(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が０．０３ｍｍ〜５．０ｍｍの球状あるいは長球状に成型されたものである再生セルロース粒子からなる、樹脂成型品ブラストクリーニング用投射材。
【請求項２】
前記ブラストクリーニングが乾式ブラストクリーニングである、請求項１記載の樹脂成型品ブラストクリーニング用投射剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、軟質金属成型品や樹脂及びゴム成型品のブラストクリーニングに使用される新規な投射材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属鋳造品や樹脂成型品のバリ取りや表面研掃を目的に、湿式法あるいは乾式法による、ブラストクリーニングが広く行われている。かかるブラストクリーニングには投射材が使用されるが、使用される投射材は、金属粒子、アルミナ粒子及びガラスビーズ等の硬質投射材や、合成樹脂粒子及びクルミ殻粉等の軟質投射材に大別することができ、被研磨物の材質や表面硬度、さらにバリの強度や厚み等を考慮して適宜選択されている。
硬質投射材は、被研磨物に大きな衝撃を与えることができるが、被研磨物の表面を必要以上に変形させたり傷めることがあるため、樹脂成型品等の比較的柔らかい成型品のブラストクリーニングには、被研磨物のダメージを極力抑制するため軟質投射材が使用されている。
【０００３】
軟質投射材としては、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂等の合成樹脂の粉砕粒子、球状粒子あるいはカットワイヤーがあるが、比重がおおむね１．０〜１．３と小さく、低衝撃力に起因するバリ取りの能力不足という欠点があった。さらに、湿式ブラストクリーニングにおいて、投射材を水でスラリー化する際、あるいはスラリー化した後において、水中に浮遊する気泡に同伴されて水面に浮上し、バリ取りの性能低下及びバラツキの直接的な原因となるという大きな問題もあった。
かかる欠点を克服するため、例えば、特開昭５９−６９２６５号公報、同６０−２２８０７３号公報、特開平３−１６６０６０号公報には、樹脂にカラスビーズやその他の無機化合物あるいは金属等を表面あるいは内部に複合化して平均比重を大きくした投射材が報告されている。しかしこれらの複合化合成樹脂投射材は、製造工程も複雑となり、投射材も高価なものとなるという欠点を有していた。
また、合成樹脂粒子を投射材として乾式ブラストクリーニングに用いた場合、それら粒子の摩擦による静電気の発生で被研磨物に対して悪影響を及ぼすという問題があり、特にＩＣやＬＳＩ等のモールドパッケージやダイカスト等の精密電子部品の成型加工品のバリ取りにおいて、大きな問題となっている。さらに、静電気によって被研磨物やブラスト加工機の配管内壁に投射材が付着残留するため、清掃が困難である。
【０００４】
一方、軟質投射材であるクルミの殻や桃の種子等の植物系投射材は、安価であることから比較的よく用いられている。これらの植物系投射材は、その被研磨物の種類及び用途によって適宜適当な粒度まで機械的に粉砕されるが、得られる投射材は形状が不定型であり、またそれゆえ精密な篩い分けが困難であり、粒度が不均一といった問題がある。これは、バリ取り性能のバラツキの原因となるばかりでなく、被研磨成型物の隙間に投射材が填り込み、残留するという問題を有している。
【０００５】
特開平１−１８３３６７号公報には、フレーム樹脂でパッケージしたモールドのフレーム上及びフレーム間に発生したダムバリに対して、フレームリード間距離以下のプラスチック系または植物系の投射材を使用するドライブラストによるモールドのダムバリ除去方法が記載されている。これには、投射材として、ナイロン、ポリカーボネイト系研磨材、またはクルミ殻粉、コーン粉が記載されている。
しかしながら、フレードリード間の距離はＩＣ技術の進歩により狭くなる傾向にある。このため粒子径を小さくすることによりそれ自身低比重であることと相まって極端に研磨能力が低下すること、さらに静電気量の発生も大となり、被研磨物に付着した投射材が除去し難いという欠点があった。また、植物系の投射材は比較的静電気発生量は小さいが、それ自身粉砕によって製造されるため、形状が不定型であり精度良く篩い分けできず、被研磨物のスリットや隙間部分に投射剤が填り込むという欠点があった。
【０００６】
セルロースを高度に成型加工するための技術として、従来より、誘導体化したものを溶媒に溶解し、成型後再生する方法あるいは直接セルロースを溶解可能な溶媒に溶解し成型後溶媒を除去する方法等によりセルロース成型品を得ることが知られており、得られた成型品はいずれも再生セルロースと呼ばれている。前者には、ビスコース法及び酢酸セルロース法、後者にはＮＭＭＯ（Ｎ−メチルモルホリン  Ｎ−オキサイド）直接溶解法が一般的に使用されており、繊維、フィルム及び粒子等が生産されている。
