JP2022150635A - metal pigment composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規な複合粒子を含む金属顔料組成物に関する。さらに具体的には、本発明は、優れた塗料安定性、貯蔵安定性、塗膜色調(具体的には、光輝度、フリップフロップ感、隠蔽性)、及び塗料密着性を有する新規な複合粒子を含む金属顔料組成物に関する。 The present invention relates to a metal pigment composition containing novel composite particles. More specifically, the present invention provides novel composite particles having excellent paint stability, storage stability, paint film color tone (specifically, brightness, flip-flop feeling, hiding property), and paint adhesion. It relates to a metal pigment composition comprising
従来から、メタリック塗料用、印刷インキ用、プラスチック練り込み用等に、メタリック感を重視する美粧効果を得る目的で金属顔料が使用されている。
近年、塗料分野においては、省資源、無公害化対策として、有機溶剤の使用量の少ない水性塗料への転換の必要性が高まっているが、金属顔料を含むメタリック塗料においては、未だ、実用可能な水性塗料の種類は十分ではない。この理由として、金属顔料は水性塗料中で腐食し易いことが挙げられる。水性塗料若しくは水性インキ中に金属粉末が存在する場合には、各種金属の性質に基づいて、酸性、中性、塩基性のいずれか、あるいは複数の領域において水による腐食が起こり、水素ガスが発生する。特に、塗料メーカーやインキメーカーにおける塗料やインキの製造工程や、自動車、家電メーカー、印刷メーカー等における塗装工程や印刷工程において、安全上極めて重大な問題である。
なお、金属顔料の腐食性は、貯蔵安定性の点で問題となるため、金属顔料の耐食性は、貯蔵安定性と換言し得る。
また、腐食によって金属表面の平滑性が失われるために塗膜として使用したときの色調、すなわち塗膜色調(具体的には、光輝度、フリップフロップ感、隠蔽性)の低下は避けられない。加えて、近年では、色彩設計の多様化から光輝性の強い仕上がりが得られるメタリック塗料の要望が高く、そのため、塗膜色調として高いフリップフロップ感(すなわち、観察角度により明度が変化する性質であって、金属顔料の配向度合いに依存するパラメーターである)が希求されているという現状もある。
また、金属顔料を塗料として使用する場合、当該顔料の凝集性(具体的には、当該顔料を構成する個々の粒子同士の凝集性)が小さいこと、すなわち塗料安定性が求められる。
また、金属顔料を塗料化して塗膜としたときに基材との密着性、すなわち塗料密着性を低下させないことが求められる。
BACKGROUND ART Conventionally, metallic pigments have been used for metallic paints, printing inks, kneading into plastics, and the like, for the purpose of obtaining a cosmetic effect that emphasizes a metallic feeling.
In recent years, in the field of paints, there is a growing need to switch to water-based paints that use less organic solvents as a measure to conserve resources and eliminate pollution. There are not enough types of water-based paints. The reason for this is that metal pigments are easily corroded in water-based paints. When metal powder is present in water-based paint or water-based ink, corrosion by water occurs in either acidic, neutral, basic, or multiple regions based on the properties of various metals, and hydrogen gas is generated. do. In particular, it is an extremely serious problem in terms of safety in paint and ink manufacturing processes at paint and ink manufacturers, and in painting and printing processes at automobile manufacturers, home appliance manufacturers, printer manufacturers, and the like.
Since the corrosiveness of metal pigments poses a problem in terms of storage stability, the corrosion resistance of metal pigments can be rephrased as storage stability.
In addition, since the smoothness of the metal surface is lost due to corrosion, the color tone when used as a coating film, that is, the coating film color tone (specifically, the brightness, the flip-flop feeling, and the hiding property) is inevitably reduced. In addition, in recent years, due to the diversification of color design, there is a high demand for metallic paints that can provide a finish with a strong luster. (which is a parameter dependent on the degree of orientation of the metal pigment) is desired.
In addition, when a metallic pigment is used as a paint, the aggregating property of the pigment (specifically, the aggregating property of individual particles constituting the pigment) is required to be small, that is, the paint stability is required.
In addition, when the metal pigment is made into a paint to form a coating film, it is required not to reduce the adhesion to the substrate, that is, the paint adhesion.
特許文献1(国際公開第2020/21735号パンフレット)には、表面処理が施されていないアルミニウム顔料を塗料や印刷インキにした場合、塗膜中での樹脂との密着性が低いという課題を解決するため、所定の共重合体を被覆樹脂とする微小な平均粒径を有する樹脂被覆金属顔料が開示されている。
また、特許文献2(国際公開第2019/77904号パンフレット)には、新たな意匠性と高級なメタリック感の提供という観点から、粒子サイズが1μm以下となる小径アルミニウムフレークを含み、走査型電子顕微鏡を用いて観察したときの顕微鏡像において、当該小径アルミニウムフレークは、その数の比率が上記アルミニウムフレークの全体に対して35%以下であるアルミニウムフレーク顔料が開示されている。
しかしながら、これらの特許文献に開示されたいずれによっても、十分に満足な上述の塗料安定性、貯蔵安定性、塗膜色調(具体的には、光輝度、フリップフロップ感、隠蔽性)、及び塗料密着性を提供することは困難で、新規な複合粒子を含む金属顔料組成物の開発が望まれているという現状がある。
In Patent Document 1 (International Publication No. 2020/21735 pamphlet), when an aluminum pigment that has not been subjected to surface treatment is used as a paint or printing ink, the problem of low adhesion to the resin in the coating film is solved. Therefore, a resin-coated metal pigment having a minute average particle size and using a predetermined copolymer as a coating resin has been disclosed.
In addition, in Patent Document 2 (International Publication No. 2019/77904 pamphlet), from the viewpoint of providing a new design and a high-class metallic feeling, the particle size is 1 μm or less. In the microscope image observed using , the ratio of the number of the small-diameter aluminum flakes to the total number of the aluminum flakes is 35% or less.
However, none of the above-described coating stability, storage stability, coating color tone (specifically, light brightness, flip-flop feeling, hiding property), and coating The current situation is that it is difficult to provide adhesion, and development of a metal pigment composition containing novel composite particles is desired.
本発明の目的は、従来技術にない新規な複合粒子を含む金属顔料組成物を提供することである。
本発明の更なる目的は、従来技術の課題が解消された、すなわち、塗料安定性、貯蔵安定性、塗膜色調(具体的には、光輝度、フリップフロップ感、隠蔽性)、及び塗料密着性に優れる新規な複合粒子を含む金属顔料組成物を提供することである。
An object of the present invention is to provide a metal pigment composition containing novel composite particles not found in the prior art.
A further object of the present invention is to solve the problems of the prior art, namely, paint stability, storage stability, paint film color tone (specifically, brightness, flip-flop feeling, hiding property), and paint adhesion. An object of the present invention is to provide a metal pigment composition containing novel composite particles having excellent properties.
本発明者は、鋭意研究した結果、金属粒子とその表面上にケイ素化合物含有層(すなわち、シリカ層)を1層以上含む被覆層を有する複合粒子を含む金属顔料組成物であって、当該複合粒子を鱗片状の形状とし、当該複合粒子の平均厚み(具体的には、当該複合粒子のコアとなる金属粒子の大きさ(粒径)とその表面上の被覆層を構成する当該シリカ層との厚み)が一定の範囲になるように被覆処理し、当該複合粒子の粒度分布における体積基準のD50を所定範囲内になるように制御することに加え、当該複合粒子のコア粒子である金属粒子に基づく金属元素含有量に対する前記シリカ層に基づくケイ素含有量の割合及び所定の微小な粒径を有する複合粒子の個数割合を所定の範囲に制御している金属顔料組成物によれば、上記課題が解決され得ることを見出した。
また、本発明者は、金属顔料組成物が含有する複合粒子において、当該複合粒子のコアとなる金属粒子の表面上にケイ素化合物含有層(すなわち、シリカ層)を1層以上含む被覆層を形成させる場合、耐食性を発揮させるために一定の厚みのシリカ層が必要になる一方で、当該複合粒子の大きさ(粒径)が微小のものが多くなるとそのコアとなる金属粒子も小さくなるため、相対的にシリカ層の厚みが大きくなってしまい、金属顔料の配向性が阻害され、金属粒子本来の光学性能の発揮が困難となることや、複合粒子の大きさ(粒径)が微小のものが多くなると、基材と塗料の密着性を阻害して塗料樹脂基材の密着性を低下させてしまう等の課題も、上記金属顔料組成物によれば、解決され得ることを見出した。
As a result of intensive research, the present inventors have found a metal pigment composition comprising metal particles and composite particles having a coating layer containing one or more silicon compound-containing layers (i.e., silica layers) on the surface thereof, wherein the composite The particles are shaped like scales, and the average thickness of the composite particles (specifically, the size (particle diameter) of the metal particles that are the core of the composite particles and the silica layer that constitutes the coating layer on the surface) thickness) is within a certain range, and in addition to controlling the volume-based D50 in the particle size distribution of the composite particle to be within a predetermined range, the metal that is the core particle of the composite particle According to the metal pigment composition in which the ratio of the silicon content based on the silica layer to the metal element content based on the particles and the number ratio of the composite particles having a predetermined fine particle size are controlled within a predetermined range, the above We have found that the problem can be solved.
In addition, the present inventors have found that in the composite particles containing the metal pigment composition, a coating layer containing one or more silicon compound-containing layers (i.e., silica layers) is formed on the surface of the metal particles serving as the core of the composite particles. In this case, while a silica layer with a certain thickness is required to exhibit corrosion resistance, as the size (particle diameter) of the composite particles increases, the metal particles that become the core also become smaller. The thickness of the silica layer becomes relatively large, which hinders the orientation of the metal pigment, making it difficult to exhibit the original optical performance of the metal particles, and the size (particle diameter) of the composite particles is very small. It has been found that the metal pigment composition described above can solve the problem that the adhesion between the base material and the paint is hindered and the adhesion of the base material of the paint resin is lowered when the amount is increased.
即ち、本発明の諸態様は以下の通りである。
[態様1]
金属粒子と、その表面上にある1層以上の被覆層とを有する複合粒子を含む金属顔料組成物であって、
(1)前記複合粒子の形状が鱗片状であり、
(2)レーザー回折式粒度分布計にて前記複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50が3μm以上30μm以下であり、
(3)前記複合粒子の平均厚みが20nm以上300nm以下であり、
(4)前記被覆層の少なくとも1層がケイ素化合物含有層であり、
(5)前記複合粒子における、前記金属粒子に基づく金属元素含有量と前記被覆層に基づくケイ素含有量の割合が、前記金属元素含有量に対する前記ケイ素含有量の比率で0.02以上0.3以下であり、
(6)0.1μm以上1μm以下の粒径を有する前記複合粒子の個数割合が、前記金属顔料組成物中に占める前記複合粒子の総数に対して10%以下である、
上記金属顔料組成物。
[態様2]
前記のレーザー回折式粒度分布計にて前記複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50の3倍以上の大きさの粒径を有する前記複合粒子の個数割合が、前記金属顔料組成物中に占める前記複合粒子の総数に対して3%以下である、上記[態様1]に記載の金属顔料組成物。
[態様3]
前記金属粒子がアルミニウム又はアルミニウム合金である、上記[態様1]又は[態様2]に記載の金属顔料組成物。
[態様4]
金属、金属酸化物、金属水和物及び樹脂の少なくとも1種を含んでなる被覆層をさらに含む、上記[態様1]から[態様3]のいずれかに記載の金属顔料組成物。
[態様5]
前記の少なくともケイ素化合物含有層が最外層として配置されている、上記[態様1]から[態様4]のいずれかに記載の金属顔料組成物。
[態様6]
上記[態様1]から[態様5]のいずれかに記載の金属顔料組成物を含む、水性メタリック塗料。
[態様7]
上記[態様1]から[態様5]のいずれかに記載の金属顔料組成物を含む、水性メタリック塗膜。
That is, aspects of the present invention are as follows.
[Aspect 1]
A metal pigment composition comprising composite particles having metal particles and one or more coating layers on the surface thereof,
(1) the shape of the composite particles is scaly,
(2) a volume-based D50 of 3 μm or more and 30 μm or less when the particle size distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter;
(3) the average thickness of the composite particles is 20 nm or more and 300 nm or less;
(4) at least one layer of the coating layer is a silicon compound-containing layer;
(5) In the composite particles, the ratio of the metal element content based on the metal particles to the silicon content based on the coating layer is 0.02 or more and 0.3 as a ratio of the silicon content to the metal element content. and
(6) The number ratio of the composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less is 10% or less of the total number of the composite particles in the metal pigment composition.
The above metal pigment composition.
[Aspect 2]
When the particle size distribution of the composite particles is measured with the laser diffraction particle size distribution meter, the number ratio of the composite particles having a particle size of 3 times or more the D50 on a volume basis is the metal pigment composition. The metal pigment composition according to [Aspect 1] above, which accounts for 3% or less of the total number of the composite particles in the product.
[Aspect 3]
The metal pigment composition according to [Aspect 1] or [Aspect 2] above, wherein the metal particles are aluminum or an aluminum alloy.
[Aspect 4]
The metal pigment composition according to any one of [Aspect 1] to [Aspect 3] above, further comprising a coating layer comprising at least one of metal, metal oxide, metal hydrate and resin.
[Aspect 5]
The metal pigment composition according to any one of [Aspect 1] to [Aspect 4] above, wherein at least the silicon compound-containing layer is disposed as the outermost layer.
[Aspect 6]
A water-based metallic paint comprising the metallic pigment composition according to any one of [Aspect 1] to [Aspect 5].
[Aspect 7]
An aqueous metallic coating film comprising the metallic pigment composition according to any one of [Aspect 1] to [Aspect 5].
本発明によれば、従来技術にない新規な複合粒子を含む金属顔料組成物を提供することができる。
本発明の好ましい一態様によれば、塗料安定性(具体的には、顔料を塗料として使用するときの当該顔料を構成する個々の粒子同士の凝集性が小さいという特性)、貯蔵安定性(具体的には、腐食による水素ガスの発生が抑制できるという特性)、塗膜色調(具体的には、光輝度、フリップフロップ感、隠蔽性が高いという特性)、及び塗料密着性(具体的には、金属顔料を塗料化して塗膜としたときに基材との密着性が高いという特性)に優れる金属顔料組成物を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a metal pigment composition containing novel composite particles not found in the prior art.
According to a preferred embodiment of the present invention, the paint stability (specifically, when the pigment is used as a paint, the individual particles that make up the pigment have little cohesiveness), storage stability (specifically Specifically, the property that the generation of hydrogen gas due to corrosion can be suppressed), the paint film color tone (specifically, the properties of high brightness, flip-flop feeling, and high hiding power), and the paint adhesion (specifically, , the properties of high adhesion to a substrate when the metal pigment is made into a paint to form a coating film) can be provided.
以下、典型的または好適な実施形態に沿って本発明を説明するが、本発明はこれらの実施形態によって限定されるわけではない。明確に示されない限り、これらの実施形態は、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内で自由に組み合わせることができる。 The present invention will be described below along typical or preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. Unless explicitly indicated, these embodiments are freely combinable within the scope of the invention as defined in the appended claims.
1.金属顔料組成物に含まれる複合粒子
本発明による金属顔料組成物は、金属粒子と、その表面上にある1層以上の被覆層とを有する複合粒子を含む。
本明細書において、用語「金属顔料組成物」は、金属粒子及びその表面上にある1層以上の被覆層を含む複合粒子が水および/もしくは親水性溶媒を含む溶媒に分散され、または複合粒子が水および/もしくは親水性溶媒を含む溶媒を同伴しており、任意選択でその他の成分を含み得る組成物を指す。
また、本明細書において、金属顔料組成物に対して樹脂を添加した組成物を、用語「金属顔料組成物」と区別して「樹脂組成物」または「金属顔料組成物を含む樹脂組成物」と称することがある。
1. Composite Particles Contained in the Metal Pigment Composition The metal pigment composition according to the present invention comprises composite particles having metal particles and one or more coating layers thereon.
As used herein, the term "metallic pigment composition" means that composite particles comprising metal particles and one or more coating layers on the surface thereof are dispersed in a solvent comprising water and/or a hydrophilic solvent, or is accompanied by a solvent, including water and/or a hydrophilic solvent, and may optionally contain other ingredients.
In the present specification, a composition obtained by adding a resin to a metallic pigment composition is distinguished from the term "metallic pigment composition" by the term "resin composition" or "resin composition containing a metallic pigment composition". sometimes referred to as
金属粒子
本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子は、金属粒子と、その表面に形成されている1層以上の被覆層を含む。すなわち、複合粒子のコアとなる金属粒子は、その表面に1層以上の被覆層が形成されている。
Metal Particles The composite particles contained in the metal pigment composition according to the present invention comprise metal particles and one or more coating layers formed on the surfaces thereof. That is, one or more coating layers are formed on the surface of the metal particles that form the core of the composite particles.
複合粒子を構成する金属粒子(コア粒子)の材質は、特に限定されず、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、鉄、マグネシウム、ニッケル、銅、銀、錫、クロム、ステンレス鋼等のように、公知又は市販の金属顔料として使用されている金属のいずれであってもよい。本明細書において、複合粒子を構成する金属粒子の金属には、金属単体だけでなく、合金、金属間化合物も包含される。
このように、金属粒子は、1種のみの金属元素からなる金属を単独で使用してもよいし、1種のみの金属元素からなる金属を2種以上組み合わせて(すなわち、2種以上の金属元素からなる金属)を使用してもよい。
本発明における金属粒子は、アルミニウム元素を主成分とする金属が好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましく、アルミニウムであることがより好ましい。
The material of the metal particles (core particles) that make up the composite particles is not particularly limited. Alternatively, any metal used as a commercially available metal pigment may be used. In this specification, the metal of the metal particles constituting the composite particles includes not only simple metals but also alloys and intermetallic compounds.
As described above, the metal particles may be composed of a single metal composed of only one metal element, or a combination of two or more metals composed of only one metal element (i.e., two or more metals elemental metals) may also be used.
The metal particles in the present invention are preferably metal containing aluminum as a main component, such as aluminum or an aluminum alloy, more preferably aluminum.
金属粒子の形状は、限定的ではないが、特に鱗片状(フレーク状)であることが望ましい。これにより、本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子も鱗片状の形状を有することができる結果、高い隠蔽性等をより確実に得ることができる。かかる見地より、鱗片状の金属粒子のアスペクト比(平均粒径を平均厚みで割った形状係数)は、20以上30以下であることが好ましい。金属粒子のアスペクト比が20以上であることによって、より高い光輝感を得ることができる。また、金属粒子のアスペクト比が3000以下であることによって、フレークの機械的強度が維持され、安定した色調を得ることができる。ここで、本発明に用いる金属粒子の平均厚みについては、金属粒子の水面拡散面積および密度から算出することができる。 Although the shape of the metal particles is not limited, it is particularly desirable that they are scaly (flaky). As a result, the composite particles contained in the metal pigment composition according to the present invention can also have a scaly shape, and as a result, high hiding power and the like can be obtained more reliably. From this point of view, the aspect ratio (shape factor obtained by dividing the average particle size by the average thickness) of the scaly metal particles is preferably 20 or more and 30 or less. When the aspect ratio of the metal particles is 20 or more, a higher feeling of brightness can be obtained. In addition, when the aspect ratio of the metal particles is 3000 or less, the mechanical strength of the flakes is maintained, and a stable color tone can be obtained. Here, the average thickness of the metal particles used in the present invention can be calculated from the water surface diffusion area and density of the metal particles.
金属粒子の平均粒径は、後述する複合粒子の粒度分布におけるD50をもたらすことができるような平均粒径になる限りは特に制限されない。すなわち、複合粒子においてレーザー回折式粒度分布計にて体積分布を測定した場合のD50が3μm以上30μm以下となるように金属粒子の平均粒径を設定するのが望ましい。
金属粒子の平均粒径は、ボールミル等を用いて原料アトマイズド金属粉(例えばアルミニウム粉)を磨砕および篩分・ろ過する工程で、原料アトマイズド金属粉の粒径、ボールミルを用いる場合の磨砕ボールの1個あたりの質量、磨砕装置の回転数、篩分およびフィルタープレスの程度等を適宜調整することによって、制御することができる。
The average particle size of the metal particles is not particularly limited as long as the average particle size can provide D50 in the particle size distribution of the composite particles described later. That is, it is desirable to set the average particle size of the metal particles so that the composite particles have a D50 of 3 μm or more and 30 μm or less when the volume distribution is measured with a laser diffraction particle size distribution meter.
The average particle size of the metal particles is determined by the process of grinding, sieving, and filtering the raw atomized metal powder (e.g., aluminum powder) using a ball mill or the like. It can be controlled by appropriately adjusting the mass per piece, the rotation speed of the grinding device, the degree of sieving and filter pressing, and the like.
また、金属粒子は必ずしも金属のみで構成される必要はなく、本発明の効果を阻害しない限り、例えば合成樹脂の粒子、マイカ、ガラス等のような無機粒子の表面が金属で被覆された粒子等も使用することができる。本発明では、特に高い耐候性、小さい比重、入手のし易さ等の点で、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成された粒子であることが望ましい。 In addition, the metal particles do not necessarily have to be composed of metal only, and as long as the effects of the present invention are not hindered, for example, inorganic particles such as synthetic resin particles, mica, glass, etc., whose surfaces are coated with metal, etc. can also be used. In the present invention, particles formed from aluminum or an aluminum alloy are desirable in terms of particularly high weather resistance, low specific gravity, easy availability, and the like.
複合粒子を構成する金属粒子として特に好適なのは、メタリック用顔料として一般に多用されているアルミニウムフレークである。アルミニウムフレークとしては、表面光沢性、白度、光輝性等、メタリック用顔料に要求される表面性状、粒径、形状を有するものが適している。アルミニウムフレークは、通常ペースト状態で市販されている。ペースト状のアルミニウムフレークは、通常、鱗片状のアルミニウム粉末、ならびに、粉砕時に用いられたミネラルスピリット(脂肪族系炭化水素)、脂肪酸の残存分、および、ソルベントナフサ、キシレン等の有機溶剤を含んでいてよい。ペースト状のアルミニウムフレークは、そのまま用いてもよいし、あるいは予め有機溶剤等で表面の脂肪酸等を除去して用いてもよい。
また、複合粒子の状態で、体積平均粒径(D50)が3μm以上30μm以下で平均厚みが20nm以上300nm以下となる、いわゆるアルミニウム蒸着箔も使用可能である。
Aluminum flakes, which are commonly used as metallic pigments, are particularly suitable as the metal particles constituting the composite particles. As the aluminum flakes, those having surface properties such as surface glossiness, whiteness, luster, etc., particle size, and shape required for metallic pigments are suitable. Aluminum flakes are usually commercially available in paste form. Paste-like aluminum flakes usually contain scale-like aluminum powder, mineral spirits (aliphatic hydrocarbons) used during pulverization, residual fatty acids, and organic solvents such as solvent naphtha and xylene. you can stay The paste-like aluminum flakes may be used as they are, or may be used after removing the fatty acid or the like from the surface in advance with an organic solvent or the like.
In addition, a so-called aluminum-deposited foil can also be used, which has a volume average particle size (D 50 ) of 3 μm or more and 30 μm or less and an average thickness of 20 nm or more and 300 nm or less in the state of composite particles.
2.金属顔料組成物の望ましい物性
本発明による金属顔料組成物は、以下の物性要件をさらに満たすことを特徴とする。
(1)複合粒子の形状が鱗片状であること、
(2)レーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50が3μm以上30μm以下であること、
(3)複合粒子の平均厚みが20nm以上300nm以下であること、
(4)被覆層の少なくとも1層がケイ素化合物含有層であること、
(5)前記複合粒子における、前記金属粒子に基づく金属元素含有量と前記被覆層に基づくケイ素含有量の割合が、前記金属元素含有量に対する前記ケイ素含有量の比率で0.02以上0.3以下であること、
(6)0.1μm以上1μm以下の粒径を有する前記複合粒子の個数割合が、前記金属顔料組成物中の前記複合粒子の総数に対して10%以下であること。
以下、これらの物性要件の各々について説明する。
2. Desirable Physical Properties of Metal Pigment Composition The metal pigment composition according to the present invention is characterized by further satisfying the following physical property requirements.
(1) The shape of the composite particles is scaly,
(2) the volume-based D50 when the particle size distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter is 3 μm or more and 30 μm or less;
(3) the average thickness of the composite particles is 20 nm or more and 300 nm or less;
(4) at least one of the coating layers is a silicon compound-containing layer;
(5) In the composite particles, the ratio of the metal element content based on the metal particles to the silicon content based on the coating layer is 0.02 or more and 0.3 as a ratio of the silicon content to the metal element content. be
(6) The number ratio of the composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less is 10% or less of the total number of the composite particles in the metal pigment composition.
Each of these physical property requirements will be described below.
(1)複合粒子の形状が鱗片状であること
本発明による金属顔料組成物の複合粒子の形状は、鱗片状(フレーク状)である。これにより、金属顔料組成物を用いて形成された塗膜は、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性等を発揮することができる。本明細書において、複合粒子の形状が「鱗片状」(フレーク状)であるとは、複合粒子の平均アスペクト比(平均粒径を平均厚みで割った形状係数)が10以上であることを指すものとする。高い光輝度、フリップフロップ感、隠蔽性等を得る観点から、鱗片状の複合粒子の平均アスペクト比は、10以上1500以下であることが好ましい。平均アスペクト比が10以上であることによって、十分な光輝感を奏することができる一方、平均アスペクト比が1500以下であることによって、フレークの機械的強度が維持され安定した色調を得ることができる。
本物性要件(1)における「複合粒子」は、複数の複合粒子が凝集・固着している場合にはその凝集物(集合体)を指す。
ここで、複合粒子の平均アスペクト比を算出するための平均粒径は、メディアン径と称される体積基準D50であり、この点については、後述の要件(2)に関する説明で詳述する。また、複合粒子の平均アスペクト比を算出するための平均厚みは、後述の要件(3)に関する説明で詳述する。
(1) The shape of the composite particles is scale-like The shape of the composite particles of the metallic pigment composition according to the present invention is scale-like (flake-like). As a result, the coating film formed using the metal pigment composition can exhibit high brightness, high flip-flop feeling, high hiding power, and the like. In this specification, the shape of the composite particles is “scaly” (flaky), which means that the average aspect ratio (shape factor obtained by dividing the average particle diameter by the average thickness) of the composite particles is 10 or more. shall be The average aspect ratio of the scale-like composite particles is preferably 10 or more and 1,500 or less from the viewpoint of obtaining high brightness, flip-flop feeling, concealability, and the like. When the average aspect ratio is 10 or more, a sufficient feeling of glitter can be exhibited, while when the average aspect ratio is 1500 or less, the mechanical strength of the flakes can be maintained and a stable color tone can be obtained.
The "composite particles" in the physical property requirement (1) refer to aggregates (aggregates) when a plurality of composite particles are aggregated and adhered.
Here, the average particle diameter for calculating the average aspect ratio of the composite particles is the volume-based D50 called the median diameter, and this point will be described in detail in the description of requirement (2) below. Also, the average thickness for calculating the average aspect ratio of the composite particles will be described in detail in the description of requirement (3) below.
