JPH0192303A - チタンフレークの製造方法 - 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、プラスチック、金属、セラミックス等の強化
用、あるいはプラスチック、塗料および接着剤等への導
電性の付与、電磁シールド性の付与、金属光沢の付与、
および耐食性、耐久性、耐薬品性、耐沸騰水性、耐膨潤
性、耐放射線性、耐チッピング性および彩色性などの付
与等に用いるのに好適なチタンフレークの製造方法に関
する。

〈従来技術とその問題点〉 近年、塗料等の耐久性、耐食性を高め、塗料等に金属光
沢を付与し、電磁シールド効果を高め、また、プラスチ
ックそのものに導電性を付与し、電磁シールド効果を高
めるために、高品位の粒径、厚さのそろった高アスペク
ト比（平均長径／平均厚さ）の金属フレークが求められ
ている。

上記の目的のために用いられる金属フレークとしては最
大長さ２００μｍ以下、平均厚さ０．１〜５μｍ、平均
長径５〜１５０μｍ、アスペクト比５以上、より好まし
くはアスペクト比３０以上のものが好適である。

これは塗料用等にスプレーガンを用いる場合、最大長２
００μｍを越えるとノズルをつまらせるおそれがあり、
平均厚さが５μｍをこえ、平均長径が５μｍ以下、アス
ペクト比が５未満であると充分な比表面積を持つことが
できず、ラビリンス効果および隠蔽効果が得られず、特
に塗料用に用いる場合防錆力等に対して金属フレークの
持つ特徴を発揮することができない。

ところで、これらの塗料を鋼板のカラーコーティングラ
インや自動車の塗料ラインなどに供給する場合は、その
比重が重く、沈降性が大きいので、供給用バイブライン
中で沈積による組成変動を生じたり、タンク内でやはり
沈積して不均一な層状を呈するなどの問題がある。

それ故、金属フレーク含有塗料のフレークの沈降防止と
軽量化が求められていた。

このため、アルミニウムやチタンなどの軽金属フレーク
の製造が試みられている。　　しかし、アルミニウムフ
レークやチタンフレークなどの軽金属のフレークは反応
性が高く、製造法によっては爆発的に反応してしまうた
めに、製造コストが高いなどの問題がある。

従来、金属フレークの製造法には原料金属を溶融してノ
ズルから水または不活性ガスを噴出させるアトマイズ法
により微粒化し、スタンプミル等で扁平化する方法があ
る。　　しかし、これらの方法でも粒径および厚さのそ
ろった高アスペクト比の金属フレークを製造することは
できるが、非常にコストが高い。

このため、例えば、特開昭５７−６７１０１号公報では
、圧延可能な金属粉を互いに重なり合うことなく圧延ロ
ールに供給し、圧延された金属フレークをロールから掻
き落す方法を提案している。

しかし、上記の方法のような従来法は工程が複雑である
ばかりか、ステンレスフレークなどの低い反応性の金属
製のフレークには好適であっても、チタンやアルミニウ
ムなどの高反応性の軽金属製のフレークには適用が困難
であり、さらに、金属フレークの扁平度（アスペクト比
）は考慮しているけれども、該金属フレークの外周形状
については何ら考慮されておらず、用途に応じて外周形
状のそろった金属フレークを製造するのが困難であるな
どの問題があった。

また、アルミフレークはチタンフレークに比して化学反
応性が高く耐薬品性、耐食性が低いので、以下のような
問題があった。

■フレーク化の過程で空気中において酸化発熱し易い。

■ＮａＯＨ，Ｈ２Ｓｏ４、ＨＣｌ、Ｈ，Ｓ等の酸、アル
カリにより腐食が進む。

■顔料として使用する場合において、変色（黒色化）し
たり、経年劣化を生じ易いから輝度の低下を招く。

■水性塗料に用いる場合、Ｈ２Ｏと反応して水素を発生
し易い。

■機械的な諸強度がチタンに比較して低い。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、軽量
かつ高強度で、耐水性、耐薬品性に優れたチタンあるい
はチタン合金のフレークを製造するに際し、ミルに添加
する添加剤の量を制御することにより、高アスペクト比
であるばかりでなく、外周形状のそろったチタンフレー
クを簡単な工程で極めて安価かつ高歩留に製造すること
のできる方法を提供することにある。

