WO2020090744A1 - 材料の製造方法 - Google Patents

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WO2020090744A1
WO2020090744A1 PCT/JP2019/042181 JP2019042181W WO2020090744A1 WO 2020090744 A1 WO2020090744 A1 WO 2020090744A1 JP 2019042181 W JP2019042181 W JP 2019042181W WO 2020090744 A1 WO2020090744 A1 WO 2020090744A1
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blast transfer
wood
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金子 道郎
徳野 清則
悟志 島崎
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日本製鉄株式会社
株式会社日本ブラスト加工研究所
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    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a material. More specifically, it relates to a material having a pattern such as unevenness, and more specifically to a design material having a naturally derived texture such as wood grain.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-203984 filed in Japan on October 30, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a material having a wood grain tone or a natural texture is excellent in appearance by itself and is easily harmonized with the surroundings. Therefore, it is relatively frequently used in the above-mentioned applications.
  • Patent Document 1 proposes a method for manufacturing a metal material in which the surface of the metal material is cut to form a grain-like groove pattern and the surface is coated.
  • Patent Document 2 proposes a wood-patterned stainless decorative plate obtained by rolling and transferring with a work roll on which stainless steel strip is patterned, in which convex portions are mirror-finished surfaces and concave portions are satin-finished surfaces. Has been done.
  • Patent Document 3 discloses a method of attaching a masking material to a starting member and performing a blast treatment.
  • Patent Documents 1 to 3 can form clear contours and irregularities, but cannot form such blurry regions. Further, conventionally, a method of expressing such a blurred area on the surface of a base material such as a metal plate has not been known.
  • an object of the present invention is to form a natural blurred region without a clear boundary and express a pattern derived from a material.
  • the object of the present invention is to provide a manufacturing method of a material that can be manufactured.
  • a masking material such as a wood board or a fiber sheet is placed on a substrate as a material, and a blast treatment is performed on the masking material to mask them.
  • the masking material here is not intended to protect the substrate, but is used for the purpose of transferring a pattern derived from the masking material to the substrate by blasting, and in the present specification. Is hereinafter referred to as "blast transfer material".
  • the gist of the present invention completed based on the above findings is as follows.
  • a first step of disposing a blast transfer material on the surface of the substrate A second step of performing a blast treatment on the surface of the base material via the blast transfer material,
  • the blast transfer material is a method of manufacturing a material, wherein at least one of density, thickness and hardness is non-uniform.
  • the method for producing a material according to (1) which includes a step of removing the blast transfer material after the second step.
  • the material according to (1) to (4), wherein the base material is a glass material, a ceramic material, a resin material, concrete, stone material, graphite, cloth, paper material, wood, wood material, leather material or metal material.
  • Production method (6) The method for producing a material according to (5), wherein the base material is a metal material selected from a titanium material, a stainless material, and an aluminum material.
  • the method for producing a material according to (6), wherein a shot material having an average particle size of 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less is used.
  • the method for producing a material according to (6) or (7), wherein the projection pressure in the blast treatment is 0.20 MPa or more and 0.80 MPa or less.
  • the material is a housing material for home appliances, a housing material for information equipment, a material for housing equipment, a material for watches, a material for ornaments, a material for signboards, a material for signboards, a material for stationery, a material for articles.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a process of forming a pattern.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a process of forming a blurry area having no boundary. It is an explanatory schematic diagram which shows the blurred area without a boundary.
  • 3 is a photograph of the material of Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the flow of the method for manufacturing a material according to this embodiment.
  • the method of manufacturing a material according to the present embodiment includes a first step of disposing the blast transfer material 20 on the surface of the base material 10, and a blast treatment on the surface of the base material 10 via the blast transfer material 20. And a second step of performing.
  • the blast transfer material 20 is in the form of a sheet that can cover the surface of the base material 10, and the blast transfer material 20 has unevenness in one or more of density, thickness, and hardness over the entire area thereof. ..
  • the material manufacturing method further includes a base material preparing step of preparing the base material 10 prior to the first step, and a post-treatment step of performing the second step, Have.
  • a base material preparing step of preparing the base material 10 prior to the first step and a post-treatment step of performing the second step, Have.
  • each step will be described in detail.
  • the base material 10 is not particularly limited, and examples thereof include concrete, stone materials such as marble and granite, graphite, cloth, paper materials, wood materials, wood materials, leather materials, plated steel materials, copper materials, titanium materials, stainless materials, and aluminum. Examples include metal materials such as materials, glass materials, ceramic materials, and resin materials.
  • the base material 10 is preferably a glass material, a resin material, a stone material, or a metal material from the viewpoint of corrosion resistance and durability. More preferably, it is an aluminum material, a stainless steel material, or a titanium material from the viewpoint of corrosion resistance and formability.
  • the titanium material has good corrosion resistance in a harsh corrosive environment, and thus is preferably used as a base material.
  • titanium material used for the base material pure titanium or titanium alloy can be used. Pure titanium and titanium alloys are collectively referred to as "titanium". As such titanium material, for example, industrial titanium may be used. Examples of industrial titanium that can be used for the base material 10 include various industrial titaniums described in JIS H 4600: 2012 and JIS H 4650: 2012. When workability is required, industrial pure titanium of JIS class 1 (for example, JIS H4600) with reduced impurities is suitable. Further, when strength is required, it can be applied to industrial pure titanium of JIS class 2 to class 4.
  • titanium alloy for example, in order to improve corrosion resistance, 23 kinds of JIS 11 to 23 kinds of JIS added with a trace amount of noble metal-based element (palladium, platinum, ruthenium, etc.), or JIS 60 kinds containing relatively many added elements (for example, Ti-6Al-4V type alloy), 60E type, 61 type, 61F type, 80 type and the like.
  • noble metal-based element palladium, platinum, ruthenium, etc.
  • JIS 60 kinds containing relatively many added elements for example, Ti-6Al-4V type alloy
  • the corrosion resistance may deteriorate and the discoloration resistance may be adversely affected. Therefore, when the titanium oxide layer is formed on the surface of the titanium alloy as the base material 10, the effect of the alloying element on the application may be investigated in advance, and the composition and thickness of each layer may be appropriately adjusted according to the base material 10. Recommended.
  • the substrate 10 is, for example, in mass%, N: 0% to 0.050%, C: 0% or more and 0.10% or less, H: 0% to 0.015%, O: 0% or more and 0.35% or less, and Fe: 0% or more and 0.50% or less, It can be pure titanium for industrial use with the balance containing Ti and impurities.
  • the base material 10 is, for example, in mass%, Al: 5.0% or more and 7.0% or less, V: 3.0% or more and 5.0% or less, Co: 0.10% or more and 1.0% or less, Ni: 0.10% or more and 1.0% or less, Pd: 0.010% or more and 0.30% or less, and Ru: 0.010% or more and 0.30% or less, including one or more selected from the group consisting of, N: 0% to 0.050%, C: 0% or more and 0.10% or less, H: 0% to 0.015%, O: 0% or more and 0.35% or less, and Fe: 0% or more and 0.50% or less, It can be an industrial titanium alloy with the balance comprising Ti and impurities.
  • an impurity is a component that exists in titanium regardless of the intention of addition, and does not need to exist in the obtained material.
  • impurity is a concept that includes impurities that are mixed in from the raw material or the manufacturing environment when titanium is industrially manufactured. Such impurities may be included in an amount that does not adversely affect the effects of the present invention.
  • the residual material of the shot material due to the blast treatment described later may be included in the material 1 manufactured using the base material 10. Impurities resulting from such a blasting process may exist near the surface of the material 1.
  • the shot material is alumina particles, 20 atom% In the case of less than Al and SiC particles, less than 20 atomic% of Si and C may be present as impurities in the vicinity of the surface of the material 1.
  • the stainless material is not particularly limited, and various austenitic, austenitic / ferritic, ferritic, martensitic, and precipitation hardening stainless steels described in JIS G 4305: 2012 can be used, for example. Specifically, SUS304, SUS316, SUS329J1, SUS430, SUS410, SUS630 and the like can be used as the base material 10.
  • the aluminum material is not particularly limited, and for example, industrial pure aluminum and aluminum alloy can be used.
  • industrial pure aluminum include A1085P, A1080P, A1070P, A1050P, A1100P, A1200P, A1N00P, A1N30P and the like described in JIS H 4000: 2006.
  • the plated steel material for example, various plated steel materials that have been subjected to aluminum plating, zinc-based plating, or alloyed zinc plating can be used.
  • the zinc-based plating and alloyed zinc plating include hot-dip Zn plating, hot-dip Zn alloying, hot-dip Zn-55% Al-1.6% Si plating, hot-dip Zn-11% Al plating, hot-dip Zn-11%.
  • Al-3% Mg plating, hot-dip Zn-6% Al-3% Mg plating, hot-dip Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si plating, electric Zn plating, electric Zn-Ni plating, electric Zn- Co plating is mentioned.
