JP2006193658A

JP2006193658A - 研磨組成物

Info

Publication number: JP2006193658A
Application number: JP2005008000A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Dougoe; 茂明堂越
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2006-07-27
Also published as: JP2008527149A; EP1841832A1; CA2594786A1; CN101098944A; WO2006076449A1

Abstract

【課題】研磨力に優れ、塗膜についた研ぎ目等を短時間に消すことができる研磨組成物を提供すること。
【解決手段】水、砥粒、石油系溶剤、界面活性剤、及び増粘剤を少なくとも含み、更に可塑剤を０．１〜２０重量％含む研磨組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は研磨組成物に関し、特に自動車塗膜表面のバフ研磨に適した研磨組成物に関する。

自動車事故等のために損傷した自動車のボンネットやドア等の外板部は、例えば特許文献１に記載された方法で補修することができる。まず、損傷により凹んだ部分を叩き出し、その面にパテを塗り、プライマーサーフェーサーを吹き付けて面を平らにする。

次に下塗り及び上塗り塗料をスプレーガンで吹き付ける。その後に、ゴミやブツを極く細かい耐水研磨紙で取り除いたり、肌調整を耐水研磨紙や細目コンパウンドのバフ研磨にて行い、さらに極細・超微粒子コンパウンドによるポリッシングを行って仕上げのツヤ出しを行う。

現状においては、上塗り塗料をスプレーガンで霧状にして塗面に吹き付けするので、硬化乾燥後の塗膜表面に必ず凹凸が生ずる。これは、霧状になった塗料粒子が塗面で、再び他の粒子と一体になるときの塗料の粘度、表面張力、流動性、溶剤の揮発速度とスプレーガンの口径、空気の圧力と流量、塗料の流量、塗面までの距離、噴射角度、そのときの気温、湿度など諸々の条件で、さまざまな形状になる。かかる塗膜表面の凹凸は一般に柚肌と呼ばれる。

補修工程では、新たに補修したところの柚肌と旧来からの柚肌の状態が、塗面表面の凹凸のピッチ及び高さについて一致していなければいけないが、前述のようなさまざまな条件で異なることが多い。これを一致させるために、補修部分を耐水研磨紙やコンパウンドで研磨して、周辺部と近似させる。これを肌調整といっている。

肌調整は、一般的に周辺より柚肌が粗い場合は、１０００番（Ｐ１０００）〜３０００番（Ｐ３０００）の耐水研磨紙で凸部を研磨して、塗面表面の凹凸のピッチ、及び高さを周辺と一致させる。その後に、細目コンパウンドでバフ研磨して、耐水研磨紙の研ぎ目を消し、さらに極細コンパウンドのバフ研磨で細目コンパウンドのバフ目を消しながら肌調整する。最終仕上げとして超微粒子コンパウンドを用いてツヤを出す。

また、補修塗装業者は、完全な空気清浄装置の付いた塗装ブースを持つものは少なく簡易ブース、または、ブースなしの場合もあるので、空気中の極微細なゴミやホコリなどがついて、そのまわりの塗料を吸収して、そこがもり上がってしまったり、ざらざらになったりする。それを耐水研磨紙で研磨して取り除くのでそこに研ぎ目が残る。また、凹部のざらざらは耐水研磨紙では取り除けない。これも肌調整もかねて、コンパウンドで研ぎ目やざらざらを消さなければならない。

バフ研磨は、電動またはエアー駆動の回転数１５００rpm 〜３０００rpm 位のポリッシャーを用い、塗面との接触面にはタオルバフ、ウールバフ、コーデュロイバフ、スポンジバフなどを用いる。この液状のコンパウンドをバフのフェース面にたらして、塗面をバフ研磨する。

従来のバフ研磨工程で使用されるコンパウンドは、砥粒や油脂類を溶解させた石油系溶剤等を、界面活性剤を用いて水中に分散及び乳化させたものが一般的である。例えば、特許文献２には二塩基酸エステルやリン酸エステルのような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にはプラスチック製粒子を含有する水性研磨組成物が記載されている。

耐水研磨紙の２０００番が現在では最も細いが、この研ぎ目をコンパウンドを用いてバフ研磨するが、遊離粒子で研磨するので効率が悪く、時間と労力がかかってしまう。また、研磨布紙で研磨すると効率はよいが、研ぎ目が粗く、また柚肌の凸部のみ研磨して凹部を研磨することができない。
特開平０９−１２３０６５号特開２００４−２５３２３号特開２００４−８９９０７号

