(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として、MgやAl, Siの酸化物を含有する粒状物であって、平均粒径が 0.1〜５mmの球形もしくはほぼ球形のなめらかな表面をもつショット状粒状物95〜20wt％と、平均粒径 0.1〜2.5 mmの角張った形状のグリット状粒状物５〜80wt％との混合粒子にて構成されたブラスト処理用研削材。
【請求項２】
上記粒状物は、金属の精錬スラグを急冷凝固させたものであることを特徴とする請求項１に記載のブラスト処理用研削材。
【請求項３】
上記粒状物は、Mg, Al, SiおよびCrの酸化物ならびにその他の少量の酸化物を含有する高炭素フェロクロムの電気炉精錬スラグを急冷凝固させたものを用いることを特徴とする請求項１に記載のブラスト処理用研削材。
【請求項４】
上記ショット状粒状物は、高炭素フェロクロムの電気炉精錬スラグを風砕処理もしくは水砕処理して得られるものであって、稜角, 破砕面または鋭い表面欠陥をもたないなめらかな表面をもつ粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラスト処理用研削材。
【請求項５】
上記グリット状粒状物は、高炭素フェロクロムの電気炉精錬スラグを風砕処理もしくは水砕処理したのちさらに破砕し整粒したもの、またはいったん研掃処理に使用した後整粒したものであって、稜角と破砕面をもった粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラスト処理用研削材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、研削材に関し、特に船舶、橋梁、石油タンクおよびゲート等への表面塗装に先立って行うブラスト処理において、粉塵の発生が極めて少なく、しかも研掃効率（作業性）に優れ、さらには塗料と塗装面の付着性を向上させるのにも効果的に用いられる研削材を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、普通鋼、特殊鋼あるいは合金鋼等の鋼材（以下、「被処理鋼材」という）の表面に塗装を施す場合、その塗装処理の前に、鋼材表面に研削材を吹き付ける、いわゆる、“ブラスト処理”が行われる。
このブラスト処理の主な目的は、塗装の付着性を高めるために、被塗装面を所定の表面粗さに仕上げることにある。
このブラスト処理の他の目的は、前記被処理鋼材表面の酸化層、表面汚染物または古い塗装面などを剥離除去し、塗装に適する清浄な表面を形成することにある。その除去性能の目安としては通常、“研掃効率”という指標を用いて判断している。
【０００３】
一般に、“塗装付着性”と被塗装面の“表面粗さ”とは、密接な関係があると言われており、塗装付着性向上のための被処理鋼材の表面形状は、所定の粗さの凹凸を呈していることが好ましい。それは、被処理鋼材の表面をこのような表面粗さにすることにより、いわゆるアンカー効果が高くなり、塗装の付着性が向上するからである。
そのために、従来、上記ブラスト処理を行うことにより、鋼材表面を所定の粗さにすることにより、事実、それなりに満足すべき塗装付着性が得られているのが実情である。
なお、こうしたブラスト処理に使用する研削材としては、サンド、スティールグリット、スティールショット、ガーネットおよび転炉スラグ等がよく知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような研削材を用いて前記被処理材のブラスト処理を行うと、サンドはもちろんガーネット、転炉スラグのような研削材では、被処理材表面に吹き付けたときの衝撃によって該研削材が割れて粉化し、作業場一面に粉塵が飛散し、ひいてはブラスト作業そのものができないような環境になるという課題があった。
また、上掲の研削材では、発生する粉塵により視野が悪くなるため研掃が不適格, 不十分となることが多く、そのために満足するアンカー効果を得るためあるいは古い塗料を除去するためには、この被処理材の表面を時間をかけて繰り返してブラスト処理する必要があった。そのために、ブラスト処理のための作業時間が長くかかる上、研削材の使用量が嵩むという欠点もあった。
【０００５】
この点に関し、発明者らは先に、電気炉で溶製した高炭素フェロクロムの精錬スラグを急冷凝固して得られるショット状 (略球状) 粒状物からなる研削材化 (特開平７−88770 号公報) を提案した。
しかし、このショット状粒状物のみからなる研削材は、粒子形状が球状のなめらかな表面をもつ粒状物であるから、粉塵の発生が少なくかつ耐食性に優れるという利点は認められるものの、塗料の種類や被塗装面の形状などによっては研掃速度の低下を招き、また、研削材の使用量が嵩むという課題を残していた。
【０００６】
本発明の目的は、研掃速度が速くかつ使用量も少なくてすむ研削材を提供することにある。
