JP2003064315A - メタリック塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイライト部分の輝度を低下させることな
く、シェード部分の光輝感にすぐれたキラキラとしたメ
タリック塗膜を形成しうるメタリック塗料組成物を提供
すること。 【解決手段】 ニッケル、マグネシウム、スズ、銅、マ
ンガン、チタン及び銀から選ばれる１種又は２種の金属
１〜２０重量％とアルミニウム９９〜８０重量％とから
なるアルミニウム合金のフレークをメタリック顔料とし
て含有してなることを特徴とするメタリック塗料組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ハイライト部分の
輝度を低下させることなく、シェード部分の光輝感にす
ぐれたキラキラとしたメタリック塗膜を形成しうるメタ
リック塗料組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術とその課題】メタリック顔料としてアルミ
ニウムフレークを含有するメタリック塗料は、自動車外
板部のメタリック塗膜形成用塗料として広く使用されて
いる。アルミニウムフレークの組成は、通常、アルミニ
ウム含有率が９９．７重量％以上のものが殆どである。
このものは、比較的軟質であるために、粒子状のアルミ
ニウムをボールミルなどで叩き伸ばすことによってフレ
ーク状に容易に成型することができる。かくして得られ
るアルミニウムフレークは、厚さが薄く（通常、０．３
〜０．５μｍの範囲内）、偏平状であって折り曲がって
いるものは少なく、しかも粒子表面は平滑性にすぐれて
いる。 【０００３】このようなアルミニウムフレークを含有す
るメタリック塗料により形成されるメタリック塗膜は、
ハイライト部分はキラキラとして光輝感にすぐれている
が、シェード部分は光輝感が低下し黒っぽく見えること
がある。つまり、見る角度によって塗膜のキラキラ感が
変化し、特にシェード部分での光輝感の低下は美感性を
損なうために、ハイライト部分及びシェード部分共に、
光輝感にすぐれたキラキラとしたメタリック塗膜を形成
するメタリック塗料組成物の開発が強く要求されてい
る。 【０００４】ハイライト部分の輝度を低下させずに、シ
ェード部分の光輝感を向上させる方法として、肉厚（例
えば、０．７μｍ以上）のアルミフレークを使用するこ
とがあげられるが、そのような肉厚のアルミフレークを
用いると、自動車外板部のメタリック塗膜の膜厚は通常
約１５μｍ程度であるので、塗膜中でアルミフレークが
層状に重なると塗面からはみ出し、表面粗度が大きくな
り平滑性を低下させる原因となるので好ましくない。一
方、肉厚のアルミフレークが重ならないようにその配合
量を少なくすると、シェード部分のキラキラを向上させ
ることが困難となる。 【０００５】本発明の目的は、肉厚のメタリック顔料を
使用することなく、且つハイライト部分の輝度を低下さ
せずに、シェード部分の光輝感を向上させることのでき
るメタリック塗料を提供することである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、今回、或る種の特定の金属との合金アルミニウ
ムのフレークをメタリック顔料として使用することによ
り、上記の目的を達成することができることを見出し、
本発明を完成するに至った。 【０００７】かくして、本発明によれば、ニッケル、マ
グネシウム、スズ、銅、マンガン、チタン及び銀から選
ばれる１種又は２種の金属１〜２０重量％とアルミニウ
ム９９〜８０重量％とからなるアルミニウム合金のフレ
ークをメタリック顔料として含有してなることを特徴と
するメタリック塗料組成物が提供される。 【０００８】以下に、本発明のメタリック塗料組成物
（以下、「本組成物」という）についてさらに詳細に説
明する。 【０００９】 【発明の実施の形態】本組成物は、ニッケル、マグネシ