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、研磨力に優れ、塗膜についた研ぎ目等を短時間に消すことができる研磨組成物を提供することにある。

本発明は、水、砥粒、石油系溶剤、界面活性剤、及び増粘剤を少なくとも含み、更に可塑剤を０．１〜２０重量％含む研磨組成物を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の研磨組成物は液状であるため柚肌の凹凸を乱し難く、しかも研磨力に優れ、塗膜についた研ぎ目等を短時間に消すことができ、更に研磨後表面の平滑性が優れている。

本発明の研磨組成物は、少なくとも水、砥粒、石油系溶剤、界面活性剤、増粘剤及び可塑剤を含む水性組成物である。

可塑剤
可塑剤としては、塗膜に対する膨潤性及び潤滑性に優れるものが好ましい。塗膜の表面が軟化して研磨力が向上するからである。可塑剤は溶解度パラメータ（ＳＰ値）が８．７〜１１、好ましくは９〜１０であることがわかった。

本発明で言う溶解度パラメータ（δ_ｉ）とは、Small（スモール）による計算式から求められる。該計算法は、polymer handbook fourth editionのVII/682〜VII/685に示されている。

好ましい可塑剤の例には、クエン酸アセチルトリ−ｎ−ブチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリエチル、トリブトキシホスフェート、グルタル酸ジメチル、グルタル酸ジメチルとアジピン酸ジメチルとコハク酸ジメチルとの混合物等がある。特に好ましいものはクエン酸アセチルトリ−ｎ−ブチルである。

可塑剤は、研磨組成物中の可塑剤濃度が０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜５重量％となるように含有させる。研磨組成物中の可塑剤の濃度が０．１重量％未満であると研磨効率が十分に向上せず、２０重量％を超えると塗膜が劣化する可能性がある。

砥粒
本発明で用いる砥粒は、平均粒子径が０．５〜５０μｍの範囲ものが好ましい。特にバフ研磨の粗磨き工程では１０〜５０μｍが好ましく、仕上げ磨き工程では０．５〜１０μｍ程度が好ましい。砥粒の平均粒子径が０．５μｍ未満では、研磨力が弱すぎるし、５０μｍを超えると研磨キズが深く入りすぎるため、仕上げに時間がかかりすぎる。砥粒を構成する研磨材料の硬度は、概ね旧モース硬度が３〜１０の範囲で、好ましくは４〜１０の範囲のものが用いられる。旧モース硬度が３未満では研磨力が弱すぎる。研磨材料としては周知の天然研磨材や人造研磨材が挙げられる。

天然研磨材としては（焼成）ケイソウ土、トリポリ、（焼成）カオリン、硅石粉等があり、人造研磨材としてはアルミナ質研磨材（例えば、焼成アルミナ研磨材、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・解砕型アルミナ研磨材等）、コロイダルシリカ、合成シリカ、炭酸カルシウム、酸化第二錫等が好適に用いられる。
本発明では、これらの研磨材を、１種又は２種以上併用することができる。

また、砥粒の含有量は、全体の研磨組成物を１００重量％として、１〜６０重量％の範囲で用いることが出来る。砥粒の含有量が１重量％未満では研磨力が弱すぎるし、６０重量％を超えると仕上がりが悪く、作業中の粉の飛散が多くなる。

石油系溶剤
石油系溶剤とは石油の分留によって得られる有機溶剤をいう。本発明で用いられる石油系溶剤としては、沸点が１２０℃以上の飽和脂肪族炭化水素及び／又は飽和脂肪族環状炭化水素が良く、砥粒の研磨力を向上させるために研磨組成物の塗膜に対する濡れ性を向上させたり、塗膜をわずかに軟化させたりする作用を有するものである。石油系溶剤の沸点が１２０℃未満では乾燥が速すぎて石油系溶剤の作用や乳化物の安定性が十分に得られない。

このような石油系溶剤の例としては、灯油、ソルベントナフサ、ストッダードソルベント等の石油系脂肪族溶剤、ノナン、デカン、ドデカン等の飽和脂肪族炭化水素、ショウノウ油、テレピン油、パイン油等のテルペン系溶剤、ピネン、ジペンテン等のテルペン類等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

