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KR102550884B1 - 알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법 - Google Patents

알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102550884B1
KR102550884B1 KR1020207013100A KR20207013100A KR102550884B1 KR 102550884 B1 KR102550884 B1 KR 102550884B1 KR 1020207013100 A KR1020207013100 A KR 1020207013100A KR 20207013100 A KR20207013100 A KR 20207013100A KR 102550884 B1 KR102550884 B1 KR 102550884B1
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가츠히로 구로다
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Abstract

알루미늄 플레이크 안료는, 알루미늄 플레이크를 포함하는 알루미늄 플레이크 안료로서, 상기 알루미늄 플레이크는, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크를 포함하고, 상기 알루미늄 플레이크를 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰했을 때의 현미경 이미지에 있어서, 상기 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 상기 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 35 ％ 이하이다.

Description

알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법
본 발명은 알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
알루미늄 플레이크 안료는, 도료 조성물, 잉크 조성물 및 수지 조성물 등에 포함되는 메탈릭 안료로서 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 일반적으로 도막의 메탈릭감은, 휘도, 명도, 반짝거림 등의 조합에 의해 시각적으로 인식되는데, 종래부터 휘도가 높은 도막이 요망되는 경향이 있다.
예를 들어 일본 공개특허공보 평11-152423호 (특허문헌 1) 는, 고휘도의 알루미늄 플레이크 안료를 얻는 것을 목적으로, 알루미늄 플레이크의 입경을 균일하게 하는 것을 제안하고 있다. 구체적으로는, 균등수 (n)≥2.4 가 되는 알루미늄 플레이크를 얻음으로써 고휘도의 알루미늄 플레이크 안료가 달성된 것으로 하고 있다. 이 균등수 (n) 는 로진·램러 선도로부터 얻어지는 수치로서, 그 값이 클수록 입도 분포가 좁은 것을 의미한다. 이 때문에 균등수 (n) 는, 입체의 입경이 균일한지 어떤지를 평가하기 위한 지표로 할 수 있다고 되어 있다.
알루미늄 플레이크에 대한 상기 균등수 (n) 의 산출 방법은, 예를 들어 이하와 같다. 즉, 알루미늄 플레이크에 대하여 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 체적 기준의 입도 분포를 구하고, 이 입도 분포에 기초한 입자경마다의 누적 분포를 로진·램러 선도에 플롯한다. 또한 플롯된 점끼리를 결선함으로써 로진·램러 선도 상에 직선을 얻는다. 다음으로, 이 직선의 구배를 구함으로써 이것을 균등수 (n) 로서 산출할 수 있다.
일본 공개특허공보 평11-152423호
그러나, 새로운 의장성에 대한 요망에서 알루미늄 플레이크 안료에 대하여, 더욱 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료가 요구되고 있다. 이 때문에, 상기 서술한 균등수 (n)≥2.4 가 되는 알루미늄 플레이크 안료를 초과하는 고휘도의 신규인 알루미늄 플레이크 안료의 개발이 절실하게 요망되고 있다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어지고, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 더욱 고휘도인 알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하인 소직경 알루미늄 플레이크가, 이보다 큰 입자 사이즈의 알루미늄 플레이크에 부착되어 있거나 하는 경우, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 알루미늄 플레이크의 입도 분포를 구하려고 했을 때, 소직경 알루미늄 플레이크가 검출되지 않은 채, 상기 입도 분포가 구해지는 것을 지견하였다. 이 경우, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 얻어지는 입도 분포, 및 이 입도 분포에 기초하여 얻어지는 균등수 (n) 는, 실제 수치를 나타내고 있지 않아, 측정 대상으로 한 알루미늄 플레이크는 그 입경이 균일하지 않을 가능성이 있다.
이와 같은 지견에 기초하여, 알루미늄 플레이크 안료에 사용하는 알루미늄 플레이크에 대하여 본 발명자들은, 전자 현미경 등을 사용하여 육안 관찰을 거듭하였다. 이로써 현미경 이미지 중의 소직경 알루미늄 플레이크가 적은 경우에, 실제로 입경이 균일한 알루미늄 플레이크가 얻어지는 경향을 나타내는 것을 알아내고, 이로써 실제로 입경이 균일한 알루미늄 플레이크에 도달하였다. 실제로 입경이 균일한 알루미늄 플레이크를 포함하는 알루미늄 플레이크 안료는, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 얻어진 균등수 (n) 가 종래의 것에 비해 동일한 정도를 나타냈다고 해도 그 휘도는 고휘도가 된다. 즉 본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.
(1) 본 발명은, 알루미늄 플레이크를 포함하는 알루미늄 플레이크 안료로서, 상기 알루미늄 플레이크는, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크를 포함하고, 상기 알루미늄 플레이크를 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰했을 때의 현미경 이미지에 있어서, 상기 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 상기 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 35 ％ 이하이다.