ウム、スズ、銅、マンガン、チタン及び銀から選ばれる
１種又は２種の金属１〜２０重量％とアルミニウム９９
〜８０重量％とからなるアルミニウム合金のフレーク
（以下、「アルミ合金フレーク」という）をメタリック
顔料として含有してなることを特徴とするメタリック塗
料組成物である。 【００１０】本組成物で使用されるアルミ合金フレーク
は、ニッケル、マグネシウム、スズ、銅、マンガン、チ
タン及び銀から選ばれる１種又は２種の金属１〜２０重
量％、好ましくは５〜１５重量％と、アルミニウム９９
〜８０重量％、好ましくは９５〜８５重量％とからなる
アルミニウム合金をフレーク状に調製したものである。
具体的には、例えば、坩堝にアルミニウムのインゴット
と、ニッケル、マグネシウム、スズ、銅、マンガン、チ
タン及び銀から選ばれる１種又は２種の金属を加えて熔
融、熔解し、通常のアトマイズ法により微粉末化するこ
とにより、アルミニウムと上記金属との合金化された粉
末を調製する。ついで、この粉末を潤滑剤と延展媒液と
共にボールミルに入れ、合金化された粉末を延展するこ
とにより、本組成物において使用することができるアル
ミ合金フレークが得られる。上記の潤滑剤は延展中のア
ルミニウムによる爆発を防ぐのに有効であり、例えば、
オレイン酸などの脂肪酸又はその誘導体などがあげられ
る。また、上記の延展媒液としては、例えば、ミネラル
スピリットなどの脂肪族系炭化水素溶剤が好適である。
潤滑剤及び延展媒液の使用量は特に制限されないが、ニ
ッケル、マグネシウム、スズ、銅、マンガン、チタン及
び銀から選ばれる１種又は２種の金属とアルミニウムと
の合計１００重量部あたり、一般には、潤滑剤は１〜５
重量部、特に２〜３重量部の範囲内、そして延展媒液は
３０〜６０重量部、特に４０〜５０重量部の範囲内が好
ましい。 【００１１】アルミ合金フレークにおいて、ニッケル、
マグネシウム、スズ、銅、マンガン、チタン及び銀から
選ばれる１種又は２種の金属とアルミニウムと配合比率
は、これら両成分の合計量を基準にして、ニッケル、マ
グネシウム、スズ、銅、マンガン、チタン及び銀から選
ばれる１種又は２種の金属は１〜２０重量％、特に２〜
８重量％の範囲内、そしてアルミニウムは９９〜８０重
量％、特に９８〜９０重量％の範囲内が好ましい。前者
の金属成分が１重量％より少なくなると、それを配合し
たことによる効果が希釈されて従来のアルミフレークと
同様の欠点を生じるようになり、他方２０重量％より多
くなると、合金粉末の展性が極端に低下するので薄く偏
平状に調製することが困難となり、平滑性にすぐれたメ
タリック塗膜を形成する塗料組成物を得ることができな
くなる。 【００１２】アルミニウムと合金化する金属として上記
金属のうちマグネシウムを使用し、アルミニウムとの合
計量を基準にしてマグネシウムの含量が３〜８重量％の
範囲内に調整されたアルミニウム・マグネシム合金は、
本発明の目的を達成するのに特に適している。 【００１３】また、アルミ合金フレークの大きさとして
は、厚さが０．２〜０．８μｍ、特に０．５〜０．７μ
ｍの範囲内、長径が５〜３０μｍ、特に１０〜２０μｍ
の範囲内、そして短径が５〜２０μｍ、特に５〜１５μ
ｍの範囲内にあることが望ましい。 【００１４】本組成物は、上記のアルミ合金フレークを
メタリック顔料として含有してなることを特徴とするメ
タリック塗料組成物であり、具体的には、例えば、アル
ミフレーク合金、熱硬化性樹脂組成物及び有機溶剤、さ
らに必要に応じて着色顔料などの塗料添加剤を適宜配合
することによって調製することができる。 【００１５】本組成物における塗膜形成成分としての熱
硬化性樹脂組成物は、架橋性官能基を含有する基体樹脂
と架橋剤とから構成され、加熱すると両成分が架橋反応
し３次元に硬化することができる組成物である。基体樹
脂としては、水酸基、カルボキシル基、ケイ素含有基、
エポキシ基、（ブロック）イソシアネート基などから選