(2)レーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD 50 が3μm以上30μm以下であること
レーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50は、3μm以上30μm以下である。これにより、金属顔料組成物を用いて形成された塗膜が、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性等を発揮すると共に、当該金属顔料組成物を構成する個々の粒子の凝集が抑制されてその凝集性は小さくなり得る。この体積基準のD50は、一般にメディアン径とも称される。
このような高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性および個々の粒子の小さい凝集性を得る観点から、レーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50は、下限値としては3μm以上であり、上限値としては30μm以下で、好ましくは25μm以下、より好ましくは20μm以下である。
本物性要件(2)における「複合粒子」は、複数の複合粒子が凝集・固着している場合にはその凝集物(集合体)を指す。
ここで、レーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50は、体積累積粒度分布における累積度50%の粒径を指す。レーザー回折式粒度分布計としては、特に限定されないが、例えば「LA-300」(株式会社堀場製作所製)を使用することができる。測定溶剤としてはミネラルスピリットが使用され得る。例えば、試料の複合粒子を含む金属顔料組成物に対し、前処理として2分間の超音波分散を行った後、分散槽の中に投入し適当に分散されたことを確認後、D50を測定することができる。
後述する樹脂組成物中の複合粒子の粒径は、この方法では測定できない。そのため、この場合の代替法として、例えば光学顕微鏡、レーザー顕微鏡等で樹脂組成物中の複合粒子を塗膜表面から撮影し、市販の画像解析ソフトを使用して、円相当径の分布を得ることにより粒径を求めるという方法を採用することができる。
金属顔料組成物に含まれる複合粒子の体積基準のD50は、後述する金属顔料組成物の製造方法において、ボールミル等を用いて原料アトマイズド金属粉(例えばアルミニウム粉)を磨砕および篩分・ろ過する工程で、原料アトマイズド金属粉の粒径、ボールミルを用いる場合の磨砕ボールの1個あたりの質量、磨砕装置の回転数、篩分およびフィルタープレスの程度等を適宜調整することによって、ならびに、ケイ素化合物含有層(および必要に応じてその他の被覆層)を被覆する工程で、用いる有機ケイ素化合物の種類、被覆工程(有機ケイ素化合物を加水分解させて用いる場合は、その工程も含む)でのpH、濃度、攪拌温度、攪拌時間、攪拌装置の種類、攪拌の動力/程度(攪拌翼の種類および直径、回転数、外部攪拌の有無等)等を適宜調整することによって、制御することができる。
(2) When the particle size distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter, the volume-based D50 is 3 μm or more and 30 μm or less The particle size distribution of the composite particles was measured with a laser diffraction particle size distribution meter. In this case, the volume-based D50 is 3 μm or more and 30 μm or less. As a result, the coating film formed using the metal pigment composition exhibits high brightness, high flip-flop feeling, high hiding power, etc., and also suppresses aggregation of individual particles that make up the metal pigment composition. and its cohesiveness can be reduced. This volume-based D50 is also commonly referred to as the median diameter.
From the viewpoint of obtaining such high light brightness, high flip-flop feeling, high hiding power and small cohesiveness of individual particles, the volume-based D when measuring the particle size distribution of the composite particles with a laser diffraction particle size distribution meter 50 has a lower limit of 3 μm or more and an upper limit of 30 μm or less, preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less.
The “composite particles” in the physical property requirement (2) refer to aggregates (aggregates) when a plurality of composite particles are aggregated and adhered.
Here, the volume-based D50 when the particle size distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter refers to the particle size with a cumulative degree of 50 % in the volume cumulative particle size distribution. The laser diffraction particle size distribution meter is not particularly limited, but for example, "LA-300" (manufactured by HORIBA, Ltd.) can be used. Mineral spirits can be used as the measuring solvent. For example, after performing ultrasonic dispersion for 2 minutes as a pretreatment on the metal pigment composition containing the sample composite particles, it is put into a dispersion tank and after confirming that it is properly dispersed, D50 is measured. can do.
The particle size of the composite particles in the resin composition described below cannot be measured by this method. Therefore, as an alternative method in this case, for example, the composite particles in the resin composition are photographed from the coating surface with an optical microscope, a laser microscope, etc., and commercially available image analysis software is used to obtain the distribution of the equivalent circle diameter. It is possible to adopt a method of determining the particle size by
The volume-based D50 of the composite particles contained in the metal pigment composition is obtained by grinding, sieving, and filtering the raw material atomized metal powder (e.g., aluminum powder) using a ball mill or the like in the method for producing the metal pigment composition described later. By appropriately adjusting the particle diameter of the raw material atomized metal powder, the mass per grinding ball when using a ball mill, the rotation speed of the grinding device, the degree of sieving and filter pressing, etc., and , in the step of coating the silicon compound-containing layer (and other coating layers as necessary), in the type of organosilicon compound used, in the coating step (if the organosilicon compound is hydrolyzed and used, that step is also included) pH, concentration, stirring temperature, stirring time, type of stirring device, power/degree of stirring (type and diameter of stirring blade, number of revolutions, presence/absence of external stirring, etc.), etc. can be controlled as appropriate. can.
(3)複合粒子の平均厚みが20nm以上300nm以下であること
本発明による金属顔料組成物に含まれる、金属粒子とその表面上にケイ素化合物含有層(すなわち、シリカ層)を1層以上含む被覆層とを有する複合粒子の平均厚みは、20nm以上300nm以下であることが望ましい。これにより、上記要件(1)から(2)の充足と相俟って、金属顔料組成物を用いて形成された塗膜が、さらに高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性等を発揮すると共に、当該金属顔料組成物を構成する個々の複合粒子の凝集が抑制されてその凝集性は小さくなり得る。
加えて、後述する要件(4)から(6)の充足と相俟って、水性メタリック塗料やメタリック塗膜等に使用した場合でも高い腐食性を発揮すると共に、メタリック塗膜等の塗膜に使用した場合でも優れた密着性も発揮し得る。
複合粒子の平均厚みは、上記観点から、下限値としては、20nm以上であり、上限値としては、300nm以下で、200nm以下が好ましい。
本物性要件(3)における「複合粒子」は、複数の複合粒子が凝集・固着している場合にはその凝集物(集合体)を指す。
ここでの複合粒子の平均厚みは、複合粒子の水面拡散面積および密度から算出することができる。水面拡散面積は、リーフィング現象を利用して乾燥した複合粒子を水面上に均一に拡散し、すきまのない状態に被覆したとき、単位質量当たりの乾燥複合粒子が占める面積を指す。水面拡散面積の計測は、JIS K5906:1998の規定に従って行うことができる。
但し、本発明の複合粒子では、表面の親水性が強い場合は上記水面拡散面積を求めることが困難な場合がある。この場合は、後述する実施例にて説明された方法に従って複合粒子の平均厚みを測定することができる。すなわち、複合粒子をメトキシプロパノール等のアルコール系溶媒及び水の混合物に分散させた金属顔料組成物を用いて被膜(薄膜)を形成し、走査電子顕微鏡(SEM)にて複合粒子(500個以上)の厚みを観察することで複合粒子の平均厚みを求めることができる。
金属顔料組成物に含まれる複合粒子の平均厚みは、体積基準D50と同様に、後述する金属顔料組成物の製造方法において、ボールミル等を用いて原料アトマイズド金属粉(例えばアルミニウム粉)を磨砕および篩分・ろ過する工程で、原料アトマイズド金属粉の粒径、ボールミルを用いる場合の磨砕ボールの1個あたりの質量、磨砕装置の回転数、篩分およびフィルタープレスの程度等を適宜調整することによって、ならびに、ケイ素化合物含有層(および必要に応じてその他の被覆層)を被覆する工程で、用いる有機ケイ素化合物の種類、被覆工程(有機ケイ素化合物を加水分解させて用いる場合は、その工程も含む)でのpH、濃度、攪拌温度、攪拌時間、攪拌装置の種類、攪拌の動力/程度(例えば、攪拌翼の種類および直径、回転数、外部攪拌の有無)等を適宜調整することによって、制御することができる。
(3) The composite particles have an average thickness of 20 nm or more and 300 nm or less. The average thickness of the composite particles having a layer is desirably 20 nm or more and 300 nm or less. As a result, together with the satisfaction of the above requirements (1) to (2), the coating film formed using the metal pigment composition exhibits higher brightness, higher flip-flop feeling, higher hiding power, etc. At the same time, aggregation of individual composite particles constituting the metal pigment composition is suppressed, and the aggregation can be reduced.
In addition, together with the satisfaction of the requirements (4) to (6) described later, it exhibits high corrosiveness even when used for water-based metallic paints and metallic coating films, and is suitable for coating films such as metallic coating films. Even when used, excellent adhesion can be exhibited.
From the above viewpoint, the average thickness of the composite particles has a lower limit of 20 nm or more and an upper limit of 300 nm or less, preferably 200 nm or less.
The "composite particles" in the physical property requirement (3) refer to aggregates (aggregates) when a plurality of composite particles are aggregated and adhered.
The average thickness of the composite particles here can be calculated from the water surface diffusion area and density of the composite particles. The water surface diffusion area refers to the area occupied by the dry composite particles per unit mass when the dried composite particles are uniformly diffused on the water surface using the leafing phenomenon and covered without gaps. The water surface diffusion area can be measured according to JIS K5906:1998.
However, with the composite particles of the present invention, it may be difficult to determine the water surface diffusion area when the surface is highly hydrophilic. In this case, the average thickness of the composite particles can be measured according to the method described in the examples below. That is, a coating (thin film) is formed using a metal pigment composition in which the composite particles are dispersed in a mixture of an alcoholic solvent such as methoxypropanol and water, and the composite particles (500 or more) are observed with a scanning electron microscope (SEM). By observing the thickness of the composite particles, the average thickness of the composite particles can be obtained.
The average thickness of the composite particles contained in the metallic pigment composition is obtained by grinding raw material atomized metal powder (for example, aluminum powder) using a ball mill or the like in the method for producing the metallic pigment composition described later, similarly to the volume-based D50 . And in the sieving and filtering process, the particle size of the raw material atomized metal powder, the mass of each grinding ball when using a ball mill, the number of revolutions of the grinding device, the degree of sieving and filter pressing, etc. are adjusted as appropriate. and in the step of coating the silicon compound-containing layer (and other coating layers as necessary), the type of organosilicon compound used, the coating step (if the organosilicon compound is hydrolyzed and used, its pH, concentration, stirring temperature, stirring time, type of stirring device, power/degree of stirring (e.g., type and diameter of stirring blade, number of revolutions, presence/absence of external stirring), etc. can be controlled by
(4)被覆層の少なくとも1層がケイ素化合物含有層であること
本発明による金属顔料組成物において、複合粒子のコアとなる金属粒子の表面に形成された1層以上の被覆層のうちの少なくとも1層は、ケイ素化合物含有層である。これにより、水性塗料中でのガス発生を抑制することができ、良好な貯蔵安定性(すなわち、耐食性)が得られ、また塗膜にしたときに優れた耐水性が得られる。
加えて、前述の要件(1)から(3)及び後述する要件(5)から(6)の充足と相俟って、水性メタリック塗料に使用してメタリック塗膜等とした場合でも高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性による優れた塗膜色調を発揮すると共に、メタリック塗膜等の塗膜に使用した場合に優れた密着性を発揮し得る。
複合粒子の被覆層は、ケイ素化合物含有層以外に他の被覆層(第2被覆層)を有していてもよい。このような第2被覆層については、更に後述する。
(4) At least one coating layer is a silicon compound-containing layer In the metal pigment composition according to the present invention, at least one coating layer formed on the surface of the metal particle serving as the core of the composite particle One layer is a silicon compound-containing layer. As a result, gas generation in the water-based paint can be suppressed, good storage stability (that is, corrosion resistance) can be obtained, and excellent water resistance can be obtained when the paint film is formed.
In addition, together with the satisfaction of the requirements (1) to (3) described above and the requirements (5) to (6) described later, high light luminance is obtained even when used in a water-based metallic paint to form a metallic coating film or the like. In addition to exhibiting an excellent coating film color tone due to a high flip-flop feeling and a high hiding property, it can exhibit excellent adhesion when used for a coating film such as a metallic coating film.
The coating layer of the composite particles may have another coating layer (second coating layer) in addition to the silicon compound-containing layer. Such a second coating layer will be further described later.
ケイ素化合物含有層は、特にSi-O-結合(シロキサン結合)を含む化合物から構成される層であることが望ましい。このような層としては、例えばシラン系化合物及びケイ素酸化物の少なくとも1種を含む層を挙げることができる。このような化合物としては、シラン系化合物[H3SiO(H2SiO)nSiH3](但し、nは任意の正の整数を示す。)のほか、SiO2、SiO2・nH2O(但し、nは任意の正の整数を示す。)等で示されるケイ素酸化物が例示される。これらのシラン系化合物及びケイ素酸化物は、結晶質又は非晶質のいずれでもよいが、特に非晶質であることが好ましい。従って、ケイ素酸化物(シリカ等)を含む層として、例えば非晶質シリカを含む層も好適に採用することができる。 The silicon compound-containing layer is preferably a layer composed of a compound containing Si—O—bonds (siloxane bonds). Examples of such a layer include a layer containing at least one of a silane compound and silicon oxide. Examples of such compounds include silane-based compounds [H 3 SiO(H 2 SiO) n SiH 3 ] (where n represents an arbitrary positive integer), SiO 2 , SiO 2 ·nH 2 O ( However, n represents any positive integer.) and the like are exemplified. These silane-based compounds and silicon oxides may be either crystalline or amorphous, but are preferably amorphous. Therefore, as the layer containing silicon oxide (silica etc.), for example, a layer containing amorphous silica can also be suitably employed.
また、Si-O結合を含む化合物から構成される層は、有機ケイ素化合物(シランカップリング剤を含む)を出発原料として形成される層であってよい。この場合、ケイ素化合物含有層は、本発明の効果を妨げない範囲内において、有機ケイ素化合物又はその由来成分を含んでいてもよい。典型例では、Si-O結合を含む化合物から構成される層は、有機ケイ素化合物を加水分解することによって形成され得る。 Also, the layer composed of a compound containing Si—O bonds may be a layer formed using an organosilicon compound (including a silane coupling agent) as a starting material. In this case, the silicon compound-containing layer may contain an organosilicon compound or a component derived therefrom as long as the effects of the present invention are not impaired. Typically, layers composed of compounds containing Si—O bonds can be formed by hydrolyzing organosilicon compounds.
ケイ素化合物含有層は、本発明の特性を損なわない範囲において、ケイ素化合物以外の添加物、不純物等を含んでいてもよい。 The silicon compound-containing layer may contain additives, impurities, etc. other than the silicon compound as long as the characteristics of the present invention are not impaired.
ケイ素化合物含有層に含まれるケイ素含有量は、後述する要件(5)を充足することができるような量になる限りは特に制限されない。 The silicon content in the silicon compound-containing layer is not particularly limited as long as it satisfies requirement (5) described later.
本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子の被覆層は、特に親水性であることが好ましい。複合粒子は、通常、水系溶媒(水又は水及び有機溶剤を含む混合溶媒)中に分散された形態の金属顔料組成物を形成しているが、被覆層が親水性表面を有する場合、複合粒子がこのような水系溶媒中に高度に分散することができる。しかも、ケイ素酸化物(非晶質シリカ等)は、水系溶媒中で非常に安定であるため、水系溶媒中で高度に安定した複合粒子を含む金属顔料組成物を提供することができる。このような観点から、本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子では、少なくとも最外層がケイ素化合物含有層(特にSi-O結合を含む化合物から構成される層)であることが望ましい。被覆層が複数の層から構成される場合、最外層のケイ素化合物含有層に加えて、最外層以外の層としてケイ素化合物含有層(特にSi-O系被覆層)を別途に形成してもよい。 The coating layer of the composite particles contained in the metal pigment composition according to the invention is particularly preferably hydrophilic. The composite particles usually form a metal pigment composition dispersed in an aqueous solvent (water or a mixed solvent containing water and an organic solvent). is highly dispersible in such aqueous solvents. Moreover, since silicon oxides (such as amorphous silica) are very stable in aqueous solvents, it is possible to provide a metal pigment composition containing composite particles that are highly stable in aqueous solvents. From this point of view, it is desirable that at least the outermost layer of the composite particles contained in the metal pigment composition of the present invention is a silicon compound-containing layer (especially a layer composed of a compound containing Si—O bonds). When the coating layer is composed of a plurality of layers, in addition to the silicon compound-containing layer as the outermost layer, a silicon compound-containing layer (especially a Si—O-based coating layer) may be separately formed as a layer other than the outermost layer. .
個々の複合粒子の被覆層の厚みは、前記したように複合粒子の平均厚みが20nm以上300nm以下の範囲になる限りは特に制限されないが、通常5から50nm程度(特に10nm以上40nm以下、さらには15nm以上30nm以下)の範囲内とすることが好ましい。被覆層の厚みが1nm以上であることによって、十分な耐水性を有し、水性塗料中での金属粒子の腐食又は変色の発生が抑制された塗膜を得ることができる。一方、被覆層の厚みが約50nm以下であることによって、塗膜の明度、鮮映性、隠蔽性が高いレベルに維持され得る。 The thickness of the coating layer of each composite particle is not particularly limited as long as the average thickness of the composite particles is in the range of 20 nm or more and 300 nm or less as described above, but it is usually about 5 to 50 nm (especially 10 nm or more and 40 nm or less, and further 15 nm or more and 30 nm or less). When the thickness of the coating layer is 1 nm or more, it is possible to obtain a coating film that has sufficient water resistance and suppresses the occurrence of corrosion or discoloration of metal particles in water-based paint. On the other hand, when the thickness of the coating layer is about 50 nm or less, the brightness, sharpness, and hiding power of the coating film can be maintained at a high level.
個々の複合粒子の被覆層に含まれるケイ素化合物含有層の厚みも、前述の要件(3)に記載した通り複合粒子の平均厚みが20nm以上300nm以下の範囲になる限りは特に制限されないが、当該層の機能発揮の観点から、通常5nm以上50nm以下の範囲であってよく、特に10nm以上40nm以下の範囲であることが好ましい。 The thickness of the silicon compound-containing layer contained in the coating layer of each composite particle is also not particularly limited as long as the average thickness of the composite particles is in the range of 20 nm or more and 300 nm or less as described in the above requirement (3). From the viewpoint of the function of the layer, the thickness is usually in the range of 5 nm or more and 50 nm or less, and particularly preferably in the range of 10 nm or more and 40 nm or less.
本発明に用いられ得る有機ケイ素化合物の具体例を以下にて更に説明するが、有機ケイ素化合物はこれらの具体例に限定されるわけではない。
有機ケイ素化合物は、下記一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の少なくとも一種と、下記一般式(2)、(3)及び(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤、並びにそれらの部分縮合物から選ばれる少なくとも一種とを含有してよい。
Specific examples of the organosilicon compound that can be used in the present invention are further described below, but the organosilicon compound is not limited to these specific examples.
The organosilicon compound comprises at least one organosilicon compound represented by the following general formula (1), a silane coupling agent represented by any one of the following general formulas (2), (3) and (4), and and at least one selected from partial condensates thereof.
Si(OR1)4 ・・・ (1)
(式中、R1は水素原子、又は炭素原子数1から8の炭化水素基であり、R1は全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。)
R2
mSi(OR3)4-m ・・・ (2)
(式中、R2は水素原子、又は炭素原子数1から30の、任意にハロゲン基を含んでもよい炭化水素基であり、R3は水素原子、又は炭素原子数1から8の炭化水素基である。R2とR3は同一でも異なっていてもよく、R2、又はR3が2つ以上ある場合は、全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。1≦m≦3である。)
R4
pR5
qSi(OR6)4-p-q ・・・ (3)
(式中、R4は他の官能基と化学結合し得る反応基を含む基であり、R5は水素原子、又は炭素原子数1から30の、任意にハロゲン基を含んでもよい炭化水素基であり、R6は水素原子、又は炭素原子数1から8の炭化水素基である。R4、R5、又はR6が2つ以上ある場合は、全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。1≦p≦3であり、0≦q≦2であり、1≦p+q≦3である。)
R7
rSiCl4-r ・・・ (4)
(式中、R7は水素原子、又は炭素原子数1から30の、任意にハロゲン基を含んでもよい炭化水素基であり、R7が2つ以上ある場合は、全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。0≦r≦3である。)
Si(OR 1 ) 4 (1)
(In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and all R 1s may be the same, some may be the same, or all may be different.)
R 2 m Si(OR 3 ) 4-m (2)
(Wherein, R 2 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may optionally contain a halogen group, and R 3 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms R 2 and R 3 may be the same or different, and when there are two or more R 2 or R 3 , all of them may be the same, some of them may be the same, or all of them may be different. 1≤m≤3.)
R 4 p R 5 q Si(OR 6 ) 4-pq (3)
(Wherein, R 4 is a group containing a reactive group capable of chemically bonding with other functional groups, and R 5 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, which may optionally contain a halogen group. and R 6 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.When there are two or more R 4 , R 5 , or R 6 , all or part of , all may be different, 1 ≤ p ≤ 3, 0 ≤ q ≤ 2, 1 ≤ p + q ≤ 3.)
R 7 r SiCl 4-r (4)
(In the formula, R 7 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may optionally contain a halogen group, and when there are two or more R 7 , even if all are the same, some may be the same or all may be different, 0≦r≦3.)
式(1)のR1における炭化水素基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル等が挙げられ、これらは分岐していても直鎖状であってもよい。これらの炭化水素基の中でも、とくにメチル、エチル、プロピル、及びブチルが好ましい。また、4つのR1は、全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。
このような式(1)の有機ケイ素化合物の好ましい例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。この中でも特に、テトラエトキシシランが好ましい。
Examples of hydrocarbon groups for R 1 in formula (1) include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, etc., which may be branched or linear. Among these hydrocarbon groups, methyl, ethyl, propyl and butyl are particularly preferred. In addition, all four R 1 's may be the same, some may be the same, or all may be different.
Preferred examples of such organosilicon compounds of formula (1) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, and the like. Among these, tetraethoxysilane is particularly preferred.
式(2)のR2における炭化水素基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、オレイル、ステアリル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、ナフチル等が挙げられ、これらは分岐していても直鎖状であっても、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン基を含んでいてもよい。これらの中でも、とくに炭素数が1から18の炭化水素基が好ましい。また、R2が2つ以上ある場合には、それらは全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。分子中のR2の数は、式(2)において、m=1から3、すなわち1から3個であるが、m=1又は2であることがより好ましい。
式(2)のR3における炭化水素基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル等が挙げられ、これらは分岐していても直鎖状であってもよい。これらの炭化水素基の中でも、特にメチル、エチル、プロピル、及びブチルが好ましい。また、R3が2つ以上ある場合には、それらは全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。
このような式(2)の有機ケイ素化合物(シランカップリング剤)の好ましい例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-プロピルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリブトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジブトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ジヘキシルジメトキシシラン、ジヘキシルジエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ジオクチルジメトキシシラン、ジオクチルジエトキシシラン、ジオクチルエトキシブトキシシラン、デシルトリメトキ
シシラン、デシルトリエトキシシラン、ジデシルジメトキシシラン、ジデシルジエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、ジオクタデシルジメトキシシラン、ジオクタデシルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリブトキシシラン等が挙げられる。
Examples of hydrocarbon groups for R 2 in formula (2) include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, oleyl, stearyl, cyclohexyl, phenyl, benzyl, naphthyl, etc., which are It may be branched or linear, and may contain halogen groups such as fluorine, chlorine, and bromine. Among these, hydrocarbon groups having 1 to 18 carbon atoms are particularly preferred. Moreover, when there are two or more R 2 , they may all be the same, some of them may be the same, or all of them may be different. The number of R 2 in the molecule is m=1 to 3, that is, 1 to 3 in formula (2), but m=1 or 2 is more preferable.
Examples of hydrocarbon groups for R 3 in formula (2) include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, etc., which may be branched or linear. Among these hydrocarbon groups, methyl, ethyl, propyl and butyl are particularly preferred. Moreover, when there are two or more R3's, they may all be the same, some of them may be the same, or all of them may be different.
Preferred examples of such organosilicon compounds (silane coupling agents) of formula (2) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltributoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldibutoxysilane, silane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltributoxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, butyltributoxysilane, dibutyldimethoxysilane, Dibutyldiethoxysilane, dibutyldibutoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, dihexyldimethoxysilane, dihexyldiethoxysilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, dioctyl Dimethoxysilane, dioctyldiethoxysilane, dioctylethoxybutoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, didecyldimethoxysilane, didecyldiethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, dioctadecyldimethoxysilane, di Octadecyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane, tridecafluoro octyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltributoxysilane and the like.
式(3)のR4における他の官能基と化学結合し得る反応基の例としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、ポリスルフィド基、イソシアネート基等が挙げられる。
また、R4が2つ以上ある場合には、それらは全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。分子中のR4の数は、式(3)において、p=1から3、すなわち1から3個であるが、p=1であることがより好ましい。
式(3)のR5の炭化水素基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、オレイル、ステアリル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、ナフチル等が挙げられ、これらは分岐していても直鎖状であっても、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン基を含んでいてもよい。これらの中でも、とくに炭素数が1から18の炭化水素基が好ましい。また、R5が2つ以上ある場合には、それらは全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。
式(3)のR6における炭化水素基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル等が挙げられ、これらは分岐していても直鎖状であってもよい。これらの炭化水素基の中でも、とくにメチル、エチル、プロピル、及びブチルが好ましい。また、R6が2つ以上ある場合には、それらは全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。
Examples of reactive groups that can chemically bond with other functional groups in R 4 of formula (3) include vinyl groups, epoxy groups, styryl groups, methacryloxy groups, acryloxy groups, amino groups, ureido groups, mercapto groups, and polysulfide groups. , an isocyanate group, and the like.
Moreover, when there are two or more R4 's, they may all be the same, some of them may be the same, or all of them may be different. The number of R4 's in the molecule is p=1 to 3, that is, 1 to 3 in formula (3), but p=1 is more preferable.
Examples of hydrocarbon groups for R 5 in formula (3) include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, oleyl, stearyl, cyclohexyl, phenyl, benzyl, naphthyl and the like, which are It may be branched or linear, and may contain halogen groups such as fluorine, chlorine, and bromine. Among these, hydrocarbon groups having 1 to 18 carbon atoms are particularly preferred. Moreover, when there are two or more R 5 , they may all be the same, some of them may be the same, or all of them may be different.
Examples of hydrocarbon groups for R 6 in formula (3) include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, etc., which may be branched or linear. Among these hydrocarbon groups, methyl, ethyl, propyl and butyl are particularly preferred. Moreover, when there are two or more R 6 , they may all be the same, some of them may be the same, or all of them may be different.
このような式(3)の有機ケイ素化合物(シランカップリング剤)の好ましい例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル-トリス(2-メトキシエトキシ)シラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-メチル-3-アミノプロピル-トリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピル-トリエトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Preferred examples of such organosilicon compounds (silane coupling agents) of formula (3) include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl-tris(2-methoxyethoxy)silane, 2-(3,4 -epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacrylic roxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-methyl-3-amino Propyl-trimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3 -aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3- aminopropyltrimethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyl-triethoxysilane, bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane and the like.
式(4)のR7における炭化水素基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、オレイル、ステアリル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、ナフチル等が挙げられ、これらは分岐していても直鎖状であっても、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン基を含んでいてもよい。これらの中でも、とくに炭素数が1から12の炭化水素基が好ましい。また、R7が2つ以上ある場合には、それらは全てが同一でも、一部が同一でも、全てが異なっていてもよい。分子中のR7の数は、式(4)において、r=0から3、すなわち0から3個であるが、r=1から3であることがより好ましい。
このような式(4)の有機ケイ素化合物(シランカップリング剤)の好ましい例としては、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、テトラクロロシラン等が挙げられる。
Examples of hydrocarbon groups for R 7 in formula (4) include methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, oleyl, stearyl, cyclohexyl, phenyl, benzyl, naphthyl, etc., which are It may be branched or linear, and may contain halogen groups such as fluorine, chlorine, and bromine. Among these, hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms are particularly preferred. Moreover, when there are two or more R 7 , they may all be the same, some of them may be the same, or all of them may be different. The number of R7 in the molecule is r=0 to 3, ie, 0 to 3 in formula (4), and more preferably r=1 to 3.
Preferred examples of such organosilicon compounds (silane coupling agents) of formula (4) include methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, octyldimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, tetrachlorosilane, and the like. mentioned.
上記一般式(1)で表される有機ケイ素化合物は、1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、一般式(2)、(3)及び(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤も、1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上を組み合わせて使用する場合には、(2)、(3)及び(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤のみを、2種以上を組み合わせて使用してもよいし、異なる2以上の一般式で表されるシランカップリング剤を組み合わせて用いてもよい。 The organosilicon compounds represented by the general formula (1) may be used alone or in combination of two or more. Also, the silane coupling agents represented by any of the general formulas (2), (3) and (4) may be used alone or in combination of two or more. good too. When two or more are used in combination, only the silane coupling agents represented by any one of (2), (3) and (4) may be used in combination of two or more, Silane coupling agents represented by two or more different general formulas may be used in combination.
