JP2004307617A - Composite aluminum pigment and its manufacturing method - Google Patents

Composite aluminum pigment and its manufacturing method Download PDF

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JP2004307617A
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aluminum
mechanochemical
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aluminum pigment
silica fine
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JP2003101865A
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Inventor
Takashi Koyanagi
崇 小柳
Seiji Tsuji
辻  清治
Toshimi Fukui
俊巳 福井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite aluminum pigment which has excellent dispersibility, high uniformity in particle size, heat resistance, and mechanical strength, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The composite aluminum pigment has a mechanochemical aluminum adhering layer covering the entire surface of a core of a silica fine particle which is synthesized by the sol-gel method and has an average particle diameter of ≤5 μm. The composite aluminum pigment can further have a surface protective layer on the aluminum adhering layer. The manufacturing method comprises treating silica fine particles which are synthesized by the sol-gel method and have an average particle diameter of ≤5 μm and metallic aluminum fine particles by the mechanochemical method to form a mechanochemical-aluminum adhering layer on the entire surface of each of the silica fine particles. A surface protective layer can be further formed on or after forming the aluminum adhering layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合アルミニウム顔料及びその製造方法に関する。本発明の複合アルミニウム顔料は、粒度分布の幅が狭く、粒度の均一性が高く、分散性に優れ、更に優れた金属色を提供することができる。
【0002】
【従来の技術】
アルミニウム顔料は、メタリック感などの金属光沢を得るために従来から広く利用されており、アルミニウム顔料に関する種々の技術も提案されている。
例えば、特開平7−62262号公報(特許文献1)には、塗料やインクの着色剤として利用可能な着色アルミニウム粉体が記載されている。しかしながら、この公報に記載のアルミニウム粉体は、主に塗料用であり、使用する粉体もリン片状で、粒径が比較的大きいので沈降しやすく、粉体形状の均一性に乏しいため、塗料用として利用しても光沢に劣るという欠点があり、更にインクジェット記録用顔料として利用した場合には目詰まりが発生する。
また、特開2002−121423号公報(特許文献2)には、樹脂被覆されたアルミニウム顔料を更にリン酸又はリン酸塩で処理するアルミニウム顔料が記載されている。しかしながら、この公報記載の技術は、水性塗料や水性インクに配合された際に発生する水素ガスや、紫外線硬化型塗料に配合された場合の増粘・ゲル化現象、及び耐電圧性の低下などの問題点を解決する手段を提供することを目的としており、使用されるアルミニウム粉は、破砕法によって得られるフレーク状アルミニウム粉であり、その平均粒径は5〜100μmであるので沈降しやすい。また、粉体形状の均一性に乏しいため、水性塗料や水性インクに利用された場合でも光沢に劣るという欠点があり、更にインクジェット記録用顔料として利用した場合には目詰まりが発生する。
更に、特開2002−226733号公報(特許文献3)には、フレーク状アルミニウム粉末の表面に樹脂を被覆することによって得られるアルミニウム顔料が記載されており、優れた密着性を有するメタリック塗膜を与えることができるとされている。しかしながら、この公報に記載のアルミニウム粉末も、フレーク状であり、好ましい粒径は5〜35μmであり、更に粉体形状の均一性にも乏しいので、塗料に利用した場合に得られる塗膜の光沢に劣り、インクジェット記録用顔料としては、目詰まりが発生するので不適切である。
【0003】
