JPH0546248B2

JPH0546248B2 -

Info

Publication number: JPH0546248B2
Application number: JP63283859A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Nakamura; Hiroyoshi Kawase; Shogo Kodama
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1993-07-13
Also published as: JPH02132162A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明はボールミル、ペブルミルまたはサンド
ミルを用いて顔料をヒビクル中へ分散させる方法
に関するものである。［従来の技術］塗料の製造分野では、顔料を樹脂液および溶剤
等から成るヒビクル中へ分散させる工程が中心的
作業の一つになつており、この分散工程を効果的
におこなうために各種の方法が採用されている。
すなわち、主に、金属ボールを用いるボールミ
ル、またはセラミツクボールを使用するペブルミ
ルが広く採用され、また、サンドミルと呼ばれる
高速撹拌ミルによる分散工程も使用が広まりつつ
ある。これらは、いずれも、ミルとその中に入れた適
量のボールとから構成されており、この中に顔料
とヒビクルが入れられて回転によつて分散が行は
れる。ボールとしては、従来、金属ボール、セラミツ
クボールあるいはガラスボール（ガラスビーズと
も呼ばれる）が用いられてきた。しかし、従来のボールミル、ペブルミルまたは
サンドミルでは、それぞれ、使用するボールに欠
点が多く、効果的な分散のために改良すべき点が
残されている。例えば、スチールを中心とした金属ボールでは
一般にモリブデン、クロム、ニツケル、マンガン
などを少量混合した高炭素鋼が用いられ、特殊用
途にはステンレススチールボールが用いられる。
これら金属ボールには各種の大きさのものがあ
り、最も小さいものは平均直径200〜300μｍでそ
の真球度も高い。しかし、従来からの金属ボール
は使用中摩耗による金属粉がビヒクル中に混入す
る欠点があり、汚染をきらう製品には用いること
ができない。ガラスボール（又はガラスビーズ）
は500μｍ〜５mm程度の硬質ガラスビーズあるい
は鉛含有ガラスビーズで主としてサンドミルに使
用される。しかし、ガラスボール金属ボールやセ
ラミツクボールよりも硬度が低く、また分散工程
中に破砕し易い欠点がある。セラミツクボールも多く用いられ、特にハイア
ルミナやジルコニアなどの硬度の高いもの、密度
の大きいものが使用される。セラミツクボールは
高硬度で耐摩耗性に優れており、耐用期間も金属
ボールより長い。さらに、セラミツクボールを使
用する場合は一般にミル器壁も同質のセラミツク
材でライニングされるので、金属ボールの場合の
ような摩耗による製品への汚染が著しく少ない。［発明が解決しようとする課題］そこで、ボールミル、ペブルミルまたはサンド
ミルを用いて顔料をビヒクル中に分散させる工程
において、セラミツクボールが好んで用いられる
ようになつてきている。ボールミル、ペブルミルまたはサンドミルによ
る分散工程で顔料の分散に最も支配的な要因は顔
料に加えられる衝撃力と剪断応力である。衝撃力
と剪断応力を大きくする為には(1)ミルの回転数を
上げること(2)ボールの密度が大きく、直径が小さ
いこと(3)顔料とビヒクルの比率を適当に選ぶこと
が要点になる。このうちボールの密度と直径について述べる
と、ボールミルでは容器の回転によつて容器内で
持ち上げられたボールが落下してボールとボール
が接触するときに接触点にある顔料への衝撃力と
剪断応力が作用し分散が行なわれる。ボールの直
径が小さい程ミルの単位回転当りの衝撃力と剪断
応力が加えられる回数が多くなり一定の容積内で
は分散詐用の行なわれる接触点の数と面積が多く
なる。また、ボールの直径が小さくなるとボール
間の間隙が小さくなるので、その間隙に入つてし
