WO2021235361A1 - ブラスト加工用研磨材及びその製造方法、ブラスト加工方法、並びにブラスト加工装置 - Google Patents

ブラスト加工用研磨材及びその製造方法、ブラスト加工方法、並びにブラスト加工装置 Download PDF

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abrasive
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hot melt
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真治 神田
宏紀 水野
隼人 谷口
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新東工業株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to an abrasive for blasting, a method for manufacturing the same, a blasting method, and a blasting apparatus.
  • a blasting method in which a solid-air two-phase flow composed of an abrasive and a gas is injected from an injection nozzle toward a work piece to perform surface treatment is widely known. Blasting is used for scale removal, hot water wrinkle removal, rust removal, coating film removal, surface treatment, etc. of cast products. Furthermore, in recent years, blasting has also been used in applications that require high processing accuracy, such as smooth finishing and glossy finishing.
  • Patent Document 1 describes an abrasive used for blasting.
  • a binder is applied to the surface of the core material, and abrasive grains (abrasive powder) are sprinkled on the binder to adhere to the surface.
  • a kneaded mixture of abrasive grains and a binder is attached to the surface of the core material.
  • the processing ability depends on the hardness of the core material. Therefore, the abrasive needs to be manufactured according to the type of work and the target surface condition. Further, in order to find the optimum processing conditions, it is necessary to manufacture an abrasive material having core materials having various hardness by trial and error each time.
  • the abrasive is reused many times.
  • the abrasive material of Patent Document 1 since the abrasive grains are fixed only on the surface of the core material, when the abrasive grains are separated from the core material by blasting, the polishing ability is lost and the abrasive grains cannot be reused. That is, the production of the abrasive material and the replacement work of the abrasive material with the blasting apparatus are frequently performed.
  • the present disclosure provides a technique for efficiently performing blasting to bring the work into a target surface state.
  • One aspect of the present disclosure is an abrasive material for blasting that is sprayed toward the work together with gas.
  • This blasting abrasive contains particles of hot melt resin and abrasive particles that are fixed to the particles.
  • the hardness of the hot melt resin particles that fix the abrasive grains changes depending on the temperature. Therefore, when blasting is performed using this blasting abrasive, the hardness of the blasting abrasive can be changed according to the temperature of the gas injected together with the blasting abrasive. Therefore, by using this blasting abrasive, blasting for achieving the target surface condition of the work can be efficiently realized.
  • the hot melt resin may contain either ethylene vinyl acetate or polyurethane as a main component.
  • the abrasive grains may include abrasive grains that are fixed so as to be partially buried inside the radial direction of the particles from the surface of the particles and exposed outward from the surface of the particles in the radial direction. This blasting abrasive can reduce the amount of abrasive particles falling off from the particles as compared with the blasting abrasive in which the abrasive grains are fixed in contact with the surface of the particles.
  • the abrasive grains may include abrasive grains that are fixed so as to be completely buried in the particles.
  • Abrasive particles that are fixed so as to be completely buried may be distributed in a larger amount near the surface of the particles than in the center of the particles.
  • the abrasive grains that are fixed so as to be completely buried are newly exposed from the inside when the abrasive grains on the surface of the blasting abrasive are detached. This blasting abrasive can reduce the decrease in cutting force due to blasting as compared with the blasting abrasive in which the abrasive grains are fixed only on the surface.
  • Another aspect of the present disclosure is a method of manufacturing an abrasive material for blasting, which is sprayed toward a work together with a gas.
  • This method for producing an abrasive for blasting includes the following steps. (1) A step of producing a compound. The compound is a mixture of the particles of the hot melt resin and the abrasive grains in a predetermined weight ratio. (2) A step of heating the compound to a temperature equal to or higher than the melting point of the hot melt resin particles. (3) A step of cooling the compound to a temperature lower than the melting point of the particles. (4) A step of removing abrasive particles that are not adhered to the hot melt resin particles from the formulation.
  • an abrasive for blasting in which abrasive particles are adhered to hot melt resin particles can be obtained.
  • the hardness of the hot melt resin particles changes depending on the temperature. Therefore, when blasting is performed using this blasting abrasive, the hardness of the blasting abrasive changes depending on the temperature of the gas injected together with the blasting abrasive. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture an abrasive for blasting that can efficiently perform blasting to obtain a target surface state by adjusting the temperature of the gas.
  • Another aspect of the present disclosure is a blasting method in which an abrasive for blasting is jetted toward a work together with a gas.
  • This blasting method includes the following steps. (1) A process of preparing an abrasive for blasting. The blasting abrasive has particles made of hot melt resin and abrasive particles fixed to the particles. (2) A step of heating a gas. (3) A step of injecting both the blasting abrasive and the heated gas.
  • the hardness of the hot melt resin particles that fix the abrasive grains changes depending on the temperature. Therefore, when blasting is performed using this blasting abrasive, the hardness of the blasting abrasive changes depending on the temperature of the gas injected together with the blasting abrasive. Therefore, according to this blasting method, processing for achieving a target surface state can be efficiently performed by adjusting the temperature of the gas.
  • This blasting device includes a storage container, a heater, and a nozzle.
  • the storage container stores a blasting abrasive (having particles made of hot melt resin and abrasive particles fixed to the particles) having particles made of hot melt resin and abrasive particles fixed to the particles.
  • the heater heats the gas.
  • the nozzle injects the blasting abrasive supplied from the storage container together with the gas heated by the heater.
  • the hardness of the hot melt resin particles that fix the abrasive grains changes depending on the temperature. Therefore, when blasting is performed using this blasting abrasive, the hardness of the blasting abrasive changes depending on the temperature of the gas injected together with the blasting abrasive. Therefore, according to this blasting apparatus, blasting for achieving a target surface state can be efficiently performed by adjusting the temperature of the gas.
  • blasting for achieving the target surface condition of the work can be efficiently performed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an abrasive material 1 for blasting according to an embodiment.
  • the blasting abrasive 1 is composed of particles 2 made of hot melt resin and abrasive grains 3 fixed to the particles 2.
  • the hot melt resin is a resin having thermoplasticity.
  • the hot melt resin is a solid (solid phase) at room temperature and melts at a temperature equal to or higher than the melting point to become a liquid (liquid phase).
  • the hot melt resin is bonded to the other material.
  • the hot melt resin that can be used for the particles 2 can be, for example, a material having a melting point of 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. If the melting point is less than 60 ° C., it may become a liquid phase during blasting. If the melting point exceeds 100 ° C., the fixing process of the abrasive grains 3 may be costly, and the softening point tends to be high, which may make it difficult to control the rubber elasticity.
  • the softening point is the temperature at which the hot melt resin begins to soften.
  • the hot melt resin that can be used for the particles 2 can be a material whose rubber elasticity changes depending on the temperature in a temperature range of 80 ° C. or lower. For example, the material can have a change in rubber hardness of 1.3 (A) or more with respect to a temperature change of 1 ° C. in a temperature range of 20 ° C. to 50 ° C.
  • the hot melt resin satisfying the above-mentioned conditions can be mainly composed of ethylene vinyl acetate, polyurethane, low density polyethylene, polyester, polyamide, polyolefin, ionomer, or polyvinyl alcohol.
  • the hot melt resin containing ethylene vinyl acetate as a main component has a melting point in the range of 60 ° C. to 97 ° C. and a softening point of 69 ° C. or lower (when the melting point is 60 ° C., the softening point is 40 ° C. or lower).
  • the hot melt resin containing polyurethane as a main component has a melting point of 90 ° C.
  • Particle 2 is a particle obtained by powdering a hot melt resin into a particle size within a predetermined range.
  • the shape of the particles 2 may be spherical, plate-shaped, columnar, conical, or polyhedral.
  • the particle size of the particle 2 may be in the range of 50 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the particles 2 may contain a hot melt resin as a main component, and may contain a resin other than the hot melt resin or other components.
  • the abrasive grain 3 is a particle obtained by pulverizing a material harder than the material to be blasted into a particle size in a predetermined range.
  • the material of the abrasive grains 3 may be alumina, silicon carbide, cerium oxide, tungsten carbide, zirconia, boron carbide, diamond or the like.
  • the abrasive grains 3 may be powder having a predetermined average particle size.
  • the average particle size is the median diameter (D50) and indicates the distribution of the particle size.
  • the average particle size of the abrasive grains 3 may be 20 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the abrasive grains 3 are fixed to the particles 2.
