JP2007125684A - ショットブラストによる金属の着色方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の着色方法による品質を維持しながら、工程の数を短縮して省力化を実現し、コストを大幅に低減することができる、ショットブラストによる金属の着色方法を提供する。
【解決手段】ショットブラストによる金属の着色方法は、角部を有するように破砕されやすいガラスビーズからなる球状の砥粒１０１とともに着色材１０３が用いられる。球状の砥粒１０１とともに着色材１０３を循環しながらそれらでたとえばステンレスなどの金属からなる装飾品Ａの表面にショットブラストを行うことによって、装飾品Ａの表面が着色される。
【選択図】図１

Description

この発明はショットブラストによる金属の着色方法に関し、特にたとえば手摺、ドアの把手、銘板、表札、時計の文字盤、腕時計バンド、自転車のフレーム・ハンドル、小物電機パーツなどの金属からなる装飾品の表面に着色処理を行う、ショットブラストによる金属の着色方法に関する。

従来、金属の光沢を持つ高級仕上げをしながら金属に着色するという要望に応えるために、例えば、図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示すように角部を有する第１の砥粒１および着色材３で金属からなる装飾品Ａの表面にショットブラストを行った後に、図４（Ｃ）に示すように球状の第２の砥粒２で再びその金属からなる装飾品Ａの表面にショットブラストを行うという金属の着色方法が確立されている（例えば特許文献１参照）。この従来の着色方法では、金属の光沢を持つ高級仕上げをしながら金属に着色することができる。

特公平６−１０４３０２号公報

ところが、上述の従来の着色方法では、角部を有する第１の砥粒１および着色材３でショットブラストを行なって金属からなる装飾品Ａの表面に凹凸をつけながら着色材３を付着させる工程とその工程の後に球状の第２の砥粒２で再びショットブラストを行うことによって凹凸をなめらかにすることで光沢を出しかつ着色材３を金属からなる装飾品Ａの表面に密着させる工程というように少なくとも２つの工程が必要であり、工程の数を短縮することが困難であった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、従来の着色方法による品質を維持しながら、工程の数を短縮して省力化を実現し、コストを大幅に低減することができる、ショットブラストによる金属の着色方法を提供することである。

この発明にかかるショットブラストによる金属の着色方法は、着色材と角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒とを循環しながらそれらで金属からなる装飾品の表面にショットブラストを行うことによって装飾品の表面を着色することを特徴とする、ショットブラストによる金属の着色方法である。
この発明にかかるショットブラストによる金属の着色方法では、たとえば、着色材と、球状の砥粒と、球状の砥粒を破砕した角部を有する砥粒とで、装飾品の表面にショットブラストが行われる。
また、この発明にかかるショットブラストによる金属の着色方法は、着色材、球状の砥粒および角部を有する砥粒を循環しながらそれらで金属からなる装飾品の表面にショットブラストを行うことによって装飾品の表面を着色することを特徴とする、ショットブラストによる金属の着色方法である。
この発明にかかるショットブラストによる金属の着色方法では、たとえば、ショットブラストが行われた装飾品の表面に透明塗料が塗布されてもよい。

この発明では、着色材と角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒とを循環しながらそれらで金属からなる装飾品の表面にショットブラストを行うと、切削作用がほとんどない球状の砥粒で装飾品の表面に凹凸がつけられ、球状の砥粒の一部が角部を有する砥粒に破砕され、角部を有する砥粒で装飾品の表面に凹みがつけられ、着色材がその凹みに残る。さらにショットブラストを続けると、球状の砥粒が金属の表面をなめらかにしながら、着色材が金属の表面に強固に密着し、装飾品の表面が凹凸を有しながら光沢を持つ面となる。
また、この発明では、着色材、球状の砥粒および角部を有する砥粒を循環しながらそれらで金属からなる装飾品の表面にショットブラストを行うと、切削作用がほとんどない球状の砥粒で装飾品の表面に凹凸がつけられ、角部を有する砥粒で装飾品の表面に凹みがつけられ、着色材がその凹みに残る。さらにショットブラストを続けると、球状の砥粒が金属の表面をなめらかにしながら、着色材が金属の表面に強固に密着し、装飾品の表面が凹凸を有しながら光沢を持つ面となる。
さらに、この発明では、ショットブラストが行われた装飾品の表面に透明塗料が塗布されれば、ショットブラストが行われた装飾品の表面が透明塗料で保護される。

