JP2006169393A - メタリック顔料およびこれを含む塗料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アルミニウム粒子を基体粒子とし、該アルミニウム粒子の表面を被覆する単層または複層の被覆層を形成したメタリック顔料であって、該被覆層の最外層は、塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有するモノマーを重合反応させて得られるポリマーを含むメタリック顔料に関する。該モノマーは好ましくは窒素を含有する。また、該メタリック顔料には表面改質剤層が形成されることが好ましい。本発明はまた、該メタリック顔料を含む塗料に関する。
【選択図】 なし
Description
本発明のメタリック顔料は、アルミニウム粒子を基体粒子とする。アルミニウムは金属光沢に優れ、安価な上に比重が小さいため扱いやすいという優れた特質を有するからである。本発明における基体アルミニウム粒子の材質は、主成分、すなわち全体の50質量%以上を占める成分がアルミニウムであれば良いが、アルミニウムの純度が99.3質量%以上であることがより好ましく、純アルミニウムは特に好ましい。アルミニウムの純度が99.3質量%であればメタリック顔料の金属光沢が特に良好となるからである。アルミニウム粒子がアルミニウム以外の成分を含有する場合には、アルミニウムと他の金属との合金が好ましく用いられる。アルミニウムと合金化される金属としては、亜鉛、銅、ブロンズ(青銅)、ニッケル、チタン、ステンレス等の金属よりなる群から選ばれる1種以上の金属が好ましく挙げられる。これらの金属とアルミニウムとの合金は比較的良好な金属光沢を有するため、本発明の基体粒子として好ましく使用され得る。
本発明のメタリック顔料における被覆層の最外層を形成するポリマーは、塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有するモノマーの重合反応により得られ、分子中に塩基性点を有するポリマー(以下、塩基性ポリマーと称する)として生成する。なお本発明において塩基性点とは電子対供与性を有する部位を指す。該ポリマーにはホモポリマーおよびコポリマーのいずれも含まれる。
本発明のメタリック顔料においては、塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有する重合性モノマーの重合によって得られるポリマーを用いて単層の被覆層のみを形成した場合でも、メタリック顔料に良好な耐食性が付与される。しかし、より強力な耐食性を得るために、塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有する重合性モノマーの重合により得られるポリマーの層を最外層とする複層の被覆層を形成し、該最外層と基体アルミニウム粒子との間に、少なくとも1個の重合性二重結合を有するモノマーおよびオリゴマーよりなる群から選ばれた少なくとも2種を用いたポリマーからなる内層を形成することが好ましい。より具体的に該モノマーおよび該オリゴマーについて以下に言及する。
内層および最外層を含む本発明の被覆層全体(総被覆層)の量は、基材アルミニウム粒子100質量部に対して5質量部以上であることが好ましく、特に10質量部以上であることがより好ましい。また、該総被覆層の量は、100質量部以下であることが好ましく、特に80質量部以下であることが好ましい。該総被覆層の量が5質量部未満の場合には、充分な耐食性が得られず、該総被覆層の量が100質量部を超える場合には、被覆層が厚すぎるためメタリック顔料からの反射光が散乱され塗膜の輝度が低下するおそれがある。
本発明のメタリック顔料の表面には、さらに表面改質剤層を形成することが好ましい。該表面改質剤層は、メタリック顔料と他の塗料成分との親和性を低下させることによって、メタリック顔料を含む塗料の塗装時に、該メタリック顔料を塗膜表面に配向させる作用を有するものであることが好ましい。この場合、塗膜により良好な輝度を付与することができる。表面改質剤層を形成する好ましいポリマーとしては、フッ化アルキル基を有するフッ素系重合性モノマー由来の結合ユニットと、リン酸基を有する重合性モノマー由来の結合ユニットとを備えるコポリマーを少なくとも含むもの等が挙げられる。さらに好ましくは、フッ化アルキル基を有する前記フッ素系重合性モノマー由来の結合ユニットおよび前記リン酸基を有する重合性モノマー由来の結合ユニットと、他の1種以上の重合性モノマー由来の結合ユニットと、を備えるコポリマーが採用される。
