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KR100696923B1 - 알루미늄 안료, 그 제조방법 및 수지 조성물 - Google Patents

알루미늄 안료, 그 제조방법 및 수지 조성물 Download PDF

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KR100696923B1
KR100696923B1 KR1020057015290A KR20057015290A KR100696923B1 KR 100696923 B1 KR100696923 B1 KR 100696923B1 KR 1020057015290 A KR1020057015290 A KR 1020057015290A KR 20057015290 A KR20057015290 A KR 20057015290A KR 100696923 B1 KR100696923 B1 KR 100696923B1
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요시키 하시즈메
다로 모리미츠
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도요 알루미늄 가부시키가이샤
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Abstract

분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집시키지 않는 알루미늄 안료를 제공한다. 이 안료는 알루미늄 입자와, 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 몰리브덴 피막과, 몰리브덴 피막을 피복하는 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 갖는 입자로 이루어진다. 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 몰리브덴의 함유량과 규소의 함유량은 0.01 ∼ 5 질량부의 범위에 있으며, 1 ∼ 20 질량부인 것이 바람직하다.

Description

알루미늄 안료, 그 제조방법 및 수지 조성물{ALUMINUM PIGMENT, PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF AND RESIN COMPOSITION}
본 발명은 알루미늄 안료에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 수성 도료 또는 수성 잉크에 바람직하게 사용되는 알루미늄 안료와 그 제조방법 및 그것이 배합된 수지 조성물에 관한 것이다.
최근, 금속 도료 및 금속 잉크는 그 특유의 우수한 의장성 때문에 자동차 외장, 전기기기, 건축물, 문구류, 사무용기기, 통신기기, 화장품 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다.
금속 도료에 의해 형성된 도막은, 도막에 함유된 벗겨지기 쉬운 (flaky) 금속 안료에 의해 외부 입사광을 반사하여, 빛나는 의장을 나타낸다. 빛의 반사는 도막의 각각의 색조에 따라, 의장성이 우수한 독특한 외관을 나타낸다.
알루미늄은 금속 광택이 뛰어나며, 저렴하고, 또한 비중이 작기 때문에 취급이 쉬우므로, 주로 알루미늄 플레이크를 함유하는 금속 안료 (본 명세서에 있어서는 간단히 "알루미늄 안료" 라 함) 가 일반적으로 자동차용 도장 마무리, 플라스틱 도장 마무리, 인쇄용 잉크 또는 수지 성형체용 금속성 의장에 사용되고 있다.
한편, 도료 분야에서는 자원 절약, 무공해화 대책으로서, 유기 용제를 포함 하지 않는 수성 도료의 사용이 증가하고 있다. 따라서, 수성 도료에 바람직하게 배합될 수 있는 우수한 수분산성 (water dispersibility) 을 갖는 알루미늄 안료에 대한 수요도 확대되고 있다.
이러한 수요를 만족시키기 위해서, 알루미늄 플레이크의 표면을 스테아르산이나 올레산 등의 포화 또는 불포화 지방산 및 그 유도체로 처리하고, 이것에 계면 활성제를 첨가하여 수분산성을 부여한 알루미늄 안료가 수성 도료로 사용된 알루미늄 안료로서 일반적으로 제공되고 있다.
그러나, 이 수분산성 알루미늄 안료는 수성 도료중에 배합한 경우의 저장 안정성 및 도장후의 내후성이 낮은 문제점이 있다. 즉, 이 수분산성 알루미늄 안료가 배합된 수성 도료는, 알루미늄 안료의 분산성이 저장 중에 감소되어 시딩 (seeding) 이 발생하여, 도료의 특성을 현저히 저하시키거나 또는 알루미늄 안료와 물이 반응하여 다량의 수소 가스가 발생하여 용기가 폭발하는 등의 문제를 발생시킨다. 자동차나 건축물의 외장과 같은 가혹한 환경에 노출되는 부위에 수성 도료가 도장되면, 도장 후에 의장성이 저하되는 문제도 있다.
일반적으로, 그 표면에 자연 산화물 보호층을 갖는 알루미늄은, 산소를 함유하는 대기중에서는 안정적이며, 또한 중성수에 함유된 전해질에 대해서도 우수한 내식성을 나타낸다. 그러나, 알루미늄의 자연 산화물 보호층은 산성 또는 알칼리성 수용액에 대해서는 충분한 내식성을 나타내지 않고 용해될 수도 있다. 특히 최근에, 알루미늄 안료를 함유하는 금속 도료가 산성비 등에 기인한 가혹한 산성 조건을 갖는 환경에 자주 노출되고 있어, 자연 산화물 보호층만으로는 알루미늄 안료를 부식으로부터 충분히 보호하는 것은 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 많은 기술들이 개발되고 있지만, 비교적 실용적인 최근의 공지 기술로서는, 일본국 특허 공보 평1-54386호, 일본국 공개 특허 공보 소59-74201호, 일본국 공개 특허 공보 소55-158202호, 일본국 공개 특허 공보 평4-318181호, 미국 특허 제5,296,032호, 일본국 공개 특허 공보 평6-57171호 등에 개시되어 있는 기술들이 있다.
예컨대, 일본국 특허 공보 평1-54386호는 알루미늄 안료를 크롬산으로 처리하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 따라 알루미늄 안료의 화학적 안정성은 개선되지만, 처리액의 반응성이 지나치게 강하여, 미세한 알루미늄 안료의 처리를 할 수 없고, 6가 크롬 화합물을 사용하기 때문에 노동 위생 또는 환경에 문제가 발생한다.
일본국 공개 특허 공보 소59-74201호는 알루미늄 안료를 바나딘산암모늄으로 처리하는 방법을 개시하고 있다. 이 처리는 처리에 의한 알루미늄 안료의 색조의 변화가 크기 때문에 아직 실용화되어 있지 않다.
또한, 일본국 공개 특허 공보 소55-158202호는 알루미늄 안료를 산성 인산에스테르로 피복하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 따라 색조 및 화학적 안정성은 양호하지만, 2-코트 (coat) 1-베이크 (bake) 또는 2 코트 2 베이크 도막을 형성하는 경우에, 처리제가 알루미늄 안료와 수지 사이의 밀착성에 바람직하지 않은 영향을 미치게 하여, 베이스 금속 도막층과 톱 코트층 사이의 층간 박리가 큰 문제가 된다.
일본국 공개 특허 공보 평4-318181호는 알루미늄 안료를 몰리브덴산과 같은 산화제, 인산 음이온 (anion) 및 알칼리 토류 금속 이온 등을 함유하는 처리액으로 처리하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 의해 화학적 안정성이 우수한 알루미늄 안료가 형성될 수 있지만, 처리액에 함유되는 인산 음이온 또는 알칼리 토류 금속 이온이 내습성과 같은 도막의 물성을 저하시키는 경향이 있다.
미국 특허 제5,296,032호는 알루미늄 안료를 인몰리브덴산 등의 헤테로폴리 음이온으로 처리하는 방법을 개시하고 있지만, 알루미늄 안료의 충분한 화학적 안정성은 이러한 처리를 통해서 얻을 수 없다.
또한, 일본국 공개 특허 공보 평6-57171호는 알루미늄 안료를 몰리브덴산 암모늄으로 처리한 후, 몰리브덴산염 등을 첨가하여 알루미늄 안료를 더욱 안정화시키는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 따라 화학적 안정성이 우수한 알루미늄 안료를 얻는 것이 가능하고, 도막 물성에 관해서도 문제는 없지만, 제조 공정이 복잡한 문제가 있다.
미국 특허 제2,885,366호는 다양한 코어 재료에 비정질 실리카층을 피복하는 방법을 개시하고 있으며, 또한 코어 재료로서 알루미늄 분말을 사용한 실시예도 설명하고 있다. 그러나, 이 실리카 피복은 알칼리성이 강한 수용액에서 실행되어, 처리 공정 중에 알루미늄 분말이 반응하여 다량의 수소 가스를 발생시킬 수 있어 매우 위험하다. 또한, 본 특허는 비정질 실리카층과 같이 피복을 효율적으로 실시하기 위해서, 알루미늄이나 크롬의 염기성염의 중간층을 코어 재료상에 공급하는 방법도 개시하고 있지만, 알루미늄 안료를 균일하게 피복하는 것은 어렵다.
