(57)【要約】【課題】被処理物の表面に固着された固着物の脱落量を少なくし、性能にバラツキの少ない製品を得ることが可能な被処理物の表面処理方法を提供する。【解決手段】貯留タンク１内の固着用粒子を、ノズル２から被処理物５に向けて噴射させる。固着用粒子の一部が衝突エネルギーによって溶融し、該表面に固着する。その後、貯留タンク１内に非固着粒子を充填し、ノズル２から非固着粒子を噴射させる。非固着粒子は、該被処理物５の表面に衝突する。該表面に固着された固着物のうち固着力の弱いものは、該非固着粒子の衝突時の衝撃によって脱落し、除去される。また、該非固着粒子が該固着物に衝突し、該固着物が該表面に強く押し付けられて、該固着物が該表面に強く固着される。【選択図】図１
2009136837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固着用粒子をノズルから噴射させ、被処理物の表面に該固着用粒子の一部を固着させる被処理物の表面処理方法において、
該固着用粒子の噴射を行った後、該表面と衝突しても溶融しない非固着粒子を該ノズルから該表面に向けて噴射させることを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項２】
固着用粒子を第１のノズルから噴射させ、被処理物の表面に該固着用粒子の一部を固着させる被処理物の表面処理方法において、
該表面と衝突しても溶融しない非固着粒子を、第２のノズルから該表面に向けて噴射させることを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項３】
請求項２において、前記固着用粒子の噴射を終了した後に、前記非固着粒子の噴射を行うことを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項４】
請求項２において、前記固着用粒子の噴射中に、前記非固着粒子の噴射を行うことを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記非固着粒子は、前記表面よりも硬度が高いことを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記固着用粒子を前記表面に噴射させる前に、前記表面の表面粗さを大きくする前処理工程を行うことを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項７】
請求項６において、前記非固着粒子は前記表面よりも高硬度であり、
前記前処理工程において、該非固着粒子を噴射させることにより、該表面の表面粗さを大きくすることを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項８】
請求項６において、前記前処理工程において、前記表面をブラシで擦ることにより、該表面の表面粗さを大きくすることを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、前記表面に前記固着用粒子を噴射させる際に、該表面及び／又は該固着用粒子を加熱することを特徴とする被処理物の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子をノズルから噴射させ、タイルやホーローなどの被処理物の表面に対して該粒子の一部を固着させる被処理物の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物の表面に、機能性を有する粒子をショットピーニング法によって固着させ、該表面に機能を付与することは周知である。
【０００３】
例えば、特開２０００−３１９１０９号には、無機系材料よりなる基材の表面に、Ａｇなどの抗菌材粒子をショットピーニングによって固着させることが開示されている。また、被処理物の表面に、スズをショットピーニングによって固着させることにより、該表面に帯電抑制機能を付与することも公知である。
【０００４】
上記のようにショットピーニング法によって粒子を被処理物の表面に固着させるためには、粒子の密度、粒度分布、融点等や、被処理物の表面の表面粗さ、硬度等を調整すると共に、該粒子の吐出圧、吐出量、差圧吸引空気量、該粒子を噴射するノズルと該被処理物の表面との距離、噴射時間などを調整する必要がある。これにより、該粒子と該表面との衝突時に所望の大きさの衝突エネルギーを発生させ、該粒子の一部を溶融させて該表面に固着させることができる。
【０００５】
しかしながら、粒子の噴射によって表面に固着させた固着物の中には、固着力の弱いものも存在する。この固着力の弱い固着物を有する製品は、使用時に固着物の脱落量が多くなり、製品性能にバラツキが生じるという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３１９１０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、被処理物の表面に固着された固着物の脱落量を少なくし、性能にバラツキの少ない製品を得ることが可能な被処理物の表面処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の被処理物の表面処理方法は、固着用粒子をノズルから噴射させ、被処理物の表面に該固着用粒子の一部を固着させる被処理物の表面処理方法において、該固着用粒子の噴射を行った後、該表面と衝突しても溶融しない非固着粒子を該ノズルから該表面に向けて噴射させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の被処理物の表面処理方法は、固着用粒子を第１のノズルから噴射させ、被処理物の表面に該固着用粒子の一部を固着させる被処理物の表面処理方法において、該表面と衝突しても溶融しない非固着粒子を、第２のノズルから該表面に向けて噴射させることを特徴とする
