專利名稱：鋁片顏料、含它的涂料組合物、油墨組合物和得自其的膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鋁片顏料。具體而言，本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異金屬光澤、細(xì)密紋理以及呈現(xiàn)銀色時尚光澤(classiness)的類鍍層外觀的鋁片顏料。本發(fā)明也涉及具有優(yōu)異金屬光澤、細(xì)密紋理以及呈現(xiàn)銀色時尚光澤類鍍層外觀的金屬涂料組合物、金屬油墨組合物以及它們的膜。
背景技術(shù)：
通常，鋁片顏料廣泛地用作混合到如下各個領(lǐng)域或者照相凹版印刷、膠版印刷、絲網(wǎng)印刷等領(lǐng)域應(yīng)用的涂料組合物或油墨組合物的光澤顏料汽車、摩托車、自行車和其它交通工具的車體和它們的部件；光學(xué)儀器如照相機和攝影機；辦公自動化設(shè)備；體育用品；食品、飲料、化妝品的容器等；聲頻產(chǎn)品如收錄兩用機和CD播放器以及家庭用具如清潔器、電話設(shè)備、電視機。迄今在不同領(lǐng)域中已開發(fā)出了不同類型的鋁片顏料，經(jīng)常使用的是平均粒子直徑為18 30 μ m和平均厚度為0. 5 1. 5 μ m的鋁片顏料或類似物，這正如在例如日本專利公開號10-1625所公開的那樣。然而，在這些領(lǐng)域中的鋁片顏料所要求性能逐年增加，并且特別在照相凹版印刷、膠版印刷、絲網(wǎng)印刷等方面要求能夠獲得呈現(xiàn)具有優(yōu)異金屬光澤、細(xì)密紋理以及銀色類鍍層亮度的印刷層的鋁片顏料。而且，在涂料組合物領(lǐng)域，強烈要求能夠獲得呈現(xiàn)具有類鍍層亮度的時尚外觀的膜的鋁片顏料。通常，通過成片地磨碎通過在厚度范圍為0. 02 0. 06 μ m的樹脂膜上蒸發(fā)鋁制備的蒸發(fā)鋁薄膜，其后溶解/除去該薄膜獲得的鋁蒸發(fā)片狀顏料用于滿足這種要求。然而，這種方法的成產(chǎn)能力很差，因而導(dǎo)致所得性能與成本不成比例，而且使用范圍限制于很窄的范圍。當(dāng)鋁片顏料如具有小厚度的蒸發(fā)粉末通過傳統(tǒng)球磨機等進(jìn)行濕法磨碎或研磨(下面簡稱作研磨)制備時，顏料在其厚度充分減小之前經(jīng)過磨碎而裂開，因此它不可能通過應(yīng)用該鋁片顏料而獲得充分的類鍍膜或油墨。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述存在的情形，本發(fā)明的首要目的是提供一種具有優(yōu)異的金屬光澤、細(xì)密紋理和呈現(xiàn)出銀色時尚光澤類鍍層外觀的鋁片顏料。本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有優(yōu)異的金屬光澤、細(xì)密紋理和呈現(xiàn)出銀色時尚光澤類鍍層外觀的鋁片顏料，它是通過使用球磨機等進(jìn)行濕法研磨霧化的鋁粉而制備的，只需要很低的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明還有另外一個目的是提供一種具有優(yōu)異的金屬光澤、細(xì)密紋理和呈現(xiàn)出銀色時尚光澤類鍍層外觀的涂料組合物和油墨組合物。此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種具有優(yōu)異的金屬光澤、細(xì)密紋理和呈現(xiàn)出銀色時尚光澤類鍍層外觀的膜。