JPH0711005B2 - メタリック顔料用整粒金属粉末及び整粒金属粉末の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粒度分布幅の狭いメタリック顔料用金属粉末及
び金属微粉末の分級方法に関する。

［従来の技術］ 金属の粉末は粉末冶金、顔料、還元剤、触媒、その他多
くの分野で広く使用されている。その中で、粉末冶金、
還元剤或は顔料用等比較的粒子サイズの大きな金属粉
は、粉砕法或は溶湯噴霧法によって粒度分布幅の広いも
のが製造され、次に篩網或は気流分級機によって分級さ
れ整粒品が造られている。そしてメタリック顔料用微粉
末は、メタリック感覚の美粧効果を得るため、整粒金属
粉末の中の細目のものを、更にボールミルまたはスタン
プミルで展伸粉砕し、厚さが0.2〜２μｍで表裏合せて1
0〜10,000μｍ²の面積を有する鱗片状の微小箔片にして
使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 金属の整粒粉末は、篩網或は気流分級機によって分級さ
れ製造されるが、工業的に用いられる篩網は30μｍが最
小であり、それ以下の分級は気流分級機によっている。
しかし、気流分級によって得られる粉末の粒度分布は比
較的ブロード（幅広）であり、これを原料にしてメタリ
ック顔料用微粉末を製造するには、その製造工程、特に
ボールミル或はスタンプミルによる展伸粉砕条件の厳密
な管理が必要で、得られるメタリック顔料用微粉末の品
質が不安定になっているのが現状である。なぜなら、例
えば、直径30μｍφの粒子と直径２μｍφの粒子が存在
する金属粉末をボールミルで粉砕する場合に於いて、同
一重量のボールが同一速度で夫々の金属粉体に衝突した
場合、２μｍφの粒子の単位断面積に加わる力は30μｍ
φの粒子の単位断面積に加わる力の225倍である。即ち
小さな粒子は少ない回数の挾撃で薄い微小箔片に展伸さ
れるが、大きな粒子は数多い挾撃が必要となり、この間
に小さな粒子からできた微小箔片の粉砕が進行し、非常
に多くの超微粉が発生する。そして、この超微粉の幾つ
かは、大きな粒子の展伸中に、その表面に打ち込まれ、
その表面に多数の傷を発生させるのである。この様に表
面に傷の多い比較的大きな箔片と多数の超微粉からなる
金属微粉末を顔料にして塗料を作り塗装した場合、比較
的大きな箔片の表面は、光を乱反射し、超微粉も塗膜中
に多数分散している故、光を乱反射して、いわゆるメタ
リック感覚の光沢が得られないのである。

本発明はメタリック感覚の光沢が得られる、粒度幅の狭
い金属微粉末を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ このような粒度分布幅の狭い微粉末の分級方法について
説明する。

一般に、水域は空気と反応しない30μｍ以細の酸化物粉
末等は水中に分散させて、その粒子の大きさによって水
中での沈降速度が異なる事を利用して分級されるが、金
属特に、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム等の
活性金属の微粉末の分級には適用されていない。なぜな
らこれらの金属粉末は、空気を含んだ水中で急速に酸化
されて、整粒品の化学的品質が低下するばかりでなく、
分級そのものも阻害され、品質のよい整粒品が得られな
いからである。水の代りに鉱物油中で処理するという事
が考えられるが鉱物油中に金属粉末を均一に分散させる
方法がなく、実用化されていない。

本発明者等は、上述の問題解決のため、鉱物油中に金属
粉末を均一に分散し、分級する方法を開発し、メタリッ
ク感覚の光沢の大なメタリック顔料用微粉末を安定して
容易に製造するための原料金属粉末の適性粒度分布幅に
ついて鋭意研究し、次の知見を得て、本発明を完成し
た。

１）鉱物油中に金属粉末を均一に分散させるには界面活
性剤が必要で、その中でも特に、HLB〔界面活性剤中の
親水基と親油基の比を表わす指数で、11.7×log（親水
基の分子量／親油基の分子量）＋７で示される。〕が、
ある値の範囲のアニオン界面活性剤を適当量添加すると
効果のある事。

