JP2926081B2 - アルミニウム顔料の禁止処理 - Google Patents

アルミニウム顔料の禁止処理

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JP2926081B2
JP2926081B2 JP50236498A JP50236498A JP2926081B2 JP 2926081 B2 JP2926081 B2 JP 2926081B2 JP 50236498 A JP50236498 A JP 50236498A JP 50236498 A JP50236498 A JP 50236498A JP 2926081 B2 JP2926081 B2 JP 2926081B2
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aluminum
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phosphite
metal
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JP50236498A
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English (en)
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コンデイス、トム
クラーセン、パメラ
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シルバーライン・マニユフアクチユアリング・カンパニー・インコーポレイテツド
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 大気中への排気を規制する大気清浄規格は、塗料製造
業者に最小量の有機溶剤を用いる塗装システムを開発す
ることを推奨している。この目的への一つの取り組み方
は、有機溶剤及び希釈剤を水と交換することであつた。
自動車の装飾的なトツプコートのような有機ベースのコ
ーテイング、アスフアルト質の屋根のコーテイングや金
属補修塗料に広く用いられている金属アルミニウム顔料
は、化学方程式: 2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2 に示されるように、水と化学的に容易に反応して水素ガ
スと水酸化アルミニウムとを生成する。この反応は、微
細な鏡様のアルミニウム粒子を顔料としての使用には不
適切な水和された酸化物の形に変換することによつて、
その独特の金属着色特性を破壊するのみならず、水素ガ
スを生成し、これは火災及び爆発の危険を有する。
発明の要約 本発明は、分子がアルミニウム表面に反応し、又は吸
着することのできる無機部分と、2又はそれ以上の連続
した炭素原子を有する一又はそれ以上の鎖からなる有機
部分とからなる化学物にてアルミニウム顔料を処理する
ことによつて、前記したAl−H2O反応が実質的に禁止さ
れ、錆止めされるという発見に基づいている。即ち、本
発明によれば、金属顔料粒子と、この金属顔料粒子と水
との間の反応を禁止するために、上記金属顔料粒子の重
量に基づいて2〜15%の範囲の量の亜リン酸アルキルと
を含む、水ベースの塗装に用いるためのコーテイング組
成物が提供される。更に、本発明によれば、金属顔料粒
子と、この金属顔料粒子と水との間の反応を禁止するた
めに、上記金属顔料粒子の重量に基づいて2〜15%の範
囲の量の亜リン酸アルキルとを含み、水ベースの塗装に
用いるためのコーテイング組成物を形成するのに有用な
ペーストが提供される。は、特にこの目的に適うもので
ある。
発明の詳細な説明 アルミニウム顔料を水との反応から保護するための主
要な考慮すべき事柄に加えて、他に考慮すべき事柄とし
て、処理費用及び処理された顔料の水ベースの塗装系へ
の分散の容易さがある。
アルミニウム顔料は、代表的には、スチールボールを
粉砕媒体とする回転式のスチール製の円筒状のボールミ
ルを用いて製造される。アルイニウムの仕込みは、有機
希釈剤、最も代表的には、ミネラルスピリツト又は他の
不活性な炭化水素液体に担持された粒子(微粒子、細か
く裁断された小片、細かく裁断された箔)からなる。脂
肪酸のような少量の粉砕潤滑剤も存在する。粉砕操作に
続いて、アルミニウム顔料のスラリーは濾過されて、大
部分の希釈剤が除去される。この濾液は、通常、ボール
ミルにおいて再使用される。濾過ケーキは、代表的に
は、重量にて75%〜85%のアルミニウム顔料と15%〜25
%の有機液体希釈剤と1%〜3%の残留潤滑剤とからな
る。この濾過ケーキは、時には、乾いた粉末状乃至粒子
状の外観を有しており、通常、合衆国では市販されてい
ない。その代わりに、アルミニウム顔料製造業者は、ペ
ースト・ミキサー(シグマ・ブレードやその同様のも
の)にて適当な液体の適当量をケーキに加えて、顔料の
等級にもよるが、通常の、60%〜75%の範囲の均一な組
成の柔らかいペーストにする。そして、この均一なペー
ストが販売のために包装される。
前記Al−H2O反応の禁止のための有用な化合物は、ア
ルミニウム濾過ケーキと、通常、加えられるその他の成
分と共に、ペースト・ミキサーに加えることができ、か
くして、付加的な処理費用を最小とすることができる。
これらの反応禁止化合物は、例えば、ボールミルや別の
処理装置を用いるような他の方法によつても加えること
ができるが、ペースト・ミキサーを用いる方法が特に効
果的である。別の処理装置を用いることは、付加的な設
備費用と余分のハンドリング操作のための費用を必要と
し、ボールミルを用いることは、前記反応禁止化合物に
よる濾液の汚染を生じ、従つて、濾液の再利用の可能性
を制限し、又は濾液の回収のために精製操作が必要とな
る。それ故に、これらの処理も有効であろうが、経済的
には好ましくない。
本発明によれば、亜リン酸アルキルは、効果的に前記
Al−H2O反応を禁止する。有効な亜リン酸アルキルは、
モービル・ケミカルによつてそれらの一般的な化学名
(種々の亜リン酸アルキル)にて販売されている化合物
を含む。
これらの有効な試剤の無機部分は、化学反応或いは強
い吸着力によつて、分子をアルミニウムの表面に固着さ
せるものと信ぜられる。有機部分は、その保護機構は明
らかではないが、アルミニウムの表面をその後の水によ
る攻撃から保護するために必要である。例えば、リン酸
自体は、Al−H2O反応を有効に禁止しない。
適当な無機部分の要件を満たす他の試剤分子も、その
分子をアルミニウム表面に固着させると共に、その有機
部分にてその後のAlとH2Oとの反応を禁止するために用