為了解決上述問題，發(fā)明人詳細(xì)研究了鋁片顏料的外形、表面平滑度、平均粒子直徑、粒子直徑分布、平均厚度、厚度分布、長寬比與含有該鋁片顏料的膜的反射比等之間的關(guān)系。結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異的金屬光澤、細(xì)密紋理和呈現(xiàn)出銀色時尚光澤類鍍層外觀的膜可以使用具有特殊的平均粒子直徑和特殊的平均厚度的鋁片顏料獲得。為完成本發(fā)明，他們也研究了制備該鋁顏料的方法，并發(fā)現(xiàn)該鋁片顏料通過使用球磨機等進(jìn)行濕法研磨由霧化方法制備的鋁粉而可以低生產(chǎn)成本地生產(chǎn)。本發(fā)明涉及一種通過在有機溶劑中研磨鋁粉獲得的具有0. 025 0. 08 μ m的平均厚度⑴和8 30 μ m的平均粒子直徑(D5tl)的鋁片顏料。該鋁粉優(yōu)選通過霧化方法制備的鋁粉。本發(fā)明包括一種含有這種鋁片顏料、粘合劑和溶劑的涂料組合物。此外，本發(fā)明包括一種含有這種鋁片顏料、粘合劑和溶劑的油墨組合物。本發(fā)明包括一種通過將這種涂料組合物應(yīng)用到基板上，然后干燥獲得的膜。此外，本發(fā)明包括將該油墨組合物印刷在基板上然后干燥獲得的膜。
具體實施例方式下面參考具體實施方案更詳細(xì)描述本發(fā)明。本發(fā)明提供一種具有0. 025 0. 08 μ m的平均厚度(t)和8 30 μ m的平均粒子直徑(D5tl)的鋁片顏料。<鋁片顏料的平均厚度>鋁片顏料粒子的平均厚度(t)必需在0.025 0.08 μ m范圍，優(yōu)選在0.04 0. 07 μ m的范圍，以使發(fā)明的鋁片顏料具有優(yōu)異的金屬光澤、細(xì)密紋理和呈現(xiàn)出銀色時尚光澤的類鍍層外觀。如果平均厚度超過0. 08 μ m,則鋁片顏料粒子的表面的平滑性是不夠的，以致金屬光澤減少、顏料缺乏濁化能力、涂料表面或膜的細(xì)密紋理與傳統(tǒng)金屬顏料沒有顯著的區(qū)別以及不能獲得呈現(xiàn)出銀色時尚光澤的類鍍層修飾罩面。另一方面，如果平均厚度小于0. 025 μ m，則鋁片顏料粒子的強度減小，以致在制備涂料組合物或油墨組合物的過程中鋁片顏料粒子經(jīng)常破裂或彎曲從而防止良好印刷層或良好膜的形成，同時研磨需要過長時間從而實質(zhì)上阻礙了生產(chǎn)。在本說明書中使用的平均厚度是通過原子力顯微鏡測定的。<鋁片顏料的平均粒子直徑>本發(fā)明的鋁片顏料的平均粒子直徑(D5tl)必需在8 30μπι范圍，優(yōu)選在10 25μπι的范圍。具有小平均粒子直徑的鋁片顏料通常趨向難于獲得高亮度。因此，如果平均粒子直徑小于8 μ m,則不可能獲得強的金屬光澤和高的反射比，而如果平均粒子直徑超過30 μ m，則不能獲得印刷表面或膜的細(xì)密紋理以及因粒度或光澤提高太多而不能獲得呈現(xiàn)出銀色時尚光澤的類鍍層修飾罩面。