  • the aluminum plating include hot-dip aluminum plating and hot-dip aluminum aluminum alloy.
  • the copper material is also not particularly limited, and for example, industrial copper and copper alloy described in JIS H 3100: 2012 can be used.
  • JIS H 3100: 2012 C1020, C1100, C1201, C1220, C1441, C1510, C1921, C1940, C2051, C2100, C2200, C2300, C2400, C2600, C2680, C2720, C2801, C3710, C3713, C4250, C4450, C4621.
  • glass material for example, soda lime glass, borosilicate glass, quartz glass, crystal glass or the like can be used.
  • resin material for example, acrylic, polyethylene, polyvinyl chloride, polyurethane, polycarbonate, polytetrafluoroethylene or the like can be used.
  • wood material for example, plywood, laminated wood, particle board, fiber board and the like can be used.
  • the wood is not particularly limited, and for example, wood of any tree species that can be used as a furniture material and a building material can be used, and specifically, cedar, pine, oak, oak, keyaki, oak, paulownia , Cypress, mahogany, walnut, teak, rosewood, ebony and the like can be used.
  • the graphite either natural graphite or artificial graphite can be used, and these lumps bound with a resin or the like as a binding material can also be used.
  • the paper material include Western paper such as paperboard, coated paper, special paper, hybrid paper, and various Japanese papers.
  • the paper material forming the paper material is not particularly limited, and may be, for example, various known raw materials of paper such as wood.
  • the ceramic material for example, ceramics, gypsum, cement, alumina, zirconia or the like can be used.
  • the cloth for example, a natural fiber such as cotton, hemp, silk, or wool, or a synthetic fiber such as nylon, vinylon, polyester, or a woven fabric of a mixed fiber of natural fiber and synthetic fiber, a non-woven fabric, a rubberized cloth, or the like is used. be able to.
  • leather material artificial leather such as artificial leather and synthetic leather, and natural leather can be used.
  • the shape of the base material 10 is not particularly limited, and is usually a plate, a coil, a strip, a tube, a rod, or a shape obtained by appropriately processing these.
  • the substrate 10 may have any shape, for example, a spherical shape or a rectangular parallelepiped shape.
  • the substrate 10 will be described as a plate.
  • the base material 10 described above may be subjected to a pretreatment, if necessary.
  • the pretreatment include cleaning of the surface of the base material 10, various surface treatments such as coating and anodic oxidation, and annealing treatment.
  • the base material 10 is a titanium material
  • TiC titanium carbide
  • the titanium material as the base material 10 has a thin plate shape
  • the titanium material is annealed after being cold rolled to a predetermined thickness.
  • the oxide scale may be removed by pickling.
  • steps such as scale removal that are formed during annealing can be omitted.
  • the workability of the substrate is restricted (the workable range is narrowed), but it may be without annealing (as cold rolled), the temperature at which ⁇ -structure is formed by phase transformation, for example, 900 ° C or higher. You may perform the heat processing hold
  • the annealing temperature can be appropriately adjusted according to the required mechanical properties of the base material 10, but 650 ° C. or higher is preferable.
  • the upper limit of the annealing temperature is preferably less than 820 ° C in order to prevent ⁇ -structuring due to phase transformation.
  • the treatment time is preferably 12 hours or more.
  • the total holding time at 650 ° C. or higher is 12 hours or longer.
  • the upper limit of the holding time is not particularly limited, it is preferably 24 hours or less from the viewpoint of productivity. It is preferable to remove the oil component by alkali degreasing before performing the vacuum annealing treatment.
  • the treatment temperature (aqueous solution temperature) can be 5 ° C to 80 ° C and the treatment time can be 10 seconds to 30 seconds.
  • the nitric acid concentration in the mixed aqueous solution is, for example, 10 g / L or more, and the hydrofluoric acid concentration is, for example, 0.5 g / L or more.
  • the concentration of nitric acid is preferably 80 g / l or less, more preferably 50 g / l or less. This suppresses the fluoride remaining on the surface of the base material 10 after pickling.
  • dull rolling finish or dull rolling finish after pickling may be performed as a pre-process other than annealing or pickling.
  • the pre-process can be changed according to the needs of the architect.
  • the blast transfer material 20 is placed on the surface 11 of the base material 10 (S-101).
  • the blast transfer material 20 is in the form of a sheet that can cover the surface of the base material 10, and the blast transfer material 20 has at least one of density, thickness, and hardness in the entire area thereof. It is uniform.
  • the blast transfer material 20 is, for example, one or both of a wood board and a fiber sheet.
  • the physical properties such as density, thickness, and hardness are uneven in the surface direction.
  • a pattern derived from the inhomogeneous wood board or fiber sheet is formed on the substrate 10.
  • the present inventors have found that they are formed in It is considered that this is because during the blasting process, due to the non-uniformity of the blast transfer material 20, the grinding of the blast transfer material 20 progresses non-uniformly, and the blasting process that the base material 10 receives also becomes non-uniform. Be done.
  • Tsukiki board is a sheet-shaped board material obtained by slicing wood thinly.
  • the wood board has wood grain derived from the raw material wood.
  • the wood grain is composed of early wood parts with relatively low density and hardness and late wood parts with relatively high density and hardness, which allows the wood board to have uneven density and hardness according to the wood pattern. Is. Therefore, it is possible to form a wood grain pattern on the surface 11 of the base material 10 in the second step by using the wood board as the blast transfer material 20.
  • the type of wood used as the raw material for the wood board is not particularly limited, and examples thereof include cedar, pine, oak, oak, keyaki, oak, paulownia, cypress, mahogany, walnut, teak, rosewood, and ebony. In (1), it is appropriately selected according to the desired wood grain pattern.
  • a fiber sheet is formed by arranging fibers regularly or irregularly.
  • the fiber sheet has inhomogeneous density, thickness, and hardness in the surface direction depending on the fiber material and the fiber arrangement method. Therefore, when the fiber sheet is used as the blast transfer material 20, a pattern due to the arrangement of the fibers of the fiber sheet is formed on the surface 11 of the base material 10 in the second step described later.
  • the fiber sheet As the fiber sheet, woven cloth, non-woven cloth, cloth such as lace knitted and embroidered cloth, and paper such as Japanese paper and Western paper can be mentioned.
  • Japanese paper has a unique texture and pattern, and therefore has excellent design and can be suitably used as the blast transfer material 20.
  • a cloth having a large area can be produced and obtained, it is advantageous when treating the large-area substrate 10.
  • the raw material of the fiber sheet is not particularly limited, and fiber threads such as chemical fiber, cotton, silk, asa, etc., Kozo, Mitsumata, bamboo, straw, flax, sugar cane, Manila asa, kenaf, banana, oil palm, papyrus, wood pulp.
  • fiber threads such as chemical fiber, cotton, silk, asa, etc., Kozo, Mitsumata, bamboo, straw, flax, sugar cane, Manila asa, kenaf, banana, oil palm, papyrus, wood pulp.
  • various fiber materials such as (mechanical pulp, chemical pulp).
  • the raw material for the fiber sheet one of these may be used alone or in combination of two or more depending on the pattern and texture required for the material 1.
  • the thickness of the blast transfer material 20 is not particularly limited, but is, for example, 0.10 mm or more and 1.00 mm or less, preferably 0.20 mm or more and 0.60 mm or less. Thereby, in the second step, it is possible to more reliably form a pattern having excellent designability corresponding to the pattern of the blast transfer material 20 without excessively scraping the surface of the base material 10.
  • the thickness of the blast transfer material 20 refers to the average thickness of the blast transfer material 20, and is measured by an arithmetic average of 10 points measured with a caliper or a micrometer.
  • Placement of the blast transfer material 20 on the surface 11 of the base material 10 is usually performed by attaching the blast transfer material 20 to the surface of the base material 10.
  • a known adhesive may be used to attach the blast transfer material 20 to the base material 10.
  • a plurality of types of wood board and fiber sheet may be simultaneously used as the blast transfer material 20 for one base material 10. Thereby, it is possible to form a plurality of patterns on the material 1 and to manufacture a plurality of parts and products from the material 1.
  • the blast treatment is performed on the surface 11 of the base material 10 via the blast transfer material 20 (S-103).
  • the blasting process is performed by projecting the projection material onto the surface of the base material 10 on which the blast transfer material 20 is arranged.
  • a pattern derived from the material is formed with a natural blurred area without a clear boundary. That is, at the start of the blast process, the shot material first collides with the blast transfer material 20 and grinds the blast transfer material 20. At this time, since at least one of the thickness, hardness, and density of the blast transfer material 20 is inhomogeneous, the degree of progress or disappearance of grinding of each portion of the blast transfer material 20 is also determined by the thickness and hardness. And heterogeneous, depending on the density.
  • the surface 11 of the base material 10 is preferentially exposed and the projection material collides with the surface 11 of the base material 10 in the portion where the grinding of the blast transfer material 20 is likely to proceed.