２）メタリック感覚の光沢の大なメタリック顔料用微粉
末を安定して製造するためには、原料に用いる金属粉末
（以下原料金属粉末という）は、１μｍ以下の超微粉の
含有量が少く、粒度分布幅の狭いものでなければならな
い事。

即ち、本発明は、30μｍ以下の金属粉末を粒度分布幅の
狭い整粒品に分級する方法と、メタリック感覚の光沢の
大きいメタリック顔料用微粉末を容易に安定して製造す
るための粒度分布を有する原料金属粉末を提供する事を
目的とする。

一般に、ある粒度分布がブロードな粉体を液体中でシャ
ープな粒度分布の粉体群に分級しようとする場合、先ず
第１に、粒子が液体中に均一に分散し、その後の分級
作業の障害にならない濃度のスラリーを作製せねばなら
ない。次に、このスラリーを用いて、ストークスの式
を念頭に、スラリー中の粒子径と、その沈降速度の関係
を求めて分級が行われる。即ちストークスの式によれ
ば、粒子の沈降速度（υ）は、粒子の密度（ρ_P）と液
体の密度（ρ_L）の差、及び粒子径（D_P）の２乗に比例
し、液体の粘度（η）に反比例する： g:重力の加速度 この式において、特にρ_Lとηは温度によって大きく変
化する故、スラリーの温度を厳密に制御する必要があ
る。また、スラリーの内部に温度差が生じた場合にも対
流が発生し精度の良い分級ができなくなる故、スラリー
内に温度差を生じないよう温度を管理する必要がある。

次に、先に求めた粒子のサイズと沈降速度の関係を用い
て実際の分級作業が行われる。即ち、作製したスラリー
を恒温槽内で充分攪拌し、その後希望するサイズの粒子
よりも大きなサイズの粒子が、回収しようとする深さの
面よりも下部に沈降するに必要な時間静置して、希望す
るサイズの粒子が残っている上部のスラリーを回収し、
この繰り返しによって次々とより大きなサイズの粒子を
含んだスラリーを分離回収して分級して行くのである。
こゝで、ある時間静置後の分級槽の下部には、粒子が沈
降して、大きな粒子も沈降しないような高濃度スラリー
層が形成される。この高濃度スラリー層のの厚さは、ス
トークスの式の（ρ_P−ρ_L），η及び粒子の大きさ、分
布並びに形状によって変るが、いずれにしても上部スラ
リーの回収深さは、この層の上部でストークスの式の成
立する範囲でなければならない。そして、回収深さが小
さければ小さい程、粒度分布のシャープな分級が可能で
あるが、実際上は精度の面から、ある程度の回収深さが
必要となる。（なお、沈降法の一方法として希望するサ
イズの粒子の沈降速度より若干速い流速で液体を下部か
ら上部に向って流し、希望するサイズの粒子をオーバー
フローさせる淘汰管法もある。）さて、本発明の金属粉
末の分級方法に於いては、先ず （１） HLBが5.5〜11.5のアニオン界面活性剤を、金属
粉末に対して1.8〜3.0重量％添加する事により、鉱物油
中に金属粉末を均一に分散させ、精度の良い分級をする
事ができるスラリーを作製する。イオン性界面活性剤及
び、HLBが5.4以下或は11.6以上のアニオン界面活性剤で
は鉱物油中に金属粉末を均一に分散させることができな
い。また、HLBが5.5〜11.5のアニオン界面活性剤であっ
ても、その添加量が金属粉末に対して1.7％以下の場合
は鉱物油中への金属粉末の分散が悪く、逆に、3.1％以
上の場合は再凝集が起り、分級用のスラリーを作製でき
ない。

（２） 次に、本スラリー作製時のスラリーの濃度（ス
ラリーの総重量中の金属粉末の重量比）は、分級整粒品
の粒度分布のシャープ度と精度の兼ね合いから、スラリ
ー濃度をC_M（％）とするとき、C_M＜100ρ_M／（６ρ_L＋
ρ_M）である事が望ましい。こゝでρ_M及びρ_Lは夫々金
属及び鉱物油の密度である。しかし、分級整粒品の精度
は分級作業の方法によっても変る故、上記値にこだわる
ものではない。

