JP2011016875A - 着色フレーク状物質及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーク状物質間のブロッキングを防止した着色フレーク状物質及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の着色フレーク状物質１０は、顔料とバインダー樹脂により着色されたフレーク状物質であって、前記フレーク状物質の表面には、前記バインダー樹脂に顔料が分散された着色コーティング層２が形成されており、前記着色コーティング層２には、ブロッキング防止剤として、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子３と平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子４を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、練り込み樹脂の意匠用柄材や塗料用意匠用柄材又は人造石柄出し用添加物として有用な着色フレーク状物質及びその製造方法の改良に関する。

ポリエステル、ポリプロピレンなどの樹脂フィルムを薄片ないしは鱗片状に粉砕した樹脂フレーク、又はマイカ等の天然石フレーク、マイカやシリカをフレーク状に形成した合成マイカのフレーク状物質等は従来から知られている。これらのフレーク状物質は、人造大理石、人造御影石、その他の人造石の柄を出したり見映えをよくする添加物として有用である。

例えば人造大理石の従来技術としては、特許文献１が提案されている。このような人造大理石に添加するための着色樹脂フレークとして、本発明者らは既に特許文献２〜３を提案している。

しかし、従来のフレーク状物質は、着色工程においてブロッキングしやすく、凝集体になりやすかった。これは、フレーク状物質の平面が広くくっつきやすいこと、静電気により容易に凝集してしまうこと、バインダー樹脂により接着されてしまうことなどが主な原因であった。

着色フレーク状物質は、薄片及び鱗片状の集合体であるため、一見しただけではブロッキング物がどの程度含まれているか判別が難しく、また着色後、篩工程にて取り除こうとしても、必ず篩を通過する凝集粒子がある為、取り除くことは困難であった。凝集体が発生すると、人造石を作製する際に表面荒れ、フクレ、窪み、その他の凸凹などが生じて好ましくなかった。このような凝集体が発生する問題は、現在に至るまで解決されておらず、市場から解決の要請が高かった。
特開平８−３３３１４８号公報 特許第３８８２００３号公報 特開２００７−１３１５１１号公報

本発明は、前記従来の問題を解決するため、フレーク状物質間のブロッキングを防止した着色フレーク状物質及びその製造方法を提供する。

本発明の着色フレーク状物質は、顔料とバインダー樹脂により着色されたフレーク状物質であって、前記フレーク状物質の表面には、前記バインダー樹脂に顔料が分散された着色コーティング層が形成されており、前記着色コーティング層には、ブロッキング防止剤として、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含むことを特徴とする。

本発明の着色フレーク状物質の製造方法は、前記の着色フレーク状物質の製造方法であって、フレーク状物質に平均粒子径が１μｍ以上の大粒子を混合し、次に、顔料と、バインダー樹脂と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤と、溶剤を加えて混合し、乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することを特徴とする。

本発明の別の製造方法は、前記の着色フレーク状物質の製造方法であって、フレーク状物質に平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤とを混合し、次に、バインダー樹脂と溶剤を加えて混合し、乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することを特徴とする。

本発明のさらに別の製造方法は、前記の着色フレーク状物質の製造方法であって、フレーク状物質に、顔料と、バインダー樹脂と、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤と、溶剤を加えて混合し、乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することを特徴とする。

本発明の着色フレーク状物質は、フレーク状物質の表面に着色コーティング層が形成され、この着色コーティング層には、ブロッキング防止剤として、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含むことにより、前記フレーク状物質間の凝集を防止している。すなわち、着色フレーク状物質はほとんどが単独で存在しており、凝集体はほとんど存在しない状態となる。この結果、人造石を作製する際に表面荒れ、フクレ、窪み、その他凸凹などの欠陥の発生を防止できる。また、大粒子と小粒子を添加することにより、着色フレーク状物質の表面がマット（つや消し）になることで表面積が増え、樹脂成型物に添加したときの、樹脂との密着性の向上がはかれる。

図１は本発明の一実施例における着色フレーク状物質の断面図である。 図２は本発明の一実施例における着色フレーク状物質の平面図である。 図３は従来技術におけるブロッキングしている着色フレーク状物質の平面図である。 図４はフィルム粉砕機の概略説明図である。

本発明は、顔料とバインダー樹脂により着色されたフレーク状物質である。このフレーク状物質の表面には、バインダー樹脂に顔料が分散された着色コーティング層が形成されている。着色コーティング層には、ブロッキング防止剤として、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む。本発明においては、添加粒子の平均粒子径は、１μｍ以上と、１μｍ未満との２山分布であっても良いし、２山分布以上の複数山分布であっても良い。これにより、フレーク状物質間の凝集を防止できる。

