TWI677540B - 片狀金屬顏料、及片狀金屬顏料之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種粒徑較小之片狀金屬顏料。
本發明之片狀金屬顏料係於藉由流動式粒子像分析裝置對片狀金屬顏料進行測定之情形時,個數分佈中之等面積圓直徑之50%累積頻度即P50未達0.500μm。
Description
本發明係關於一種片狀金屬顏料、及片狀金屬顏料之製造方法。
自先前以來,薄片形狀之金屬顏料(以下亦稱為「片狀金屬顏料」)由於在形成塗膜時發揮優異之金屬感,故而被利用於塗料、油墨等。迄今為止,此種片狀金屬顏料係藉由如下所述之球磨法而製造。
首先,準備成為原料之金屬粉末、有機溶劑、以及高級脂肪酸等磨碎助劑。其次,將該等投入至圓筒形之轉筒內,進而投入介質(球)。繼而,使轉筒旋轉而對轉筒內之金屬粉末施加機械力,藉此,將金屬粉末薄片化。
此種球磨法係適於製造平均粒徑為10μm以上、且最大粒徑超過20μm之粉末,製造之粉末被廣泛用於噴霧塗裝、網版印刷等塗佈技術中。
且說,近年來,開始採用利用噴墨所進行之塗佈技術代替如上述般之塗佈技術,伴隨於此,使用該塗佈技術印刷金屬圖像等之金屬印刷之要求亦不斷提高。但是,在欲實施金屬印刷,而將藉由先前之球磨法所製作之片狀金屬顏料用於噴墨之情形時,會產生如下所述之問題。
於噴墨中,自噴墨用噴嘴高速地噴出油墨,將噴出之油墨塗佈於紙媒體等基體上而形成塗膜,藉由該塗膜之配置而形成圖像。但是,由於相對於產業用或民生用之通常之噴墨之噴墨用噴嘴之孔之直徑,
片狀金屬顏料並不足夠小,故而於噴墨用噴嘴內發生堵塞,結果變得無法噴出油墨。
為了解決該問題,嘗試進一步縮小片狀金屬顏料之粒徑而可利用噴墨進行金屬印刷。例如,於日本專利特開2008-174712號公報(引用文獻1)中,揭示有如下方法:藉由真空蒸鍍法形成鋁蒸鍍層,並在溶劑中對其進行超音波處理,藉此進行剝離、微細化、分散處理,從而製作粒徑小於先前之鋁顏料。
[專利文獻1]日本專利特開2008-174712號公報
然而,伴隨近年來之噴墨之印刷技術之改善,逐漸要求形成非常高精細之圖像。為了形成高精細之圖像,必需粒徑更小之顏料。利用噴墨所進行之金屬印刷亦同樣,因此,必須提供粒徑更小之金屬顏料。
本發明係鑒於如上所述之現狀而完成者,其目的在於提供一種可用於利用噴墨所進行之金屬印刷之粒徑較小之片狀金屬顏料、及片狀金屬顏料之製造方法。
為了解決上述問題,本發明者等人就欲製造可較佳地用於利用噴墨所進行之金屬印刷之粒徑較小之微細之金屬顏料,進行了銳意研究。於該研究中,已知若為如專利文獻1所揭示般之方法,則在獲得微細之鋁顏料之前需要極長之處理時間,又,實質上難以將金屬顏料微細化至所需之程度。
因此,考慮必須藉由與先前不同之技術進行微細化,而反覆進行進一步之研究,結果發現,藉由製作相對於其厚度具有足夠大之面之
薄片,並高壓噴射該薄片而對薄片施加外力,可將該薄片顯著地微細化。本發明係基於該發現而完成者。
即,本發明之一態樣之片狀金屬顏料之特徵在於:於藉由流動式粒子像分析裝置對片狀金屬顏料進行測定之情形時,個數分佈中之等面積圓直徑之50%累積頻度即P50未達0.500μm。
於上述片狀金屬顏料中,較佳為於藉由流動式粒子像分析裝置對片狀金屬顏料進行測定之情形時,個數分佈中之等面積圓直徑之最大粒徑即Pmax為5.000μm以下。
於上述片狀金屬顏料中,較佳為片狀金屬顏料之平均厚度t相對於P50之比即P50/t為1以上且100以下。
於上述片狀金屬顏料中,較佳為片狀金屬顏料係由鋁構成。
本發明之一態樣之片狀金屬顏料之製造方法之特徵在於包括如下步驟:準備包含由金屬構成之薄片之漿料;及高壓噴射漿料而將薄片微細化。
於上述片狀金屬顏料之製造方法中,較佳為進行微細化之步驟包括如下步驟:以70MPa以上之壓力將漿料自噴射部噴射至反應室內;及使噴射之漿料所包含之薄片碰撞配置在反應室內之硬質體。
於上述片狀金屬顏料之製造方法中,較佳為進行微細化之步驟包括如下步驟:以70MPa以上之壓力使漿料自噴射部噴射至反應室內;及藉由使自噴射部噴射出之漿料彼此碰撞而使漿料所包含之薄片彼此碰撞。再者,噴射部較佳為具備兩個以上,於該情形時,由於漿料係自各噴射部噴射出,而噴射出之各漿料所包含之薄片彼此碰撞,故而可高效率地進行微細化。
