JPH01139776A - 化学ミリング用マスキング組成物およびその適用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は化学ミリングエ稈に使用される水付マスキング
組成物に関し、かつ上記マスキング組成物をミリングさ
れるべき金Ｂ製晶に適用する方法を包含するものである
。

従来の技術 金属製品の不要部分をエツチングにより取り除くために
強酸または強塩基を用いる化学ミリングはよく知られて
おり、特に航空機産業においては航空様部品の重量の減
量を目的として使用されている。この従来方法において
は、使用されるエツチング浴に耐えるポリマーマスキン
グが直接金属基材に例えば、浸漬により塗布される。塗
布されたマスクを次に適当な型板を用いて彫り（基材の
金属が露出するまで切り抜り）、塗布されたマスクの所
定部分を剥離させて選択的にエツチングしようと思う金
属の部分を露出させる。

エツチング組成物（エツチング剤）の特性は基材の金属
と共に変ることになる。即ち、アルカリ浴がアルミニウ
ム部品をエツチングするために使用され、また酸浴がチ
タン部品をエツチングするために使用される。露出され
た金属がエツチング剤により除去される速度はその濃度
とその温度により変ることになる。

エツチング（化学ミリング）工程の完了後、残りのマス
クを除去し、エツチングした部品を適切な程度にすすぎ
洗いし、必要に応じて脱酸し、乾燥する。適切なマスキ
ングして、所定個所の剥離の準備をするには、実際には
浸漬及び乾燥工程を数回くりかえすことが必要とされる
。

今航空機製造者により使用されている通常のマスキング
組成物は、有機溶媒（例えば、トルＪン／キシレンまた
はパークロロエチレン）に溶解されたゴムエラストマー
である。優者の溶媒はその有効性の故にしばしば採用さ
れている。この現在使用されているコーティング系は揮
発性有機溶媒を高濃度で含む低固形分系である。このマ
スキング組成物はパネルを前記組成物中に浸漬し、余分
の材料を流し落したのち、通常オーブン内で、乾燥させ
るという、２〜３回の浸漬操作により塗布される。この
工程は適当なマスクの厚さが造り上げられるまで繰返さ
れる。一般に用いられている工程は以下のように要約さ
れる。

１、第１被膜を塗る。

２．１００下で４５分間焼付（）る。

３．１５０″Ｆで４５分間焼付ける。

４、冷却させる。

５、部品を「上下逆さに」回転させる。

６、第２被膜を塗る。

７．１００下で４５分間焼付ける。

８．１５０下で４５分間焼付ける。

９、大きなアルミニウム部品を取り去る。

１０、コンベヤー上に総ての押出し成型品、真トリム部
品、１８インチより短い部品を残す。

１１、工程１０で残された部品に第３被膜を塗る。

１２．１００下で４５分間焼付ける。

１３．１５０下で４５分間焼付ける。

１４、工程１０で残された部品を取り去る。

１５、マスキングされたチタン部品を別のラックにのせ
る。

１６、別のオーブン内でチタンを２２５下で焼付ける。

１７、チタン部品を取り去る。

これらの系において使用される溶媒も例外ではなく、そ
して揮発性右機物含有聞（ＶＯＣ）と見なされねばなら
ない。マスク塗布に使用されている上記有機溶媒系は固
形分濃度が低いために通常これらの系のｖＯＣは高く、
１２００９／１程度となる。

マスキング系のＶＯＣを減らすための一方法は溶媒回収
を行ってマスク塗布工程の間に放出される溶媒の大部分
を再生利用することである。しかし、溶媒回収システム
を付加することは工程が複雑となり、また費用が余分に
かかることとなる。

若干の航空機製造業名は現在溶媒回収系を、マスキング
溶液中の溶媒としてパークロロエチレンを使用すること
と組合せて用いている。全コーティング系はクローズド
システムとなって居り、溶媒は浸漬領域と焼イ４け領域
の両方から回収される。

この系の現在の効率は９１％である。溶媒は捕集されて
から、回加Ｉ　することなしにマスキング溶液のうすめ
液として使用される。

発明が解決しようとする課題 上記のクローズドシステムのＡ！設及び運転には費用が
かかることは明らかであり、漏洩はその効率を減じ、そ
して若干のパークロロエチレンはマスク膜の中に保持さ
れて、以後の加工の際に放出される。パークロロエチレ
ンは周知の発がん性の危険を与えるので、そのような危
険は避１ノることが望ましい。

