專利名稱：：磨料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種磨料組合物，特別是涉及適合汽車涂膜表面拋光研磨(buffabrading)用的磨料組合物。
背景技術(shù)：
：被汽車事故等所損壞的汽車外板部分如罩蓋和門，可以用專利文獻(xiàn)1所述的方式修復(fù)。首先，將損壞引起的凹陷部分敲出，在表面上施加油灰，并對(duì)其噴涂頭二道混合底漆，從而使表面平坦。然后，用噴槍對(duì)其噴涂底涂層和保護(hù)涂層油漆。之后，用很細(xì)的防水砂紙除去灰塵和污垢，通過(guò)防水砂紙或以微細(xì)化合物的拋光研磨而進(jìn)行質(zhì)地(texture)調(diào)整，并用極細(xì)/超細(xì)粒子化合物進(jìn)一步進(jìn)行磨光(polishing),使最后產(chǎn)生光澤。目前，由于保護(hù)涂層油漆被噴槍霧化并噴涂到待涂布的表面上，油漆干燥和固定后，不可避免地在涂膜表面上產(chǎn)生凹凸。這是因?yàn)椋?dāng)霧化的油漆粒子再次與涂膜表面上的其他粒子結(jié)合時(shí)，它們根據(jù)下列各種條件形成各種形狀油漆的粘度、表面張力和流動(dòng)性，溶劑的蒸發(fā)速度和噴槍的直徑，空氣的壓力和流速，油漆的流速，待涂布的表面的距離，噴涂角度，操作時(shí)的溫度和濕度等。涂膜表面的凹凸通常稱作"油漆皺皮(orangepeel)"。在修理過(guò)程中，新修部分的油漆皺皮狀態(tài)需要在凹凸的間距和高度上與涂膜表面上的初始油漆皺皮一致；但是，它們通常隨上述條件的變更而不同。為了使上述油漆皺皮彼此一致，對(duì)修理的部分用防水砂紙、化合物等研磨，使之接近于周圍部分。這個(gè)過(guò)程稱作質(zhì)地匹配(texturematching)。在油漆皺皮比周圍部分粗糙的情況下，通常通過(guò)用防水砂紙#1000(P1000)至弁3000(P3000)研磨凸起部分而進(jìn)行質(zhì)地匹配，從而使涂膜表面t的凹凸間距和高度與周圍部分一致。然后，用微細(xì)化合物進(jìn)行拋光研磨以除去防水砂紙的研磨痕跡，然后用極細(xì)化合物通過(guò)拋光研磨進(jìn)行質(zhì)地匹配，從而除去微細(xì)化合物的拋光痕跡。最后用超細(xì)化合物進(jìn)行精整(finishing)過(guò)程從而提供光澤。涂布和修理商很少具有配備理想空氣凈化器的涂布工棚，因而當(dāng)在簡(jiǎn)易工棚或沒(méi)有工棚的條件下進(jìn)行涂布時(shí)，空氣中很細(xì)的污物或灰塵會(huì)粘住和吸附涂料，從而產(chǎn)生堆積和粗糙度。用防水砂紙將其除去會(huì)在上面留下研磨痕跡。此外，防水砂紙不能除去凸起部分上的粗糙度。因此，研磨痕跡或粗糙度不得不用化合物結(jié)合質(zhì)地匹配而擦去。拋光研磨中，采用了具有約1500至3000rpm轉(zhuǎn)速的電動(dòng)或氣動(dòng)磨光器，并且將毛巾拋光輪、羊毛拋光輪、燈芯絨拋光輪、海綿拋光輪等用于要和涂膜表面接觸的表面。將液體化合物滴到拋光輪的接觸面上，并對(duì)涂膜表面進(jìn)行拋光研磨。用于拋光研磨過(guò)程的傳統(tǒng)化合物含有磨料粒子、以及溶解在石油溶劑中的油和脂肪，其在水中以表面活性劑乳化或分散。例如，專利文獻(xiàn)2記載了水性磨料組合物，其含有潤(rùn)滑油如二元酸酯和磷酸酯。專利文獻(xiàn)3記載了水性磨料組合物，其含有塑料粒子。目前防水砂紙#2000具有最細(xì)的間距，但是會(huì)形成研磨痕跡。因此研磨痕跡必須用拋光輪和化合物擦去，但是由于自由粒子而使研磨效率差，從而使該操作費(fèi)力耗時(shí)。盡管砂布-紙?zhí)峁┝烁哐心バ?，但研磨的痕跡變粗了。另外，砂布-紙只能研磨油漆皺皮的凸起部分，不能研磨凹陷部分。[專利文獻(xiàn)]日本專利Kokai公開No.123065/1997[專利文獻(xiàn)2]日本專利Kokai公開No.2004-25323[專利文獻(xiàn)3]日本專利Kokai公開No.2004-89907發(fā)明的公開內(nèi)容發(fā)明要解決的問(wèn)題本發(fā)明解決了上述常規(guī)問(wèn)題，其目的在于提供研磨能力優(yōu)異的磨料組合物，并能在短時(shí)間內(nèi)擦去涂膜上形成的研磨痕跡。