JP2848657B2

JP2848657B2 - バフ研磨用組成物

Info

Publication number: JP2848657B2
Application number: JP2033619A
Authority: JP
Inventors: パズエレパノノーミタ
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: DE69007518T2; CA2007805A1; EP0387988A1; JPH02269791A; CA2007805C; KR900013040A; DE69007518D1; EP0387988B1; KR0149865B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バフ研磨用組成物に関し、特に非常に細か
い仕上げを自動車表面に与える組成物に関する。

〔従来の技術〕

1980年代には自動車製造業者は、自動車表面のために
下塗り（base coat）／透明被覆ペイント系を用い始め
ている。下塗りは希望の色を与え、その下塗りの上に塗
布される透明被覆は、透明で堅く、損傷を受けにくい保
護被覆である。このペイント系では、下塗り又は透明被
覆のいずれについても塗装欠陥が拡大される。もしそれ
ら欠陥が組立工程ラインで補修できないと、その自動車
はラインから外し、それら欠陥を除き、次にその自動車
を再塗装しなければならない。この手順はかなりの時間
損失、従って自動車製造業者にとってお金を無駄にする
結果になる。本願の譲受け人であるミネソタ・マイニン
グ・アンド・マニュファクチュアリング社では、組立工
程ラインで塗装欠陥を除去するための自動車製造業者に
よって用いられる系を開発した。「フィネス・イット
（Finesse−it）」方式として知られている方式は、最
初に非常に細かい被覆研磨材を用いた砂磨き工程を用
い、欠陥を滑らかに取り除く。次にその欠陥を「フィネ
ス・イット」という商品名の仕上げ材料（バフ研磨用組
成物）を用いてバフ研磨し、被覆研磨材によって生じた
引っ掻き傷を除去する。最後に仕上げ材料による残留物
を木綿布で除去し、均一で光沢のある仕上げを生じさせ
る。塗装した自動車表面に一層細かい仕上げを与えるた
め、バフ研磨した後の表面を磨くことは任意的工程であ
る。「フィネス・イット」方式は、仕上げが暗い色のペ
イントである点を除き、自動車製造プラントで広く普及
し、成功を収めてきた。「フィネス・イット」仕上げ材
料（バフ研磨用組成物）は、欠陥が補修された塗装表面
上に白っぽい「蛛の巣」状引っ掻き傷、或は白濁を残す
傾向がある。白濁跡を生ぜず、塗装欠陥を組立工程ライ
ンで続けて除去することができるようなバフ研磨用組成
物を用いることが望ましい。

更に、自動車製造業者は、バフ研磨用組成物にはシリ
コーンを含有する材料は含まれていないことを要求して
いる。バフ研磨用組成物にシリコーンを含む材料を用い
ると、シリコーンの残留層が塗布表面に残る。この表面
に透明被覆を塗布するか、その表面を再塗布した時、そ
の残留シリコーンが表面全体に均一にペイントが広がる
のを妨げ、それによって塗装表面に重大な欠陥を与える
ことになる。

バフ研磨用組成物或は研磨用組成物は、一般に液体媒
体中に非常に細かい研磨材粒子を懸濁させたものからな
る。例えば、米国特許第2,597,871号及び第3,141,273
号、及び英国特許第1,221,739号明細書には、ポリエチ
レンワックスとシリカを含む研磨用組成物が記載されて
いる。

米国特許第2,804,440号、第2,949,374号及び第4,347,
333号、及びカナダ特許第929291号明細書には、合成ワ
ックス、シリコーン化合物及び研磨材粒子を含むバフ研
磨用組成物が記載されている。

一般に、シリコーンは耐水性を増し、光沢を増し、バ
フ研磨用組成物の作業性を改良し、バフ研磨用組成物の
表面張力を低下するので、バフ研磨用組成物には好まし
いものとされている。しかし、前に論じた如く、自動車
製造業者はシリコーン含有材料を含むバフ研磨用組成物
を用いることを拒否している。