芳香族系炭化水素は芳香族環を含み人体に対して有害であり、また臭気も強く環境に悪影響を与える。したがって、芳香族系炭化水素は用いないことが好ましい。

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％を占める量用いられる。石油系溶剤の含有量が１０重量％未満であると研磨作業中に研磨組成物の乾燥が早すぎて十分な研磨量が得られない。また、６０重量％を超えると研磨組成物の乾燥が遅すぎていつまでもべたべたしているため、作業の終点がわかり難くなる。

界面活性剤
界面活性剤は分散相と分散媒の間の界面張力を低下させ、研磨粒子の分散や溶剤の乳化等を行うための必要成分である。界面活性剤の例としては、オレイン酸、ステアリン酸等の脂肪酸からなる石鹸類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。

増粘剤
研磨組成物の粘度を増大し調節するために、増粘剤を添加することができる。研磨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磨くことができなくなる。従って、研磨組成物の粘度を調節するのに増粘剤が用いられる。

増粘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増粘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。

さらに、チキソ付与剤を用いることができる。チキソ付与剤はコロイド溶液であり、外部から力を加えるとゲル状からゾル状に変化して流動性を示すが、放置すると再びゲル状に戻る物質である。チキソ付与剤の例には、無水ケイ酸アルミニウム、クレー、マイカ微粉末のような無機物、および脂肪酸誘導体および水素化ヒマシ油のような有機物がある。

その他の添加剤
研磨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研磨組成物に、必要に応じ添加することができる。

研磨組成物の調製
上述の成分を水と混合することにより、本発明の研磨組成物が得られる。水としては水道水、蒸留水又は脱イオン水を用いてよい。脱イオン水が好ましい。なぜなら、研磨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。水は、研磨組成物の１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％を占める量用いられる。

研磨組成物を調製する際は、例えば、水に界面活性剤、増粘剤、可塑剤、添加剤、石油系溶剤、砥粒のような種々の成分を添加しながら、混合物を連続的に撹拌する。その後、研磨組成物は高剪断混合機により均一な分散体が形成されるまで混合する。

塗膜表面の仕上げ方法
本発明の塗膜表面の仕上げ方法では、まず、砥粒寸法約５〜１５μｍ（ＪＩＳＲ６００１によれば＃１０００〜＃３０００）の耐水ペーパー及び水を使用して、吹付け塗装した塗膜の表面に付いたごみ、塗料の塊、塗膜欠陥等を除去する。

次いで、本発明の研磨組成物を使用して、上記耐水ペーパー及び弾性研磨材等によって生じた研ぎ目等を消し、艶出しを行う。具体的には、ウールバフのような硬めのバフに本発明の研磨組成物をのせて、研ぎ目が形成された塗膜表面を磨く。磨き工具としては、硬めの中間バフパッドを備えたシングルアクションサンダー又はシングルポリッシャーを用いてよい。

その後、スポンジバフと砥粒寸法約２〜３μｍの液体研磨材を使用して、仕上げの艶出し研磨を行う。

一般に可塑剤は揮発性に乏しく、塗膜組織中に可塑剤が残留すると、補修後の塗膜物性に悪影響を与える怖れがある。そのため、本発明の研磨組成物を使用して研ぎ目を消した後には、上述のような艶出し研磨を更に行うことにより、可塑剤に触れた塗膜を完全に除去することが好ましい。

以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

実施例１
イオン交換水と界面活性剤とを秤とり、攪拌して均一にした。この混合物に砥粒を加え均一な分散体となるまで撹拌した。ここに石油系溶剤及び残りの成分を加え、徐々に攪拌速度を上げながら均一なエマルションになるまで乳化して研磨組成物を得た。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クエン酸アセチルトリ−ｎ−ブチル（ＳＰ値：９．０６）
^ｂ平均粒径２０μｍのアルミナ

得られた研磨組成物を研磨力及び仕上げ性能について評価した。評価方法を以下に示す。
１．研磨力
６００ｍｍ×４５０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのボンデ鋼板に日本ペイント社製黒塗料「スペリオ４８０」をスプレーガンで乾燥膜厚が２０〜３０μｍになるように塗布した。塗膜を一晩乾燥させた後、その上に日本ペイント社製スペリオ２４０クリアを乾燥膜厚が２０〜４０μｍになるようにスプレー塗布し、６０℃のオーブン中で１時間硬化させて試験片を得た。

研磨組成物５グラムを試験片の塗膜表面にのせ、日立製作所社製電動シングルポリッシャを用いて、速度１５００回転／分で５０秒間研磨した。この時使用したバフは、３Ｍ社製「セパレートウールバフ５７６０」で、「セパレートバフクッションパッド５７４３」及び「テーパーバフパット５７１８」を介してポリッシャーに接合したものである。