解決問(wèn)題的手段本發(fā)明提供了磨料組合物，其至少包含水、磨料粒子、石油基溶劑、表面活性劑和增稠劑，進(jìn)一步包含0.1-20重量％的增塑劑，并由此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。發(fā)明的效果本發(fā)明的磨料組合物由于是液體，因而不太可能使油漆皺皮的凹凸混亂，研磨能力優(yōu)異從而能在短時(shí)間內(nèi)擦去涂膜上形成的研磨痕跡，并且研磨后的表面具有極好的光滑度。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的磨料組合物是水基組合物，其至少包含水、磨料粒子、石油基溶劑、表面活性劑、增稠劑和增塑劑。增塑劑增塑劑優(yōu)選對(duì)涂膜的溶脹和潤(rùn)滑性能優(yōu)異。這是因?yàn)橥磕さ谋砻姹卉浕?，從而改進(jìn)了研磨能力。已發(fā)現(xiàn)增塑劑具有8.7至11、優(yōu)選9至10的溶解度參數(shù)(SP值)。本文所指的溶解度參數(shù)(5j)是由Small公式計(jì)算的數(shù)值。計(jì)算方法示于PolymerHandbookForthEdition(聚合物手冊(cè)第四版)的VII/6S2至VII/6S5中。優(yōu)選的增塑劑例子包括療檬酸乙酰基三正丁酯，擰檬酸乙酰基三乙酯，檸檬酸三乙酯，磷酸三丁氧酯，戊二酸二甲酯，以及戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯和琥珀酸二甲酯的混合物，等等。特別優(yōu)選的增塑劑包括檸檬酸乙酰基三正丁酯。含有的增塑劑使磨料組合物的增塑劑濃度為0.1-20重量％，優(yōu)選0.5-5重量o/。。當(dāng)磨料組合物中增塑劑的濃度少于0.1重量％時(shí)，研磨效率不會(huì)充分改進(jìn)；濃度超過(guò)20重量％可以導(dǎo)致涂膜的劣化。磨料粒子本發(fā)明所用的磨料粒子優(yōu)選平均粒徑在0.5-50Mm之間。特別是，在拋光研磨的粗略研磨步驟中平均粒徑優(yōu)選為10-50/mi，而在精整研磨步驟中則優(yōu)選約0.5至約10/mi。當(dāng)磨料粒子的平均粒徑在0.5Mm以下，研磨能力太弱；如果平均粒徑超過(guò)50/xm，則研磨的刮痕太深，從而要耗很多時(shí)間擦去。由所用磨料粒子構(gòu)成的研磨材料的硬度大致為3-10舊莫氏硬度，優(yōu)選為4-10。舊莫氏硬度少于3，研磨能力太弱。磨料的例子包括公知的天然磨料和人造磨料。適用的天然磨料包括(燒結(jié)的)硅藻土、硅藻石(tripoli)、(燒結(jié)的)高嶺土、二氧化硅粉等；適用的人造磨料包括氧化鋁磨料(如燒結(jié)的氧化鋁磨料，褐色氧化鋁磨料/白色氧化鋁磨料/粉紅色氧化鋁磨料/單晶熔融氧化鋁磨料等)、膠態(tài)二氧化硅、合成的二氧化硅、碳酸鈣、氧化錫等。在本發(fā)明中，這些磨料可以單獨(dú)使用或者不少于兩種組合使用。以磨料組合物的總重量為100%計(jì)，磨料粒子的適用含量為1-60重量％。當(dāng)磨料粒子的含量少于1重量％時(shí)，研磨能力太弱；當(dāng)含量超過(guò)60重量°/。時(shí)，則精整太差，并且操作中粉末散播增加。石油基溶劑石油基溶劑代表由石油分餾得到的有機(jī)溶劑。用于本發(fā)明的石油基溶劑有利地包含沸點(diǎn)為12(TC或更高的飽和脂族烴和/或飽和脂環(huán)烴，其改進(jìn)了磨料組合物對(duì)涂膜的潤(rùn)濕度，從而改進(jìn)了磨料粒子的研磨能力，或者a有如使涂膜略微軟化的作用。當(dāng)石油基溶劑的沸點(diǎn)在120'c以下吋，則由于干燥太快，不能充分獲得石油基溶劑的作用和乳化液的穩(wěn)定性。所述石油基溶劑的粒子包括石油基脂族溶劑如煤油、石腦油溶劑、Stoddard溶劑；飽和脂族烴如壬烷、癸垸和十二烷；蔽基溶劑如樟腦油、松節(jié)油和松油；萜如松萜和雙蒎烯等。這些可以單獨(dú)使用或者不少于兩種組合使用。