本発明の他の目的は、研削材の再生使用を可能にして研掃コストの低下を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来技術が抱えている上述した課題を解決するために鋭意研究を続けた結果、発明者らは、以下のような要旨構成で示される本発明に想到した。すなわち本発明は、主成分として、MgやAl, Siの酸化物を含有する粒状物であって、平均粒径が 0.1〜５mmの球形もしくはほぼ球形のなめらかな表面をもつショット状粒状物95〜20wt％と、平均粒径 0.1〜2.5 mmの角張った形状のグリット状粒状物５〜80wt％との混合粒子にて構成されたブラスト処理用研削材である。
【０００８】
本発明において、上記粒状物は、金属の精錬スラグを急冷凝固させたものであることが好ましい。
【０００９】
本発明において、上記粒状物は、Mg, Al, SiおよびCrの酸化物菜その他の少量の酸化物を含有する高炭素フェロクロムの電気炉精錬スラグを急冷凝固させたものを用いることが好ましい。
【００１０】
本発明において、上記ショット状粒状物は、高炭素フェロクロムの電気炉精錬スラグを風砕処理もしくは水砕処理して得られるものであって、好ましくは風砕処理したもののうち、とくに稜角, 破砕面または鋭い表面欠陥をもたないなめらかな表面をもつ粒子を用いることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、上記グリツト状粒状物は、金属精錬スラグを風砕処理後さらに破砕したもの、もしくは水砕処理後さらに破砕したもの、あるいは合成溶融スラグを風砕処理後に破砕するか水砕処理後に破砕したもの、またはより好ましい例として、高炭素フェロクロム精錬スラグを風砕処理後さらに破砕するか、水砕処理後さらに破砕し整粒したもの、またはいったん研掃処理に使用した後整粒したものであって、稜角と破砕面をもった粒子形状を有するものであることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明にかかる研削材の特徴は、好ましい例で説明すると、主成分として少なくともMgやAl, Siの酸化物を含む金属精錬スラグの粒状物を用いる点にある。
まず、金属精錬スラグに着目した理由は、後でも詳しく述べるように、精錬スラグ粒子というのは、ブラスト処理時に、被処理材表面に衝突しても割れにくく、たとえ割れたとしても粉塵を発生させない内部構造を持ち、しかも研掃効率に優れているので短時間でブラスト処理するのに有効だという点にある。さらに、若干ではあるが、金属によっては例えば、クロムなどの場合、被処理材に対し耐食性をも付与することができるので、塗装までの間に時間的間隔が生じてもそれほど発錆の影響を心配する必要がなく、塗装の工程管理も容易にできることもわかった。
【００１３】
かかる研削材として、本発明では、酸化物系精錬スラグのうちでもとくに、高炭素フェロクロムを電気炉で溶融して製造する際に副次的に生成する溶融スラグの凝固物、とりわけ風砕処理や水砕処理して急冷凝固したものならびにさらに破砕して得られる粒状物を主として用いる。その成分組成の一例を表１に示す。
【表１】
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【００１４】
本発明において、上述した精錬スラグのうちでも、とくに高炭素フェロクロム精錬スラグに着目した理由は、この精錬スラグはMg, Al, SiおよびCrの酸化物を含むために、硬くかつ割れにくいことと、そして構造が主としてMgとAlの酸化物からなるスピネル構造およびガラス成分を含有するところにある。つまり、このような精錬スラグはブラスト処理に当たって、たとえ被処理材表面に衝突したときの衝撃により割れたとしても結晶粒界で割れるので、微粉状とならずに比較的大きな粒状物となり、粉塵を発生させないからである。
また、硬度が高くかつ靱性にも優れるので、ブラスト処理によって被処理材表面に適切なアンカーを形成するのに効果がある。さらに、この研削材を被処理材たる鋼表面に強く吹き付けた場合、鋼材表面のFeと機械的に結合し、または時には互いに反応して、被処理鋼材表面に、あたかも合金層の如き酸化物浸透層を形成する。さらには、この酸化物浸透層は、容易に剥離することなく、いわゆる鋼材表面の改質層として存在するものである。
【００１５】
なお、本発明の研削材は、上記高炭素フェロクロム精錬スラグのうち、
▲１▼  溶融した精錬スラグを大気中に噴霧する風砕方法, あるいは水砕ノズルを使って粉砕した粒状物；即ち、粒子形状が球形または略球形を呈する滑らかな表面をもつショット状粒状物 (Ａ）、
▲２▼  前記精錬スラグを風砕, 水砕して得たものを破砕し整粒することにより、稜角と破砕面とをもつ角張った形状をもつグリット状スラグ破砕粒状物 (Ｂ) 、▲３▼  上記精錬スラグの粒状物を、一度以上、研掃等に使用したものをさらに整粒して得られる、稜角と破砕面とをもつ角張った形状の精錬スラグのグリット状再生粒状物 (Ｂ′) 、
との混合物からなるものである。
【００１６】
本発明において、精錬スラグのうち上記した各種の粒状物Ａ，Ｂ，Ｂ′を混合して用いる第１の理由は、塗料の種類、塗料劣化の度合い、塗料の残膜厚あるいは被塗装面の形状によっては、単にショット状粒状物 (Ａ) によるショットでは、塗料の剥離が困難になる場合があり、これを克服するにはグリット状粒状物の添加が効果的だからである。