有機ケイ素化合物の加水分解物及び/又はその縮合反応物は、有機ケイ素化合物と、加水分解反応を行うのに必要な量の水と、加水分解触媒とともに攪拌混合することにより得られる。その際、必要に応じて親水性溶剤を使用することもできる。加水分解反応(すなわちケイ素化合物含有層形成のための反応)の諸条件については後述する。 The hydrolyzate and/or condensation reaction product of the organosilicon compound can be obtained by stirring and mixing the organosilicon compound, a necessary amount of water for the hydrolysis reaction, and a hydrolysis catalyst. In that case, a hydrophilic solvent can also be used as needed. Various conditions for the hydrolysis reaction (that is, the reaction for forming the silicon compound-containing layer) will be described later.
有機ケイ素化合物の加水分解物及び/又はその縮合反応物を得るための加水分解反応及び/又はその縮合反応の原料として、予め一部縮合したオリゴマーを用いてもよい。
有機ケイ素化合物の加水分解物の縮合反応は、有機ケイ素化合物の加水分解反応と同時に行ってもよいし、工程を分けて、かつ必要であれば触媒を替えて行ってもよい。その際、必要に応じて加温してもよい。
As raw materials for the hydrolysis reaction and/or the condensation reaction for obtaining the hydrolyzate and/or the condensation reaction product of the organosilicon compound, a preliminarily partially condensed oligomer may be used.
The condensation reaction of the hydrolyzate of the organosilicon compound may be carried out simultaneously with the hydrolysis reaction of the organosilicon compound, or may be carried out in separate steps with a different catalyst if necessary. In that case, you may heat as needed.
本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子の被覆層は、少なくとも1層がケイ素化合物含有層である以外は特に限定されないが、前記のケイ素化合物含有層以外の被覆層(以下「第2被覆層」という)を必要に応じて形成することもできる。
第2被覆層は、例えば、金属(アルカリ金属;アルカリ土類金属;マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀等の金属)、金属酸化物(酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄等)、金属水和物、及び樹脂(アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ニトロセルロース樹脂、フッ素樹脂等の合成樹脂)の少なくとも1種を含んでなるものであってよい。第2被覆層として、例えば、モリブデン含有被膜、リン酸化合物被膜等を形成することができる。第2被覆層を設けることによって、金属粒子の耐食性を向上させると共に、ケイ素化合物含有層の形成を促進することができる。
第2被覆層は、(形成される場合には)特に金属粒子とケイ素化合物含有層との間に形成されることが好ましい。従って、例えば「金属粒子/第2被覆層/ケイ素化合物含有層」という層構成を好適に採用することができる。特に限定されないが、モリブデン含有被膜の例としては、特開2003-147226号公報、国際公開第2004/096921号パンフレット、特許第5979788号、特開2019-151678号公報に開示されたものを挙げることができる。リン酸化合物被膜の例としては、特許第4633239号に開示されたものを挙げることができる。モリブデン含有被膜を構成するモリブデン含有物の好ましい例としては、特開2019-151678号公報に開示された混合配位型ヘテロポリアニオン化合物が挙げられる。
別の変形形態では、第2被覆層は、金属粒子およびケイ素化合物含有層の外側に形成され得る。また更なる別の変形形態では、第2被覆層の構成成分(モリブデン含有化合物やリン酸化合物等)は、ケイ素化合物含有層中にケイ素化合物と共に包含され得る。
The coating layer of the composite particles contained in the metal pigment composition according to the present invention is not particularly limited except that at least one layer is a silicon compound-containing layer. layers") may be formed as desired.
The second coating layer includes, for example, metals (alkali metals; alkaline earth metals; metals such as manganese, iron, cobalt, nickel, copper, and silver), metal oxides (titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, etc.), metal It may contain at least one of hydrates and resins (synthetic resins such as acrylic resins, alkyd resins, polyester resins, polyurethane resins, polyvinyl acetate resins, nitrocellulose resins, and fluorine resins). As the second coating layer, for example, a molybdenum-containing coating, a phosphoric acid compound coating, or the like can be formed. By providing the second coating layer, it is possible to improve the corrosion resistance of the metal particles and promote the formation of the silicon compound-containing layer.
The second coating layer (if formed) is preferably formed especially between the metal particles and the silicon compound-containing layer. Therefore, for example, a layer structure of "metal particles/second coating layer/silicon compound-containing layer" can be preferably adopted. Although not particularly limited, examples of molybdenum-containing coatings include those disclosed in JP-A-2003-147226, WO-2004/096921, JP-A-5979788, and JP-A-2019-151678. can be done. An example of the phosphate compound coating is disclosed in Japanese Patent No. 4633239. Preferred examples of the molybdenum-containing material constituting the molybdenum-containing coating include the mixed coordination heteropolyanion compound disclosed in JP-A-2019-151678.
In another variation, a second coating layer can be formed on the outside of the metal particles and the silicon compound-containing layer. In yet another variation, the components of the second coating layer (such as molybdenum-containing compounds and phosphate compounds) can be included with the silicon compound in the silicon compound-containing layer.
本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子のケイ素化合物含有層以外の第2被覆層(典型例としてはモリブデン含有被膜)を形成する態様に使用される混合配位型ヘテロポリアニオン化合物は、特に限定されないが、具体的に以下の例が挙げられる。 The mixed-coordination heteropolyanion compound used in the embodiment of forming the second coating layer (typically a molybdenum-containing coating) other than the silicon compound-containing layer of the composite particles contained in the metal pigment composition according to the present invention is particularly Specific examples include, but are not limited to, the following.
使用され得る混合配位型ヘテロポリアニオン化合物の混合配位型ヘテロポリアニオンは、一種類の元素から成るヘテロポリアニオンのポリ原子のうちのいくつかを、別の元素で置換した構造を持つものであり、それぞれのヘテロポリアニオンの混合物とは異なる物性を示すものである。 The mixed-coordination heteropolyanion of the mixed-coordination heteropolyanion compound that can be used has a structure in which some of the polyatoms of a heteropolyanion composed of one element are replaced by another element, It exhibits different physical properties from the mixture of each heteropolyanion.
化学式で表記する場合、混合配位型ヘテロポリアニオンを[XpMqNrOs]tと表すと、ヘテロポリアニオンは[XpMqOs]tとなり、更にイソポリアニオン[MqOs]tとも区別される。但し、ヘテロ原子であるXはB、Si、Ge、P、As等のIIIB、IVB、VB族の元素を表し、それらの中でもB、Si、Pが好ましい。ポリ原子であるM、NはTi、Zr、V、Nb、Ta、Mo、W等の遷移金属を表し、Ti、Zr、V、Nb、Mo、Wが好ましい。
また、p、q、r、sは原子の数を表し、tは酸化数を表す。
ヘテロポリアニオン化合物は数多くの構造を持つため、混合配位型ヘテロポリアニオン化合物は更に数多くの構造を持ち得るが、代表的かつ好ましい混合配位型ヘテロポリアニオン化合物としては、以下の混合配位型へテロポリ酸:H3PWxMo12-xO40・nH2O(リンタングストモリブデン酸・n水和物)、H3+xPVxMo12-xO40・nH2O(リンバナドモリブデン酸・n水和物)、H4SiWxMo12-xO40・nH2O(ケイタングストモリブデン酸・n水和物)、H4+xSiVxMo12-xO40・nH2O(ケイバナドモリブデン酸・n水和物)等が例示される。(但し、1≦x≦11、n≧0)
In terms of chemical formulas, when the mixed-coordination heteropolyanion is expressed as [XpMqNrOs]t , the heteropolyanion becomes [ XpMqOs ]t , and the isopolyanion [ MqOs ] t . However, the heteroatom X represents an element of the IIIB, IVB and VB groups such as B, Si, Ge, P and As, among which B, Si and P are preferred. Polyatoms M and N represent transition metals such as Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo and W, with Ti, Zr, V, Nb, Mo and W being preferred.
Also, p, q, r, and s represent the number of atoms, and t represents the oxidation number.
Since heteropolyanion compounds have many structures, mixed-coordination-type heteropolyanion compounds can have many more structures. Acids: H 3 PW x Mo 12-x O 40 · nH 2 O (phosphorus molybdic acid · n-hydrate), H 3+x PV x Mo 12- x O 40 · nH 2 O (phosphovanadomolybdic acid · n water hydrate), H 4 SiW x Mo 12-x O 40.nH 2 O (silicotungstomolybdic acid, n-hydrate), H 4+x SiV x Mo 12-x O 40.nH 2 O (silicovanadomolybdic acid, n-hydrate) and the like are exemplified. (However, 1≤x≤11, n≥0)
これらのヘテロポリアニオン化合物の中で好ましい具体例として、H3PW3Mo9O40・nH2O、H3PW6Mo6O40・nH2O、H3PW9Mo3O40・nH2O、H4PV1Mo11O40・nH2O、H6PV3Mo9O40・nH2O、H4SiW3Mo9O40・nH2O、H4SiW6Mo6O40・nH2O、H4SiW9Mo3O40・nH2O、H5SiV1Mo11O40・nH2O、H7SiV3Mo9O40・nH2O等の混合配位型へテロポリ酸が例示される。(但し、n≧0)
混合配位型ヘテロポリアニオン化合物は、酸(いわゆる、混合配位型へテロポリ酸)の形で用いてもよいし、特定のカチオンを対イオンとする(部分若しくは完全な)塩の形で用いてもよい。
Preferred specific examples of these heteropolyanion compounds include H 3 PW 3 Mo 9 O 40.nH 2 O, H 3 PW 6 Mo 6 O 40.nH 2 O, H 3 PW 9 Mo 3 O 40.nH 2 O , H4PV1Mo11O40.nH2O , H6PV3Mo9O40.nH2O , H4SiW3Mo9O40.nH2O , H4SiW6Mo6O40 . _ _ _ _ _ _ _ _ _ nH2O , H4SiW9Mo3O40.nH2O , H5SiV1Mo11O40.nH2O , H7SiV3Mo9O40.nH2O and other mixed coordination heteropoly _ _ _ _ Acids are exemplified. (However, n≧0)
The mixed-coordination heteropolyanion compound may be used in the form of an acid (so-called mixed-coordination heteropolyacid), or in the form of a (partial or complete) salt with a specific cation as a counterion. good too.
混合配位型ヘテロポリアニオン化合物を特定のカチオンを対イオンとする塩の形で用いる場合の対カチオン源としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属;マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀、カドミウム、鉛、アルミニウム等の金属;アンモニア等の無機成分;及び有機成分であるアミン化合物等から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。無機成分の中では、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニアの塩が好ましい。
更にこれらアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニアから選ばれる少なくとも一種を対カチオン源とする場合、H3PWxMo12-xO40・nH2O(リンタングストモリブデン酸・n水和物)、H3+xPVxMo12-xO40・nH2O(リンバナドモリブデン酸・n水和物)、H4SiWxMo12-xO40・nH2O(ケイタングストモリブデン酸・n水和物)、H4+xSiVxMo12-xO40・nH2O(ケイバナドモリブデン酸・n水和物)から選ばれる少なくとも一種との塩の形で用いるのがより好ましい。
When the mixed-coordination heteropolyanion compound is used in the form of a salt with a specific cation as a counterion, examples of counter cation sources include alkali metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium; magnesium, calcium, strontium, At least one selected from alkaline earth metals such as barium; metals such as manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, silver, cadmium, lead and aluminum; inorganic components such as ammonia; are mentioned. Among the inorganic components, salts of alkali metals, alkaline earth metals and ammonia are preferred.
Further, when at least one selected from these alkali metals, alkaline earth metals and ammonia is used as a counter cation source, H 3 PW x Mo 12-x O 40.nH 2 O (phosphorustomolybdic acid n-hydrate), H 3+x PV x Mo 12-x O 40.nH 2 O (phosphovanadomolybdate n-hydrate), H 4 SiW x Mo 12-x O 40.nH 2 O (silicongustomolybdate n-hydrate) ) and H 4+x SiV x Mo 12-x O 40.nH 2 O (silicovanadomolybdic acid.n-hydrate) in the form of a salt.
また、混合配位型ヘテロポリアニオン化合物の対カチオン源として、有機成分であるアミン化合物も好ましく用いられ、具体例としては、下記一般式(5)で表されるものが好ましい。 An amine compound, which is an organic component, is also preferably used as a counter cation source for the mixed-coordination type heteropolyanion compound, and a specific example thereof is preferably represented by the following general formula (5).
(R8-N(-R10)-)n-R9 ・・・ (5)
(式中、R8、R9及びR10は同じでも異なってもよく、水素原子、又は炭素原子数1から30の、任意にエーテル結合、エステル結合、水酸基、カルボニル基、チオール基を含んでもよい1価若しくは2価の炭化水素基であり、任意にR8とR9は一緒になって5員若しくは6員のシクロアルキル基を形成するか、又は架橋員として付加的に窒素若しくは酸素原子を含むことができる5員若しくは6員環を形成してもよく、又は任意にR8、R9及びR10は一緒になって、1個以上の付加的な窒素原子及び/又は酸素原子を架橋員として含むことができる多員の多重環を形成してもよい。R8、R9及びR10は同時に水素原子にはならない。nは1から2の整数を表す。)
(R 8 -N(-R 10 )-) n -R 9 (5)
(Wherein, R 8 , R 9 and R 10 may be the same or different, and may contain a hydrogen atom, or an ether bond, an ester bond, a hydroxyl group, a carbonyl group, or a thiol group having 1 to 30 carbon atoms. good monovalent or divalent hydrocarbon group, optionally R 8 and R 9 together form a 5- or 6-membered cycloalkyl group, or additionally a nitrogen or oxygen atom as a bridge member or optionally R 8 , R 9 and R 10 together form one or more additional nitrogen and/or oxygen atoms It may form a multi-membered multi-ring that can be included as a bridge member.R 8 , R 9 and R 10 are not hydrogen atoms at the same time.n represents an integer of 1 to 2.)
混合配位型ヘテロポリアニオン化合物の対カチオン源である上記アミン化合物としては、具体的には例えば、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、トリデシルアミン、ステアリルアミンのような直鎖一級アミン類;イソプロピルアミン、イソブチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、分岐トリデシルアミンのような分岐一級アミン類;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジラウリルアミン、ジトリデシルアミン、ジステアリルアミンのような直鎖二級アミン類;ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-2-エチルヘキシルアミン、ジ分岐トリデシルアミンのような分岐二級アミン類;N-メチルブチルアミン、N-エチルブチルアミン、N-エチルヘキシルアミン、N-エチルラウリルアミン、N-エチルステアリルアミン、N-イソプロピルオクチルアミン、N-イソブチル-2-エチルヘキシルアミンのような非対称二級アミン類;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、トリトリデシルアミン、トリステアリルアミンのような直鎖三級アミン類;トリイソプロピルアミン、トリイソブチルアミン、トリ-2-エチルヘキシルアミン、トリ分岐トリデシルアミンのような分岐三級アミン類;N,N-ジメチルオクチルアミン、N,N-ジメチルラウリルアミン、N,N-ジメチルステアリルアミン、N,N-ジエチルラウリルアミンのような混合炭化水素基を有する三級アミン類等の他に、アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、N,N-ジメチルアリルアミン等アルケニル基をもつアミン類、シクロヘキシルアミン、2-メチルシクロヘキシルアミンのような脂環一級アミン類;アニリン、ベンジルアミン、4-メチルベンジルアミンのような芳香環置換基を持つ一級アミン類;N,N-ジシクロヘキシルアミン、N,N-ジ-2-メチルシクロヘキシルアミンのような脂環二級アミン類;ジベンジルアミン、N,N-ジ-4-メチルベンジルアミンのような芳香環置換基を持つ二級アミン類;N-シクロヘキシル-2-エチルヘキシルアミン、N-シクロヘキシルベンジルアミン、N-ステアリルベンジルアミン、N-2-エチルヘキシルベンジルアミンのような非対称二級アミン類;N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミンのような脂環三級アミン類;トリベンジルアミン、トリ-4-メチルベンジルアミンのような芳香環置換基を持つ三級アミン類;モルホリン、3-メトキシプロピルアミン、3-エトキシプロピルアミン、3-ブトキシプロピルアミン、3-デシルオキシプロピルアミン、3-ラウリルオキシプロピルアミンのようなエーテル結合を有するアミン類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、モノプロパノールアミン、ブタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、N-プロピルエタノールアミン、N-イソプロピルエタノールアミン、N-ブチルエタノールアミン、N-シクロヘキシル-N-メチルアミノエタノール、N-ベンジル-N-プロピルアミノエタノール、又はN-ヒドロキシエチルピロリジン、N-ヒドロキシエチルピペラジン、N-ヒドロキシエチルモルホリンのようなアルカノールアミン類;エチレンジアミン、N-メチルエチレンジアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,3-プロパンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N-シクロヘキシル-1,3-プロパンジアミン、N-デシル-1,3-プロパンジアミン、N-イソトリデシル-1,3-プロパンジアミンのようなジアミン類;N,N’-ジメチルピペラジン、N-メトキシフェニルピペラジン、N-メチルピペリジン、N-エチルピペリジン、キヌクリジン、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセンのような環状アミン類;ピリジン、キノリンのような芳香族アミン類等、若しくはこれらの任意の混合物が例示される。 Specific examples of the amine compound that is a counter cation source for the mixed coordination heteropolyanion compound include ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, laurylamine, tridecylamine, and stearylamine. Linear primary amines; branched primary amines such as isopropylamine, isobutylamine, 2-ethylhexylamine, branched tridecylamine; dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dihexylamine, dioctylamine, dilaurylamine , ditridecylamine, distearylamine; branched secondary amines such as diisopropylamine, diisobutylamine, di-2-ethylhexylamine, di-branched tridecylamine; N-methylbutylamine, Asymmetric secondary amines such as N-ethylbutylamine, N-ethylhexylamine, N-ethyllaurylamine, N-ethylstearylamine, N-isopropyloctylamine, N-isobutyl-2-ethylhexylamine; Linear tertiary amines such as propylamine, tributylamine, trioctylamine, trilaurylamine, tritridecylamine, tristearylamine; triisopropylamine, triisobutylamine, tri-2-ethylhexylamine, tri-branched tridecylamine branched tertiary amines such as; N,N-dimethyloctylamine, N,N-dimethyllaurylamine, N,N-dimethylstearylamine, N,N-diethyllaurylamine having mixed hydrocarbon groups such as In addition to primary amines, etc., amines having an alkenyl group such as allylamine, diallylamine, triallylamine, N,N-dimethylallylamine, alicyclic primary amines such as cyclohexylamine and 2-methylcyclohexylamine; aniline, benzylamine , 4-methylbenzylamine having an aromatic ring substituent; alicyclic secondary amines such as N,N-dicyclohexylamine and N,N-di-2-methylcyclohexylamine; dibenzylamine , N,N-di-4-methylbenzylamine, secondary amines having aromatic ring substituents; N-cyclohexyl-2-ethylhexylamine, N-cyclohexylbenzylamine, N-stearylbenzylamine, N-2 - like ethylhexylbenzylamine asymmetric secondary amines such as N,N-dimethylbenzylamine, N,N-dimethylcyclohexylamine and tricyclohexylamine; alicyclic tertiary amines such as tribenzylamine and tri-4-methylbenzylamine; Tertiary amines with aromatic ring substituents; amines having: monoethanolamine, diethanolamine, monoisopropanolamine, monopropanolamine, butanolamine, triethanolamine, N,N-dimethylethanolamine, N-methylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethylethanolamine, N-propylethanolamine, N-isopropylethanolamine, N-butylethanolamine, N-cyclohexyl-N-methylaminoethanol, N-benzyl-N-propylaminoethanol, or N-hydroxyethylpyrrolidine, N-hydroxyethylpiperazine , alkanolamines such as N-hydroxyethylmorpholine; ethylenediamine, N-methylethylenediamine, N,N'-dimethylethylenediamine, N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1 ,3-propanediamine, N,N-dimethyl-1,3-propanediamine, N-cyclohexyl-1,3-propanediamine, N-decyl-1,3-propanediamine, N-isotridecyl-1,3-propane Diamines such as diamines; N,N'-dimethylpiperazine, N-methoxyphenylpiperazine, N-methylpiperidine, N-ethylpiperidine, quinuclidine, diazabicyclo[2,2,2]octane, 1,8-diazabicyclo[5 ,4,0]-7-undecene; aromatic amines such as pyridine and quinoline; or any mixture thereof.
これらのアミン化合物の中で好ましい具体例としては、炭素数4から20の直鎖又は分岐アルキルの一級、二級、又は三級のアミン類、又はアルカノールアミン類から選ばれる少なくとも一種が挙げられ、例えばブチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、トリデシルアミン、ステアリルアミン、ジヘキシルアミン、ジ-2-エチルヘキシルアミン、直鎖又は分岐ジトリデシルアミン、ジステアリルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、直鎖又は分岐トリトリデシルアミン、トリステアリルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン等が挙げられる。
これら一般式(5)で示されるアミン化合物から選ばれる少なくとも一種と、H3PWxMo12-xO40・nH2O(リンタングストモリブデン酸・n水和物)、H3+xPVxMo12-xO40・nH2O(リンバナドモリブデン酸・n水和物)、H4SiWxMo12-xO40・nH2O(ケイタングストモリブデン酸・n水和物)、H4+xSiVxMo12-xO40・nH2O(ケイバナドモリブデン酸・n水和物)から選ばれる少なくとも一種との塩の形で用いるのがより好ましい。
上記の混合配位型ヘテロポリアニオン化合物の中でも、H3PWxMo12-xO40・nH2O(リンタングストモリブデン酸・n水和物)、H3+xPVxMo12-xO40・nH2O(リンバナドモリブデン酸・n水和物)、H4SiWxMo12-xO40・nH2O(ケイタングストモリブデン酸・n水和物)の混合配位型へテロポリ酸、若しくはこれら混合配位型へテロポリ酸の有機アミン塩が最も好ましい。
Preferred specific examples of these amine compounds include at least one selected from linear or branched alkyl primary, secondary, or tertiary amines having 4 to 20 carbon atoms, or alkanolamines, For example butylamine, hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, tridecylamine, stearylamine, dihexylamine, di-2-ethylhexylamine, linear or branched ditridecylamine, distearylamine, tributylamine, trioctylamine, linear or branched tridecylamine, tristearylamine, N,N-dimethylethanolamine, N-methyldiethanolamine, triethanolamine, morpholine and the like.
At least one selected from the amine compounds represented by the general formula (5), H 3 PW x Mo 12-x O 40 ·nH 2 O (phosphorustungstomolybdic acid·n-hydrate), and H 3+x PV x Mo 12 -x O 40.nH 2 O (phosphovanadomolybdate n-hydrate), H 4 SiW x Mo 12-x O 40.nH 2 O (silicotungstomolybdate n-hydrate), H 4+x SiV x It is more preferably used in the form of a salt with at least one selected from Mo 12-x O 40.nH 2 O (silicovanadomolybdic acid.n-hydrate).
Among the above mixed-coordination heteropolyanion compounds, H 3 PW x Mo 12-x O 40.nH 2 O (phosphorustungstomolybdic acid.n-hydrate), H 3+x PV x Mo 12-x O 40.nH 2 O (phosphovanadomolybdic acid n-hydrate), H 4 SiW x Mo 12-x O 40 nH 2 O (silicone gustomolybdic acid n-hydrate), or mixed coordination heteropolyacids of these Organic amine salts of mixed coordination heteropolyacids are most preferred.
本発明による金属顔料組成物に含まれる複合粒子のケイ素化合物含有層以外の第2被覆層は、コアとなる金属粒子(好ましくはアルミニウム粒子又はアルミニウム合金粒子)の耐食性をさらに改善するため、他の腐食抑制剤を含む層であってよい。添加する腐食抑制剤としては、特に限定されず、公知のいずれの腐食抑制剤も用いることができる。その使用量は、本発明の所望の効果を阻害しない範囲であればよい。このような腐食抑制剤としては、例えば、酸性燐酸エステル、ダイマー酸、有機リン化合物、モリブデン酸の金属塩等を挙げることができる。 The second coating layer other than the silicon compound-containing layer of the composite particles contained in the metal pigment composition according to the present invention further improves the corrosion resistance of the core metal particles (preferably aluminum particles or aluminum alloy particles). It may be a layer containing a corrosion inhibitor. The corrosion inhibitor to be added is not particularly limited, and any known corrosion inhibitor can be used. The amount used may be within a range that does not impair the desired effects of the present invention. Examples of such corrosion inhibitors include acidic phosphoric acid esters, dimer acids, organophosphorus compounds, metal salts of molybdic acid, and the like.
金属顔料組成物に含まれる複合粒子のケイ素化合物含有層および/または第2被覆層中に、あるいは別途の層として、塗膜を形成した際の密着性および耐薬品性の観点から、更に有機オリゴマーまたはポリマーを含有することができる。
また、複合粒子のケイ素化合物含有層および/または第2被覆層中に、あるいは別途の層として、貯蔵安定性の観点から、無機リン酸類及びその塩類、並びに酸性有機(亜)リン酸エステル類及びその塩類よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含有してもよい。
これらの化合物は、特に限定されないが、例えば特開2019-151678号公報に開示されているものを用いることができる。
In the silicon compound-containing layer and/or the second coating layer of the composite particles contained in the metal pigment composition, or as a separate layer, from the viewpoint of adhesion and chemical resistance when forming a coating film, an organic oligomer is further added. Or it can contain a polymer.
In addition, from the viewpoint of storage stability, inorganic phosphoric acids and salts thereof, and acidic organic (sub)phosphates and It may contain at least one selected from the group consisting of salts thereof.
These compounds are not particularly limited, and for example, those disclosed in JP-A-2019-151678 can be used.
