JP6283107B2 - 電気伝導性および耐食性に優れた顔料およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、パール顔料の製造技術に関し、より詳細には、電気伝導性および耐食性に優れた機能性顔料およびその製造方法に関する。
パール顔料は、様々な分野において使用されている。例えば、産業用として、壁紙、床仕上げ材、プラスチック成形、皮革コーティング、シルク印刷、オフセット印刷、家電製品の塗色および陶器応用などに使用されている。また、化粧品用としては、口紅、マニキュア、ヘアジェル、アイシャドウ、リップグロスなどの様々なメイクアップ化粧品に使用されている。また、パール顔料は、高耐候性が求められる自動車用内外装塗色および建築、船舶の塗料として使用されている。
また、機能性パール顔料の場合、耐熱性、化学的安定性、電気伝導性、電磁波遮蔽性、耐食性などの優れた特性を有しており、様々な産業分野において幅広い応用が可能である。
一般的に、パール顔料は、板状基質に、水熱合成法でＳｎＣｌ４コーティングを施した後、また、ＴｉＯ２コーティングを施す方法により製造される。しかし、水熱合成法は、コーティング反応時間が長く、金属塩をコーティングすることができないという限界がある。
本発明に関連する背景技術としては、韓国公開特許公報第１０−２００６−０１０５９２２号（２００６年１０月１２日公開）に開示されている金属系パール顔料およびその製造方法がある。
本発明の一つの目的は、めっきを用いて電気伝導性および耐食性に優れた顔料を製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、表面にめっき層が形成されて電気伝導性および耐食性に優れた顔料を提供することにある。
前記一つの目的を達成するための本発明の実施例に係る顔料の製造方法は、（ａ）フレークを水に撹拌および分散させて懸濁液を形成するステップと、（ｂ）フレークの表面に触媒層を形成するステップと、（ｃ）前記触媒層が形成されたフレークの表面にめっきを施して金属層を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
この際、前記フレークは、サイズが５〜１００μｍである板状フレークであることが好ましい。
また、前記（ａ）ステップは、前記懸濁液において前記フレークの含有量が１〜２０重量％になるようにすることが好ましい。
また、前記（ｂ）ステップは、（ｂ１）前記懸濁液にスズ化合物を投入し撹拌して、フレークの表面にスズ（Ｓｎ）を被覆するステップと、（ｂ２）前記（ｂ１）ステップの結果物に脱水および水洗処理を施すステップと、（ｂ３）前記脱水および水洗処理が施されたフレークをパラジウム化合物溶液に投入し、フレークの表面からスズを脱落させてパラジウムが被覆されるようにするステップと、（ｂ４）前記（ｂ３）ステップの結果物に脱水および水洗処理を施すステップと、を含むことができる。
この際、前記（ｂ２）ステップまたは（ｂ４）ステップにおいて、前記脱水および水洗処理は２〜４回施されることが好ましい。
また、前記触媒層はパラジウムを含み、前記金属層はニッケルを含み、前記めっきは、無電解めっき方式で施されることができる。この場合、前記（ｃ）ステップは、（ｃ１）次亜リン酸ナトリウムが含まれた無電解ニッケルめっき液にパラジウムを含む触媒層が形成されたフレークを投入するステップと、（ｃ２）７０℃以上の温度で、１分以上、前記触媒層上に無電解ニッケルめっきを施すステップと、（ｃ３）ニッケルめっきが施されたフレークを脱水および水洗した後、乾燥するステップと、を含むことができる。この場合、前記（ｃ２）ステップは、前記無電解ニッケルめっきを８０〜９０℃で１〜３０分間施すことが好ましい。
前記他の目的を達成するための本発明の実施例に係る顔料は、フレークと、前記フレーク上に形成されている触媒層と、前記触媒層上に形成されている金属層と、を含むことを特徴とする。
この際、前記触媒層はパラジウムを含み、前記金属層はニッケルを含むことができる。