（３） 上述の方法で作製したスラリーを恒温分級槽に
入れ、20〜30℃を基準にして、基準値±５℃で保持しな
がら、攪拌→静置（粒子沈降）→上部細粒残存層の回
収、という作業の繰り返しにより、希望するサイズの整
粒金属粉末を含んだスラリーが得られる。次に （４） 希望する粒度分布の整粒金属粉末を含んだスラ
リーを過し、減圧加熱法等で鉱物油を除去する事によ
って希望する粒度の整粒金属粉末が得られる。

次に、本発明のメタリック感覚の光沢の大きなメタリッ
ク顔料用微粉末を安定して製造するための原料金属粉末
は、平均粒子径（体積粒度分布の累積値が50％の粒子
径。以下d₅₀という）が、2.5〜15.0μｍの範囲にあっ
て、１μｍ以下の超微粉の含有量が0.5％以下で、1/2d
₅₀〜2d₅₀（μｍ）の範囲に97体積％以上の粒子が含有さ
れるものでなければならない。この関係を図を使って説
明すれば次のとおりとなる。

第１図は体積粒度分布の累積値を示す図であって、横軸
は粒子径ｄ（μｍ）、縦軸は体積の累積百分率Ｖ（％）
である。今、代表的な本発明である微粉末の累積粒度分
布をとれば第１図の曲線Ａのようになる。即ち、体積粒
度分布の累積値が50％（V₅₀）となる粒子径（d₅₀）は5.
4μｍとなり、2.5μｍと15μｍの間に在る。また累積百
分率Ｖはｄ＝2.5μｍでＶ＝100であり、１μｍより小さ
い粒子の含有率は０％である。更に1/2d₅₀と2d₅₀は、夫
々、2.7μｍと10.8μｍであり、これらに相当するＶは
夫々99％（V₉₉）と１％（V₁）であり、粒子径が2.7μｍ
と10.8μｍの間にある粒子は、全体の98％（＞97％）で
ある。

第１図において粒度分布がブロードな場合は、第１図曲
線Ｂで示すように曲線の勾配がゆるやかになり、逆にシ
ャープな粒度分布のものは曲線Ｃで示すように勾配がき
つくなる。

本発明の原料金属粉末ではd₅₀が15μｍ以上の場合、展
伸・粉砕に長時間を要し、その間に展伸された箔の表面
に傷がつき、メタリック感覚の光沢の少ないメタリック
顔料用微粉末になる。d₅₀が2.5μｍ以下の場合は、１μ
ｍ以下の超微粉の含有量が増し、原料金属粉末中の１μ
ｍ以下の超微粉が１％を超過した場合、得られる顔料用
金属微粉末の中の比較的大きな箔片には、これら超微粉
が打ち込まれて、その表面が傷み、光沢の少ないものに
なる。また原料金属粉末の粒度分布が1/2d₅₀〜2d₅₀μｍ
の間で97％未満で比較的広い場合には、ボールミルまた
はスタンプミルによる展伸粉砕を、未だ大きな粒が充分
に展伸される前に中断し篩分する必要が生じ、工程が繁
雑になるばかりでなく、得られるメタリック顔料用微粉
末も粒度分布が広く、また厚さも不均一なため、メタリ
ック感覚の光沢が得られ難い。また展伸粉砕を中断せず
に大きな粒も所定の厚さになる迄展伸した場合は、粉砕
も同時に進行し、超微粉及び表面に超微粉が打ち込まれ
て光沢の少なくなった比較的大きな粒が急増し、得られ
るメタリック顔料用微粉末はメタリック感覚の光沢の少
ないものになる。

