JP2642046B2

JP2642046B2 - 研掃材

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Publication number: JP2642046B2
Application number: JP23333493A
Authority: JP
Inventors: 公一五十嵐; 守柴田; 秀徳富岡
Original assignee: NIPPON JUKAGAKU KOGYO KK
Current assignee: NIPPON JUKAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH0788770A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、研掃材に関するもの
であって、特に、船舶、橋梁、石油タンクおよびゲート
等に表面塗装を施すのに先立って行うブラスト処理にお
いて、粉塵の発生がなくしかも研掃効果（作業性）に優
れ、さらには塗料と塗装面の密着性を向上させるのに効
果的に用いられる研掃材を提供する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、普通鋼、特殊鋼あるいは合金鋼
等の鋼材（以下、「被処理鋼材」という。）の表面に塗
装を施す場合、その塗装処理の前に、鋼材表面に研掃材
を吹き付ける、いわゆる、“ブラスト処理”が行われ
る。このブラスト処理の目的の１つは、前記被処理鋼材
表面の酸化層、表面汚染物または古い塗装面などを剥離
除去し、塗装に適する清浄な表面を形成することによ
り、塗料と被処理材表面との密着性を高めるところにあ
る。この処理では、被処理材表面の酸化層、汚染物また
は古い塗装層等を可能な限り全て除去することが重要な
ポイントであり、この除去性能の目安としては通常、
“研掃効果”という指標を用いて判断している。また、
この処理の他の目的は、塗装の密着性を高めるために、
被塗装面表面に適当な粗さの凹凸をつけることにある。

【０００３】一般に、“塗装密着性”と被塗装面の“表
面粗さ”とは、密接な関係があるとされており、塗装密
着性向上のための被処理鋼材の表面形状は、細かくかつ
深い凹凸を呈していることが好ましい。それは、被処理
鋼材の表面をこのような表面粗さにすることにより、い
わゆるアンカー効果が高くなり、塗装の密着性が向上す
るからである。そのために、従来、上記ブラスト処理を
行うことにより、鋼材表面を所定の粗さにすることによ
り、事実、それなりに満足すべき塗装密着性が得られて
いるのが実情である。なお、こうしたブラスト処理に使
用する研掃材としては、サンド、グリッド、ガーネッ
ト、ガラスビーズ、鋼球および転炉スラグ等がよく知ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
研掃材を用いて前記被処理材のブラスト処理を行うと、
ガーネット、ガラスビーズ、転炉スラグのような研掃材
では、被処理材表面に吹き付けたときの衝撃によって該
研掃材が割れて粉化し、作業場一面に粉塵が飛散し、ひ
いてはブラスト作業そのものができないような環境にな
るという課題があった。また、上掲の研掃材では、満足
するアンカー効果を得るため、あるいは古い塗料を完全
に除去するためには、この被処理材の表面を時間をかけ
てゆっくりとブラストしたり、この処理を繰り返して行
う必要があった。そのために、ブラスト処理のための作
業時間が長くかかり、いわゆる“研掃効果”が悪いとい
う問題があった。また、ブラスト処理の後に保護皮膜が
ない状態で大気に曝されるために早期発錆するという問
題もあった。

【０００５】この点、上記グリッドや鋼球のような研掃
材は、粉塵の拡散が軽微で、研掃効果にも優れるが、屋
外で処理せざるを得ない船舶、橋梁、ゲート等のブラス
ト処理の場合、上掲の既知研掃材を用いると、やはり保
護皮膜がない状態で大気に曝されるために、被処理材表
面が湿度の影響により短時間のうちに錆びてしまうの
で、塗料との密着性が悪くなり、被処理材表面に塗布し
た塗料が剥離しやすいという問題があった。しかも、研
掃材自身も湿気により錆びやすく、研掃材どうしがくっ
ついて使用できなくなるというような問題さえ抱えてい
た。従って、グリッドや鋼球のような既知の研掃材は、
使用できる環境が限られているのが現状である。