일본국 공개 특허 공보 평7-3185호는 알루미늄 안료의 표면에 실록산을 피복하고, 또한 합성 수지를 피복하여 내식성이 우수한 알루미늄 안료를 제조하는 방법을 개시하고 있지만, 합성 수지로 피복된 실록산 코트를 갖는 알루미늄 안료의 두께가 증가하여, 도막로부터의 돌출에 의한 외관/광택을 저하시키고 또는 불투명도 (opacity) 를 감소시키는 문제가 있다.
상기한 바와 같이, 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한 알루미늄 안료의 제공이 강하게 요구되고 있지만, 공지의 기술은 이러한 요구를 충분히 만족시키는 알루미늄 안료를 제공할 수 없다.
따라서, 전술한 상황에 기초하여, 본 발명의 목적은 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한, 수성 도료 또는 수성 잉크에 바람직하게 배합될 수 있는 알루미늄 안료를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한, 수성 도료 또는 수성 잉크에 바람직하게 배합될 수 있는 알루미늄 안료의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한, 수성 도료 또는 수성 잉크로서 바람직하게 사용될 수 있는 수지 조성물을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한 수성 도료 및 수성 잉크를 제공하는 데에 있다.
본 발명자들은, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 각 알루미늄 입자의 표면은 수용액과의 반응성이 좋지 않으며, 또한, 도막의 의장성을 손상시키지 않고, 또한, 저장 중에 수소 가스 등의 발생을 방지하는 성질을 갖는 피막 (coat) 으로 피복될 수 있다는 생각을 하였으며, 다양한 조성으로 이루어진 피막으로 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 실험을 행하여, 더 깊이 연구하였다.
이들 연구의 결과, 발명자들은 각 알루미늄 입자의 표면은 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 몰리브덴 피막으로 피복되고, 또한 그 몰리브덴 피막의 표면은 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로부터 얻어지는 피막으로 피복될 수 있음을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 이 실리카 피막과 실란 커플링제로부터 얻어지는 피막이 함께 형성되는 경우에는, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 피막을 형성시키지 않고도 충분한 효과가 얻어짐을 발견하였다.
또한, 본 발명자들은, 각 알루미늄 입자의 표면을 몰리브덴 피막, 실리카 피막 또는 실란 커플링제로 형성된 피막으로 피복하기 위해서, 어떠한 제조방법을 사용하는 것이 바람직한지에 관해서도 더 깊이 연구하였다. 이들 연구의 결과, 본 발명자들은 특정한 제조방법을 사용하여, 상기 알루미늄 안료가 효과적으로 제조될 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료는, 알루미늄 입자, 각 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 몰리브덴 피막과, 몰리브덴 피막을 더 피복하는 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 갖는다.
본 발명에 따른 또다른 알루미늄 안료는, 알루미늄 입자, 각 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막, 및 실리카 피막을 더 피복하는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 갖는다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료가 몰리브덴 피막을 갖는다면, 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 몰리브덴의 함유량은 0.01 ∼ 5 질량부인 것이 바람직하고, 몰리브덴 피막의 유무에 관계 없이, 규소의 함유량은 1 ∼ 20 질량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 실란 커플링제는 하기의 구조를 갖는 화합물로부터 선택되는 1 종 이상인 것이 바람직하다:
RA-Si(ORB)3 또는 RA-SiRB(ORB)2
RA : 탄소수 2 ∼ 18 의 알킬기 또는 아릴기 또는 알케닐기
RB : 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법은, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 산화물과 몰리브덴 수화물중 어느 일방 또는 양방을 포함하는 몰리브덴 피막을 형성하는 단계, 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물 및/또는 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물 및/또는 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 몰리브덴 피막의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법은, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 산화물과 몰리브덴 수화물중 어느 일방 또는 양방을 포함하는 몰리브덴 피막을 형성하는 단계, 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 몰리브덴 피막의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 형성하는 단계, 및 실리카 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 실리카 피막의 표면에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법은, 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 실란 커플링제 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물과 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막과 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
또는, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법은, 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 그 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 형성하는 단계, 및 실리카 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 실리카 피막의 표면에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 피막을 형성하는 단계에서는, 몰리브덴 화합물로서 과산화폴리몰리브덴산, 몰리브덴산 암모늄 및 인몰리브덴산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
실리카 피막을 형성하는 상기의 단계에서는, 유기 규소 화합물로서, 테트라에톡시실란 및/또는 테트라메톡시실란을 사용하는 것이 바람직하다.
실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성된 피막을 형성하는 상기의 단계에서는, 가수분해 촉매로서 염기성 촉매를 사용하고, pH를 7.0 ∼ 11.0의 범위로 조정하는 것이 추천된다.
실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 상기의 단계에서는, 가수분해 촉매로서 트리에탄올아민, 암모니아, 에틸렌디아민, 및 3-아미노프로필 트리에톡시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 상기의 단계에서는, 산성 촉매가 가수분해 촉매로서 사용되고, pH는 1.5 ∼ 4.0의 범위로 조정될 수도 있다.
실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 상기의 단계에서는, 20 ∼ 90 ℃의 온도로 1 ∼ 48 시간동안 가수분해반응을 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 알루미늄 안료와 수지를 함유하는 수지 조성물을 포함한다. 본 발명의 수지 조성물은 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 O.1 ∼ 30 질량% 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료는 바인더와와 친수성 용제와 함께 수성 도료에 배합되어 바람직하게 사용된다. 또한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료는 바인더와 친수성 용제와 함께 수성 잉크에 배합되어 바람직하게 사용된다.
도 1 은 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법의 일례를 나타내 는 도면이다.
이하, 본 발명은 실시예를 참조로하여 보다 상세히 설명된다.
<본 발명에 따른 알루미늄 안료의 설명>
본 발명에 따른 알루미늄 안료는 알루미늄 입자와, 각 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 피막 (본 명세서에서는 "몰리브덴 피막" 이라 함) 과, 이 몰리브덴 피막을 피복하는 비정질 실리카 피막 (본 명세서에서는 "실리카 피막" 이라 함) 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 함유한다.
본 발명의 또다른 알루미늄 안료는 알루미늄 입자와, 각 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막과, 이 실리카 피막을 더 피복하는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 갖는다.
<알루미늄 입자의 설명>
본 발명에 따른 알루미늄 안료는 알루미늄 입자를 기재로 한다.
본 발명에 사용된 알루미늄 입자는 알루미늄만으로 구성될 수도 있고, 또한 알루미늄계 합금으로 구성될 수도 있고, 또한 그 순도는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 사용되는 입상 (granular), 판상, 덩어리상 (massive), 플레이크상 (비늘 조각상) 등의 다양한 형상으로부터 선택될 수 있는 알루미늄 입자의 형상은, 우수한 금속감 및 휘도를 갖는 도막을 제공하기 위해서, 플레이크상인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 알루미늄 입자의 평균 입경은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 특히 5 ㎛ 이상이면 더 바람직하다. 이 평균 입경은 40 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 30 ㎛ 이하이면 더 바람직하다. 평균 입경이 2 ㎛ 보다 작으면, 제조 단계에서의 취급이 어려워, 입자가 응집하기 쉬운 경향이 있고, 평균 입경이 40 ㎛ 를 초과하면, 알루미늄 안료가 도료로서 사용될 때에 도막 표면이 거칠게 되어, 바람직한 의장을 실현할 수 없다.
또한, 본 발명에 사용되는 알루미늄 입자는 평균 입경을 평균 두께로 나눔으로써 얻어지는 형상계수 (본 명세서에서는 "애스펙트비" 라 함) 가 5 이상인 것이 바람직하고, 특히 15 이상이면 더 바람직하다. 이 애스펙트비는 1,000 이하인 것이 바람직하고, 특히 500 이하이면 더 바람직하다. 애스펙트비가 5 미만이면, 휘도가 부족하게 되는 경향이 있고, 애스펙트비가 1,000 을 초과하면, 플레이크의 기계적 강도가 감소하여 색조가 불안정해질 수도 있다.
본 발명에 사용되는 알루미늄 입자의 평균 입경은 레이저 회절법, 마이크로매시 시빙법 (micromesh sheaving), 콜터 카운터법 (Coulter Counter) 등의 공지의 입도 분포 측정법에 의해 측정된 입도 분포 (particle size distribution) 로부터 부피평균을 산출하여 얻어진다. 평균 두께는 금속 플레이크 안료의 은폐력 (hiding power) 과 밀도로부터 산출된다.
