CN102389977B - 铝片颜料的制备方法 - Google Patents

Abstract

为了提供一种具有优异金属光泽、细密纹理以及呈现银色时尚光泽-的类镀层外观的铝片颜料，本发明特别提供了一种通过在有机溶剂中研磨铝粉获得的具有0.025～0.07μm的平均厚度(t)和8～30μm的平均粒子直径(D₅₀)的铝片颜料、含它的涂料组合物、油墨组合物和得自其的膜。所述铝粉优选通过雾化方法制备。球磨机优选用作进行所述研磨的研磨机。

Description

铝片颜料的制备方法

本申请是PCT国际申请日为2003年3月13日、PCT国际申请号为PCT/JP2003/003026、中国国家申请号为03824286.9的发明名称为《铝片颜料、含它的涂料组合物、油墨组合物和得自其的膜》的申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种金属铝片颜料。具体而言，本发明涉及一种具有优异金属光泽、细密纹理以及呈现银色时尚光泽(classiness)的类镀层外观的铝片颜料。 

本发明也涉及具有优异金属光泽、细密纹理以及呈现银色时尚光泽类镀层外观的金属涂料组合物、金属油墨组合物以及它们的膜。 

背景技术

通常，铝片颜料广泛地用作混合到如下各个领域或者照相凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷等领域应用的涂料组合物或油墨组合物的光泽颜料：汽车、摩托车、自行车和其它交通工具的车体和它们的部件；光学仪器如照相机和摄影机；办公自动化设备；体育用品；食品、饮料、化妆品的容器等；声频产品如收录两用机和CD播放器以及家庭用具如清洁器、电话设备、电视机。 

迄今在不同领域中已开发出了不同类型的铝片颜料，经常使用的是平均粒子直径为18～30μm和平均厚度为0.5～1.5μm的铝片颜料或类似物，这正如在例如日本专利公开号10-1625所公开的那样。 

然而，在这些领域中的铝片颜料所要求性能逐年增加，并且特别在照相凹版印刷、胶版印刷、丝网印刷等方面要求能够获得呈现具有优异金属光泽、细密纹理以及银色类镀层亮度的印刷层的铝片颜料。而且，在涂料组合物领域，强烈要求能够获得呈现具有类镀层亮度的时尚外观的膜的铝片颜料。 

通常，通过成片地磨碎通过在厚度范围为0.02～0.06μm的树脂膜上蒸发铝制备的蒸发铝薄膜，其后溶解/除去该薄膜获得的铝蒸发片状颜料用于满足这种要求。 

然而，这种方法的成产能力很差，因而导致所得性能与成本不成比例，而且使用范围限制于很窄的范围。当铝片颜料如具有小厚度的蒸发粉末通过传统球磨机等进行湿法磨碎或研磨(下面简称作研磨)制备时，颜料在其厚度充分减小之前经过磨碎而裂开，因此它不可能通过应用该铝片颜料而获得充分的类镀膜或油墨。 

发明内容

基于上述存在的情形，本发明的首要目的是提供一种具有优异的金属光泽、细密纹理和呈现出银色时尚光泽类镀层外观的铝片颜料。 

本发明的另一个目的是提供一种具有优异的金属光泽、细密纹理和呈现出银色时尚光泽类镀层外观的铝片颜料，它是通过使用球磨机等进行湿法研磨雾化的铝粉而制备的，只需要很低的生产成本。 

本发明还有另外一个目的是提供一种具有优异的金属光泽、细密纹理和呈现出银色时尚光泽类镀层外观的涂料组合物和油墨组合物。此外，本发明的另一目的是提供一种具有优异的金属光泽、细密纹理和呈现出银色时尚光泽类镀层外观的膜。 

为了解决上述问题，发明人详细研究了铝片颜料的外形、表面平滑度、平均粒子直径、粒子直径分布、平均厚度、厚度分布、长宽比与含有该铝片颜料的膜的反射比等之间的关系。 

结果，发明人发现具有优异的金属光泽、细密纹理和呈现出银色时尚光泽类镀层外观的膜可以使用具有特殊的平均粒子直径和特殊的平均厚度的铝片颜料获得。为完成本发明，他们也研究了制备该铝颜料的方法，并发现该铝片颜料通过使用球磨机等进行湿法研磨由雾化方法制备的铝粉而可以低生产成本地生产。 