いることができる。例えば、デユポン(DuPont)から商
品名クイロン(QUILON)やヴオラン(VOLAN)として販
売されているクロム錯体の有機誘導体は、前記Al−H2O
反応を禁止するための道理に合つた候補である。しか
し、クロム化合物に関連する廃棄問題によつて、製造業
者及び顧客の双方にとつて、それらの選択は望ましくな
いものである。
ペースト・ミキサーでの処理によつて、試剤の効率的
な利用が可能である。即ち、その後のAl−H2O反応の禁
止に必要な正確な量を無駄なく加えることができる。ア
ルミニウムの重量に基づいて約2%以下の量では、一般
的に、有効性が不十分である。しかし、約15%を越える
量は、対応する効果を得ることなく、製品に費用を付加
するのみである。従つて、好ましい範囲は、存在するア
ルミニウムの重量に基づいて2%〜15%の範囲である。
経済的な考慮(試剤費用)と適当な保護の保証とのバラ
ンスの観点からは、特に好ましい試剤濃度の範囲は5%
〜10%である。
試剤分子の有機部分は、ケーキ中の有機希釈剤を経て
アルミニウム表面に至るその分子の移動を助長し、又は
禁止するたも知れない。有機希釈剤と試剤との間の相互
の非相溶性又は不溶性によつて、この移動が妨げられる
ときは、アルミニウム顔料の効果な保護は達成されな
い。ペースト・ミキサー中での混合時間は、代表的には
5分から1時間であるが、その後の有効性にとつては臨
界系ではない。しかしながら、試剤分子がアルミニウム
表面に拡散し、自然に好ましい配向をその上でとるに
は、十分な時間が必要である。この拡散と配向は、混合
の後、2〜4週間以内に実質的に完了し、包装されてい
る状態で輸送及び貯蔵される間に環境条件下で起こるの
で、製造上、何らの困難も引き起こさない。濾過ケーキ
をペーストにする際に用いられる溶解用液体に試剤を予
め溶解させて、前記拡散及び配向プロセスを助けること
ができる。
ペースト・ミキサー中での処理は、ケーキを商品とし
てのペーストの形にする間に、界面活性剤、分散剤或い
は溶剤を都合よく加えることができるという更なる利点
を有する。このような添加物は、処理されたアルミニウ
ム顔料を顧客の水性の系に分散させるのを一層容易にす
るので望ましい。ボールミルによる粉砕後のアルミニウ
ム濾過ケーキ中に残存する有機希釈剤と残留潤滑剤は、
通常、アルミニウム顔料製品の水性の系への分散を困難
にする。しかし、この問題は、この産業においてよく知
られている適宜の分散助剤の添加によつて解決すること
ができる。
候補としての試剤の有効性を迅速に評価するために、
処理されたアルミニウム顔料への水の攻撃を加速し、も
つてアルミニウム表面が保護される程度を評価する試験
が考案された。1.0gのアルミニウムを含む試料を試験管
に秤り取り、テトラホウ酸ナトリウム、Na2B4O7の0.01M
水溶液の25mlを加える(9〜10の範囲のpH、僅かに塩基
性)。試験管にゴム栓をし、水を満たして逆様にしたビ
ユレツトに柔軟なチユーブにて接続する。次いで、頂部
の空間でガスが膨張し、試料スラリーが温度平衡に達す
るまで1時間、試験管を140゜Fに保持した油浴の浸漬す
る。その後、アルミニウムの反応によつて生成したH2
スの体積をビユレツト中の水の置換によつて測定する。
これは非常に攻撃的な試験であり、以降、「ボラツクス
(Borax)試験」という。比較のためにいえば、保護さ
れていないアルミニウム粒子は、このボラツクス試験に
おいて、7時間(1時間の平衡化時間及び6時間の水素
発生測定)以内に完全に反応する。しかし、これらの同
じアルミニウム粒子は、中性の水中(pH=7)や、僅か
に酸性条件下(5〜6のpH範囲)では、僅かな程度に反
応するのみである。
実施例I 本実施例においては、「高度に耐腐食性のアルミニウ
ム顔料」と製造業者によつて記載されており、代表的に
は自動車の金属塗装上塗りに用いられるアルコア(Alco
a)顔料品等(グレード)7370がケーキの形で用いられ
た。このケーキは、80重量%のアルミニウム顔料と残留
潤滑剤と約20重量%のミネラルスピリツトとからなるも
のであつた。少量の界面活性剤(アルキルアリールスル
ホネート)アトラス(Atlas)G3300と溶剤ブチルセルロ
ースとを用いて、ペースト・ミキサー中でこのケーキの
一部を65%(金属含量)のペーストにした。第1表に示
される禁止試剤で溶剤の一部を置換した。製品ペースト
はボラツクス試験溶液に容易に溶解した。1時間の熱平
衡化に続く6時間の間に生成したH2の体積の量は第1表
にまとめられている。処理は、処理された顔料の光学的
特性には何らの影響も与えなかつた。
亜リン酸アルキル処理は、この極めて攻撃的な試験に
よつて引き起こされるAl−H2O反応を明らかに禁止して
いる。対照として、品等7370の同等品であつて、アルコ
アの市販品である耐水性のアルコン品等87370ハイドロ
ペーストが表に含まれている。アルコアのハイドロペー
ストは、本実施例で用いられている溶剤の代わりにニト
ロプロパンを含み、これに加えてG3300界面活性剤を含
んでいるものであつて、より詳細には、メルヴイン・エ
ツチ・ブラウン(Melvin H.Brown)に1953年8月19日に
与えられた米国特許第2,848,344号に記載されている。
このデータから明らかなように、アルコアの最も耐水性
の製品ラインは、攻撃的なボラツクス試験に耐えるほど
には十分に安定でない。
実施例II 本実施例においては、少量のアルコアG3300界面活性
剤を試剤と共に、混合操作を最小にしてアルコアの自動
車用着色用塗料に手作業で攪拌しつつ加えた。このよう
に処理された試料を室温で4週間放置して、試剤を拡散
配向させた。ボラツクス試験の結果を第2表に示す。品
等7470は、耐腐食性、着色力及び粒度分布において、ア
ルコアの品等7370と類似する。
可溶性の亜リン酸アルキルは、最低の混合にて適当な
保護を与える。
本発明は、ある特別な態様との関連において示された
が、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、要求に
適合させるために、形態及び組成の種々の変更をなし得
ることは当業者にとつて明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラーセン、パメラ アメリカ合衆国、ペンシルバニア 15068、ラウアー・バレル、ローリー・ ドライブ 2708 (56)参考文献 特開 昭60−15466(JP,A) 特開 平2−6561(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 5/38,5/00,17/00 C09C 1/64

