JP2011005498A - Method of cleaning core bar for steering wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウム合金からなる芯金の表面が架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜で覆われてなるステアリングホイールから、前記皮膜を除去する、ステアリングホイール用芯金のクリーニング方法に関する。また、そのような方法によってクリーニングされたステアリングホイール用芯金を用いた、インゴットの製造方法、及びステアリングホイールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for cleaning a mandrel for a steering wheel, wherein the coating is removed from a steering wheel in which the surface of a mandrel made of a magnesium alloy is covered with a film of a crosslinked polyurethane resin composition. The present invention also relates to a method for manufacturing an ingot and a method for manufacturing a steering wheel using the steering wheel core metal cleaned by such a method.
マグネシウム合金は実用金属中で単位重量あたりの強度が最も高く、リサイクルも可能であることから、近年、自動車部品や電気機器用途に広く用いられるようになってきている。中でも、強度と軽量性の両立が求められる自動車用の部品として好適に使用されている。自動車部品のリサイクルは義務化されており、リサイクル時のエネルギー消費が少ないことやＣＯ２排出が少ないことも重要である。しかしながら、マグネシウム合金は鉄などと比べてリサイクル性が十分ではないことから、低コストでリサイクル効率のよいリサイクル方法が求められている。また、廃液の排出などによる環境負荷が少ないリサイクル方法も求められている。 Magnesium alloys have the highest strength per unit weight among practical metals and can be recycled. In recent years, magnesium alloys have been widely used for automotive parts and electrical equipment. Especially, it is used suitably as components for motor vehicles in which both strength and lightness are required. Recycling of automobile parts is obligatory, and it is also important that energy consumption during recycling is low and CO 2 emissions are low. However, since the magnesium alloy is not sufficiently recyclable as compared with iron or the like, a recycling method with low cost and high recycling efficiency is required. There is also a need for a recycling method that reduces the environmental burden caused by the discharge of waste liquid.
自動車部品などに使用された金属をリサイクルする際には、金属に樹脂やゴムが複合されていることや塗料が塗られていることも多いため、そのようなものに由来する有機成分を金属から分離することが必要である。鉄の場合には、融点が１０００℃以上であるため、溶融時に、鉄の溶融に先行して有機成分が分解される。ところが、マグネシウム合金の融点は約６００℃と鉄などに比べて低いうえに、酸化され易いので、高温にすることには限界があり、溶融時の分解によって有機成分を分離することは難しい。また、溶融マグネシウムは比重が小さいため、比重差によって有機成分やその分解物を分離することも容易ではない。溶融金属中に有機成分やその分解物が残存すると冷却後、成形品の表面に有機成分が析出することなどによる品質の低下や歩留の低下が発生するおそれがある。 When recycling metals used in automobile parts, etc., resin and rubber are often combined with the metal and paint is often applied, so organic components derived from such materials are removed from the metal. It is necessary to separate. In the case of iron, since the melting point is 1000 ° C. or higher, the organic component is decomposed prior to the melting of the iron at the time of melting. However, the melting point of a magnesium alloy is about 600 ° C., which is lower than that of iron and the like, and is easily oxidized. Therefore, there is a limit to increasing the temperature, and it is difficult to separate organic components by decomposition during melting. Moreover, since the specific gravity of molten magnesium is small, it is not easy to separate organic components and their decomposition products due to the difference in specific gravity. If an organic component or a decomposition product thereof remains in the molten metal, there is a risk that the product may be deteriorated in quality or yield due to the organic component being deposited on the surface of the molded product after cooling.
マグネシウム合金は酸化され易いので、マグネシウム合金を溶融してインゴットに再生する場合、通常、炉の鍋蓋は閉じて行う。しかし、有機成分が残存するマグネシウム合金を溶融した場合、鍋蓋を開けた瞬間、気化した有機成分が爆発するおそれがある。 Since the magnesium alloy is easily oxidized, when the magnesium alloy is melted and regenerated into an ingot, the furnace lid is usually closed. However, when the magnesium alloy in which the organic component remains is melted, the vaporized organic component may explode at the moment when the pan lid is opened.
このようなことから、通常、マグネシウム合金をリサイクルする際には、付着している樹脂やゴム、あるいは塗膜などを除去する前処理を行った後、溶融してインゴットに再生する。特許文献１には、エポキシ樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料、あるいはアクリル樹脂塗料などが塗装されたマグネシウム合金材から、カッターナイフ又はウェットブラストによって塗膜の一部を除去し、その後、アルカリ剥離液でさらに塗膜を除去した後、溶融する、マグネシウム合金の再生方法が記載されている。特許文献２には、塗装が施されたマグネシウム合金部品から、強アルカリ性の水溶液又は有機溶剤による化学的処理、あるいはショットブラスト処理によって塗装を剥離した後、塩化物を添加して再溶融するマグネシウム合金部品の再生方法が記載されている。しかしながら、ブラスト処理の場合には、細かい凹凸部分に付着した有機成分を除去することが困難であるし、粉塵も大量に発生する。マグネシウムを含む粉塵は燃焼しやすく、安全上の問題を有していた。また、アルカリ液や有機溶剤を用いる場合には、廃液処理をしなければならないという問題を有していた。 For this reason, normally, when recycling a magnesium alloy, it is melted and regenerated into an ingot after pretreatment for removing the adhering resin, rubber, or coating film. In Patent Document 1, a part of a coating film is removed by a cutter knife or wet blasting from a magnesium alloy material coated with an epoxy resin paint, a urethane resin paint, an acrylic resin paint, or the like, and then further with an alkaline stripping solution. A method for regenerating a magnesium alloy is described which melts after removing the coating. Patent Document 2 discloses a magnesium alloy in which a coating is removed from a coated magnesium alloy part by chemical treatment with a strong alkaline aqueous solution or organic solvent or by shot blasting, and then re-melted by adding chloride. A method for recycling parts is described. However, in the case of blasting, it is difficult to remove organic components adhering to fine uneven portions, and a large amount of dust is generated. The dust containing magnesium is easy to burn and has a safety problem. Moreover, when using an alkali liquid or an organic solvent, there was a problem that the waste liquid had to be treated.
