JPH04131309A - チタンフレークの製造方法 - 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１ この発明はフレーク状金属チタンに関し、さらに詳しく
は金属色を呈する顔料用に良好なチタンフレークの製造
方法に関する。

〔従来の技術１ 近年、自動車や電気機器製品の塗装として金属光沢を呈
するいわゆるメタリック塗装が多用されるようになって
きた。メタリック塗装用には表面が滑らかで、微細でか
つ厚さのそろった高アスペクト比（平均長径／平均厚さ
）の金属フレークが用いられている。このような金属フ
レークとしては展伸性に冨んだアルミニウムフレークが
多用されており、−ｅに使用されているアルミニウムフ
レークはたとえば最大長さ２０μｍ以下、平均厚さ０゜
１〜５μｍ、平均長径５〜１５０ｕｍ、アスペクト比５
以上のものが用いられている。アルミニウムフレークは
、金属光沢を持たせるためにボールミル中で比較的小さ
なボールを使用して油脂中で湿式粉砕し、表面を滑らか
に保ちつつ偏平に展伸させる方法で製造されている（特
開昭４９−１４３５８公報参照）。アルミニウムフレー
クは金属光沢に優れているが、水と反応して水素ガスを
発生するので水溶性塗料には使用できず、耐薬品性に劣
るという欠点を有している。

これらの欠点を回避するものとしてブロンズ、ニッケル
、ステンレス等の金属からなるフレークがある。しかし
ながらこれら金属は展伸性に乏しく、隠蔽力に優れ金属
光沢の良いフレークは得難い欠点を有する。また比重が
大きいので沈降が早く均一な塗料が得にくかったり、ス
プレー過程で閉塞を生じ易い等の難点がある。

軽量で金属光沢があり耐食性に優れた顔料用金属フレー
クとしてチタンフレークも提案されている（特開昭６（
−２９３２６５、特開平１−９２３１１３公報参照）。

［発明が解決しようとする課題１ 従来のチタンフレークはアルミニウムフレークと同様な
方法で製造されていた。たとえばボールミル等を使用し
てチタン粉末を溶剤と共に湿式粉砕し、得られたフレー
ク状チタン扮を分級工程を経たのちフィルターで固液分
離し、濾過ケーキをニーダ−ミキサーで混練して所望の
チタンフレークを得る方法が採用されている。このよう
なアルミニウムフレークと同様な製法で得られたチタン
フレークは、平均厚さが厚く隠蔽力に劣り、粒度分布も
幅広（分布しているので金属光沢に劣る欠点を有する。

これはチタンが硬く展伸性に乏しいことに起因している
。粒径、厚さおよびアスペクト比を改善する方法として
は、たとえば特開平１−９２３０３のように湿式粉砕す
るに際して、チタン原料に対する溶剤や添加剤の量を制
御する方法が提案されている。しかしながらこの方法に
おいてもチタンの有する硬さや展伸性に乏しい性質のた
めに、掻く微細で粒度分布がシャープであり、しかも表
面が滑らかで金属光沢に富んだチタンフレークを得るの
は困難であった。原料チタン粉末を微細に粉砕しようと
して長時間ボールミル中で粉砕すればする程チタン表面
の酸素含有量は高くなり、チタンはますます硬化して粉
砕し難くなり、表面の金属光沢も失われる結果となる。

［課題を解決するための手段１ 本発明の目的は従来のチタンフレーク製造方法の欠点を
解消し、微細で粒度分布がシャープでかつ金属光沢に優
れたチタンフレークを得るための新規な方法を提供する
ものである。

本発明ではチタンフレーク用の原料チタン粉末をチタン
の水素化物を利用して粉砕し、チタン表面の酸素含有量
を低く保ってチタンの展伸性を維持しつつ湿式粉砕する
方法を採用した。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明で使用する原料チタンはスポンジチタン、チタン
インゴット、チタンスクラップのいずれでもよい。ただ
しインゴット、スクラップの場合は次の水素化処理を速
やかに行うために、大きさ３０ｎ＋ｄＪ下の小塊にして
おく必要がある６原料チタンはチタン基合金でも良いが
、展伸性や金属光沢の点から純チタンを使用することと
する。

まず、原料である金属チタンを水素化する。

水素化処理は真空反応炉によって行い、原料チタンを装
填後、脱ガスのためｔ　ｘ　ｔｏ−２〜ｌＸｌ０３Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧して約７５０℃まで昇温される。

この時点にて反応炉内へ高純度水素ガスを１．０〜２、
Ｏｊ２／曹ｉｎ−ｋｇの速度にて導入しチタン中へ水素
を吸蔵させる６水素飽和状態にして、徐々に降温し水素
含有量を３．８〜４．１ｗｔ％にする。水素含有量がこ
れより低い場合にはチタンに強度が残り、粉砕整粒時に
所望の粒度が得られない。