  • the collision frequency of the blasting projection material varies depending on the site of the base material 10 depending on the non-uniformity of the blast transfer material 20, and the degree of the blasting process varies depending on the site of the base material 10. Become.
  • a pattern derived from the blast transfer material 20 is formed on the surface 11 of the base material 10 with a natural blurred region having no clear boundary.
  • the method of blasting includes mechanical type (impeller projection), pneumatic type (air nozzle type) and wet type, and any method may be used.
  • the pneumatic type is advantageous in that the projection material can be uniformly projected over the entire target area, and the conditions can be easily adjusted.
  • a pneumatic method is adopted, and a blast treatment of the base material 10 is performed by injecting a projection material from the air nozzle 100.
  • the shot material used in the blast treatment is not particularly limited, and ceramic-based shot materials such as zirconia particles, glass particles, alumina particles, and SiC particles can be used.
  • the alumina particles and the zirconia particles can further improve the design of the pattern formed on the surface 11 of the base material 10.
  • the texture of the material 1 obtained varies depending on the combination of the type of the base material 10, the type of the shot material used, and the type of the blast transfer material 20, so the shot material may be selected in consideration of these.
  • the average particle size of the shot material is not particularly limited, but when the base material is a metal material such as titanium material, stainless material, or aluminum material, the collision portion of the blast transfer material 20 with the shot material is set. From the viewpoint of appropriately grinding and forming a pattern on the surface of the base material 10, the thickness is preferably 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the preferable lower limit of the average particle diameter of the shot material is 70 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m.
  • the preferable upper limit of the average particle diameter of the shot material is 800 ⁇ m, and more preferably 500 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the shot material can be measured, for example, according to JIS 8827-01: 2008.
  • the shape of the shot material is not particularly limited and can be appropriately selected according to the texture of the material 1 to be manufactured.
  • any of grid, shot, beads, cut wire, etc. is used as the shot material. May be.
  • the grid refers to non-spherical particles (polygonal particles) having acute angles. Shots generally refer to spherical, non-angular particles such as beads. Beads refer to spherical particles.
  • the term “cut wire shape” refers to a cylindrical particle obtained by cutting a wire. The grid is used when sharp irregularities are formed on the surface 11 of the base material 10.
  • the base material is a metal material such as a titanium material, a stainless material, or an aluminum material
  • the weak portion of the wood plate is destroyed and unevenness is formed on the metal titanium surface of the destroyed portion.
  • the blasting pressure of the blasting material during the blast treatment is not particularly limited, but when the base material is a metal material such as titanium material, stainless steel material, or aluminum material, preferably 0.20 MPa or more and 0.80 MPa or more. It is below.
  • the preferable lower limit of the blast pressure of the blast material is 0.30 MPa, and more preferably 0.40 MPa.
  • the preferable upper limit of the blast pressure of the blast material is 0.70 MPa, and more preferably 0.6 MPa.
  • the projection angle is not particularly limited and can be 45 to 90 ° (perpendicular) with respect to the surface on which the substrate 10 is projected. Note that the blasting treatment may be performed until all of the blast transfer material 20 is removed, but even if the blast transfer material 20 is partially lost, it may be adjusted according to the pattern formation state on the surface of the base material 10. The blast process may be ended.
  • the blast transfer material 20 made of a wood board is composed of an early material portion 21 having a relatively low density and hardness and an evening material portion 22 having a relatively high density and hardness.
  • the wood board has a non-uniform density and hardness corresponding to the grain pattern over the entire area.
  • the blast transfer material 20 wood board having a non-uniform density and hardness corresponding to the grain pattern is arranged on the surface 11 of the base material 10 in the first step as shown in FIG. (S-101). Then, in the second step, the blast treatment is performed on the surface 11 of the base material 10 via the blast transfer material 20 (S-103).
  • the shot material collides with the blast transfer material 20 and the blast transfer material 20 is ground (S-103).
  • the blast transfer material 20 made of a wood board has an early material portion 21 having a relatively low density and hardness and an evening material portion 22 having a relatively high density and hardness, it has a relatively high density and hardness.
  • the low lumber portion 21 is ground more in the blasting process.
  • the night wood portion 22 having a relatively high density and hardness is ground less in the blasting process (S-103 (a)).
  • the early material portion 21 having a relatively low density and hardness is preferentially ground, and the surface 11 of the base material 10 is partially exposed (S-103).
  • the blast material collides with the surface 11 of the base material 10 in the portion where the early material portion 21 of the blast transfer material 20 made of a wood board was present, and a partial blast treatment is performed (S-103 (b )).
  • the night wood part 22 having a relatively high density and hardness is not completely ground, and the night wood part 22 remains partially left on the surface 11 of the base material 10. In this way, the blasting process is not performed in the part where the late material part 22 of the blast transfer material 20 made of a wood board exists, because the projection material does not collide with the surface 11 of the base material 10.
  • the portion corresponding to the early material portion 21 of the blast transfer material 20 made of a glazed plate is processed by the blast treatment, and the portion corresponding to the early material portion 21 is subjected to the projection condition.
  • Unevenness (rough surface) 12 is formed in accordance with the above.
  • the portion corresponding to the late material portion 22 of the blast transfer material 20 made of a wood board is not processed by the blasting process, and the portion corresponding to the late material portion 22 is uneven ( Rough surface) is not formed.
  • the unevenness (rough surface) 12 is partially formed on the surface 11 of the base material 10 according to the heterogeneity of the blast transfer material 20.
  • a pattern (irregularities (rough surface) 12) corresponding to the existing wood grain is formed on the surface 11 of the base material 10.
  • a part of the late material portion 22 having a relatively high density and hardness may be ground near the boundary between the early material portion 21 and the late material portion 22. That is, in the blast transfer material 20 made of a wood board, the boundary between the early material portion 21 and the late material portion 22 is not necessarily perpendicular to the surface 11 of the base material 10, and as shown in FIG. In some cases, the late wood portion 22 may obliquely enter below the wood portion 21.
  • the tip side (the left side in FIG. 3) of the late wood portion 22 is thinned by the blasting process.
  • the portion is ground, and as shown in FIG. 3B, the portion 13 (which is a portion of the surface 11 of the base material 10) covered with the late material portion 22 is exposed. After the exposure, the projection material collides with the portion 13 covered with the evening material portion 22, and the blasting process is performed.
  • the portion 13 covered with the late wood portion 22 takes a longer time to expose the surface 11 of the base material 10 than the portion covered with only the early wood portion 21, and therefore the blast treatment is not performed. The time it takes is also short.
  • the portion 13 that was covered with the late wood portion 22 was originally covered only with the early wood portion 21 and formed a small unevenness as compared with the portion where the unevenness (rough surface) 12 was formed by the blast treatment. Will be done.
  • the edge material 22 is formed on the peripheral edge of the unevenness (rough surface) 12.
  • the covered portion 13 will appear as a light uneven pattern.
  • a pattern derived from the blast transfer material 20 is formed on the surface 11 of the base material 10 with a natural blurred region having no clear boundary.
  • FIG. 4 is an explanatory schematic diagram showing a blurred area without boundaries.
  • a light uneven pattern on the late material portion 22
  • 13 ' which is the area corresponding to the covered part 13, appears.
  • the pattern derived from the blast transfer material 20 is formed on the surface 11 of the base material 10 with a natural blurred region having no clear boundary.
  • Post-Processing Step The base material 10 after the blasting is subjected to post-processing as required to obtain a material 1 having a surface 11 on which a pattern derived from the blast transfer material 20 is formed (S-105 in FIG. 1).
  • Examples of the post-treatment include cleaning treatment, anodizing treatment, painting and the like.
  • the cleaning treatment for example, by using water at 5 to 100 ° C., the remaining blast transfer material 20 can be removed together with the water-soluble adhesive. If the adhesive is not water-soluble, a solvent capable of swelling and dissolving the adhesive may be appropriately selected. Note that this step may be omitted.
  • a pattern derived from the material of the blast transfer material 20 is formed on the surface 11.
  • the pattern formed on the surface 11 is formed through the above-described first step and second step, so that light and shade is generated in each part, and a natural blur without a clear boundary is formed. Area exists. While such a natural blurred region having no clear boundary exists in a natural material or the like, it has been difficult to form it by a conventionally known method.
  • the method of manufacturing a material according to the present embodiment it is possible to manufacture the material 1 having a good design, in which the pattern derived from the material is sufficiently reflected.
  • the material 1 manufactured by the method for manufacturing a material according to the present embodiment is intended to have a pattern or texture that is derived from the blast transfer material 20 and that is composed of dots, lines, irregularities, and combinations thereof for decoration and other purposes. It is a design material that has been applied.
  • the pattern and texture of the material 1 can be selected by selecting the type of the blast transfer material 20. That is, the method for producing a material according to this embodiment is excellent in versatility in forming patterns derived from various materials.
