JP2009078339A

JP2009078339A - 乾式バレル研磨用メディア及び乾式バレル研磨方法

Info

Publication number: JP2009078339A
Application number: JP2007251313A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Inoue; 喬洋井上
Original assignee: Tipton Manufacturing Corp
Current assignee: Tipton Manufacturing Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: JP4456145B2

Abstract

【課題】コーティング時の作業性が良好で、かつ研磨対象ワークに所定の艶を付与することが可能な乾式バレル研磨用メディアを提供する。
【解決手段】乾式バレル研磨用メディアは、有機繊維質からなる母材と、４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルと、この脂肪酸エステルで溶解されるワックス類と、この溶解したワックス類で母材の表面にコーティングされる砥材とを含む。４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルであれば、研磨対象ワークに所定の艶を付与でき、かつコーティング均一化に要する時間が短縮される。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾式バレル研磨用メディア及びそのメディアを用いた乾式バレル研磨方法に関するものである。

乾式バレル研磨用メディアとして、特許文献１に記載のものが知られている。これは、カンデリラ蝋等（ワックス類）をケロシン（灯油）に溶解させ、この溶液をコブミール（母材）及び不熔融酸化アルミニウム（砥材）に加えて混合することにより、不熔融化アルミニウムをコブミールにコーティングするというものである。このようなワックス類を含むメディアは、研磨対象である貴金属製品の艶出しを目的に用いられることが多い。
特公昭３７−９８９８号公報

上記のものは、コーティング時に加熱によってケロシンを蒸発させているため、製造現場で作業者がケロシンの蒸気を吸引するおそれがあり、またその蒸気に引火するおそれがあった。そのため、排気設備等の特別な設備の設置を余儀なくされた。
これに鑑み、ケロシンの代わりに、例えば、植物油（ナタネ油、ヤシ油、ひまわり油、らっかせい油等）や高級アルコール（オレイルアルコール等）のような比較的蒸気になり難い溶剤を用いることが検討された。しかしこれらは、コーティング工程で長時間を要する等し、作業効率が悪いという事情があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コーティング時の作業性が良好で、かつ研磨対象ワークに所定の艶を付与することが可能な乾式バレル研磨用メディア及び乾式バレル研磨方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、有機繊維質からなる母材と、４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルと、この脂肪酸エステルで溶解されるワックス類と、この溶解されたワックス類で前記母材の表面にコーティングされる砥材とを含む構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記脂肪酸エステルは、４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下であるところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記脂肪酸エステルの引火点は、１００℃以上であるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記脂肪酸エステルは、オレイン酸メチルエステルであるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の乾式バレル研磨用メディアを用いた乾式バレル研磨方法であって、前記乾式バレル研磨用メディア及び研磨対象ワークを密閉空間内に収容し、その状態から前記研磨対象ワークをバレル研磨することを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルによってワックス類が溶解されることにより、ワックス類及び砥材が母材の表面に均一にコーティングされるから、研磨対象ワークに所定の艶を付与できる。また、従来と違ってケロシン（灯油）の蒸発工程を省略できるとともに、高級アルコールを用いる場合に比べてコーティング均一化に要する時間も短縮されるから、作業性が良好となる。

＜請求項２の発明＞
４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルを用いることにより、コーティング均一化に要する時間がいっそう短縮される。
＜請求項３の発明＞
脂肪酸エステルの引火点が１００℃以上であるから、製造現場で脂肪酸エステルが蒸発して引火等するのを回避でき、作業環境が良好となる。

＜請求項４の発明＞
オレイン酸メチルエステルを用いることにより、コーティング均一化に要する時間を大幅に短縮できるとともに、優れた艶出し効果を得ることができ、かつ、研磨対象ワークに所定の光沢を付与でき、しかも光沢度のバラツキを小さく抑えることができる。

＜請求項５の発明＞
例えば、高級アルコールでワックス類を溶解させてメディアを調製する場合には、加熱によって高級アルコールの水酸基とワックス類中の脂肪酸とが脱水反応を起こして水を生成する可能性があるため、密閉空間内では生成される水の影響によって研磨対象ワークの艶が出にくいという事情がある。その点、本発明によれば、脱水反応を起こさない脂肪酸エステルを用いてワックス類を溶解させているから、密閉空間内でバレル研磨を行っても、研磨対象ワークに所定の艶を付与できる。

