KR100622325B1

KR100622325B1 - 알루미늄 플레이크를 기본입자로 포함하는 알루미늄플레이크 안료, 이의 제조방법 및 알루미늄 플레이크를사용한 도료 및 잉크

Info

Publication number: KR100622325B1
Application number: KR20057004868A
Authority: KR
Inventors: 게이타 나가노
Original assignee: 도요 알루미늄 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2006-09-08
Also published as: CN1313544C; WO2004078854A1; JP2004269559A; CN1701101A; JP4188726B2; EP1647581A4; EP1647581B1; KR20050043984A; EP1647581A1; US7309391B2; US20060058419A1

Abstract

본발명은 알루미늄 플레이크를 기본입자로 포함하는 알루미늄 플레이크 안료에 관한 것이고, 이 알루미늄 플레이크는 3 ~ 20 ㎛ 범위의 평균 입자 직경을 갖고 최소 직경/최대 직경의 평균값이 적어도 0.6 이상이다.

Description

알루미늄 플레이크를 기본입자로 포함하는 알루미늄 플레이크 안료, 이의 제조방법 및 알루미늄 플레이크를 사용한 도료 및 잉크{ALUMINUM FLAKE PIGMENT COMPRISING ALUMINUM FLAKE AS BASIC PARTICLE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND COATING AND INK USING THE SAME}

본발명은 신규한 알루미늄 플레이크 안료에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본발명은 높은 광휘성을 가진 의장성이 뛰어난 알루미늄 플레이크 안료에 관한 것이다.

또한, 본발명은 상기 신규한 알루미늄 플레이크의 제조방법에 관한 것이다. 게다가, 본발명은 상기 신규의 알루미늄 플레이크를 함유하는 도료에 관한 것이다. 또한, 본발명은 상기 신규의 알루미늄 플레이크를 함유하는 잉크에 관한 것이다.

일반적으로, 알루미늄 플레이크 안료는 리프형(leafing type) 및 비리프형(non-leafing type) 안료를 포함한다. 이 리프형의 알루미늄 플레이크는, 강구와 같이 강으로된 구형의 연삭 매체를 갖는 볼밀과 같은 연삭기를 사용하고 스테아린산과 같은 포화지방산 등의 연삭윤활제를 사용하여 미네랄 스피리트 또는 나프타 용매 등의 유기용매내에서 알루미늄 분말을 습식 연삭하여 얻어진다. 상기 비리프형 안료는 위에서 언급한 포화지방산 등 대신에 올레산과 같은 불포화지방산을 연삭윤활제로 사용하여 위에서 언급한 바와 유사한 연삭을 수행함으로써 얻어진다.

리프형의 알루미늄 플레이크는 작은 표면장력으로 인해 도료에 함유된 용매 또는 바인더(binder)에 대하여 약한 친화도를 갖는다. 따라서, 상기 리프형 알루미늄 플레이크 안료는 도막의 표면에 부유하게 되고 실질적으로 균일하게 배향되며, 이에 의해 우수한 금속감(metallic effect)과 베이스 마스킹 특성(base masking property)을 나타낸다.

다른 한편으로, 상기 비리프형 알루미늄 플레이크 안료는 표면장력이 그리 작지 않기때문에 상기 도료에 함유된 용매 또는 바인더에 대하여 강한 친화도를 갖는다. 따라서, 이 비리프형 알루미늄 플레이크는 도막에 실질적으로 균일하게 배향된 상태로 분산되며, 이에 의하여 도막에 금속감을 부여하고 소위 금속 디자인(metallic design)특성을 나타낸다.

상기 도막의 금속감은 휘도, 명도, 광채 등의 조합으로 시각적으로 인식되지만, 일반적으로 높은 휘도를 갖는 도막을 원하는 강한 경향이 있다. 특히, 높은 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료는 최근에 음료수 캔과 같은 탈크 캔(talc can)용 도료 안료로서 요구가 높아지고 있다. 일반적으로, 도막의 휘도와 알루미늄 플레이크 안료의 평균 입자 직경은 서로 연관되어 있어서, 평균 입자 직경이 증가할수록 휘도가 증가하게 된다.

만약 상기 알루미늄 플레이크 안료가 큰 평균입자직경을 갖는다면, 상기 알루미늄 플레이크 안료의 배향은 도막의 형성시 흩으러지는 경향이 있고, 상기 알루미늄 플레이크 안료는 도막으로부터 돌출되어 도막의 표면에 방울이 맺히고, 도막 의 광채는 너무 강하게되어 바람직하지 못한 디자인이 된다.

따라서, 작은 평균 입자 직경뿐만 아니라 높은 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료의 개발이 요구되며 이를 위해 다양한 분야에서 많은 노력들이 행하여지고 있다.

상기 리프형 알루미늄 플레이크 안료와 관련하여, 예를들어 크롬 전기도금 마무리로 대표되는 높은 반사율을 가진 도막의 형성을 가능하게한 다양한 개발들과 예를들어, 두께가 0.1 ~ 1 ㎛ 이고 평균 입자 직경이 1 ~ 60 ㎛ 인 리프형의 알루미늄 플레이크 안료를 사용한 강한 광택성이 있는 도료가 공개되어있다.(예를들어, 일본특허공개공보 NO.2001-240808 참조)

또한, 작은 평균 입자 직경을 갖는 리프형의 알루미늄 플레이크 안료를 사용하는 도료와 관련한 기술도 공개되었다.(예를들어, 일본특허공개공보 NO.2001-81359 참조) 여기에는 이 도료가 증착막과 실질적으로 동일한 굉휘도의 금속감을 갖고, 헤드 램프, 신호 램프, 테일 램프와 같이 자동차표식용 램프의 반사체로 바람직하다고 기술되어 있다.