  • To be fixed means that the object to be fixed and the molten substance are in close contact with each other, and the molten substance is solidified to be adhered.
  • the abrasive grains 3 are brought into close contact with the particles 2 melted by heat, and the particles 2 are solidified by cooling, so that the abrasive grains 3 are adhered to the particles 2.
  • the abrasive grains 3 may be fixed on the surface of the particles 2 or on the radial inside of the particles 2 of the particles 2.
  • the abrasive grains 3 may be fixed so that a part of the abrasive grains 3 is buried inside the radial direction of the particles 2 from the surface of the particles 2 and is exposed from the surface of the particles 2 to the outside in the radial direction of the particles 2.
  • the abrasive grains 4 (3) may be fixed so as to be completely buried in the particles 2. In this case, the abrasive grains 4 (3) fixed so as to be completely buried in the particles 2 are distributed more in the vicinity of the surface of the particles 2 than in the center of the particles 2.
  • the abrasive grains 4 (3) fixed so as to be completely buried in the particles 2 are distributed more in the vicinity of the surface of the particles 2 than in the center of the particles 2, the abrasive grains 3 fixed so as to be completely buried. Is newly exposed from the inside when the surface of the blasting abrasive 1 is worn. Further, the blasting abrasive 1 in which a large amount of abrasive grains 3 are distributed in the vicinity of the surface of the particles 2 has a higher cutting force than the blasting abrasive in which the abrasive grains 3 are uniformly distributed inside the particles 2. , The elastic limit is large.
  • the hardness of the hot melt resin particles 2 to which the abrasive grains 3 are fixed changes depending on the temperature.
  • the hardness of the blasting abrasive 1 changes depending on the temperature of the gas injected together with the blasting abrasive 1. Therefore, by adjusting the temperature of the gas by using the blasting abrasive 1, it is possible to efficiently realize the blasting for achieving the target surface state of the work.
  • the blasting abrasive 1 can reduce the amount of abrasive particles falling off from the particles 2 as compared with the blasting abrasive in which the abrasive grains 3 are fixed in contact with the surface of the particles 2.
  • the abrasive grains 3 fixed so as to be completely buried are newly exposed from the inside when the surface of the blasting abrasive 1 is worn.
  • This blasting abrasive 1 can reduce a decrease in cutting force due to wear as compared with a blasting abrasive that does not contain abrasive grains 3 that are fixed so as to be completely buried in the particles 2.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the blasting abrasive 1 according to the embodiment.
  • a compounding preparation step step S10
  • a compound in which the particles 2 and the abrasive grains 3 are blended in a predetermined weight ratio is produced.
  • the formulation may contain not only the particles 2 made of one kind of hot melt resin but also the particles 2 made of different kinds of hot melt resin.
  • the compound may contain not only the abrasive grains 3 made of one kind of material but also the abrasive grains 3 made of different kinds of materials.
  • step S12 the compound is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the particles 2.
  • Particle 2 begins to change into a liquid phase by heating.
  • the abrasive grains 3 come into close contact with the surface of the particles 2 that have begun to change into a liquid phase.
  • the abrasive grains 3 diffuse from the surface of the particles 2 to the inside of the particles 2 according to the heating time.
  • the distribution of the abrasive grains 3 inside the particles 2 may be controlled based on the heating time, the heating temperature, and the material of the particles 2.
  • step S14 the formulation is cooled to a temperature lower than the melting point of the particles 2.
  • the abrasive grains 3 are fixed to the particles 2 that have changed from a liquid phase to a solid phase.
  • step S16 the abrasive grains 3 that are not adhered to the particles 2 are removed from the formulation.
  • the abrasive grains 3 are removed by a sieve, a classifier, or the like.
  • the compound becomes the blasting abrasive 1 by removing the abrasive grains 3 that are not adhered to the particles 2.
  • the manufacturing method according to the embodiment it is possible to manufacture the blasting abrasive 1 that can efficiently realize the blasting for achieving the target surface state of the work by adjusting the temperature of the gas.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the blasting method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the blasting apparatus 10 according to the embodiment. The blasting method is executed by the blasting apparatus 10 using the blasting abrasive 1.
  • the blasting apparatus 10 shown in FIG. 4 is a suction type (gravity type) blasting apparatus 10. First, the blasting apparatus 10 shown in FIG. 4 will be described.
  • the blasting apparatus 10 includes a storage container 20, a heater 30, and a nozzle 40.
  • the storage container 20 defines a space for storing the blasting abrasive 1 inside, and stores the blasting abrasive 1.
  • the blasting abrasive 1 is supplied to the storage container 20 from the outside.
  • the operator may supply the blasting abrasive 1 to the storage container 20.
  • the storage container 20 may reuse a part of the blasting abrasive 1 used for the blasting.
  • the storage container 20 is supplied with the blasting abrasive 1 used for the blasting from the classification mechanism 14 described later.
  • the storage container 20 is connected to the nozzle 40 via the fixed quantity supply unit 21 and the pipe 13.
  • the fixed quantity supply unit 21 is a device for sending the blasting abrasive 1 stored in the storage container 20 to the pipe 13, and is, for example, a screw feeder.
  • a gas supply source 12 for supplying gas is connected to the pipe 13.
  • the gas supply source 12 is, for example, a compressor or gas cylinder that supplies a medium pressure (for example, 0.1 to 0.6 MPa) gas, a fan that supplies a low pressure (for example, 0.01 to 0.1 MPa) gas, or a fan.
  • a medium pressure for example, 0.1 to 0.6 MPa
  • a fan that supplies a low pressure (for example, 0.01 to 0.1 MPa) gas
  • a fan There are blowers such as blowers.
  • compressed air is supplied by a compressor.
  • the gas supplied from the gas supply source 12 to the pipe 13 conveys the blasting abrasive 1 sent out by the fixed quantity supply unit 21 to the nozzle 40.
  • the heater 30 is a device that heats the gas in the pipe 13.
  • the heater 30 is, for example, a nichrome wire, a ceramic heater, a ribbon heater, an oil heater, a heat exchanger, or the like.
  • the heater 30 may be provided on the outer wall of the pipe 13 or may be provided inside the pipe 13.
  • the heater 30 is provided in the pipe 13 upstream of the delivery position by the fixed quantity supply unit 21. In this case, since the contact time between the heated gas and the blasting abrasive 1 can be lengthened as compared with the case where the heater 30 is provided downstream of the delivery position by the fixed quantity supply unit 21, the blasting abrasive 1 The adjustment range of hardness can be increased.
  • the heater 30 may be provided in the pipe 13 downstream of the delivery position by the fixed quantity supply unit 21.
  • the nozzle 40 injects the blasting abrasive 1 supplied from the storage container 20 together with the gas heated by the heater 30.
  • the nozzle 40 is housed in the processing chamber 41, and a solid air two-phase flow in which the blasting abrasive 1 supplied from the storage container 20 and the gas heated by the heater 30 are mixed is supplied via the pipe 13. Will be done.
  • the nozzle 40 injects the blasting abrasive 1 together with the gas toward the work W (FIGS. 5 to 7) arranged in the processing chamber 41. As a result, the work W is blasted.
  • the work W may be supported by a table (not shown) and its position may be adjusted by a table drive mechanism.
  • the lower part of the processing chamber 41 is connected to the storage container 20 via the classification mechanism 14.
  • the blasting abrasive 1 and the chips of the work W that have fallen to the lower part of the processing chamber 41 are sucked by a dust collector (not shown) and pass through the classification mechanism 14.
  • the classification mechanism 14 classifies the reusable blasting abrasive 1 and other fine powders (crushed blasting abrasive 1 and work W chips, etc.). Other fine powder is collected in the dust collector.
  • the lower part of the classification mechanism 14 is connected to the upper part of the storage container 20.
  • the reusable blasting abrasive 1 is supplied from the classification mechanism 14 to the storage container 20. When the blasting abrasive 1 is not reused, the blasting apparatus 10 does not have to include the classification mechanism 14.
  • the blasting device 10 is controlled by the control device 11.
  • the control device 11 is configured as, for example, a PLC (Programmable Logic Controller).
  • the control device 11 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a RAM (RandomAccessMemory) and a ROM (ReadOnlyMemory), an input / output device such as a touch panel, a mouse, a keyboard, and a display, and a network card. It may be configured as a computer system including a communication device such as.
