JPH0657171A - アルミニウム顔料 - Google Patents
アルミニウム顔料Info
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Abstract
対してMo金属換算量で0.1〜10重量%のモリブデ
ン酸被膜で被覆された水性アルミニウム顔料を開示す
る。モリブデン酸被膜の表面上にさらにアルミニウムに
対して0.1〜10重量%の水に不溶性のモリブデン酸
の金属塩、五酸化バナジウムから選ばれた少なくとも一
種が付着した粒子構造を有するものも本発明に包含され
る。 【効果】 本発明のモリブデン酸被膜を有するアルミニ
ウム顔料は、色調の低下が少なく、耐水性に優れ且つ貯
蔵安定性にも優れている。
Description
の水性塗料や水性インキ等に配合して使用されるアルミ
ニウム顔料に関する。
ニウム顔料に関しては、多くの技術が公知である。しか
しながら、自動車の車体塗装に使用される水性塗料用に
使用可能なアルミニウム顔料を得る技術としては、僅か
に特公平1−54386号、特開昭59−74201
号、特公昭60−8057号が知られているに過ぎな
い。
に関する。この処理によると、水性塗料中での安定性が
良く水素ガスの発生を抑止することができ、また色調も
優れた顔料が得られる。しかしながら、粒度の細かいア
ルミニウムフレークは処理する際に溶解してしまうた
め、D50<20μm程度の粒度の細かいアルミニウム顔
料を製造し難いし、また六価クロム化合物を使うため労
働衛生上、環境上の問題があり使用が限定されている。
アンモニウム処理に関する。この処理によりガス発生を
抑止すると、被膜が厚くなり色調の低下を生ずるため使
用が限定されている。
ウリルアルコール等とのエステルによる処理に関する。
この処理によるとガス発生の抑止、色調は良好である
が、被膜表面のラウリル基により塗膜物性に致命的な欠
陥を生じ、自動車塗装では一般的な2C1Bもしくは2
C2B塗装においてベースメタリック塗膜とトップコー
ト塗膜間の密着性が全くない。
料安定性、塗膜物性共に優れた自動車塗装用の水性アル
ミニウム顔料を与える従来技術は知られていなかった。
そこで、本発明の目的は、色調、塗料安定性、塗膜物性
共に優れた自動車塗装用水性メタリック塗料に使用可能
なアルミニウム顔料を提供することにある。
アルミニウムフレークをモリブデン酸アンモニウムを含
むアルカリ性水溶液で反応させることにより、アルミニ
ウムに対してMo金属換算量で0.1〜10重量%のモ
リブデン酸被膜を形成することである(以下、第一次処
理と呼ぶ)。
れた、つまり金属光沢感に富む平均粒径(D50)が1〜
50μm程度、好ましくは10〜30μm程度のものが
適用可能である。このようなフレークは、ボールミルや
アトライターミルの中で粉砕媒体の存在下粉砕助剤を用
いて粉砕もしくは摩砕することにより作られる。粉砕助
剤としては、通常オレイン酸、ステアリン酸、イソステ
アリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸な
どの高級脂肪酸のほか、脂肪族アミン、脂肪族アミド、
脂肪族アルコールが使用される。
に湿潤し易いように予め後記の水溶性溶剤に分散させて
おくことが望ましい。粉砕媒体が処理液と相溶性がない
場合には、予め水溶性溶剤に置換して置く方がよい。
メタ体、パラ体のいずれも使用可能である。アルカリ金
属塩は水に易溶性であるが、アルカリ性が強すぎてアル
ミニウムの処理には適さないようである。また、アルカ
リ金属が被膜内に残留するとメタリック塗膜物性に悪影
響を与える恐れがある。処理液の調製には、モリブデン
酸アンモニウムを水と水溶性溶剤の混合液に数%以下の
濃度になるように溶解させるのが良い。水溶性溶剤は、
当然のことながら水相と混和するから、アルミニウムフ
レークとモリブデン酸アンモニウムとの接触を実現させ
る上で不可欠である。
グリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール
イソプロピルエーテル、イソプロピルアルコールなどが
使用し得る。
させるとき、処理液はアルカリ性であることが重要であ
る。通常処理液のpHは7〜10、好ましくは7.5〜
9.5、さらに好ましくは8〜9である。pHが7未満
では、アルミニウムフレーク表面に吸着した脂肪酸など
の存在によるためかアルミニウムとの反応が遅々として
進まず(無論、不動態領域を外れた酸性ではアルミニウ
ムが溶解してしまう)、一方、pHが10を越えると急
激な反応が起こり色調の優れたアルミニウム顔料は決し
て得られない。
ることによって完了する。反応完了後、洗浄濾過して上
記水溶性溶剤などに分散させれば安定に貯蔵することが
できる。
ムに対してMo金属換算量で0.1〜10重量%の範囲
内にある。下限値未満では、ガス発生を抑止するには不
十分であり、一方上限値を越えると被膜が厚くなりすぎ
るため色調が逆に悪くなる。好ましい範囲は0.1〜3
重量%である。
顔料でも本発明の目的は満足に達成する(後述の実施例