〔本発明の要約〕

本発明は、アルミナ研磨材、合成ワックス、液体媒
体、及び任意に他の研磨材を含む非シリコーン系バフ研
磨用組成物を与える。合成ワックスは、ポリメチレン、
ポリエチレン又はポリプロピレンワックスから選択され
るのが好ましい。液体媒体は、有機溶剤、水、炭化水素
油、又はそれらの混合物から選択されるのが好ましい。
このバフ研磨用組成物を自動車の塗装表面に適用する
と、前に用いられたバフ研磨用組成物によって残された
白濁跡が除去され、欠陥周囲の塗装自動車表面に共通し
た均一な光沢仕上げが残される。これによって塗装欠陥
は完全に補修され、それらの最初の仕上げ及び光沢へ戻
すことができ、自動車を組立工程ラインから取り外す必
要はなくなる。

〔詳細な記述〕

本発明のバフ研磨用組成物は、アルミナ研磨材、合成
ワックス、液体媒体、及び任意に他の添加物からなる。
アルミナ研磨材及び合成ワックスは、液体媒体に分散さ
れ、バフ研磨用組成物を形成する。バフ研磨用組成物の
性質を調節するため、添加物或は変性剤を用いることが
できる。適当な添加物には、湿潤剤、濃化剤、安定化
剤、保存剤、乳化剤、ワックス、染料、顔料及び香料が
含まれる。

研磨材材料はアルミナである。白濁のない表面を生ず
るこのバフ研磨用組成物に用いることができる唯一の研
磨材材料はアルミナであることが発見されている。アル
ミナはバフ研磨用組成物中、多数の研磨材粒子として存
在する。研磨材粒子の大きさは重要である。一般に、平
均粒径は約20μｍより小さいのがよく、好ましくは約12
μｍより小さく、一層好ましくは約６μｍより小さい。
粒径分布はかなり狭く、バフ研磨用組成物が望ましくな
い引っ掻き傷を全く生じないようにすべきである。

合成ワックスは、単量体の重合によって形成された炭
化水素ワックス材料である。合成ワックスは、外囲温度
で可塑性固体であり、中程度に上昇させた温度に熱する
と、低粘度の液体になると言う点では、天然ワックスと
同様である。合成ワックスの典型的な例には、ポリメチ
レンワックス、ポリエチレンワックス及びポリプロ
ピレンワックスが含まれる。本発明に好ましい合成ワ
ックスは、ポリエチレンワックスである。ポリメチレ
ンワックスは色が白く、比較的堅い。それは95〜100
℃の融点を持ち、約600〜950の範囲の分子量を有する。
ポリエチレンワックスは約2000〜約4000の範囲の分子
量を有し、約0.91〜約0.96の範囲の比重を有する。

合成ワックスは、バフ研磨用組成物の混合をし易く
し、毒性を少なくし、引火性を少なくするために、ワッ
クスのエマルジョンとして用いるのが好ましい。一般
に、エマルジョンは適当な乳化剤を用いて液体媒体、通
常は水中に小さなワックス粒子を分散させたものからな
る。一般に、ワックス粒子は小さいのがよく、100μｍ
より小さいのが好ましい。粒径分布は狭いのがよい。典
型的なエマルジョンとして、ワックスの固形物％は、約
５〜約40重量％、好ましくは15〜30重量％の範囲内のに
することができる。ポリエチレンワックスの典型的な
エマルジョンは、S.C.ジョンソン・アンド・サン社（Jo
hnson ＆ Son,Inc.）から“ジョンワックス（Jonwax）2
6"と言う登録商標名で市販されている。ポリプロピレン
ワックスの典型的なエマルジョンは、マイケルマン社
（Michelman Inc.）から“マイケムエマルジョン（Mi
chem Emulsion）43040"と言う商標名で市販されてい
る。

