JPH02305863A - 無機着色材，着色材分散ペーストト，および，塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、無機着色材、着色材分散ペースト、および
、塗料に関し、詳しくは、塗料等に着色するための無機
着色材と、塗料等を製造する際に、予め着色材を分散さ
せておく着色材分散ペース１−と、これら無機着色材や
着色材分散ペーストから製造される塗料に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

塗料等の原料として使用される着色材には、有機着色材
と無機着色材がある。両者を比較すると、有機着色材は
色の鮮明さ等に優れているのに対し、無機着色材は、安
定性が高く、耐熱性、隠蔽力、耐候性等に優れているの
で、耐久性の必要な用途等には、無機着色材が使用され
ることが多い塗料を製造するには、通常、粉体伏の着色
材を適当な樹脂等からなる分散媒体である展色剤に混練
し、展色剤に着色材を均一に分散させて、いわゆる着色
材分散ペーストを作り、この着色剤分散ペーストに、さ
らに展色剤や各種の添加剤、溶剤等を混合するようにし
ている。

塗料には、有機溶剤を含む、いわゆる油性塗料と、有機
溶剤の代わりに水を用いた水性塗料、および、溶剤を用
いない粉体塗料がある。油性塗料は、有害な揮発性の有
機溶剤を使用するので大気汚染や塗装作業者の健康被害
等の公害発生が問題となっており、これらの問題がない
水性塗料や粉体塗料の利用が拡大してきている。

一方、塗料の性能には、光沢、沈降安定性、色相安定性
等があるが、これらの性能を向上させるには、着色材を
塗料内に良好に分散させることが必要である。塗料にお
ける着色材の分散性は、着色材と展色剤との親和性が良
いものほど良好であり、この着色材と展色側の親和性は
着色材の表面性状に大きく影響される 着色材と展色剤となる樹脂との親和性を良好にする方法
としては、例えば、樹脂の側から酸／塩基的相互作用の
積極的な利用を図ったものとして特開昭５８−２１４６
８号公報に開示された技術があり、着色材となる顔料の
側に酸性点や塩基性点を付与し、酸／塩基的相互作用の
利用を図る技術が特開昭５８−２１７５５９号公報に開
示されている。

しかし、前記水性塗料や、油性塗料でもエポキシ樹脂や
フッ素樹脂のような酸・塩基的には中性の樹脂や非極性
の樹脂を用いた塗料系では、樹脂に酸性または塩基性の
官能基を持たせて着色材と樹脂の間に酸／塩基的相互作
用が生じるように、系を設計することが困難である。こ
のような場合には、一般にＳＰ（溶解度係数）の似たも
の同士は良く混ざるという考え方を適用して、顔料と樹
脂の間にＳＰ的に親和性を付与することが考えられてい
る。そして、本来、極性の表面を持つ無機着色材と、比
較的非極性である樹脂との親和性を向上させるには、無
機着色材表面の極性を低下させる必要がある。

上記のような考え方にもとづき、着色材の表面を改質処
理する技術には、従来、湿式法として、（１）シランカ
ップリング剤で処理する方法、（２）脂肪族アルコール
、脂肪酸等を用いて熱処理する方法があり、乾式法とし
て、（３）高温気相常圧流通方式を用いる方法（Ｂｕｌ
ｌ、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、Ｊｐｎ、、６０，２８３３．１
９’８７に開示）、（４）環状シリコンを気相で導入し
、着色材表面で重合させる方法（１９８６年度、色材協
会研究発表会講演予稿集ＩＢ−１０に開示）等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した、従来の、着色材の表面処理方法のうち、（１
）の方法は、処理条件の選択が困難であり、処理コスト
も高くつくという欠点がある。（２）の方法は、非処理
物である着色材の表面の化学的性質によって処理できな
い場合がある。例えば、脂肪族アルコールを用いる場合
には、着色材の表面が中性もしくは微酸性のものに限ら
れてしまう。また、処理された着色材を水雰囲気下で用
いると、加水分解によって処理層が着色材表面から離脱
してしまうという欠点があるので、水性塗料には通用で
きない。

（３）の方法は、反応に７゛００〜８００℃もの高温を
用いる必要があり、着色材によっては、高温のために色
相の変化を起こす欠点があり、（４）の方法は、反応に
使用できる七ツマ−が特殊なシリコン化合物であるため
、着色材の種類や分散させる樹脂材料の組み合わせが自
由に選択できない。

そこで、この発明の課題は、前記のような無機着色材に
おいて、塗料等の分散媒体に対する分散性が良好で、塗
料等の諸性能を向上できるとともに、適用できる無機着
色材の種類や組み合わせる展色剤等の分散媒体の種類の
幅が広く、特に水性塗料や中性または非極性樹脂からな
る塗料に適したものを！二供することにある。また、上
記のような無機着色材を用いた着色材分散ペーストおよ
び塗料を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決する、この発明のうち、請求項１記載の
無機着色材は、表面に、有機化合物を低温プラズマ重合
してなる非極性基を有するようにしている。

