JP4236195B2 - 研磨用α−アルミナ組成物、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨用α−アルミナ組成物及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、自動車塗装表面、プラスチック部品表面、金属表面、ガラス表面をバフ研磨又は手磨きする際の仕上げ磨き用研磨組成物に用いる研磨用α−アルミナ組成物及びその製造方法に関する。

α−アルミナは、バフ研磨用組成物等に研磨粒子として一般的に用いられているが、硬度が非常に高いために、高硬質面の研磨には良好であるが、自動車塗装表面、プラスチック部品表面等のやや軟質な表面では、研磨キズが残りやすく、特に、自動車塗装表面のように高度な仕上がりを必要とする場合は、仕上げ用途では満足のいくものではなかった。
市販の研磨用α−アルミナは、α結晶粒子径が１μｍ以上の大きいものは、粉砕して粒度を小さく調整しても、研磨キズが深くなり、α結晶粒子径が１μｍ以下の小さいものは、粒度調整することによって、研磨キズは浅くなるが、光沢良く仕上がらず、５０％平均粒子径を１μｍ程度に調整すれば、光沢はよくなるものの、研磨力が低下するという問題があり、自動車塗装表面、プラスチック部品表面、金属表面、ガラス表面等の仕上げ研磨には不適当であった。

このように前記従来の仕上げ磨き用研磨組成物に用いるα−アルミナには
特に、自動車塗装表面の仕上げ研磨において、仕上がり状態が不十分な場合があった。
本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであって、自動車塗装表面等の仕上げ研磨において、良好な研磨力を有し、研磨キズを残さず、かつ光沢良く仕上げることができる仕上げ磨き用研磨組成物に用いるα−アルミナとその製造方法を提供することを目的とする。
これによって、従来不十分であった仕上げ磨き用研磨組成物に用いるα−アルミナの研磨力と仕上がり性が同時に改善され、自動車塗装表面等の良好な仕上げ研磨を行うことができる。

本発明者らは、鋭意研究した結果、50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下である水酸化アルミニウムを1120〜1180℃で焼成することによって得られる研磨用α−アルミナ組成物であって、α−アルミナのα結晶粒子径が1μｍ以下であり、かつ、アマニ油吸油量（JIS K 5101）が65ｍｌ/100g以上であり、かつ、50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下であり、かつ、焼成後に粉砕しないことを特徴とする研磨用α―アルミナ組成物であれば、目的を達することがわかった。

本発明の研磨組成物用α−アルミナを用いると、表１の結果から明らかなように、研磨速度に優れ、研磨キズが残らず、研磨後の仕上がりが良い研磨組成物を提供することができた。

本発明の研磨用α−アルミナ組成物は、研磨粒子として水や有機溶剤に分散した研磨組成物に用いるα−アルミナであって、α結晶粒子径は、1μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５μｍ以下である。α結晶粒子径が１μｍ以上では自動車塗装表面などの被研磨面に研磨キズを残しやすく、光沢が不良となる。
吸油量は、アマニ油吸油量（JIS K 5101に規定するもの）を表し、50ｍｌ/100g以上であることが好ましく、さらに好ましくは65ｍｌ/100g以上である。吸油量が50ｍｌ/100g以下であると、光沢が不良となる。

市販のα−アルミナは、水酸化アルミニウムを焼成後に粉砕して粒度調整していることが多く、粉砕過程でα−アルミナの吸油量が低下するという問題があった。
本発明においては、焼成前に粒度調整を行い、焼成後は粉砕しないというα−アルミナの製造方法を行なった結果、焼成後に粉砕する場合より吸油量の高いα−アルミナ組成物が得られこれが研磨用に適していることを確かめた。
粒子径は、体積基準の積算％粒子径を表し、50％平均粒子径は２〜８μｍ、90％平均粒子径は20μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、50％平均粒子径は４〜６μｍ、90％平均粒子径は15μｍ以下である。50％平均粒子径が２μｍより小さいと研磨力が低下し、８μｍより大きいと研磨キズが目立ち、光沢が低下する。90％平均粒子径が20μｍより大きいと研磨キズが目立つ。

本発明の研磨用α−アルミナ組成物の製造方法は、50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下である水酸化アルミニウムを原料とするのが好ましく、より好ましくは50％平均粒子径が４〜６μｍ、90％平均粒子径が15μｍ以下である。
原料とする水酸化アルミニウムの粒度を調整する理由は、目的とするα−アルミナの粒度と対応させるためであり、焼成後に粉砕による粒度調整をしないためである。
本発明の研磨用α−アルミナ組成物は、電子顕微鏡で観察すると、α−アルミナ結晶の凝集体であり、凝集体の形状は、多角形板状であることがわかった。

