JPWO2016208301A1 - 研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

砥粒が沈降しにくく且つ沈降し凝集した砥粒が再分散しやすい研磨用組成物を提供する。研磨用組成物は、砥粒と、液状媒体と、金属酸化物の粒子と、水溶性高分子と、を含有する。金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は砥粒の平均１次粒子径の１／１０以下であり、水溶性高分子の重量平均分子量は２００以上１０００以下である。

Description

本発明は研磨用組成物に関する。

スラリー状の研磨用組成物を用いて例えば樹脂製の研磨対象物を研磨する場合には、研磨用組成物の貯蔵タンクから研磨対象物の研磨場所まで、チューブ等を用いて研磨用組成物を送液する必要がある。
しかしながら、研磨用組成物中の砥粒は沈降しやすいため、送液中に沈降して研磨用組成物が不均一となるおそれがあった（例えば特許文献１〜５を参照）。砥粒の沈降により不均一となった研磨用組成物のうち砥粒の含有量の低い部分が研磨に供されると、研磨速度が低下するおそれがあった。また、沈降し凝集した砥粒は再分散しにくいので、凝集した砥粒を含有する研磨用組成物が研磨に供されると、研磨対象物の被研磨面に研磨傷が生じるおそれがあった。特に樹脂製の研磨対象物は、研磨傷が生じやすい。

日本国特許公報 第４４６２５９３号 日本国特許公開公報 平成５年第２２９８５３号 日本国特許公報 第３９４９４６６号 日本国特許公報 第５５６８６４１号 日本国特許公開公報 ２００２年第３２９６８８号

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、砥粒が沈降しにくく且つ沈降し凝集した砥粒が再分散しやすい研磨用組成物を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る研磨用組成物は、砥粒と、液状媒体と、金属酸化物の粒子と、水溶性高分子と、を含有し、金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は砥粒の平均１次粒子径の１／１０以下であり、水溶性高分子の重量平均分子量は２００以上１０００以下であることを要旨とする。

本発明に係る研磨用組成物は、砥粒が沈降しにくく且つ沈降し凝集した砥粒が再分散しやすい。

本発明に係る研磨用組成物を用いた研磨方法の一実施形態において使用される自動研磨装置の構成を示す図である。

本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態の研磨用組成物は、砥粒と、液状媒体と、金属酸化物の粒子と、水溶性高分子と、を含有する。そして、金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は砥粒の平均１次粒子径の１／１０以下であり、水溶性高分子の重量平均分子量は２００以上１０００以下である。
このような構成の研磨用組成物は、砥粒が沈降しにくく且つ沈降し凝集した砥粒が再分散しやすい。よって、研磨用組成物が不均一になりにくく、また、凝集した砥粒が少ないので、本実施形態の研磨用組成物を用いて研磨対象物の研磨を行えば、高い研磨速度で研磨対象物の研磨を行うことができ、且つ、研磨対象物の被研磨面に研磨傷が生じにくい。

以下に、本実施形態の研磨用組成物について、さらに詳細に説明する。
１．研磨対象物について
研磨対象物は特に限定されるものではなく、例えば、樹脂や、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、カルシウム、バリウムなどの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物などの単結晶又は多結晶（セラミックス）や、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、マンガンなどの金属又はそれを主成分とする合金であってもよいが、これらの中でも樹脂が好ましい。

樹脂の場合は、研磨対象物は、樹脂で形成された部材（樹脂製部材）でもよいし、基材の表面に被覆された樹脂塗膜でもよい。また、樹脂の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂があげられる。よって、樹脂塗膜を構成する樹脂の種類も特に限定されず、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等があげられ、樹脂塗膜は透明なクリア塗膜であってもよい。さらに、樹脂塗膜の厚さは特に限定されるものではなく、１００μｍ以下としてもよく、１０μｍ以上４０μｍ以下としてもよい。

本実施形態の研磨用組成物は、基材の表面に樹脂塗膜が被覆されてなる塗装部材の製造に使用することができる。本実施形態の研磨用組成物を用いて塗装部材の樹脂塗膜の外表面を研磨すれば、高い研磨速度で樹脂塗膜の研磨を行うことができ、且つ、被研磨面である樹脂塗膜の外表面（以下「樹脂塗装面」と記すこともある）に研磨傷が生じにくいので、うねりや研磨傷が少なく美しい光沢を有する樹脂塗膜を備える塗装部材を高い生産性で製造することができる。

塗装部材の種類（すなわち樹脂塗膜の用途）は特に限定されるものではないが、例えば、自動車の車体、鉄道車両、航空機、樹脂製部材があげられる。自動車の車体の表面に被覆された樹脂塗膜は、面積が大きく且つ曲面を有するが、本実施形態の研磨用組成物は、このような樹脂塗膜の外表面の研磨に対して好適である。
基材の材質の具体例としては、ステンレス鋼等の鉄合金、アルミ合金、樹脂、セラミックがあげられる。鉄合金は、自動車を含む一般的な車両に、例えば鋼板として用いられる。例えばステンレス鋼は、鉄道車両に用いられる。鋼板には、表面被覆が施されていてもよい。また、アルミ合金は、自動車や航空機等の部品に用いられる。さらに、樹脂は、バンパー等の樹脂製部材に用いられる。

