JPS6347070A - 研磨用組成物及び研磨具 - 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、研磨用組成物及び研磨具、詳しくは被研磨物
に良くフィツトする柔軟性を持ち、使用耐久性を向上さ
せる三次元化された砥粒を有し、砥粒の自生発刃を調節
でき、且つ高い硬度の被研磨物から低いものまで、広範
囲に研磨可能な汎用性に冨む、湿式の研磨用組成物及び
研磨具に関するものである。

〔従来の技術〕

物品の研磨は、表面処理の基本的作業の一つであり、一
般家庭における小規模用途から工業的な大規模の用途ま
で、広く利用をされている。そして、研磨具としては、
砥石、サンドペーパー等が代表的なものとして存在して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、砥石、サンドペーパーには、下記の通り
の問題点が存在している。

即ち、砥石は、アランダム等の砥粒と結合剤とよりなる
組成物を、所定形状に成型したものであり、通常、水の
存在下、即ち、湿式で使用されるが、研磨を行うにつれ
、砥粒は次第に摩耗し、研磨能力が低下するので、古い
砥粒を更新し、新らしい砥粒を露出させる必要がある。

従来の砥石においては、砥粒は、被研磨物より硬度の高
いものを、結合剤は、被研磨物より硬度の低いものを、
それぞれ使用し、下記機構により、砥粒の更新を行って
いた。即ち、最も硬さの低い結合剤が次に低い被研磨物
表面により摩耗され、最も硬い砥粒を露出させる。砥粒
は、それより硬さの低い被研磨物を研磨し、削粉を発生
させる。発生した削粉は、結合剤を摩耗させることによ
り、次の砥粒を露出発生させ、所謂、自生発大を行い、
砥粒の新陳代謝が連続して繰返される。この際、結合剤
の摩耗は適度の速さで行なわれる必要がある。この摩耗
の速さが過大であると、砥石がすぐに消耗し、寿命が短
かくなる。一方、摩耗の速さが遅すぎると、砥粒の更新
が行われ難くなり、研磨効率が低下する。このため、結
合剤は、被研磨物の硬度に応じて決定する必要があり、
被研磨物の種類に応じて、多種類の砥石を準備する必要
があった。又、被研磨物が、結合剤より軟かい場合には
、結合剤の硬さに依って、被研磨物の表面が損傷され、
又結合剤の摩耗が少なく、自生発大が行なわれ難（、ア
ルミニウムやプラスチック等の軟質の被研磨物の研磨は
困難であった。更に又、砥石は剛性が大きく、被研磨物
表面にフィツトさせることは困難であった。

一方、サンドペーパーは、被研磨物へのフィツト性は砥
石に比較して僅かに良好であるが、砥粒が単層構造であ
るため、摩耗しても自生発大はなく、砥粒が脱落ずれぼ
ただちに研磨不能となり、寿命が極めて短く、更に、製
造方法に起因して砥粒密度が高いために、発生した削粉
に依って目詰りを生じ易い欠点がある。

本発明は、従来技術の有していた前述の問題点を解消す
ることを目的とし、被研磨物に良くフィツトする柔軟性
を持ち、使用耐久性を向上させる三次元化された砥粒層
を有し、砥粒の自生発大性が調節可能で、自生発大性に
より、後述する研粒率範囲に亘って目詰を生ずることが
無く、高い硬度の被研磨物から低いものまで、広範囲で
研磨可能な、汎用性に富む、湿式の研磨用組成物及び研
磨具を、提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、水により膨潤する蛋白質、又はアルカリ性物
質と反応して水溶化する蛋白質と、ラテックス、及び砥
粒、とを含む研磨用組成物、及び水により膨潤する蛋白
質、又はアルカリ性物質と反応して水溶化する蛋白質と
、ラテックス、および砥粒を含む組成物層、及びバッキ
ング材とよりなり、組成物層はバッキング材に固着され
ている研磨具により、上記問題点を解決せんとするもの
である。

