JP2004298981A - 片状金属粉の研磨方法及びそれにより得られた金属粉 - Google Patents

Abstract

【課題】銅色あるいは金色のメタリック塗料やインキに使用する金属粉顔料に関するもので、片状銅粉あるいは片状銅合金粉に金属光沢を付与する研磨方法ならびにそれによって得られた金属粉を提供する。
【解決手段】片状金属粉を研磨して金属光沢を付与する製造方法において、直径５ｍｍから２０ｍｍのプラスチックボールを研磨媒体として、片状銅粉あるいは片状銅合金粉を艶付剤と共に空気中で混合撹拌することを特徴とする製造方法及びそれにより得られた金属粉。
【選択図】なし。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅色あるいは金色のメタリック塗料やインキに使用する、金属粉顔料の製造方法に関するものである。より詳細には片状銅粉あるいは片状銅合金粉に金属光沢を付与する研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銅色あるいは金色のメタリック塗料やインキに使用する金属粉顔料は片状の銅粉あるいは銅合金粉（銅と亜鉛の合金で通称ブロンズ粉あるいは金粉と呼ばれている）であり金属光沢と塗料中でのリーフィング性付与の為、脂肪酸等の潤滑剤で被覆されている。
【０００３】
従来まで金属光沢を付与する研磨方法は、粉粒体プロセス技術集成（非特許文献１：第６５頁［研摩］の項参照）顔料用黄銅粉の製造プロセスに記述されているように「研磨機は内面に突起をもったドラムと、バネによってドラム内壁に向かって圧するブラシとからなり、ドラム中に金属粉と適当量の潤滑剤を装入し、密閉してブラシを回転する。この操作によって金属粉に光沢とリーフィング性を与える。」の様なブラシ研磨方法で製造されていた。
【０００４】
しかし、これらの研磨方法では充分な光沢が得られず、一定期間貯蔵（エージングと称する）して光沢やリーフィング性が向上してから出荷し使用されていた（貯蔵中に金属粉表面の脂肪酸と金属の反応によって金属石鹸が生成され光沢が良くなるとされていた）。
【０００５】
しかし、印刷の高速化や塗装の乾燥速度の短縮などから、光沢やリーフィング性の良い金属粉が望まれていた。そのため光沢の良い艶付剤を被覆する方法（例えば特許文献１参照）が提案されているが、使用用途が制限されていた。昔から使用している汎用艶付剤（脂肪酸等）で、しかも貯蔵期間不要な研磨方法が工業的に必要であったが、良い方法が無かった。
【０００６】
【非特許文献１】
最新粉粒体プロセス技術集成「粉末冶金および顔料用金属粉」
産業技術センター発行、昭和４９年３月１５日、ｐ．５３−６６
【特許文献１】
特開平８−２１８０２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決する為の、片状銅粉あるいは銅合金粉の新規な研磨方法を提供し、金属光沢の良い銅色あるいは金色金属粉顔料を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の問題点を解決することを目的としてなされたもので片状金属粉を研磨して金属光沢を付与する製造方法において、直径５ｍｍから２０ｍｍのプラスチックボールを研磨媒体として、片状銅粉あるいは片状銅合金粉を艶付剤と共に空気中で混合撹拌することを特徴として、金属光沢の良い銅色あるいは金色金属粉顔料を実現した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の片状金属粉に光沢を付与する研磨方法ならびに得られた金属粉について詳細に説明する。本発明の光沢を付与する片状金属粉とは銅粉あるいは銅合金粉を搗砕機、ボールミル、アジテータミル、振動ミル等で機械的に粉砕した、片状形状の微細金属粉である。銅粉は銅１００％の金属粉で、銅合金粉は通称ブロンズ粉あるいは金粉と呼ばれている金属粉で、合金主成分は銅９０％亜鉛１０％または銅７５％亜鉛２５％からなる。
【００１０】
このように所定の粒径まで粉砕した微細片状金属粉を研磨媒体と艶付剤と共に容器の中に投入し、研磨する事によって、光沢の良いメタリック金属粉顔料を製造する。研磨する片状金属粉の粒径は用途により選定すればよい。例えば浸漬塗布用途には平均粒径３５μｍ、吹き付け塗装用途には２０μｍ、グラビア印刷インキ用途には１０μｍ、オフセット印刷インキ用途には３μｍの片状粉を使用する。
【００１１】