一方、低真空ガス中蒸発法によって得られる金属超微粒子の分散液を含むインクジェット記録用インクが、例えば、特開2002−121437号公報(特許文献4)に記載されている。この公報によれば、粒径が100nm以下の金属超微粒子を得ることができ、インクジェット記録用インクの着色剤として用いることができるとされている。しかしながら、使用可能な金属としては、金、銀、銅、パラジウム、又は錫が具体的に記載されているものの、アルミニウムは具体的に例示されていない。これは、後述するように、水との反応性が高いため、調製が困難であるためと思われる。
【0004】
更に、特開2002−179960号公報(特許文献5)には、軽いプラスチック球状芯材の表面に金属被膜を形成して調製した顔料を用いるインクジェット記録用インクが記載されている。しかしながら、芯材がプラスチック球状体であるため、耐熱性や機械的強度に劣り、特に中空粒子を芯材とすると、変形しやすく、塗膜にした場合に、引っかき傷や擦り傷の影響を受けやすいものとなる。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−62262号公報
【特許文献2】
特開2002−121423号公報
【特許文献3】
特開2002−226733号公報
【特許文献4】
特開2002−121437号公報
【特許文献5】
特開2002−179960号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、メタリック感などの金属光沢を得る目的で、アルミニウム顔料が従来から利用されているものの、使用されているアルミニウム粉末はいずれも粒径が比較的大きいので分散性に劣り、また粉体形状の均一性に乏しいことから光沢性も劣り、更にインクジェット記録用インクの着色剤として用いると、目詰まりを発生するものであった。
一方、プラスチック球状芯材を用いるアルミニウム顔料では、粉体形状の不均一性を解消することができるものの、アルミニウム顔料自体の耐熱性や機械的強度が劣るために利用分野が制限され、塗膜が引っかき傷や擦り傷の影響を受けやすいものとなる欠点があった。
従って、本発明の課題は、平均粒径が小さいので分散性に優れ、粉体形状の均一性が高く、粒度分布の幅も狭いので、光沢性に優れ、インクジェット記録用インクの着色剤として用いても目詰まりを発生せず、しかも、優れた耐熱性や機械的強度を有するので、利用分野が広範になり、引っかき傷や擦り傷の影響を受けにくい塗膜を形成することができ、メタリック感などの金属光沢を提供することが可能な複合アルミニウム顔料及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、
ゾル−ゲル法により合成され、平均粒子径が5μm以下のシリカ微粒子コアの上に、その全表面を被覆するメカノケミカル−アルミニウム固着層を有することを特徴とする、複合アルミニウム顔料によって解決することができる。
本発明の好ましい態様によれば、前記メカノケミカル−アルミニウム固着層の上に、その全表面を被覆する表面保護層を更に有する。
本発明の別の好ましい態様によれば、シリカ微粒子コアが球状微粒子である。
また、本発明は、前記の複合アルミニウム顔料を着色剤成分として含有する水系分散液、又は水系アルミニウム顔料組成物(例えば、インクジェット記録用インク組成物)にも関する。
【0008】
また、本発明は、
ゾル−ゲル法により合成され、平均粒子径が5μm以下のシリカ微粒子と、金属アルミニウム微粒子とをメカノケミカル法で処理し、前記シリカ微粒子の全表面にメカノケミカル−アルミニウム固着層を形成することを特徴とする、複合アルミニウム顔料の製造方法にも関する。
本発明方法の好ましい態様によれば、前記メカノケミカル法が、金属アルミニウム微粒子を含む金属アルミニウムペーストを用いて有機分散媒存在下で実施する湿式メカノケミカル法である。
本発明方法の別の好ましい態様によれば、前記メカノケミカル法が、乾燥金属アルミニウム微粒子を用いて有機分散媒不在下で実施する乾式メカノケミカル法である。
更に、本発明方法の別の好ましい態様によれば、前記シリカ微粒子表面にメカノケミカル−アルミニウム固着層を形成した後に、そのメカノケミカル−アルミニウム固着層の上に表面保護層を形成する。
更に、本発明方法の別の好ましい態様によれば、シリカ微粒子の平均粒径(Ds)と、金属アルミニウム微粒子の平均粒径(Da)との粒径比(Ds/Da)が、0.5〜7である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるシリカ微粒子は、平均粒径が5μm以下であり、好ましくは、3〜5μmである。なお、最大粒径が6μm以下であり、最小粒径が1μm以上であることが好ましい。更に、本発明で用いるシリカ微粒子は、球状微粒子であることが好ましい。
【0010】
本明細書において「平均粒径」とは、シリカ微粒子を非プロトン性極性有機溶媒(例えば、アセトニトリル)で希釈し、その希釈状態で粒度分布を粒度分布計(例えば、マイクロトラックUPA−150;日機装株式会社製)で測定し、50%の累積粒径値を意味する。また、最大粒径及び最小粒径は、粒度分布計によって測定した場合のそれぞれ最大値及び最小値の粒径を意味する。
【0011】
本発明で用いるシリカ微粒子は、公知のゾル−ゲル法によって調製することができる。ゾル−ゲル法の原理は、金属の有機若しくは無機化合物の溶液から出発し、溶液中での化合物の加水分解及び重縮合によって、前記溶液を金属酸化物若しくは水酸化物の微粒子が溶解したゲルとし、更に反応を進行させてゲル体とし、このゲル体を乾燥して加熱するとゲル体が成長して多結晶物を最終的に生成させるものである。
【0012】
ゾル−ゲル法によるシリカ微粒子の製造方法は、例えば、C.J.Brinker及びG.W.Scherer,Sol−Gel Science(Academic Press Inc.1990)に記載されており、アルコール溶媒中でアンモニアの存在下に、アルコキシシランと水とを反応させると、アルコキシシランが加水分解してケイ酸が生成し、ゲル化する前に球状粒子をコロイドとして得ることができる。
【0013】