분쇄 보조제가 본 발명에 사용되는 알루미늄 입자의 표면에 부착될 수 있다. 불포화지방산이 통상 분쇄 보조제로서 사용된다. 예컨대, 여기서 사용되는 불포화지방산으로서는, 올레산, 리놀산, 리놀레인산, 리시놀산, 엘라이드산, 주마린 산, 가돌레산 또는 에루크산 등을 들 수 있다.
<몰리브덴 피막의 설명>
본 발명에 따른 알루미늄 안료 중 하나는 각 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 몰리브덴 피막을 갖는다.
몰리브덴 피막은 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 피막으로, 몰리브덴 산화물은 구체적으로는 MoO3, Mo2O3 등을 나타내며, 몰리브덴 수화물은 구체적으로는 MoO3·H2O, MoO3·H2O2·H2O 등을 나타내는 것으로 가정한다.
몰리브덴 피막이 본 발명에 사용되는 각 알루미늄 입자의 표면에 형성되면, 이 피막은 석출의 핵으로서 작용하고, 이 몰리브덴 피막의 표면을 더 피복하는 실리카 피막의 형성을 용이하게 한다. 또한, 몰리브덴 피막은 일정한 내식성을 가지므로, 몰리브덴 피막을 갖는 알루미늄 안료는 내식성이 개선된다. 또한, 몰리브덴 피막은 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막의 형성 과정에서의 처리 용액 (물을 함유하고, 또한 알칼리성 또는 산성이 강한 용액) 과 몰리브덴 피막으로 피복된 각 알루미늄 입자 사이의 이상 반응을 방지하는 효과도 있다.
본 발명에 사용되는 각 알루미늄 입자의 표면에 형성되는 몰리브덴 피막중에 함유되는 Mo의 양은 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 0.01 질량부 이상인 것이 바람직하고, 0.05 질량부 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 이 Mo의 양은, 5.0 질량부 이하인 것이 바람직하고, 2.0 질량부 이하인 것이 더 바람직하다. 이 Mo의 양은 처리되는 알루미늄 입자의 비표면적 (specific surface area) 에 따라 변화시키는 것이 바람직하다. 크거나 작은 비표면적을 갖는 알루미늄 입자에 대하여는 Mo의 양을 증가시키거나 또는 감소시키는 것이 바람직하다.
Mo의 양이 0.01 질량부 보다도 적다면, 화학적 안정성이 저하하는 경향이 있고, Mo의 양이 5.0 질량부를 초과하면, 알루미늄 안료의 색조 (금속 광택감) 가 현저하게 감소되며, 알루미늄 안료가 응집하거나 또는 도막 물성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수도 있다.
상기의 몰리브덴 피막은 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물만으로 이루어지는 피막이 아니라, 본 발명의 특성을 손상시키지 않은 범위 내에서 다른 첨가물이나 불순물을 함유할 수도 있다.
<실리카 피막의 설명>
본 발명에 따른 알루미늄 안료에 부여되는 실리카 피막은 몰리브덴 피막의 표면에 더 피복될 수 있으며, 또는 실란 커플링제로 형성된 피막을 따라 알루미늄 표면에 직접 피복될 수 있다.
실리카 피막은 비정질 실리카를 포함하는 피막이고, 비정질 실리카는 구체적으로는 실록산[H3SiO(H2SiO)nSiH3], SiO2, SiO2·nH2O 등을 나타내는 것으로 가정한다. 상기에서 n 은 임의의 양의 정수를 나타내는 것으로 가정한다.
각 알루미늄 입자의 몰리브덴 피막의 표면을 피복하는 실리카 피막을 갖는 본 발명에 따른 알루미늄 안료는 몰리브덴 피막만을 갖는 경우보다 우수한 내식성 을 갖는다.
비정질 실리카는 친수성 표면을 가지므로, 이에 의해 실리카 피막을 갖는 본 발명에 따른 알루미늄 안료는 수성 도료 또는 수성 잉크 각각에 용이하게 분산될 수 있다. 또한, 비정질 실리카는 수용액 중에서 매우 안정적이므로, 이에 의해 실리카 피막을 갖는 본 발명에 따른 알루미늄 안료는 수용액 중에서 매우 안정적이다.
다른 부식 억제제가 알루미늄 안료의 내식성을 더 개선하기 위해서, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 실리카 피막에 첨가될 수도 있다. 첨가되는 부식 억제제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 효과를 손상하지 않은 정도의 양으로 이미 공지된 부식 억제제를 사용할 수 있으며, 산성 인산에스테르, 다이아머산 (diamer acid), 유기 인 화합물, 몰리브덴산의 금속염 등을 들 수 있다.
전술한 실리카 피막은 비정질 실리카만으로 이루어지는 피막일 필요가 없고, 본 발명의 특성을 손상시키지 않은 범위에서, 다른 첨가물이나 불순물을 함유하고 있어도 된다.
<실란 커플링제로 형성되는 피막의 설명>
본 발명에 따른 알루미늄 안료에는, 몰리브덴 피막, 또는 실리카 피막 상에 실란 커플링제로 형성된 피막이 제공될 수 있어, 물에 대한 반응성이 더 억제될 수 있는 동시에, 밀착성, 내습성 및 내후성과 같은 도막 물성의 향상, 도료 중에서 분산성의 개선, 알루미늄 안료의 배향성 개선 등과 같은 다양한 효과를 기대할 수 있다.
그러나, 물에 대한 분산성이 사용되는 실란 커플링제의 종류에 따라서 감소될 수 있지만, 이는 적절한 계면 활성제를 사용하여 개선될 수 있다. 실란 커플링제로부터 얻어지는 피막은 하기의 실란 커플링제를 가수분해하여, 각 알루미늄 입자 표면의 실리카 피막 중의 수산기와 반응시킴으로써 얻어진다.
예컨대, 메틸 트리에톡시실란, 메틸 트리메톡시실란, 디메틸 디메톡시실란, 트리메틸 메톡시실란, 디메틸 디에톡시실란, 트리메틸 에톡시실란, 3-아미노프로필-트리메톡시실란, n-메틸-3-아미노프로필-트리메톡시실란, 3-아미노프로필-트리에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시-에폭시-실란), n-아미노에틸-3-아미노프로필 트리메톡시실란, n-아미노에틸-3-아미노프로필-메틸-디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필-메틸-디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필-트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필-트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필-메틸-디메톡시실란, 3-메르캅토프로필-트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필-트리에톡시실란, 3-메르캅토프로필-메틸디메톡시실란, 비닐 트리클로로실란, 비닐 트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 비닐-트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐 트리아세톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실 에틸트리메톡시)실란, γ-아미노프로필 트리에톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-유레이도프로필 트리에톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시실란, 3-아니리도프로필 트리에톡시실란, 3-(4,5-디히드로이미다졸프로필 트리에톡시)실란, n-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실 트리메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸 트리메톡시실란, 트리플루오로프로필 트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필 트리에톡시실란, p-스티릴 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
특히 바람직한 실란 커플링제로서 하기의 화합물이 사용된다:
RA-Si(ORB)3 또는 RA - SiRB(ORB)2
RA : 탄소수 2 ∼ 18 의 알킬기 또는 아릴기 또는 알케닐기
RB : 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기
더 구체적으로는, 하기의 화합물이 예시된다:
예컨대, n-프로필 트리메톡시실란, 이소부틸 트리메톡시실란, 옥틸 트리에톡시실란, 데실 트리메톡시실란, 옥타데실 트리에톡시실란, 페닐 트리메톡시실란, 페닐 트리에톡시실란, 디페닐 디에톡시실란 등을 들 수 있다.
본 발명에 따라 제공된 실리카 피막, 실란 커플링제로 형성되는 피막에 함유되는 규소의 전체량은 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 2 질량부 이상인 것이 더 바람직하다. 이 규소의 함유량은 20 질량부 이하인 것이 바람직하고, 15 질량부 이하인 것이 더 바람직하다.
이 규소의 함유량이 1 질량부 보다도 적다면, 내식성, 수분산성, 안정성 등이 저하하는 경향이 있고, 이 규소의 함유량이 20 질량부를 초과하면, 알루미늄 안료가 응집하거나, 은폐성이 감소되거나, 또는 금속 광택감 등과 같은 색조가 손상되는 문제가 발생되는 경우가 있다.