芳族烴具有芳香環(huán)，因此對(duì)人體有害，并且其氣味過(guò)強(qiáng)，因而對(duì)環(huán)境具有有害作用。因此，優(yōu)選不使用芳族烴。石油基溶劑的用量占磨料組合物的10-60重量％，優(yōu)選占20-40重量％。當(dāng)石油基溶劑的含量在10重量％以下時(shí)，磨料組合物干燥太快，因而不具有足夠的磨料量。當(dāng)石油基溶劑超過(guò)60重量％時(shí)，磨料組合物緩慢干燥，長(zhǎng)時(shí)間保持濃稠，從而難以注意到操作的停止時(shí)間。表面活性劑表面活性劑降低了分散相與其分散介質(zhì)之間的界面張力，是分散磨料粒子、乳化溶劑等的必要成分。表面活性劑的例子包括由脂肪酸如油酸和硬脂酸制成的肥皂、聚氧乙烯烷基醚等。增稠劑為了增加和控制磨料組合物的粘度，可以加入增稠劑。磨料組合物的粘度過(guò)低往往導(dǎo)致組合物從汽車的垂直表面流下，因而使工人不能用該組合物合適地研磨汽車。因而，增稠劑用于調(diào)整磨料組合物的粘度。增稠劑的典型例子包括水合硅酸鋁、蒙脫石粘土的二甲基雙十八垸基鹽、堿溶性丙烯酸聚合物乳液、膠態(tài)二氧化硅、和重金屬皂如油酸鉛、油酸鋅、硬脂酸鋅和硬脂酸鋁。本發(fā)明優(yōu)選使用的增稠劑包括堿溶性丙烯酸聚合物的水性乳液。此外，可以使用觸變劑。觸變劑為膠態(tài)溶液，當(dāng)對(duì)其施加外力時(shí)，溶液從凝膠變成溶膠，從而表現(xiàn)出流動(dòng)性。當(dāng)使溶膠靜止，它就再次回復(fù)為最初的凝膠。觸變劑的例子包括無(wú)機(jī)物質(zhì)如無(wú)水硅酸鋁、粘土和細(xì)云母粉，和有機(jī)物質(zhì)如脂肪酸衍生物和氫化蓖麻油。其它添加劑為了抑制磨料組合物中細(xì)菌生長(zhǎng)的目的，可以采用穩(wěn)定劑和防腐劑。典型例子包括對(duì)羥基苯甲酸甲酯、對(duì)羥基苯甲酸乙酯、對(duì)羥基苯甲酸丙酯、對(duì)羥基苯甲酸丁酯、山梨酸鉀、山梨酸和鄰苯基苯酚。顏料、染料和香料也可任選添加到本發(fā)明的磨料組合物中。磨料組合物的制備用水混合上述成分可以得到本發(fā)明的磨料組合物。可使用的水的例子包括自來(lái)水、蒸餾水和去離子水。優(yōu)選去離子水。這是因?yàn)閺闹谐チ舜龠M(jìn)磨料組合物中微生物生長(zhǎng)的離子和其它物質(zhì)，從而導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)的可能性低。水的用量占磨料組合物的10-60重量％，優(yōu)選20-40重量％。當(dāng)制備磨料組合物時(shí)，舉例來(lái)說(shuō)，將混合物持續(xù)攪拌，同時(shí)向水中加入各成分例如表面活性劑、增稠劑、增塑劑、添加劑、石油基溶劑和磨料粒子。此后，用高剪切攪拌機(jī)將磨料組合物混合，直至形成均勻的分散體。精整涂膜表面的過(guò)程根據(jù)本發(fā)明精整涂膜表面的過(guò)程，首先，對(duì)已經(jīng)噴霧涂布的涂膜表面上的灰塵、涂層塊、涂層缺陷等，用磨料粒度5-15Ami(根據(jù)JISR6001，#1000至#3000)的防水砂紙和水去除。然后，對(duì)防水砂紙、彈性研磨材料等產(chǎn)生的研磨痕跡，用本發(fā)明的磨料組合物擦除。具體是，將本發(fā)明的磨料組合物放在硬型拋光輪如羊毛拋光輪上，并用其研磨其上形成有研磨痕跡的涂膜表面?？捎玫难心スぞ甙ㄅ溆杏残椭虚g拋光墊的單動(dòng)砂磨機(jī)、單動(dòng)磨光機(jī)等。然后，用海綿拋光輪和磨料粒度約2-3/xm的液體磨料組合物，進(jìn)行磨光而實(shí)現(xiàn)精整目的。增塑劑通常揮發(fā)性差，因而修理后，留在涂膜組織中的增塑劑對(duì)涂膜的物理性能可具有不利影響。因此，當(dāng)用本發(fā)明的磨料組合物擦除研磨痕跡時(shí)，優(yōu)選通過(guò)進(jìn)一步進(jìn)行上述的磨光來(lái)完全除去與增塑劑接觸的涂膜。下面的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是，不能解釋成將本發(fā)明限制在這些實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。