アルコキシシランとしては、例えば、テトラエトキシシラン〔Si(OC〕、又はテトラメトキシシラン〔Si(OCH〕を用いることができ、アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、又はイソプロピルアルコール等を用いることができる。アルコキシシランの加水分解及び重縮合反応によってSiO粒子(ゲル)が生成し、更に反応を進行させるとゲルが成長してゲル体となる。このゲル体を加熱すると、均質な粒度分布を示すシリカ微粒子を得ることができる。アルコキシシランの加水分解及び重縮合反応は、好ましくは、0〜80℃程度で実施される。得られたゲル体の加熱は、好ましくは600〜1200℃程度で実施される。
【0014】
続いて、こうして得られたシリカ微粒子と金属アルミニウム微粒子とをメカノケミカル法によって接触させ、前記シリカ微粒子の全表面に金属アルミニウムを物理的に固着させて金属アルミニウム層を形成させる。すなわち、機械的な外力を用いて、アルミニウム微粒子をシリカ微粒子表面で変形させて固着させることにより、シリカ微粒子表面をアルミニウム層でコーティングすることができる。具体的には、例えば、遊星ミルを用いて、シリカ微粒子とアルミニウム微粒子とをジルコニアビーズの存在下で接触させると、ジルコニアビーズの衝撃力により、アルミニウム微粒子がシリカ微粒子表面で変形され、シリカ微粒子表面に固着してメカノケミカル−アルミニウム固着層が形成される。
【0015】
前記のメカノケミカル法は、湿式又は乾式のいずれでも実施することができる。湿式のメカノケミカル法は、金属アルミニウム微粒子を含有する有機分散媒ペーストを用いて有機分散媒の存在下で実施し、乾式のメカノケミカル法は、乾燥金属アルミニウム微粒子を用いて有機分散媒の不在下で実施する。
【0016】
湿式メカノケミカル法で用いる有機分散媒は、高活性の金属アルミニウム微粒子と反応しない限り、特に限定されないが、非プロトン性有機溶剤、特に無極性非プロトン性有機溶剤が好ましい。具体的には、ベンゼン、トルエン、若しくはシクロヘキサン等の芳香族炭化水素、n−ヘキサン、若しくはミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素等が好ましい。なお、金属アルミニウム微粒子との反応を回避するために、水分や不純物を予め除去しておくのが好ましい。
【0017】
本発明におけるメカノケミカル法においては、湿式法及び乾式法のいずれの場合も、シリカ微粒子の平均粒径(Ds)と金属アルミニウム微粒子の平均粒径(Da)との粒径比(Ds/Da)が、好ましくは0.5〜7であり、より好ましくは1〜5である。前記の粒径比(Ds/Da)が、0.5〜7の範囲からはずれると、複合化されないアルミニウム微粒子が残留したり、あるいは粉砕されて粒子径の低下したアルミニウム微粒子の生成が起こり、光沢の低下や保存安定性の低下(沈降の発生)を招く。これら不純物を除くためには分離・精製工程を実施する必要があり、コスト的な負担となる。
【0018】
また、本発明におけるメカノケミカル法において、シリカ微粒子及び金属アルミニウム微粒子の使用量は、湿式法及び乾式法のいずれの場合も、シリカ微粒子100重量部に対して、金属アルミニウム微粒子を好ましくは50〜300重量部、より好ましくは100〜200重量部の量で用いる。金属アルミニウム微粒子の使用量が50重量部未満になると、表面被覆が不十分となることがあり、300重量部を超えると、複合化されない遊離アルミニウム微粒子が発生してしまうことがある。
【0019】
本発明におけるメカノケミカル法においては、湿式法及び乾式法のいずれの場合も、公知の分散機を用いて実施することができ、分散機としては、例えば、遊星型ボールミル、ペイントシェーカー、回転型ボールミル、又はハイブリダイザーを用いることができる。なお、ペイントシェーカー又はボールミルの場合は、湿式法を実施するのが好ましく、ハイブリダイザーの場合は、乾式法を実施するのが好ましい。
【0020】
本発明においては、前記シリカ微粒子表面にメカノケミカル−アルミニウム固着層を形成した後に、そのメカノケミカル−アルミニウム固着層の上に表面保護層を形成して、耐水性を付与するのが好ましい。耐水性を付与するための表面処理は、例えば、公知の方法により、シランカップリング剤による表面処理、アルコキシシランの加水分解による表面保護層の形成、あるいはリン酸化合物、又はシュウ酸、クエン酸、若しくはリンゴ酸等の有機酸による表面保護層形成によって行うことが可能である。
【0021】
前記の表面保護層の形成は、湿式法及び乾式法のいずれの場合も、メカノケミカル法の操作と同時に行うこともできる。すなわち、前記のメカノケミカル法の操作を、表面処理剤、例えば、シランカプラーの存在下で実施することができ、この場合は、複合化工程と表面処理工程とを同時に実施することができるため、コスト面の点で好ましい。
【0022】
本発明の複合アルミニウム顔料を用い、公知の方法により、種々のインク組成物又は塗料組成物を調製することができる。本発明による複合アルミニウム顔料は、平均粒径がせいぜい5μm以下であり、インクジェット記録用のインク組成物としても利用することができる。また、比重が低いシリカ微粒子コアを含み、その上に担持されたメカノケミカル−アルミニウム固着層が全体に占める割合も低いので、分散液中での分散安定性も優れている。また、ゾル−ゲル法により合成されるシリカ微粒子は、粒度分布範囲が狭く、粒度の均一性が高いので、それらのシリカ微粒子をコア材として含有する本発明の複合アルミニウム顔料も、粒度分布範囲が狭く、粒度の均一性が高くなる。
【0023】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
<実施例1>
(1)シリカ微粒子の調製
9.0%アンモニアメタノール溶液150mLを装入した500mLフラスコに、攪拌下で、テトラエトキシシラン21gを溶解したメタノール水溶液100mLを、5℃にて1.5時間かけて滴下し、滴下終了後に20℃にて攪拌下で1晩放置した。得られたコロイド液250mLから溶媒成分を留去し、続いて、得られた残さを110℃で1時間乾燥させてから、1100℃にて1時間焼成してシリカ微粒子を得た。得られたコロイド液250mLから溶媒成分を留去し、続いて、得られた残さを110℃で1時間乾燥させてから、1100℃にて1時間焼成してシリカ微粒子を得た。得られたシリカ微粒子は平均粒子径1.0μm(イオン交換水に分散し、マイクロトラックで測定)で、その粒子径の標準偏差は0.038という狭い粒度分布を有するものであった。