  • the control device 11 realizes the function of the control device 11 by operating each hardware under the control of the processor based on the computer program stored in the memory. For example, the control device 11 controls the pressure of the gas in the gas supply source 12.
  • the control device 11 controls the amount of the blasting abrasive 1 sent out by the fixed quantity supply unit 21.
  • the control device 11 operates the heater 30 to control the temperature of the gas.
  • the control device 11 may control the temperature of the gas based on a temperature sensor (not shown) provided in the pipe 13 or the nozzle 40.
  • the control device 11 may determine the temperature of the gas based on the relationship between the hardness and the temperature of the particles 2 and at least one of the temperature of the gas in the nozzle 40.
  • the control device 11 may move the table supporting the work W to adjust the distance between the nozzle 40 and the work W.
  • the control device 11 has at least one of the injection amount of the blasting abrasive 1, the pressure at which the blasting abrasive 1 is sprayed, the temperature of the gas for injecting the blasting abrasive 1, and the distance between the nozzle 40 and the work W. You may control one or the other.
  • step S20 the blasting abrasive 1 is prepared.
  • Preparation means storing a predetermined amount of the blasting abrasive 1 in the storage container 20.
  • step S22 the gas is heated.
  • the temperature of the gas rises due to heating by the heater 30.
  • the gas heated by the heater 30 becomes an air flow flowing from the pipe 13 to the nozzle 40.
  • the blasting abrasive 1 is supplied from the fixed quantity supply unit 21 to the air flow of the heated gas flowing to the nozzle 40.
  • the hardness of the blasting abrasive 1 varies depending on the temperature of the gas.
  • step S24 the prepared blasting abrasive 1 and the heated gas are both injected.
  • the nozzle 40 injects both the blasting abrasive 1 and the heated gas.
  • the control device 11 adjusts the hardness of the blasting abrasive 1 by adjusting the heating temperature of the heater 30.
  • the control device 11 sets the temperature of the blasting abrasive 1 in three temperature ranges of a low temperature region, a medium temperature region, and a high temperature region, and adjusts the hardness of the blasting abrasive 1.
  • the low temperature region, the medium temperature region, and the high temperature region are set so as to have high temperatures in order.
  • the high temperature region is set to a range lower than the melting point of the hot melt resin of the blasting abrasive 1. Any of the low temperature region, the medium temperature region, and the high temperature region may be a range including the softening point of the hot melt resin of the blasting abrasive 1.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a case where the blasting abrasive 1 at a temperature set in a low temperature region collides with the work W.
  • FIG. 5 shows a change in the shape of the blasting abrasive until the blasting abrasive 1 collides with the work W and rebounds.
  • the blasting abrasive 1 having a temperature set in the low temperature region has a higher hardness than the blasting abrasive 1 having a temperature set in the medium temperature region and the high temperature region.
  • the blasting abrasive 1A is the blasting abrasive 1 ejected from the nozzle 40 toward the work W.
  • the blasting abrasive 1A is, for example, a sphere before the collision.
  • the blasting abrasive 1A collides with the work W at a predetermined speed and a predetermined angle of incidence.
  • the speed of the blasting abrasive 1A is determined based on the pressure of the gas, the shape of the nozzle 40, and the distance between the nozzle 40 and the work W.
  • the incident angle of the blasting abrasive 1A is determined based on the inclination angle of the nozzle 40 with respect to the work W and the shape of the nozzle 40. These velocities and angles of incidence can be changed as blast conditions.
  • the blasting abrasive 1B is the blasting abrasive 1 that has collided with the work W.
  • the shape of the blasting abrasive 1 is deformed from a sphere to an ellipsoid by collision.
  • a part of the kinetic energy of the blasting abrasive 1A is used for deformation of the blasting abrasive 1 and polishing of the work W by friction.
  • the blasting abrasive 1B is harder and has a smaller amount of deformation than the blasting abrasive 1 at temperatures set in the medium temperature region and the high temperature region. Therefore, the blasting polishing material 1B having a temperature set in the low temperature region polishes the work W more strongly than the blasting polishing material 1 having a temperature set in the medium temperature region and the high temperature region.
  • the blasting abrasive 1C is the blasting abrasive 1 that collides with the work W and bounces off.
  • the speed of the blasting abrasive 1C changes according to the amount of deformation of the blasting abrasive 1B.
  • the blasting abrasive 1C falls to the lower part of the processing chamber 41.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a case where the blasting abrasive 1 having a temperature set in the medium temperature region collides with the work W.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a case where the blasting abrasive 1 having a temperature set in a high temperature region collides with the work W.
  • the only difference between FIGS. 6 and 7 and FIG. 5 is the temperature of the blasting abrasive 1. In the following, the differences from FIG. 5 will be mainly described, and common explanations will be omitted.
  • the temperature of the blasting abrasive 1 shown in FIG. 6 is higher than that of the blasting abrasive 1 according to FIG. Therefore, the blasting abrasive 1 according to FIG. 6 is softer than the blasting abrasive 1 according to FIG. Therefore, the blasting abrasive 1E having a temperature set in the medium temperature region has a larger amount of deformation at the time of collision than the blasting abrasive 1B having a temperature set in the low temperature region. Therefore, the blasting abrasive 1 having a temperature set in the medium temperature region polishes the work W weaker than the blasting abrasive 1 having a temperature set in the low temperature region.
  • the temperature of the blasting abrasive 1 shown in FIG. 7 is higher than that of the blasting abrasive 1 according to FIG. Therefore, the blasting abrasive 1 according to FIG. 7 is softer than the blasting abrasive 1 according to FIG. Therefore, the blasting abrasive 1H having a temperature set in the high temperature region has a larger amount of deformation at the time of collision than the blasting abrasive 1E having a temperature set in the medium temperature region. Therefore, the blasting abrasive 1 having a temperature set in the high temperature region polishes the work W weaker than the blasting abrasive 1 having a temperature set in the low temperature region or the medium temperature region. The strength of polishing the work W is adjusted as a blast condition.
  • the blasting method and the blasting apparatus 10 can perform blasting to bring the work into a target surface state by adjusting the temperature of the gas. That is, a new adjustment parameter such as gas temperature is introduced into the blast condition, and other blast conditions (injection pressure, incident angle of the blasting abrasive 1A, distance between the work W and the nozzle 40, etc.) are combined and appropriately adjusted. By doing so, it is possible to realize blasting to achieve the target surface condition of the work.
  • a new adjustment parameter such as gas temperature is introduced into the blast condition, and other blast conditions (injection pressure, incident angle of the blasting abrasive 1A, distance between the work W and the nozzle 40, etc.) are combined and appropriately adjusted.
  • the abrasive grains 3 may be fixed so as to be partially buried inside the radial inside of the particles 2 from the surface of the particles 2, and may not include the abrasive grains 3 exposed from the surface of the particles 2 to the outside in the radial direction of the particles 2. ..
  • the particles 2 may not include the particles 2 that are fixed to the abrasive grains 3 so as to be completely buried.
  • the abrasive grains 3 fixed so as to be completely buried need not be distributed more in the vicinity of the surface of the particles 2 than in the center of the particles 2.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the blasting apparatus 10A according to another embodiment.
  • the blasting apparatus 10A is a direct pressure type (pressurized type) blasting apparatus.
  • the differences between the blasting apparatus 10 according to FIG. 8 and the blasting apparatus 10 according to FIG. 4 will be mainly described, and common description will be omitted.
  • the gas supply source 12 is connected to the conduit 13a and the auxiliary pipe 13b.
  • the blasting apparatus 10A may include a plurality of gas supply sources 12. In this case, different gas supply sources 12 are connected to the conduit 13a and the auxiliary pipe 13b.
  • the conduit 13a and the auxiliary pipe 13b are connected to the pipe 13.
  • the injection pressure of the blasting apparatus 10A is mainly determined by the pressure of the gas supplied from the conduit 13a to the nozzle 40.
  • the blasting abrasive 1 is supplied to the pipe 13 by the gas flowing through the auxiliary pipe 13b.
  • the heater 30 is provided in the conduit 13a. The heater 30 heats the gas flowing through the conduit 13a.
  • the heated gas flowing through the conduit 13a becomes an air flow that is supplied to the pipe 13 and ejected from the nozzle 40.
  • the blasting abrasive 1 is supplied from the auxiliary pipe 13b to the air flow of the gas heated by the heater 30 flowing to the nozzle 40.