於上述片狀金屬顏料之製造方法中,較佳為薄片係藉由真空蒸鍍法而獲得且由鋁構成。
根據上述內容,可提供一種可用於利用噴墨所進行之金屬印刷之粒徑較小之片狀金屬顏料、及片狀金屬顏料之製造方法。
10‧‧‧Al薄片
10a‧‧‧表面
10b‧‧‧表面
40‧‧‧反應室
41‧‧‧噴嘴
42‧‧‧硬質體
43‧‧‧排出部
60‧‧‧反應室
61a‧‧‧噴嘴
61b‧‧‧噴嘴
62‧‧‧排出部
t0‧‧‧厚度
圖1係表示實施形態之片狀金屬顏料之製造方法之一例之流程圖。
圖2(a)、(b)係用以說明於實施形態之片狀金屬顏料之製造方法中準備之漿料所包含之薄片之形狀之模式圖。
圖3係用以說明進行微細化之步驟之一例之流程圖。
圖4係用以說明進行微細化之步驟之一例之模式圖。
圖5係用以說明進行微細化之步驟之另一例之流程圖。
圖6係用以說明進行微細化之步驟之另一例之模式圖。
以下,說明本發明之片狀金屬顏料、包含其之金屬組合物及塗佈物、以及片狀金屬顏料之製造方法之各自之實施形態。
第1實施形態之片狀金屬顏料之藉由流動式粒子像分析裝置所測得之個數分佈中之等面積圓直徑之50%累積頻度即P50未達0.500μm。所謂「等面積圓直徑」係指與拍攝之粒子圖像之投影面積相當之圓之直徑,所謂「P50」係指於個數分佈中之等面積圓直徑之累積分佈中,累積頻度成為50%之粒徑。再者,於本案說明書中只要未作特別說明,則「粒徑」係指上述「等面積圓直徑」。
上述片狀金屬顏料係由金屬構成。作為金屬,較佳為於圖像形成中發揮優異之金屬感之金屬,例如可列舉:鋁、銅、鐵、不鏽鋼、鎳。尤其是就可發揮優異之金屬感,進而就製造成本之觀點而言,較佳為鋁。再者,於本說明書中,所謂「金屬感」係指閃耀之如金屬光澤般之亮度較高之色調,且為視覺上可辨識者。
關於上述鋁,當然可為由金屬鋁構成,亦可為鋁合金,或亦可為該等之混合物。作為鋁合金,可列舉包含作為主要金屬之Al、及選自矽(Si)、鎂(Mg)、過渡金屬中之至少一種以上的合金等。但是,就可經濟地進行工業生產之觀點、及表現較高之金屬感之觀點而言,片狀金屬顏料較佳為由Al構成。
又,作為流動式粒子像分析裝置,可列舉SYSMEX股份有限公司製造之商品名「FPIA-2100」、「FPIA-3000」、「FPIA-3000S」。又,於本說明書中,所謂藉由流動式粒子像分析裝置所測定之「P50」係指於以下之測定條件下測得之值。又,關於下述之「Pmax」、「P10」,亦指於相同測定條件下測得之值。
攝像單元:高倍率攝像單元
倍率:40倍(目鏡20倍×物鏡2倍)
測定模式:HPF(High Pass Filter,高通濾波器)測定模式
測定時間:約2分鐘
測定溶劑:乙醇
二值化閾值設定係數:85%
測定時之利用溶劑之稀釋率:2000倍
鞘液:乙醇。
P50未達0.500μm之片狀金屬顏料與藉由先前之球磨法而製造之片狀金屬顏料、及藉由專利文獻1所揭示之製造方法而製造之鋁顏料相比,粒徑更小,且其粒度分佈有變窄之傾向。此種第1實施形態之片狀金屬顏料可較佳地用於如需要粒徑較小之片狀金屬顏料般之用途、例如高精細之噴墨。於將第1實施形態之片狀金屬顏料用於利用噴墨所進行之金屬印刷之情形時,可發揮如下述般之效果。
即,若為先前之片狀金屬顏料,則由於片狀金屬顏料之粒徑較大,而有藉由噴墨塗佈於基體(紙媒體等)上之塗膜中之金屬顏料之總
數變得少於所需個數之傾向。又,若為先前之片狀金屬顏料,則由於粒徑較大,而會產生用以噴出金屬組合物之噴墨用噴嘴因反覆噴出而堵塞之問題。
相對於此,第1實施形態之片狀金屬顏料由於有與先前之片狀金屬顏料相比粒徑較小、且具有均勻之粒徑之傾向,故而可增多藉由噴墨而塗佈於基體(紙媒體等)上之金屬組合物中之金屬顏料之總數。因此,於使用第1實施形態之片狀金屬顏料之情形時,形成於基體上之塗膜(圖像)可發揮較高之掩蔽性。又,亦可減少重疊塗佈之次數,進而可抑制噴墨用噴嘴之堵塞。又,於只要具有與使用先前之片狀金屬顏料之金屬組合物同等程度之掩蔽性即可之情形時,亦期待可減少金屬組合物中之片狀金屬顏料之含量,而該情況會降低製造成本。
於此種第1實施形態之片狀金屬顏料中,藉由流動式粒子像分析裝置所測得之個數分佈中之等面積圓直徑之最大粒徑之值即Pmax較佳為5μm以下,更佳為3μm以下。若Pmax之值為5μm以下,則可發揮更高之掩蔽性。又,由於粒度分佈變窄,故而可進一步抑制用於噴墨之噴墨用噴嘴之堵塞,因此可進行高精細之圖像形成。