【0024】
(2)湿式メカノケミカル処理
アルゴン置換したグローブボックス内にて、容量80mLのポリエチレン製処理容器に、前項(1)で調製したシリカ微粒子0.5g、トルエン中のアルミニウムペースト0.5g(東洋アルミニウム社製;0670TS;フレーク状アルミニウム;平均粒径=4μm)、ジルコニアビーズ(直径=0.3mm)150g、及び無水トルエン5gを秤り取り、密閉した。
遊星型ボールミル(P−5;フリッチュ社製)を用いて、400rpmにて10分間の処理を3回行った後、前記の処理容器に無水トルエン5gを添加し、ビーズと分散液を分離し、メカノケミカル−アルミニウム固着層を有する顔料トルエン分散液を得た。
【0025】
(3)表面処理
アルゴン置換したグローブボックス内にて、前項(2)で得られたトルエン分散液5mLを100mLフラスコに量り取り、続いて2.5重量%のテトラエトキシシランのテトラヒドロフラン溶液10mL、及び0.1mol/LのHCl水溶液1mLを添加し、常温にて24時間反応を行った。得られた複合化アルミニウム顔料をグローブボックスにより取り出し、遠心分離法で反応液と分離してから、十分な量のエタノールによる洗浄と遠心分離の操作を3回繰り返して行った後、自然乾燥して、耐水性表面保護層を有する複合化アルミニウム顔料を得た。
得られた複合化アルミニウム顔料を、超音波分散機を用いてイオン交換水中に分散し、この分散液をマット紙(MCマット紙、型番KA450MM、セイコーエプソン製)上に滴下したところ、銀色光沢のある塗膜を得ることができた。
【0026】
<実施例2>
(1)シリカ微粒子の調製
前記実施例1(1)と同様の方法で、シリカ微粒子を得た。
【0027】
(2)乾式メカノケミカル処理
アルゴン置換したグローブボックス内にて、ポリエチレン製処理容器に、前項(1)で調製したシリカ微粒子0.5g、金属アルミニウム微粒子0.5g(東洋アルミニウム社製;0670TS;フレーク状アルミニウム;平均粒径=4μm)、及びジルコニアビーズ(直径=0.3mm)150gを秤り取り、密閉した。
前記容器を遊星型ボールミル(P−5;フリッチュ社製)に装着し、公転400rpmにて15分間の処理を実施してから1分間静置するサイクルを24時間継続した。続いて、ステンレススチール製フルイ(フルイ目=212μm)により、混練液とジルコニアビーズとを分離し、メカノケミカル−アルミニウム固着層を有する複合顔料を得た。
【0028】
(3)表面処理
前項(2)で得られた複合顔料をトルエン分散液とし、そのトルエン分散液を用いて、前記実施例1(3)と同様の処理により、耐水性表面保護層を有する複合化アルミニウム顔料を得た。得られた複合化アルミニウム顔料を、超音波分散機を用いてイオン交換水中に分散し、この分散液をマット紙(MCマット紙、型番KA450MM、セイコーエプソン製)上に滴下したところ、銀色光沢のある塗膜を得ることができた。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、複合アルミニウム顔料が得られる。この複合アルミニウム顔料は、コアとなるシリカ微粒子の比重が軽く、しかもその上に形成されているアルミニウム固着層も比重が低いので、分散液中での分散安定性も優れている。また、ゾル−ゲル法により合成されるシリカ微粒子は、粒度分布範囲が狭く、粒度の均一性が高いので、それらのシリカ微粒子をコア材として含有する本発明の複合アルミニウム顔料も、粒度分布範囲が狭く、粒度の均一性が高くなるので、優れた金属光沢を得ることができる。更に、耐熱性や機械的強度も優れており、広い分野で利用することができ、更に、引っかき傷や擦り傷に対して抵抗性を有する塗膜を形成することができる。また、本発明の複合アルミニウム顔料は平均粒径が小さいので、インクジェット記録用インク組成物の着色剤としても好適である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite aluminum pigment and a method for producing the same. The composite aluminum pigment of the present invention has a narrow particle size distribution, high particle size uniformity, excellent dispersibility, and can provide a more excellent metal color.
[0002]
[Prior art]
Aluminum pigments have hitherto been widely used for obtaining metallic luster such as metallic feeling, and various techniques relating to aluminum pigments have been proposed.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-62226 (Patent Document 1) describes a colored aluminum powder that can be used as a colorant for paints and inks. However, the aluminum powder described in this publication is mainly for paints, and the powder used is also scaly, and has a relatively large particle size, so that it tends to settle, and the powder shape is poor in uniformity. When used as a paint, it has the disadvantage of poor gloss, and when used as a pigment for ink jet recording, clogging occurs.