【０００６】この発明の目的は、ブラスト処理にあたっ
て研掃材粉化に伴う粉塵の発生がなく、一方で優れた塗
装密着性と若干の耐食性を被処理材表面に付与するのに
有効に作用する研掃材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上掲の従来技術が抱えて
いる課題を解決するために鋭意研究を続けた結果、発明
者らは、以下のような要旨構成で示される本発明に想到
した。すなわち本発明は、主要成分組成が、MgO ：20〜
40wt％、Al₂O₃：20〜40wt％、SiO₂：25〜45wt％を含
み、残部がその他の少量の酸化物を含有して構成された
高炭素フェロクロム精錬スラグの粒状物、または同じ成
分組成を有する電気炉で溶製した溶融物を粒状化したも
のからなり、かつその粒径が 0.2〜2.5 mmの大きさであ
ることを特徴とする研掃材である。なお、上記の粒状物
は、粒度分布曲線の最大値を示す最多数径が0.9 〜1.4
mmの大きさであることが好ましく、また、上記粒状物
は、風砕等の急冷凝固により製造した、球状もしくは略
球状を呈するものが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明にかかる研掃材の特徴は、主成分として
少なくともMg, AlおよびSiの酸化物を含む酸化物系の精
錬スラグの粒状物を用いることにある。まず、精錬スラ
グに着目した理由は、後で詳しく述べるように、ブラス
ト処理時に、被処理材表面に衝突しても割れにくく、た
とえ割れたとしても粉塵を発生させない内部構造を持
ち、かつ、研掃効果に優れているので、短時間でブラス
ト処理が可能となる。また、若干の耐食性をも被処理材
に付与することができるので、塗装までの間に時間的間
隔が生じてもそれほど発錆の影響を考慮する必要がな
く、塗装の工程管理も容易にできる。

【０００９】かかる研掃材として、本発明では、酸化物
系精錬スラグのうちでもとくに、高炭素フェロクロムを
電気炉で溶融して製造する際に副次的に生成される溶融
スラグを粒状化したものが用いられるが、その成分組成
の一例を表１に示す。

【００１０】

【表１】

【００１１】本発明において、上述した精錬スラグのう
ちでも、とくに高炭素フェロクロム精錬スラグに着目し
た理由は、この精錬スラグはMg, AlおよびSiの酸化物を
含むために、硬く、かつ割れにくいことと、構造が主と
してMgとAlの酸化物のスピネル構造にある。それ故に、
ブラスト処理に当たって、たとえ被処理材表面に衝突し
たときの衝撃により割れたとしても結晶粒界で割れるの
で、微粉状とならずに比較的大きな粒状物となり、粉塵
を発生させないのである。また、硬度が高くかつ靱性に
も優れるので、ブラスト処理によって被処理材表面に適
切なアンカーを形成するのに効果がある。さらに、この
研掃材を被処理材たる鋼表面に強く吹き付けた場合、鋼
材表面のFeと機械的に結合し、または時には互いに反応
して、被処理鋼材表面に、あたかも合金層の如き酸化物
浸透層を形成する。しかも、この酸化物浸透層は、容易
に剥離することなく、いわゆる鋼材表面の改質層として
存在するものである。

【００１２】なお、本発明の研掃材は、上記高炭素フェ
ロクロム精錬スラグのうち、特に、破砕し整粒した粒状
物ではなく、溶融したスラグを大気中に噴霧する方法等
により製造した急冷凝固物；即ち、粒形状が球形または
略球形を呈する粒状物を用いることが好ましい。その理
由は、このような粒状スラグの場合、被処理鋼材に衝突
したときの衝突エネルギーが極めて高く、主としてMg,
AlおよびSiの酸化物と被処理鋼材の表面近傍のFeとの混
合、もしくは反応して合金化したような酸化物浸透層か
らなる表面改質層を容易に形成することができるからで
ある。

【００１３】ところで、本発明において、上述したMg,
AlおよびSiを含む酸化物の精錬スラグを使用することに
より、本発明の効果を実現することができるが、当然の
ことながら、本発明のこのような効果は、高炭素フェロ
クロム精錬スラグのみに限らず、同様の成分を有する組
成物を、単独で電気炉等で製造して粒状物としたものを
使用しても実現されることはいうまでもない。