本発明に係る顔料の製造方法によると、めっき、特に無電解めっきによりフレークの表面にニッケルのような耐食性および電気伝導性に優れた金属層を形成することができ、従来、パール顔料において具現が困難であった電気伝導性および耐食性を付与することができる。
また、本発明に係る顔料の製造方法によると、めっき工程によることから連続工程が可能であり、安定した処理が可能である。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る電気伝導性および耐食性に優れた顔料およびその製造方法について詳細に説明する。
図１は本発明に係る顔料の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
図１を参照すると、本発明に係る顔料の製造方法は、懸濁液製造ステップ（Ｓ１１０）と、触媒層形成ステップ（Ｓ１２０）と、めっきステップ（Ｓ１３０）と、を含む。
まず、懸濁液製造ステップ（Ｓ１１０）では、フレークを脱イオン水、蒸留水のような水に撹拌および分散させて懸濁液を形成する。
フレークの材質としては、ガラス、天然マイカ、合成マイカ、板状酸化鉄、アルミナフレーク、金属フレークおよび金属酸化物がコーティングされた組成物などが用いられることができる。フレークとしては、サイズが５〜１００μｍである板状フレークを用いることがより好ましい。フレークサイズが５μｍ未満である場合には、フレークの表面に物質がコーティングされて球体の形態に変化し得る。反対に、フレークサイズが１００μｍを超える場合には、コーティングされる表面積が増加するため、色相の具現が困難になり得る。
一方、懸濁液は、フレークの含有量が１〜２０重量％になるようにすることがより好ましい。フレークの含有量が１重量％未満である場合には、めっき反応が起こらず、２０重量％を超える場合には、反応効率が低下し得る。
懸濁液の製造後には、略１〜１０％の塩酸希釈液を用いて、１０〜３０分間ほこりおよび汚れを除去する過程を行うことができる。
次に、触媒層形成ステップ（Ｓ１２０）では、フレークの表面に触媒層を形成する。
触媒層は、めっき層の形成のための活性化層（Ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ）と見なすことができる。
このような触媒層は、パラジウム、白金などの貴金属を含んで形成されることができる。
図２はフレークの表面に、触媒層として、パラジウムを付着する例を示す図である。
図２を参照すると、パラジウム触媒層は、以下のような過程で形成されることができる。
まず、懸濁液にＳｎＣｌ２のようなスズ化合物を投入し撹拌して、フレークの表面にスズ（Ｓｎ）を被覆する（Ｓ２１０）。スズ化合物は、懸濁液１００重量部に対して略１〜５重量部投入されることができる。
次に、スズが被覆された結果物に脱水および水洗処理を施す（Ｓ２２０）。この際、脱水および水洗処理は、２〜４回施されることが好ましい。脱水および水洗処理が１回に過ぎない場合、ＳｎＣｌ２溶液がＰｄＣｌ２溶液と接しＰｄＣｌ２溶液が黒色に汚染し得る。反対に、脱水および水洗処理が５回以上と多すぎると、基質と基質がぶつかりスクラッチ現象がひどく生じ得る。このような脱水および水洗処理の回数は、以降の脱水および水洗処理過程（図２のＳ２４０、図３のＳ３３０）にも同様に適用されることができる。
次に、脱水および水洗処理が施されたフレークをＰｄＣｌ２のようなパラジウム化合物溶液に投入し、フレークの表面からスズを脱落させてパラジウムが被覆されるようにする（Ｓ２３０）。この過程においてフレークの表面に付着されたスズは、Ｓｎ２＋状態でＰｄに接しＳｎ４＋となり、フレークの表面から脱落し、その位置にＰｄが被覆される。パラジウム化合物溶液においてパラジウム化合物の濃度は、略０．１〜１０ｇ／Ｌ程度であってもよい。この過程は、常温で略５〜２０分間行われることができる。
次に、パラジウムが被覆された結果物に脱水および水洗処理を施す（Ｓ２４０）。