  • the nozzle 40 injects the blasting abrasive 1 supplied from the auxiliary pipe 13b together with the gas heated by the heater 30.
  • At least one of the pre-process and the post-process of the removal step may include a separation step of separating the blasting abrasive 1 having a size larger than a predetermined size.
  • the lumpy particles 2 in which the particles 2 and the other particles 2 are melted and integrated are separated.
  • the lumpy particles 2 are removed by a sieve, a classifier, or the like.
  • the heating step (step S22) may be performed after the blasting abrasive 1 is supplied to the gas flowing through the pipe 13. There may be a plurality of heating steps (step S22). The heated gas may be supplied to the storage container 20.
  • the control device 11 may adjust the hardness of the blasting abrasive 1 according to the blasting conditions. In this case, the control device 11 may adjust the temperature of the gas based on the relationship between the hardness of the particles 2 and the temperature.
  • the control device 11 is not limited to setting the temperature of the blasting abrasive in three temperature regions of a low temperature region, a medium temperature region, and a high temperature region.
  • the control device 11 may set the temperature of the blasting abrasive in two temperature regions, a low temperature region and a high temperature region, or may set the temperature of the blasting abrasive in four or more temperature regions. good.
  • the heater 30 may be provided on the auxiliary pipe 13b.
  • the blasting apparatus 10 may be a wet blasting apparatus.
  • a water supply pipe that supplies water to the pipe 13 or the conduit 13a is connected.
  • the nozzle 40 injects the blasting abrasive 1, gas and water.
  • Example 1 The blasting abrasive 1 was manufactured by the manufacturing method described in the embodiment. First, particles 2 using hot melt powder PR8050C of ethylene-vinyl acetate copolymer manufactured by Tokyo Ink Co., Ltd. and abrasive grains 3 using SiC (silicon carbide) powder GP # 2000 manufactured by Shinano Electric Smelting Co., Ltd. A formulation blended in the same weight ratio was prepared (step S10). The softening point of the hot melt powder PR8050C is 40 ° C. or lower, and the melting point is 60 ° C. The formulation was heated to 65 ° C. and then cooled (step S12, step S14). Subsequently, the SiC powder GP # 2000 that did not adhere to the particles 2 was removed by a sieve (step S16) to prepare an abrasive 1 for blasting.
  • step S10 The softening point of the hot melt powder PR8050C is 40 ° C. or lower, and the melting point is 60 ° C.
  • the formulation
  • Example 2 A blasting abrasive 1 was produced using cerium oxide-based abrasive SHOROX A-0 manufactured by Showa Denko KK as the abrasive grains 3. Other materials and manufacturing methods are the same as in Example 1.
  • the rubber hardness of the hot melt powder PR8050C was measured at 20 ° C., 30 ° C., 40 ° C., and 50 ° C. Corresponding to the description of FIGS. 5 to 7, these temperatures are in the low temperature region at 20 ° C., the medium temperature region at 30 ° C. and 40 ° C., and the high temperature region at 50 ° C.
  • the rubber hardness was measured using a type A durometer. The results are shown in FIG.
  • FIG. 9 is a measurement result showing the relationship between the temperature and the rubber hardness of the hot melt resin.
  • the rubber hardness of the particles 2 was 69 (A).
  • the rubber hardness of the particle 2 was 30 ° C. (corresponding to the medium temperature region)
  • the rubber hardness of the particle 2 was 53.5 (A).
  • the rubber hardness of the particle 2 was 40 ° C. (corresponding to the medium temperature region)
  • the rubber hardness of the particle 2 was 42 (A).
  • the rubber hardness of the particle 2 was 19 (A).
  • FIG. 9 is a measurement result showing the relationship between the temperature and the rubber hardness of the hot melt resin.
  • the blasting apparatus 10 was filled with the blasting abrasive 1 according to Example 1 and blasted to the work W, and the surface roughness (arithmetic surface roughness: Ra) of the work W was measured before and after the blasting. ..
  • a gear made of a hardened material material: chrome molybdenum steel
  • a steel shot SBM300 manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd. was prepared.
  • a direct pressure type sandblasting apparatus ELP-3TR manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd. was used.