バフ研磨用組成物中の第三主成分は液体媒体である。
アルミナ研磨材粒子及び合成ワックスは、バフ研磨用組
成物を形成するために液体媒体中に分散される。液体媒
体は、炭化水素溶媒、水、炭化水素油又はそれらの混合
物にすることができる。もし液体媒体が余りにも揮発性
であると早く蒸発しすぎ、バフ研磨用組成物が塗装表面
上で広がるのに充分な時間を与えなくなるであろう。も
し液体媒体の揮発性が余りにも低いと、乾燥が遅くな
り、そのためバフ研磨用組成物の作業時間が増大するこ
とになるであろう。

もし液体媒体が溶媒であるならば、それは約85℃〜約
260℃の蒸留範囲及び約−20℃〜約80℃の引火点（flash
point）を有するのがよい。代表的な溶媒には、脂肪族
炭化水素、イソパラフィン炭化水素、ナフサ、ストッダ
ード溶媒、ケロセン、ターペンタイン、脂環式炭化水
素、ミネラルスピリット、メチルエチルケトン及びそれ
らの混合物が含まれる。好ましい溶媒は、ストッダード
溶媒及びミネラルスピリットである。

液体媒体が水である場合、それは水道水、蒸留水又は
脱イオン水にすることができる。脱イオン水が好まし
い。なぜなら、バフ研磨用組成物中での微生物の成長を
促進するようなイオン及び他の物質か除去されているた
め、細菌が成長する可能性が低くなっているからであ
る。

炭化水素油は、石油オイル、植物油、又は鉱油にする
ことができる。そのような油の代表的な例には、魚油、
タロー油、綿実油、大豆油、トール油、ひまし油及び鉱
油が含まれる。好ましい油は鉱油又はひまし油であり、
鉱油が最も好ましい。

有機溶媒、水及び炭化水素油の混合物を液体媒体とし
て用いるのが好ましい。

湿潤剤、又は表面活性剤を組成物に添加し、その中で
の成分の分散を一層よくすることができる。更に、それ
はバフ研磨用組成物の全表面張力を低下し、それは塗装
表面に対するバフ研磨用組成物の濡れ性をよくする結果
になる。一般に、どのような種類の湿潤剤でも、即ち陰
イオン性、陽イオン性、非イオン性、両性、両イオン性
（zwitterionic）等の湿潤剤をバフ研磨用組成物に用い
ることができる。

バフ研磨用組成物の粘度を増大し調節するために、時
には濃化剤を添加することができる。バフ研磨用組成物
の粘度が余りにも低すぎると、それは自動車の垂直表面
を流れ落ちる傾向があり、従って作業者がそれを用いて
適切にバフ研磨することができなくなる。従って、バフ
研磨用組成物の粘度を調節するのに濃化剤が用いられ
る。濃化剤の典型的な例には、含水珪酸アルミニウム、
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重合体エマルジョン、コロイドシ
リカ、及びオレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、ステアリン
酸亜鉛及びステアリン酸アルミニウムの如き重金属石鹸
が含まれる。本発明で用いるのに好ましい濃化剤はアル
カリ可溶性アクリル重合体水性エマルジョンである。

バフ研磨用組成物中での細菌の成長を阻止するため安
定化剤及び保存剤を用いることができる。典型的な例に
は、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
及びｏ−フェニルフェノールが含まれる。

顔料、染料及び香料も本発明のバフ研磨用組成物に、
希望に応じ添加することができる。

バフ研磨用組成物の最終的性質を調節するために、非
合成ワックスを組成物に添加することができる。これら
の性質には、表面張力、粘度、バフ研磨用組成物作業
性、光沢及び耐水性が含まれる。そのような非合成ワッ
クスの典型的な例は、密蝋、鯨蝋、植物蝋、カンデリラ
蝋、カルナウバ蝋、木蝋、オウリキュリー（ouricury）
ワックス、米糠蝋、モンタン蝋、ピート蝋、パラフィン
蝋、他の天然産微結晶質及び半微結晶質ワックスであ
る。