〈発明の構成〉 上記の目的は、次の本発明によって達成される。　すな
わち、本発明は、チタンまたはチタン合金の粉体および
／または焼結体ならびに溶剤および／または添加剤をミ
ルに装入してチタンフレークを製造するに際し、前記チ
タン原材料に対する溶剤および／または添加剤の量を制
御することにより、チタンフレークの形状を制御するこ
とを特徴とするチタンフレークの製造方法を提供するも
のである。

また、前記溶剤は水、イソブチルアルコール、アルコー
ル、トルエン、キシレン、ナフサおよびスチレンモノマ
ーを含むものであるのが好ましい。

また、前記添加剤はカップリング剤、油、脂肪、高級脂
肪酸、アルコキシ類および金属酸化物であるのが好まし
い。

以下に、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明において対象とするチタンは、純チタンおよび銅
、スズ、鉄、コバルト、アルミニウム、クロム、モリブ
デンおよびタングステンなどの金属とチタンとの合金で
あってもよく、この化チタンの特性を損なうものでなけ
ればＣ１０、Ｎなどの非金属元素あるいはあらゆる金属
元素を不純物として含んでいてもよく、以下では、これ
らを総称してチタンという。

本発明において用いることのできるチタン焼結体および
／またはチタン原料粉末はミルにおいてフレーク化しや
すいものであればいかなるものでもよいが、チタン原料
粉末としては、例えば、チタン製造、加工工程中で発生
するチタンの粒状物、あるいは、アトマイズ法による溶
融金属から得られる粒状物、扁平または箔状物などが挙
げられ、およびチタン焼結体としてはルチル、イルメナ
イトおよび高チタンスラグなどから精錬して得られた破
砕可能なチタンの粒塊あるいは粒状物の集合塊状物など
が挙げられる。

前記粒状物の場合、粒径２００ｕｍ以下のものが好まし
く、より好ましくは３μｍ〜１００μｍのものがよい。

　また、前記箔状物の場合は５００μｍ以下のものでよ
いが、好ましくは３μｍ〜５００μｍのものがよい。　
また、前記粒塊あるいは集合塊状物の場合は特にサイズ
に制限はないが、１５００μｍ以下のものが好ましく、
より好ましくは５μｍ〜３００μｍのものがよい。

本発明法により製造されるチタンフレークとしてはどの
ようなものでもよく、その用途に応じて形状、寸法およ
び外周形状など適当なものを選ぶことができるが、一般
に最大径２００μｍ以下、平均長径５〜１５０μｍ１平
均厚さ０．１〜５μｍ、アスペクト比５以上のものが好
ましい。　より好ましくは最大径では１００μｍ以下、
平均長径では１５〜８０μｍ５平均厚さでは０．１〜３
μｍ１アスペクト比では、３０以上のものがよい。　特
に好ましくは、最大径８０μｍ以下、アスペクト比１０
０以上のものである。

本発明法により製造されるチタンフレークの形状は上記
寸法の鱗片状（扁平状）であるが、その外周形状は種々
のものが得られる。　例えば第２ａ図に示すように、外
周に尖状突起を有するスターダスト状チタンフレークか
ら第２ｂに示すように外周がなめらかな楕円形チタンフ
レークなどがあげられる。

スターダスト状チタンフレークとしては、外周と平均径
との比が３．５以上のものが好ましく、より好ましくは
６．３以上のものが好ましい。　楕円形チタンフレーク
としは、６．５以下のものが好ましく、より好ましくは
４．５以下のものがよい。

