JP2000127045A

JP2000127045A - サンドブラスト用投射材

Info

Publication number: JP2000127045A
Application number: JP10297862A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Watanabe; 昌知渡辺; Masaru Ozawa; 勝小澤; Junji Asano; 順治浅野
Original assignee: Nippon Polypenco Ltd; Sintobrator Ltd
Current assignee: Nippon Polypenco Ltd; Sintobrator Ltd
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】チクソモールドによるマグネシウム合金ダイ
カスト製品等の歪みを生じ易い製品のバリ取り作業の機
機化が可能にする為に、歪みを生じさせることなしにバ
リ除去するとのできる新規なサンドブラスト用投射材を
提供する。【解決手段】平均粒子径が投射材粒子径の１／１０
以下で、かつ０．２ｍｍ以下である金属又は金属酸化物
粒子を、樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部
含有した投射材であって、当該投射材の引張弾性率が２
００〜２０００ｋｇ／ｍｍ²、比重が１．５〜２．５ｇ
／ｃｍ³、平均粒子径が０．５〜３．０ｍｍであるサン
ドブラスト用投射材。

Description

【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
に使用する投射材に関し、特に被投射面の圧縮残留応力
を抑制しつつバリ取り効果を有効に発揮させることので
きる新規なサンドブラスト用投射材に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、小型化、軽量化を求められると
共に、特に近年においては、環境負荷やリサイクルコス
トの低減が求められている電気製品のハウジングには、
薄肉形状に形成したアルミニウム合金やマグネシウム合
金等のダイカストの採用が増加してきている。しかし、
これらの軽合金ダイカスト製のハウジングは、薄肉でか
つ複雑な三次元形状に形成されることが多く、歪みが生
じやすい欠点があって、やむを得ず手作業によってバリ
取りが行われているのが現状である。熟練工の不足や急
激な受注の伸びへの対応から、これらの歪みが生じやす
い物品のバリ取り工程の機械化が強く求められている。

【０００３】残部をマスキングすることによる選択的な
ブラスティング加工は広く知られていて、例えば、墓石
への名入れやガラスコップの模様付けは古くから行われ
ている。しかし、これらの方法は前記のような複雑な三
次元形状の物品に適用することは困難である。また、マ
スキングなしに選択的な加工を行うために特別な加工性
を持たせたブラスト材は、例えば、特開平５−１６２０
７９号公報に開示されている。公報によれば、この投射
材は母材より柔らかく塗膜より硬い特徴があるから、母
材に傷を付けること無しに塗膜のみを選択的に除去でき
る。

【０００４】しかしながら、例えば、軽合金ダイカスト
製のハウジンググ部分とバリ部分にはほとんど硬度に差
がないから、投射材の硬度、粒度或いは重量のみを調整
したとしても、ハウジング部分の歪み発生を抑制しつつ
効果的にバリを除去することは難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の状況
を鑑みて成されたものであって、例えば、軽合金ダイカ
スト製のハウジングのように歪みが生じやすい物品のバ
リ取り工程を、比較的安価であって簡単に使用できる汎
用的な乾式ブラスト装置を利用して機械化するためのも
のであり、そのための歪みの発生を抑制しつつ高いバリ
取り効果を発揮するサンドブラスト用投射材を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためのバリ除去のサンドブラスト用投射材であ
り、その要旨は、平均粒子径が投射材粒子径の１／１０
以下で、かつ０．２ｍｍ以下である金属又は金属酸化物
粒子を、樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部
含有した投射材であって、当該投射材の引張弾性率が２
００〜２０００ｋｇ／ｍｍ²、比重が１．５〜２．５ｇ
／ｃｍ³、平均粒子径が０．５〜３．０ｍｍのサンドブ
ラスト用投射材である。

【０００７】本発明で使用される樹脂は注型ナイロン樹
脂である上記サンドブラスト用投射材であり、また金属
又は金属酸化物粒子は略球形である上記サンドブラスト
用投射材である。上記金属又は金属酸化物粒子はシラン
処理された上記サンドブラスト用投射材である。金属粒
子はステンレス粒子である上記サンドブラスト用投射材
であり、さらに投射材には静電防止剤を含む上記サンド
ブラスト用投射材である。