この発明によれば、従来の着色方法から大幅に労力とコストを削減しながら、金属からなる装飾品の表面に光沢を持つ高級仕上げを行うことができ、しかもその表面に着色材を強固に密着することができる、ショットブラストによる金属の着色方法が得られる。
すなわち、この発明によれば、従来の着色方法による品質を維持しながら、工程の数を短縮して省力化を実現し、コストを大幅に低減することができる、ショットブラストによる金属の着色方法が得られる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

図１はこの発明を実施するための吹付装置の一例を示す図解図である。この吹付装置１０は、タンク１２を含む。

タンク１２には、たとえば、球状の砥粒１０１が、着色材１０３とともに入れられる。
球状の砥粒１０１としては、角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒が用いられる。角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒としては、たとえば、粒径が３０〜３０００μｍの球状のガラスビーズおよび／またはジルコンビーズなどの砥粒が用いられる。
一方、着色材１０３としては、たとえば顔料あるいは染料が用いられる。なお、着色材１０３は、球状の砥粒１０１の表面にたとえば接着剤で接着されてもよく、あるいは、粉末状のものが球状の砥粒１０１に混合されてもよい。
また、球状の砥粒１０１および着色材１０３は、回収され、循環されて使用される。

タンク１２は、コック１４を有する吹き付け用の管１６を介して、吹き付けノズル１８に接続される。吹き付けノズル１８には、減圧弁２０を介して、第１のコンプレッサ（図示せず）が接続される。そのため、タンク１２内の球状の砥粒１０１および着色材１０３を吹き付けノズル１８の先端から吹き出すことができる。

吹き付けノズル１８の先端の近傍には、着色すべき金属からなる装飾品Ａを保持するための保持台（図示せず）が設けられる。そのため、保持台に保持されている装飾品Ａには、吹き付けノズル１８の先端から吹き出されてきた球状の砥粒１０１および着色材１０３を吹き付けてショットブラストを行うことができる。

吹き付けノズル１８の先端および保持台の周囲には、装飾品Ａに吹き付けられた球状の砥粒１０１および着色材１０３を回収するためのホッパー２２が設けられる。このホッパー２２の下部には、帰還用の管２４の一端部が接続され、その帰還用の管２４の他端部は、タンク１２内に配置される。また、帰還用の管２４には、その一端部側に減圧弁２６が設けられ、減圧弁２６の上流側に第２のコンプレッサ（図示せず）が設けられる。この場合、第２のコンプレッサは、ホッパー２２で回収された球状の砥粒１０１および着色材１０３を帰還用の管２４を介してタンク１２に戻すことができるように設けられる。そのため、この吹付装置１０では、装飾品Ａに吹き付けられた球状の砥粒１０１および着色材１０３が回収され循環されて使用される。
また、この吹付装置１０では、吹き付けられることによって球状の砥粒１０１の一部が角部を有する砥粒１０１ａに破砕されるが、球状の砥粒１０１を破砕した角部を有する砥粒１０１ａも回収され循環されて使用される。

次に、この吹付装置１０で金属からなる装飾品の表面に着色を行う方法の一例について説明する。

まず、コック１４を開いて、タンク１２内の球状の砥粒１０１および着色材１０３を、吹付ノズル１８に通す。

次に、第１のコンプレッサからのたとえば１ＭＰａの圧縮空気を減圧弁２０によってたとえば０．２〜０．７ＭＰａに減圧して、球状の砥粒１０１および着色材１０３を、図２（Ａ）に示すように、たとえばステンレスからなる装飾品Ａの表面に吹き付けてショットブラストを行う。それによって、装飾品Ａの表面には、球状の砥粒１０１の表面に対応する球状の跡がつくとともに、着色材１０３の一部が付着する。また、球状の砥粒１０１の一部は、角部を有する砥粒１０１ａに破砕される。

この吹付装置１０では、球状の砥粒１０１および着色材１０３が循環されて使用されるため、図２（Ｂ）に示すように、球状の砥粒１０１を破砕した角部を有する砥粒１０１ａも循環されて装飾品Ａの表面に打ち込まれるようになり、装飾品Ａの表面には、小さな凹凸部が形成され、その凹凸部に着色材１０３が多く付着する。