비리프형 알루미늄 플레이크 안료와 관련하여, 금속안료의 조성이 (A) 100 고체중량부의 도막형성수지 및 (B) 평균입자직경(D50)이 20 ± 5 ㎛ 의 범위에 있고, 평균입자두께(t)가 0.5 ~ 1 ㎛ 의 범위에 있으며, 그레디언트(n)가 로진-라믈러 다이어그램(Rosin-Rammler diagram)에서 2.7 이상인 알루미늄 플레이크 안료 0.1 ~ 30 고체중량부를 포함하는 금속안료의 조성이 도막에 강한 휘도와 우수한 외관을 제공한다고 공개되어 있다.(예를들어, 일본특허공개공보 NO 8-170034 참조)

게다가, 높은 휘도와 풍부한 회전저항을 갖고 평균두께가 0.2 ~ 0.7 ㎛, 평균 입자 직경이 4~ 20 ㎛, 어스펙트 비가 15 ~ 50 이며 균일성 팩터(homogeneity factor,n)가 2.4 이상인 알루미늄 플레이크 안료는 공개되어 있다.(예를들어, 일본특허공개공보 NO.11-152423 참조)

또한 종래의 리프형 알루미늄 플레이크 안료와 비리프형 알루미늄 플레이크 안료를 사용하는 도료에서는 작은 평균입자직경뿐만 아니라 높은 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료에 대한 필요조건이 충분하게 만족되지 못한다.

전술한 상황에 근거하여, 본발명의 주목적은 작은 평균입자직경뿐만 아니라 높은 광휘성과 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료를 제공하는데 있다. 본발명의 다른 목적은 작은 평균입자직경뿐만 아니라 높은 광휘성과 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법을 제공하는데 있다.

게다가, 본발명의 또 다른 목적은 높은 광휘성과 휘도를 나타내는 도료를 제공하는 것이다. 본발명의 목적은 높은 광휘성과 휘도를 나타내는 잉크를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본발명자는 알루미늄 플레이크 안료의 형상, 표면 평탄성, 평균 입자 직경, 입자 크기 분포, 평균 두께, 두께 분포, 어스펙트 비 등과 이 알루미늄 플레이크 안료를 함유하는 도막의 휘도 사이의 관계를 상세하게 연구하였다.

이 과정에서, 본발명자는 알루미늄 플레이크의 평균입자직경 또는 어스펙트 비를 일정한 범위에서 조절하거나 공지기술에 근거한 로진-라믈러 다이어그램에 따른 균일성팩터(n)를 조절함으로써 샤프한 입자 크기 분포를 갖는 알루미늄 플레이크 안료를 사용한다고 하더라도, 알루미늄 플레이크의 입자형상의 최소직경/최대직경의 평균값이 0.6 이상으로 되지 않으면 휘도가 감소한다는 것을 발견하였다.

따라서, 본발명자는 종래와 다른 새로운 아이디어에 근거한 리프형의 알루미늄 플레이크 안료 그리고/또는 비리프형 알루미늄 플레이크 안료를 사용하였으며, 이 특정한 형상을 갖는 알루미늄 플레이크 안료를 함유하는 도료로부터 얻어지는 도막이 높은 광휘성과 휘도를 갖는다는 것을 발견하였다.

또한, 본발명자는 이 특정한 형상을 갖는 알루미늄 플레이크 안료를 얻기 위해서는 특정의 재질, 특정의 형상, 특정의 직경을 갖는 연삭 매체를 포함하는 연삭기를 사용하여 유기용매내에서 특정한 평균 입자 직경을 갖는 알루미늄 분말을 연삭 및 플레이크화 해도 된다는 곳을 발견하였고, 본발명을 완성하였다.

즉, 본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 기본입자로 알루미늄 플레이크를 포함하는 알루미늄 플레이크 안료이고, 이 알루미늄 플레이크의 평균입자직경의 범위는 3 ~ 20 ㎛ 이고 최소직경/최대직경의 평균값은 0.6 이상이다.

상기 알루미늄 플레이크 중에서 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 알루미늄 플레이크의 평균 어스펙트 비는 8 ~ 20 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

이 알루미늄 플레이크 안료는 리프형의 알루미늄 플레이크 안료인 것이 바람직하며, 상기 알루미늄 플레이크의 표면에 흡수되는 지방산양의 평균값은 0.0008 ~ 0.002 ㏖/㎠ 인 것이 바람직하다.

본발명의 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법은 전술한 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법이며, 이는 직경이 0.3 ~ 1.5 ㎜ 의 범위에 있는 강을 포함한 재료를 포함하는 구형매체를 함유하는 연삭 매체를 포함한 연삭기를 사용하여 유기용매내에서 알루미늄 분말을 플레이크화 하는 단계를 포함한다.

이 알루미늄 분말의 평균 입자 직경(D50_Al)는 1.0 ~ 10.0 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

본발명의 도료는 상기 알루미늄 플레이크 안료와 바인더를 함유하는 도료이다.

본발명의 잉크는 상기 알루미늄 플레이크 안료와 바인더를 함유하는 잉크이다.