【０００８】本発明のサンドブラスト用投射材の平均粒
子径が０．５ｍｍ未満及びその比重が１．５ｇ／ｃｍ³
未満では、投射材単粒の運動エネルギーが小さ過ぎてバ
リに有効に作用しない。一方、平均粒子径が大きくなれ
ば相対的に投射材の数が少なくなってブラスティング効
果にむらを生じやすいから、前記平均粒子径は３．０ｍ
ｍ以下の範囲としなくてはならない。また、塑性変形す
るに充分な大きさのエネルギーをバリに与えるには衝突
時のエネルギーロスが少ないことも肝要であって、その
ためには当該投射材の引張弾性率が２００ｋｇ／ｍｍ²
以上としなくてはならない。さらに被加工物品であるハ
ウジング面に歪みを生じさせないためは、投射材の比重
を２．５ｇ／ｃｍ³以下とすると共にその引張弾性率を
２０００ｋｇ／ｍｍ²以下としなくてはならない。

【０００９】歪みの主な原因となる被加工物品の厚さ方
向の圧縮残留応力の分布のアンバランスは、衝突時に投
射材から被加工物品が受ける単位面積当たりのエネルギ
ーの大きさが大きいほど、またその加わる速度が大きい
ほど増大する傾向がある。バリを効率よく除去するため
には前記の通り充分なエネルギーが投射材から被加工物
品に伝わらなければならないが、引張弾性率を２０００
ｋｇ／ｍｍ²以下としたから、本発明の投射材は衝突の
衝撃により容易に弾性変形して加工点の接触面積が大き
くなり、単位面積当たりのエネルギーを小さくできるの
である。また、このような衝突時の弾性変形はエネルギ
ーの伝わる速度を遅くできる効果もある。

【００１０】本発明の投射材は、樹脂中に金属又は金属
酸化物粒子を含有させて構成したから、衝突により弾性
変形すると、含有させた剛体である金属又は金属酸化物
粒子と弾性体である樹脂の境界に応力が集中し易い。こ
のような応力集中は投射材にクラックを与える原因とな
りその寿命（繰り返し使用可能回数）に影響する。寿命
の低下を招かず、かつバリ取り効果を発揮するためには
金属又は金属酸化物粒子の平均粒子径を投射材粒子径の
１／１０以下で、かつ０．２ｍｍ以下とすると共に、こ
れらの粒子は樹脂１００重量部に対して１０〜２００重
量部を含有させることにより、本発明で規定する投射材
の引張弾性率及び比重の値を得ることが出来て、バリ取
り効果を有効に発揮させかつ投射材消耗も極力抑えるこ
とができる。なお、含有させる金属又は金属酸化物の平
均粒子径は寿命の点では小さな程好ましいと考えられる
が、安価に入手できることも重要であって、０．００１
ｍｍ程度以上の金属又は金属酸化物粒子が利用し易い。

【００１１】本発明で使用できる樹脂は、ポリエチレン
樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリア
ミド樹脂、塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、アセター
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸セルロース樹脂等
の汎用的な樹脂材料を挙げることができる。なお、ポリ
アミド樹脂は汎用的に市販されていて安価に手に入るか
ら好適に使用できるが、特に、注型ナイロン樹脂は破壊
強度が高いから本発明に使用する樹脂として好適であ
る。

【００１２】更に、本発明の投射材に含有させる金属又
は金属酸化物粒子は、略球形に形成されたものを使用す
れば前記境界面の境界接着力を大きくできて寿命の改善
につがる。また、金属又は金属酸化物粒子の表面性状を
シラン処理により改質して樹脂との結合力を高める方法
を併用して更に寿命を改善することもできる。

【００１３】本発明で使用できる金属又は金属酸化物粒
子は、安価に市販されている鉄粒子、亜鉛粒子、ステン
レス粒子、アルミニウム粒子、フェライト粒子等から選
定すればよいが、ステンレス粒子は、アルミニウム粒子
に比べて比重が大きいから少ない体積添加量で足りて投
射材の寿命を改善でき、鉄粒子や亜鉛粒子にみられるよ
うな投射材の製造工程でスクリューポンプ内での詰まり
の問題等の発生が少ないから製造が容易で、又、フェラ
イト粒子のように一部のマグネシウム合金ダイカスト製
物品の表面を変色させる問題を生じないから特に好適で
ある。