次に、本発明を更に具体的に説明する。本発明において
、砥粒としては、特に限定はなく、金剛砂、人造ダイヤ
モンド、フリント、炭化硼素、アルミナ質グレーン、白
色アルミナ質グレーン、炭化珪素ブレーン等、例えば、
人造コランダムが、好適に使用出来る。粒度は、用途に
応じて選択されるが、通常＃６０〜＃１．０．０００の
ものが好適に使用できる。

なお、本発明においては、後述するように、粒度の大き
い砥粒を使用しても、被研磨物の表面に深い傷が発生す
ることがないので、粒度の大きい砥粒を使用して研磨効
率を高めることができる。

又、特に精度の高い粒度分布を有する砥粒を使用する必
要はなく、粒度分布範囲の広い砥粒を使用することが出
来る。又、組成物中の砥粒の割合（砥粒率、ＪＩＳＲ６
００４号参照）は、１５〜５０％とすることが、後述の
理由に依って、適当であり、上述したすべての粒度範囲
において、優れた性質を有する組成物を得ることができ
る。

その理由は、次の通りである。

一般の砥石において、砥石の全容積中に砥粒が占める割
合が大きければ、その組織は密であると云い、少なけれ
ば粗であると云う。そして、組織の粗密と気孔は、密接
な関係にあって、組織が密になると気孔は少なくなり、
粗になると気孔は多くなる傾向を有する。気孔が多いと
、結合度は弱くなるが、砥石の切れ味は良好となる。従
って、研磨作業の能率を良くするには、この組織の粗密
の程度が重要である。組織が密になるほど砥石の切刃の
数が多くなるので、それだけ能率的な作業が理論上は出
来る筈であるが、実際には研削による発熱、削粉に依る
目詰りが生じるので、冷却水と削粉を収容する気孔を砥
石には必要する。然し、本発明に於いては、切刃の光力
機構に依り、目詰は発生せず、また結合剤が親水性又は
水溶性であるため、冷却水は充分に存在し、特別に砥石
におけるような、気孔を作る必要がない。

本発明において、ラテックスは砥粒を強固に結合し、バ
ンキング材に固着するとともに、砥石に柔軟性、弾力性
、強靭性、を附与する作用を有する。ラテックスは、更
に次のように効果を有する。

即ち、組成物に柔軟性を附与することによって、被研磨
物表面へのフィツト性を良くし、被研磨物への研磨圧力
を均等に伝達し、研磨性を向上させる。また、使用する
砥粒には、規定された粒度番手でも、夫々粒度分布があ
って、大、中、小の粒径の砥粒が中を中心として山形の
分布曲線を形成して存在するが、結合剤が硬く強靭な場
合には、大径砥粒ば加圧上研磨では、被研磨物表面に強
く押し付けられ、その結果、被研磨物表面に深く大きな
幅で損傷を作ることになるが、結合剤が柔軟性、弾性に
冨む場合には、その大径砥粒は、逆に組成物層の中に押
し戻されて突出部が少なくなるため、深く大きな幅の損
傷を防止することができ、表面精度及び鏡面仕上性を向
上させる効果があり、砥粒の粒度分布を広い範囲とする
ことが可能となる。

更に又、柔軟性に関しては、耐水研磨紙の場合、ＪＩＳ
　−Ｒ６２５３−６，３柔軟性試験法において、「粒度
が＃６０．＃８０．＃２２０．＃２４０〜＃１２００の
場合、夫々棒径がφ６０．φ３０．φ１５の棒の曲面に
徐々に密着させながら１８０度折り曲げ、研磨材面の割
れ目の幅が研磨紙の厚さの１．５倍を超えてはならない
」と規定されているが、本組成物の柔軟性は極めてずく
れたものであり、粒度＃６０〜＃１２００の範囲、或は
それ以下の微粒において、０．１３ｍ厚さの不織布、或
は０．２酊厚さの布地に０．３　ｔｓの組成物の皮膜層
を外側にしてφ１ｆｉの棒径に密着させながら１８０度
に折り曲げても割れ目は全く発生せず、また皮膜層を外
側にして単独に１８０度に二つ折にして強く押し当てて
折目を作っても割れ目は全く発生しない。

