JP4281876B2

JP4281876B2 - ステンレス鋼の表面形成方法およびブラスト梨地形成材

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Publication number: JP4281876B2
Application number: JP2007191440A
Authority: JP
Inventors: 博史畑中
Original assignee: 株式会社成和コーポレーション
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2027-07-23
Also published as: JP2009023073A

Description

本発明は、ステンレス鋼の表面形成方法およびブラスト梨地形成材に関し、特にステンレス鋼の表面不良部にステンレス鋼のＮｏ．１表面の外観を再現する表面形成方法およびそれに用いられるブラスト梨地形成材に関する。

従来、ステンレス鋼は、主にその用途と求められる意匠性によって様々な表面仕上げを施して使用されている。ステンレス鋼板材の表面処理として、熱間加工後酸洗処理する方法が多く用いられている。この方法により処理されたステンレス鋼を日本工業規格ＪＩＳＧ４３０４の「熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯」では「Ｎｏ．１処理」と規定している。このＮｏ．１処理を用いた板材または管製品は塗装処理等していない生のステンレス鋼材（バージン材）であり、独特の梨地面を有していることでそれ自体、商品価値が高い。しかし、このステンレス鋼材は輸送や加工中に外面がキズつき、外観不良になることが多く、本来全面が一様に梨地であるべき面にキズがつき、一部の梨地が失われる。そのため、そのまま使用することができなくなり、さらに商品価値が損なわれるという問題が生ずる。

このキズを消す方法として、一般に、部分的にバフ研磨によりキズを目立たなくする方法が用いられている。しかしバフ研磨では、処理した部分が光沢面となり、元の梨地状の凹凸、色調共に大きく異なり、キズは目立たなくなっても全体として外観不良となる。またブラスト処理でキズ面に梨地状表面を再生することも考えられるが、従来のブラスト処理では、処理された部分と処理されない周りの部分との間が微妙に色調、外観上の印象が異なり、鋼材表面のバージンの部分とは違和感を生じるという問題があった。
また、従来、ステンレス鋼の溶接加工により溶接加工面に生成した酸化スケール（焼け）を除去する際には通常酸洗処理を行っているが、廃水処理コストが高い問題がある（特許文献１参照）。
特開２００７−１０７０４５号公報

本発明は、ステンレス鋼のＮｏ．１表面の表面不良部にＮｏ．１表面と同等の外観を有する表面を迅速、簡便にかつ再現することができる方法およびそれに用いる梨地形成材を提供することを目的とする。

本発明は、
（１）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で８：２〜４：６の比率で混合してなり、粒度が９０〜２１０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法、
（２）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜４：６の比率で混合してなり、粒度が６５〜２１０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法、
（３）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜６：４の比率で混合してなり、粒度が６５〜２５０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法、
（４）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で９：１〜４：６の比率で混合してなり、粒度が１２５〜１８０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法、
（５）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で５：５〜３：７の比率で混合してなり、粒度が５０〜９０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法、
（６）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で８：２〜４：６の比率で混合してなり、粒度が９０〜２１０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材、
（７）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜４：６の比率で混合してなり、粒度が６５〜２１０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材、
（８）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜６：４の比率で混合してなり、粒度が６５〜２５０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材、
（９）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で９：１〜４：６の比率で混合してなり、粒度が１２５〜１８０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材、および
（１０）ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で５：５〜３：７の比率で混合してなり、粒度が５０〜９０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材
を提供するものである。

本発明により、ステンレス鋼表面にＮｏ．１表面と同じ外観を有する表面を同等の外観を有する表面を迅速、簡便にかつ再現性よく形成することができる。
本発明は、梨地面のキズ取り・復元、溶接後の酸化スケール除去、もらい錆び、点錆び、異物の付着などステンレス製品のあらゆる表面不良の対策に利用可能である。

本発明のステンレス鋼の表面形成方法は、ガラスビーズにアルミナビーズを混合した梨地形成材を用いてステンレス鋼表面をブラスティング（打撃研磨）処理することにより、ステンレス鋼表面にステンレス鋼のＮｏ．１表面と同等の外観を有する表面（Ｎｏ．１様表面）を形成するものである。本発明の方法により、例えば、キズが付いてしまったＮｏ．１表面に、周囲のＮｏ．１表面と同等の梨地の凹凸表面形状および色調を復元することができる。