請求項３の被処理物の表面処理方法は、請求項２において、前記固着用粒子の噴射を終了した後に、前記非固着粒子の噴射を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の被処理物の表面処理方法は、請求項２において、前記固着用粒子の噴射中に、前記非固着粒子の噴射を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の被処理物の表面処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記非固着粒子は、前記表面よりも硬度が高いことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の被処理物の表面処理方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記固着用粒子を前記表面に噴射させる前に、前記表面の表面粗さを大きくする前処理工程を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項７の被処理物の表面処理方法は、請求項６において、前記非固着粒子は前記表面よりも高硬度であり、前記前処理工程において、該非固着粒子を噴射させることにより、該表面の表面粗さを大きくすることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の被処理物の表面処理方法は、請求項６において、前記前処理工程において、前記表面をブラシで擦ることにより、該表面の表面粗さを大きくすることを特徴とする。
【００１４】
請求項９の被処理物の表面処理方法は、請求項１ないし８のいずれか１項において、前記表面に前記固着用粒子を噴射させる際に、該表面及び／又は該固着用粒子を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１によると、固着用粒子をノズルから噴射させて被処理物の表面に固着用粒子の一部を固着させた後、該表面に非固着粒子を同一のノズルから噴射させる。このため、該非固着粒子が該表面に衝突するときの衝撃により、該表面に固着された固着物のうち固着力の弱いものが脱落し、該表面から除去される。また、該表面に固着している固着物に該非固着粒子が衝突すると、該固着物が該表面に強く押し付けられ、該固着物の固着力が向上する。これらのことから、得られた製品は、使用時における該固着物の脱落量が少なくなり、性能にバラツキの少ないものとなる。
【００１６】
請求項２によると、固着用粒子を第１のノズルから噴射させると共に、非固着粒子を第２のノズルから噴射させる。この場合にあっても、請求項１と同様、該非固着粒子が該表面に衝突するときの衝撃により、該表面に固着された固着物のうち固着力の弱いものが脱落し、該表面から除去される。また、該表面に固着している固着物に該非固着粒子が衝突すると、該固着物が該表面に強く押し付けられ、固着物の固着力が向上する。これらのことから、得られた製品は使用時における該固着物の脱落量が少なくなり、性能にバラツキの少ないものとなる。
【００１７】
なお、請求項３のように、固着用粒子の噴射を終了した後に、非固着粒子の噴射を行うようにしてもよく、この場合、固着力の弱い固着物の除去と固着物の固着力の向上を確実に行うことができる。
【００１８】
また、請求項４のように、固着用粒子の噴射中に、前記非固着粒子の噴射を行うようにしてもよい。この場合、固着用粒子の固着を行うと同時に、固着力の弱い固着物の除去及び固着物の固着力の向上を行うことができ、その結果、表面処理方法に要する時間を短縮することができる。
【００１９】
本発明において、非固着粒子は、被処理物の表面よりも高硬度であってもよい。この場合、非固着粒子が該表面に衝突することによって該表面の表面粗さが大きくなり、その結果、固着用粒子が該表面に固着し易くなる。
【００２０】
本発明において、この固着用粒子を表面に噴射させるよりも前に、該表面の表面粗さを大きくする前処理工程を行ってもよい。これにより、次いで固着用粒子を噴射させるときに、該固着用粒子が該表面に固着し易くなる。
【００２１】
なお、この前処理工程において、非固着粒子をノズルから噴射させることにより、該表面の表面粗さを大きくしてもよい。
【００２２】
本発明において、被処理物の表面に固着用粒子を噴射させる際に、該表面及び／又は該固着用粒子を加熱してもよい。この場合、固着用粒子の固着量が増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。第１図は実施の形態に係る被処理物の表面処理方法に適用される装置の模式図、第２図は第１図の被処理物５の表面の断面図である。