ラテックスの量が少ないと、これらの性質が低下し、又
、逆にラテックスの量があまり多く、後述した蛋白質の
量が少ない場合には、砥粒の更新が十分行なわれ難くな
る傾向がある。ラテックスと蛋白質の重量割合は固型分
として１０：１０〜１の範囲とするのが適当である。ラ
テックスとしては、後述する蛋白質と混和性を有するも
のが適当であり、天然ゴム、合成ゴム（ブタジェン系、
クロロプレン系、スチレン系、例えばＮＢＲ，ＳＢＲ。

ＢＲ，、ＳＢ、　ＳＰ、　ＰＳ）或はアクリレート系ラ
テ・ノクスが例示される。またラテックスとしては、平
均分子量は製造上の問題から表示が困難であるが、固型
分濃度７０〜８０％程度、平均粒子径０．３０〜０．０
５μ程度のものが好適に使用できる。

本発明において、蛋白質は、以下述べるように、砥粒を
更新する自生光力作用を有する本発明において、最も重
要な成分である。以下述べるような蛋白質を含有する組
成物を湿式研磨に使用すると、蛋白質は水分により膨潤
又は溶解し、研磨の際の圧力の作用により皮膜層の表面
部分が除去され、新しい砥粒が露出する。

この作用は、研磨の加圧、加振する強さの程度に応じて
大となる。従って、本発明組成物においては、研磨の際
の加圧、加振によって砥粒が露出し、砥粒が更新され、
所謂、自生光力が行われる。

この自生光力は、従来のように、結合剤の被研磨物によ
る磨耗によるものでないから、被研磨物の硬度に応じて
結合剤の硬度を変える必要もなく、又、従来不可能であ
ったプラスチックのような極めて柔かく、結合剤より硬
度の低い物体を研磨することも可能である。水により膨
潤する蛋白質、又はアルカリ性物質と反応して水溶化す
る蛋白質としては、カゼイン、膠等が好適に使用出来る
が、コスト、原材料需給面で、カゼインが有利である。

以下、カゼインについて、更に詳述する。

カゼインは末端基としてカルボキシル基、水酸基及びア
ミノ基を有しており、水に対し膨潤はするが、そのまま
では溶解することはない。然し、カゼイン１００ｇに対
し、最低限界量として水酸化ナトリウム３．１ｇ、アン
モニア３．１５　ｇ　、或はアミン類（例トリエチルア
ミン１４ｇ）存在下では溶解し、アルカリ性物質とカル
ボキシル基が反応してカゼインアルカリ類塩を作る。こ
の場合に、水酸化ナトリウムと反応したカゼインナトリ
ウム塩は、乾燥固化しても再び水に熔解する可逆性があ
るが、アンモニア及びアミン類と反応して生じたカゼイ
ンアルカリ類塩は常温〜１２０℃で所要の時間乾燥固化
すると、最終的にはカルボキシル基が再生して、不可逆
性の不溶化物となる。この性質を利用して、カゼインを
アンモニア或はアミン類を夫々上述の重量含有した水溶
液中に溶解し、乾燥固化すれば、水には膨潤するが全く
不溶性の物質にすることができる。

