JPH069897A - コーティング亜鉛含有金属フレーク、その製造方法及び塗料 - Google Patents
コーティング亜鉛含有金属フレーク、その製造方法及び塗料Info
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Abstract
ィング亜鉛含有金属フレーク、pHを10〜13に調節
したコロイダルシリカ含有溶液を亜鉛含有金属フレーク
に接触させる前記コーティング亜鉛含有金属フレークの
製造方法及び前記コーティング亜鉛含有金属フレークを
含有する塗料。 【効果】 前記コーティング亜鉛含有金属フレークは、
表面にコロイダルシリカ皮膜を有し、水中でも長時間安
定、且つ白錆等の発生がない。また前記製造方法は、コ
ーティング処理中に亜鉛が水と反応することなく、容易
且つ高収率で得ることができる。更に前記塗料は、水系
においても長期間安定であり、防錆力に優れる塗膜を形
成する。
Description
金属フレーク、その製造方法及び塗料に関し、更に詳細
には、特に水に対して安定であり、優れた防錆力を発揮
するコーティング亜鉛含有金属フレーク、その製造方法
及び塗料に関する。
して使用されているが、従来用いられている亜鉛粉末
は、比重が約7と大きく、且つ球状であるため貯蔵中の
缶内又は作業中において、凝集して沈降するという問題
がある。また球状であるので表面積が小さく、十分な防
錆力を発揮させるためには、粉末粒子が互いに接触する
程度に、塗料中の亜鉛濃度を高くしなければならず、塗
膜強度が低下し、また塗膜の膜厚が厚くなり、塗膜のわ
れ(クラック)、溶接、溶断不良が生じ、更には作業中
の亜鉛ヒュームによる労働衛生上の問題がある。
亜鉛粉末フレークとする提案がなされている。該亜鉛粉
末フレークは、球状の亜鉛粉末に比して、表面積が大き
いので、沈降しにくく、またフレーク状であることによ
り各亜鉛フレーク間の接触が密になるので塗料中の亜鉛
量を減らすことができる。
めには、ステアリン酸等の高級脂肪酸及び/又は該高級
脂肪酸の亜鉛塩等の金属塩を有機系粉砕助剤として添加
するので、得られる亜鉛フレークの表面が高級脂肪酸に
よりコーティングされ、亜鉛系金属の有する機能が十分
に発揮されず、防錆力が低下し、白錆が発生するという
問題がある。
無公害対策として、ベースとなる溶剤として水を用いた
水性塗料が要望されている。しかしながら前記亜鉛フレ
ークは、表面積が大きいので水との反応性が良く、前述
のように表面に高級脂肪酸のコーティング皮膜を有して
いても、経時的に表面の高級脂肪酸が離脱するため水性
塗料とした場合の水安定性に劣るという問題がある。ま
た前述の表面が高級脂肪酸でコーティングされた亜鉛フ
レークは、表面に高級脂肪酸を有するので、疎水性であ
り、水に分散させるためには大量の界面活性剤を添加し
なければならないという問題もある。従って、水溶液中
にて長期間安定な亜鉛フレークは得られていないのが現
状である。
液中でも長期間安定であり、防錆力に優れ、白錆の発生
がないコーティング亜鉛含有金属フレーク及びその製造
方法を提供することにある。
長期間安定であり、耐食性に優れる塗膜を提供すること
ができるコーティング亜鉛含有金属フレークを含有する
塗料を提供することにある。
コロイダルシリカのコーティング皮膜を有することを特
徴とするコーティング亜鉛含有金属フレークが提供され
る。
調節したコロイダルシリカ含有溶液を亜鉛含有金属フレ
ークに接触させることを特徴とする前記コーティング亜
鉛含有金属フレークの製造方法が提供される。
鉛含有金属フレークを含有することを特徴とする塗料が
提供される。
クは、表面にコロイダルシリカのコーティング皮膜を有
することを特徴とする。
クにおいて用いることができる亜鉛含有金属フレークと
しては、具体的には例えば、亜鉛フレーク、アルミ合金
亜鉛フレーク、アルミ−SiO2−亜鉛合金フレーク、
ニッケル混合亜鉛フレーク、コバルト混合亜鉛フレーク
等を好ましく挙げることができる。また前記亜鉛含有金
属フレークの平均長径は、3〜20μ、平均厚みは0.
