JP4584557B2 - 沈降ケイ酸をベースとする効果的艶消し剤 - Google Patents

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Description

本発明は、沈降ケイ酸をベースとする効果的艶消し剤、その製法ならびに染料と塗料におけるその使用に関する。
沈降ケイ酸は、塗料における艶消し剤として既に長い間使用されている。これらの化合物のマット仕上げ特性は、ケイ酸粒子により粗くされた塗料表面上での分散した光反射に基づいている。従って、艶消し剤の効果は、種々の観測角(一般的には60゜および85゜)での反射値ならびに十分なマット仕上げに必要な初期量により決定される。従って、処理面は、マットで、サテン光沢を有さなくてはならないが、粗い効果はあってはならない。表面の粗さは、例えば、平均粗さ値Raおよび粗さの深さRzにより決定できる。艶消し剤に課せられた要求、必要な測定法、ならびに一般的な情報は、例えば、Degussa 社の パンフレットシリーズpigment, No.21 (2002) に見出すことができる。
ペイント表面のマット仕上げは、当然ながら使用される艶消し剤の量に依存する。マット仕上げ効果以外に、沈降ケイ酸は塗料の粘性増大を引き起こすため、塗料中のケイ酸フラクションは、所望の範囲内だけでしか増大させることができない。
Degussa 社の パンフレットシリーズpigment, No.21 (2002)
従って、本発明の課題は、公知のケイ酸のように同じ質量含有率で、改善されたマット仕上げ効果を有するケイ酸を見出すことであった。
意外にも、高いDBP吸収量を有するケイ酸が極めて効果的な艶消し剤であることが見出された。
従って、本発明の対象は、
BET 350〜550m/g、
DBP数 320〜400g/100g
50 5〜15μm、かつ
タッピング密度 20〜90g/lであることを特徴とする沈降ケイ酸である。
未処理の親水性ケイ酸と同様に、ワックスで被覆されたケイ酸を艶消し剤として使用することも公知である。このようなワックス処理は、沈降ケイ酸の沈降特性を著しく改善する。
従って、本発明のもう1つの対象は、
BET 350〜550m/g、
DBP数 320〜400g/100g
50 5〜15μm
タッピング密度 20〜90g/l、かつ
炭素含量 2〜18質量%であることに特徴付けられるワックスで被覆された沈降ケイ酸である。
本発明の沈降ケイ酸は、有利には、DBP数350〜380g/100g、d50値7〜11または8〜12、有利には8〜9.5、およびタッピング密度 50〜80g/l、有利には60〜70g/lを有する。
タッピング密度は、ケイ酸の粉砕直後にISO 787-11により決定される。DBP吸収量は、同じく粉砕直後にDIN 53601により決定される。同じことは、ISO 5794-1 Annex DによるBET表面積の測定にも当てはまる。
10、d50およびd90値は、Coulter LS-230においてレーザー回折により決定する。
均一な艶消し効果には、できるだけ狭い粒度分布にするのがよい。粒度分布は、簡単な方法で、例えば、d10、d50およびd90値の測定により決定することができる。従って、本発明による未処理またはワックスで被覆された沈降ケイ酸は、(d90−d10):d50=0.90〜1.5、有利には1.0〜1.2の割合で定義された粒度分布(スパン)を有する。
塗料フィルム表面のマット仕上げ処理度の定量的測定は、特定の視射角(Glanzwinkel)での反射値の測定により頻繁に決定される。実際には、DIN 67530、ISO 2813またはTM 523-78に依拠し、光沢度を測定するための前記規定により、焼き付けした標準のトップコート上で実施する、60゜および85゜の視射角で測定するのが有利であると実証されている。未処理またはワックス被覆された本発明の沈降ケイ酸は、60゜の角度で、光沢度15〜25を有し、85゜の角度で、光沢度30〜70を有する。85゜反射率計値と60゜反射率計値の差は、シーン(sheen)とも称され、種々の観測角での表面のマット仕上げ効果を可能にする。比較的に低いシーンは、どの角度から見た場合にも、表面がマットに見えることを意味する。
市販の艶消し剤と比較して、本発明のケイ酸は、全ての観測角において、特に低い光沢度を有する。このことは、特定のマット仕上げ効果を達成するために、通常の艶消し剤よりも少ない材料が必要とされることを意味するか、または同じ量で改善された効果が達成されることを意味する。
本発明の未処理の沈降ケイ酸の製造に関しては、DE 10058616を参考にすることができる。ここでは、乾燥した、粉砕していない状態の沈降ケイ酸が、DBP吸着量380〜420g/100gを有することが開示されている。これらのケイ酸の製造は、以下のように行われる:撹拌下かつ剪断下に35〜45℃に加熱された水から成る装入物に
a)少なくとも100分間に以内に、pH6〜7を保持しながら水と硫酸を同時に添加し、その際、添加を60〜120分間中止し、かつ添加を終了した後に、36〜42g/lの固体濃度を調節し、
b)固体を濾別し、かつフィルターケーキを洗浄し、かつ
c)固体を短時間乾燥させる。
このような沈降ケイ酸は、フィルターケーキを18質量%未満までの固体含量まで液化し、かつ引き続きこの懸濁液を噴霧乾燥させることにより、短時間乾燥させるのが有利である。フィルターケーキをスピン−フラッシュ乾燥器を用いて、場合により引き続き、アンモニアガスによりpH7〜8に調節することにより乾燥させることもできる。
このように得られた沈降ケイ酸は、直接に粉砕されるか、または先ずワックスで被覆することができる。