在本說明書中使用的平均粒子直徑是通過Honeywell Inc.的Microtrac HRA測定的。<原料鋁粉>用作本發(fā)明鋁片顏料的原材料的霧化鋁粉是通過熟知的霧化方法獲得的鋁粉，其霧化介質(zhì)并沒有特別限制，例如空氣、氮氣、氬氣、二氧化碳?xì)怏w、氦氣或包含這些氣體中的至少一種的氣體混合物都可以使用。此外，液體如水也可以用作霧化介質(zhì)。特別優(yōu)選通過使用在這些霧化介質(zhì)中的氬氣或氮氣的霧化方法獲得的鋁粉。在本發(fā)明中使用的霧化鋁粉的形狀并沒有特別限制，但可以是球形、扁平、板狀、淚滴狀物、針狀物、類球狀和不確定形狀中的任一種，優(yōu)選更接近于球形的形狀。在這種鋁粉中的氧含量優(yōu)選不超過0. 5質(zhì)量％，這取決于這種鋁粉的粒子直徑和形狀。如果氧含量超過0. 5質(zhì)量％，則氧化物膜變得太強，以致它由于延性降低而難于制備薄片。此外，這種排除氧的鋁粉的純度并沒有特別的限制，但該鋁粉可以由純鋁或熟知的鋁合金制備。然而，考慮到膜或印刷品的光澤，它優(yōu)選使用普通的純鋁，更優(yōu)選純度為至少99. 9%的純鋁。至于該鋁粉的大小，平均粒子直徑優(yōu)選為1 10 μ m，更優(yōu)選為2 8 μ m。如果平均粒子直徑小于ι μ m，則它變得難于通過研磨使這種鋁粉成為片狀，而如果平均粒子直徑超過10 μ m，則研磨時間太長而失去光澤。<制備鋁片顏料的方法>制備本發(fā)明鋁片顏料的方法并沒有特別的限制，但它可以通過熟知的方法制備，同時優(yōu)選使用霧化鋁粉作為原料并在有機溶劑存在下使用球磨機研磨至少10小時。當(dāng)在制備本發(fā)明的鋁片顏料的方法中，熟知的工業(yè)鋼球可以用作在球磨機中使用的研磨介質(zhì)時，可以優(yōu)選使用例如具有0. 3 4mm直徑的鋼球或不銹鋼球。取決于球磨機的大小和旋轉(zhuǎn)頻率，通常以1質(zhì)量份的鋁粉計，研磨球的量優(yōu)選為40 150質(zhì)量份。通常，適當(dāng)?shù)仉S球磨機的大小、用于球的材料、球的直徑、球的數(shù)量等而變化的旋轉(zhuǎn)頻率(通常也稱作旋轉(zhuǎn)速度)優(yōu)選在臨界旋轉(zhuǎn)頻率的30 95%范圍內(nèi)。作為制備本發(fā)明鋁片顏料的方法，優(yōu)選使用連續(xù)研磨濾餅的兩級研磨系統(tǒng)的方法，所述濾餅通過在球磨機中短暫研磨原料鋁粉并使用壓濾機或類似物進(jìn)行固液分離獲得的。為在成片狀過程中避免鋁粒子裂開以及進(jìn)一步有效使粒子成片狀，優(yōu)選在第一級研磨中有效拉長原料鋁粉末到一定程度，然后在第二級研磨中將研磨條件改變?yōu)椴煌诘谝患壯心サ臈l件。更具體而言，通過減小研磨球的直徑或增加用于在第二級研磨中研磨的有機溶劑的量，它可以在成片狀過程中避免鋁粒子裂開的同時形成薄片。在制備本發(fā)明的鋁片顏料的方法中使用的研磨助劑并沒有特別的限制，但可以使用熟知的那些助劑，可以例舉的助劑有高級脂肪酸如月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸或山俞酸；不飽和高級脂肪酸如油酸；高級脂肪族胺如硬脂酸胺；高級脂肪族醇如硬脂醇或油醇；高級脂肪酰胺如硬脂酸酰胺或油酸酰胺；高級脂肪金屬鹽如硬脂酸鋁或油酸鋁等。
研磨助劑優(yōu)選使用量為原料鋁粉的0. 1 10質(zhì)量％，更優(yōu)選0. 2 5質(zhì)量％。如果研磨助劑的含量小于0. 1質(zhì)量％，則研磨助劑不夠而導(dǎo)致當(dāng)原料鋁粉的比表面積由于研磨而增加時，鋁粒子在成片過程中絮凝。另一方面，如果研磨助劑的量超過10質(zhì)量％，則可能對膜或印刷層的外觀或持久性不利。在制備本發(fā)明鋁片顏料的方法中使用的研磨溶劑并沒有特別的限制，可以使用熟知的溶劑。例如，可以優(yōu)選使用烴溶劑如礦物油精、溶劑石腦油或醇、醚、酮或酯溶劑。