課題を解決ケるための手段 本発明によれば、コーティングされるべき多価金属の塩
の層で表面被覆処理をしたのち、金属部品は少な（とも
２０％の顔料を含みかつ顔料の結合剤に対する比が０．
７５：１〜１　：０．５７である高固形分の融合性ゴム
粒子のアニオン性エマルションの中に浸漬される。前記
の塩で表面被覆処理をした金属部品をアニオン性エマル
ションの中で、所望のコーティングの厚さにまで堆積す
るまで保持し、所望によりすすぎ洗いをし、次いで取り
出し、焼付けしてマスクの形成を完成させる。

このマスクは金属表面の完全な密封を保証するためラテ
ックス密封被膜により上塗りされることが望ましい。

この水切ｍ占及び同特許請求の範囲におけるすべての部
と比率は、特に指示されなければ、干出によるものであ
る。

上記により明らかなように、従来技術の溶媒溶液系の問
題の多くは取りのぞかれる。したがって、本発明の陽極
析出工程は有機溶媒を含まず（あるいは含んでも極めて
少なり）、要求される厚い被膜が一回の適用で直接に堆
積され、そして過剰のマスキング溶液の滴Ｆ除去はもは
や必要ではなくなる。

陽極析出工程についてさらに詳しく述べれば、マスクす
る部品を、陽極ラテックス用凝固剤として働く多価塩の
薄い層でまず被覆する。この操作は部品を多価塩を溶解
しである水の中に浸漬し、次いでその塩水溶液から取り
出し、乾燥させることにより都合好く達成される。多（
の多価塩が陽極析出工程に使用するために知られており
、それらのいずれ−ｂここで使用することができる。こ
の成分としてはｇ４酸カルシウムが例として挙げられる
が、塩化亜鉛もまたアニオン性ラテックスを凝固させる
ために有効な多価塩である。

ここで強調しておきたいことは、多価塩およびそのアニ
オン性エマルジョンにより被覆されるべき対象物に対す
る水性媒体中での適用自身は公知であって、ここに開示
されているものの決定的廿素を構成するものではないこ
とである。

その表面に乾燥した多価塩被覆処理した部品をついで顔
料を加えたアニオン性ラテックス中に浸漬し、そして所
望の膜Ｊ９が堆積するまで保持する。

適当な厚さは０．００８〜０．０２０インチ、好ましく
は０．０１０〜０．０１２インチであり、この方法では
２分間以内に堆積される。

ラテックス被覆した部品は次に７ニオン性ラテツクス浴
から取り出して、通常すすぎ洗いをする。

例えば、すすぎ洗い用水溶液の中に浸漬して過剰のラテ
ックスを除く。次いで、乾燥し、そのコーティングした
部品に焼付けする。すすぎ洗い操作は必らずしも必要で
はない。

追加のラテックス密封被膜を金属表面の完全な密封を保
証するために用心として通常塗布されるが、しかしこの
密封被膜は非常に薄く、通常２ミル以下の厚さである。

ゴム粒子のアニオン性エマルジョンは、エツチング剤と
して使用される強酸および強塩基に対し抵抗性を与える
いかなるゴムポリマーであってもよい。これらのエマル
シコンはゴムポリマーを水性アニオンコロイド系の形に
製造することにより調製されるが、この方法自身は公知
である。発明者らはデュポン社により商品名８４２Ａで
供給されているアニオン性ネオブレン樹脂ラテックスを
使用することを特に好む。ネオブレンはポリクロロプレ
ンホモポリマーである。

ネオブレンはその強酸および強塩基に対する卓越した抵
抗性のために特に好まれるが、しかしその他のゴムポリ
マー（例えば、天然ゴムおよびニトリルゴム）も水性ア
ニオンラテックスの形でネオブレンの代りに使用するこ
とができる。