實(shí)施例1稱重離子交換水和表面活性劑，然后對(duì)所得溶液均勻攪拌。在該混合物中加入磨料粒子，然后攪拌直至得到均一的分散體。將石油基溶劑和剩余成分加入其中，同時(shí)攪拌速度逐漸增加，直至成為均一的乳液以得到磨料組合物。這種磨料組合物的組成示于表1。增塑劑的濃度是0.99重量％。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>a:檸檬酸乙酰基三正丁酯(SP值9.06)b:平均粒徑20/mi的氧化鋁對(duì)所得磨料組合物的研磨能力和精整能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)過(guò)程如下1.研磨能力用噴槍對(duì)600mmx450mm和0.8mm厚的粘貼鋼板(bondesteelplate)施加NipponPaintK.K.制造的黑色油漆"SUPERIO480"，使形成20-30jum厚的干涂膜。涂膜干燥過(guò)夜后，將NipponPaintK.K.制造的"SUPERIO240CLEAR"噴涂在其上，使形成20-40/mi厚的干涂膜，然后產(chǎn)物在60。C烤箱中固化1小時(shí)，得到測(cè)試片。將5g磨料組合物置于測(cè)試片的涂膜表面上，然后用HitachiK.K.制造的電動(dòng)單動(dòng)磨光機(jī)，對(duì)測(cè)試片以1500轉(zhuǎn)每分鐘進(jìn)行研磨50秒。這時(shí)用的拋光輪是3M公司制造的分離型羊毛拋光輪"SEPARATEWOOLBUFF5760"，其通過(guò)"分離型拋光墊5743(SEPARATEBUFFCUSHIONPAD5743)"和"錐形拋光墊5718(TAPEREDBUFFPAD5718)"與磨光機(jī)連接。測(cè)量研磨前后測(cè)試片的重量改變，從而確定涂膜的磨料量。結(jié)果示f表4。2.精整能力1將3M公司制造的"扇形盤(SCALLOPDISK)#1200"應(yīng)用于"扇形墊(SCALLOPPAD)"，并將它們手動(dòng)在測(cè)試片的涂膜表面來(lái)回30次，形成研磨痕跡。將3g磨料組合物置于測(cè)試片的涂膜表面上，然后用HitachiK.K.制造的電動(dòng)單動(dòng)磨光機(jī)在1500轉(zhuǎn)/分鐘的速度下來(lái)回研磨10次，以擦除研磨痕跡。這時(shí)用的拋光輪是"分離型羊毛拋光輪5760("SEPARATEWOOLBUFF5760)"，由3M公司制造，其通過(guò)"分離型拋光墊5743(SEPARATEBUFFCUSHIONPAD5743)"與磨光機(jī)連接。表面元件換成3M公司制造的"分離型軟海綿拋光輪5764(SEPARATESOFTSPONGEBUFF5764)"，將3M公司制造的超細(xì)粒子化合物"HARD2L"置于涂膜表面上，并進(jìn)行磨光。磨光后，涂膜表面的表面粗糙度(Ra)用KosakaKenkyushoK.K.制造的"SURFCORDERSE1700a"測(cè)量。重復(fù)測(cè)量5次，取平均值作為評(píng)價(jià)值。3.精整能力2將3M公司制造的"401Q水磨片(401QWATERABRASIVESHEET)"弁1500置于4kg重的測(cè)試片的涂膜表面上，使它們來(lái)回20次而形成研磨痕跡。將3g磨料組合物置于測(cè)試片的涂膜表面上，然后用HitachiK.K.制造的電動(dòng)單向磨光機(jī)在1500轉(zhuǎn)/分鐘的速度下對(duì)測(cè)試片來(lái)回研磨10次，從而擦除研磨痕跡。這時(shí)用的拋光輪是3M公司制造的"分離型羊毛拋光輪5760"，其通過(guò)"分離型拋光墊5743"與磨光機(jī)連接。將表面元件換成3M公司制造的"分離型軟海綿拋光輪5764"，將3M公司制造的超細(xì)粒子化合物"HARD2L"置于涂膜表面上，并進(jìn)行磨光。磨光后，涂膜表面的表面粗糙度(Ra)用KeyenceK.K.制造的激光顯微鏡"VK-9500"測(cè)量。