【００１４】ここで、上記高炭素フェロクロム精錬スラ
グは、主要成分の組成は、Al₂O₃：20〜40wt％、MgO ：
20〜40wt％、SiO₂：25〜45wt％、残部はその他の少量の
酸化物からなるものを用いる。このスラグの成分組成を
上記の範囲に限定する理由は次のとおりである。まず、
Al₂O₃, MgO , SiO₂の組成を上記のように限定したの
は、この組成のスラグだと、粉塵の発生が少なく、かつ
塗装の際に塗料と塗装面の密着性を向上させることがで
き、研掃効果が高いためである。というのは、解明が十
分に行われているわけではないが、発明者らの考えで
は、Al₂O₃の量が多いと、硬度, 靱性がともに高くなり
好ましいが、あまりに多くなりすぎると脆くなりかつ割
れ易くなる。しかし、少なすぎると硬度が低くなること
や靱性が小さくなることによって割れ易くかつ粉化し易
くなるので、上記の範囲に限定される。なお、スラグ中
のAl含有量を高めるために、電気炉中に酸化アルミニウ
ム原料を予め添加し、上記精錬スラグ中のアルミニウム
含有量を調整することは有効な手段である。

【００１５】MgO , SiO₂は、硬度, 靱性改善に影響を与
える要因であり、特にMgO は、Al₂O ₃とスピネルを形成
し、硬度が高くなり、被処理材表面に衝突したときに粉
化しないための成分であり、特にAl₂O₃とのバランス
上、上記範囲に限定される。

【００１６】なお、上記の他に、CaＯを含有してもよい
が、このCaは、多くなるとスラグがアルカリ性となると
ともに、やわらかく、かつ脆くなり粉化し易くなるの
で、10wt％以下、好ましくは4.0 wt％以下であることが
好ましい。

【００１７】なお、上記精錬スラグの粒状物を用いる場
合、その粒径を適当なサイズのものに調整することが必
要である。すなわち、そうした好適な粒径としては、0.
2 〜2.5 mmのものを用いる。下限の粒径が 0.2mmより小
さいと、割れることはないがそれ自体が粒径が小さくな
るためにあたかも粉塵となって大気中に舞い上がるよう
な挙動を示す。一方、上限の粒径が2.5 mmを超えると、
却って割れ易くなり、粉化するおそれが少なくなる。こ
のことから、本発明研掃材の粒径は 0.2〜2.5mmの範囲
のものを用いる必要がある。

【００１８】なお、この研掃材は、最多数径( 粒度分布
曲線の最大値を示す粒径) が 0.9〜1.4 mmの大きさであ
ることが好ましく、0.9 mmより小さいと、仕上面の白色
度は向上するが、研掃に要する時間がかかり過ぎ、研掃
効果が低下することと、研掃材の使用量が多くなり、1.
4 mmを超えると割れやすくなり、粉化するおそれがあ
り、かえって研掃効果が低下するからである。また、こ
のような最多数径とするための粒度分布は、下記のよう
な範囲にあることが好ましい。 0.2 〜0.4 mm： 3〜15％ 0.4 〜0.6 mm： 5〜20％ 0.6 〜1.2 mm：30〜45％ 1.2 〜2.5 mm：30〜50％であることが好ましい。なお、本発明において、0.2 〜
0.6 mm：50〜70％、0.6 〜2.5 mm：30〜50％の粒度分布
として、最多数径を0.4 〜0.8 mmに調整することによ
り、研掃効果は低下するが、ISO で規定される素地調整
のランクをニアホワイトからホワイトに向上させること
ができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 (1) 高炭素フェロクロムの精錬工程で副生した溶融スラ
グを取鍋に収容し、これを大気中にて噴霧して急冷する
ことにより、球形および略球形を呈する粒状体、即ち、
精錬スラグの粒状体を得た。次いで、この粒状体から
0.2〜2.5 mmのものを選別して研掃材〔Ａ〕とし、次い
で 0.4〜2.5 mmのものを所定の粒度分布となるよう選別
して研掃材〔Ｂ〕とした。なお、0.2 〜1.2 mmのものを
同様に特定の粒度分布となるように選別して研掃材
〔Ｃ〕とした。粒度分布を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】(2) 次に、一般構造用軟鋼 SS 400 材の鋼
板(100× 100×1.6 mm) を被処理鋼材として、これを通
常の直圧式ブラスト処理装置内に設置し、次いでISO Sa
2.5に仕上がるように、上記研掃材〔Ａ〕, 〔Ｂ〕およ
び〔C 〕を用いてブラスト処理を行った。また、比較例
として上記SS 400材鋼板に対し、通常行われる方法で、
サンドブラストおよびグリッドブラスト処理を行った。

