JPS6089505A - 亜鉛フレ−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】 本発明は亜鉛フレークの製造方法に関し、詳しくは、高
級脂肪酸および／またはこれらの金Ｒ塩からなる有機系
粉砕助剤を用いてフレーク化した亜鉛フレークを、例え
ば加熱炉中、非酸化性雰囲気下で加熱し、有機系粉砕助
剤の含有量を０．５重量％以下とした塗料用に用いられ
る極めて微細な亜鉛フレークの製造方法に関する。

現在、鉄鋼を保護するために、ジンクリッヂペイントが
多用されており、この亜鉛粒子としては蒸留法で得られ
た平均粒径２〜１０μの球状亜鉛末が一般に使用されて
いる。この亜鉛末は比重が約７と大きく、球状で表面積
が小さいため、塗膜が充分な犠牲防食作用を呈し鉄面を
保護するには、粒子が互いに接触しておらねばならず、
必然的に塗膜中の亜鉛濃度は乾量基準で６０〜９０重量
％と高濃度に設定せざるを得なかった。

そして、このことに起因する種々の問題点が指摘されて
いる。すなわち、塗料の貯蔵中あるいは作業中の亜鉛末
の沈降問題、厚膜に塗装された場合、塗膜の硬化乾燥過
程での内部応力による「ひび割れ」と呼ばれるいわゆる
マッドクラックの発生、あるいはジンクリッチペイント
が塗装された鋼材の溶接、溶断時に発生する亜鉛ヒユー
ムによる労働衛生上の問題等である。

このため、塗膜中の亜鉛濃度の低減が可能で、塗膜の硬
化乾燥過程での内部応力を大幅に緩和することの可能な
フレーク状、すなわち鱗片状または薄片状の亜鉛末が以
前より提案されており、同時にその製法についても種々
に提案されている。

この理由は、亜鉛末（粉末）をフレーク化することによ
り、比表面積が大幅に増加し粒子間の接解を密に保つこ
とが出来るからであり、同時にその形状が内部応力を大
幅に緩和するからである。

フレーク化の方法としては、原料となる亜鉛粒粉砕助剤
または滑材として加え、ボールミル、振動ミル、スタン
プミル等の装置を用い、展延しフレーク化するものであ
る。この粉砕助剤としては、ステアリン酸、オレイン酸
、ラウリン酸等の高級脂肪酸およびそれらの亜鉛塩、ア
ルミニウム塩等の金属塩が一般に知られている。これら
の有機系粉砕助剤の他にミネラルスピリット、キジロー
ル等の有機溶剤を加えてフレーク化するのが一般的であ
る。しかしながら、これら有機系粉砕助剤を用いてフレ
ーク化した粉末の欠点は、得られたフレーク粉末にも有
機系粉砕助剤が含まれているため、使用に際して大幅な
制限を受けることで、最も一般的な常温硬化型ジンクリ
ッチペイントにはほとんど使用されていないのが実情で
ある。

本発明者らは、これら有機系粉砕助剤のフレーク中での
状態を調べるため、亜鉛粉９６ｊｌｉ　ｆｉ部にステア
リン酸４重量部を加えてフレーク化した亜鉛フレークを
分析したところ以下の結果を得た。

■：有機物総量・・・・・・約４重量％、■：フリー有
ｍ　ａト・・・・・０．１重量％以下、すなわち、粉砕
助剤として添加したステアリン酸は、単に亜鉛フレーク
表面に付着したものでなく、反応生成物として表面をコ
ーティングしていることがわかった。

亜鉛フレークに含まれる有機物を除去する方法として、
従来一般的に考えられた方法とし、では、芳香族系溶剤
、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤等
の有機溶剤を用いて粉砕助剤である有機物を抽出除去す
る方法と、フレーク化する時点で粉砕助剤に有機物を使
用せずに、マイカ、タルク、アエロシール等の無機系の
粉砕助剤を使用する方法がある。前者は、亜鉛表面に形
成した高級脂肪酸の金属塩を充分抽出除去することは、
非常に困難であり、０．５重（６）％以下まで除去する
ことは実用上不可能であった。また、後者のように無機
物を粉砕助剤として用いた場合にはボールミル等の粉砕
装置を用いフレーク化しても、平均厚さ５μ以下、平均
長径１．５〜３０μで、アスペクト比３以上まで偏平化
することは、はとんど不可能であった。