本発明に用いられるミルとしては、湿式ミルおよび乾式
ミルのどちらでもよいが、例えば湿式ミルとしてはボー
ルミル、アトライターミル、振動ミルおよびソニマック
（富士電機（株）製）などを代表的に挙げることができ
、乾式ミルとしてはスタンプミル、パーミル、振動ミル
、アトライターミル、ソニマック（富士電機（株）製）
などを代表的に挙げることができる。　湿式ミルを用い
る場合は溶剤の他に添加剤として、展延用添加剤および
／または表面処理剤を必ずしも使用する必要はないが、
乾式ミルを用いる場合は溶剤を加えないので、添加剤と
して、発火防止のための展延用添加剤および／または表
面処理剤を使用する必要がある。

本発明に用いられる溶剤は、湿式ミルに混入する流動性
液体であって、発火防止のため発火性の乏しい溶剤であ
る必要があるが、いかなるものを用いてもよい。　この
ような溶剤は展延溶剤、表面処理溶剤および分級溶剤な
どに分類でき、これらの溶剤はいずれも単独で用いても
よいし、いくつかを混合して用いてもよい。

展延溶剤としてはチタンを腐食・溶解しないものであれ
ば何でもよいが例えば、水、イソブチルアルコールなど
のアルコール類、トルエン、キシレン、ナフサ、油、溶
剤、樹脂子ツマ−、オリゴマー等を挙げることができる
。

千ツマ−としては、スチレンモノマーおよびその同効組
成物を用いることができる。

表面処理溶剤としては、添加剤と相溶性のあるものであ
れば何でもよく、例えば、疎水性の添加剤としてトルエ
ン、ナフサ等、また親水性の添加剤して水、アルコール
等を挙げることができる。

分級溶剤としては、展延溶剤、表面処理溶剤に混入して
もトラブルを生じないものであれば何でもよく、例えば
、代表的にナフサ、水などが挙げられる。

本発明に用いられる添加剤は展延用添加剤と表面処理用
添加剤とに分類できる。　展延用添加剤は単独かまたは
主剤として乾式ミルに添加して、あるいは溶剤とともに
湿式ミルに混入して、その添加量により、チタンフレー
クの長径、アスペクト比などの形状のみならず、第２ａ
図に示すようなスターダスト状あるいは第２ｂ図に示す
ように楕円形など、外周と平均径との比で代表的に示さ
れる外周形状を制御するためのものである。　展延用添
加剤は主に発火防止性があり、分散性がよく、潤滑性お
よび付着防止性があれば何でもよく、例えば、ステアリ
ン酸、オレイン酸などの高級脂肪酸、極圧性の高い各種
の圧延オイルなどが代表的に挙げられる。　ここで、展
延用添加剤はその後のチタンフレークの用途に応じて、
使い分けるのが好ましく、前述の高級脂肪酸は接着性を
害するため接着剤に用いるチタンフレークには不向きで
ある。

表面処理用添加剤はチタンフレークとビヒクルなどのチ
タンフレークの分散媒との機能的結合性を向上させるも
のであれば、いかなるものでもよく、その用途、分散媒
に応じて使い分けるのが好ましい。　表面処理用添加剤
としては、例えばチタネート、シラン系等のカップリン
グ剤、潤滑性のある各種油類、脂肪、高級脂肪酸、各種
アルコキシ類、各種ゾル、ジルコン、チタン、鉄なとの
金属酸化物等潤滑性を与える事のできる物質などが代表
的に挙げられる。　分散媒となるビヒクルやマトリック
スが疎水性である場合は、疎水性であるカップリング剤
を用いるのがよく、親水性の分散媒を用いる場合はアル
コキシ類やゾル類やジルコン、チタン、鉄などの金属酸
化物などの親水性表面処理用添加剤を用いるのが好まし
い。

本発明のチタンフレークの製造方法の一実施態様のフロ
ーチャートを第１図に示す。

本発明においては、種々のミルを用いることができるが
、本実施態様においては、ボールミルを用いており、ボ
ールミルを用いる場合を代表例として説明する。

まず、始めに、チタンあるいはチタン合金の粒状物、箔
状物および粒塊、集合塊状物などの原材料をボールミル
に装入する。

本発明においては、チタンの精錬の際に副生ずるチタン
ダストなどの粒状物もそのまま原材料として使用できる
ので、コストを低減できる。　この時、粒径で２００μ
ｍ以下の粒状物、５００μｍ以下の箔状物、ｆ５００μ
ｍ以下の粒塊は前処理を行って、粗粉砕しておくのがよ
い。