【００２２】なお、この処理の際、全ての上記鋼板上に
故意に塗料および接着剤を汚染物として付着させたが、
本ブラスト処理により、本発明の実施例、比較例ともに
表面の汚染物は完全に除去された。そのときの結果を表
３に示す。表３から、本発明の研掃材〔Ａ〕，〔Ｂ〕
は、いずれも研掃速度が極めて速く、単位面積当たりの
研掃材使用量も少なく、作業性（研掃効果）に優れるこ
とが判った。一方、研掃材〔Ｃ〕は、研掃速度は遅いが
単位面積当たりの使用量が少なく、素地調整ランクが向
上することが判った。

【００２３】

【表３】

【００２４】ついで、本発明の研掃材〔Ａ〕および従来
の研掃材（ガーネット）について、吸引式ブラスト処理
を繰り返し行い、処理後0.42mmのふるいで篩うことによ
って（再使用できる研掃材の）残存率を測定した。結果
を表４に示す。この表４に示す結果から、ガーネットは
５回で半数以上が粉化したが、本発明の研掃材は、30回
繰り返しても65％以上が球状のままであった。また、ブ
ラスト処理作業中、ガーネットは、粉塵の発生が激しく
防塵マスクの着用が必要であったが、本発明の研掃材
は、粉塵の発生が極めて少なかった。

【００２５】

【表４】

【００２６】また、上記各処理により得られた処理鋼材
について、その表面をＸ線微小部分析法（ＥＰＭＡ）お
よびオージェ電子分光法（ＡＥＳ）により分析した。そ
の結果を図１に示す。図１から、処理材は、一部にスラ
グ物質が打ち込まれた部位も観察されたが、試料表面全
体にスラグ成分であるMg, Al, SiおよびCaと下地材料で
あるFeと酸素との混合反応した層が確認された。また、
この表面改質層の厚さは部位によって差があるが、少な
くとも 0.5μｍ以上であることが確認された。

【００２７】これに対し、一般的な研掃処理であるサン
ドフラスト処理およびグリッドブラスト処理を施した処
理鋼材の表面は、FeおよびＯ以外の元素の顕著な存在は
確認されなかった。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の研掃材
は、優れた研掃効果を有しながら、粉塵の発生が極めて
少なく、作業性に優れる。しかも、被処理材表面に、ス
ラグ成分と下地材料（Fe）の組成物が混合反応した表面
改質層を形成するのに有効に作用するから、鋼材表面な
どに極めて高い塗装密着性を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の実験結果を示す処理鋼材の表面状態を
示すＡＥＳ深さ分析の結果を示す略線図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主要成分の組成が、MgO ：20〜40wt％、
Al₂O₃：20〜40wt％、SiO₂：25〜45wt％を含み、残部が
その他の少量の酸化物を含有して構成された高炭素フェ
ロクロム精錬スラグの粒状物からなり、かつその粒径が
0.2〜2.5 mmの大きさであることを特徴とする研掃材。
【請求項２】主要成分の組成が、MgO ：20〜40wt％、
Al ₂ O ₃ ：20〜40wt％、SiO ₂ ：25〜45wt％を含み、残部が
その他の少量の酸化物を含有するように電気炉にて溶製
した溶融物を粒状化したものからなり、かつその粒径が
0.2〜2.5 mmの大きさであることを特徴とする研掃材。
【請求項３】上記粒状物は、粒度分布曲線の最大値を
示す最多数径が 0.9〜1.4 mmの大きさであることを特徴
とする請求項１または２に記載の研掃材。
【請求項４】上記粒状物は、急冷凝固により製造され
ることを特徴とする請求項１または２に記載の研掃材。