(2) 상기 현미경 이미지에 있어서, 상기 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 상기 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 25 ％ 이하인 것이 바람직하다.
(3) 상기 알루미늄 플레이크는, 그 입도 분포를 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정했을 경우, 상기 입도 분포로부터 얻어지는 로진·램러 선도에 기초하는 균등수 (n) 가 2.5 이상인 것이 바람직하다.
(4) 본 발명은, 상기 알루미늄 플레이크 안료의 제조 방법으로서, 아토마이즈법에 의해 순알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 아토마이즈 입자를 얻는 공정과, 상기 아토마이즈 입자를 분급함으로써 알루미늄 입자를 얻는 공정과, 상기 알루미늄 입자를 분쇄함으로써 알루미늄 플레이크를 얻는 공정을 포함한다.
상기에 의하면, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 더욱 고휘도인 알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 2 는 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율을 알루미늄 플레이크의 전체로부터 육안으로 산출하는 방법을 설명하기 위한 주사형 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 3 은 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 원료로 한 알루미늄 입자의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 4 는 비교예 1 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 5 는 비교예 1 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 원료로 한 알루미늄 입자의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타내는 도면 대용 사진이다.
이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 여기서, 본 명세서에 있어서 「A ∼ B」라는 형식의 표기는, 범위의 상한 하한 (즉 A 이상 B 이하) 을 의미하고, A 에 있어서 단위의 기재가 없고, B 에 있어서만 단위가 기재되어 있는 경우, A 의 단위와 B 의 단위는 동일하다.
≪알루미늄 플레이크 안료≫
본 발명은, 알루미늄 플레이크를 포함하는 알루미늄 플레이크 안료에 관련된 것이다. 이 알루미늄 플레이크는, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크를 포함한다. 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 알루미늄 플레이크를 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰했을 때의 현미경 이미지에 있어서, 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 35 ％ 이하이다. 이로써, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 더욱 고휘도인 알루미늄 플레이크 안료를 달성할 수 있다.
본 명세서에 있어서 「고급의 메탈릭감」을 주는 알루미늄 플레이크 안료란, 후술하는 휘도를 평가하는 지표인 L*15 에 있어서 140 이상의 값을 나타내고, 또한 FI 치에 있어서 13 이상의 값을 나타내는 알루미늄 플레이크 안료를 말한다.
＜알루미늄 플레이크＞
알루미늄 플레이크는, 상기 서술한 바와 같이 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크를 포함한다. 여기서 본 명세서에 있어서 「입자 사이즈」란, 알루미늄 플레이크의 편평한 플레이크상 입자에 있어서, 그 두께에 상당하는 일정한 거리를 두고 대략 평행하게 존재하는 2 개의 평면에 있어서의 최대 길이를 말한다. 따라서, 예를 들어 도 2 의 현미경 이미지에 나타내는 바와 같이, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크는, 직경 1 ㎛ 의 원에 들어간다. 후술하는 바와 같이, 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크를, 소직경 알루미늄 플레이크로서 그 수를 카운트함으로써, 알루미늄 플레이크의 전체에 대한 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율을 산출할 수 있다.
소직경 알루미늄 플레이크의 입자 사이즈의 하한치는 특별히 한정되어야 하는 것은 아니지만, 주사형 전자 현미경의 배율 3000 배에 의한 검출 한계인 크기, 예를 들어 100 ㎚ 라고 할 수 있다.
(소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율)
알루미늄 플레이크는, 상기 서술한 바와 같이, 이 알루미늄 플레이크를 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰했을 때의 현미경 이미지에 있어서, 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율이 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 35 ％ 이하이다. 특히, 상기 현미경 이미지에 있어서 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 25 ％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 비율이 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 35 ％ 를 초과한 경우, 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율이 과다해지기 때문에, 원하는 고휘도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 상기 비율의 최소치는 특별히 한정되어야 하는 것은 아니고, 예를 들어 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 0 ％ 이다. 즉 본 명세서에 있어서, 「입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크를 포함한다」란, 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 소직경 알루미늄 플레이크가 0 ％ 인 형태를 이상적으로는 포함하는 것을 의미한다. 그리고, 알루미늄 플레이크 중에 소직경 알루미늄 플레이크가 포함되지 않는 경우, 상기 비율은 최소치 (0 ％) 를 나타낸다. 따라서, 예를 들어 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 소직경 알루미늄 플레이크가 0.01 ％ 인 형태는, 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율이 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 35 ％ 를 초과한 경우에 있어서, 원하는 고휘도가 얻어지지 않는 상세한 원인은 불분명하지만, 다음의 이유를 생각할 수 있다. 즉 소직경 알루미늄 플레이크의 입자가, 입자 사이즈가 1 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 플레이크의 표면에 고착되어, 입자 사이즈가 1 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 플레이크의 표면의 평활성이 악화되어 난반사를 일으킴으로써, 휘도가 저하되는 것으로 생각된다. 또한, 알루미늄 플레이크의 원료가 되는 알루미늄 입자의 분쇄시에, 입경 1 ㎛ 이하의 알루미늄 입자가 입경 1 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 입자의 플레이크화에 말려 들어감으로써, 입자 사이즈가 1 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 플레이크의 표면에, 입경 1 ㎛ 이하의 알루미늄 입자에서 기인하는 함몰 등의 자국이 생긴다. 이로써, 입자 사이즈가 1 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 플레이크 표면의 평활성이 악화되어 난반사를 일으키고, 따라서 휘도가 저하되는 것으로 생각된다.