自動車部品においてマグネシウム合金の利用が進んでいるが、中でも、ステアリングホイールにはマグネシウム合金が多く使用されている。ステアリングホイールは、通常、マグネシウム合金からなる芯金が、架橋ポリウレタン樹脂組成物からなる発泡体の皮膜で覆われた構造からなる。当該皮膜は、ＲＩＭ成形（Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）などによって形成することができる。また、このような皮膜には、強度を向上させるために、カーボンブラックなどを含有させることも多い。このような架橋ポリウレタン樹脂組成物はマグネシウム合金との密着性が高いため、マグネシウム合金からの剥離が困難である。また、架橋しているため、有機溶媒に溶解することができず、有機溶媒を用いて溶解除去することも困難であった。しかも、芯金には剥離防止のために凹部が設けられていたり、スポーク部が一体成形されていることが多く、そのことが、剥離を一層困難にしている。さらに、空気を含んだ発泡体であるために熱伝導率が低く、焼成による熱分解では、内部まで熱が伝わりにくいため、表面のみが先に炭化して、内部の分解が進みにくく、完全に皮膜を除去することが難しかった。 Magnesium alloys are increasingly used in automobile parts, but magnesium alloys are often used for steering wheels. A steering wheel usually has a structure in which a core metal made of a magnesium alloy is covered with a foam film made of a crosslinked polyurethane resin composition. The film can be formed by RIM molding (Reaction Injection Molding) or the like. Such a film often contains carbon black or the like in order to improve the strength. Since such a crosslinked polyurethane resin composition has high adhesion to the magnesium alloy, it is difficult to peel from the magnesium alloy. Moreover, since it has bridge | crosslinked, it cannot be melt | dissolved in an organic solvent, but it was also difficult to carry out dissolution removal using an organic solvent. In addition, the cored bar is often provided with a recess for preventing peeling or the spoke part is integrally formed, which makes peeling more difficult. In addition, since it is a foam containing air, its thermal conductivity is low, and heat decomposition by firing hardly transfers heat to the inside, so only the surface is carbonized first and internal decomposition is difficult to proceed. It was difficult to remove the film.
一方、金属表面の塗膜などの除去のために、レーザを用いることもできる。特許文献３には、エポキシ系塗料、ポリウレタン系塗料、あるいはビニルエステル樹脂塗料などが塗装された鋼製の構造部材に、パルスレーザを照射することによって、塗膜を除去する方法について記載されている。また、特許文献４には、合成樹脂塗膜を有するアルミニウム合金板に赤外線レーザを照射することによって、塗膜を除去する方法について記載されている。 On the other hand, a laser can be used to remove a coating film on a metal surface. Patent Document 3 describes a method for removing a coating film by irradiating a steel structural member coated with an epoxy-based paint, a polyurethane-based paint, a vinyl ester resin paint, or the like with a pulse laser. . Patent Document 4 describes a method for removing a coating film by irradiating an aluminum alloy plate having a synthetic resin coating film with an infrared laser.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、皮膜を容易に除去することができ、リサイクル性に優れ、しかも、環境負荷の少ない、ステアリングホイール用芯金のクリーニング方法を提供することを目的とするものである。また、そのような方法でクリーニングされたステアリングホイール用芯金を用いた、インゴットの製造方法、及びステアリングホイールの製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for cleaning a mandrel for a steering wheel, which can easily remove a film, has excellent recyclability, and has a low environmental load. It is intended. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an ingot and a method for manufacturing a steering wheel using the steering wheel core metal cleaned by such a method.
上記課題は、マグネシウム合金からなる芯金の表面が、レーザ光吸収剤を含有する架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜で覆われてなるステアリングホイールから、前記皮膜を除去する、ステアリングホイール用芯金のクリーニング方法であって、前記ステアリングホイールから予め前記皮膜を機械的に剥離する工程、及び前記芯金の表面に残存して付着している架橋ポリウレタン樹脂組成物にレーザ光を照射して架橋ポリウレタンを分解する工程を有することを特徴とする、ステアリングホイール用芯金のクリーニング方法を提供することによって解決される。 The above-mentioned subject is a cleaning of a core metal for a steering wheel, in which the surface of the core metal made of a magnesium alloy is removed from the steering wheel formed by covering with a film of a crosslinked polyurethane resin composition containing a laser light absorber. A method of mechanically peeling the film from the steering wheel in advance, and decomposing the crosslinked polyurethane by irradiating the crosslinked polyurethane resin composition remaining on the surface of the core metal with a laser beam. This is solved by providing a method for cleaning a mandrel for a steering wheel, characterized by comprising the step of:
このとき、前記架橋ポリウレタン樹脂組成物が発泡体であることが好適である。前記レーザ光の波長が３５０〜１１０００ｎｍであることも好適である。前記レーザ光がパルス波であることも好適である。また、前記架橋ポリウレタンを分解する工程に引き続き、分解して液化したポリウレタンを洗浄する工程又は拭き取る工程を有することも好適である。 At this time, it is preferable that the crosslinked polyurethane resin composition is a foam. It is also preferable that the wavelength of the laser beam is 350 to 11000 nm. It is also preferable that the laser beam is a pulse wave. Moreover, it is also suitable to have the process of wash | cleaning or wiping off the polyurethane which decomposed | disassembled and liquefied following the process of decomposing | disassembling the said crosslinked polyurethane.