２．砥粒について
本実施形態の研磨用組成物における砥粒の含有量は、研磨用組成物全体の０．１質量％以上５０質量％以下としてもよい。砥粒の含有量が０．１質量％以上であれば、研磨対象物（例えば樹脂）を高研磨速度で研磨することが可能である。また、砥粒の含有量が５０質量％以下であれば、研磨用組成物のコストを抑えることができるとともに、研磨後の研磨対象物（例えば樹脂）の被研磨面に研磨傷が生じることをより抑えることができる。砥粒の含有量の下限値は０．５質量％以上とすることがより好ましく、１．０質量％以上とすることがさらに好ましい。また、砥粒の含有量の上限値は、４０質量％以下とすることがより好ましく、３０質量％以下とすることがさらに好ましい。

本実施形態の研磨用組成物における砥粒の物性は特に限定されるものではないが、砥粒の平均１次粒子径は、０．１μｍ以上４．５μｍ以下であることが好ましい。砥粒の平均１次粒子径が０．１μｍ以上４．５μｍ以下であれば、スクラッチを発生することなく一定の研磨速度を維持できるという効果が奏される。砥粒の平均１次粒子径は、１．０μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以下がさらに好ましい。なお、砥粒の平均１次粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡画像における当該粒子の面積を計測し、それと同じ面積の円の直径として求めた１次粒子径の平均値として求めることができる。

また、砥粒の平均２次粒子径は、０．１μｍ以上４．５μｍ以下であることが好ましい。砥粒の平均２次粒子径が０．１μｍ以上４．５μｍ以下であれば、研磨後の研磨対象物（例えば樹脂）の被研磨面の表面粗さが優れているとともに、研磨後の研磨対象物（例えば樹脂）の被研磨面にスクラッチ等の研磨傷が生じにくい。砥粒の平均２次粒子径の下限値は０．２μｍ以上であることがより好ましい。また、砥粒の平均２次粒子径の上限値は４．０μｍ以下であることがより好ましく、３．５μｍ以下であることがさらに好ましい。なお、砥粒の平均２次粒子径は、例えば、株式会社堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０を用いて測定される。

本実施形態の研磨用組成物に配合される砥粒の種類は特に限定されるものではなく、無機粒子、有機粒子、有機無機複合粒子のいずれであってもよい。無機粒子の具体例としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等の金属酸化物の粒子や、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックの粒子があげられる。また、有機粒子の具体例としては、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）粒子があげられる。これらの砥粒は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

これらの中でも酸化アルミニウムの粒子が好ましい。酸化アルミニウムの粒子の物性は特に限定されるものではないが、酸化アルミニウムの粒子の比表面積は、５ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。さらに、酸化アルミニウムの粒子のα化率は、４０％以上であることが好ましい。
酸化アルミニウムの粒子の比表面積が５ｍ^２／ｇ以上５０ｍ^２／ｇ以下であれば、本実施形態の研磨用組成物を用いた研磨によって被研磨面のうねりを取り除くことができるとともに、被研磨面に研磨傷が生じにくい。よって、美しい光沢を有する被研磨面に仕上げることができる。酸化アルミニウムの粒子の比表面積の下限値は、８ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましく、１０ｍ^２／ｇ以上であることがさらに好ましい。また、酸化アルミニウムの粒子の比表面積の上限値は、４５ｍ^２／ｇ以下であることがより好ましく、４０ｍ^２／ｇ以下であることがさらに好ましい。なお、酸化アルミニウムの粒子の比表面積は、例えば、ＢＥＴ法で測定することができる。

また、酸化アルミニウムのα化率が４０％以上であれば、高研磨速度で研磨を行うことができる。酸化アルミニウムのα化率は４５％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。
酸化アルミニウムの粒子の製造方法は特に限定されるものではないが、上記のような物性の酸化アルミニウムは、バイヤー法（湿式法）、アルミニウムアルコキシド法、ミョウバン法、水熱合成法などの各種方法で水酸化アルミニウムを得た後に、熱処理により酸化アルミニウムとする方法により製造することができる。

３．液状媒体について
液状媒体は、研磨用組成物の各成分（砥粒、金属酸化物の粒子、水溶性高分子、添加剤等）を分散又は溶解するための分散媒又は溶媒として機能する。液状媒体としては水、有機溶剤があげられ、１種を単独で用いることができるし、２種以上を混合して用いることができるが、水を含有することが好ましい。ただし、研磨用組成物の各成分の作用を阻害することを防止するという観点から、不純物をできる限り含有しない水を用いることが好ましい。具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後にフィルタを通して異物を除去した純水や超純水、あるいは蒸留水が好ましい。