(5)前記複合粒子における、前記金属粒子に基づく金属元素含有量と前記被覆層に基づくケイ素含有量の割合が、前記金属元素含有量に対する前記ケイ素含有量の比率で0.02以上0.3以下であること
本発明の金属顔料組成物が含有する複合粒子は、そのコアとなる金属粒子と、当該金属粒子の表面上にある1層以上の被覆層とを有するものである。そして、上述の要件(4)に関する説明で詳述した通り、当該被覆層の少なくとも1層はケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)である。そのため、本発明による金属顔料組成物の複合粒子は、当該複合粒子のコアとなる金属粒子を構成する金属元素と、当該金属粒子の表面上にある被覆層を構成するケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)からのケイ素元素を構成成分として有することになる。
本発明の金属顔料組成物が含有する複合粒子においては、当該金属元素含有量に対する当該ケイ素元素含有量の比率が0.02以上0.3以下であることが望ましい。ここで、複合粒子における、それぞれの元素含有量は、例えば、金属顔料組成物を溶解させ、そこに含まれている複合粒子中の金属元素の含有量とケイ素元素の含有量を高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により分析して決定することができる。
複合粒子のコアとなる金属粒子を構成する金属元素の含有量は、金属粒子の大きさ(すなわち、粒径)に比例し、当該金属粒子の表面上にある被覆層を構成するケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)からのケイ素元素の含有量は、ケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)の厚みに比例することになる。
上記比率が0.02以上の場合、金属粒子の表面上にある被覆層中のケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)の金属粒子の粒径に対する厚みは、耐食性を有効に発揮し得る厚みになる。また、上記比率が0.3以下の場合、上記厚みは、金属粒子の有する光学性能が有効に発揮し得る厚みになる。上記比率は、下限値としては、0.02以上で、0.03以上が好ましく、0.04以上がより好ましい。上限値としては、0.3以下で、0.2以下が好ましく、0.15以下がより好ましい。つまり、本発明による金属顔料組成物の複合粒子は、上記金属元素含有量と上記ケイ素元素含有量の割合が上記比率であることにより、当該複合粒子の被覆層中のケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)に基づく耐食性と当該複合粒子のコアとなる金属粒子の有する特性に基づく光学性能(例えば、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性による優れた塗膜色調)の両方を有効に発揮させることができる。具体的には、シリカ層に基づく耐食性を有効に発揮させることによって、水性メタリック塗料等の水性塗料や水性インキ等として使用した場合でもガス発生を抑制して良好な貯蔵安定性が得られ、塗膜として使用した場合の耐水性にも優れることになり、また、金属粒子本来の特性に基づく光学性能を有効に発揮させることによって、水性メタリック塗料やメタリック塗膜等に使用した場合でも、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性による優れた塗膜色調が得られることにもなる。
加えて、前述の要件(1)から(4)及び後述する要件(6)の充足と相俟って、高い隠蔽性および光輝度等の優れた塗膜色調をより一層発揮する共に、さらにはメタリック塗膜等の塗膜に使用した場合でも優れた密着性も発揮し得る。
本物性要件(5)における「複合粒子」は、複数の複合粒子が凝集・固着している場合にはその凝集物(集合体)を指す。
金属粒子は、上述のとおり、1種のみの金属元素からなる金属を単独で使用してもよいし、1種のみの金属元素からなる金属を2種以上組み合わせて(すなわち、2種以上の金属元素からなる金属)を使用してもよい。例えば、複合粒子のコアとなる金属粒子が1種の金属元素からなる金属で構成される場合、本要件(5)の「前記金属粒子を構成する金属元素」とは、当該1種の金属元素のことを指し、例えば、複合粒子のコアとなる金属粒子が2種の金属元素からなる金属で構成される場合、本要件(5)の「前記金属粒子を構成する金属元素」とは、当該2種の金属元素のことを指す。つまり、複合粒子のコアとなる金属粒子がアルミニウム元素のみからなるアルミニウム金属粒子であれば、本要件(5)の「前記金属粒子を構成する金属元素」とは、アルミニウム金属元素のことを指し、複合粒子のコアとなる金属粒子がアルミニウム元素と他の金属元素の2種金属元素からなる金属粒子であれば、アルミニウム金属元素と当該他の金属元素のことを指す。
金属粒子は、上述のとおり、本発明における金属粒子は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましく、アルミニウムであることがより好ましい。
複合粒子に含まれる、金属粒子の量と当該金属粒子の表面上にある被覆層を構成するケイ素化合物含有層に含まれるケイ素含有量は、上記比率(すなわち、本要件(5))を充足することができる量になる限りは特に制限されない。
(5) In the composite particles, the ratio of the metal element content based on the metal particles to the silicon content based on the coating layer is 0.02 or more and 0.3 as a ratio of the silicon content to the metal element content. The composite particles contained in the metal pigment composition of the present invention have a metal particle as the core and one or more coating layers on the surface of the metal particle. At least one of the coating layers is a silicon compound-containing layer (so-called silica layer), as described in detail in the description of requirement (4) above. Therefore, the composite particles of the metal pigment composition according to the present invention are composed of a metal element constituting the core metal particles of the composite particles and a silicon compound-containing layer (so-called silica) constituting the coating layer on the surface of the metal particles. layer) as a constituent.
In the composite particles contained in the metal pigment composition of the present invention, the ratio of the silicon element content to the metal element content is preferably 0.02 or more and 0.3 or less. Here, the content of each element in the composite particles can be determined, for example, by dissolving the metal pigment composition and measuring the content of the metal element and the content of the silicon element in the composite particles contained therein by high frequency inductively coupled plasma. It can be analyzed and determined by (ICP) emission spectroscopy.
The content of the metal element constituting the metal particle serving as the core of the composite particle is proportional to the size of the metal particle (that is, the particle size), and the silicon compound-containing layer constituting the coating layer on the surface of the metal particle The content of silicon element from (so-called silica layer) is proportional to the thickness of the silicon compound-containing layer (so-called silica layer).
When the above ratio is 0.02 or more, the thickness of the silicon compound-containing layer (so-called silica layer) in the coating layer on the surface of the metal particle relative to the particle size of the metal particle is a thickness that can effectively exhibit corrosion resistance. . Further, when the ratio is 0.3 or less, the thickness is such that the optical performance of the metal particles can be effectively exhibited. The lower limit of the ratio is 0.02 or more, preferably 0.03 or more, and more preferably 0.04 or more. The upper limit is 0.3 or less, preferably 0.2 or less, and more preferably 0.15 or less. That is, in the composite particles of the metal pigment composition according to the present invention, the silicon compound-containing layer (so-called silica layer) and optical performance based on the characteristics of the metal particles that are the core of the composite particles (e.g., high brightness, high flip-flop feeling, excellent coating color tone due to high hiding power). can be made Specifically, by effectively exhibiting the corrosion resistance based on the silica layer, it is possible to suppress gas generation and obtain good storage stability even when used as water-based paint such as water-based metallic paint or water-based ink. It has excellent water resistance when used as a film, and by effectively exhibiting the optical performance based on the inherent properties of metal particles, it can be used for water-based metallic paints and metallic coatings, etc. An excellent paint film color tone due to brightness, high flip-flop feeling, and high hiding power can also be obtained.
In addition, together with the satisfaction of requirements (1) to (4) described above and requirement (6) described later, it further exhibits excellent coating film color tone such as high hiding power and light brightness, and further Excellent adhesion can be exhibited even when used for coating films such as metallic coating films.
The “composite particles” in the physical property requirement (5) refer to aggregates (aggregates) when a plurality of composite particles are aggregated and adhered.
As described above, the metal particles may be composed of a single metal consisting of only one metal element, or a combination of two or more metals consisting of only one metal element (i.e., two or more metals elemental metals) may also be used. For example, when the metal particles that serve as the core of the composite particles are composed of a metal consisting of one metal element, the " metal element that constitutes the metal particles " in requirement (5) refers to the one metal element For example, when the metal particles that serve as the core of the composite particles are composed of a metal consisting of two metal elements, the " metal element that constitutes the metal particles " in requirement (5) is the It refers to two kinds of metal elements. In other words, if the metal particles that form the core of the composite particles are aluminum metal particles consisting only of the aluminum element, the " metal element constituting the metal particles " of requirement (5) refers to the aluminum metal element, If the metal particles forming the core of the composite particles are metal particles composed of two metal elements, ie, an aluminum element and another metal element, the term "aluminum metal element" and "other metal element" refers to the metal element.
As described above, the metal particles in the present invention are preferably aluminum or an aluminum alloy, more preferably aluminum.
The amount of metal particles contained in the composite particles and the silicon content contained in the silicon compound-containing layer constituting the coating layer on the surface of the metal particles satisfy the above ratio (that is, this requirement (5)). There is no particular limitation as long as it is an amount that can be used.
(6)0.1μm以上1μm以下の粒径を有する前記複合粒子の個数割合が、前記金属顔料組成物中に占める前記複合粒子の総数に対して10%以下であること
本発明の金属顔料組成物が含有する複合粒子全体の個数(すなわち、総数)に占める0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子(以後、微小複合粒子とも称する)の個数割合は10%以下である。
前述の要件(4)で述べたとおり、本発明による金属顔料組成物が含有する複合粒子のコアとなる金属粒子の表面に形成された被覆層の少なくとも1層をケイ素化合物含有層(いわゆるシリカ層)とすることにより、優れた耐食性を得ることができる。そして、このシリカ層は、優れた耐食性を得るため、前述の要件(5)を充足する一定の厚みを有することになる。しかしながら、粒径が1μm以下の微小の複合粒子(具体的には、0.1μm未満の粒径を有する複合粒子は、大きさが小さすぎて本発明の性能に与える影響は無視できるため複合粒子とは認定せずに除外されるので、0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子(すなわち、微小複合粒子)を指す。)においては、複合粒子のコアとなる金属粒子の粒径に対するシリカ層の厚さの比率が大きくなり、複合粒子に占める金属自体の比率が減少している。そのため、金属顔料組成物中に占める微小複合粒子の個数割合が多くなると、金属粒子本来の光学的性能(例えば、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性による優れた塗膜色調)を発揮できなくなってしまう。また、このような微小複合粒子は、粒径に対する厚みが相対的に厚くなるために配向し難くなり、当該金属顔料全体の配向性が阻害されて金属粒子本来の光学性能を発揮できなくなってしまう。
また、粒径が1μm以下の微小の複合粒子は、基材と塗料の密着性を阻害するため、金属顔料組成物中に微小複合粒子が多く存在すると、塗料として使用した場合、塗料樹脂の基材への密着性も低下し易くなってしまう。
しかしながら、本発明の金属顔料組成物においては、微小複合粒子の個数割合が、その金属顔料組成物中に占める複合粒子の総数に対して10%以下である。これにより、金属顔料組成物が含有する複合粒子全体に占める粒径が微小の複合粒子の個数を抑えられるので、金属粒子本来の光学性能(例えば、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性)を発揮することができる。
加えて、前述の要件(1)から(5)の充足と相俟って、高い光輝度、高いフリップフロップ感、高い隠蔽性による優れた塗膜色調をより一層発揮する共に当該金属顔料組成物を構成する個々の複合粒子の凝集は抑制され、さらにはシリカ層に基づく耐食性を有効に発揮させることによって、水性メタリック塗料等の水性塗料や水性インキ等として使用した場合でもガス発生を抑制することができ、良好な貯蔵安定性が得られ、塗膜として使用した場合の耐水性に優れることになる。
上記微小複合粒子の個数割合は、その金属顔料組成物中に占める複合粒子の総数に対して10%以下で、5%以下が好ましく、3%以下がより好ましく、上記観点からできるだけ低い方が好ましい。
本物性要件(6)における「複合粒子」は、複数の複合粒子が凝集・固着している場合にはその凝集物(集合体)を指す。
0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子(すなわち、微小複合粒子)の個数割合の測定方法としては、特に制限はないが、例えば、本発明の金属顔料組成物を用いて塗膜を作成し、当該塗膜をデジタルマイクロスコープ(例えば、HiROX社製:KH-3000)で全粒子個数(すなわち、全複合粒子の総数)が凡そ500個以上の範囲になる倍率で撮影し、画像解析ソフト(例えば、Media Cybernetics社製:Image-ProPLUS ver.7.0)を用いて、そこに含有されている全粒子のうち、円相当径が0.1μm以上1μm以下の粒子を抽出し、これを全粒子個数に対する個数として計測することにより求めればよい。ここで円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことで、一般的にHeywood径と称されるものである。例えば、円形ではない、いびつな形の粒子があったとしても、その面積が例えば78.5nm2(粒子径=10nmの円の面積に相当)であれば、粒子径は10nmとみなす。また、粒子同士が凝集・固着し、境界が視認できない場合は、その凝集・固着した状態のいびつな形状の断面積から円相当径を求めればよく、ある程度の凝集・固着が起こっていてもその倍率で境界を視認できる場合は、各粒子の粒子径(円相当径)を測定すればよい。
なお、本物性要件(6)における「複合粒子」では、上述のとおり、0.1μm未満の粒径を有する極微小の複合粒子(具体的には、円相当径が0.1μm未満の複合粒子)は、大きさが小さすぎて本発明の性能に与える影響は無視できることから、複合粒子とは認定せずに除外される。
(6) The metal pigment composition of the present invention, wherein the number ratio of the composite particles having a particle size of 0.1 µm or more and 1 µm or less is 10% or less of the total number of the composite particles in the metal pigment composition. Composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less (hereinafter also referred to as fine composite particles) account for 10% or less of the total number of composite particles contained in the substance (that is, the total number).
As described in the above requirement (4), at least one of the coating layers formed on the surface of the metal particles serving as the cores of the composite particles contained in the metal pigment composition according to the present invention is a silicon compound-containing layer (so-called silica layer ), excellent corrosion resistance can be obtained. In order to obtain excellent corrosion resistance, this silica layer has a constant thickness that satisfies the aforementioned requirement (5). However, fine composite particles having a particle size of 1 μm or less (specifically, composite particles having a particle size of less than 0.1 μm are too small to affect the performance of the present invention. Therefore, composite particles Therefore, composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less (i.e., microcomposite particles) are excluded. The thickness ratio of the silica layer is increased, and the ratio of the metal itself in the composite particles is decreased. Therefore, when the number ratio of the fine composite particles in the metal pigment composition increases, the original optical performance of the metal particles (e.g., high brightness, high flip-flop feeling, excellent coating color tone due to high hiding power) is exhibited. I can't. In addition, since the thickness of such fine composite particles is relatively large relative to the particle diameter, it becomes difficult to orient the particles, and the orientation of the metal pigment as a whole is inhibited, making it impossible to exhibit the original optical performance of the metal particles. .
In addition, since fine composite particles with a particle size of 1 μm or less hinder the adhesion between the base material and the paint, if a large amount of fine composite particles are present in the metal pigment composition, when used as a paint, the base of the paint resin will be reduced. Adhesion to the material is also likely to decrease.
However, in the metal pigment composition of the present invention, the number ratio of fine composite particles is 10% or less of the total number of composite particles in the metal pigment composition. As a result, the number of composite particles having a small particle size in the total composite particles contained in the metal pigment composition can be suppressed, so that the original optical performance of the metal particles (e.g., high brightness, high flip-flop feeling, high hiding power, etc.) ) can be demonstrated.
In addition, together with the satisfaction of the above-mentioned requirements (1) to (5), the metallic pigment composition further exhibits excellent paint film color tone due to high brightness, high flip-flop feeling, and high hiding power. Aggregation of the individual composite particles that constitute the can be obtained, good storage stability can be obtained, and excellent water resistance can be obtained when used as a coating film.
The number ratio of the fine composite particles is 10% or less, preferably 5% or less, more preferably 3% or less, relative to the total number of composite particles in the metal pigment composition, and is preferably as low as possible from the above viewpoint. .
The “composite particles” in the physical property requirement (6) refer to aggregates (aggregates) when a plurality of composite particles are aggregated and adhered.
The method for measuring the number ratio of composite particles (that is, fine composite particles) having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less is not particularly limited. Created, the coating film is photographed with a digital microscope (for example, HiROX: KH-3000) at a magnification in which the total number of particles (that is, the total number of all composite particles) is about 500 or more, and image analysis. Using software (for example, Media Cybernetics: Image-ProPLUS ver.7.0), particles having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or more and 1 μm or less are extracted from all the particles contained therein. can be obtained by counting the number of particles with respect to the total number of particles. Here, the equivalent circle diameter is the diameter of a circle having the same area as the projected area of the particle image, and is generally called Heywood diameter. For example, even if there are irregularly shaped particles that are not circular, if the area is, for example, 78.5 nm 2 (particle diameter=corresponding to the area of a circle of 10 nm), the particle diameter is regarded as 10 nm. In addition, when the particles are aggregated and adhered to each other and the boundary cannot be visually recognized, the circle equivalent diameter can be obtained from the distorted cross-sectional area of the aggregated and adhered state. If the boundary can be visually recognized at a magnification, the particle diameter (equivalent circle diameter) of each particle can be measured.
As described above, the “composite particles” in the physical property requirement (6) are ultrafine composite particles having a particle size of less than 0.1 μm (specifically, composite particles having an equivalent circle diameter of less than 0.1 μm ) are excluded from being recognized as composite particles because their size is too small to have a negligible effect on the performance of the present invention.
また、レーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の体積分布を測定した場合の体積基準のD50の3倍以上の大きさの粒径を有する前記複合粒子の個数割合(以後、粗大複合粒子とも称する)が、その金属顔料組成物中に占める複合粒子全体の個数(すなわち、総数)に対して3%以下であることが好ましい。
これにより、塗膜とした場合に緻密感のあるメタリック塗膜とすることができ、また、塗膜とした場合の表面の荒れを抑制することができる。
加えて、前述の要件(1)から(6)の充足と相俟って、高い隠蔽性および光輝度等の優れた塗膜色調をより一層発揮する共に当該金属顔料組成物を構成する個々の複合粒子の凝集は抑制されて、また、水性メタリック塗料等の水性塗料や水性インキ等として使用した場合でもガス発生を抑制することができ、良好な貯蔵安定性が得られることになり、塗膜として使用した場合の耐水性に優れ、さらにはメタリック塗膜等の塗膜に使用した場合でも優れた密着性も発揮し得る。
上記粗大複合粒子の個数割合は、その金属顔料組成物中に占める複合粒子の総数に対して3%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。
本物性要件における「複合粒子」は、複数の複合粒子が凝集・固着している場合にはその凝集物(集合体)を指す。
前記粗大複合粒子の測定方法としては、特に制限はないが、例えば、前記微小複合粒子を測定したのと同様にして当該塗膜をデジタルマイクロスコープで観察して求める方法や、レーザー回折式粒度分布計などを用いて求めることもできる。
In addition, when the volume distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter, the number ratio of the composite particles having a particle size of 3 times or more the D 50 based on volume (hereinafter also referred to as coarse composite particles is preferably 3% or less of the total number (that is, the total number) of the composite particles in the metal pigment composition.
As a result, when it is used as a coating film, it is possible to obtain a metallic coating film with a dense feeling, and when it is used as a coating film, it is possible to suppress surface roughness.
In addition, together with the satisfaction of the above-mentioned requirements (1) to (6), the individual components constituting the metal pigment composition further exhibit excellent coating film color tone such as high hiding power and light brightness. Aggregation of the composite particles is suppressed, and gas generation can be suppressed even when used as a water-based paint such as a water-based metallic paint or water-based ink, and good storage stability can be obtained. It is excellent in water resistance when used as a coating film, and can exhibit excellent adhesion even when used in a coating film such as a metallic coating film.
The number ratio of the coarse composite particles is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and preferably 1% or less with respect to the total number of composite particles in the metal pigment composition. More preferred.
"Composite particles" in the physical property requirements refer to aggregates (aggregates) when multiple composite particles are aggregated and adhered.
The method for measuring the coarse composite particles is not particularly limited. It can also be obtained using a meter or the like.
本発明の金属顔料組成物が含有する微小複合粒子や粗大複合粒子の個数割合は、主に、用いる金属粒子の粒径を適切に選ぶことと、ケイ素化合物含有層(および必要に応じてその他の被覆層)を被覆する工程で、攪拌時間、攪拌装置の種類、攪拌の動力/程度(攪拌翼の種類および直径、回転数、外部攪拌の有無等)等を適宜調整することによって、制御することができる。特に、本発明の金属顔料組成物が含有する微小複合粒子の個数割合は、後述するとおり、ケイ素化合物含有層(および必要に応じてその他の被覆層)を被覆する工程前の粒径の微小な金属粒子の除去(温和な条件での磨砕及び分級)ならびにケイ素化合物含有層(および必要に応じてその他の被覆層)を被覆する工程での温和な条件での攪拌によって制御することが好ましい。 The number ratio of fine composite particles and coarse composite particles contained in the metal pigment composition of the present invention is mainly determined by appropriately selecting the particle size of the metal particles to be used and the silicon compound-containing layer (and, if necessary, other In the step of coating the coating layer), the stirring time, the type of stirring device, the power/degree of stirring (type and diameter of the stirring blade, the number of rotations, the presence or absence of external stirring, etc.) can be controlled by appropriately adjusting the can be done. In particular, the number ratio of the fine composite particles contained in the metal pigment composition of the present invention is, as will be described later, a fine particle size before the step of coating the silicon compound-containing layer (and other coating layers as necessary). It is preferably controlled by removal of metal particles (grinding and classification under mild conditions) and agitation under mild conditions during the step of coating the silicon compound-containing layer (and other coating layers as required).
3.金属顔料組成物の製造方法
本発明による金属顔料組成物は、例えば、金属粉のスラリーから、磨砕、洗浄、篩分(分級)、濾過、濃縮等の工程を経て、所定の鱗片状(フレーク状)の金属粒子を製造し、次いで、水および/または親水性溶媒を含む溶媒を用いた攪拌下において、金属粒子にケイ素化合物含有層を被覆する工程を含む製造方法によって好適に製造することができる。より具体的には、以下の方法が挙げられるが、これに限定されない。
3. Method for producing a metallic pigment composition The metallic pigment composition according to the present invention is produced, for example, from a slurry of metal powder through processes such as grinding, washing, sieving (classification), filtration, and concentration, to form predetermined scales (flakes). form), and then coating the metal particles with a silicon compound-containing layer under stirring using a solvent containing water and/or a hydrophilic solvent. can. More specifically, the following methods may be mentioned, but are not limited thereto.
本発明による金属顔料組成物は、例えば、(a)金属粒子、(b)有機ケイ素化合物の少なくとも1種を含むケイ素含有原料、(c)溶媒(水および/または親水性溶媒)、並びに必要に応じて他の任意成分を含む混合液において、有機ケイ素化合物を加水分解/(部分)縮合反応させることによって金属粒子の表面にケイ素化合物含有層を形成する工程(ケイ素化合物含有層形成工程)を含む方法によって好適に製造することができる。この工程は、通常攪拌下で実施され得る。 The metal pigment composition according to the present invention comprises, for example, (a) metal particles, (b) a silicon-containing raw material containing at least one organosilicon compound, (c) a solvent (water and/or a hydrophilic solvent), and optionally A step of forming a silicon compound-containing layer on the surface of the metal particles (silicon compound-containing layer forming step) by hydrolyzing/(partially) condensing the organosilicon compound in the mixed liquid containing other optional components accordingly. It can be suitably manufactured by a method. This step can be carried out under normal stirring.
(1)粉砕、篩分(分級)、ろ過工程
ここでは、金属粒子としてアルミニウム粒子を用いる場合を例に挙げて説明する。
アルミニウム粒子は、一般的には、アトマイズドアルミニウム粉および/またはアルミニウム箔を乾式ボールミル法、湿式ボールミル法、アトライター法、スタンプミル法等の顔料業界で常用されている方法を用い、粉砕助剤や不活性溶剤の存在下で磨砕して、いわゆる鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子にし、さらにこの工程後、篩分(分級)によって粒径の粗大なアルミニウム粒子を取り除き、ろ過、洗浄、混合等の必要とする工程を経てペースト状のアルミニウム粒子顔料を得る。本明細書では、これを「ペースト状のアルミニウムフレーク顔料」とも称する。
ここで、粒径の粗大な鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子とは、#300から#800の金属メッシュを通過しないアルミニウム粒子のことである。
(1) Pulverization, sieving (classification), and filtration steps Here, the case where aluminum particles are used as the metal particles will be described as an example.
Aluminum particles are generally produced by using atomized aluminum powder and/or aluminum foil using a method commonly used in the pigment industry, such as dry ball milling, wet ball milling, attritor method, and stamp milling, and adding a grinding aid. or in the presence of an inert solvent to form so-called scale-like (flake-like) aluminum particles, and after this process, sieving (classification) removes coarse aluminum particles, filtering, washing, A paste-like aluminum particle pigment is obtained through a necessary process such as mixing. It is also referred to herein as a "pasty aluminum flake pigment".
Here, the scale-like (flake-like) aluminum particles with a large particle size are aluminum particles that do not pass through a #300 to #800 metal mesh.
本発明では、アトマイズドアルミニウム粉および/またはアルミニウム箔を磨砕するにあたり、温和な条件で行うことが望ましい。こうすることによって、その後、アルミニウム粒子の表面にケイ素化合物含有層を少なくとも1層含む被覆層を形成させることによって得られる複合粒子のうち、粒径が1μm以下の微小粒径の複合粒子(具体的には、0.1μm未満の粒径を有する複合粒子は、大きさが小さすぎて本発明の性能に与える影響は無視できるため複合粒子とは認定せずに除外されるので、0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子を指す)の発生を効果的に抑制することができるからである。 In the present invention, it is desirable to grind the atomized aluminum powder and/or the aluminum foil under mild conditions. By doing this, among the composite particles obtained by subsequently forming a coating layer containing at least one silicon compound-containing layer on the surface of the aluminum particles, composite particles with a microparticle diameter of 1 μm or less (specifically Therefore, composite particles having a particle size of less than 0.1 μm are excluded without being recognized as composite particles because the size is too small to affect the performance of the present invention. This is because the generation of composite particles having a particle size of 1 μm or less) can be effectively suppressed.
ここで、温和な条件とは、磨砕ボールの1個当たりの質量を小さくすること、磨砕装置の回転速度を小さくすること、等の条件を適宜調整し、組み合わせて行うことを指す。
上記操作を行うことに加え、鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子の平均粒子径(D50)を本実施形態の範囲に調整すること、及び生産性を良好とすることも加味し、磨砕条件を決定するのがよい。
鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子の平均粒子径(D50)を3μm以上30μm以下の範囲にすることを考慮した場合、特に好ましい磨砕条件は、原料として、好ましくは粒径1から30μmのアトマイズドアルミニウム粉を用い、磨砕装置で使用する磨砕ボールの1個当たりの質量を、好ましくは0.08から11mgとし、磨砕装置の回転速度を臨界回転数(Nc)に対して33%から78%、より好ましくは36%から57%とする条件を組み合わせることである。
Here, mild conditions refer to appropriately adjusting and combining conditions such as reducing the mass of each grinding ball and reducing the rotational speed of the grinding device.
In addition to performing the above operation, adjusting the average particle size (D 50 ) of the scale-like (flake-like) aluminum particles to the range of the present embodiment and improving productivity, grinding It is good to determine the conditions.
Considering that the average particle diameter (D 50 ) of the scale-like (flake-like) aluminum particles is in the range of 3 μm or more and 30 μm or less, particularly preferable grinding conditions are as follows. Atomized aluminum powder is used, the mass of each grinding ball used in the grinding device is preferably 0.08 to 11 mg, and the rotation speed of the grinding device is 33 with respect to the critical rotation speed (Nc). % to 78%, more preferably 36% to 57%.
ボールミル等で使用する磨砕ボールの比重は、微小粒子の割合を少なくすることを容易とする観点、及びアルミニウム粒子の表面平滑性を高くする観点から8以下であることが好ましく、7.5以下であることがより好ましく、7以下であることがさらに好ましい。
なお、磨砕ボールの比重は、磨砕溶剤の比重より大きいことが好ましい。磨砕ボールの比重が磨砕溶剤の比重より大きいことにより、磨砕ボールが溶剤に浮いてしまうことが防止でき、磨砕ボール同士のずり応力が十分に得られ、磨砕が十分に進行する傾向にある。
The specific gravity of the grinding balls used in a ball mill or the like is preferably 8 or less, preferably 7.5 or less, from the viewpoint of facilitating the reduction of the proportion of fine particles and increasing the surface smoothness of the aluminum particles. is more preferable, and 7 or less is even more preferable.
The specific gravity of the grinding balls is preferably higher than the specific gravity of the grinding solvent. Since the specific gravity of the grinding balls is greater than the specific gravity of the grinding solvent, the grinding balls can be prevented from floating on the solvent, sufficient shear stress can be obtained between the grinding balls, and the grinding proceeds sufficiently. There is a tendency.
本実施形態のアルミニウム顔料の製造方法で使用する磨砕ボールとしては、スチールボール、ステンレスボール、ジルコニアボール、ガラスボール等の表面平滑性が高いものが、アルミニウム粒子の表面平滑性の調整及び磨砕ボールの耐久性の観点から好ましい。
一方で、表面平滑性の低い、鋼球、アルミナボール等は、アルミニウム粒子の表面平滑性の調整及び磨砕ボールの耐久性の観点から好ましくない。
このため、例えば、スチールボールの場合、機械的研磨及び化学的研磨により表面平滑性を高めたものを用いることが好ましい。
As grinding balls used in the method for producing an aluminum pigment of the present embodiment, those having high surface smoothness such as steel balls, stainless steel balls, zirconia balls, glass balls, etc. are used to adjust and grind the surface smoothness of aluminum particles. This is preferable from the viewpoint of ball durability.
On the other hand, steel balls, alumina balls, etc. with low surface smoothness are not preferable from the viewpoint of adjusting the surface smoothness of the aluminum particles and the durability of the grinding balls.
For this reason, for example, in the case of steel balls, it is preferable to use ones whose surface smoothness has been enhanced by mechanical polishing and chemical polishing.