前記フレーク状物質１００重量部に対して、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子（以下単に「大粒子」ともいう。）が２〜３０重量部であり、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は小粒子（顔料及び／又は小粒子を以下単に「小粒子」ともいう。）が２〜３０重量部の範囲であることが好ましい。更に好ましくは、大粒子が３〜１５重量部であり、小粒子が２〜２０重量部の範囲である。前記の範囲であれば、さらにフレーク状物質間のブロッキング防止効果が高い。また、大粒子の平均粒子径は１μｍ以上２０μｍ未満が好ましく、更に好ましくは４〜１５μｍの範囲である。小粒子の平均粒子径は０．１μｍ以上１μｍ未満が好ましく、更に好ましくは０．１〜０．５μｍの範囲である。着色顔料と小粒子とを併用する場合は、小粒子は、０を超え、２０重量部以下が好ましい。

大粒子としては、例えば炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、タルク、シリカ、アルミナ、炭酸マグネシウム、アクリル樹脂微粒子、パール顔料などを使用できる。これらは１種類のみでも良いし、複数組み合わせても良い。

小粒子としては、着色顔料である二酸化チタン（白色）、酸化鉄（黄色）や大粒子と同じ物質で、大きさが小粒子経の範囲に入る物であれば使用できる。小粒子は、顔料とともに添加する体質顔料と兼用させても良い。ここで体質顔料とは、塗膜の補強・増量などの目的で用いる屈折率の小さい白色顔料であり、例えば重晶石粉などである。大粒子と小粒子は、屈折率が低く樹脂に添加しても色及び隠蔽性に影響を与えない体質顔料がより好ましい。これらの粒子は１種類のみでも良いし、複数組み合わせても良い。

小粒子は、平均粒子径が０．１μｍ〜１μｍの粒子、例えば体質顔料や酸化チタン、酸化鉄（錆、黄）など）が好ましい。ただしカーボンブラックや有機顔料のような０．１μｍ未満の平均粒子経をもつ顔料については、平均粒子径が０．１μｍ〜１μｍの小粒子と併用するのが好ましい。

前記大粒子及び小粒子の平均粒子径は、例えば、堀場製作所レーザ回折粒度測定器（ＬＡ９２０）、島津製作所レーザ回折粒度測定器（ＳＡＬＤ２１００）などを用いて測定することができる。

前記フレーク状物質１００重量部に対して、バインダー樹脂は乾燥重量で３〜１５重量部の範囲とするのが好ましい。更に好ましいバインダー樹脂の量は乾燥重量で３〜１０重量部の範囲である。前記の範囲であれば、着色層として濃色まで着色することが可能であり、コーティング層の強度も高くできる。また、コーティング層の厚さは不定であるが、平均厚さは１〜１５μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは５〜１２μｍの範囲である。バインダー樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂などが好ましい。

前記フレーク状物質が、樹脂フレーク、天然石フレーク及び合成フレークから選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。樹脂フレークとしては、ポリエステル、ポリプロピレンなどの樹脂フィルムを薄片ないしは鱗片状に粉砕したものが好ましい。天然石フレークとしては、マイカ（雲母）が好ましい。マイカ粉体やシリカ微粉末をフレーク状に形成した合成マイカのフレーク状物質等であっても良い。これらのフレーク状物質は、人造大理石、人造御影石、その他の人造石の柄を出したり見映えをよくする添加物として有用である。とくに樹脂フレークは軽くて強度も高いことから使い勝手が良い。

前記フレーク状物質の形状は平面から見て不定形であり、厚さは１０〜５０μｍの範囲であることが好ましい。平面から見た最も長い辺は、０．１〜５ｍｍ程度の範囲が好ましく、更に好ましくは０．５〜３ｍｍ程度の範囲が好ましい。この長さはスケールにより測定できる。

本発明の着色フレーク状物質は、フレーク状物質に平均粒子径が１μｍ以上の大粒子をドライブレンドにより混合し、次に、顔料と、バインダー樹脂と、平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤と、溶剤を加えて混合し、乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することにより製造できる。本明細書においては、この方法をＡ法という。

別の方法は、フレーク状物質に平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は小粒子を含む着色剤とを混合し、次に、バインダー樹脂と溶剤を加えて混合し、乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成する方法である。本明細書においては、この方法をＢ法という。

さらに別の方法は、フレーク状物質に、顔料と、バインダー樹脂と、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤と、溶剤を加えて混合し、乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成する方法である。本明細書においては、この方法をＣ法という。

溶剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、トルエン、キシレンなどの芳香族系炭化水素、水などを使用できる。溶剤使用量は、バインダー樹脂の種類や、ブロッキング防止用粒子の添加量によっても異なるが、バインダー樹脂の乾燥重量に対して８０〜２００重量％使用するのが好ましい。