まず共重合によって得られた表面改質剤を溶媒に溶解させ、本発明のメタリック顔料に添加し混練する。表面改質剤は、共重合反応終了時の未精製液をそのまま添加しても良いし、希釈溶剤で希釈してから添加しても良い。その際、メタリック顔料は無溶媒の粉体であっても溶媒を含んだペーストであってもかまわない。表面改質剤の添加量はメタリック顔料の不揮発成分、すなわちメタリック顔料から溶媒を除いたものの質量に対し、0.1質量%〜5質量%とされることが好ましい。0.1質量%未満では表面改質剤層を設けることによる塗膜の輝度の向上効果が十分に発現せず、5質量%を超えると後の粉体化工程で凝集が生起し易く、実用性のある粉体メタリック顔料が得られ難い。しかし表面改質剤の添加量はこれに限定はされない。なお、表面改質剤を溶解するための溶媒は、表面改質剤を溶解し得るものであってメタリック顔料の性状に悪影響を与えないものであれば、特に限定はない。
本発明のメタリック顔料は、たとえば熱硬化性樹脂粉体等の樹脂粉体中に配合されることにより粉体塗料とされることができる。樹脂粉体の種類は特に制限されず、加熱により溶融し、その後速やかに硬化する樹脂を含む樹脂組成物の粉体であり、かつ本発明のメタリック顔料に影響を及ぼさない熱硬化性樹脂粉体を好ましく用いることができる。
本発明の粉体塗料を塗装する方法としては、塗装されるべき基材表面をあらかじめブラスト処理した後、化成処理などの公知の処理を施した上で粉体塗料を付着させ、その後粉体塗料を加熱硬化させることが好ましい。粉体塗料を基材表面に付着させる方法としては、流動浸漬法、静電粉体塗装法等が適用できるが、静電粉体塗装法が塗着効率に優れ、より好ましい。静電粉体塗装の方式としては、コロナ放電方式、摩擦帯電方式などの公知の方式を用いることができる。
本発明においては、塗膜の輝度感を評価パラメータβ/αを用いて評価することができる。この評価パラメータ、すなわちβ/αは次の式(1)から導かれるものである。
式(1):L=[β/(θ2+α)]+γ
ここで、Lは分光光度計(商品名「X−Rite MA68」X−Rite社製)を用いて観測角θで測色した明度指数(L*a*b*測色系(CIEが1976年に定めた均等色空間にもとづく表色系))、θは観測角、α、βおよびγは定数である。
本発明における耐食性とは、耐薬品性(耐アルカリ性、耐酸性)、および耐候性を指すが、アルミニウムは特にアルカリに侵され易く、アルミニウムを基体とする本発明のメタリック顔料自体の評価としては、耐薬品性、特に耐アルカリ性の評価が適している。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、アルミニウムフレークのペーストであるメタリック顔料ペースト(商品名7640NS、東洋アルミニウム(株)製)をミネラルスピリットで洗浄、濾過をした。洗浄、濾過を行ったペーストの不揮発成分は70.0質量%であった。
まず、アルミニウムフレークのペーストであるメタリック顔料ペースト(商品名7640NS、東洋アルミニウム(株)製)をミネラルスピリットで洗浄、濾過をした。洗浄、濾過を行ったペーストの不揮発成分は65.2質量%であった。
5リットルのセパラブルフラスコにパーフルオロオクチルエチルアクリレート(共栄社化学株式会社製、ライトアクリレートFA−108)476g、2−メタクリロイルオキシエチルアッシドフォスフェート(共栄社化学株式会社製、ライトエステルP−1M)66g、メチルメタクリレート492g、シクロヘキサノン4140gを入れ、良く攪拌して均一溶液とした。重合開始剤としてAIBN10gを添加し、攪拌溶解させた後、系内を窒素で十分に置換した。攪拌しながら60℃で20hr反応させることにより、粘稠な均一透明ポリマー溶液を得た。以後この溶液を表面改質剤溶液とする。該表面改質剤溶液20.3gを激しく攪拌したメタノール1700mlに滴下し、ポリマーを析出させた。この分散液を遠心分離することにより、ガム状のポリマーと透明溶液を分離した。得られたガム状ポリマーをアセトン25gで再溶解し、激しく攪拌したヘキサン1500mlに滴下し、ポリマーを析出させた。これを濾過で回収後、真空乾燥を行い、ポリマー3.1gを得た。この結果から、上述の表面改質剤溶液中のポリマー濃度は、15.4質量%と算出された。
