JP5252624B2 - アブレイシブウォータージェット用研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェット - Google Patents
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Description
本発明は、主に、金属、セラミックス、プラスチック、木材などに使用されるアブレイシブウォータージェット用の研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェットに関する。
コンクリート構造物や基板などの切断、切削、穴開け等の加工処理方法として、研掃材を含む高圧水をノズルから噴射し、ターゲットに衝突させることで加工処理するアブレイシブウォータージェットが知られている（非特許文献１）。
アブレイシブウォータージェットで使用する研掃材としては、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド、ガーネット、グリット、鋳鉄グリット、鋳鋼グリットなどがある（特許文献１、特許文献２）。
しかしながら、これら研掃材を用いた場合には加工処理後に研掃材粉が発生し、そのため産業廃棄物が発生するといった課題があった。
しかしながら、これら研掃材を用いた場合には加工処理後に研掃材粉が発生し、そのため産業廃棄物が発生するといった課題があった。
ここで、研掃材とは、金属、セラミックス、プラスチック、木材など対象物の表面を削り取るために使用される硬さが大きな材料を指す。
従来、使用されている研掃材の硬さは、例えば、旧モース硬さではアルミナで９、シリカで７、シリコンカーバイドで９．５、ガーネットで７、鋳鉄グリットで７である。
従来、使用されている研掃材の硬さは、例えば、旧モース硬さではアルミナで９、シリカで７、シリコンカーバイドで９．５、ガーネットで７、鋳鉄グリットで７である。
山口正道、切断技術の最近の動向 ウォータージェット加工技術の最近の動向、溶接学会誌、第７号、第６６巻、ｐｐ．５２９−５３３（１９９７．１０）
特開２００７−８３３６６号公報
特開平９−１０３９６３号公報
本発明は、加工処理性能が良好であり、かつ、酸溶液に溶解するアブレイシブウォータージェット用研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェットを提供する。
すなわち、本発明は、（１）化学組成としてＭｇＯ成分を３０％以上含有し粒度が６３〜７１０μｍである酸溶液に溶解することを特徴とする、焼成ドロマイトを含有するアブレイシブウォータージェット用研掃材、（２）（１）の研掃材を用いるアブレイシブウォータージェット、（３）化学組成としてＭｇＯ成分を３０％以上含有し粒度が６３〜７１０μｍである酸溶液に溶解する焼成ドロマイトを含有するアブレイシブウォータージェット用研掃材を用いてなる、アブレイシブウォータージェットの加工処理性能が良好であり、かつ、加工処理後に発生する産業廃棄物を低減する方法、である。
本発明に依れば、加工処理性能が良好であり、かつ、酸溶液に溶解するアブレイシブウォーター用研掃材を提供できるため、加工処理後に発生する産業廃棄物を低減できる効果を奏するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
本発明は、焼成ドロマイトを用いたアブレイシブウォーター用研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェットに関する。
本発明で使用する焼成ドロマイトとは、ドロマイトクリンカーや合成マグドロクリンカーの粉砕品を指す。本発明でいうドロマイトクリンカーとは、ドロマイト鉱床に存在するドロマイト（ＭｇＣＯ３・ＣａＣＯ３）を焼成して得られるクリンカーである。ドロマイトの焼成温度は９００℃以上が好ましく、１０００℃以上であることがより好ましい。９００℃より低い温度で焼成すると、ドロマイトの脱炭酸が不十分となり、研掃材としての性能が劣るため好ましくない。なお、ドロマイトクリンカーは、遊離酸化カルシウムを含む準安定型ドロマイトと、遊離酸化カルシウムをＳｉＯ２成分などと反応させて消化した安定型ドロマイトに分類されるが、安定型ドロマイトの使用がより好ましい。準安定型ドロマイトを用いて切断加工すると、水と遊離酸化カルシウムの反応が生じる。
一方、本発明でいう合成マグドロクリンカーとは、水酸化マグネシウムに水酸化カルシウムをスラリー状で添加し、脱水後、成型・焼成して得られるクリンカーである。
一方、本発明でいう合成マグドロクリンカーとは、水酸化マグネシウムに水酸化カルシウムをスラリー状で添加し、脱水後、成型・焼成して得られるクリンカーである。
アブレイシブウォータージェット用の研掃材として使用した際、硬さに優れ、かつ、酸溶液に溶解する点で、焼成ドロマイトに含まれる化学組成としてのＭｇＯ成分は３０％以上が好ましく、３２％以上がより好ましい。
ドロマイトクリンカーや合成マグドロクリンカー粉砕方法は、特に限定されないが、例えば、ローラーミル、ジェットミル、チューブミル、ボールミル、振動ミルなどの粉砕機を使用する方法が挙げられる。
粒子の形状は特に限定されないが、処理能力の面からも粒子表面にできるだけエッジを有することが好ましい。焼成ドロマイトの粒度は、６３〜７１０μｍが好ましく、７５〜６００μｍがより好ましい。６３μｍより粒度が小さくなると、加工処理の能力が低下する傾向にある。また、７１０μｍより粒度が大きくなると、ノズルが閉そくし易くなったり、酸溶液への溶解性が低下したりする傾向にある。