1〜3μの範囲とするのが好ましく、更にアスペクト比
(長径/厚さ)は、5〜20の範囲とするのが好まし
い。
クにおいて、表面をコーティングする際に用いるコロイ
ダルシリカは、シリカをコロイド状としたものであれば
特に限定されずに用いることができる。また前記コロイ
ダルシリカの粒径は、10nm以下、特に4〜8nmの
範囲とするのが好ましい。これにより、亜鉛含有金属フ
レークの表面にポーラスなコロイダルシリカの皮膜を形
成することができ、亜鉛の特性を劣化させることなく、
水中における安定性を発揮する。
前記コロイダルシリカによるコーティング率(酸化珪素
/金属重量比)は、0.008〜0.12の範囲である
のが好ましい。前記コーティング率が0.008未満の
場合には、シリカによる金属の保護が不十分であり、
0.12を超えると、亜鉛含有金属フレークの凝集が生
じるので好ましくない。
レークの製造方法は、pHを10〜13の範囲に調節し
たるコロイダルシリカ含有溶液と亜鉛含有金属フレーク
とを接触させることを特徴とする。
シリカ含有溶液のpHを、アルカリ剤等を用いて10〜
13の範囲に調節する。前記pHが前記範囲外の場合に
は、コーティング処理中において、亜鉛含有金属フレー
クが水と反応し、水溶液中での亜鉛含有金属フレークの
安定性が得られないので前記範囲内とする必要がある。
この際用いるアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、アンモニア水、メチルアミン、エチル
アミン、エチレンジアミン等を好ましく挙げることがで
きる。
ましくはコロイダルシリカを含有する水溶液である。ま
た該溶液におけるコロイダルシリカの含有割合は、溶液
全体に対して0.05〜40重量%の範囲とするのが好
ましい。
0nm以下、特に4〜8nmの範囲とするのが好まし
い。前記粒径が、10nmを超える場合には、亜鉛含有
金属フレーク表面に緻密なシリカのコーティング皮膜が
形成されず、水に分散した際に腐食反応が進行して、水
中における長期間の安定性が得られないので好ましくな
い。
亜鉛含有金属フレークとを接触させる。
向上させるために界面活性剤等を添加することもでき
る。前記界面活性剤としては、前記亜鉛含有金属フレー
クを水分散し得るものであれば特に限定されるものでは
ないが、オクタデシルアミン酢酸塩、アルキルトリメチ
ルアンモニウムクロライド、アルキルジメチルベンジル
アンモニウムクロライド等のカチオン系界面活性剤;ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレ
ンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアル
キルアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等の非
イオン系界面活性剤等を好ましく用いることができ、市
販品を用いることもできる。更に前記非イオン系界面活
性剤の添加割合は、コロイダルシリカ含有溶液全体に対
して、0.1〜4重量%の範囲とするのが好ましい。
の亜鉛含有金属フレークとして具体的に列挙した化合物
などを好ましく用いることができる。
ルシリカとの仕込み比は、コロイダルシリカ/亜鉛含有
金属フレーク(重量比)=0.01〜0.14の範囲と
するのが好ましい。前記仕込み比が、0.01未満の場
合にはコーティングが不十分となり、0.14を超える
とコロイダルシリカ相互間における凝集が生じて水溶液
が固化するので好ましくない。
液と亜鉛含有金属フレークとを接触させるとは、コロイ
ダルシリカを亜鉛含有金属フレーク表面に接する状態と
することができれば、特に限定されず、好ましくは撹
拌、混合するなどして行うことができる。
しくは10〜80℃、撹拌時間は、好ましくは3時間以
上、特に5〜72時間とするのが好ましい。前記撹拌温
度が10℃未満の場合にはコーティング被膜の形成に長
時間を要し、80℃を超えると亜鉛含有金属フレークの
凝集が生じ、さらに撹拌時間が3時間未満の場合には、
亜鉛含有金属フレークが、十分に分散されずに、コーテ
ィングが不十分となるので好ましくない。
とにより、表面にコロイダルシリカ皮膜を有するコーテ
ィング亜鉛含有金属フレークが得られる。
属フレークと溶液とを分離するには、前記フレークを沈