<본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법의 설명>
도 1 은 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법의 일례를 나타내는 도면 이다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 이 제조방법은, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 몰리브덴 피막을 각 알루미늄 입자의 표면에 형성하는 단계 (S101) 와, 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물 및/또는 실란 커플링제 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여 유기 규소 화합물 및/또는 실란 커플링제를 가수분해시켜, 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 각 알루미늄 입자의 몰리브덴 피막의 표면에 형성하는 단계 (S103) 를 포함한다.
도 2 는 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법은, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 몰리브덴 산화물 및/또는 몰리브덴 수화물을 포함하는 몰리브덴 피막을 각 알루미늄 입자의 표면에 형성하는 단계 (S201) 와, 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 각 알루미늄 입자의 몰리브덴 피막의 표면에 형성하는 단계 (S203) 와, 실리카 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 실리카 피막의 표면에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계 (S205) 를 포함한다.
도 3 은 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법은, 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물과 실란 커플링제를 가수분해시켜, 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막과 실란 커플링제로 형성되는 피막을 각 알루미늄 입자의 표면에 형성하는 단계 (S301) 를 포함한다.
도 4 는 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 또다른 제조방법의 일례를 나타내는 도면이다.
또는, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법은, 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 각 알루미늄 입자의 표면에 형성하는 단계 (S401) 와, 실리카 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 실리카 피막의 표면에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계 (S403) 를 포함한다.
<몰리브덴 피막으로 알루미늄 입자를 피복하는 방법>
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 하나의 제조방법은, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브 덴 피막을 형성하는 단계를 갖는다.
각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 피막을 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액이 이 방법에 따라 균일하게 교반될 수 있으면 된다. 더욱 상세하게는, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 슬러리 상태 또는 페이스트 상태로 교반 또 혼련 (kneading) 하여, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 피막을 형성하는 방법을 들 수 있다.
알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하는 단계에서 사용되는 교반기는, 특별히 한정되지 않지만, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 효율적으로 균일하게 교반할 수 있는 공지의 교반기를 사용할 수 있다.
더욱 자세하게는, 니더 (kneader), 혼련기, 회전 용기 교반기, 교반식 반응기, V형 교반기, 이중 원추형 교반기, 스크류 믹서, 시그마 믹서, 플래쉬 믹서, 기류 교반기, 볼 밀, 에지 러너 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 몰리브덴 화합물은, 특별히 한정되지 않지만, 알루미늄 입자를 함유하는 분산 용액에 첨가하여 교반되면, 몰리브덴 피막을 형성할 수 있는 공지의 몰리브덴 화합물을 사용할 수 있는데, 구체적인 예로서는, 과산화 폴리몰리브덴산, 몰리브덴산 암모늄, 인몰리브덴산 등을 들 수 있다. 상기 몰리브덴 화합물은 단독으로 사용될 수 있고, 또는 이러한 몰리브덴 화합물이 2 종 이상 서로 혼합될 수도 있다.
과산화 폴리몰리브덴산은, 일반적으로 하기의 조성 식 (1) 으로 표현되는 화합물인데, 농도가 5 ∼ 40% 의 과산화수소 용액에 금속 몰리브덴 분말이나 산화 몰리브덴 등을 용해시켜서, 용이하게 조제될 수 있다.
MoxOy·mH2O2·nH20···(1)
(단, 조성식 (1) 에서, x 는 1 또는 2; y 는 2 ∼ 5 의 정수, m, n은 임의의 양의 정수를 나타낸다.)
친수성 용제가 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액용 용매로서 바람직하게 사용된다. 더욱 자세하게는, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, n-프로필 알코올, t-부틸 알코올, n-부틸 알코올, 이소부틸 알코올, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 아세톤 등을 들 수 있다.
상기 친수성 용제에는 물이 포함되어 있어도 되고, 친수성 용제로서 물을 단독으로 사용해도 된다. 또한, 상기 친수성 용제와 물을 혼합하여 사용하는 것이, 상기 친수성 용제를 단독으로 사용하는 것보다도 바람직하다. 상기 친수성 용제와 물이 서로 혼합될 때, 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물 사이의 접촉효율이 더 개선될 수 있다. 본 명세서에서 "친수성 용제" 라고 할 때, 이는 상기 친수성 용제, 물, 상기 친수성 용제와 물과의 혼합물을 포함하는 것으로 가정한다.
알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액에서, 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 몰리브덴 화합물의 함유량은 O.02 질량부 이상인 것이 바람 직하고, 0.1 질량부 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 몰리브덴 화합물의 함유량은 20 질량부 이하인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하이면 더 바람직하다.
몰리브덴 화합물의 함유량이 0.02 질량부 미만이면, 처리 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 몰리브덴 화합물의 함유량이 20 질량부를 초과하면, 알루미늄 안료의 휘도가 부족해지는 경향이 있다.
알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액에서는, 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 친수성 용제의 함유량은 50 질량부 이상인 것이 바람직하고, 100 질량부 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 친수성 용제의 함유량은 5,000 질량부 이하인 것이 바람직하고, 2,000 질량부 이하이면 더 바람직하다.
친수성 용제의 함유량이 50 질량부 미만이면, 몰리브덴 화합물이 불균일하게 분포하여, 알루미늄 입자가 현저하게 응집하는 경향이 있으며, 친수성 용제의 함유량이 5,000 질량부를 초과하면, 알루미늄 입자에 대한 몰리브덴 화합물의 처리 효과가 불충분해지는 경향이 있다.
알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액의 교반 단계에서는, 교반 단계 중의 분산 용액의 온도는 10 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 30 ℃ 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 교반 단계 중의 분산 용액의 온도는, 100 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 80 ℃ 이하이면 더 바람직하다.
이 교반 단계 중의 분산 용액의 온도가 10 ℃ 미만이면, 충분한 처리 효과를 얻기 위한 반응 시간이 길어지는 경향이 있으며, 이 교반 단계 중의 분산 용액의 온도가 100 ℃를 초과하면, 반응의 가속 위험이 증가하는 경향이 있다.
알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하는 단계에서는, 교반 시간은 0.5 시간 이상인 것이 바람직하고, 1.O 시간 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 교반 시간은 10 시간 이하인 것이 바람직하고, 5 시간 이하이면 더 바람직하다.
이 교반 시간이 0.5 시간 미만이면, 처리 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 이 교반 시간이 10 시간을 초과하면, 처리 비용이 증가하는 경향이 있다.
알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하는 이 단계가 종료된 후는, 물을 포함하지 않은 상기 친수성 용제를 사용하여 그 분산 용액을 세정한 후 필터를 통해 여과시켜, 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자를 함유하는 케이크로부터 물과 미반응물을 제거하는 것이 바람직하다.
<실리카 피막으로 알루미늄 입자를 피복하는 방법>
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법의 일례는, 몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와, 유기 규소 화합물과, 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면 또는 몰리브덴 피막의 표면에 실리카 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
실리카 피막을 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면 또는 몰리브덴 피막의 표면에 실리카 피막을 형성할 수 있는 방법이면, 어떠한 공지방법을 사용해도 된다.
더욱 자세하게는, 몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자를 함유하는 분산 용액에 유기 규소 화합물을 첨가하고, 또한 가수분해 촉매를 첨가하여 분산 용액의 pH 값을 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜 각 알루미늄 입자의 표면 또는 몰리브덴 피막의 표면에 실리카 피막을 형성하는 방법이 바람직하다. 이 때, 상기의 분산 용액은, 각 성분이 균일하게 분산 또는 용해되도록 적당한 속도로 바람직하게 교반된다.
제조 공정을 간단하게 하기 위해서는, 분산 용액의 pH 값이 상기의 단계에서 가수분해 촉매를 첨가하여 바람직하게 조정되지만, 분산 용액의 pH 값을 조정하는 방법은 가수분해 촉매를 첨가하는 방법으로 특별히 한정되는 것은 아니지만, 다른 산성 및/또는 알칼리성 화합물을 사용하여 분산 용액의 pH를 조정해도 된다.
본 명세서에서, 유기 규소 화합물이라고 할 때는, 유기 규소 화합물 및 유기 규소 화합물의 축합물을 포함하는 것으로 가정한다.