이하, 알루미늄 플레이크의 전체에 대한 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율에 관해, 그 산출 방법을 도 2 를 사용하여 설명한다. 도 2 중에 나타낸 가장 작은 원은 직경 1 ㎛ 의 원이고, 중간 정도의 크기의 원은 직경 3 ㎛ 의 원이고, 가장 큰 원은 직경 5 ㎛ 의 원이다.
우선 원료가 되는 알루미늄 입자를 분쇄함으로써 얻은 알루미늄 플레이크를, 헥산 등의 유기 용매를 사용하여 세정함과 함께, 알코올 (예를 들어, 이소프로필알코올) 중에 분산시킴으로써 분산액을 얻는다. 다음으로, 이 분산액을 물에 투입하고, 그 수면과 알루미늄 플레이크의 평면을 알루미늄 플레이크끼리가 포개지지 않도록 평행으로 함으로써, 알루미늄 플레이크의 배향을 일정하게 한다. 마지막으로, 배향이 일정한 알루미늄 플레이크를, 그것끼리가 포개지지 않도록 소정의 용구를 사용하여 수면으로부터 꺼내어 주사형 전자 현미경 (예를 들어 상품명 : 「JSM-6380A」, 니혼 전자 데이텀 주식회사 제조) 의 시료대에 탑재한다.
시료대에 탑재한 알루미늄 플레이크에 대하여, 상기 주사형 전자 현미경을 사용하여 3000 배의 배율로, 이미지가 중복되지 않도록 임의로 20 시야를 촬영함으로써 20 장의 현미경 이미지를 얻는다. 계속해서, 이들에 찍힌 알루미늄 플레이크를 현미경 이미지마다 다음 순서로 카운트한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 우선 현미경 이미지를 육안 관찰함으로써 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크를 찾아내어, 당해 알루미늄 플레이크 상에 직경 1 ㎛ 의 원을 포갬과 함께, 그 원을 카운트한다. 이 조작을 당해 현미경 이미지로부터 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크가 없어질 때까지 반복한다 (요컨대 상기 조작을, 당해 현미경 이미지에 포갠 직경 1 ㎛ 의 원의 전부가 카운트될 때까지 반복한다). 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가기는 하지만, 육안상 알루미늄 플레이크인지 아닌지, 티끌, 먼지 등의 혼재물 혹은 알루미늄 플레이크 표면의 스크래지인지 아닌지 등의 판단이 어려운 경우, 모두 알루미늄 플레이크로서 카운트하는 것으로 한다.
계속해서, 직경 3 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크에 대하여, 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크의 경우와 동일한 조작을 통해서 직경 3 ㎛ 의 원을 포갬과 함께, 그 원을 카운트한다. 이 때, 직경 1 ㎛ 의 원이 포개어져 있는 알루미늄 플레이크 (소직경 알루미늄 플레이크) 는, 직경 3 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크로는 카운트하지 않는다 (요컨대 직경 3 ㎛ 의 원을 포개지 않는다).
또한, 직경 5 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크에 대해서도, 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크의 경우와 동일한 조작을 통해서 직경 5 ㎛ 의 원을 포갬과 함께, 그 원을 카운트한다. 이 때에도, 직경 1 ㎛ 의 원이 포개어져 있는 알루미늄 플레이크, 및 직경 3 ㎛ 의 원이 포개어져 있는 알루미늄 플레이크에 대해서는 카운트하지 않는다. 마지막으로, 이 시점에서 현미경 이미지에 있어서 포개어져 있지 않는 알루미늄 플레이크는, 5 ㎛ 를 초과하는 직경을 갖는다. 이와 같은 알루미늄 플레이크에 대해서는, 직경 5 ㎛ 의 원을 포갬과 함께, 그 원을 카운트한다.
