JP2008024864A - 光輝性塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】塗膜を形成した際の色ムラや光輝性の劣化を抑制し、しかも塗膜の平滑性を良好にする。
【解決手段】表面に銀被膜が形成された板状アルミナ粒子を、塗膜形成用樹脂に含有させる。板状アルミナ粒子は水熱合成法により形成し、α−アルミナを主成分とし、平均厚みが０.０１〜１μｍ、平均粒子径が０.５〜５０μｍであり、厚みに対する粒子径の比率であるアスペクト比が５〜５００である。上記の銀被膜は、この板状アルミナ粒子に無電解メッキ法により形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、塗料や樹脂組成物に配合され、塗膜や樹脂成形物の表面に光輝性を付与するのに適した塗料組成物に関する。

自動車車体などの意匠性の高い分野ではシルバー色メタリック顔料を用いた光輝性塗料が使用されている。従来、これらの光輝性塗料組成物としては、アルミニウムなどの金属フレークの粒子や、板状の基材に金属または金属酸化物を被覆した粒子を、透明樹脂と溶剤に配合したものが広く利用されており、例えばガラスフレークやマイカなどの板状基材に銀合金を被覆したものが提案されている(特許文献１参照)。

報特開平１０−１５８５４０号公報

上記のアルミニウムフレークは、金属特有の光沢感が得られるが、ボールミルなどにより機械的加工で扁平化した粒子であるため、平滑性に劣るうえ、粒子径や厚みを所定の寸法範囲内に制御することが困難であることから、厚みに対する粒子径の比率、即ちアスペクト比が広くバラついて不均一となり易い。この結果、このアルミニウムフレーク顔料を用いた光輝性塗料は、塗膜を形成した際に色ムラや光輝性の劣化を生じる問題があった。

一方、銀合金などの金属や金属酸化物を被覆したガラスフレークにあっては、基材表面が平滑で高い光輝性が得られるものの、粒度分布幅が広くアスペクト比が不均一となり易い。このため、これを用いた光輝性塗料についても、色ムラや光輝性の劣化を生じる問題があり、また基材の強度が低く割れ易いためアスペクト比が一層不均一となり易いうえ、塗膜の仕上がりが平滑性に劣る問題もあった。

本発明は上記の問題点を解消し、塗膜を形成した際の色ムラや光輝性の劣化を抑制し、塗膜の平滑性が良好な光輝性塗料組成物を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するため、次のように構成したものである。
即ち本発明は、光輝性塗料組成物に関し、表面に金属または金属酸化物の被膜が形成された板状アルミナ粒子を含有することを特徴とする。

上記の板状アルミナ粒子は表面が平滑で硬く、この表面に金属等の被膜が形成されると優れた光輝性が発揮される。またこの板状アルミナ粒子は、水熱合成法などにより、粒子の厚みや粒子径が所定の寸法範囲となるように容易に合成される。なお、この板状アルミナは、α−アルミナが主成分であると化学的に安定しているうえ高硬度であるので、好ましい。

上記の板状アルミナ粒子の表面に形成される金属等は、特定の成分に限定されないが、Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｇの１種又は２種以上を含む銀合金や金属銀が光輝性の点で好ましく、特に金属銀を用いると無電解メッキ法等により容易に被膜を形成できるうえ、優れた光輝性を発揮することができ、一層好ましい。

上記の板状アルミナは、基材の表面が平滑で優れた光輝性を発揮できるうえ、粒子の厚みと粒子径を揃え易く、従ってアスペクト比を所定の範囲内に制御し易いことから、均一な光輝感を呈し、色ムラの発生を低減することができる。さらにこの板状アルミナは硬度が高く割れ難いことから、上記のアスペクト比を良好に維持できるうえ、平滑性が優れた塗膜を容易に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
最初に、基材となる板状アルミナ粒子について説明する。
この板状アルミナ粒子は、例えば特開平６−３１６４１３号公報や特開平９−５９０１８号公報などに開示された水熱合成法により、α−アルミナを主成分として製造される。この水熱合成法によれば、例えば水酸化アルミニウムに水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸などが結晶制御剤として添加することで、厚みが薄くアスペクト比の大きな粒子が形成することができ、また、合成条件を設定することで、任意の厚みと粒子径に揃えた板状アルミナ粒子を得ることができるので、好ましい。

上記の板状アルミナ粒子の厚みと粒子径は、特定の寸法に限定されないが、平均厚みが０.０１〜１μｍ、平均粒子径が０.５〜５０μｍであり、厚みに対する粒子径の比率であるアスペクト比が５〜５００であると、粒子の形状が均一化されて、例えば樹脂マトリックス中に好適に充填・分散されるので好ましい。