본 발명에 사용되는 유기 규소 화합물은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면 또는 몰리브덴 피막의 표면에 실리카 피막을 형성할 수 있는 공지의 유기 규소 화합물 및 그 축합물을 사용할 수 있다.
이러한 유기 규소 화합물의 실례로서는, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라이소프로폭시실란 등 또는 그것들의 축합물 등을 들 수 있다. 유기 규소 화합물은, 단독으로 사용해도 되고, 이러한 유기 규소 화합물을 2 종 이상 교 반하여 사용해도 된다.
<가수분해 촉매>
본 발명에 사용되는 가수분해 촉매는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH가 조정되면, 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면 또는 몰리브덴 피막의 표면에 실리카 피막을 형성하는 공지의 가수분해 촉매를 사용할 수 있다.
상기의 유기 규소 화합물의 가수분해 촉매의 실례로서는, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 암모니아, 에틸렌디아민, t-부틸아민, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, n-2-아미노에틸-3-아미노프로필 트리에톡시실란, n-2-아미노에틸-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 요소, 규산나트륨 또는 수산화 나트륨 등의 염기성 가수분해 촉매나, 옥살산, 아세트산, 질산, 황산, 인산, 또는 포스폰산 등의 산성 가수분해 촉매 등을 들 수 있다.
상기의 단계에서의 반응속도를 고려하여, 산성 가수분해 촉매보다도 염기성 가수분해 촉매를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기의 염기성 가수분해 촉매 중에서도, 트리에탄올아민, 암모니아, 에틸렌디아민, 또는 3-아미노프로필 트리에톡시실란이 품질 등의 면에서 특히 바람직하다.
<분산 용액>
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 용매로서는, 친수성 용제를 사용하는 것 이 바람직하다. 더욱 자세하게는, 알루미늄 입자와 물과의 이상반응을 회피하기 위해서, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, n-프로필 알코올, t-부틸 알코올, n-부틸 알코올, 이소부틸 알코올, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 아세톤 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이 친수성 용제는 물을 함유할 수도 있다. 그러나, 알루미늄 입자와 물과의 이상반응을 회피하기 위해서, 이 친수성 용제에서의 물의 함유량은 20 질량% 이하인 것이 바람직하다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액에서는, 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 유기 규소 화합물의 함유량은 2 질량부 이상인 것이 바람직하고, 5 질량부 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 유기 규소 화합물의 함유량은 200 질량부 이하인 것이 바람직하고, 100 질량부 이하이면 더 바람직하다.
유기 규소 화합물의 함유량이 2 질량부 미만이면, 처리 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 유기 규소 화합물의 함유량이 200 질량부를 초과하면, 알루미늄 입자의 응집이나 휘도의 감소가 현저해지는 경향이 있다. 유기 규소 화합물은, 점차적으로 또는 한번에 첨가될 수도 있다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액에서, 알루미늄 입자 100 질량부에 대해서, 가수분해 촉매의 함유량은 0.1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 0.5 질량부 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 가수분해 촉매의 함유량은 20 질량부 이하인 것이 바람직하고, 10 질량부 이하이면 더 바람직하다.
가수분해 촉매의 함유량이 O.1 질량부 미만이면, 실리카층의 석출량이 불충분해지는 경향이 있고, 가수분해 촉매의 함유량이 20 질량부를 초과하면, 알루미늄 입자의 응집이 현저해지는 경향이 있다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액에서, 알루미늄 입자 100 질량부에 대해서, 친수성 용제의 함유량은 500 질량부 이상인 것이 바람직하고, 1,000 질량부 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 친수성 용제의 함유량은 10,000 질량부 이하인 것이 바람직하고, 5,000 질량부 이하이면 더 바람직하다.
친수성 용제의 함유량이 500 질량부 미만이면, 슬러리의 점도가 높게 되어 교반이 어렵게되는 경향이 있고, 친수성 용제의 함유량이 10,000 질량부를 초과하면, 처리액의 회수/재생 비용이 증가하는 경향이 있다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자의 표면에 실리카 피막을 형성하는 단계에서, 이 단계 중의 분산 용액의 온도는 20 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 30 ℃ 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 교반 단계 중의 분산 용액의 온도는 90 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 80 ℃ 이하이면 더 바람직하다.
이 교반 단계 중의 분산 용액의 온도가 20 ℃ 미만이면, 실리카층의 형성 속도가 지연되어, 처리 시간이 증가하는 경향이 있고, 이 교반 단계 중의 분산 용액의 온도가 90 ℃ 를 초과하면, 반응의 가속 위험이 증가하는 경향이 있다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자의 표면에 실리카 피막을 형성하는 단계에서, 반응 시간은 1 시간 이상인 것이 바람직하고, 3 시간 이상이면 더 바람직하다. 이 교반 시간은 48 시간 이하인 것이 바람직하고, 24 시간 이하이면 더 바람직하다.
이 교반 시간이 1 시간 미만이면, 처리 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 이 교반 시간이 48 시간을 초과하면, 처리 비용이 증가하는 경향이 있다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자의 표면에 실리카 피막을 형성하는 단계에서, 반응 중에 분산 용액의 pH 값이 변하기 때문에, pH 값을 적절하게 조정할 필요가 있다. 이 때, pH 값은 가수분해 촉매를 첨가하여 바람직하게 조정되지만, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 특성을 손상하지 않는 범위에서 다른 산성 및/또는 알칼리성의 화합물을 사용하여 분산 용액의 pH를 조정해도 된다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 이 분산 용액에서, 염기성 가수분해 촉매를 사용하는 경우에는, pH가 7 이상인 것이 바람직하고, 7.5 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 분산 용액의 pH는 11 이하인 것이 바람직하고, 10 이하이면 더 바람직하다.
이 분산 용액의 pH가 7 미만이면, 실리카층의 형성 속도가 감소되는 경향이 있고, 이 교반 단계 중의 분산 용액의 pH가 11 을 초과하면, 알루미늄 입자의 응집이나 휘도의 감소가 증가하는 경향이 있다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자의 표면에 실리카 피막을 형성하는 단계에서, 실리카 피막의 형성속도가 빠르고, 생산성이 양호하기 때문에 산성 가수분해 촉매를 사용하는 것보다도 염기성 가수분해 촉매를 사용하는 것이 더 바람직하다. 그러나, 산성 가수분해 촉매를 사용하더라도, 품질의 면에서는 염기성 가수분해 촉매를 사용한 경우와 큰 차이가 없다.
몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액에서, 산성 가수분해 촉매를 사용하는 경우에는, pH가 1.5 이상인 것이 바람직하고, 2 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 분산 용액의 pH는 4 이하인 것이 바람직하고, 3 이하이면 더욱 바람직하다.
이 분산 용액의 pH가 1.5 미만이면, 반응의 가속 위험성이 증가하는 경향이 있고, 이 교반 단계 중의 분산 용액의 pH가 4 를 초과하면, 실리카층의 석출 속도가 감소하는 경향이 있다.
<실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 방법>
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법의 일례에서, 실란 커플링제로 형성된 피막을 형성하는 방법은 실리카 피막을 형성하는 방법과 유사하고, 실란 커플링제를 가수분해하여 피막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 제조방법의 일례에서 실란 커플링제로 형성되며, 몰리브덴 피막 또는 실리카 피막에 형성되는 피막은, 피막이 실리카 피막에 형성될 때, 실리카 피막중의 수산기와 실란 커플링제를 반응시켜서 형성된다.
몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 직접 제공하면, 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH가 조정되어, 실란 커플링제를 가수분해시켜 몰리브덴 피막의 표면에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성한다.
실리카 피막에 실란 커플링제로 형성된 피막을 제공하면, 몰리브덴 피막을 갖는 또는 갖지 않은 각 알루미늄 입자와 유기 실리카 화합물과 실란 커플링제와 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH가 조정되어, 유기 규소 화합물 및 실란 커플링제를 가수분해시켜 실리카 피막의 표면에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성한다.
이 때, 실란 커플링제로 형성되는 피막은, 유기 실리카 화합물의 가수분해에 의한 실리카 피막의 형성과 실란 커플링제의 가수분해에 의한 피막의 형성을 단계적으로 실행하기 위해서, 가수분해에 의해 임시로 실리카 피막을 형성한 후에 실란 커플링제를 첨가하여, 또한 추가로 그것을 가수분해시킴으로써 형성될 수도 있다.