次に実施例を掲げて本発明を具体的に説明する。

実施例 １ （１） 内径が60cmφ、深さが90cmの保温ジャケットを
備えたスチール製の容器（以下分級槽という）に、 （２） 鉱物油として25℃に於いて比重0.8、粘度1cPの
エクソンナフサNo.6（日本石油社製）105kgを分取し、
これに、 （３） 第２図の曲線で示される粒度分布を有するア
ルミニウムアトマイズ粉末（レイノルズ社製）（以下原
料アルミニウム粉末という）45kgとHLBが9.6のアニオン
界面活性剤のプライサーフ210G（第一工業製薬社製）84
0gを添加し充分に攪拌して、原料アルミニウム粉末を約
30重量％含むスラリーを作製した。

（４） 次に、このスラリーを８時間静置後、上部から
27cmの深さ迄、約15分間で汲み出した。続いて、分級槽
のスラリーに（２）で用いたと同じ鉱物油を27cm分（約
76リットル）補充し、再度１時間攪拌してスラリーを調
整し、そのスラリーを先に述べたと同じ時間（８時間）
静置し、その後、先に述べたと同じ量（上部から27cm）
だけ、先に述べたと同じ要領で15分かけて汲み出すとい
う一連の分級操作、即ち、“スラリー調整（鉱物油の補
給と攪拌）→静置→汲み出し”（以下この操作を分級操
作という）を２回、合計３回行って、合計約229リット
ルのスラリーを収得した。次に、 （５） （４）で収得したスラリーをフィルタープレー
スにて加圧濾過し、１μｍ以下の超微粉を鉱物油と分離
して（以下この操作を濾過操作という）回収した。その
量は約1kgであった。次に、 （６） 分級操作の静置時間を３時間にして（４）と同
じ分級操作を３回繰り返して約229リットルのスラリー
を取得し、このスラリーから（５）と同じ濾過装置によ
り、第２図ので示される整粒アルミニウム粉末、約
17kgを得た。次に、 （７） 分級操作の静置時間を１時間にして（４）と同
じ分級操作を３回繰り返して約229リットルのスラリー
を収得し、このスラリーから（５）と同じ濾過操作によ
り、第２図ので示される整粒アルミニウム粉末、約
12kgを得た。次に （８） 分級操作の静置時間を15分にして（４）と同じ
分級操作を３回繰り返して約229リットルのスラリーを
収得し、このスラリーから（５）と同じ濾過操作によ
り、第２図ので示される整粒アルミニウム粉末、約
8kgを得た。次に、 （９） 分級操作の静置時間を15分に、又、汲み出し深
さを40cmにして（４）と同じ分級操作を３回繰り返して
約339リットルのスラリーを収得し、このスラリーから
（５）と同じ濾過操作により、第２図ので示される整
粒アルミニウム粉末、約6kgを得た。分級操作の最後
に、 （10） 底部に残ったスラリーを汲み出し、その後、
（５）と同じ濾過操作により、25μｍ以上の分級アルミ
ニウム粗粉、約1kgを得た。

次に、上述の分級操作によって得られた整粒アルミニウ
ム粉末，，，、夫々1kgを分取し、同一ボール
ミルで、同一の運転条件で展伸粉砕時間だけをについ
ては6Hr、については7Hr、については8Hr、につ
いては10Hrと変えて展伸粉砕し、アルミニウム顔料用微
粉末を製造した。

このアルミニウム顔料用微粉末について顕微鏡観察によ
り、展伸粉の平均径、圧着粉含有率、箔片粉末の形状等
を観察，測定し、その結果を表‐１に示した。またアル
ミニウム顔料用微粉末を塗料化して塗布した場合の塗布
面の色感をやはり表‐１に示した。

“箔の厚さ”は、次式により算出した。

“圧着粉含有率”は顕微鏡写真視野（500倍の20×30c
m）中の展伸箔粒子の総数（約600ヶ）に対する圧着箔粒
子の数の割合。

“箔粉の形状”は箔粉の外周が丸味をもって連続してい
る物が90％以上の場合に○、外周がギザギザになってい
る箔片が10％以上含まれている場合を×、とした。

“塗膜面の金属光沢”はアルミニウム顔料用微粉末を５
％添加した塗料を10×20cmのガラス板に塗布し、乾燥後
昼光下で肉眼観察し全面に白銀色の金属光沢のあるもの
を○、金属光沢の弱いものを×、とした。