  • the material 1 can be manufactured with a relatively small number of steps through the first step and the second step. Furthermore, the above-described first step and second step can be applied to the base material 10 having a relatively large area. Therefore, the material manufacturing method according to the present embodiment is also excellent in productivity. In particular, when the coil is used as the base material 10, that is, when the strip-shaped base material 10 is used, the first step and the second step can be continuously performed, and the productivity is further improved. ..
  • the material 1 obtained as described above is, for example, a finishing material for construction such as an interior material and an exterior material, a material for transportation equipment such as vehicles (especially automobiles and railway vehicles), ships, aircraft (interior materials and exterior materials).
  • Furniture eg tableware
  • furniture and home furniture eg chest of drawers, shelves, chairs, desks, bedding
  • home appliances housing information equipment (IT equipment) housing
  • housing equipment clocks
  • ornaments It can be used as a signboard, nameplate, sign, and stationery.
  • the material 1 is a material for housing of home appliances, a material for housing of information equipment, a material for housing equipment, a material for watches, a material for ornaments, a material for signboards, a material for signboards, a material for stationery, a material for articles.
  • Materials, materials for home furniture, It can be a fabricated furniture material, a building finish or a transportation equipment material.
  • the material 1 having a relatively large area can be efficiently manufactured, and thus the material 1 can be preferably used as a building finishing material or a transportation equipment material.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the first step and the second step are described as being performed on only one side of the base material 10, but the present invention is not limited to this, and both sides of the base material may be applied.
  • the first step and the second step may be performed. In this case, each process may be performed on each side or may be performed on both sides in parallel.
  • a sheet-shaped member having nonuniform physical properties such as density, thickness, hardness in the surface direction due to its structure can be used.
  • the wood board and the fiber sheet may be arranged at different places, or the wood board and the fiber sheet may be arranged at the same place so as to be stacked.
  • a resin having nonuniform physical properties such as density, thickness, hardness and the like such as vinyl and table cloth having unevenness of a lace pattern can be considered.
  • the “blast transfer material” does not completely prevent the blast treatment on the surface 11 of the base material 10, and a partial area on the surface 11 of the base material 10 is subjected to the blast treatment.
  • the other part of the region is a means (member) for adjusting the blasting treatment of each region on the surface 11 of the base material 10 so that the blasting treatment is not performed.
  • the base material is a metal material such as a titanium material, a stainless material, or an aluminum material
  • the base material is colored by anodizing treatment or the like before and after the first step and the second step. May be. This makes it possible to manufacture a material having a texture different from that of the material that has undergone only the first step and the second step.
  • SUS stainless steel plate
  • Al is an aluminum plate (A3105P)
  • glass is a glass plate (soda lime glass)
  • refsin plate is a plastic plate made of acrylic resin
  • “Cloth” indicates cotton
  • ceramic indicates cement
  • stone indicates marble
  • graphite indicates artificial graphite
  • concrete indicates concrete.
  • the vacuum annealing treatment was performed at a vacuum degree of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr or less, a temperature of 650 ° C., and a treatment time of 12 hours. Further, the atmospheric annealing was performed at a temperature of 730 ° C. or higher and a treatment time of 2 minutes.
  • the pickling was performed by treating the substrate for 30 seconds at a treatment temperature of 50 ° C. using a nitric acid aqueous solution having a hydrofluoric acid concentration of 50 g / L and a nitric acid concentration of 10 g / L.
  • the blast transfer material shown in Table 1 was attached to the surface of the prepared base material.
  • "wood board” means wood board made from natural wood (cedar)
  • "Japanese paper” is Japanese paper made from camellia
  • "shoji paper” is handmade from Kozo. Indicates Japanese paper.
  • “Wallpaper” indicates paper wallpaper base paper
  • “leather material” indicates artificial leather
  • “wood” indicates oak board material.
  • the blast transfer material was attached to the base material using a water-soluble glue.