실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하기 위한 반응 용매, 온도 및 가수분해 촉매 등의 조건은 실리카 피막을 형성할 때의 조건과 유사하다.
실란 커플링제의 양은 알루미늄 입자 100 질량부에 대해서, 0.1 ∼ 20 질량부, 더 바람직하게는 1 ∼ 10 질량부이다. 그 양이 상기보다도 적다면, 원하는 효과가 얻어지지 않은 경향이 있고, 그 양이 지나치게 많으면, 미반응의 실란 커플링제 양이 증가하여 도막 물성이 저하하는 경향이 있다.
각 알루미늄 입자에 몰리브덴 피막, 실리카 피막 및 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계가 종료된 후에, 물을 포함하지 않은 상기의 친수성 용제 로 분산 용액을 세정하고, 필터를 통해 여과시켜, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 케이크로부터 물과 미반응된 물질을 제거하는 것이 바람직하다.
그 후, 필요에 따라, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 케이크가 100 ∼ 500 ℃의 범위의 온도에서 열처리될 수도 있다.
각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 피막을 형성하는 단계와, 각 알루미늄 입자의 몰리브덴 피막의 표면에 실리카 피막 및/또는 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계는, 다른 분산 용액 중에서 실행될 수도 있으며, 또는 동일한 분산 용액 중에서 성분을 적절히 조정한 후에 이들 단계를 실행할 수도 있다.
<수지 조성물의 설명>
본 발명에 따른 수지 조성물은 본 발명에 따른 알루미늄 안료와 수지를 함유한다.
본 발명의 수지 조성물에 배합할 수 있는 수지는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 아크릴 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐아세테이트 수지, 니트로셀룰로스 수지, 불소 수지 등이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료 이외에 본 발명의 수지 조성물에 배합할 수 있는 착색 안료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 이소인돌리논, 페릴렌, 아조 레이크, 산화철, 크롬 옐로우, 카본 블랙, 산화티탄, 펄 마이카 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 수지 조성물에 배합할 수 있는 첨가제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 계면 활성제, 경화제, 자외선 흡수제, 정전기 제거제, 증점제 (thickner), 체질 안료 (extender pigment), 염료, 부식 억제제 등을 들 수 있다.
본 발명의 수지 조성물은 상기의 성분 이외에도, 물, 친수성 용제, 유기 용제 등을 함유할 수도 있다.
본 발명의 수지 조성물에 있어서의 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량은, 수지 조성물 전체에 대하여 O.1 질량% 이상인 것이 바람직하고, 1.0 질량% 이상이면 더 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량은, 30 질량% 이하인 것이 바람직하고, 20 질량% 이하이면 더 바람직하다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량이 O.1 질량%보다도 적다면, 장식 효과 (금속감) 가 저하하는 경향이 있고, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량이 30 질량%보다도 많다면, 수지 조성물의 특성 (내후성, 내식성, 기계적 강도 등) 이 불충분하게 될 수도 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 본 발명의 수지 조성물은 도료, 또는 잉크 등에 배합되어 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 수지 조성물이 도료 및 잉크 중에서도, 수성 도료 또는 수성 잉크에 배합된 경우에, 특히 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 수지 조성물은, 도료 또는 잉크로서 사용하지 않고 단독으로, 또는 고무 조성물이나 플라스틱 조성물에 혼합되어 성형되더라도 금속감이 우수한 양호한 외관을 가지며, 내후성과 안정성이 우수하여, 그대로 바람직하게 사용될 수 있다.
<수성 도료 또는 수성 잉크의 설명>
본 발명에 따른 알루미늄 안료는 바인더와 친수성 용제와 함께 수성 도료 또는 수성 잉크에 바람직하게 배합될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 사용되는 바인더는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 아크릴 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐아세테이트 수지, 니트로셀룰로스 수지, 불소수지 등의 수지가 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 사용되는 바인더는, 일반적으로 수성 도료 또는 수성 잉크용 바인더로서 사용되고, 도장후 고화에 의해 양호한 도막을 형성할 수 있는 것이면, 수지 이외의 바인더 이더라도 사용할 수 있다. 더욱 자세하게는, 고무 조성물, 플라스틱 조성물 또는 천연 고분자 조성물 등의 수지 이외의 고분자 조성물을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 배합할 수 있는, 본 발명에 따른 알루미늄 안료 이외의 착색 안료는, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 예컨대, 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 이소인돌리논, 페릴렌, 아조 레이크, 산화철, 크롬 옐로우, 카본 블랙, 산화 티탄, 펄 마이카 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 배합할 수 있는 첨가제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 계면 활성제, 경화제, 자외선 흡수제, 정전기 제거제, 증점제, 체질 안료, 염료 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 배합할 수 있는 친수성 용제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, n-프로필 알코올, t-부틸 알코올, n-부틸 알코올, 이소부틸 알코올, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜 모토메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 아세톤 등을 들 수 있다.
상기의 친수성 용제는 물을 포함할 수도 있고, 또는 물이 친수성 용제로서 단독으로 사용될 수도 있다. 또한, 1 종 또는 2 종 이상의 상기의 친수성 용제가 용도에 따라 교반되어 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에서의 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량은, 바인더의 함유량에 대하여 O.1 질량% 이상인 것이 바람직하고, 1.0 질량% 이상이면 더 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량은, 바인더의 함유량에 대하여 30 질량% 이하인 것이 바람직하고, 20 질량% 이하이면 더 바람직하다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량이 0.1 질량%보다도 적다면, 수성 도료 또는 수성 잉크의 도막의 장식 효과 (금속감) 가 저하하는 경향이 있고, 본 발명에 따른 알루미늄 안료의 함유량이 30 질량%보다도 많다면, 수성 도료 또는 수성 잉크의 도막의 특성 (내후성, 내식성, 기계적 강도 등) 이 불충분해질 수도 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에서의 친수성 용제의 함유량은, 바인더의 함유량에 대하여 20 질량% 이상인 것이 바람직 하고, 50 질량% 이상이면 더 바람직하다. 또한, 친수성 용제의 함유량은, 바인더의 함유량에 대하여 200 질량% 이하인 것이 바람직하고, 100 질량% 이하이면 더 바람직하다.
친수성 용제의 함유량이 20 질량% 미만이면, 도료, 잉크의 점도가 높아져, 취급이 어려워지는 경향이 있고, 친수성 용제의 함유량이 200 질량% 를 초과하면, 도료 또는 잉크의 점도가 낮게 되어 도막 형성이 어려워지는 경향이 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료의 적용은 수성 도료 또는 수성 잉크에의 배합에 한정되는 것은 아니고, 유기 용제를 함유하는 도료, 유기 용제를 함유하는 잉크, 분체 도료, 고무 조성물, 플라스틱 조성물, 천연 고분자 조성물 등에 배합될 때도 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크의 도장방법 또는 인쇄방법은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 사용하는 수성 도료 또는 수성 잉크의 형태 및 기재의 표면 형상 등을 고려하여 여러 가지의 도장 방법 또는 인쇄 방법이 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료의 도장 방법으로서는, 스프레이법, 롤 코터법 (roll coater), 브러싱법 또는 닥터 블레이드법 (doctor blade) 등이 있고, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 잉크의 인쇄방법으로서는, 그라비아 (gravure) 인쇄, 스크린 인쇄 등이 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 의해 형성된 도막은, 전착도장 등에 의한 언더코트 (undercoat) 층이나 중간피막 (intermediate coat) 층에 형성될 수도 있고 또는, 탑코트 (topcoat) 층이 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 의해 형성된 도막에 형성될 수도 있다.
이 경우, 다음의 도막층이 각각의 도막층을 도장하여 경화 또는 건조한 후에 도장될 수도 있으며, 또는 다음의 도막층이 이른바 웨트 온 웨트 (wet-on-wet) 도장에 의해 각각의 도막층을 도장한 후, 경화 또는 건조시키지 않고서 도장될 수도 있다. 그러나, 양호한 거울과 같은 휘도를 갖는 도막을 얻기 위해서는, 기초 도막층을 도장하여 경화 또는 건조 후, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크의 도막층을 도장하는 것이 바람직하다.