又,於第1實施形態之片狀金屬顏料中,平均厚度t較佳為5nm以上且25nm以下,更佳為10nm以上且25nm以下。
此處,平均厚度t能夠以如下方式進行測定。即,首先,於玻璃基板上滴加數滴經丙酮稀釋後之片狀金屬顏料,並使其自然乾燥。其次,使用原子力顯微鏡(商品名:「Nanopics 1000」,Seiko Instruments股份有限公司製造)選取20處被強制配向於該玻璃基板上之片狀金屬顏料,並藉由輕敲模式(tapping mode)測定各者之厚度。繼而,求出測得之20處之厚度中之除上位值及下位值之各3處之厚度以外之剩餘14處之厚度之平均值,並將該平均值設為平均厚度t。
於平均厚度t未達5nm之情形時,存在因大部分光透過片狀金屬顏
料,而引起金屬感之降低、掩蔽性之下降等之情況。又,於將平均厚度t未達5nm者用於噴墨用金屬組合物之情形時,為了充分地發揮金屬感,必須大幅度提高油墨組合物中之片狀金屬顏料之含量,結果存在引起噴墨用噴嘴之堵塞之情況。
另一方面,於平均厚度t超過25nm之情形時,於下述之製造步驟中,有片狀金屬顏料之粒度分佈容易變寬之傾向,其結果為,存在亮度降低,金屬感亦變低之情況。進而,於將包含此種片狀金屬顏料之金屬組合物塗佈於基體上之情形時,有如下傾向:因基體上之片狀金屬顏料彼此之重疊而引起之光之漫反射變為顯著,而不易發揮良好之金屬感。
又,第1實施形態之片狀金屬顏料較佳為其厚度均勻。於該情形時,可形成具有均質之金屬感之塗膜。又,片狀金屬顏料具有以大致與厚度方向正交之方式相對向之兩個面,該面較佳為平坦。於該情形時,亦可形成具有更均質之金屬感之塗膜。
又,於第1實施形態之片狀金屬顏料中,平均厚度t相對於P50之比即P50/t(其中,將P50之單位與t之單位設為相同)較佳為1以上且100以下,更佳為3以上且100以下,進而較佳為10以上且50以下。
於P50/t所表示之縱橫比未達1之情形時,有與片狀金屬顏料之粒徑相比,其厚度變大之傾向,因此,於將含有其之金屬組合物塗佈於基體上之情形時,有如下傾向:因基體上之片狀金屬顏料彼此之重疊而引起之光之漫反射變為顯著,而不易獲得良好之金屬感。
另一方面,於P50/t所表示之縱橫比超過100之情形時,有片狀金屬顏料之厚度變得非常薄之傾向,因此,存在因光透過片狀金屬顏料,而引起掩蔽性之下降等之情況。
又,於第1實施形態之片狀金屬顏料中,片狀金屬顏料之藉由流動式粒子像分析裝置所測得之個數分佈中之10%累積頻度之值即P10
相對於Pmax之比、即Pmax/P10(其中,將Pmax之單位與P10之單位設為相同)較佳為1以上且18以下,更佳為2以上且15以下。
於Pmax/P10為1以上且18以下之情形時,片狀金屬顏料之粒度分佈變窄,因此,於將該片狀金屬顏料用於噴墨用之金屬組合物之情形時,可進一步抑制噴墨用噴嘴之堵塞,因此,可進行高精細之圖像形成,進而,形成之圖像可發揮優異之金屬感。
第2實施形態之金屬組合物係包含上述第1實施形態之片狀金屬顏料之金屬組合物。
第2實施形態之金屬組合物之用途並無特別限定。例如可列舉:塗料、油墨、樹脂成形物、裝飾材料、電子電路零件之配線等要求金屬感或高精細度之用途等。根據第2實施形態之金屬組合物,由於包含具有粒徑小於先前之傾向之片狀金屬顏料,故而例如於用作噴墨用油墨之情形時,即便為少於先前之噴出量、或少於先前之重疊塗佈之次數,亦可表現優異之金屬感,並且形成具有優異之掩蔽性之塗膜(圖像)。又,根據第2實施形態之金屬組合物,可抑制噴墨用噴嘴之堵塞。
第2實施形態之金屬組合物除了包含上述片狀金屬顏料以外,亦可包含例如樹脂、溶劑、著色顏料(例如無機顏料、有機顏料等)等任意成分。又,可包含界面活性劑等分散劑,亦可包含抗氧化劑、紫外線吸收劑等穩定劑。
作為上述樹脂,可較佳地使用環氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯酸聚矽氧樹脂、乙烯系樹脂、矽樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、氟樹脂、熟油(boiled oil)、氯化橡膠、胺基樹脂、酚樹脂、聚異氰酸酯樹脂、脲樹脂等之兩種以上之組合。
作為上述溶劑,可列舉:醇系、二醇系、酮系、酯系、醚系、芳香族系、烴系等之有機溶劑、及水等。但是,於使用水之情形時,於