  • the blasting abrasive 1A was stored in the blasting apparatus 10 (step S20).
  • the gas (compressed air) was heated to 90 ° C. (step S22).
  • the blasting abrasive 1 according to Example 1 was sprayed onto the work W with a heated gas of 0.2 MPa (step S24).
  • the surface roughness of the work W changed from Ra0.73 to Ra0.36 before and after the blasting process. It was confirmed that the work W can be flattened by applying the blasting abrasive 1 according to Example 1 to the blasting apparatus 10 and performing the blasting.
  • the blasting apparatus 10 was filled with the blasting abrasive 1 according to Example 2 and blasted onto the work W, and the gloss of the work W was compared before and after the blasting.
  • a glass substrate subjected to sandblasting using the alumina-based abrasive White Morandum WA # 1200 was prepared.
  • a wet direct pressure blasting apparatus was used.
  • the blasting abrasive 1 according to Example 2 was stored in the blasting apparatus 10 (step S20).
  • the gas was heated (step S22).
  • the blasting abrasive 1 according to Example 2 was sprayed onto the work W with a heated gas of 0.2 MPa (step S24).
  • the surface of the work W changed from a rough surface to a glossy surface before and after the blasting process. It was confirmed that the work W can be glossed by applying the blasting abrasive 1 according to Example 2 to the blasting apparatus 10 and performing the blasting.

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Abstract

ブラスト加工用研磨材は、ホットメルト樹脂の粒子と、粒子に固着される砥粒と、を含む。また、ブラスト加工方法は、ホットメルト樹脂の粒子及び粒子に固着される砥粒を有するブラスト加工用研磨材を準備する工程、気体を加熱する工程、ブラスト加工用研磨材と加熱された気体とを共に噴射する工程、を含む。

Description

ブラスト加工用研磨材及びその製造方法、ブラスト加工方法、並びにブラスト加工装置
　本開示は、ブラスト加工用研磨材及びその製造方法、ブラスト加工方法、並びにブラスト加工装置に関する。
　研磨材と気体とからなる固気二相流を噴射ノズルより被加工物に向けて噴射して表面処理を行うブラスト加工方法は広く知られている。ブラスト加工は鋳造品のスケール除去や湯じわ消し、錆取り、塗装皮膜の除去、下地処理などに用いられる。さらに、ブラスト加工は、近年では平滑仕上げや光沢仕上げなど、高い加工精度が要求される用途でも用いられている。
　特許文献１には、ブラスト加工に使用される研磨材が記載されている。この研磨材は、コア材の表面にバインダを塗布して、バインダの上から砥粒（研磨粉）をまぶして付着させている。もしくは、砥粒とバインダとを混錬したものをコア材の表面に付着させている。
特開２００９－１２１１１号公報
　特許文献１に開示されるブラスト加工では、加工能力はコア材の硬度に依存する。そのため、研磨材はワークの種類や目標とする表面状態に応じて製造される必要がある。また、最適な加工条件を見出すために、様々な硬度のコア材を有する研磨材が試行錯誤で都度製造される必要がある。
　また、ブラスト加工では、研磨材は何度も再使用される。特許文献１の研磨材は、コア材の表面にしか砥粒が固定されていないので、ブラスト加工によって砥粒がコア材から脱離した場合には、研磨能力を失い、再使用できなくなる。即ち、研磨材の製造と、ブラスト加工装置への研磨材の入れ替え作業とが頻繁に行われることになる。
　以上を鑑み、本開示は、ワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工を効率良く行える技術を提供する。
　本開示の一側面は、気体と共にワークに向けて噴射されるブラスト加工用研磨材である。このブラスト加工用研磨材は、ホットメルト樹脂の粒子と、粒子に固着される砥粒とを含む。
　砥粒を固着するホットメルト樹脂の粒子は、温度に応じて硬度が変化する。このため、このブラスト加工用研磨材を用いてブラスト加工を行う場合、ブラスト加工用研磨材の硬度を、ブラスト加工用研磨材と共に噴射される気体の温度に応じて変化させることができる。よって、このブラスト加工用研磨材を用いることにより、ワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工が効率良く実現できる。
　一実施形態においては、ホットメルト樹脂は、エチレン酢酸ビニル及びポリウレタンの何れか一方を主成分としてもよい。
　一実施形態においては、砥粒は、粒子の表面から粒子の径方向内側に一部が埋没するように固着され、粒子の表面から粒子の径方向外側に露出する砥粒を含んでもよい。このブラスト加工用研磨材は、砥粒が粒子の表面に接触して固定されたブラスト加工用研磨材と比べて、粒子から脱落する砥粒を低減できる。
　一実施形態においては、砥粒は、粒子に全部が埋没するように固着される砥粒を含んでもよい。全部が埋没するように固着される砥粒は、粒子の中心より粒子の表面の近傍に多く分布してもよい。この場合、全部が埋没するように固着される砥粒は、ブラスト加工用研磨材の表面の砥粒が脱離すると内部から新たに露出する。このブラスト加工用研磨材は、表面にのみ砥粒が固定されているブラスト加工用研磨材と比べて、ブラスト加工による切削力の低下を低減できる。
　本開示の他の側面は、気体と共にワークに向けて噴射されるブラスト加工用研磨材の製造方法である。このブラスト加工用研磨材の製造方法は、以下の工程を含む。
（１）配合物を作製する工程。配合物は、ホットメルト樹脂の粒子と砥粒とを予め定められた重量比で配合される。
（２）配合物をホットメルト樹脂の粒子の融点以上の温度に加熱する工程。
（３）配合物を粒子の融点より低い温度に冷却する工程。
（４）配合物からホットメルト樹脂の粒子に固着されない砥粒を除去する工程。
　この製造方法によれば、ホットメルト樹脂の粒子に砥粒が固着したブラスト加工用研磨材が得られる。ホットメルト樹脂の粒子は、温度に応じて硬度が変化する。このため、このブラスト加工用研磨材を用いてブラスト加工を行う場合、ブラスト加工用研磨材の硬度は、ブラスト加工用研磨材と共に噴射される気体の温度に応じて変化する。よって、この製造方法によれば、気体の温度を調整することで目標とする表面状態にするためのブラスト加工を効率良く行えるブラスト加工用研磨材を製造できる。
　本開示の他の側面は、ブラスト加工用研磨材を気体と共にワークに向けて噴射するブラスト加工方法である。このブラスト加工方法は、以下の工程を含む。
（１）ブラスト加工用研磨材を準備する工程。ブラスト加工用研磨材は、ホットメルト樹脂からなる粒子と、粒子に固着される砥粒と、を有する。
（２）気体を加熱する工程。
（３）ブラスト加工用研磨材と加熱された気体とを共に噴射する工程。
　このブラスト加工方法によれば、砥粒を固着するホットメルト樹脂の粒子は、温度に応じて硬度が変化する。このため、このブラスト加工用研磨材を用いてブラスト加工を行う場合、ブラスト加工用研磨材の硬度は、ブラスト加工用研磨材と共に噴射される気体の温度に応じて変化する。よって、このブラスト加工方法によれば、気体の温度を調整することで目標とする表面状態にするための加工を効率良く行える。
　本開示の他の側面は、ブラスト加工用研磨材を気体と共にワークに向けて噴射するためのブラスト加工装置である。このブラスト加工装置は、貯留容器、ヒータ、ノズル、を含む。貯留容器は、ホットメルト樹脂からなる粒子と粒子に固着される砥粒とを有するブラスト加工用研磨材（ホットメルト樹脂からなる粒子と粒子に固着される砥粒とを有する）を貯留する。ヒータは、気体を加熱する。ノズルは、貯留容器から供給されたブラスト加工用研磨材をヒータにより加熱された気体と共に噴射する。
　このブラスト加工装置によれば、砥粒を固着するホットメルト樹脂の粒子は、温度に応じて硬度が変化する。このため、このブラスト加工用研磨材を用いてブラスト加工を行う場合、ブラスト加工用研磨材の硬度は、ブラスト加工用研磨材と共に噴射される気体の温度に応じて変化する。よって、このブラスト加工装置によれば、気体の温度を調整することで目標とする表面状態にするためのブラスト加工を効率良く行える。
　本開示に係る技術によれば、ワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工を効率良く行える。