バフ研磨用組成物を調製する際に、混合を容易にする
ため研磨材粒子を分散物として添加するのが好ましい。
一般に、研磨材粒子は、分散物を形成するため適当なカ
ップリング剤又は懸濁剤と共に水又は他の溶媒へ添加さ
れる。典型的な分散物は、70重量％より少ない固体とし
てのアルミナ研磨剤を含み、残余は液体及び懸濁助剤で
あろう。

種々の成分の濃度範囲は変えることができるが、好ま
しくは１〜45重量％、一層好ましくは５〜30重量％の研
磨材粒子;1〜30重量％、一層好ましくは５〜20重量％の
合成ワックス;0〜30重量％、一層好ましくは２〜15重量
％の添加物又は変性剤の範囲であり、残余は液体媒体で
ある。

次の実施例により本発明を更に例示するが、本発明は
それに限定されるものではない。

次の実施例によりバフ研磨用組成物を調製し、下に概
略述べた手順に従い試験した。全ての実施例でバフ研磨
用組成物は高剪断混合機により均一な分散物が形成され
るまで混合した。バフ研磨用組成物を調製する際の一般
的添加順序は、水、保存剤、湿潤剤、ワックス、鉱油、
溶媒、濃化剤及び研磨材であった。種々の成分を添加し
ながら、混合物は連続的に撹拌された。種々の成分の％
は重量に基づく。全ての試験結果は表１に見ることがで
きる。

試験手順パネル調製試験手順の第一工程は、黒色下塗り及び透明表面被覆
が塗布された金属試験パネルに白濁跡を生じさせること
であった。ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニ
ング・アンド・マニュファクチュアリング社から入手さ
れた等級1500の「フィネス・イット」ミクロファイン
（Micro Fine）砂磨き用円板を、同じくミネソタ・マイ
ニング・アンド・マニュファクチュアリング社から入手
された「フィネス・イット」手動砂磨き用バッドに取り
付けた。円板は、塗装した試験パネルに4cm直径の丸い
スポットを形成するのに用いられた。砂磨きは円状に動
かして行われ、潤滑剤として約４滴の水を砂磨き界面に
添加した。砂磨き工程は塗装欠陥を除去するのに似せた
ものであり、従って塗装表面に砂による引っ掻き傷を残
した。次に塗装パネルを木綿布で拭いて乾燥した。

次にミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチ
ュアリング社から入手された「フィネス・イット」仕上
げ用材料を直径1.5cmの液滴状物として砂磨きした領域
へ適用した。「フィネス・イット」バフ研磨用パッド及
び「フィネス・イットロロック（Roloc）」仕上げ用
パッドを回転砂バフ掛け用工具へ固定した。それらパッ
ドは両方共ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファ
クチュアリング社から入手されたものである。バフパ
ッドが新しい場合、最終仕上げ用材料を直径2.0cmの液
滴状物にしてバフ研磨用パッドへ適用した。次にそのバ
フ研磨用パッドを砂磨きした領域の表面上に置き、工具
を始動させる前に仕上げ用材料をその領域上に広げた。
工具のスイッチを入れ、工具に非常にしっかりした圧力
を加えながら砂磨きされた領域を８秒間バフ研磨した。
８秒間経った後、圧力を少なくし、そのスポットを更に
３秒間研磨した。この点で、表面上に白濁が生じ、特に
ナトリウム蒸気光の下で見ることができた。試験パネル
の異なった領域で砂磨き及びバフ研磨工程を更に３回繰
り返し、平均試験値が４つの読み取り値に基づくように
した。