上述片狀金屬顏料包含鋁、或由鋁構成之情形時,為了抑制水與鋁之反應,較佳為以任意之被膜被覆片狀金屬顏料之表面。作為此種被膜,例如可列舉包含金屬氧化物、樹脂等之被膜。
於第2實施形態之金屬組合物中,金屬組合物中之片狀金屬顏料之調配量並無特別限定。其調配量根據用途而不同,通常較佳為0.1質量%以上且80質量%以下之範圍。尤其是為了可較佳地用作噴墨用金屬組合物,其調配量較佳為0.1質量%以上且30質量%以下,更佳為0.5質量%以上且20質量%以下,進而較佳為0.5質量%以上且10質量%以下。
於噴墨用金屬組合物中,於調配量超過30質量%之情形時,有金屬組合物無法保持漿料狀而成為糊狀,導致自噴墨用噴嘴之噴出變難之傾向。又,於未達0.5質量%之情形時,有形成具有充分濃度之圖像變難之傾向。
再者,作為使用第2實施形態之金屬組合物之噴墨之噴出方式,可採用各種方式。例如可列舉:利用靜電吸引力而使油墨(金屬組合物)噴出之可控制噴印(drop on-demand)方式(或壓力脈衝方式);及藉由利用高熱而形成氣泡並使該氣泡成長而產生壓力,利用該壓力使油墨(金屬組合物)噴出之泡沫方式(或熱噴射(thermal jet)方式)等。
又,於將第2實施形態之金屬組合物塗佈於基體之情形時,成為被塗佈之對象之基體之素材並無特別限制,可列舉:金屬、陶瓷、玻璃等無機物、合成樹脂、紙、各種電子基板等。尤其是於將第2實施形態之金屬組合物用於噴墨之情形時,作為基體,可列舉:非塗佈印刷用紙、塗面相紙、亮面相紙等塗佈印刷用紙等紙類、合成樹脂膜、合成樹脂成形體、玻璃、金屬、配管等基板、衣物等纖維類。
以上所詳細敍述之金屬組合物可藉由公知之製造方法進行製造。例如,於將第1實施形態之片狀金屬顏料、分散劑及溶劑進行混合後,藉由攪拌機、球磨機、珠磨機、超音波、或噴射磨機等製備分散
液。其後,一面攪拌一面向製備之分散液中添加界面活性劑、樹脂、以及其他添加劑,藉此可製造金屬組合物。
第3實施形態之塗佈物係應用第2實施形態之金屬組合物而成之塗佈物。再者,所謂塗佈物係指將金屬組合物藉由塗佈等應用於塗佈對象物而成者。
根據第3實施形態之塗佈物,由於應用具有粒徑小於先前之傾向之片狀金屬顏料,故而該塗佈物具備優異之金屬感,又,塗佈對象物被片狀金屬顏料更充分地掩蔽。
第3實施形態之塗佈物所具備之塗膜之厚度並無特別限制,又,可於該塗膜下具備其他基底層,又,亦可於該塗膜上具備其他塗層。
再者,第3實施形態之塗佈對象物之例示係與第2實施形態中例示之基體相同,因此,不重複其說明。
第4實施形態之片狀金屬顏料之製造方法係製造片狀金屬顏料之方法,尤其適於製造第1實施形態之片狀金屬顏料。具體而言,參照圖1,包括如下步驟:準備包含由金屬構成之薄片之漿料(漿料準備步驟:步驟S11);及高壓噴射漿料而將薄片微細化(微細化步驟:步驟S12)。
以下,一面使用圖1~圖6,一面對製造由鋁構成之片狀金屬顏料之方法之一例進行詳細敍述。
參照圖1,於第4實施形態之製造方法中,首先,準備包含由鋁構成之薄片之漿料(步驟S11)。所準備之漿料包含由鋁構成之鋁薄片及溶劑。
將表示由鋁構成之薄片(以下稱為「Al薄片」)之形狀之一例之模式性側視圖示於圖2(a),並將表示Al薄片之形狀之一例之模式性俯視
圖示於圖2(b)。參照圖2(a),Al薄片10較佳為具有5nm以上且25nm以下之厚度t0,較佳為具有10nm以上且25nm以下之厚度t0。
於該情形時,容易將製造之片狀金屬顏料之平均厚度t調整為5nm以上且25nm以下。又,於下述微細化步驟中,可高效率地進行Al薄片10之微細化。進而,於平均厚度t超過25nm之情形時,有準備之Al薄片10之機械強度變高,因此,微細化步驟之時間變長,而生產性顯著下降之傾向。
又,Al薄片10之粒徑D50並無特別限定,較佳為1μm以上且50μm以下。於Al薄片10之粒徑D50為50μm以下之情形時,於下述微細化步驟中,可抑制微細化用之噴嘴之堵塞,又,可於短時間內高效率地進行微細化。又,實質上難以工業上獲得粒徑D50未達1μm之Al薄片10。再者,所謂粒徑D50係指藉由雷射繞射法所測得之體積累積粒度分佈中之累積度50%之粒徑。
如上所述之Al薄片10可使用藉由球磨法、真空蒸鍍法等製造者。於第4實施形態中,作為Al薄片10,較佳為使用藉由真空蒸鍍法而製造者。其原因在於,與藉由球磨法所獲得者相比,藉由真空蒸鍍法所製造之Al薄片10可具有相對均勻且較薄之厚度t0,並且具有平滑、平坦之表面10a及表面10b。