次に、上記の板状アルミナ粒子を基材として、この表面に銀被膜を形成する手順について説明する。
予め銀イオンを錯イオン化させた溶液を銀メッキ液として調製しておき、この銀メッキ液に上記の板状アルミナ粒子を分散させる。これに、別途調整しておいた還元液を添加すると、上記の板状アルミナ粒子の表面に金属銀が析出する。なお、銀メッキ液としては、例えば硝酸銀水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を投入して沈殿物を生成し、次いで濃アンモニア水を添加することで得られる。また上記の還元液としては、銀イオンを析出させるものであればよく特定のものに限定されない。具体的には、例えば水にグルコースと酒石酸ナトリウムカリウムを添加したものなどが還元液として用いられる。

上記の表面に銀皮膜が形成された板状アルミナ粒子を含有する塗料組成物としては、液体塗料組成物と粉末塗料組成物のいずれであってもよい。

例えば液体塗料組成物の場合、ビヒクル成分としての塗膜形成用樹脂は、通常、熱硬化性樹脂が用いられるが、熱可塑性樹脂も使用可能である。
上記の熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられ、２種以上を組み合わせて使用する場合もあるが、特にアクリル樹脂とポリエステル樹脂が好適に用いられる。
これらの熱硬化性樹脂組成物に用いられる架橋剤としては、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネート化合物などが用いられる。
上記のビヒクル成分を溶解または分散する液体としては、例えばトルエン、キシレン、アセトン等の有機溶剤や水を使用することができる。

上記の塗膜形成用樹脂や溶剤などの成分と前記の銀被覆板状アルミナ粒子とが、所定の割合で配合されて液体塗料組成物にされる。この液体塗料組成物にはこれらの成分のほかに、必要に応じて着色顔料、沈降防止剤、増粘剤、酸化防止剤、或いは他の光輝性顔料などを適宜含有させて、塗膜の性能を改善することができる。

上記の液体塗料組成物は、上記の銀被覆板状アルミナ粒子、塗膜形成用樹脂、架橋剤、及びその他必要に応じて加えられる成分や添加剤を所定の比率で配合したのち、有機溶剤や水に溶解または分散させることで調製される。

この液体塗料組成物は、被塗装物に直接塗布することで塗装でき、また必要に応じて被塗装物に表面処理やプライマー処理等を施したのち塗装してもよい。塗装膜厚については特に限定されないが、通常、１０〜３０μｍ程度が好ましい。

一方、粉末塗料組成物の場合、塗膜形成用樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が主に使用されるが、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂も使用される。
上記の熱硬化性樹脂の硬化剤としては、ポリイソシアネート、アミン、ポリアミドなどが挙げられる。
これらの樹脂製分に前記の銀被覆板状アルミナ粒子が、所定の割合で配合されて粉末塗料組成物にされる。この粉末塗料組成物には上記の液体塗料組成物の場合と同様、これらの成分のほかに、必要に応じて着色顔料、沈降防止剤、増粘剤、酸化防止剤、或いは他の光輝性顔料などを適宜含有させて、塗膜の性能を改善することができる。

上記の粉末塗料組成物は既知の製造方法を用いて調製され、例えば、銀被覆板状アルミナ粒子、塗膜形成用樹脂、その他の成分や添加剤を、ヘンシェルミキサー等の混合装置で均一に混合される。なお、この粉末塗料組成物は、必要に応じてその後、例えばニ軸混練機等により加熱溶融しながら混練し、所望の粒度分布に分級して調製される。

この粉末塗料組成物は、例えば静電塗装などの既知の塗装方法により被塗装物に塗装され、例えば１３０〜２００℃の加熱処理により確りとした塗膜が形成される。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例のものに限定されるものではない。
(１)銀被覆板状アルミナ粒子の調製
最初にα−アルミナを主成分とする板状アルミナ粒子(キンセイマテック株式会社製、商品名セラフＹＦＡ１００３０)２４０ｇを室温の１０重量％塩化スズ(II)水溶液１２００ｇに投入し、約１時間撹拌する。その後、減圧濾過して得た粒子をイオン交換水で水洗して、板状アルミナ粒子の前処理粉体とする。なお、上記の板状アルミナ粒子は、平均厚みが０.３μｍ、平均粒子径が１０μｍ、アスペクト比が３３である。

一方、２０重量％硝酸銀水溶液に、同等量の２ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液を投入し、茶色の沈殿物を生成させる。この沈殿物が生成された溶液に、濃アンモニア水を１５重量％添加して無色透明の銀アンモニア錯イオン溶液を調製し、この溶液を銀メッキ液とする。

