JPS61123674A - フレ−ク状亜鉛粉末組成物 - 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」 本発明はフレーク状亜鉛粉末組成物に関し、更に詳しく
は塗料用として好適な亜鉛又は亜鉛基合金のフレーク状
粉末組成物に関する。

「従来の技術」 近年、鉄鋼の防錆用に有機系、無機系のジンクリ、チ（
インドと称される亜鉛末塗料が多用されているつこれら
の塗料に使用される亜鉛末原料は。

一般に蒸留法で得られる平均粒径、２〜１０μの球状亜
鉛末である。

ところが、この球状亜鉛末忙は、一般に以下に述べる欠
点がある。すなわち、比重が約７と大きいのに球状で抵
抗が小さいため、貯！中の端内あるいは作業中に沈降し
てしまうこと、及び球状であるが故に表面積が小さく、
充分な防錆力を得るには粒子が互いに接触する程密に充
填しなければならず、必然的に塗膜中の亜鉛濃度は高く
せざるを得ないことなどである。この結果、塗膜強度の
問題、あるいは厚膜に塗装された場合の塗膜のワしくク
ラック）、溶接、溶断不良、あるいはそれらの作業時の
亜鉛ヒユームによる労働衛生上の問題点があった。

これらの問題点を解決、改善するため塗料用亜鉛末をフ
レーク化する事は従来よ〕知られておシ。

各種文献に発表されている。すなわち、球状亜鉛末を表
面積の大きいフレーク状亜鉛に代えるととにより、亜鉛
粒子の互いの接触が密になるため、亜鉛未使用量を大幅
に低減することが可能になり。

上記の問題解決に有効な手段とされている。

しかしながら、フレーク状亜鉛を用いた亜鉛末塗料は、
−膜化されてないのが現状である。その理由は、高価格
となる点の他に以下の制約を受けるためである。すなわ
ち、従来の亜鉛フレークは、充分にフレーク化するため
忙は、ステアリン酸。

オレイン酸等の高級脂肪酸および／または、これ等の亜
鉛塩、アルミニウム塩等の金属塩を有機系粉砕助剤とし
て、１．５〜５チ重量％の範囲で添加するため、得られ
た亜鉛フレークは、これらの粉砕助剤残留物で表面がコ
ーティングされており使用に際しては大幅な制約を受け
る点にある。即ち、これらの亜鉛フレーク粉末を用いた
亜鉛末塗料は、粉末表面が高級脂肪酸で覆われているた
め、亜鉛系金属の本来有する機能が充分発揮されず、防
錆力が劣シ、且つ白錆の発生が著しい等の欠点がある。

そこで本発明者らは、亜鉛フレークに付随する有機系粉
砕助剤の悪影響を排除して、亜鉛フレーク本来の優れた
塗料用機能を発現させる方策について鋭意検討した結果
、有機系粉砕助剤の含量をある限定範囲内に抑えること
によって、上記問題点が解消されることを見出した。こ
れＫついては。

既に特願昭和５８年１９５３５２号を出願している。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、上記発明と関連し、さらに諸性能、特に貯蔵
安定性、白錆発生性を抑制したフレ、−り状亜鉛及び亜
鉛基合金粉末組成物に関するものである。

「問題点を解決するための手段」 すなわち１本発明は高級脂肪酸ならびに高級脂肪酸の周
期律表１１Ａ、ＩＩＢ及びＩＡＩＩの金属の塩の含量が
０．１〜０．５重量％であシ、かつ超微粉シリカ、超微
粉アルミ＋および／または超微粉酸化チタンの含量が０
．１〜５．０重量％である亜鉛又は亜鉛基合金のフレー
ク状粉末からなることを特徴とするフレーク状亜鉛粉末
組成物に関する。

以下、本発明を具体的に説明する。

本発明のフレーク状亜鉛粉末組成物は、高級脂肪酸およ
び／またはその塩と超微粉シリカ、超微粉アルミナおよ
び／または超微粉酸化チタンを同時に含有し、互いに補
完関係にあることを特徴とする。即ち、上記のような有
機系粉砕助剤或は無機系粉砕助剤を上記範囲内で単独に
用いた場合。