【００１４】また、静電気の影響で投射材が被加工物品
表面や加工内壁面に付着して起こる弊害を防止するため
に投射材に静電気防止剤を添加することができる。例え
ば、汎用的に市販されているアニオン系界面活性剤、ノ
ニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等から適宜
選定し、樹脂に混合して静電気を生じにくい投射材を得
ることができる。なお、これら静電気防止剤の添加によ
り投射材の寿命が低下することがあるから、それが問題
となるような場合には、投射材には静電気防止剤を添加
せずにおいて、イオンブローなどの慣用的な静電気除去
手段を併用して使用するとしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き説明する。表１には、代表的な６例の実施例の配合と
物性を示す。また、比較例として４例の比較例の配合と
物性を示す。ここにおいて、基体を構成する樹脂として
「注型ナイロン」は日本ポリペンコ（株）製商品記号Ｍ
Ｃ９０１を、「ポリアミド」は三菱エンジニアリングプ
ラスチックス（株）製商品名ノバミッド１０４０を、
「ポリエチレン」は日本ポリペンコ（株）製商品名Ｕ−
ＰＥ１００を各々使用した。また基体を構成する「亜
鉛」は新東ブレーター（株）製商品記号ＡＺ３−Ｓを使
用した。含有粒子を構成する「亜鉛」は白水化学工業
（株）製規格３種の平均粒子径０．１ｍｍの粒子を、
「ステンレス１」は大平洋金属（株）製商品記号３１６
Ｌの平均粒子径０．０５ｍｍの粒子を、「ステンレス
２」はこのために特に製作したＳＵＳ３０４の平均粒子
径０．０１ｍｍの粒子を、「フェライト」は戸田工業
（株）製商品記号ＤＢ−７００の平均粒子径０．００５
ｍｍの粒子を各々使用した。静電気防止剤は花王（株）
製商品名エレクトロストリッパーＥＡのものを使用し
た。

【００１６】表１に示す本発明の実施例１〜６のサンド
ブラスト用投射材の製造工程は以下の通りである。１）基体に使用する樹脂原料、含有させる金属又は金属
酸化物粒子或いは必要に応じシラン処理した金属又は金
属酸化物粒子、必要に応じて加える静電気防止剤及び潤
滑剤をそれぞれ所定量秤量し、円筒型ブレンダーにより
混合する工程。２）前記混合原料をスクリュー式押出式成形機に移し、
２４０〜２５０℃に加熱し、溶融、混練、押出しし、引
き延ばしつつ冷却して所定直径の糸状成形体を得る工
程。３）前記糸状成形体を切断機により所定の直径と同じ長
さに切断してサンドブラスト用投射材を得る工程。

【００１７】比重はＪＩＳＫ７１１２、引張弾性率はＡ
ＳＴＭＤ６３８に準じて測定した。

【００１８】

【表１】

【００１９】また、表１の各投射材を使用して行った試
験結果及び加工結果を表２に示す。ここにおいて、アー
クハイト値はショットピーニング強度を比較するために
慣用的に使用されている特性値で圧縮残留応力のアンバ
ランスの程度に比例する。アークハイト値の測定は、Ｓ
ＡＥＪ４４２に準じて、アルミニウム片（Ａ１１００Ｐ
−Ｈ１４製，幅１９ｍｍ、長さ７５ｍｍ、厚さ１．５ｍ
ｍ）を試験片に、投射速度は６０ｍ／ｓで行った。ま
た、ライフテスト値は寿命に比例する。ライフテスト値
は投射材の半数が破砕するまでの繰り返し衝突回数で、
その測定はＳＡＥＪ４４５に準じて行った。