さらに球状の砥粒１０１および着色材１０３を装飾品Ａに吹き付けてショットブラストを続けると、図２（Ｃ）に示すように、装飾品Ａの表面には、凹凸部に付着した着色材１０３が球状の砥粒１０１により押し込まれて密着していく。

そして、最終的には、図２（Ｄ）に示すように、装飾品Ａの表面は、着色材１０３が密着したなだらかな表面になる。

図２に示す実施例の着色方法では、最初から球状の砥粒１０１でもショットブラストを行うので、装飾品Ａの表面に形成される凹凸部の山谷の深さは図２（Ｄ）に示すように小さい。それに対して、図４に示す従来の着色方法では、最初の工程では角部を有する砥粒１でショットブラストを行うので、装飾品Ａの表面に形成される凹凸部の山谷の深さは図４（Ｃ）に示すように大きい。このため、図２に示す実施例の着色方法では、図４に示す従来の着色方法より金属感を残した鮮やかな表面に仕上がる。

さらに、図２に示す実施例の着色方法では、少なくとも２つの工程が必要である図４に示す従来の着色方法と比べて、角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒１０１と着色材１０３とを循環しながらそれらで金属からなる装飾品Ａの表面にショットブラストを行うことのみによって装飾品Ａの表面を着色するので、大幅に労力とコストを削減することができ、すなわち、工程の数を短縮して省力化を実現し、コストを大幅に低減することができる。

上述の図２に示す実施例の着色方法では、角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒１０１が用いられているが、破砕されやすい球状の砥粒１０１の代わりに、球状の砥粒とともに角部を有する砥粒が最初から用いられてもよい。この場合、球状の砥粒としては、角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒が用いられもよく、または、破砕されにくい球状の砥粒が用いられてもよい。破砕されにくい球状の砥粒が用いられてもよいのは、角部を有する砥粒も最初から用いられるからである。
このように破砕されやすい球状の砥粒としては、上述の球状の砥粒１０１と同様に、たとえば、球状のガラスビーズおよび／またはジルコンビーズなどの砥粒が用いられる。
また、破砕されにくい球状の砥粒としては、たとえば、球状の金属などの砥粒が用いられる。
さらに、角部を有する砥粒としては、たとえば、ホワイトアランダム、ガラスビーズ、アルミナ、エメリー、金属などの砥粒が用いられる。
このように球状の砥粒とともに角部を有する砥粒が最初から用いられても、図４に示す従来の着色方法と比べて、図２に示す実施例の着色方法と同様に優れた効果を奏する。

また、上述の図２に示す実施例の着色方法では、ショットブラストが行われた装飾品Ａの表面すなわち着色材１０３が露出されたままであるが、ショットブラストが行われた装飾品Ａの表面には、たとえば、図３に示すように、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの透明塗料１０５が塗布されてもよい。このようにショットブラストが行われた装飾品Ａの表面に透明塗料１０５が塗布されれば、装飾品Ａの表面の着色材１０３が透明塗料１０５で保護される。そのため、装飾品Ａの表面の強度が向上するとともに、装飾品Ａの表面に汚れがつきにくくなり、また、装飾品Ａの表面の光沢が増す。

（実験例１）
実験例１では、まず、装飾品の材料となりかつ試料番号１〜３０となる３０枚のステンレスＳＵＳ３１６Ｌ板を準備した。

そして、これらのステンレス板の表面に、表１に示す本作業と後処理１、２とを施した。

表１には、本作業として、
ステンレス板の表面に、角部を有するホワイトアランダムの表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＷＡ＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、球状で粒径が７５〜１５０μｍのガラスビーズ（ビッカース高度：Ｈｖ６００）の表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＧＢ極小＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、球状で粒径が１５０〜２５０μｍのガラスビーズ（ビッカース硬度：Ｈｖ６００）の表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＧＢ小＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、球状で粒径が２５０〜６００μｍのガラスビーズ（ビッカース高度：Ｈｖ６００）の表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＧＢ中＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、球状で粒径が６００〜８５０μｍのガラスビーズ（ビッカース硬度：Ｈｖ６００）の表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＧＢ大＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、球状で粒径が７５〜１５０μｍのセラミック製のジルコンビーズ（ビッカース硬度：Ｈｖ６５０〜８００）の表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＪＢ＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、角部を有するホワイトアランダムと球状で粒径が１５０〜２５０μｍのガラスビーズとを１：９の重量割合で混ぜ合わせたものの表面に顔料粉末を接着剤で接着したものを、０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「混合＋顔料」で表し、
ステンレス板の表面に、顔料粉末をシンナーに溶解したものを、塗布する処理を「シンナー＋顔料」で表した。
なお、本作業の（）内は、顔料の色を表した。