４．金属酸化物の粒子について
本実施形態の研磨用組成物には、砥粒の液状媒体への分散性を向上させて沈降を抑制するための分散性改善剤として、金属酸化物の粒子が配合される。金属酸化物の粒子によって砥粒が研磨用組成物中に均一に分散されるため、砥粒が研磨対象物へ効率的に作用し、高い研磨速度が得られる。

本実施形態の研磨用組成物における金属酸化物の粒子の含有量は、研磨用組成物全体の０．０１質量％以上１０質量％以下としてもよい。金属酸化物の粒子の含有量が０．０１質量％以上１０質量％以下であれば、砥粒の液状媒体への分散性が優れていて、砥粒の沈殿が生じにくい。金属酸化物の粒子の含有量の下限値は、０．１質量％以上とすることがより好ましく、０．４質量％以上とすることがさらに好ましい。また、金属酸化物の粒子の含有量の上限値は、５．０質量％以下とすることがより好ましく、１．０質量％以下とすることがさらに好ましい。

金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は、砥粒の平均１次粒子径の１／１０以下とする必要がある。このような構成であれば、金属酸化物の粒子が砥粒に対して十分に小さく、砥粒の表面に効率的に付着することができるため、砥粒の分散性を高めるという効果が奏される。
金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、金属酸化物の粒子の平均２次粒子径は、０．１μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。

金属酸化物の粒子の平均１次粒子径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であれば、砥粒の液状媒体への分散性が優れている。なお、金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡画像における当該粒子の面積を計測し、それと同じ面積の円の直径として求めた１次粒子径の平均値として求めることができる。
また、金属酸化物の粒子の平均２次粒子径が０．１μｍ以上１．５μｍ以下であれば、金属酸化物の粒子が適度な凝集状態を維持することで砥粒を効率的に分散できるという効果が奏される。なお、金属酸化物の粒子の平均２次粒子径は、例えば、日機装株式会社製の動的光散乱測定装置ＵＰＡ-ＵＴ１５１や株式会社堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０を用いて測定される。

金属酸化物の粒子の種類は特に限定されるものではなく、微細な粒子を含む物質としてのコロイド状物質を用いることができる。金属酸化物の粒子の例としては、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカ、コロイダルジルコニア、コロイダルチタニア、アルミナゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、ヒュームドアルミナ、フュームドシリカ、フュームドジルコニア、フュームドチタニア等があげられる。これらの金属酸化物の粒子は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

これらの金属酸化物の粒子の中では、ヒュームドアルミナがより好ましい。金属酸化物の粒子がヒュームドアルミナであり、砥粒が酸化アルミニウムである場合に、最も優れた分散性を示す。

５．水溶性高分子について
本実施形態の研磨用組成物には、砥粒のケーキングを抑制するケーキング防止剤としての水溶性高分子が配合される。水溶性高分子の作用により、砥粒が沈降し凝集したとしても再分散しやすいので、凝集した砥粒が研磨に供されにくく、研磨後の研磨対象物（例えば樹脂）の被研磨面にスクラッチ等の研磨傷が生じにくい。なお、ケーキングとは、微細な粒子が凝集して固まる現象を言う。

本実施形態の研磨用組成物における水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物全体の０．００１質量％以上０．５質量％以下としてもよい。水溶性高分子の含有量が０．００１質量％以上であれば、砥粒のケーキングを抑制する性能が優れており、砥粒が沈降し凝集したとしても再分散しやすい。また、水溶性高分子の含有量が０．５質量％以下であれば、研磨速度の著しい低下を抑制できるという効果が奏される。水溶性高分子の含有量の下限値は、０．０１質量％以上とすることがより好ましく、上限値は０．１質量％以下とすることがより好ましい。

水溶性高分子の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ポリエーテル類があげられる。ポリエーテル類の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、あるいはこれらのアルキルエーテルがあげられ、ポリエチレングリコールがより好ましい。その他の水溶性高分子の具体例としては、ポリアクリル酸、（ポリ）アルキレンポリアミンがあげられる。これらの水溶性高分子は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

水溶性高分子の重量平均分子量は、２００以上１０００以下である。このような構成であれば、砥粒の研磨力を損なうおそれの少ない優れたケーキング抑制能力を発揮するという効果が奏される。なお、水溶性高分子の重量平均分子量の上限値は６００未満が好ましく、４００以下がより好ましい。

６．その他の添加剤について
本実施形態の研磨用組成物には、その性能を向上させるために、所望により、ｐＨ調整剤、界面活性剤、研磨促進剤、酸化剤、錯化剤、防食剤、防カビ剤等の各種添加剤を添加してもよい。以下に、本実施形態の研磨用組成物に配合可能な添加剤の例について説明する。