なお、本発明でいう粒度とは、日本工業規格（ＪＩＳ）のＪＩＳ Ｒ ６００２−１９９８「研削といし用研磨材の粒度の試験方法」に記載の篩い分け試験方法によって質量百分率を算出し、質量百分率が５０％となるときの篩い目開き寸法をさす。
粒子の形状は特に限定されないが、処理能力の面からも粒子表面にできるだけエッジを有することが好ましい。焼成ドロマイトの粒度は、６３〜７１０μｍが好ましく、７５〜６００μｍがより好ましい。６３μｍより粒度が小さくなると、加工処理の能力が低下する傾向にある。また、７１０μｍより粒度が大きくなると、ノズルが閉そくし易くなったり、酸溶液への溶解性が低下したりする傾向にある。
なお、本発明でいう粒度とは、日本工業規格（ＪＩＳ）のＪＩＳ Ｒ ６００２−１９９８「研削といし用研磨材の粒度の試験方法」に記載の篩い分け試験方法によって質量百分率を算出し、質量百分率が５０％となるときの篩い目開き寸法をさす。
本発明の研掃材は、アブレイシブウォータージェットに使用する場合、従来の研掃材と同様に使用することができる。
本発明のアブレイシブウォータージェット用研掃材は、酸溶液に溶解させることで加工処理後に発生する産業廃棄物を低減できることが特徴である。研掃材を酸溶液に溶解する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、槽型撹拌機、塔型撹拌機、横型撹拌機などを用いて撹拌・溶解することができる。さらに、研掃材を溶解した溶液は、ｐＨを調整の上、排水することが可能である。
本発明で使用する酸は、特に限定されるものではなく、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸や、酢酸、蟻酸、シュウ酸、クエン酸などの有機酸を使用することができ、これらのうち一種又は二種以上が使用可能である。
酸溶液の濃度は酸の種類により一義的に決めることはできないが、通常、０．１５〜６ｍｏｌ／ｌが好ましい。濃度が０．１５ｍｏｌ／ｌより低いと研掃材が溶解せず、６ｍｏｌ／ｌより高いと不経済となるため好ましくない。
酸溶液の濃度は酸の種類により一義的に決めることはできないが、通常、０．１５〜６ｍｏｌ／ｌが好ましい。濃度が０．１５ｍｏｌ／ｌより低いと研掃材が溶解せず、６ｍｏｌ／ｌより高いと不経済となるため好ましくない。
酸溶液／研掃材の質量比は、０．８〜１０００が好ましく、１〜９８０が好ましい。酸溶液／研掃材比が０．８より小さいと研掃材が溶解せず、１０００より大きいと不経済となる。
以下、実施例に基づき本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
「実施例１」
振動ボールミルを用いて表１に示す粒度の研掃材を調製し、加工処理性能と酸溶解性について評価した。結果を表１に示す。
振動ボールミルを用いて表１に示す粒度の研掃材を調製し、加工処理性能と酸溶解性について評価した。結果を表１に示す。
＜使用材料＞
研掃材a：ドロマイト（栃木県葛生産）を１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたドロマイトクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．０、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ３５％、ＣａＯ６４％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｂ：研掃材ａに炭酸カルシウム（上越鉱業社製、商品名「タンカル」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．２、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ２５％、ＣａＯ７４％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｃ：研掃材ａに炭酸カルシウム（上越鉱業社製、商品名「タンカル」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．２、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ３０％、ＣａＯ６９％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｄ：研掃材ａに海水マグネシア（宇部マテリアル社製、商品名「ＵＢＥ９８ＨＤ」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．３、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ６０％、ＣａＯ３９％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｅ：研掃材ａに海水マグネシア（宇部マテリアル社製、商品名「ＵＢＥ９８ＨＤ」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．４、旧モース硬さ５．５、化学組成としての成分は、ＭｇＯ８５％、ＣａＯ１５％
研掃材ｆ：ガーネット、宇部サンド工業社製、商品名「ガーネット」、比重４．０、旧モース硬さ７、化学組成としての成分は、ＳｉＯ２３６％、Ａｌ２Ｏ３２０％、Ｆｅ２Ｏ３３４％、ＭｇＯ７％、ＣａＯ３％