次に上記水素化物を粉砕する。水素化物の粉砕はボール
ミルにて行い５〜３０ｍ■φのスチールボールを使用す
る。所定量の水素化チタンをミル内に充填の後、材料の
酸化・窒化防止及び粉塵爆発防止のため、Ａｒ置換をし
不活性ガス雰囲気にして、１〜５時間の粉砕を行う。こ
の粉砕にて、平均粒子径が１０〜３０ｇ、ｗ、粒度範囲
が３〜４５μ層の粒子が９０ｗｔ％の水素化粉を得る。

ここでの粉砕時間が脱水素後のチタンの酸素含有量を支
配し、粒度分布を決める。粉砕時間が短い場合には脱水
素後のチタンは低酸素となり、延性は残るが粉砕能が悪
く、フレーク作成の湿式粉砕・分級時の歩留りが悪くな
る。粉砕時間が長くなり過ぎると粉末の酸素含有量が高
くなり脆くなって細かくはなるが延性が乏しく、表面の
滑らかなフレークは得られない。このため粉砕時間は適
度の範囲を選び、酸素含有量が０．３〜０．８　ｗｔ％
となるように制御する。

本発明を実施するにあたり好ましい水素化チタン粉は、
水素含有量が５．０ｗｔ％以下、平均粒子径が１．００
−３ＯＬＬ　、粒度範囲は３−４５ｕｒａのものが９０
ｗｔ％以上、酸素含有量が０３〜０．８　ｗｔ％のもの
である。

次に上記水素化チタンを脱水素して金属チタンとする。

脱水素処理のためには脱ガス炉を使用する。水素化チタ
ン粉は脱ガスが順調に行われるように充填し、排気をし
ながら徐々に昇温する。最終保持温度は、　６００〜８
００℃として圧力１Ｏ−２Ｔｏｒｒになるまで約２４時
間かけて脱ガスする。水素の解離は約４００℃からはじ
まり、１０〜＋００　Ｔｏｒｒ程度の減圧下になるよう
に昇温する。到達温度は水素仕初の粒度によって決めら
れ、効率よく水素を解離するためには高い温度が好まし
く、また高すぎると焼結が進み後工程での湿式粉砕が出
来なくなる。従って上記の温度が適当であり、好ましく
は７００℃程度が良い。また製品の水素含有量の影響を
除くためには、上記の真空度が必要である。

上記工程を経て生成したチタンの粉塊は、軽く解砕でき
、解砕後のチタン粉末の品位、及び粒度は水素含有量０
．０５ｗｔ％以下、酸素含有量０．４〜１、Ｏａｔ％、
平均粒子径ｌＯ〜３０μｌ、粒度範囲３〜４５μ−以下
の粒子が９０ｗｔ％以上となる。酸素含有量が上記の値
より低い場合にはチタンの粉は展伸性が良く、アスペク
ト比も大きく、平均粒子径の大きなフレークとなり必要
とする微細な粒度のフレーク歩留りが悪くなる。上記の
範囲の場合には適度の展伸性と脆性を持ち、湿式粉砕時
には、展伸と粉砕が同時に行われ、目的のフレークが効
率良く取得できる。

湿式粉砕用の粉末にアトマイズ扮を粒度を揃えるだけの
処理をしてそのまま利用する場合には粉砕コストが高く
、上記のような細かい粉が得られないため、フレーク歩
留りが悪くなる。

次に、上記のような前処理をほどこしたチタン粉末を、
従来公知の湿式粉砕法を利用して粉砕し、目標とするチ
タンフレークとする。すなわち、粉砕機としては通常ボ
ールミルを使用する。

粉砕用ボールは直径１〜２０ＩＩＩＩのスチールボール
が用いられる。ボールと被処理原料粉末との割合は容積
比で５＋１〜３０：１程度である。粉砕は金属粉表面の
酸化を防止し、粉末の表面を滑らかにするために溶媒中
で粉砕する。溶媒としてはミネラルスピリット、アルコ
ール類、トルエン、キシレン等を使用する。溶媒と被処
理粉末との割合は容積比でｌ：】〜ｌ：２程度である。

さらにフレクの表面を滑らかにし、金属光沢を良くする
ため潤滑剤を添加するのが一般的である。潤滑剤として
はオレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、アミン類
、アルコキシ類等が使用される。このようにして原料チ
タン粉末を小さなボールで長時間かけてゆるやかに粉砕
研磨し、粒度分布がシャブで表面が滑らかな金属光沢に
優れたメタリック顔料用チタンフレークを得る。