실시예를 참조하여 본발명에 대하여 보다 자세하게 설명하도록 하겠다.

<알루미늄 플레이크 안료>

본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 특정 범위 내에서 평균 입자 직경과 최소 직경/최대 직경의 평균값을 갖는 알루미늄 플레이크 안료이다.

본발명의 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크는 순수 알루미늄금속으로 이루어진 알루미늄 플레이크로 하는것이 바람직한데, 왜냐하면 이 경우에 평균 입자 직경, 수면 확산 면적, 리프값(leafing value)의 제어가 간편하기 때문이다. 그러나, 본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 알루미늄 합금이나 다른 금속으로 이루어진 알루미늄 플레이크를 기본입자로 포함할 수 있으 며, 또는 약간의 불순물을 함유하는 알루미늄 플레이크도 기본입자로 포함할 수 있다.

본발명의 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크입자의 평균입자직경은 3 ~ 20 ㎛ 범위인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 ~ 15 ㎛ 범위이다. 평균입자직경이 3 ㎛ 보다 작을때에는 도막의 휘도가 충분치 못하고, 이 평균입자직경이 20 ㎛ 을 초과할 때는 도막의 광채가 바람직하지 않게 과도하게 상승되는 경향이 있다.

본발명의 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크입자의 최소직경/최대직경의 평균값은 0.6 이상이 되어야 하고, 바람직하게는 0.7 이상이다. 이 최소 직경/최대 직경의 평균값이 0.6 보다 작을 때에는 충분한 휘도가 얻어지지 못하는 경향이 있다. 최소 직경/최대 직경의 평균값의 상한은 이 값이 0.6 이상일때는 문제되지 않는 반면, 이 평균값이 1 을 초과할 수 없음은 당연하다.

알루미늄 플레이크 입자의 최소직경은 알루미늄 플레이크 입자의 두께와는 서로 다른 개념이다. 알루미늄 플레이크 입자의 최소직경은 알루미늄 플레이크의 평면 또는 곡면 부분의 최소직경을 나타내는 개념이다.

본발명의 알루미늄 플레이크 안료에서, 상기 알루미늄 플레이크 안료의 기본 입자를 형성하는 알루미늄 플레이크 입자 중에서, 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 알루미늄 플레이크입자의 평균 어스펙트 비는 8 ~ 20 의 범위에 있는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 9 ~ 15 의 범위이다. 만약 이 평균 어스펙트 비가 8 보다 작 다면, 미세한 입자들이 불충분하게 플레이크화 되어 도막이 탁해지고, 결과적으로 휘도가 감소하고 디자인이 열등하게 된다. 만약 이 어스펙트 비가 20 을 초과한다면, 상기 알루미늄 플레이크 입자들이 도료의 준비를 위해 회전하는 동안 절곡되거나 파손되어 소위 회전 저항(circulation resistance)이 감소하게 된다.

<지방산 흡착량>

만약 본발명의 알루미늄 플레이크 안료가 리프형의 알루미늄 플레이크 안료라면, 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 상기 알루미늄 플레이크입자의 표면에서의 지방산 흡착량의 평균값은 0.0008 ~ 0.002 ㏖/㎠ 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 만약 이 지방산흡수량의 평균값이 0.0008 보다 작다면, 안정적인 리프성(leafing property)이 얻어지지 않고 휘도는 감소한다. 만약 이 지방산흡수량의 평균값이 0.002 를 초과한다면, 충분한 리프값(leafing value)을 얻을 수 없으며 상기 휘도는 이 경우에도 유사하게 감소하는 경향이 있다.

<알루미늄 플레이크 안료의 제조방법>

본발명의 알루미늄 플레이크의 제조방법은 전술한 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법이며, 연삭 매체를 포함하는 연삭기를 사용하여 유기용매 내에서 알루미늄분말을 플레이크화 하는 단계를 포함한다.

<연삭 매체의 형상 및 직경>

본발명에 사용되는 연삭 매체의 재료에 관해서는, 연삭 매체는 비중과 경제성을 고려할때 스테인리스 같은 강을 함유하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 본발명에 사용되는 연삭 매체는 0.3 ~ 1.5 ㎜ 범위의 직경을 갖는 구형매체를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 이 연삭 매체는 완전한 구형일 필요는 없고 실질적으로 구형이면 된다. 상기 연삭 매체는 0.5 에서 1.0 ㎜ 범위의 직경을 갖는 연삭 매체를 함유하는 것이 특히 바람직하다.

본발명자는 통상의 연삭작업에서 박리되지 않은 채로 쉽게 플레이크화 않는 알루미늄 분말을 플레이크상으로 연삭하기 위해서는 연삭 매체의 직경을 0.3 ~ 1.5 ㎜ 의 범위로 감소시키는 것이 효과적이라는 사실을 발견하였다.

본발명자는 분단되어 플레이크화 된 알루미늄 플레이크입자들은 입자의 외주부에 반드시 노치(notch)가 생기기 때문에 휘도가 감소된다는 것을 알게되었다. 다른 한편으로, 본발명자는 또한 입자의 분단없이 단순히 플레이크화 된 알루미늄 플레이크 입자들의 외주부는 부드러운 곡선형상으로 되어 높은 휘도를 나타내는 알루미늄 플레이크 입자에 대한 필요조건을 만족한다는 것도 알게되었다.

