品がある。
【０００３】
バリ取り作業では、バリを完全に除去するためにもバリ取り対象個所が若干のアール面を示す程度に研磨されることが望ましい。しかし、従来の研磨材は、バリを除去することが可能であっても、仕上げ面の粗さを小さく維持することが困難であるため、バリ取り個所のみをブラシ等で磨いていた。
【０００４】
また、従来のバリ取り用研磨材として、樹脂、金属、ガラス、セラミックスやその複数材料を混合あるいは混練した製品が提案されている。例えば、特許文献１には、鉄粒子、亜鉛粒子、ステンレス粒子、アルミニウム粒子、フェライト粒子等の金属又は金属酸化物粒子をポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部含有した平均粒子径が０．５〜３．０ｍｍのサンドブラスト用投射材について開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２７０４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の研磨材では、鉄鋼材料にような硬質な材料からなる部品のバリ取りに不適当であり、また鉄鋼材料よりも硬い、例えばモース硬さが１０〜１５程度のジルコニア、アルミナ、炭化珪素、これらの混合物等のセラミックス系材料を使用したとしても、バリを充分に除去することは可能であるが、部品表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．６μｍ以上になって、精度のよい表面粗さを維持することが困難であった。
【０００７】
また、上記研磨方法ではバリ取り作業前や異なる形状の部品の交換毎にブラシの位置調整が必要であり、ブラシの摩耗により作業を中断しブラシの交換をする必要があるために、研磨作業の効率が悪くなりバリ取り作業のコストアップ要因となっていた。
【０００８】
本発明は上記の如き実状に鑑み、これに対処するもので、機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料で作製された部品のバリ取りにおいて、表面粗さをペーパー仕上げ程度に達成でき、しかも確実にバリを取ることができるバリ取り用研磨材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために請求項１記載の発明では、熱可塑性樹脂中に平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍで密度が６〜２０ｇ／ｃｍ３の金属粒子、および平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍでモース硬さが１０〜１５の無機質粒子を含有させた、平均一次粒径が０．１〜３ｍｍであるバリ取り用研磨材にある。
【００１０】
即ち、本発明では、バリ取り効果のある無機質粒子を熱可塑性樹脂中に含有させ、また研磨材の密度を上げて部品に対する衝突エネルギーを増大するために、無機質粒子よりも密度が大きい金属粒子を含有させたものであり、この研磨材を使用すれば、例えばエアコン用コンブレッサー部品等の表面粗さを、ペーパー仕上げにて達成できる中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．６μｍ以下に維持しつつ、しかも機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料で作製された部品のバリ取りにおいて効果がある。
【００１１】
本願請求項２記載の発明では、金属粒子と無機質粒子の総配合量が１０〜５０体積％であるバリ取り用研磨材にある。
【００１２】
本願請求項３記載の発明では、熱可塑性樹脂がポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリアミド樹脂，ＡＢＳ樹脂，ポリカーボネート樹脂，塩化ビニル樹脂から選ばれた少なくとも一種であるバリ取り用研磨材にあり、ブラスト加工によりバリ取り研磨材が部品に衝突したとき、軟質な熱可塑性樹脂が弾性変形して研磨材の衝突エネルギーを緩衝し、部品の表面粗さを小さくすることができる。
【００１３】
本願請求項４記載の発明では、金属粒子は、鉄，銅，亜鉛，クロム，錫，ニッケル，タングステンから選ばれた少なくとも一種であるバリ取り用研磨材にあり、研磨材の密度を上げて部品に対する衝突エネルギーを増大して、バリに衝突したとき、バリの先端を折損、除去する働きをする。
【００１４】
本願請求項５記載の発明では、無機質粒子がジルコニア，アルミナ，炭化珪素，これらの混合物のセラミックス系粒子から選ばれた少なくとも一種であるバリ取り用研磨材にあり、研磨材表面に露出した無機質粒子が残りのバリを研磨、除去する働きをする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のバリ取り用研磨材は、押出成形により作製したペレットを粉砕、分級して作製するが、ここで使用する熱可塑性樹脂は、比較的硬質な樹脂であるため、常温粉砕が難しく液体窒素を用いた冷凍粉砕ではコストの上昇を免れることができないが、これらの軟質樹脂も金属材料や無機質材料を分散させることによって常温粉砕が可能になり、研磨材の粒径を最適粒径である０．１〜３ｍｍにすることができる。
尚、上記熱可塑性樹脂は研磨材の衝突エネルギーを緩和する機能を担っているために、ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリアミド樹脂，ＡＢＳ樹脂，ポリカーボネート樹脂，塩化ビニル樹脂などの軟質な熱可塑性樹脂が好ましい。
【００１６】
本発明で使用する金属粒子は、平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍで密度が６〜２０ｇ／ｃｍ３を有し、具体的には鉄，銅，亜鉛，クロム，錫，ニッケル，タングステン等から選ばれた少なくとも一種である。上記金属粒子の平均一次粒径が０．０１ｍｍ未満になると、加工コストが上昇し、一方０．４ｍｍを越えると粒子径が大きくなり、金属粒子の分散が不均一になる。
【００１７】