参照)が、本発明の目的は次の第二次処理を行うことに
よりさらに確実に達成される。
ウム顔料をアルミニウムに対して0.1〜10重量%の
水に不溶性のモリブデン酸の金属塩及び/又は五酸化バ
ナジウムと共に混練処理するものである。
いる場合は、これを上記水溶性溶剤に置換してから第二
次処理の原料アルミニウム顔料とするのが良い。
は、亜鉛(塩基性)塩、マグネシウム塩、カルシウム
塩、ストロンチウム塩、バリウム塩などが使用し得る。
五酸化バナジウムも適当である。これらは、粉末状物質
であり、原料アルミニウム顔料と共に上記水溶性溶剤中
に分散し、混練操作によって原料アルミニウム顔料のモ
リブデン酸被膜の表面に付着する。その量は、アルミニ
ウムに対して0.1〜10重量%の範囲が適当である。
なお、上記粉末状物質は完全に付着していなくとも、水
性アルミニウム顔料、水性メタリック塗料に混入する際
に何ら問題はない。
ニウム顔料は、アルミニウムフレーク表面がアルミニウ
ムに対してMo金属換算量で0.1〜10重量%のモリ
ブデン酸被膜で被覆され、さらにその被膜表面にアルミ
ニウムに対して0.1〜10重量%の水に不溶性のモリ
ブデン酸の金属塩、五酸化バナジウムから選ばれた少な
くとも一種が付着した粒子構造を有する。
ンモニウムのアルカリ性水溶液中で表面処理するため、
反応が徐々に進行し個々のアルミニウムフレークの表面
に色調の低下が少なく且つ耐水性の優れたモリブデン酸
の化成被膜を良好に形成することができる。さらに水不
溶性のモリブデン酸の金属塩及び/又は五酸化バナジウ
ムを混練操作で付着させると、耐水性がより優れたもの
となり、従来にない貯蔵安定性に優れた水性アルミニウ
ム顔料が得られる。しかも、表面処理によって塗膜物性
の低下がないため、本発明の水性アルミニウム顔料は自
動車の車体塗装用水性塗料にも好適に使用できる。
環境上の問題がないという利点を有する。
(東洋アルミKK製アルペースト7670NS、D50=
15μm)をアルミニウム分が200gになるように秤
取し、これに1リットルのプロピレングリコールモノメ
チルエーテルを添加して400 rpmで撹拌しながらアル
ミニウムフレークを分散させ、全体を冷却して液温18
℃とした。それから、予め200mlの脱イオン水に所定
量のパラモリブデン酸アンモニウム(NH4 )6 Mo7
O24・4H2 Oを溶解させた反応液を徐々に添加し、4
00〜450 rpmで撹拌を続けながら所定のpHで、液
温15〜20℃で1時間反応させた。パラモリブデン酸
アンモニウムの使用量及び処理液のpHは表1に示す通
りである。
ョンを繰り返し、NH4 イオンと未反応のパラモリブデ
ン酸アンモニウムを溶出してから、ガラスフィルターを
用いて吸引濾過した。続いてフィルタ上のアルミニウム
フレークを上記プロピレングリコールモノメチルエーテ
ルで3回洗浄して完全に水を除去してから最後に吸引濾
過して第一次処理アルミニウム顔料を得た。
(アルミニウム分200g)をプロピレングリコールモ
ノメチルエーテル108gに再分散させてからニーダー
ミキサー内に移し、所定量の第二次処理剤を加えて30
分間混練処理した。使用した第二次処理剤は表1に示す
通りである。
ミニウム顔料(ドイツエッカルトヴェルク社製STAPA HY
DROLUX 400, D50=23μm )を使用した。
配合溶剤を水性塗料に分散させるためにイソプロピルア
ルコールに置換したものを使用した。
ム顔料の塗料安定性及び塗膜物性について試験した。
10741 型に、岩田塗装機工業社製SA−71スプレーガ
ンを使用して、予め一次防錆塗料を電着塗装してある鋼
板に、上記組成の各塗料を順次塗装して試験片を作製し
た。塗装方法は、先ず最初に水性メタリックベース塗料
を乾燥膜厚13μmとなるよう塗装し、一度90℃のエ
アーオーブン中で10分間予備乾燥を行い、その上に油
性クリヤー塗料を乾燥膜厚40μmとなるよう塗布した
後、140℃のエアーオーブン中で30分間硬化させた
ものを試験片とした(2C2B法)。
50℃に調整した湯煎器内で7日まで水素ガス累積発生
量を観察した。ガス発生量が少ないほど塗料安定性がよ
いことを示す。ただし、比較例2では1日後に観察し
た。
を測定した。関西ペイント社製測色機 アルコープ L
MR−100型を用いてメタリック塗膜の色調(金属光
沢IV値)を評価した。IV値は、比較例2のブランク
に比して高目に安定していることが望ましい。
B法にて実行し、6段階評価した。一般的評価では3
B以上が合格になる。
さらに念のため250℃で15分間乾燥して供試した。
グリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレン
グリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール
モノプロピルエーテル、イソプロピルアルコールなどが
使用し得る。
させるとき、処理液はアルカリ性であることが重要であ
る。通常処理液のpHは7〜10、好ましくは7.5〜
9.5、さらに好ましくは8〜9、最も好ましくは8.