연삭은 통상적으로 입자의 분단의 유무에 상관없이 플레이크화를 의미한다. 그러나, 이 명세서에서는 "연삭"이라는 용어를 실질적으로 입자의 분단없이 알루미늄 분말을 플레이크화 하는 과정을 의미하는 것이라고 가정한다.

만약 직경이 1.5 ㎜ 를 초과하는 연삭 매체가 대부분을 차지한다면, 미세한 알루미늄분말이 이러한 연삭 매체 사이에 포획되어 이 알루미늄분말은 연삭이 어려워지고 충분히 플레이크화 되지 않는 경향이 있다. 연삭된 알루미늄분말에서는, 단일 접촉으로 연삭 매체로부터 알루미늄 분말로 공급되는 에너지는 과도하게 증가하여 최소 직경/최대 직경의 평균값이 0.7 보다 작아지는 경향이 있다. 다른 한편으로, 만약 직경이 0.3 ㎜ 보다 작은 연삭 매체가 대부분을 차지하게 되다면, 연 삭 매체의 중량이 과도하게 작아져 연삭력이 떨어지고, 과도한 연삭 시간이 요구되며 알루미늄 분말은 실질적으로 연삭이 불가능하게되는 경향이 있다.

상기 연삭 매체에 관해서, 서로 다른 직경을 가진 두 종류 이상의 연삭 매체가 서로 혼합될 수 있다. 또한, 직경이 1.5 ㎜ 를 초과하는 직경을 가진 연삭 매체가 본발명에 사용되는 연삭기내에 함유될 수 있다. 다시 말하면, 본발명의 제조방법에서는 알루미늄분말을 직경이 0.3 ~ 1.5 ㎜ 사이인 연삭 매체를 함유하는 연삭 매체로 플레이크화 하는 것이 중요하다. 직경이 0.3 ~ 1.5 ㎜ 사이인 연삭 매체의 양은 연삭기내에 도입되는 원료알루미늄분말의 양에 따라 변할 수 있다.

<원료알루미늄분말의 평균입자직경>

본발명에서 사용되는 원료알루미늄분말의 평균입자직경(D50_Al)은 1.0 ~ 10.0 ㎛ 의 범위에 있는것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.0 ~ 6.0 ㎛ 의 범위이다.

만약 이 평균입자직경(D50_Al)이 10.0 ㎛ 를 초과한다면, 연삭후의 상기 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크가 증가하게되어 도막 형성시에 알루미늄 플레이크 안료의 배향이 흩으러지게 되고, 도막 표면이 알루미늄 플레이크 안료의 돌출로 인해 방울이 생기거나 도막의 광채가 과도하게 강하게되어 디자인이 용도에 따라서는 바람직하지 못하게된다. 다른 한편으로 만약 이 평균입자직경(D50_Al)이 1.0 ㎛ 미만이라면, 알루미늄분말은 연삭 매체의 직경의 범위가 0.3 ~ 1.5 ㎜ 라 하더라도 충분히 플레이크화 될 수 없으며 충분한 도막휘도가 얻어지지 못하는 경향이있다.

<원료알루미늄분말의 평균입자직경과 연삭 매체의 직경간의 비>

본발명의 제조방법에 있어서, 원료알루미늄분말의 평균입자직경(D50_Al)과 연삭 매체의 직경(D_B)의 비(D50_Al/D_B)는 0.001 ~ 0.02 의 범위에 있는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.0015 ~ 0.008 의 범위이다. 이는 미세한 알루미늄 분말에 대한 플레이킹 효과가 상기 D50_Al/D_B비의값의 범위내에서 더욱 증가하기 때문이다.

만약 이 D50_Al/D_B비의 값이 0.001 보다 작다면, 상기 연삭 매체간의 간격은 원료 알루미늄 분말에 비해서 과도하게 크게되어 원료 알루미늄 분말이 효율적으로 플레이크화 되지 않는 경향이 있다. 다른 한편으로 만약 D50_Al/D_B비의값이 0.02 를 초과한다면, 연삭 매체가 원료재료분말에 비해서 너무 작게되고 따라서, 각각의 연삭 매체의 질량과 관련한 연삭력은 불충분하게되어 원료알루미늄분말은 효율적으로 연삭되지 못하고 플레이크화 되지 않은 미세한 알루미늄 입자가 잔류하여 도막의 휘도가 감소되는 경향이 생긴다.

<원료알루미늄분말의 질량과 유기용매의 부피의 비>

본발명의 제조방법에 있어서, 원료알루미늄분말의 질량(W_Al(kg))과 유기용매의 부피(W_sol(L))간의 비(W_Al/W_sol)는 0.1 ~ 0.3 의 범위에 있는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.14 ~ 0.20 의 범위이다. 만약 W_Al/W_sol비의 값이 0.1 보다 작다면, 연삭시의 슬러리 점성이 감소되어 원료 알루미늄 분말은 표류하게 되고 또한 균일하게 연삭될 수 없다. 다른 한편으로 만약 W_Al/W_sol 비의 값이 0.3 을 초과한다면, 연삭시의 슬러리점성은 과도하게 증가되어 연삭 매체의 운동이 억제되며 원료 알루미늄 분말이 균일하게 플레이크화 되지 않는 경향이 생긴다.