若對真空蒸鍍法之一例進行說明,則首先準備片狀基材、或於片狀基材之表面形成有剝離用樹脂層者。作為片狀基材,例如可使用包含PET(polyethylene terephthalate,聚對苯二甲酸乙二酯)等之膜。作為剝離用樹脂層,可使用包含聚乙烯醇等之塗膜。
其次,藉由真空蒸鍍法於片狀基材之表面(於形成有剝離用樹脂層之情形時為剝離用樹脂層之表面)形成由鋁構成之蒸鍍層。於使用剝離用樹脂層之情形時,亦可使剝離用樹脂層與蒸鍍層交替地積層多層,而製成多層構造。藉由將該蒸鍍層之厚度設為5nm以上且25nm以下,
可將Al薄片10之厚度t0容易地調整為5nm以上且25nm以下。再者,實質上難以將厚度未達5nm之鋁層於片狀基材或片狀基材面之剝離用樹脂層上形成為均勻之連續層。
繼而,以片狀基材之表面(於形成有剝離用樹脂層之情形時為剝離用樹脂層之表面)作為邊界而將鋁蒸鍍層剝離,並將該剝離之鋁蒸鍍層粉碎,而獲得Al薄片10。再者,亦可視需要,藉由對剝離之鋁蒸鍍層進行超音波處理,而將Al薄片10之粒徑D50縮小至某程度。藉此,可縮短下述微細化步驟所需之時間。
作為鋁蒸鍍層之剝離之方法,例如可列舉如下方法:將形成有鋁蒸鍍層之片狀基材浸漬於使片狀基材或剝離用樹脂層溶解之溶劑中,而將鋁蒸鍍層剝離。一般而言,採用使剝離用樹脂層溶解而將鋁蒸鍍層自片狀基材剝離之方法。於該情形時,剝離之鋁蒸鍍層存在於溶劑中,因此,例如可藉由對該溶劑進行超音波處理,而將剝離之鋁蒸鍍層粉碎。
又,作為其他鋁蒸鍍層之剝離之方法,例如可列舉如下方法:物理性地將鋁蒸鍍層自片狀基材或剝離用樹脂層剝離。於該情形時,藉由破碎機等將剝離之鋁蒸鍍層破碎,藉此可將剝離之鋁蒸鍍層粉碎。
又,作為Al薄片10,亦可使用市售之PVD(Physical Vapor Deposition,物理氣相沈積)顏料。所謂PVD顏料,通常係指使用如上所述之真空蒸鍍法所製造之由金屬構成之薄片。
再者,即便不考慮工業上之生產性,藉由超音波處理等進行過長時間之粉碎,關於其粒徑,亦難以如本發明之片狀金屬顏料般將P50設為未達0.500μm,又,其粒度分佈亦成為極寬者。
作為漿料所包含之溶劑,可使用水、親水性有機溶劑、疏水性有機溶劑中之任一者。但是,由於水易與鋁反應,故而於片狀金屬顏料由鋁構成之情形時,較佳為使用有機溶劑。作為親水性有機溶劑,可
列舉:乙二醇、二乙二醇甲乙醚、乙二醇單丁醚(丁基溶纖素)、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚等二醇系溶劑;丙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯等二醇乙酸酯系溶劑;異丙醇等醇系溶劑等。作為疏水性有機溶劑,可列舉:礦油精、異構石蠟、正構石蠟、石油苯炔等脂肪族烴類;二甲苯、甲苯、溶劑油等芳香族烴類。
漿料中之固形物成分含量(即Al薄片10之含有比率)並無特別限制,只要於下述微細化步驟中能夠噴射即可。例如,Al薄片10之含量相對於漿料之全部重量較佳為1質量%以上且30質量%以下,更佳為1質量%以上且20質量%以下,進而較佳為1質量%以上且10質量%以下。於含量超過30質量%之情形時,有無法保持漿料狀而成為糊狀,導致難以自微細化用之噴嘴之噴射之傾向。又,於未達1質量%之情形時,存在微細化步驟之效率性降低之情況。
於獲得之Al薄片10存在於溶劑中之情形時,若該Al薄片10與溶劑之混合物為漿料狀,則可將其直接用於下述微細化步驟。又,於混合物中之固形物成分含量較高,且混合物為糊狀之情形時,向混合物中進而添加溶劑,而將混合物中之固形物成分含量調整為適當之範圍(黏度),藉此可將其用於下述微細化步驟。但是,於該情形時,作為用於鋁蒸鍍層之剝離之溶劑,較佳為使用下述之溶劑。再者,市售之Al薄片多為漿料狀。
另一方面,於獲得之Al薄片10以粉末形式存在之情形時,向其添加溶劑而將混合物中之固形物成分含量調整為適當之範圍,藉此可將其用於下述微細化步驟。
參照圖1,於上述漿料準備步驟之後,高壓噴射準備之漿料而將
Al薄片10微細化(步驟S12)。藉此,Al薄片10之面10a及面10b分斷而被微細化。藉此,可製造個數分佈中之等面積圓直徑之50%累積頻度即P50未達0.500μm之片狀金屬顏料。