  • the “wood board”, “Japanese paper”, “shoji paper”, and “cloth” used as the blast transfer material in Examples 1 to 37 have unevenness in one or more of density, thickness and hardness. ..
  • Comparative Example 1 a blast transfer material using a pattern printed aluminum foil was formed on the substrate. Further, in Comparative Example 2, a blast transfer material using a pattern-printed silicon resin sheet was formed on the substrate. In Comparative Examples 1 and 2, the aluminum foil and the silicone resin on which these patterns were printed had uniform physical properties such as density, thickness and hardness.
  • the materials according to this embodiment shown in Examples 1 to 32 are “C” when they are somewhat similar, “B” when they are very similar, and “A” when they are very similar. It became one of the evaluations.
  • the materials shown in Comparative Examples 1 and 2 were evaluated as "D” when they were hardly similar.
  • the above example shows that the method for producing a material according to the present embodiment can form a natural blurred area without a clear boundary and can express a pattern derived from the material. Was done. A photograph of the material of Example 1 is shown in FIG.

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Abstract

基材の表面上にブラスト転写材を配置する第1の工程と、前記基材の前記表面に対して、前記ブラスト転写材を介してブラスト処理を行う第2の工程と、を有し、前記ブラスト転写材は、密度、厚さ、硬度のうちの一つ以上が不均一である、材料の製造方法。

Description

材料の製造方法
 本発明は、材料の製造方法に関する。詳しくは、凹凸などの模様を有する材料に関し、さらに詳しくは、木目調などの自然由来の質感を有する意匠材に関する。
本願は、2018年10月30日に、日本に出願された特願2018-203984号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 建物の内外装に使用される仕上げ材や、自動車等の輸送機器の内装材には、場合に応じて高い意匠性が求められる。木目調や自然素材の風合いを有する材料は、それ自体が外観に優れるとともに、周囲との調和が容易なことから、上記の用途においても比較的頻繁に利用されている。
 このような木目調の風合いを金属材料において再現する試みがいくつか知られている。例えば、特許文献1には、金属材料の表面を切削して木目調の筋溝模様を形成し、その表面を塗装した金属材料の製造方法が提案されている。また、特許文献2には、ステンレス帯鋼を模様づけたワークロールにより圧延転写して得られる、凸部が鏡面仕上げ面であり、凹部が梨地仕上げ面である、木目模様のステンレス化粧版が提案されている。
 また、ステンレス鋼で構成された表面凹凸を有する部材の製造方法として、特許文献3には、出発部材にマスキング材を貼付し、ブラスト処理を行う方法が開示されている。
特開2004-338153号公報 実開昭55-67900号公報 特開2018-28142号公報
  しかしながら、木材の木目や、自然素材に存在する模様には、明確な輪郭のみならず、はっきりとした境界のないぼやけた領域も多く存在する。特許文献1~3に記載される方法では、明確な輪郭、凹凸を形成することができる一方、このようなぼやけた領域を形成することはできない。そして、従来、このようなぼやけた領域を金属板等の基材の表面に表現する方法は知られていない。
  そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域を形成可能であり、素材に由来する模様を表現することの可能な材料の製造方法を提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、材料とする基材上にツキ板や繊維シート等のマスキング材を配置し、この上からブラスト処理を行うことにより、これらのマスキング材が有する模様を十分に反映した模様を基材に形成できることを見出し、さらに検討した結果、本発明に至った。
 なお、ここでいうマスキング材とは、基材の保護を目的とするものではなく、ブラスト処理によりマスキング材由来の模様を基材に転写することを目的として用いられるものであり、本明細書においては、以下「ブラスト転写材」という。
  上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)
 基材の表面上にブラスト転写材を配置する第1の工程と、
 前記基材の前記表面に対して、前記ブラスト転写材を介してブラスト処理を行う第2の工程と、を有し、
 前記ブラスト転写材は、密度、厚さ、硬度のうちの一つ以上が不均一である、材料の製造方法。
(2)
 前記第2の工程の後に、前記ブラスト転写材を除去する工程を有する、(1)に記載の材料の製造方法。
(3)
 前記ブラスト転写材は、ツキ板、繊維シートのうちいずれか一方または両方である、(1)または(2)に記載の材料の製造方法。
(4)
 前記繊維シートが、布または和紙である、(3)に記載の材料の製造方法。
(5)
 前記基材が、ガラス材、セラミック材、樹脂材、コンクリート、石材、グラファイト、布、紙材、木材、木質材料、皮革材または金属材である、(1)~(4)に記載の材料の製造方法。
(6)
 前記基材が、チタン材、ステンレス材、アルミニウム材の何れかの金属材である、(5)に記載の材料の製造方法。
(7)
 前記ブラスト処理において、平均粒径が50μm以上1000μm以下の投射材が用いられる、(6)に記載の材料の製造方法。
(8)
 前記ブラスト処理における投射圧が、0.20MPa以上0.80MPa以下である、(6)または(7)に記載の材料の製造方法。
(9)
 前記ブラスト転写材の厚みが、0.10mm以上1.00mm以下である、(6)~(8)のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
(10)
 前記基材が、チタン材であり、前記第1の工程に先立ち、前記チタン材を真空焼鈍するまたは酸洗する工程を有する、(6~(9)に記載の材料の製造方法。
(11)
 前記材料が、家電筐体用材料、情報機器筐体用材料、住宅機器用材料、時計用材料、装飾品用材料、看板用材料、表札用材料、標識用材料、文房具用材料、器物用材料、住宅内家具用材料、造作家具用材料、建築用仕上げ材または輸送機器用材料である、(1)~(10)のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
 以上説明したように本発明によれば、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域を形成可能であり、素材に由来する模様を表現することの可能な材料の製造方法を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る材料の製造方法の流れを説明するための模式図である。 模様が形成される過程を説明するための模式図である。 境界のないぼやけた領域が形成される過程を説明するための模式図である。 境界のないぼやけた領域を示す説明模式図である。 実施例1の材料の写真である。
  以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る材料の製造方法の流れを説明するための模式図である。本実施形態に係る材料の製造方法は、基材10の表面上にブラスト転写材20を配置する第1の工程と、基材10の前記表面に対して、ブラスト転写材20を介してブラスト処理を行う第2の工程と、を有している。ブラスト転写材20は、基材10の表面上を覆うことができるシート状であり、ブラスト転写材20は、その面積全体において、密度、厚さ、硬度のうちの一つ以上が不均一である。例えば、ブラスト転写材20の少なくとも一部分の領域は、密度が相対的に高く、少なくとも他の一部分の領域は、密度が相対的に低い。あるいは、例えば、ブラスト転写材20の少なくとも一部分の領域は、厚さが相対的に厚く、少なくとも他の一部分の領域は、厚さが相対的に薄い。あるいは、例えば、ブラスト転写材20の少なくとも一部分の領域は、硬度が相対的に高く、少なくとも他の一部分の領域は、硬度が相対的低い。そのようなブラスト転写材20は、例えば、ツキ板および/または繊維シートである。また、本実施形態においては、材料の製造方法は、さらに、上記第1の工程に先立ち行われ、基材10を準備する基材準備工程と、第2の工程後に行われる後処理工程と、を有する。以下、各工程について、詳細に説明する。
1.基材準備工程
 本工程においては、まず、基材10を準備する。
 基材10としては、特に限定されず、例えば、コンクリート、大理石や御影石等の石材、グラファイト、布、紙材、木材、木質材料、皮革材、めっき鋼材、銅材、チタン材、ステンレス材、アルミニウム材等の金属材、ガラス材、セラミック材、ならびに樹脂材等が挙げられる。
 上述した中でも、耐食性、耐久性の観点から、基材10は、好ましくはガラス材、樹脂材、石材または金属材である。より好ましくは、耐食性および成形性の観点から、アルミニウム材、ステンレス材またはチタン材である。特に、チタン材は過酷な腐食環境で良好
な耐食性を有しているため、基材として好適に用いられる。
 基材10に用いられるチタン材としては、純チタン又はチタン合金を用いることができる。なお、純チタン及びチタン合金を総称して「チタン」と称する。このようなチタン材として、例えば、工業用チタンを用いてもよい。基材10に用いることのできる工業用チタンとしては、例えばJIS H 4600:2012や、JIS H 4650:2012に記載される各種工業用チタンが挙げられる。加工性が要求される場合は、不純物を低減したJIS1種(たとえば、JIS H 4600)の工業用純チタンが好適である。また、強度が必要とされる場合は、JIS2種~4種の工業用純チタンについても適用できる。チタン合金としては、例えば、耐食性を向上させるために、微量の貴金属系の元素(パラジウム、白金、ルテニウム等)を添加したJIS11種から23種や、比較的多くの添加元素を含むJIS60種(例えばTi-6Al-4V系合金)、60E種、61種、61F種、80種等が挙げられる。