JP-A-2002-121423 (Patent Document 2) describes an aluminum pigment obtained by further treating a resin-coated aluminum pigment with phosphoric acid or a phosphate. However, the technology described in this publication is based on hydrogen gas generated when it is blended in water-based paints and water-based inks, thickening and gelling phenomena when it is blended in UV-curable paints, and a decrease in withstand voltage. The purpose of the present invention is to provide a means for solving the above-mentioned problem. The aluminum powder used is a flake-like aluminum powder obtained by a crushing method, and its average particle size is 5 to 100 μm, so that it tends to settle. In addition, the powder has poor uniformity, so that it has a disadvantage of poor gloss even when used in water-based paints and water-based inks. Further, when used as a pigment for inkjet recording, clogging occurs.
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-226733 (Patent Document 3) describes an aluminum pigment obtained by coating the surface of a flake-like aluminum powder with a resin, and provides a metallic coating film having excellent adhesion. It is possible to give. However, the aluminum powder described in this publication is also in the form of flakes, the preferred particle size is 5 to 35 μm, and the uniformity of the powder shape is poor. And is unsuitable as an inkjet recording pigment because clogging occurs.
[0003]
On the other hand, an ink jet recording ink containing a dispersion liquid of ultrafine metal particles obtained by an evaporation method in a low vacuum gas is described in, for example, JP-A-2002-121437 (Patent Document 4). According to this publication, ultrafine metal particles having a particle size of 100 nm or less can be obtained, and can be used as a colorant for an ink for inkjet recording. However, although gold, silver, copper, palladium, or tin is specifically described as a usable metal, aluminum is not specifically illustrated. This is presumably because, as described below, the preparation is difficult because of high reactivity with water.
[0004]
Further, JP-A-2002-179960 (Patent Document 5) describes an ink jet recording ink using a pigment prepared by forming a metal film on the surface of a light plastic spherical core material. However, since the core material is a plastic spherical body, heat resistance and mechanical strength are inferior, especially when hollow particles are used as the core material, it is easily deformed, and when formed into a coating film, it is easily affected by scratches and scratches It will be.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-62262 [Patent Document 2]
JP 2002-121423 A [Patent Document 3]
JP 2002-226733 A [Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-121437 [Patent Document 5]
JP 2002-179960 A
[Problems to be solved by the invention]
As described above, although aluminum pigments have been conventionally used for the purpose of obtaining a metallic luster such as a metallic feeling, all of the aluminum powders used are inferior in dispersibility because they have a relatively large particle size. Poor gloss due to poor uniformity of the body shape, and clogging occurred when used as a colorant for ink jet recording inks.
On the other hand, with an aluminum pigment using a plastic spherical core material, although the nonuniformity of the powder shape can be eliminated, the application field is limited due to poor heat resistance and mechanical strength of the aluminum pigment itself, and the coating film is not coated. There was a drawback that it was susceptible to scratches and abrasions.
Therefore, an object of the present invention is to provide an excellent dispersibility due to a small average particle size, a high uniformity of powder shape, and a narrow particle size distribution. Even without clogging, it has excellent heat resistance and mechanical strength, so it can be used in a wide range of fields, and it is possible to form a coating film that is not easily affected by scratches and abrasions. It is an object of the present invention to provide a composite aluminum pigment capable of providing a metallic luster such as, for example, and a method for producing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention
The problem can be solved by a composite aluminum pigment characterized by having a mechanochemical-aluminum fixing layer covering the entire surface of a silica fine particle core synthesized by a sol-gel method and having an average particle diameter of 5 μm or less. it can.
According to a preferred embodiment of the present invention, the device further comprises a surface protective layer covering the entire surface of the mechanochemical-aluminum fixing layer.
According to another preferred embodiment of the present invention, the silica fine particle core is a spherical fine particle.
The present invention also relates to an aqueous dispersion or an aqueous aluminum pigment composition (for example, an ink composition for inkjet recording) containing the composite aluminum pigment as a colorant component.
[0008]
Also, the present invention
A silica fine particle synthesized by a sol-gel method and having an average particle diameter of 5 μm or less, and a metal aluminum fine particle are treated by a mechanochemical method to form a mechanochemical-aluminum fixed layer on the entire surface of the silica fine particle. The present invention also relates to a method for producing a composite aluminum pigment.
According to a preferred aspect of the method of the present invention, the mechanochemical method is a wet mechanochemical method carried out in the presence of an organic dispersion medium using a metal aluminum paste containing metal aluminum particles.
According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the mechanochemical method is a dry mechanochemical method carried out in the absence of an organic dispersion medium using dry metal aluminum fine particles.
Further, according to another preferred embodiment of the method of the present invention, after forming a mechanochemical-aluminum fixing layer on the surface of the silica fine particles, a surface protective layer is formed on the mechanochemical-aluminum fixing layer.
Further, according to another preferred embodiment of the method of the present invention, the particle diameter ratio (Ds / Da) between the average particle diameter (Ds) of the silica fine particles and the average particle diameter (Da) of the metal aluminum fine particles is 0.5. ~ 7.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The silica fine particles used in the present invention have an average particle size of 5 μm or less, and preferably 3 to 5 μm. Preferably, the maximum particle size is 6 μm or less, and the minimum particle size is 1 μm or more. Further, the silica fine particles used in the present invention are preferably spherical fine particles.
