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技術 金属板表面の粗化方法及び粗化装置

出願人 元旦ビューティ工業株式会社
発明者 舩木元旦柳町孝治
出願日 1995年12月18日 (25年0ヶ月経過) 出願番号 1995-347517
公開日 1997年6月30日 (23年6ヶ月経過) 公開番号 1997-170062
状態 特許登録済
技術分野 金属質材料の表面への固相拡散 溶射または鋳込みによる被覆
主要キーワード 弾性ブラシ 炭化珪素粒 減圧吸引装置 材料表 吸引移送 粒度選別機 たたき出し 塑性加工法
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年6月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

銅板銅合金板等の金属板表面緑青皮膜を形成するための下地処理等として、金属板表面を粗化し、方向性のない粗化面を効率よく短時間で形成することができる粗化方法及び粗化装置を提供する。

解決手段

連続的に走行する金属板1の表面に研掃材砥粒散布し、弾性体61で覆われた回転ロール6と金属板1の表面との間に研掃材砥粒を介在させることにより凹凸面を形成する。

概要

背景

例えば、屋根材等の表面に人工緑青を形成させる場合、表面を粗化した金属板に銅又は銅合金溶射膜を形成し、その後、緑青発色液を塗布する方法が知られている。また、屋根材の表面に防錆処理等の各種表面処理を施す場合にも、それ以前の下地処理として金属板の表面を粗化する方法が採られている。このように金属板表面を粗化する、即ち微細凹凸を作ることにより、その後に形成される溶射膜の接着性が向上して剥離が防止されるものとなる。従来より、このような目的で行われる金属板表面の粗化方法について多くの提案がなされてきた。

金属板表面を粗化する方法を大別すると、次の通りである。
研掃材砥粒を、圧縮空気を介して金属板表面に衝突させて粗化面を形成するブラスト法金属ロールの表面に凹凸を形成し、該金属ロールに荷重をかけて凹凸を金属板表面に転写する塑性加工法ワイヤーブラシ砥粒入り弾性ブラシで金属板表面を研削する方法等がある。尚、長尺な金属板を連続的に処理するには、金属板を走行させながら表面粗化を行う必要があり、前記の方法では走行経路の途中に適宜長さのブラストゾーンを設け、該ブラストゾーンの中を金属板が通過するようにすれば良い。前記の方法では金属ロール、前記では弾性ブラシをそれぞれ回転可能な円柱(筒)体とし、これを走行する金属板の幅方向に臨ませるようにすれば良い。

概要

銅板銅合金板等の金属板表面に緑青皮膜を形成するための下地処理等として、金属板表面を粗化し、方向性のない粗化面を効率よく短時間で形成することができる粗化方法及び粗化装置を提供する。

連続的に走行する金属板1の表面に研掃材砥粒を散布し、弾性体61で覆われた回転ロール6と金属板1の表面との間に研掃材砥粒を介在させることにより凹凸面を形成する。

目的

したがって、本発明の目的は上記問題を解決し、金属板表面に方向性のない粗化面を効率よく、且つ短時間で形成することができる粗化方法と粗化装置とを提案することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

連続的に走行する金属板表面研掃材砥粒散布し、弾性体で覆われた回転ロールと金属板表面との間に研掃材砥粒を介在させ、回転ロールを回転させることによって凹凸面を形成することを特徴とする金属板表面の粗化方法

請求項2

連続的に走行する金属板表面に研掃材砥粒を散布し、ブラシ状の弾性体で覆われた回転ロールと金属板表面との間に研掃材砥粒を介在させ、回転ロールを回転させることによってブラシ状の弾性体で研掃材砥粒をたたき込んで凹凸面を形成することを特徴とする金属板表面の粗化方法。

請求項3

連続的に走行する金属板表面に研掃材砥粒を散布する設備を配設すると共に、弾性体で覆われた回転ロールを金属板表面の幅方向に回転可能に臨ませてなることを特徴とする金属板表面の粗化装置

請求項4

連続的に走行する金属板表面に研掃材砥粒を散布する設備を配設すると共に、ブラシ状の弾性体で覆われた回転ロールを金属板表面の幅方向に回転可能に臨ませてなることを特徴とする金属板表面の粗化装置。

請求項5

使用済み研掃材砥粒を回収するための減圧吸引設備と回収用ホッパー、回収された研掃材砥粒の粒度選別して再利用するための粒度選別機選別回収した研掃材砥粒を溜めておく砥粒貯蔵タンク再利用不可能な研掃材砥粒を集めるための集塵機、並びに損失分の研掃材砥粒を補充する砥粒供給設備を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の金属板表面の粗化装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば銅板銅合金板等の金属板表面溶射膜や緑青皮膜を形成するための下地処理等として用いられるものであり、金属板表面を粗化し、方向性のない粗化面を効率よく短時間で形成することができる金属板表面の粗化方法及び粗化装置に関する。

