JPH0730269B2 - 粉体塗料用カ−ボンブラツクの表面処理方法 - Google Patents

粉体塗料用カ−ボンブラツクの表面処理方法

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JPH0730269B2
JPH0730269B2 JP20846886A JP20846886A JPH0730269B2 JP H0730269 B2 JPH0730269 B2 JP H0730269B2 JP 20846886 A JP20846886 A JP 20846886A JP 20846886 A JP20846886 A JP 20846886A JP H0730269 B2 JPH0730269 B2 JP H0730269B2
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carbon black
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久光 村上
春揮 伊藤
健蔵 前田
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体塗料に適するカーボンブラックの表面処理
方法に関するものである。
〔従来の技術〕
カーボンブラックは着色力が大きく、熱・光安定性が良
好なことから粉体塗料の顔料として一般に使用されてき
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕 一般に市販されているカーボンブラックは粉体塗料の顔
料として使用すると、分散性が悪く、塗装後焼付けて塗
膜にすると分散不良によりブツ,鮮映性不良など塗膜の
外観不良、色分れ、耐蝕性や耐候性の低下等が見られ
る。
また、市販のカーボンブラックは粉体塗料に使用される
成分例えば、樹脂,硬化剤,カーボンブラック以外の顔
料等と帯電特性が異なるため、粉体塗料の静電塗装時に
粉末の帯電が不均一になり、静電塗装機により塗装する
時、粉末のパターンが一定でなくなる。このため焼付け
により均一な色調で均一な膜厚の塗膜が得られないとい
う欠点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、このような欠点のない粉体塗料に適した
カーボンブラックを得るべく鋭意研究した結果、カーボ
ンブラックの表面に特殊な表面処理を施すことによって
粉体塗料に適することを見い出し本発明を完成するに至
ったものである。
即ち、本発明はカーボンブラックの表面を無定形シリカ
で被覆することを特徴とするカーボンブラックの表面処
理方法に関するものであって、より具体的には水性媒質
中でカーボンブラック粒子をスラリー化し、pH6以上に
おいてけい酸ナトリウム水溶液から該粒子上に無定形シ
リカを沈積させることを特徴とする。
無定形シリカの沈積は、カーボンブラックを分散した水
性アルカリ媒質中に後述するような活性シリカ水溶液を
導入し、粒子の表面にシリカを沈積させ濃密な無定形シ
リカの被覆を形勢させることによって行うことができ
る。このような処理を行うことによって粉体塗料用とし
て適当なシリカ被覆カーボンブラックを製造することが
でき、この皮膜の存在によりカーボンブラックの性質は
格段に改良される。
本発明の表面処理を実施することのできる代表的なカー
ボンブラックには第1表に示すようなものがある。
カーボンブラックの粒子表面に沈積するシリカ源として
は日本工業規格K1408に規定されたけい酸ナトリウムの
1号・2号・3号が選ばれる。
本発明においてカーボンブラック粒子上に効果的なシリ
カ皮膜を得るにはシリカ形成成分をカーボンブラックの
水スラリーに添加する際スラリーのpHを少なくとも6.0
以上、好ましくは10.0〜11.0にしなければならない。ま
た温度は70℃以上が好ましい。pHを6.0以下にしたり温
度が低いとシリカが多孔質ゲル状構造に析出する傾向が
大となる。
pHの調節に用いることのできるアルカリとしては水酸化
ナトリウム,水酸化カリウム,水酸化アンモニウム等、
広範囲のアルカリが使用でき、酸としては硫酸,硝酸,
塩酸,酢酸等、有機酸を含めた広範囲の酸が使用でき
る。
次に製造法の概略について述べる。
まずカーボンブラックの粉体を、流動状の容易に撹拌す
ることができる原料スラリーを得るのに適当な充分な量