更に、整粒アルミニウム粉末から得られたアルミニウ
ム顔料用粉末の顕微鏡写真を代表例として第４図に示し
た。更に原料アルミニウム粉から得られたアルミニウ
ム顔料用微粉末の顕微鏡写真を比較例として第５図に示
した。

実施例 ２〜５ 実施例１と同様の分級操作に於いて、HLBの異なる分散
剤を添加した場合、及び分散剤の添加量を変えた場合に
得られる、実施例1,に相当する最も細かな平均粒径
（d₅₀）を有する整粒アルミニウム粉末の粒度を表‐２
に示した。

比較例 １ 実施例１で使用した原料粉末を使用して、分散剤の添
加量を1.7％に変えた以外は実施例１と同様の分級操作
をしたところ、第３図の，，及びで示される粒
度分布を有するアルミニウム粉末（以下分級アルミニウ
ム粉末という）が得られた。次に、これら分級アルミニ
ウム粉末，，，と原料アルミニウム粉末から
各1kgを分取し、実施例１と同一のボールミルで、同一
の運転条件で、展伸粉砕時間だけを、については6H
r、と原料アルミニウム粉末については7Hr、につ
いては8Hr、については10Hrと変えて、展伸粉砕し、
アルミニウム顔料微粉末を製造した。このアルミニウム
顔料微粉末について顕微鏡観察により、展伸粉の平均
径、圧着粉含有率、箔片粉末の形状等を観察，測定し、
その値を表‐３に示した。またアルミニウム顔料微粉末
を塗料化して塗布した場合の塗布面の色感もやはり表‐
３に示した。

比較例 ２〜７ 実施例１と同様の分級操作に於いて界面活性剤を全く添
加しない場合、イオン性界面活性剤或はHLBが12.1以上
または5.4以下のアニオン界面活性剤を添加した場合、
また分散剤の添加量が1.6％以下の場合は、鉱物油中へ
の原料アルミニウム粉末の分散が悪く、分散剤の添加量
が3.1％以上の場合には凝集が起り、攪拌終了と同時
に、鉱物油と原料アルミニウム粉末の分離が始まり、良
好なスラリーが得られないため、分級の操作を行えず、
分級アルミニウム粉は得られなかった。これらを比較例
２〜７で一括して表‐４に示した。

なお、スラリー濃度、スラリー温度、静置時間、汲み出
し深さ、速度等も分級精度を上げる上では重要な因子で
あるが、これらは、金属粉末の種類や分級設備の構造等
によっても変わって来て表示が煩雑になる故、これらの
条件については、実施例１と同じ条件下で比較した。

また、今回は、d₅₀が15μｍ以上で、1/2d₅₀〜2d₅₀の間
の粒度分布が97％以上のアルミニウム粉末は得られなか
ったので、比較例として表示できなかった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の粒度分布を説明するための図、 第２図は本発明の一実施例についての粒度分布を示す
図、 第３図は比較例についての粒度分布を示す図、 第４図は本発明の粒子構造を示す顕微鏡写真、 第５図は従来例の粒子構造を示す顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−156038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−109562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−124506（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒子径が2.5〜15.0μｍの範囲にあっ
   て、１μｍ以下の粒子の含有量が0.5体積％以下で、か
   つ平均粒子径の２分の１と平均粒子径の２倍の粒子径の
   間に97体積％以上の粒子が含まれる粒度分布を有する、
   メタリック顔料用整粒金属粉末。
2. 【請求項２】鉱物油中にHLBが5.5〜11.5のアニオン界面
   活性剤を金属粉末に対して1.8〜3.0重量％添加し、該鉱
   物油中に粒径30μｍ以下の金属粉体を均一に分散させて
   スラリーとなし、該スラリーを沈降法を用いて分級する
   事を特徴とする整粒金属粉末の製造方法。