本発明の乾式バレル研磨用メディアは、母材と、砥材と、ワックス類と、脂肪酸エステルとを含んで構成される。

母材は、有機繊維質からなり、コーン、クルミ、桃の種を粉砕したものや、木粉、籾殻粉等を原材料とし、このうちのいずれか１種または２種以上を適宜サイズに成形して用いることができる。

砥材は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化硅素等からなる砥粒を好適に用いることができる。この砥材は、艶出し等の用途に応じて適正粒度に調整され、上記例示したものから１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

ワックス類は、研磨対象ワークへの艶出し効果を期待できる油脂類であれば特に限定されず、狭義の蝋に加えて、広く動植物由来の油脂等を用いることができる。例えば、ワックス類は、牛脂、ラード（豚油）等の天然油脂で構成されることができる。本実施形態においては、牛脂を基本とし、さらにこの牛脂とキャンデリラワックス、カルナバワックス、ステアリン酸等が適宜併用され、これにより、ワックス類の融点が適正値に調節されている。ワックス類の構成要素のうち、キャンデリラワックス及びカルナバワックスは主として砥材を母材に保持させる役割を果たし、牛脂はキャンデリラワックス及びカルナバワックスよりも低融点であって主として砥材を母材の表面に均一にコーティングさせる役割を果たしている。また、ワックス類として、油脂系合成ワックス等の合成ワックスを用いることもできる。

脂肪酸エステルは主として砥材を母材の表面に固定するバインダーの役割を果たすものであり、本発明においては４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルで構成される。このような脂肪酸エステルとしては、カプリン酸メチルエステル、ラウリン酸メチルエステル、ミリスチン酸メチルエステル、パルミチン酸メチルエステル、ステアリン酸メチルエステル、オレイン酸メチルエステル、ラウリン酸ブチルエステル、ステアリン酸ブチルエステル、パルミチン酸オクチルエステル、ステアリン酸オクチルエステル等のモノエステル、あるいは、アジピン酸ジオクチルエステル、セバシン酸ジオクチルエステル等のジエステル、あるいは、トリカプリン酸トリメチロールプロパンエステル、テトラエナント酸ペンタエリスリトールエステル等のポリオールエステルが挙げられ、このうちのいずれか１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。かく例示した脂肪酸エステルの引火点はいずれも１００℃以上である。そして、このように４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルであると、ワックス類の溶解性に優れ、コーティング均一化に要する時間（母材の表面にワックス類及び砥材がむら無く均一にコーティングされるまでの撹拌時間）を短縮できる。

また、脂肪酸エステルは、４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下のもので構成されるのがより好ましい。このような脂肪酸エステルとしては、上記例示したもののうち、カプリン酸メチルエステル、ラウリン酸メチルエステル、ミリスチン酸メチルエステル、パルミチン酸メチルエステル、ステアリン酸メチルエステル、オレイン酸メチルエステル、ラウリン酸ブチルエステル、ステアリン酸ブチルエステル、パルミチン酸オクチルエステル、ステアリン酸オクチルエステル、アジピン酸ジオクチルエステル等がある。このように４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルであると、ワックス類の溶解性にいっそう優れ、コーティング均一化に要する時間を大幅に短縮できる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例に示す「％」はいずれも重量基準である。

＜実施例１＞
（メディアの調製）
カルナバワックス１％、キャンデリラワックス１％、牛脂１％（以上ワックス類）をオレイン酸メチルエステル１％に溶解させてワックス類溶液を調製した。これと並行してコーン９１％と酸化アルミニウム５％を転動ミキサーに投入し、約５０℃に加熱しながら前記ワックス類溶液を徐々に添加して、コーンの表面にワックス類及び酸化アルミニウムが均一にコーティングされたメディアを得た。