上述のチタンフレークの原材料をボールミルに装入する
際には、溶剤および／または添加剤も同時に混入する。

チタンフレークとして第２ａ図に示すようなスターダス
ト状のチタンフレークを製造する場合には、１．５４！
／ｋｇ以下の溶剤のみあるいは溶剤に０．２〜０．５ｗ
ｔ％の添加剤を加えたものを用いて湿式ミルで行うかあ
るいは２０ｗｔ％以下の添加剤のみを用いて乾式ミルで
行うのが好ましい。　ここで溶剤および添加剤は粘性の
小さいものを用いるのが好適である。

例えば、外周と平均径との比が６．３以上のスターダス
ト状チタンフレーク製造用の溶剤としては、水、アルコ
ール類、低粘度油、などの低粘度の展延溶剤が好ましい
、　また、添加剤−とじてはチタネートなどが好ましく
、チタン原材料に対し０．４ｗｔ％程度を添加するのが
好ましい。　もちろん、溶剤として、展延溶剤の代りに
低粘度の表面処理溶剤あるいは分級溶剤を用いてもよい
。

一方、第２ｂ図に示すような外周がなめらかな、楕円形
のチタンフレークを製造する場合に、湿式ミルで行う場
合には粘性の大きい溶剤を２〜５ｆＬ／ｋｇ、好ましく
は４〜５　ＩＬ／ｋｇを用いるか、溶剤に添加剤を２０
〜３０ｗｔ％に加えるのが好ましい。

ここで、添加剤として、粘性の大きい添加剤を用いるの
が好適である。　この時、溶剤の粘度調整のため、展延
溶剤に表面処理溶剤および／または分級溶剤を混合して
用いることもできる。　さらに、添加剤も、展延用添加
剤と表面処理用添加剤とを混合して必要な粘度を得るよ
うに調整してもよい。　例えば、このような溶剤として
は、高粘度ナフサ、潤滑オイルなどが挙げられ、添加剤
としてはステアリン酸、オレイン酸などが挙げられる。

また、乾式ミルで行う場合には、高粘度の添加剤を用い
るのがよく、展延用添加剤のみならず、表面処理用添加
剤を混合して用いてもよい、　例えば、このような添加
剤としては、牛脂、極圧グリース類などが挙げられる。

上述したように、チタンフレークの外周形状を制御する
因子は、粉砕中のミル内の溶剤あるいは添加剤の粘度と
潤滑性にあるので、本発明法の特徴は溶剤および／また
は添加剤の量により、粘度を調整し、製造されるチタン
フレークの外周形状を制御することにある。　し　　か
し、溶剤あるいは添加剤の粘度は温度により大きく変化
し、ミル内に装入する前とミル内で粉砕中では全く異っ
た粘度となることは明らかであり、粘度を特に限定する
必要はない。　このため、本発明ではスターダスト状の
チタンフレークを製造する場合には溶剤のみとするか、
添加剤を０．２〜０．５ｗｔ％添加して、粘度を低くし
ておくことであり、楕円形のチタン原材料を製造する場
合には、溶剤に２０〜３０ｗｔ％の添加剤を添加して粘
度を高くしておくことである。

本発明で用いられるボールミルの加工時間は３０分以上
６０時間以下が好ましく、ボールミルの回転速度は、ボ
ールミルの大きさにもよるが、６００ｒｐｍ以下が好ま
しい。　より好ましくは２０〜２５時間、１２０〜２４
０ｒｐｍがよい。　この理由は加工時間が３０分未満で
は、十分な粉砕、展延ができずアスペクト比５以上のチ
タンフレークの製造ができず、６０時間超では、摩砕が
進みすぎて、微粉粒となってしまい、アスペクト比５以
上のチタンフレークの歩留が悪くなるばかりか、エネル
ギ消費が大であり製造コストが上昇するからである。　
ま、た、ボールミルの回転速度が°６００ｒｐｍ超では
、ボールミルによる粉砕が進まないからである。