ばれる少なくとも１種の官能基を１分子中に2個以上有
する、アクリル樹脂、ビニル樹脂、アルキド樹脂、ポリ
エステル樹脂、ウレタン樹脂などがあげられ、また、架
橋剤としては、併用する樹脂が有する官能基と反応し得
る基をもつもの、メラミン樹脂、尿素樹脂、（ブロッ
ク）ポリイソシアネート化合物、カルボキシル基含有化
合物又は樹脂、エポキシ基含有化合物又は樹脂などがあ
げられる。基体樹脂と架橋剤との配合比率は、厳密に制
限されるものではないが、一般的には、これら両成分の
合計固形分重量を基準にして、基体樹脂は５０〜９０重
量％、特に６５〜８５重量％の範囲内、そして架橋剤は
５０〜１０重量％、特に３５〜１５重量％の範囲内が好
ましい。 【００１６】着色顔料としては、例えば、酸化チタン、
マイクロ酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック、カド
ミウムレッド、モリブデンレッド、クロムエロー、酸化
クロム、プルシアンブルー、コバルトブルーなどの無機
系顔料、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン
顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン系
顔料などの有機系顔料などの無彩色系又は有彩色系のソ
リッドカラー顔料があげられる。 【００１７】有機溶剤としては、例えば、へキサン、ヘ
プタン、キシレン、トルエン、シクロヘキサンなどの炭
化水素系；酢酸メチル、差、酢酸エチル、酢酸エチレン
グリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコ
ールモノメチルエーテルなどのエステル系；イソプロピ
ルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、
ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテ
ル系；エチルアルコール、ブチルアルコール、ヘキシル
アルコールなどのアルコール系；メチルイソブチルケト
ン、メチルエチルケトン、イソホロン、アセトフェノン
などのケトン系などの通常の塗料用有機溶剤を制限なく
使用することができる。 【００１８】本組成物は、アルミ合金フレークをメタリ
ック顔料として、熱硬化性樹脂組成物、さらに必要に応
じて着色顔料などと共に有機溶剤に混合分散することに
よって調製することができる。本組成物におけるアルミ
合金フレークの配合比率は、厳密に制限されるものでは
なく、本組成物の用途等に応じて変えることができる
が、一般的には、熱硬化性樹脂組成物１００重量部（固
形分）あたり、１〜２０重量％、特に５〜１５重量％の
範囲内が適している。また、着色顔料は、本組成物によ
り形成される塗膜のメタリック感が消失することなく、
しかも下地隠蔽膜厚が１５〜８０μｍ、好ましくは２０
〜５０μｍ程度になるように配合することが好ましく、
具体的には、熱硬化性樹脂組成物１００重量部（固形
分）あたり、０．１〜１０重量％、特に０．２〜５重量
％の範囲内が適している。 【００１９】ここで、下地隠蔽膜厚は、ＪＩＳＫ５４０
０ ７．２（２）（ｆ）に規定される白黒の市松模様の
隠蔽力試験紙を鋼板に張り付け、膜厚が連続的に変化す
るように本組成物を傾斜塗りし、乾燥硬化後、拡散昼光
のもとで塗膜を目視観察し、隠蔽力試験紙の市松模様が
見えなくなる最小膜厚（μｍ）を電磁式膜厚計で測定し
た値である。 【００２０】本組成物は、自動車外板などの金属製又は
プラスチック製の被塗物に直接、又はカチオン電着塗料
などの下塗り塗料そして場合によりさらに中塗り塗料を
塗装し、これらの塗膜を硬化してなる被塗物に塗装する
ことができる。 【００２１】本組成物は、塗装時における固形分含有率
を２０〜６０重量％、好ましくは２５〜５０重量％、粘
度を１０〜３０秒／フォードカップ＃４／２０℃、好ま