本发明涉及一种通过在有机溶剂中研磨铝粉获得的具有0.025～0.08μm的平均厚度(t)和8～30μm的平均粒子直径(D₅₀)的铝片颜料。该铝粉优选通过雾化方法制备的铝粉。 

本发明包括一种含有这种铝片颜料、粘合剂和溶剂的涂料组合物。此外，本发明包括一种含有这种铝片颜料、粘合剂和溶剂的油墨组合物。 

本发明包括一种通过将这种涂料组合物应用到基板上，然后干燥获得的膜。此外，本发明包括将该油墨组合物印刷在基板上然后干燥获得的膜。 

具体实施方式

下面参考具体实施方案更详细描述本发明。 

本发明提供一种具有0.025～0.08μm的平均厚度(t)和8～30μm的平均粒子直径(D₅₀)的铝片颜料。 

<铝片颜料的平均厚度> 

铝片颜料粒子的平均厚度(t)必需在0.025～0.08μm范围，优选在0.04～0.07μm的范围，以使发明的铝片颜料具有优异的金属光泽、细密纹理和呈现出银色时尚光泽的类镀层外观。 

如果平均厚度超过0.08μm，则铝片颜料粒子的表面的平滑性是不够的，以致金属光泽减少、颜料缺乏浊化能力、涂料表面或膜的细密纹理与传统金属颜料没有显著的区别以及不能获得呈现出银色时尚光泽的类镀层修饰罩面。 

另一方面，如果平均厚度小于0.025μm，则铝片颜料粒子的强度减小，以致在制备涂料组合物或油墨组合物的过程中铝片颜料粒子经常破裂或弯曲从而防止良好印刷层或良好膜的形成，同时研磨需要过长时间从而实质上阻碍了生产。 

在本说明书中使用的平均厚度是通过原子力显微镜测定的。 

<铝片颜料的平均粒子直径> 

本发明的铝片颜料的平均粒子直径(D₅₀)必需在8～30μm范围，优选在10～25μm的范围。具有小平均粒子直径的铝片颜料通常趋向难于获得高亮度。因此，如果平均粒子直径小于8μm，则不可能获得强的金属光泽和高的反射比，而如果平均粒子直径超过30μm，则不能获得印刷表面或膜的细密纹理以及因粒度或光泽提高太多而不能获得呈现出银色时尚光泽的类镀层修饰罩面。 

在本说明书中使用的平均粒子直径是通过Honeywell Inc.的 Microtrac HRA测定的。 

<原料铝粉> 

用作本发明铝片颜料的原材料的雾化铝粉是通过熟知的雾化方法获得的铝粉，其雾化介质并没有特别限制，例如空气、氮气、氩气、二氧化碳气体、氦气或包含这些气体中的至少一种的气体混合物都可以使用。此外，液体如水也可以用作雾化介质。特别优选通过使用在这些雾化介质中的氩气或氮气的雾化方法获得的铝粉。 

在本发明中使用的雾化铝粉的形状并没有特别限制，但可以是球形、扁平、板状、泪滴状物、针状物、类球状和不确定形状中的任一种，优选更接近于球形的形状。 

在这种铝粉中的氧含量优选不超过0.5质量％，这取决于这种铝粉的粒子直径和形状。如果氧含量超过0.5质量％，则氧化物膜变得太强，以致它由于延性降低而难于制备薄片。 

此外，这种排除氧的铝粉的纯度并没有特别的限制，但该铝粉可以由纯铝或熟知的铝合金制备。然而，考虑到膜或印刷品的光泽，它优选使用普通的纯铝，更优选纯度为至少99.9％的纯铝。 

至于该铝粉的大小，平均粒子直径优选为1～10μm，更优选为2～8μm。如果平均粒子直径小于1μm，则它变得难于通过研磨使这种铝粉成为片状，而如果平均粒子直径超过10μm，则研磨时间太长而失去光泽。 

<制备铝片颜料的方法> 

制备本发明铝片颜料的方法并没有特别的限制，但它可以通过熟知的方法制备，同时优选使用雾化铝粉作为原料并在有机溶剂存在下使用球磨机研磨至少10小时。 

当在制备本发明的铝片颜料的方法中，熟知的工业钢球可以用作在球磨机中使用的研磨介质时，可以优选使用例如具有0.3～4mm直径的钢球或不锈钢球。 

取决于球磨机的大小和旋转频率，通常以1质量份的铝粉计，研磨球的量优选为40～150质量份。通常，适当地随球磨机的大小、用于球的材料、球的直径、球的数量等而变化的旋转频率(通常也称作旋转速度)优选在临界旋转频率的30～95％范围内。 