酸溶液Ａ：塩酸、和光純薬工業社製、商品名「６ｍｏｌ／ｌ塩酸」
水：蒸留水
研掃材a：ドロマイト（栃木県葛生産）を１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたドロマイトクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．０、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ３５％、ＣａＯ６４％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｂ：研掃材ａに炭酸カルシウム（上越鉱業社製、商品名「タンカル」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．２、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ２５％、ＣａＯ７４％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｃ：研掃材ａに炭酸カルシウム（上越鉱業社製、商品名「タンカル」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．２、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ３０％、ＣａＯ６９％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｄ：研掃材ａに海水マグネシア（宇部マテリアル社製、商品名「ＵＢＥ９８ＨＤ」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．３、旧モース硬さ５．０、化学組成としての成分は、ＭｇＯ６０％、ＣａＯ３９％、Ｆｅ２Ｏ３１％
研掃材ｅ：研掃材ａに海水マグネシア（宇部マテリアル社製、商品名「ＵＢＥ９８ＨＤ」）を混合し、１０００℃に加熱した電気炉中で１時間焼成し、得られたクリンカーをジョークラッシャーとブラウンクラッシャーを用いて粉砕したもの。比重３．４、旧モース硬さ５．５、化学組成としての成分は、ＭｇＯ８５％、ＣａＯ１５％
研掃材ｆ：ガーネット、宇部サンド工業社製、商品名「ガーネット」、比重４．０、旧モース硬さ７、化学組成としての成分は、ＳｉＯ２３６％、Ａｌ２Ｏ３２０％、Ｆｅ２Ｏ３３４％、ＭｇＯ７％、ＣａＯ３％
酸溶液Ａ：塩酸、和光純薬工業社製、商品名「６ｍｏｌ／ｌ塩酸」
水：蒸留水
＜測定方法＞
粒度：篩い目開き寸法が５３〜１０００μｍであるＪＩＳ Ｚ８８０１−２００６「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に規定する試験用網ふるい１８種類を用意し、篩い目の小さな篩いから順に受け皿へ積み重ねる。試料を１段目の篩いに入れ、ロータップ試験機（衝動数１５６回／分、回転数２９０回／分）を用いて５分間振とうする。各々の篩いと受け皿上の試料重量をはかり、質量百分率を求める。求めた質量百分率から、５０％となるときの篩い目開き寸法を粒度とした。
加工処理性能試験：ウォータージェット加工機（フロージャパン社製、インテグレーテッド・フライング・ブリッジ、吐出圧力：２００ＭＰａ、研掃材供給量：１.０ｋｇ／分）を用いてＳＵＳ製の基板（厚さ２０ｍｍ、幅５０ｍｍ）を幅方向に切断して評価した。５分未満に切断した場合を良、５分以上１０分未満で切断できた場合をやや良、１０分を経過しても切断できなかった場合を不良とした。
酸溶解性試験：酸溶液を入れたビーカーに研掃材を投入し、マグネチックスターラーを用いて２０℃環境下で１２時間撹拌した。撹拌後、研掃材と酸の混合物を、アスピレーターを用いて吸引ろ過し、未溶解の研掃材の量から次式を用いて溶解率を算出した。
溶解率（％）＝（酸溶液に投入した研掃材の量（部）−酸溶液に未溶解の研掃材の量（部））／酸溶液に投入した研掃材の量（部）×１００
粒度：篩い目開き寸法が５３〜１０００μｍであるＪＩＳ Ｚ８８０１−２００６「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に規定する試験用網ふるい１８種類を用意し、篩い目の小さな篩いから順に受け皿へ積み重ねる。試料を１段目の篩いに入れ、ロータップ試験機（衝動数１５６回／分、回転数２９０回／分）を用いて５分間振とうする。各々の篩いと受け皿上の試料重量をはかり、質量百分率を求める。求めた質量百分率から、５０％となるときの篩い目開き寸法を粒度とした。
加工処理性能試験：ウォータージェット加工機（フロージャパン社製、インテグレーテッド・フライング・ブリッジ、吐出圧力：２００ＭＰａ、研掃材供給量：１.０ｋｇ／分）を用いてＳＵＳ製の基板（厚さ２０ｍｍ、幅５０ｍｍ）を幅方向に切断して評価した。５分未満に切断した場合を良、５分以上１０分未満で切断できた場合をやや良、１０分を経過しても切断できなかった場合を不良とした。
酸溶解性試験：酸溶液を入れたビーカーに研掃材を投入し、マグネチックスターラーを用いて２０℃環境下で１２時間撹拌した。撹拌後、研掃材と酸の混合物を、アスピレーターを用いて吸引ろ過し、未溶解の研掃材の量から次式を用いて溶解率を算出した。
溶解率（％）＝（酸溶液に投入した研掃材の量（部）−酸溶液に未溶解の研掃材の量（部））／酸溶液に投入した研掃材の量（部）×１００