研磨の前後における試験片の重量変化を測定し、塗膜研磨量を決定した。結果を表４に示す。

２．仕上げ性能１
３Ｍ社製「スキャロップパッド」に「スキャロップディスク＃１２００」を貼り付け、試験片の塗膜表面を手で３０往復させ、研ぎ目をつけた。

研磨組成物３グラムを試験片の塗膜表面にのせ、日立製作所社製電動シングルポリッシャーを用いて、速度１５００回転／分で１０往復研磨して研ぎ目を消した。この時使用したバフは、３Ｍ社製「セパレートウールバフ５７６０」で、「セパレートバフクッションパッド５７４３」を介してポリッシャーに接合したものである。

フェース材を３Ｍ社製「セパレートソフトスポンジバフ５７６４」に交換し、３Ｍ社製超微粒子コンパウンド「ハード２Ｌ」を塗膜表面にのせ、艶出し研磨を行った。

艶出し研磨後の塗膜表面の表面粗さ（Ｒａ）を、小坂研究所社製の「ＳｕｒｆｃｏｒｄｅｒＳＥ１７００α」を用いて測定した。測定は５箇所について繰返し、平均値を評価値とした。

３．仕上げ性能２
４ｋｇの重りを乗せた＃１５００の３Ｍ社製「４０１Ｑ水研ぎシート」を、試験片の塗膜表面にのせて２０往復させ、研ぎ目をつけた。

研磨組成物３グラムを試験片の塗膜表面にのせ、日立製作所社製電動シングルポリッシャーを用いて、速度１５００回転/分で１０往復研磨して研ぎ目を消した。この時使用したバフは、３Ｍ社製「セパレートウールバフ５７６０」で、「セパレートバフクッションパッド５７４３」を介してポリッシャーに接合したものである。

艶出し研磨後の塗膜表面の表面粗さ（Ｒａ）を、キーエンス社製レーザー顕微鏡「ＶＫ−９５００」を用いて測定した。測定は５箇所について繰返し、平均値を評価値とした。

実施例２
可塑剤の含有量を４．７６重量％としたこと以外は実施例１と同様にして研磨組成物を作製した。この研磨組成物の組成を表２に示す。

［表２］

得られた研磨組成物を研磨力について、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表４に示す。

実施例３〜６
表５に示す可塑剤を用いること以外は実施例１と同様にして研磨組成物を作製した。得られた研磨組成物を仕上げ性能について、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表５に示す。

比較例
可塑剤を使用しないこと以外は実施例１と同様にして研磨組成物を作製した。この研磨組成物の組成を表３に示す。

［表３］

^ｂ平均粒径２０μｍのアルミナ

得られた研磨組成物を研磨力及び仕上げ性能について、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表４及び表５に示す。

［表４］
研磨力評価結果

表４の結果より、実施例の研磨組成物は比較例のものと比較して研磨力に優れている。

［表５］
仕上げ性能評価結果

ａ：クエン酸アセチルトリ−ｎ−ブチル（森村商事社製「シトロフレックスＡ−４」）
ｂ：グリセリルトリアセテート（大八化学社製「トリアセチン」）
ｃ：ジオクチルアジペート（新日本理化社製「サンソサイザーＤＯＺ」）
ｄ：ジイソノニルアジペート（大八化学社製「ＤＩＮＡ」）
ｅ：トリクレジルフォスフェート（大八化学社製「ＴＣＰ」）

表５の結果より、実施例の研磨組成物を使用して研ぎ目を消すと、比較例のものと比較して研磨後仕上がった表面の平滑性が優れている。

Claims

水、砥粒、石油系溶剤、界面活性剤、及び増粘剤を少なくとも含み、更に可塑剤を０．１〜２０重量％含む研磨組成物。
前記可塑剤の溶解度パラメータが８．７〜１１である請求項１記載の研磨組成物。
前記可塑剤がクエン酸アセチルトリ−ｎ−ブチル、クエン酸アセチルトリエチル、クエン酸トリエチル、トリブトキシホスフェート、グルタル酸ジメチル、グルタル酸ジメチルとアジピン酸ジメチルとコハク酸ジメチルとの混合物からなる群から選択される少なくとも一種である請求項１又は２記載の研磨組成物。
前記砥粒の平均粒径が２〜３０μｍである請求項１〜３のいずれか記載の研磨組成物。