まつて良好な分散を妨げている塗料の塊の大きさ
も制限できる。これら衝撃力と剪断応力はボール
に働く重力によつて生じ、その重力はボールの密
度に正比例する。逆に、ボールの直径が大きいと
必要以上の衝撃力や剪断応力を与え、動力の浪
費、ボールの損傷をきたす。したがつて、ボール
の密度が大きく直径が小さいほうが分散の効果が
上がる。かかる観点から、ジルコニアボールのほ
うがアルミナボールよりも、(i)比重が大きい、(ii)
高硬度である、(iii)破壊靭性度が高いという点で好
ましい。そして本発明者はジルコニアボールを用
いた顔料の分散方法において最も効果的な方法に
ついて鋭意研究する一方で直径250μｍのジルコ
ニア焼成ボールの製造に成功し、これについては
すでに、特許出現した。（特開平第２−56231号）
そして、かかるジルコニアボールを顔料の分散と
いう用途に適用したところ、その微小粒子のジル
コニア焼成ボールによつて、顔料の効果的な分散
方法を発明するに至つたものである。［課題を解決するための手段］すなわち、本発明は、ボールミル、ペブルミル
またはサンドミルによる顔料の分散工程におい
て、平均粒子直径200ないし350μｍ、好ましくは
250μｍ前後のジルコニア焼成ボールを用いるこ
とを特徴とする顔料のビヒクル中への分散方法で
ある。理論的にみても、直径250μｍのジルコニア焼
成ボールと直後500μｍの硬質ガラスボールを比
較すると、単位体積中の接触点の数は250μｍボ
ールが500μｍボールの８倍となる。また、両者
の比重が異なることを加味すれば分散度の増加は
48倍になると考えられる。また、直径500μｍの
鉛ガラスボールと比較しても24倍になると考えら
れる。次にジルコニア焼成ボールの製造方法をのべ
る。ジルコニアボール（グリーンボール、すなわ
ち焼成前のボール）の造粒に使用する撹拌装置は
特公昭39−21502号公報、実公昭44−19507号公
報、実公昭48−41284号公報および実公昭53−
39737号公報等に記載されている造粒装置である。造粒方法はまず、ジルコニア粉体、有機溶媒お
よび水（バインダー）を造粒装置に入れ、一定条
件下に撹拌することによつてジルコニア粉体は高
真球度の小球となる。特に、次に述べる特定の条
件下に平均粒子直径350μｍ以下、好ましくは
250μｍ前後の微小粒子（グリーンボール）にな
る。ジルコニアボール（グリーンボール）の造粒
条件原料粉体…… 市販されている通常の、安定化剤
を少量混合したジルコニア粉体。安定化剤とし
て、例えばイツトリアの含有量、その他の混合
成分の含有量についても通常程度であれば特に
制限はない。バインダー…… 水道水、使用原料粉体に対して
６〜15％、好ましくは９〜11重量％。造粒条件…… 撹拌軸回転数：1500〜2500rpm好
ましくは1800〜2000rpm 温度：70℃以下、好ましくは、45℃以下。時間：25〜40分、好ましくは、30〜35分。上述の、グリーンボールを60℃で24時間乾燥し
た後、電気炉で高温処理して最終目的のジルコニ
ア焼成ボールに調製する。このようにして得られた平均粒子直径200ない
し350μｍ、好ましくは200ないし300μｍ前後ある
いは240ないし350μｍ前後のジルコニア焼成ボー
ルを用いて顔料の分散を行うにはつぎのようにす
る。顔料、樹脂液、溶剤および添加剤を混合してミ
ルベースを調製する。このミルベースと、ミルベ
ースとほぼ同容積のジルコニア焼成ボールとを分
散用ミルに入れ、回転数500〜2000rpmで15分な
いし２時間処理して、顔料をビヒクル中に分散さ
せる。分散用ミルにはボールミル、ペブルミルあ
るいはサンドミル等が使用できる。顔料としては
無機顔料、有機顔料のいずれも使用できる。使用
対象は塗料に限らず、微細粉体を高粘度液状物に
分散させる工程であれば適用でき、例えば、イン
キ、染料等にも応用できる。つぎに実施例を示して本発明をさらに詳細に説
明するが、これに限定されるものではない。実施例１ジルコニア焼成ボールは次のようにして製造し
た。内容積3000mlの円筒型造粒容器に市販の部分安
定化剤を少量混合したジルコニア粉体80ｇ（平均