の水の中へよく分散させる。有利な原料スラリーはカー
ボンブラック約5重量%と水約95重量%とを含むように
すると適当であるがこれに得られるわけではない。
カーボンブラックを分散してなる原料スラリーを70℃以
上好ましくは85〜95℃に加熱し、アルカリによりpHを6
以上とする。別の容器にカーボンブラックに対して沈積
させるシリカ量に相当するけい酸ナトリウム溶液とそれ
を丁度中和するに必要な酸溶液を調整しておく。
けい酸ナトリウム溶液は、被覆処理しようとするカーボ
ンブラック100重量部に対し1〜100重量部、好ましくは
10〜50重量部に当るSiO2を含み、その濃度はSiO2として
約5重量%溶液とすると適当である。
酸溶液はけい酸ナトリウム溶液を中和するに足る酸を含
み、濃度はけい酸ナトリウム溶液と同量に希釈するのが
都合がよい。
アルカリ溶液によってpHが10.0〜11.0に規制されたカー
ボンブラックを分散してなる原料スラリーに、けい酸ナ
トリウム溶液と酸溶液を同時に均等に滴下する。滴下
中、pHは10.0〜11.0を保つ。その補正用として別個に
酸,アルカリ溶液を用意しておく。
滴下中温度は70℃以上、通常85〜95℃を維持し、滴下の
時間は沈積させようとするけい酸の量によって異なり、
カーボンブラック全重量に対しけい酸3重量%の量を約
1時間の割合とする。
けい酸ナトリウム溶液と酸溶液の滴下の方法には前述の
均等同時滴下の方法以外に交互に滴下する方法もある。
この場合でもスラリーのpHは常に6.0以上を保たねばな
らないし、滴下の総時間は同時滴下と同一とする。
滴下終了後、滴下時のpHを保って撹拌を続け、けい酸を
完全に沈積させる。この撹拌時間は30分以上必要で通常
2〜3時間である。
次にこのようにして得られたスラリーを濾過し、可溶性
塩がなくなる迄洗滌し乾燥する。
本発明によって得られた表面処理カーボンブラックはエ
ポキシ樹脂系粉体塗料,エポキシ樹脂−ポリエステル樹
脂系粉体塗料,ポリエステル樹脂系粉体塗料,アクリル
樹脂系粉体塗料などすべての樹脂系の粉体塗料に使用す
ることができる。
本発明の表面処理を施したカーボンブラックが使用され
る粉体塗料中には、必要に応じて二酸化チタン,酸化
鉄,黄鉛などの無機顔料、フタロシアニンブルー,フタ
ロシアニングリーン,キナクリドン系赤色顔料、イソイ
ンドリノン系黄色顔料などの有機顔料、硫酸バリウム,
炭酸マグネシウム,タルム,マイカなどの体質顔料、更
に染料,レベリング剤,ワキ防止剤,紫外線吸収剤など
の添加剤を加えることができる。
本発明の表面処理を施したカーボンブラックを用いて粉
体塗料を製造するには一般には顔料,樹脂,硬化剤,添
加剤等を所定量計量し、市販のミキサーで均一に混合し
た後、押出混練機で溶融混練し冷却後、粉砕機で微粉砕
し適当な粒度分布に分級することによって容易に得るこ
とができる。
得られた粉体塗料は鉄板,亜鉛メッキ板,アルミニウム
板,ステンレス板などに市販の粉体静電塗装機(荷電
圧:−50〜−90KV)により均一に塗装された後、熱風
炉,赤外炉,誘導加熱炉などによって130〜300℃で40分
〜30秒間焼付けされて塗膜厚25〜100μmの均一な塗膜
が形成される。
〔実 施 例〕
次に本発明の実施例、及び該実施例により得られたカー
ボンブラックを用いた粉体塗料と、何等の表面処理をも
施されていないカーボンブラックを用いた粉体塗料とに
ついて、その性能を比較しながら更に詳細に説明する。
以下の説明中、部は重量部、%は重量%である。
実施例1 カーボンブラック(旭カーボン社製 商品名カーボンブ
ラック旭50)を500部計り取り、メタノールと水の混合
溶液1000部(メタノール:水=1:9)で湿潤させる。更
に4000部の水を加え、ディゾルバー撹拌によりスラリー
化する。
このスラリーに更に5000部の水を加え90℃に加熱し、水
酸化ナトリウム溶液の添加によりpH10.0に調節する。
また、次の二種の溶液を別に調整する。
(イ) 3号けい酸ナトリウム溶液(SiO2として30%
SiO2/Na2O比3.05)333部を水2000部に相当する容量まで
水を希釈する。
(ロ) 2.50%硫酸溶液2000部。
添加が完了するのに6時間を要するような速度で溶液
(イ)と(ロ)とを同時に熱スラリーの中へ加える。そ
の間、pHは10.0、温度を90℃に維持する。
添加完了後、更に2時間撹拌を続け希硫酸を加えpHを6.