[0010]
As used herein, the term "average particle size" refers to a method in which silica fine particles are diluted with an aprotic polar organic solvent (e.g., acetonitrile), and the particle size distribution in the diluted state is measured using a particle size distribution analyzer (e.g., Microtrac UPA-150; Nikkiso Co., Ltd.). (Manufactured by Co., Ltd.) and means a cumulative particle size value of 50%. In addition, the maximum particle size and the minimum particle size mean the maximum value and the minimum value, respectively, as measured by a particle size distribution meter.
[0011]
The silica fine particles used in the present invention can be prepared by a known sol-gel method. The principle of the sol-gel method is that, starting from a solution of an organic or inorganic compound of a metal, the solution is converted into a gel in which fine particles of a metal oxide or a hydroxide are dissolved by hydrolysis and polycondensation of the compound in the solution. Further, the reaction is further advanced to form a gel body, and when the gel body is dried and heated, the gel body grows to finally generate a polycrystalline material.
[0012]
A method for producing silica fine particles by a sol-gel method is described in, for example, C.I. J. Brinker and G.W. W. Scherer, Sol-Gel Science (Academic Press Inc. 1990). When alkoxysilane and water are reacted in the presence of ammonia in an alcohol solvent, the alkoxysilane is hydrolyzed to produce silicic acid. Then, the spherical particles can be obtained as a colloid before gelation.
[0013]
As the alkoxysilane, for example, tetraethoxysilane [Si (OC 2 H 5 ) 4 ] or tetramethoxysilane [Si (OCH 3 ) 4 ] can be used. As the alcohol solvent, for example, methanol, ethanol, Alternatively, isopropyl alcohol or the like can be used. SiO 2 particles (gel) is produced by the hydrolysis and polycondensation reaction of the alkoxysilane, and the gel body by growing the the progress of the further reaction gel. When this gel body is heated, silica fine particles having a uniform particle size distribution can be obtained. The hydrolysis and polycondensation reaction of the alkoxysilane is preferably performed at about 0 to 80 ° C. The heating of the obtained gel body is preferably performed at about 600 to 1200 ° C.
[0014]
Subsequently, the silica fine particles thus obtained and the metal aluminum fine particles are brought into contact with each other by a mechanochemical method, and metal aluminum is physically fixed on the entire surface of the silica fine particles to form a metal aluminum layer. That is, the surface of the silica fine particles can be coated with an aluminum layer by deforming and fixing the aluminum fine particles on the surface of the silica fine particles using a mechanical external force. Specifically, for example, when using a planetary mill to contact silica fine particles and aluminum fine particles in the presence of zirconia beads, the impact force of the zirconia beads deforms the aluminum fine particles on the surface of the silica fine particles, To form a mechanochemical-aluminum fixing layer.
[0015]
The mechanochemical method described above can be carried out by either a wet method or a dry method. The wet mechanochemical method is performed in the presence of an organic dispersion medium using an organic dispersion medium paste containing metal aluminum particles, and the dry mechanochemical method is performed in the absence of an organic dispersion medium using dry metal aluminum particles. It is carried out in.
[0016]
The organic dispersion medium used in the wet mechanochemical method is not particularly limited as long as it does not react with highly active metal aluminum fine particles, but an aprotic organic solvent, particularly a nonpolar aprotic organic solvent is preferable. Specifically, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, or cyclohexane, and aliphatic hydrocarbons such as n-hexane or mineral spirit are preferable. Note that, in order to avoid a reaction with the metal aluminum fine particles, it is preferable to remove moisture and impurities in advance.
[0017]
In the mechanochemical method of the present invention, the particle diameter ratio (Ds / Da) of the average particle diameter (Ds) of the silica fine particles and the average particle diameter (Da) of the metal aluminum fine particles in both the wet method and the dry method. However, it is preferably 0.5 to 7, and more preferably 1 to 5. When the particle diameter ratio (Ds / Da) is out of the range of 0.5 to 7, aluminum fine particles which are not compounded remain, or aluminum fine particles having a reduced particle diameter due to being pulverized occur, resulting in gloss. , And storage stability (settling). In order to remove these impurities, it is necessary to carry out a separation / purification step, resulting in a cost burden.
[0018]
In the mechanochemical method of the present invention, the amount of the silica fine particles and the metal aluminum fine particles is preferably 50 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silica fine particles in any of the wet method and the dry method. It is used in an amount of 100 parts by weight, more preferably 100 to 200 parts by weight. If the amount of the metal aluminum fine particles is less than 50 parts by weight, the surface coating may be insufficient, and if it exceeds 300 parts by weight, uncomplexed free aluminum fine particles may be generated.
[0019]
In the mechanochemical method of the present invention, any of the wet method and the dry method can be performed using a known dispersing machine. Examples of the dispersing machine include a planetary ball mill, a paint shaker, and a rotary ball mill. Or a hybridizer can be used. In the case of a paint shaker or a ball mill, a wet method is preferably performed, and in the case of a hybridizer, a dry method is preferably performed.