さらに、表１には、後処理１として、ステンレス板の表面に球状のガラスビーズを０．４ＭＰａの空気圧で吹き付ける処理を「ＧＢ」で表し、後処理２として、ステンレス板の表面に透明塗料を塗布する処理を「クリアコート」で表し、後処理１または後処理２として、何も行わない処理を「−」で表した。

さらに、表１には、後処理１、２後のステンレス板の表面をミノルタ製分光測色計「ＣＲ−２００」を用いてＬ^*ａ^*ｂ^*表色系で測定し、後処理１、２後のステンレス板の表面における明度Ｌ^*、色相ａ^*、ｂ^*を数値で示した。また、ａ^*、ｂ^*から後処理１、２後のステンレス板の表面における彩度Ｃ^*＝√（（ａ^*）²＋（ｂ^*）²）を求め、数値で示した。
さらに、表１には、後処理１、２後のステンレス板の表面における６０°鏡面光沢度をスガ試験機製変角光沢計「ＵＧＶ−５Ｄ」を用いて測定し、数値で示した。

また、表１には、後処理１、２後のステンレス板の表面を消しゴムで通常の力で２０回擦った後の密着性の評価を示した。表１には、この評価として、色の変化がなく過酷な条件で使用可能なものを「◎」で表し、少しだけ色の変化がありやや過酷な条件で使用可能なものを「○」で表し、色の変化があるが通常条件で使用可能なものを「△」で表し、ほとんど色がなくなり使用不可能なものを「×」で表した。

なお、表１には、この発明の範囲外の試料番号の横に※印を付した。

表１の結果から明らかなように、顔料の色が同じでかつ後処理２も同じであるもの同士を比べた場合、この発明の範囲内の方法でステンレス板の表面に着色すれば、ステンレス板の表面に従来の方法（試料番号１、２、１６、１７参照）で着色するよりも、彩度が大きくすなわち鮮やかであるとともに、光沢度が大きくすなわち光沢のある着色が可能であり、しかも、通常の条件もしくはそれよりも過酷な条件で使用することが可能になる。
また、この発明の範囲内の方法において最初から球状の砥粒に角部を有する砥粒を混ぜた場合（試料番号１３、１４、２８、２９参照）でも、ステンレス板の表面に着色が可能であり、色彩および光沢は、顔料の色が同じでかつ後処理２も同じであるもの同士を比べた場合、角部のある砥粒で着色した場合（試料番号１、２、１６、１７参照）と球状の砥粒で着色した場合（試料番号５、６、２０、２１参照）との中間になり、また、密着性は、角部のある砥粒で着色した場合（試料番号１、２、１６、１７参照）と同程度になることがわかる。

（実験例２）
実験例２では、まず、装飾品の材料となりかつ試料番号３１〜６０となる３０枚のアルミニウム５０５２板を準備した。

そして、これらのアルミニウム板の表面に、実験例１と同様に、表２に示す本作業と後処理１、２とを施した。なお、表２に示す本作業および後処理１、２は、表１に示す本作業および後処理１、２と同じ本作業および後処理である。

また、表２には、実験例１と同様にして、後処理１、２後のアルミニウム板の表面における明度Ｌ^*、色相ａ^*、ｂ^*、彩度Ｃ^*、６０°鏡面光沢度および密着性の評価を示した。なお、表２にも、この発明の範囲外の試料番号の横に※印を付した。

表２の結果から明らかなように、この発明の範囲内の方法でアルミニウム板の表面に着色が可能であり、しかも、この発明の範囲内の方法でアルミニウム板の表面に着色すれば通常の条件もしくはそれよりも過酷な条件で使用することが可能になる。
また、この発明の範囲内の方法において最初から球状の砥粒に角部を有する砥粒を混ぜた場合（試料番号４３、４４、５８、５９参照）でも、アルミニウム板の表面に着色が可能であり、密着性は、角部のある砥粒で着色した場合（試料番号３１、３２、４６、４７参照）と同程度になることがわかる。