強度と靭性な与えるために、ポリ塩化ごニリデンエマル
ション、例えば、Ｄａｒａｎ　１４３を添加する（ネオ
ブレンに基づいて０．５％〜５％）。

硬化剤をゴムポリマーを硬化させるためにアニオン性ラ
テックスエマルションに加えてもよく、硬化剤の種類お
よび使用割合はよく知られている。

発明者らは好んで酸化亜鉛を使うが、酸化マグネジｒク
ムｂまた有効である。

水性マスキング組成物について平凹な点は、７ニオン性
ラテツクスが存在する水を最小にするため全固形分を少
なくとも約４５％（好ましく（ま５５％以上）右するよ
うに配合すること、および前に規定したように高い顔料
含有量で顔料を加えることである。これは、形成される
マスクが速やかにかつ均一に要求される厚さに堆積し、
またマスキングされる部品の端から引きはがされない被
膜を堆積するために必要である。多聞の顔料添加はさら
に、堆積した被ｆｆＱかけば立たないことを保証する。

微粉砕された天然クレーは好まれる顔料であり、そして
それはケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカな
どにより増量されてもよい。

水性マスキングエマルションは通常脱イオン水を用いて
配合され、また補助的な目的のため各種助剤を加えても
よい。これらの例を挙げれば、酸化防止剤（例えば、２
．２−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブヂルフェ
ニル）メタン）、キーレート剤（例えば、エチレンジア
ミン四酢酸）、消泡剤（例えば、Ｄｒｃｗｐｌｕｓ　　
Ｌ　４７５　）　、着色剤（例えば、フタロブルー着色
剤）、界面活性剤（例えば、Ｄｒｅｓｉｎａｔｅ　７３
１のような変性ロジンのナトリウム石けん）、並びに水
性媒体のｐＨを調節する助けになるグリシンなどである
。

本発明の水性凝固剤浴は、また耐Ｗ＆食性を高めるため
の可溶性クロム酸塩顔１”ｌ（例えば、重クロム酸ナト
リウム）、基材の湿潤を確実にするための界面活性剤、
および陽極的に析出したマスク被膜の金Ｉｉ！基材への
接着を調節して望みの時に容易にかつ完全に斜頌するこ
とを確実ならしめる助けとなるシリコーン剥離剤を含ん
でいてもよい。

マスキング組成物の一例は次のようである。

■　　　　　　　　　　　　　　　　重量部１−アニオ
ン性ゴムラテックス（註１）４６２−ポリ塩化ビニリデ
ンラテックス （註２＞　　　１．１ ３−酸化亜鉛　　　　　　　　　　　　　　２．５４−
クレー（註３）４８ ５−消泡剤（註４）　　　　　　　　　　　　０．５６
−酸化防止剤（註５）　　　　　　　　　　０．８７−
キレート剤（註６）　　　　　　　　　０．０５８−界
面活性剤（註７）　　　　　　　　　　１．００９−グ
リシン　　　　　　　　　　　　Ｉ）Ｈ調節用註１−デ
ュポン製品ネオブレン８４２Ａを使用できる。

註２−１１．Ｒ，Ｇｒａｃｅ　＆　Ｃｏ、　Ｎｅｗ　Ｙ
ｏｒｋ、　ＮＹ発売のＤａｒａｎ　１４３を使用できる
。

註３−Ｅｎｇｌｅｈａｒｔ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍ
ｐａｎｙ、　Ｈｅｎ１゜Ｐａｒｋ、　ＮＪ発売の微粉砕
天然クレー、△５Ｐ６０２を使用できる。

註４−Ｄｒｅｗ　Ｃｈｅｍｉａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉ
ｏｎ、　Ｂｏｏｎｔｏｎ。

ＮＪ発売のＯｒｅｗｐｌｕｓ　　Ｌ　４７５を使用でき
る。

註５−２．２−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブ
ヂルフェニル）メタン 註６−ニチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩註７−ア
ニオン界面活性剤のナトリウム塩、例えば、１ｌｅｒｃ
ｕｌｅｓ、　Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、　ＤＥ発売のＤｒ
ｅｓｉｎａｔｅ　７３１を使用できる。

ここで指摘しておきたいことは、成分５，６゜７　Ｊ５
よび９は自由選択成分であって、最良の性能を得るため
に使用されるが、しかしそれらは必須成分ではない。

従来の実施方法では顔料を水に混入してから、次に他の
材料を加えるが、本発明方法においては上記の材料を総
て一緒にして同時に混合する。これは水分を最小化し、
そして所望の高い全固形分を与える助けとなる。この場
合は、全固形分は６４％および顔料含債は３３％である
。通常のｐＨは９−１１の範囲内にある。

上記に詳述された混合手順を用いて高い固形分を達成す
ることは特に好まれるが、これは必須条件ではなく、適
当な条件の下で他の方法により水分を最小化することが
できる。