（研磨工程）
得られたメディアは、図１にその概略を示す乾式バレル研磨機１０に投入され、研磨対象ワークの研磨に用いられた。研磨後、得られた被研磨試料は後述する評価試験に付された。
ここで乾式バレル研磨機１０について説明すると、これは、公転するターレット１１に複数のバレル槽１２が自転可能に取り付けられたものであって、各バレル槽１２内に、研磨対象ワーク、上記メディアを投入して密閉状態となし、その状態から稼動されることで、ターレット１１が図示時計回りに公転するとともに、各バレル槽１２が図示反時計回りに自転し、その遠心力等によって研磨を行うというものである。
研磨対象ワークとしては、真鍮試験片と真珠の２種類が用意された。具体的な研磨条件は次の通りであった。

−研磨条件１−
研磨対象ワーク：真鍮試験片
乾式バレル研磨機：株式会社チップトン製ＨＳ−Ｒ３０（１９０ｒｐｍ）
バレル槽容量：７．１Ｌ
研磨時間：６０分
メディア量：４．２Ｌ
−研磨条件２−
研磨対象ワーク：真珠φ７
乾式バレル研磨機：株式会社チップトン製ＨＳ−Ｒ４０（１７４ｒｐｍ）
バレル槽容量：１０Ｌ
研磨時間：３０分
メディア量：６．０Ｌ

＜実施例２＞
オレイン酸メチルエステル１％をパルミチン酸オクチルエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜実施例３＞
オレイン酸メチルエステル１％をアジピン酸ジオクチルエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜実施例４＞
オレイン酸メチルエステル１％をセバシン酸ジオクチルエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜実施例５＞
オレイン酸メチルエステル１％をトリカプリン酸トリメチロールプロパンエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜実施例６＞
オレイン酸メチルエステル１％をテトラエナント酸ペンタエリスリトールエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。

＜比較例１＞
オレイン酸メチルエステル１％をトリラウリン酸トリメチロールプロパンエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜比較例２＞
オレイン酸メチルエステル１％をトリオレイン酸トリメチロールプロパンエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜比較例３＞
オレイン酸メチルエステル１％をテトラオレイン酸ペンタエリスリトールエステル１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜比較例４＞
オレイン酸メチルエステル１％をオレイルアルコール１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜比較例５＞
オレイン酸メチルエステル１％をラウリルアルコール１％に変更した以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。
＜比較例６＞
オレイン酸メチルエステル１％を灯油１％に変更し、かつメディアの調製過程で灯油の蒸発工程を加えた以外は、実施例１と同様の手順で、メディア及び被研磨試料を得た。

（物性値）
実施例１〜６、及び比較例１〜６で用いた各脂肪酸エステル、高級アルコール、及び灯油の物性値は表１の通りである。

（評価試験）
実施例１〜６、及び比較例１〜６によって得られた被研磨試料に対し、艶、光沢度、光沢度のバラツキを評価した。あわせて、メディアの調製に要する時間を測定した。

艶の評価は、研磨対象ワークとして真珠を用い、目視によって次の観点から行った。
◎：極めて良好
○：良好
△：不良ではないが良好より劣る

光沢度の評価は、研磨対象ワークとして真鍮試験片を用い、ＪＩＳＺ８７４１に準じて、２０度鏡面光沢度を測定して行った。これは、装置（日本電色工業株式会社製光沢計ＶＧ２０００）によって試料面に２０度の開き角の光束を入射し、鏡面反射方向に反射する２０度の開き角の光束を受光器で測定するというものである。
また、光沢度のバラツキは、上記光沢度の測定結果に基づき、１０回研磨時における光沢度の最大値と最小値の差から算出した。

各評価試験の測定結果を表２に示す。なお、表中、付加工程時間とコーティング均一化時間を併せたものがメディアの調製に要する時間と対応する。

（考察）
以下、表２を基に考察する。
灯油でワックス類を溶解させた従来品に相当する比較例６は、真珠に極めて良好な艶を付与するものであった。しかし、このものは、灯油の引火点が１００℃未満であることに起因し、研磨工程に先立って灯油の蒸発工程を別に必要とし、他に比べてメディアの調製時間が長くなった。その点、実施例１〜６、及び比較例１〜５は、いずれも溶剤（脂肪酸エステル、高級アルコール）の引火点が１００℃以上であるため、蒸発工程を省略することができた。また、比較例１では、光沢度のバラツキが他に比べて大きかった。これは、メディア中に残留した灯油が研磨工程で蒸発等したためと推定される。