以上のような方法によりクリーニングしたステアリングホイール用芯金を、加熱溶融してから冷却する、マグネシウム合金からなるインゴットの製造方法が本発明の好適な実施態様である。また、以上のような方法によりクリーニングしたステアリングホイール用芯金を、架橋ポリウレタン樹脂で覆う、ステアリングホイールの製造方法も本発明の好適な実施態様である。 A preferred embodiment of the present invention is a method for producing an ingot made of a magnesium alloy in which a steering wheel core bar cleaned by the above method is heated and melted and then cooled. A steering wheel manufacturing method in which the steering wheel core metal cleaned by the above method is covered with a crosslinked polyurethane resin is also a preferred embodiment of the present invention.
本発明によれば、マグネシウム合金からなる芯金から皮膜を容易に除去することができ、リサイクル性に優れ、しかも環境負荷が小さいステアリングホイール用芯金のクリーニング方法が提供される。したがって、このような方法によりクリーニングされたステアリングホイール用芯金は、マグネシウム合金からなるインゴットの製造、又はステアリングホイールの製造に好適に供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the film | membrane can be easily removed from the core metal which consists of magnesium alloys, the recyclability is excellent, and the cleaning method of the core metal for steering wheels with little environmental impact is provided. Therefore, the steering wheel core bar cleaned by such a method can be suitably used for manufacturing an ingot made of a magnesium alloy or manufacturing a steering wheel.
本発明のステアリングホイール用芯金のクリーニング方法は、マグネシウム合金からなる芯金の表面が、レーザ光吸収剤を含有する架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜で覆われてなるステアリングホイールから、前記皮膜を除去するものである。 The method for cleaning a mandrel for a steering wheel according to the present invention removes the film from the steering wheel in which the surface of the mandrel made of a magnesium alloy is covered with a film of a crosslinked polyurethane resin composition containing a laser light absorber. To do.
クリーニングに供されるステアリングホイールは、マグネシウム合金からなる芯金の表面が、レーザ光吸収剤を含有する架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜で覆われてなるものである。ステアリングホイールの形状は特に限定されない。通常、乗員が握るリム部、スポーク部及び車体に取り付けるためのボス部からなる。マグネシウム合金からなるステアリングホイール用芯金は、マグネシウム合金によって、リム部、スポーク部及びボス部が一体成形されたものでもよいし、ステアリングホイールの一部のみにマグネシウム合金からなる芯金が使用されていてもよい。リム部は、通常、円形である。クリーニングに供されるステアリングホイールは、マグネシウム合金からなる芯金の全部が皮膜で覆われていてもよいし、一部のみが皮膜で覆われていてもよい。通常、リム部は全体が皮膜で覆われている。また、皮膜と芯金の密着性の向上やズレ防止のため、芯金のリム部には、表面に、溝（凹部）が形成されていることも多い。芯金のマグネシウム合金は、マグネシウムを主成分とするものであればよく、マグネシウム元素の含有量は、通常５０重量％以上であり、好適には８０重量％以上である。マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−希土類元素系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−希土類元素系合金などが挙げられる。通常、ステアリングホイール用芯金には、Ｍｇ−Ａｌ系合金が使用されている。 A steering wheel used for cleaning is formed by covering the surface of a cored bar made of a magnesium alloy with a film of a crosslinked polyurethane resin composition containing a laser light absorber. The shape of the steering wheel is not particularly limited. Usually, it consists of a rim part, a spoke part, and a boss part to be attached to the vehicle body. The core metal for the steering wheel made of a magnesium alloy may be formed by integrally forming the rim portion, the spoke portion and the boss portion with the magnesium alloy, or the core metal made of the magnesium alloy is used only for a part of the steering wheel. May be. The rim portion is usually circular. The steering wheel used for cleaning may be covered entirely with a coating or may be covered only with a coating. Usually, the entire rim portion is covered with a film. Further, in order to improve the adhesion between the coating and the core metal and to prevent displacement, the rim portion of the core metal often has a groove (concave portion) formed on the surface. The magnesium alloy of the core metal only needs to have magnesium as a main component, and the content of magnesium element is usually 50% by weight or more, and preferably 80% by weight or more. Examples of magnesium alloys include Mg-Al alloys, Mg-Al-Zn alloys, Mg-Al-Mn alloys, Mg-Zn-Zr alloys, Mg-rare earth elements alloys, Mg-Zn-rare earth elements alloys. Etc. Usually, an Mg-Al alloy is used for the core for the steering wheel.