【００２４】
貯留タンク１の側面とノズル２の側面とが、粒子供給用ホース３によって接続されている。このノズル２の基端側に、高圧エア用ホース４が接続されている。該ノズル２の下方に、被処理物５が配置されている。
【００２５】
このように構成された装置を用いて被処理物の表面を表面処理する際には、貯留タンク１内に固着用粒子を充填し、高圧エア用ホース４からノズル２に高圧エアを供給する。これにより、貯留タンク１内の固着用粒子は、粒子供給用ホース３を介して該ノズル２内に吸引され、該高圧エアによって該ノズル２の先端から噴射される。
【００２６】
噴射された固着用粒子は、該被処理物５の表面に衝突する。このとき、固着用粒子の一部が衝突エネルギーによって溶融し、該表面に固着する。このようにして、被処理物の表面に固着用粒子の一部が固着され、この固着物に起因する機能が該表面に付与される。
【００２７】
上記のようにして固着用粒子を噴射させた後、貯留タンク１内に非固着粒子を充填し、高圧エア用ホース４からノズル２に高圧エアを供給する。これにより、貯留タンク１内の非固着粒子は、粒子供給用ホース３を介して該ノズル２内に吸引され、該高圧エアによって該ノズル２の先端から噴射される。
【００２８】
噴射された非固着粒子は、該被処理物５の表面に衝突する。このとき、該表面に固着された固着物のうち固着力の弱いものは、該非固着粒子の衝突時の衝撃によって脱落し、除去される。また、該非固着粒子が固着物に衝突し、該固着物が該表面に強く押し付けられて、該固着物が該表面に強く固着される。
【００２９】
即ち、第２図において、被処理物５の表面の凹部６に、固着用粒子の一部が溶融して固着してなる固着物７が存在している。この固着物７に第２の粒子が衝突することにより、該固着物７が凹部６の奥まで押し込まれ、これによって固着物７が該凹部６に強固に固着する。
【００３０】
なお、この非固着用粒子は、該被処理物５の表面との衝突エネルギーによっても溶融することがなく、該表面に固着することがない。
【００３１】
固着用粒子としては、被処理物５の表面に向けて噴射したときに、該表面との衝突時の衝突エネルギーによって溶融し、該表面に固着して所望の機能を付与するものが用いられる。この固着用粒子は、該表面に付与すべき機能によって適宜選択される。
【００３２】
例えば、該表面に抗菌機能を付与する場合には、固着用粒子として、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｕ、これら金属の化合物及びこれら金属又は化合物を担体に担持したものよりなる群の少なくとも一種が好適に用いられる。特に好ましくは、銀合金として、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ等とＡｇとからなる銀合金などが用いられる。また、該表面に帯電抑制機能を付与する場合には、固着用粒子として、特にＳｎが有効である。
【００３３】
この固着用粒子の粒径は、例えば１０〜３０００μｍ、特に２０〜５００μｍである。この粒子の密度は、たとえば２．６〜２２、特に７〜１２である。
【００３４】
非固着粒子は、被処理物５の表面に噴射させても溶融せず、該表面に固着しないものであれば特に制限は無く、例えば、ガラスビーズ、プラスチックビーズ、セラミックビーズ、金属粒子などが用いられる。
【００３５】
ガラスビーズの材質としては、例えば、珪酸アルカリ系ガラス、無アルカリ系ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス等が用いられる。プラスチックビーズとしては、例えば、ナイロンビーズ、ポリカーボネートビーズやその混合物等が用いられる。セラミックビーズとしては、例えば、ジルコンビーズ等が用いられる。金属粒子としては、例えば、Ｔｉ、Ｗ等が用いられる。
【００３６】
この非固着粒子の粒径は、例えば１０〜３０００μｍ、特に２０〜１０００μｍである。この粒子の密度は、たとえば０．９〜２２、特に０．９〜９である。
【００３７】
非固着粒子は、被処理物の表面よりも高硬度であってもよい。この場合、非固着粒子が該表面に衝突することによって該表面の表面粗さが大きくなり、その結果、非固着粒子が該表面に固着し易くなる。
【００３８】
被処理物５としては、例えば、タイル、ホーロー、衛生陶器、石材、セメント系建材等を用いることができる。
【００３９】
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４０】
例えば、固着用粒子を被処理物の表面に噴射させるよりも前に、該表面の表面粗さを大きくする前処理工程を行ってもよい。これにより、次いで混合粒子を噴射させるときに、該固着用粒子が固着し易くなる。
【００４１】
なお、この前処理工程において、非固着粒子をノズルから噴射させることにより、該表面の表面粗さを大きくしてもよい。また、該表面をブラシで擦ることにより、該表面の表面粗さを大きくしてもよい。
【００４２】
被処理物の表面に固着用粒子を噴射させる際に、該表面及び／又は該固着用粒子を加熱してもよい。この場合、固着用粒子の固着量を増大させることができる。加熱温度は、５０〜５００℃、特に１００〜３００℃が好ましい。
【００４３】