本発明によるケイ酸のワックス被覆は、例えば、EP 1182233により実施することができる。このために、空気中、融点範囲を下回る温度およびワックスの分解温度を下回る温度で、ケイ酸をワックスで熱処理することにより、沈降ケイ酸を、例えば、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トルプシュワックス(Fischer-Tropsch waxes)またはシリコーンベースのワックスで被覆する。ケイ酸は、その粉砕と同時にワックスで被覆することがきる。いずれにせよ、ワックス2〜15質量%、有利には5〜10質量%で被覆するのが適切であることが判明している。本発明の沈降ケイ酸は、炭素含量2〜18質量%、有利には3〜10質量%、より有利には3〜6質量%を有さなくてはならない。
本発明の沈降ケイ酸を粉砕するために、分級衝撃ミル(impact classifier mill)のような標準的な市販のミルを使用することができる(例えば Hosokawa-Alpine社の50 ZPS)。
上記のケイ酸のワックス含浸の他に、このために別の方法も公知であり、例えば、DE 1006100、DE 1592865またはEP 0922691を参考にすることもできる。ここで、ワックス懸濁液を、場合により分散剤を介在させて、ケイ酸懸濁液と反応させる。このように得られたワックスで含浸または被覆されたケイ酸は、引き続き乾燥させ、かつ場合により新たに分類しなくてはならない。
本発明の未処理またはワックスで含浸された沈降ケイ酸は、染料または塗料中で艶消し剤として使用することができる。
以下の実施例は、本発明を説明するものであるが、クレームに記載されているような保護範囲に限定されるものではない。
沈降ケイ酸をDE 10058616、例1〜6により、以下の物理化学的データ:
pH 2.6
DBP 389g/100g、
タッピング密度 154g/l、および
BET表面積 454m/g
で製造し、かつ50 ZPS ミルにおいて粉砕して種々の粒度にした。参考としてAcematt HK 450を使用した。
HK 450に対する60゜および85゜での光沢の差の値は、同じ使用量の場合に、著しく改善された艶消し効果を示している。
Figure 0004584557
記載された塗料工業試験は、標準的な試験塗料である”Scgwarzlack” Duplex D 1326(Herberts社、オーストリア)において、以下にように実施した。
光沢度を測定するための一般的方法
艶消し塗料の製造
塗料DUPLEX D 1326(調合物番号 L 87992, Fa. DuPont, Herberts Austria GmbH)100gを、350mlポリエチレンビーカーに秤量供給し、かつ希釈剤 V 0003(Fa. DuPont, Herberts Austria GmbH)20gを供給した。引き続き、艶消し剤の必要量を正確に10mg秤量し、かつスパチュラを用いて注意深く希釈試験塗料中に加えた。この後に、直径43mmのパドル撹拌機を用いて2000rpmで10分間分散させ、その際、PEビーカーをカバーして蒸発損失を回避した。艶消し剤を加えた後、脱気するために艶消しされた塗料を密閉ビーカー中に30分間置いた。その際に、標準(HK 450)が試験すべき試料と近い時間で分散するように注意すべきである(最大時間差:3時間)。
艶消し塗料の試験および処理
脱気に続いて、電動式延伸装置(Erichsen Coatmaster 509 MC)を使用して、四角形のドクターナイフにより、スロット高さ120μm、25mm/sの速度で、塗料を綺麗にした130×90×3mmサイズのガラス板上に塗布した。それぞれの分散試料に、2枚のガラス板を被覆した。それぞれの焼き付け工程において、これらの試験体板を標準の2枚の板に対して試験した。トレーの最大占有は、10枚の試験体板+2枚の標準であった。
塗布された塗料を、規定のフラッシング条件下の範囲内でフラッシングした:
温度: 20℃〜25℃
相対湿度: 40%〜60%
フラッシング時間: 10分〜20分
引き続き、循環式塗料乾燥器中で、塗料を150℃で20分間焼いた。
反射率計値は、ガラス板を冷却した後(約30分間)に、BYK Harze Glossにおいて測定した。反射率計値は、二重反復測定の平均から形成した。
二重反復測定の際に、>2の光沢ポイントの差が生じた場合には、分散すべき試料を使用して二重反復測定を標準に対して改めて繰り返した。

Claims (7)

  1. 沈降ケイ酸において、
    BET 350〜550m/g、
    DBP数 350〜400g/100g
    50 5〜15μm、かつ
    タッピング密度 20〜70g/lであることを特徴とする、沈降ケイ酸。
  2. 50 7〜11μm
    である、請求項1記載の沈降ケイ酸。
  3. 粒度分布
    Figure 0004584557
    が0.90〜1.5の間にある、請求項1または2に記載の沈降ケイ酸。
  4. 請求項1からまでのいずれか1項に記載の沈降ケイ酸の、塗料における艶消し剤としての使用。
  5. ワックスで被覆された沈降ケイ酸において、
    BET 350〜550m/g、
    DBP数 350〜400g/100g
    50 5〜15μm
    タッピング密度 20〜70g/l、かつ
    炭素含量 2〜18質量%であることを特徴とする、ワックスで被覆された沈降ケイ酸。
  6. 粒度分布
    Figure 0004584557
    が0.90〜1.5の間にある、請求項に記載のワックスで被覆された沈降ケイ酸。
  7. 請求項からまでのいずれか1項に記載の後被覆された沈降ケイ酸の塗料における艶消し剤としての使用。
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