降させるか、または瀘別する等して分離することができ
る。
鉛含有金属フレークを含有すること特徴とする。
亜鉛含有金属フレークを含んでいれば特に限定されるも
のではないが、具体的には、前記コーティング亜鉛含有
金属フレーク、バインダー、顔料、分散剤等からなる塗
料成分を水に分散した水性塗料や、前記塗料成分を、ミ
ネラルスピリット、n−ブタノール、キシロール、トリ
オール、メチルエチルケトン、エチレングリコール等の
溶媒に分散、溶解した溶剤系塗料を挙げることができ
る。
アルミニウム粉末、ニッケル粉末、コバルト粉末、酸化
珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム等を好ましく用い
ることができる。
ては、水性塗料においては、珪酸ナトリウム、珪酸カリ
ウム、珪酸リチウム、アルカリシリコーン、シリコーン
エマルジョン、水溶性シリコーン等の無機水性塗料用バ
インダー;アクリル樹脂エマルジョン、エポキシ樹脂エ
マルジョン、フェノール樹脂エマルジョン等の有機水性
塗料用バインダーなどを好ましく用いることができ、溶
剤系塗料においては、シリコーン樹脂、アルキルシリケ
ート、シランカップッリング剤等の無機溶剤系塗料用バ
インダー;ポリスチレン樹脂、塩化ゴム、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール変
性アルキド樹脂、メラミン樹脂等の有機溶剤系塗料用バ
インダーなどを好ましく用いることができる。
て前記顔料を用いない場合には、前記コーティング亜鉛
含有金属フレークが水に対する分散性に優れるので、特
に用いる必要はないが、前記水性塗料において前記顔料
用いる場合および溶剤系塗料においては用いるのが好ま
しく、具体的には、オクタデシルアミン酢酸塩、アルキ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルジメチ
ルベンジルアンモニウムクロライド等のカチオン系界面
活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオ
キシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエ
チレンアルキルアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エス
テル等の非イオン系界面活性剤等を好ましく用いること
ができる。
に応じて湿潤剤、レベリング剤、チキソトロピー性付与
剤、増粘剤、タレ防止剤、防かび剤、成膜助剤、安定剤
等を前記塗料成分に添加することもできる。
亜鉛含有金属フレークの添加割合は、コーティング亜鉛
含有金属フレーク/コーティング亜鉛含有金属フレーク
以外の塗料成分(重量比)を0.5〜20の範囲とする
のが好ましく、特に2〜10の範囲とするのが好まし
い。前記添加割合が、0.5未満の場合には、亜鉛含有
金属フレークの犠牲陽性作用が発現せず、20を超える
とビヒクルの量が少なくなり塗膜の強度が低下し、基材
との十分な塗装密着性が得られないので好ましくない。
により、前記塗料成分を水若しくは前記溶剤に、分散ま
たは溶解するなどして得ることができる。また、水性塗
料を調製する場合には、前記コーティング亜鉛含有金属
フレークをスラリー状として用いることができ、該スラ
リーにおける含水率は、20〜70重量%の範囲とする
のが好ましい。
ークは、表面にコロイダルシリカ皮膜を有するので、水
中においても長時間安定、且つ白錆等の発生がないとい
う効果を有する。
レークの製造方法は、コロイダルシリカ含有溶液を特定
のpH値としているので、コーティング処理中に亜鉛が
水と反応することなく、前記コーティング亜鉛含有金属
フレークを容易且つ高収率で得ることができる。
クを含有するので、水系においても長期間安定であり、
防錆力に優れる塗膜を形成することができる。
詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
重量%水溶液を、純水で希釈して1重量%のコロイダル
シリカ含有溶液とした。ついで、得られたコロイダルシ
リカ含有溶液に水酸化ナトリウム1重量%水溶液を添加
してpHを11に調節した。得られたコロイダルシリカ
含有溶液1リットルに対して、ステアリン酸を粉砕助剤