<연삭기로서 볼밀(Ball Mill)을 사용하는 경우의 회전수>

본발명의 제조방법에 있어서 연삭기의 유형은 특히 한정되지 않고 공지의 연삭기의 사용도 바람직하기때문에, 예를들어 내부에 회전아암을 구비하는 아트라이터형(attriter type)의 연삭기와 원통형의 볼밀 등이 사용될 수도 있다. 상기 연삭기중에 품질과 생산성을 고려할때 원통형 볼밀을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본발명의 제조방법에 있어서 볼밀 사용시, 볼밀의 회전수는 임계회전수의 95 % 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 임계회전수(critical rotational frequency)라는 용어는 회전수가 이 임계값을 초과하는 경우 볼이 볼밀의 내부벽에 원심력으로 인하여 고정될 때의 회전수를 의미하며 이는 다음의 식(1)으로 표현된다.

n = 1/(2π) × (g/r)^1/2....(1)

(식 (1)에서, n 은 회전수(rpm), g 는 중력가속도(3,528,000 cm/min² ), r 은 볼밀의 반경(cm)을 나타낸다.)

만약 볼밀의 회전수가 임계회전수의 95%를 초과한다면, 연삭효과 중에 서로 분쇄 효과(pulverization effect)가 강해지고, 충분한 플레이크화가 달성되지 않 으며 큰 플레이크입자들이 분할되어 매우 미세한 입자가 되어 결국 도막의 휘도가 감소되는 경향이 생긴다.

<다른 연삭 조건들>

본발명의 제조방법에 있어서, 연삭은 연삭윤활제의 존재하에 행해지는 것이 바람직하다. 이 윤활제는 특히 한정되지 않고 공지의 것이라도 사용될 수 있으며, 올레산 또는 스테아린산 같은 지방산, 지방족아민, 지방족아미드, 지방족알콜, 에스테르화합물 등이 사용될 수 있다.

상기 연삭 윤활제는 알루미늄 플레이크 안료의 표면에서 불필요한 산화를 억제하고 광택을 증가시키는 작용을 한다. 연삭 작용에서 연삭 윤활제의 함량은 원료 알루미늄 분말의 100 질량부에 대해 0.1 ~ 20 질량부가 되는 것이 바람직하며 보다 바람직하게는 0.5 ~ 10 질량부이다. 만약 연삭 윤활제의 함량이 20 질량부를 초과하다면 도료의 물리적인 특성이 감소되는 반면, 연삭윤활제의 함량이 0.1 질량부보다 작다면, 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 상기 알루미늄 플레이크는 응집하게되어 알루미늄 플레이크 안료의 표면광택이 감소될 우려가 있다.

만약 알루미늄 플레이크 안료가 리프형이라면, 스테아린산과 같은 고급 포화 지방산이 사용될 때 연삭과정시 온도조절이 중요하다. 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크의 표면에서의 지방산의 흡착량은 연삭시 밀(mill)내의 온도를 20 ~ 45 ℃로 유지함으로써 0.0008 에서 0.0020 mole/cm² 로 유지할 수 있다. 이 흡착은 연삭온도가 45 ℃를 초과하는 경우에는 감소하는 반 면, 연삭온도가 20 ℃ 미만일때는 증가하는 경향이 있다.

본발명의 제조방법에 있어서, 원료알루미늄분말의 양과 연삭시의 연삭 매체의 양 사이의 비율은 20 ~ 200 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 비율이 200을 초과한다면 연삭시에 연삭시간이 극히 길어지고 슬러리 점성이 과도하게 증가해서 원료알루미늄분말이 효율적으로 연삭될 수 없고, 이 비율이 20 미만이라면 생산성이 감소하는 경향이 있다.

본발명의 제조방법에 있어서, 연삭시의 유기용매는 특히 한정되지 않고 예를들어 미네랄스피리트와 같은 탄화수소용매, 나프타용매, 알콜, 에테르 또는 에스테르 용매 등의 공지의 유기용매도 사용될 수 있다. 일반적으로, 연삭중에 용매에 대한 인화 등의 안전상의 문제를 고려하면 높은 비등점을 가진 탄화 수소 용매가 바람직하다.

<도료와 잉크>

본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 도료, 잉크, 고무조성물, 플라스틱 조성물, 엘라스토머조성물 등에 높은 휘도와 명도를 부여하기 위해서 혼합될 수 있다.

본발명의 도료나 잉크는 본발명의 알루미늄 플레이크 안료 및 바인더를 함유한다. 본발명의 도료나 잉크는 본발명의 알루미늄 플레이크 안료, 바인더 및 용매를 함유할 수 도있다. 또한 본 발명의 도료는 분말도료일 수도 있다.

본발명의 알루미늄 플레이크는 본발명의 도료나 잉크에 0.1 ~ 30 질량%로 혼합되는 것이 바람직하다. 또한 필요하다면, 다른 착색안료, 염료 또는 다양한 첨가제가 본발명의 도료나 잉크에 첨가될 수 있다.

본발명의 도료 또는 잉크에 사용되는 용매는 특별히 한정되지 않고 미네랄 스피리트, 헥산, 헵탄, 시클로 헥산, 옥탄과 같은 지방족 탄화수소; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 같은 방향족 탄화수소; 클로로벤젠, 트리클로로벤젠, 퍼클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌 등과 같은 할로겐화탄화수소; 메탄올, 에탄올, n-프로필알콜 또는 n-부탄올 같은 알콜; n-프로파논, 2-부타논 같은 케톤; 에틸아세테이트, 프로필 아세테이트 같은 애스테르; 테트라하이드로푸란, 디에틸에테르, 에틸프로필에테르, 테레빈유 같은 에테르 등의 공지의 용매도 사용될 수 있다. 이 용매는 단독으로 사용되거나 또는 2 종 이상이 서로 결합하여 사용될 수 있다.