本発明のレーザ光吸収剤を含有する架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜は、レーザ光吸収剤を含有し、架橋ポリウレタン樹脂を主成分とするものであれば、特に限定されない。ここでいう、架橋ポリウレタン樹脂組成物は、通常、ポリイソシアネートとポリオールを反応させて得られる重合体である。３価以上のポリイソシアネート又はポリオールを用いることで架橋構造を導入することができる。架橋ポリウレタン樹脂組成物に含有されるレーザ光吸収剤は特に制限されないが、通常、赤外線吸収剤、特にカーボングラックなどの黒色顔料が好適に用いられる。架橋ポリウレタン樹脂組成物にカーボングラックが含有されることで、皮膜の強度が向上する。架橋ポリウレタン樹脂組成物は、酸化防止剤、光安定剤、発泡剤又は充填剤などの添加剤を、単独又は２種以上の組み合わせで含有していてもよい。芯金を覆う皮膜の厚さは特に限定されないが、通常１〜３０ｍｍ程度である。架橋ポリウレタン樹脂組成物はマグネシウム合金に対する密着性がよく、ステアリングホイールの皮膜として好適に用いられる。 The film of the crosslinked polyurethane resin composition containing the laser light absorbent of the present invention is not particularly limited as long as it contains a laser light absorbent and contains a crosslinked polyurethane resin as a main component. The cross-linked polyurethane resin composition referred to here is usually a polymer obtained by reacting polyisocyanate and polyol. A crosslinked structure can be introduced by using a polyisocyanate or polyol having a valence of 3 or more. The laser light absorber contained in the crosslinked polyurethane resin composition is not particularly limited, but usually an infrared absorber, particularly a black pigment such as carbon black is preferably used. By containing carbon black in the crosslinked polyurethane resin composition, the strength of the film is improved. The crosslinked polyurethane resin composition may contain an additive such as an antioxidant, a light stabilizer, a foaming agent or a filler alone or in combination of two or more. The thickness of the coating covering the mandrel is not particularly limited, but is usually about 1 to 30 mm. The crosslinked polyurethane resin composition has good adhesion to a magnesium alloy and is suitably used as a coating film for a steering wheel.
ステアリングホイールの皮膜には、架橋ポリウレタン樹脂組成物の発泡体が好適に用いられる。発泡体であることで、ソフトな手触りが得られると共に、材料を軽量化できる。また、断熱性も高い。架橋ポリウレタン樹脂組成物の発泡体からなる皮膜の形成法としては、ＲＩＭ成形が好適に用いられる。これは、２種以上のモノマーを触媒、架橋剤、発泡剤などと共に金型内に混合射出し、重合反応を起こさせると同時に発泡させて、発泡成形品を得る方法である。原料が粘度の低いモノマーの状態で金型に入るため、射出圧が低圧でよく、ステアリングホイールの製造に好適に用いられる。 A foam of a crosslinked polyurethane resin composition is preferably used for the coating of the steering wheel. By being a foam, a soft hand can be obtained and the material can be reduced in weight. Moreover, the heat insulation is also high. RIM molding is suitably used as a method for forming a film made of a foamed product of a crosslinked polyurethane resin composition. This is a method in which two or more types of monomers are mixed and injected into a mold together with a catalyst, a crosslinking agent, a foaming agent, and the like to cause a polymerization reaction and foam at the same time to obtain a foam molded product. Since the raw material enters the mold in the state of a monomer having a low viscosity, the injection pressure may be low, and it is suitably used for manufacturing a steering wheel.
本発明のクリーニング方法は、ステアリングホイールから予め皮膜を機械的に剥離する工程を有する。この工程では、短時間で大まかに芯金から皮膜を除去する。機械的な剥離方法であれば方法は特に制限されない。例えば、手作業でする場合には、皮膜に切り込みを入れ、そこから大まかに引き剥がす方法や刃物などで削り取ったりする方法、あるいはその組み合わせなどが挙げられる。剥離前に、剥離し易いよう、熱湯に浸漬して、架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜を膨潤あるいは軟化させておいてもよい。作業後の芯金表面は、ほぼ全体に薄く皮膜が残った状態であっても構わない。なお、本発明の発明者らの検討によると、皮膜を芯金から機械的に引き剥がした場合、芯金表面のほぼ全面に皮膜が残存し易いことが分かっている。これは、マグネシウム合金芯金と架橋ポリウレタン樹脂組成物が強固に接着しているためであると考えられる。また、架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜が発泡体である場合には、当該架橋ポリウレタン樹脂組成物はちぎれ易いため、芯金表面に皮膜が残存し易い要因になりうる。 The cleaning method of the present invention includes a step of mechanically peeling the film from the steering wheel in advance. In this step, the coating is roughly removed from the cored bar in a short time. The method is not particularly limited as long as it is a mechanical peeling method. For example, in the case of manual work, there are a method of cutting a film and then roughly peeling it off, a method of scraping with a blade, or a combination thereof. Before peeling, the film of the crosslinked polyurethane resin composition may be swelled or softened by dipping in hot water so that it can be easily peeled off. The cored bar surface after the work may be in a state where a thin film is left almost entirely. According to the study of the inventors of the present invention, it has been found that when the coating is mechanically peeled from the cored bar, the coating tends to remain on almost the entire surface of the cored bar. This is presumably because the magnesium alloy core and the crosslinked polyurethane resin composition are firmly bonded. Moreover, when the film | membrane of a crosslinked polyurethane resin composition is a foam, since the said crosslinked polyurethane resin composition is easy to tear, it can become a factor in which a film | membrane remains easily on the metal core surface.