[0020]
In the present invention, it is preferable that a mechanochemical-aluminum fixing layer is formed on the surface of the silica fine particles, and then a surface protective layer is formed on the mechanochemical-aluminum fixing layer to impart water resistance. Surface treatment for imparting water resistance is, for example, by a known method, surface treatment with a silane coupling agent, formation of a surface protective layer by hydrolysis of alkoxysilane, or a phosphate compound, or oxalic acid, citric acid, Alternatively, it can be performed by forming a surface protective layer with an organic acid such as malic acid.
[0021]
The formation of the surface protective layer can be performed simultaneously with the operation of the mechanochemical method in any of the wet method and the dry method. That is, the operation of the mechanochemical method described above can be carried out in the presence of a surface treatment agent, for example, a silane coupler. In this case, the compounding step and the surface treatment step can be carried out simultaneously, It is preferable in terms of cost.
[0022]
Using the composite aluminum pigment of the present invention, various ink compositions or coating compositions can be prepared by a known method. The composite aluminum pigment according to the present invention has an average particle size of at most 5 μm or less, and can be used as an ink composition for inkjet recording. In addition, since the mechanochemical-aluminum fixed layer supported on the silica fine particle core having a low specific gravity has a low proportion of the whole, the dispersion stability in the dispersion is excellent. Further, the silica fine particles synthesized by the sol-gel method have a narrow particle size distribution range and a high uniformity of particle size, so that the composite aluminum pigment of the present invention containing those silica fine particles as a core material also has a particle size distribution range. Narrower and more uniform particle size.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but these do not limit the scope of the present invention.
<Example 1>
(1) Preparation of silica fine particles 100 mL of a methanol aqueous solution in which 21 g of tetraethoxysilane was dissolved was added dropwise to a 500 mL flask charged with 150 mL of a 9.0% ammonia methanol solution at 5 ° C. over 1.5 hours with stirring. After completion of the dropwise addition, the mixture was allowed to stand at 20 ° C. overnight with stirring. The solvent component was distilled off from the obtained colloidal liquid (250 mL), and the obtained residue was dried at 110 ° C. for 1 hour and calcined at 1100 ° C. for 1 hour to obtain silica fine particles. The solvent component was distilled off from the obtained colloidal liquid (250 mL), and the obtained residue was dried at 110 ° C. for 1 hour and calcined at 1100 ° C. for 1 hour to obtain silica fine particles. The obtained silica fine particles had an average particle size of 1.0 μm (dispersed in ion-exchanged water and measured with a microtrack) and had a narrow particle size distribution with a standard deviation of 0.038 in the particle size.
[0024]
(2) Wet mechanochemical treatment In a glove box replaced with argon, 0.5 g of the silica fine particles prepared in the above item (1) and 0.5 g of aluminum paste in toluene (Toyo Aluminum Co., Ltd.) were placed in a polyethylene processing container having a capacity of 80 mL. Flake aluminum; average particle size = 4 μm), 150 g of zirconia beads (diameter = 0.3 mm), and 5 g of anhydrous toluene were weighed and sealed.
Using a planetary ball mill (P-5; manufactured by Fritsch Co.), the treatment was performed three times at 400 rpm for 10 minutes, and then 5 g of anhydrous toluene was added to the treatment container, and the beads and the dispersion were separated. A pigment toluene dispersion having a mechanochemical-aluminum fixed layer was obtained.
[0025]
(3) Surface treatment In a glove box replaced with argon, 5 mL of the toluene dispersion obtained in (2) above is weighed and placed in a 100 mL flask, and subsequently, 10 mL of a 2.5% by weight tetraethoxysilane solution in tetrahydrofuran, and 1 mL of 0.1 mol / L HCl aqueous solution was added, and the reaction was carried out at room temperature for 24 hours. The obtained composite aluminum pigment was taken out with a glove box, separated from the reaction solution by a centrifugal separation method, and then washed and centrifuged three times with a sufficient amount of ethanol, and then air-dried. Thus, a composite aluminum pigment having a water-resistant surface protective layer was obtained.
The obtained composite aluminum pigment was dispersed in ion-exchanged water using an ultrasonic disperser, and this dispersion was dropped on matte paper (MC matte paper, model number KA450MM, manufactured by Seiko Epson) to obtain a silvery gloss. A certain coating film could be obtained.
[0026]
<Example 2>
(1) Preparation of Silica Fine Particles Silica fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 (1).
[0027]
(2) Dry mechanochemical treatment In a glove box replaced with argon, 0.5 g of the silica fine particles and 0.5 g of metal aluminum fine particles prepared in (1) above (0670TS; manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) were placed in a polyethylene processing container. Aluminum; average particle size = 4 μm) and 150 g of zirconia beads (diameter = 0.3 mm) were weighed and sealed.
The container was mounted on a planetary ball mill (P-5; manufactured by Fritsch Co.), and a cycle of 15 minutes at a revolving speed of 400 rpm and standing for 1 minute was continued for 24 hours. Subsequently, the kneading liquid and the zirconia beads were separated by a stainless steel sieve (sieve = 212 μm) to obtain a composite pigment having a mechanochemical-aluminum fixed layer.