いずれの場合も充分フレーク化されなく、亜鉛粒子の凝
集が起るのに対し、併用してはじめて満足ゆく亜鉛フレ
ークが得られ、又、塗料化した場合も優れた性能を発揮
する。

本発明に用いられる超微粉シリカ、超微粉アルミナおよ
び超微粉酸化チタンはそれぞれ単独で用いてもよく、又
併用も差しつかえない。凝集防止効果の点から亜鉛粒子
表面にこ゛れらの超微粉粉末を均一に分散付着させるこ
とが必要である。超微粉シリカ、超微粉アルミナ、超微
粉酸化チタンとしては、５０−以下の１次粒子の平均粒
子径を有するものが好ましい。５０ｍμを超えた粉末は
、充分な比表面積をもたないため、亜鉛粉末の表面を充
分に覆うことができず粉砕時に凝集等の原因になる。こ
れら超微粉粉末の添加量は、亜鉛粉末に対し０．１〜５
．Ｑ　ｖｔ％である。０．１％以下の場合は、白錆防止
効果が低下し、助剤効果にも乏しい。他方、ｓ、　０１
以上だと、白錆防止効果は向上するが亜鉛粒子表面を密
（覆い、亜鉛粒子間の金属接触を妨げ亜鉛末塗料の犠牲
防食作用を低下させる。

さらに有機系粉砕助剤の効果を減少させるため、得られ
る亜鉛フレークの形状も悪くなシ、粉末の凝集によシ収
率も低下する。

本発明で使用される高級脂肪酸および／またはこれらの
高級脂肪酸の金属塩における高級脂肪酸とはステアリン
酸、オレイン酸、ラウリン酸等である。これら金属塩と
しては、Ｃａ塩、Ｚｎ塩、紅塩等の周期律表第１１Ａ族
（アルカリ出金属）、第■Ｂ族（亜鉛族）、第ＩＩＩＡ
族（アルミニウム族）からなる金属塩が好ましく使用さ
れる。これらの有機系粉砕助剤の添加量は、亜鉛粉末量
に対し０．１〜０．５　ｗｔチとする必要がある。０．
１　ｆｔ％以下の場合は、助剤効果に乏しく　０．５　
ｖｔ％以上の場合は、亜鉛粒子表面を覆うため、亜鉛の
防食作用を低下させるからである。

本発明の亜鉛粉末は塗料化の観点からフレーク状である
こと、およびそのサイズが重要な要素であろうすなわち
、フレークの一片は最大１００μ以下、平均厚み５μ以
下、平均長径１．５〜３０μでアスイクト比（平均長径
／厚み）は３以上の偏平状（片状物）であることが好ま
しい。すなわち、最大長さが１００μを超えると塗装時
忙スグレーガンの詰りの原因となり、且つ塗膜は平滑な
表面が得られない難点がある。又、亜鉛フレークの平均
厚みが５μを超え、平均長径が３０μを超え、且つアス
イクト比が３未満であると、フレーク°は充分な比表面
積を持つことができなくなり、防錆力、厚膜性等に対し
フレークの持つ特徴を発揮することが出来ない。さらに
、この場合にはエチルシリケート及びアルカリシリケー
トをビヒクルとした無機系シンクリッチペイントに使用
した場合、クラ、り膜厚の向上にも効果がない。

好ましいフレークの形状としては、最大長さ５０μ以下
、平均厚み０．５〜２．０μ、平均長径２〜１５μ、ア
スイクト比５〜１５である。この条件を満たし、且つ有
機系及び無機系粉砕助剤量が先述の範囲内であれば、後
述の実施例で確認された如く、乾燥塗膜中の亜鉛含有量
が５０重量−以下でも、球状亜鉛末８０重量％以上の防
食性に充分匹適する。又、エチルシリケートをビヒクル
とした無機−系ジンクリッチ（インドに使用した場合、
一般の球状亜鉛末では、り２ツクの発生膜厚が５０μ以
下であるのに対し、上記条件を満足した本発明の亜鉛フ
レークを使用すると１５０μ以上を示す。