여기서 알루미늄 플레이크의 주사형 전자 현미경을 사용한 육안 관찰에서는, 현미경 이미지의 단부에 위치함으로써 전체가 이미지의 프레임 내에 들어가지 않고, 일부가 잘려 보이는 알루미늄 플레이크가 존재한다. 이와 같은 알루미늄 플레이크에 대해서는, 입자 사이즈가 1 ㎛, 3 ㎛ 또는 5 ㎛ 의 어느 원의 직경보다 크다고 판단되었을 경우에 한정하고, 그 판단에 적합한 입자 사이즈의 알루미늄 플레이크로서, 해당하는 직경의 원을 포갬과 함께, 그 원을 카운트하는 것으로 한다.
이상으로부터, 1 장의 현미경 이미지로부터 직경 1 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크, 즉 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하인 소직경 알루미늄 플레이크의 수와, 직경 3 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크, 즉 입자 사이즈가 1 ㎛ 초과 3 ㎛ 이하가 되는 알루미늄 플레이크의 수와, 직경 5 ㎛ 의 원에 들어가는 알루미늄 플레이크, 즉 입자 사이즈가 3 ㎛ 초과 5 ㎛ 이하가 되는 알루미늄 플레이크의 수와, 직경 5 ㎛ 의 원에도 들어가지 않는 알루미늄 플레이크, 즉 입자 사이즈가 5 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 플레이크의 수가 얻어진다. 계속해서, 상기 서술한 현미경 이미지에 있어서의 알루미늄 플레이크의 카운트에 관련된 조작을, 20 장의 현미경 이미지 모두에 대하여 실시하여, 각각의 입자 사이즈마다 알루미늄 플레이크의 수를 합계한다.
그 결과, 카운트된 모든 알루미늄 플레이크의 합계수, 및 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하인 소직경 알루미늄 플레이크의 수를 각각 구할 수 있고, 따라서 알루미늄 플레이크의 전체에 대한 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율을 구할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 비율은 35 ％ 이하가 된다.
(균등수 (n))
알루미늄 플레이크는, 그 입도 분포를 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정했을 경우, 상기 입도 분포로부터 얻어지는 로진·램러 선도에 기초한 균등수 (n) 가 2.5 이상인 것이 바람직하다. 균등수 (n) 가 2.5 이상임으로써 알루미늄 플레이크 안료는, 입도 분포가 매우 좁고, 입경이 균일한 알루미늄 플레이크를 포함한다고 할 수 있기 때문에, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 고휘도화를 달성할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 알루미늄 플레이크의 균등수 (n) 의 상한은 특별히 한정되어서는 안 된다. 예를 들어 알루미늄 플레이크의 제조상의 한계가 균등수 (n) 는 3.1 이라고 일컬어지고 있으므로, 이 값이 균등수 (n) 의 상한치일 수 있다.
여기서 균등수 (n) 의 산출 방법은, 상기 서술한 대로이다. 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치로는, 예를 들어 레이저 회절·산란식 입자경 분포 측정 장치 (상품명 : 「마이크로트랙 MT3300EXII」, 닛키소 주식회사 제조) 를 사용할 수 있다. 구체적인 샘플마다의 균등수 (n) 의 값은, 상기 장치에 부속되어 있는 소프트웨어에 의해 구할 수 있다.
≪알루미늄 플레이크 안료의 제조 방법≫
본 발명에 관련된 알루미늄 플레이크 안료의 제조 방법은, 아토마이즈법에 의해, 순알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 아토마이즈 입자를 얻는 공정 (제 1 공정) 과, 상기 아토마이즈 입자를 분급함으로써 알루미늄 입자를 얻는 공정 (제 2 공정) 과, 상기 알루미늄 입자를 분쇄함으로써 알루미늄 플레이크를 얻는 공정 (제 3 공정) 을 포함한다. 이로써, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 더욱 고휘도인 알루미늄 플레이크 안료를 제조할 수 있다.
＜제 1 공정＞
제 1 공정은, 아토마이즈법에 의해, 순알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 아토마이즈 입자를 얻는 공정이다. 제 1 공정에서는, 구체적으로는 대기 개방형의 가스 아토마이즈법이 사용됨으로써 아토마이즈 입자가 제작된다.
제 1 공정에서는 우선, 원료가 되는 순알루미늄 또는 알루미늄 합금의 용탕이 공지된 용해로 내에서 제작된다. 다음으로, 용해로 내의 용탕에 대하여 대기 개방형의 가스 아토마이즈법이 적용됨으로써 아토마이즈 입자가 제작된다. 대기 개방형의 가스 아토마이즈법은, 일방 단에 노즐이 장착된 배관의 타방 단을 용탕에 담그고, 고압 가스를 사용하여 노즐 근방에 부압 영역을 형성하고, 이로써 노즐 내에 빨아 올린 용탕을 노즐 구멍으로부터 분무함으로써 아토마이즈 입자를 제작하는 방법이다. 「대기 개방형」이란, 용탕을 분무하여 입자로 할 때의 분위기를, 대기 개방계로 하는 구성을 말한다.