磨砕ボールの1個当たりの質量は、上述したように、0.08から11mgであることが好ましい。
質量が0.08mg/個以上の磨砕ボールを用いることにより、磨砕ボールが個々の運動をせず集団又は塊状で運動するために磨砕ボール同士のずり応力が低下して磨砕が進行しなくなる現象、いわゆるグループモーションの発生を防止することができる。
また、質量が11mg/個以下の磨砕ボールを用いることにより、アルミニウム粉末に過大な衝撃力が加わることを防止し、反り、歪み、クラック等の発生を防止することができる。
The mass of each grinding ball is preferably 0.08 to 11 mg, as described above.
By using grinding balls with a mass of 0.08 mg/piece or more, the grinding balls do not move individually but move in groups or in clusters, so the shear stress between the grinding balls decreases and grinding proceeds. It is possible to prevent the occurrence of so-called group motion.
Further, by using grinding balls having a mass of 11 mg/piece or less, it is possible to prevent excessive impact force from being applied to the aluminum powder, thereby preventing warping, distortion, cracking, and the like.
原料となるアトマイズドアルミニウム粉としては、アルミニウム以外の不純物の少ない物が好ましい。
アトマイズドアルミウム粉の純度は、好ましくは99%以上であり、より好ましくは99.5%以上であり、さらに好ましくは99.7%以上である。
原料となるアトマイズドアルミニウム粉の平均粒子径は、2から25μmが好ましい。
原料となるアトマイズドアルミニウム粉の形状としては、球状粉、涙滴状粉のようなものが好ましい。これらを用いることにより、磨砕時のアルミニウム顔料の形状が崩れにくくなる傾向がある。一方において、針状粉や不定形粉は、磨砕時のアルミニウム顔料の形状が崩れやすいため好ましくない。
As the atomized aluminum powder to be used as a raw material, it is preferable to use a powder containing few impurities other than aluminum.
The purity of the atomized aluminum powder is preferably 99% or higher, more preferably 99.5% or higher, still more preferably 99.7% or higher.
The average particle size of the atomized aluminum powder as a raw material is preferably 2 to 25 μm.
The shape of the atomized aluminum powder used as the raw material is preferably spherical powder or teardrop-like powder. By using these, the shape of the aluminum pigment tends to be less likely to collapse during grinding. On the other hand, acicular powder and irregular-shaped powder are not preferable because the shape of the aluminum pigment tends to collapse during grinding.
ボールミルを具備する磨砕装置により、本実施形態のアルミニウム顔料を製造する際には、磨砕溶剤を用いることが好ましい。
磨砕溶剤の種類としては、以下に限定されるものではないが、例えば、従来から使用されているミネラルスピリット、ソルベントナフサ等の炭化水素系溶剤や、アルコール系、エーテル系、ケトン系、エステル系等の低粘度の溶剤が挙げられる。
アトマイズドアルミニウム粉の磨砕条件としては、アトマイズドアルミニウム粉のアルミニウムの質量に対する磨砕溶剤の体積が1.5から16.0倍であることが好ましく、2.0から12.0倍がより好ましい。アトマイズドアルミニウム粉のアルミニウムの質量に対する磨砕溶剤の体積が1.5倍以上であることで、アトマイズドアルミニウム粉の長時間磨砕に伴う、反り、歪み、クラック等を防止することができ好ましい。
また、アトマイズドアルミニウム粉のアルミニウムの質量に対する磨砕溶剤の体積が、16.0倍以下であることで、磨砕時のミル内の均一性が向上し、アトマイズドアルミニウム粉が磨砕メディアと効率良く接触し、磨砕が好適に進行する傾向にある。
磨砕溶剤の体積に対する磨砕ボールの体積(磨砕ボールの体積/磨砕溶剤の体積)は、0.5から3.5倍であることが好ましく、0.8から2.5倍であることがより好ましい。
磨砕溶剤の体積に対する磨砕ボールの体積が0.5倍以上であることにより、磨砕時のミル内の磨砕ボールの均一性が向上し、磨砕が好適に進行する傾向にある。
また、磨砕溶剤の体積に対する磨砕ボールの体積が3.5倍以下であることにより、ミル内の磨砕ボールの比率が好適な範囲となり、ボールの積層が高くなりすぎないことで、磨砕応力による粒子の反り、歪み、クラック等の形状劣化の問題が防止され、輝度の低下や散乱光が強くなることを防止することができ好ましい。
It is preferable to use a grinding solvent when producing the aluminum pigment of the present embodiment with a grinding device equipped with a ball mill.
The types of grinding solvents are not limited to the following, but include, for example, conventionally used hydrocarbon solvents such as mineral spirits and solvent naphtha, alcohols, ethers, ketones, and esters. low-viscosity solvents such as
As the grinding conditions for the atomized aluminum powder, the volume of the grinding solvent is preferably 1.5 to 16.0 times, more preferably 2.0 to 12.0 times, the mass of aluminum in the atomized aluminum powder. preferable. When the volume of the grinding solvent is 1.5 times or more with respect to the mass of aluminum in the atomized aluminum powder, it is possible to prevent warping, distortion, cracking, etc., caused by long-term grinding of the atomized aluminum powder, which is preferable. .
In addition, since the volume of the grinding solvent is 16.0 times or less with respect to the mass of aluminum in the atomized aluminum powder, the uniformity in the mill during grinding is improved, and the atomized aluminum powder acts as a grinding media. They tend to come into contact with each other efficiently, and grinding proceeds favorably.
The volume of grinding balls relative to the volume of grinding solvent (volume of grinding balls/volume of grinding solvent) is preferably 0.5 to 3.5 times, preferably 0.8 to 2.5 times. is more preferable.
When the volume of the grinding balls is at least 0.5 times the volume of the grinding solvent, the homogeneity of the grinding balls in the mill during grinding is improved, and grinding tends to proceed favorably.
In addition, since the volume of the grinding balls to the volume of the grinding solvent is 3.5 times or less, the ratio of the grinding balls in the mill is within a suitable range, and the layers of the balls do not become too high. It is preferable because problems of shape deterioration such as warpage, distortion, and cracking of particles due to crushing stress can be prevented, and decrease in luminance and increase in scattered light can be prevented.
ボールミルを具備する磨砕装置により本実施形態のアルミニウム顔料を製造する際には、上述した磨砕溶剤に加え、磨砕助剤を用いることが好ましい。
粉砕助剤の例としては、脂肪酸、脂肪族アミン、脂肪族アミド、脂肪族アルコール等が挙げられる。一般には、オレイン酸、ステアリン酸、ステアリルアミン等が好ましい。また、不活性溶剤の例としては、ミネラルスピリット、ソルベントナフサ、LAWS、HAWS、トルエン、キシレン等の疎水性を示すものが挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。粉砕助剤および不活性溶剤は、これらに限定されるものではない。
磨砕助剤は、アトマイズドアルミニウム粉の質量に対し、0.2から30質量%の量で使用することが好ましい。
アトマイズドアルミニウム粉の磨砕に用いるボールミルは、直径が0.6から2.4mmであることが好ましい。
When producing the aluminum pigment of the present embodiment with a grinding device equipped with a ball mill, it is preferable to use a grinding aid in addition to the grinding solvent described above.
Examples of grinding aids include fatty acids, fatty amines, fatty amides, fatty alcohols, and the like. Generally, oleic acid, stearic acid, stearylamine and the like are preferred. Examples of inert solvents include hydrophobic solvents such as mineral spirits, solvent naphtha, LAWS, HAWS, toluene and xylene, and these can be used alone or in combination. Grinding aids and inert solvents are not limited to these.
The grinding aid is preferably used in an amount of 0.2 to 30% by mass relative to the mass of the atomized aluminum powder.
The ball mill used for grinding the atomized aluminum powder preferably has a diameter of 0.6 to 2.4 mm.
直径が0.6mm以上のボールミルを用いることにより、磨砕ボールの積層が低くなりすぎず、磨砕加工時のアルミニウム粒子に加わる圧力が好適な範囲となり、磨砕が好適に進行する傾向にある。
また、直径が2.4mm以下のボールミルを用いることで、磨砕ボールの積層が高くなりすぎず、ボールの重みによる、粒子の反り、歪み、クラック等の形状劣化の問題が防止され、輝度の低下や散乱光が強くなることを防止することができ好ましい。
アトマイズドアルミニウム粉の磨砕の際のボールミルの回転速度は、上述したように、臨界回転数(Nc)に対して33%から78%とすることが好ましい。
回転速度/臨界回転数の比が33%以上であることにより、ボールミル内のアルミスラリーやボール運動の均一性が保たれ好ましい。
また、回転速度/臨界回転数の比が78%以下であることにより、磨砕ボールが掻き上げられたり、自重で落下したりする挙動が防止され、磨砕ボールから受けるアルミニウム粒子に加わる衝撃力が高くなりすぎず、粒子の反り、歪み、クラック等の形状劣化の問題が防止され好ましい。
なお、本実施形態のアルミニウム顔料は、上述したアトマイズドアルミニウム粉を磨砕する工程を有する製造方法以外にも、真空蒸着法によって製造することもできる。
粉砕工程としては、粉塵爆発を防止し安全性を確保する観点から、湿式ボールミル法による粉砕が好ましい。
By using a ball mill with a diameter of 0.6 mm or more, the layering of the grinding balls does not become too low, the pressure applied to the aluminum particles during the grinding process is in a suitable range, and grinding tends to proceed favorably. .
In addition, by using a ball mill with a diameter of 2.4 mm or less, the layers of grinding balls do not become too high, and the problem of shape deterioration such as warping, distortion, and cracking of particles due to the weight of the balls is prevented, and brightness is improved. It is preferable because it can prevent a decrease and an increase in scattered light.
As described above, the rotation speed of the ball mill during grinding of the atomized aluminum powder is preferably 33% to 78% of the critical rotation speed (Nc).
A rotation speed/critical rotation speed ratio of 33% or more is preferable because the uniformity of the aluminum slurry and ball movement in the ball mill is maintained.
In addition, since the rotation speed/critical rotation speed ratio is 78% or less, the grinding balls are prevented from being scraped up or falling under their own weight, and the impact force applied to the aluminum particles received from the grinding balls. is not too high, and the problem of shape deterioration such as grain warpage, distortion and cracks is prevented.
The aluminum pigment of the present embodiment can also be produced by a vacuum vapor deposition method in addition to the above-mentioned production method including the step of grinding the atomized aluminum powder.
As the pulverization step, pulverization by a wet ball mill method is preferable from the viewpoint of preventing dust explosion and ensuring safety.
また、本発明では、鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子の表面にケイ素化合物含有層を少なくとも1層含む被覆層を形成させる前に、当該アルミニウム粒子のうち粒径の微小なアルミニウム粒子を、分級によって予め取り除いておくことが好ましい。こうすることによって、その後、アルミニウム粒子の表面にケイ素化合物含有層を少なくとも1層含む被覆層を形成させることによって得られる複合粒子のうち、粒径が1μm以下の微小粒径の複合粒子(具体的には、0.1μm未満の粒径を有する複合粒子は、大きさが小さすぎて本発明の性能に与える影響は無視できるため複合粒子とは認定せずに除外されるので、0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子を指す)の発生を効果的に抑制することができるからである。具体的には、アルミニウム顔料中の0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子の個数割合を同アルミニウム顔料中に占める複合粒子の総数に対して10%以下に抑制することができる。この分級は、上述した温和な条件での磨砕と併用することにより、微小複合粒子の発生抑制を一層高めることができる。
但し、上述した温和な条件での磨砕工程と上述の粒径の微小な鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子を除去するための分級は、必ずしも両方の工程を行う必要はなく、必要に応じて、いずれか一方だけを行ってもよい。つまり、上述した温和な条件での磨砕工程を行わず、通常の磨砕工程後に分級により粒径の微小な鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子を除去する工程だけとしてもよいし、或いは、上述した温和な条件での磨砕工程を行うだけで、その後の分級を行わない工程としてもよい。
粒径の微小な鱗片状(フレーク状)のアルミニウム粒子を取り除く分級工程としては、安全性を確保する等の観点から、湿式分級が好ましく、例えば、重力分級機(沈降分級機)、スピッツカステン、水力分級機、サイホンサイザー、遠心分級機、液体サイクロン、ジェットサイザー、レーキ分級機、エーキンス型、スパイラル分級機、ボール分級機、ハイドロセパレーター、デカンター等の機械を使用する方法がある。
Further, in the present invention, before forming a coating layer containing at least one silicon compound-containing layer on the surface of the scale-like (flake-like) aluminum particles, among the aluminum particles, the aluminum particles having a small particle size are classified. It is preferable to remove in advance by By doing this, among the composite particles obtained by subsequently forming a coating layer containing at least one silicon compound-containing layer on the surface of the aluminum particles, composite particles with a microparticle diameter of 1 μm or less (specifically Therefore, composite particles having a particle size of less than 0.1 μm are excluded without being recognized as composite particles because the size is too small to affect the performance of the present invention. This is because the generation of composite particles having a particle size of 1 μm or less) can be effectively suppressed. Specifically, the number ratio of composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less in the aluminum pigment can be suppressed to 10% or less of the total number of composite particles in the same aluminum pigment. By using this classification together with the above-described grinding under mild conditions, it is possible to further enhance the suppression of the generation of fine composite particles.
However, it is not always necessary to perform both the above-described grinding step under mild conditions and the above-described classification for removing the fine scale-like (flake-like) aluminum particles having a particle size. You may do only one or the other. In other words, without performing the grinding step under mild conditions as described above, only a step of removing scaly (flake-shaped) aluminum particles with a small particle size by classification after the normal grinding step may be performed, or It is also possible to perform only the above-mentioned grinding step under mild conditions without performing the subsequent classification.
As the classification step for removing scaly (flake-shaped) aluminum particles with a small particle size, wet classification is preferable from the viewpoint of ensuring safety. There are methods using machines such as hydraulic classifiers, siphon sizers, centrifugal classifiers, liquid cyclones, jet sizers, rake classifiers, Akins type machines, spiral classifiers, ball classifiers, hydro separators and decanters.
本発明の金属顔料組成物の製造における金属粒子として、物理蒸着(PVD)によって樹脂フィルム等の担体材料上に蒸着させた金属層を担体材料から剥離し、粉砕して製造された、いわゆる蒸着アルミ顔料を用いることもできる。この場合も粉砕条件を適切に調整して微小粒子の発生を抑制したり、分級によって微小粒子を取り除いたりすることが重要である。 As the metal particles in the production of the metal pigment composition of the present invention, a metal layer deposited on a support material such as a resin film by physical vapor deposition (PVD) is peeled off from the support material and pulverized, so-called evaporated aluminum. Pigments can also be used. Also in this case, it is important to appropriately adjust the grinding conditions to suppress the generation of fine particles, or to remove the fine particles by classification.
(2)ケイ素化合物含有層の形成工程
上述の(a)金属粒子、(b)有機ケイ素化合物の少なくとも1種を含むケイ素含有原料、および(c)溶媒、並びに必要に応じて他の任意成分を含む混合液は、これらの成分を混合することにより調製することができる。混合の順序は特に限定されない。
(2) Step of forming a silicon compound-containing layer The above-mentioned (a) metal particles, (b) a silicon-containing raw material containing at least one organosilicon compound, and (c) a solvent, and optionally other optional components Mixtures containing can be prepared by mixing these components. The order of mixing is not particularly limited.
上述の(a)金属粒子としては、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金の粒子を好適に用いることができる。また、その粒子形状も、上述したとおり、鱗片状(フレーク状)の金属粒子を好適に用いることができる。 As the (a) metal particles, particles of aluminum or an aluminum alloy can be preferably used. As for the particle shape, scale-like (flake-like) metal particles can be suitably used as described above.
上記混合液中における金属粒子の含有量(固形分量)は、本発明の金属顔料組成物を得られる限り、特に制限されず、用いる金属粒子の種類、粒度等に応じて適宜設定することができる。 The content (solid content) of the metal particles in the mixed solution is not particularly limited as long as the metal pigment composition of the present invention can be obtained, and can be appropriately set according to the type and particle size of the metal particles used. .
ケイ素含有原料としては有機ケイ素化合物を用いる。有機ケイ素化合物としては、限定的ではないが、好ましくは上述したものを用いることができる。
上記式(1)で表される有機ケイ素化合物(典型例としてはテトラアルコキシシラン)および/またはその縮合物、ならびに上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤の少なくとも1種を好適に用いることができる。
以後、上記式(1)で表される有機ケイ素化合物としてテトラアルコキシシランを用いる場合を例に挙げて説明する。なお、以下では、テトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物を単に「テトラアルコキシシラン」とまとめて称する場合がある。
An organosilicon compound is used as the silicon-containing raw material. The organosilicon compound is not limited, but preferably those mentioned above can be used.
An organosilicon compound represented by the above formula (1) (typically tetraalkoxysilane) and/or a condensate thereof, and a silane coupling agent represented by any one of the above formulas (2) to (4). At least one type can be preferably used.
Hereinafter, the case where tetraalkoxysilane is used as the organosilicon compound represented by the above formula (1) will be described as an example. In the following description, tetraalkoxysilane and/or its condensate may be collectively referred to simply as "tetraalkoxysilane".
上記式(1)で表されるテトラアルコキシシランと上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤とを併用する場合、両者を混合して用いる方法(「第1方法」と称する)を採用することができる。あるいは、金属粒子に対して一方による処理を施して第1ケイ素化合物含有層を形成し、他方による処理を施して第2ケイ素化合物含有層を形成する工程を含む方法(「第2方法」と称する)を採用することもできる。 When the tetraalkoxysilane represented by the above formula (1) and the silane coupling agent represented by any one of the above formulas (2) to (4) are used in combination, a method of using a mixture of both ("first method”) can be employed. Alternatively, a method comprising the step of subjecting the metal particles to one treatment to form a first silicon compound-containing layer and the other treatment to form a second silicon compound-containing layer (referred to as a "second method" ) can also be adopted.
第1方法としては、例えば、金属粒子、上記式(1)で表されるテトラアルコキシシラン及び上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤を含む混合液のpHを適宜調整することにより、テトラアルコキシシラン及びシランカップリング剤を加水分解/縮合反応させて、ケイ素化合物含有層を形成する工程を含む方法が挙げられる。 As a first method, for example, a pH is appropriately adjusted to cause a hydrolysis/condensation reaction between a tetraalkoxysilane and a silane coupling agent to form a silicon compound-containing layer.
第2方法として、例えば、金属粒子及び上記式(1)で表されるテトラアルコキシシランを含む混合液のpHを適宜調整することによりテトラアルコキシシランを加水分解/縮合反応させて、金属粒子の表面に第1ケイ素化合物含有層(例えば非晶質シリカからなるシリカ被膜)を形成する工程、ならびに、金属粒子及び上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤を含む混合液のpHを調整することによりシランカップリング剤を加水分解/縮合反応させて第1ケイ素化合物含有層の表面に第2ケイ素化合物含有層を形成する工程を含む方法が挙げられる。 As a second method, for example, by appropriately adjusting the pH of the mixed solution containing the metal particles and the tetraalkoxysilane represented by the above formula (1), the tetraalkoxysilane is hydrolyzed/condensed to react the surface of the metal particles. A step of forming a first silicon compound-containing layer (for example, a silica coating made of amorphous silica), and metal particles and a silane coupling agent represented by any of the above formulas (2) to (4) A method including the step of forming a second silicon compound-containing layer on the surface of the first silicon compound-containing layer by hydrolyzing/condensing the silane coupling agent by adjusting the pH of the mixed solution.
上記式(1)で表されるテトラアルコキシシラン又はその縮合物の使用量は、用いるテトラアルコキシシランの種類等に応じて適宜設定することができる。その使用量は、例えば、被覆処理効果の観点から、ならびに金属粒子の凝集又は光輝感等の低下を抑制する観点から、金属粒子(固形分)100質量部に対して2質量部以上200質量部以下であることが好ましく、3質量部以上100質量部以下であることがより好ましく、5質量部以上60質量部以下であることがさらに好ましい。 The amount of the tetraalkoxysilane represented by the formula (1) or the condensate thereof to be used can be appropriately set according to the type of tetraalkoxysilane to be used. The amount used is, for example, from the viewpoint of the coating treatment effect and from the viewpoint of suppressing the aggregation of the metal particles or the deterioration of the glitter feeling, etc. It is preferably 3 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or more and 60 parts by mass or less.
上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤の使用量は、特に限定されないが、所望の被覆処理効果等の観点から、金属粒子(固形分)100質量部に対して0.1質量部以上20質量部であることが好ましく、0.5質量部以上15質量部であることがより好ましく、1質量部以上10質量部であることがさらに好ましい。 The amount of the silane coupling agent represented by any of the above formulas (2) to (4) is not particularly limited, but from the viewpoint of the desired coating treatment effect, the metal particles (solid content) On the other hand, it is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, and even more preferably 1 to 10 parts by mass.
混合液における溶媒、すなわち、有機ケイ素化合物の加水分解反応及び/又は縮合反応のための溶媒としては、用いるケイ素含有原料の種類等に応じて適宜選択すれば良いが、通常は、水、親水性有機溶剤、またはこれらの混合溶媒を用いることができる。これらの溶媒を用いることによって、反応の均一性や、得られる加水分解物及び/又は縮合反応物の均一性を高めることができる。ケイ素化合物含有層を金属粒子上に直接形成する態様においては、金属粒子と水との反応が急速に進行するのを避けるという観点から、混合液の溶媒は親水性有機溶剤を含むことが特に好ましい。本発明では、水と親水性有機溶剤との混合溶媒を好適に用いることができる。 The solvent in the mixed solution, that is, the solvent for the hydrolysis reaction and/or condensation reaction of the organosilicon compound may be appropriately selected depending on the type of silicon-containing raw material to be used. An organic solvent or a mixed solvent thereof can be used. By using these solvents, the uniformity of the reaction and the uniformity of the resulting hydrolyzate and/or condensation product can be improved. In the embodiment in which the silicon compound-containing layer is formed directly on the metal particles, it is particularly preferable that the solvent of the mixture contains a hydrophilic organic solvent from the viewpoint of avoiding rapid reaction between the metal particles and water. . In the present invention, a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent can be preferably used.
親水性有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、オクタノール等のアルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテルアルコール類及びそのエステル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、エチレンプロピレングリコールのグリコール類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、アセトン、メトキシプロパノール、エトキシプロパノール、その他のアルコキシアルコール類等が挙げられる。これらは1種又は2種以上で用いることができる。 Examples of hydrophilic organic solvents include, but are not limited to, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropanol, and octanol; ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, Ether alcohols such as propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether and their esters; ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, polyoxyethylene glycol , polyoxypropylene glycol, ethylene propylene glycol; ethyl cellosolve, butyl cellosolve, acetone, methoxypropanol, ethoxypropanol, and other alkoxy alcohols. These can be used alone or in combination of two or more.
また、前記溶媒として水と親水性有機溶剤との混合溶媒を用いる場合、本発明の金属顔料組成物を得られる限り、両者の比率は特に限定されない。 Moreover, when a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent is used as the solvent, the ratio between the two is not particularly limited as long as the metallic pigment composition of the present invention can be obtained.
ケイ素化合物含有層の形成工程における溶媒の使用量(金属粒子の事前分散を行う場合はそのための溶媒量を除く)は、限定的ではないが、通常は金属粒子(固形分)100質量部に対して100から10000質量部程度であればよく、特に200質量部以上1000質量部以下であることが好ましい。溶媒の使用量が100質量部以上であることによって、混合液(スラリー)の粘度の上昇が抑制され、適当な攪拌が可能になる。また、溶媒の使用量が10000質量部以下であることによって、処理液の回収、再生コストが高くなることが防止され得る。なお、ここでの溶媒の使用量は、上記第2方法の場合、第1ケイ素化合物含有層の形成および第2ケイ素化合物含有層の形成のために用いられる溶媒量の合計を指す。 The amount of the solvent used in the step of forming the silicon compound-containing layer (excluding the amount of solvent for pre-dispersion of the metal particles) is not limited, but is usually per 100 parts by mass of the metal particles (solid content). 100 to 10,000 parts by mass, preferably 200 to 1,000 parts by mass. When the amount of the solvent used is 100 parts by mass or more, an increase in the viscosity of the mixed liquid (slurry) is suppressed, and suitable stirring becomes possible. In addition, when the amount of the solvent used is 10,000 parts by mass or less, it is possible to prevent the recovery and recycling costs of the treatment liquid from increasing. In addition, in the case of the second method, the amount of solvent used here refers to the total amount of solvent used for forming the first silicon compound-containing layer and forming the second silicon compound-containing layer.
上記混合液においては、本発明の効果を妨げない範囲内において、必要に応じて他の添加剤を配合してもよい。例えば、加水分解触媒、脱水縮合触媒等の触媒のほか、界面活性剤、金属腐食防止剤等が挙げられる。 If necessary, other additives may be added to the mixed solution as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples thereof include catalysts such as hydrolysis catalysts and dehydration condensation catalysts, as well as surfactants and metal corrosion inhibitors.
これらの中でも、加水分解触媒を好適に用いることができる。加水分解触媒の配合により、混合液のpHを調整するとともに、有機ケイ素化合物を効率的に加水分解及び脱水縮合させることができ、その結果、金属粒子の表面にケイ素化合物含有層を効率的良くかつ確実に形成することが可能となる。 Among these, a hydrolysis catalyst can be preferably used. By blending the hydrolysis catalyst, it is possible to adjust the pH of the mixed liquid and efficiently hydrolyze and dehydrate the organosilicon compound. As a result, the silicon compound-containing layer is efficiently formed on the surface of the metal particles It is possible to reliably form them.
加水分解触媒は、公知又は市販のものを使用すれば良く、特に限定されない。加水分解触媒としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸等の無機酸類;安息香酸、酢酸、クロロ酢酸、サリチル酸、シュウ酸、ピクリン酸、フタル酸、マロン酸等の有機酸類;ビニルホスホン酸、2-カルボキシエタンホスホン酸、2-アミノエタンホスホン酸、オクタンホスホン酸等のホスホン酸類等を用いることができる。これらの加水分解触媒は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、加水分解触媒としては、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ類;炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機アルカリ塩類;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、エチレンジアミン、ピリジン、アニリン、コリン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、グアニジン等のアミン類;蟻酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、蟻酸モノメチルアミン、酢酸ジメチルアミン、乳酸ピリジン、グアニジノ酢酸、酢酸アニリン等の有機酸の塩類を用いることもできる。これらの加水分解触媒は、1種又は2種以上で用いることができる。
A known or commercially available hydrolysis catalyst may be used, and is not particularly limited. Examples of hydrolysis catalysts include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; organic acids such as benzoic acid, acetic acid, chloroacetic acid, salicylic acid, oxalic acid, picric acid, phthalic acid, and malonic acid; vinylphosphonic acid. , 2-carboxyethanephosphonic acid, 2-aminoethanephosphonic acid and octanephosphonic acid. These hydrolysis catalysts may be used alone or in combination of two or more.
Examples of hydrolysis catalysts include inorganic alkalis such as ammonia, sodium hydroxide and potassium hydroxide; inorganic alkali salts such as ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate; monomethylamine, dimethylamine, Amines such as trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N,N-dimethylethanolamine, ethylenediamine, pyridine, aniline, choline, tetramethylammonium hydroxide, guanidine; ammonium formate, Organic acid salts such as ammonium acetate, monomethylamine formate, dimethylamine acetate, pyridine lactate, guanidinoacetic acid, and aniline acetate can also be used. These hydrolysis catalysts can be used alone or in combination of two or more.
加水分解触媒の添加量は、特に限定されないが、通常は金属粒子(固形分)100質量部に対して0.01質量部以上20質量部以下とすればよく、特に0.02質量部以上10質量部以下とすることが好ましい。前記添加量が0.01質量部以上であることによって、ケイ素化合物含有層の析出量が十分となり得る。また、前記添加量が20質量部以下であることによって、金属粒子の凝集が効果的に抑制され得る。 The amount of the hydrolysis catalyst to be added is not particularly limited, but is usually 0.01 parts by mass or more and 20 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the metal particles (solid content), particularly 0.02 parts by mass or more and 10 parts by mass. It is preferable to set it as part by mass or less. When the addition amount is 0.01 parts by mass or more, a sufficient amount of the silicon compound-containing layer can be deposited. Also, when the amount added is 20 parts by mass or less, aggregation of the metal particles can be effectively suppressed.