前記機械的に剥離する工程に引き続き、芯金の表面に残存して付着している架橋ポリウレタン樹脂組成物にレーザ光を照射する。レーザ照射された架橋ポリウレタンは熱分解して低分子化することによって、気化又は液化する。このとき、架橋ポリウレタン樹脂組成物がレーザ光吸収剤を含有するので、レーザ光を効率よく吸収することができる。そして、レーザ光の照射は、高エネルギー密度の光を、きわめて短時間照射するものであるから、部分的に炭化するようなことがなく、表層部でも内部でも一気に分子鎖が切断されて、全体が液化又は気化する。また、走査の容易なレーザ光を採用することでリム部の溝やリム部とスポーク部との接続部などのような入り組んだ部分においても簡便に皮膜を除去できる。 Subsequent to the mechanical peeling step, the crosslinked polyurethane resin composition remaining on and attached to the surface of the metal core is irradiated with laser light. The crosslinked polyurethane irradiated with a laser is vaporized or liquefied by thermally decomposing and reducing its molecular weight. At this time, since the crosslinked polyurethane resin composition contains a laser light absorber, the laser light can be efficiently absorbed. And since the laser beam irradiation is a high energy density light for a very short time, there is no partial carbonization, and the molecular chain is cut all at once in the surface layer or inside, and the whole Liquefies or vaporizes. Further, by employing laser light that is easy to scan, the coating can be easily removed even in intricate portions such as a groove in the rim portion or a connection portion between the rim portion and the spoke portion.
本発明で使用するレーザの種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等の公知のいずれも用いることができ、特に限定されない。また、レーザ光は１つの波長からなるものに限らず、２以上の波長が混合されたものであってもよい。レーザ光による架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜の分解は、波長が３５０〜１１０００ｎｍのレーザを用いることで、残存する皮膜をより効率的に除去することができる。架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜には、レーザ光吸収剤が含有されるため、該皮膜は当該波長領域のレーザ光を効率的に吸収する。レーザ光の波長が５００〜１１００ｎｍであることがより好適である。 As a kind of laser used by this invention, all well-known, such as a gas laser, a solid state laser, a semiconductor laser, can be used, and it does not specifically limit. Further, the laser light is not limited to one having a single wavelength, and may be a mixture of two or more wavelengths. Decomposition of the film of the crosslinked polyurethane resin composition by laser light can remove the remaining film more efficiently by using a laser having a wavelength of 350 to 11000 nm. Since the film of the crosslinked polyurethane resin composition contains a laser light absorber, the film efficiently absorbs laser light in the wavelength region. More preferably, the wavelength of the laser light is 500 to 1100 nm.
低エネルギー出力のレーザを用いた場合においても、良好に皮膜は除去される。また、低エネルギー出力のレーザを用いることができれば、レーザ照射による芯金へのダメージも抑制される。そして、本発明ではレーザをパルス照射することによって、さらに効率的に残存する皮膜を除去することができる。パルス照射することにより、低出力のレーザであっても、瞬間的に架橋ポリウレタンを熱分解して低分子化させることができると共に、芯金の温度上昇も抑えることができる。したがって、レーザマーカのような、低出力で、走査精度が高く、比較的安価なものを好適に用いることができる。 Even when a laser having a low energy output is used, the film is satisfactorily removed. Further, if a laser having a low energy output can be used, damage to the core metal due to laser irradiation can be suppressed. In the present invention, the remaining film can be more efficiently removed by pulsed laser irradiation. By irradiating with a pulse, even a low-power laser can instantaneously thermally decompose the crosslinked polyurethane to reduce the molecular weight, and the temperature rise of the core metal can be suppressed. Therefore, a laser marker having a low output, a high scanning accuracy, and a relatively low price such as a laser marker can be suitably used.
レーザの走査方法は、特に限定されないが、ステアリングホイールを固定してレーザ光を走査する方法、レーザ光を固定してステアリングホイールを動かす方法、あるいはレーザ光を走査すると同時にステアリングホイールも動かす方法等が採用できる。レーザ光の照射角度は皮膜にエネルギーが十分に伝達される範囲においては特に制限されない。照射エネルギーの制御は電流、電圧のいずれによる制御も採用できるし、パルス照射する場合にはその周波数やデューティー比によっても制御することができる。パルス照射の場合には、パルス周波数を変えることにより、パルス１回あたりのエネルギー量が変化することになる。すなわち、単位時間当たりのエネルギー量が一定であれば、パルス周波数が低いほど、パルス１回あたりのエネルギーは高くなる。レーザ光の強度は、架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜が低分子化するのに必要な強度であればよい。低分子化した後の皮膜成分は、気化あるいは液化する。芯金へのダメージを抑えたい場合など、より低出力でレーザ照射したい場合には、皮膜を液化させて、後の工程で、洗浄又は拭き取ることができる。また、後工程を省略したい場合には、液化させる場合より、高い出力でレーザ照射して皮膜成分をすべて気化させることもできる。レーザ照射する部分は、残存する皮膜のみに照射してもよいし、芯金全面に照射してもよい。前述のように、架橋ポリウレタン樹脂組成物にレーザ光吸収剤が含有されることやレーザをパルス照射することによって、低出力のレーザ光で皮膜を除去できるため、マグネシウム合金に直接レーザが照射されても、芯金への影響は少ない。このように、低出力のレーザで皮膜を除去できるため、工場内リサイクルなどにおいて、ステアリングホイール用芯金を架橋ポリウレタン樹脂組成物で覆って再利用する場合においても、芯金に熱履歴を残すことなく、芯金を再利用に供することができる。 