として用いて製造した、平均長径20μ、平均厚さ1μ
の亜鉛フレークを200g加えて、コロイダルシリカ/
亜鉛フレーク(重量比)=0.05である溶液を得た。
ついで、得られた溶液を60℃にて12時間撹拌した
後、静置して、亜鉛フレークを沈殿させた。十分に沈殿
した後上澄液を廃棄して、表面がコロイダルシリカにて
コーティングされた亜鉛フレークを得た。
て以下の各試験を行った。結果を表1に示す。
水分散性 コーティング亜鉛フレーク5gを50mlビーカーに投
入し、少量の水を用いて予備分散を行い、ついで50m
lの水を加えてよく撹拌し、10分間静置した後のフレ
ーク粒子の分散状態を目視判定した。
投入し、純水100mlを加えて拡散してフレークを分
散させた。ついでゴム付きメスピペットを取付け、20
℃で24時間放置した後のガス発生量を測定して、水に
対する反応性を判定した。
瓶に投入し、室温で3か月間貯蔵した後、安定性を目視
で判定した。またフレークの酸化状態をX線回析装置を
用いて測定し、フレーク表面の元素分析をX線マイクロ
アナライザー(XMA)により行った。
を含有するスラリー(含水率45%)100重量部にリ
チウムシリケート65重量部を加え、更に純水20重量
部を加えて混合し、リチウムシリケート塗料を作成し
た。
キシ樹脂エマルジョン(固形分60%)22重量部及び
純水63重量部を加えて混合し、エポキシ樹脂塗料を調
製した。
キシ樹脂塗料について以下に示す各試験を行った。結果
を表2に示す。
保管した後の性状を外観目視により判定した。
リ脱脂してバーコーター#16で前述の塗料を塗布し、
80℃で10分間プレヒートを行い、更に180℃で1
5分間焼き付けを行った後、更に同様の塗布、焼き付け
を行って、2コートのテストパネルを作成した。
Z23711に規定されている塩水噴霧試験を行い、白
錆及び赤錆の発生状況を外観目視により測定した。
0重量%水溶液を、純水で希釈して2重量%のコロイダ
ルシリカ含有溶液とした。ついで、得られたコロイダル
シリカ含有溶液に水酸化ナトリウム1重量%水溶液を添
加してpHを13に調節した。得られたコロイダルシリ
カ含有溶液1リットルに対して、更に非イオン系界面活
性剤として「ノプコ1529」(商品名、サンノプコ
(株)製)を5g添加した後、ステアリン酸を粉砕助剤
として用いて製造した、平均長径19μ、平均厚さ3μ
の亜鉛フレークを200g加えて、コロイダルシリカ/
亜鉛フレーク(重量比)=0.10である溶液を得た。
ついで、得られた溶液を15℃にて6時間撹拌した後、
静置して、亜鉛フレークを沈殿させた。十分に沈殿した
後上澄液を廃棄して、表面がコロイダルシリカにてコー
ティングされた亜鉛フレークを得た。
て実施例1と同様に各試験を行った。結果を表1に示
す。
ラリー(含水率45%)について、実施例1と同様に塗
料を調製し、各試験を行った。結果を表2に示す。
重量%水溶液を、純水で希釈して0.8重量%のコロイ
ダルシリカ含有溶液とした。ついで、得られたコロイダ
ルシリカ含有溶液に水酸化ナトリウム1重量%水溶液を
添加してpHを12に調節した。得られたコロイダルシ
リカ含有溶液1リットルに対して、更に非イオン系界面
活性剤として「ノプコ1529」(商品名、サンノプコ
(株)製)を1g添加した後、ステアリン酸を粉砕助剤
として用いて製造した、平均長径10μ、平均厚さ0.
3μの亜鉛フレークを200g加えて、コロイダルシリ
カ/亜鉛フレーク(重量比)=0.04である溶液を得
た。ついで、得られた溶液を30℃にて5時間撹拌した
後、静置して、亜鉛フレークを沈殿させた。十分に沈殿
した後上澄液を廃棄して、表面がコロイダルシリカにて
コーティングされた亜鉛フレークを得た。
て実施例1と同様に各試験を行った。結果を表1に示
す。
ラリー(含水率45%)について、実施例1と同様に塗
料を調製し、各試験を行った。結果を表2に示す。
重量%水溶液を、純水で希釈して1.6重量%のコロイ
ダルシリカ含有溶液とした。ついで、得られたコロイダ
ルシリカ含有溶液に水酸化ナトリウム1重量%水溶液を
添加してpHを10に調節した。得られたコロイダルシ
リカ含有溶液1リットルに対して、更に非イオン界面活
性剤として「ノプコ1529」(商品名、サンノプコ
(株)製)を1g添加した後、ステアリン酸を粉砕助剤
として用いて製造した、平均長径15μ、平均厚さ1μ