藉由高壓噴射而將Al薄片微細化之方法係對漿料施加壓力而使其高速地噴射,並對噴射之漿料內之Al薄片10施加物理力,藉此進行破碎之方法。若比較藉由本步驟而被微細化之片狀金屬顏料、與漿料準備步驟中所準備之Al薄片,則兩者之厚度相對近似,相對於此,兩者之粒徑差異較大。作為藉由高壓噴射將Al薄片微細化之方法,可列舉以下(1)~(4)之方法。
(1)使藉由加壓而加速之漿料碰撞硬質體而使漿料內之Al薄片碰撞硬質體,藉此將Al薄片微細化。
(2)如日本專利第3151706號(日本專利特開平10-337457號公報)所揭示般,使藉由加壓而加速之漿料彼此碰撞而使漿料內之Al薄片彼此碰撞,藉此將Al薄片微細化。
(3)組合上述(1)及(2)之方法而成者,使加速後之漿料彼此碰撞,並且使加速後之漿料碰撞硬質體,藉此將Al薄片微細化。
(4)藉由對漿料加壓而使其加速,藉此於漿料內產生空穴作用(cavitation)(於加壓狀態下高速流動之原料中之壓力較低之部分汽化,而於非常短之時間內產生蒸氣之凹穴,又,於非常短之時間內破裂而消失之現象),並藉由漿料內之氣泡之產生、消失所伴隨之碰撞,而將Al薄片微細化。
於第4實施形態中,就微細化之效率較高,且可於短時間內製造所需粒徑之片狀金屬顏料之觀點而言,較佳為使用上述(1)或(2)之方法。尤其是上述(1)之方法微細化之效率高於(2),故而進而較佳。以下,一面使用圖3及圖4一面對上述(1)之方法具體地進行說明,一面使用圖5及圖6一面對上述(2)之方法具體地進行說明。
對上述(1)之方法進行說明。
參照圖3及圖4,首先,於步驟S31中,使漿料於70MPa以上之壓力下自作為噴射部之噴嘴41噴射至反應室40內(噴射步驟)。再者,圖中之箭頭表示漿料之噴射方向。其次,於步驟S32中,使噴射之漿料所包含之Al薄片10碰撞配置在反應室40內之硬質體42(碰撞步驟)。藉此,Al薄片10被微細化。微細化後之漿料自排出部43取出至反應室40之外部。
於自噴嘴41噴射時施加於漿料之壓力為70MPa以上,較佳為250MPa以下,更佳為100MPa以上且250MPa以下。本發明者確認出,若為此種壓力條件下,則可高效率地將Al薄片10微細化。
又,噴嘴41之噴出口之直徑並無特別限定,較佳為0.1mm以上且0.5mm以下,更佳為0.1mm以上且0.30mm以下,進而較佳為0.1mm以上且0.15mm以下。於該情形時,可高速地噴射漿料,又,亦可充分地抑制噴嘴41之堵塞。
硬質體42之材質並無特別限制,只要為具有高於Al薄片10之硬度者即可。作為此種材質,可列舉SiN等陶瓷。
又,漿料之流量較佳為10L/h以上且200L/h以下,更佳為40L/h以上且150L/h以下。本發明者確認出,於為此種流量之情形時,可高效率地將Al薄片10微細化。
又,噴射至反應室40內之漿料可自未圖示之回流口返回至噴嘴41內,並再次噴射。因此,於使用特定量之漿料實施本步驟之情形時,藉由將噴射時間設定為較長,並以使漿料回流之方式進行設定,從而可使漿料反覆碰撞硬質體42。供於本步驟之漿料之總量並無特別限制,於其總量為50g以上且500g以下之情形時,其噴射時間(處理時間)較佳為0.05小時以上且50小時以下,較佳為1小時以上且20小時以下。於該情形時,微細化與處理時間之平衡性優異。
又,於本步驟中,漿料之溫度較佳為5℃以上且250℃以下,較佳為5℃以上且150℃以下。其理由如下所述。即,藉由以高壓進行噴射,漿料之溫度有上升之傾向。若漿料之溫度過度上升,則有會達到溶劑之沸點或自燃溫度等之顧慮。對此,藉由將該溫度控制為至少250℃以下,可範圍較廣地選擇溶劑,因此,可抑制溶劑之蒸發、著火等。又,於本步驟中溶劑可穩定地存在,因此,微細化處理之穩定性提高。
對上述(2)之方法進行說明。
參照圖5及圖6,首先,於步驟S51中,使漿料於70MPa以上之壓力下自作為噴射部之兩個噴嘴61a、61b噴射至反應室60內(噴射步驟)。再者,圖6中噴嘴之個數為兩個,但上述(2)之方法並非限定於此。圖中之箭頭表示漿料之噴射方向。其次,於步驟S52中,藉由使自噴嘴61a、61b噴射出之漿料彼此碰撞,而使各漿料所包含之Al薄片彼此碰撞(碰撞步驟)。藉此,Al薄片10被微細化。微細化後之漿料自排出部62取出至反應室60之外部。