上記混合液の調製に際しては、これらの各成分が混合液中で均一になるように混合すればよく、その配合順序も特に制限されない。
本発明による金属顔料組成物の製造は、上記混合液の調製は適度な強度の攪拌下で行うことが好ましい。
In the preparation of the mixed liquid, it is sufficient that these components are mixed uniformly in the mixed liquid, and the mixing order is not particularly limited.
In the production of the metal pigment composition according to the present invention, it is preferable to prepare the mixed solution under moderately strong stirring.
混合液の温度は、常温又は加熱下のいずれでもよい。一般的には、混合液の温度は、20℃以上90℃以下とすればよく、特に30℃以上80℃以下の範囲に制御することが好ましい。前記温度が20℃以上であることによって、ケイ素化合物含有層の形成速度が高められ、処理時間を短くすることができる。一方、前記温度が90℃以下であることによって、反応を制御しやすくなり、所望の複合粒子が得られる確率を高めることができる。 The temperature of the mixed solution may be normal temperature or under heating. In general, the temperature of the mixed liquid should be 20°C or higher and 90°C or lower, and it is particularly preferable to control it in the range of 30°C or higher and 80°C or lower. When the temperature is 20° C. or higher, the formation speed of the silicon compound-containing layer can be increased and the treatment time can be shortened. On the other hand, when the temperature is 90° C. or lower, the reaction can be easily controlled, and the probability of obtaining desired composite particles can be increased.
混合液を撹拌するための撹拌機としては、特に限定されず、アルミニウム粒子と有機ケイ素化合物とを含む混合液を効率良く均一に撹拌することのできる公知の撹拌機を用いることができる。具体例としては、ニーダー、混練機、回転容器撹拌機、撹拌式反応槽、V型撹拌機、二重円錐型撹拌機、スクリューミキサー、シグマミキサー、フラッシュミキサー、気流撹拌機、ボールミル、エッジランナー等が挙げられる。撹拌機の更なる説明は、後述する。 The stirrer for stirring the mixed liquid is not particularly limited, and a known stirrer capable of efficiently and uniformly stirring the mixed liquid containing the aluminum particles and the organosilicon compound can be used. Specific examples include kneaders, kneaders, rotary vessel agitators, agitating reactors, V-type agitators, double cone agitators, screw mixers, sigma mixers, flash mixers, airflow agitators, ball mills, edge runners, etc. is mentioned. Further description of the agitator is provided below.
金属粒子と有機ケイ素化合物とを含む混合液を撹拌する際の混合液の温度は、通常10から100℃程度とすればよく、特に30℃以上80℃以下とすることが好ましい。この温度が10℃以上であることによって、十分な処理効果を得るための反応時間を短くすることができる。また、この温度が100℃以下であることによって、所望の金属顔料組成物を得るための反応の制御がより容易になる。 The temperature of the mixture containing the metal particles and the organosilicon compound is usually about 10 to 100°C, preferably 30°C or more and 80°C or less. When this temperature is 10° C. or higher, the reaction time for obtaining a sufficient treatment effect can be shortened. Further, when this temperature is 100° C. or less, it becomes easier to control the reaction for obtaining the desired metallic pigment composition.
混合液の撹拌時間は、所望のケイ素化合物含有層が形成されるのに十分な時間である限り特に限定されない。この攪拌時間は、例えば0.5時間以上10時間以下とすることが好ましく、1から5時間とすることがより好ましい。撹拌時間が0.5時間であることによって、十分な処理効果を得ることができる。また、撹拌時間が10時間以下によって、処理コストの増大を抑制することができる。 The stirring time of the mixed solution is not particularly limited as long as it is sufficient for forming the desired silicon compound-containing layer. The stirring time is, for example, preferably 0.5 hours or more and 10 hours or less, more preferably 1 to 5 hours. A sufficient treatment effect can be obtained by stirring for 0.5 hours. Moreover, an increase in processing cost can be suppressed by setting the stirring time to 10 hours or less.
上記混合液において、ケイ素含有原料を加水分解/縮合反応させることにより金属粒子の表面に(あるいは第2の被覆層を介して)ケイ素化合物含有層が形成される。この加水分解/縮合反応は、特に混合液のpH調整等により行うことができる。 In the mixed solution, a silicon compound-containing layer is formed on the surface of the metal particles (or through the second coating layer) by hydrolyzing/condensing the silicon-containing raw material. This hydrolysis/condensation reaction can be carried out particularly by adjusting the pH of the mixture.
pH調整に際しては、特にケイ素化合物含有層が金属粒子表面に(あるいは第2の被覆層を介して)形成される段階において、混合液のpH値が変化するので、pH値が一定の範囲内を維持できるように適宜調整することが望ましい。その際、加水分解触媒を添加することによりpH値を調整することが望ましいが、本発明による金属顔料組成物の特性を損なわない限り、他の酸性又はアルカリ性の化合物を用いてpH値を調整してもよい。 When adjusting the pH, since the pH value of the mixed solution changes particularly at the stage where the silicon compound-containing layer is formed on the surface of the metal particles (or via the second coating layer), the pH value must be within a certain range. It is desirable to make appropriate adjustments so that it can be maintained. At that time, it is desirable to adjust the pH value by adding a hydrolysis catalyst, but other acidic or alkaline compounds may be used to adjust the pH value as long as the properties of the metal pigment composition according to the present invention are not impaired. may
加水分解触媒として塩基性の加水分解触媒を用いる場合は、pH値を7以上11以下とすることが好ましく、特に7.5以上10以下とすることがより好ましい。pH値が7以上であることによって、ケイ素化合物含有層が迅速に形成され得る。一方、pH値が11以下であることによって、金属粒子の凝集や光輝性の低下が抑制され得、また、腐食による水素ガスの発生が防止され得る。 When a basic hydrolysis catalyst is used as the hydrolysis catalyst, the pH value is preferably 7 or more and 11 or less, more preferably 7.5 or more and 10 or less. A silicon compound-containing layer can be rapidly formed by a pH value of 7 or more. On the other hand, when the pH value is 11 or less, aggregation of metal particles and deterioration of brightness can be suppressed, and generation of hydrogen gas due to corrosion can be prevented.
加水分解触媒として酸性の加水分解触媒を用いる場合は、pH値を1.5以上4以下とすることが好ましく、特に2以上3以下とすることがより好ましい。pH値が1.5以上であることによって、反応が適当に制御され、所望の複合粒子を含む金属顔料組成物を得ることが容易になる。他方、pH値が4以下であることによって、ケイ素化合物含有層の析出速度を高く保持することができる。 When an acidic hydrolysis catalyst is used as the hydrolysis catalyst, the pH value is preferably 1.5 or more and 4 or less, more preferably 2 or more and 3 or less. When the pH value is 1.5 or higher, the reaction can be appropriately controlled, making it easier to obtain a metallic pigment composition containing desired composite particles. On the other hand, when the pH value is 4 or less, the deposition rate of the silicon compound-containing layer can be kept high.
上記第1の方法および第2の方法のいずれを採用する場合であっても、上記の一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の加水分解物及び/又はその縮合物は、金属粒子(固形分)100質量部に対し、加水分解及び縮合反応が完了した状態換算で0.01から50質量部添加することが好ましく、1から30質量部添加することが更に好ましい。また、上記の一般式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤、及び/又はそれらの部分縮合物由来の加水分解物及び/又はその縮合物は、金属粒子(固形分)100質量部に対し、加水分解及び縮合反応が完了した状態換算で、合計で0.01から0.8質量部添加され、0.01から0.7質量部添加することが更に好ましい。 In the case of adopting either the first method or the second method, the hydrolyzate and/or condensate of the organosilicon compound represented by the general formula (1) is a metal particle ( It is preferable to add 0.01 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 30 parts by mass, based on 100 parts by mass of solid content) in terms of the state in which the hydrolysis and condensation reactions are completed. Further, the silane coupling agent represented by any one of the above general formulas (2) to (4), and / or hydrolyzate derived from partial condensate thereof and / or condensate thereof, metal particles (solid 0.01 to 0.8 parts by mass, more preferably 0.01 to 0.7 parts by mass, based on 100 parts by mass of hydrolysis and condensation reactions.
一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の加水分解物及び/又はその縮合物の添加量は、金属顔料組成物の製造にあたって使用した一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の質量に、当該有機ケイ素化合物が全て加水分解し、縮合反応した場合の反応前後の質量比を乗ずることにより、算出することができる。
例えば、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物としてテトラエトキシシラン(TEOS)を使用した場合には、以下の加水分解及び縮合反応前後の質量比を用いて、有機ケイ素化合物の加水分解物及び/又はその縮合物の添加量を算出することができる。
(加水分解)
Si(OC2H5)4(分子量:208) + 4H2O
→ Si(OH)4(分子量:96) + (C2H5OH)4
(縮合)
Si(OH)4(分子量:96)+ Si(OH)4(分子量:96)
→ (SiO2)2(分子量:60×2) + 4H2O
以上の加水分解及び縮合反応前後で、質量は60/208=0.288倍となるので、例えば金属粒子(固形分)100質量部に対して、TEOSを10質量部使用した場合には、その加水分解物及び/又はその縮合物の添加量は、その0.288倍、すなわち2.88質量部になる。
The amount of the hydrolyzate and/or condensate of the organosilicon compound represented by the general formula (1) to be added is the mass of the organosilicon compound represented by the general formula (1) used in the production of the metal pigment composition. is multiplied by the mass ratio before and after the reaction when all of the organosilicon compound is hydrolyzed and condensation reaction is performed.
For example, when tetraethoxysilane (TEOS) is used as the organosilicon compound represented by the general formula (1), the hydrolyzate of the organosilicon compound is obtained using the following mass ratios before and after the hydrolysis and condensation reaction. and/or the amount of the condensate to be added can be calculated.
(Hydrolysis)
Si( OC2H5 ) 4 ( molecular weight: 208) + 4H2O
→ Si(OH) 4 (molecular weight: 96) + (C 2 H 5 OH) 4
(condensation)
Si(OH) 4 (molecular weight: 96) + Si(OH) 4 (molecular weight: 96)
→ (SiO 2 ) 2 (molecular weight: 60×2) + 4H 2 O
Before and after the above hydrolysis and condensation reactions, the mass becomes 60/208=0.288 times. The amount of the hydrolyzate and/or its condensate added is 0.288 times that amount, ie, 2.88 parts by mass.
同様に、一般式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤等の加水分解物及び/又はその縮合物の添加量も、金属顔料組成物の製造にあたって使用した一般式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤、及び/又はその部分縮合物の質量に、当該シランカップリング剤及び/又はその部分縮合物が全て加水分解し、縮合反応した場合の反応前後の質量比を乗ずることにより、算出することができる。
例えば、一般式(2)で表されるシランカップリング剤としてメチルトリメトキシシシランを使用した場合には、以下の加水分解及び縮合反応前後の質量比を用いて、シランカップリング剤の加水分解物及び/又はその縮合物の添加量を算出することができる。
(加水分解)
CH3Si(OCH3)3(分子量:136) + 3H2O
→ CH3Si(OH)3(分子量:94) + (CH3OH)3
(縮合)
CH3Si(OH)3(分子量:94) + CH3Si(OH)3(分子量:94)
→ (SiCH3O1.5)2(分子量:67×2) + 3H2O
以上の加水分解/縮合反応の前後で、質量は67/136=0.49倍となるので、例えば金属粒子(固形分)100質量部に対して、メチルトリメトキシシシランを1.23質量部使用した場合には、その加水分解物及び/又はその縮合物の添加量は、その0.49倍、すなわち0.60質量部になる。
Similarly, the addition amount of the hydrolyzate such as the silane coupling agent represented by any one of the general formulas (2) to (4) and / or the condensate thereof is also the general formula used in the production of the metal pigment composition The silane coupling agent and/or the partial condensate thereof are all hydrolyzed to the mass of the silane coupling agent and/or the partial condensate thereof represented by any one of (2) to (4), and the condensation reaction It can be calculated by multiplying the mass ratio before and after the reaction.
For example, when methyltrimethoxysilane is used as the silane coupling agent represented by the general formula (2), the hydrolysis of the silane coupling agent is performed using the following mass ratios before and after the hydrolysis and condensation reaction. It is possible to calculate the addition amount of the product and/or its condensate.
(Hydrolysis)
CH3Si(OCH3)3 ( molecular weight: 136) + 3H2O
→ CH 3 Si(OH) 3 (molecular weight: 94) + (CH 3 OH) 3
(condensation)
CH3Si(OH) 3 (molecular weight: 94) + CH3Si (OH) 3 ( molecular weight: 94)
→ (SiCH 3 O 1.5 ) 2 (molecular weight: 67×2) + 3H 2 O
Before and after the above hydrolysis/condensation reaction, the mass becomes 67/136=0.49 times. When used, the amount of the hydrolyzate and/or the condensate added is 0.49 times that, ie, 0.60 parts by mass.
また、上記第1の方法および第2の方法のいずれを採用する場合であっても、金属粒子は、ケイ素化合物源である有機ケイ素化合物と合わせる前に(あるいは、第2被覆層を形成する場合はモリブデン化合物と合わせる前に)、水、親水性有機溶剤、またはこれらの混合溶媒中に十分に分散させておくことが好ましい。この事前分散(初期分散)において、好ましくは、分散液の一部(例えば、1分あたり、分散液全体の0.5質量%以上30質量%以下、好ましくは1質量%以上20質量%以下、より好ましくは1質量%以上15質量%以下)を分散槽の外部にいったん抜き出してから分散槽中に再度に戻す外部循環を行うことによって、分散の程度をより高めることができる。外部循環の流路の途中で、分散槽の外部にて超音波処理を行うことによって、分散性を更に高めることができる。
超音波処理は、特に限定されないが、通常10W以上1000W以下、好ましくは50以上800W以下で、通常20秒以上10分以下、好ましくは30秒から5分程度行うことができる。また、この事前分散のための溶媒の使用量は、攪拌の強度を適切に調節して十分な分散を得る観点から、金属粒子(固形分)100質量部に対して通常100から10000質量部程度であってよく、200質量部以上5000質量部以下であることが好ましい、300質量部以上1000質量部以下であることがより好ましい。
このような金属粒子の事前分散は、通常は10℃以上80℃以下、好ましくは15℃以上60℃以下、最も好ましくは室温前後(20から30℃程度)にて行うことができる。また、金属粒子の事前分散は、(超音波処理を行う場合はそれも含めて)5分から10時間の間、好ましくは10分から5時間の間行うことができる。
Also, in the case of adopting either the first method or the second method, the metal particles are mixed with the organosilicon compound as the source of the silicon compound (or when forming the second coating layer). (before combining with the molybdenum compound), it is preferably sufficiently dispersed in water, a hydrophilic organic solvent, or a mixed solvent thereof. In this pre-dispersion (initial dispersion), preferably, part of the dispersion (for example, 0.5% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, per minute of the entire dispersion, More preferably, 1% by mass or more and 15% by mass or less) is extracted from the dispersing tank and then returned to the dispersing tank. Dispersibility can be further enhanced by performing ultrasonic treatment outside the dispersing tank in the middle of the external circulation flow path.
Although the ultrasonic treatment is not particularly limited, it can be usually performed at 10 W or more and 1000 W or less, preferably 50 or more and 800 W or less, and usually 20 seconds or more and 10 minutes or less, preferably about 30 seconds to 5 minutes. In addition, the amount of the solvent used for this pre-dispersion is usually about 100 to 10000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal particles (solid content) from the viewpoint of appropriately adjusting the strength of stirring to obtain sufficient dispersion. It is preferably 200 parts by mass or more and 5000 parts by mass or less, and more preferably 300 parts by mass or more and 1000 parts by mass or less.
Such pre-dispersion of the metal particles can be carried out usually at 10° C. or higher and 80° C. or lower, preferably 15° C. or higher and 60° C. or lower, most preferably around room temperature (about 20 to 30° C.). Also, the pre-dispersion of the metal particles (including ultrasonic treatment, if any) can be carried out for a period of 5 minutes to 10 hours, preferably 10 minutes to 5 hours.
(3)第2被覆層の形成工程
上述のとおり、第2被覆層は、(形成される場合には)特に金属粒子とケイ素化合物含有層との間に形成されることが好ましい。従って、「金属粒子/第2被覆層/ケイ素化合物含有層」という層構成を好適に採用することができる。
第2被覆層は、特に限定されないが、モリブデン含有被膜、リン酸化合物被膜等であってよい。モリブデン含有被膜を構成するモリブデン含有物の好ましい例としては、特開2019-151678号公報に開示された混合配位型ヘテロポリアニオン化合物が挙げられる。混合配位型ヘテロポリアニオン化合物を含め、第2被覆層の構成成分の例については上述したとおりである。
以降では、金属粒子とケイ素化合物含有層との間に第2被覆層としてモリブデン含有被膜を形成する態様を例に挙げて説明する。
(3) Step of Forming Second Coating Layer As described above, the second coating layer (if formed) is preferably formed particularly between the metal particles and the silicon compound-containing layer. Therefore, a layer structure of "metal particles/second coating layer/silicon compound-containing layer" can be preferably adopted.
The second coating layer is not particularly limited, but may be a molybdenum-containing coating, a phosphate compound coating, or the like. Preferred examples of the molybdenum-containing material constituting the molybdenum-containing coating include the mixed coordination heteropolyanion compound disclosed in JP-A-2019-151678. Examples of constituents of the second coating layer, including mixed-coordination heteropolyanion compounds, are described above.
Hereinafter, an embodiment in which a molybdenum-containing film is formed as the second coating layer between the metal particles and the silicon compound-containing layer will be described as an example.
金属粒子とケイ素化合物含有層との間に第2被覆層としてモリブデン含有被膜を形成する場合、ケイ素化合物含有層の形成に先立って、金属粒子とモリブデン化合物(典型的には混合配位型ヘテロポリアニオン化合物)とを含む混合液を撹拌することにより、金属粒子表面にモリブデン含有被膜を形成することができる。 When forming a molybdenum-containing coating as a second coating layer between the metal particles and the silicon compound-containing layer, prior to the formation of the silicon compound-containing layer, the metal particles and the molybdenum compound (typically mixed coordination heteropolyanion compound), a molybdenum-containing coating can be formed on the surface of the metal particles.
金属粒子表面にモリブデン含有被膜を形成する方法としては、特に限定されず、水系溶媒中に金属粒子とモリブデン化合物とを含む混合液を均一に撹拌することのできる方法であれば良い。例えば、金属粒子とモリブデン化合物を含む混合液をスラリー状態又はペースト状態で撹拌又は混練することにより、金属粒子表面にモリブデン含有被膜を形成することができる。混合液中においては、モリブデン化合物は溶解していても、あるいは分散していてもよい。 The method for forming the molybdenum-containing coating on the surface of the metal particles is not particularly limited, and any method may be used as long as the mixed liquid containing the metal particles and the molybdenum compound in the aqueous solvent can be uniformly stirred. For example, a molybdenum-containing coating can be formed on the surface of the metal particles by stirring or kneading a mixture containing metal particles and a molybdenum compound in a slurry or paste state. The molybdenum compound may be dissolved or dispersed in the mixture.
また、金属粒子とモリブデン化合物とを含む混合液を撹拌するための撹拌機としては、特に限定されず、アルミニウム粒子とモリブデン化合物とを含む混合液を効率良く均一に撹拌することのできる公知の撹拌機を用いることができる。具体例としては、ニーダー、混練機、回転容器撹拌機、撹拌式反応槽、V型撹拌機、二重円錐型撹拌機、スクリューミキサー、シグマミキサー、フラッシュミキサー、気流撹拌機、ボールミル、エッジランナー等が挙げられる。撹拌機の攪拌翼の例は、特に限定されないが、アンカー翼、パドル翼、プロペラ翼、タービン翼等を挙げることができる。 Further, the stirrer for stirring the mixed liquid containing the metal particles and the molybdenum compound is not particularly limited, and a known stirrer capable of efficiently and uniformly stirring the mixed liquid containing the aluminum particles and the molybdenum compound is used. machine can be used. Specific examples include kneaders, kneaders, rotary vessel agitators, agitating reactors, V-type agitators, double cone agitators, screw mixers, sigma mixers, flash mixers, airflow agitators, ball mills, edge runners, etc. is mentioned. Examples of the stirring blades of the stirrer are not particularly limited, but anchor blades, paddle blades, propeller blades, turbine blades and the like can be mentioned.
モリブデン化合物の使用量は、用いるモリブデン化合物の種類等に応じて適宜設定できる。この使用量は、一般的には金属粒子(固形分)100質量部に対して0.02質量部以上20質量部以下とすればよく、特に0.1質量部以上10質量部以下とすることが好ましい。前記含有量が0.02質量部以上であることによって、十分な処理効果を得ることができる。また、前記含有量が20質量部以下であることによって、得られる金属顔料組成物の光輝性を高く保持することができる。 The amount of the molybdenum compound used can be appropriately set according to the type of molybdenum compound used. The amount used is generally 0.02 parts by mass or more and 20 parts by mass or less per 100 parts by mass of the metal particles (solid content), and particularly 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less. is preferred. When the content is 0.02 parts by mass or more, a sufficient treatment effect can be obtained. Moreover, when the content is 20 parts by mass or less, the resulting metallic pigment composition can maintain high luster.
金属粒子とモリブデン化合物との混合に用いる溶媒としては、通常は、水、親水性有機溶剤、またはこれらの混合溶媒を用いることができる。 As a solvent used for mixing the metal particles and the molybdenum compound, water, a hydrophilic organic solvent, or a mixed solvent thereof can usually be used.
親水性有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール、オクタノール等のアルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテルアルコール類及びそのエステル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、エチレンプロピレングリコールのグリコール類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、アセトン、メトキシプロパノール、エトキシプロパノール、その他のアルコキシアルコール類等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of hydrophilic organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropanol, octanol; ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monoethyl ether. , propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether and other ether alcohols and their esters; ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol , ethylene propylene glycol; ethyl cellosolve, butyl cellosolve, acetone, methoxypropanol, ethoxypropanol, and other alkoxy alcohols. These can use 1 type(s) or 2 or more types.
第2被覆層の形成工程における溶媒の使用量(金属粒子の事前分散を行う場合はそのための溶媒量を除く)は、特に制限されないが、通常は金属粒子(固形分)100質量部に対して50質量部以上5000質量部以下であることが好ましく、100質量部以上2000質量部以下であることがより好ましい。溶媒の使用量が50質量部以上であることによって、モリブデン化合物の偏在および金属粒子の凝集を抑制することができる。また、溶媒の使用量が5000質量部以下であることによって、金属粒子に対してモリブデン化合物による十分な処理効果を得ることができる。 The amount of solvent used in the step of forming the second coating layer (excluding the amount of solvent for pre-dispersion of metal particles) is not particularly limited, but usually metal particles (solid content) per 100 parts by mass It is preferably 50 parts by mass or more and 5000 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or more and 2000 parts by mass or less. When the amount of the solvent used is 50 parts by mass or more, uneven distribution of the molybdenum compound and aggregation of the metal particles can be suppressed. Further, when the amount of the solvent used is 5000 parts by mass or less, a sufficient effect of treating the metal particles with the molybdenum compound can be obtained.
金属粒子とモリブデン化合物とを含む混合液を撹拌する際の混合液の温度は、通常10から100℃程度とすればよく、特に30℃以上80℃以下とすることが好ましい。この温度が10℃以上であることによって、十分な処理効果を得るための反応時間を短くすることができる。また、この温度が100℃以下であることによって、所望の金属顔料組成物を得るための反応の制御がより容易になる。 The temperature of the mixed liquid when stirring the mixed liquid containing the metal particles and the molybdenum compound is usually about 10 to 100°C, preferably 30°C or higher and 80°C or lower. When this temperature is 10° C. or higher, the reaction time for obtaining a sufficient treatment effect can be shortened. Further, when this temperature is 100° C. or less, it becomes easier to control the reaction for obtaining the desired metal pigment composition.
混合液の撹拌時間は、所望のモリブデン含有被膜が形成されるのに十分な時間である限り特に限定されない。この攪拌時間は、例えば0.5時間以上10時間以下とすることが好ましく、1時間以上5時間以下とすることがより好ましい。撹拌時間が0.5時間であることによって、十分な処理効果を得ることができる。また、撹拌時間が10時間以下によって、処理コストの増大を抑制することができる。 The stirring time of the mixed solution is not particularly limited as long as it is sufficient for forming the desired molybdenum-containing coating. The stirring time is, for example, preferably 0.5 hours or more and 10 hours or less, more preferably 1 hour or more and 5 hours or less. A sufficient treatment effect can be obtained by stirring for 0.5 hours. Moreover, an increase in processing cost can be suppressed by setting the stirring time to 10 hours or less.
金属粒子とモリブデン化合物とを含む混合液の撹拌が終了した後、第2被覆層が形成された粒子を回収することができる。この場合、必要に応じて公知の洗浄、固液分離等を適宜実施することができる。例えば、親水性溶有機剤を用いて混合液を洗浄した後、フィルター等を用いて濾過して、モリブデン含有被膜を有する金属粒子を含有するケーキから水と未反応物を除去することが好ましい。このようにして第2被覆層であるモリブデン含有被膜を形成することができる。他の第2被覆層を形成する場合も、上記の方法に準じて実施することができる。 After the mixture containing the metal particles and the molybdenum compound has been stirred, the particles having the second coating layer formed thereon can be collected. In this case, well-known washing, solid-liquid separation, etc. can be appropriately carried out as necessary. For example, it is preferable to remove water and unreacted substances from the cake containing the metal particles having the molybdenum-containing coating by washing the mixture with a hydrophilic solvent and then filtering it with a filter or the like. In this manner, a molybdenum-containing coating, which is the second coating layer, can be formed. Also when forming other 2nd coating layers, it can implement according to said method.
金属粒子上に第2被覆層(モリブデン含有被膜)に次いでケイ素化合物含有層を形成する態様においては、金属粒子とモリブデン化合物とを含む混合液の撹拌が終了した後、第2被覆層が形成された粒子を回収することなく、その系中に、ケイ素化合物源(典型的には、上記式(1)で表される有機ケイ素化合物、例えばテトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物、ならびに上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤の少なくとも1種)の水および/または親水性有機溶剤の分散液を直接添加・攪拌してよい。このとき、第2被覆層が形成された粒子を含む系中に、上記式(1)で表される有機ケイ素化合物、例えばテトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物の分散液を添加し、次いで上記式(2)から(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤の少なくとも1種の分散液を添加・攪拌してもよい(上述の「ケイ素化合物含有層の形成工程」における第2方法を参照)。 In the embodiment in which the second coating layer (molybdenum-containing coating) and then the silicon compound-containing layer are formed on the metal particles, the second coating layer is formed after stirring the mixed liquid containing the metal particles and the molybdenum compound. Without recovering the particles, a silicon compound source (typically, an organosilicon compound represented by the above formula (1), such as tetraalkoxysilane and/or a condensate thereof, and the above formula ( At least one of the silane coupling agents represented by any one of 2) to (4) may be directly added and stirred in water and/or a hydrophilic organic solvent dispersion. At this time, an organosilicon compound represented by the above formula (1), such as a tetraalkoxysilane and/or a condensate dispersion thereof, is added to the system containing the particles on which the second coating layer is formed, and then the above A dispersion of at least one of the silane coupling agents represented by any of formulas (2) to (4) may be added and stirred (the second method in the above-mentioned "silicon compound-containing layer forming step" ).