（１）ｐＨ調整剤について
研磨用組成物のｐＨの値は、ｐＨ調整剤の添加により調整することができる。研磨用組成物のｐＨの値を所望の値に調整するために必要に応じて使用されるｐＨ調整剤は、酸及びアルカリのいずれであってもよく、また、無機化合物及び有機化合物のいずれであってもよい。ｐＨは研磨対象物に応じて変更可能であり、通常は１〜１３の範囲である。特に研磨対象物が樹脂の場合は、ｐＨは１〜９の範囲が好ましく、２〜８の範囲がより好ましく、３〜６の範囲がさらに好ましい。

ｐＨ調整剤としての酸の具体例としては、無機酸や、カルボン酸、有機硫酸等の有機酸があげられる。無機酸の具体例としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸、リン酸等があげられる。また、カルボン酸の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、２−メチル酪酸、ｎ−ヘキサン酸、３，３−ジメチル酪酸、２−エチル酪酸、４−メチルペンタン酸、ｎ−ヘプタン酸、２−メチルヘキサン酸、ｎ−オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸等があげられる。さらに、有機硫酸の具体例としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、イセチオン酸等があげられる。これらの酸は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

ｐＨ調整剤としての塩基の具体例としては、アルカリ金属の水酸化物又はその塩、アルカリ土類金属の水酸化物又はその塩、水酸化第四級アンモニウム又はその塩、アンモニア、アミン等があげられる。
アルカリ金属の具体例としては、カリウム、ナトリウム等があげられる。また、アルカリ土類金属の具体例としては、カルシウム、ストロンチウム等があげられる。さらに、塩の具体例としては、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、酢酸塩等があげられる。さらに、第四級アンモニウムの具体例としては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等があげられる。

水酸化第四級アンモニウム化合物としては、水酸化第四級アンモニウム又はその塩を含み、具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等があげられる。
さらに、アミンの具体例としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、グアニジン等があげられる。

これらの塩基は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの塩基の中でも、アンモニア、アンモニウム塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属塩、水酸化第四級アンモニウム化合物、及びアミンが好ましく、さらに、アンモニア、カリウム化合物、水酸化ナトリウム、水酸化第四級アンモニウム化合物、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸ナトリウムがより好ましい。

また、研磨用組成物には、金属汚染防止の観点から、塩基としてカリウム化合物を含むことがさらに好ましい。カリウム化合物としては、カリウムの水酸化物又はカリウム塩があげられ、具体的には水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム等があげられる。
また、前記の酸の代わりに、又は前記の酸と組み合わせて、前記酸のアンモニウム塩やアルカリ金属塩等の塩を、緩衝剤となるｐＨ調整剤として用いてもよい。特に、前記酸と緩衝剤との組み合わせを、弱酸と強塩基、強酸と弱塩基、又は弱酸と弱塩基の組み合わせとした場合には、ｐＨの緩衝作用を期待することができる。

（２）界面活性剤について
研磨用組成物には界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤は、研磨後の研磨対象物（例えば樹脂）の研磨表面に親水性を付与する作用を有しているので、研磨後の研磨対象物（例えば樹脂）の被研磨面の洗浄効率を良好にし、汚れの付着等を抑制することができる。界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及び非イオン性界面活性剤のいずれも使用することができる。

陰イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、アルキル硫酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスルホコハク酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、又はこれらの塩があげられる。

また、陽イオン性界面活性剤の具体例としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルアミン塩があげられる。
さらに、両性界面活性剤の具体例としては、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシドがあげられる。

さらに、非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミドがあげられる。
これらの界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（３）研磨促進剤（酸化剤）について
研磨用組成物には研磨促進剤を添加してもよい。研磨促進剤は研磨対象物を化学的に研磨する役割を担い、研磨対象物（例えば樹脂）の表面（例えば樹脂塗膜の外表面）に作用することで著しく加工効率を高めることができる。

研磨促進剤の具体例としては、無機酸の金属塩、有機酸の金属塩、無機酸のアンモニウム塩、及び有機酸のアンモニウム塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種の塩からなるものがあげられる。
無機酸は、硝酸、硫酸、及び塩酸のいずれであってもよい。有機酸は、シュウ酸、乳酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、グリコール酸、及びマロン酸のいずれであってもよい。金属塩は、アルミニウム塩、ニッケル塩、リチウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、及びカリウム塩のいずれであってもよい。

これらの研磨促進剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、研磨促進剤として酸化剤を添加してもよい。酸化剤の具体例としては、過酸化水素、過酸化物、硝酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、過硫酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩、オゾン水、銀（ＩＩ）塩、鉄（ＩＩＩ）塩などがあげられる。

（４）錯化剤について
研磨用組成物にはキレート作用を有する剤（錯化剤）を添加してもよい。錯化剤は、研磨装置や研磨対象物等に由来する金属イオン等を閉じ込めるので、金属イオンによる被研磨面の金属汚染を抑制し、良好な被研磨面を得ることが期待できる。

錯化剤としては、例えば、有機酸、アミノ酸、ニトリル化合物、及びこれら以外のキレート剤などがあげられる。有機酸の具体例としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸等があげられる。有機酸の代わりに又は有機酸と組み合わせて、有機酸のアルカリ金属塩等の塩を用いてもよい。

