JPH0273872A - メタリック顔料用整粒金属粉末及び整粒金属粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粒度分布幅の狭いメタリック顔料用金属粉末及
び金属微粉末の分級方法に関する。

［従来の技術］ 金属の粉末は粉末冶金、顔料、還元剤、触媒、その他多
（の分野で広く使用されている。その中で、粉末冶金、
還元剤或は顔料用笠比較的粒子サイズの大きな金属粉は
、粉砕法或は溶湯噴霧法によって粒度分布幅の広いもの
が製造され、次に篩網或は気流分級機によって分級され
整粒品が造られている。そしてメタリック顔料用微粉末
は、メタリック感覚の美粧効果を得るため、整粒金属粉
末の中の細目のものを、更にボールミルまたはスタンプ
ミルで展伸粉砕し、厚さが０．２〜２扉で表裏合せて１
０〜１０，０００虜２の面積を有する鱗片状の微小箔片
にして使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 金属の整粒粉末は、篩網或は気流分級機によって分級さ
れ製造されるが、工業的に用いられる篩網は３０ｔｍが
最小であり、それ以下の分級は気流分級機によっている
。しかし、気流分級によって得られる粉末の粒度分布は
比較的ブロード（幅広）であり、これを原料にしてメタ
リック顔料微粉末を製造するには、その製造工程、特に
ボールミル或はスタンプミルによる展伸粉砕条件の厳密
な管理が必要で、得られるメタリック顔料用微粉末の品
質が不安定になっているのが現状である。なぜなら、例
えば、直径３０ρφの粒子と直径２ρφの粒子が存在す
る金属粉末をボールミルで粉砕する場合に於いて、同一
重量のボールが同一速度で夫々の金属粒子に衝突した場
合、２−φの粒子の単位断面積に加わる力は３０虜φの
粒子の単位断面積に加わる力の２２５倍である。即ち小
さな粒子は少ない回数の挟撃で薄い微小箔ハに展伸され
るが、大きな粒子は数多い挟撃が必要となり、この間に
小さな粒子からできた微小箔片の粉砕が進行し、非常に
多くの超微粉が発生する。そして、この超微粉の幾つか
は、大きな粒子の展伸中に、その表面に打ち込まれ、そ
の表面に多数の傷を発生させるのである。この様に表面
に傷の多い比較的大きな箔片と多数の超微粉からなる金
属微粉末を顔料にして塗料を作り塗装した場合、比較的
大きな箔片の表面は、光を乱反射し、超微粉も塗膜中に
多数分散している故、光を乱反射して、いわゆるメタリ
ック感覚の光沢が得られないのである。

本発明はメタリック感覚の光沢が得られる、粒度幅の狭
い金属微粉末を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ このような粒度分布幅の狭い微粉末の分級方法について
説明する。

一般に、水或は空気と反応しない３０μｍ以細の酸化物
粉末等は水中に分散させて、その粒子の大きさによって
水中での沈降速度が異なる事を利用して分級されるが、
金属特に、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム等
の活性金属の微粉末の分級には適用されていない。なぜ
ならこれらの金属粉末は、空気を含んだ水中で急速に酸
化されて、整粒品の化学的品質が低下するばかりでなく
、分級そのものも阻害され、品質の良い整粒品が得られ
ないからである。水の代りに鉱物油中で処理するという
事が考えられるが鉱物油中に金属粉末を均一に分散させ
る方法がなく、実用化されていない。

本発明者等は、上述の問題解決のため、鉱物油中に金属
粉末を均一に分散し、分級する方法を開発し、メタリッ
ク感覚の光沢の大なメタリック顔料用微粉末を安定して
容易に製造するための原料金属粉末の適性粒度分布幅に
ついて鋭意研究し、次の知見を得て、本発明を完成した
。

１）鉱物油中に金属粉末を均一に分散させるには界面活
性剤が必要で、その中でも特に、ＨＬＢ〔界面活性剤中
の親水基と親油基の比を表わす指数で、１１．７ＸＪｌ
ｌ　ｏｇ　（親水基の分子ｊ１／親油基の分子量）＋７
で示される。〕が、ある値の範囲の非イオン性アニオン
界面活性剤を適当量添加すると効果のある事。