(4)攪拌条件
本発明に係る金属顔料組成物の製造においては、少なくともケイ素化合物含有層の形成工程を攪拌下で実施することが必要である。また、本発明に係る金属顔料組成物の製造においては、ケイ素化合物含有層の形成工程だけでなく、第2被覆層の形成工程も、攪拌下で実施することが好ましい。上述の金属粒子の事前分散を行う態様においては、これも攪拌下で実施することがより好ましい。また、本発明に係る金属顔料組成物の製造においては、金属粒子の事前分散、第2被覆層の形成工程、ケイ素化合物含有層の形成工程を含めて全行程を攪拌下で実施することが更に好ましい。
本発明に係る金属顔料組成物の製造において少なくともケイ素化合物含有層の形成工程を適切に制御された攪拌下で実施することによって、ケイ素化合物含有層を介して複合粒子どうしが付着したり、あるいは金属粒子からなる凝集粒子ごとケイ素化合物含有層で被覆される現象を効果的に抑制ないしは防止したりすることが可能である。また、金属粒子の事前分散、第2被覆層の形成工程、ケイ素化合物含有層の形成工程を含めて(金属粒子表面に形成すべき層がすべて形成され終わる時点まで)、全行程を攪拌下で実施することによって、上記(1)から(6)の物性要件の全てを満たす本発明に係る金属顔料組成物をより容易に得ることが可能になる。
以下に述べる攪拌条件の説明は、本発明に係る金属顔料組成物の製造におけるいずれの工程にも当てはまり得る。
(4) Stirring Conditions In the production of the metal pigment composition according to the present invention, at least the step of forming the silicon compound-containing layer must be carried out under stirring. Moreover, in the production of the metal pigment composition according to the present invention, it is preferable to carry out not only the step of forming the silicon compound-containing layer but also the step of forming the second coating layer under stirring. In the embodiment in which the metal particles are pre-dispersed as described above, this is also preferably carried out under stirring. Further, in the production of the metal pigment composition according to the present invention, it is further preferable to carry out all the steps including pre-dispersion of the metal particles, the step of forming the second coating layer, and the step of forming the silicon compound-containing layer under stirring. preferable.
In the production of the metal pigment composition according to the present invention, at least the step of forming the silicon compound-containing layer is carried out under appropriately controlled stirring, whereby the composite particles adhere to each other through the silicon compound-containing layer, or the metal It is possible to effectively suppress or prevent a phenomenon in which aggregated particles of particles are coated with a silicon compound-containing layer. In addition, the entire process, including the pre-dispersion of the metal particles, the step of forming the second coating layer, and the step of forming the silicon compound-containing layer (until the formation of all the layers to be formed on the surfaces of the metal particles is completed), was carried out under stirring. By doing so, it becomes possible to more easily obtain the metal pigment composition according to the present invention that satisfies all of the physical property requirements (1) to (6) above.
The following description of stirring conditions can apply to any step in the production of the metallic pigment composition according to the present invention.
攪拌は、公知又は市販の攪拌装置により実施することが可能である。例えば、ニーダー、混練機、回転容器撹拌機、撹拌式反応槽、V型撹拌機、二重円錐型撹拌機、スクリューミキサー、シグマミキサー、フラッシュミキサー、気流撹拌機、ボールミル、エッジランナー等の少なくとも1つを用いることができる。 Stirring can be carried out with a known or commercially available stirring device. For example, at least one of kneader, kneader, rotary vessel agitator, agitating reactor, V-type agitator, double cone agitator, screw mixer, sigma mixer, flash mixer, airflow agitator, ball mill, edge runner, etc. one can be used.
攪拌は、特に温和な条件で行うことが好ましい。
ここで温和な条件とは、ケイ素化合物含有層の形成工程を攪拌翼の先端速度が0.5m/秒以上20m/秒以下の低速での攪拌を行うことを指す。
このような低速での攪拌を行うことにより、金属粒子の表面にケイ素化合物含有層を少なくとも1層含む被覆層を形成させることによって得られる複合粒子のうち、微小粒径の複合粒子(具体的には、0.1μm未満の粒径を有する複合粒子は、大きさが小さすぎて本発明の性能に与える影響は無視できるため複合粒子としては考慮しないので、0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子を指す)の発生を効果的に抑制することができるからである。具体的には、金属顔料組成物中の0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子の個数割合を同金属顔料組成物中に占める複合粒子の総数に対して10%以下に抑制することができる。この温和な条件での攪拌は、上述した温和な条件での磨砕や分級と併用することにより、微小粒径の複合粒子の割合をより効果的に減らすことができる。
Stirring is preferably carried out under particularly mild conditions.
The term "mild conditions" as used herein means that the step of forming the silicon compound-containing layer is performed by stirring at a low speed with a tip speed of the stirring blade of 0.5 m/sec or more and 20 m/sec or less.
Among the composite particles obtained by forming a coating layer containing at least one silicon compound-containing layer on the surface of the metal particles by performing such low-speed stirring, composite particles having a small particle size (specifically, Since composite particles having a particle size of less than 0.1 μm are too small to affect the performance of the present invention, they are not considered as composite particles. This is because it is possible to effectively suppress the generation of the composite particles having Specifically, the number ratio of composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less in the metallic pigment composition is suppressed to 10% or less of the total number of composite particles in the metallic pigment composition. can be done. Stirring under this mild condition can more effectively reduce the ratio of composite particles with fine particle diameters by using it in combination with the grinding and classification under mild conditions described above.
上記攪拌機の中でも、攪拌翼によって攪拌する攪拌槽型の装置を用いることが好ましい。攪拌翼によって、液相を含む反応系全体を流動させる循環作用と共に、圧力剪断作用を発揮する結果、複合粒子の凝集の生成をより効果的に抑制することができる。 Among the above stirrers, it is preferable to use a stirring tank type device that stirs with stirring blades. The stirring blade exerts a pressure shearing action as well as a circulating action for fluidizing the entire reaction system including the liquid phase, and as a result, it is possible to more effectively suppress the formation of agglomeration of the composite particles.
攪拌翼の形状は、特に限定されず、例えば、アンカー型、プロペラ形、タービン形、傾斜タービン形、ファンタービン形、パドル形、傾斜パドル形、ゲート形を用いることができる。マックスブレンド翼(住友重機械プロセス機器(株)社製)やフルゾーン翼((株)神鋼環境ソリューション社製)等も好適である。また、これら形状の攪拌翼を多段で組み合わせることもできる。 The shape of the stirring blade is not particularly limited, and for example, anchor type, propeller type, turbine type, inclined turbine type, fan turbine type, paddle type, inclined paddle type, and gate type can be used. Maxblend blades (manufactured by Sumitomo Heavy Industries Process Equipment Co., Ltd.) and full zone blades (manufactured by Shinko Environmental Solutions Co., Ltd.) are also suitable. Moreover, the stirring blades having these shapes can be combined in multiple stages.
攪拌速度は、攪拌によって生じる渦(ボルテックス)により攪拌翼が露出しない程度で攪拌されることが好ましい。また、攪拌により生じる渦を抑えるために、円筒型槽、角型槽又は邪魔板を設置した槽等を好適に用いることができる。 The stirring speed is preferably such that the stirring impeller is not exposed by the vortex generated by the stirring. Also, in order to suppress the vortex caused by stirring, a cylindrical tank, a rectangular tank, or a tank provided with a baffle plate can be preferably used.
本発明に係る複合粒子を含む金属顔料組成物の製造においては、混合液の量、物性(密度、粘度等)との関係で最適な攪拌槽や攪拌翼のサイズ、攪拌翼の速度を設定することが望ましい。攪拌槽のサイズは一連の工程で用いる混合液の最大量が攪拌槽の20%以上80%以下となるように選択するのがよい。円筒形の攪拌槽の場合は、攪拌槽の高さ(L)と内径(D)の比がL/Dが0.5以上3.0以下の範囲とすることが一般的であり、通常1以上2以下の範囲とする。また、攪拌翼のサイズは、最大直径が攪拌槽の内径の0.2以上0.9以下の範囲とすることが一般的であり、0.4以上0.6以下の程度とするのがよい。攪拌翼の形状(長さを含む)は、混合液の物性によって適切に選ぶのが望ましく、工程全般において攪拌槽全体が攪拌されていることが重要である。特に液面や攪拌槽の底面近くに攪拌されていない滞留部ができないように上下流が発生しやすい傾斜パドル型や傾斜タービン型、プロペラ型を多段に組み合わせたり、マックスブレンド翼やフルゾーン翼を用いたりするのが好ましい。この際、攪拌翼と攪拌槽内面(邪魔板を含む)との距離は5mm以上離すことが望ましい。このようにすることで金属粒子の破損や変形を抑制することが容易となる。 In the production of the metal pigment composition containing the composite particles according to the present invention, the optimum size of the stirring tank and stirring blades and the speed of the stirring blades are set in relation to the amount of the mixed liquid and the physical properties (density, viscosity, etc.). is desirable. The size of the stirring tank should be selected so that the maximum amount of the liquid mixture used in a series of steps is 20% or more and 80% or less of the stirring tank. In the case of a cylindrical stirring tank, the ratio of the height (L) to the inner diameter (D) of the stirring tank is generally in the range of 0.5 or more and 3.0 or less. The range is 2 or less. In addition, the maximum diameter of the stirring blade is generally in the range of 0.2 or more and 0.9 or less of the inner diameter of the stirring vessel, and is preferably about 0.4 or more and 0.6 or less. . The shape (including length) of the stirring blades is desirably selected appropriately according to the physical properties of the mixed liquid, and it is important that the entire stirring tank is stirred throughout the entire process. In particular, in order to prevent unstirred stagnant areas near the liquid surface and the bottom of the agitation tank, the inclined paddle type, inclined turbine type, and propeller type, which tend to generate upstream and downstream, are combined in multiple stages, and Maxblend impeller and full zone impeller are used It is preferable to At this time, it is desirable that the distance between the stirring blade and the inner surface of the stirring vessel (including the baffle plate) is 5 mm or more. By doing so, it becomes easy to suppress breakage and deformation of the metal particles.
攪拌翼の速度は、先端が0.5m/s以上20m/s以下であることが好ましく、1m/s以上15m/s以下であることがより好ましく、2m/s以上10m/s以下であることがさらに好ましい。攪拌翼先端の速度が0.5m/s以上20m/s以下の範囲内であることによって、生成される金属顔料組成物中の複合粒子の分散性を高めることができ、ひいては、個々の粒子の凝集性が小さく、優れた隠蔽性、色調を有し、ガスの発生が少ない金属顔料組成物を得ることがより容易になる。また、攪拌の線速が上記範囲内であることによって、金属粒子(例えば鱗片状のアルミニウム粉)の破損が防止されると共に、加水分解/縮合反応の速度が適度に制御され、複合粒子の凝集が効果的に抑制され得る。 The speed of the stirring blade is preferably 0.5 m/s or more and 20 m/s or less at the tip, more preferably 1 m/s or more and 15 m/s or less, and 2 m/s or more and 10 m/s or less. is more preferred. When the speed of the tip of the stirring blade is in the range of 0.5 m/s or more and 20 m/s or less, the dispersibility of the composite particles in the metal pigment composition to be produced can be enhanced, and thus the individual particles can be separated. It becomes easier to obtain a metal pigment composition that has less agglomeration, excellent hiding power and color tone, and less gas generation. In addition, when the linear speed of stirring is within the above range, damage to the metal particles (for example, scale-like aluminum powder) is prevented, and the speed of the hydrolysis/condensation reaction is appropriately controlled, resulting in aggregation of the composite particles. can be effectively suppressed.
(5)複合粒子の回収工程
金属粒子にケイ素化合物含有層(及び任意選択で第2被覆層)を形成する工程が終了した後は、得られた複合粒子を回収することができる。回収にあたり、必要に応じて、洗浄、固液分離等の公知の処理を実施することもできる。例えば、有機溶剤を用いて分散液を洗浄した後にフィルターを用いて濾過し、複合粒子を含有するケーキから水と未反応物を除去することが好ましい。また、その後、必要に応じて、複合粒子を含有するケーキを例えば100から500℃の範囲の温度で加熱処理してもよい。このように回収された複合粒子は、後述のとおり、通常、製造過程で用いられた少量の水/親水性溶媒を含む溶媒が残存し同伴した金属顔料組成物を構成し得る。
(5) Composite Particle Recovery Step After the step of forming the silicon compound-containing layer (and optionally the second coating layer) on the metal particles, the resulting composite particles can be recovered. Upon recovery, known treatments such as washing and solid-liquid separation can be carried out as necessary. For example, it is preferable to remove water and unreacted substances from the composite particle-containing cake by washing the dispersion with an organic solvent and then filtering it with a filter. Moreover, after that, if necessary, the cake containing the composite particles may be heat-treated, for example, at a temperature in the range of 100 to 500°C. The composite particles recovered in this manner can constitute a metal pigment composition in which a solvent, including a small amount of water/hydrophilic solvent used in the manufacturing process, remains and is entrained, as will be described later.
4.金属顔料組成物
上述のようにして得られた本発明の金属顔料組成物は、金属粒子及びその表面上にある1層以上の被覆層を含む複合粒子を含み、また、固形分(不揮発分)の残分として、製造過程で用いられた水/親水性溶媒等の溶媒を含む金属顔料組成物を成していると捉えられる。
金属顔料組成物には、通常、有機ケイ素化合物(例えば、上記一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の少なくとも一種と、上記一般式(2)、(3)及び(4)のいずれかで表されるシランカップリング剤、並びにそれらの部分縮合物から選ばれる少なくとも一種)の加水分解物及び/又はその縮合物であるケイ素化合物が、金属粒子100質量部に対して、加水分解/縮合反応が完了した状態換算で0.02から50質量部存在し得る。
金属顔料組成物には、任意選択の第2被覆層を形成する化合物(第2被覆層としてモリブデン含有被膜を形成する任意選択の態様にあってはモリブデン含有化合物、例えば混合配位型ヘテロポリアニオン化合物)が、金属粒子100質量部に対して、0.01から10質量部存在し得る。
金属顔料組成物には、任意選択の有機オリゴマーまたはポリマーが、金属粒子100質量部に対して、0.01から50質量部存在し得る。
金属顔料組成物には、任意選択の無機リン酸類及びその塩類、並びに酸性有機(亜)リン酸エステル類及びその塩類よりなる群から選ばれる少なくとも1種が、金属粒子100質量部に対して、0.01から20質量部存在し得る。
金属顔料組成物には、上記成分(不揮発分)の残分として、製造過程で用いられた水/親水性溶媒を含む溶媒が存在し得る。水/親水性溶媒を含む溶媒の量は、例えば、金属顔料組成物の0.5質量%以上95質量%以下であってよい。あるいは、水/親水性溶媒を含む溶媒の量は、金属顔料組成物の1質量%以上90質量%以下、または2質量%以上80質量%以下、または5質量%以上70質量%以下であってよい。
4. Metallic Pigment Composition The metallic pigment composition of the present invention obtained as described above comprises composite particles containing metal particles and one or more coating layers on the surface thereof, and solid content (nonvolatile content) As a residue of the metal pigment composition containing the solvent such as water/hydrophilic solvent used in the manufacturing process.
The metal pigment composition usually contains an organosilicon compound (for example, at least one of the organosilicon compounds represented by the general formula (1) and any one of the general formulas (2), (3) and (4) At least one selected from silane coupling agents represented by and partial condensates thereof) hydrolyzate and / or a silicon compound that is a condensate thereof is hydrolyzed / condensed with respect to 100 parts by mass of metal particles It can be present in an amount of 0.02 to 50 parts by mass calculated as the reaction is completed.
The metal pigment composition includes an optional second coating layer-forming compound (in an optional embodiment forming a molybdenum-containing coating as the second coating layer, a molybdenum-containing compound such as a mixed-coordination heteropolyanion compound ) can be present from 0.01 to 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the metal particles.
An optional organic oligomer or polymer may be present in the metal pigment composition from 0.01 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the metal particles.
In the metal pigment composition, at least one selected from the group consisting of optional inorganic phosphoric acids and salts thereof, and acidic organic (sub)phosphates and salts thereof is added to 100 parts by mass of the metal particles, 0.01 to 20 parts by weight may be present.
The metal pigment composition may contain a solvent including water/hydrophilic solvent used in the manufacturing process as a residue of the above components (non-volatile matter). The amount of solvent including water/hydrophilic solvent may be, for example, 0.5% or more and 95% or less by weight of the metal pigment composition. Alternatively, the amount of the solvent containing water/hydrophilic solvent is 1% by mass or more and 90% by mass or less, or 2% by mass or more and 80% by mass or less, or 5% by mass or more and 70% by mass or less of the metal pigment composition. good.
金属顔料組成物は、任意選択で、上記以外の任意成分を含み得る。任意成分の例としては、酸化防止剤、光安定剤、重合禁止剤、界面活性剤の少なくとも1種が挙げられる。 The metallic pigment composition may optionally contain optional components other than those described above. Examples of optional components include at least one of antioxidants, light stabilizers, polymerization inhibitors, and surfactants.
酸化防止剤としては、フェノール系化合物、リン系化合物、イオウ系化合物に代表されるものを使用することができる。 Antioxidants that can be used include phenol compounds, phosphorus compounds, and sulfur compounds.
光安定剤としては、先述した酸化防止剤として使用されるものも使用可能であるが、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サリチレート系化合物、シアノアクリレート系、蓚酸誘導体、ヒンダードアミン系化合物(HALS)、ヒンダードフェノール系化合物に代表されるものを使用することができる。 As the light stabilizer, those used as the antioxidants described above can also be used, and benzotriazole-based compounds, benzophenone-based compounds, salicylate-based compounds, cyanoacrylate-based compounds, oxalic acid derivatives, hindered amine-based compounds (HALS), Those typified by hindered phenolic compounds can be used.
5.金属顔料組成物の用途
このような金属顔料組成物は、水系の塗料、インキ等に用いることができる。また、この金属顔料組成物は、水を主とする媒体中に塗膜形成成分(バインダー)である樹脂類が溶解又は分散している水性塗料若しくは水性インキに加えることにより、メタリック水性塗料若しくはメタリック水性インキとすることができる。また、金属顔料組成物は、樹脂等と混練して耐水性のバインダー、フィラーとして用いることもできる。酸化防止剤、光安定剤、界面活性剤は、金属顔料組成物を水性塗料若しくは水性インキ、又は樹脂等に配合する際に添加してもよい。
5. Uses of the Metallic Pigment Composition Such a metal pigment composition can be used for water-based paints, inks and the like. Further, this metallic pigment composition can be added to a water-based paint or water-based ink in which a resin, which is a coating film-forming component (binder), is dissolved or dispersed in a medium containing water as a main component, thereby forming a metallic water-based paint or a metallic pigment composition. It can be water-based ink. The metal pigment composition can also be kneaded with a resin or the like and used as a water-resistant binder or filler. Antioxidants, light stabilizers, and surfactants may be added when the metallic pigment composition is blended into water-based paints, water-based inks, resins, or the like.
金属顔料組成物は、塗料やインキに用いる場合は、そのまま(水性)塗料若しくは(水性)インキに加えてもよいが、予め溶媒に分散させてから加える方が好ましい。使用する溶媒としては、水や、テキサノール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。また、これらの樹脂類としては例えば、アクリル樹脂類、ポリエステル樹脂類、ポリエーテル樹脂類、エポキシ樹脂類、フッ素樹脂類、ロジン樹脂類等が挙げられる。また、塗料若しくはインキのバインダーの例として、樹脂以外に、ゴムも挙げられる。
これらの樹脂類は水に乳化、分散あるいは溶解することが好ましい。そのために、樹脂類に含まれるカルボキシル基、スルホン基等を中和することができる。
When the metal pigment composition is used for paint or ink, it may be added to the (aqueous) paint or (aqueous) ink as it is, but it is preferable to disperse it in a solvent before adding it. Solvents to be used include water, texanol, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and the like. Examples of these resins include acrylic resins, polyester resins, polyether resins, epoxy resins, fluororesins, rosin resins and the like. Further, examples of binders for paints or inks include rubbers in addition to resins.
These resins are preferably emulsified, dispersed or dissolved in water. Therefore, carboxyl groups, sulfone groups, etc. contained in resins can be neutralized.
好ましい樹脂類は、アクリル樹脂類、ポリエステル樹脂類である。
必要に応じて、メラミン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ウレタンディスパージョン等の樹脂を併用することができる。更には一般的に塗料に加えられる無機顔料、有機顔料、体質顔料等の着色顔料、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、分散剤、沈降防止剤、レべリング剤、増粘剤、消泡剤と組み合わせてもよい。塗料への分散性を良くするために、更に界面活性剤を添加してもよいし、塗料の保存安定性を良くするために、更に酸化防止剤、光安定剤、及び重合禁止剤を添加してもよい。
Preferred resins are acrylic resins and polyester resins.
Resins such as melamine-based curing agents, isocyanate-based curing agents, and urethane dispersions can be used in combination as necessary. In addition, inorganic pigments, organic pigments, coloring pigments such as extender pigments, silane coupling agents, titanium coupling agents, dispersing agents, anti-settling agents, leveling agents, thickeners, anti-foaming agents, which are generally added to paints It may be combined with an agent. In order to improve the dispersibility in the paint, a surfactant may be added, and in order to improve the storage stability of the paint, an antioxidant, a light stabilizer, and a polymerization inhibitor may be added. may
着色顔料の例として、フタロシアニン、キナクリドン、イソインドリノン、ペリレン、アゾレーキ、酸化鉄、黄鉛、カーボンブラック、酸化チタン、パールマイカ等が挙げられる。 Examples of coloring pigments include phthalocyanine, quinacridone, isoindolinone, perylene, azo lake, iron oxide, chrome, carbon black, titanium oxide, pearl mica, and the like.
上記水性塗料または水性インキ(樹脂組成物)中における本発明に係る金属顔料組成物の含有量は、限定的ではないが、通常は0.1質量%以上50質量%以下とすればよく、特に1質量%以上30質量%以下とすることが好ましい。この含有量が0.1質量%以上であることによって、高い装飾(メタリック)効果を得ることができる。また、この含有量が50質量%以下であることによって、水性塗料または水性インキの特性、例えば、耐候性、耐食性、機械強度等が損なわれることが防止され得る。 The content of the metallic pigment composition according to the present invention in the water-based paint or water-based ink (resin composition) is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more and 50% by mass or less. It is preferable to make it 1 mass % or more and 30 mass % or less. When this content is 0.1% by mass or more, a high decorative (metallic) effect can be obtained. In addition, when the content is 50% by mass or less, it is possible to prevent the properties of the water-based paint or water-based ink, such as weather resistance, corrosion resistance, and mechanical strength, from being impaired.
溶媒の含有量は、特に限定されないが、バインダー含有量に対して20質量%以上200質量%以下であってよい。溶媒の含有量がこの範囲内であることによって、塗料、インキの粘度が適当な範囲に調節され、取扱いおよび成膜が容易になり得る。 The solvent content is not particularly limited, but may be 20% by mass or more and 200% by mass or less with respect to the binder content. When the content of the solvent is within this range, the viscosity of the paint or ink can be adjusted within an appropriate range, and handling and film formation can be facilitated.
水性塗料等の塗装方法又は印刷方法は特に限定されない。例えば、水性塗料等の形態、被塗装材の表面形状等を考慮して種々の塗装方法あるいは印刷方法を適宜採用することができる。塗装方法としては、例えばスプレー法、ロールコーター法、刷毛塗り法、ドクターブレード法等が挙げられる。また、印刷方法としては、例えばグラビア印刷、スクリーン印刷等が挙げられる。 There are no particular restrictions on the method of coating with a water-based paint or the like, or the method of printing. For example, various coating methods or printing methods can be appropriately employed in consideration of the form of the water-based paint, the surface shape of the material to be coated, and the like. The coating method includes, for example, a spray method, a roll coater method, a brush coating method, a doctor blade method and the like. Examples of printing methods include gravure printing and screen printing.
水性塗料等により形成される塗膜は、電着塗装等による下塗り層又は中塗り層の上に形成されていてもよい。また、必要に応じて、水性塗料等により形成される塗膜の上にトップコート層等が形成されていてもよい。 A coating film formed of a water-based paint or the like may be formed on an undercoat layer or an intermediate coat layer formed by electrodeposition coating or the like. If necessary, a topcoat layer or the like may be formed on the coating film formed by a water-based paint or the like.
これらの層構成の場合、各塗膜層を塗装し、硬化あるいは乾燥後に次の塗膜層を塗装してもよいし、いわゆるウェットオンウェット塗装により各塗膜層を塗装した後、硬化あるいは乾燥させずに次の塗膜層を塗装してもよい。本発明に係る金属顔料組成物を含む水性塗料等は、良好な鏡面様の光輝性をもつ塗膜が得られるという点において、下地塗膜層を塗装し硬化あるいは乾燥した後、水性塗料等による塗膜層を形成する工程を含む方法を採用することが好ましい。
各塗膜層における塗料組成物の硬化方法は、熱硬化であってもよいし、常温硬化であってもよい。また、各塗膜層の塗料組成物の乾燥方法は、例えば熱風を用いてもよいし、常温における自然乾燥であってもよい。
In the case of these layer structures, each coating film layer may be coated, and the next coating film layer may be coated after curing or drying. Subsequent coating layers may be applied without drying. The water-based paint containing the metallic pigment composition according to the present invention provides a coating film having good mirror-like luster. It is preferable to employ a method including a step of forming a coating film layer.
The curing method of the coating composition in each coating layer may be heat curing or normal temperature curing. Moreover, the drying method of the coating composition of each coating film layer may be, for example, using hot air or natural drying at room temperature.
水性塗料等による塗膜層の厚みは、特に限定されないが、通常0.5μm以上100μm以下が好ましい。塗膜層の厚みが0.5μm以上であることによって、インキ又は塗料による下地の隠蔽効果が十分に得られる。また、塗膜層の厚みが100μm以下であることによって、乾燥が容易になり、ワキ、タレ等の欠陥の発生が抑制され得る。 Although the thickness of the coating film layer made of water-based paint or the like is not particularly limited, it is usually preferably 0.5 μm or more and 100 μm or less. When the thickness of the coating film layer is 0.5 μm or more, the effect of hiding the substrate by the ink or paint can be sufficiently obtained. In addition, when the thickness of the coating film layer is 100 μm or less, drying becomes easy, and the occurrence of defects such as popping and sagging can be suppressed.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は単なる例証であって、本発明はこれらの実施例の説明によって何ら限定されるものではないことに留意されたい。 The present invention will be described in greater detail below with reference to examples, but it should be noted that these examples are merely illustrative and the present invention is not limited by the description of these examples.
1.実施例及び比較例中で用いた各種物性の評価方法
実施例及び比較例中で用いた各種物性の評価方法は以下の通りである。
(1)平均粒径D
50
の測定
各実施例及び比較例で得られたアルミニウム顔料組成物を試料とし、そこに含まれる複合粒子の体積基準のD50を、レーザー回折式粒度分布計「LA-300」(株式会社堀場製作所製)を用いて測定した。
測定溶剤としてミネラルスピリットを使用した。
試料となる複合粒子を含む金属顔料組成物に対しては、前処理として2分間の超音波分散を行った後、分散槽の中に投入して適正濃度になったのを確認した後、D50を測定した。
1. Evaluation Methods for Various Physical Properties Used in Examples and Comparative Examples Evaluation methods for various physical properties used in Examples and Comparative Examples are as follows.
(1) Measurement of average particle size D50
Using the aluminum pigment composition obtained in each example and comparative example as a sample, the volume-based D50 of the composite particles contained therein was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer "LA-300" (manufactured by HORIBA, Ltd.). was measured using
Mineral spirits were used as the measuring solvent.
For the metal pigment composition containing the composite particles to be the sample, after performing ultrasonic dispersion for 2 minutes as a pretreatment, it was put into the dispersion tank and after confirming that the appropriate concentration was reached, D 50 was measured.
(2)Al元素に対するSi元素の比率の測定
各実施例及び比較例で得られたアルミニウム顔料組成物に含まれる複合粒子中のアルミニウム元素とケイ素元素の含有量を高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により測定した。
(2) Measurement of the ratio of Si element to Al element Measured by spectrophotometry.