再者,於上述(2)之方法中,壓力等其他條件之較佳之範圍係與上述(1)之方法相同,因此不重複其說明。
以上,對上述(1)之方法及上述(2)之方法具體地進行了說明,作為可實施如上所述之使用高壓噴射之微細化步驟之裝置,可列舉:GENUS公司製造之「Genus PY」、SUGINO MACHINE公司製造之「Star Burst」、NANOMIZER公司製造之「Nanomizer」等。尤其是「Star Burst」可藉由選擇各種噴射步驟所使用之反應室之構成,而較佳地用於上述(1)、(2)及(4)之方法中,「Genus PY」可較佳地用於上述(3)之方法中,「Nanomizer」可較佳地用於上述(4)之方法中。
根據以上所詳細敍述之第4實施形態之片狀金屬顏料之製造方法,藉由實施漿料準備步驟及微細化步驟,可製造個數分佈中之等面積圓直徑之50%累積頻度即P50未達0.500μm之片狀金屬顏料。具有此
種粒徑之片狀金屬顏料係藉由先前之製造方法所無法製造者。
又,亦可將藉由第4實施形態之片狀金屬顏料之製造方法所製造之片狀金屬顏料之Pmax設為5.000μm以下。進而,亦可將片狀金屬顏料之Pmax/P10(其中,將Pmax之單位與P10之單位設為相同)設為1以上且18以下。結果所獲得之片狀金屬顏料之粒度分佈有窄於藉由先前之製造方法所製造者之傾向。因此,可較佳地用於要求高精細度之利用噴墨所進行之金屬印刷。
以下,列舉實施例對本發明更詳細地進行說明,但本發明並非限定於該等。
作為片狀金屬顏料,以如下方式製作實施例1之片狀鋁顏料。
首先,準備市售之PVD顏料。該PVD顏料之特性係如下所述。
Al薄片之厚度:0.02μm.
Al薄片之粒徑(D50):9μm
漿料中之固形物成分含量:10質量%
漿料所包含之溶劑:丙二醇單甲醚乙酸酯(以下稱為「PMA」)。
藉由利用PMA將上述PVD顏料稀釋2倍,而準備2000g之包含PMA與Al薄片,且固形物成分含量為5質量%之漿料(漿料準備步驟)。
其次,使用SUGINO MACHINE股份有限公司製造之商品名「Star Burst小型機」,高壓噴射所準備之漿料,藉由上述(1)之方法(使藉由加壓而加速之漿料碰撞硬質體而使漿料內之Al薄片碰撞硬質體,藉此將Al薄片微細化之方法)將Al薄片微細化(微細化步驟)。微細化步驟中之條件係如下所述。
施加於漿料之壓力:200MPa
噴嘴之噴出口之直徑:0.2mm
硬質體之材質:SiN
漿料之流量:60L/h
噴射時間:4小時
馬達電容:7.5kW。
於上述微細化步驟後,藉由「Star Burst小型機」將包含微細化後之本發明之片狀金屬顏料的漿料狀試樣A取出。取出之試樣A係包含PMA與片狀鋁顏料之漿料,且其固形物成分含量為5質量%。
於藉由與實施例1相同之方法準備漿料之後,代替上述微細化步驟,而使用超音波均質機(商品名:「MODEL US-300T」,日本精機製作所股份有限公司製造)進行超音波處理。用於處理之漿料量係設為分取於500ml之PP(polypropylene,聚丙烯)杯之350g。再者,由於超音波粉碎伴有放熱,故而經常於浸漬於冰水之浴槽之狀態下實施粉碎。超音波處理之條件係如下所述。
使用晶片:標準晶片(26Φ)
V-LEVEL:400μA
處理時間:5小時。
於上述超音波處理後獲得之試樣B係包含PMA與片狀鋁顏料之漿料,且其固形物成分含量為5質量%。
將藉由實施例1所獲得之試樣A及藉由比較例1所獲得之試樣B之各者供於流動式粒子像分析裝置,測定P50、Pmax及P10。再者,作為流動式粒子像分析裝置係使用SYSMEX股份有限公司製造之「FPIA-3000S」,測定條件係如上所述。
按照上述方法,使用原子力顯微鏡(商品名:「Nanopics 1000」,
Seiko Instruments股份有限公司製造)求出試樣A及試樣B所包含之各片狀金屬顏料(片狀鋁顏料)之平均厚度t。
將試樣A及試樣B之各測定結果及計算結果示於表1。如表1所示,關於藉由實施例1所獲得之試樣A,P50為0.474μm,Pmax為3.359μm,P10為0.307μm,平均厚度t為0.0187μm。又,關於藉由比較例1所獲得之試樣B,P50為1.012μm,Pmax為9.629μm,P10為0.494μm,平均厚度t為0.0187μm。又,表1中,表示基於所獲得之各結果之P50/t之值與Pmax/P10之值。