[0028]
(3) Surface treatment The composite pigment obtained in the above item (2) was used as a toluene dispersion, and the composite having a water-resistant surface protective layer was obtained using the toluene dispersion by the same treatment as in Example 1 (3). An aluminum chloride pigment was obtained. The obtained composite aluminum pigment was dispersed in ion-exchanged water using an ultrasonic disperser, and this dispersion was dropped on matte paper (MC matte paper, model number KA450MM, manufactured by Seiko Epson) to obtain a silvery gloss. A certain coating film could be obtained.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, a composite aluminum pigment is obtained. This composite aluminum pigment has excellent dispersion stability in a dispersion because the specific gravity of the silica fine particles serving as the core is low and the aluminum fixing layer formed thereon has a low specific gravity. Further, the silica fine particles synthesized by the sol-gel method have a narrow particle size distribution range and a high uniformity of particle size, so that the composite aluminum pigment of the present invention containing those silica fine particles as a core material also has a particle size distribution range. Since it is narrow and the uniformity of particle size is high, excellent metallic luster can be obtained. Furthermore, it has excellent heat resistance and mechanical strength, can be used in a wide range of fields, and can form a coating film having resistance to scratches and abrasions. Further, since the composite aluminum pigment of the present invention has a small average particle size, it is also suitable as a colorant for an ink composition for inkjet recording.

Claims (11)

ゾル−ゲル法により合成され、平均粒子径が5μm以下のシリカ微粒子コアの上に、その全表面を被覆するメカノケミカル−アルミニウム固着層を有することを特徴とする、複合アルミニウム顔料。A composite aluminum pigment synthesized by a sol-gel method, comprising a silica fine particle core having an average particle diameter of 5 μm or less, and having a mechanochemical-aluminum fixing layer covering the entire surface thereof. 前記メカノケミカル−アルミニウム固着層の上に、その全表面を被覆する表面保護層を更に有する、請求項1に記載の複合アルミニウム顔料。The composite aluminum pigment according to claim 1, further comprising a surface protective layer covering the entire surface of the mechanochemical-aluminum fixing layer. シリカ微粒子コアが球状微粒子である、請求項1又は2に記載の複合アルミニウム顔料。The composite aluminum pigment according to claim 1, wherein the silica fine particle core is a spherical fine particle. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の複合アルミニウム顔料を着色剤成分として含有する水系分散液。An aqueous dispersion containing the composite aluminum pigment according to any one of claims 1 to 3 as a colorant component. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合アルミニウム顔料を着色剤成分として含有する水系アルミニウム顔料組成物。An aqueous aluminum pigment composition comprising the composite aluminum pigment according to any one of claims 1 to 4 as a colorant component. インクジェット記録用インク組成物である、請求項5に記載の水系アルミニウム顔料組成物。The aqueous aluminum pigment composition according to claim 5, which is an ink composition for inkjet recording. ゾル−ゲル法により合成され、平均粒子径が5μm以下のシリカ微粒子と、金属アルミニウム微粒子とをメカノケミカル法で処理し、前記シリカ微粒子の全表面にメカノケミカル−アルミニウム固着層を形成することを特徴とする、複合アルミニウム顔料の製造方法。A silica fine particle synthesized by a sol-gel method and having an average particle diameter of 5 μm or less, and a metal aluminum fine particle are treated by a mechanochemical method to form a mechanochemical-aluminum fixed layer on the entire surface of the silica fine particle. A method for producing a composite aluminum pigment. 前記メカノケミカル法が、金属アルミニウム微粒子を含む金属アルミニウムペーストを用いて有機分散媒存在下で実施する湿式メカノケミカル法である、請求項7に記載の複合アルミニウム顔料の製造方法。The method for producing a composite aluminum pigment according to claim 7, wherein the mechanochemical method is a wet mechanochemical method carried out in the presence of an organic dispersion medium using a metal aluminum paste containing fine metal aluminum particles. 前記メカノケミカル法が、乾燥金属アルミニウム微粒子を用いて有機分散媒不在下で実施する乾式メカノケミカル法である、請求項7に記載の複合アルミニウム顔料の製造方法。The method for producing a composite aluminum pigment according to claim 7, wherein the mechanochemical method is a dry mechanochemical method performed using dry metal aluminum fine particles in the absence of an organic dispersion medium. 前記シリカ微粒子表面にメカノケミカル−アルミニウム固着層を形成した後に、そのメカノケミカル−アルミニウム固着層の上に表面保護層を形成する、請求項7〜9のいずれか一項に記載の複合アルミニウム顔料の製造方法。The composite aluminum pigment according to any one of claims 7 to 9, wherein after forming the mechanochemical-aluminum fixing layer on the surface of the silica fine particles, a surface protective layer is formed on the mechanochemical-aluminum fixing layer. Production method. シリカ微粒子の平均粒径(Ds)と、金属アルミニウム微粒子の平均粒径(Da)との粒径比(Ds/Da)が、0.5〜7である、請求項7〜10のいずれか一項に記載の複合アルミニウム顔料の製造方法。11. The particle diameter ratio (Ds / Da) of the average particle diameter (Ds) of the silica fine particles to the average particle diameter (Da) of the metal aluminum fine particles is 0.5 to 7. The method for producing a composite aluminum pigment described in the above item.
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