상기 고압 가스로는, 공기, 또는 아르곤, 헬륨 및 질소 등의 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 고압 가스의 압력은, 1.0 ㎫ 이상인 것이 바람직하고, 1.5 ㎫ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2.0 ㎫ 이상인 것이 가장 바람직하다. 고압 가스의 압력의 상한치는 10 ㎫ 이다.
상기 노즐은, 그 형상을 고리형 노즐로 하는 것이 바람직하다. 노즐의 구멍 직경은 2 ∼ 2.5 ㎜ 인 것이 바람직하다. 제 1 공정에 의해 얻어지는 아토마이즈 입자에 기초하여 알루미늄 입자를 얻었을 경우, 그 체적 기준의 평균 입경 (D50) 을 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 20 ㎛ 이상 60 ㎛ 미만으로 용이하게 조정할 수 있다.
여기서 상기 서술한 순알루미늄 또는 알루미늄 합금은, 순도 99.7 질량％ 이상의 알루미늄 (이른바 순알루미늄), 또는 알루미늄 (Al) 을 주성분으로 하는 알루미늄 합금을 의미한다. 알루미늄 합금으로는, 1000 ∼ 8000 계의 알루미늄 합금을 비롯하여, 이들 알루미늄 합금에 대하여 Al 이외의 다른 원소가 첨가된 알루미늄 합금을 들 수 있다. 바람직한 다른 원소로는, 실리콘 (Si), 아연 (Zn), 크롬 (Cr), 망간 (Mn), 마그네슘 (Mg), 구리 (Cu) 등을 들 수 있다.
알루미늄 합금에 있어서의 Al 이외의 성분의 각 배합량은, 알루미늄 합금 100 질량％ 에 대하여 각각 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. Si 의 배합 비율은, 알루미늄 합금 100 질량％ 에 대하여 40 질량％ 이하인 것이 바람직하고, Mg 의 배합 비율은 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 알루미늄 입자에 포함되는 성분에 대해서는, 고주파 유도 결합 플라즈마 (ICP) 발광 분광 분석법에 의해 정량할 수 있다.
＜제 2 공정＞
제 2 공정은, 아토마이즈 입자를 분급함으로써 알루미늄 입자를 얻는 공정이다. 제 2 공정은, 예를 들어 건식의 공기 분급에 의해 아토마이즈 입자로부터 세립을 제거하는 공정, 및 소정의 체를 이용한 체질 분류에 의해 아토마이즈 입자로부터 조립 (粗粒) 을 제거하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
(아토마이즈 입자로부터 세립을 제거하는 공정)
아토마이즈 입자로부터 세립을 제거하는 공정에서는, 대기 개방형의 가스 아토마이즈법에 의해 얻은 아토마이즈 입자에 대하여, 건식의 공기 분급을 적용함으로써 세립을 상기 아토마이즈 입자로부터 제거할 수 있다.
건식의 공기 분급의 방법으로는, 원심력형 기류식 분급을 사용할 수 있다. 「원심력형 기류식 분급」이란, 원반형 또는 날개차형의 로터가 회전하는 분급실에 대하여, 로터의 반경 방향의 외주측으로부터 내주측을 향하여 아토마이즈 입자를 포함하는 기류 (분급 기류) 를 흐르게 함으로써 아토마이즈 입자를 분급하는 방법을 말한다. 분급실 내로 이송된 아토마이즈 입자는, 로터의 회전류에 의한 원심력과, 로터의 반경 방향으로 흐르는 공기의 항력을 받음으로써 분급된다. 원심력형 기류 분급에 있어서, 분급점은 로터의 회전수와 분급 기류의 유량을 적절히 조정함으로써 결정된다. 예를 들어 분급점을 7 ㎛ 이상이 되도록 조정할 수 있다.
여기서 분급점이란, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 분급 후의 알루미늄 입자를 측정했을 때에, 알루미늄 입자군의 누적 입도 분포의 그래프가 상승하는 점의 입경을 말한다. 즉 분급점이 7 ㎛ 인 경우, 분급 후의 세립을 제거한 아토마이즈 입자에 있어서, 이론상 입경이 7 ㎛ 보다 작은 입자가 검출되지 않는 것을 의미한다.
(아토마이즈 입자로부터 조립을 제거하는 공정)
아토마이즈 입자로부터 조립을 제거하는 공정에서는, 상기 세립을 제거한 아토마이즈 입자에 대하여, 소정의 체를 이용한 체질 분류를 적용함으로써 조립을 아토마이즈 입자군으로부터 제거할 수 있다. 이로써, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 플레이크의 제조에 바람직한 원료가 되는 알루미늄 입자를 얻을 수 있다. 아토마이즈 입자로부터 조립을 제거하는 공정은, 구체적으로는 눈금간격 40 ㎛ 이상 75 ㎛ 이하의 체를 사용할 수 있다. 이 경우에 있어서, 최종적으로 얻어지는 알루미늄 입자의 체적 기준의 평균 입경을, 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 20 ㎛ 이상 60 ㎛ 미만으로 할 수 있다. 또한 후 공정에 있어서 블렌더 등을 사용함으로써, 더욱 평균 입경을 균일화한 알루미늄 입자를 얻을 수도 있다.