水酸化ナトリウムの量が３．１ｇ以上の場合は、水酸化
ナトリウムの量が多ければ多い程、カゼインは容易に溶
解し、乾燥固化したカゼインナトリウム塩もナトリウム
の含有量が多い程迅速に再溶解するが、カゼインナトリ
ウム塩の溶解性を少なくすることは出来ない。溶解性を
少なくするためには、水酸化ナトリウムの量を３．１ｇ
以下とする必要があるが、その場合にはカゼインを完全
に溶解することが出来ないため、不溶部分を生じて均一
に分散した組成物を得られない。従って、この場合には
不足するアルカリ性成分としてアンモニア、或はアミン
類を上述重量併用することに依り、カゼインを完全に溶
解することができ、これを乾燥固化した場合にはアンモ
ニア或はアミン類は揮散して残留しないため、溶解性の
少ないカゼインナトリウム塩となる。上述の理由に依り
、水酸化ナトリウム量３．１ｇを標準として、それ以上
の量を使用すれば乾燥固化したカゼインナトリウム塩は
容易に溶解し、それ以下の量とすれば、使用した量に相
応して溶解し難くなり、溶解速度の調節が出来る。水酸
化ナトリウムを全く使用しないでアンモニア或はあアミ
ン類を使用した場合には、乾燥固化したものはカゼイン
単体であるため、溶解せず膨潤のみとなり、膨潤はカゼ
イン表面から徐々に軟化し、内部に及ぶため当て擦りす
ると摩擦に依る摩耗となる。

本発明においては、以上の機構による水溶化調節剤を添
加することにより、自生全方の速度を自由に調節するこ
とができる。水溶化調節剤としては、水酸化ナトリウム
が好適であり、又その量は、カゼイン１００ｇに対しＯ
〜１０％Ｗｔとするのが適当で、水酸化ナトリウムが３
．１ｇＷｔ以下の場合にはアンモニア或はトリエチルア
ミンを上述の量添加する。

更に、本発明においては、必要量の防腐剤〔例えば、神
東塗料（株）製品ネオシントールＢＣ−４４０の場合、
カゼイン重量に対し１．０％〕を添加することに依り、
カゼインの腐敗、黴の発生を防止することが出来る。又
分散剤として、例えばピロ燐酸ソーダ等を砥粒重量に対
し１．０％添加することにより、砥粒の分散をいっそう
均一にすることが出来る。本発明組成物は、バッキング
材表面に塗布して使用するのが適当である。好ましい塗
布の厚さは、厚い程耐用寿命が長くなるが、フィツト性
から好ましい厚さは　０．０５〜０．４０ｍ程度である
。

又、塗布の際、組成物原液そのままでも良いが、塗装方
法によっては組成物重量に対し０．５〜０．７５倍程度
の水分を加えて攪拌希釈し、塗布後、乾燥するのが適当
である。バンキング材としては、例えばプラスチックシ
ート、フィルム、種々な形状のプラスチック成型物、天
然あるいは合成繊維から作られた布、紙、木、竹、片面
をラミネートした布、不織布、紙、或は片面をコーテン
グした布、不織布、（これ等の場合反対面に塗布）を使
用すごとができる。

更に、本発明組成物をバッキング材に塗布する際、塗布
に使用する端面を波形に成形したブレードを有するブレ
ードコーターを使用し、波形をした凹凸のある組成物層
を形成させることに依り、研磨性を向上させ、或は、型
抜き版を使用して抜き塗りを行ない、文種々のパターン
の凹凸を有するロールを使用してクラビア方式で転写し
て任意の形状及び分布をもった組成物層のパターンをバ
ンキング材の上に形成させ、被研磨物形状に対するいっ
そうの接触性を向上させることもできる。

更に又、種々の形状のバッキング材に組成物を塗布し、
簡便な濾として平面砥石では接触不能の部分の研磨に使
用することもできる。或は又、組成物をコーテングした
バンキング材の裏側に、接着剤、両面テープを接着して
おき、所要形状のボデーに接着して使用することに依っ
て、均一フィツト性を向上させることもできる。

本組成物の各成分を混合する順序には特に限定はないが
、水溶化調節剤、分散剤、防腐剤、等を必要に応じ添加
したカゼイン溶液に、砥粒を分散させ、次いで、ラテッ
クスを加えるのが実際的である。