また、酒石酸ナトリウムカリウム四水和物(関東化学株式会社製)９.５ｇを、約８０℃に加温したイオン交換水９５０ｇに溶解させ、次いで、Ｄ−グルコース９５ｇを添加して完全に溶解させたのち、室温にまで冷却し、メタノール(関東化学株式会社製)９５０ｇを添加して均一溶液に調製し、これを還元液とする。

次に、前記の板状アルミナ粒子の前処理粉体を上記の銀メッキ液に投入し、均一に分散させてスラリー化させる。これに上記の還元液を投入して約３０分撹拌する。その後減圧濾過して得られた粉体を、イオン交換水で水洗する。得られた銀被覆板状アルミナ粒子は銀白色を呈し、光輝感があった。なお、この銀被覆板状アルミナ粒子の銀被膜は、上記の銀メッキ液と板状アルミナ粒子の前処理粉体との混合比率により所定の被覆量に調整することができ、図１に示す実施例１〜１０では、板状アルミナ粒子に対し銀被覆量が３０〜１００重量％である銀被覆板状アルミナ粒子を得た。

(２)塗料組成物の調製
透明アクリル樹脂７５重量部とメラミン樹脂２５重量部を混合した塗膜形成用樹脂に対し、上記の銀被覆板状アルミナ粒子を所定の配合比率(５重量部または１０重量部)で混合した。この混合物に溶剤としてトルエンを、１５秒／フォードカップ(Ｎｏ.４)となるように加えて希釈し、液体の光輝性塗料組成物を得た。

(３)塗料組成物の塗布と評価
上記の光輝性塗料組成物をスプレーガンにより、アルミニウム板へ乾燥塗膜厚さが２０μｍとなるように塗装した。そして得られた塗膜について、光輝感と塗膜の仕上がり性を目視により比較例と対比して評価した。その評価結果を図１の対比表に示す。

なお用いた比較例は、比較例１として銀被膜を形成していない板状アルミナ粒子を、比較例２としてアルミニウムフレーク(平均厚み０.２μｍ、平均粒子径１５μｍ)を、比較例３として銀被覆ガラスフレーク(平均厚み２μｍ、平均粒子径２５μｍ)を用い、それぞれ各粒子１０重量部を上記の塗膜形成用樹脂に混合して実施例と同様に調製した。

上記の塗装評価の対比表から明らかなように、銀被膜を形成していない板状アルミナ粒子を用いた比較例１では、光輝感を呈することができなかったが、これに対し、本発明の各実施例では、銀被覆量を多くするほど優れた光輝感を示し、特に基材の板状アルミナ粒子に対し銀被覆量が４０重量％以上、好ましくは５０重量％以上で強い光輝性を呈しており、銀被覆量を７０重量％以上にすると非常に強い光輝感を呈することができた。

また、塗膜の仕上がり性については、アルミニウムフレークを用いた比較例２では色ムラの発生を抑えることができず、銀被覆ガラスフレークを用いた比較例３では塗膜に凹凸を生じて平滑性に問題を生じた。これに対し、本発明の実施例ではいずれも塗膜の平滑性が良好であり、しかも、色ムラの発生が低く抑えられ、特に塗膜形成用樹脂に対し配合比率を１０重量部に設定すると、色ムラの発生をなくすことができた。

なお、上記の実施形態や実施例で説明した光輝性塗料組成物は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、被膜の材質や形成方法、被覆量、板状アルミナ粒子の厚みや粒子径、塗膜形成用樹脂の種類、配合比率などは、これらの実施形態等に限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものであることはいうまでもない。

本発明の光輝性塗料組成物は、銀被覆板状アルミナ粒子を使用することにより、塗膜を形成した際の色ムラや光輝性の劣化を抑制することができ、また塗膜の平滑性も良好となるので、自動車やバイク等の外板や部品など光輝性が要求される各分野において好適に利用される。

光輝性塗料組成物の光輝感と塗膜の仕上がり性を評価した対比表である。

Claims (6)

1. 表面に金属または金属酸化物の被膜が形成された板状アルミナ粒子を含有することを特徴とする、光輝性塗料組成物。
2. 上記の板状アルミナ粒子は、平均厚みが０.０１〜１μｍ、平均粒子径が０.５〜５０μｍであり、厚みに対する粒子径の比率であるアスペクト比が５〜５００である、請求項１に記載の光輝性塗料組成物。
3. 上記の板状アルミナ粒子は、水熱合成法により形成してある、請求項１または請求項２に記載の光輝性塗料組成物。
4. 上記の板状アルミナ粒子は、α−アルミナを主成分とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の光輝性塗料組成物。
5. 上記の金属が銀である、請求項１から４のいずれか１項に記載の光輝性塗料組成物。
6. 上記の銀被膜が、無電解メッキ法により形成してある、請求項５に記載の光輝性塗料組成物。

Images