無機着色材の材料としては、酸化チタン、亜鉛華、弁柄
、黄色酸化鉄、黄鉛、群青、アルミニウム粉、マイカ粉
、その他、塗料等に用いられる通常の無機着色材が使用
される。この無機着色材の素材自体の表面は極性を有し
ている。

有機化合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、
スチレン等の芳香族炭化水素化合物や、シクロヘキサン
、シクロブタン、ＴＨＦ　（テトラヒドロフラン）等の
脂環式化合物、上記化合物に水素や炭素以外の元素を含
んでいるもの、例え；よ、オクタフルオロシクロブタン
等の含フツ素化合物、その他、低温プラズマ重合が可能
で、無機着色材の表面に非極性基を形成することができ
る有機化合物が使用される。

無機着色材の表面に、非極性基を形成する方法としては
、低温プラズマ状態にある前記有機化合物を、粉体状の
無機着色材に接触させることによって、無機着色材の表
面で、前記有機化合物をプラズマ重合させて非極性基を
形成する。無機着色材の表面のうち、全部を非極性基に
してもよいし、一部のみを非極性基にしてもよいが、少
なくとも、処理前の表面よりも、非極性基が増え、極性
が低下するような処理を行う。

低温プラズマ処理は、通常の各種材料に対する処理と同
様の装置および方法で実施されるが、有機化合物ガスの
蒸気圧が、室温でＱ、　ｌ　ｔｏｒｒ以上で実施するの
が好ましい。また、有機化合物のプラズマ雰囲気の圧力
が０．１〜１Ｑｔｏｒｒで実施するのが好ましく、さら
に望ましくは０．５〜３　ｔｏｒｒの範囲で実施する。

プラズマ処理における投入電気エネルギーは、被処理無
機着色材の単位表面積当たり１　ｍＷｈ／ｍ”以上で実
施するのが好ましい。

このようにして製造された無機着色材は、通常の手段で
、適当な展色剤に分散させて、塗料を製造するための着
色材分散ペーストを製造したり、塗料を製造するために
利用されるほか、化粧品等の着色材として利用する等、
通常の着色材と同様に各種の分散媒体に分散させて、任
意の用途に使用することができる。

塗料の展色剤等、この発明にかかる無機着色材を分散さ
せる分散媒体の材料としては、水溶性アクリル樹脂等の
各種水溶性材料やフッ素樹脂等の各種非極性材料が好ま
しい。

請求項２記載の着色材分散ペーストは、請求項１記載の
無機着色材を、展色剤に分散してなるようにしている。

展色剤は、各種樹脂に必要に応じて適当な溶剤や添加剤
を加えたりしたものであり、通常の塗料に使用されてい
るのと同様のものが用いられる。

この展色剤の材料は、前記したように、水溶性材料また
は非極性材料が好ましい。無機着色材を展色剤に分散す
る方法や使用する装置等は、通常の塗料製造と同様に実
施される。

請求項３記載の塗料は、請求項１記載の無機着色材、ま
たは、請求項２記載の着色材分散ペーストを含有するよ
うにしている。

塗料は、通常、着色材分散ペーストに、さらに展色剤、
有機溶剤や水等の溶媒、可塑剤、乾燥剤、硬化剤、分散
剤、乳化剤等の各種添加剤を加えて急造される。具体的
な使用材料や製造工程は、通常の塗料と同様に実施され
る。なお、着色剤分散ペーストを用いず、直接、無機着
色材を加えてもよい。この発明にかかる無機着色材を使
用して製造する塗料としては、前記したように、水溶性
樹脂を用いる水性塗料や、中性または非極性樹脂塗料が
好ましい。

〔作　　用〕

素材自体の表面は極性を有する無機着色材に対して、表
面に有機化合物を低温プラズマ重合することによって非
極性基を形成しておくと、無機着色材の表面の極性が低
下するか非極性になる。

無機着色材の表面が、極性が小さかったり非極性であれ
ば、塗料の展色剤等の分散媒体が非極性材料からなるも
のに対して、無機着色材の表面の親和性が良好になって
、無機着色材の分散性が向上する。

特に、水溶性樹脂からなる分散媒体に対しては、水溶性
樹脂の疎水基が無機着色材の非極性基と結合する、いわ
ゆる疎水性相互作用によって吸着し、一度分散された無
機着色材同士が再凝集するのを阻止でき、水溶性樹脂の
中に無機着色材がバラバラの状態で分散されるようにな
るので、無機着色材の分散性および分散安定性が向上す
ることになる。