このようにして得られたチタンフレークは平均粒子径１
０〜３０＋ｕｗ、平均厚み０．１〜０．５　ｕ’ｙａ　
、粒度範囲３〜４５μ脂が９０ｗｔ％以上、アスペクト
比２０〜３００であり、メタリック塗料用の顔料、プラ
スチック練り込み用顔料、電磁シールド塗料用顔料とし
て好適であり、優れたメタリック感覚と耐食性を具備し
たものが得られる。

［作用１ 本発明はチタンを水素化することにより粒度の揃った微
粉末を得て、さらに酸素含有量を適度な範囲に制御する
ことによりチタン粉末の粉砕能と展伸性を適度の範囲に
維持しつつ粉砕研磨し、粒度分布がシャープで表面が滑
らかで光沢に優れた顔料用チタンフレークを得るもので
ある。

［実施例］ 次に実施例をあげて本発明を説明する。

１、チタンフレーク製造用金属チタン粉末の製造１−１
．水素化チタンの製造 スポンジチタン（昭和タイタニウム株式会社製、９９．
６％Ｔｉ、０．０７％０、粒子サイズ２ｈ＠以下）１０
０ｋｇを反応炉に装入し、脱気・Ａｒガス置換後、昇温
し、　７５０℃になった時点で水素ガスを２２／分で流
しながら６時間保持し、降温して、Ａｒガス中で室温ま
で冷却後、水素含有量４．０％の水素化チタン粒を得た
。

１−２．水素化チタンの粉砕 上記方法で得られた水素化チタン粒１５ｋｇを３０Ｒボ
ールミル（２５ＩＩＩＩｌφのスチールボール６０ｋｇ
を充填、Ａｒガス封入）で１時間粉砕し、平均粒子径２
１μｍ１粒度分布３〜４５μｍが９０％以上の水素化チ
タン粉末を得た。

１−３．水素化チタン粉末の脱水素 上記方法で得られた水素化チタン粉末１５ｋｇを反応炉
に装入し、Ｉ０２〜１Ｏ−２Ｔｏｒｒに減圧脱気しなが
ら昇温し、　７００℃で２０時間脱水素処理し、冷却後
、９９．１％Ｔ１．００２％Ｈのチタン粉末を得た。

金属４，チタンフレーク製造用金属チタン粉末の製造 １−３の方法で得たチタン粉末をらい解機で解砕し、９
９．ｌ９６Ｔｉ、　０．［］２％Ｈ１０７４０、平均粒
子径（Ｄｓ。）　１７．７ｕｓ＋　、３４μｍ以下が９
２．５％の金属チタン粉末を得た。

２、塗料用金属チタンフレークペーストの製造２−１．
金属チタン粉末の粉砕・展伸 ■−４の方法で得た金属チタン粉末３’ｋｇを３８℃の
ボールミル（３ｍ＋ｍφスチールボール７５ｋｇ装填）
に、ミネラルスピリット　５．４ｋｇ、ステアリン酸１
５０　ｇと共に装入し、５８ｒｐｍで１６時間粉砕・研
磨して次の粒度分布の厚さ０．２ＩＬｍのチタンフレク
を含むスラリーを得た。

フレーク寸法　　＋６３　６３−４４　４４−２５　−
２３（μ１１） 粒度分布（％）　　　２．５　　５，２　　２２，３　
７０．０２−２．スラリーの篩分及び固液分離 ２−１の方法で得たスラリーを４４μｍ目開きの篩で篩
分し、次に４４μ１通過スラリーを真空濾過機で固液分
離し、　ｌＯＯ℃減圧乾燥残分（チタンフレーク分に等
しい）　８５．０％（揮発分１５％）のチタンフレーク
ケーキを得た。

２−３．塗料用金属チタンフレークペーストの製造 ２−２の方法で得たチタンフレークケーキ９４重量部に
６重量部のミネラルスピリットを加えて良く混練し、チ
タンフレーク分８０ｗｔ％の金属チタンフレークペース
トを製造した。このチタンフレークペーストの隠蔽力（
Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｖｅｒｉｎｇ　Ａｒｅａ　）は４００
０〜２０．０００ｃ　ｒｎ”／　ｇであった。

３、性能検査 ３−１．検査用塗膜の製作 ３−１−１．塗料の作成 上記２−３の方法で作成した金属チタンフレークペース
ト８．７５　ｇに９１．２５ｇのアクリル樹ｎ旨（日本
油脂株式会社製、８油ベルコート＃　１００クリアー）
とシンナー６ｃｃを加えて良く混合し、塗料とした。