このような水酸化アルミニウムの例としては、Ｂ−７０３（日本軽金属製）が挙げられる。
α−アルミナの焼成炉は、電気炉、ガス炉等所定の温度で焼成できれば何でもよいが、焼成雰囲気が酸化雰囲気で、大気圧で焼成可能な電気炉が望ましい。
α−アルミナの焼成温度は、1050〜1250℃が好ましく、より好ましくは1120〜1180℃である。α−アルミナの焼成温度が1050℃より低いとアルミナ結晶のα化率が低すぎるため、このようなアルミナでは研磨組成物に用いた場合、研磨力が低下する。α−アルミナの焼成温度が1250℃より高いとα−アルミナの結晶が成長しすぎるために、研磨組成物に用いた場合、微細な線キズが目立つようになる。

本発明によるα−アルミナを特定する手段として、電子顕微鏡で粒子の形状を観察したり、α結晶粒子径を計測する以外に、Ｘ線回折装置を用いて、特定の回折角における強度比を調べる方法がある。本発明による研磨用α−アルミナにおいては、回折角２θ（deg）＝３５．２付近のピーク強度（I₂）と回折角２θ（deg）＝６６．５付近のピーク強度（I₁₂）の強度比が、I₂：I₁₂＝１００：２５〜３５であることがわかった。

本発明の実施の形態をまとめると以下の通りである。
（１）50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下である水酸化アルミニウムを1120〜1180℃で焼成することによって得られる研磨用α−アルミナ組成物であって、α−アルミナのα結晶粒子径が1μｍ以下であり、かつ、アマニ油吸油量（JIS K 5101）が65ｍｌ/100g以上であり、かつ、50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下であり、かつ、焼成後に粉砕しないことを特徴とする研磨用α―アルミナ組成物。
（２）粒子の形状が、多角形板状であることを特徴とする上記（１）に記載の研磨用α−アルミナ組成物。
（３）Ｘ線回折法による回折角２θ（deg）＝３５．２付近のピーク強度（I2）と回折角２θ（deg）＝６６．５付近のピーク強度（I12）の強度比が、I2：I12＝１００：２５〜３５であることを特徴とする上記（１）又は上記（２）に記載の研磨用α−アルミナ組成物。

（４）50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下である水酸化アルミニウムを1120〜1180℃で焼成し、かつ、焼成後に粉砕しないことを特徴とする研磨用α―アルミナ組成物の製造方法。
（５）上記（１）〜上記（３）のいずれかひとつに記載された研磨組成物用α−アルミナ組成物を、塗装表面の研磨用組成物に添加した塗装表面用研磨用組成物。

次に実施例によって本発明をさらに具体的に詳細に亘って説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
水酸化アルミニウム（B703、50％平均粒子径3.8μｍ、90%平均粒子径7.2μｍ、日本軽金属製）１ｋｇを焼成用の鞘に入れ、電気炉で、約100℃／時間で昇温させ、1180℃、3.5時間保持し、α−アルミナを焼成した。焼結体を解砕して研磨用α−アルミナ組成物を得た。α−アルミナ組成物の吸油量は72ｍｌ/100gであり、50％平均粒子径は4.4μｍ、90%平均粒子径は15.6μｍであった。

（実施例２）
水酸化アルミニウム（B703、50％平均粒子径3.8μｍ、90%平均粒子径7.2μｍ、日本軽金属製）１ｋｇを焼成用の鞘に入れ、電気炉で、約100℃／時間で昇温させ、1150℃、3.5時間保持し、α−アルミナを焼成した。焼結体を解砕して研磨用α−アルミナ組成物を得た。α−アルミナ組成物の吸油量は75ｍｌ/100gであり、50％平均粒子径は4.5μｍ、90%平均粒子径は13.1μｍであった。

（実施例３）
水酸化アルミニウム（B703、50％平均粒子径3.8μｍ、90%平均粒子径7.2μｍ、日本軽金属製）１ｋｇを焼成用の鞘に入れ、電気炉で、約100℃／時間で昇温させ、1120℃、3.5時間保持し、α−アルミナを焼成した。焼結体を解砕して研磨用α−アルミナ組成物を得た。α−アルミナ組成物の吸油量は73ｍｌ/100gであり、50％平均粒子径は4.6μｍ、90%平均粒子径は12.2μｍであった。

（比較例１）
水酸化アルミニウム（B103、50％平均粒子径6.0μｍ、90%平均粒子径22.8μｍ、日本軽金属製）１ｋｇを焼成用の鞘に入れ、電気炉で、約100℃／時間で昇温させ、1150℃、3.5時間保持し、α−アルミナを焼成した。焼結体を解砕してα−アルミナ組成物を得た。α−アルミナ組成物の吸油量は72ｍｌ/100gであり、50％平均粒子径は7.3μｍ、90%平均粒子径は22.3μｍであった。