上記の方法に用いられる本発明のブラスト梨地形成材は、ガラスビーズとアルミナビーズを混合してなるもので、以下の（１）〜（５）の少なくとも１つの条件を満たすものである。
（１）ガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）が８：２〜４：６、粒度が９０〜２１０μｍ、
（２）ガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）が７：３〜４：６、粒度が６５〜２１０μｍ、
（３）ガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）が７：３〜６：４、粒度が６５〜２５０μｍ、
（４）ガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）が９：１〜４：６、粒度が１２５〜１８０μｍ、
（５）ガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）が５：５〜３：７、粒度が５０〜９０μｍ。
ガラスビーズとアルミナビーズの混合比は、ガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で、好ましくは７：３〜５：５、さらに好ましくは６．５：３．５〜５．５：４．５である。

また、本発明のブラスト梨地形成材の粒度は、好ましくは９０〜２１０μｍ、さらに好ましくは１２５〜１８０μｍである。また、ガラスビーズとアルミナビーズのそれぞれの粒度は同程度であることが好ましい。なお、本発明において「粒度」とは、特に断りのない限り、質量基準粒径分布に基づく平均粒径をいう。

ガラスビーズにアルミナビーズを混合すると、両者の硬度（典型的には、ガラスビーズ：ビッカーズ（Ｈｖ）５００〜５５０、アルミナビーズ：ビッカーズ（Ｈｖ）２１００〜２３００）の違いによりガラスビーズによって形成される過度の光沢を抑えることができる。

また、各種ステンレスメーカーの製品種類別で表面色調が微妙に異なっていたとしても、例えば、ガラスビーズとアルミナビーズ配合比率および粉末粒度を適宜調整して、予めサンプル板にブラスティングすることにより、本発明により表面色調を表現することができる。

本発明においてブラスティング処理には、市販の任意のブラスト装置を用いることができるが、エアブラスト装置であることが好ましく、梨地形成材（研削材）の特殊性から自圧回収式エアブラスト装置がさらに好ましい。
図１に、本発明に用いられる自圧回収式エアブラスト装置、およびそれを用いたステンレス鋼の表面形成方法の一例の説明図を示した。自圧回収式エアブラスト装置は、噴射ノズル１と回収ホース２が一体化され、圧縮空気を矢印方向に送り、梨地形成材粒子３をステンレス鋼４の表面に対して噴射すると同時に、圧縮空気を送り出す圧力を利用して、梨地形成材粒子３を吸引回収する。この装置では、吸入機を用いることなく、処理材を回収し、処理材を効率的にリサイクルすることができる。タンク５には、ガラスビーズのアルミナビーズを混合した梨地形成材６が収納されており、回収された梨地形成材粒子３は、梨地形成材６と一体化する。

本発明の方法により処理されるステンレス鋼の被処理面の表面不良部は、元の面がＮｏ．１表面であれば、キズ、溶接後の酸化スケール、もらい錆びまたは点錆び、異物の付着など、各種の表面不良部の対策に適用できる。また、２ＢやＢＡ（いずれもＪＩＳＧ４３０４による）などの表面にＮｏ．１表面と同等の表面を形成することもできる。

本発明の方法では、例えば、約５０ｍｍ×１００ｍｍの面積のステンレス鋼表面であれば、約１０秒という短時間の処理により、Ｎｏ．１表面と同等の外観を形成することができる。
また、本発明において、梨地形成材の投射速度は特に限定はないが、３５〜４５ｍ／ｓが好ましい。また、梨地形成材の投射密度は特に限定はないが、１．４〜２．０ｋｇ／ｍ^２が好ましい。

本発明の方法で形成されるＮｏ．１様表面の梨地の表面粗さＲ_ｍａｘは、周囲の表面粗さと同等であればよいが、例えば３．４９〜６．９７μｍであることが好ましい。

本発明の方法は乾式の方法であり、酸洗処理を行う必要はなく、有害物質を排出することもない。本発明の方法では、特別な前処理を行うことなく、例えば、上記の自圧回収式エアブラスト装置を用いて、キズ消しや溶接後の酸化スケールを除去して、Ｎｏ．１様表面を再現、形成することができる。

また、本発明の方法をステンレス鋼のキズ取りに用いる場合、キズの深さが２０μｍ以下であれば、特別な前処理を行わずにＮｏ．１表面の外観を再現でき、さらに、キズが深い場合であっても、例えば、グラインダーで表面を研磨して、キズを取り除き、表面を光沢面としてから上記方法により処理をしてＮｏ．１表面の外観を再現することができる。また、キズや光沢面がステンレス鋼表面の全面に存在しても、本発明の方法により、Ｎｏ．１表面の外観を再現することができる。