又、上記条件は、亜鉛のフレークだけでなく、Ｚｎ−Ａ
ｔ−Ｍｇ等の亜鉛基合金のフレークにも充分適用される
。

本発明の亜鉛フレークは、例えば以下の方法忙よって得
ることができる。

（１）　　亜鉛粉末１００００重量超微粉シリカ超微粉
アルミナおよび／または超微粉酸化チタン０．１〜５．
０重量部を添加、充分攪拌・混合する。

（２）　　（１）で得□た混合物忙対し、０．１〜０．
５重量部のステアリン酸等の有機系粉砕助剤を加え、ボ
ールミル、振動ミル等で粉砕しフレーク化する。

（３）篩分けくより粒度調整する。

「実施例」 さら（実施例、比較例に基づき具体的忙説明する。実施
例、比較例で得たフレーク状亜鉛粉末組成物は、後述の
方法で塗料化し性能を確認した。

これらの結果も後述の表に示す。

実施例１〜６（試験／Ｉ６　／／６１〜２０）平均粒径
１５μの球状亜鉛粉末１００重量部に平均粒径１２ｍμ
の超微粉シリカ（日本アエロノル■商品名ＡＦ２ＲＯ８
ＸＬ２００）、平均粒径２０ｍμの超微粉アルミナ（日
本アエロ・ゾル株商品名ＡｌｕｍｉｎｉｍＯｘｉｄ・Ｃ
）、平均粒径３０ｍμの超微粉酸化チタン（日本アエロ
ジル■商品名Ｔｌｔａｎｉｕｍ　□ｃｌｄ＠Ｐ２５）を
単独或は併用で０．１〜５．０重量％添加し、攪拌機〈
て１０分間攪拌混合した。混合物に有機系粉砕助剤を亜
鉛粉末１００重量部に対し、　０．１−０．５重量％添
加し、さらに１分間攪拌させたものをボールミルで５　
ｆｉｒ粉砕しフレーク状亜鉛粉末組成物を得た。ボール
ミルの運転方法は以下のよう忙行りた。内容積２０ｔの
ボールミルに直径１２　ｒａ／ｍの鋼球１０１９と直径
２０　ｒｒｖ’ｍの鋼球１０ｋＩｉを入れ、先に示した
前処理を施した亜鉛粉末を２　ｋｊＦ仕込み５時間運転
した。

実施例７（試験層　４２１〜２４） 平均粒径２０μ、Ｚｎ　−１０％　Ａｔ−０，１％　Ｋ
ｇの亜鉛基合金粉末１００重量部忙ステアリン酸０．５
重ｉｓと上記超弊粉シリカ０．５重量％を添加しボール
ミルで粉砕し、フレーク状亜鉛粉末組成物を得た。粉砕
助剤の添加、攪拌方法及びボールミルでの粉砕方法は実
施例１〜６と同様とした。

比較例１．（試験扁　）駈１〜４） 亜鉛粉末１００重量部に上記超微粉シリカ１．０重量％
添加し、攪拌した混合物にステアリン酸０．０５重量％
添加しボールミルで粉砕した。原料の亜鉛粉末、粉末の
攪拌混合条件、ボールミルの運転条件は実施例と同一と
した。尚、以下の比較例２〜６においても、これらの条
件は実施例と同様である。