각각의 도막층을 형성하는 도료 조성물은, 예컨대 열경화될 수 있으며, 또는 콜드 세트 (cold-set) 될 수도 있다. 또한, 각각의 도막층을 형성하는 도료 조성물은 예컨대, 고온의 공기에 의해 건조되거나, 또는 상온에서 자연적으로 건조될 수도 있다.
이 경우에 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크에 의해 형성된 도막층의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일반적인 실시형태에서는, 2 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 5㎛ 이상이면 더 바람직하다. 또한, 이 도막층의 두께는 100 ㎛ 이하인 것이 좋고, 또한 50 ㎛ 이하이면 더 바람직하다.
도막층의 두께가 2 ㎛ 미만이면, 잉크 또는 도료에 의한 하층을 은폐하는 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 도막층의 두께가 1OO ㎛ 를 초과하면, 건조가 곤 란해져, 보일링 (boiling) 또는 새깅 (sagging) 과 같은 결함이 현저히 나타나는 경향이 있다.
이하, 본 발명이 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 설명되지만, 본 발명은 이들로 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
과산화수소 30% 를 함유하는 과산화수소수 10 g 에 금속 몰리브덴 분말 0.5 g 을 조금씩 첨가하여, 반응시켜 얻어진 용액은 이소프로필 알코올 600 g 에서 용해되고, 또한 시판중인 알루미늄 안료 (도요 알루미늄 가부시키가이샤제 7640NS, 고형분: 65%) 를 153.8 g (알루미늄분: 100 g) 을 첨가하여, 5O℃ 에서 1 시간동안 교반하였다.
그 후, 모노에탄올아민이 상기 슬러리에 첨가되어, 슬러리의 pH 값을 8.5 로 조정하였다.
다음으로, pH가 조정된 슬러리에 테트라에톡시실란 (이하, TEOS라 함) 40 g 을 첨가하고, 또한 50 ℃ 에서 10 시간동안 교반하였다. 처리중 2 시간마다 슬러리의 pH 값이 체크되고, 모노에탄올아민을 첨가하여 8.5 가 되도록 조정되었다.
상기 반응의 종료 후, 슬러리가 필터를 통해 고액 (solid-liquid) 분리되었으며, 얻어진 알루미늄 안료를 함유하는 슬러리가 105 ℃ 에서 3 시간동안 건조되어, 파우더화된 알루미늄 안료를 얻었다.
<실시예 2 ∼ 8>
실시예 2 ∼ 8 에 따른 알루미늄 안료가 실시예 1 과 유사하게 형성되었다.
<실시예 9>
알루미늄 안료 (도요 알루미늄 가부시키가이샤제 7640NS, 고형분: 65%) 를 153.8 g (알루미늄분: 100 g) 및 촉매로서 사용된 3-아미노프로필 트리에톡시실란 3g 이 IPA 600 g 에 첨가되었으며, 50 ℃ 에서 1 시간동안 교반되었다.
그 후, 모노에탄올아민이 상기 슬러리에 첨가되어, 슬러리의 pH 값을 8.5 로 조정하였다.
다음으로, TEOS 30 g, 및 데실 트리메톡시실란 10 g 이 pH가 조정된 슬러리에 첨가되었으며, 또한 50 ℃ 에서 10 시간동안 더 교반되었다. 처리중 2 시간마다 슬러리의 pH 값이 체크되었으며, 모노에탄올아민을 첨가하여 8.5 가 되도록 조정되었다.
상기 반응의 종료 후, 슬러리가 필터를 통해 고액분리되었으며, 얻어진 알루미늄 안료를 함유하는 슬러리는 105℃ 에서 3 시간동안 건조되어, 파우더화된 알루미늄 안료를 얻었다.
<실시예 10>
과산화수소 30% 를 함유하는 과산화수소수 10 g 에 금속 몰리브덴 분말 0.5 g 을 점차적으로 첨가하고, 반응시켜 얻어진 용액이 이소프로필 알코올 600 g 에서 용해되고, 또한 시판중인 알루미늄 안료 (도요 알루미늄 가부시키가이샤제 7640 NS, 고형분: 65%) 를 153.8 g (알루미늄분: 100 g) 을 첨가하여, 50 ℃ 에서 1 시간동안 교반하였다.
그 후, 모노에탄올아민이 상기 슬러리에 첨가되어, 슬러리의 pH 값을 8.5 로 조정하였다.
다음으로, TEOS 30 g 및 페닐 트리에톡시실란 10 g 이 pH가 조정된 슬러리에 첨가되었으며, 또한 50 ℃ 에서 10 시간동안 교반하였다. 처리중 2 시간 마다 슬러리 pH 값이 체크되었으며, 모노에탄올아민을 첨가하여 pH 값이 8.5 가 되도록 조정되었다.
상기 반응의 종료 후, 슬러리가 필터를 통해 고액분리되었으며, 얻어진 알루미늄 안료를 함유하는 슬러리는 105℃ 에서 3 시간동안 건조되어, 파우더화된 알루미늄 안료를 얻었다.
<비교예 1 ∼ 3>
비교예 1 ∼ 3 에 따른 알루미늄 안료가 실시예 1 과 유사하게 형성되었다. 그러나, 비교예 2 를 형성할 때, 실리카 피막을 형성하기 위한 반응 도중에 알루미늄 안료가 이상 반응을 일으켜, 수소 가스를 현저히 발생시켜 응집되었기 때문에, 비교예 2 에 따른 알루미늄 안료는 얻어지지 않았다. 표 1 ∼ 표 3 은 실시예 1 ∼ 10 과 비교예 1 ∼ 3 의 알루미늄 안료의 제조 조건과 조성의 분석값을 나타낸다.
표 1 : 알루미늄 안료의 제조 조건과 조성의 분석값
Figure 112005045583510-pct00001
표 2 : 알루미늄 안료의 제조조건과 조성의 분석치
Figure 112005045583510-pct00002
표 3: 알루미늄 안료의 제조 조건과 조성의 분석값
Figure 112005045583510-pct00003
표 1 ∼ 표 3 에 있어서,
*1: H2O2 30% aq는 H2O2를 30 질량% 함유하는 수용액을 나타낸다.
*2: 인몰리브덴산의 Mo 함유량은 Mo 금속 환산으로 47 질량% 이다.
*3: IPA는 이소프로필 알코올을 나타낸다.
*4: MFDG는 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르를 나타낸다.
*5: TEOS는 테트라에톡시실란을 나타낸다.
*6: DTMS는 데실트리메톡시실란을 나타낸다.
*7: PTES는 페닐트리에톡시실란을 나타낸다.
<성능평가>
실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 3 에 따라 얻어진 알루미늄 안료는 하기의 측정방법 또는 평가방법에 따라서 성능평가되었다. 표 4 ∼ 6 은 평가결과를 나타낸다.
(i) Si 및 Mo의 함유량의 측정
각 알루미늄 안료의 Mo 및 Si의 함유량은 시마즈 코포레이션제 ICPS-8000 에 의해, 알칼리 용해/추출법에 의해 추출된 액과 Mo 및 Si 표준액을 사용한 검량선 (calibration curve) 을 통해 플라즈마 발광 분석에 의해 측정되었다.
(ii) 안정성의 평가
100 질량부의 물이 각 알루미늄 안료의 분말 100 질량부에 첨가되었으며, 혼합물이 페이스트화되고, 이 페이스트가 50 ℃ 에서 1 개월동안 보존된 후, 45 ㎛ 의 구멍을 갖는 JIS 표준체 (standard sieve) 에 의해, 수중에서 수작업으로 웨트-스크린 (wet-screen) 되어, 하기의 기준에 따라서 평가하였다.
○: 알루미늄 안료가 거의 변화되지 않음
△: 알루미늄 안료가 부분적으로 응집됨
×: 대부분의 알루미늄 안료가 응집됨
(iii) 수성 도료 중에서의 가스 발생량의 측정
각 알루미늄 안료가 사용되어, 하기의 조성을 갖는 수성 도료가 형성되었다.