前述の表面改質剤溶液3.6gをシクロヘキサノン66.0gで希釈し、実施例1で得られたペースト70.0gに添加、室温で20分間混練してスラリーを得た。激しく攪拌したヘプタン1リットルに、得られたスラリーを少しずつ投入し、分散させた。分散液を濾過し、ヘプタンにて洗浄濾過後、得られたケーキをバットに広げ、1晩自然乾燥させた。乾燥したメタリック顔料粉は、目開き100μmのスクリーンにかけて粉体塗装用のメタリック顔料とした。以後、本メタリック顔料を顔料Cと呼称する。顔料Cにおける、メタリック顔料に対する表面改質剤の量(質量%)を表1に示す。
前述の表面改質剤溶液21.7gをシクロヘキサノン252.8gで希釈し、比較例1で得られたペースト400.0gに添加、室温で20分間混練してスラリーを得た。激しく攪拌したヘプタン2.3リットルに、得られたスラリーを少しずつ投入し、分散させた。分散液を濾過し、ヘプタンにて洗浄濾過後、得られたケーキをバットに広げ、1晩自然乾燥させた。乾燥したメタリック顔料粉は、目開き100μmのスクリーンにかけて粉体塗装用のメタリック顔料とした。以後、本メタリック顔料を顔料Dと呼称する。顔料Dにおける、メタリック顔料に対する表面改質剤の量(質量%)を表1に示す。
アルミニウムフレークのペーストであるメタリック顔料ペースト(商品名7640NS、東洋アルミニウム(株)製)をミネラルスピリットで洗浄、濾過をした。洗浄、濾過を行ったペーストの不揮発成分は70.2質量%であった。
これらのメタリック顔料(A)〜(E)をポリエステル系熱硬化性樹脂粉体(商品名Teodur PE 785−900、久保孝ペイント株式会社製)とブレンドして粉体メタリック塗料を調製した。ブレンド比、すなわち、熱硬化性樹脂粉末100gに対するメタリック顔料の添加量(g)は、塗装塗板がメタリック顔料により完全に隠蔽され、かつ表面が平滑である条件を満たすようにしたものである。該ブレンド比を表1に示す。
変角測色計(X−Rite社製「X−Rite MA−68」)による観測角θが15度、25度、45度、75度および110度における、塗板に形成された塗膜の実測L値を測定した。次いで、この測定値から次の式(1)に基づいてβ/αの値を計算して、塗膜の輝度感を評価した。なお、β/αが大きい方が輝度感が良好である。
L=[β/(θ2+α)]+γ・・・式(1)
得られたβ/αの値を表1に示す。
上記で作製した塗板の耐食性を、耐アルカリ性によって評価した。上記の塗装方法で得られた塗板を0.1NのNaOH水溶液に55℃で4時間浸漬した。その後、塗板を水洗、乾燥し、上記の方法で測色した。アルカリ液浸漬前後のβ/αの値から、式(2)に従い、輝度保持率として耐アルカリ性を評価した。
輝度保持率(%)= (アルカリ液浸漬後のβ/α)/(アルカリ液浸漬前のβ/α)×100・・・式(2)
結果を表1に示す。
Claims (8)
- アルミニウム粒子を基体粒子とし、前記アルミニウム粒子の表面を被覆する単層または複層の被覆層を形成したメタリック顔料であって、前記被覆層の最外層が、塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有するモノマーを重合反応させて得られるポリマーを含む、メタリック顔料。
- 前記被覆層が単層であり、前記被覆層が、少なくとも1個の重合性二重結合を有するオリゴマーおよびモノマーよりなる群から選ばれた少なくとも2種と、塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有するモノマーとを重合反応させて得られるコポリマーからなる、請求項1に記載のメタリック顔料。
- 前記被覆層が複層であり、前記被覆層の最外層以外の少なくとも1層が、少なくとも1個の重合性二重結合を有するオリゴマーおよびモノマーよりなる群から選ばれた少なくとも2種を重合反応させて得られるコポリマーからなる、請求項1に記載のメタリック顔料。
- 塩基性基および少なくとも1個の重合性二重結合を有する前記モノマーが窒素を含有する化合物である、請求項1〜3に記載のメタリック顔料。
- 前記被覆層が、アルミニウム粒子100質量部に対し5〜100質量部の範囲となるように形成されてなる、請求項1〜4に記載のメタリック顔料。
- 前記被覆層の外側に表面改質剤層が形成される、請求項1〜5に記載のメタリック顔料。
- 前記表面改質剤層が、フッ化アルキル基を有するフッ素系重合性モノマー由来の結合ユニットと、リン酸基を有する重合性モノマー由来の結合ユニットとを備えるコポリマーを含む、請求項6に記載のメタリック顔料。
- 請求項1〜7のメタリック顔料を含む塗料。
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