（比較例２）
水酸化アルミニウム（H42、50％平均粒子径1.0μｍ、90%平均粒子径4.2μｍ、昭和電工製）１ｋｇを焼成用の鞘に入れ、電気炉で、約100℃／時間で昇温させ、1200℃、3.5時間保持したが、α−アルミナは得られず、κ−アルミナが得られた。焼結体を解砕後の50％平均粒子径は3.3μｍ、90%平均粒子径は6.1μｍであった。

（比較例３）
50％平均粒子径が40μｍ、α結晶粒径が１μｍ以下のα−アルミナ（A-26、住友化学製）をボールミルで粉砕して50％平均粒子径が5.1μｍ、90%平均粒子径が16.6μｍであるα−アルミナを得た。このα−アルミナの吸油量は35ｍｌ/100gであった。

実施例１〜３、比較例１〜３で得られたα−アルミナ組成物を用いて研磨組成物を調合し、バフ研磨試験を行ってそれぞれの性能を評価した。
（１）研磨組成物の調合（実施例１〜３、比較例１〜３共通）
水５２．５ｇ中に会合型アルカリ可溶性アクリルポリマー（ロームアンドハースジャパン株式会社製プライマル
ＴＴ−６１５）１ｇ、グリセリン２ｇ、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート（花王株式会社製レオドールＴＷ−Ｏ１２０）０．５ｇを均一に混合し、実施例１〜３、比較例１〜３で得られたα−アルミナ組成物を１０ｇ均一に分散させた。ストッダードソルベント（日石三菱株式会社製ニューソルベントＦ）３０ｇに、流動パラフィン（クロンプトン社製）２ｇ、ヒマシ油１ｇ、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート（花王株式会社製レオドールＴＷ−Ｏ１０６）０．５ｇ混合して、研磨粒子分散液中に乳化させた後、アルカリ剤としてトリエタノールアミン０．５ｇを添加して組成物を増粘させ、研磨組成物を得た。
（２）バフ研磨試験
普通乗用車の黒色ボンネット塗装（補修用速乾ウレタン塗料を塗装したもの）表面を耐水ペーパー＃２０００を用いて軽く水研ぎした。上記（１）で調整した研磨組成物とスポンジバフを用いてペーパー磨き跡の修正を行ない、ペーパー目（ペーパーの磨き傷）の除去速度、仕上げ後のバフ目（バフ及びコンパウンドによる磨き傷）、光沢について評価した。
バフ研磨条件：電動ポリッシャー（リョービ株式会社製ＰＥ―２０００）
ポリッシャー回転速度・・・１５００ｒｐｍ
バフ・・・スポンジバフ（石原薬品製Ｂ−５００）
押圧荷重・・・４ｋｇ

それぞれの評価結果を表１に表わす。
バフ目の除去速度：除去状態は目視評価
○・・・１０〜１５秒
△・・・１５〜２０秒
×・・・２０秒以上
仕上げ後のバフ目：目視評価
◎・・・全くない
○・・・目立たない
△・・・やや目立つ
×・・・よく目立つ
光沢：６０°鏡面光沢度計による評価
◎・・・９０以上
○・・・８５以上９０未満
△・・・７５以上８５未満
×・・・７５未満

本発明の研磨用α−アルミナ組成物は、研磨速度に優れ、研磨キズが残らず、研磨後の仕上がりが良い研磨材として有用であるので、機械部品や電子部品の仕上げ等にも利用することが期待される。

本発明の研磨用α−アルミナ組成物の電子顕微鏡写真

Claims (5)

1. 50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下である水酸化アルミニウムを1120〜1180℃で焼成することによって得られる研磨用α−アルミナ組成物であって、α−アルミナのα結晶粒子径が1μｍ以下であり、かつ、アマニ油吸油量（JIS K 5101）が65ｍｌ/100g以上であり、かつ、50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下であり、かつ、焼成後に粉砕しないことを特徴とする研磨用α―アルミナ組成物。
2. 粒子の形状が、多角形板状であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用α−アルミナ組成物。
3. Ｘ線回折法による回折角２θ（deg）＝３５．２付近のピーク強度（I2）と回折角２θ（deg）＝６６．５付近のピーク強度（I12）の強度比が、I2：I12＝１００：２５〜３５であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨用α−アルミナ組成物。
4. 50％平均粒子径が２〜８μｍ、90％平均粒子径が20μｍ以下である水酸化アルミニウムを1120〜1180℃で焼成し、かつ、焼成後に粉砕しないことを特徴とする研磨用α―アルミナ組成物の製造方法。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかひとつに記載された研磨組成物用α−アルミナ組成物を、塗装表面の研磨用組成物に添加した塗装表面用研磨用組成物。