 ただし、Ti-6Al-4V系合金のように、アルミニウムを多量に含有する場合、耐食性が劣化し、耐変色性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、基材10としてのチタン合金の表面に酸化チタン層を形成する場合、予め、用途に対する合金元素の影響を調査し、基材10に応じて、各層の組成、厚みを適宜調整することが推奨される。
 あるいは、基材10は、例えば、質量%で、
N:0%以上0.050%以下、
C:0%以上0.10%以下、
H:0%以上0.015%以下、
O:0%以上0.35%以下、および
Fe:0%以上0.50%以下を含み、
残部がTiおよび不純物を含む、工業用純チタンであることができる。
 さらに、基材10は、例えば、質量%で、
Al:5.0%以上7.0%以下、
V:3.0%以上5.0%以下、
Co:0.10%以上1.0%以下、
Ni:0.10%以上1.0%以下、
Pd:0.010%以上0.30%以下、および
Ru:0.010%以上0.30%以下、からなる群から選択される1種または2種以上を含み、
N:0%以上0.050%以下、
C:0%以上0.10%以下、
H:0%以上0.015%以下、
O:0%以上0.35%以下、および
Fe:0%以上0.50%以下を含み、
残部がTiおよび不純物を含む、工業用チタン合金であることができる。
 ここで、不純物は、添加の意図に関係なく、チタン中に存在し、得られる材料において本来存在する必要のない成分である。「不純物」なる用語は、チタンを工業的に製造する際に原料または製造環境などから混入する不純物を含む概念である。このような不純物は、本願発明の効果に悪影響を与えない量で含まれ得る。
 また、不純物として、後述するブラスト処理に起因する投射材の残存物が、基材10を用いて製造される材料1中に含まれてもよい。このようなブラスト処理に起因する不純物は、材料1の表面付近に存在し得る。例えば投射材がアルミナ粒子の場合20原子%
未満のAl、SiC粒子の場合20原子%未満のSiやCが不純物として材料1の表面付近に存在し得る。
 また、ステンレス材としては、特に限定されず、例えば、JIS G 4305:2012に記載される各種オーステナイト系、オーステナイト・フェライト系、フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系ステンレス鋼を用いることができる。具体的には、SUS304、SUS316、SUS329J1、SUS430、SUS410、SUS630等を基材10として用いることができる。
 また、アルミニウム材としては、特に限定されず、例えば、工業用純アルミニウムおよびアルミニウム合金を用いることができる。具体的には、工業用純アルミニウムとしては、JIS H 4000:2006に記載されるA1085P、A1080P、A1070P、A1050P、A1100P、A1200P、A1N00P、A1N30P等が挙げられる。アルミニウム合金としては、JIS H4000:2006に記載されるA2014P、A2014PC、A2017P、A2219P、A2024P、A2024PC、A3003P、A3103P、A3203P、A3004P、A3104P、A3005P、A3105P、A5005P、A5052P、A5652P、A5154P、A5254P、A5454P、A5082P、A5083P、A5083PS、A5086P、A5N01P、A6061P、A7075P、A7075PC、A7N01P、A8021P、A8079P等が挙げられる。
 また、めっき鋼材としては、例えば、アルミニウムめっき、亜鉛系めっき、合金化亜鉛めっきが施された各種めっき鋼材を用いることができる。亜鉛系めっきおよび合金化亜鉛めっきとしては、例えば、溶融Znめっき、合金化溶融Znめっき、溶融Zn-55%Al-1.6%Siめっき、溶融Zn-11%Alめっき、溶融Zn-11%Al-3%Mgめっき、溶融Zn-6%Al-3%Mgめっき、溶融Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Siめっき、電気Znめっき、電気Zn-Niめっき、電気Zn-Coめっきが挙げられる。また、アルミニウムめっきとしては、例えば、溶融アルミニウムめっき、溶融アルミニウムシリコン合金等が挙げられる。
 銅材としても、特に限定されず、例えば、JIS H 3100:2012に記載される工業用銅および銅合金を用いることができる。銅材としては、具体的には、JIS H
  3100:2012に記載されるC1020、C1100、C1201、C1220、C1441、C1510、C1921、C1940、C2051、C2100、C2200、C2300、C2400、C2600、C2680、C2720、C2801、C3710、C3713、C4250、C4450、C4621、C4640、C6140、C6161、C6280、C7060、C7150、C7250の合金番号で表される各種板および条等が挙げられる。
 ガラス材としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、クリスタルガラス等を用いることができる。
 樹脂材としては、例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。
 木質材料としては、例えば、合板、集成材、パーティクルボードおよびファイバーボード等を用いることができる。
 木材としては、特に限定されず、例えば、家具材、建築材料として使用可能な任意の樹種の木材を使用することができ、具体的には、杉、松、樫、楡、欅、楢、桐、檜、マホガニー、ウォールナット、チーク、紫檀、黒檀等を用いることができる。
 グラファイトとしては、天然黒鉛および人造黒鉛のいずれも使用可能であり、また樹脂等を結着材料として結着されたこれらの塊状物も使用可能である。
 紙材としては、例えば、板紙、塗工紙、特殊紙、雑種紙等の洋紙や各種和紙が挙げられる。なお、紙材を構成する紙材料については、特に限定されず、例えば、木材を代表とする公知の紙の各種原料であることができる。
 セラミック材としては、例えば、陶磁器、石膏、セメント、アルミナ、ジルコニア等を用いることができる。
 また、布としては、例えば、綿、麻、絹、羊毛などの天然繊維もしくはナイロン、ビニロン、ポリエステルなどの合成繊維または天然繊維および合成繊維の混合繊維による織布、不織布やゴム引布等を用いることができる。
 皮革材としては、人工皮革、合成皮革等の人造皮革や、天然皮革を用いることができる。
 また、基材10の形状としては、特に限定されず、通常、板、コイル、条、管、棒線であるか、またはこれらが適宜加工された形状をなす。しかしながら、基材10は、任意の形状、例えば球状、直方体状であってもよい。なお、本実施形態においては、これらを代表して、基材10が板であるとして説明する。
 また、上述した基材10は、必要に応じて前処理が施されていてもよい。前処理としては、例えば、基材10の表面の洗浄や、コーティング、陽極酸化等の各種表面処理や焼鈍処理等が挙げられる。
 基材10がチタン材である場合、第1の工程に先立ち、チタン材を真空焼鈍するまたは酸洗する工程を有することが好ましい。これにより、基材10の表面付近に存在する炭化チタン(TiC)の量を低減することができ、得られる材料1の耐変色性を向上させることができる。
 基材10としてのチタン材が、薄板形状である場合、同チタン材は冷間圧延によって所定の厚みまで圧延された後、焼鈍処理が施されている。大気中で焼純処理を施した場合は、酸洗によって酸化スケールを除去すればよい。一方で、真空中で焼鈍すると、焼鈍時に形成するスケール除去等の工程を省略することができる。後述する真空焼鈍に比べて、基材の加工性に制約を受ける(加工可能範囲が狭くなる)が焼鈍なし(冷延まま)でもよく、相変態によりβ組織化する温度、例えば、900℃以上で1分以上保持する熱処理を施してもよい。これらの処理は、当業者に選択可能な条件を適宜採用して、実施することが可能である。
 真空焼鈍を行う場合、焼鈍温度は、要求される基材10の機械特性に応じて、適宜、調整することができるが、650℃以上が好ましい。焼鈍温度の上限は相変態によりβ組織化させない為に820℃未満が望ましい。処理時間は12時間以上が好ましい。複数の真空焼鈍を行う場合は、650℃以上での保持時間の合計が12時間以上であることが好ましい。保持時間の上限には特に制限はないが、生産性の観点から24時間以下が好ましい。真空焼鈍処理を施す前に、アルカリ脱脂によって油分を除去することが好ましい。
  また、酸洗を行う場合、例えば硝酸とふっ酸との混合水溶液を用い、処理温度(水溶液温度)5℃以上80℃以下、処理時間10秒以上30秒以下の条件で行うことができる。また、上記混合水溶液中における硝酸の濃度は、例えば10g/L以上であり、ふっ酸の濃度は、例えば0.5g/L以上である。また、硝酸の濃度が好ましくは80g/l以下、より好ましくは50g/l以下である。これにより、酸洗後に基材10の表面にフッ化物が残存することが抑制される。
 また、焼鈍や酸洗以外の前工程として、ダル圧延仕上げ、あるいは酸洗後、ダル圧延仕上げを行っても良い。例えば、建築家の要望に合わせて、前工程を変化させることができる。
2.第1の工程
 次に、第1の工程においては、基材10の表面11上にブラスト転写材20を配置する(S-101)。ここで、ブラスト転写材20は、基材10の表面上を覆うことができるシート状であり、ブラスト転写材20は、その面積全体において、密度、厚さ、硬度のうちの一つ以上が不均一である。本実施形態において、ブラスト転写材20は、例えば、ツキ板および繊維シートのうちいずれか一方または両方である。
 ツキ板や繊維シートは、その構造に起因して、面方向において密度、厚み、硬度等の物理的性質が不均一である。このような不均質なツキ板や繊維シートをブラスト転写材20として用い、ブラスト転写材20を介してブラスト処理を行うことにより、不均質なツキ板や繊維シートに由来する模様が基材10上に形成されることを本発明者らは見出した。これは、ブラスト処理時において、ブラスト転写材20の不均質性に起因して、ブラスト転写材20の研削が不均質に進行し、基材10が受けるブラスト処理も不均質となることによると考えられる。
 ツキ板は、木材を薄くスライスすることにより得られるシート状の板材である。ツキ板は、原料となる木材に由来する木目を有している。木目は、比較的密度、硬度の低い早材部分と、比較的密度、硬度の高い晩材部分とにより構成されており、これによりツキ板は、木目模様に対応して密度、硬度が不均質である。したがって、ツキ板をブラスト転写材20として用いることにより、第2の工程において、基材10の表面11に木目模様を形成することが可能である。
 また、ツキ板の原料となる木材の種類は、特に限定されず、杉、松、樫、楡、欅、楢、桐、檜、マホガニー、ウォールナット、チーク、紫檀、黒檀等が挙げられ、材料1において目的とする木目模様に応じて適宜選択される。
 繊維シートは、繊維を規則的にまたは不規則に配置することにより形成される。繊維シートは、その繊維材料や繊維の配置方法に応じて、面方向における密度、厚み、硬さが不均質となる。したがって、繊維シートをブラスト転写材20として用いた場合、後述する第2の工程においては、繊維シートの繊維の配置に起因した模様が、基材10の表面11に形成される。