しくは１５〜２５秒／フォードカップ＃４／２０℃に調
整し、被塗物に、例えばエアスプレー、エアレススプレ
ー、静電塗装機などの方法で、硬化塗膜に基く膜厚で隠
蔽膜厚又はそれ以上の厚さ、例えば１５〜８０μｍ、好
ましくは２０〜５０μｍ程度又はそれ以上に塗装するこ
とが好ましい。かくして塗装された塗膜は、約１２０〜
約１８０℃、好ましくは約１３０〜約１６０で１０〜４
０分間加熱することにより架橋硬化させることができ
る。 【００２２】本組成物の硬化塗面又は未硬化の塗面には
クリヤ塗料を塗装することも可能である。 【００２３】クリヤ塗料は無色又は有色の透明塗膜を形
成しうる塗料であって、具体的には、熱硬化性樹脂組成
物及び有機溶剤を必須成分とし、さらに必要に応じて着
色顔料を塗膜の透明性を阻害しない程度に含有させてな
る有機溶剤系クリヤ塗料を好適に使用することができ
る。ここで使用される熱硬化性樹脂組成物、有機溶剤及
び着色顔料としては上記の本組成物の説明で例示したも
のと同様のものを好適に使用することができる。クリヤ
塗料は塗装時における固形分含有率を２０〜６０重量
％、好ましくは２５〜５０重量％、粘度を１０〜３０秒
／フォードカップ＃４／２０℃、好ましくは１５〜２５
秒／フォードカップ＃４／２０℃に調整しておくことが
好ましい。 【００２４】本組成物を上記のように被塗物に塗装し、
その塗膜を室温で１〜５分間程度放置した後、又は上記
の条件で加熱して架橋硬化してから、本組成物の塗面に
クリヤ塗料を例えばエアスプレー、エアレススプレー、
静電塗装機などの方法で、硬化塗膜に基く膜厚で、例え
ば２０〜１００μｍ、好ましくは２５〜７０μｍ程度に
塗装することが好ましい。かくして塗装された塗膜は、
約１２０〜約１８０℃、好ましくは約１３０〜約１６０
で１０〜４０分間加熱して本組成物とクリヤ塗料の両塗
膜又はクリヤ塗膜を架橋硬化させることにより複層塗膜
を形成することができる。 【００２５】 【発明の効果】本組成物によれば、ハイライト部分の輝
度を低下させることなく、シェード部分の光輝感にすぐ
れたキラキラとしたメタリック塗膜を形成することが可
能である。 【００２６】本組成物が含有するアルミ合金フレーク
は、ニッケル、マグネシウム、スズ、銅、マンガン、チ
タン及び銀から選ばれる１種又は２種の金属１〜２０重
量％とアルミニウム９９〜８０重量％とからなるアルミ
ニウム合金であり、これまでメタリック顔料として使用
されていたアルミニウム含有率が９９．７重量％以上の
アルミニウムフレークに比べて硬質である。そのため、
このようなアルミニウム合金の粉末を潤滑材と延展媒液
と共にボールミルに入れ、延展すると、従来のアルミニ
ウムフレークに比べて展性が少なくなり、その結果、個
々のアルミニウム合金粒子は偏平に平たく伸ばされるこ
とは少なく、反りが生じ、凹凸が発生し、この反りや凹
凸に基いて、ハイライト部分の輝度を低下させることな
く、シェード部分の光輝感にもすぐれたキラキラとした
メタリック塗膜を形成することが可能になるものと推察
される。 【００２７】しかも、本組成物に含まれるアルミ合金フ
レークの厚さは、従来のアルミニウムフレークに比べて
やや厚い程度、例えば、均０．２〜０．８μｍ程度であ
るので、本組成物により形成される硬化塗膜の表面から
はみ出ることは殆どなく、平滑性のすぐれたメタリック
塗膜を形成することができる。 【００２８】 【実施例】以下、本発明に関する実施例及び比較例につ
いてさらに具体的に説明する。部及び％はいずれも重量
を基準にしたものであり、塗膜の膜厚は硬化塗膜につい
てのものである。また、成分の配合量は原則として固形
分量で示す。 １．実施例及び比較例 実施例 １ 水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価１２０、酸価５、数
平均分子量１３０００）７５部及びブチルエーテル化メ
ラミン樹脂（数平均分子量１０００）２５部、アルミ合
