JPS599582B2 - 水分散性金属顔料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水分散性金属顔料組成物に関する。

近年有機溶剤に基づく大気汚染が大きな問題となり、塗
料業界に於いても有機溶剤を使用しない水性塗料を使用
することが益々多くなつている。水性塗料の一つとして
鱗片状金属顔料を使用した水性塗料がある。この水性塗
料に使用される鱗片状金属顔料はステアリン酸やオレイ
ン酸の如き飽和若しくは不飽和脂肪酸又はそれ等の誘導
体から成る粉砕助剤を用いて乾式粉砕するか、または炭
化水素系有機溶剤の存在下に粉砕する所謂湿式粉砕し、
これに界面活性剤を添加して水分散性となした組成物即
ち水分散性金属顔料組成物として使用されている。そし
て従来のこの水分散性金属顔料組成物に使用されている
界面活性剤としてはアルカノールアミド、ポリオキシエ
チレンジアミン、オキサゾリン等である。而してこの水
分散性金属顔料組成物を添加した水性塗料は貯蔵安定性
が低いと云う難点がある。

たとえば金属顔料自体の分散性が悪くなつたり、多量の
ガスが発生したり、粘度が増加したり、またこの塗料か
ら得られる塗膜の色調が変化する等の難点がある。本発
明の目的は従来の水分散性金属顔料組成物の上記難点を
解消すること、即ち優れた貯蔵安定性を有する水性塗料
を製造しうる水分散性金属顔料組成物を提供することで
ある。

本発明のこの目的は、鱗片状金属顔料と界面活性剤とを
含有するこの種水分散性金属顔料組成物に於いて、界面
活性剤として油中水滴型の傾向を有するソルビタン脂肪
酸エステル（以下界面活性剤Ａという。

）と水中油滴型の傾向を有するポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル（以下界面活性剤Ｂという。）と
の混合物であつて、その両者の配合割合が界面活性剤Ａ
／界面活性剤Ｂニイ〜ＩＮ’であるものを使用し、且つ
更にこの際有機溶剤として特に親水性基を有する沸点６
０〜２００℃の有機溶剤を使用することによつて達成さ
れる。本発明者の研究に依れば、各種の界面活性剤のな
かから特に界面活性剤Ａと界面活性剤Ｂという特定の二
種類の界面活性剤を選択し且つこれ等の特定の界面活性
剤を併用し、さらに有機溶剤として特に親水性基を有す
る沸点６０〜２００℃という特定の有機溶剤を使用する
ことという二つの手段を採用するときは、水分散性金属
顔料組成物の水性塗料への分散性が著しく向上し、且つ
従来の水分散性金属顔料組成物を使用した水性塗料のも
つ貯蔵時の難点が可及的に解消されると云う新しい事実
が見出された。

加えて更にこの際該水分散性金属顔料組成物に弗素系界
面活性剤を含有せしめるときには、この水分散性金属顔
料組成物を添加して成る水性塗料を塗装した場合に塗膜
中での金属顔料の流れによる色むらが改善され塗膜のメ
タリツク感がさらに一段と向上すると云う新しい事実も
見出された。本発明はこれ等の新しい事実に基づいて完
成されている。本発明に於いて使用される鱗片状金属顔
料としては従来公知の各種のものがいずれもそのま＼有
効に使用される。

更に詳しくはアルミニウムや銅及びこれ等の合金等の粉
末をミネラルスピリツトの如き鉱油を存在せしめるか、
または存在せしめずに高級脂肪酸またはその誘導体と混
合し、これを粉砕したものが使用される。この際の高級
脂肪酸としては、たとえばステアリン酸、オレイン酸、
パルミチン酸、ミリスチン酸等の飽和又は不飽和脂肪酸
が、またその誘導体としては、たとえばそのアミン、ア
マイド及び塩類等を例示出来、これ等脂肪酸またはその
誘導体は金属粉末１００重量部に対し通常０．５〜５重
量部程度使用される。又鉱油としてはミネラルスピリツ
ト、トロール、キシロール、ソルベントナフサなどが通
常３５重量％以下の割合で使用される。本発明に於いて
使用される界面活性剤Ａとしては通常次の構造式を有す
るものが使用される。