(알루미늄 입자)
상기 서술한 방법에 의해 얻어진 알루미늄 입자는, 체적 기준의 입경이 1 ㎛ 이하인 작은 알루미늄 입자 (이하, 「소직경 알루미늄 입자」라고도 기재한다) 를 포함하지만, 상기 서술한 소직경 알루미늄 플레이크의 비율 및 균등수 (n) 를 갖는 알루미늄 플레이크를 제조하는 데에 사용하기 때문에, 소직경 알루미늄 입자의 수가 적은 것이 바람직하다. 소직경 알루미늄 입자는, 구체적으로는 상기 알루미늄 입자를 상기 주사형 전자 현미경을 사용하여 3000 배의 배율로 관찰했을 때의 현미경 이미지에 있어서, 그 수의 비율이 알루미늄 입자의 전체에 대하여 50 ％ 이하인 것이 바람직하고, 30 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
＜제 3 공정＞
제 3 공정은, 알루미늄 입자를 분쇄함으로써 알루미늄 플레이크를 얻는 공정이다. 제 3 공정으로는, 알루미늄 플레이크를 얻기 위한 종래 공지된 분쇄 또는 마쇄 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 직경 2 ㎜ 이하의 소직경의 강구 (鋼球) 마쇄 미디어 및 볼 밀을 사용한 알루미늄 입자의 분쇄 또는 마쇄 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 직경 0.3 ∼ 1 ㎜ 의 소직경의 강구 마쇄 미디어를 사용한 분쇄 또는 마쇄 방법을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 직경 0.3 ∼ 1 ㎜ 의 소직경의 강구 마쇄 미디어를 사용한 분쇄 또는 마쇄 방법에 대해서는, 그 상세를 일본 특허 제3954024호에 있어서 참조할 수 있다. 이로써, 고급의 메탈릭감을 주는 알루미늄 플레이크 안료되는 알루미늄 플레이크를 얻을 수 있다.
＜그 밖의 공정＞
상기 공정을 거침으로써 얻은 알루미늄 플레이크에 대하여, 그 밖의 공정으로서 필요한 첨가물 등을 첨가함으로써 알루미늄 플레이크 안료를 제조할 수 있다. 이와 같은 알루미늄 플레이크 안료는, 종래에 비해 더욱 고휘도이며, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 제공할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 각 물성치 (평균 입경 및 균등수 (n) 등) 의 측정 방법은, 이하와 같다.
＜알루미늄 입자의 체적 기준의 평균 입경 (D50) 및 균등수 (n), 그리고 알루미늄 플레이크의 체적 기준의 평균 입경 (D50) 및 균등수 (n)＞
우선, 레이저 회절·산란식 입자경 분포 측정 장치 (상품명 : 「마이크로트랙 MT3300EXII」, 닛키소 주식회사 제조) 를 이용하여, 각 실시예 및 비교예에 대응하는 알루미늄 입자 또는 알루미늄 플레이크를 측정계 내 순환 용제에 투입한다. 다음으로, 이 순환수 중에서 알루미늄 입자 또는 알루미늄 플레이크를 초음파에 의해 180 초 분산시킨 후, 상기 장치에 부속되어 있는 소프트웨어를 이용함으로써, 알루미늄 입자의 체적 기준의 평균 입경 (D50) 및 균등수 (n), 그리고 알루미늄 플레이크의 체적 기준의 평균 입경 (D50) 및 균등수 (n) 를 측정할 수 있다. 측정 대상이 알루미늄 입자인 경우, 순환 용제로서 물을 사용할 수 있다. 측정 대상이 알루미늄 플레이크인 경우, 알루미늄 플레이크의 물에 대한 분산성이 낮기 때문에, 순환 용제로서 알코올 용제를 사용할 수 있다.
＜휘도 평가 : L*15 및 FI 치＞
후술하는 바와 같이 준비한 도판에 대하여, 변각 측색계 (상품명 : 「MA68II」, X-rite 사 제조) 를 이용하여, 상기 도판 상의 임의의 3 군데에 있어서 L*15 및 FI 치를 측정함으로써 측정치를 얻는다. 이어서, 이 얻어진 측정치를 상기 측정 지점에 기초한 평균치로 함으로써, L*15 및 FI 치를 각각 구할 수 있다.