研磨媒体はプラスチックボールで直径が５ｍｍから２０ｍｍの範囲であることが重要である。プラスチックとしては研磨中に分解して銅を変色したり、割れたり、溶融しなければ使用可能である。具体的にはポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリル、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリエチレン等が挙げられる。熱硬化性プラスチックより熱可塑性プラスチックの方が、所定形状のボールを容易に、しかも安く入手できるので良い。
【００１２】
プラスチックボールの直径は５ｍｍ以上が良く、それより小径のボールであるとボール個々の自転力や研磨力が弱くなり長時間研磨しても良い光沢が得られない。直径が２０ｍｍ以上であると金属粉とボールの接触面積の減少や研磨力より粉砕力が強くなるため金属超微粉が研磨中に発生し色が黒くなる。銅色や金色メタリック塗料やインキに一般的に使用されている艶付剤は脂肪酸が多い。具体的には直鎖飽和脂肪酸のミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等が挙げられる。
【００１３】
我々は種々の実験を実施した結果、研磨して光沢が得られるのは粉砕中に重なり合った金属薄片を一片一片剥がしながら、生じた新しい金属表面に脂肪酸の分子膜を均一に被覆すると、非常に光沢の良い粉が得られ、また研磨中に生じた新しい金属銅の表面に酸素を結合させると金属石鹸の生成が早くより光沢が良くなる事を見いだした。
【００１４】
その目的を達成する手段として研磨媒体の表面は脂肪酸や酸素を荷担し、かつ生成した金属石鹸薄膜を破壊しない為に実質的にプラスチックであり、ボールの自転により薄片剥離効果がでる５ｍｍ以上の直径が必要である。スチールボール、セラミックボール、ガラスボールの表面ではプラスチックボールで得た光沢は得られず、薄片を剥がす効果もなく光沢を得るため長時間研磨すると粉砕が進み粒度が細かくなり色も黒くなる。固体の研磨媒体としてよく使用されている、スチールビーズあるいはガラスビーズで研磨すると超微粉が多く発生し、色や光沢も非常に悪い。
【００１５】
本発明の研磨方法をより効果的にするためには、片状銅粉あるいは片状銅合金粉を艶付剤と共に空気中で酸素が不足しないように混合撹拌することも必要である。研磨中に銅あるいは銅合金の表面に形成される非常に薄い酸化層が金属石鹸生成には重要で、酸素不足にならないように充分大きな容器あるいは空気通気口を有する容器で混合撹拌すると良い。
【００１６】
艶付剤として直鎖飽和脂肪酸以外の油脂やオイル、例えばワックス、脂肪族アミン、パラフィン、椿油等も本発明の研磨方法でできる。プラスチックの種類やボールの直径は研磨する片状金属粉の粒径や混合撹拌する機械や用途により最適条件を選定すれば良い。平均粒径の小さい金属粉の研磨にはポリアセタール、ナイロン、ガラス充填ナイロン等の比重の大きい小径ボールを使用し、大きい金属粉ではポリプロピレン、ポリエチレン等の比重の小さい大径のボールを使用すると研磨効率の向上や金属粉とボールとの分離が容易となり、工業的に良い。
【００１７】
ただしボール比重はプラスチック１００％の比重で良く、充填材入りでも比重２以上にしない方が良い。本発明の混合撹拌する機械は容器が回転する混合機あるいは固定した容器内の羽根が回転する混合機が使用できる。回転する容器としては丸い筒状あるいは八角筒のような形状、内部に固定羽根のある容器等が挙げられる。回転容器の場合、空気通気口を有する方が良く密閉容器では研磨前に容器に酸素封入するか研磨中に酸素不足にならない大きさの容器を使用した方が良い。
【００１８】
【実施例】
次に本発明における片状金属粉の製造方法とそれによって得られる片状金属粉を具体的に説明する。なお部は全て重量部である。
【００１９】
（実施例１）
アジテータミルで機械的に粉砕した平均粒径３５μｍの片状銅合金粉（銅７５％、亜鉛２５％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付の八角筒容器に３５μｍの銅合金粉１００部、直径２０ｍｍのポリプロピレンボール１００部、艶付剤としてパルミチン酸０．２部投入し容器を回転させた。容器の回転数７０ｒｐｍで１５時間回転した後に排出し、５ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来の浸漬塗布用アクリル塗料に３０％混合撹拌し金色塗料を作成し板に塗布した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が６３で、本発明の金属粉は光沢値１０２と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２０】
