JP4841071B2

JP4841071B2 - ステンレス鋼バフ研磨用固形研磨剤

Info

Publication number: JP4841071B2
Application number: JP2001234023A
Authority: JP
Inventors: 幸司榎; 竜司田上; 忍狩野; 健治原
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: JP2003039309A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、屋根材、壁材、手摺、フェンス等の耐候性を必要とされる各種建築用内外装材に適用される装飾用ステンレス鋼のバフ研磨で表面仕上げをする際に用いられる固形研磨剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スチールハウス、建材等にステンレス鋼が多用されている。これらのステンレス鋼のうち、屋根材、壁材、手摺等、多数の人が集まる建造物の用途では、ステンレス鋼特有の美麗な外観も要求されるため、機械加工や各種研磨を施して出荷している。
一般に、ステンレス鋼の板材やパイプの工業的な研磨は、まず研磨前素管の疵等の除去のために、疵取り研磨を行い、次に仕上げ研磨および光沢研磨等を行っている。研磨作業における粗研磨、仕上げ研磨では、その研磨工具として、砥石研磨、研磨ベルトおよびフラップホイール等が使用されている。さらに、準鏡面研磨や鏡面研磨品対象では、上記工程後、所望の表面を得るためにバフ研磨処理を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ステンレス鋼は、素材として優れた耐候性を有しているものの、装飾用の研磨仕上げの状態によっては、本来素材がもつ耐候性を発揮せず、著しく発銹を生じる場合があり、ステンレス鋼の耐候性の安定性（信頼性）をなくす要因の一つとなっている。
これらの要求に応えるため、例えばオーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０４等にクリア塗装を施したりして、耐候性の維持、安定化を図っている。また、硝酸等の薬液を用いたメカノケミカル研磨を行うことによって耐候性の維持を図る方法が、特開平５−２２８２０２号公報、特開平６−１０１９１号公報等で紹介されているが、工数が大きく増加し、素材費の２倍レベルに増大する。したがって、ステンレス鋼の適用を制限する大きな要因になっている。
【０００４】
本発明者らは、この耐候性劣化（耐候性のバラツキ）が、ベルト研磨やフラップホイール研磨時の熱影響により生成したＣｒ濃度の低い酸化皮膜の除去の不完全さに起因していることを確認した。そして、ステンレス鋼素材がもつ本来の耐候性を発揮・維持するために、上記Ｃｒ濃度の低い酸化皮膜を完全に除去するようなバフ研磨方法の検討を行っている。
ところで、バフ研磨は、バフ表面に固形研磨剤を塗布して行っている。バフ研磨後のステンレス鋼の耐候性とバフ研磨状況を調べたところ、研磨環境温度とバフ研磨能力に大きな相関関係があり、研磨環境温度が低いとバフ研磨状況が悪く、耐候性も不十分になっている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、ステンレス鋼をバフ研磨する際、研磨環境温度が違っても、あるいは研磨されるステンレス鋼の材質が変わっても、常に安定してバフ研磨できる固形研磨剤を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のステンレス鋼バフ研磨用固形研磨剤は、その目的を達成するため、研磨砥粒と油脂分からなるバフ研磨用の固形研磨剤であって、油脂分の含有量が２２〜３０質量％、残部が粒径４〜８μｍの研磨砥粒であり、かつ前記固形研磨剤をφ０．８ｍｍ×５．０ｍｍの吐出口を有するシリンジ中に充填し、固形研磨剤が充填された前記シリンジを周囲温度５５±１℃に調整し、充填された固形潤滑剤が押圧力６．４Ｎ／ｃｍ²で押されたときの吐出量が２．３〜４．６ｇ／ｍｉｎの流動性を有することを特徴とする。
【０００６】
【作用および実施の態様】
本発明者らは、上記の研磨環境温度の違いによる研磨状況の変化は、研磨砥粒と油脂分からなる固形研磨剤のバフへの付着が研磨環境温度によって変わることに起因する推測した。研磨環境温度が低下すると固形研磨剤の流動性が低下し、バフとのなじみ性が低下してバフへの付着量が少なくなり、バフ研磨能力が低下する。そのため、バフ研磨後もベルト研磨時やフラップホイール研磨時に生成したＣｒ濃度の低い酸化皮膜の残存量が多くなって、耐候性劣化につながったと推測した。
【０００７】