３−１−２．塗膜の作成（スプレー塗装）１−１の方法
で作成した塗料に約１．００ｃｃのシンナーを加えて撹
拌後、　１５０Ｘ　７０ｘ　Ｏ，６（ｍｓ）の鋼板にス
プレー塗装して、厚さ約２０μ−の塗膜を形成した。塗
膜は、やや褐色を帯びた金属光沢に冨んだ黄金色を呈し
た。

３−２．塗膜の耐食性試験 ３−２−１．腐食液の製造 ０．５規定ＨＣ１液、　０．５規定ＨＮＯｉ液、　０．
５規定１（２５０，液、　０５規定Ｈ，ＰＯ４ｗｉ、　
０．５規定ＮａＯＨ液、０、５Ｍ定Ｎｌ（、ＯＲ液及び
３重量％ＮａＣｌ液を腐食液とした。

３−２−２．耐食性試験 １、−２の方法で作成した塗膜の表面に、直径約２ｃｍ
の２−１の方法で作成した腐食液の盛り上がりを形成し
、毎日定時にそれを洗浄・乾燥して、非腐食部との色の
変化を観測した。各腐食液での変色までに要した時間を
比較塗膜のそれの結果と共に、表・１に示す。

表　　　　　１ ＣＩ ＨＮＯ。

Ｈ２ＳＯ。

Ｈ□ＰＯ４ ａＯＨ １６８時間 ２４時間 １６８時間 ２１６時間 １２０時間 ７２時間 ４時間 １．６８時間 ２１６時間 ２４時間 ２４時間 ２４時間 １６８時間 １６８時間 ４８時間 ＮＨ，ＯＨ７２時間　　　　２４時間　　　１６８時間
ＮａＣｌ　　　　　２４０時間　　　　２４０時間　　
　２４０時間３−２−３．、ｉＲ面光沢度の測定 ３−１−２の方法で作成した塗板の塗膜面の鏡面光沢度
（Ｇｓ（６０１）を日本電色工業株式会社製の光沢度測
定器により測定した。比較塗膜の測定結果と共に表・２
に示す。

表　　　　　２ ５７４ＰＳ　）　　　　　　　ＳＴＮ　）Ｇ　Ｓ　Ｔ％
１　８７．１　　　　９２，９　　　　　　　　５４．
４量％のペースト ・ステンレスフレークペースト： 昭和アルミパウダー株式会社製、５ＴＮ−３５０゜５Ｕ
Ｓ−３１６１粉をフレーク化したもので、平均粒子径Ｄ
　、。＝　１３μｍ、フレーク厚さ＝０２μ１１ステン
レス含有量：８５．５重量％２、検査用塗膜の製作 ２−１．塗料の作成 性能検査の１−１と同様の樹脂及びシンナーを用いて、
同様の方法で各々下記配合の塗料を作成した。配合を変
λだ理由は、塗膜中での金属フレークの体積割合が金属
チタンフレークの場合と等しくなるようにするためであ
る。

比較例 １、比較用金属フレークペーストの選択・アルミニウム
フレークペースト： 昭和アルミパウダー株式会社製、高輝度タイプ、　５７
４ＰＳ、平均粒子径Ｄ　ｓ　ｏ　＝　１３　ｕ　ｍ、フ
レーク厚さ：　０．２　ａｍ　、　Ａｌ含有量ニアｏ重
ペース　ト　　？クリル　　シンナー　　　ルーフ体積
樹脂　　　　　　／樹脂 ５７４Ｐ３　　　　　　　６．１ｇ　　　９３．９ｇ　
　　６ｃｃ　　　　５９．３ＳＴＮ−３５０１４，９ｇ
　　　８５．１ｇ　　　６ｃｃ　　　　５９．３（本発
明のチタン８．７５ｇ　９２．２５ｇ　　６ｃｃ　　　
５９．３　）［発明の効果］ 本発明の方法による場合は粒度分布がシャープで表面が
滑らがな金属光沢に優れたチタンフレークが容易に得ら
れる。本発明により得られたチタンフレークは軽量でし
かも耐食性にも冨むことがら、自動車用電気機器用のメ
タリック塗料用顔料、プラスチック繰り込み用顔料に最
適である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属チタンを水素化して粒径１〜５０μｍの微細
   な水素化チタンの粉末とし、次いで該水素化チタン粉末
   を脱水素して金属チタン粉末とした後、該金属チタン粉
   末をミル中で湿式粉砕することを特徴とするチタンフレ
   ークの製造方法。
2. （２）金属チタン粉末の酸素含有量が１．０ｗｔ％以下
   、水素含有量が０．０５ｗｔ％以下であることを特徴と
   する請求項第１項記載のチタンフレークの製造方法。