〔但しＲは炭素数１２〜１８のアルキル基を、Ｒ′は水
素原子又はＲＣＯ基を示す〕その代表的なものを例示す
れば、ゾルビタンモノラウレート、ゾルビタンモノパル
ミテート、ゾルビタンモノステアレート、ゾルビタント
リステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタ
ントリオレエート等を挙げることが出来る。

また界面活性剤Ｂとしては次の構造式で表わされるもの
が使用される。〔但しＲは炭素数１２〜１８のアルキル
基を、１，ｍ，ｎは各々０〜１５の整数を表わす。

但し、２＋ｍ＋ｎ＝１〜４５である〕これ等界面活性剤
ＡおよびＢはいずれも従来この種水分散性金属顔料組成
物に使用されたことはｊ全くなく、ましてやこれ等界面
活性剤ＡとＢとを併用することについても全く知られて
いない。

而して本発明に於いては界面活性剤ＡとＢとの混合物は
水分散性金属顔料の金属分に対して０．２〜１７重量％
好ましくは３〜７重量％の範囲で使・用される。この際
０．２重量％に達しない場合は所期の効果が期特出来ず
、また１７重量％よりも多くなると、該組成物を配合し
て得られる水性塗料を塗装した場合に得られる塗膜の耐
水性が低下する難点が生じる。また界面活性剤ＡとＢと
はＡ／Ｂ＝イ〜１６Ａの割合で併用する必要がある。こ
の際該比が％に達しない場合は水分散性金属顔料の表面
に吸着している高級脂肪酸またはその誘導体が剥離され
る傾向があり、また逆に１６Ａよりも大きくなると水分
散性金属顔料の水性塗料中での分散安定性が低下する傾
向がある。これ等界面活性剤Ａ．ｌ５Ｂとの好ましい配
合割合はに〜Ｚ゛である。本発明に於いては有機溶剤と
して親水性基を有し、且つ沸点６０〜２００℃のものを
使用する必要がある。この際沸点が６０℃に達しないも
のを使用すると水分散性金属顔料組成物の水性塗料中に
おける安定性が低下する傾向があり、また逆に２００℃
よりも高いものを使用すると該組成物を配合した水性塗
料から得られる塗膜に於て金属顔料が流下し色むらが生
じる傾向があり望ましくない。これ等親水性基を有し、
６０〜２００℃の沸点を有する有機溶剤の具体例として
は、ｎ−アミルアルコール、ジアセトンアルコール、Ｉ
ｓＯ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、Ｉ
ｓＯ−ブチルアルコール、エチレングリコール、エチレ
ングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコ
ール、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル等を
例示することが出来る。これ等有機溶剤は単独でまたは
２種以上混合して使用される。本発明水分散性金属顔料
組成物には必要に応じその他の添加剤、たとえば金属顔
料以外の各種の公知の着色顔料、消泡剤等を添加するを
妨げない。本発明組成物を調製する際の手段としては特
に制限なく各種の方法が広い範囲で適用され、また各成
分の混合順序も特に制限されない。本発明に於いては、
上記水分散性金属顔料組成物に更に弗素系界面活性剤を
該組成物中の金属顔料の金属分に対して０．００２５〜
１０重量？好ましくは０．００５〜３．０重量％の割合
で共存せしめることにより、鱗片状金属顔料を塗膜中で
塗膜面に対して平行配列させることが出来るために色む
らを防止出来、且つメタリツク感を著しく向上させるこ
とが出来る。