在所述溶劑中，從安全性考慮，特別優(yōu)選使用高沸點烴溶劑如礦物油精、或溶劑石腦油。此外，相對于100質(zhì)量份的原料鋁粉，研磨助劑的量優(yōu)選為250 2000質(zhì)量份。在制備本發(fā)明鋁片顏料的方法中，研磨機并不是只限制于上述的球磨機，鋁片顏料也可以優(yōu)選通過熟知的研磨機如磨光器或振動磨碎機制備。盡管本發(fā)明的鋁片顏料為安全或分散起見通?；烊氲饺軇┤绲V物油精、溶劑石腦油、甲苯或乙酸乙酯中，但是它也可以去除用于分配鋁片顏料的溶劑或鋁片顏料可以用少量溶劑濕處理后再出售。<涂料組合物和油墨組合物>本發(fā)明的鋁片顏料可以混入到涂料組合物、油墨組合物、橡膠組合物、塑料組合物或彈性體組合物中，為的是給組合物提供一種具有優(yōu)異金屬光澤、細(xì)密紋理和銀色時尚光澤的類鍍層外觀。本發(fā)明的涂料組合物和本發(fā)明的油墨組合物中的每種都包括本發(fā)明的鋁片顏料、溶劑和粘合劑。本發(fā)明鋁片顏料優(yōu)選以0. 1 30質(zhì)量％的范圍混入到本發(fā)明的涂料組合物和本發(fā)明的油墨組合物中的每種中。如果需要，另外的彩色顏料或染料也可以加入到本發(fā)明涂料組合物和本發(fā)明的油墨組合物中的每一種中。在本發(fā)明的涂料組合物和油墨組合物中的每種中使用的溶劑都沒有特殊的限制，但可以使用熟知的溶劑，可以例舉的溶劑有脂肪烴如礦物精油、己烷、庚烷、環(huán)己烷或辛烷；芳烴如苯、甲苯或二甲苯；鹵代烴如氯苯、三氯苯、全氯乙烯或三氯乙烯；醇如甲醇、乙醇、正丙醇或正丁醇；酮如正丙酮或2-丁酮；酯如乙酸乙酯或乙酸丙酯；醚如四氫呋喃、二乙基醚或乙基丙基醚或松脂油。這些溶劑可以單獨使用或者以至少兩種溶劑的混合物的形式使用。當(dāng)溶劑為上面描述的有機溶劑時，用于本發(fā)明涂料組合物和本發(fā)明油墨組合物中每種的溶劑可以為水。在該情況下，為提供水基涂料組合物或油墨組合物，本發(fā)明鋁片顏料被摻雜有粘合劑和水的樹脂組合物或磷化合物所覆蓋。用于本發(fā)明涂料組合物和本發(fā)明油墨組合物中每種的粘合劑都沒有特殊限制，可以優(yōu)選使用熟知的成膜樹脂或類似物，可以例舉的粘合劑有丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂或碳氟樹脂，而且粘合劑也可以與交聯(lián)劑如氨基樹脂或嵌段聚異氰酸酯樹脂一起使用。除這些樹脂外，也可以使用通過自然干燥固化的漆、兩嵌段(two-pack)聚氨酯樹脂或硅氧烷樹脂。如果需要，在用于本發(fā)明油墨組合物的粘合劑中，可以適當(dāng)混入油如亞麻仁油或蓖麻油、酚醛樹脂或天然樹脂如松香等。這種粘合劑可以單獨使用或以至少兩種粘合劑的混合物形式使用?？杉尤氲奖景l(fā)明的涂料組合物和油墨組合物中的每種中的彩色顏料并沒有特殊的限制，但可以在不損壞本發(fā)明性質(zhì)的情況下加入熟知的彩色顏料，可以優(yōu)選使用的彩色顏料有有機顏料如喹吖啶酮紅(quinacridone red)、酞菁藍(lán)、酞菁綠、異二氫吲哚酮黃(isoindolinone yellow)、炭黑、二萘嵌苯或偶氮色淀或者無機顏料如氧化鐵、氧化鈦、鈷藍(lán)、鋅華、群青藍(lán)、氧化鉻、云母或鉻黃。這些彩色顏料并不是限制于一種，而是可以至少兩種彩色顏料彼此混合使用或同時加入。此外，如果需要，可以向本發(fā)明的涂料組合物和本發(fā)明的油墨組合物中的每種中加入紫外吸收劑、增稠劑、去靜電劑、分散劑、抗氧化劑、上光劑、表面活性劑、合成保鮮劑、潤滑劑、增塑劑、硬化劑、增強劑如填料或蠟。