（実験例３）
実験例３では、まず、装飾品の材料となりかつ試料番号６１〜９０となる３０枚の純チタンＴＰ３４０（ＪＩＳ２種）板を準備した。

そして、これらのチタン板の表面に、実験例１と同様に、表３に示す本作業と後処理１、２とを施した。なお、表３に示す本作業および後処理１、２は、表１に示す本作業および後処理１、２と同じ本作業および後処理である。

また、表３には、実験例１と同様にして、後処理１、２後のチタン板の表面における明度Ｌ^*、色相ａ^*、ｂ^*、彩度Ｃ^*、６０°鏡面光沢度および密着性の評価を示した。なお、表３にも、この発明の範囲外の試料番号の横に※印を付した。

表３の結果から明らかなように、顔料の色が同じでかつ後処理２も同じであるもの同士を比べた場合、この発明の範囲内の方法でチタン板の表面に着色すれば、チタン板の表面に従来の方法（試料番号６１、６２、７６、７７参照）で着色するよりも、彩度が大きくすなわち鮮やかであるとともに、光沢度が大きくすなわち光沢のある着色が可能であり、しかも、通常の条件もしくはそれよりも過酷な条件で使用することが可能になる。
また、この発明の範囲内の方法において最初から球状の砥粒に角部を有する砥粒を混ぜた場合（試料番号７３、７４、８８、８９参照）でも、チタン板の表面に着色が可能であり、色彩および光沢は、顔料の色が同じでかつ後処理２も同じであるもの同士を比べた場合、角部のある砥粒で着色した場合（試料番号６１、６２、７６、７７参照）と球状の砥粒で着色した場合（試料番号６５、６６、８０、８１参照）との中間になり、また、密着性は、角部のある砥粒で着色した場合（試料番号６１、６２、７６、７７参照）と同程度になることがわかる。

上述の各実験例では、特定の大きさでかつ特定の硬度の砥粒が特定の空気圧で吹き付けられているが、この発明では、砥粒を吹き付ける空気圧は任意に変更されてもよく、また、砥粒を吹き付ける空気圧などによっては他の大きさの砥粒や他の硬度の砥粒が用いられてもよい。

また、上述の各実験例などでは、金属からなる装飾品の表面にマスキング材を用いずにショットブラストが行われているが、この発明では、金属からなる装飾品の表面にマスキング材を用いて部分的にショットブラストが行われてもよい。
同様に、透明塗料についても、ショットブラストが行われた装飾品の表面に部分的に塗布されてもよい。

この発明は、ステンレス、アルミニウムおよびチタン以外の金属からなる装飾品の表面を着色するために用いられてもよい。

また、この発明は、表面が酸化被膜で覆われたステンレスなどの金属からなる装飾品の表面を着色するために用いられてもよい。

この発明にかかる金属の着色方法は、たとえばステンレス、アルミニウム、チタンなどの金属からなる装飾品の表面を着色するために利用される。

この発明を実施するための吹付装置の一例を示す図解図である。 この発明にかかる一実施例を示す工程図である。 ショットブラストが行われた装飾品の表面に透明塗料が塗布された状態を示す図解図である。 従来の着色方法の一例を示す工程図である。

符号の説明

１０１ 球状の砥粒
１０１ａ 角部を有する砥粒
１０３ 着色材
１０５ 透明塗料
Ａ 装飾品

Claims (4)

1. 着色材と角部を有するように破砕されやすい球状の砥粒とを循環しながらそれらで金属からなる装飾品の表面にショットブラストを行うことによって前記装飾品の表面を着色することを特徴とする、ショットブラストによる金属の着色方法。
2. 前記着色材と、前記球状の砥粒と、前記球状の砥粒を破砕した角部を有する砥粒とで、前記装飾品の表面にショットブラストを行う、請求項１に記載のショットブラストによる金属の着色方法。
3. 着色材、球状の砥粒および角部を有する砥粒を循環しながらそれらで金属からなる装飾品の表面にショットブラストを行うことによって前記装飾品の表面を着色することを特徴とする、ショットブラストによる金属の着色方法。
4. 前記ショットブラストが行われた前記装飾品の表面に透明塗料を塗布する工程を含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のショットブラストによる金属の着色方法。

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