背景技術

0002

例えば、屋根材等の表面に人工緑青を形成させる場合、表面を粗化した金属板に銅又は銅合金の溶射膜を形成し、その後、緑青発色液を塗布する方法が知られている。また、屋根材の表面に防錆処理等の各種表面処理を施す場合にも、それ以前の下地処理として金属板の表面を粗化する方法が採られている。このように金属板表面を粗化する、即ち微細凹凸を作ることにより、その後に形成される溶射膜の接着性が向上して剥離が防止されるものとなる。従来より、このような目的で行われる金属板表面の粗化方法について多くの提案がなされてきた。

0003

金属板表面を粗化する方法を大別すると、次の通りである。
研掃材砥粒を、圧縮空気を介して金属板表面に衝突させて粗化面を形成するブラスト法金属ロールの表面に凹凸を形成し、該金属ロールに荷重をかけて凹凸を金属板表面に転写する塑性加工法ワイヤーブラシ砥粒入り弾性ブラシで金属板表面を研削する方法等がある。尚、長尺な金属板を連続的に処理するには、金属板を走行させながら表面粗化を行う必要があり、前記の方法では走行経路の途中に適宜長さのブラストゾーンを設け、該ブラストゾーンの中を金属板が通過するようにすれば良い。前記の方法では金属ロール、前記では弾性ブラシをそれぞれ回転可能な円柱(筒)体とし、これを走行する金属板の幅方向に臨ませるようにすれば良い。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、前記〜の粗化方法では以下のような問題が指摘される。前記の方法では、比較的処理に時間がかかるので、金属板の走行速度を遅くする必要があった。尚、ブラストゾーンを長尺にして金属板の走行速度を上げる方法も考えられるが、設備莫大費用がかかり、しかも圧縮空気により吹き付けられた砥粒が設備に損傷を与え、且つ騒音が著しいため作業環境が極めて悪いものであった。また、前記の方法では、荷重(プレス)をかけて金属ロール面の凹凸を金属板表面に転写するため、金属ロールの摩耗が激しい。そのため一定の粗化面を得るためには頻繁にロール交換をする必要があった。さらに、前記の方法では、走行方向に研削溝を形成するため、方向性のある粗化面が形成され、充分な溶射膜の投錨効果を得ることは難しい。また、金属板表面を削る方法であるため、走行速度の変化により板厚変動を生じ易く、特に薄肉の金属板の場合には、物理的特性に悪影響を及ぼす虞もあった。

0005

したがって、本発明の目的は上記問題を解決し、金属板表面に方向性のない粗化面を効率よく、且つ短時間で形成することができる粗化方法と粗化装置とを提案することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、連続的に走行する金属板表面に研掃材砥粒を散布し、弾性体で覆われた回転ロールと金属板表面との間に研掃材砥粒を介在させ、回転ロールを回転させることによって凹凸面を形成することを特徴とする金属板の粗化方法に関する。

0007

また、本発明は、連続的に走行する金属板表面に研掃材砥粒を幅方向均一に散布する設備を配設すると共に、弾性体で覆われた回転ロールを金属板表面の幅方向に回転可能に臨ませてなる金属板表面の粗化装置、並びに使用済み研掃材砥粒を回収するための減圧吸引装置と回収用ホッパー、回収された研掃材砥粒の粒度選別して再利用するための粒度選別器選別回収した研掃材砥粒を溜めておく砥粒貯蔵タンク、再利用可能な研掃材砥粒を集めるための集塵機損失分の研掃材砥粒を補充する砥粒供給設備からなることを特徴とする金属板表面の粗化装置をも提案するものである。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明に用いる回転ロールは、弾性体で覆われている構成であるが、この弾性体はブラシ状のものでも筒状成形体でも良く、その材質も特に限定するものではないが、耐摩耗性に優れた材料であることが好ましい。例えばブラシ状の弾性体は、ポリエチレンポリプロピレンポリアミド商品名;ナイロン)、その他の合成樹脂等を繊維状に成形した人工繊維、或いは動物繊維植物繊維等の天然繊維、或いは金属繊維などを適宜に群立させて構成することができる。例えばブラシ先端は直径3〜7mmφにして行うことができるが、群立密度によっては前記範囲を超えるものであっても使用可能となる。また、筒状成形体は、特性として弾性を有する天然ゴム合成ゴム等、或いは発泡成形体とした前記合成樹脂を適宜に成形して構成することができる。この回転ロールの回転速度は、特に限定するものではないが、一般的に400〜1000RPMに設定される。さらに、その加圧条件についても特に限定するものではないが、通常は圧下量で1〜5mm程度に設定される。