ここで、チタンフレークの用途により所定のチタンフレ
ークの形状および外周形状に応じて、ボールミルの加工
時間、回転速度などの加工条件を変えるのが好ましい、
　加工温度については、特に限定する必要はないがボー
ルミル内のチタン原材料が加工中に発火、あるいは急激
な酸化をすることのないような温度に制御できればよい
。

こうして、得られたチタンフレークは第１図に示すよう
に、分級機にかけられ、不要な溶剤、添加剤を分離する
と同時に最大径あるいは重量などに応じて分類される。

　それぞれ分類されたチタンフレークは表面処理が施さ
れ、シボリによって余分な表面処理剤あるいは、付着溶
剤や付着添加剤が払拭されて、チタンフレーク製品とな
る。　もちろん添加剤として表面処理用添加剤を用いて
いる場合には分級した後の表面処理を省略してもよい。

こうして得られたチタンフレークは空気中において、瞬
時に薄くて透明な酸化皮膜を形成するが、この強固な酸
化皮膜に保護されたフレークは、空気中ではほとんど変
化しないチタンの性質を有しいることはもちろん表面に
ごく薄い酸化皮膜を形成しており、耐食性が極めて大き
く、特に海水に対する耐食性が大きいものである。　こ
のような性質を有するチタンフレークを本発明法により
製造すると最大径、平均長径、アスペクト比などの形状
だけではなく、外周と平均径との比、スターダスト状、
楕円形などの外周形状のそろったフレークとなるので、
導電性付与、絶縁性保持、重防食性付与、彩色性付与な
どの用途に応じて、効果的なチタンフレークを提供でき
る。　以上、本発明に係るチタンフレークの製造方法を
ボールミルを代表例として用いて説明したけれども、本
発明はこれに限定されるわけではなく、種々の改良が可
能なことは勿論である。

〈実施例〉 以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例１） 原材料として１０００ｇのチタンアトマイズ粉（川崎製
鉄（株）製）と、溶剤として１４００ｇのナフサとを容
積４Ｊ２のボールミルに充填し、回転速度２４０ｒｐｍ
にて２５時間、湿式ボールミル摩砕を行った。　この後
分級機にかけ、チタネート（味の素（株）製）の表面処
理剤で表面処理したのち、シボリを行ってチタンフレー
ク製品とした。

得られたチタンフレークは第３ａ図に示すようなスター
ダスト状であり、最大径５〜１２０μｍ、平均長径３０
μｍ１アスペクト比３０〜１００１外周／平均径５〜１
０のものであった。

（実施例２） 原材料として１０００ｇのチタンアトマイズ粉（川崎製
鉄（株）製）と、溶剤として１８００ｇのトルエンと、
添加剤として２００ｇのステアリン酸とを容積４１のボ
ールミルに充填し、回転速度１２０ｒｐｍにて１８時間
、湿式ボールミル摩砕を行った。　この後、実施例１と
同様にしてチタンフレーク製品を得た。

得られたチタンフレークは第３ｂ図に示すように外周が
なめらかな楕円型であり、最大径６〜８０μｍ、平均長
径２０μｍ、アスペクト比７０〜１２０、外周／平均径
３．５〜７．２のものであった。

（実施例３） 原材料としてｔｏｏｏｇのチタンの集合粒状物（川崎製
鉄（株）製）と、添加剤として２２００ｇのトリクロロ
エチレンとを容積４ＪＺのボールミルに充填し、回転速
度２４０ｒｐｍにて３０時間、ボールミル摩砕を行った
。　この後、実施例１と同様にしてチタンフレーク製品
を得た。

得られたチタンフレークは第３Ｃ図に示すようにスター
ダスト状であり、最大径５〜１２０μｍ１平均長径３０
μｍ５アスペクト比３０〜１００、外周／平均径５〜１
０のものであった。

（実施例４） 原材料として１０００ｇの扁平状チタン粉体（川崎製鉄
（株）製）と、添加剤として３００ｇのオレイン酸とを
容積４Ｊｌのボールミルに充填し、回転速度１２０ｒｐ
ｍにて１５時間、ボールミル摩砕を行った。　この後、
実施例１と同様にしてチタンフレーク製品を得た。