次に、めっきステップ（Ｓ１３０）では、触媒層が形成されたフレークの表面にめっきを施す。触媒層の表面に被覆される金属は、ニッケル、銅、スズ、金、銀などであってもよい。
めっきは、無電解めっきにより施されることができ、フレークの表面に形成された触媒層としてパラジウムが被覆されており、ニッケルめっきを施す場合、図３に図示されている例のような方法で無電解めっきを施すことができる。
まず、次亜リン酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｉｔｅ）が含まれた無電解ニッケルめっき液にパラジウムを含む触媒層が形成されたフレークを投入する（Ｓ３１０）。
次に、７０℃以上の温度で、１分以上、前記触媒層上に無電解ニッケルめっきを施す（Ｓ３２０）。この際、７０℃未満の温度あるいは１分未満の時間では無電解めっきが施されないため、７０℃以上の温度で、１分以上、無電解めっきを施すことが好ましく、８０〜９０℃で１〜３０分間施すことがより好ましい。
次に、ニッケルめっきが施されたフレークを脱水および水洗した後、略３０〜１２０℃の温度で乾燥して、ニッケルめっきパール顔料の製造を完了する（Ｓ３３０）。
本発明に係る方法によると、フレークの表面に触媒層が形成されており、触媒層上に金属層が形成されている顔料を製造することができる。
図２および図３において、上述のように、触媒層はパラジウムを含み、金属層はニッケルを含むことができる。
以下、本発明の好ましい実施例により本発明の構成および作用についてより詳細に説明する。ただし、これは、本発明の好ましい例示として提示されたものであって、いかなる意味でもこれにより本発明が制限されるものと解釈されることはできない。
ここに記載されていない内容は、本技術分野において熟練した者であれば、十分に技術的に類推することができるため、その説明は省略する。
１．パール顔料試験片の製造
（１）実施例１
平均サイズが５０μｍであるガラスフレーク（Ｇｌａｓｓ Ｆｌａｋｅ）を脱イオン水（Ｄ．Ｉ Ｗａｔｅｒ）に投入して１０重量％フレーク懸濁液を製造した。次に、５％塩酸希釈液を用いて２０分間前処理を施した。
（１）実施例１
平均サイズが５０μｍであるガラスフレーク（Ｇｌａｓｓ Ｆｌａｋｅ）を脱イオン水（Ｄ．Ｉ Ｗａｔｅｒ）に投入して１０重量％フレーク懸濁液を製造した。次に、５％塩酸希釈液を用いて２０分間前処理を施した。
次に、懸濁液１００重量部に対して３重量％のＳｎＣｌ２を投入し１５分間活性化させて、フレークの表面にスズを付着した。次に、２回の脱水および水洗処理を施した。
次に、結果物を５ｇ／ＬＰｄＣｌ２溶液に投入し、室温で１０分間活性化させて、フレークの表面にスズ脱落とともにパラジウムを付着した。次に、２回の脱水および水洗処理を施した。
次に、Ｎｉ濃度が２ｇ／Ｌのニッケルめっき液に、８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、２回の脱水および水洗処理を施した後、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。
（２）実施例２
実施例１と同じ工程を行うが、ニッケル無電解めっき溶液に前記処理が施されたフレークを入れ、Ｎｉ濃度が５ｇ／Ｌのニッケルめっき液に８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。Ｎｉ濃度を５ｇ／Ｌに増量させるときに還元剤および錯化剤もともに増量させた。
実施例１と同じ工程を行うが、ニッケル無電解めっき溶液に前記処理が施されたフレークを入れ、Ｎｉ濃度が５ｇ／Ｌのニッケルめっき液に８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。Ｎｉ濃度を５ｇ／Ｌに増量させるときに還元剤および錯化剤もともに増量させた。
（３）実施例３
実施例１と同じ工程を行うが、ニッケル無電解めっき溶液に前記処理が施されたフレークを入れ、Ｎｉ濃度が１０ｇ／Ｌのニッケルめっき液に８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。Ｎｉ濃度を１０ｇ／Ｌに増量させるときに還元剤および錯化剤もともに増量させた。