実施形態に係るブラスト加工用研磨材の一例を示す断面図である。 実施形態に係るブラスト加工用研磨材の製造方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るブラスト加工方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るブラスト加工装置の一例を示す概要図である。 低温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材がワークに衝突する場合の一例を示す模式図である。 中温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材がワークに衝突する場合の一例を示す模式図である。 高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材がワークに衝突する場合の一例を示す模式図である。 他の実施形態に係るブラスト加工装置の一例を示す概要図である。 温度とホットメルト樹脂のゴム硬度との関係を示す測定結果である。
　以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。
［ブラスト加工用研磨材の構造］
　図１は、実施形態に係るブラスト加工用研磨材１の一例を示す断面図である。ブラスト加工用研磨材１は、ホットメルト樹脂からなる粒子２、及び粒子２に固着される砥粒３によって構成される。
　ホットメルト樹脂は、熱可塑性を有する樹脂である。ホットメルト樹脂は、常温では固体（固相）であり、融点以上の温度で溶融して液体（液相）となる。液相のホットメルト樹脂を他の材料に接触させた状態でホットメルト樹脂を固相へと変化させることで、ホットメルト樹脂は他の材料に接合する。
　粒子２に採用し得るホットメルト樹脂は、一例として融点が６０℃以上かつ１００℃以下の材料とすることができる。融点が６０℃より小さい場合にはブラスト加工時に液相となるおそれがある。融点が１００℃を超える場合には砥粒３の固着工程にコストがかかるおそれがあるとともに、軟化点も高温となる傾向にあるためゴム弾性の制御が難しくなるおそれがある。軟化点とは、ホットメルト樹脂が軟化し始める温度である。また、粒子２に採用し得るホットメルト樹脂は、８０℃以下の温度範囲でゴム弾性が温度に応じて変化する材料とすることができる。例えば、２０℃～５０℃の温度範囲において１℃の温度変化に対してゴム硬度の変化が１．３（Ａ）以上となる材料とすることができる。
　上述した条件を満たすホットメルト樹脂は、一例として、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタン、低密度ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アイオノマー、又はポリビニルアルコールを主成分とすることができる。エチレン酢酸ビニルを主成分とするホットメルト樹脂は、融点が６０℃～９７℃の範囲であり、軟化点が６９℃以下（融点が６０℃の場合には軟化点は４０℃以下）である。ポリウレタンを主成分とするホットメルト樹脂は、融点が９０℃である。
　粒子２は、ホットメルト樹脂を所定の範囲の粒子径に粉末化した粒子である。粒子２の形状は、球状、板状、柱状、錐状、又は多面体であってもよい。粒子２の粒子径は、５０μｍ～１０００μｍの範囲であってもよい。粒子２は、ホットメルト樹脂を主成分とすればよく、ホットメルト樹脂以外の樹脂やその他成分を含んでいてもよい。
　砥粒３は、ブラスト加工が行われる素材よりも硬い素材を所定の範囲の粒子径に粉末化した粒子である。砥粒３の素材は、アルミナ、炭化珪素、酸化セリウム、タングステンカーバイド、ジルコニア、炭化ホウ素、又はダイヤモンドなどを素材としてもよい。砥粒３は、所定の平均粒径の粉末であってもよい。平均粒径とは、メディアン径（Ｄ５０）であり、粒子径の分布を示す。砥粒３の平均粒径は、２０μｍ以下、又は１０μｍ以下であってもよい。
　砥粒３は、粒子２に固着される。固着されるとは、被固着物と溶融した物質とが密着して、溶融した物質が固化することで接着されることである。砥粒３と熱によって溶融した粒子２とが密着して、冷却によって粒子２が固化することで、砥粒３は粒子２に接着される。砥粒３は、粒子２の表面、又は粒子２の粒子２の径方向内側で固着されてもよい。砥粒３は、粒子２の表面から粒子２の径方向内側に一部が埋没し、かつ粒子２の表面から粒子２の径方向外側に露出するように固着されていてもよい。砥粒４（３）は、粒子２に全部が埋没するように固着されていてもよい。この場合、粒子２に全部が埋没するように固着される砥粒４（３）は、粒子２の中心よりも、粒子２の表面の近傍に多く分布する。
　粒子２に全部が埋没するように固着される砥粒４（３）が、粒子２の中心よりも粒子２の表面の近傍に多く分布する場合、全部が埋没するように固着される砥粒３は、ブラスト加工用研磨材１の表面が摩耗すると内部から新たに露出する。また、砥粒３が粒子２の表面の近傍に多く分布するブラスト加工用研磨材１は、粒子２の内部に均一に砥粒３が分布するブラスト加工用研磨材と比べて、切削力が高く、弾性限界が大きい。
　以上、実施形態に係るブラスト加工用研磨材１によれば、砥粒３を固着するホットメルト樹脂の粒子２は、温度に応じて硬度が変化する。ブラスト加工用研磨材１を用いてブラスト加工を行う場合、ブラスト加工用研磨材１の硬度は、ブラスト加工用研磨材１と共に噴射される気体の温度に応じて変化する。このため、ブラスト加工用研磨材１を用いることにより、気体の温度を調整することで、ワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工を効率良く実現できる。
　ブラスト加工用研磨材１は、砥粒３が粒子２の表面に接触して固定されるブラスト加工用研磨材と比べて、粒子２から脱落する砥粒を低減できる。
　全部が埋没するように固着される砥粒３は、ブラスト加工用研磨材１の表面が摩耗すると内部から新たに露出する。このブラスト加工用研磨材１は、粒子２に全部が埋没するように固着される砥粒３を含まないブラスト加工用研磨材と比べて、摩耗による切削力の低下を低減できる。
［ブラスト加工用研磨材の製造方法］
　図２は、実施形態に係るブラスト加工用研磨材１の製造方法の一例を示すフローチャートである。最初に、配合物作製工程（ステップＳ１０）として、粒子２と砥粒３とを予め定められた重量比で配合した配合物が作製される。配合物は、一種類のホットメルト樹脂からなる粒子２だけでなく、異なる種類のホットメルト樹脂からなる粒子２を含んでもよい。配合物は、一種類の素材からなる砥粒３だけでなく、異なる種類の素材からなる砥粒３を含んでもよい。
　次に、加熱工程（ステップＳ１２）として、配合物は、粒子２の融点以上の温度に加熱される。粒子２は、加熱によって液相に変化し始める。砥粒３は、液相に変化し始めた粒子２の表面に密着する。砥粒３は、加熱時間に応じて粒子２の表面から粒子２の内部へ拡散する。粒子２の内部における砥粒３の分布は、加熱時間、加熱温度及び粒子２の素材に基づいて管理されてもよい。
　次に、冷却工程（ステップＳ１４）として、配合物は、粒子２の融点より低い温度に冷却される。砥粒３は、液相から固相に変化した粒子２に固着される。
　最後に、除去工程（ステップＳ１６）として、粒子２に固着されない砥粒３が配合物から除去される。砥粒３は、篩又は分級機などによって除去される。配合物は、粒子２に固着されない砥粒３が除去されることで、ブラスト加工用研磨材１となる。以上によって、図２に示されるフローチャートが終了する。図２に示される製造方法によって、ブラスト加工用研磨材１が製造される。
　以上、実施形態に係る製造方法によれば、気体の温度を調整することでワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工を効率良く実現できるブラスト加工用研磨材１を製造できる。
［ブラスト加工方法及びブラスト加工装置］
　図３は、実施形態に係るブラスト加工方法の一例を示すフローチャートである。図４は、実施形態に係るブラスト加工装置１０の一例を示す概要図である。ブラスト加工方法は、ブラスト加工用研磨材１を用いたブラスト加工装置１０によって実行される。図４に示されるブラスト加工装置１０は、吸引式（重力式）のブラスト加工装置１０である。最初に、図４に示されるブラスト加工装置１０を説明する。
　図４に示されるように、ブラスト加工装置１０は、貯留容器２０、ヒータ３０、及びノズル４０を含む。貯留容器２０は、内部にブラスト加工用研磨材１を貯留する空間を画成し、ブラスト加工用研磨材１を貯留する。貯留容器２０には、外部からブラスト加工用研磨材１が供給される。例えば、作業者が貯留容器２０にブラスト加工用研磨材１を供給してもよい。貯留容器２０は、ブラスト加工に使用したブラスト加工用研磨材１の一部を再使用してもよい。この場合、貯留容器２０は、後述する分級機構１４からブラスト加工に使用したブラスト加工用研磨材１を供給される。貯留容器２０は、定量供給部２１及び配管１３を介してノズル４０に接続される。定量供給部２１は、貯留容器２０に貯留されたブラスト加工用研磨材１を配管１３へ送り出す装置であり、一例としてスクリューフィーダである。
　配管１３には、気体を供給する気体供給源１２が接続される。気体供給源１２は、例えば、中圧力（例えば、０．１～０．６ＭＰａ）の気体を供給するコンプレッサやガスボンベ、低圧力（例えば、０．０１～０．１ＭＰａ）の気体を供給するファンやブロアなどの送風機、などがある。本実施形態では、コンプレッサによって圧縮空気を供給する。気体供給源１２から配管１３に供給された気体は、定量供給部２１によって送り出されたブラスト加工用研磨材１をノズル４０へと搬送する。
　ヒータ３０は、配管１３内の気体を加熱する装置である。ヒータ３０は、一例として、ニクロム線、セラミックヒータ、リボンヒータ、オイルヒータ又は熱交換器などである。ヒータ３０は、配管１３の外壁に設けられてもよいし、配管１３の内部に設けられてもよい。ヒータ３０は、配管１３において、定量供給部２１による送り出し位置よりも上流に設けられる。この場合、ヒータ３０が定量供給部２１による送り出し位置よりも下流に設けられる場合と比べて、加熱された気体とブラスト加工用研磨材１との接触時間を長くできるので、ブラスト加工用研磨材１の硬度の調整範囲を大きくできる。ヒータ３０は、配管１３において、定量供給部２１による送り出し位置よりも下流に設けられてもよい。