（実施例２）
アジテータミルとボールミルで機械的に粉砕した平均粒径２０μｍの片状銅合金粉（銅７５％、亜鉛２５％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付の八角筒容器に２０μｍの銅合金粉１００部、直径１５ｍｍのポリプロピレンボール１００部、艶付剤としてステアリン酸０．５部投入し容器を回転させた。容器の回転数７０ｒｐｍで１５時間回転した後に排出し、５ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来の吹き付け塗装用アクリル塗料に２０％混合撹拌し金色塗料を作成し、プラスチック板に吹き付け塗装した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が９０で、本発明の金属粉は光沢値１２０と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２１】
（実施例３）
搗砕機で機械的に粉砕した平均粒径１０μｍの片状銅合金粉（銅７５％、亜鉛２５％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付の八角筒容器に１０μｍの銅合金粉１００部、直径１０ｍｍのポリアミドボール１００部、艶付剤としてステアリン酸０．５部投入し容器を回転させた。容器の回転数７０ｒｐｍで１５時間回転した後に排出し、２ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来の有機溶剤系グラビアインキに３０％混合撹拌し金色インキを作成し、アート紙にグラビア印刷した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が１１０で、本発明の金属粉は光沢値１４０と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２２】
（実施例４）
搗砕機で機械的に粉砕した平均粒径３μｍの片状銅合金粉（銅７５％、亜鉛２５％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付の八角筒容器に３μｍの銅合金粉１００部、直径５ｍｍのポリアセタールボール１００部、艶付剤としてベヘン酸１部投入し容器を回転させた。容器の回転数７０ｒｐｍで１５時間回転した後に排出し、２ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来のオフセットインキ用ワニスに５０％混練分散し金色インキを作成し、アート紙にオフセット印刷した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が９２で、本発明の金属粉は光沢値１３０と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２３】
（実施例５）
搗砕機で機械的に粉砕した平均粒径１０μｍの片状銅合金粉（銅９０％、亜鉛１０％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付の円筒容器に１０μｍの銅合金粉１００部、直径１０ｍｍのポリプロピレンボール２００部、艶付剤としてパルミチン酸０．５部投入し容器を回転させた。容器の回転数７０ｒｐｍで２０時間回転した後に排出し、２ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来の有機溶剤系グラビアインキに３０％混合撹拌し金色インキを作成し、アート紙にグラビア印刷した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が１１１で、本発明の金属粉は光沢値１４２と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２４】
（実施例６）