アミノ酸の具体例としては、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、Ｎ−メチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシン、２−アミノ酪酸、ノルバリン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、サルコシン、オルニチン、リシン、タウリン、セリン、トレオニン、ホモセリン、チロシン、ビシン、トリシン、３，５−ジヨード−チロシン、β−（３，４−ジヒドロキシフェニル）−アラニン、チロキシン、４−ヒドロキシ−プロリン、システイン、メチオニン、エチオニン、ランチオニン、シスタチオニン、シスチン、システイン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、Ｓ−（カルボキシメチル）−システイン、４−アミノ酪酸、アスパラギン、グルタミン、アザセリン、アルギニン、カナバニン、シトルリン、δ−ヒドロキシ−リシン、クレアチン、ヒスチジン、１−メチル−ヒスチジン、３−メチル−ヒスチジン、トリプトファンなどがあげられる。

ニトリル化合物の具体例としては、例えば、アセトニトリル、アミノアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル等があげられる。
これら以外のキレート剤の具体例としては、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、１，２−ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸（ＳＳ体）、Ｎ−（２−カルボキシラートエチル）−Ｌ−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、Ｎ，Ｎ’−ビス（２−ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−Ｎ，Ｎ’−ジ酢酸、１，２−ジヒドロキシベンゼン−４，６−ジスルホン酸等があげられる。
これら錯化剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合しても用いてもよい。

（５）防食剤について
研磨用組成物には防食剤を添加してもよい。防食剤は、金属表面に保護膜を形成するので、研磨装置、研磨対象物、固定治具等の腐食を防止することが期待できる。
使用可能な防食剤は特に限定されるものではなく、例えば複素環式化合物又は界面活性剤である。複素環式化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環式化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。防食剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合しても用いてもよい。

防食剤として使用可能な複素環化合物の具体例としては、例えば、ピロール化合物、ピラゾール化合物、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、ピリダジン化合物、ピリンジン化合物、インドリジン化合物、インドール化合物、イソインドール化合物、インダゾール化合物、プリン化合物、キノリジン化合物、キノリン化合物、イソキノリン化合物、ナフチリジン化合物、フタラジン化合物、キノキサリン化合物、キナゾリン化合物、シンノリン化合物、ブテリジン化合物、チアゾール化合物、イソチアゾール化合物、オキサゾール化合物、イソオキサゾール化合物、フラザン化合物等の含窒素複素環化合物があげられる。

（６）防カビ剤、防腐剤について
研磨用組成物には防カビ剤、防腐剤を添加してもよい。防カビ剤、防腐剤の具体例としては、イソチアゾリン系防腐剤（例えば２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン）、パラオキシ安息香酸エステル類、フェノキシエタノールがあげられる。これらの防カビ剤、防腐剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

７．研磨用組成物の製造方法について
本実施形態の研磨用組成物の製造方法は特に限定されるものではなく、砥粒と、金属酸化物の粒子と、水溶性高分子と、所望により各種添加剤とを、水等の液状媒体中で攪拌、混合することによって製造することができる。混合時の温度は特に限定されるものではないが、１０℃以上４０℃以下が好ましく、溶解速度を向上させるために加熱してもよい。また、混合時間も特に限定されない。

８．研磨方法（塗装部材の製造方法）について
本実施形態の研磨用組成物は、樹脂の研磨に用いることができる。ここで、樹脂塗装面の研磨方法の一例について説明する。研磨を行う研磨装置の構成は特に限定されるものではなく、片面研磨機、両面研磨機、レンズ研磨機等の一般的な研磨装置を使用することができるが、例えば図１の自動研磨装置１を用いることができる。

図１の自動研磨装置１は、ロボットアーム２と、研磨パッド１０と、研磨工具４と、押圧力検出部５と、コントローラ７と、を備える。ロボットアーム２は、複数の関節２０、２１、２２を有しているため、研磨パッド１０、研磨工具４、及び押圧力検出部５が取り付けられた先端部２３を複数方向に移動させることができる。研磨される塗装部材９０は、基材の表面に樹脂塗膜が被覆されてなるものであって、この塗装部材９０の樹脂塗装面は、面積が大きく且つ曲面を有する。

研磨工具４は、押圧力検出部５を介して先端部２３に取り付けられており、内蔵する駆動手段により、研磨パッド１０の研磨面１０ａに垂直な方向を回転軸として研磨パッド１０を回転させる。研磨工具４の駆動手段は特に限定されないが、一般的にシングルアクション、ダブルアクション、ギアアクション等が用いられ、塗装部材の研磨ではダブルアクションが好まれる。コントローラ７は、ロボットアーム２の挙動と、研磨工具４による研磨パッド１０の回転とを制御する。図示しない研磨用組成物供給機構からは、研磨パッド１０の研磨面１０ａと塗装部材９０の樹脂塗装面との間に研磨用組成物が供給されるようになっている。