乾燥条件は、５〜８０℃の範囲で、１〜８時間乾燥するのが好ましい。好ましくは室温乾燥である。

次に図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例における着色フレーク状物質１０の断面図である。この着色フレーク状物質１０は、フレーク状物質１の外側にコーティング層２が被覆形成されており、コーティング層２は、大粒子３と顔料及び／又は小粒子４を含んでいる。

図２は本発明の一実施例における着色フレーク状物質１０の平面図である。着色フレーク状物質１０はほとんどが単独で存在しており、凝集体はほとんど存在しない状態となる。この状態であると、手で触った場合、全体としてサラサラの状態となる。

これに対して図３は従来技術におけるブロッキングしている着色フレーク状物質１１の平面図である。フレーク状物質が複数枚重なって凝集体を形成したり、あるいは粉体状のものが集合した凝集体となっている。手で触った場合、モサモサの状態である。これは、凝集体の中に空気を含んでいるからと思われる。

図４はフィルム粉砕機の概略説明図である。粉砕機は、フレームに駆動回転自在に支持された回転刃１２と、篩い１３と、回転刃との間でフィルムを切断する複数の固定刃１４とを有している。投入口１５から投入されたフィルムを粉砕部１６で攪拌切断し、篩い１３を通して落下させることで粉砕フィルムを得る。粉砕フィルムの粒径は、フィルムの投入量、回転刃１３の回転スピード、固定刃１４の個数によって調整が可能である。所望の大きさの粉砕物（フレーク状物質）とするには、篩分けにより分離する。

以下実施例を用いて本発明の具体例を説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

下記の実施例、比較例において、フレーク原料の粒度の「大、中、小」は、図４における篩い１３のメッシュ孔を次のように設定することで得たものである。
フレーク原料の粒度の「大」−メッシュ孔５ｍｍ
フレーク原料の粒度の「中」−メッシュ孔２ｍｍ
フレーク原料の粒度の「小」−メッシュ孔０．５ｍｍ

（実施例１〜３）
実施例１〜３はＡ法についての実験例である。
（１）フレーク状物質の製造
厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）２軸延伸フィルムを図４に示す粉砕機を使用してフレーク状物質原料を作成し、篩い分けにより表２に示す原料粒度のフレーク状物質とした。
（２）大粒子のドライブレンド
前記フレーク状物質１００ｋｇに対して、大粒子として平均粒子径４．５μｍの炭酸カルシウム（丸尾カルシウム株式会社製、商品名“スーパーＳＳ”）を表１に示す量（実施例１は２ｋｇ、実施例２は９ｋｇ、実施例３は６ｋｇ）添加し、室温（２５℃）で、ドライブレンドした。ドライブレンドは撹拌装置（容量１．２ｍ³）を用いて、攪拌機の回転数は２０r.p.m.とした。この攪拌装置は次の着色処理においても連続して用いた。炭酸カルシウムの平均粒子径は、例えば、堀場製作所レーザ回折粒度測定器（ＬＡ９２０）、島津製作所レーザ回折粒度測定器（ＳＡＬＤ２１００）などを用いて測定することができる。他の粒子も同じである。
（３）着色コーティング処理
前記ドライブレンドした後のフレーク状物質に対して、表１に示す着色剤を混合し、室温（２５℃）で１時間、ブレンドし、その後温度：２５℃で６時間、乾燥した。このようにして得られた着色フレーク状物質の粒度を、原料粒度と比較して表２に示す。

（比較例１〜４）
実施例１〜３において、大粒子を添加しない以外は実施例１〜３と同様に実験した。その条件と結果を表１〜２にまとめて示す。

表１〜２から明らかなとおり、実施例１〜３のフレークの原料粒度と着色後粒度は、ほぼ変わらない値であり、凝集粒子は見当たらなかった。分散状態は図２に示すとおりであった。これに対して比較例１〜３は、大粒子を混合しなかったため、凝集粒子が発生し、凝集粒子の状態は図３に示すとおりであった。比較例４は大粒子と小粒子を混合しなかったため凝集粒子が発生した。比較例２は小粒子のみを増やしたがブロッキングは発生した。比較例３は小粒子を２種組み合わせたが、これもブロッキングは発生した。