上記実施の形態では、固着用粒子及び非固着粒子を同一のノズル２から噴射させたが、異なるノズルから噴射させるようにしてもよい。この場合、ノズル２及びそれに付随する高圧エア用ホース４、粒子供給用ホース３及び貯留タンク１を２組用意し、それぞれから固着用粒子及び非固着粒子を噴射させればよい。
【００４４】
この場合、固着用粒子の噴射を終了した後に、前記非固着粒子の噴射を行ってもよい。また、固着用粒子の噴射の開始時から又は開始後所定時間が経過してから、非固着粒子の噴射を行うようにしてもよい。
【実施例】
【００４５】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４６】
比較例１
固着用粒子及び被処理物として、以下のものを用いた。
【００４７】
固着用粒子：福田金属箔粉工業株式会社製銀粒子「Ａｇ−Ｅ」、
粒度２００メッシュ〜３００メッシュ、密度１０．５ｇ／ｃｍ３
被処理物：ＩＮＡＸ社製タイル「テザレートコットＩＦ３００／ＤＣ−２１」
寸法：１５０ｍｍ×１００ｍｍに切断、表面粗さ０．１８ｍｍ
【００４８】
この被処理物に対し、この固着用粒子を用いて以下の条件でショットピーニングを行った。
【００４９】
＜ショットピーニングの条件＞
混合粒子の吐出圧：０．６ＭＰａ
混合粒子の吐出量：４０ｇ／ｍｉｎ
ノズルと被処理物との距離：１０ｃｍ
噴射時間：９ｓ／枚 
【００５０】
実施例１
比較例１の試料と以下の非固着粒子の混合物を、以下の条件でショットピーニングを行った。
【００５１】
非固着粒子：不二製作所製ガラス粒子「フジガラスビーズ＃８００」、
平均粒径２５μｍ、密度２５ｇ／ｃｍ３
【００５２】
＜ショットピーニングの条件＞
混合粒子の吐出圧：０．６ＭＰａ
混合粒子の吐出量：１００ｇ／ｍｉｎ
ノズルと被処理物との距離：２０ｃｍ
噴射時間：９ｓ／枚
混合粒子の非固着粒子割合：５０％
【００５３】
実施例２
比較例１の試料に対し、さらに以下の非固着粒子を用い、以下の条件でショットピーニングを行った。
【００５４】
非固着粒子：不二製作所製ガラス粒子「フジガラスビーズ＃２００」、
平均粒径９０μｍ、密度２５ｇ／ｃｍ３
【００５５】
＜ショットピーニングの条件＞
非固着粒子の吐出圧：０．３ＭＰａ
非固着粒子の吐出量：２００ｇ／ｍｉｎ
ノズルと被処理物との距離：２０ｃｍ
噴射時間：９ｓ／枚
【００５６】
実施例３
比較例１の試料に対し、さらに以下の非固着粒子を用い、以下の条件でショットピーニングを行った。
【００５７】
非固着粒子：不二製作所製ナイロン樹脂粒子「フジナイロンビーズ」、
平均粒径２００μｍ、密度１．１ｇ／ｃｍ３
【００５８】
＜ショットピーニングの条件＞
非固着粒子の吐出圧：第２ショット０．６ＭＰａ
非固着粒子の吐出量：２００ｇ／ｍｉｎ
ノズルと被処理物との距離：２０ｃｍ
噴射時間：９ｓ／枚
【００５９】
実施例４
比較例１の試料に対し、さらに以下の非固着粒子を用い、以下の条件でショットピーニングした後に、比較例１の処理を実施した。
【００６０】
非固着粒子：不二製作所製ジルコンビーズＦ２Ｂ＃４０５」
粒度４０μｍ、密度４．７ｇ／ｃｍ３
【００６１】
＜ショットピーニングの条件＞
非固着粒子の吐出圧：０．３ＭＰａ
非固着粒子の吐出量：２００ｇ／ｍｉｎ
ノズルと被処理物との距離：２０ｃｍ
噴射時間：９ｓ／枚
【００６２】
実施例５
比較例１のショットピーニングの前に被処理物を表面温度１２０℃に加熱し、比較例１の処理を実施した。
【００６３】
＜測定＞
上記の通り表面処理された試料について、以下の測定を行い、その結果を表１に示した。
【００６４】
摺動式摩耗式試験機にスコッチグライト白（１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍ）を取り付け、２ｋｇの重量をかけ１０ｃｃ／ｍｉｎの水添加をしながら２５回往復強制摩耗（３４往復／ｍｉｎ、２４ｃｍピッチ）を実施する。第１、第２ショットピーニング後及び摩耗試験前後にて、顕微鏡（１５０倍）による銀の輝度が高いことの特性を利用して一定面積（２８ｍｍ２、１４００μｍ×２０３０μｍ）の銀の面積を測定し、銀付着量として算出した。
【００６５】
【表１】
2009136837.tif 000003
【００６６】
＜結果＞  
実施例１〜４及び比較例１から、以下のことが明らかになった。
【００６７】
非固着粒子を銀粒子の混合する（実施例１）、または非固着粒子の後ショットピーニング（実施例２，３）、硬度の高い非固着粒子の前ショットピーニング（実施例４）及びショットピーニング前の被処理物の加温（実施例５）により、固着した銀の耐摩耗性が向上し、摩耗後の固着銀量を増加させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施の形態に係る被処理物の表面処理方法に適用される装置の模式図である。
【図２】第１図の被処理物５の表面の断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  貯留タンク
２  ノズル
３  粒子供給用ホース
４  高圧エア用ホース
５  被処理物
６  凹部
７  第１の粒子の固着物
８  第２の粒子
【図１】
2009136837.tif 000004
【図２】
2009136837.tif 000005