コントローラ７は、ロボットアーム２によって研磨パッド１０の研磨面１０ａを塗装部材９０の樹脂塗装面に押し付け研磨パッド１０を回転させることによって、塗装部材９０の樹脂塗装面を研磨する。押圧力検出部５は、塗装部材９０の樹脂塗装面に対する研磨パッド１０の研磨面１０ａの押圧力を検出する。コントローラ７は、押圧力検出部５による押圧力の検出結果に基づいて、研磨面１０ａを塗装部材９０の樹脂塗装面に押し付ける力の調整を行ってもよい。また、コントローラ７は、押圧力検出部５による押圧力の検出結果に基づいて、塗装部材９０の樹脂塗装面に対する研磨面１０ａの押圧力を一定にしたまま塗装部材９０の樹脂塗装面上を研磨パッド１０が移動するように、ロボットアーム２を制御してもよい。

ただし、本実施形態の研磨用組成物を用いた研磨方法は、上記の自動研磨装置１に限定して適用されるものではない。例えば、本実施形態の研磨用組成物を用いた研磨方法は、研磨パッドをハンドポリッシャの先端に取り付け、研磨作業者が手作業でハンドポリッシャを動かして樹脂塗装面を研磨する場合に適用してもよい。ハンドポリッシャの駆動手段は特に限定されないが、一般的にシングルアクション、ダブルアクション、ギアアクション等が用いられ、塗装部材の研磨ではダブルアクションが好まれる。

樹脂塗装面を研磨する際には、研磨温度を、樹脂塗膜を構成する樹脂のガラス転移点以下に保持しつつ研磨してもよい。樹脂塗膜（特に自己修復塗膜）は温度変化に弱く良好な研磨を行うことが難しいが、研磨温度を、樹脂塗膜を構成する樹脂のガラス転移点以下に保持しつつ研磨すれば、良好な研磨を行いやすくなる。すなわち、樹脂塗装面のうねりを取り除くことがより容易となり、樹脂塗装面に研磨傷がより生じにくくなる。よって、美しい光沢を有する樹脂塗装面に仕上げることがより容易となる。具体的には、研磨温度を、５０℃以下（より好ましくは３０℃以下）に保持しつつ研磨することが好ましい。

研磨温度の測定方法は特に限定されるものではないが、例えば、研磨パッド１０の研磨面１０ａの温度を研磨終了時等に例えば赤外線放射温度計を用いて測定することにより、研磨温度を取得することができる。
また、研磨パッド１０の材質は特に限定されるものではなく、一般的な不織布、スウェード、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体、多孔質フッ素樹脂等を特に制限なく使用することができる。研磨パッド１０は、液状の研磨用組成物が溜まるような溝が研磨面１０ａに設けられているものを使用することができる。

なお、樹脂塗装面を研磨する際には、軟質な研磨面を有する研磨パッドで研磨してもよい。軟質な研磨面の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じたＡ硬度で、例えば５０未満であることが好ましく、４０以下であることがより好ましい。また、軟質な研磨面の硬度は、Ａ硬度で例えば３０以上であることが好ましい。このような範囲であれば、樹脂塗装面の表面粗さがより良好となる。

軟質な研磨面を有する研磨パッドの材質は特に限定されるものではなく、上記の硬度を有する材質であればよいが、例えば不織布やスウェードがあげられる。
あるいは、樹脂塗装面を研磨する際には、軟質な研磨面を有する第一の研磨パッドの研磨面よりも硬質な研磨面を有する第二の研磨パッドで第一段階目の研磨を行った後に、軟質な研磨面を有する第一の研磨パッドで第二段階目の研磨を行ってもよい。

第一の研磨パッドが有する軟質な研磨面の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じたＡ硬度で、例えば５０未満であることが好ましく、４０以下であることがより好ましい。また、第一の研磨パッドが有する軟質な研磨面の硬度は、Ａ硬度で例えば３０以上であることが好ましい。このような範囲であれば、樹脂塗装面の表面粗さがより良好となる。
さらに、第二の研磨パッドが有する硬質な研磨面の硬度は、第一の研磨パッドが有する軟質な研磨面の硬度よりも高く、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じたＡ硬度で、例えば５０以上であることが好ましく、６０以上であることがより好ましい。また、第二の研磨パッドが有する硬質な研磨面の硬度は、Ａ硬度で例えば９５以下であることが好ましく、８０以下であることがより好ましい。このような範囲であれば、樹脂塗装面のうねりを取り除くことがより容易となる。

第一の研磨パッドの材質は特に限定されるものではなく、上記の硬度を有する材質であればよいが、例えば不織布やスウェードがあげられる。また、第二の研磨パッドの材質は特に限定されるものではなく、上記の硬度を有する材質であればよいが、例えばポリウレタン発泡体や不織布があげられる。
さらに、樹脂塗装面を研磨する際には、樹脂塗装面に対する研磨パッド１０の研磨面１０ａの押圧力を常に一定にして研磨を行うことが好ましい。そうすれば、樹脂塗装面の全体を均一に研磨することができる。