本発明は、かがる課題を解決すべくなされたもので、高
級脂肪Ｍ等の有機物を除去することにより微細な亜鉛フ
レーク粉末を得る亜鉛フレークの製造方法を提供するこ
とを目的とし、特に防錆用の塗料の顔料として利用され
る。

本発明者らは、亜鉛フレークに含まれる有機物を除去づ
る方法について鋭意検討した結果、亜鉛フレークを非酸
化性雰囲気中で加熱し、有機物を揮発除去する方法を発
見したのである。すなわち、本発明者らはステアリン酸
、ラウリン酸、オレイン酸等の高級脂肪Ｍ　ｃｔ５よび
これ等の金属塩が比較的低温で揮発する点に着目し、前
述のステアリン酸を粉砕助剤に用いた亜鉛フレークを水
素気流中で加熱するテストを予察的に実施したところ、
予想通りステアリン酸が０．５重量％以下の亜鉛フレー
クを得ることができた。

さらに、この非酸化性雰囲気条件の加熱条件（雰囲気ガ
ス、温度、時間）および原料フレークの加熱炉への挿入
条件等について継続的に研究した結果、全亜鉛ｍ　（Ｔ
ｏｔａｌ　−Ｚｎ　）　９８重量％以上、全金属亜鉛ｊ
ｉｆｆ　（ｆｖｌｅｊａｌｌｉｃ　−Ｚｎ　）　９０重
量％以上、高級脂肪酸含有率０．１重量％以下の亜鉛フ
レークを安定的に、かつ工業的に得る方法を見出したの
である。

スナワち本発明は、高級脂肪酸またはこれらの金属塩を
有機系粉砕助剤として用い、フレーク化した亜鉛フレー
クを、非酸化性雰囲気下で加熱し、これら有機系粉砕助
剤を揮発除去することを特徴とする有機系粉砕助剤の含
有量が０．５重量％以下の亜鉛フレークの製造方法にあ
る。

本発明に用いられる亜鉛フレークの好ましい亜鉛原料と
しては、蒸留法による生成亜鉛粉末が一般的であるが、
ブロー亜鉛粉末のような他の方法により得られたものを
使用してもよい。この粉末の粒径ｔよ任意であるが、あ
まり粒径が大きいと粒子形成のときの冷却時間が長く、
亜鉛フレーク製造時に割れにくい粒子となることから、
１ｏｏμ以下、好ましくは５０μ以下が適当である。ま
た、本発明においては亜鉛粉末に代えて、Ｚｎ−ＡＪ−
Ｍｇ等の亜鉛合金粉末を使用することも可能である。

また、本発明で使用される有機系粉砕助剤とは、ステア
リン酸、オレイン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸、また
はこれらの高級脂肪酸の金属塩である。これら金属塩と
しては、Ｃａ塩、Ｚｎ塩、Ａノ塩等の周期律表第１ＩＡ
族（アルカリ土金属）、第１ＩＢ族（亜鉛族）、第ｍＡ
族（アルミニウム族）からなる金属塩が好ましく使用さ
れる。有機系粉砕助剤の配合量は特に制限はなく、好ま
しくは亜鉛粉末に対して、０．１〜１０重量％、さらに
好ましくは０．５〜５重口％である。

これら亜鉛粉末または亜鉛合金粉末は有機系粉末助剤と
共に粉砕し、亜鉛フレークが得られる。

なお、本発明においては亜鉛合金粉末により得らた亜鉛
合金フレークも場合によっては亜鉛フレークと総称する
こととする。この粉砕にはボールミル、振動ミルまたは
スタンプミル等の粉砕機が用いられる。