전술한 내용은 유기용매에 적용되는 반면 본발명의 도료나 잉크에는 물도 사용될 수 있다. 이 경우에, 본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 수지조성물 또는 인조성물로 피복될 수 있으며 바인더 및 물과 혼합되어 수성의 도료나 잉크로서 사용될 수 있다.

본발명의 도료나 잉크에 사용되는 바인더는 특별히 한정되지 않고, 공지의 도막형성수지 등도 바람직하게 사용될 수 있으며, 예를들어 아크릴수지, 폴리에스테르수지, 알킬드수지, 플루오르수지도 가능하며, 아미노수지 또는 블록폴리소시아네이트수지 등의 가교제(cross-linking agent)를 함께 사용하는 것도 가능하다. 또한 자연건조 경화된 래커, 2액형 폴리우레탄수지, 실리콘수지 등도 사용될 수 있다. 본발명의 잉크조성물에 사용되는 바인더의 경우, 아마씨유 또는 해리유 같은 오일, 페놀수지, 로진과 같은 천연수지등도 필요하다면 적절하게 배합될 수 있다. 이 바인더는 단독으로 사용되거나, 2 종 이상이 서로 혼합되어 사용될 수도 있다.

본발명의 도료나 잉크에 첨가될 수 있는 착색안료는 특히 한정되지 않고, 공지의 착색안료라도 본발명의 특징을 손상시키지 않는 범위내에서 첨가가 가능하며, 예를들어 퀴나크리돈레드, 프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌그린, 이소인도리논옐로우, 카본블랙, 페릴린, 아조레이크 등의 유기안료; 산화철, 산화티타늄, 코발트블루, 징크화이트, 울트라마린블루, 산화크롬, 미카 또는 크롬옐로우 등의 무기안료등이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 착색안료는 한 종류에 한정되지 않고 2 이상 종류의 유형의 착색안료가 혼합되거나 동시에 사용될 수 있다.

또한, 필요하다면 자외선흡수제, 증점제, 정전기 제거제, 분산제, 산화 방지제, 광택제, 계면활성제, 합성보존제, 윤활제, 가소제, 경화제, 필러(강화제), 왁스 등이 본발명의 도료나 잉크에 첨가될 수 있다.

<도료의 도장방법 및 잉크의 인쇄방법>

본발명의 도료를 도장하는 방법에 있어서, 공지의 방법이 사용될 수 있으며,브러싱, 스프레잉, 닥터블레이드 법, 롤코터 법, 바코터 법 등이 그 예이다. 본발명의 잉크를 사용하여 인쇄를 하는 방법에 관하여는, 그래버 인쇄 같은 인타그리오 인쇄법, 옵셋 인쇄 같은 플랫 베드 인쇄법(트랜스퍼 인쇄라고도 불린다.), 스크린 인쇄법, 레터프레스 인쇄법 등이 그 예이다.

본발명의 도료나 잉크의 도포대상으로 사용되는 기재는 특별히 한정되지 않으나 도료나 잉크가 도포될 수 있는 물품에 사용되는 것이 바람직하며, 자동차, 오토바이, 자전거 또는 다른 운송수단의 몸체나 그 부품, 카메라 또는 비디오카메라 같은 광학제품, OA기, 스포츠물품, 화장품이나 음료캔의 용기, 라디오카세트레코더 또는 CD 플레이어 같은 음향제품, 클리너, 전화기, 텔레비전 같은 가정용품등이 그 예이다.

기재로 사용되는 재료도 특별히 한정되지 않고 공지의 재료도 사용될 수 있으며, 세라믹, 유리, 시멘트, 콘크리트 등의 무기재료; 천연수지, 합성수지 등의 플라스틱재료; 금속, 나무, 종이 등이 그 예이다. 금속으로된 기판의 구체적 예로 철, 구리, 알루미늄, 주석, 아연 등으로 만들어진 기판 또는 그들의 합금 또는 주조물이 있다. 이러한 금속으로 만들어진 기판은 우선적으로 인, 크롬 등으로 화학처리하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기판에 적용될 수 있는 플라스틱 재료는 특별히 한정되지 않으며 통상적인 플라스틱 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에스테르수지, 나일론수지, 산화폴리페닐린수지, 황화폴리페닐린수지, 폴리에테르케톤수지, 에폭시수지, ABS수지, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리올레핀수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체, AES수지, AS수지, 비닐클로라이드수지, 폴리스티렌수지, 폴리아미드수지, PET, PBT, 폴리알리레이트, 폴리아세탈, 폴리페닐린에테르, 폴리메틸펜탄, 폴리페닐렌설파이드, 폴리부타디엔, 폴리에테르술폰 또는 폴리술폰, 또는 공중합체, 혼합물 또는 변성물 등을 함유하는 플라스틱조성물로 만들어진 기판이 그 예이다. 또한 상기 물질중에 하나 또는 둘 이상의 것들이 사용될 수 있다.