3〜8.9である。pHが7未満では、アルミニウムフ
レーク表面に吸着した脂肪酸などの存在によるためかア
ルミニウムとの反応が遅々として進まず(無論、不動態
領域を外れた酸性ではアルミニウムが溶解してしま
う)、一方、pHが10を越えると急激な反応が起こり
色調の優れたアルミニウム顔料は決して得られない。
ウム顔料をアルミニウムに対して金属換算量で0.1〜
10重量%の水に不溶性のモリブデン酸の金属塩及び/
又は五酸化バナジウムと共に混練処理するものである。
は、亜鉛(塩基性)塩、マグネシウム塩、カルシウム
塩、ストロンチウム塩、バリウム塩などが使用し得る。
五酸化バナジウムも適当である。これらは、通常平均粒
径が約1〜10μmの粉末状物質であり、少量の水溶性
溶剤に分散後使用される。第二次処理剤を第一次処理ア
ルミニウム顔料と共に上記水溶性溶剤中に分散し、混練
すると、第二次処理剤がアルミニウム顔料のモリブデン
酸被膜の表面に付着する。その使用量は、アルミニウム
に対して金属換算量で0.1〜10重量%の範囲、1〜
8重量%の範囲が適当である。0.1重量%未満では第
一次処理アルミニウム顔料とほぼ同様な結果しか与えら
れず、一方10重量%を越えると付着粒子が過多とな
り、色調が悪くなる。なお、第二次処理に使用した上記
粉末状物質はそのすべてが第一次処理アルミニウム顔料
の表面に付着する訳ではない。付着しなかった粉末状物
質は分離除去することもできるが、それ自体水性塗料中
で安定な物質であり、また塗膜への悪影響もないため水
性塗料の調製の際に混入しても何ら問題はない。粉末状
物質の付着割合を増加させたい場合には、第一次処理ア
ルミニウム顔料を、例えば洗浄濾過する際にリン酸アン
モニウムの水溶液やオルトリン酸の低級アルキルエステ
ルのアルコール溶液と接触させると良い。第一次処理ア
ルミニウム顔料表面に吸着した燐酸基(−P−OH−)
が第二次処理剤の付着性を向上させるものと推定され
る。逆に、第二次処理剤の表面を予め燐酸基(−P−O
H−)で修飾しておいてもよい。
ニウム顔料は、アルミニウムフレーク表面がアルミニウ
ムに対してMo金属換算量で0.1〜10重量%のモリ
ブデン酸被膜で被覆され、さらにその被膜表面にアルミ
ニウムに対して金属換算量で0.1〜10重量%の水に
不溶性のモリブデン酸の金属塩、五酸化バナジウムから
選ばれた少なくとも一種が付着した粒子構造を有する。
ンモニウムのアルカリ性水溶液中で表面処理するため、
反応が徐々に進行し個々のアルミニウムフレークの表面
に色調の低下が少なく且つ耐水性の優れたモリブデン酸
の化成被膜を良好に形成することができる。さらに水不
溶性のモリブデン酸の金属塩及び/又は五酸化バナジウ
ムを混練操作で付着させると、耐水性がより優れたもの
となり、これを使用することにより従来にない貯蔵安定
性に優れた水性塗料を与え得る。しかも、表面処理によ
って塗膜物性の低下がないため、本発明の水性アルミニ
ウム顔料は自動車の車体塗装用水性塗料にも好適に使用
できる。水性樹脂の形態としては、水溶性型、水分散
型、エマルジョン型の3つに分類され、また水性樹脂の
種類としてはアクリル樹脂+メラミン樹脂、ポリエステ
ル樹脂+メラミン樹脂、ウレタン樹脂、CAB樹脂等が
例示できる。これらのいずれにも本発明のアルミニウム
顔料は適用できる。勿論、塗装方法も何ら拘束されるこ
となく、エアスプレー、エアレススプレー、ローラーコ
ーティング法など公知の塗装方法を使用できる。本発明
のアルミニウム顔料は溶剤系塗料にも適用できる。
(アルミニウム分200g)をプロピレングリコールモ
ノメチルエーテル108gに再分散させてからニーダー
ミキサー内に移し、少量のプロピレングリコールモノメ
チルエーテルに分散させた所定量の第二次処理剤を加え
て30分間混練処理した。使用した第二次処理剤は表1
に示す通りである。
配合溶剤を水性塗料に分散させるためにイソプロピルア
ルコールに置換したものを使用した。比較例3として、
実施例1の1リットルのプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルを酢酸(濃度190ppm)を含有する1リ
ットルのプロピレングリコールモノプロピルエーテルで
置換してアルミニウムとモリブデンとの反応をpH5.