作为制备本发明铝片颜料的方法，优选使用连续研磨滤饼的两级研磨系统的方法，所述滤饼通过在球磨机中短暂研磨原料铝粉并使用压滤机或类似物进行固液分离获得的。为在成片状过程中避免铝粒子裂开以及进一步有效使粒子成片状，优选在第一级研磨中有效拉长原料铝粉末到一定程度，然后在第二级研磨中将研磨条件改变为不同于第一级研磨的条件。更具体而言，通过减小研磨球的直径或增加用于在第二级研磨中研磨的有机溶剂的量，它可以在成片状过程中避免铝粒子裂开的同时形成薄片。 

在制备本发明的铝片颜料的方法中使用的研磨助剂并没有特别的限制，但可以使用熟知的那些助剂，可以例举的助剂有高级脂肪酸如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸或山俞酸；不饱和高级脂肪酸如油酸；高级脂肪族胺如硬脂酸胺；高级脂肪族醇如硬脂醇或油醇；高级脂肪酰胺如硬脂酸酰胺或油酸酰胺；高级脂肪金属盐如硬脂酸铝或油酸铝等。 

研磨助剂优选使用量为原料铝粉的0.1～10质量％，更优选0.2～5质量％。如果研磨助剂的含量小于0.1质量％，则研磨助剂不够而导致当原料铝粉的比表面积由于研磨而增加时，铝粒子在成片过程中絮凝。另一方面，如果研磨助剂的量超过10质量％，则可能对膜或印刷层的外观或持久性不利。 

在制备本发明铝片颜料的方法中使用的研磨溶剂并没有特别的限制，可以使用熟知的溶剂。例如，可以优选使用烃溶剂如矿物油精、溶剂石脑油或醇、醚、酮或酯溶剂。在所述溶剂中，从安全性考虑，特别优选使用高沸点烃溶剂如矿物油精、或溶剂石脑油。此外，相对于100质量份的原料铝粉，研磨助剂的量优选为250～2000质量份。 

在制备本发明铝片颜料的方法中，研磨机并不是只限制于上述的球磨机，铝片颜料也可以优选通过熟知的研磨机如磨光器或振动磨碎机制备。 

尽管本发明的铝片颜料为安全或分散起见通常混入到溶剂如矿物油精、溶剂石脑油、甲苯或乙酸乙酯中，但是它也可以去除用于分配铝片颜料的溶剂或铝片颜料可以用少量溶剂湿处理后再出售。 

<涂料组合物和油墨组合物> 

本发明的铝片颜料可以混入到涂料组合物、油墨组合物、橡胶组合物、塑料组合物或弹性体组合物中，为的是给组合物提供一种具有优异金属光 泽、细密纹理和银色时尚光泽的类镀层外观。 

本发明的涂料组合物和本发明的油墨组合物中的每种都包括本发明的铝片颜料、溶剂和粘合剂。本发明铝片颜料优选以0.1～30质量％的范围混入到本发明的涂料组合物和本发明的油墨组合物中的每种中。如果需要，另外的彩色颜料或染料也可以加入到本发明涂料组合物和本发明的油墨组合物中的每一种中。 

在本发明的涂料组合物和油墨组合物中的每种中使用的溶剂都没有特殊的限制，但可以使用熟知的溶剂，可以例举的溶剂有脂肪烃如矿物精油、己烷、庚烷、环己烷或辛烷；芳烃如苯、甲苯或二甲苯；卤代烃如氯苯、三氯苯、全氯乙烯或三氯乙烯；醇如甲醇、乙醇、正丙醇或正丁醇；酮如正丙酮或2-丁酮；酯如乙酸乙酯或乙酸丙酯；醚如四氢呋喃、二乙基醚或乙基丙基醚或松脂油。这些溶剂可以单独使用或者以至少两种溶剂的混合物的形式使用。 

当溶剂为上面描述的有机溶剂时，用于本发明涂料组合物和本发明油墨组合物中每种的溶剂可以为水。在该情况下，为提供水基涂料组合物或油墨组合物，本发明铝片颜料被掺杂有粘合剂和水的树脂组合物或磷化合物所覆盖。 