粒子径0.49μｍ、比表面積7.5m²／ｇ）、イソパラ
フイン溶剤2800mlおよび水10ｇを入れ、回転数
1800rpm、円筒内温度40℃ないし45℃30分間造粒
を行つた。得られたグリーンボールの最大径(L)と
それに垂直な最大径(1)を画像分析装置（(株)ニレコ
製LUZEX500）を用いて50個の試料について測
定し、Ｌ／１を求めて真球度とした。測定結果を
第１表に示した。次いで、上記のグリーンボールを60℃で24時間
乾燥した後、電気炉に入れ、一般的な昇温工程に
よつて昇温し、1500℃に到達させた後、さらに
1500℃で２時間保持した。得られたジルコニア焼
成ボールを同じ画像分析装置を用いてボールの大
きさ、真球度を測定した。また、密度はアルキメ
デス法により測定した。測定結果を第２表および
第３表に示した。実施例２顔料として酸化チタン、樹脂としてアルキツド
樹脂、分散剤としてソルビタン系界面活性剤、溶
剤としてトルエンを用いてミルベースを調製し
た。このミルベースの配合は次のとおりである。酸化チタン 20重量％アルキツド樹脂 30 〃分散剤１〃溶剤 49 〃上記のミルベースと同容積の、実施例１で製造
した平均粒子直径250μｍのジルコニア焼成ボー
ルを用い、20リツトルのボールミルを使用し、回
転数1300rpmで１時間分散処理した結果、顔料は
全く均一に分散されていることが認められた。実施例３顔料として酸化鉄、樹脂としてアクリル樹脂、
分散剤としてソルビタン系界面活性剤、溶剤とし
てキシレンを用いてミルベースを調製した。この
ミルベースの配合は次のとうりである。酸化鉄 20重量％アクリル樹脂 30 〃分散剤１〃溶剤 49 〃上記のミルベースと同容積の平均粒子直径
250μｍのジルコニア焼成ボールを用い、20リツ
トルのボールを使用し、回転数1300rpmで１時間
分散処理した結果、顔料は全く均一に分散されて
いることが認められた。実施例４ジルコニア焼成ボールを次のようにして製造し
た。内容積3000mlの円筒型造粒容器に市販の部分安
定化剤を少量混合したジルコニア粉体40ｇ（平均
粒子径0.75μｍ、比表面積約７m²／ｇ）、ノリマ
ル・イソパラフイン溶剤2800mlおよび水２ｇを入
れ、回転数1800rpm、円筒内温度40℃ないし45℃
で77分間造粒を行つた。次いで、上記のグリーンボールを60℃で24時間
乾燥した後、電気炉に入れ、一般的な昇温行程に
よつて昇温し、1500℃に到達させた後、さらに
1500℃で２時間保持した。得られたジルコニア焼
成ボールの最大径の平均値は345μｍ、Ｌ／１値
は1.052であつた。実施例５顔料としてカーボン、樹脂としてアルキツド樹
脂、分散剤としてエチレンオキサイド系界面活性
剤、溶剤としてトルエンを用いてミルベースを調
製した。このミルベースの配合は次のとうりであ
る。カーボン 23重量％アルキツド樹脂 30 〃分散剤１〃溶剤 46 〃上記のミルベースと同容積の、実施例４で製造
した平均粒子直後345μｍのジルコニア焼成ボー
ルを用い、20リツトルのボールミルを使用し、回
転数1500rpmで１時間分散処理した結果、顔料は
全く均一に分散されていることが認められた。［発明の効果］従来製造できなかつた真救度の高い、平均粒子
直径200ないし350μｍのジルコニア焼成ボールを
用いたボールミル、ペブルミルあるいはサンドミ
ルにて顔料をビヒクル中に効果的に分散させるこ
とができた。この結果、分散工程時間を短縮で
き、あるいは分散の均一性を増大することができ
る。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ボールミル、ペブルミルまたはサンドミルに
よる顔料の分散工程において、平均粒子直径200
ないし350μｍのジルコニア焼成ボールを用いる
ことを特徴とする顔料のビヒクル中への分散方
法。２ジルコニア焼成ボールの平均粒子直径が200
ないし300μｍである請求項１の顔料のビヒクル
中への分散方法。３ジルコニア焼成ボールの平均粒子直径が約
250μｍである請求項１の顔料のビヒクル中への
分散方法。