JP2008527149A

JP2008527149A - 研磨組成物

Info

Publication number: JP2008527149A
Application number: JP2007551359A
Authority: JP
Inventors: 茂明堂越
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2008-07-24
Also published as: CA2594786A1; JP2006193658A; EP1841832A1; WO2006076449A1; CN101098944A

Abstract

[課題]研磨力に優れ、かつ短期間でコートフィルム上に形成された研磨跡を消すことが可能である研磨組成物を提供する。[解決手段]少なくとも、水、研磨粒子、石油系溶剤、界面活性剤、および増粘剤を含み、０．１〜２０重量％の可塑剤をさらに含む研磨組成物。

Description

本発明は、研磨組成物に関し、特に、自動車のコートフィルム表面をバフ研磨するのに好適な研磨組成物に関する。

自動車事故などで損傷した車の外部プレート部分（例、ボンネットおよびドア等）は、特許文献１に記載される方法で修理されうる。最初に、損傷によって凹んだ部分を、ハンマーで叩いて延ばし、その表面にパテを塗布し、そこにプライマーサフェーサーを溶射して、表面をフラットにする。

次に、下塗りおよび上塗り塗料を、スプレーガンでそこに溶射する。その後、非常に微細な耐水性研磨紙を用いて、塵や汚れを除去し、耐水性研磨紙を用いて、或いは微細化合物でのバフ研磨を介してテクスチャを整え、さらに、最終的に光沢を加えるために、超微細／超微粒子化合物を用いて、艶出しを行う。

現時点では、上塗り塗料を、スプレーガンで噴霧して、コーティングされる表面に溶射するので、塗料が乾燥して硬化した後、凹凸がコートフィルム表面上に生じるのもやむを得ない。これは、噴霧された塗料粒子がコートフィルム表面上の他の粒子に再び結びつく場合、該粒子が以下の様々な条件（塗料の粘性、表面張力および流動性、溶剤の蒸発速度およびスプレーガンの直径、大気の圧力および流量、塗料の流量、コーティングされる表面への距離、溶射角、操作時における温度および湿度等）に応じて種々の形状を形成するからである。コートフィルム表面上の凹凸は、通常、「オレンジピール」と呼ばれる。

補修プロセスにおいて、新たに補修された部分のオレンジピールの状態は、コートフィルム表面上の元来のオレンジピールと凹凸の高さおよびピッチが一致する必要がある。しかしながら、それらは、上記の条件が変わるに従って、通常異なる。それらを互いに一致させるために、補修した部分を、周辺部分とほぼ同じになるように、耐水性研磨紙、化合物等で研磨する。このプロセスは、テクスチャマッチングと呼ばれる。

オレンジピールが周辺部分上のオレンジピールよりも粗い場合、一般的に、コートフィルム表面上の凹凸のピッチおよび高さを周辺部分と一致させるために、＃１０００（Ｐ１０００）〜＃３０００（Ｐ３０００）の耐水性研磨紙で凹凸部分を研磨して、テクスチャマッチングを実施する。従って、耐水性研磨紙の研磨跡を除去するために微細化合物でバフ研磨を行った後、微細化合物のバフ跡を除去するために超微細化合物でのバフ研磨を介してテクスチャマッチングを行う。最終的に、光沢を提供するために、超微化合物を用いて、仕上げプロセスを実施する。

コーティングおよび補修ディーラーが、完全な空気清浄器を装備したコーティングブースを所有することは稀であるので、コーティングが単一ブースでもしくはブースなしで実施される場合、非常に微細な廃棄物もしくは塵が塗料に固着および吸着して、堆積または粗さを引き起こす。耐水性研磨紙でこれを除去すると、そこに研磨跡を残す。さらに、耐水性研磨紙は、凸状部分の粗さを除去することは不可能である。従って、研磨跡もしくは粗さを、テクスチャマッチングと組み合わせて、化合物を用いて消す必要がある。