The laser scanning method is not particularly limited, but there are a method of scanning the laser beam with the steering wheel fixed, a method of moving the steering wheel with the laser beam fixed, a method of moving the steering wheel at the same time as scanning the laser light, etc. Can be adopted. The irradiation angle of the laser beam is not particularly limited as long as energy is sufficiently transmitted to the film. The irradiation energy can be controlled by either current or voltage. In the case of pulse irradiation, it can also be controlled by its frequency and duty ratio. In the case of pulse irradiation, the amount of energy per pulse changes by changing the pulse frequency. That is, if the energy amount per unit time is constant, the energy per pulse increases as the pulse frequency decreases. The intensity | strength of a laser beam should just be intensity | strength required for the membrane | film | coat of a crosslinked polyurethane resin composition to make low molecular weight. The film component after low molecular weight is vaporized or liquefied. When it is desired to irradiate a laser with a lower output, such as when it is desired to suppress damage to the core metal, the coating can be liquefied and washed or wiped off in a later step. Further, when it is desired to omit the post-process, all the film components can be vaporized by laser irradiation at a higher output than in the case of liquefaction. The portion to be irradiated with the laser may be irradiated only on the remaining film, or may be irradiated on the entire surface of the core metal. As described above, since the coating can be removed with a low-power laser beam by irradiating the crosslinked polyurethane resin composition with a laser light absorber or by irradiating the laser with a pulse, the magnesium alloy is directly irradiated with the laser. However, it has little effect on the mandrel. In this way, the film can be removed with a low-power laser, so that the core metal for the steering wheel is left with a thermal history even when it is reused by covering it with a crosslinked polyurethane resin composition during factory recycling. The cored bar can be reused.
レーザ照射により、液化した皮膜成分は、低分子化しているため、有機溶剤に浸漬することで、容易に除去される。このときの有機溶剤は特に制限されないが、アセトン、エタノール、２−プロパノール、メタノール、キシレンなどが挙げられる。また、有機溶剤を浸みこませるなどした、ティシュペーパー又は布きれなどを用いて液化した皮膜成分を拭き取ることによっても、皮膜成分を芯金から容易に除去することができる。 Since the film component liquefied by laser irradiation has a low molecular weight, it can be easily removed by immersing it in an organic solvent. The organic solvent at this time is not particularly limited, and examples thereof include acetone, ethanol, 2-propanol, methanol, xylene and the like. Further, the coating component can be easily removed from the cored bar by wiping the liquefied coating component using tissue paper or a cloth scrape soaked in an organic solvent.
本発明のクリーニング方法によりクリーニングされた、ステアリングホイール用芯金をマグネシウム合金からなるインゴットの製造に供することが、本発明の好適な実施態様である。レーザ照射により芯金から完全に皮膜を除去することにより、溶融した場合に品質に影響するような不純物の発生は抑制される。したがって、品質のよいインゴットに再生することができる。なお、本発明の発明者らの検討結果によれば、機械的な方法のみによって芯金から皮膜を剥離した場合、６００ｇの芯金に対して、約３ｇの皮膜が残存していた。そして、このような芯金１１ｋｇを１４００ｋｇのクリーンスクラップに混ぜて溶融した場合であっても、融液の表面一面に析出物が見られ、高純度のインゴットへ再生することができなかった。このようなことからも、芯金を再生するためには芯金表面から皮膜を完全に除去することが重要であるということが分かる。 It is a preferred embodiment of the present invention that the steering wheel core bar cleaned by the cleaning method of the present invention is used for manufacturing an ingot made of a magnesium alloy. By completely removing the film from the metal core by laser irradiation, generation of impurities that affect the quality when melted is suppressed. Therefore, it is possible to reproduce the ingot with good quality. In addition, according to the examination result of the inventors of the present invention, when the film was peeled off from the cored bar only by a mechanical method, about 3 g of the film remained with respect to 600 g of the cored bar. Even when 11 kg of such a core metal was mixed with 1400 kg of clean scrap and melted, precipitates were found on the entire surface of the melt, and could not be regenerated into a high-purity ingot. This also shows that it is important to completely remove the coating from the core metal surface in order to regenerate the core metal.
本発明のクリーニング方法によりクリーニングされた、ステアリングホイール用芯金を、ステアリングホイールの製造に供することも、本発明の好適な実施態様である。ステアリングホイールの製造時に発生する不良品は、通常、素材ごとに分離されたのち、マグネシウム合金は再溶融されるが、本発明のクリーニング方法を用いれば、ステアリングホイール用芯金に熱履歴を残すことなく皮膜が除去でき、そのまま再利用することができる。また、本発明の方法によれば、不良品を溶融して再生する場合と比較して、ＣＯ２排出が少なく、エネルギー効率にも優れるため、環境負荷が少ない。 It is also a preferred embodiment of the present invention that the steering wheel core metal cleaned by the cleaning method of the present invention is used for manufacturing a steering wheel. Defective products that occur during the manufacture of a steering wheel are usually separated for each material, and then the magnesium alloy is remelted. However, if the cleaning method of the present invention is used, a heat history is left on the mandrel for the steering wheel. The film can be removed and reused as it is. Further, according to the method of the present invention, a defective product as compared with the case of reproducing by melting, less CO 2 emissions, since the excellent energy efficiency, low environmental impact.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施例中での試験方法は以下の方法に従って行った。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to these. The test method in this example was performed according to the following method.