２）メタリック感覚の光沢の大なメタリック顔料用微粉
末を安定して製造するためには、原料に用いる金属粉末
（以下原料金属粉末という）は、１節以下の超微粉の含
有量が少く、粒度分布幅の狭いものでなければならない
事。

即ち、本発明は、３０μｍ以下の金属粉末を粒度分布幅
の狭い整粒品に分級する方法と、メタリック感覚の光沢
の大きいメタリック顔料用微粉末を容易に安定して製造
するための粒度分布を有する原料金属粉末を提供する事
を目的とする。

一般に、ある粒度分布がブロードな粉体を液体中でシャ
ープな粒度分布の粉体群に分級しようとする場合、先ず
第一に、０粒子が液体中に均一に分散し、その後の分級
作業の障害にならない濃度のスラリーを作製せねばなら
ない。次に、■このスラリーを用いて、ストークスの式
を念頭に、スラリー中の粒子径と、その沈降速度の関係
を求めて分級が行われる。即ちストークスの式によれば
、粒子の沈降速度（υ）は、粒子の密度（ρρと液体の
密度（ρ、）の差、及び粒子径（Ｄ、）の２乗に比例し
、液体の粘度（η）に反比例する：ｇ：重力の加速度 この式において、特に、ρｊ、とηは温度によって大き
く変化する故、スラリーの温度を厳密に制御する必要が
ある。また、スラリーの内部に温度差が生じた場合にも
対流が発生し精度の良い分級かできなくなる故、スラリ
ー内に温度差を生じないよう温度を管理する必要がある
。

次に、先に求めた粒子のサイズと沈降速度の関係を用い
て実際の分級作業が行われる。即ち、作製したスラリー
を恒温槽内で充分撹拌し、その後希望するサイズの粒子
よりも大きなサイズの粒子が、回収しようとする深さの
面よりも下部に沈降するに必要な時間静置して、希望す
るサイズの粒子が残っている上部のスラリーを回収し、
この繰り返しによって次々とより大きなサイズの粒子を
含んだスラリーを分離回収して分級して行くのである。

こ＼で、ある時間静置後の分級槽の下部には、粒子が沈
降して、大きな粒子も沈降しないような高濃度のスラリ
ー層が形成される。この高濃度スラリー層の厚さは、ス
トークスの式の（ρ、−ρＬ）、η及び粒子の大きさ、
分布並びに形状によって変るが、いずれにしても上部ス
ラリーの回収深さは、この層の上部でストークスの式の
成立する範囲でなければならない。そして、回収深さが
小さければ小さい程、粒度分布のシャープな分級が可能
であるが、実際上は精度の而から、ある程度の回収深さ
が必要となる。（なお、沈降法の一方法として希望する
サイズの粒子の沈降速度よりも若干速い流速で液体を下
部から上部に向って流し、希望するサイズの粒子をオー
バーフローさせる淘汰管法もある。）さて、本発明の金
属粉末の分級方法に於ては、先ず（１）ＨＬＢが５．５
〜１１．５の非イオン性アニオン界面活性剤を、金属粉
末に対して１．８〜３．０重量％添加する事により、鉱
物油中に金属粉末を均一に分散させ、精度の良い分級を
する事ができるスラリーを作製する。イオン性界面活性
剤及び、Ｉ（ＬＢが５．４以下或は１１．６以上の非イ
オン性アニオン界面活性剤では鉱物油中に金属粉末を均
一に分散させることができない。また、ＨＬＢが５．５
〜ＩＪ、５の非イオン性アニオン界面活性剤であっても
、その添加量が金属粉末に対して１．７％以下の場合は
鉱物油中への金属粉末の分散が悪く、逆に３．１％以上
の場合は再凝集が起り、分級用のスラリーを作製できな
い。