実施例１と同じ工程を行うが、ニッケル無電解めっき溶液に前記処理が施されたフレークを入れ、Ｎｉ濃度が１０ｇ／Ｌのニッケルめっき液に８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。Ｎｉ濃度を１０ｇ／Ｌに増量させるときに還元剤および錯化剤もともに増量させた。
（４）実施例４
実施例１と同じ工程を行うが、ニッケル無電解めっき溶液に前記処理が施されたフレークを入れ、Ｎｉ濃度が２０ｇ／Ｌのニッケルめっき液に８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。Ｎｉ濃度を２０ｇ／Ｌに増量させるときに還元剤および錯化剤もともに増量させた。
実施例１と同じ工程を行うが、ニッケル無電解めっき溶液に前記処理が施されたフレークを入れ、Ｎｉ濃度が２０ｇ／Ｌのニッケルめっき液に８０℃で１０分間ニッケルめっきを施した。また、乾燥機で１００℃で完全に乾燥させて無電解ニッケルめっきが施されたパール顔料を取得した。Ｎｉ濃度を２０ｇ／Ｌに増量させるときに還元剤および錯化剤もともに増量させた。
（５）比較例１
実施例１と同じ工程を行うが、懸濁液は同一であり、活性化、無電解ニッケルめっきのステップ無しに、水熱合成法でＴｉＯ２コーティングを施した。
実施例１と同じ工程を行うが、懸濁液は同一であり、活性化、無電解ニッケルめっきのステップ無しに、水熱合成法でＴｉＯ２コーティングを施した。
（６）比較例２
基質としてニッケルフレーク（Ｎｉｃｋｅｌ Ｆｌａｋｅ）を使用し、無電解ニッケルめっきを施すことなく、基質自体を実験した。
基質としてニッケルフレーク（Ｎｉｃｋｅｌ Ｆｌａｋｅ）を使用し、無電解ニッケルめっきを施すことなく、基質自体を実験した。
（７）比較例３
パール顔料無しにアクリル樹脂を５×１０ｃｍの鉄片試験片にコーティングした。
パール顔料無しにアクリル樹脂を５×１０ｃｍの鉄片試験片にコーティングした。
２．物性評価
（１）色差計測定（ＭＩＮＯＬＴＡ ｃｍ−５１２ｍ３で測定、７５ｄｅｇｒｅｅで測定）
各測定は、ＰＣ４％（ｗｉｔｈ ＮＣ Ｒｅｓｉｎ）で隠ぺい率試験紙にドローダウン（Ｄｒａｗｄｏｗｎ）を行った後、黒面で測定を実施した。
（１）色差計測定（ＭＩＮＯＬＴＡ ｃｍ−５１２ｍ３で測定、７５ｄｅｇｒｅｅで測定）
各測定は、ＰＣ４％（ｗｉｔｈ ＮＣ Ｒｅｓｉｎ）で隠ぺい率試験紙にドローダウン（Ｄｒａｗｄｏｗｎ）を行った後、黒面で測定を実施した。
色差計測定の結果を表１に示す。
表１を参照すると、実施例１〜４の場合、無電解めっき液においてニッケル含有量が増加するほど明度（Ｌ）が増加することが分かる。また、表１を参照すると、実施例１〜４のａ、ｂ値がすべて無色に近い領域に分布していることが分かる。したがって、本発明に係るニッケルコーティング層の輝度および彩度特性が向上したことが分かる。
（２）電気伝導性評価
実施例１〜４および比較例１〜２により製造されたパール顔料試験片の電気伝導性（比抵抗）を表２に示す。
実施例１〜４および比較例１〜２により製造されたパール顔料試験片の電気伝導性（比抵抗）を表２に示す。
表２を参照すると、実施例１〜４により製造されたパール顔料試験片の場合、電気伝導性を示すことが分かり、比較例１に係るパール顔料試験片の場合、絶縁抵抗性を示した。また、ニッケルめっき液においてニッケルの濃度が高いほど、めっき厚さが厚くなるにつれて比抵抗が低くなり、電気伝導性がより優れることが分かる。
（３）耐食性評価
実施例１〜４および比較例１〜３により製造されたパール顔料試験片の耐食性（赤錆発生時間）を表３に示す。
実施例１〜４および比較例１〜３により製造されたパール顔料試験片の耐食性（赤錆発生時間）を表３に示す。
耐食性は、塩水噴霧試験による赤錆発生時間を測定した。
塩水噴霧試の験条件は、以下のとおりである。
− 試験片５×１０ｃｍの鉄板に（４％顔料）＋アクリル樹脂コーティング（Ｃｏａｔｉｎｇ）された試験片