（実　施　例３ 添付図面は２、無機着色材のプラズマ処理装置の概略構
造を示している。フラスコ状の処理容器１０は、５００
ｍ１の容量を有し、首部に駆動ヘルド１１を介して駆動
モータ１２に連結されていて、無機着色材等の処理物Ｐ
を収容して、回転攪拌しながらプラズマ処理を施せるよ
うになっている。

処理容器１０には、ガス供給パイプ２０が接続され、ガ
ス供給パイプ２０の他端には、有機化合物の供給源とな
るガスシリンダー２１が設置されている。パイプ２０の
途中には、ガス流量計２２や圧力計２３あるいはバルブ
２４等が取り付けられている。処理容器１０には、真空
吸引パイプ３０も接続され、この真空吸引パイプ３０は
、トラ・ノブ３１を経て真空ポンプ３２に接続されてお
り、処理容器１０内のガスを吸引脱気できるようになっ
ている。処理容器１０の首部途中と底部下方には、一対
の電極４０．４１が設けられ、一方の電極４０は接地さ
れ、他方の電極４１は、インピーダンス・マツチング回
路４２を経て高周波電源４４に接続されている。高周波
電源４４には１３．５６Ｍｔ（ｚの高周波発生器４３が
設けられているとともに、商用電源に接続されている。

上記のような処理装置を用いて、無機着色材の低温プラ
ズマ処理を行う。

一実施例１− 無機着色材となる酸化チタン（石屋産業側製、クイベー
クＣＲ−５０）５０ｇと、ガラスピーズ（東芝バロティ
ー二＠製、ＣＢ５０３Ｍ）５０ｇを、前記処理装置の処
理容器１０に入れ、１Ｏ−１ｔｏｒｒまで脱気した後、
有機化合物の反応ガスとしてスチレン蒸気を処理容器１
０内に導入し、圧力がｌ　ｔｏｒｒになるように調整し
た。電極４０．４１間に１３．．５６　ＭＨｚの高周波
を印加して、低温プラズマを発生させた。印加電力５０
Ｗで３０分間処理することによって、表面に非極性基を
有する無機着色材Ａを得た。

上記工程において、反応ガスをトルエン、シクロヘキサ
ン、ＴＨＦに代えて同様の処理を行い、無機着色材Ｂ−
Ｄを得た。また、処理時間を３０秒にした以外は、無機
着色材Ａの製造と同様の処理を行い、無機着色材Ｅを得
た。

上記のような各無機着色材Ａ−Ｅおよび未処理の無機着
色材を、展色剤となる水溶性アクリル樹脂（酸価６０、
数平均分子量６０００のアクリル樹脂をジメチルエタノ
ールアミンで中和して水溶化したもの）を用いて、下記
第１表に示す配合で、容量２００ｍ１の卓上型ＳＧミル
によって分散し、水性の着色材分散ペーストａ　ｗ　ｅ
およびＸを得た。

このようにして　得られた着色材分散ペーストａ　−ｅ
およびＸの特性を下記のようにして測定し、その結果を
第１表に示している。

まず、着色材分散ベースｌ−ａ　％　ｅおよびＸを、ド
クターブレードでガラス板に塗布し、乾燥後、６０°鏡
面光沢値を測定した。また、コーンプレート型粘度計（
東京計器■製、Ｅ型）を用いて、ずり速度を１．９２〜
３８４．５ｅｃ−’まで変化させて粘度測定を行い、Ｃ
ａ５ｓｏｎの式により降伏値を求めた。

以上の結果をみれば、未処理着色材を用いた分散ペース
ｌ−ｘに比べて、この発明の実施例となる着色材分散ペ
ースｌ−，ａｘｄは、何れも高い光沢を有し、また、降
伏値が小さいことから流動性も向上していることが判り
、この発明の効果が実証できた。なお、処理時間が短い
無機着色材Ｅを用いた分１１にペーストｅでは、分散ペ
ーストａ等に比べて処理効果が低かった。このことから
、投入電気エネルギーはｌ　ｍＷｈ／ｍ”以上あること
が好ましいことが判る。

一実施例２− 上記実施例１で得られた着色材分散ペーストｂおよびＸ
を、実施例１と同し水溶性アクリル樹脂および水溶性メ
ラミン樹脂（三井東圧Ｃ＋ｌ製、サイメルー３０３）を
展色剤として用い、下記第２表の配合にしたがって、溶
解して水性塗料ｂ′およびＸ′を得た。

これらの塗料ｂ′およびＸ′を、ドクターブレードでブ
リキ坂に塗布し、３０分放置した後、１５０°Ｃで２０
分間焼き付けて得られた塗膜と、塗料を製造してから４
０℃で２週間貯蔵したものを、上記と同様の方法で形成
した塗膜とに対し、２０°鏡面光沢値を測定した。その
結果を第２表に示している。