【００２０】加工結果は、デジタルカメラのハウジング
としてチクソモールド法で成形したマグネシウム合金ダ
イカスト製部品で幅約１２０ｍｍ、高さ約８０ｍｍ、深
さ約４０ｍｍ、厚さ約２ｍｍの断面Ｕ字型の物品を各投
射材を使用した乾式ブラスト加工法によりバリ取り加工
した場合のバリ残り、歪み、変色を観察し、観察されな
かったものを○、痕跡は認められるものの検査基準内で
あるものを△、症状が著しく検査基準を外れたものを×
として三段階に評価して記録した。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２によれば、実施例１は注型ナイロン基
体に平均粒子径０．０５ｍｍのステンレス粒子を、樹脂
１００重量部に対して１００重量部混合し、平均粒子径
１．５ｍｍに成形したサンドブラスト用投射材であっ
て、その加工結果はバリ残り、歪み、変色の発生は認め
られなかった。またこの時の投射材の比重は２．０ｇ／
ｃｍ³、引張弾性率は８８０ｋｇ／ｍｍ²である。

【００２３】この種投射材が有効に効果を発揮するには
金属又は金属酸化物粒子の含有が必要であって、注型ナ
イロンのみから成り実施例１の製造工程１）を割愛して
得た比較例Ｃの投射材は、比重が１．２ｇ／ｃｍ³、引
張弾性率が３５０ｋｇ／ｍｍ²と何れも小さく、単にブ
ラスティング力が弱いのであってバリ取り効果が認めら
れない。また、アルミニウムワイヤーをカットして得た
円柱状のアルミニウム製投射材である比較例Ａは、比重
が４．２ｇ／ｃｍ³、引張弾性率が１５０００ｋｇ／ｍ
ｍ²と何れも大きく、単にブラスティング力が強いので
あって、加工物であるハウジンウグに歪み症状が著しく
発生してサンドブラスト用投射材には適さない。

【００２４】また、単なるエネルギーの大小と投射材と
しての最適性との違いを調べるために、比較例Ｂは、比
重が７．１ｇ／ｃｍ³、引張弾性率が２３０００ｋｇ／
ｍｍ²と何れも大きい値の略球形状亜鉛製粒子使用し、
その粒子径を１、２ｍｍとして投射材１粒当たりの重量
を実施例１の投射材とほぼ同じとした。しかし、この場
合はバリ残りも歪みも発生した。このように、投射材の
単粒エネルギーの大きさを制御したとしても最適なサン
ドブラスト用投射材は得ることが出来なかった。

【００２５】実施例２においては、実施例１に対して含
有させる金属粒子の平均粒子径を０．０１ｍｍとした。
その結果、ライフテスト値が実施例１の１０９０回に対
して１７２０回と大幅に改善された。アークハイト値も
実施例１の０．３０ｍｍに対して、０．２５ｍｍと僅か
ながら改善された。またバリ残り、歪み、変色の問題も
発生しなかった。

【００２６】実施例３においては、基体である樹脂にポ
リエチレンを使用すると共に、含有させる金属酸化物粒
子を平均粒子径０．００５ｍｍのフェライト粒子した。
実施例３では被加工物品表面が変色した。このような変
色は、例えばハードディスクのケースのように更に別の
ハウジング内に内蔵させて使用される物品においては大
きな問題とはならないが、被処理物品の表面が外から見
える構成である場合は問題となる。確認の限りでは、変
色はフェライトを含有させた投射材を使用してマグネシ
ウム合金を加工する場合に特徴的に現れる。また、樹脂
として柔らかいポリエチレンを選択したため、フェライ
トを混合させても引張弾性率は２５０ｋｇ／ｍｍ²小さ
く、バリ残り及び歪みは発生しないものの、ライフテス
ト値が実施例１の１０９０回に対し１４０回と低下す
る。アークハイト値は実施例１の０．０３０ｍｍに対し
て０．０２０ｍｍと小さいから、特に歪み易い物品のバ
リ取りに有効である。