金フレーク（注１）１５部を有機溶剤（酢酸エチル／キ
シレン＝１／１重量比）に混合し、固形分含有率５０重
量％、粘度１３秒／フォードカップ＃４／２０℃の本組
成物を得た。 【００２９】（注１）アルミ合金フレーク：坩堝にアル
ミニウム９５％及びニッケル５％の比率で加えて熔融、
熔解し、アトマイズ法により微粉末化してアルミニウム
とニッケルとの合金化された粉末を調製し、ついで、こ
の合金化粉末を潤滑剤（オレイン酸）と延展媒液（ミネ
ラルスピリット）と共にボールミルに入れ、合金化され
た粉末を延展することにより得られるニッケル・アルミ
ニウム合金のフレーク。厚さ平均０．５〜０．７μｍ、
長径１０〜２０μｍ、短径５〜１５μｍ。 実施例 ２ 水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価１２０、酸価５、数
平均分子量１３０００）７５部、ブチルエーテル化メラ
ミン樹脂（数平均分子量１０００）２５部及びアルミ合
金フレーク（注２）１０部を有機溶剤（酢酸エチル／キ
シレン＝１／１重量比）に混合し、固形分含有率５０重
量％、粘度１３秒／フォードカップ＃４／２０℃の本組
成物を得た。 【００３０】（注２）アルミ合金フレーク：坩堝にアル
ミニウム８５％及びニッケル１５％の比率で加えて熔
融、熔解し、アトマイズ法により微粉末化してアルミニ
ウムとニッケルとの合金化された粉末を調製し、つい
で、この合金化粉末を潤滑剤（オレイン酸）と延展媒液
（ミネラルスピリット）と共にボールミルに入れ、合金
化された粉末を延展することにより得られるニッケル・
アルミニウム合金のフレーク。厚さ平均０．５〜０．７
μｍ、長径１０〜２０μｍ、短径５〜１５μｍ。 実施例 ３ 水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価１２０、酸価５、数
平均分子量１３０００）７５部、ブチルエーテル化メラ
ミン樹脂（数平均分子量１０００）２５部、アルミ合金
フレーク（注３）１５部を有機溶剤（酢酸エチル／キシ
レン＝１／１重量比）に混合し、固形分含有率５０重量
％、粘度１３秒／フォードカップ＃４／２０℃の本組成
物を得た。 【００３１】（注３）アルミ合金フレーク：坩堝にアル
ミニウム９５％及びマグネシウム５％の比率で加えて熔
融、熔解し、アトマイズ法により微粉末化してアルミニ
ウムとマグネシウムとの合金化された粉末を調製し、つ
いで、この合金化粉末を潤滑剤（オレイン酸）と延展媒
液（ミネラルスピリット）と共にボールミルに入れ、合
金化された粉末を延展することにより得られるマグネシ
ウム・アルミニウム合金のフレーク。厚さ平均０．５〜
０．７μｍ、長径１０〜２０μｍ、短径５〜１５μｍ。 【００３２】比較例 １ 水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価１２０、酸価５、数
平均分子量１３０００）７５部及びブチルエーテル化メ
ラミン樹脂（数平均分子量１０００）２５部及びアルミ
ニウムフレーク（注４）１５部を有機溶剤（酢酸エチル
／キシレン＝１／１重量比）に混合し、固形分含有率５
０重量％、粘度１３秒／フォードカップ＃４／２０℃の
比較用組成物を得た。 【００３３】（注４）アルミニウムフレーク：アルミニ
ウムを９９．７％以上含有するアルミニウムフレーク。
厚さ平均０．５〜０．７μｍ、長径１０〜２０μｍ、短
径５〜１５μｍ。 ２．性能試験結果 金属板（大きさ１００×８０×０．８ｍｍ）にカチオン
電着塗料（「エレクロン９２００」、関西ペイント
（株）製、商品名、エポキシ樹脂系）及び中塗り塗料
（「ＥＳプライマー」、関西ペイント（株）製、商品
名、ポリエステル樹脂・メラミン樹脂系）を塗装し、塗
膜を加熱硬化してなる被塗物に、実施例１〜３及び比較
例１で得たメタリック塗料をエアスプレーで膜厚２０μ
ｍにそれぞれ塗装し、室温で3分間静置してから、その