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属顔料粒子と、この金属顔料粒子と水と
    の間の反応を禁止するために、上記金属顔料粒子の重量
    に基づいて2〜15%の範囲の量の亜リン酸アルキルとを
    含む、水ベースの塗装に用いるためのコーテイング組成
    物。
  2. 【請求項2】金属粒子がアルミニウムである請求項1記
    載の組成物。
  3. 【請求項3】亜リン酸アルキルが亜リン酸水素ジラウリ
    ル、亜リン酸水素ジオクチル及び亜リン酸水素ジオレイ
    ルよりなる群から選ばれる少なくとも1つである請求項
    1記載の組成物。
  4. 【請求項4】アルミニウム粒子の水への分散を助けるた
    めに界面活性剤、分散剤及び溶剤よりなる群から選ばれ
    る少なくとも1つの物質を含む請求項2記載のコーテイ
    ング組成物。
  5. 【請求項5】金属顔料粒子と、この金属顔料粒子と水と
    の間の反応を禁止するために、上記金属顔料粒子の重量
    に基づいて2〜15%の範囲の量の亜リン酸アルキルとを
    含む、水ベースの塗装に用いるためのコーテイング組成
    物を形成するのに有用なペースト。
  6. 【請求項6】金属粒子がアルミニウムである請求項5記
    載のペースト。
  7. 【請求項7】亜リン酸アルキルが亜リン酸水素ジラウリ
    ル、亜リン酸水素ジオクチル及び亜リン酸水素ジオレイ
    ルよりなる群から選ばれる少なくとも1つである請求項
    5記載のペースト。
  8. 【請求項8】亜リン酸アルキルが前記金属の重量に基づ
    いて5〜10%の範囲の量で存在する請求項5又は7記載
    のペースト。
  9. 【請求項9】アルミニウム粒子の水への分散を助けるた
    めに界面活性剤、分散剤及び溶剤よりなる群から選ばれ
    る少なくとも1つの物質を含む請求項6記載のペース
    ト。
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JPH0645764B2 (ja) * 1988-06-24 1994-06-15 日本ペイント株式会社 金属顔料組成物

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DE3853785D1 (de) 1995-06-14
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BR8807925A (pt) 1992-09-22

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