 繊維シートとしては、織布、不織布、これらにレース編み、刺繍を施した布等の布や、和紙、洋紙等の紙が挙げられる。上述した中でも和紙は、独特の風合い、模様を有することから、意匠性に優れており、好適にブラスト転写材20として用いることができる。また、布は、大面積のものを作製、入手することができるため、大面積の基材10を処理する際に有利である。
 繊維シートの原料としては、特に限定されず、化学繊維、木綿、絹、アサ等の繊維糸や、コウゾ、ミツマタ、竹、藁、亜麻、サトウキビ、マニラアサ、ケナフ、バナナ、アブラヤシ、パピルス、木材パルプ(機械パルプ、化学パルプ)等の各種の繊維材料が挙げられる。繊維シートの原料としては、材料1に求められる模様、風合いに応じて、これらのうち1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
 また、ブラスト転写材20の厚みは、特に限定されないが、例えば0.10mm以上1.00mm以下、好ましくは0.20mm以上0.60mm以下である。これにより、第2の工程において、基材10の表面を過度に削ることなく、ブラスト転写材20の模様に対応する意匠性に優れた模様をより確実に形成することができる。なお、本実施形態において、ブラスト転写材20の厚みは、ブラスト転写材20の平均の厚みをいい、ノギスまたはマイクロメータで計測した10点の相加平均により測定される。
 基材10の表面11上へのブラスト転写材20の配置は、通常基材10表面にブラスト転写材20を貼付することにより行われる。基材10へのブラスト転写材20の貼付に当たり、公知の接着剤を用いてもよい。このような接着剤としては、後工程における残存したブラスト転写材20の除去を考慮して水溶性の接着剤、具体的には水溶性の糊を用いることが好ましい。
 なお、ひとつの基材10に対し、ブラスト転写材20として、複数種のツキ板、繊維シートを同時に使用してもよい。これにより、材料1に複数の模様を形成したり、材料1から複数の部品、製品を製造したりすることが可能である。
3.第2の工程
 次に、第2の工程においては、基材10の表面11に対して、ブラスト転写材20を介してブラスト処理を行う(S-103)。ブラスト処理は、投射材を基材10のブラスト転写材20を配置した表面に投射することにより行われる。
  基材10の表面11に対して、ブラスト転写材20を介してブラスト処理を行うことにより、素材由来の模様が、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域とともに形成される。すなわち、ブラスト処理開始時においては、まず投射材はブラスト転写材20に衝突し、ブラスト転写材20を研削する。この時、ブラスト転写材20は、その厚み、硬度および密度のうちの一つ以上が不均質であることから、ブラスト転写材20の部位ごとの研削の進行や消失の程度もこれらの厚み、硬度および密度に応じて、不均質となる。その後、ブラスト処理を進めていくに従い、ブラスト転写材20の研削が進みやすい部分において、優先的に基材10の表面11が露出し、投射材が基材10の表面11に衝突する。このように、ブラスト転写材20の不均質性に応じてブラスト処理の投射材の衝突頻度が基材10の部位ごとに異なることとなり、基材10の部位ごとにブラスト処理の程度が異なることとなる。これにより、基材10の表面11において、ブラスト転写材20由来の模様が、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域を伴って形成される。
 ブラスト処理の方法としては、機械式(インペラー投射)、空気式(エアノズル式)および湿式が挙げられ、いずれの方式によって行ってもよい。これらのうち空気式が目的とする部位の全体に亘って均一に投射材を投射できることから、条件の調節が容易であることから、有利である。図示の態様においては、空気式を採用し、エアノズル100より投射材の噴射を行って、基材10のブラスト処理を行っている。
 ブラスト処理において使用される投射材としては、特に限定されず、例えばジルコニア粒子、ガラス粒子、アルミナ粒子、SiC粒子等のセラミック系投射材を利用することができる。上述した中でも、アルミナ粒子、ジルコニア粒子は、基材10の表面11に形成される模様の意匠性をより一層向上させることができる。また、基材10の種類、用いる投射材の種類およびブラスト転写材20の種類の組み合わせにより得られる材料1の風合いも変化するため、これらを勘案して、投射材を選択してもよい。
 また、投射材の平均粒径は、特に限定されないが、基材が、例えばチタン材、ステンレス材、アルミニウム材の何れかの金属材である場合、ブラスト転写材20の投射材との衝突部分を適度に研削し、また基材10の表面に模様を形成する観点から、好ましくは50μm以上1000μm以下である。投射材の平均粒径の好ましい下限は70μmであり、より好ましくは100μmである。投射材の平均粒径の好ましい上限は800μmであり、より好ましくは500μmである。ここで、投射材の平均粒径は、例えば、JIS 8827-01:2008に準拠して測定することができる。
 また、投射材の形状としては、特に限定されず、製造される材料1の風合いに応じて適宜選択可能であり、例えば、投射材としては、グリッド、ショット、ビーズ、カットワイヤ等のいずれを用いてもよい。グリッドとは、鋭角な角のある非球形粒子(多角形状粒子)をいう。ショットとは、通常、ビーズのような球状で角のない粒子をいう。ビーズとは、球形粒子をいう。カットワイヤ状とは、ワイヤを切断した円筒状の粒子をいう。グリッドは、基材10の表面11にシャープな凹凸を形成させる場合に使用される。また、グリッドは、例えば、基材がチタン材、ステンレス材、アルミニウム材などの金属材である場合に、ツキ板の弱い部分を破壊し、さらに破壊した部分の金属チタン表面に凹凸を形成するのに適した投射材である。
 また、ブラスト処理時における投射材の投射圧は、特に限定されないが、基材が、例えばチタン材、ステンレス材、アルミニウム材の何れかの金属材である場合、好ましくは0.20MPa以上0.80MPa以下である。投射材の投射圧の好ましい下限は、0.30MPaであり、より好ましくは0.40MPaである。また、投射材の投射圧の好ましい上限は0.70MPaであり、より好ましくは0.6MPaである。これにより、適度な投射強度で投射材を基材10の表面およびブラスト転写材20に投射でき、ブラスト処理された部位の全体に亘ってブラスト転写材20由来の模様を形成することができるとともに、投射材によって疵等の欠陥が生じることを防止することができる。
 投射角は、特に限定されず基材10の投射される面に対し、45~90°(垂直)であることができる。
 なお、ブラスト処理はブラスト転写材20全てが除去されるまで行ってもよいが、ブラスト転写材20が部分的に消失した状況であっても基材10の表面への模様の形成状況に合わせてブラスト処理を終了してもよい。
 ここで、ブラスト転写材20として、ツキ板を使用した場合を例にして、さらに詳しく説明する。図1に示すように、ツキ板からなるブラスト転写材20は、比較的密度、硬度の低い早材部分21と、比較的密度、硬度の高い晩材部分22とにより構成されており、これによりツキ板は、その面積全体において、木目模様に対応して密度、硬度が不均質である。
 このように木目模様に対応して密度、硬度が不均質であるブラスト転写材20(ツキ板)が、第1の工程において、図2に示すように、基材10の表面11の上に配置される(S-101)。そして、第2の工程において、基材10の表面11に対して、ブラスト転写材20を介してブラスト処理が行われる(S-103)。
 ここで、第2の工程において、投射材はブラスト転写材20に衝突し、ブラスト転写材20が研削される(S-103)。この時、ツキ板からなるブラスト転写材20は、比較的密度、硬度の低い早材部分21と、比較的密度、硬度の高い晩材部分22を有していることから、比較的密度、硬度の低い早材部分21は、ブラスト処理において、より多く研削される。一方、比較的密度、硬度の高い晩材部分22は、ブラスト処理において、より少なく研削される(S-103(a))。
 その後、第2の工程において、ブラスト処理が進むに従い、比較的密度、硬度の低い早材部分21は優先的に研削され、部分的に基材10の表面11が露出する(S-103)。こうして、ツキ板からなるブラスト転写材20の早材部分21が存在していた部分では、投射材が基材10の表面11に衝突し、部分的なブラスト処理が行われる(S-103(b))。
 一方、比較的密度、硬度の高い晩材部分22は完全には研削されず、晩材部分22が部分的に基材10の表面11に残ったままとなる。こうして、ツキ板からなるブラスト転写材20の晩材部分22が存在している部分では、投射材が基材10の表面11に衝突せず、ブラスト処理が行われない。
 こうして、基材10の表面11において、ツキ板からなるブラスト転写材20の早材部分21に対応する部分には、ブラスト処理による加工が行われ、早材部分21に対応する部分には投射条件に応じた凹凸(粗面)12が形成される。一方、基材10の表面11において、ツキ板からなるブラスト転写材20の晩材部分22に対応する部分には、ブラスト処理による加工が行われず、晩材部分22に対応する部分には凹凸(粗面)が形成されない。このように、ブラスト転写材20の不均質性に応じて、基材10の表面11において、凹凸(粗面)12が部分的に形成されることにより、ブラスト転写材20として用いたツキ板の有していた木目に応じた模様(凹凸(粗面)12)が、基材10の表面11に形成される。
 また、ツキ板からなるブラスト転写材20において、早材部分21と晩材部分22の境界近傍では、比較的密度、硬度の高い晩材部分22の一部が研削される場合もある。すなわち、ツキ板からなるブラスト転写材20において、早材部分21と晩材部分22との境界は、基材10の表面11に必ずしも垂直ではなく、例えば図3(a)に示すように、早材部分21の下方に晩材部分22が斜めに入り込んでいるような場合もある。
 このように、早材部分21の下方に晩材部分22が斜めに入り込んでいる場合、ブラスト処理により、晩材部分22の先端側(図3において、左側)が薄くなっているため、その一部が研削されて、図3(b)に示すように、晩材部分22に覆われていた部分13(基材10の表面11の一部分である)が露出する。そして、露出後は、この晩材部分22に覆われていた部分13に投射材が衝突し、ブラスト処理が行われる。
 一方、この晩材部分22に覆われていた部分13は、早材部分21だけで覆われていた部分に比べると、基材10の表面11が露出するまでに時間がかかるため、ブラスト処理が行われる時間も短い。その結果、この晩材部分22に覆われていた部分13は、もともと早材部分21のみで覆われていて、ブラスト処理により凹凸(粗面)12が形成された部分に比べると小さい凹凸を形成する事になる。
 このように、早材部分21と晩材部分22との境界が、基材10の表面11に対して傾斜している場合、凹凸(粗面)12の周縁部に、この晩材部分22に覆われていた部分13が、軽い凹凸模様として現れることとなる。これにより、基材10の表面11において、ブラスト転写材20由来の模様が、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域を伴って形成される。
 図4は、境界のないぼやけた領域を示す説明模式図である。図4に示すように、基材10の表面11において、凹凸(粗面)12の周縁部に、凹凸(粗面)12に比べて凹凸の程度が弱い、軽い凹凸模様(晩材部分22に覆われていた部分13に相当する領域である)13‘が現れる。このように、基材10の表面11に、ブラスト転写材20由来の模様が、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域を伴って形成される。