（２）次に、本スラリー作製時のスラリーの濃度（スラ
リーの総重量中の金属粉末の重量比）は、分級整粒品の
粒度分布のシャープ度と精度の兼ね合いから、スラリー
濃度をＣＭ　（％）とするとき、ＣＭく１１００ｐ／（
６ρＬ十ｐＭ）である事が望ましい。こ＼でρＮ及びρ
Ｌは夫々金属及び鉱物油の密度である。しかし、分級整
粒品の精度は分級作業の方法によっても変る故、上記値
にこだわるものではない。

（３）上述の方法で作製したスラリーを恒温分級槽に入
れ、２０〜３０℃を基準にして、基準値±５℃で保持し
ながら、撹拌−静ｆ！（粒子沈降）−上部細粒残存層の
回収、という作業の繰り返しにより、希望するサイズの
整粒金属粉末を含んだスラリーが得られる。次に （４）希望する粒度分布の整粒金属粉末を含んだスラリ
ーを枦遇し、減圧加熱法等で鉱物油を除去する事によっ
て希望する粒度の整粒金属粉末が得られる。

次に、本発明のメタリック感覚の光沢の大きなメタリッ
ク顔料用微粉末を安定して製造するための原料金属粉末
は、平均粒子径（体積粒度分布の累積値が５０％の粒子
径。以下ｄ５ｏという）が、２．５〜１５．０．ｃｓの
範囲にあって、１−以下の超微粉の含有量が０．５％以
下で、１１２ｄ〜２ｄ５ｏ（庫）の範囲に９７体積％以
上の粒子が含有されるものでなければならない。この関
係を図を使って説明すれば次のとおりとなる。

第１図は体積粒度分布の累積値を示す図であって、横軸
は粒子径ｄ（Ｉｓ）、縦軸は体積の累積百分率Ｖ（％）
である。今、本発明による微粉末の累積粒度分布をとれ
ば第１図の曲線Ａのようになる。即ち、体積粒度分布の
累積値が５０％（Ｖ５ｏ）となる粒子径（ｄ　５ｏ）は
５，４ｐとなり、２．５ｔｍと１５、ｍの中間に在る。

また累積百分率Ｖはｄ−２，５−でＶ−１００であり、
１ｍより小さい粒子は全体の０．５％以下である。更に
ｌ／２ｄ５ｏと２ｄ５ｏは、１　［］ 夫々、　２．７％ｍとｌＯ，８ｍであり、これらに相当
する■は夫々９９％（Ｖ９．）と１％（Ｖｌ）であり、
粒子径が２．７塵とｌＯ，８廟の間にある粒子は、全体
の９８％（〉９７％）である。

このように粒度分布がブロードな場合は、第１図曲線Ｂ
で示すように曲線の勾配がゆるやかになり、逆にシャー
プな粒度分布のものは曲線Ｃで示すように勾配がきつく
なる。

本発明の原料金属粉末ではｄ５ｏが１５部以上の場合、
展伸・粉砕に長時間を要し、その間に展伸された箔の表
面に傷がつき、メタリック感覚の光沢の少ないメタリッ
ク顔料用微粉末になる。ｄ５０が２．５−以下の場合は
、１μｍ以下の超微粉の含有量が増し、原料金属粉末中
の１μｍ以下の超微粉が１％を超過した場合、得られる
顔料用金属微粉末の中の比較的大きな箔片には、これら
超微粉が打ち込まれて、その表面が傷み、光沢の少ない
ものになる。また原料金属粉末の粒度分布が１／２ｄ５
ｏ〜２　ｄ　５ｏｔａｎの間で９７％未満で比較的広い
場合には、ボールミルまたはスタンプミルによる展伸粉
砕を、未だ大きな粒が充分に展伸される前に中断し篩分
する必要が生じ、工程が繁雑になるばかりでなく、得ら
れるメタリック顔料用微粉末も粒度分布が広く、また厚
さも不均一なため、メタリック感覚の光沢が得られ難い
。また展伸粉砕を中断せずに大きな粒も所定の厚さにな
る迄展伸した場合は、粉砕も同時に進行し、超微粉及び
表面に超微粉が打ち込まれて光沢の少なくなった比較的
大きな粒が急増し、得られるメタリック顔料用微粉末は
メタリック感覚の光沢の少ないものになる。