さらに、研磨パッド１０の研磨面１０ａと塗装部材９０の樹脂塗装面との間に研磨用組成物を供給する方法は特に限定されるものではなく、例えば、研磨パッドの内側に開口する孔等を介してポンプ等で研磨用組成物を供給する方法や、研磨パッドの外側に研磨用組成物を供給する方法や、スプレーノズル等で研磨用組成物を噴霧して供給する方法などが採用される。研磨用組成物の供給量に制限はないが、研磨パッド１０の研磨面１０ａが常に研磨用組成物で覆われていることが好ましい。なお、塗装部材９０の樹脂塗装面の研磨においては、本実施形態の研磨用組成物の原液をそのまま用いて研磨を行ってもよいが、原液を水等の希釈液で例えば２倍以上に希釈した研磨用組成物の希釈物を用いて研磨を行ってもよい。

〔実施例〕
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。表１に示す配合量（残部は水である）の砥粒、分散性改善剤、及びケーキング防止剤を水に添加し混合して、実施例１〜７及び比較例１〜１３の研磨用組成物を調製した。そして、これら研磨用組成物の砥粒の分散性と、沈降した砥粒の再分散性について評価するとともに、これらの研磨用組成物を用いて樹脂塗装面の研磨を行った。

いずれの砥粒も酸化アルミニウムの粒子であり、その平均１次粒子径は０．３５μｍ、平均２次粒子径は０．３５μｍ、比表面積は１２．３ｍ^２／ｇ、α化率は８１％である。なお、砥粒の平均１次粒子径は、画像解析ソフトウエアを使用して測定した。測定は、走査型電子顕微鏡の画像から選択した合計１０００個以上の酸化アルミニウムの粒子について実施した。また、平均２次粒子径は、株式会社堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０を用いて測定したものである。さらに、比表面積は、マイクロメリテックス社製のＦｌｏｗ ＳｏｒｂＩＩ ２３００を用いて測定したものである。さらに、α化率は、Ｘ線回折測定による（１１３）面回折線の積分強度比から求められたものである。

また、分散性改善剤は、実施例１及び比較例３においてはコロイダルシリカであり、実施例２〜７及び比較例１、２、４、５、１２においてはヒュームドアルミナであり、比較例６、７においては酸化アルミニウムであり、比較例１０、１１、１３においてはピロリン酸ソーダである。コロイダルシリカとヒュームドアルミナと酸化アルミニウムの平均１次粒子径と平均２次粒子径は、表１に示す通りである。

なお、コロイダルシリカの平均２次粒子径は、日機装株式会社製の動的光散乱測定装置ＵＰＡ-ＵＴ１５１を使用して測定した。ヒュームドアルミナと酸化アルミニウムの平均２次粒子径は、株式会社堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０を用いて測定した。また、コロイダルシリカとヒュームドアルミナと酸化アルミニウムの平均１次粒子径は、画像解析ソフトウエアを使用して測定した。測定は、走査型電子顕微鏡の画像から選択した合計１０００個以上のアルミナの粒子について実施した。

さらに、ケーキング防止剤は、実施例１〜５及び比較例３、８、１１においては重量平均分子量４００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であり、実施例６においては重量平均分子量２００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であり、実施例７においては重量平均分子量１０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。また、ケーキング防止剤は、比較例１においては重量平均分子量２０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であり、比較例２においては重量平均分子量４０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）であり、比較例１２、１３においては重量平均分子量２０００のポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）である。

研磨対象物は、クリア塗装が施されてウレタン樹脂からなる樹脂塗膜（膜厚２０μｍ）が表面に被覆された金属板（一辺１０ｃｍの正方形の金属板で、厚さは１．５ｍｍである。）である。また、使用した研磨装置は、宇田川鐵鋼株式会社製のＡＬ−２であり、使用した研磨パッドの材質はエポキシ樹脂である。その他の研磨条件は下記の通りである。なお、研磨温度は、研磨終了時の研磨パッドの研磨面の温度を赤外線放射温度計を用いて測定したものである。

研磨圧力：６．８６ｋＰａ
研磨定盤の回転速度：１３０ｍｉｎ^−１
研磨用組成物の供給量：２ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：１分
研磨温度：２３℃
研磨対象物の樹脂塗装面の研磨終了後に、研磨速度及び樹脂塗装面に生じたスクラッチの数を評価した。結果を表１に示す。

表１においては、研磨速度が１．５μｍ／ｍｉｎ以上であった場合は○印、１．５μｍ／ｍｉｎ未満であった場合は×印で示してある。なお、研磨速度は、研磨前後での研磨対象物の質量変化から算出した。また、表１においては、スクラッチの数が１００ｃｍ^２当たり０本であった場合は○印、１本以上であった場合は×印で示してある。なお、スクラッチとは線状の研磨傷であり、蛍光灯による白色光の照射下（照度５００ｌｘ）にて目視観察により計測した。