<應(yīng)用涂料組合物的方法和印刷油墨組合物的方法>熟知方法可以用作應(yīng)用本發(fā)明涂料組合物的方法，可以例舉的有刷涂、噴涂、刮片法、輥涂或刮條涂布法。此外，作為進(jìn)行印刷本發(fā)明油墨組合物的方法，可以例舉的有凹板印刷如照相凹板印刷、凸版印刷或平版印刷如膠版印刷(也稱作轉(zhuǎn)印法)或絲網(wǎng)印刷。涂敷本發(fā)明的涂料組合物和本發(fā)明的油墨組合物中的每種的基板并沒有特殊的限制，但可以優(yōu)選使用允許應(yīng)用涂料組合物的任意物品，可以例舉的有汽車、摩托車、自行車或其它交通工具的車體或其部件；光學(xué)儀表如照相機或攝影機；辦公自動化設(shè)備；體育用品；化妝品等的容器；聲頻產(chǎn)品如收錄兩用機和CD播放器、以及家庭設(shè)備如清潔器、電話設(shè)備、或電視機等。用于這種基板的材料并沒有特別的限制，但可以使用熟知的基板，可以例舉的有無機材料如陶瓷、玻璃、水泥或混凝土 ；塑料如天然樹脂或合成樹脂；金屬；木材；紙等。下面參考實施例更具體描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不是限制于這些實施例。<實施例1>IKg的平均粒子直徑為3 μ m的霧化鋁球形粉末、6L的礦物精油和IOOg的油酸的混合物加入到內(nèi)部直徑為500mm、長度為180mm的球磨機中，用50Kg的直徑為1. 8mm的鋼球以33rpm(相當(dāng)于55%的臨界旋轉(zhuǎn)頻率)進(jìn)行第一級研磨8小時。在第一級研磨后，在球磨機中的漿狀物用礦物精油沖洗，固體-液體通過盤式過濾器分離。以鋁金屬計，500g所得濾餅(非揮發(fā)組分含量85%)返回到相同類型含有50Kg的直徑為1. 5mm鋼球的球磨機中，再加入5L的礦物精油和IOOg的油酸，然后在40rpm(相當(dāng)于67%的臨界旋轉(zhuǎn)頻率)進(jìn)行第二級研磨20小時。在第二級研磨結(jié)束后，在球磨機中的漿狀物用礦物精油沖洗，并連續(xù)通過400目和500目的篩子，以使所得濾餅轉(zhuǎn)移到捏合機中，獲得包含具有30%的非揮發(fā)組分含量的鋁片顏料的膏狀物。<實施例2>除第二級研磨使用直徑為1. Omm的鋼球進(jìn)行外，采用與實施例1相同的條件進(jìn)行以獲得包含鋁片顏料的膏狀物。<實施例3>除使用平均粒子直徑為5 μ m的霧化鋁球形粉末作為原料外，采用與實施例1相同的條件進(jìn)行以獲得包含鋁片顏料的膏狀物。<實施例4>除使用平均粒子直徑為5 μ m的霧化鋁球形粉末作為原料并且二級研磨使用直徑為1. Omm的鋼球進(jìn)行外，采用與實施例1相同的條件進(jìn)行以獲得包含鋁片顏料的膏狀物。<實施例5>除二級研磨進(jìn)行30小時外，采用與實施例1相同的條件進(jìn)行以獲得包含鋁片顏料的膏狀物。<比較實施例1>除二級研磨進(jìn)行8小時外，采用與實施例1相同的條件進(jìn)行以獲得包含鋁片顏料的膏狀物。<比較實施例2>除使用平均粒子直徑為10 μ m的霧化鋁球形粉末作為原料外，采用與實施例1相同的條件進(jìn)行以獲得包含鋁片顏料的膏狀物。<比較實施例3>作為比較實施例，使用iToyo Aluminum K. K.的Metasheen KM 1000(鋁蒸發(fā)片狀顏料)，而且用作沒有經(jīng)過特殊處理的鋁片顏料。