【００２７】実施例４は、含有させる金属粒子を平均粒
子径０．１ｍｍの亜鉛粒子とし、その含有量を樹脂１０
０重量部に対して５０重量部とすると共に平均粒子径を
１．５ｍｍに成形した。また、静電気防止剤を３重量部
含有させた。この場合には亜鉛の含有量が少ないから弾
性率の値が小さくてアークハイト値は０．０２２ｍｍ
と、また、ライフテスト値も１９００回と改善された。
本実施例の比加工物品においては僅かにバリ残りが発生
したが、バリの小さな物品の加工にはこのように金属粒
子の含有量を少なくしたサンドブラスト用投射材が有効
である。

【００２８】実施例５においては実施例１に対して樹脂
に汎用的なポリアミド樹脂を採用した。この例のように
その他の樹脂を使用することができるが、この場合はラ
イフテスト値が４００回と低下する。また、実施例６に
おいてはステンレス粒子の含有量を基体１００重量部に
対して１５０重量部とし、この場合は比重が２．４ｇ／
ｃｍ³、引張弾性率が１７２０ｋｇ／ｍｍ²と大きい結
果、バリ取り力は向上したもののアークハイト値は０．
１０１ｍｍと大きくり、僅かに歪みが発生した。また、
ライフテスト値は２６０回に低下した。

【００２９】一方、実施例１に対してステンレス粒子の
含有量を樹脂１００重量部に対して３００重量部含有さ
せて、実施例１と同一製造工程によって得た比較例Ｄの
投射材は、比重が３．２ｇ／ｃｍ³、引張弾性率が２６
５０ｋｇ／ｍｍ²と大きく、バリ取り力は発揮するもの
の、アークハイト値は０．２２０ｍｍと実施例の０．０
３０ｍｍに比べて約７倍と大幅に悪化し、加工結果にお
いても大きな歪みが発生した。また、ライフテスト値は
実施例１の１０９０回に対して５０回と約２０分の１に
低下した。このように引張弾性率が大き過ぎればサンド
ブラス用投射材として具備すべき特性が損なわれる。ま
た、多量に金属又は金属酸化物を含有すれば寿命も大幅
に低下して経済的に採用が難しい。

【００３０】

【発明の効果】本発明のサンドブラスト用投射材は、歪
みの発生を抑制しつつ効率良くバリを除去する特性を具
備させたから、従来は手作業により行っていた歪みを生
じ易い物品のバリ取り行程を機械化することができる。
その上、従来より市販されている汎用的な乾式ブラスト
加工装置をそのまま利用することができると共に、例え
ばマシニングセンターなどの切削加工装置を利用する場
合のように被加工物品表面の位置に沿わせて工具位置を
複雑に制御するといった煩雑な付帯作業を伴うことがな
くて生産工程への導入が誠に容易である。

【００３１】また、本発明のサンドブラストよう投射材
は、汎用的に安価に購入することの可能な原料を組み合
わせて製造することができるから、安価にできると共に
大量に供給することが容易である。更にその製造方法に
おいても、押出加工成形機により従来の製造技術の程度
で足りるからその製造も容易である。加えて繰り返し循
環使用することもできるから経済的であって産業界に資
するところが大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小澤勝愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺字神明 51番地新東ブレーター株式会社内 (72)発明者浅野順治神奈川県平塚市真土2480番地日本ポリペンコ株式会社平塚製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒子径が投射材粒子径の１／１０以
下で、かつ０．２ｍｍ以下である金属又は金属酸化物粒
子を、樹脂１００重量部に対して１０〜２００重量部含
有した投射材であって、当該投射材の引張弾性率が２０
０〜２０００ｋｇ／ｍｍ²、比重が１．５〜２．５ｇ／
ｃｍ³、平均粒子径が０．５〜３．０ｍｍであるサンド
ブラスト用投射材。
【請求項２】樹脂は注型ナイロン樹脂である請求項１
記載のサンドブラスト用投射材材。
【請求項３】金属又は金属酸化物粒子は略球形である
請求項１又は請求項２記載のサンドブラスト用投射材。
【請求項４】金属又は金属酸化物粒子はシラン処理し
たものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３記
載のサンドブラスト用投射材。
【請求項５】金属粒子はステンレス粒子である請求項
２乃至請求項４記載のサンドブラスト用投射材。
【請求項６】静電気防止剤を含むことを特徴とする請
求項２乃至請求項５記載のサンドブラスト用投射材。