【０００７】
再生セルロースは、目的の成型物を得る方法として、天然セルロースと比較し成型物の形状を高度に制御できる点及び不純物含有量が低い点で優れているが、かかる再生セルロースを投射材に使用した例はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の軟質投射材と比較し、研磨能力に優れ、乾式ブラストクリーニング時の静電気の発生が小さく、湿式ブラストスクリーニング時に使用しても水面へ気泡と共に浮上することなく分散が良好で、粒度分布が均一で被研磨物への残留が少なく、比較的安価なブラストクリーニング用投射材を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意研究の結果、ブラストスクリーニングの投射材として、高度に成形された再生セルロース粒子を用いることにより、従来の軟質投射材での問題点を同時に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、再生セルロース粒子からなるブラストクリーニング用投射材を提供するものである。
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いられるセルロース粒子としては、平均粒子径が０．０３ｍｍ〜５．０ｍｍのものが好ましく、望ましくは０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のものが好適である。粒子径が０．０３ｍｍ未満であると、加工に対する投射時の衝撃力が弱くなり、バリ取りや表面クリーニング能力が不足する。また５．０ｍｍを越えるものは粒子の質量が過大となり、ブラスト機内で粒子を循環させるために必要なエネルギーが大きくなると共に、細部への投射が悪くなるため好ましくない。
粒子はそのままでも使用できるが、用途に応じて適宜篩い分けをすることが望ましい。篩い分けの基準は用途により異なるため一概にはいえないが、平均粒子径の±２０％の範囲内に全重量の７０％以上が存在する程度が好ましい。篩い分けの方法は乾式、湿式のいずれでも良いが、分級精度の観点から湿式、例えば特開平１−２４２１８０号公報に記載の方法等、が望ましい。
【００１１】
粒子形状は、質量感のあるものが好ましく、球状あるいは長球状のものがさらに好ましい。針状や鱗片状の様な不定形状では、粒子自身の耐衝撃性が小さく、粒子破壊や微粉末の発生が多くなり、また、被研磨物への衝撃角度の差がでるため研磨効果のバラツキが大となると共に表面損傷の確率も大となるため好ましくない。また、球状ないしは長球状であることより、適宜目的に応じて精密に篩い分けできる点で好適である。
なお、本発明でいう球状あるいは長球状とは、粒子の投射図あるいは平面図が円形、楕円形、長くのびた円形、ピーナツ形あるいは卵形のごとき形状のもので、角張っていたり不定形である粒子とは異なっているものをいう。
再生セルロース粒子の内部構造は特に限定されないが、研磨能力の観点から無孔質であることが好ましい。
【００１２】
再生セルロース粒子は、例えば、特開昭４８−２１７３号公報、特開昭６２−２４６９３５号公報に記載の方法により容易に製造できるが、これに限らず、粒状の再生セルロースであればいずれの方法により製造したものでも使用できる。また、その原料としてのパルプは特に制限はなく、針葉樹、広葉樹、コットンリンター、麻等いずれも使用することができる。
【００１３】
再生セルロース粒子は、静電気発生をさらに抑制するための帯電防止剤、また水分散性を更に向上させるための分散剤、等を、本発明の効果を損なわない程度に担持させることができる。
【００１４】
再生セルロース粒子を湿式ブラストクリーニング投射材として使用する場合、適宜水中に分散させてスラリーとして用いる。分散方法は任意であるが、通常の攪拌で十分であり、従来の合成樹脂系の投射材と異なり、容易に攪拌されず浮遊し沈降しないといった問題点はない。
一方、乾式のブラストクリーニングに使用する場合は、投射材の水分率を２〜２０％程度、好ましくは５〜１２％程度に乾燥して用いることが望ましい。２％より低いとクリーニング時の静電気発生量が多くなり、一方、２０％を越えると配管内壁等への付着が多くなるため好ましくない。また、必要に応じ水を噴霧しながら加湿し、クリーニングを行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。
製造例１
常法にて調整したビスコース（セルロース濃度９．０％）０．５部とポリアクリル酸ソーダ水溶液（日本純薬（株）製、ジュリーマＡＣ−１０Ｎ）０．５部と水０．５部を５０ｒｐｍで１０分間攪拌しビスコースの液滴を得た。これを攪拌しながら８０℃３０分間加熱し、生じた凝固粒子を固−液分離後、常温の５％塩酸溶液中で再生し、セルロース粒子を得た。得られた粒子は湿潤状態で平均粒子径が３５０μｍであった。これを十分に水洗した後、２００〜４００μｍで湿式にて篩い分けを行い、７０℃で４時間乾燥することにより再生セルロース粒子を得た。