<評價結(jié)果>在實施例1 5和比較實施例1 3中獲得的每種鋁片顏料的平均厚度、平均粒子直徑以及包含每種鋁片顏料的涂料組合物膜的反射比都根據(jù)下述測試方法(i) (iii)進(jìn)行測定和評價。表1示出了評價結(jié)果。⑴測定平均厚度(t ( μ m))的方法包含鋁片顏料的鋁膏狀物或鋁片顏料用丙酮充分潔凈，然后充分干燥以獲得鋁粉。所得鋁粉均勻分散在玻璃板上，用探針顯微鏡(Seikdnstrucments Inc生產(chǎn)的Nanopic 1000)測定10個粒子的厚度，將其平均以獲得平均厚度。(ii)測定平均粒子直徑(D5tl ( μ m))的方法具有下列成分的混合物用玻璃棒攪拌，引入到在激光分散粒子直徑分布測定儀器(Microtrac HRA)的測定系統(tǒng)的循環(huán)水中，用超聲波分散30秒后進(jìn)行測試鋁膏狀物0. 5gTriton x_100(*l) :1. Og乙二醇5. Og在上述組成中，由表示的項目為Union Carbide Corporation生產(chǎn)的非離子表面活性劑。(iii)測定膜反射比(％ )的方法由下列組成構(gòu)成的混合物用玻璃棒攪拌，然后用1. OKg/cm2的空氣壓力將其噴涂到鋁板上，再在80°C進(jìn)行20分鐘的烘焙，以使用總計數(shù)測量器(Tokyo Denshoku Co.，Ltd生產(chǎn)的TC-108DP)測量在60°入射角和60°接受角的總量。鋁片顏料1. 0g(以金屬計)Polytac 3000 (*2) 6. 67gPolytac Thinner (*2) :100g在上述組合物中，由*2表示的項目為iToho Kaken Manufacturing Inc生產(chǎn)的丙烯酸漆潔凈樹脂。表 權(quán)利要求
1.一種鋁片顏料的制備方法，所述鋁片顏料的平均厚度(t)為0. 025 0. 07 μ m,平均粒子直徑(D5tl)為8 30 μ m，所述制備方法包括第一步，通過霧化方法制備平均粒子直徑為1 8 μ m的鋁粉，和第二步，在有機溶劑中研磨所述鋁粉，其中所述第二步是使用直徑為0. 3 4mm的研磨介質(zhì)進(jìn)行的，并且所述的第二步至少進(jìn)行觀小時。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁片顏料的制備方法，其中所述的鋁粉中的氧含量不超過0.5質(zhì)量％。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁片顏料的制備方法，其中所述的第二步是使用兩級研磨系統(tǒng)進(jìn)行的，所述兩級研磨系統(tǒng)將通過研磨所述鋁粉并且將其固液分離而獲得的濾餅再連續(xù)研
全文摘要
為了提供一種具有優(yōu)異金屬光澤、細(xì)密紋理以及呈現(xiàn)銀色時尚光澤-的類鍍層外觀的鋁片顏料，本發(fā)明特別提供了一種通過在有機溶劑中研磨鋁粉獲得的具有0.025～0.07μm的平均厚度(t)和8～30μm的平均粒子直徑(D50)的鋁片顏料、含它的涂料組合物、油墨組合物和得自其的膜。所述鋁粉優(yōu)選通過霧化方法制備。球磨機優(yōu)選用作進(jìn)行所述研磨的研磨機。
文檔編號B22F1/00GK102389977SQ201110263818
公開日2012年3月28日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月13日
發(fā)明者南勝啟 申請人:東洋鋁株式會社