參照表1,確認出藉由實施例1獲得之試樣A所包含之片狀鋁顏料之P50未達0.5μm。又,關於實施例1之試樣A,確認出Pmax為5.000μm以下。進而,已知關於實施例1之試樣A,與比較例1之試樣B相比,Pmax/P10之值較小,且粒度分佈較窄。
使用試樣A及試樣B製作評價用金屬組合物A及評價用金屬組合物B,並使用評價用金屬組合物A及評價用金屬組合物B,藉由如下所述之方法,製作塗膜之特性評價用膜A及特性評價用膜B。繼而,藉由下述方法評價兩塗膜之特性。
以如下方式製作評價用金屬組合物及塗膜之特性評價用膜。首
先,以使片狀鋁顏料之固形物成分量成為1.0質量份之方式稱量上述藉由實施例1而獲得之試樣A,然後,利用10質量份之乙酸乙酯進行稀釋,進而添加4質量份之硝化棉漆(包含14重量%之硝化棉,且剩餘部分為甲苯、乙酸乙酯及醇等溶劑以及添加劑成分之混合物),藉此製備評價用金屬組合物A。同樣地,使用比較例1中獲得之試樣B製備評價用金屬組合物B。
其次,使用自動塗佈裝置(商品名:「PI-1210,TESTER產業股份有限公司製造),將上述製備之評價用金屬組合物A塗佈於PET膜(使用#8之棒式塗佈機,濕潤(wet)厚度:約18.3μm,速度7),其後,於室溫(25℃)下、空氣中自然乾燥1小時,藉此製作塗膜之特性評價用膜A。
同樣地,使用上述製備之評價用金屬組合物B製作評價用膜B。獲得之評價用膜A及評價用膜B具備金屬感。再者,由於比較例1之漿料所包含之片狀鋁顏料之粒徑較大,而難以將其供於噴墨印表機,故而此處藉由自動塗佈裝置製作各塗膜。
對製作之評價用膜A及評價用膜B之可見光透過率進行測定。可見光透過率係使用透過率測定裝置(商品名:「Z-1001DP」,日本電色工業股份有限公司製造)而測定。可見光透過率之數值越小,表示光線越難以透過,即掩蔽力越高。再者,各透過率係將形成塗膜之前之PET膜之透過率設為100%而算出,並與其進行比較而測出。
藉由目視觀察製作之評價用膜A及評價用膜B之掩蔽力。具體而言,使用直立支架形人工太陽照明燈(SERIC股份有限公司製造,本體XC-100形,支架形式ST-1500C),藉由目視以10等級評價塗佈膜之光線透過性(掩蔽力)。0表示未塗佈之PET膜,10表示完全地遮蔽光線之狀態。
將各掩蔽性之評價1及評價2之結果示於表2。如表2所示,已知於掩蔽性之評價1中,評價用膜A之透過性低於評價用膜B。又,已知於掩蔽性之評價2中,評價用膜A之掩蔽力高於評價用膜B。因此,已知實施例1之片狀鋁顏料可發揮較高之掩蔽性。
如上所述般對本發明之實施形態及實施例進行了說明,但最初便預定適當組合上述各實施形態及實施例之構成之情況。
應認為此次揭示之實施形態及實施例於所有方面均為例示而並非限制性者。本發明之範圍並非藉由上述之說明表示,而是藉由申請專利範圍而表示,且意圖包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
Claims (6)
- 一種片狀金屬顏料,其係片狀金屬顏料,於藉由流動式粒子像分析裝置測定上述片狀金屬顏料之情形時,個數分佈中之等面積圓直徑之50%累積頻度即P50未達0.500μm,且上述片狀金屬顏料係由鋁構成。
- 如請求項1之片狀金屬顏料,其中於藉由流動式粒子像分析裝置測定上述片狀金屬顏料之情形時,個數分佈中之等面積圓直徑之最大粒徑即Pmax為5.000μm以下。
- 如請求項1或2之片狀金屬顏料,其中上述片狀金屬顏料之平均厚度t相對於上述P50之比即P50/t為1以上且100以下。
- 一種片狀金屬顏料之製造方法,其包括如下步驟:準備包含由金屬構成之薄片之漿料;及高壓噴射上述漿料而將上述薄片微細化;且上述薄片係藉由真空蒸鍍法而獲得之鋁構成。
- 如請求項4之片狀金屬顏料之製造方法,其中上述進行微細化之步驟包括如下步驟:以70MPa以上之壓力將上述漿料自噴射部噴射至反應室內;及使上述噴射之上述漿料所包含之上述薄片碰撞配置在上述反應室內之硬質體。
- 如請求項4之片狀金屬顏料之製造方法,其中上述進行微細化之步驟包括如下步驟:以70MPa以上之壓力將上述漿料自噴射部噴射至反應室內;及藉由使自上述噴射部噴射出之上述漿料彼此碰撞,而使上述漿料所包含之上述薄片彼此碰撞。
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