バフ研磨において、約１５００〜３０００ｒｐｍの回転を有する電気もしくは空気駆動のポリッシャーを使用し、タオルバフ、ウールバフ、コーデュロイバフ、スポンジバフ等を、コートフィルム表面に接触する表面に対して使用する。液状化合物をバフの接触表面に滴下して、コートフィルム表面をバフ研磨する。

バフ研磨プロセスに用いられる従来型化合物は、研磨粒子、および石油溶剤中に溶解した油や脂肪を含有し、それらは、界面活性剤と共に水中に、乳化されるかもしくは分散する。例えば、特許文献２には、二塩基酸のエステルおよびリン酸エステルなどの潤滑油を含む水性研磨組成物が記載されている。特許文献３には、プラスチック粒子を含む水性研磨組成物が記載されている。

耐水性研磨紙＃２０００は、現在のところ、最も微細なピッチを有するが、研磨跡を形成する。従って、バフおよび化合物で、研磨跡を削り落とす必要があるが、自由粒子が原因となり研磨効率が劣るため、その操作には、労力および時間を要する。研磨布紙は、高い研磨効率を提供するが、研磨跡が粗くなる。さらに、研磨布紙は、オレンジピールの凸状部分のみを研磨し、凹状部分を研磨しない。
特開平９−１２３０６５号公報特開２００４−２５３２３号公報特開２００４−８９９０７号公報

本発明は、上記の従来の問題を解決し、その目的は、研磨力が非常に優れ、ならびに短期間でコートフィルム上に形成された研磨跡を消去できる研磨組成物を提供することである。

本発明は、少なくとも、水、研磨粒子、石油系溶剤、界面活性剤、および増粘剤を含み、０．１〜２０重量％の可塑剤をさらに含む研磨組成物を提供し、その目的がそれにより達成される。

本発明の研磨組成物は、液状で、研磨力に非常に優れて短期間でコートフィルム上に形成された研磨跡を消すことができ、研磨した後の表面が非常に滑らかであるので、オレンジピールの凹凸を乱すことは少ないと見られている。

本発明の研磨組成物は、少なくとも、水、研磨粒子、石油系溶剤、界面活性剤、増粘剤および可塑剤を含む水系組成物である。

可塑剤
可塑剤は、コートフィルムに対して膨潤性や潤滑性に優れているのが好ましい。これは、コートフィルムの表面を軟化させて研磨力を向上させるためである。上記可塑剤は、溶解度パラメータ（ＳＰ値）８．７〜１１、好ましくは９〜１０を有すると判明されている。

本明細書における溶解度パラメータ（δ_i）は、スモール（Ｓｍａｌｌ）の方程式から算出した値である。計算方法は、ポリマー・ハンドブック（ＰｏｌｙｍｅｒＨａｎｄｂｏｏｋ）第４版のＶＩＩ／６８２〜ＶＩＩ／６８５に示されている。

好適な可塑剤の例として、アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、トリエチルシトレート、トリブトキシホスフェート、ジメチルグルタレート、ジメチルグルタレート、ジメチルアジパートおよびジメチルスクシネートの混合物等が挙げられる。特に好適な可塑剤として、アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレートが挙げられる。

可塑剤は、研磨組成物の可塑剤濃度が、０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜５重量％になるように含有される。研磨組成物中の可塑剤の濃度が、０．１重量％未満である場合、研磨効率は、十分に向上しない。２０重量％超の濃度は、コートフィルムの劣化を起こすことがある。

研磨粒子
本発明に使用される研磨粒子は、０．５〜５０μｍの範囲の平均粒径を有するのが好ましい。具体的には、平均粒径は、バフ研磨の粗研磨工程において、１０〜５０μｍであるのが好ましく、仕上げ研磨工程において、約０．５〜約１０μｍであるのが好ましい。研磨粒子の平均粒径が、０．５μｍ未満である場合、研磨力は、非常に弱く、平均粒径が、５０μｍを超えるならば、研磨スクラッチが非常に深くなるので、研磨に多くの時間を要する。使用される研磨粒子を構成する研磨材の硬度は、旧モース（Ｍｏｈｓ）硬度において、約３〜１０の範囲、好ましくは４〜１０の範囲である。旧モース硬度が３未満であるならば、研磨力は非常に弱い。研磨材の例として、公知の天然研磨材と人工研磨材が挙げられる。