そこで、研磨砥粒と油脂分からなる固形研磨剤において、どのような研磨環境温度にあっても、バフへのなじみがよくバフに付着し易い流動領域を検討した。
油脂分は有機質であるため、その特性は温度の影響を受けやすい。したがって固形研磨剤は必然的に研磨環境温度の影響を受ける。低温環境でバフ研磨を行った場合、固形研磨剤の流動性が低く（バフ工具回転により、弾き飛ばされるため）、バフ表面において砥粒を保持する能力が低下し、バフ表面に固形研磨剤が均一に付着しない。その結果、バフ研磨能力が低下することになる。また、流動性が高く、油脂分の流動性が低すぎる場合、油脂による砥粒の保持力が低下し、バフ研磨が有効に機能しなくなる。
【０００８】
したがって、固形研磨剤の流動性を適切な範囲にするため、油脂分を２２〜３０質量％含有させ、固形研磨剤をφ０．８ｍｍ×５．０ｍｍの吐出口を有するシリンジ中に充填し、固形研磨剤が充填された前記シリンジを周囲温度５５±１℃に調整し、充填された固形潤滑剤が押圧力６．４Ｎ／ｃｍ²で押されたときの吐出量が２．３〜４．６ｇ／ｍｉｎの流動性に調整した。この適正範囲は種々の実験の繰り返すことに見出したものである。油脂分が多すぎると、研磨砥粒が不足し、所望の研磨が行えない。逆に少なすぎると、前記流動性の調整が行い難くなる。この範囲に調整した固形研磨剤を使用してバフ研磨すると、どのような研磨環境温度にあっても、またステンレス鋼のＣｒ含有量の違いあるいは軟硬の違いによっても、常に安定して上記残存酸化皮膜を除去することができ、耐候性を維持できるバフ研磨が可能になった。
【０００９】
次に、本発明を構成する物質および流動性評価方法について説明する。
本発明の固形研磨剤を構成する研磨砥粒としては、通常のアルミナ系、炭化珪素系のものを使用する。その他、窒化ホウ素系、ダイヤモンド系、あるいはジルコニア系等も使用できる。研磨効率とコスト等を考慮して適宜選択できる。研磨砥粒の粒度は、通常の４〜５μｍ（メッシュ粒度＃３０００）程度で、所望の表面精度に応じて決める。
同じく本発明の固形研磨剤を構成する油脂分としては、脂肪酸、硬化油、牛脂、ワックスあるいは松脂等、通常使用されているものを使用する。
所望の研磨状態に応じて研磨砥粒と油脂分を、次に説明する試験方法で規定の流動性を満たす範囲で適宜配合して、固形研磨剤を調製できる。
【００１０】
固形研磨剤の流動性の評価は、図１に示すような装置を用いて、次の方法で行った。
評価を行う固形研磨剤４を、φ０．８ｍｍ×５．０ｍｍＬの吐出口５を有し、φ２０ｍｍのプラスチックシリンジ３に、事前に気泡を含まないように溶融させ定量（１５ｍｌ＝３４．５ｇ）を充填させておく。この固形研磨剤４を充填させたプラスチックシリンジ３を恒温槽２で５５±１℃の温度に調整した温浴中に浸漬し、充填された１５ｍｌ（３４．５ｇ）の固形研磨剤４を６．４Ｎ／ｃｍ²で押し、すべて吐出される時間を測定し、毎分当りの吐出量を測定した。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明の固形研磨剤を使用して各種ステンレス鋼を研磨した例を説明する。
研磨に使用した装置の研磨ヘッド部の概要を図２に示す。研磨装置としては、パイプ送り方式の研磨ヘッド（１ヘッド）の装置を用い、各研磨番手毎に逐次研磨を行っていく。研磨工具１０としてのフラップホイールとバフは、交換可能なな構造となっている。研磨負荷（圧下量）は、研磨工具の回転負荷による電流制御で行っている。本発明実施例による研磨においては、研磨ヘッドに装着した研磨工具１０には、フラップホイール、またはバフが取り付けられる。疵取り研磨および仕上げ研磨の段階ではフラップホイールを取り付け、光沢研磨の段階でバフを取り付けバフ研磨する。
【００１２】
バフ研磨時の研磨剤として、本発明の固形研磨剤８を用い、定圧押圧装置９で研磨工具１０に押付けて塗布させている。バフ研磨で使用する固形研磨剤の塗布は、タイマーによる一定時間毎に自動で固形研磨剤を定圧で押付け塗布した。なお、フラップホイールを装着して疵取り研磨および仕上げ研磨を行うときは、固形研磨剤８と固形研磨剤塗布機構は作動させていない。
【００１３】
表１に示す組成をもつステンレス鋼を、冷延→焼鈍→酸洗→スキンパスの工程を経て得られた２Ｄ材コイルを造管し、被研磨素管とした。寸法はφ４２．７×２．０ｔ×５００Ｌ（ｍｍ）である。
この素管を、まず、メッシュ粒度が＃２４０，＃３２０，＃４００，＃６００および＃１０００の砥粒を有するφ４００×１００×１５０フラップホイールを用い、送り速度：４ｍ／ｍｉｎ、工具回転速度：１８００ｒｐｍ、研磨負荷電流２０Ａ、パイプ回転速度：５００ｒｐｍにて、フラップホイール研磨を行った。各粒度毎に２パスずつ研磨し、本発明固形研磨剤を評価する供試材とした。
【００１４】