得られた再生セルロース粒子は、乾燥後収縮し、水分率６．４％、平均２５０μｍ、最大２９０μｍの粒径であり、おおむね球状でその比重は１．４６であった。
【００１６】
比較製造例１
ナイロンのペレット（水分率０．０５％以下）を粉砕し、乾式にて２９７μｍの篩をかけ、通り抜けた粒子を集め、ナイロン粒子を得た。
得られたナイロン粒子は、平均の大きさは約２５０μｍ、形状は不定形であり、長さ３５０μｍ程度の物も含まれていた。また、比重は１．１３であった。
【００１７】
比較製造例２
ポリエステルからなる球状の粒子を、２９７μｍ以下に乾式篩い分けし、ポリエステル粒子を得た。
得られたポリエステル粒子は、平均２６０μｍ、最大２９７μｍの粒径であった。
【００１８】
実施例１及び比較例１
製造例１及び比較製造例１で得た再生セルロース粒子（水分率６．４％）及びナイロン粒子を投射材として用い、回転インペラーによる遠心投射式の乾式ブラスト機によってフェノール樹脂でモールドパッケージされた電子部品のバリ取り試験を行った。
試験は、被研磨物２５００個に対して、初速度９０ｍ／ｓ、投射距離３００ｍｍにて１２分間投射の条件で実施した。さらにバリ取り後、被研磨物の表面に付着した投射材をエアーピストルで除去した。
結果を表１に示す。
実施例１でのバリ取りできなかった被研磨物の個数は、比較例１に対して約半分程度であった。また、実施例１では被研磨物に付着した投射材をエアーピストルで簡単に除去できたが、比較例１では、５分以上使用しなければならなかった。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
実施例２及び比較例２
製造例１及び比較製造例１で得た再生セルロース粒子（水分率６．４％）及びナイロン粒子を投射材として用い、高圧エアガンによるショットブラスト機によってＩＣモールドパッケージのダムバリ取り試験を行った。使用したＩＣのリード間は約３５０μｍであった。
試験は、空気圧４９０ｋＰａ、噴射距離３０ｍｍにてノズルを揺動させながらバリに対して噴射することにより行った。
その結果、再生セルロース粒子はナイロン粒子の６０〜９０％の時間で完全にバリを除去することができた。また、ナイロン粒子では、リード間へ粒子が填り込む現象が一部認められた。粉砕したナイロン粒子は不定形のため細長いものもあり、リード間以下の篩で篩い分けをしたとしても長軸方向では、リード間と同程度の長さの粒子であったことが原因と考えられる。一方、再生セルロース粒子では、リード間への詰まりは、全くなかった。さらにナイロン粒子は静電気に起因すると考えられる集積ダスト内壁に付着が多く見られたが、一方、再生セルロース粒子ではほとんど観察されなく、投射材の破壊に伴う微粉末の生成も極めて微量であった。
【００２１】
実施例３及び比較例３
製造例１及び比較製造例２で得られた再生セルロース粒子及びポリエステル粒子を投射材として用い、湿式ブラストクリーニング試験を行った。投射材は、それぞれ濃度２０％となるように水でスラリー化し、液体ホーニング機にてＩＣモールドパッケージのバリ取りを目的として行った。
試験は、スラリー圧力５９０ｋＰａ、噴射距離６０ｍｍ、ノズル噴射量１０Ｌ／ｍｉｍで３０秒間投射することにより行った。
その結果、再生セルロース粒子を用いたスラリーでは、スラリー中での投射材の浮遊は全く見られず、終始良好な分散状態を保っており、ダムバリ及び薄バリ共完全に除去された。一方、ポリエステル粒子を用いたスラリーでは、スラリー中で投射材が気泡と結びついてかなり水面に浮上しており、バリも完全に除去できなかった。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきた通り、本発明の投射材である再生セルロース粒子は、比重が１．４〜１．５程度と従来の合成樹脂系投射材に比べて１０〜４０％重い。このため、粒子質量増加に伴う衝撃力の増加により研磨能力に優れ、バリ取り性能が格段に向上する。また、形状が球状ないしは長球状で表面が平滑であることから、被研磨物表面へ打痕を残す原因とならず、理想的な投射材である。また、乾式ブラストクリーニング時には適当に水分を保有しているため静電気の発生が少なく、被研磨物や配管内壁等への付着が低減され、ブラストクリーニング後の清掃も容易である。一方、湿式ブラストクリーニングに使用した場合、セルロース自体親水性が高く、前述の如く比重が１．４〜１．５と高いことから、水に対する分散性が良く、粒子の水面浮上による性能のばらつきや流出ロスも低減される。
更に本発明の投射材は、球状あるいは長球状であることから、精度良く篩い分けができ、被研磨物やブラスト機の狭い隙間や入り組んだ部分の残留という問題点も格段に改善できる。
また、本発明の投射材は、天然セルロースを原料としており、焼却あるいは生分解により水と炭酸ガスに分解され、自然界でリサイクルされる。このため、使用後の処理についても、比較的容易であり、広く実用性が期待できるものである。