用于本发明涂料组合物和本发明油墨组合物中每种的粘合剂都没有特殊限制，可以优选使用熟知的成膜树脂或类似物，可以例举的粘合剂有丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂或碳氟树脂，而且粘合剂也可以与交联剂如氨基树脂或嵌段聚异氰酸酯树脂一起使用。除这些树脂外，也可以使用通过自然干燥固化的漆、两嵌段(two-pack)聚氨酯树脂或硅氧烷树脂。如果需要，在用于本发明油墨组合物的粘合剂中，可以适当混入油如亚麻仁油或蓖麻油、酚醛树脂或天然树脂如松香等。这种粘合剂可以单独使用或以至少两种粘合剂的混合物形式使用。 

可加入到本发明的涂料组合物和油墨组合物中的每种中的彩色颜料并没有特殊的限制，但可以在不损坏本发明性质的情况下加入熟知的彩色颜料，可以优选使用的彩色颜料有有机颜料如喹吖啶酮红(quinacridone red)、酞菁蓝、酞菁绿、异二氢吲哚酮黄(isoindolinone yellow)、炭黑、二萘嵌苯或偶氮色淀或者无机颜料如氧化铁、氧化钛、钴蓝、锌华、群青 蓝、氧化铬、云母或铬黄。这些彩色颜料并不是限制于一种，而是可以至少两种彩色颜料彼此混合使用或同时加入。 

此外，如果需要，可以向本发明的涂料组合物和本发明的油墨组合物中的每种中加入紫外吸收剂、增稠剂、去静电剂、分散剂、抗氧化剂、上光剂、表面活性剂、合成保鲜剂、润滑剂、增塑剂、硬化剂、增强剂如填料或蜡。 

<应用涂料组合物的方法和印刷油墨组合物的方法> 

熟知方法可以用作应用本发明涂料组合物的方法，可以例举的有刷涂、喷涂、刮片法、辊涂或刮条涂布法。此外，作为进行印刷本发明油墨组合物的方法，可以例举的有凹板印刷如照相凹板印刷、凸版印刷或平版印刷如胶版印刷(也称作转印法)或丝网印刷。 

涂敷本发明的涂料组合物和本发明的油墨组合物中的每种的基板并没有特殊的限制，但可以优选使用允许应用涂料组合物的任意物品，可以例举的有汽车、摩托车、自行车或其它交通工具的车体或其部件；光学仪表如照相机或摄影机；办公自动化设备；体育用品；化妆品等的容器；声频产品如收录两用机和CD播放器、以及家庭设备如清洁器、电话设备、或电视机等。 

用于这种基板的材料并没有特别的限制，但可以使用熟知的基板，可以例举的有无机材料如陶瓷、玻璃、水泥或混凝土；塑料如天然树脂或合成树脂；金属；木材；纸等。 

下面参考实施例更具体描述本发明，但是本发明并不是限制于这些实施例。 

<实施例1> 

1Kg的平均粒子直径为3μm的雾化铝球形粉末、6L的矿物精油和100g的油酸的混合物加入到内部直径为500mm、长度为180mm的球磨机中，用50Kg的直径为1.8mm的钢球以33rpm(相当于55％的临界旋转频率)进行第一级研磨8小时。 

在第一级研磨后，在球磨机中的浆状物用矿物精油冲洗，固体-液体通过盘式过滤器分离。以铝金属计，500g所得滤饼(非挥发组分含量：85 ％)返回到相同类型含有50Kg的直径为1.5mm钢球的球磨机中，再加入5L的矿物精油和100g的油酸，然后在40rpm(相当于67％的临界旋转频率)进行第二级研磨20小时。 

在第二级研磨结束后，在球磨机中的浆状物用矿物精油冲洗，并连续通过400目和500目的筛子，以使所得滤饼转移到捏合机中，获得包含具有30％的非挥发组分含量的铝片颜料的膏状物。 