　ノズル４０は、貯留容器２０から供給されたブラスト加工用研磨材１をヒータ３０により加熱された気体と共に噴射する。ノズル４０は、処理室４１内に収容され、配管１３を介して、貯留容器２０から供給されたブラスト加工用研磨材１とヒータ３０により加熱された気体とが混合した固気二相流が供給される。ノズル４０は、処理室４１内に配置されたワークＷ（図５～図７）に向けて、ブラスト加工用研磨材１を気体と共に噴射する。これにより、ワークＷはブラスト加工が行われる。ワークＷはテーブル（不図示）に支持され、テーブル駆動機構によって位置が調整されてもよい。
　処理室４１の下部は、分級機構１４を介して貯留容器２０に接続される。処理室４１の下部に落下したブラスト加工用研磨材１及びワークＷの切粉は、集塵機（不図示）に吸引されて分級機構１４を通過する。分級機構１４は、再使用可能なブラスト加工用研磨材１とその他の微粉（砕けたブラスト加工用研磨材１及びワークＷの切粉など）とに分級する。その他の微粉は集塵機に回収される。分級機構１４の下部は、貯留容器２０の上部に接続される。再使用可能なブラスト加工用研磨材１は、分級機構１４から貯留容器２０へ供給される。ブラスト加工用研磨材１を再使用しない場合、ブラスト加工装置１０は、分級機構１４を備えていなくてもよい。
　ブラスト加工装置１０は、制御装置１１によって制御される。制御装置１１は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として構成される。制御装置１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムとして構成されてもよい。制御装置１１は、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、制御装置１１の機能を実現する。例えば、制御装置１１は、気体供給源１２の気体の圧力を制御する。制御装置１１は、定量供給部２１が送り出すブラスト加工用研磨材１の量を制御する。制御装置１１は、ヒータ３０を動作させて気体の温度を制御する。制御装置１１は、配管１３又はノズル４０に設けられる温度センサ（不図示）に基づいて、気体の温度を制御してもよい。制御装置１１は、粒子２の硬度と温度との関係及びノズル４０における気体の温度の少なくとも何れか一方に基づいて気体の温度を決定してもよい。制御装置１１は、ワークＷを支持するテーブルを移動させてノズル４０とワークＷとの距離を調整してもよい。制御装置１１は、ブラスト加工用研磨材１の噴射量、ブラスト加工用研磨材１を吹き付ける圧力、ブラスト加工用研磨材１を噴射する気体の温度、及びノズル４０とワークＷとの距離の少なくとも何れか一つを制御してもよい。
　次に、上述したブラスト加工装置１０によるブラスト加工方法を説明する。図３に示されるように、最初に、準備工程（ステップＳ２０）として、ブラスト加工用研磨材１が準備される。準備とは、所定の量のブラスト加工用研磨材１を貯留容器２０に貯留することである。
　次に、加熱工程（ステップＳ２２）として、気体が加熱される。気体の温度は、ヒータ３０による加熱によって上昇する。ヒータ３０によって加熱された気体は、配管１３にからノズル４０へ流れる気流になる。ノズル４０へ流れる加熱された気体の気流に、定量供給部２１からブラスト加工用研磨材１が供給される。ブラスト加工用研磨材１の硬度は、気体の温度によって変化する。
　最後に、噴射工程（ステップＳ２４）として、準備されたブラスト加工用研磨材１と加熱された気体とが共に噴射される。ノズル４０は、ブラスト加工用研磨材１と加熱された気体とを共に噴射する。噴射工程（ステップＳ２４）が完了すると、図３に示されたフローチャートが終了する。図３に示されるブラスト加工方法によって、ブラスト加工用研磨材１が任意の硬度で噴射される。
　制御装置１１は、ヒータ３０の加熱温度を調整することで、ブラスト加工用研磨材１の硬度を調整する。一例として、制御装置１１は、低温領域、中温領域、及び高温領域の３つの温度範囲にブラスト加工用研磨材１の温度を設定し、ブラスト加工用研磨材１の硬度を調整する。低温領域、中温領域、及び高温領域は、順に高温になるように設定される。高温領域は、ブラスト加工用研磨材１のホットメルト樹脂の融点よりも低い範囲に設定される。低温領域、中温領域、及び高温領域の何れかがブラスト加工用研磨材１のホットメルト樹脂の軟化点を含む範囲となってもよい。
　図５は、低温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１がワークＷに衝突する場合の一例を示す模式図である。図５は、ブラスト加工用研磨材１がワークＷに衝突して跳ね返るまでの間における、ブラスト加工用研磨材の形状変化を示す。低温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１は中温領域及び高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１と比べて硬度が高くなる。
　ブラスト加工用研磨材１Ａは、ノズル４０からワークＷへ向かって噴射されたブラスト加工用研磨材１である。ブラスト加工用研磨材１Ａは、衝突前は例えば球体である。ブラスト加工用研磨材１Ａは、所定の速度及び所定の入射角でワークＷに衝突する。ブラスト加工用研磨材１Ａの速度は、気体の圧力、ノズル４０の形状、及びノズル４０とワークＷの間の距離に基づいて定まる。ブラスト加工用研磨材１Ａの入射角は、ワークＷに対するノズル４０の傾斜角度、及びノズル４０の形状に基づいて定まる。これらの速度及び入射角は、ブラスト条件として変更され得る。
　ブラスト加工用研磨材１Ｂは、ワークＷに衝突したブラスト加工用研磨材１である。ブラスト加工用研磨材１の形状は、衝突によって球から楕円体に変形する。ブラスト加工用研磨材１Ａの運動エネルギーの一部は、ブラスト加工用研磨材１の変形、摩擦によるワークＷの研磨などに使用される。ブラスト加工用研磨材１Ｂは、中温領域及び高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１よりも硬く変形量が小さい。よって、低温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１Ｂは、中温領域及び高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１よりもワークＷを強く研磨する。
　ブラスト加工用研磨材１Ｃは、ワークＷに衝突して跳ね返ったブラスト加工用研磨材１である。ブラスト加工用研磨材１Ｃの速度は、ブラスト加工用研磨材１Ｂの変形量に応じて変化する。ブラスト加工用研磨材１Ｃは、処理室４１の下部に落下する。
　図６は、中温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１がワークＷに衝突する場合の一例を示す模式図である。図７は、高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１がワークＷに衝突する場合の一例を示す模式図である。図６及び図７と図５との違いは、ブラスト加工用研磨材１の温度のみである。以下では、図５との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。
　図６に示されるブラスト加工用研磨材１は、図５に係るブラスト加工用研磨材１よりも温度が高い。よって、図６に係るブラスト加工用研磨材１は、図５に係るブラスト加工用研磨材１よりも軟らかい。このため、中温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１Ｅは、低温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１Ｂよりも衝突時の変形量が大きい。よって、中温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１は、低温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１よりもワークＷを弱く研磨する。
　図７に示されるブラスト加工用研磨材１は、図６に係るブラスト加工用研磨材１よりも温度が高い。よって、図７に係るブラスト加工用研磨材１は、図６に係るブラスト加工用研磨材１よりも軟らかい。このため、高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１Ｈは、中温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１Ｅよりも衝突時の変形量が大きい。よって、高温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１は、低温領域又は中温領域に設定された温度のブラスト加工用研磨材１よりもワークＷを弱く研磨する。ワークＷを研磨する強さは、ブラスト条件として調整される。
　以上、実施形態に係るブラスト加工方法及びブラスト加工装置１０は、気体の温度を調整することでワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工を行える。即ち、気体の温度という新規の調整パラメータをブラスト条件に導入し、他のブラスト条件（噴射圧力、ブラスト加工用研磨材１Ａの入射角、ワークＷとノズル４０との距離など）を組み合わせて適宜調整することで、ワークを目標とする表面状態にするためのブラスト加工を実現できる。
［変形例］
　以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記の例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。
　砥粒３は、粒子２の表面から粒子２の径方向内側に一部が埋没するように固着され、粒子２の表面から粒子２の径方向外側に露出する砥粒３を含まなくてもよい。粒子２は、砥粒３に全部が埋没するように固着される粒子２を含まなくてもよい。全部が埋没するように固着される砥粒３は、粒子２の中心より粒子２の表面の近傍に多く分布しなくてもよい。