4.後処理工程
 ブラスト処理後の基材10について、必要に応じて後処理を行い、ブラスト転写材20由来の模様が形成された表面11を有する材料1を得る(図1 S-105)。後処理としては、例えば、洗浄処理、陽極酸化処理、塗装等が挙げられる。洗浄処理においては、例えば5~100℃の水を用いて行うことにより、残存するブラスト転写材20を水溶性の接着剤とともに除去することができる。また、接着剤が水溶性でない場合、接着剤を膨潤、溶解可能な溶媒を適宜選択してもよい。
 なお、本工程は省略されてもよい。
 以上説明した本実施形態に係る材料の製造方法により製造される材料1は、ブラスト転写材20の素材由来の模様が表面11に形成されている。また、この表面11に形成された模様には、上述した第1の工程、第2の工程を経て形成されることにより、部位ごとに濃淡が生じており、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域が存在する。このようなはっきりとした境界のない自然なぼやけた領域は、自然素材等において存在する一方で、従来知られている方法では形成することが困難であった。これに対し、本実施形態に係る材料の製造方法においては、素材由来の模様を十分に反映させた、意匠性に優れる材料1を製造することが可能である。
すなわち、本実施形態に係る材料の製造方法によって製造された材料1は、ブラスト転写材20に由来した、点、線、凹凸およびこれらの組合せなどからなる模様や質感を、装飾その他の目的で意図的に施した意匠材である。
 本実施形態に係る材料の製造方法においては、ブラスト転写材20の種類を選択することにより、材料1の模様、風合いを選択することが可能である。すなわち、本実施形態に係る材料の製造方法は、様々な素材由来の模様を形成する上で、汎用性に優れている。
 さらには、本実施形態に係る材料の製造方法は、第1の工程および第2の工程を経て、比較的少ない工数で材料1を製造することができる。さらには、上述した第1の工程および第2の工程は、比較的大きな面積を有する基材10に対しても適用可能である。したがって、本実施形態に係る材料の製造方法は、生産性にも優れている。特に、基材10としてコイルを用いた場合、すなわち帯状の基材10を用いた場合、第1の工程と、第2の工程とを連続的に行うことができ、生産性がより一層向上する。
 以上のようにして得られる材料1は、例えば、内装材、外装材等の建築用仕上げ材、車両(特に自動車、鉄道車両)、船舶、航空機等の輸送機器の材料(内装材および外装材)、器物(例えば食器)、造作家具や住宅内家具(例えば箪笥類、棚類、椅子類、机類、寝具)、家電筐体、情報機器(IT機器)筐体、住宅機器、時計、装飾品、看板、表札、標識、文房具として利用可能である。したがって、材料1は、家電筐体用材料、情報機器筐体用材料、住宅機器用材料、時計用材料、装飾品用材料、看板用材料、表札用材料、標識用材料、文房具用材料、器物用材料、住宅内家具用材料、
造作家具用材料、建築用仕上げ材または輸送機器用材料であることができる。特に、本実施形態に係る材料の製造方法では、比較的大きな面積を有する材料1を効率よく製造可能であるため、建築用仕上げ材や輸送機器用材料として好適に利用できる。
 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態においては、基材10の片面のみに対して第1の工程および第2の工程を実施するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、基材の両面に対して第1の工程および第2の工程を実施してもよい。この場合において、各工程は、片面ごとに行われてもよいし、両面について並行して行われてもよい。
 また、ブラスト転写材には、その構造に起因して、面方向において密度、厚み、硬度等の物理的性質が不均一であるシート状の部材を用いることができる。例えば、基材10の表面11上において、ツキ板と繊維シートを場所を変えて配置しても良いし、ツキ板と繊維シートを同じ場所で重ねて配置しても良い。また、ブラスト転写材の例として、レース模様の凹凸がついたビニールやテーブルクロスなど、密度、厚み、硬度等の物理的性質が不均一である樹脂なども考えられる。
 なお、本発明において、「ブラスト転写材」は、基材10の表面11上のブラスト処理を完全に妨げるものではなく、基材10の表面11上の一部の領域はブラスト処理が行われ、他の一部の領域はブラスト処理が行われないように、基材10の表面11上における各領域のブラスト処理を不均質に調整する手段(部材)である。
 さらに、例えば、基材がチタン材、ステンレス材、アルミニウム材などの金属材である場合には、第1の工程および第2の工程の前後において、基材について陽極酸化処理等により着色が行われてもよい。これにより第1の工程および第2の工程のみを経た材料とは異なる風合いの材料を製造することが可能となる。
  以下に、実施例を示しながら、本発明の実施形態について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明のあくまでも一例であって、本発明が、下記の例に限定されるものではない。
 1. 材料の製造
 1.1. 基材準備工程
  まず、各例について、表1に示す板状の基材を用意した。基材がチタンである場合、表1に示す条件で焼鈍を行ない、必要に応じて、酸洗処理を行った。なお、表1において、JIS H 4600に基づく純チタン1種を「Ti-1」と、純チタン2種を「Ti-2」と表記した。また、表中、「SUS」はステンレス鋼板(SUS304)、「Al」はアルミニウム板(A3105P)、「ガラス」はガラス板(ソーダ石灰ガラス)、「樹脂板」はアクリル樹脂製のプラスチック板、「布」は綿、「セラミック」はセメント、「石材」は大理石、「グラファイト」は人造グラファイト、「コンクリート」はコンクリート、をそれぞれ示す。
  さらに、表中、焼鈍については、真空焼鈍または大気焼鈍のいずれかを行ったかを記載した。真空焼鈍処理は、真空度を1.0×10-3Torr以下、温度を650℃、処理時間を12時間として行った。また、大気焼鈍は、温度を730℃以上、処理時間を2分として行った。また、酸洗は、ふっ酸濃度50g/L、硝酸濃度10g/Lの硝酸水溶液を用い、処理温度50℃で30秒、基材を処理することにより行った。
 1.2. 第1の工程
  次に、各例について、用意した基材の表面に対し、表1に示すブラスト転写材を貼付した。なお、表中、「ツキ板」は、天然の木材(スギ)から製造したツキ板を示し、「和紙」は、椿を原材料として作製した和紙、「障子紙」は、コウゾを原料とした手すき和紙を示す。「壁紙」は紙製の壁紙原紙、「皮革材」は人工皮革、「木材」は樫の板材を示す。また、基材へのブラスト転写材の貼付は、水溶性の糊を用いて行った。なお、実施例1~37においてブラスト転写材として使用した、「ツキ板」、「和紙」、「障子紙」、「布」は、密度、厚み、硬度のうちの一つ以上が不均一である。
 さらに、比較例1においては、模様を印刷したアルミ箔を用いたブラスト転写材を基材上に形成した。また、比較例2においては、模様を印刷したシリコン樹脂シートを用いたブラスト転写材を基材上に形成した。なお、比較例1、2においては、これら模様を印刷したアルミ箔およびシリコン樹脂は、密度、厚み、硬度等の物理的性質は均一のものを用いた。
 1.3 第2の工程
  次に、ブラスト転写材を貼付した基材に対し、ブラスト転写材上から表1に示す条件でブラスト処理を行った。
 1.4 後処理工程
  ブラスト処理後の各例に係る基材を50℃の水にて洗浄して、残存するブラスト転写材を水溶性の接着剤とともに除去し、各例に係る材料を得た。
 2. 評価
 各例に係る材料について、予め写真撮影したブラスト転写材の模様と基材表面に形成される模様との類似性を目視で観察し、極めて良く類似している場合を「A」良く類似している場合を「B」、ある程度類似している場合を「C」、ほとんど類似していない場合を「D」とする評価を実施した。
 得られた評価を表1に合わせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  表1に示すように実施例1~32に示す本実施形態に係る材料は、ある程度類似している場合「C」、良く類似している場合「B」、極めて良く類似している場合「A」のいずれかの評価となった。一方で、表1に示すように比較例1~2に示す材料は、ほとんど類似していない場合「D」と評価された。以上の実施例により、本実施形態に係る材料の製造方法により、はっきりとした境界のない自然なぼやけた領域を形成可能であり、素材に由来する模様を表現することの可能であることが示された。実施例1の材料の写真を図5に示す。
  以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
  1     材料
  10    基材
  20    ブラスト転写材
  100   エアノズル
 

Claims (11)

  1.  基材の表面上にブラスト転写材を配置する第1の工程と、
     前記基材の前記表面に対して、前記ブラスト転写材を介してブラスト処理を行う第2の工程と、を有し、
     前記ブラスト転写材は、密度、厚さ、硬度のうちの一つ以上が不均一である、材料の製造方法。
  2.  前記第2の工程の後に、前記ブラスト転写材を除去する工程を有する、請求項1に記載の材料の製造方法。
  3.  前記ブラスト転写材は、ツキ板、繊維シートのうちいずれか一方または両方である、請求項1または2に記載の材料の製造方法。
  4.  前記繊維シートが、布または和紙である、請求項3に記載の材料の製造方法。
  5.  前記基材が、ガラス材、セラミック材、樹脂材、コンクリート、石材、グラファイト、布、紙材、木材、木質材料、皮革材または金属材である、請求項1~4のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
  6.  前記基材が、チタン材、ステンレス材、アルミニウム材の何れかの金属材である、請求項5に記載の材料の製造方法。
  7.  前記ブラスト処理において、平均粒径が50μm以上1000μm以下の投射材が用いられる、請求項6に記載の材料の製造方法。
  8.  前記ブラスト処理における投射圧が、0.20MPa以上0.80MPa以下である、請求項6または7に記載の材料の製造方法。
  9.  前記ブラスト転写材の厚みが、0.10mm以上1.00mm以下である、請求項6~8のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
  10.  前記基材が、チタン材であり、前記第1の工程に先立ち、前記チタン材を真空焼鈍するまたは酸洗する工程を有する、請求項6~9のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
  11.  前記材料が、家電筐体用材料、情報機器筐体用材料、住宅機器用材料、時計用材料、装飾品用材料、看板用材料、表札用材料、標識用材料、文房具用材料、器物用材料、住宅内家具用材料、造作家具用材料、建築用仕上げ材または輸送機器用材料である、請求項1~10のいずれか一項に記載の材料の製造方法。
     
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