好適に使用される天然研磨材として、（焼結）珪藻土、トリポリ、（焼結）カオリン、シリカ粉末等が挙げられる。好適に使用される人工研磨材として、アルミナ研磨材（例えば、焼結アルミナ研磨材、褐色アルミナ研磨材／白色アルミナ研磨材／淡紅色アルミナ研磨材／単結晶の溶融アルミナ研磨材等）、コロイドシリカ、合成シリカ、炭酸カルシウム、酸化第二スズ等が挙げられる。本発明において、上記の研磨材は、単独でも、２種以上の組み合わせでも使用されうる。

使用されうる研磨粒子の含有量は、１００重量％の全研磨組成物を基準として、１〜６０重量％の範囲である。研磨粒子の含有量が、１重量％未満の場合、研磨力は非常に弱く、該含有量が、６０重量％を超える場合、仕上がりが劣り、操作の際に粉末の散乱が増える。

石油系溶剤
石油系溶剤は、石油の分留によって得られる有機溶剤を意味する。本発明において使用される石油系溶剤は、有利にも、１２０℃以上の沸点を有する飽和脂肪族炭化水素および／または飽和脂肪族環状炭化水素を含み、該炭化水素は、研磨粒子の研磨力を向上させるためにコートフィルムに対する研磨組成物の湿り度を向上させるか、或いはコートフィルムを僅かに軟化させるような作用を所有する。石油系溶剤の沸点が、１２０℃未満である場合、非常に速く乾燥されるために、石油系溶剤の作用および乳濁液の安定性を、十分に獲得することは不可能である。

上記の石油系溶剤の例として、石油系脂肪族溶剤（例、灯油、ソルベントナフサ、ストッダード（Ｓｔｏｄｄａｒｄ）溶剤等）、飽和脂肪族炭化水素（例、ノナン、デカンおよびドデカン等）、テルペン系溶剤（例、樟脳油、テレビン油およびパイン油等）、テルペン（例、ピネンおよびジピネン等）等が挙げられる。これらは、単独でも、２種以上の組み合わせでも使用されうる。

芳香族炭化水素は、芳香環を有しているので、人体に有害であり、それらの臭気も強いので、環境への有害作用を有する。従って、芳香族炭化水素を使用しないのが好ましい。

石油系溶剤は、研磨組成物の１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の割合を占めるような量で使用される。石油系溶剤の含有量が、１０重量％未満の場合、研磨組成物は、非常に速く乾燥されて、十分な研磨量を有することができない。石油系溶剤の含有量が、６０重量％を超える場合、研磨組成物は、ゆっくり乾燥されて、長時間濃厚なままであるので、操作中に、停止時期に気付くのが困難である。

界面活性剤
界面活性剤は、分散液相とそれらの分散媒間の界面張力を減少させる。また、界面活性剤は、研磨粒子を分散させ、溶剤を乳化するなどのために必要な成分である。界面活性剤の例として、脂肪酸（例、オレイン酸およびステアリン酸等）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等から作られる石鹸が挙げられる。

増粘剤
研磨組成物の粘性を増加させ、かつ制御するために、増粘剤を加えることが可能である。研磨組成物の非常に低い粘性によって、該組成物が自動車の垂直面を伝わって流れ落ち易くなるので、作業者は、上記組成物を使用する自動車を好適に研磨することができない。従って、研磨組成物の粘性を調整するために、増粘剤が使用される。

増粘剤の代表的な例として、水和珪酸アルミニウム、モンモリロナイト粘土のジメチルジオクタデシル塩、アルカリ可溶性アクリルポリマー乳濁液、コロイドシリカ、および重金属石鹸（例、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸アルミニウム等）が挙げられる。本発明に使用される好適な増粘剤として、アルカリ可溶性アクリルポリマーの水性乳濁液が挙げられる。