　図８は、他の実施形態に係るブラスト加工装置１０Ａの一例を示す概要図である。ブラスト加工装置１０Ａは、直圧式（加圧式）のブラスト加工装置である。以下では、図８に係るブラスト加工装置１０と図４に係るブラスト加工装置１０との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。
　ブラスト加工装置１０Ａでは、気体供給源１２は、導管１３ａ及び補助管１３ｂに接続される。ブラスト加工装置１０Ａは、複数の気体供給源１２を備えてもよい。この場合、導管１３ａ及び補助管１３ｂにはそれぞれ異なる気体供給源１２が接続される。導管１３ａ及び補助管１３ｂは、配管１３に接続される。ブラスト加工装置１０Ａの噴射圧力は、主に導管１３ａからノズル４０に供給される気体の圧力によって定められる。ブラスト加工用研磨材１は、補助管１３ｂを流れる気体によって配管１３へ供給される。ヒータ３０は、導管１３ａに設けられる。ヒータ３０は、導管１３ａを流れる気体を加熱する。導管１３ａを流れる加熱された気体は、配管１３へ供給されノズル４０から噴射される気流になる。ノズル４０へ流れるヒータ３０によって加熱された気体の気流に、補助管１３ｂからブラスト加工用研磨材１が供給される。ノズル４０は、補助管１３ｂから供給されたブラスト加工用研磨材１を、ヒータ３０により加熱された気体と共に噴射する。
　除去工程（ステップＳ１６）の前工程及び後工程の少なくとも何れか一方の工程に、所定の寸法より大きいブラスト加工用研磨材１を分離する分離工程が含まれてもよい。粒子２と他の粒子２が溶融して一体となった塊状の粒子２が分離される。塊状の粒子２は、篩又は分級機などによって除去される。
　加熱工程（ステップＳ２２）は、配管１３を流れる気体にブラスト加工用研磨材１が供給された後でもよい。加熱工程（ステップＳ２２）は、複数あってもよい。加熱された気体を貯留容器２０に供給してもよい。
　制御装置１１は、ブラスト加工用研磨材１の硬度をブラスト条件に合わせて調整してもよい。この場合、制御装置１１は、粒子２の硬度と温度との関係に基づいて、気体の温度を調整してもよい。制御装置１１は、低温領域、中温領域及び高温領域の３つの温度領域にブラスト加工用研磨材の温度を設定することに限定されない。制御装置１１は、低温領域及び高温領域の２つの温度領域にブラスト加工用研磨材の温度を設定してもよいし、４つ以上の温度領域にブラスト加工用研磨材の温度を設定してもよい。
　ヒータ３０は、補助管１３ｂに設けられてもよい。ブラスト加工装置１０は、湿式のブラスト加工装置であってもよい。この場合、配管１３又は導管１３ａへ水を供給する水供給管が接続される。この場合、ノズル４０は、ブラスト加工用研磨材１、気体及び水を噴射する。
　以下、上記効果を説明すべく本発明者が実施した実施例について説明する。
［実施例１］
　実施形態で説明された製造方法により、ブラスト加工用研磨材１を製造した。最初に、東京インキ株式会社製のエチレン酢酸ビニル共重合体のホットメルト粉末ＰＲ８０５０Ｃを使用した粒子２と信濃電気精錬株式会社製のＳｉＣ（炭化珪素）粉末ＧＰ＃２０００を使用した砥粒３とを同じ重量比で配合した配合物を作製した（ステップＳ１０）。ホットメルト粉末ＰＲ８０５０Ｃの軟化点は４０℃以下で、融点は６０℃である。この配合物を６５℃に加熱した後に冷却した（ステップＳ１２、ステップＳ１４）。続いて、粒子２に付着しないＳｉＣ粉末ＧＰ＃２０００を篩によって除去して（ステップＳ１６）、ブラスト加工用研磨材１を作製した。
［実施例２］
　砥粒３として昭和電工株式会社製の酸化セリウム系研磨材ＳＨＯＲＯＸ　Ａ－０を使用したブラスト加工用研磨材１を作製した。他の材料及び製造方法は実施例１と同一である。
［ブラスト加工用研磨材の硬度の制御性の確認］
　実施例１に係るブラスト加工用研磨材１を用いて、ブラスト加工用研磨材１の硬度の制御性の確認を行った。ホットメルト粉末ＰＲ８０５０Ｃの融点である６０℃より低い温度範囲（２０℃～５０℃の範囲）においてホットメルト粉末ＰＲ８０５０Ｃのゴム硬度を測定した。ホットメルト粉末ＰＲ８０５０Ｃの軟化点は４０℃以下であるため、上記温度範囲には、少なくとも軟化点以上の温度が含まれている。温度範囲内の測定として、ホットメルト粉末ＰＲ８０５０Ｃが２０℃、３０℃、４０℃、５０℃におけるゴム硬度を測定した。これらの温度は、図５～図７の説明に対応させると、２０℃は低温領域、３０℃及び４０℃は中温領域、５０℃は高温領域となる。ゴム硬度の測定は、タイプＡのデュロメータを使用して測定した。結果を図９に示す。
　図９は、温度とホットメルト樹脂のゴム硬度との関係を示す測定結果である。図９に示されるように、粒子２の表面温度が２０℃の場合（低温領域に対応）、粒子２のゴム硬度は６９（Ａ）を示した。粒子２の表面温度が３０℃の場合（中温領域に対応）、粒子２のゴム硬度は５３．５（Ａ）を示した。粒子２の表面温度が４０℃の場合（中温領域に対応）、粒子２のゴム硬度は４２（Ａ）を示した。粒子２の表面温度が５０℃の場合（高温領域に対応）、粒子２のゴム硬度は１９（Ａ）を示した。図９に示されるように、ホットメルト樹脂の融点以下の温度範囲において、温度を上昇させることによりゴム硬度が低下することが確認された。ホットメルト樹脂を採用することにより、２０℃～５０℃の温度範囲において１℃の温度変化に対してゴム硬度の変化が１．３（Ａ）程度となることが確認された。このように、２０℃～５０℃という比較的低温の温度範囲においてブラスト加工用研磨材１の硬度を制御できることが確認された。つまり、新規の調整パラメータをブラスト条件に導入できることが確認された。
［ブラスト加工による平坦化処理の確認］
　ブラスト加工装置１０に実施例１に係るブラスト加工用研磨材１を充填してワークＷへブラスト加工を行い、ブラスト加工の前後でワークＷの表面粗さ（算術表面粗さ：Ｒａ）を測定した。ワークＷとして、新東工業株式会社製のスチールショットＳＢＭ３００でショットピーニング加工を行った焼き入れ材（材質はクロムモリブデン鋼）のギヤを準備した。ブラスト加工装置１０として、新東工業株式会社製の直圧式サンドブラスト装置ＥＬＰ－３ＴＲを使用した。最初に、ブラスト加工装置１０にブラスト加工用研磨材１Ａを貯留した（ステップＳ２０）。次に、気体（圧縮空気）を９０℃に加熱した（ステップＳ２２）。最後に、実施例１に係るブラスト加工用研磨材１を０．２ＭＰａの加熱された気体でワークＷに対して噴射した（ステップＳ２４）。
　ワークＷの表面粗さは、ブラスト加工の前後でＲａ０．７３からＲａ０．３６に変化した。実施例１に係るブラスト加工用研磨材１をブラスト加工装置１０に適用してブラスト加工を行うことで、ワークＷの平坦化処理ができることが確認された。
［ブラスト加工による光沢化処理の確認］
　ブラスト加工装置１０に実施例２に係るブラスト加工用研磨材１を充填してワークＷへブラスト加工を行い、ブラスト加工の前後でワークＷの光沢を比較した。ワークＷとして、アルミナ系研磨材ホワイトモランダムＷＡ＃１２００を使用してサンドブラスト加工を行ったガラス基板を準備した。ブラスト加工装置１０として、湿式直圧ブラスト装置を使用した。最初に、ブラスト加工装置１０に実施例２に係るブラスト加工用研磨材１を貯留した（ステップＳ２０）。次に、気体を加熱した（ステップＳ２２）。最後に、実施例２に係るブラスト加工用研磨材１を０．２ＭＰａの加熱された気体でワークＷに対して噴射した（ステップＳ２４）。
　ワークＷの表面は、ブラスト加工の前後で粗面から光沢面に変化した。実施例２に係るブラスト加工用研磨材１をブラスト加工装置１０に適用してブラスト加工を行うことで、ワークＷの光沢化処理ができることが確認された。
　１…ブラスト加工用研磨材、２…粒子、３，４…砥粒、１０，１０Ａ…ブラスト加工装置、２０…貯留容器、３０…ヒータ、４０…ノズル。

Claims (7)

  1. 　気体と共にワークに向けて噴射されるブラスト加工用研磨材であって、
    　ホットメルト樹脂からなる粒子と、
    　前記粒子に固着される砥粒と、
    を含むブラスト加工用研磨材。
  2. 　前記ホットメルト樹脂は、エチレン酢酸ビニル及びポリウレタンの何れか一方を主成分とする、請求項１に記載のブラスト加工用研磨材。
  3. 　前記砥粒は、
    前記粒子の表面から前記粒子の径方向内側に一部が埋没するように固着され、前記粒子の表面から前記粒子の径方向外側に露出する砥粒を含む、
    請求項１又は２に記載のブラスト加工用研磨材。
  4. 　前記砥粒は、
    前記粒子に全部が埋没するように固着される砥粒を含み、
    　前記全部が埋没するように固着される砥粒は、前記粒子の中心より前記粒子の表面の近傍に多く分布する、
    請求項１～３の何れか一項に記載のブラスト加工用研磨材。
  5. 　気体と共にワークに向けて噴射されるブラスト加工用研磨材の製造方法であって、
    　ホットメルト樹脂の粒子と砥粒とを予め定められた重量比で配合した配合物を作製する工程と、
    　前記配合物を前記粒子の融点以上の温度に加熱する工程と、
    　前記配合物を前記粒子の融点より低い温度に冷却する工程と、
    　前記配合物から前記粒子に固着されない前記砥粒を除去する工程と、
    を含むブラスト加工用研磨材の製造方法。
  6. 　ブラスト加工用研磨材を気体と共にワークに向けて噴射するブラスト加工方法であって、
    　ホットメルト樹脂からなる粒子と前記粒子に固着される砥粒とを有するブラスト加工用研磨材を準備する工程と、
    　前記気体を加熱する工程と、
    　前記準備されたブラスト加工用研磨材と前記加熱された気体とを共に噴射する工程と、
    を含むブラスト加工方法。
  7. 　ブラスト加工用研磨材を気体と共にワークに向けて噴射するブラスト加工装置であって、
    　ホットメルト樹脂からなる粒子と前記粒子に固着される砥粒とを有するブラスト加工用研磨材を貯留する貯留容器と、
    　前記気体を加熱するヒータと、
    　前記貯留容器から供給された前記ブラスト加工用研磨材を前記ヒータにより加熱された前記気体と共に噴射するノズルと、
    を含むブラスト加工装置。
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