このようにして得られた亜鉛フレークは、最大長さ１０
０μ以下、平均長径１．５〜３０μ、平均厚さ５μ以下
、アスペクト比（長径／厚さ）　３以上で形状が偏平状
となるように粉砕、粒度調整が行なわれる。この粉砕、
粒度調整は前記したボールミル等を用いた公知の方法が
採用される。本願発明において、亜鉛フレークの最大長
さが１００μを超えると塗装時にスプレーガンの詰りの
原因となり、かつ塗膜は平滑な表面が得られないという
欠点があり、また平均長径が３０μ超、平均厚さが５μ
超、かつアスペクト比が３未満であると、亜鉛フレーク
は十分な比表面積を持つことができなくなり、防錆力、
厚膜性等に対し、亜鉛フレークの持つ長所が発揮できな
くなる。従って、亜鉛フレークを上記範囲にすることが
本発明においては必要となる。

このようにして得られた亜鉛フレークは、例えば加熱炉
中において、非活性雰囲気下で加熱され、有機物が除去
される。この非酸化性雰囲気における非酸化性ガスとし
Ｃは、具体的にはＮ２　、Ｈｅ、Δｒ、Ｎ２、ＣＯｚ、
Ｈｅ等の還元性または不活性ガスを使用することが可能
であり、特にＮ２ガスが好ましい。なお、Ｎ２　、ＣＯ
２，１−１ｅ等の不活性ガスを用いた場合は金属亜鉛毎
が若干低下する。

このように有機系粉砕助剤が除去された産出亜鉛フレー
クの収率は９８〜９９重量％であり、篩分されたのち、
防錆用の塗料顔料として好適なものとなる。

以下、本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説
明する。

実施例１〜６ 平均粒径３５μの亜鉛粉末１００重缶部とステアリン酸
３゜５重量部をボールミルで３時間粉砕して、フレーク
化した亜鉛フレークを得た〈実施例１〜５）。

別に、Ｚｎ−１０重量％ＡＪ−’０．１重量％Ｍｇの合
金粉末１００１ａ部とステアリン酸４重足部をボールミ
ルで５時間粉砕して、フレーク化した亜鉛合金フレーク
を１４た〈実施例６）。

この亜鉛フレークおよび亜鉛合金フレーク（以下、供用
亜鉛フレークという）を下記に示す５通りの加熱条件の
いずれかで処理を行ない、有機物を揮発除去しＩＣ０ 〔加熱処理条件〕 （ａ　）水素ガス気流中で、５００℃、３０分間加熱し
た。この時の炉内ガス圧は、水柱１０ｍ／ｍとした。ま
た、原料亜鉛フレークの容器内での積み上げ高さは、容
器低面積との比で１ｃｍ／１５０Ｃｃｄとした（実施例
１および実施例６）。これら、ガス圧、容器内での積み
上げ高さは、以下の（ｂ）〜（ｅ　）でも全て同一であ
る。

（ｂ）水素ガス気流中で４００℃、４０分間加熱した（
実施例２）。

（Ｃ）ヘリウムガス気流中で５００℃、３０分間加熱し
た（実施例３）。

（ｄ　）チッソガス気流中で４００℃、４０分間加熱し
た〈実施例４）。

（ｅ　）炭酸ガス気流中で５００℃、３０分間加熱した
〈実施例５）。

このようにして得られた亜鉛フレーク（以下、産出亜鉛
フレークという）を３２５メツシユの篩で篩別した。

供用亜鉛フレーク、産出亜鉛フレークの性状および組成
、加熱処理条件および篩別後の収量を第１表に示した。

比較例１ 実施例１〜５で得た供用亜鉛フレーク　１００ｉ１部と
キジロール５０重量部を２０°Ｃ１１時間撹拌し、有機
物を抽出し濾過後乾燥した。

比較例２ 比較例１のキジロールで有機物を抽出した亜鉛フレーク
　１００市（３部に、キジロール３０重量部、ブヂルセ
ロソルブ２０重量部を加え、再び８０℃に加熱、１時間
撹拌し、有機物を抽出し濾過後乾燥した。

比較例３ 平均粒径３５μの亜鉛粉末１００重量部とマイカ１０Ｍ
量部を振動ミルで５時間粉砕し、フレーク化しｌご　。

比較例４ 平均粒径３５μの亜鉛粉末１００重量部とタルク８重量
部をボールミルで５時間粉砕し、フレーク化した。

これらの比較例１〜４の供用亜鉛フレーク、産出亜鉛フ
レークの性状および組成、加熱処理条件およ゛び篩別後
の収量も同時に第１表に示した。

これら第１表の結果から明らかなように、実施例１〜６
の加熱、揮発操作によりフレークに含まれる有機物は、
充分満足ゆく値まで低減せしめることが可能であった。

しかも、これらの加熱操作中、容器表面で溶融あるいは
凝集した亜鉛フレークは極く微量で何ら問題なく、操作
は順調に進行し　ｌこ　。

比較例１および２に示されるように、有機溶剤による高
級脂肪酸及びその金属塩の抽出除去では有機物含有量を
０．５重量％以下にすることは、非常に困難であること
が判る。