但しこの弗素系界面活性剤は水分散性金属顔料の上記優
れた特性を豪も損うものではない。この際弗素系界面活
性剤の使用量が０．００２５重量％に達しないときは弗
素系界面活性剤添加の効果が充分に発揮されず、また１
０重量％よりも多くなると組成物を配合した水性塗料か
ら得られる塗膜の耐水性を低下せしめる傾向がある。本
発明に於いては、この弗素系界面活性剤としては次の構
造を有するものが使用される。（１）Ｒｆ（ＣＨ２）ｌ
′ＣＯＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ′Ｈ〔但しｌ′は０〜３
、ｍ′は１〜２０の整数を、またＲｆは炭素数１〜１８
のパーフルオロアルキル基を表わす〕（２） Ｒｆ（Ｃ
Ｈ２）ｌ′ＳＯ２ＮＲＣｍ′Ｈ２ｍ′ＰＯ（０Ｒ）２〔
但し、Ｒｆ，ｌ′，ｍ′は上記と同じことを表わし、ま
たＲ′は水素または低級アルキル基を表わす〕１７′
−一Ｊ 〜 ７ー一４ ′ ｌ ▼ − Ｃ〔但
しＡは（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ′Ｈまたは０ＮａをＲｆ，
ｌ′，ｍ′は夫々上記と同じことを表わす〕〔但しＢは
ＳＱ２，ＣＯまたはＣＨ２ＣＯを、Ｘは０Ｎａ，０Ｋま
たは０ＮＨ４を、Ｒｆ，ｌ′は上記と同じことを表わす
。

〕〔但しＲｆ及びｌ′，ｍｌは上記と同じ〕Ｖｅｂ−７
ｕ１ 〔但しＲｆ及びｍ′は上記と同じ〕 〔但しＲｆ，Ｒ／及びｍ′は上記に同じ〕これ等弗素系
界面活性剤の添加時期は特に制限はない。

以下に実験例を示して本発明の特徴とする所をより明ら
かとする。

実験例 １ ５種類のノンリーフイング型水分散性金属顔料組成物を
試料とし、該試料を水性塗料に添加してその貯蔵安定性
を測定した。

但しこの例に用いた試料は次の様にして調製したもので
ある。即ちノンリーフイング型アルミニウムペースト（
″アルペースト１１００ＭＡ７、不揮発分８０重量％、
東洋アルミニウム株式会社製）４３６９に、ブチルセロ
ソルブ６６．５９と下記第１表に示す特定の界面活性剤
２４．５９との混合物を添加し充分に混合したものであ
る。これ等の結果を第１〜２図及び第２〜３表に示す。
但し第１図は水性塗料に対するアルミニウム顔料の分散
安定性、第２図は水性塗料の中での水素ガスの経時発生
量を測定した結果を示す。また第２〜３表は塗料の貯蔵
安定性を示す色調安定性及び粘度変化を測定した結果を
示す。但し上記の値は調合直後の水性塗料を塗装したサ
ンプルと５０℃で３０日間放置した塗料を塗装したサン
プルとの色差を示す。

上記の値は粘度（単位Ｃｐｓ）を表わｒ 但しこれ等第１〜２図及び第２〜３表の各物性の測定方
法は夫々次の通り。

くバインダー樹脂に対する分散安定性〉 メラミンーアルキツド樹脂（固型分４２％、ＰＨ８．５
）５００ｇに対して試料３７．５９を直接添加し充分に
混合して分散せしめ、この分散液から１００ｄを分取し
、これを１００ｍ１のメスシリンダーに投入し、そのま
ま静置してアルミニウム顔料が分散している層の経時的
な体積変化を測定した。

分散体積の経時的減少が小さい程分散安定性に優れてい
る事を示す。く塗料の水素ガス発生量〉 上記にて調整した塗料中１００９をガラスピンに分取し
通気管を取り付けて５０℃における反応ガス（水素ガス
）の発生量を測定し、バインダー樹脂１００ｇのみのブ
ランク腐６と比較した。