白濁除去試験ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュア
リング社から入手された「フィネス・イット」研磨用パ
ッドを10,000rpmで操作することができる無軌道研磨装
置〔ハッチンス・マニュファクチュアリング社（Hutchi
ns Manufacturing Co.）〕に固定した。各実施例のため
に新しい研磨用パッドを用い、四つの白濁試験領域を研
磨するのに用いた。最初の試験領域、即ち、研磨用パッ
ドが新しい所では、パッドを実施例の特定のバフ研磨用
組成物で飽和させることにより調整した。次の実施例に
従い調整されたバフ研磨用組成物の各々の1.5cm直径の
液滴状物を白濁した表面に適用した。工具を始動させ、
白濁した領域を、非常にしっかりした圧力を工具に適用
しながら８秒間研磨した。次に圧力を低下し、その領域
を更に３秒間研磨した。次に試験領域を、イソプロピル
アルコールと水との50/50混合物及び奇麗な木綿布で清
浄にした。上述の手順と同じ手順を用い他の三つの白濁
領域を研磨した後、試験パネルを白濁跡が付いているか
どうかについてナトリウム蒸気光の下で検査した。10を
白濁のない最もよいものとし、０を最も悪いものとし
て、試験パネルに０〜10の等級を付けた。

対照例１この例では本発明以前の自動車製造用プラントでの慣
用的手順に類似させ、パネル調製手順だけを完了させ、
白濁除去試験は行わなかった。

対照例２この例では、白濁除去試験に用いられたバフ研磨用組
成物は、ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファク
チュアリング社から入手された「フィネス・イット」仕
上げ用材料であった。

実施例１この実施例のためのバフ研磨用組成物は次の成分を含
んでいた:57.75％の脱イオン水;0.54％のトリエタノー
ルアミン;2％のグリセリン;0.05％のプロピルパラベ
ン、保存剤;0.10％のメチルパラベン、保存剤;11％の
ポリエチレンワックスエマルジョン（S.C.ジョンソン
・アンド・サン社から購入されたジョンワックス26）;
1.35％の濃化剤（アルカリ可溶性アクリル重合体水性エ
マルジョン）;6％の鉱油〔ペンレコ社（Penreco Co.）
から購入された“パロル（Parol）70"〕;14％のストッ
ダード溶媒;0.30％の湿潤剤（ポリカルボン酸塩）；及
び6.91％の粒径範囲２〜５μｍのアルミナ研磨材。

実施例２この実施例のためのバフ研磨用組成物は次の成分を含
んでいた:37.86％の脱イオン水;0.54％のモルホリン;2
％のグリセリン;0.05％のプロピルパラベン、保存剤;
0.10％のメチル、パラベン、保存剤;11％のポリエチレ
ンワックスエマルジョン（S.C.ジョンソン・アンド
・サン社から購入されたジョンワックス26）;1.65％の
濃化剤（アルカリ可溶性アクリル重合体水性エマルジョ
ン）;6％の鉱油〔ペンレコ社から購入された“パロル7
0"〕;14％のストッダード溶媒;0.30％の湿潤剤（ポリカ
ルボン塩酸）；及び26.5％のアルミナ研磨材分散物で、
そのアルミナ研磨材は１〜５μｍの範囲の粒径をもって
いた。

実施例３この実施例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた
手順に従って作られた。但しポリエチレンワックスはエ
マルジョンの形の同じ量のポリプロピレンワックスで
置き換えた。

比較例Ａこの例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しポリエチレンワックスは同じ
固型物量のカルナウバワックスで置き換えた。カルナ
ウバワックスは主に脂肪族及び芳香族エステルからな
っていた。

比較例Ｂこの例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しポリエチレンワックスの％は
０まで減少させ、脱イオン水の％を48.86％へ増大させ
た。

比較例Ｃこの例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但し酸化アルミニウム研磨材を同じ
量のシリカで置き換えた。シリカ〔カオポライト社（Ka
opolite INC.）から購入された“カオポライト1168"〕
は、１〜５μｍの範囲の粒径をもっていた。

比較例Ｄこの例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しアルミナ研磨材の％は０まで減
少させ、脱イオン水の％を64.36％へ増大させた。