さらに、チキソトロピー剤を使用することが可能である。チキソトロピー剤は、コロイド溶液であり、外力がそれらに加えられる場合、該溶液は、ゲルからゾルに変わり、流動性が示される。該ゾルを静置させた場合、該ゾルは、再び元来のゲルに戻る。チキソトロピー剤の例として、無水珪酸アルミニウム、粘土および微細な雲母粉末などの無機物質、ならびに脂肪酸誘導体および硬化ヒマシ油などの有機物質が挙げられる。

他の添加剤
研磨組成物中のバクテリアの成長を抑制する目的のため、安定剤と防腐剤を用いることが可能である。代表的な例として、メチルパラベン、エチルパラベン、プロピルパラベン、ブチルパラベン、ソルビン酸カリウム、ソルビン酸およびｏ−フェニルフェノールが挙げられる。任意に、顔料、染料および香料も本発明の研磨組成物に加えることが可能である。

研磨組成物の調製
上記の成分と水をブレンドして、本発明の研磨組成物を得ることができる。使用されうる水の例として、水道水、蒸留水、および脱イオン水が挙げられる。脱イオン水が好適である。これは、研磨組成物中の微生物の成長を促進するイオンもしくは他の物質が、水から除去されて、それにより、微生物の成長の可能性が低くなるからである。水は、研磨組成物の１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の割合を占める量で、使用される。

研磨組成物を調製する場合、例えば、成分（例、界面活性剤、増粘剤、可塑剤、添加剤、石油系溶剤および研磨粒子等）を水に加えながら、混合物を連続して攪拌する。その後、均一な分散液が形成されるまで、高速剪断ブレンダーを用いて研磨組成物を混合する。

コートフィルム表面の仕上げプロセス
本発明のコートフィルム表面を仕上げるプロセスに従って、第一に、溶射でコーティングされたコートフィルム表面上の塵、コーティング塊、コーティング欠陥等を、研磨粒径５〜１５μｍを有する耐水性の研磨紙（ＪＩＳＲ６００１による＃１０００〜＃３０００）と水を用いて、除去する。

次に、本発明の研磨組成物を用いて、耐水性研磨紙や弾性研磨材料等により生じる研磨跡を消す。具体的には、本発明の研磨組成物をウールバフなどのハードタイプのバフ上に置き、研磨跡が形成されたコートフィルム表面をそれらで研磨する。使用されうる研磨用の工具として、ハードタイプの中間バフパッドが装備された単動サンダー、単一ポリッシャー等が挙げられる。

次に、スポンジバフと約２〜３μｍの研磨粒径を有する液状研磨組成物を用いて、仕上げのために、艶出しを実施する。

可塑剤は一般的に揮発性に乏しいので、コートフィルム組織に残存する可塑剤が、補修された後のコートフィルムの物理的特性に悪影響を与えることがある。従って、研磨跡が、本発明の研磨組成物で消される場合、可塑剤と接触したコートフィルムは、上記のような艶出しをさらに行うことにより、完全に除去されるのが好ましい。

以下の実施例は、本発明をさらに例示するが、これらの実施例は、本発明をそれらの詳説に限定しないものとする。

実施例１
イオン交換水と界面活性剤を秤量した後、生成した溶液を均一に攪拌した。この混合液に研磨粒子を加えた後、均一な分散液が得られるまで、攪拌した。均一な乳濁液になるように攪拌速度を徐々に増加しながら、石油系溶剤と残留成分をこれに加え、研磨組成物を獲得した。この研磨組成物の組成を表１に示す。可塑剤の濃度は、０．９９重量％である。

表１

ａ：アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート（ＳＰ値：９．０６）
ｂ：平均粒径２０μｍを有するアルミナ