腐４及び腐５は分散性が悪いので測定しなかつた。く水
性塗料中での色調安定性・及び粘度変化〉仝じく上記に
て調製した塗料の調合直後のものと上記水性塗料中での
水素ガス発生試験後の塗料についてＥ型粘度計を用いて
粘度を測定すると共に０．１ｍ／ｍ間隙のドクターブレ
ードを用いて脱脂アルミ板上に塗布し、１２０℃×３０
分焼付をした塗膜について日本電色（株）の色差計を用
い色差（ΔＥ）を測定した。同様のテストをメラミン−
アクリル水性バインダー樹脂（固型分３２％、ＰＨ８．
５）１００部に試料７．５部を分散したものについても
行つた。実験例 ２ 下記第４表に示す所定の且つ所定量の界面活性剤を使用
し、その他はすべて実験１と同様に処理して試料を調製
した。

この試料について上記実験例１と同様の方法により水性
塗料に対するアルミニウム顔料の分散安定性を測定した
。この結果を下記第４表に示す。実験例 ３ 試料還１に第５表に示す弗素系界面活性剤を所定量添加
し、よく攪拌混合して水分散性アルミニウム顔料組成物
の試料を作成した。

メラミン−アクリル樹脂（ＰＨ８．５、固型分３２％）
１００９に対して試料７．５９を直接添加し、充分に混
合して分散せしめ塗料を作成した。これを鋼板上に乾燥
膜厚４７μとなるように塗布乾燥し、その塗膜中の金属
顔料の配向性を測定した。その結果を第６表に示す。但
し上記粒子の傾斜度は次の様にして測定したものである
。塗膜を鋭利な刃物で切りその切断面を巾１ｍ１ｔにわ
たり電子顕微鏡で走査し、被塗面に対し傾斜している粒
子の数を１０度毎に数え全体の測定粒子数に対して？で
表わしたものである。

但し第６表中、傾斜角の小さい程即ち被塗面に平行なア
ルミニウム粒子の分布度が大きい程色むらを防止しメタ
リツク感が大きい。

実験例 ４ リーフイング型アルミニウムペースト（″アルペスト１
００ＳＲ″、不揮発分８０重量％、東洋アルミニウム株
式会社製）を用い、その他は実験例２と同様にして第７
表に示す試料を調製し、これについて分散安定性、水素
ガス発生量、粘度変化を同様の方法により測定した。

この結果は第７表の通り。実験例 ５ スタンプ法により粉砕した市販のノンリーフイング型黄
銅（英国ウオルステンホルム社製″ＢＳ一６０６″）１
００９に、ゾルビタンモノステアレートとゾルビタンモ
ノラウレートを２：４（重量比）の割合で混合したもの
を７ｇ及びエチレングリコール１５．４９を混合し、以
後実験例２と同様にして試料を調製すると共に、同様の
方法で分散安定性、水素ガス発生量、粘度変化を測定し
た。

この結果いずれの点に於いても極めて満足すべきもので
あつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水分散性金属顔料組成物を添加した水
性塗料の金属顔料の分散安定性を経時的に調べたグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鱗片状金属顔料、界面活性剤及び親水性基を有する
   沸点６０〜２００℃の有機溶剤を含有してなる水分散性
   金属顔料組成物であつて、上記界面活性剤が上記金属顔
   料の金属分に対し０．２〜１７重量％の割合で含有され
   ており、且つ該界面活性剤がソルビタン脂肪酸エステル
   とポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとの混
   合物であり、その両者の比が前者／後者＝１／４〜１６
   ／４であることを特徴とする水分散性金属顔料組成物。 ２ 特許請求の範囲第１番目の水分散性金属顔料組成物
   に上記金属顔料組成物中の金属顔料の金属分に対して０
   ．００２５〜１０重量％の弗素系界面活性剤を含有せし
   めて成ることを特徴とする水散性金属顔料組成物。