0009

本発明に用いる研掃材砥粒は、炭化珪素粒アルミナ粒、各種の砂粒などを用いることができる。この研掃材砥粒は、特にその粒度を限定するものではないが、一般的に#60〜#150のものを用いることができる。さらに、その散布厚みについても特に限定するものではないが、通常は0.5〜5mm程度に設定される。

0010

本発明では、弾性体で覆われた回転ロールと金属板表面との間に研掃材砥粒を介在させ、回転ロールを回転させることによって研掃材砥粒の一部(金属板表面との当接部分)形状が金属板表面に転写されて凹凸面が形成される。また、金属板表面に形成される凹凸面の粗さは、用いた研掃材砥粒の粒度、研掃材砥粒の散布厚み、回転ロールの回転スピード、回転ロールの加圧条件、金属板の走行速度等の条件により適宜に設定される。したがって、各条件は特に限定するものではなく、用途に応じた所望の凹凸面の粗さにより適宜に設定すればよい。尚、前記各条件のうち、研掃材砥粒の粒度、研掃材砥粒の散布厚み、回転ロールの回転スピード、回転ロールの加圧条件については、既に一般的な範囲を示したが、金属板の走行速度は40m/分以下に設定される。

0011

図1に示した実施例では、長尺な金属板1が連続的に走行し、その走行経路の途中に粗化装置が臨んでいる。まず、研掃材砥粒を金属板1の幅方向均一に散布する設備は、研掃材砥粒を貯留する砥粒貯蔵タンク2、散布設備3、バイブレータ4、厚さ調整用ロール5からなり、砥粒貯蔵タンク2より散布設備3を介してバイブレータ4で幅方向に連続して研掃材砥粒を散布し、直後に厚さ調整用ロール5を通過させ、研掃材砥粒の堆積厚みを幅方向並びに長手方向一定とする。尚、研掃材砥粒の散布設備3は前記の構成に限定するものでなく、スプレーによる方法、勾配を利用した自然落下などどのような方法でも良い。

0012

ブラシ状の弾性体61で覆われた回転ロール6は高速で回転していて、前記のように一定厚みに散布、堆積された研掃材砥粒を金属板1の表面にたたき込み、砥粒形状が金属板1の表面に転写され、凹凸面が形成される。また、回転ロール6の直下では研掃材砥粒の堆積層を上方から押圧加圧)することにより研掃材砥粒を金属板1の表面に圧接させて凹凸面を形成する。さらに、回転ロール6の直後では使用済みの研掃材砥粒をはじき飛ばす。特にこの回転ロール6では、ブラシ状の弾性体61が金属板1の表面に食いついた砥粒をたたき出して除去するので、後述する減圧吸引設備8の負担を軽減することができる。

0013

前記回転ロール6によりはじき飛ばされた使用済みの研掃材砥粒は、じゃま板7で金属板1の表面上に落下し、金属板1の表面に近接させて臨ませた減圧吸引設備8で粒度選別機10に吸引移送される。また、走行経路上から落下した研掃材砥粒は、回収用ホッパー9に集められ、ボールバルブ11を介して粒度選別機10に移送される。こうして回収された研掃材砥粒は、粒度選別機10で当初の粒度範囲を維持して再利用できる砥粒と、破砕されて再利用できない砥粒と、に分別され、再利用できる砥粒は砥粒貯蔵タンク2に移送され、再度金属板1の表面に散布される。一方、再利用できない粒度の細かい砥粒は粒度選別機10から集塵機12へと移送され、廃棄される。

0014

砥粒供給設備13は、砥粒貯蔵タンク2の砥粒が必要最低量まで減少したときに、コンプレッサー14の圧縮空気を利用して研掃材砥粒を砥粒貯蔵タンク2に移送、補給できる構造となっている。

0015

尚、図中、15は押さえロールであり、16はバックロールである。

0016

図2に示した実施例では、ブラシ状の弾性体61で覆われた回転ロール6に代えて筒状成形体である弾性体62で覆われた回転ロール6’を設けた以外は、前記図1の粗化装置と全く同様であり、図面に同一符号を付して説明を省略する。尚、この実施例では、筒状成形体である弾性体62で覆われた回転ロール6’が回転していて、研掃材砥粒を巻き込むように研掃材砥粒の堆積層を上方から押圧(加圧)することにより研掃材砥粒を金属板1の表面に圧接させて凹凸面を形成する。

0017

次に、前記図1に示した粗化装置を用いて金属板表面を粗化した実験結果を示す。
[実験例1]
実験方法りん脱酸銅板厚0.4mmの冷延板(JIS C 1200P−1/4H)の表面を下記粗化条件1で処理し、得られた粗化面の表面粗さを金属板の走行方向に対して平行方向、直角方向で測定し、その結果(表面粗さチャート)を図3に示した。尚、比較のために同一の金属板を従来の手法である粗化条件2,3で処理し、同様に表面粗さを金属板の走行方向に対して平行方向、直角方向で測定し、その結果(表面粗さチャート)を図3併記した。