（１）ステアリングホイールの断面形状観察
架橋ポリウレタン樹脂組成物の皮膜を物理的に剥離した後、リム部を厚さ1０ｍｍに切断し、エポキシ樹脂に包理してから、切断面を研磨して鏡面を得た。試料の断面方向から、日本電子株式会社製Ｘ線マイクロアナライザー「ＪＸＡ−８５００ＦＳ」を用いて電子顕微鏡写真を撮影した。
(1) Observation of the cross-sectional shape of the steering wheel After physically peeling off the film of the crosslinked polyurethane resin composition, the rim portion was cut to a thickness of 10 mm, embedded in an epoxy resin, and then the cut surface was polished to a mirror surface Got. An electron micrograph was taken from the cross-sectional direction of the sample using an X-ray microanalyzer “JXA-8500FS” manufactured by JEOL Ltd.
実施例１
ＡＳＴＭ Ｎｏ．ＡＭ６０（マグネシウム含有量９４重量％及びアルミニウム含有量６重量％）のマグネシウム合金からなるステアリングホイール用芯金表面が、架橋ポリウレタン樹脂組成物からなる皮膜で覆われたステアリングホイールを試験に供した。当該皮膜は黒色顔料を含有した架橋ポリウレタン樹脂組成物の発泡体であった。該ステアリングホイールを１００℃の熱湯に１０分間浸漬した後、前記皮膜を手作業で大まかに剥離した。さらに、該ステアリングホイールを旋盤に取り付け、回転させながら、残存する皮膜を刃物で削り取った。芯金の形状は、直径が約３８０ｍｍ、リム部の断面の形状が長径約２０ｍｍ、短径約１５ｍｍの楕円形であった。芯金は、試験を実施する上での都合から、リム部を１０〜１５ｃｍ程度の大きさに切断した。このときのステアリングホイール用芯金の外観写真を図１に示す。当該写真から分かるように、上記の工程の後では、芯金の表面の大部分に皮膜が残存していた。このとき、芯金６００ｇに対して、約１０ｇの皮膜が残存していた。また、皮膜を機械的に剥離した後に残存している皮膜とステアリングホイール用芯金の接着界面の断面写真を図２に示す。当該写真から、発泡した皮膜が芯金にしっかり密着していることがわかる。
Example 1
ASTM No. A steering wheel in which the core metal surface for a steering wheel made of a magnesium alloy with AM60 (magnesium content 94% by weight and aluminum content 6% by weight) was covered with a film made of a crosslinked polyurethane resin composition was used for the test. The film was a foam of a crosslinked polyurethane resin composition containing a black pigment. The steering wheel was immersed in hot water at 100 ° C. for 10 minutes, and then the film was roughly peeled manually. Further, the remaining film was scraped off with a blade while the steering wheel was attached to a lathe and rotated. The shape of the core metal was an ellipse having a diameter of about 380 mm and a cross-sectional shape of the rim portion having a major axis of about 20 mm and a minor axis of about 15 mm. The core metal was cut into a size of about 10 to 15 cm for the convenience of carrying out the test. An appearance photograph of the steering wheel core at this time is shown in FIG. As can be seen from the photograph, the film remained on the most part of the surface of the metal core after the above process. At this time, about 10 g of film remained on 600 g of the core metal. Further, FIG. 2 shows a cross-sectional photograph of the adhesion interface between the film remaining after the film is mechanically peeled off and the core metal for the steering wheel. From the photograph, it can be seen that the foamed film is firmly adhered to the cored bar.
上記のようにしてステアリングホイール用芯金を覆う皮膜を機械的に剥離した後、芯金の表面にレーザ光をパルス照射した。レーザ装置は、ミヤチテクノス株式会社製のＹＶＯ４レーザマーカ（波長１０６４ｎｍ）を使用した。レーザ光線のスポット径が５０〜６０μｍ、芯金の最上部までの距離が１３０ｍｍになるようにセッティングした。出力は２５Ａ、周波数５０ｋＨｚとし、走査速度１００ｍｍ／ｓｅｃで照射した。レーザ照射に際しては、直線で走査し、走査方向に対して直角方向に５０μｍずつ移動させながら、切断した芯金の長手方向に約４ｃｍの部分の全面に１回照射した。このときの芯金の外観写真を図３に示す。当該写真から分かるように、芯金表面の多くの部分は皮膜が完全に除去されていた。この部分では、レーザ照射によって、架橋ポリウレタンが瞬間的に加熱分解されて、低分子化し、気化したものと推測される。また、一部分では液化した樹脂成分が観察された。これは、架橋ポリウレタンが低分子化した結果、液化したものであった。表面に残存する液化した皮膜成分は、アセトンを浸み込ませたティッシュペーパーを用いて拭き取った。その後、細部まで確実に皮膜を除去するため、１度目のレーザ照射と同じ領域に周波数１ｋＨｚで１回レーザ照射した。このときの芯金の外観写真を図４に示す。当該写真からわかるように、機械的な剥離では取りきれなかった芯金表面の皮膜がレーザ光によって完全に除去された。 After the film covering the steering wheel core bar was mechanically peeled as described above, the surface of the core bar was irradiated with laser light in pulses. As the laser device, a YVO 4 laser marker (wavelength: 1064 nm) manufactured by Miyachi Technos Co., Ltd. was used. The laser beam spot diameter was set to 50 to 60 μm and the distance to the top of the core metal was set to 130 mm. The output was 25 A, the frequency was 50 kHz, and irradiation was performed at a scanning speed of 100 mm / sec. In the laser irradiation, scanning was performed in a straight line, and the entire surface of a portion of about 4 cm in the longitudinal direction of the cut core metal was irradiated once while moving by 50 μm in a direction perpendicular to the scanning direction. The appearance photograph of the cored bar at this time is shown in FIG. As can be seen from the photograph, the film was completely removed from many portions of the core metal surface. In this part, it is presumed that the crosslinked polyurethane was instantaneously heated and decomposed by laser irradiation to lower the molecular weight and vaporize. Moreover, the liquefied resin component was observed in part. This was liquefied as a result of the low molecular weight of the crosslinked polyurethane. The liquefied film component remaining on the surface was wiped off using a tissue paper soaked with acetone. Thereafter, in order to reliably remove the film to the details, the same region as the first laser irradiation was irradiated once with a frequency of 1 kHz. The appearance photograph of the cored bar at this time is shown in FIG. As can be seen from the photograph, the coating on the surface of the core metal that could not be completely removed by mechanical peeling was completely removed by the laser beam.