5〜7.0に調節する。
次にこのスラリーを濾過し、可溶性塩が無くなるまで水
で洗滌し乾燥する。
シリカ約20%を有するシリカ被覆カーボンブラック約60
0部を得た。
実施例2 カーボンブラック(三菱化成工業(株)社製 商品名
三菱カーボンブラックMA−100)を500部計り取り、メタ
ノールと水の混合溶液1000部(メタノール:水=1:9)
で湿潤させ、更に4000部の水を加えスチールボールを充
填したアトライターで均一で粘調なスラリーになるまで
充分に分散させる。
スラリーを網を通してスチールボールと分離し、水10,0
00部に相当する容量まで希釈する。
スラリーを90℃に加熱後、水酸化ナトリウム溶液の添加
によりpHを8.0に調節する。
次の二種類の溶液を別個に調整する。
(イ) 3号けい酸ナトリウム溶液(SiO2として30%
SiO2/Na2O比3.05)167部を水1000部に相当する容量まで
水を希釈する。
(ロ) 2.50%硫酸溶液1000部。
(イ)の希釈けい酸ナトリウム溶液50部を30秒以内で加
える。スラリーのpHは10.5に上昇する。
このpHに保ったまま10分間撹拌を続けた後、(ロ)の硫
酸溶液50部を30秒以内で加える。
スラリーのpHは8.5に低下する。
この添加方法を20回繰り返し、(イ),(ロ)の両液を
添加し終える。更に1時間撹拌を続け、希硫酸を加えpH
を6.5〜7.0に調節する。
スラリーを濾過し、可溶性塩が無くなるまで洗滌し乾燥
するとシリカ約10%を有するシリカ被覆カーボンブラッ
ク約550部を得た。
実施例3 カーボンブラック(三菱化成工業(株)社製 商品名
三菱カーボンブラック#30)を500部計り取り、メタノ
ールと水の混合溶液1000部(メタノール:水=1:9)で
湿潤させ、更に4000部の水を加えディゾルバー撹拌によ
りスラリー化する。
このスラリーに更に5000部の水を加え70℃に加熱する。
けい酸被覆処理を実施する前にカーボンブラック粒子の
表面をより親水性にしてけい酸が沈積し易くする目的で
シランカップリング剤〔チッソ(株)製 商品コードN
o.4917(略記号VTS−M)〕20部を80部のメタノールで
希釈した溶液100部を10分で均等に添加する。添加後20
分撹拌を続けた後、90℃に昇温し水酸化ナトリウム溶液
の添加によりpH10.0に調節する。
次の二種の溶液を別個に調整する。
(イ)1号けい酸ナトリウム溶液(SiO2として36% Si
O2/Na2O比2.00)278部を水2000部に相当する容量まで水
を希釈する。
(ロ) 4.0%硫酸溶液2000部。
添加が完了するのに6時間を要するような速度で溶液
(イ)と(ロ)とを同時に熱スラリーの中へ滴下する。
その間、pHは10.0、温度を90℃に維持する。
添加完了後、更に2時間撹拌を続け希硫酸を加えpHを6.