（実施例４〜５、比較例５〜６）
実施例４〜５はＢ法についての実験例である。
（１）フレーク状物質の製造
厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）２軸延伸フィルムを図４に示す粉砕機を使用してフレーク状物質原料を作成し、篩い分けにより表４に示す原料粒度のフレーク状物質とした。
（２）大粒子及び顔料（小粒子を兼ねる）のドライブレンド
前記フレーク状物質１００ｋｇに対して、大粒子として平均粒子径４．５μｍの炭酸カルシウム（丸尾カルシウム株式会社製、商品名“スーパーＳＳ”）を実施例４〜５とも３ｋｇ、比較例５〜６では添加無しとし、顔料（小粒子を兼ねる）として平均粒子径０．２１μｍの二酸化チタン（石原産業株式会社製、商品名“ＣＲ−６３”）実施例４〜５、比較例５〜６とも５ｋｇ添加し、室温（２５℃）で、ドライブレンドした。ドライブレンドは撹拌装置（容量１．２ｍ³）を用いて、攪拌機の回転数は２０r.p.m.とした。この攪拌装置は次のバインダー樹脂と溶剤を混合するコーティング処理においても連続して用いた。
（３）コーティング処理
前記ドライブレンドした後のフレーク状物質に対して、表３に示すバインダー樹脂と溶剤を混合し、室温（２５℃）で１時間、ブレンドし、その後温度：２５℃で６時間、乾燥した。このようにして得られた着色フレーク状物質の粒度を、原料粒度と比較して表４に示す。

表３〜４から明らかなとおり、実施例４、５では、大粒子と小粒子（顔料を兼ねる）を添加したため、原料粒度と着色後粒度はほぼ変わらなかった。これに対して、比較例５、６では、大粒子を添加しなかったため、原料粒度と着色後粒度は大きく変化しており、凝集粒子が発生した。

（実施例６〜９）
実施例６〜９はＣ法についての実験例である。
（１）フレーク状物質の製造
厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）２軸延伸フィルムを図４に示す粉砕機を使用してフレーク状物質原料を作成し、篩い分けにより表６に示す原料粒度のフレーク状物質とした。
（２）着色コーティング処理
前記フレーク状物質１００ｋｇに対して、表５に示すように平均粒子径の異なる大粒子と、小粒子（顔料を兼ねる）と、さらに表５に示すバインダー樹脂と溶剤を混合し、室温（２５℃）で１時間、ブレンドし、その後温度：２５℃で６時間、乾燥した。このようにして得られた着色フレーク状物質の粒度を、原料粒度と比較して表６に示す。

表５〜６から明らかなとおり、実施例６〜９では、大粒子と小粒子（顔料を兼ねる）を添加したため、大粒子の粒径及び種類が変わっても、原料粒度と着色後粒度はほぼ変わらなかった。

１ フレーク状物質
２ コーティング層
３ 大粒子
４ 顔料及び／又は小粒子
１０ 着色フレーク状物質
１１ 凝集着色フレーク状物質
１２ 回転刃
１３ 篩い
１４ 固定刃
１５ 投入口
１６ 粉砕部

Claims (9)

1. 顔料とバインダー樹脂により着色されたフレーク状物質であって、
   前記フレーク状物質の表面には、前記バインダー樹脂に顔料が分散された着色コーティング層が形成されており、
   前記着色コーティング層には、ブロッキング防止剤として、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含むことを特徴とする着色フレーク状物質。
2. 前記フレーク状物質１００重量部に対して、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子が２〜３０重量部であり、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子が２〜３０重量部の範囲である請求項１に記載の着色フレーク状物質。
3. 前記フレーク状物質１００重量部に対して、バインダー樹脂の配合量が乾燥重量で３〜１５重量部の範囲である請求項１又は２に記載の着色フレーク状物質。
4. 前記フレーク状物質が、樹脂フレーク、天然石フレーク及び合成フレークから選ばれる少なくとも一つである請求項１〜３のいずれかに記載の着色フレーク状物質。
5. 前記フレーク状物質の形状は平面から見て不定形であり、厚さは１０〜５０μｍの範囲である請求項１〜４のいずれかに記載の着色フレーク状物質。
6. 前記フレーク状物質は、練り込み樹脂の意匠用柄材、塗料用意匠柄材又は人造石柄出し用添加物である請求項１〜５のいずれかに記載の着色フレーク状物質。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の着色フレーク状物質の製造方法であって、
   フレーク状物質に平均粒子径が１μｍ以上の大粒子を混合し、
   次に、顔料と、バインダー樹脂と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤と、溶剤を加えて混合し、
   乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することを特徴とする着色フレーク状物質の製造方法。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の着色フレーク状物質の製造方法であって、
   フレーク状物質に平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤とを混合し、
   次に、バインダー樹脂と溶剤を加えて混合し、
   乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することを特徴とする着色フレーク状物質の製造方法。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載の着色フレーク状物質の製造方法であって、
   フレーク状物質に、顔料と、バインダー樹脂と、平均粒子径が１μｍ以上の大粒子と、平均粒子径が１μｍ未満の顔料及び／又は平均粒子径が１μｍ未満の小粒子を含む着色剤と、溶剤を加えて混合し、
   乾燥することにより、前記フレーク状物質の表面に着色コーティング層を形成することを特徴とする着色フレーク状物質の製造方法。

Images