＜실시예 1＞
직경 500 ㎜, 길이 (높이) 200 ㎜ 의 원통상 볼 밀 안에, 마쇄 미디어로서 직경이 2 ㎜ 인 강구를 1 ㎏ 충전하였다. 또한, 상기 원통상 볼 밀 안에, 표 1 의 실시예 1 에 나타내는 D50 및 균등수 (n) 를 갖는 알루미늄 입자를 1 ㎏, 유기 용매로서 미네랄 스피릿을 5.2 L, 및 마쇄 보조제로서 올레산을 60 g 각각 투입하여, 회전수 26 rpm 으로 7 시간 마쇄하였다. 그 후, 필터로 여과함으로써 실시예 1 의 알루미늄 플레이크를 포함하는 케이크를 얻었다.
다음으로, 상기 케이크에 미네랄 스피릿을 첨가하고, 또한 균일하게 혼련함으로써 실시예 1 의 알루미늄 플레이크 안료의 페이스트 (고형분 78 ％) 를 얻었다.
＜실시예 2, 비교예 1 ∼ 비교예 2＞
실시예 1 과 동일한 방법을 사용하여, 표 1 의 실시예 2, 비교예 1 ∼ 비교예 2 에 나타내는 D50 및 균등수 (n) 를 갖는 알루미늄 입자로부터, 실시예 2, 비교예 1 ∼ 비교예 2 의 알루미늄 플레이크 안료의 페이스트를 각각 얻었다.
여기서 도 1 은 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타내고, 도 3 은 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 원료로 한 알루미늄 입자의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타낸다. 또한 도 4 는 비교예 1 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 전자 현미경 이미지를 나타내고, 도 5 는 비교예 1 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 원료로 한 알루미늄 입자의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타낸다.
Figure 112020046241520-pct00001
＜D50 및 균등수 (n) 의 산출＞
상기 서술한 측정 장치를 사용함으로써, 실시예 1 ∼ 실시예 2 및 비교예 1 ∼ 비교예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 포함되는 알루미늄 플레이크의 D50 및 균등수 (n) 를 구하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
＜소정의 입자 사이즈를 갖는 알루미늄 플레이크수의 계수＞
주사형 전자 현미경 (상품명 : 「JSM-6380A」, 니혼 전자 데이텀 주식회사 제조) 을 사용함으로써, 상기 서술한 방법에 따라 실시예 1 ∼ 실시예 2 및 비교예 1 ∼ 비교예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 대하여, 소정의 입자 사이즈를 갖는 알루미늄 플레이크의 수를 각각 카운트하였다. 구체적으로는 각 실시예 및 비교예에 대하여, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하인 소직경 알루미늄 플레이크의 수, 입자 사이즈가 1 ㎛ 초과 3 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 수, 입자 사이즈가 3 ㎛ 초과 5 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 수, 입자 사이즈가 5 ㎛ 초과인 알루미늄 플레이크의 수를 각각 상기 서술한 방법에 따라 카운트하였다.
이어서, 각 실시예 및 비교예에 있어서, 알루미늄 플레이크의 전체에 대한 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하인 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율, 입자 사이즈가 1 ㎛ 초과 3 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 수의 비율, 입자 사이즈가 3 ㎛ 초과 5 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 수의 비율, 입자 사이즈가 5 ㎛ 초과인 알루미늄 플레이크의 수의 비율을 구하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
Figure 112020046241520-pct00002
＜애드밀라 스프레이를 사용한 휘도의 평가＞
실시예 1 ∼ 실시예 2 및 비교예 1 ∼ 비교예 2 의 알루미늄 플레이크 안료를 이용하여, 이하의 방법에 의해 도료를 제작하고, 그 휘도를 측정하였다.
(베이스 코트 도료의 제작)
각 실시예 및 비교예의 알루미늄 플레이크 안료의 페이스트 12.5 g 을 각각, 12.5 g 의 시너 (상품명 : 「nax 애드밀라 500 스탠다드 시너」, 닛폰 페인트 주식회사 제조) 안에 분산함으로써 분산액을 얻었다. 이 분산액에 대하여 226.2 g 의 nax 애드밀라 280 보정용 클리어, 37.9 g 의 nax 애드밀라 901 바인더 (모두 닛폰 페인트 주식회사 제조) 를 첨가하고, 계속해서 디스퍼를 사용하여 교반함으로써 베이스 코트 도료 전구체를 얻었다.
다음으로, 상기 베이스 코트 도료 전구체에 대하여, 289.1 g 의 상기 nax 애드밀라 500 스탠다드 시너를 사용하여 희석시킴으로써, 각 실시예 및 비교예의 베이스 코트 도료를 제작하였다.
(탑코트 도료의 제작)
400 g 의 nax 멀티 (10 : 1) 240·2 코트 클리어, 80 g 의 nax 멀티 (10 : 1) ＃20·하드너, 40 g 의 nax 멀티 (10 : 1) ＃20·스탠다드 시너 (모두 닛폰 페인트 주식회사 제조) 를 혼합하고, 이어서 교반함으로써 탑코트 도료를 제작하였다.