【００１５】
バフ研磨は、乾式フラップホイール研磨を完了したパイプに対して、φ４００×１５０×１５０（ｍｍ）に組み込み調整した綿バフ工具を用い、研磨剤を塗布しながら、送り速度：４ｍ／ｍｉｎ、工具回転速度：１８００ｒｐｍ、バフ研磨負荷電流値：２５Ａ、パイプ回転速度：５００ｒｐｍの研磨条件で、３パス研磨した。
このバフ研磨での固形研磨剤の有効性を確認するため、低温環境として、周囲温度：５℃、高温環境として、周囲温度：３０℃で、それぞれ比較実験を行った。また、標準の固形研磨剤を比較例としてバフ研磨を行った。
【００１６】
固形研磨剤としては、油脂成分として、ステアリング酸、パルミチン酸等の油脂酸類、硬化油、パラフィン、および界面活性剤を適用し、砥粒として、粒径４〜８μｍのアルミナ砥粒（ＷＡ）を適用し、質量比で２５：７５で構成したものを使用した。この固形研磨剤を用いてバフ研磨を行うと、いずれの鋼種においても、低温環境と高温環境における耐候性の差異がほとんどなく、良好な耐候性が得られた。なお、この固形研磨剤の吐出量を前記流動性評価方法で測定したところ、３．５ｇ／ｍｉｎを示していた。
同様に、油脂分と砥粒の割合を変え、各種の研磨剤を作製して研磨した際の、固形研磨剤の特性と研磨されたステンレス鋼の耐候性との関係を表２に示す。
【００１７】
バフ研磨した各ステンレス鋼管について、耐候性を調査した。
耐候性の調査は、塩水噴霧（５％ＮａＣｌ，３５℃，１５分）→乾燥（６０℃，３５％ＲＨ，１時間）→湿潤（５０℃，９５％ＲＨ，３時間）を１サイクルとする塩乾湿複合サイクル試験を１００サイクル実施し、ステンレス協会腐食専門委員会設定のレイティングナンバー（ＳＡＲＮ値）で評価した。
調査結果を表２に併せて示す。
レイティングナンバー（ＳＡＲＮ値）は、大きいほど耐発銹性に優れ、外装材として美麗さを維持するためには、７以上であることが必要である。
【００１８】

【００１９】
上記表２の結果からわかるように、本特許請求の範囲に記載した範囲内の油脂分含有量で、規定範囲内の流動性を有する固形研磨剤を使用すると、研磨環境温度に影響されず、また被研磨材の材質に関係なく、優れた耐候性を有するステンレス鋼管が得られている。
これに対して、標準の固形研磨剤を使用すると、Ｃｒ含有量が多くて極めて耐銹性に優れると思われる鋼種Ｂでは、まずまずの耐候性を有する鋼管が得られるが、Ｃｒ含有量が少なくなった鋼種ＡやＳＵＳ３０４では、所望の耐候性は得られていない。
また、油脂分含有量が少なく、流動性の低い固形研磨剤（油脂分２０％、吐出量１．８ｇ／ｍｉｎ）を使用して研磨すると、高温の研磨環境温度では、所望の耐候性をもつ鋼管が得られるが、低温の研磨環境温度では、所望の耐候性を有するものは得られなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、耐銹性に優れたステンレス鋼を装飾用建材に使用するためにバフ研磨する際、本発明の油脂分含有量２２〜３０質量％で、所定の流動性を有する固形研磨剤を使用すると、低温の研磨環境下であってもバフ研磨能力の低下を抑制し、どのような研磨環境温度にあっても、あるいはどのような鋼種のステンレス鋼にあっても、ステンレス鋼本来の特性を発揮し、長期にわたり優れた耐候性を維持することができる研磨鋼管が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で固形研磨剤の流動性を評価する方法の概略的な説明図
【図２】本発明実施例で使用した研磨装置の研磨ヘッド部の概略図
【符号の説明】
１：ウォータバス、２：水（湯）、３：プラスチックシリンジ、
４：固形研磨剤、５：回転ロール、６：送りロール、
７：押えロール、８：固形研磨剤、９：押圧装置、１０：研磨工具、
Ｐ：被研磨ステンレス鋼管

Claims

研磨砥粒と油脂分からなるバフ研磨用の固形研磨剤であって、油脂分の含有量が２２〜３０質量％、残部が粒径４〜８μｍの研磨砥粒であり、かつ前記固形研磨剤をφ０．８ｍｍ×５．０ｍｍの吐出口を有するシリンジ中に充填し、固形研磨剤が充填された前記シリンジを周囲温度５５±１℃に調整し、充填された固形潤滑剤が押圧力６．４Ｎ／ｃｍ²で押されたときの吐出量が２．３〜４．６ｇ／ｍｉｎの流動性を有することを特徴とするステンレス鋼バフ研磨用固形研磨剤。