の亜鉛フレークを200g加えて、コロイダルシリカ/
亜鉛フレーク(重量比)=0.08である溶液を得た。
ついで、得られた溶液を80℃にて12時間撹拌した
後、静置して、亜鉛フレークを沈殿させた。十分に沈殿
した後上澄液を廃棄して、表面がコロイダルシリカにて
コーティングされた亜鉛フレークを得た。
て実施例1と同様に各試験を行った。結果を表1に示
す。
ラリー(含水率45%)について、実施例1と同様に塗
料を調製し、各試験を行った。結果を表2に示す。
重量%水溶液を、純水で希釈して0.4重量%のコロイ
ダルシリカ含有溶液とした。ついで、得られたコロイダ
ルシリカ含有溶液に水酸化ナトリウム1重量%水溶液を
添加してpHを12に調節した。得られたコロイダルシ
リカ含有溶液1リットルに対して、ステアリン酸を粉砕
助剤として用いて製造した、平均長径5μ、平均厚さ
0.5μの亜鉛フレークを200g加えて、コロイダル
シリカ/亜鉛フレーク(重量比)=0.02である溶液
を得た。ついで、得られた溶液を20℃にて24時間撹
拌した後、静置して、亜鉛フレークを沈殿させた。十分
に沈殿した後上澄液を廃棄して、表面がコロイダルシリ
カにてコーティングされた亜鉛フレークを得た。
て実施例1と同様に各試験を行った。結果を表1に示
す。
ラリー(含水率45%)について、実施例1と同様に塗
料を調製し、各試験を行った。結果を表2に示す。
0重量%水溶液を、純水で希釈して2.2重量%のコロ
イダルシリカ含有溶液とした。ついで、得られたコロイ
ダルシリカ含有溶液に水酸化ナトリウム1重量%水溶液
を添加してpHを11に調節した。得られたコロイダル
シリカ含有溶液1リットルに対して、更に非イオン系界
面活性剤として「ノプコ1529」(商品名、サンノプ
コ(株)製)を5g添加した後、ステアリン酸を粉砕助
剤として用いて製造した、平均長径9μ、平均厚さ0.
2μの亜鉛アルミ合金フレークを200g加えて、コロ
イダルシリカ/亜鉛アルミ合金フレーク(重量比)=
0.11である溶液を得た。ついで、得られた溶液を4
0℃にて12時間撹拌した後、静置して、亜鉛アルミ合
金フレークを沈殿させた。十分に沈殿した後上澄液を廃
棄して、表面がコロイダルシリカにてコーティングされ
た亜鉛アルミ合金フレークを得た。
ークについて実施例1と同様に各試験を行った。結果を
表1に示す。
フレークスラリー(含水率45%)について、実施例1
と同様に塗料を調製し、各試験を行った。結果を表2に
示す。
した、表面がステアリン酸でコーティングされている平
均長径10μ、平均厚さ0.5μの亜鉛フレークを用い
て、実施例1と同様に各試験を行った。結果を表1に示
す。
ラリー(含水率45%)について、実施例1と同様に塗
料を調製し、各試験を行った。結果を表2に示す。
0重量%水溶液を、純水で希釈して2重量%のコロイダ
ルシリカ含有溶液とした。得られたコロイダルシリカ含
有溶液のpHは特に調節しなかったところ、pHは9で
あった。ついで、得られたコロイダルシリカ含有溶液1
リットルに対して、更に非イオン系界面活性剤として
「ノプコ1529」(商品名、サンノプコ(株)製)を
5g添加した後、平均長径8μ、平均厚さ0.3μの亜
鉛フレークを200g加えた。得られた溶液を40℃に
て12時間撹拌した後、静置して、亜鉛フレークを沈殿
させた。十分に沈殿した後上澄液を廃棄して、亜鉛フレ
ークを得た。
同様に各試験を行った。結果を表1に示す。
率45%)について、実施例1と同様に塗料を調製し、
各試験を行った。結果を表2に示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 表面にコロイダルシリカ皮膜を有するこ
とを特徴とするコーティング亜鉛含有金属フレーク。 - 【請求項2】 pHを10〜13に調節したコロイダル
シリカ含有溶液を亜鉛含有金属フレークに接触させるこ
とを特徴とする請求項1記載のコーティング亜鉛含有金
属フレークの製造方法。 - 【請求項3】 前記コロイダルシリカの粒径が10nm
以下である請求項2記載のコーティング亜鉛含有金属フ
レーク。 - 【請求項4】 請求項1記載のコーティング亜鉛含有金
属フレークを含有することを特徴とする塗料。
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