生成した研磨組成物を研磨力と仕上がり性において評価した。評価手順は、以下の通りである。

１．研磨力
６００ｍｍ × ４５０ｍｍ、厚み０．８ｍｍの結合板金に、日本ペイント株式会社（ＮｉｐｐｏｎＰａｉｎｔＫ．Ｋ．）製の黒色塗料「スペリオ（ＳＵＰＥＲＩＯ）４８０」を、スプレーガンで塗布して、乾燥コートフィルムを２０〜３０μｍの厚みに形成した。コートフィルムを一晩中乾燥させた後、日本ペイント株式会社（ＮｉｐｐｏｎＰａｉｎｔＫ．Ｋ．）製の「スペリオ（ＳＵＰＥＲＩＯ）２４０クリアー（ＣＬＥＡＲ）」をその上に溶射コーティングして、乾燥コートフィルムを２０〜４０μｍの厚みに形成した後、その生成物を、６０℃で、１時間オーブン内で硬化して、試験片を得た。

研磨組成物５ｇを試験片のコートフィルム表面上に置いた後、日立株式会社（ＨｉｔａｃｈｉＫ．Ｋ．）製の電気単一ポリッシャーを用いて、試験片を１５００回転／分の速度で５０秒間研磨した。この時点で使用されるバフは、３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製のセパレート型ウールバフ「セパレートウールバフ（ＳＥＰＡＲＡＴＥＷＯＯＬＢＵＦＦ）５７６０」であり、そのバフは、「セパレート・バフ・クッション・パッド（ＳＥＰＡＲＡＴＥＢＵＦＦＣＵＳＨＩＯＮＰＡＤ）５７４３」と「テーパー・バフ・パッド（ＴＡＰＥＲＥＤＢＵＦＦＰＡＤ）５７１８」によってポリッシャーに連結されている。

研磨前と研磨後の試験片の重量変化を測定して、コートフィルムの研磨量を検定した。結果を表４に示す。

２．仕上がり性１
３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製の「スキャロップ・ディスク（ＳＣＡＬＬＯＰＤＩＳＫ）＃１２００」を、「スキャロップ・パッド（ＳＣＡＬＬＯＰＰＡＤ）」に塗布した。試験片のコートフィルム表面上でそれらを手動で３０回往復させて、研磨跡を形成した。

研磨組成物３ｇを試験片のコートフィルム表面上に置いた後、日立株式会社（ＨｉｔａｃｈｉＫ．Ｋ．）製の電気単一ポリッシャーを用いて、試験片を１５００回転／分の速度、１０回往復で研磨して、研磨跡を消した。この時点で使用されるバフは、３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製の「セパレートウールバフ（ＳＥＰＡＲＡＴＥＷＯＯＬＢＵＦＦ）５７６０」であり、そのバフは、「セパレート・バフ・クッション・パッド（ＳＥＰＡＲＡＴＥＢＵＦＦＣＵＳＨＩＯＮＰＡＤ）５７４３」によってポリッシャーに連結されている。

フェイス要素を３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製の「セパレート・ソフト・スポンジ・バフ（ＳＥＰＡＲＡＴＥＳＯＦＴＳＰＯＮＧＥＢＵＦＦ）５７６４」に交換した。３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製の超微粒子化合物「ハード（ＨＡＲＤ）２Ｌ」をコートフィルム表面上に置き、艶出しを行った。

艶出した後のコートフィルム表面の表面粗さ（Ｒａ）を、株式会社小坂研究所（ＫｏｓａｋａＫｅｎｋｙｕｓｈｏＫ．Ｋ．）製の「サーフコーダ（ＳＵＲＦＣＯＲＤＥＲ）ＳＥ１７００α」で測定した。測定を５回繰り返し、評価値として平均を取った。

３．仕上げ性２
３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製の「４０１Ｑ水研磨シート（ＷＡＴＥＲＡＢＲＡＳＩＶＥＳＨＥＥＴ）」＃１５００を４ｋｇ重の試験片のコートフィルム表面上に置いた。それらを２０回往復させて、研磨跡を形成した。