− 噴射環境温度３５℃、塩水濃度５％ＮａＣｌ、比重１．０２〜１．０４、ｐＨ６．５〜７．２
− １０００時間（ｈｒ）まで行う。
− 噴射環境温度３５℃、塩水濃度５％ＮａＣｌ、比重１．０２〜１．０４、ｐＨ６．５〜７．２
− １０００時間（ｈｒ）まで行う。
表３を参照すると、実施例１〜４により製造されたパール顔料試験片の場合、比較例１および比較例３に比べて相対的に耐食性に優れていることが分かる。また、ニッケルめっき液においてニッケルの濃度が高いほど、めっき厚さが厚くなるにつれてより耐食性に優れることが分かる。
図４は実施例１により製造されたパール顔料試験片のＳＥＭ写真を示す図であり、図５は実施例２により製造されたパール顔料試験片のＳＥＭ写真を示す図であり、図６は実施例３により製造されたパール顔料試験片のＳＥＭ写真を示す図であり、図７は実施例４により製造されたパール顔料試験片のＳＥＭ写真を示す図である。
図４〜図７を参照すると、無電解めっき液のニッケル濃度が増加するにつれてニッケル付着量が増加することが分かる。このようなニッケル付着量の増加により、上述の表２および表３から分かるように、電気伝導性および耐食性がより向上することができる。
以上、本発明の一実施例を中心に説明しているが、当業者の水準で様々な変更や変形を加えてもよい。このような変更と変形が本発明の範囲から逸脱しない限り本発明に属すると言える。したがって、本発明の権利範囲は、以下に記載の請求の範囲により判断すべきである。
Claims (7)
- （ａ）フレークを水に撹拌および分散させて懸濁液を形成するステップと、
（ｂ）フレークの表面に触媒層を形成するステップと、
（ｃ）前記触媒層が形成されたフレークの表面にめっきを施して金属層を形成するステップと、を含み、
前記（ｂ）ステップは、
（ｂ１）前記懸濁液にスズ化合物を投入し撹拌して、フレークの表面にスズ（Ｓｎ）を被覆するステップと、
（ｂ２）前記（ｂ１）ステップの結果物に脱水および水洗処理を施すステップと、
（ｂ３）前記脱水および水洗処理が施されたフレークをパラジウム化合物溶液に投入し、フレークの表面からスズを脱落させてパラジウムが被覆されるようにするステップと、
（ｂ４）前記（ｂ３）ステップの結果物に脱水および水洗処理を施すステップと、を含み、
前記（ｂ２）ステップは、前記脱水および水洗処理を２〜４回施すことを特徴とする、顔料の製造方法。 - 前記フレークは、サイズが５〜１００μｍである板状フレークおよび金属酸化物がコーティングされた組成物であることを特徴とする、請求項１に記載の顔料の製造方法。
- 前記（ａ）ステップは、
前記懸濁液において前記フレークの含有量が１〜２０重量％になるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の顔料の製造方法。 - 前記（ｂ４）ステップは、
前記脱水および水洗処理を２〜４回施すことを特徴とする、請求項１に記載の顔料の製造方法。 - 前記触媒層はパラジウムを含み、前記金属層はニッケルを含み、
前記めっきは、無電解めっき方式で施されることを特徴とする、請求項１に記載の顔料の製造方法。 - 前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）次亜リン酸ナトリウムが含まれた無電解ニッケルめっき液にパラジウムを含む触媒層が形成されたフレークを投入するステップと、
（ｃ２）７０℃以上の温度で、１分以上、前記触媒層上に無電解ニッケルめっきを施すステップと、
（ｃ３）ニッケルめっきが施されたフレークを脱水および水洗した後、乾燥するステップと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の顔料の製造方法。 - 前記（ｃ２）ステップは、
前記無電解ニッケルめっきを８０〜９０℃で１〜３０分間施すことを特徴とする、請求項６に記載の顔料の製造方法。
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