5〜7.0に調節する。
次にこのスラリーを濾過し、可溶性塩が無くなるまで水
で洗滌し乾燥する。
シリカ約20%を有するシリカ被覆カーボンブラック約60
0部を得た。
応 用 例 次に前記各実施例により得た本発明処理済カーボンブラ
ックを用いて第2表に1〜8で示す8種類の組成物を作
り、各組成物をドライブレンダー(三井化工機(株)製
商品名 ヘンシェルミキサー)で約1分間均一に混合
した後、80〜100℃の温度条件で押出混練機(ブス社製
商品名 ブスコニーダーPR−46)を使用して溶融混練
し、冷却後、ハンマー式衝撃粉砕機で微粉砕し、次に、
180メッシュの金網で濾過し、それぞれの粉体塗料1〜
8を得た。
一方何等の表面処理をも施していない未処理カーボンブ
ラックを用い、第2表に9〜14で示す6種類の組成物を
作り各組成物をドライブレンダー(三井化工機(株)製
商品名 ヘンシェルミキサー)で約1分間均一に混合
した後、80〜100℃の温度条件で押出混練機(ブス社製
商品名 ブスコニーダーPR−46)を使用して溶融混練
し、冷却後、ハンマー式衝撃粉砕機で微粉砕し、次に18
0メッシュの金網で濾過し、それぞれの粉体塗料9〜14
を得た。
得られた粉体塗料1〜8及び9〜14を用いて0.8mm厚の
燐酸亜鉛処理を施した鉄板上に静電塗装を行ない第3表
に示した条件で焼付けて、それぞれ第3表に示した膜厚
40μmの硬化塗膜を得た。
静電塗装時の静電塗装作業性(粉末パターン)、硬化塗
膜の外観,諸塗膜性能の試験結果を第3表に示す。
〔発明の効果〕 第3表より明らかなように、本発明の表面処理を施した
カーボンブラックを使用した粉体塗料(1〜8)はブ
ツ,鮮映性,色分れ等の塗膜外観、耐衝撃性、可撓性、
耐食性、耐候性、静電塗装作業性等に優れている。
これに対して、表面処理を施していない未処理のカーボ
ンブラックを使用した粉体塗料(9〜14)は、ブツ,鮮
映性などの塗膜外観、可撓性、耐食性、耐候性が劣り、
特に表面処理を施していないカーボンブラックと無機顔
料を併用した粉体塗料(13〜14)は、ブツ,鮮映度,色
分れ等の塗膜外観、耐食性、耐候性、静電塗装作業性が
劣る。
即ち、本発明の表面処理を施したカーボンブラックを使
用した粉体塗料から得られた塗膜は、薄膜でもブツのな
い鮮映性のある外観で、耐食性,耐候性に優れており、
また静電塗装時に粉末は均一な吐出パターンを形成し、
得られた塗膜は色分れのない塗膜に仕上げることができ
る。
かかる結果から明らかな如く本発明の表面処理を施した
カーボンブラックは分散性が向上することにより、粉体
塗料として塗膜外観(ブツ,鮮映性)、塗膜性能及び静
電塗装時における色調安定性、塗装作業性が著しく改善
されており、粉体塗料に使用する顔料として工業的に有
用なものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カーボンブラックを水中に分散させ、pHを
    6以上に調節し、温度を70℃以上に保ちながらけい酸ナ
    トリウムを用いてカーボンブラック粒子表面上に無定形
    シリカを沈積させることを特徴とする粉体塗料用カーボ
    ンブラックの表面処理方法。
JP20846886A 1986-09-04 1986-09-04 粉体塗料用カ−ボンブラツクの表面処理方法 Expired - Lifetime JPH0730269B2 (ja)

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