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１
表面にキズ（ステンレス鋼同士の接触による擦過傷、長さ６３ｍｍ、幅２５０μｍ、深さ２０μｍ、１箇所）のついたステンレス鋼のＮｏ．１処理の板（厚さ３ｍｍ）の表面に、ガラスビーズ：アルミナビーズ＝６：４（質量比）、粒度１８０〜１２５μｍの梨地形成材を空気圧０．７ＭＰａ、ノズルから試験片までの距離３０ｍｍのエアブラスト条件で約１０秒間、ブラスティング処理した。その結果、ステンレス鋼表面のキズは肉眼では確認できなくなり、全体に梨地状となり、処理を行わなかった周囲との間に色調も差もなかった。

実施例２
ステンレス鋼のＮｏ．１処理の板（幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ３ｍｍ）の表面に、表１に示す混合比、及び粒度のガラスビーズとアルミナビーズとの混合処理材を用いて、板の約５０％の面積をブラスト処理した。なお、ブラスト条件は空気圧０．７ＭＰａ、ノズルから試験片までの距離３０ｍｍで行った。次いで、自然光下で、処理後の各板の表面色調の程度を肉眼で判断した。判定の基準は各板を自由に比較し、各板の処理された形成面が、非処理周辺部の色調をどの程度近いかを４段階で判断した。
◎：最も近い
○：近い
△：実用上から許容できる
×：離れている
この判定は８７人の判定者がそれぞれ行い、判定者間で異なる評価があった場合には、最も多い評価を採用した。結果を表１に示す。

表１より、処理材のアルミナビーズ質量％が１０％から７０％で、粒度２５０μｍから５０μｍであると、Ｎｏ．１表面の外観を再現可能であり、アルミナビーズ質量％が３０％から５０％で、粒度２１０μｍから９０μｍであると、Ｎｏ．１表面の外観を良好に再現でき、アルミナビーズ質量％が４０％で粒度１８０μｍから１２５μｍであると、Ｎｏ．１表面の外観を最も良く再現できることが示された。
また、表１で◎、○、△で示した板の各処理面はいずれも梨地状を形成していた。

実施例１および２の結果から、本発明の方法により、キズ部等の要処理部をバージン部と同時に処理しても、何ら、非処理面との間にブラスト跡が残らない。このため、表面不良部のＮｏ．１表面の再現作業の効率性および自由度が高い。

比較例１
処理材として、１００％ガラスビーズ（粒度：１８０〜１２５μｍ）を用いた以外は、実施例２と同様にステンレス鋼表面にブラスト処理を行った。自然光下、肉眼で、処理された形成面と非処理周辺部との色調を比較した。処理面では過度の光沢が生じ、周囲の色調と差異が生じ、実施例２における判断基準では、８７人中、８６人が「×」の判定を行った。

比較例２
処理材として、１００％アルミナビーズ（粒度：１８０〜１２５μｍ）を用いた以外は、実施例２と同様にステンレス鋼表面にブラスト処理を行った。自然光下、肉眼で、処理された形成面と、非処理周辺部との色調を比較した。処理面では灰色が強調され、周囲の色調と差異が生じ、実施例２における判断基準では、８７人中、８６人が「×」の判定を行った。

本発明に用いられる自圧回収式エアブラスト装置の一例の使用状態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１噴射ノズル
２回収ホース
３梨地形成材粒子
４ステンレス鋼
５タンク
６梨地形成材

Claims

ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で８：２〜４：６の比率で混合してなり、粒度が９０〜２１０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜４：６の比率で混合してなり、粒度が６５〜２１０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜６：４の比率で混合してなり、粒度が６５〜２５０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で９：１〜４：６の比率で混合してなり、粒度が１２５〜１８０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で５：５〜３：７の比率で混合してなり、粒度が５０〜９０μｍである梨地形成材を用いてステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部をブラスティング処理し、Ｎｏ．１表面の外観を再現するステンレス鋼の表面形成方法。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で８：２〜４：６の比率で混合してなり、粒度が９０〜２１０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜４：６の比率で混合してなり、粒度が６５〜２１０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で７：３〜６：４の比率で混合してなり、粒度が６５〜２５０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で９：１〜４：６の比率で混合してなり、粒度が１２５〜１８０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材。
ガラスビーズとアルミナビーズをガラスビーズ：アルミナビーズ（質量比）で５：５〜３：７の比率で混合してなり、粒度が５０〜９０μｍである、ステンレス鋼のＮｏ．１（ＪＩＳＧ４３０４による）表面の表面不良部にＮｏ．１表面の外観を再現するブラスト梨地形成材。