つぎに、実施例１で用いた水溶性アクリル樹脂と、有機
着色材であるカーボンブランク（三菱化成（（′４製、
ＭＡ−１００）および水溶性メラミン樹脂（三井東圧■
製、サイメルー３０３）を用いて黒色塗料を製造し、白
色塗料である前記塗料ｂ′およびＸ′と混合した。混合
比は、黒色塗料のカーボンブラックと塗料ｂ′およびＸ
′の酸化チタンの重量比が１　：１８０になるように設
定した。

これらの混合塗料を、ドクターブレードでブリキ坂に塗
布し、３０分間放置した後、生膜の一部を指でこすり　
（ラビングテスト）、その後、１５０℃で２０分間焼き
付けた。

こうして得られた硬化塗膜に対し、指でこすった個所と
、こすっていない個所の色差（ΔＥ）を測色色差計（ス
ガ試験機製、５Ｍ−４型）によつ測定した。その結果を
第２表に示す。

第２表 以上の結果をみれば、この発明の実施例である塗料ｂ′
は、未処理の無機着色材Ｂを含む塗料Ｘ′に比べ、高い
光沢を有するとともに、貯蔵後でも光沢の低下が認めら
れないことから、貯蔵安定、性にも優れていることが実
証された。また、混合、塗料に対するラビングテストの
結果、この発明の実施例にかかる無機着色材Ｂを用いた
塗料のほうが、明らかに色差が小さく、混色安定性にも
優れていることが実証できた。

一実施例３− 前記実施例１の無機着色材Ａの処理工程において、反応
ガスとしてオクタフルオロシクロブタンを用い、処理時
間を３時間にした以外は同様の処理方法で、無機着色材
Ｆを得た。

この無機着色材Ｆと未処理の無機着色材を、下記第３表
の配合にしたがい、非極性樹脂であるフッ素樹脂（旭硝
子■製、ルミフロンＬＦ−１００）を用いて分散させて
、着色材分散ペースＩ−ｆおよびｙを得る。この分散過
程で、分散途中の着色材分散ペーストに対してグライン
ドゲージ試験を行い、粗粒部の読みが１０ミクロン以下
になるまで、分散処理を繰り返し、それに要した時間を
測定した。その結果を第３表に示している。

第３表 表中、配合成分の数値は重量部である。

以上の結果をみれば、この発明の実施例である着色材分
散ペーストｒは、未処理着色材を用いたものに比べて、
分散時間が２分の１になっており、分散速度が速く分散
性が良好であることが実証できた。これは、無機着色材
Ｆの、非極性のフッ素樹脂に対する親和性が、極性の高
い未処理の着色材に比べて、はるかに良好であることに
よる。

〔発明の効果〕

以上に述べた、この発明によれば、無機着色材の表面に
、有機化合物を低温プラズマ重合してなる非極性基を形
成しておくことによりて、無機着色材の表面を非極性に
するか、極性を大幅に低下させることができ、塗料の展
色剤等、着色材の分散媒体として非極性の材料を用いた
場合に、分散媒体と着色材との親和性が良好になり、分
散性が向上する。また、疎水性相互作用による安定化が
図られ易くなるので、水溶性の材料に対する分散性も向
上する。その結果、分散媒体への無機着色材の分散性が
良好であることが要求される各種用途において、分散性
に影響される種々の性能を向上でき、例えば、無機着色
材を展色剤に分散させた着色材分散ペーストや塗料とし
て、光沢や貯蔵安定性、混色安定性等の諸性能が向上す
る。

特に、従来、無機着色材の分散性が悪いために性能が劣
っていた、水性塗料や中性または非極性樹脂塗料の性能
を格段に向上させることができ、これらの塗料の用途や
需要の拡大に貢献できる。

無機着色材の分散性を向上させるための処理として、有
機化合物を低温プラズマ重合するという、比較的操作が
簡単で処理能率が高い方法を採用しているので、製品の
生産能率が高く製造コストも安価である。しかも、無機
着色材の種類によって処理が出来なかったり、処理条件
が大きく変わったりすることがないので、使用できる無
機着色材の種類の幅が広く、どのような種類の無機着色
材に対しても簡単に分散性を向上させ得る。

また、この発明にかかる無機着色材は、特定の化合物か
らなる分散媒体に対してのみ、分散性の　′向上効果が
あるのでなく、水溶性の分散媒体や、非極性の分散媒体
であれば、任意の分散媒体に対して、分散性を向上させ
ることができるので、適用できる分散媒体の種類の幅も
広い。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明にかかる無機着色材の製造に用いる低温プ
ラズマ処理装置の概略構造図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面に、有機化合物を低温プラズマ重合してなる非
   極性基を有する無機着色材。 ２、請求項１記載の無機着色材を、展色剤に分散してな
   る着色材分散ペースト。 ３、請求項１記載の無機着色材、または、請求項２記載
   の着色材分散ペーストを含有する塗料。