また、比較例３および４に示されるように、無機物を粉
砕助剤としてフレーク化す−る方法は、厚さ５μ以下、
長さ５０μ以下、アスペクト比３以上の形状までフレー
ク化することは難かしく、粉砕時間を長くしても、ある
時間以上長くなる場合は、粉砕された粉末が凝集し、塊
状になったため、それ以上フレーク化することは不可能
であった。

なＪ５、実施例１〜６で得られた亜鉛フレーク（亜鉛合
金フレーク）を用いて塗装作業性を確認したが、エアレ
ス・スプレー性、乾燥性等従来の球状亜鉛末を用いた場
合と何ら変わることなく良好な作業性を示すことを確認
した。また、防錆性についても、乾燥塗膜中の亜鉛含有
量が４０重曾％でも、球状亜鉛末の８５重司％に匹敵す
る性能を示すことが実証された。その他、厚膜性、顔料
の沈降性等についても、フレーク状である特性が充分発
揮できることを確認しｌｃ。

以上説明のごとく、高級脂肪酸および／またはこれ等の
金属塩等からなる有機系粉砕助剤を用いてフレーク化し
た亜鉛フレークを、非酸化性雰囲気下で加熱し、有機系
粉砕助剤の含有量を０．５重量％以下にした本発明の亜
鉛のフレークの製造方法は、得られる亜鉛フレークがエ
アレス・スプレー性、乾燥性が従来の球状亜鉛粉末と同
等で、この球状亜鉛粉末に比較して防錆性、厚膜性、顔
料の沈降性等の諸特性、に優れていることから、防錆用
塗料の顔料として使用される亜鉛フレークの製造方法ど
して好適に用いられる。

手　続　補　正　自 昭和５８年１１月１０日 特許庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願　第１９５２２３号２、発明の
名称 亜鉛フレークの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　入 居　所　東京都中央区日本橋室町二丁目１番地１名　称
　（６１８）三井金属鉱業株式会社代表者　高島節男 居　所　東京都中央区日本橋室町二丁目１番地１名称　
三金特殊塗料株式会社−二二］′″。

住　所　東京都港区虎ノ門二丁目８番１号　°”−。

５、補正命令の日付 自発補正 ６、補正の対象 明１１１１！中、「発明の詳細な説明の欄］７、補正の
内容 明ｔａ＠第３頁第１７〜１８行の゛接解″を、「接触」
に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高級脂肪酸またはこれらの金属塩を有機系粉砕助剤
   として用い、フレーク化した亜鉛フレークを、非酸化性
   雰囲気下で加熱し、これら有機系粉砕助剤を揮発除去す
   ることを特徴とする有機系粉砕助剤の含有量が０．５重
   量％以下の亜鉛フレークの製造方法。 ２、前記高級脂肪酸がステアリン酸、オレイン酸、ラウ
   リン酸がら選択される特許請求の範囲第１項記載の亜鉛
   フレークの製造方法。 ３、前記金属塩がｃａ塩、Ｚｎ塩、／ｌ塩から選択され
   る前記特許請求の範囲第１項または第２項記載の亜鉛フ
   レークの製造方法。 ４、前記非酸化性雰囲気下の非酸化性ガスが、Ｈ２、Ｈ
   ｅ　、Ａｒ　、Ｎ２　、ＣＯ２である特許請求の範囲第
   １項、第２項または第３項記載の亜鉛フレークの製造方
   法。 ５、前記亜鉛フレークが、最大長さ　１００μ以下、平
   均長径１．５〜３０μ、平均厚さ５μ以下、アスペクト
   比（長径／厚さ）３以上の偏平状である特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項または第４項記載の亜鉛フレー
   クの製造方法。