(3)複合粒子個数割合の測定
各実施例及び比較例で得られたアルミニウム顔料組成物における0.1μm以上1μm以下の粒径を有する複合粒子(微小複合粒子)の個数及び上記測定による複合粒子の体積基準のD50の3倍以上の大きさの粒径を有する複合粒子(粗大複合粒子)の個数は、メタリック塗料を調製して塗膜を作成し、その塗膜に含まれる複合粒子の個数を測定することによって測定した。具体的には以下の通りである。
まず、以下の成分を有するメタリック塗料を調製した。
アルミニウム顔料組成物:不揮発分として0.25g
イソプロピルアルコール:18.0g
アクリル樹脂(※1):24g
メラミン樹脂(※2):5g
※1:DIC(株)製、アクリディック47712
※2:DIC(株)製、アミディアJ-820-60
上記アルミニウム顔料組成物には、各実施例及び比較例で得られたものを使用した。
観察用の試験片作成のために、まず、上記処方で調製されたメタリック塗料をポリエチレンテレフタレート製フィルム(PETフィルム)上に1ミルアプリケーターで塗布し、室温にて20分静置後、140℃で20分の焼付けを行って塗板を作成した。
次に、作成した塗板の塗膜をマイクロスコープ(HiROX社製:KH-3000)を用いて700倍の倍率で撮影し、画像解析ソフト(Media Cybernetics社製:Image-ProPLUS ver.7.0)を用いて、円相当径が0.1μm以上1μm以下の粒子と、円相当径が上述のレーザー回折式粒度分布計「LA-300」(株式会社堀場製作所製)を用いて測定された複合粒子の体積基準のD50の3倍を超える粒子とを抽出し、それぞれについて全粒子に対する個数として計測した。そして、前者を0.1μm以上1μm以下の粒径を有する前記複合粒子の個数割合(%)とし、後者をレーザー回折式粒度分布計にて複合粒子の体積分布を測定した場合の体積基準のD50の3倍以上の大きさの粒径を有する複合粒子の個数割合(%)とした。
なお、撮影範囲は、粒子個数が凡そ500個となるように適宜選択した。
また、円相当径が0.1μm未満の粒子は、大きさが小さすぎて本発明の性能に与える影響は無視できるため測定対象とはせず、除外した。
(3) Measurement of number ratio of composite particles The number of composite particles (coarse composite particles) having a particle size of 3 times or more the volume-based D50 is obtained by preparing a metallic paint to create a coating film, and the number of composite particles contained in the coating film Measured by counting. Specifically, it is as follows.
First, a metallic paint having the following components was prepared.
Aluminum pigment composition: 0.25 g as non-volatile matter
Isopropyl alcohol: 18.0 g
Acrylic resin (*1): 24g
Melamine resin (*2): 5g
*1: Acrylic 47712 manufactured by DIC Corporation
*2: Amidia J-820-60 manufactured by DIC Corporation
As the aluminum pigment composition, the one obtained in each example and comparative example was used.
In order to prepare a test piece for observation, first, the metallic paint prepared according to the above formulation was applied onto a polyethylene terephthalate film (PET film) with a 1 mil applicator, allowed to stand at room temperature for 20 minutes, and then heated at 140°C. A coated plate was prepared by baking for 20 minutes.
Next, the coating film of the prepared coated plate was photographed at a magnification of 700 using a microscope (manufactured by HiROX: KH-3000), and image analysis software (manufactured by Media Cybernetics: Image-ProPLUS ver.7.0). Using, particles with an equivalent circle diameter of 0.1 μm or more and 1 μm or less, and composite particles whose equivalent circle diameter is measured using the laser diffraction particle size distribution analyzer “LA-300” (manufactured by Horiba, Ltd.) Particles exceeding 3 times the volume-based D50 were extracted and each counted as the number of all particles. The former is the number ratio (%) of the composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less, and the latter is the volume-based D when the volume distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter. The number ratio (%) of composite particles having a particle size of 3 times or more of 50 was used.
The imaging range was appropriately selected so that the number of particles was about 500.
Particles with an equivalent circle diameter of less than 0.1 μm were excluded because they were so small that their influence on the performance of the present invention was negligible.
2.アルミニウム顔料組成物の製造
参考例1
内径2m、長さ30cmのボールミル内に、原料アトマイズドアルミニウム粉(平均粒径:25μm)50kg、ミネラルスピリット82.2kg、及び、オレイン酸1.5kgからなる配合物を充填し、直径1.6mm、比重7.8のスチールボールを900kg用いて磨砕した。
スチールボールの表面粗さは、玉軸受用鋼球のJIS B 1501の表面粗さRa(最大)で0.08μm(等級G40)以下のもの使用した。ボールミルは回転数を27rpmとし、6時間磨砕を行った。
磨砕終了後、ミル内のスラリーをミネラルスピリットで洗い出し、400メッシュの振動篩にかけた後、このスラリーを、液体サイクロン分級装置(村田工業社製、T-10型スーパークロン)を用いて微粒子のアルミニウム顔料を2%になるまで取り除いた。
得られたスラリーをフィルターで濾過、濃縮し、アルミニウム顔料ケーキとして回収し、不揮発分を調整して不揮発分80質量%のアルミニウム顔料ペースト(すなわち、ペースト状のアルミニウムフレーク顔料)を得た。
2. Production of aluminum pigment composition
Reference example 1
A ball mill with an inner diameter of 2 m and a length of 30 cm was filled with a mixture of 50 kg of raw material atomized aluminum powder (average particle size: 25 μm), 82.2 kg of mineral spirit, and 1.5 kg of oleic acid, and the diameter was 1.6 mm. , with 900 kg of steel balls having a specific gravity of 7.8.
The steel balls used had a surface roughness Ra (maximum) of 0.08 μm (grade G40) or less according to JIS B 1501 for steel balls for ball bearings. The rotation speed of the ball mill was 27 rpm, and grinding was performed for 6 hours.
After grinding, the slurry in the mill was washed out with mineral spirits and passed through a 400-mesh vibrating sieve. Aluminum pigment was removed to 2%.
The obtained slurry was filtered with a filter, concentrated, recovered as an aluminum pigment cake, and the non-volatile content was adjusted to obtain an aluminum pigment paste (that is, pasty aluminum flake pigment) having a non-volatile content of 80% by mass.
参考例2
原料としてアトマイズドアルミニウム粉(平均粒径:20μm)を用いた以外は参考例1と同様の操作を行い、不揮発分80質量%のアルミニウム顔料ペーストを得た。
Reference example 2
An aluminum pigment paste having a non-volatile content of 80% by mass was obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that atomized aluminum powder (average particle size: 20 μm) was used as the raw material.
参考例3
液体サイクロン分級装置(村田工業社製、T-10型スーパークロン)を用いて微粒子のアルミニウム顔料が9%になるまで取り除いた以外は参考例1と同様の操作を行い、不揮発分80質量%のアルミニウム顔料ペーストを得た。
実施例1
翼径0.5mの傾斜パドル型攪拌翼を2本、底面からそれぞれ0.3m、0.6mの位置に有する、直径1m、内容積が1m2の反応槽中で、参考例1で得られたアルミニウム顔料ペースト(平均粒径16μm、不揮発分80質量%)135kgに465kgのメトキシプロパノール(以下、「PM」とも称する)を加え、混合物を100rpm(攪拌翼の先端速度は2.6m/秒)で攪拌翼にて攪拌し、且つ、底部から抜き出した40L/分の分散液を反応槽上部から反応槽に戻す外部循環を行いながら、アルミペーストをPM中に均一に分散させた。外部循環では流路の途中にて周波数20kHz、出力500Wの超音波を1分間照射し、粒子の分散性を向上させた。
次いで、リンタングストモリブデン酸(H3PW6Mo6O40)水和物1kgをメトキシプロパノール5kgに溶解した液を徐々に加え、スラリー温度を40℃に保ちながら上記と同様の条件にて1時間攪拌した。
その後、有機珪素化合物として10kgのテトラエトキシシランを添加した後、10kgの25%アンモニア水と200kgの精製水を3時間かけて添加した。その後更に、シランカップリング剤として1.3kgのメチルトリメトキシシランを添加し、2時間上記と同様の条件にて攪拌した。反応終了後、冷却してからスラリーを濾過した。
これにより、アルミニウムの金属粒子とその表面にケイ素化合物含有層を含む被覆層を有する複合粒子を含む、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。反応中、超音波を照射しながらの外部循環は継続した。
Reference example 3
The same operation as in Reference Example 1 was performed except that the aluminum pigment in the fine particles was removed to 9% using a liquid cyclone classifier (Murata Industries, Ltd., Model T-10 Superclone), and the nonvolatile content was 80% by mass. An aluminum pigment paste was obtained.
Example 1
Obtained in Reference Example 1 in a reaction tank having a diameter of 1 m and an internal volume of 1 m 2 , having two inclined paddle-type stirring blades with a blade diameter of 0.5 m and positioned 0.3 m and 0.6 m from the bottom, respectively. 465 kg of methoxypropanol (hereinafter also referred to as “PM”) was added to 135 kg of aluminum pigment paste (average particle size 16 μm, non-volatile content 80% by mass), and the mixture was stirred at 100 rpm (the tip speed of the stirring blade was 2.6 m / sec). The aluminum paste was uniformly dispersed in the PM while stirring with a stirring blade at , and performing external circulation of returning 40 L/min of the dispersion extracted from the bottom to the reaction tank from the top of the reaction tank. In the external circulation, an ultrasonic wave with a frequency of 20 kHz and an output of 500 W was applied for 1 minute in the middle of the flow channel to improve the dispersibility of the particles.
Next, a solution obtained by dissolving 1 kg of phosphortungstomolybdic acid (H 3 PW 6 Mo 6 O 40 ) hydrate in 5 kg of methoxypropanol was gradually added, and the slurry was kept at 40° C. under the same conditions as above for 1 hour. Stirred.
After that, 10 kg of tetraethoxysilane was added as an organosilicon compound, and then 10 kg of 25% aqueous ammonia and 200 kg of purified water were added over 3 hours. After that, 1.3 kg of methyltrimethoxysilane was added as a silane coupling agent, and the mixture was stirred for 2 hours under the same conditions as above. After completion of the reaction, the slurry was filtered after cooling.
As a result, an aluminum pigment composition having a non-volatile content of 60% was obtained, which contained composite particles having aluminum metal particles and a coating layer containing a silicon compound-containing layer on the surface thereof. During the reaction, external circulation was continued while applying ultrasonic waves.
実施例2
参考例2で得られたアルミニウム顔料ペースト(平均粒径20μm、不揮発分80質量%)に変更した以外は実施例1と同様に行い、アルミニウムの金属粒子とその表面にケイ素化合物含有層を含む被覆層を有する複合粒子を含む、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Example 2
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1, except that the aluminum pigment paste obtained in Reference Example 2 (average particle size: 20 μm, non-volatile content: 80% by mass) was used. An aluminum pigment composition with a non-volatile content of 60% containing composite particles with layers was obtained.
実施例3
テトラエトキシシランを3kg、25%アンモニア水を3kg、精製水を70kg、メチルトリメトキシシランを0.5kgに変更した以外は実施例1と同様に行い、アルミニウムの金属粒子とその表面にケイ素化合物含有層を含む被覆層を有する複合粒子を含む、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Example 3
The procedure of Example 1 was repeated except that 3 kg of tetraethoxysilane, 3 kg of 25% aqueous ammonia, 70 kg of purified water, and 0.5 kg of methyltrimethoxysilane were used, and metal particles of aluminum and silicon compounds contained on their surfaces were prepared. An aluminum pigment composition with a non-volatile content of 60% was obtained comprising composite particles having a coating layer comprising a layer.
実施例4
テトラエトキシシランを50kg、25%アンモニア水を50kg、精製水を500kg、メチルトリメトキシシランを6.5kgに変更し、アンモニア水と精製水の添加時間を5時間とした以外は実施例1と同様に行い、アルミニウムの金属粒子とその表面にケイ素化合物含有層を含む被覆層を有する複合粒子を含む、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Example 4
Same as Example 1 except that tetraethoxysilane was changed to 50 kg, 25% aqueous ammonia to 50 kg, purified water to 500 kg, and methyltrimethoxysilane to 6.5 kg, and the addition time of ammonia water and purified water was changed to 5 hours. to obtain an aluminum pigment composition having a non-volatile content of 60%, containing composite particles having aluminum metal particles and a coating layer containing a silicon compound-containing layer on the surface thereof.
実施例5
参考例3で得られたアルミニウム顔料ペースト(平均粒径20μm、不揮発分80質量%)に変更した以外は実施例1と同様に行い、アルミニウムの金属粒子とその表面にケイ素化合物含有層を含む被覆層を有する複合粒子を含む、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Example 5
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that the aluminum pigment paste obtained in Reference Example 3 (average particle size 20 μm, non-volatile content 80% by mass) was used, and a coating containing aluminum metal particles and a silicon compound-containing layer on the surface thereof. An aluminum pigment composition with a non-volatile content of 60% containing composite particles with layers was obtained.
比較例1
有機珪素化合物、及び、シランカップリング剤との反応を行わなかった以外は実施例1と同様にして不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Comparative example 1
An aluminum pigment composition having a non-volatile content of 60% was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reaction with the organosilicon compound and the silane coupling agent was not carried out.
比較例2
液体サイクロン分級装置を用いて微粒子を取り除かなかった以外は、実施例1と同様にして不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Comparative example 2
An aluminum pigment composition having a non-volatile content of 60% was obtained in the same manner as in Example 1, except that fine particles were not removed using a liquid cyclone classifier.
比較例3
翼径0.35mの傾斜パドル型攪拌翼1本を底面から0.3mの位置に配置し、回転数を1500rpmとし、外部循環をしないこと以外は実施例1と同様に操作を行い、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Comparative example 3
One inclined paddle-type stirring blade with a blade diameter of 0.35 m was placed at a position of 0.3 m from the bottom, the rotation speed was 1500 rpm, and the operation was performed in the same manner as in Example 1 except that external circulation was not performed. A 60% aluminum pigment composition was obtained.
比較例4
テトラエトキシシランを1.5kg、25%アンモニア水を1.5kg、精製水を35kg、メチルトリメトキシシランを0.25kgに変更した以外は実施例1と同様に行い、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Comparative example 4
The procedure of Example 1 was repeated except that 1.5 kg of tetraethoxysilane, 1.5 kg of 25% aqueous ammonia, 35 kg of purified water, and 0.25 kg of methyltrimethoxysilane were used, and an aluminum pigment having a nonvolatile content of 60% was prepared. A composition was obtained.
比較例5
テトラエトキシシランを100kg、25%アンモニア水を100kg、精製水を1000kg、メチルトリメトキシシランを13kgに変更し、アンモニア水と精製水の添加時間を7時間とした以外は実施例1と同様に行い、不揮発分60%のアルミニウム顔料組成物を得た。
Comparative example 5
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1 except that 100 kg of tetraethoxysilane, 100 kg of 25% aqueous ammonia, 1000 kg of purified water, and 13 kg of methyltrimethoxysilane were used, and the addition time of aqueous ammonia and purified water was changed to 7 hours. , an aluminum pigment composition having a non-volatile content of 60% was obtained.
上記各実施例及び比較例の組成及び製造条件を纏めたものを表1に示す。
また、上記各実施例及び比較例で得られたアルミニウム顔料組成物を用いて、下記の塗料を調製し、また、下記の方法で塗料としての評価を行った。それらの結果も表1に示す。
Table 1 summarizes the compositions and manufacturing conditions of the above Examples and Comparative Examples.
Further, using the aluminum pigment compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples, the following paints were prepared and evaluated as paints by the following methods. Those results are also shown in Table 1.
3.塗料及び塗膜の調製
(1)塗料の調製
以下の成分を有する水性メタリック塗料を調製した。
・アルミニウム顔料組成物:不揮発分として12.0g
・メトキシプロパノール:18.0g
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル(非イオン性界面活性剤、松本油脂製薬株式会社製、商品名「アクチノールL5」):6.0g
・精製水:12.0g
・水溶性アクリル樹脂(※1):110.0g
・メラミン樹脂(※2):18.0g
※1:三井化学(株)製、アルマテックスWA911
※2:日本サイテックインダストリーズ(株)製、サイメル350
上記アルミニウム顔料組成物には、各実施例及び比較例で得られたものを使用した。
上記成分を混合後、ジメチルエタノールアミンでpHを7.7から7.8に調整し、カルボン酸系増粘剤と精製水で粘度を650から750mPa・s(B型粘度計、No.3ロー、60回転、25℃にて測定)に調整した。これにより、水性メタリック塗料を調製し、評価用として使用した。
(2)塗膜の調製
上記処方で調製された水性メタリック塗料を、中塗り塗装がなされた12cm×6cmの鋼板に乾燥膜厚4μmとなるようにエアスプレー塗装し、90℃で10分間予備乾燥した後、有機溶剤型トップコート用塗料を、乾燥膜厚20μmとなるようにエアスプレー塗装し、140℃で30分間乾燥させて塗装板を作製し、評価用の塗膜とした。
3. Preparation of paints and coatings
(1) Preparation of Paint A water-based metallic paint having the following components was prepared.
· Aluminum pigment composition: 12.0 g as non-volatile matter
・Methoxypropanol: 18.0 g
- Polyoxyethylene lauryl ether (nonionic surfactant, manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., trade name "Actinol L5"): 6.0 g
・ Purified water: 12.0 g
・Water-soluble acrylic resin (*1): 110.0 g
・Melamine resin (*2): 18.0g
*1: Almatex WA911, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
*2: Cymel 350 manufactured by Nippon Cytec Industries Co., Ltd.
As the aluminum pigment composition, the one obtained in each example and comparative example was used.
After mixing the above components, the pH was adjusted to 7.7 to 7.8 with dimethylethanolamine, and the viscosity was adjusted from 650 to 750 mPa s (B-type viscometer, No. 3 low viscosity) with a carboxylic acid thickener and purified water. , 60 rpm, measured at 25° C.). Thus, a water-based metallic paint was prepared and used for evaluation.
(2) Preparation of coating film
The water-based metallic paint prepared according to the above formulation is air-sprayed onto a 12 cm x 6 cm intermediate coated steel plate so that the dry film thickness is 4 μm, pre-dried at 90 ° C. for 10 minutes, and then the organic solvent type top. The coating material was air-sprayed to a dry film thickness of 20 μm and dried at 140° C. for 30 minutes to prepare a coated plate, which was used as a coating film for evaluation.
4.評価方法
(1)評価1(塗料安定性)
上記処方で調製された評価用の水性メタリック塗料を23℃で24時間放置後の状態の変化を目視で下記のように評価した。
○:特に変化が認められない。
△:アルミニウム顔料の凝集が若干認められる。
×:アルミニウム顔料の凝集が認められる。
4. Evaluation method
(1) Evaluation 1 (paint stability)
After the water-based metallic paint for evaluation prepared according to the above formulation was left at 23° C. for 24 hours, the change in state was visually observed and evaluated as follows.
◯: No particular change is observed.
Δ: Some aggregation of the aluminum pigment is observed.
x: Aggregation of aluminum pigment is observed.
(2)評価2(貯蔵安定性(ガス発生)評価)
上記処方で調製された水性メタリック塗料200gをフラスコに採取し、60℃の恒温水槽で24時間まで水素ガス累積発生量を観察した。ガスの発生量に応じて下記のように評価し、塗料中の貯蔵安定性の指標とした。
○:5ml未満
△:5ml以上20ml未満
×:20ml以上
(2) Evaluation 2 (storage stability (gas generation) evaluation)
200 g of the water-based metallic paint prepared according to the above recipe was collected in a flask, and the cumulative amount of hydrogen gas generated was observed for up to 24 hours in a constant temperature water bath at 60°C. The amount of gas generated was evaluated as follows and used as an indicator of the storage stability of the paint.
○: Less than 5 ml △: 5 ml or more and less than 20 ml ×: 20 ml or more
(3)評価3(塗膜色調評価)
上記評価用の塗膜を使用して、輝度、フリップフロップ感(FF)、および隠蔽性の評価を行った。
有機溶剤型トップコート用塗料は、下記成分を混合しスパチュラで3分から4分の間、分散した後、フォードカップNo.4にて20.0秒に塗料粘度を調整して作成した。
・A345(DIC社製、アクリルクリヤー樹脂)420g
・L-117-60(DIC社製、メラミン樹脂)165g
・ソルベッソ100(エクソン化学(株)製、芳香族系溶剤)228g
(3) Evaluation 3 (paint film color tone evaluation)
Using the coating film for evaluation described above, luminance, flip-flop feeling (FF), and hiding property were evaluated.
The organic solvent type top coat paint was prepared by mixing the following components and dispersing them with a spatula for 3 to 4 minutes, followed by Ford Cup No. 4 by adjusting the paint viscosity to 20.0 seconds.
・A345 (manufactured by DIC, acrylic clear resin) 420 g
・ L-117-60 (manufactured by DIC, melamine resin) 165 g
・ Solvesso 100 (manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd., aromatic solvent) 228 g
・輝度
関西ペイント株式会社製のレーザー式メタリック感測定装置アルコープLMR-200を用いて塗膜の輝度を評価した。光学的条件として、入射角45度のレーザー光源および受光角0度と-35度に受光器を有する。測定値としては、レーザーの反射光のうち、塗膜表面で反射する鏡面反射領域の光を除いて最大光強度が得られる受光角-35度でIV値を求めた。IV値は塗膜からの正反射光強度に比例するパラメーターであり、光輝度の大小を表す。判定方法は以下の通りである。
〇:基準(比較例1)からの低下幅が40未満であった。
△:基準(比較例1)からの低下幅が40以上であった。
×:基準(比較例1)からの低下幅が40以上であった。
Luminance Luminance of the coating film was evaluated using a laser type metallic feeling measuring device Alcorp LMR-200 manufactured by Kansai Paint Co., Ltd. As optical conditions, it has a laser light source with an incident angle of 45 degrees and a light receiver at light receiving angles of 0 degrees and -35 degrees. As a measurement value, the IV value was obtained at an acceptance angle of -35 degrees at which the maximum light intensity was obtained, excluding the light in the specular reflection area reflected on the coating film surface among the laser reflected light. The IV value is a parameter proportional to the intensity of specularly reflected light from the coating film, and represents the magnitude of light brightness. The determination method is as follows.
○: The width of decrease from the reference (Comparative Example 1) was less than 40.
Δ: The range of decrease from the reference (Comparative Example 1) was 40 or more.
x: The width of decrease from the reference (Comparative Example 1) was 40 or more.
・フリップフロップ感(FF)
スガ試験機株式会社製の変角測色計を用いて評価した。入射角45度の光源に対して観察角度(受光角)30度と80度における反射光強度(L値)の対数の傾きからFF値を求めた。FF値は、金属顔料の配向度合いに比例するパラメーターであり、顔料のフリップフロップ感の大小を表す。判定方法は以下の通りである。
○:基準(比較例1)より0.05以上高いもの
△:基準(比較例1)との差異が±0.05未満のもの
×:基準(比較例1)より0.05以上低いもの
・ Flip-flop feeling (FF)
It was evaluated using a gonio-colorimeter manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. The FF value was obtained from the slope of the logarithm of the reflected light intensity (L value) at observation angles (light receiving angles) of 30 degrees and 80 degrees with respect to a light source with an incident angle of 45 degrees. The FF value is a parameter that is proportional to the degree of orientation of the metal pigment, and represents the size of the flip-flop feeling of the pigment. The determination method is as follows.
○: 0.05 or more higher than the standard (Comparative Example 1) △: Difference from the standard (Comparative Example 1) is less than ± 0.05 ×: 0.05 or more lower than the standard (Comparative Example 1)
・隠蔽性
調製された水性メタリック塗料をポリエチレンテレフタレート製シート(PETシート)上に、乾燥膜厚15μmとなるように2ミルのアプリケーターで塗布し、140℃で30分間乾燥させた塗膜を目視で判定した。
○:基準(比較例1)と同等からやや低めであった。
△:基準(比較例1)より低めであった。
×:基準(比較例1)より大幅に低かった。
・A water-based metallic paint prepared for hiding properties was applied to a polyethylene terephthalate sheet (PET sheet) with a 2 mil applicator so that the dry film thickness was 15 μm, and the coating was dried at 140 ° C for 30 minutes. Judged.
○: Equivalent to slightly lower than the reference (Comparative Example 1).
Δ: slightly lower than the reference (Comparative Example 1).
x: Significantly lower than the reference (Comparative Example 1).
(4)評価4(塗料密着性/碁盤目試験)
セロテープ(登録商標:ニチバン株式会社製、CT-24)を、塗板上に形成された上記評価用の塗膜に密着させ、45度の角度で引っ張り、塗料被膜の剥離度合いを目視で観察した。判定基準は以下の通りである。
○:剥離なし
△:やや剥離あり
×:剥離あり
(4) Evaluation 4 (paint adhesion/crosscut test)
Cellotape (registered trademark: CT-24 manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was brought into close contact with the coating film for evaluation formed on the coated plate, pulled at an angle of 45 degrees, and the degree of peeling of the coating film was visually observed. Judgment criteria are as follows.
○: No peeling △: Slightly peeling ×: Peeling
評価結果を表1に示す。各実施例にて得られた上記物性要件(1)から(6)の全てを満たす本発明に係る複合金属顔料は、塗料としての良好な安定性を有し、ガス発生が少なく(すなわち、良好な貯蔵安定性を有し)、また高い輝度、高いフリップフロップ感及び高い隠蔽性を示し(すなわち、良好な塗装色調を有し)、さらには塗膜としての密着性にも優れていることが確認された。 Table 1 shows the evaluation results. The composite metal pigment according to the present invention, which satisfies all of the physical property requirements (1) to (6) obtained in each example, has good stability as a paint and generates little gas (that is, good It has excellent storage stability), exhibits high brightness, high flip-flop feeling and high concealability (that is, has good paint color tone), and is also excellent in adhesion as a coating film. confirmed.
本発明の複合金属顔料及びそれを用いて得られる塗膜等は、優れた意匠性、光沢、ブツの抑制、水性塗料における安定性等を、従来技術の限界を超えて高いレベルで兼ね備えるので、塗料、インキ、樹脂練り込み剤等、従来から金属顔料が用いられる各種用途、より具体的には自動車ボディー、自動車補修材料、自動車部品、家電等、プラスチック部品、PCM用塗料、高耐候性塗料、耐熱塗料、防食塗料、船底用塗料、オフセット印刷インキ、グラビア印刷インキ、スクリーン印刷インキ等において好適に使用することができ、自動車等の輸送機械産業、家電等の電気電子産業、塗料産業、印刷業等の産業の各分野において高い利用可能性を有する。 The composite metal pigment of the present invention and the coating film or the like obtained by using it combine excellent design properties, gloss, suppression of pimples, stability in water-based paint, etc. at a high level beyond the limits of the prior art. Paints, inks, resin kneading agents, and various other applications where metallic pigments have been used. It can be suitably used in heat-resistant paints, anti-corrosion paints, ship bottom paints, offset printing inks, gravure printing inks, screen printing inks, etc., and can be used in the transportation machinery industry such as automobiles, the electrical and electronic industry such as home appliances, the paint industry, and the printing industry. It has high applicability in each field of industry such as.
Claims (7)
(1)前記複合粒子の形状が鱗片状であり、
(2)レーザー回折式粒度分布計にて前記複合粒子の粒度分布を測定した場合の体積基準のD50が3μm以上30μm以下であり、
(3)前記複合粒子の平均厚みが20nm以上300nm以下であり、
(4)前記被覆層の少なくとも1層がケイ素化合物含有層であり、
(5)前記複合粒子における、前記金属粒子に基づく金属元素含有量と前記被覆層に基づくケイ素含有量の割合が、前記金属元素含有量に対する前記ケイ素含有量の比率で0.02以上0.3以下であり、
(6)0.1μm以上1μm以下の粒径を有する前記複合粒子の個数割合が、前記金属顔料組成物中に占める前記複合粒子の総数に対して10%以下である、
上記金属顔料組成物。 A metal pigment composition comprising composite particles having metal particles and one or more coating layers on the surface thereof,
(1) the shape of the composite particles is scaly,
(2) a volume-based D50 of 3 μm or more and 30 μm or less when the particle size distribution of the composite particles is measured with a laser diffraction particle size distribution meter;
(3) the average thickness of the composite particles is 20 nm or more and 300 nm or less;
(4) at least one layer of the coating layer is a silicon compound-containing layer;
(5) In the composite particles, the ratio of the metal element content based on the metal particles to the silicon content based on the coating layer is 0.02 or more and 0.3 as a ratio of the silicon content to the metal element content. and
(6) The number ratio of the composite particles having a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less is 10% or less of the total number of the composite particles in the metal pigment composition.
The above metal pigment composition.
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