上記のマスキング組成物は望まれるよりさらに若干強く
金属基材に接着するので、これをきれいに剥離すること
を困難にする。１０−２０インヂボンド／リニヤ−イン
チの剥離強さを有することが望ましい。高い剥離強さは
許容することができ、またはそれは凝固剤溶液にシリコ
ーン’１ＪＪｆｔｉ剤を加えることにより減少させるこ
とができる。そのシリコーン剥離剤（水中３０％固形分
）は、約２００−４（３０ボンドの硝酸カルシウムを含
む１００ガロンの凝固剤溶液につき０．５−３ボンドの
量で使用される。特に好まれる凝固剤溶液はさらに１０
０ガロンにつき約１０ボンドの可溶性クロム！！２塩顔
料（例えば、重クロム酸ナトリウム）を含む。凝固剤溶
液は熱い、例えば、約６０℃の温度で部品に適用される
ことが好ましい。

代表的な操作において、凝固剤水溶液は１００ガロンの
溶液につき３０ボンドの硝酸カルシウム、２ボンドのシ
リコーン剥離剤、１０ボンドの重クロム酸ナトリウム、
および湿潤を助けるために１％（７）非イオン界面活性
剤（Ｉｇｅｐａｌ　　ＣＡ　−６３０。

Ｇ　Ａ　Ｆ　Ｃｏｒｐｏｒａ口ｏｎ、　ＮＹ、　ＮＹ製
、を使用できる）を含む。それは６０℃に加熱され、ア
ルミニウム部品がその中に４５〜６０秒間浸漬される。

その濡れた部品は次に６０℃−８０℃で５〜１０分間強
制乾燥される。

乾燥侵ただちに（湿気の吸収を最小にするため）、室温
に冷却し、塩で表面被覆した乾燥部品を、ａｌｌｌｏ、
３にするため十分なグリシンを含む前記のマスキングエ
フルションに浸漬する。マスキングエマルション中に室
温で１分間浸漬の後、アニオン析出工程より１０−１４
ミルの乾燥厚さを有する被膜を堆積させる。被覆された
部品は次いで１０分間空気乾燥してから、１９０℃で１
時間硬化させる。

所望により、これらの硬化剤部品は更にその上に塗布、
焼付けた密封被膜をもっていてもよい。

これは希薄な水性ラテックス中への浸漬、３０分間の空
気中での乾燥及び２４０下での３０分間の焼付けよりな
る。もし密封被膜が施されない場合には、上記マスクを
同じ焼付は操作の下で焼付１ノる。９０％塩化ごニリデ
ン／１０％ブチルアクリレート共重合ラテックス（Ｐｏ
ｌｉｄｃｎｅ３３−００４　。

Ｐａｃｉｆｉｃ　５ｃｏｔｔ　Ｂａｄｅｒ　Ｉｎｃ、、
　　ＲｉｃｈＩｌｌｏｎｄ、　　ＣＡ発売）が密封被膜
用に使用できるが、その他のラテックスおよび水性分散
液も役に立つ。例えば、Ｒｅ１ｃｈｈｏｌｄ　Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ　Ｃｏ、、　Ｅｌｉｚａｂｅｔｈ　ＮＪ、から
商品名Ｔｙｌａｃ　６８−０１０′ｃ発売されているス
チレン−ブタジェン共重合体を含有するラテックス製品
も使用できる。

水性エマルション型のシーラー（密封剤）の使用が通常
必要とされる多量の厄介な揮発性有償溶媒の使用が回避
できるということは評価されるであろう。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 化学ミリングにおいて使用される強酸および強塩基のエ
   ッチング剤による攻撃に耐える剥離性マスクにより金属
   部品を被覆する方法において、前記金属部品を多価金属
   の塩の層で表面被覆し、前記の塩で表面被覆をした金属
   部品を、少なくとも約４５％の全固形分および少なくと
   も２０％の顔料を含み、顔料の結合剤に対する比が０．
   ７５：１〜１：０．５７である、高固形分の融合性ゴム
   粒子のアニオン性エマルションの中に浸漬し、前記の塩
   で表面被覆した金属部品を前記アニオン性エマルション
   中に、所望の被膜の厚さがその上に陽極的に析出するま
   で保持し、次に被覆された部品を取り出してから焼付け
   てマスクの形成を完成することを特徴とする前記の被覆
   方法。