次に、研磨用組成物の砥粒の分散性と、沈降した砥粒の再分散性の評価方法は以下の通りである。
砥粒の分散性は、以下のようにして評価した。まず、全容量１３０ｍＬ、内径４．５ｃｍの円柱形ボトルに１００ｍＬの研磨用組成物を入れ、６０分間静置して砥粒を沈降させ、沈降した砥粒と上澄み液とに分離させた。そして、沈降した砥粒の最上部と上澄み液の液面との距離により、砥粒の分散性を評価した。表１においては、沈降した砥粒の最上部と上澄み液の液面との距離が１０ｍｍ以下であった場合は、分散性が良好として○印で示し、１０ｍｍ超過であった場合は、分散性が不良として×印で示してある。

沈降した砥粒の再分散性は、以下のようにして評価した。まず、全容量１３０ｍＬ、内径４．５ｃｍの円柱形ボトルに１００ｍＬの研磨用組成物を入れ、振幅４ｃｍ、速度２５０ｓｐｍ（スピン／ｍｉｎ）の条件で７２時間にわたって横揺れを与えた。その後、円柱形ボトルを静かに倒し、沈降した砥粒の層が崩れるか否かを確認した。
表１においては、円柱形ボトルを倒しただけで、沈降した砥粒の層の全体が容易に崩れた場合は、再分散性が良好として○印で示してある。また、円柱形ボトルを倒しただけで、沈降した砥粒の層の多くが崩れるが、一部は円柱形ボトルの底部に残存する場合は、再分散性がやや不良として△印で示してある。さらに、円柱形ボトルを倒しても、沈降した砥粒の層が円柱形ボトルの底部に残ったままである場合は、再分散性が不良であるとして×印で示してある。

表１に示す結果から分かるように、実施例１〜７の研磨用組成物は、砥粒の分散性及び沈降した砥粒の再分散性が優れていた。また、樹脂の研磨速度が高く、樹脂塗装面にスクラッチも生じなかった。
これに対して、比較例１、２の研磨用組成物は、ケーキング防止剤であるポリエチレングリコールの重量平均分子量が大きすぎるため、再分散性がやや不良であった。また、比較例３の研磨用組成物は、分散性改善剤であるコロイダルシリカの平均１次粒子径が砥粒の平均１次粒子径の１／１０超過であるため、分散性は良好であったが再分散性がやや不良であった。さらに、比較例４の研磨用組成物は、ケーキング防止剤を含有していないので、研磨速度、スクラッチ、分散性は良好であったが、再分散性がやや不良であった。さらに、比較例５の研磨用組成物は、砥粒を含有していないので、研磨速度が不良であった。

さらに、比較例６及び７の研磨用組成物は、砥粒の平均１次粒子経に対して金属酸化物の粒子の平均１次粒子径が大きすぎるため、砥粒の分散性が不良であった。さらに、比較例８、９の研磨用組成物は、分散性改善剤を含有していないので、分散性が不良であった。
さらに、比較例１０、１１、１３の研磨用組成物は、一般的な分散性改善剤であるピロリン酸ソーダを用いた例であるが、砥粒の分散性は良好であるものの、再分散性が不良であった。つまり、分散性改善剤としてピロリン酸ソーダを用いた場合は、砥粒の分散性は良好であるものの再分散性が不良となるため、ケーキング防止剤を用いていない場合（比較例１０）やケーキング防止剤としてポリアクリル酸ナトリウムを用いた場合（比較例１３）は勿論のこと、ケーキング防止剤としてポリエチレングリコールを用いた場合（比較例１１）も再分散性が不良となった。

さらに、比較例１３の研磨用組成物は、一般的なケーキング防止剤であるポリアクリル酸ナトリウムを用いた例であるが、沈降した砥粒の再分散性が不良であった。
さらに、比較例１２の研磨用組成物は、ケーキング防止剤としてポリアクリル酸ナトリウムを用いたため、分散性改善剤としてヒュームドアルミナを用いても砥粒の分散性が損なわれた。再分散性が良好と評価されているが、これは、砥粒の分散性が不良で一部が凝集しているため、沈降した砥粒の層が崩れやすくなっていたことが理由である。

１０ 研磨パッド
９０ 塗装部材

Claims (4)

1. 砥粒と、液状媒体と、金属酸化物の粒子と、水溶性高分子と、を含有し、
   前記金属酸化物の粒子の平均１次粒子径は前記砥粒の平均１次粒子径の１／１０以下であり、前記水溶性高分子の重量平均分子量は２００以上１０００以下である研磨用組成物。
2. 前記金属酸化物がヒュームドアルミナである請求項１に記載の研磨用組成物。
3. 前記水溶性高分子がポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールの少なくとも一方を含有する請求項１又は請求項２に記載の研磨用組成物。
4. 前記砥粒が酸化アルミニウムの粒子を含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨用組成物。

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