比較例２．（試験Ａ　　Ａ５〜６） 上記超微粉シリカ０．５重量％とステアリン酸１、５賞
ｆ％を用いて粉砕した。

比較例３．（試験４　４７〜８） 上記超微粉アルミナｏ、ｏｓｘｔ＊とオレイン酸０、５
重１１１Ｊを用いて粉砕した。

比較例４、（試験Ｉ６　Ｉ６９〜１ｏ）上記超微粉シリ
カ６、０　ｆｉ量チとステアリン酸０．２重ｔチを用い
て粉砕した。

比較例５．（試験Ａ　　／ｌ６１１−１２）ステアリン
酸３．５ｔＪ［を用いて粉砕した。

比較例６．（試験Ａ　　Ａ　１３〜１４）上記超微粉シ
リカ２．０重ｔｅｓを用いて粉砕した。

比較例７．（試験扁１５〜１８） 平均粒径５μの従来の塗料用球状亜鉛末をそのまま比較
例に用いた。

以上の方法によシ、形状・粉砕助剤種及び含有量の異な
った種々の亜鉛粉末組成物を作シ、これ等亜鉛粉末組成
物および亜鉛粉末組成物を用いた亜鉛末塗料の性能試験
を実施した。結果くついては、後述の表等に示されたと
おりである。尚、塗料化に当うては、以下の条件で実施
した。

ア、塗料用樹脂 ■　−波型エポキシエステル樹脂（商品名：ハリ７ター
ルナ６０３播磨化成工業（株））。

■　エチルシリケート縮合物（日本コルコート社製エチ
ルシリケート４０とイソグロビルアルコールを混合し１
部分加水分解させて得た無機ジンクリ、チイイント用バ
インダー。この時の加水分解率は９５％とし、不揮発分
は２０％とした。尚、加水分解率とは、エチルシリケー
ト４０が加水分解によ、り　５ＩＯ２に変化する化学量
論的な水の量を加水分解４１００俤とした時の水量を云
う。

イ、塗膜中の亜鉛及び亜鉛基合金量 乾量基準で４０％及び８５％の２つの水準とし、比較の
ために蒸留法で得られた平均粒径５μの球状亜鉛末を加
えた。

これらを常法に従い塗料化した。今回のテストは亜鉛粉
末組成物の性能差を明確にするため、顔料分としてはフ
レーク状粉末あるいは球状亜鉛末とした。

次に１表の亜鉛粉末組成物および亜鉛末塗料の試験方法
くついて以下に述べる。表中のビヒクルの種類で、ＥＰ
　、　ＥＳはそれぞれ前述の一波型エポキ　　。

ジエステル樹脂及びエチルシリケート縮合物である。

ア、亜鉛粉末組成物の貯蔵安定性 亜鉛粉末組成物１ゆを内容ｆ１ｚの蛋付丸型缶に入れ、
温度５０℃、相対湿度８０％の雰囲気で１ケ月放置した
。粉末の凝集程度を目視にて相対評価した。評価は○〜
×で示しその基準は以下のようである。

Ｏ：凝集はほとんど見られなく良好である。

Δ：やや凝集は見られるが、再使用は可能である。

×：凝集し再使用は不可能である。

イ、防錆性 赤錆の発生度を◎〜×で示した。

その基準は、ＡＳＴＭ−Ｄ６１０／５ＳＰＣ−Ｖｉｓ　
２）９〜１０点を◎、７〜８点を○、５〜６点をΔ、１
〜４点を×とした。

り、白錆の発生度 相対評価とした。少ない方から◎○Δ×で示した。

−素地付着性 ショットプラスト銅板（日本テスト・クネル社製）にエ
アースグレーで塗装し、２０℃、７５％Ｒ−ＨＫ調整し
た室内で１週間乾燥させた後、２　ｒｒｖ’ｍ　２５ケ
のゴバン目チーグチストを実施し、１〜１０点の１０点
法で採点した。

オ、厚膜時のクラック膜厚 上配工と同様の条件で乾゛燥させた塗板のクラックの有
無を目視忙て判定し、クラック発生膜厚を測定した。判
定は膜厚〉１５０μを◎、１５０〜１００μを○、およ
び〈５０μを×とした。

力、顔料の沈降性 エチルシリケートをペースとしたものは、塗料の不揮発
分を６０％に調整して、２０℃で５時間静置した状態を
観察した。エポキシエステル樹脂をベースとしたものは
、塗料の不揮発分を６０％に調整して、５０℃で２４時
間靜装した後の状態を観察した。