본발명의 도료의 태양에 따라 필요하다면 하지도막, 도막, 상부도막 등이 순차적으로 도장될 수 있다. 이 경우에, 차후의 도막은 각각의 도막을 도장하거나 경화한 후에 도장될 수 있거나 또는 소위 각각의 도막을 웨트 온 웨트(wet on wet) 도장을 하고 경화없이 도장될 수 있다. 거울같이 우수한 광택성을 갖는 도막을 얻기 위해서는 하지도막의 경화 후에 금속도막을 도장하는 것이 바람직하다. 각각의 도막의 도료는 예를들어, 열경화 또는 상온경화에 의해서 경화될 수 있다.

이 경우에, 하지도막의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상의 실시예에 있어서 10 ~ 200 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한 도막의 두께는 특별히 한정되지 않으며 통상의 실시예에서 1 ~ 100 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 통상의 실시예에 있어서 상부 도막의 두께는 특히 한정되지 않으며 5 ~ 300 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다.

이하에서는 본발명을 실시예를 참조하여 상세하게 설명하겠으나, 본발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예1>

연삭 매체의 역할을 하는 직경이 0.7 ㎜ 이고 40 ㎏인 강구, 평균입자직경이 4.6 ㎛ 인 원료알루미늄분말 800 g, 유기용매의 역할을 하는 4 L의 미네랄스피리트, 연삭윤활제의 역할을 하는 올레산 80 g이 500 mm 의 직경 및 180 mm 의 길이의 원통형의 볼밀에 각각 도입되고, 41 rpm 의 회전수에서(임계회전수의 68 %) 13 시간동안 연삭된다. 연삭중의 온도는 워터자켓(water jacket)에 의해 20 ℃ ~ 40 ℃ 로 유지되었다.

연삭작업이 종료된 후에, 볼밀 내의 슬러리는 미네랄 스피리트로 세척되며, 150 메쉬, 350 메쉬, 400 메쉬의 진동스크린을 통해 순차적으로 통과하여, 통과된 슬러리는 팬 필터(pan filter)를 사용하는 고액 분리과정을 거쳤다. 그 후에 얻 어진 필터케이크(비휘발성함량: 85 %)는 반죽믹서(kneader mixer)에 전달되며, 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성함량 : 80 %)를 얻기 위해 1 시간동안 반죽된다.

<실시예 2 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3>

실시예 1 에서 사용된 상기 볼밀은 표 1 에서 보여지는 다양한 제조조건하의 연삭작업에 사용된다. 연삭이 종료된 후, 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성함량 : 80 %)은 실시예 1 과 유사한 방법으로 얻어진다.

<도판의 제작>

실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3 의 각각의 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성함유물 : 80 %) 5.0 g 은 200 ml의 PP 컵에 모여지고, 5.0 g 의 톨루엔이 첨가되어 30 분 이상 방치되며, 그 후 완전히 분산될 때까지 유리막대로 교반된다. 분산 후, M6301-45 금속 도료용 니스(Dainippon Ink and Chemicals, Inc의 알킬수지) 40.0 g 이 첨가되어 단일 분산기에 의해 800 rpm 의 회전수로 10 분간 분산되어 도료를 준비했다.

상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3 에서 얻어지는 각각의 알루미늄 플레이크 안료를 함유하는 도료는 NO. 10 바코터(bar coater)로 주석판에 도포된다.

그 후 상기 도료는 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3 에서 얻어지는 각각의 알루미늄 플레이크 안료를 함유하는 도판을 얻기위해 140 ℃에서 10 분동안 건조된다.

<성능평가>

평균입자직경, 최소직경/최대직경의 평균값 및 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 입자의 평균 어스펙트 비는 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3 에서 얻어지는 각각의 알루미늄 플레이크 안료를 대상으로 측정된다. 리프형의 알루미늄 플레이크입자에서는, 표면에서의 지방산 흡착량이 측정된다. 또한, 알콥 LMR-200(Kansai Paint CO. Ltd)으로 휘도(Ⅳ 값)를 측정하기 위해 150×100×2 mm 의 유리판이 전술한 각각의 알루미늄 플레이크 안료를 함유하는 도판의 도장면에 분산된다. 표 2 는 그 결과를 나타낸다.

표 2 의 수치에 대하여는, 원료알루미늄분말 및 알루미늄 플레이크 안료의 평균입자직경이 이하의 조건하에서 레이저회절식 입도분포 측정장치(Honeywell사의 Microtrack HRA)를 사용하여 측정되었다.

(ⅰ) 원료알루미늄분말

0.5 g 의 원료알루미늄분말을 0.001 g 의 헥사메타포스포릭산과 혼합하여 유리막대로 교반시킨 다음 측정시스템내의 순환수에 도입하고, 초음파로 2 분 동안 분산시킨 후 측정하였다.

(ⅱ) 알루미늄 플레이크 안료

0.5g 의 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성함량: 80%) 와 11.0g의 톨루엔이 유리막대로 교반되어 측정시스템내의 순환용매(에탄올/IPA)에 도입되고 초음파로 30초 동안 분산된 후 측정되었다.