表１から、本発明のアブレイシブウォータージェット用研掃材（本研掃材）は、従来の研掃材と同等の加工処理性能を示し、かつ、酸溶液への溶解性に優れていることがわかる。さらに、マグネシアの粒度を調整することで良好な効果を発揮することが分かる。
「実施例２」
酸溶液（塩酸）の濃度を表２に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
酸溶液（塩酸）の濃度を表２に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
表２から、本研掃材は、酸の濃度を調整することで良好な酸溶液への溶解性を示すことが分かる。
「実施例３」
酸溶液／研掃材比を表３に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
酸溶液／研掃材比を表３に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
表３から、本研掃材は、酸溶液／研掃材比を調整することで良好な酸溶液への溶解性を示すことが分かる。
「実施例４」
酸溶液の種類を表４に示すように変化したこと以外は、実施例１と同様に行なった。結果を表４に示す。
酸溶液の種類を表４に示すように変化したこと以外は、実施例１と同様に行なった。結果を表４に示す。
＜使用材料＞
酸溶液Ｂ：硫酸、和光純薬工業社製、商品名「１ｍｏｌ／ｌ硫酸」
酸溶液Ｃ：硝酸、和光純薬工業社製、商品名「１ｍｏｌ／ｌ硝酸」
酸溶液Ｄ：酢酸、和光純薬工業社製、商品名「１ｍｏｌ／ｌ酢酸」
酸溶液Ｂ：硫酸、和光純薬工業社製、商品名「１ｍｏｌ／ｌ硫酸」
酸溶液Ｃ：硝酸、和光純薬工業社製、商品名「１ｍｏｌ／ｌ硝酸」
酸溶液Ｄ：酢酸、和光純薬工業社製、商品名「１ｍｏｌ／ｌ酢酸」
、
表４から、本研掃材は酸の種類に関わらず、酸溶液への溶解性に優れていることが分かる。
本発明に依れば、加工処理性能が良好であり、かつ、酸溶液に溶解するアブレイシブウォーター用研掃材を提供できるため、加工処理後に発生する産業廃棄物を低減できる効果を有し、金属、セラミックス、プラスチック、木材など広範な分野の対象物について使用することができる。
Claims (3)
- 化学組成としてＭｇＯ成分を３０％以上含有し粒度が６３〜７１０μｍである酸溶液に溶解することを特徴とする、焼成ドロマイトを含有するアブレイシブウォータージェット用研掃材。
- 請求項１に記載の研掃材を用いるアブレイシブウォータージェット。
- 化学組成としてＭｇＯ成分を３０％以上含有し粒度が６３〜７１０μｍである酸溶液に溶解する焼成ドロマイトを含有するアブレイシブウォータージェット用研掃材を用いてなる、アブレイシブウォータージェットの加工処理性能が良好であり、かつ、加工処理後に発生する産業廃棄物を低減する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2008096881A JP5252624B2 (ja) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | アブレイシブウォータージェット用研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008096881A JP5252624B2 (ja) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | アブレイシブウォータージェット用研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009248216A JP2009248216A (ja) | 2009-10-29 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2008096881A Active JP5252624B2 (ja) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | アブレイシブウォータージェット用研掃材、それを用いたアブレイシブウォータージェット |
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|---|---|---|---|---|
| JPS6140329A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-26 | Nishimura Sangyo Kk | 合成樹脂接着面の表面処理方法 |
| JPS61137795A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | 平版印刷版用支持体の表面処理方法 |
| JP2000000769A (ja) * | 1998-06-12 | 2000-01-07 | Rasa Shoji Kk | 研掃材および研掃材の製造法 |
| JP2003179335A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-06-27 | Ibiden Co Ltd | プリント配線板及びプリント配線板の製造方法 |
-
2008
- 2008-04-03 JP JP2008096881A patent/JP5252624B2/ja active Active
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