0018

粗化条件1;本発明の粗化方法の一実施例である。
回転ロール:ポリエチレン樹脂製ブラシロール,直径420mm
ブラシ:先端径は6.4mmφ,長さは約50mm
回転ロールの回転速度:600RPM
回転ロールの圧下量:3.0mm
金属板の走行速度:20m/分
研掃材砥粒:炭化珪素砥粒SiC#120
研掃材砥粒の散布厚み:3mm

0019

粗化条件2;従来のワイヤーブラシによる粗化方法を実施した。
回転ロール:ステンレスワイヤーによるブラシロール,直径100mm
ブラシ:径0.5mmφ,長さ約40mm
回転ロールの回転数:450RPM
回転ロールの圧下量:3.0mm
金属板の走行速度:20m/分

0020

粗化条件3;従来のブラスト法による粗化方法を実施した。
砥粒吐出圧力:4kgf/cm2
研掃材砥粒:炭化珪素砥粒SiC#120
金属板の走行速度:1.0m/分

0021

実験結果;図3から明らかなように、本発明を実施した粗化条件1では、Rzは通板平行方向で10.1μm、直角方向で9.8μmの表面粗さを得ることができた。この表面を顕微鏡で拡大して観察したが、方向性は全く認められなかった。ワイヤーブラシで研削する方法である粗化条件2では、平行方向2.5μm、直角方向8.4μmの表面粗さであり、明らかな数値の差が認められた。また、顕微鏡でも縞模様が観察され、方向性が明らかに存在することが目視でも確認された。ブラスト法を実施した粗化条件3では、平行方向8.4μm、直角方向9.1μmの表面粗さであり、顕微鏡でも殆ど方向性は認められなかった。このように本発明を実施した粗化条件1では、従来のブラスト法(粗化条件3)と同様の表面粗さを得ることができた。しかも、ブラスト法(粗化条件3)では金属板の走行速度を本発明(粗化条件1)の20分の1の低速で行って同等の表面粗さが得られたものであり、本発明(粗化条件1)の走行速度に近づけると極端に粗さが小さくなることが別途試験により確認された。即ち、本発明はブラスト法の20倍もの速度で処理できることが示された。

0022

[実験例2:溶射膜の剥離試験
実験方法;前記実験例1で粗化処理した3種の粗化面に、それぞれ銅の溶射膜を約30μmの厚さで付けた。そして、JIS H8504「テープ試験方法」に準じ、セロファンテープ材料表面に貼り付け、約10秒間指で強く圧着した後、材料表面に対してセロファンテープが略垂直状になるようにして(90度ピール)強く引っ張り瞬時に引き剥し、その表面状態を観察した。

0023

実験結果;本発明を実施した粗化条件1では、全く剥れが観察されなかった。ワイヤーブラシで研削する方法(粗化条件2)では、溶射膜がほぼ完全に剥れた。ブラスト法を実施した粗化条件3では、全く剥れが観察されなかった。このように本発明を実施した粗化条件1では、従来のブラスト法(粗化条件3)と同様で、優れた投錨性を有する粗化表面が得られることが確認された。

発明の効果

0024

以上説明したように、従来のブラスト法では処理時間が長くなり、ワイヤーブラシ等を使用する粗化方法では方向性のある粗化面しか得られず、溶射膜に対して十分な投錨効果が得られないという問題を有している。しかし、本発明による粗化方法並びに粗化装置では、溶射膜に対して投錨効果の大きい、方向性の極めて少ない粗化面を効率よく、且つ短時間で形成できる。したがって、工業生産性が良く、経済的にも優れたものとなる。

0025

特にブラシ状の弾性体で覆われた回転ロールを用いた場合、回転ロール直後の使用済みの研掃材砥粒をブラシ部分がはじき飛ばすことにより、減圧吸引設備の負担を軽減することができる。また、金属板の表面に食いついた砥粒も、ブラシ部分が除去することができる。

0026

また、本発明の粗化装置は、特殊な設備等を必要とするものではなく、実用性の高いものである。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明の粗化装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。
図2本発明の粗化装置の他の一実施形態を模式的に示す側面図である。
図3本発明と従来法とで得られた粗化面の表面粗さチャートと表面写真である。

--

0028

1金属板
2砥粒貯蔵タンク
3散布設備
4バイブレータ
5 厚さ調整用ロール
6,6’回転ロール
61,62弾性体
7じゃま板
8減圧吸引設備
9回収用ホッパー
10粒度選別機
11ボールバルブ
12集塵機
13 砥粒供給設備
14コンプレッサー
15押さえロール
16 バックロール

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