第２の理由としては、このような粒状スラグ混合物は、被処理鋼材に衝突したときの衝突エネルギーが極めて高く、主としてMg, Al, SiおよびCrの酸化物と被処理鋼材の表面近傍のFeとの混合もしくは反応することによって合金化したような酸化物浸透層からなる表面改質層を容易に形成することができるからである。
【００１７】
次に、本発明における研削材は、上記ショツト状粒状物 (Ａ) ：グリッド状粒状物 (Ｂ, Ｂ′) との混合割合は、重量割合で、Ａ： (Ｂ, Ｂ′) ＝95〜20： 5〜80の範囲内とする。この理由は、グリッド状粒状物割合が５wt％よりも少ないと研掃効率が悪く、研掃の時間と研削材使用量が増大し、一方、80wt％を超えると所定の表面粗さが得られなくなると共に、研削材の被研掃面に対するささりが生じ、正常な被研掃面が得られなくなる。また、ショット状粒状物が上記の範囲を外れると研掃速度の低下による研掃効率の低下を招くので好ましくないからである。
【００１８】
ところで、本発明において、上述したMg, Al, SiおよびCrを含む酸化物の精錬スラグを使用することにより、本発明の効果を実現することができるが、当然のことながら、本発明のこのような効果は、高炭素フェロクロム精錬スラグのみに限らず、同様の成分を有する組成物を、単独で電気炉等で製造した合成溶融スラグを急冷凝固 (風砕, 水砕) して得た粒状物を使用しても実現されることはいうまでもない。
【００１９】
ここで、上記高炭素フェロクロム精錬スラグは、主要成分の組成は、Al2O3 ：20〜40wt％、MgO ：20〜40wt％、SiO2：25〜45wt％、Cr2O3 ：0.5 〜5 wt％、残部はその他の少量の酸化物からなるものを用いる。このスラグの成分組成を上記の範囲に限定する理由は次のとおりである。
まず、Al2O3 , MgO , SiO2の組成を上記のように限定したのは、この組成のスラグだと、粉塵の発生が極めて少なく、かつ塗装の際に塗料と塗装面の付着性を向上させることができ、研掃効率が高いためである。
【００２０】
なお、本発明は、電気炉精錬スラグの各種の粒状物を用いるが、その粒径は適当なサイズのものに調整することが必要である。すなわち、そうした好適な粒径としては、平均粒径が0.1 〜2.5 mmのものを用いる。下限の粒径が 0.1mmより小さいと、割れることはないがそれ自体の粒径が小さくなるためにあたかも粉塵となって大気中に舞い上がるような挙動を示す。一方、上限の粒径が2.5 mmを超えると、却って割れ易くなり、粉化率が高くなる。このことから、本発明研削材の粒径は 0.1〜2.5 mmの範囲のものを用いる必要がある。
【００２１】
本発明において、上記グリット状粒状物は、高炭素フェロクロムの電機精錬スラグに限定されることなく、例えば製鋼スラグ、電機炉スラグなどを、単に機械機械粉砕したものなどであってもよいのはもちろんである。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
(1) 高炭素フェロクロムの精錬工程で副生した溶融スラグを取鍋に収容し、これを大気中にて噴霧して急冷することにより得た、球形および略球形を呈する 0.2〜5 mmのショット状粒状体［Ａ］とそのショット状粒状体とこの粒状体を 0.2〜2.5 mmに破砕したグリッド状粒状物 (Ｂ) との混合物を試験研削材とした。
【００２３】
(2) 次に、一般構造用軟鋼(SS 400)材を用いた純水タンク (エポキシ, ガラスクロスプライマーの塗膜 800μｍを有する) を被処理材として、これを通常の直圧式ブラスト処理装置 (ノズル径10mm, ノズル先端エアー圧 6.0kg/cm2) を用い、素地調整ISO Sa 2.5に仕上がるように、上記研削材〔Ａ〕および〔Ｂ〕を用いてブラスト処理を行った。その結果を表２に示す。
【表２】
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【００２４】
(3) また、表３は、タンカー (塗料残膜厚 800μｍ) の表面研掃をした例である。本発明研削材は、(1) で用いた研削材[B] を用い、他に比較例として製鋼スラグ, ガーネットについてもブラストした。その結果、本発明研削材(1) , (2) は、使用量, 研掃速度とも他の比較例に比べると良好な結果を示し、高い研掃効率が得られることがわかった。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
(3) また、表４は、被処理材として石油タンク (塗料残膜厚 700μｍ) の表面研掃を行った例である。使用量, 研掃速度で表示される研掃効率が、球状のショット状粒状物［Ａ］を用いたものよりショット＋グリッド混合粒状物［Ｂ］を用いた方が良好な結果を示しており、本発明の効果が確かめられた。
【表４】
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【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の研削材は、研掃速度と研削材使用量で示される研掃効率が優れており、しかも粉塵の発生が極めて少なく、作業性に優れる。
さらに、。本発明にかかる研削材は、再生使用が可能になるから、研削コストの低減が図れる。