これらの観察結果を◎〜×で示した。

◎沈降物は全くなく非常に良好。

○軟沈降物はわずかＫあるが、容易に再分散する。

Δ顔料分のほとんどが軟沈降し、再分散に時間を要す。

×ハードケーキを形成し、再分散に長時間を要する。

キ、エアレススグレー性 圧ａ比３０：１のエアレス・スグレー装置を用い、−次
圧３　！ｃＩＰ１０ｎ”で、チ、グサイズ１６３−６１
９（日本グレイ社製）を使用して、ノズルルチッグの詰
シをチェックした。

Ｏチッグの詰シはほとんどなく連続的にスグレー可能。

６３０分間に１同種度の詰りはあるが、スグレー性（問
題なし。

×２〜３分に１回以上の詰シがあり、連続スグレー不可
。

尚、特（ことわらない限シ、乾燥拡２０℃、７５ＳＲ−
Ｈの室内で行い、クラ、り膜厚の測定以外の膜厚は２０
±２μにフントロールした。

表に示した結果から明らかなよう忙ステアリン酸等の高
級脂肪酸及びこれ等の塩を０．１〜０．５重ｔ＊かつ超
微粉シリカ等の無機系粉砕助剤を０．１〜５．０重量％
含んだ系は、得られたフレークの形状、収率、貯蔵時の
安定性についても良好で、これらフレーク状亜鉛粉末組
成物を用いた塗料性能も防錆性、白錆発生性等について
優れた性能を発揮した。一方、有機系粉砕助剤或は無機
系粉砕助剤が上記範囲内を逸脱したものは、粉砕過程或
は塗料性能の点で問題が発生した。すなわち、有機系粉
砕助剤が不足する場合は、充分フレーク化されず亜鉛粒
子の凝集が発生し、他方０．５重量−以上と過剰の場合
は防錆性が劣る。無機系粉砕助剤が不足する場合も同様
に亜鉛粒子の凝集が起り、充分フレーク化されかい。他
方過剰の場合は同様に防錆性が劣る。

粉砕時の凝集は１５０　ｒｎｓｓｈ（１０５μ）の収率
で表に示した。凝集の起った系は収率が低くなっている
。

又、性能試験の結果、無機系粉砕助剤添加量と白錆の発
生性は、はぼ反比例の関係にあシ白錆の抑制作用を有す
ることがわかった。従って、無機系粉砕助剤は白錆の調
整剤として、系により上記範囲内で適量使用すればよい
。

これ等を項目別に詳述すると以下の通シである。

１）亜鉛粉末組成物の貯蔵時における吸湿等による凝集
は、本発明の組成物ではほとんど認められなかった。

２）従来の球状亜鉛末に較べ防錆力が優れている。本発
明の亜鉛及び亜鉛基合金フレークは、乾燥塗膜中に４０
％の含有で球状亜鉛末を８５％含有した系と同等かそれ
以上の防錆力を示している。

これは、形状がフレークの場合、球状に較ぺ比表面積が
極めて大きいため、粒子間の接触が密に保たれ隠蔽性が
高いことによるものと思われる。

すなわち、亜鉛末塗料中の亜鉛含有量を大幅に低減する
ことが可能で、塗料設計時の自在性の大幅な上昇につな
がり、極めて好都合である。

３）　　白錆Ｏコントロールが容易である。本発明で規
定する範囲内で超微粉粉末の添加量を変更することによ
り白錆の発生を抑制することが可能である。白錆の過度
の発生は塗膜寿命を短縮するのみでなく、上塗り性の阻
害等の弊害となり、適用範囲も大幅な制約を受けること
になる。