重復(fù)測(cè)量5次，取平均值作為評(píng)價(jià)值。實(shí)施例2根據(jù)實(shí)施例1所述基本相同的方式制備磨料組合物，除了增塑劑的含量為4.76重量％。該磨料組合物的組成示于表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>a:檸檬酸乙?；□?SP值9.06)b:平均粒徑20pm的氧化鋁對(duì)所得磨料組合物根據(jù)實(shí)施例1所述基本相同的方式評(píng)價(jià)研磨能力。結(jié)果示于表4。實(shí)施例3-6根據(jù)實(shí)施例1所述基本相同的方式制備磨料組合物，除了采用表5所示的增塑劑。對(duì)所得磨料組合物根據(jù)實(shí)施例1所述基本相同的方式評(píng)價(jià)精整能力。結(jié)果示于表5。比較例根據(jù)實(shí)施例1所述基本相同的方式制備磨料組合物，除了不用增塑劑。該磨料組合物的組成示于表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>b:平均粒徑20jtmi的氧化鋁對(duì)所得磨料組合物根據(jù)實(shí)施例1所述基本相同的方式評(píng)價(jià)研磨能力和精整能力。結(jié)果示于表4和表5。[表4]研磨能力的評(píng)價(jià)結(jié)果<table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表4的結(jié)果顯示實(shí)施例的磨料組合物在硏磨能力上與對(duì)比例相比是優(yōu)異的。精整能力的評(píng)價(jià)結(jié)果<table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>a:擰檬酸乙酰基三正丁酯("CITROFLEXA-4"，MorimumShojiK.K.制造)b:三乙酸甘油酯("TRIACETINE"，DaihachiKagakuK.K.制造)c:己二酸二辛酯("SANSOSIZERDOZ"，ShinNipponRikaKK.制造)d:己二酸二異壬酯("DINA"，DaihachiKagakuK,K.制造)e:磷酸三甲苯酯("TCP",DaihachiKagakuK.K.制造)表5的結(jié)果顯示，通過(guò)用實(shí)施例的磨料組合物擦除研磨痕跡而精整的表面，與對(duì)比例的表面相比，有優(yōu)異的平滑度。權(quán)利要求1.一種磨料組合物，其至少包含水、磨料粒子、石油基溶劑、表面活性劑和增稠劑，并進(jìn)一步包含0.1-20重量％的增塑劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1的磨料組合物，其中所述增塑劑具有的溶解度參數(shù)為8.7-11。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)的磨料組合物，其中所述增塑劑是選自如下的至少一種檸檬酸乙?；□?，檸檬酸乙?；阴ィ瑱幟仕崛阴?，磷酸三丁氧酯，戊二酸二甲酯，以及戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯和琥珀酸二甲酯的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的磨料組合物，其中所述磨料粒子具有的平均粒徑為2-30/zm。全文摘要本發(fā)明提供一種研磨能力優(yōu)異、并能在短時(shí)間內(nèi)擦除涂膜上形成的研磨痕跡的磨料組合物。本發(fā)明提供一種磨料組合物，其至少包含水、磨料粒子、石油基溶劑、表面活性劑和增稠劑，并進(jìn)一步包含0.1-20重量％的增塑劑。文檔編號(hào)B24B37/00GK101098944SQ200680001743公開日2008年1月2日申請(qǐng)日期2006年1月12日優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日發(fā)明者堂越茂明申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司