수용성 아크릴 수지 (*1) 28.2 g
멜라민 수지 (*2) 4.4 g
트리에탄올아민 1.1 g
탈이온수 44.8 g
이소프로필 알코올 3.0 g
투명 산화철 (*3) 5.0 g
알루미늄 안료 3.0 g (고형분)
(실시예 1 ∼ 8, 비교예 1, 비교예 3)
*1 : 미쓰이 도아츠 케미컬사 제조, 알마텍스 (Armatex) WA911
*2 : 미쓰이 도아츠 케미컬사 제조, 사이멜 (Cymel) 350
*3 : BASF사 제조, SICOTRANS RED L2175D
누적 수소 가스 발생량을 수치환법 (water displacement) 에 의해 메스실린더로 측정하기 위해서, 상기 방법에 의해 형성된 수성 도료 80 g 이 채취되어, 50 ℃로 조정한 중탕기 내에서 7 일동안 보관되었다.
(iv) 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료의 도막의 색조 평가
수성 도료 중에서의 가스 발생량의 측정에 있어서 상기의 (iii) 에서 형성된 각각의 수성 도료가, 미리 일차 방청 도료 (temporary rust-prevention paint) 에 의해 전착도장된 테스트용 구리판에 에어 스프레이되어, 건조 후에 두께가 13 ㎛ 이었으며, 90 ℃ 에서 10 분동안 예비건조된 후, 하기의 조성을 갖는 유기 용제형 탑 코트용 도료가 에어 스프레이되어, 건조 후에 두께가 40 ㎛ 이었으며, 140 ℃ 에서 30 분동안 건조되어, 금속 도장판이 형성된다.
아크릴 수지 (*4) 140 g
멜라민 수지 (*5) 50 g
솔벳소 (Solvesso) 10O 60 g
*4 : 미쓰이 도아츠 케미컬사 제조, 알마텍스 110
*5 : 미쓰이 도아츠 케미컬사 제조, 우반 (Uban) 20SE60
상기한 방법으로 얻어진 금속 도장판의 금속 광택감이 하기의 기준에 따라서 5 단계로 평가되었다. 금속 광택감은 숫자가 큰 쪽이 양호하다. 방향성 (flip flop) 은 보는 각도에 따라 명도가 변화하는 성질을 나타나며, 방향성이 강할수록 명도가 변화하기 쉽다.
5 : 휘도가 매우 뛰어나며, 방향성이 매우 강함
4 : 휘도가 뛰어나고, 방향성이 강함
3 : 휘도와 방향성 모두 보통임
2 : 휘도가 약간 저하되며, 방향성이 약간 약함
1 : 휘도가 저하되며, 방향성이 약함
(v) 도막 내습/밀착성 테스트
상기의 (iv) 에서 얻어진 각각의 도장판이 40 ℃, 습도 100% 의 분위기에서 하루동안 방치되었으며, 그 후 JIS K5600 5-6:1999 에 따라 밀착성 시험이 실행되었다. 얻어진 결과를 표 4 ∼ 6 에 나타낸다. 결과는 하기의 5 단계 평가로 표시하였다.
5 : 박리 없음
4 : 박리: 10% 이하
3 : 박리: 10 ∼ 50%
2 : 박리: 50 ∼ 90%
1 : 박리: 100%
표 4 : 알루미늄 안료 및 수성 도료의 평가결과항목
Figure 112005045583510-pct00004
표 5 : 알루미늄 안료 및 수성 도료의 평가결과항목
Figure 112005045583510-pct00005
표 6 : 알루미늄 안료 및 수성 도료의 평가결과
Figure 112005045583510-pct00006
표 4 ∼ 6 에 도시된 결과로부터, 실시예 1 ∼ 10 에 따른 알루미늄 안료로 배합된 수성 도료의 각각은, 비교예 1 ∼ 3 에 따른 알루미늄 안료로 배합된 수성 도료에 비해, 가스가 전혀 발생하지 않으며, 또한 도장판의 색조나 도막의 체질 밀 착성도 현저하게 우수함을 알 수 있다.
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시적인 것이지, 제한적이 아닌 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명에 의해서가 아니라 특허청구의 범위에 의해서 나타내여지며, 특허청구의 범위와 등가의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되도록 의도된다.
상기의 결과로부터, 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료가 수성 도료 또는 수성 잉크에 적절하게 배합된다.
분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료 제조방법을 사용하여, 수성 도료 또는 수성 잉크에 적절하게 배합되는 알루미늄 안료를 얻을 수 있다.
또한, 분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되는 일없이, 도막 외관의 의장성이 우수한, 본 발명의 수지 조성물은 수성 도료 또는 수성 잉크에 적절하게 배합된다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 안료를 함유하는 수성 도료 또는 수성 잉크는, 수분산성 및 안정성이 뛰어나며, 저장 중에 수소 가스를 발생시키거나 응집되키지 않으며, 도막 외관의 의장성이 우수하다.

Claims (15)

  1. 알루미늄 입자와, 각 알루미늄 입자의 표면을 피복하는 몰리브덴 산화물과 몰리브덴 수화물중 어느 일방 또는 양방을 포함하는 몰리브덴 피막과, 상기 몰리브덴 피막을 더 피복하는 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 갖는 알루미늄 안료.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몰리브덴의 함유량은 상기 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여 0.01 ∼ 5 질량부인 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료.
  3. 제 1 항에 있어서, 규소의 함유량은 상기 알루미늄 입자 100 질량부에 대하여, 1 ∼ 20 질량부인 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 실리카 피막 상에 실란 커플링제로 형성되는 피막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 실란 커플링제는 하기의 구조를 갖는 화합물로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료.
    RA-Si(ORB)3 또는 RA-SiRB(ORB)2
    RA: 탄소수 2 ∼ 18 의 알킬기 또는 아릴기 또는 알케닐기
    RB: 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기
  6. 제 1 항에 따른 알루미늄 안료와, 수지를 함유하는 수지 조성물로서, 상기 알루미늄 안료의 함유량은 상기 수지 조성물 전체의 0.1 ∼ 30 질량%의 범위인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
  7. 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 산화물과 몰리브덴 수화물중 어느 일방 또는 양방을 포함하는 몰리브덴 피막을 형성하는 단계,
    상기 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 상기 각 알루미늄 입자의 상기 몰리브덴 피막의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 피막을 형성하는 단계는, 상기 몰리브덴 화합물로서 과산화 폴리몰리브덴산, 몰리브덴산 암모늄 및 인몰리브덴산으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 실리카 피막을 형성하는 단계는, 상기 유기 규소 화합물로서 테트라에톡시실란 및 테트라메톡시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 화합물을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 실리카 피막을 형성하는 단계는, 상기 가수분해 촉매로서 염기성 촉매를 사용하여, 상기 분산 용액의 pH를 7.0 ∼ 11.0 의 범위로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 실리카 피막을 형성하는 단계는, 상기 가수분해 촉매로서 트리에탄올 아민, 암모니아, 에틸렌디아민 및 3-아미노프로필 트리에톡시실란으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  12. 알루미늄 입자와 몰리브덴 화합물을 함유하는 분산 용액을 교반하여, 각 알루미늄 입자의 표면에 몰리브덴 산화물과 몰리브덴 수화물중 어느 일방 또는 양방을 포함하는 몰리브덴 피막을 형성하는 단계,
    상기 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 상기 각 알루미늄 입자의 상기 몰리브덴 피막의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 형성하는 단계, 및
    상기 실리카 피막을 갖는 상기 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 실란 커플링제를 가수분해시켜, 상기 각 알루미늄 입자의 상기 실리카 피막의 표면에 상기 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  13. 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 실란 커플링제 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 유기 규소 화합물과 상기 실란 커플링제를 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막과 상기 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  14. 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물과 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 유기 규소 화합물을 가수분해시켜, 각 알루미늄 입자의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 형성하는 단계, 및
    상기 실리카 피막을 갖는 상기 각 알루미늄 입자와 실란 커플링제와 가수분 해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 실란 커플링제를 가수분해시켜, 상기 각 알루미늄 입자의 상기 실리카 피막의 표면에 상기 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 안료의 제조방법.
  15. 몰리브덴 피막을 갖는 각 알루미늄 입자와 유기 규소 화합물, 실란 커플링제 및 가수분해 촉매를 함유하는 분산 용액의 pH를 조정하여, 상기 유기 규소 화합물 및 상기 실란 커플링제를 가수분해시켜, 상기 각 알루미늄 입자의 상기 몰리브덴 피막의 표면에 비정질 실리카를 포함하는 실리카 피막을 형성함과 동시에, 그 위에 상기 실란 커플링제로 형성되는 피막을 형성하는 알루미늄 안료의 제조방법.
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