４）表よシ明らかな様に本発明の亜鉛フレークを用いた
系はクラ、り膜厚が大幅に向上した。従来からフレーク
状の顔料は塗膜の硬化時の内部応力を緩和する事がよく
知られており、タルク或はマイカ等がその用途に広く使
用されているが、本党明の亜鉛フレークにも轟然その効
果がある事が確ｘｙされ、亜鉛末塗料の厚膜化を考える
場合、極めて有効である。但し、比較ｆＩＩ１．４及び
６から判るように７スベクト比が３以下の場合は、その
有効性はほとんど認められなかりた。又、素地付着性も
球状亜鉛末と同等で何ら問題ない。

５）塗料の貯蔵安定性、特に顔料の沈降性は球状亜鉛末
の沈降が激しく、又、比較例１．４及び６のアスイクト
比の小さいものもその傾向がある。

６）エアレス・スプレーでのｊンの詰りハ、−片の長さ
が大きくなると悪くなる傾向にあ）、最大長さが１００
μを超すとその現象は顕著になる。

又、この様な組粒を含む塗膜は平滑な表面か得られない
ことも判った。

以上の様に、本発明のフレーク状亜鉛粉末組成物は極め
て優れた性能を有し、製造工程も簡素化されているため
得られるフレークの品質も極めて安定なものである。同
時に、有機系粉砕助剤含有量が極めて僅少なため、その
使用に何ら制限がない。

又、硬化乾燥性及びその他め塗膜物性、塗膜性能につい
ては従来の球状亜鉛末と何ら変わるところがなく、従来
同様の取シ扱いで差しつかえないことは言うまでもない
ことである。

「発明の効果」 以上から明らかな如く、本発明は以下の優れた特徴を有
するフレーク状亜鉛粉末組成物を提供することを可能と
した。

（１）　　貯蔵安定性に優れ、篩分けも容易である。

、　超微粉シリカ、アルミナ、酸化チタン粉末によシ貯
蔵中の吸湿による凝集が抑えられ、貯Ｒ後の分散性の優
れた粉末である。又、篩分けも容易である。

（２）　　防錆性に優れている。

有機系粉砕助剤の含有量が僅少なため、塗膜中において
亜鉛粒子間の金属接触が充分忙保たれ防清性にすぐれて
いる。

（３）　　白錆の発生が少ない。

超微粉シリカ、アルミナ、酸化チタン、粉末で亜鉛粉末
表面を覆っているため、亜鉛粒子の活性度が適度に抑え
られ、塗膜の白錆の発生が少ない。

父、超微粉粉末量によシ白錆発生性のコントロールも可
能である。

（４）　　安定した品質のフレーク状亜鉛粉宋組成物が
経済的に得られる。

工程か簡素なため得られるフレーク状亜鉛粉末組成物の
品質は安定しておシ、又、経済的である。

手続補正書 昭和６０年　１月１１日 特許庁長官　　志　賀　　　学　　殿 １、　事件の表示 特願昭５９−２４４３５８号 ２、　発明の名称 フレーク状亜鉛粉末組成物 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　三会特殊塗料株式会社 ４、代理人 住所　東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４ＯＪ
ｉビル明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、　補正の内容 明細書の第１４頁１５行の「銅板」を「鋼板」とする。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリカ、アルミナ、酸化チタンから成るグループ
   から選ばれた超微粉金属酸化物の含量が０．１〜５．０
   重量％であり、かつ高級脂肪酸および／または高級脂肪
   酸の周期律表IIＡ、IIＢ及びIIIＡ族の金属塩の含量が
   ０．１〜０．５重量％である亜鉛又は、亜鉛基合金のフ
   レーク状粉末からなることを特徴とするフレーク状亜鉛
   粉末組成物。
2. （２）超微粉シリカ、超微粉アルミナおよび／または超
   微粉酸化チタンが５０ｍμ以下の１次粒子の平均粒子径
   を有する特許請求の範囲第１項記載のフレーク状亜鉛粉
   末組成物。
3. （３）フレーク状粉末は、最大長さが１００μ以下、平
   均長径１．５〜３０μ、平均厚み５μ以下及びアスペク
   ト比（長径／厚み）３以上の扁平状である特許請求の範
   囲第１項及び第２項記載のフレーク状亜鉛粉末組成物。