<实施例2> 

除第二级研磨使用直径为1.0mm的钢球进行外，采用与实施例1相同的条件进行以获得包含铝片颜料的膏状物。 

<实施例3> 

除使用平均粒子直径为5μm的雾化铝球形粉末作为原料外，采用与实施例1相同的条件进行以获得包含铝片颜料的膏状物。 

<实施例4> 

除使用平均粒子直径为5μm的雾化铝球形粉末作为原料并且二级研磨使用直径为1.0mm的钢球进行外，采用与实施例1相同的条件进行以获得包含铝片颜料的膏状物。 

<实施例5> 

除二级研磨进行30小时外，采用与实施例1相同的条件进行以获得包含铝片颜料的膏状物。 

<比较实施例1> 

除二级研磨进行8小时外，采用与实施例1相同的条件进行以获得包含铝片颜料的膏状物。 

<比较实施例2> 

除使用平均粒子直径为10μm的雾化铝球形粉末作为原料外，采用与 实施例1相同的条件进行以获得包含铝片颜料的膏状物。 

<比较实施例3> 

作为比较实施例，使用Toyo Aluminum K.K.的Metasheen KM 1000(铝蒸发片状颜料)，而且用作没有经过特殊处理的铝片颜料。 

<评价结果> 

在实施例1～5和比较实施例1～3中获得的每种铝片颜料的平均厚度、平均粒子直径以及包含每种铝片颜料的涂料组合物膜的反射比都根据下述测试方法(i)～(iii)进行测定和评价。表1示出了评价结果。 

(i)测定平均厚度(t(μm))的方法： 

包含铝片颜料的铝膏状物或铝片颜料用丙酮充分洁净，然后充分干燥以获得铝粉。所得铝粉均匀分散在玻璃板上，用探针显微镜(SeikoInstrucments Inc生产的Nanopic 1000)测定10个粒子的厚度，将其平均以获得平均厚度。 

(ii)测定平均粒子直径(D₅₀(μm))的方法： 

具有下列成分的混合物用玻璃棒搅拌，引入到在激光分散粒子直径分布测定仪器(Microtrac HRA)的测定系统的循环水中，用超声波分散30秒后进行测试： 

铝膏状物：0.5g 

Triton x-100(^*1)：1.0g 

乙二醇：5.0g 

在上述组成中，由^*1表示的项目为Union Carbide Corporation生产的非离子表面活性剂。 

(iii)测定膜反射比(％)的方法 

由下列组成构成的混合物用玻璃棒搅拌，然后用1.0Kg/cm²的空气压力将其喷涂到铝板上，再在80℃进行20分钟的烘焙，以使用总计数测量器(Tokyo Denshoku Co.，Ltd生产的TC-108DP)测量在60°入射角和60°接受角的总量。 

铝片颜料：1.0g(以金属计) 

Polytac 3000(^*2)：6.67g 

Polytac Thinner(^*2)：100g 

在上述组合物中，由^*2表示的项目为Toho Kaken Manufacturing Inc生产的丙烯酸漆洁净树脂。 

表1 

正如在上面表1的评价结果所示，与比较实施例1和2相比，使用含有根据实施例1～5的铝片颜料的涂料的膜有明显更高的反射比，并且表现出的值非常接近于使用根据比较实施例3的铝蒸发片状颜料的情况下的值，尽管前者还没有达到后者的值。 

这里公开的具体实施方案和实施例应当看作是解释性的，而不是对各个方面的限制。本发明的范围不是由上述的说明书示出而是由专利的权利要求示出，而且它还包括在等价于专利权利要求范围和意义之内的各种改进。 

工业有效性 

根据上述的评价结果，本发明的铝片颜料具有如此高的反射比，以致即使非常薄的膜也具有优异的金属光泽和细密纹理，而且可以获得呈现银色类镀层光泽的时尚外观。所述铝片颜料可以不通过蒸发方法制备，从而 可以低成本适当地规模生产。 

使用本发明铝片颜料的涂料组合物和油墨组合物中的每一种都具有很高的反射比，以致即便是非常薄的膜或印刷层都具有优异的金属光泽和细密纹理，而且可以获得呈现银色类镀层光泽的时尚外观。 

此外，使用本发明铝片颜料的膜和印刷层中的每一种都具有很高的镜面反射比，以致非常薄的膜或印刷层都具有优异的金属光泽和细密纹理，而且可以获得呈现银色类镀层光泽的时尚外观。 

Claims (3)

1.一种铝片颜料的制备方法，所述铝片颜料的平均厚度(t)为0.025～0.07μm，平均粒子直径(D₅₀)为8～30μm，所述制备方法包括：

第一步，通过雾化方法制备平均粒子直径为1～8μm的铝粉，和

第二步，在有机溶剂中利用球磨机湿式研磨所述铝粉，

其中所述第二步是使用直径为0.3～4mm的研磨介质进行的，并且所述的第二步至少进行28小时。

2.如权利要求1所述的铝片颜料的制备方法，其中所述的铝粉中的氧含量不超过0.5质量％。

3.如权利要求1所述的铝片颜料的制备方法，其中所述的第二步是使用两级研磨系统进行的，所述两级研磨系统将通过研磨所述铝粉并且将其固液分离而获得的滤饼再连续研磨。