(도판의 제작)
상기 서술한 각 실시예 및 비교예의 베이스 코트 도료를 건조 막두께로서 16 ㎛ 두께가 되도록, 양철판에 대하여 스프레이 도장하고, 이어서 60 ℃ 에서 베이킹하였다. 또한, 이 베이킹된 베이스 코트 도료 상에, 탑코트 도료를 건조 막두께로서 30 ㎛ 두께가 되도록 도장하고, 이어서 80 ℃ 에서 베이킹하였다. 이로써 각 실시예 및 비교예의 도판을 얻었다.
(L*15 및 FI 치의 측정)
각 실시예 및 비교예의 도판에 대하여, 상기 서술한 방법에 의해 각각 휘도의 지표가 되는 L*15 및 FI 치를 측정하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다. L*15 는, 정면 반사의 휘도를 나타내고, 그 값이 클수록 고휘도인 것을 의미한다. FI 치는, 휘도의 각도 의존성을 나타내고, 그 값이 클수록 육안으로 보는 각도에 따라 반사광의 변화가 크고, 금속다운 외관인 것을 의미한다.
Figure 112020046241520-pct00003
＜결과 및 고찰＞
표 1 ∼ 3 에 의하면, 실시예 1 ∼ 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료는, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하인 소직경 알루미늄 플레이크의 수의 비율이 모두 25 ％ 이하이고, 비교예 1 ∼ 비교예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 있어서의 상기 비율이 35 ％ 를 초과한 데에 비해, 상기 비율이 대폭 낮았다. 또한, 실시예 1 ∼ 실시예 2 의 알루미늄 플레이크 안료는, 비교예 1 ∼ 비교예 2 의 알루미늄 플레이크 안료에 비해, 균등수 (n) 가 동일한 정도이면서, 애드밀라 스프레이를 사용한 휘도의 평가에 있어서 L*15 및 FI 치가 모두 크고, 따라서 고휘도인 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1 ∼ 실시예 2 및 비교예 1 ∼ 비교예 2 에 있어서, 입자 사이즈가 1 ㎛ 초과 3 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 수의 비율, 입자 사이즈가 3 ㎛ 초과 5 ㎛ 이하인 알루미늄 플레이크의 수의 비율, 및 입자 사이즈가 5 ㎛ 를 초과하는 알루미늄 플레이크의 수의 비율이, 알루미늄 플레이크 안료의 휘도 (L*15 및 FI 치) 에 영향을 미치지 않는 것도 확인하였다.
이상으로부터 실시예의 알루미늄 플레이크 안료는, 고급의 메탈릭감을 주는 메탈릭 안료로서 제공 가능한 것으로 이해된다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대하여 설명을 실시하였는데, 상기 서술한 각 실시형태 및 실시예의 구성을 적절히 조합하는 것도 당초부터 예정되어 있다.
이번 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 서술한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타내고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (4)

  1. 알루미늄 플레이크를 포함하는 알루미늄 플레이크 안료로서,
    상기 알루미늄 플레이크는, 입자 사이즈가 1 ㎛ 이하가 되는 소직경 알루미늄 플레이크를 포함하고,
    상기 알루미늄 플레이크를 주사형 전자 현미경을 사용하여 관찰했을 때의 현미경 이미지에 있어서, 상기 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 상기 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 22 % 이상 35 ％ 이하이고, L*15 가 140 이상, FI 치가 13 이상이고, 상기 L*15 및 상기 FI 치는 변각 측색계 (X-rite 사의 MA68II) 를 이용하여, 상기 알루미늄 플레이크 안료로 제조된 도판 상의 임의의 3군데에서 측정된 L*15 및 FI 치의 평균치인, 알루미늄 플레이크 안료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현미경 이미지에 있어서, 상기 소직경 알루미늄 플레이크는, 그 수의 비율이 상기 알루미늄 플레이크의 전체에 대하여 22 % 이상 25 ％ 이하인, 알루미늄 플레이크 안료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 알루미늄 플레이크는, 그 입도 분포를 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정했을 경우, 상기 입도 분포로부터 얻어지는 로진·램러 선도에 기초한 균등수 (n) 가 2.5 이상인, 알루미늄 플레이크 안료.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 알루미늄 플레이크 안료의 제조 방법으로서,
    아토마이즈법에 의해, 순알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 아토마이즈 입자를 얻는 공정과,
    상기 아토마이즈 입자를 분급함으로써 알루미늄 입자를 얻는 공정과,
    상기 알루미늄 입자를 분쇄함으로써 알루미늄 플레이크를 얻는 공정을 포함하는, 알루미늄 플레이크 안료의 제조 방법.
KR1020207013100A 2017-10-16 2018-09-07 알루미늄 플레이크 안료 및 그 제조 방법 Active KR102550884B1 (ko)

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