JPH04502477A - アルミニウム顔料の禁止処理 - 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】 アルミニウム　・の、 兄■■宵量 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を機溶剤を 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った。自動車の装飾的なト ップコートのような有機ベースのコーティング、アスファル質の屋根のコーティ 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 ： ％式％ 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って、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。

兄奥Ω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−又はそれ以上の鎖からなる 有機部分とからなる化合物にてアルミニウム顔料を処理することによって、前記 したＡＩ−ＨｘＯ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。有機置換リン酸化合物（有機リン酸塩）と有機置換亜リン酸化合物（有機 亜リン酸塩）は、特にこの目的に通うものである。

光圀■紅璽ｌ説所 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、スチールポ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。アルミニウムの仕込みは、 有機希釈剤、最も代表的には、ミネラルスピリッ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 れと同様のもの）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、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−Ｈｌ０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っ ても加え名ことができるが、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、従って、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はあろうが、 経済的には好ましくない。

有機置換リン酸塩化合物（有機リン酸塩）と有機置換亜リン酸塩化合物（有機亜 リン酸塩）は、効果的に前記ａｔ−ａｇｏ反応を禁止する。有効な有機リン酸塩 は、モービル・ケミカル（Ｍｏｂｉｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）によって商品名ヴア ーコーベツ）　（ＶＩＲＣＯ−ＰＥτ）として販売されている市販品や、ウェイ ランド・ケミカル（Ｗａｙｌａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）によって商品名ウェイ ホス０ＩＡＹＦＯ５）として販売されている市販品を含む、有効な有機亜リン酸 塩は、モービル・ケミカルによっ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って、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０例えば、リン酸自体は、ＡＩ−＋１．０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ＡＩと１１．０との反応を禁止す るために用いることができる０例えば、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）から商品名ク イロン（ＱＩＩＩＬＯＮ）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−ｕ、ｏ反応を禁止するための道理に合った候 補である。しかし、クロム化合物に関連する廃棄問題によって、製造業者及び顧 客の双方にとって、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って、試剤の効率的な利用が可能である。

即ち、その後のＡｌ−Ｈ！Ｏ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。従って、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（試削費用 ）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、又は禁止するかも知れない、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って、この移動が妨げられるときは、アルミニウ ム顔料の有効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っては臨界的ではない、 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、分散剤或いは結合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って解決することが 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、もっ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、ＮａＪａＯ７の０．０１Ｍ水溶液の２５−■を加える（ ９〜１０の範囲のｐＨ１僅かに塩基性）、試験管にゴム栓をし、水を満たして逆 様にしたビユレットに柔軟なチューブにて接続する。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１４０ｏｐ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って生成したＨ！ガ スの体積をビユレット中の水の置換によって測定する。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。

叉施例上 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」と製造業者によっ 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（ Ａｌｃｏａ）顔料品等（グレード）７３７０がケーキの形で用いられた。二のケ ーキは、８０重量％のアルミニウム顔料と残留潤滑荊と約２０重量％のミネラル スピリットとからなるものであった。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（＾ｔｌａｓ）Ｇ３３００と結合溶剤ブチルセルローストを 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結合溶剤の一部を置換した。製品ペー ストはボラッ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った。

笈−１−表 ペーストに　した７３７０−キ ロ時間のボラックス試験 処エーーーー理　で　した　の−１ ３％ウェイホスＭ１００　１２ ３％亜リン酸ジオクチル　１０ なしく対照）　＞２００ ８７３７０ハイドロペースト　〉２００を機リン酸塩（ウェイホスＭ１００）処 理と有機亜リン酸塩処理は、この極めて攻撃的な試験によって引き起こされるＡ ｌ−Ｈ，Ｏ反応を明らかに禁止している。比較のために、品等７３７０の同等品 であって、アルコアの市販品である耐水性のアルコア品等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 れている結合溶剤の代わりにニトロプロパンを含み、これに加えてＧａ２Ｏ３界 面活性剤を含んでいるものであって、より詳細には、メルヴイン・エッチ・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 なポ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■ 本実施例においては、７３７０ケーキの試料を種々の有機液体に加えてスラリー 化し、市販の有機リン酸塩を加えた。スラリーを攪拌下に２時間還流加熱した後 、冷却し、濾過した。製品ケーキをボラツクス試験に供した。

第−呈−表 ユ主工ｌのｌ流処理 存在量　６時間のボラツ （ＡＩの重量　ラス試験で生成 ｉ機ユ２酸温　尺対Ｕ工ｌｉ流溶罰　互人本寒公畦−ウエイホスＭ１００　１０ ％　ｎ−プロパツール　＞２００ウ工イホスＭ１００　５０　ｎ−プロパツール 　８３ウ工イホスＭ１００　５０　ミネラルスピリット　３７ウ工イホスＭ１０ ０　５０　メチルセロソルブアセテート　２６ ウェイホスＭＩＯＮ　５０　ｎ−プロパツール　１０３ウエイホスＭＩＯＮ　５ ０　ミネラルスピリット　７５還流処理は、好ましいペースト・ミキサーによる 混合手法よりも効果的でないことが明らかである。また、より多量の試剤が必要 とされると共に、より多量が濾液中に消費される。

実施医旦 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ｆｆｉ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 。ポラツクス試験の結果を第３表に示す０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。

第一ユー表 ６時間のポラツクス試験 ｖＵ竹　話オ良二匹因宕ｈＣ１た　の・１５％ヴアーコ・ペット２０　可溶　２ ５％ヴアーコ・ペット３０　不溶　〉８００５％亜リン酸水素ジオレイル　可溶 　２５％亜リン酸水素ジラウリル　可溶　２不溶性の有機リン酸塩（ヴアーコ・ ペット３０）は、顔料ペーストのミネラルスピリット相を拡散することができず 、アルミニウム表面に保護を与えることができなかった。これに対して、可溶性 の有機リン酸塩（ヴアーコ・ぺ゛シト２０）と有機亜リン酸塩は、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って明らかであろう。

国際調査報告 Ｉ内−帥−１＾−一一−＋ｍ、ＰＣＴ／ＩＪＳ８８１０３１ユ８

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．金属顔料粒子、 コーティング組成物を形成するための適当な水ベースの担体、及び上記金属顔料 粒子と水との間の反応を禁止するために十分な量にて存在する有機亜リン酸塩 を含むコーティング組成物。
2. 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. ３．有機亜リン酸塩がアルキル置換亜リン酸塩である請求項１記載の組成物。
4. ４．アルキル置換亜リン酸塩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３記載の組成物。
5. ５．担体が水ベースの担体であり、更に、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、分散剤及び結合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記載の組成物。
6. ６．金属顔料粒子、及び 上記金属顔料粒子と水との間の反応を禁止するために十分な量にて存在する有機 アルキル置換亜リン酸塩 を含む、適当な水ベースの担体と混合されて、コーティング組成物を形成するの に有用なペースト。
7. ７．金属粒子がアルミニウムである請求項６記載のペースト。
8. ８．有機亜リン酸塩がアルキル置換亜リン酸塩である請求項６記載のペースト。
9. ９．アルキル置換亜リン酸塩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８記載のペースト。
10. １０．有機亜リン酸塩が存在する金属の重量に基づいて２％〜１５％の量にて存 在する請求項６記載の組成物。
11. １１．量が５から１０％である請求項１０記載のペースト。
12. １２．更に、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 及び結合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７記載 のペースト。