また、本発明では、６〜２０ｇ／ｃｍ３と比較的密度の大きい金属粒子を充填して研磨材の衝撃エネルギーを増加させる。これは無機質粒子の密度が２〜６ｇ／ｃｍ３であり、無機質粒子だけでは研磨材の密度がこれ以上上昇しないため、研磨材の衝突エネルギーを大きくすることが出来ないためである。密度が２０ｇ／ｃｍ３を越えると、研磨材の密度が大きくなり過ぎ、ブラスト機械中に滞留する可能性がある。上記金属粒子は密度が大きく、しかも安価に入手できる適切な材料である。
【００１８】
本発明で使用する無機質粒子は、平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍでモース硬さが１０〜１５であり、具体的にはジルコニア，アルミナ，炭化珪素、そしてこれらの混合物のセラミックス系粒子から選ばれた少なくとも一種である。無機質粒子の平均粒径が０．０１ｍｍ未満では、研磨材としての効果が少なくなり、また加工コストが上昇する。一方、０．４ｍｍを越えると緻密な分散が出来なくなる。
【００１９】
金属粒子および無機質粒子の総配合量は１０〜５０体積％であるが、１０体積％未満では研磨材のバリ取り効果が減少し、一方５０体積％を越えると金属粒子および無機質粒子が熱可塑性樹脂に均一に配合することが難しくなる。
【００２０】
更に、本発明の研磨材の粒径は、最適粒径平均一次粒径が０．１〜３ｍｍであり、この研磨材の製造方法としては熱可塑性樹脂に金属粒子および無機質粒子と、必要に応じて練り込み型の帯電防止剤、帯電防止マスターバッチ、シリコーンからなる滑材を押出式成形機にて溶融、混練、押出して粒径１〜５ｍｍのペレットに作製する。金属粒子や無機質粒子と熱可塑性樹脂との接着を促進するために、金属粒子にあらかじめシランカップリング剤処理を施したり、押出し時に接着用添加剤を加えることが出来る。
【００２１】
そして、作製した樹脂ペレットをカッターミル、ハンマーミル等の粉砕機にて粉砕加工し分級する。粉砕手段は常温粉砕と液体窒素等を用いた冷凍粉砕がある。硬質樹脂の場合には常温粉砕が可能であり、一方軟質樹脂の場合には、常温粉砕が難しくコストの上昇を免れることができないが、これらの軟質樹脂に金属材料や無機質材料を分散させることによって常温粉砕が可能になる。
【００２２】
このように、上記粒径をもつ研磨材は、バリに向かって投射されると、衝突エネルギーが大きいために先ずバリの先端を折損して除去し、そして研磨材表面に露出している無機質粒子が残りのバリを研磨するが、このとき衝突エネルギーが大きいため研磨が促進される。また、衝突後の研磨材は、熱可塑性樹脂が弾性変形して研磨材の衝突エネルギーを緩衝するために、部品の表面粗さを小さくすることができる。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明する。
【００２４】
実施例１〜３、比較例１〜３
表１に各実施例と各比較例について研磨材の配合、粒径範囲、そして密度を示す。ここで使用するポリプロピレン樹脂は、チッソ（株）製Ｋ７７３０Ｒを、鉄粉は同和鉄粉工業（株）製ＮＣ−２００のうち粒度が＃２００のものを、アルミナおよび炭化珪素は南興セラミックス（株）製の粒度が＃２２０のものを使用した。研磨剤の粒径範囲は篩を用いて分級し、比重はＪＩＳＫ  ７１１２に準じて測定した。
【００２５】
【表１】
2004149580.tif 000002
【００２６】
バリ取り用研磨材の作製方法は、基材となる熱可塑性樹脂に金属粒子および無機質粒子と、必要に応じて帯電防止剤や滑材を押出式成形機にて溶融、混練、押出ししてペレットに作製する。このとき、金属粒子や無機質粒子と熱可塑性樹脂との接着を促進するために、マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂を添加した。次いで、このペレットをカッターミルにて常温粉砕した後所定の粒径範囲に分級した。
【００２７】
表１の各研磨材を用いて実施した試験結果を表２に示す。ここで、バリ取り用試験体は、鋳鉄材料ＦＣ２００を用いて直方体形状に機械加工し、９０°のコーナー部に高さ０．１ｍｍのバリを作製し、表面をペーパー仕上げにて中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍに仕上げた物を用いた。この試験体に対して、投射圧力０．５ＭＰａ、投射距離５ｃｍ、投射時間１分間の条件で吸引式ブラスト試験を実施してバリ取りを行った。
【００２８】
ブラスト後の試験体の表面粗さは、接触式表面粗さ計を用いて測定し、判定は中心線平均粗さが０．６μｍ以下を合格とし、０．６μｍ以下を「○」、０．６μｍを越えるものを「×」と評価した。また、バリ取りはバリが取れてコーナー部が直角になっているものを「○」、更に研磨が進んでコーナー部に若干のアールが付いたものを「◎」、そしてバリが残っているものを「×」と評価した。
【００２９】
【表２】
2004149580.tif 000003
【００３０】
表２の結果より、実施例１，２，３はいずれも表面粗さ及びバリ取りともに合格であるが、比較例１，２に示すアルミナおよび炭化珪素単体では、バリは完全に除去されて若干のアール面が認められたが、表面粗さは判定値である０．６μｍを超えて不合格となった。また、比較例３のポリプロピレン樹脂に鉄粉のみを含有させたものは、表面粗さは０．６μｍ以下であるがバリ取りが不充分であった。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本願請求項記載の発明では、熱可塑性樹脂中に平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍで密度が６〜２０ｇ／ｃｍ３の金属粒子、および平均一次粒径が０．０１〜０．４ｍｍでモース硬さが１０〜１５の無機質粒子を含有させた、平均一次粒径が０．１〜３ｍｍであるバリ取り用研磨材にあり、バリ取り効果のある無機質粒子を熱可塑性樹脂中に含有させ、また研磨材の密度を上げて部品に対する衝突エネルギーを増大するために、無機質粒子よりも密度が大きい金属粒子を含有させたもので、この研磨材を使用すれば表面粗さをペーパー仕上げにて達成が可能な中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．６μｍ以下に維持しつつ、しかも機械構造用鋼や鋳鉄等の鉄鋼材料で作製された部品のバリ取りにおいて効果がある。