研磨組成物３ｇを試験片のコートフィルム表面上に置いた後、日立株式会社（ＨｉｔａｃｈｉＫ．Ｋ．）製の電気単一ポリッシャーを用いて、試験片を１５００回転／分の速度、１０回の往復で研磨し、研磨跡を消した。この時点で使用されるバフは、３Ｍ社（３ＭＣｏｍｐａｎｙ）製の「セパレートウールバフ（ＳＥＰＡＲＡＴＥＷＯＯＬＢＵＦＦ）５７６０」であり、そのバフは、「セパレート・バフ・クッション・パッド（ＳＥＰＡＲＡＴＥＢＵＦＦＣＵＳＨＩＯＮＰＡＤ）５７４３」によってポリッシャーに連結されている。

艶出しされた後のコートフィルム表面の表面粗さ（Ｒａ）を、株式会社キーエンス（ＫｅｙｅｎｃｅＫ．Ｋ．）製のレーザー顕微鏡「ＶＫ−９５００」で測定した。測定を５回繰り返し、評価値として平均を取った。

実施例２
可塑剤の含有量が４．７６重量％であることを除いて、実施例１に記載したのとほぼ同じ方法により、研磨組成物を調製した。この研磨組成物の組成を表２に示す。

表２

実施例１に記載したのとほぼ同じ方法により、生成した研磨組成物を研磨力において評価した。結果を表４に示す。

実施例３〜６
表５に示す可塑剤を用いたことを除いて、実施例１に記載したのとほぼ同じ方法により、研磨組成物を調製した。実施例１に記載したのとほぼ同じ方法により、生成した研磨組成物を仕上がり性において評価した。結果を表５に示す。

比較例
可塑剤を全く使用しなかったことを除いて、実施例１に記載したのとほぼ同じ方法により、研磨組成物を調製した。この研磨組成物の組成を表３に示す。

表３

^ｂ平均粒径２０μｍを有するアルミナ

実施例１に記載したのとほぼ同じ方法により、生成した研磨組成物を研磨力および仕上がり性において評価した。結果を表４および５に示す。

表４
研磨力の評価結果

実施例の研磨組成物は、比較例の研磨組成物と比較して、研磨力が非常に優れていることが、表４からわかる。

表５
仕上がり性の評価結果

ａ：アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート（森村商事株式会社（ＭｏｒｉｍｕｒａＳｈｏｊｉＫ．Ｋ．）製の「シトロフレックス（ＣＩＴＲＯＦＬＥＸ）Ａ−４」）
ｂ：グリセリルトリアセタート（大八化学工業株式会社（ＤａｉｈａｃｈｉＫａｇａｋｕＫ．Ｋ.）製の「トリアセチン（ＴＲＩＡＣＥＴＩＮＥ）」
ｃ：ジオクチルアジパート（新日本理科株式会社（ＳｈｉｎＮｉｐｐｏｎＲｉｋａＫ．Ｋ．）製の「サンソシザー（ＳＡＮＳＯＳＩＺＥＲ）ＤＯＺ」）
ｄ：ジイソノニルアジパート（大八化学工業株式会社（ＤａｉｈａｃｈｉＫａｇａｋｕＫ．Ｋ.）製の「ダイナ（ＤＩＮＡ）」）
ｅ：トリクレシルホスフェート（大八化学工業株式会社（ＤａｉｈａｃｈｉＫａｇａｋｕＫ．Ｋ.）製の「ＴＣＰ」）

実施例の研磨組成物で研磨跡を消すことにより、仕上げた表面は、比較例の研磨組成物と比較して、卓越した滑らかさを有することが、表５からわかる。

Claims

少なくとも、水、研磨粒子、石油系溶剤、界面活性剤、および増粘剤を含み、０．１〜２０重量％の可塑剤をさらに含む研磨組成物。
前記可塑剤が、８．７〜１１の溶解度パラメータを有する、請求項１に記載の研磨組成物。
前記可塑剤が、アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、トリエチルシトレート、トリブトキシホスフェート、ジメチルグルタレート、およびジメチルグルタレート、ジメチルアジパートおよびジメチルスクシネートの混合物からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１または２に記載の研磨組成物。
前記研磨粒子が、平均粒径２〜３０μｍを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨組成物。