次に実施例を掲げて本発明を具体的に説明する。

実施例　１ （１）内径が６０ｃ＋ｎφ、深さが９０ｃｍの保温ジャ
ケットを備えたスチール製の容器（以下分級槽という）
に、 （２）鉱物油として２５℃に於いて比重０６８、粘度１
ｃＰのエクソンナフサＮｏ、６（日本石油社製）１ｏ５
眩を分取し、これに、 （３）第２図の曲線■で示される粒度分布を有す１す るアルミニウムアトマイズ粉末（レイノルズ社製）（以
下原料アルミニウム粉末という）　４５ｋｇとＨＬＢが
９６の非イオン性アニオン界面活性剤のブライザーフ２
１０Ｇ　（第一工業製薬社製）　　８４０ｇを添加し充
分に撹拌して、原料アルミニウム粉末を約３０重量％含
むスラリーを作製した。

（４）次に、このスラリーを８時間静置後、上部から２
７ｃｍの深さ迄、約１５分間で汲み出し、この汲み出し
たスラリーについてフィルタープレスにて加圧ｉ濾過し
、１虜以下の超微粉を鉱物油と分離し回収した。その量
は約１　ｋｇであった。次に、（５）分級槽のスラリー
に（２）で用いたと同じ鉱物油を２７ｃｍ分（約６１ｋ
ｇ）補充し、再度１時間撹拌し、 （６）３時間静置後、（４）と同じ操作をして、第２図
の■て示される整粒アルミニウム粉末■約１７ｋｇを得
た。次に、 （７）　　（５）と同じ操作を繰り返して（８）１時間
静置後、（４）と同じ操作をして第２図の■で示される
整粒アルミニウム粉末■約１２ｋｇを得た。次に、 （９）更に（５）と同じ操作を繰り返して（１０）　１
５分静置後（４）と同じ操作をして第２図の■で示され
る整粒アルミニウム粉末■約８ｋｇを得た。次に、 （１１）更に（５）と同じ操作を繰り返して（１２）　
１５分静置後今度は上部から４０ｃｍの深さ迄約１５分
間で汲み出し、このスラリーについて以後（４）と同じ
操作をして第２図の■で示される整粒アルミニウム粉末
■約６ｋｇを得た。分級操作の最後に、 （１３）底部に残ったスラリーを汲み出し、その後、（
４）と同じ操作によって、２５部以上の分級アルミニウ
ム粗粉、約１．　ｋｇを得た。

次に、上述の分級操作によって得られた整粒アルミニウ
ム粉末■、■、■、■、夫々１ｋｇを分取し、同一ボー
ルミルで、同一の運転条件で展伸粉砕時間だけを■につ
いては６１１ｒ、■については７Ｈｒ１■については８
　）１ｒ、■については１０Ｈｒと変えて展伸粉砕し、
アルミニウム顔料微粉末を製造しこのアルミニウム顔料
微粉末について顕微鏡観察により、展伸粉の平均径、圧
着粉含有率、箔片粉末の形状等を観察、　／ＩＰＩ定し
、その結果を表−１に示した。またアルミニウム顔料微
粉末を塗料化して塗布した場合の塗布面の色感をやはり
表−１に示した。

（以下余白） “箔の厚さ″は、次式により算出した。

“圧着粉含有率“は顕微鏡写真視野（５００倍の２０ｘ
ａｏｃｍ）中の展伸前粒子の総数（約６００ケ）に対す
る圧着箔粒子の数の割合。

“箔粉の形状“は箔粉の外周が丸味をもって連続してい
る物が９０％以上の場合に○、外周がギザギザになって
いる箔片が１０％以上含まれている場合を×、とした。

“塗膜面の金属光沢”はアルミニウム顔料微粉末を５％
添加した塗料を１０Ｘ２０（１）のガラス板に塗布し、
乾燥後昼光下で肉眼観察し全面に白銀色の金属光沢のあ
るものを０、金属光沢の弱いものを×、とした。