〔作用〕

適量の水を添加しながら、被研磨物の表面に擦り当てる
と、結合剤として使用される蛋白質が少しづつ溶解又は
膨潤することにより、組成物の表面層が少しづつ除去さ
れ、自生見方が行われる。

従って、表面層の砥粒が磨耗するにつれて、下層から新
しい砥粒が露出し、砥粒の更新がなされ、長時間にわた
り安定した研磨が行われる。又、自生見方は、従来のも
のの様に結合剤の被研磨物による磨耗によるものでない
為、被研磨物の硬度に応じて結合剤を変える必要もなく
、プラスチックのように極めて柔かく、結合剤より硬度
の低い物体でも研磨することができる。

〔実施例〕

＃８０メソシュ酸カゼイン（比重１．３）を５０ｇを採
取し、別表に示す量の膨潤水を加えで、１２時間密閉し
た容器中でこの酸カゼインを十分に膨潤させる。予め、
防腐剤としてオキシントールＢＣ４４０（カゼイン量に
対し１．０％）、分散剤としてピロ燐酸ソーダ（砥粒重
量に対し１．０％）、別表に示す水溶化調節剤を溶解水
に溶解した水溶液、をそれぞれ加えて前記膨潤した酸カ
ゼインを攪拌器を用いて攪拌しつつ良く溶解させて粘稠
液を得る。そして、砥粒（ホワイトアランダムＷＡ＃５
００、比重３．８５　）を攪拌しながら徐々にこの粘稠
液に均一に分散させる。次に、ラテックスの全量を攪拌
しながら徐々に加え均一に混合する。

別表に、このようにして得られた組成物の組成を示す。

上記組成物原液を、ブレード塗装に依り、バッキング材
の表面に５８０ｇ　（固型分）の割合で塗布乾燥し、組
成物層の厚さのＯ，ｈｎの研磨具を得た。この研磨具を
用いて、硬度の低い塑性流動を佳し易いアルミニウム、
プラスチック等を研磨すると、従来の研磨材を使用した
場合に比較して、約２倍の表面精度で鏡面仕上すること
が出来る。

〔効果〕

すぐれた自生発大性を有し、長時間にわたって安定した
研磨を行うことが出来る。又、上述の通り、従来の砥石
とは全く異なった機構によって研磨を行うものであり、
被研磨物の硬度に応じて結合剤の材質を選ぶ必要はなく
、砥粒粒度分布範囲も幾分広くても良く、研磨できる被
研磨物の範囲が広く、従来のものでは、研磨が難しかっ
たプラスチック等の軟質材料の研磨も良好に行うことが
出来る。又、柔軟性を有しており、被研磨物の表面に良
くフィツトし、曲面によって構成された被研磨物も容易
に研磨することが出来、遊離砥粒に依る研磨でないから
、砥粒の消費量を著しく節約し、遊離砥粒の飛散に依る
環境汚染を防止することが出来る。

更に、原料はすべて容易に入手可能なものであり、粉末
冶金、焼成或は樹脂成型に依って作られる砥石でないの
で、低コストで容易な工程で量産することが出来る、等
のすぐれた効果を有するものである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）水により膨潤する蛋白質、又はアルカリ性物質と
   反応して水溶化する蛋白質と、ラテックス、及び砥粒、
   とを含むことを特徴とする研磨用組成物。
2. （２）蛋白質は、カゼイン又はゼラチンであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の研磨用組成物。
3. （３）ラテックスと、カゼイン又はゼラチンとの重量割
   合は、１０：１０〜１であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の研磨用組成物。
4. （４）水により膨潤する蛋白質、又はアルカリ性物質と
   反応して水溶化する蛋白質と、ラテックス、及び砥粒、
   とを含む組成物層、及びバッキング材とよりなり、組成
   物層はバッキング材に固着されていることを特徴とする
   研磨具。
5. （５）蛋白質は、カゼイン又は膠であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の研磨具。
6. （６）ラテックスと、カゼイン又はゼラチンとの重量割
   合は、１０：１０〜１であることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項記載の研磨具。