각각의 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크 입자에 포함된 직경이 10 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 평균 어스펙트 비는, 상기 도판을 1.5 평방cm로 절단하고, 절단도판이 시료표면에 수직되게 하도록 에폭시 수지에 박힌 시료표면을 평탄하게 연마하고, 도막의 단면에서 각각의 알루미늄 플레이크의 상태를 디지털 HD 현미경 VH-7000(KEYENCE제)로 관찰한다. 다시말하면, 각각의 알루미늄 플레이크의 두께 d 와 장직경 D 가 관찰 알루미늄 플레이크에 대해 Image-ProPLUS ver.4(MEDIA CYBERNECTICS제)에 의하여 화면으로 측정된다. 이때 장직경이 10 ㎛ 이하인 입자의 수는 적어도 50개 이상으로 조정되고, 사용되는 50개 이상의 모든 알루미늄 플레이크의 어스펙트 비(D/d)를 계산하고 각각의 알루미늄 플레이크 안료의 기본입자를 형성하는 알루미늄 플레이크 입자에 포함된 그 평균값을 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 알루미늄 플레이크의 평균 어스펙트 비로 한다.

단면에서의 장직경(D)이 반드시 각각의 알루미늄 플레이크의 장직경을 나타낸다고 말할 수 없고 이에 근거해 계산된 각각의 알루미늄 플레이크의 어스펙트 비는 약간의 오차를 포함하지만, 이 각각의 어스펙트 비의 평균값은 측정수를 50 이상으로 조정함으로써 평균어스펙트 비로 정의할 수 있다.

최소직경/최대직경의 평균값은 각각의 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성분함량: 80%)를 아세톤으로 세척하고 분말화한 후, 이를 주사 전자 현미경(Hitachi,Ltd의 SEM S-2300)으로 관찰하고 화면으로 단일 알루미늄 플레이크의 최소 직경과 최대 직경을 Image-ProPLUS ver.4(MEDIA CYBERNECTICS사)로 측정함으로서 50개 입자의 평균값으로 정의할 수 있다.

알루미늄 플레이크의 표면에 흡착되는 지방산의 양은 각각의 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성분함량: 80%)를 아세톤으로 세척하면서 얻어지는 CO₂ 를 전환하고 이를 분말화한 후 이를 밀폐실린더(ADVANTEC제)내에서 350℃로 가열하고 알루미늄 플레이크의 표면에 흡착된 유기물질의 연소로 발생한 CO₂의 양을 INFRARED GAS ANALYZER URA-107(Shimadzu사)로 측정하여 구해진 스테아린산의 산검량선(calibration curve)으로 환산하여, 이를 알루미늄 플레이크의 비표면적으로 나눔으로써 구해진다.

상기 알루미늄 플레이크의 비표면적은 각각의 알루미늄 플레이크 안료(비휘발성분함량: 80%)를 아세톤으로 세척하고 분말화한 후에 비표면적측정장치(Shimadzu사의 BET 법 Flow Sorb Ⅱ2300)으로 측정되었다.

위의 표 2 의 평과결과에서 보듯이, 본발명에 개시되어 있는 알루미늄 플레이크 안료를 함유하는 도료를 사용하는 도막은 비교예에 비하여 휘도가 현저하게 높다.

상기 평가결과로부터, 본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 평균입자직경이 작을때 높은 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료이고, 또한 이 알루미늄 플레이크 안료는 의장성이 현저하게 좋다고 할 수 있다. 다시말하면 본발명의 알루미늄 플레이크 안료는 작은 평균입자직경뿐만 아니라 높은 광휘성과 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크 안료이다.

본발명의 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법에 따르면, 미세한 알루미늄분말은 0.3 ~ 1.5 ㎜ 범위의 직경의 강으로된 연삭 매체를 함유하는 연삭기를 사용하여 원반모양으로 플레이크화 될 수 있다. 따라서, 이에 얻어지는 알루미늄 플레이크 안료는 작은 평균입자직경뿐만 아니라 높은 광휘성과 휘도를 갖는다. 다시말하면, 본발명의 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법은 작은 평균입자직경뿐만 아니라 높은 광휘성과 휘도를 갖는 알루미늄 플레이크의 제조방법이다.

또한, 본발명의 도료는 높은 광휘성과 휘도를 나타내는 도료이다. 게다가 본발명의 잉크는 높은 광휘성과 휘도를 나타낸다.

Claims

알루미늄 플레이크를 기본입자로 포함하는 알루미늄 플레이크 안료에 있어서, 이 알루미늄 플레이크의 평균 입자 직경이 3 ~ 20 ㎛ 이고 최소 직경/최대 직경의 평균값이 0.6 이상인 알루미늄 플레이크 안료.
제 1 항에 있어서, 알루미늄 플레이크 중에서 10 ㎛ 이하의 직경을 갖는 알루미늄 플레이크의 평균 어스펙트 비가 8 ~ 20 인 알루미늄 플레이크 안료.
제 1 항에 있어서, 상기 알루미늄 플레이크 안료가 리프형 알루미늄 플레이크 안료이고, 이 알루미늄 플레이크의 표면에서 지방산 흡착량의 평균값이 0.0008 ~ 0.002 mole/cm² 인 알루미늄 플레이크 안료.
직경이 0.3 ~ 1.5 ㎜ 인 강을 포함하는 재료를 포함하는 구형매체를 함유한 연삭 매체를 포함하는 연삭기로 알루미늄 분말을 유기용매내에서 플레이크화 하는 단계를 포함하는 제 1 항에 따른 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 알루미늄 분말의 평균 입자 직경(D50_Al)이 1.0 ~ 10.0 ㎛인 알루미늄 플레이크 안료의 제조방법.
제 1 항에 따른 알루미늄 플레이크 안료와 바인더를 함유하는 도료.
제 1 항에 따른 알루미늄 플레이크 안료와 바인더를 함유하는 잉크.