搗砕機で機械的に粉砕した平均粒径１０μｍの片状銅合金粉（銅９０％、亜鉛１０％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付で容器内壁に固定羽根を持つ円筒容器に１０μｍの銅合金粉１００部、直径１０ｍｍのポリプロピレンボール２００部、艶付剤としてパルミチン酸０．５部投入し容器を回転させた。容器の回転数６０ｒｐｍで１８時間回転した後に排出し、２ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来の有機溶剤系グラビアインキに３０％混合撹拌し金色インキを作成し、アート紙にグラビア印刷した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が１１１で、本発明の金属粉は光沢値１４１と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２５】
（実施例７）
搗砕機で機械的に粉砕した平均粒径３μｍの片状銅合金粉（銅９０％、亜鉛１０％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。空気通気口付の円筒容器に３μｍの銅合金粉１００部、直径５ｍｍで比重１．８５のガラス充填ポリアセタールボール１００部、艶付剤としてステアリン酸１部投入し容器を回転させた。容器の回転数７０ｒｐｍで２０時間回転した後に排出し、２ｍｍの篩で銅合金粉とプラスチックボールを分け、本発明の金色金属粉顔料を得た。本発明の金色粉顔料の効果を見るため、従来のオフセットインキ用ワニスに５０％混練分散し金色インキを作成し、アート紙にオフセット印刷した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が９１で、本発明の金属粉は光沢値１３３と非常に優れた光沢を有する金色塗膜が得られた。
【００２６】
（実施例８）
アジテータミルとボールミルで機械的に粉砕した平均粒径２０μｍの片状銅粉（銅１００％）を出発原料とし本発明の研磨方法を実施した。羽根が回転するミキサーに２０μｍの銅粉１００部、直径１８ｍｍのポリカーボネートボール１００部、艶付剤としてステアリン酸１部投入し羽根を回転させた。羽根の回転数６０ｒｐｍで１０時間回転した後に排出し、５ｍｍの篩で銅粉とプラスチックボールを分け、本発明の銅色金属粉顔料を得た。本発明の銅色粉顔料の効果を見るため、従来の吹き付け塗装用アクリル塗料に２０％混合撹拌し銅色塗料を作成し、プラスチック板に吹き付け塗装した。その結果従来のブラシ研磨方法の塗膜光沢値（角度６０度）が８７で、本発明の金属粉は光沢値１１２と非常に優れた光沢を有する黒くない銅色塗膜が得られた。
【００２７】
【比較例】
（比較例１）
実施例４で使用した平均粒径３μｍの片状銅合金粉１００部に直径５ｍｍのスチールボール、アルミナボール、ガラスボール１００部をそれぞれ実施例４の八角容器に投入し、艶付剤としてベヘン酸１部添加し７０ｒｐｍで１０〜１５時間回転した。実施例４と同じ方法で取り出し金インキを作成しオフセット印刷塗膜を作成した。スチールボールの光沢値６７、アルミナボールの光沢値７８、ガラスボールの光沢値８５とブラシ研磨方法９２より悪く、微粉も多く、黒い金色塗膜となった。
【００２８】
（比較例２）
実施例５で使用した平均粒径１０μｍの片状銅合金粉１００部に直径２．４ｍｍのスチールビーズ１００部を実施例５の円筒容器に投入し、艶付剤としてパルミチン酸０．５部添加し７０ｒｐｍで２０時間回転した後０．５ｍｍの篩で分け実施例５と同じ処方で塗膜を作成した。スチールビーズの光沢値７３とブラシ研磨方法１１１より非常に悪く、微粉も多く、黒い金色塗膜となった。
【００２９】
（比較例３）
実施例２で使用した平均粒径２０μｍの片状銅合金粉１００部に対して、直径２５ｍｍのポリプロピレンボール１００部、直径３ｍｍのポリアミドビーズ１００部をそれぞれ実施例２の八角筒容器に投入し、艶付剤としてステアリン酸０．５部添加し、７０ｒｐｍで１５時間回転した。その後ボールあるいはビーズと粉を篩で分け実施例２と同じ処方で塗膜を作成した。直径２５ｍｍボールの光沢値８２と従来ブラシ研磨方法９０より悪く、また直径３ｍｍビーズの光沢値は３２と全く光沢が無かった。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば従来から使用されている艶付剤を使用しても優れた銅色あるいは金色光沢が得られる新規な研磨方法である。従って、従来と同じ塗料組成やインキ組成で使用でき、しかも製造後すぐに出荷でき使用可能な金属粉顔料となった。

Claims (2)

1. 本発明は片状金属粉を研磨して金属光沢を付与する製造方法において、直径５ｍｍから２０ｍｍのプラスチックボールを研磨媒体として、片状銅粉あるいは片状銅合金粉を艶付剤と共に空気中で混合撹拌することを特徴とする片状金属粉の研磨方法。
2. 請求項１の方法で得られた片状金属粉。