史に、整粒アルミニウム粉末■から得られたアルミニウ
ム顔料微粉末の顕微鏡写真を代表例として第４図に示し
た。更に原料アルミニウム粉■から得られたアルミニウ
ム顔料微粉末の顕微鏡写真を比較例として第５図に示し
た。

実施例　２〜５ 実施例１と同様の分級操作に於いて、ＨＬＢの異なる分
散剤を添加した場合、及び分散剤の添加量を変えた場合
に得られる、実施例１．■に相当する最も細かな平均粒
径（ｄ５ｏ）を有する整粒アルミニウム粉末の粒度を表
−２に示した。

（以ド余白） 比較例　１ 実施例１で使用した原料粉末■を使用して、分散剤の添
加量を１，７％に変えた以外は実施例１と同様の分級操
作をしたところ、第３図の■、■。

■及び■で示される粒度分布を有するアルミニウム粉末
（以下分級アルミニウム粉末という）が得られた。次に
、これら分級アルミニウム粉末■■、■、■と原料アル
ミニウム粉末■から各１ｋｇを分取し、実施例１と同一
のボールミルで、同一の運転条件で、展伸粉砕時間だけ
を、■については６Ｈｒｓ■と原料アルミニウム粉末■
については７　Ｈｒ、■については８Ｈ「、■について
はｌ０Ｈｒと変えて、展伸粉砕し、アルミニウム顔料微
粉末を製造した。このアルミニウム顔料微粉末について
顕微鏡観察により、展伸粉の平均径、圧着粉含有率、箔
片粉末の形状等を観察、　１１！１定し、その値を表３
に示した。またアルミニウム顔料微粉末を塗料化して塗
布した場合の塗布面の色感もやはり表３に示した。

比較例　２〜７ 実施例１と同様の分級操作に於いて界面活性剤を全く添
加しない場合、イオン性界面活性剤或はＨＬＢが１２，
１以上または５，４以下の非イオン性アニオン界面活性
剤を添加した場合、また分散剤の添加量が１．６％以下
の場合は、鉱物油中への原料アルミニウム粉末の分散が
悪く、分散剤の添加量が３．１％以上の場合には凝集が
起り、撹拌終了と同時に、鉱物油と原料アルミニウム粉
末の分離が始まり、良好なスラリーが得られないため、
分級の操作を行えず、分級アルミニウム粉は得られなか
った。これらを比較例２〜７で一括して表−４に示した
。

（以下余白） なお、スラリー濃度、スラリー温度、静置時間、汲み出
し深さ、速度等も分級精度を上げる上では重要な因子で
あるが、これらは、金属粉末の種類や分級設備の構造等
によっても変わって来て表示が煩雑になる故、これらの
条件については、実施例１と同じ条件下で比較した。

また、今回は、ｄ５ｏが１５即以上で、　ｌ／２ｄ５ｏ
〜２　ｄ　５０の間の粒度分布が９７％以上のアルミニ
ウム粉末は得られなかったので、比較例として表示でき
なかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粒度分布を説明するための図、第２図
は本発明の一実施例についての粒度分布を示す図、 第３図は比較例についての粒度分布を示す図、第４図は
本発明の粒子構造を示す顕微鏡写真、第５図は従来例の
粒子構造を示す顕微鏡写真である。 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒子径が２．５〜１５．０μｍの範囲にあっ
   て、１μｍ以下の粒子の含有量が０．５体積％以下で、
   かつ平均粒子径の２分の１と平均粒子径の２倍の粒子径
   の間に９７体積％以上の粒子が含まれる粒度分布を有す
   る、メタリック顔料用整粒金属粉末。
2. （２）鉱物油中にＨＬＢが５．５〜１１．５の非イオン
   性アニオン界面活性剤を金属粉末に対して１．８〜３．
   ０重量％添加し、該鉱物油中に粒径３０μｍ以下の金属
   粉末を均一に分散させてスラリーとなし、該スラリーを
   沈降法を用いて分級する事を特徴とする整粒金属粉末の
   製造方法。