得られたチタンフレークは第３ｄ図に示すように外周が
なめらかな楕円型であり、最大径６〜１５０μｍ、平均
長径８０μｍ１アスペクト比６０〜１５０、外周／平均
径３．８〜４．３のものであった。

（比較例） 原材料として、１０００ｇのチタンアトマイズ粉（川崎
製鉄（株）製）と、溶剤として、４５０ｇのトリクレン
と、添加剤として３０ｇのステアリン酸を容積４Ｊ！の
ボールミルに充填し、回転速度１２０ｒｐｍ、２５時間
、ボールミル摩砕を行った。　この後実施例１と同様に
してチタンフレークを製造した。

得られたチタンフレークは第３ｑ図に示すように、扁平
化途中で接合して塊状となり、最大径５〜２００μｍ１
平均長径４０μｍ１アスベスト比３〜８５、外周／平均
径４．５〜９のものであった。

以上のことから明らかなように、本発明の実施例は比較
例に比べて、得られたチタンフレークの最大径、平均長
径、アスペクト比、外周／平均径など形状および外周形
状が揃ったフレークである。　このため本発明法により
得られたチタンフレークはその用途に応じ、形状および
外周形状の好適なチタンフレークを選択できるので、チ
タンフレークをフィラーとして用いた塗料、樹脂、接着
剤などの性質をチタンフレークの混入量にかかわらず、
均質化することができる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように、本発明のチタンフレークの製造方
法によれば、ミルに原材料とともに混入する溶剤および
／または添加剤の量を制御することにより、製造される
チタンフレークの最大径、平均長径、アスペクト比など
の形状を制御して、均質化できるばかりか外周／平均径
、スターダスト状、楕円形など外周形状をも制御して、
均質化できるので、その用途に応じて最適のチタンフレ
ークを安価にかつ簡単な工程で提供できる。

このため、本発明法により製造されたチタンフレークを
用いた塗料、樹脂、接着剤など複合組成物の導電性、絶
縁性、耐食性（重防食性）、彩色性、隠蔽性などの性質
を均質化でき、コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るチタンフレークの製造方法の一
実施態様のフローチャートを示す線図的断面図である。 第２ａ図、第２ｂ図、第３ａ図、第３ｂ図、第３ｃ図、
第３ｄ図および第３ｅ図は「、粒子構造」を示す図面代
用写真（倍率１０００倍）である。 第２ａ図および第２ｂ図は、本発明法によって製造゛さ
れたチタンフレークの表面形状および外周形状を示す写
真である。 第３ａ図、第３ｂ図、第３Ｃ図および第３ｄ図は本発明
法によって製造されたチタンフレークの表面形状および
外周形状を示す写真である。 第３ｅ図は、従−末法によりて製造されたチタンフレー
クの表面形状および外周形状を示す写真である。 特許出願人　　川鉄テクノリサーチ株式会社第１図 ：＝二４：＋ｐ　　２　　壷二、　　１．：娑＝く二Ｉ
η％　２　’ｂ　ｌ、ｐｌ Ｑ’４　３　　ａ　Ｉ：χ１ 第３１）図 ・　第３Ｃ図 第３ｄ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンまたはチタン合金（以下、「チタン」と総
   称する）の粉体および／または焼結体（以下、「チタン
   原材料」という）ならびに溶剤および／または添加剤を
   ミルに装入してチタンフレークを製造するに際し、前記
   チタン原材料に対する溶剤および／または添加剤の量を
   制御することにより、チタンフレークの形状を制御する
   ことを特徴とするチタンフレークの製造方法。
2. （２）前記溶剤は水、イソブチルアルコール、アルコー
   ル、トルエン、キシレン、ナフサおよびスチレンモノマ
   ーを含むものである特許請求の範囲第１項に記載のチタ
   ンフレークの製造方法。
3. （３）前記添加剤はカップリング剤、油、脂肪、高級脂
   肪酸、アルコキシ類および金属酸化物である特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載のチタンフレークの製造
   方法。