比較例１
大気炉で焼成してステアリングホイール用芯金のクリーニングを行った例である。実施例１と同じ方法で皮膜を機械的に剥離したステアリングホイール用芯金を大気炉で１時間焼成した。焼成した温度は３００、４００及び５００℃であった。大気炉で焼成した結果の一例として、５００℃で焼成した場合のステアリングホイール用芯金の外観写真を図５に示す。当該写真からわかるように、焼成後のステアリングホイール用芯金表面には、炭化した皮膜成分が残存していた。また、焼成後の芯金の表面の状態は、焼成温度による大きな差は見られなかった。処理開始直後に皮膜表面が炭化してバリア層となり、皮膜内部は密封された状態となる。皮膜は、空気を含んだ発泡体であり、熱伝導率が低いため、皮膜内部は表面と比較して温度が低く、架橋ポリウレタンの分解が進まない。その結果、皮膜が炭化して焼き付いたと推定される。
Comparative Example 1
This is an example in which the mandrel for the steering wheel was cleaned by firing in an atmospheric furnace. The mandrel for the steering wheel from which the film was mechanically peeled by the same method as in Example 1 was fired in an atmospheric furnace for 1 hour. The calcination temperatures were 300, 400 and 500 ° C. As an example of the result of firing in an atmospheric furnace, a photograph of the appearance of a steering wheel core bar when fired at 500 ° C. is shown in FIG. As can be seen from the photograph, the carbonized film component remained on the surface of the steering wheel core bar after firing. Moreover, the surface state of the cored bar after firing did not show a large difference depending on the firing temperature. Immediately after the start of the treatment, the surface of the coating is carbonized to form a barrier layer, and the inside of the coating is sealed. Since the film is a foam containing air and has low thermal conductivity, the temperature inside the film is lower than that of the surface, and the decomposition of the crosslinked polyurethane does not proceed. As a result, it is presumed that the film was carbonized and burned.
比較例２
溶剤等を用いて架橋ポリウレタン樹脂組成物を除去する方法でステアリングホイール用芯金のクリーニングを行った例である。試験には、アセトン、キシレン、水酸化ナトリウム及び塩酸を用いた。実施例１と同じ方法で皮膜を機械的に剥離したステアリングホイール用芯金を上記の各液体に７２時間浸漬した後、必要に応じて水洗して、乾燥させた。アセトン及びキシレンに浸漬した場合、皮膜は全く溶解されなかった。水酸化ナトリウムに浸漬した場合でも、皮膜は全く溶解されなかった。塩酸に浸漬した場合には、マグネシウム合金表面から発泡して発熱したため、試験を中断した。
Comparative Example 2
This is an example in which the mandrel for the steering wheel was cleaned by a method of removing the crosslinked polyurethane resin composition using a solvent or the like. In the test, acetone, xylene, sodium hydroxide and hydrochloric acid were used. The steering wheel core bar having the film mechanically peeled off in the same manner as in Example 1 was immersed in each of the above liquids for 72 hours, then washed with water as necessary and dried. When immersed in acetone and xylene, the film was not dissolved at all. Even when immersed in sodium hydroxide, the film was not dissolved at all. When immersed in hydrochloric acid, the test was stopped because foaming from the surface of the magnesium alloy generated heat.
Claims (7)
前記ステアリングホイールから予め前記皮膜を機械的に剥離する工程、及び
前記芯金の表面に残存して付着している架橋ポリウレタン樹脂組成物にレーザ光を照射して架橋ポリウレタンを分解する工程
を有することを特徴とする、ステアリングホイール用芯金のクリーニング方法。 A method for cleaning a mandrel for a steering wheel, wherein the surface of the mandrel made of a magnesium alloy is removed from the steering wheel covered with a film of a crosslinked polyurethane resin composition containing a laser light absorber. ,
Mechanically peeling the film from the steering wheel in advance, and irradiating the crosslinked polyurethane resin composition remaining on and attached to the surface of the metal core with laser light to decompose the crosslinked polyurethane. A method for cleaning a mandrel for a steering wheel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009148242A JP5354535B2 (en) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Cleaning method for steering wheel core |
Applications Claiming Priority (1)
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