8で反応させる以外は実施例1と同様にして処理したア
ルミニウム顔料を使用した。
10741 型に、岩田塗装機工業社製SA−71スプレーガ
ンを使用して、予め一次防錆塗料を電着塗装してある鋼
板に、上記組成の各塗料を順次塗装して試験片を作製し
た。塗装方法は、先ず最初に水性メタリックベース塗料
を乾燥膜厚13μmとなるよう塗装し、一度90℃のエ
アーオーブン中で10分間予備乾燥を行い、その上に油
性クリヤー塗料を乾燥膜厚40μmとなるよう塗布した
後、140℃のエアーオーブン中で30分間硬化させた
ものを試験片とした(2C1B法)。
50℃に調整した湯煎器内で7日まで水素ガス累積発生
量を観察した。ガス発生量が少ないほど塗料安定性がよ
いことを示す。ただし、比較例2および比較例3では1
日後に観察した。
8%以上で10日前後の色調、密着性の変化を測定し
た。関西ペイント社製測色機 アルコープ LMR−1
00型を用いてメタリック塗膜の色調(金属光沢IV
値)を評価した。IV値は、比較例2のブランクに比し
て高目に安定していることが望ましい。
テスト前後共に塗膜の色調が著しく良好であり、更に第
二次処理も施した実施例3〜10では、いずれもガス量
が非常に少なく、かつ耐湿性促進テスト後も良好な色調
を維持していることが判明した。これに対して、比較例
2(未処理)ではガス量過多のため塗料安定性に乏し
く、比較例1(市販の水性アルミニウム顔料)ではガス
量も少なく色調も良好であるが、ベース塗膜とクリヤー
塗膜間の密着性がやや劣り、さらに耐湿性促進テストで
低下する傾向が認められた。これは僅かに残留した6価
クロム酸の影響と推定される。また、酸側で化性処理し
た比較例3の場合、IV値が非常に低い。
Claims (6)
- 【請求項1】 アルミニウムフレーク表面がアルミニウ
ムに対してMo金属換算量で0.1〜10重量%のモリ
ブデン酸被膜で被覆した粒子構造を有する水性アルミニ
ウム顔料。 - 【請求項2】 アルミニウムフレーク表面がアルミニウ
ムに対してMo金属換算量で0.1〜10重量%のモリ
ブデン酸被膜で被覆され、さらにその被膜表面にアルミ
ニウムに対して0.1〜10重量%の水に不溶性のモリ
ブデン酸の金属塩、五酸化バナジウムから選ばれた少な
くとも一種が付着した粒子構造を有する水性アルミニウ
ム顔料。 - 【請求項3】 揮発性成分としてプロピレングリコール
モノメチルエーテルを含有する請求項1または2のペー
スト状水性アルミニウム顔料。 - 【請求項4】 アルミニウムフレークをモリブデン酸ア
ンモニウムを含むアルカリ性水溶液中で反応させること
により、アルミニウムに対してMo金属換算量で0.1
〜10重量%のモリブデン酸被膜を形成することを特徴
とする水性アルミニウム顔料の製造方法。 - 【請求項5】 アルミニウムフレークをモリブデン酸ア
ンモニウムを含むアルカリ性水溶液中で反応させること
により、アルミニウムに対してMo金属換算量で0.1
〜10重量%のモリブデン酸被膜を形成した後、アルミ
ニウムに対して0.1〜10重量%の水に不溶性のモリ
ブデン酸の金属塩及び/又は五酸化バナジウムと共に混
練処理することを特徴とする水性アルミニウム顔料の製
造方法。 - 【請求項6】 請求項1または2の水性アルミニウム顔
料を配合する水性メタリック塗料またはインキ。
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