高級アルコールでワックス類を溶解させた比較例４、５は、他に比べて真珠に十分な艶を付与することができなかった。これは、研磨工程で温度が上昇するのに伴い、アルコール性水酸基がワックス類に含まれる脂肪酸と脱水反応を起こし、水を生成して真珠の艶出しに影響を与えたものと推定される。特に、今回の場合は、バレル槽内を密閉状態として研磨を行ったため、バレル槽内で生成された水の逃げ場がなくなり、その点に艶出し効果を減退させた要因があると推定される。また、比較例４、５のコーティング均一化に要する時間は、比較例１における同時間（基準）の約２倍であった。

４０℃における動粘度が３０ｃｓｔを超える脂肪酸エステルでワックス類を溶解させた比較例１〜３は、高い光沢度を示したが、光沢度のバラツキがやや大きかった。また、比較例１〜３のコーティング均一化に要する時間は、基準の約１．５倍であった。

次に、４０℃における動粘度が１０〜３０ｃｓｔの範囲内にある脂肪酸エステルでワックス類を溶解させた実施例４〜６は、真珠に良好な艶を付与するものであった。また、実施例４〜６は、高い光沢度を有し、かつ光沢度のバラツキが小さく抑えられていた。一方、実施例４〜６のコーティング均一化に要する時間は、基準の約１．５倍であったが、比較例４、５よりも短時間であった。

ここで、溶剤として脂肪酸エステルを用いるほうが高級アルコールを用いる場合よりコーティング均一化に要する時間が短時間で済むのは、脂肪酸エステルとワックス類の双方の化学構造が互いに類似していてワックス類の溶解性が良好となるのに加え、脂肪酸エステルが高級アルコールと違ってワックス類に含まれる脂肪酸と脱水反応を起こさないからであると推定される。

最後に、４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルでワックス類を溶解させた実施例１〜３は、真珠に極めて良好な艶を付与するものであった。また、実施例１〜３は、高い光沢度を有し、かつ光沢度のバラツキが極めて小さく抑えられていた。しかも、実施例１〜３のコーティング均一化に要する時間は、基準同様、短時間であった。なかでも実施例１で用いるオレイン酸メチルエステルは、４０℃における動粘度が４ｃｓｔであり、ワックス類に対して非常に優れた溶解性を示した。なお、このような４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下でかつ引火点が１００℃以上の脂肪酸エステルとしては、本評価試験に供されたもの以外に、炭素数が１〜８の１価アルコールが、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸のうちのいずれかと脱水縮合して生成される脂肪酸エステルがあり、これらも本発明に適用可能である。

乾式バレル研磨機の模式図

符号の説明

１０…乾式バレル研磨機
１１…ターレット
１２…バレル槽

Claims

有機繊維質からなる母材と、４０℃における動粘度が３０ｃｓｔ以下の脂肪酸エステルと、この脂肪酸エステルで溶解されるワックス類と、この溶解されたワックス類で前記母材の表面にコーティングされる砥材とを含むことを特徴とする乾式バレル研磨用メディア。
前記脂肪酸エステルは、４０℃における動粘度が１０ｃｓｔ以下であることを特徴とする請求項１に記載の乾式バレル研磨用メディア。
前記脂肪酸エステルの引火点は、１００℃以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の乾式バレル研磨用メディア。
前記脂肪酸エステルは、オレイン酸メチルエステルであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の乾式バレル研磨用メディア。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の乾式バレル研磨用メディアを用いた乾式バレル研磨方法であって、
前記乾式バレル研磨用メディア及び研磨対象ワークを密閉空間内に収容し、その状態から前記研磨対象ワークをバレル研磨することを特徴とする乾式バレル研磨方法。