未硬化塗面にクリヤ塗料（注５）をエアスプレーで膜厚
４０μｍに塗装し、１４０℃で３０分間加熱して両塗膜
を同時に硬化させた。 【００３４】このようにして得られたメタリック塗膜の
性能試験を行ない、その結果を表１に示す。 【００３５】（注５）クリヤ塗料：水酸基含有アクリル
樹脂（水酸基価８５、酸価３、数平均分子量１２００
０）７５部及びブチルエーテル化メラミン樹脂（数平均
分子量１０００）２５部を有機溶剤（酢酸エチル／キシ
レン＝１／１重量比）に混合し、固形分含有率４０重量
％、粘度２０秒／フォードカップ＃４／２０℃のクリヤ
塗料を得た。 【００３６】塗膜の性能試験方法は下記のとおりであ
る。 【００３７】ハイライト部分の光輝感：輝度値は米国Ｘ
−Ｒｉｔｅ社製の携帯型変角分光光度計（「ＭＡ６８−
２」、商品名）を使用して測定した。このＭＡ６８−２
で測定したハイライト側１５度（角度は正反射光を０度
とした開き角で表示）の分光反射率を測定後、ＪＩＳＺ
８７０１を用いて3刺激値ＸＹＺを求め、このうち明る
さを表わすＹ値をＩＶ６８値として、輝度感を表わす値
とした。値が大きいほど輝値が大きく、目視でも輝度感
が高い。 【００３８】キラキラ面積率（％）：塗膜をビデオマイ
クロスコープで落射の光学条件で、２００倍で撮影し、
画像を２５６階調のグレー画像（ＴＩＦＦ形式）で保存
し、画像処理ソフトＮＩＨ ＩＭＡＧＥ(米国保険局が
作成し、フリーソフトとして配布している)で、アルミ
フレークの面積率を式１を用いて求めた。 【００３９】式１：アルミフレークの面積率Ｓ％＝１０
０×（ある輝度レベル以上の画素数／測定面積全体の画
素数） 式中、「ある輝度レベルの画素数」とは、キラキラ光っ
ている部分とそうでない部分とを分離するためにシュレ
ッシュホールド（閾値）を階調１１０で白黒画像に２値
化したときの階調１１０以上の画素数を意味する。 【００４０】シェードのキラキラ感：現在測定する装置
がないので、目視で観察を行なった。塗板をハイライト
が見える観察状態から斜めに傾けてシェードが見える観
察条件に塗板を回転した時に、シェード領域（およそ光
源が４５度入射、目視受光角度が正反射光から偏角で７
５度）に現れるアルミ合金フレークから反射する光の量
と数からキラキラ感を測定した。◎はキラキラ感がすぐ
れれている、△はキラキラ感がややすぐれている、×は
キラキラ感が認められない、ことを示す。 【００４１】クリヤ塗膜の仕上り性：塗板のシーングロ
ス（８５度入射、８５度受光）の条件で、目視観察し、
クリヤ塗膜の平滑性を評価した。○は平滑性良好、△は
微小な突起部が少し見え、平滑性にやや問題あり、×は
微少突起が多く見え、平滑性に問題ある、ことを示す。 【００４２】 【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤枝 宗 神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号 関 西ペイント株式会社内 (72)発明者 増田 豊 神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号 関 西ペイント株式会社内 Ｆターム(参考） 4J038 CG141 CG142 DA141 DA142 DA161 DA162 DD001 DD002 DD121 DD122 DG031 DG032 DG261 DG262 DG301 DG302 HA066 KA06 KA08 KA20 NA01 NA17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ニッケル、マグネシウム、スズ、銅、マ
   ンガン、チタン及び銀から選ばれる１種又は２種の金属
   １〜２０重量％とアルミニウム９９〜８０重量％とから
   なるアルミニウム合金のフレークをメタリック顔料とし
   て含有してなることを特徴とするメタリック塗料組成
   物。