比較例Ｅこの例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しアルミナ研磨材を同じ量の酸化
セリウム〔オプティカル・マニュファクチュアラーズ・
インターナショナル社（Optical Manufacturers Intern
ational Limited.）から購入された“セロックス（Cero
x）1650"〕で置き換えた。

比較例Ｆこの例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しアルミナ研磨材を同じ量の炭化
珪素研磨材〔フジメ社（Fujime Inc.）から購入された
“フジメ6,000"〕で置き換えた。その炭化珪素研磨材は
２μｍの平均粒径をもっていた。

実施例４この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しポリエチレンワックスの％を
5.5％へ減少させ、脱イオン水の％を43.36％へ増大させ
た。

実施例５この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しポリエチレンワックスの％を
15.3％へ増大させ、脱イオン水の％を33.56％へ減少さ
せた。

実施例６この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但し湿潤剤の％を０に減少させ、脱
イオン水の％を38.16％へ増大させた。

実施例７この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しアルミナ研磨材の％は10％へ減
少させ、脱イオン水の％を54.36％へ増大させた。

実施例８この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但しアルミナ研磨材の％は40％へ増
大させ、脱イオン水の％を24.36％へ減少させた。

実施例９この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但し鉱油の％は０へ減少させ、脱イ
オン水の％を43.86％へ増大させた。

実施例10 この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但し鉱油の％は３％へ減少させ、脱
イオン水の％を40.86％へ増大させた。

実施例11 この例のバフ研磨用組成物は、実施例２で用いた手順
に従って作られた。但し鉱油の％は10.48％へ増大さ
せ、脱イオン水の％を33.38％へ減少させた。表１実施例番号等級対照例１ 1 対照例２ 5 １ 8 ２ 10 ３ 9 Ａ（比較例） 5 Ｂ（比較例） 5 Ｃ（比較例） 0 Ｄ（比較例） 2 Ｅ（比較例） 5 Ｆ（比較例） 0 ４ 7 ５ 6 ６ 6 ７ 6.5 ８ 7.5 ９ 9 10 7 11 8 バフ研磨用組成物について６以上の等級は、その組成
物を自動車製造プラントで用いるのに満足なものにする
であろう。実施例２及び３の組成物を、比較例Ａ及びＢ
の組成物と比較すると、合成ワックスを使用することに
よりバフ研磨用組成物の性能が著しく改良されることが
分かる。実施例２の組成物を比較例Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの
組成物と比較すると、アルミナ研磨材を含む組成物は、
アルミナ以外の研磨材を含む組成物よりも著しく性能が
優れていることが分かる。

本発明の種々の修正及び変更を本発明の範囲及び本質
から離れることなく行えることは当業者に明らかになる
であろう。本発明は、ここに記載した例示的具体例に不
当に限定されるべきではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 3/14 B24B 37/00 C09G 1/02 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】a.20μｍより小さな平均粒径を有するアル
ミナ研磨材、 b.合成ワックス、及び c.前記研磨材及び前記ワックスが分散される液体媒体、からなり、シリコーンを含まない、塗装表面から白濁跡
を除去するためのバフ研磨用組成物。
【請求項２】アルミナ研磨材、合成ワックス及び液体媒
体が組成物のそれぞれ１−45重量％、１−30重量％及び
25−98重量％を占める、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】a.20μｍより小さな平均粒径を有するアル
ミナ研磨材、 b.合成ワックス、及び c.前記研磨材及び前記ワックスが分散される液体媒体、からなり、シリコーンを含まない組成物を塗装表面に塗
布する工程、及び組成物を塗布した塗装表面に、白濁跡が除去されるまで
バフ研磨を行う工程、を含む、塗装表面から白濁跡を除去する方法。
【請求項４】アルミナ研磨材、合成ワックス及び液体媒
体が組成物のそれぞれ１−45重量％、１−30重量％及び
25−98重量％を占める、請求項３に記載の方法。