JPS6245905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属箔顔料および印刷インキと被覆膜
におけるこの顔料の使用法に関する。特に本発明
はうすい光沢ある金属箔顔料の連続製法に関す
る。

金属膜を装飾品に使用することは数千年前に始
まつたが、金属顔料が商業的に重要になつたのは
数百年前からである。歴史的に金又は他の金属で
覆われた表面価値は美しい輝く金属仕上げにある
ばかりでなく、この表面膜がその物体を入手でき
る他のどんな表面膜よりも年代や天候に耐えさせ
ることにあつた。金又は他金属の高価なため適当
なうすい箔を製造することがむつかしくなつて金
属膜使用は宝石、陶磁器および他の芸術品に限ら
れた。

厚さ千分の数インチの金属の薄箔又は膜をつく
るためには既に極めて薄板に打ち延ばしたしなや
かな金属を使つて初める必要があつた。この薄板
を動物皮の間にはさみ更にたたいて使用に十分な
うすい箔とした。この操作中うすい箔の端は切れ
て小粒となつた。この小片を乾燥性油と混合する
ことにより連続金属板と非常によく似た仕上品が
えられることが発見された。この種の仕上品をつ
くつた技術者はうすくたたき延ばした金属を細か
い金網にこすりつけてこの金属顔料を製造した。

1800年代中頃ベツセマーは最初に金属片顔料の
実用経済的製法を案出した。この方法は適当な光
沢をもつ金属板をつき又はたたいた後板を薄片状
にしその大きさをそろえ集めて行なつた。

1866年チヤールス ホールとパウル ハーロウ
トは各々独自にアルミニウムを商業的量で使用で
きる実用アルミニウム精練法を発明した。アルミ
ニウムは技術的にベツセマー法に応用できたが、
それは空気と広範な金属空気比にわたり爆発性混
合物を生成する欠点があつた。

1925年エヴエレツト ホールは安全優秀なアル
ミニウム薄片顔料製造の特許多数を交付された。
このホールの方法は湿式ボールミルに基づいて潤
滑剤を含む塗料シンナー溶液の存在においてアル
ミニウムの大きさを小さくした。潤滑油は微小片
の熱付着を防ぐため使われ、潤滑剤の選択によつ
て生成される小片の型がきまつた。この方法では
アルミニウム微粉末による爆発の可能性は最小と
なり大規模工業的製法が開発された。この特許の
結果の例はニユーヨーク市のジヨージワシントン
橋の構造部全部の塗装に1931年使われた塗料であ
る。

金属膜は現在インキに分散させた普通のアルミ
ニウム薄片および粉末顔料を使用してつくられた
後印刷に使われる。金属顔料は金属蒸気の凝着、
電鍍、直接真空スパツタリングによつてえられ又
は箔片使用によつて変えられる。普通のアルミニ
ウム顔料を用いる膜は灰色又はよくても非常に反
射の小さい膜である。膜は一般に高価であり調節
困難な操作でありこの方法は大量連続被覆用には
適しない。金属膜組成物および金属顔料製法の例
にはマツクアダウの米国特許第2941894号、およ
び第2839379号およびハイケルの米国特許第
4116710号がある。

現在行なわれているアルミニウム顔料製法を示
す図はニユーヨークのJ.ウイレイ アンド サイ
ズ社の顔料ハンドブツク１巻799ページ図16およ
びアルコアアルミニウム顔料製品データ1976年７
月版の粉末と顔料FA2C―１項５ページ図５に記
載されている。

上記のとおり製造されたアルミニウム顔料は数
年間塗料、エナメル、ラツカーおよび他の塗装用
組成物と方法に使われている。普通のアルミニウ
ム顔料の細かさの等級は250ミクロン（60メツシ
ユ）の様な比較的粗い粒子大きさから約44ミクロ
ン（325メツシユ）迄である。

現在製造されている普通のアルミニウムおよび
金属顔料の欠点はその塊状形である。普通形状の
アルミニウム顔料を含む組成物調合ではちがつた
粒子大きさおよび30重量％程度の高濃度が通常で
ある。アルミニウム顔料粒子の幾何学的形状のた
め乾燥後インキ又は塗料賦形剤表面から粒子が突
出て“ダステイング”といわれる現象をおこし易
く、乾燥膜をこするとその現象がおこつていくら
かの金属粒子が離脱する。更に顔料粒子が偏平で
ないのでまた無秩序に分布しているので、通常膜
面が均一でなく反復塗装を必要とする。更に欠点
は粒子細分化操作に伴なう粉砕で、これによつて
金属の元の光沢はなくなり金属は灰色となる。

本発明によれば剥離膜（release coating）が
担体シートの少なくも片面上に連続的につけられ
る。金属蒸気は剥離膜の少なくも片面上に350乃
至450オングストローム厚さの薄膜状に凝着す
る。剥離膜とその上に薄い金属膜をもつた担体シ
ートは溶媒系をとおされ溶媒は剥離膜を溶解し殆
んどの金属膜は担体シートから溶媒中にはがれ
る。次いで残つた金属膜は担体シートから非反応
性液体媒質中にふきとられ、そこで膜は激しい撹
拌又は超音波によつて微粒顔料に分散させられ
る。金属顔料片は捕集され被覆用および印刷用組
成物に調合できる。

本発明は金属顔料製造法に関するもので、その
方法は (a) 担体シートの少なくも片側に剥離膜をつけ、 (b) 剥離膜上に直接金属を薄膜上に沈着し、 (c) 沈着した金属をつけた剥離膜をもつた担体シ
ートを剥離膜を溶解するが金属とは反応しない
溶媒中にとおし、 (d) 担体シートから金属膜を粒子状に分離して実
質的に剥離膜のない金属顔料を生成し非反応性
溶媒中でこの金属顔料を捕集し、そして (e) この金属顔料を濃縮しそして直径25乃至50ミ
クロンをもつ粒子に細分する、工程より成る。

図１は本発明の金属顔料製法の工程図である。

図２は本発明の方法の概略図である。

図３は本発明のストリツピング装置の実施態様
の拡大図である。

さて図２において担体シート１１はローラー１
２から連続供給され容器１３に入り溶液をとおり
そこで担体シート１１の少なくも片面に剥離膜１
４がつけられる。次いで塗布された担体シート１
５はメタライジング用真空蒸発機１６をとおりそ
こで塗布された担体シートの少なくも片面上に金
属薄膜が沈着される。金属膜をつけられた担体シ
ート１７は溶媒を含むストリツパー１８をとおり
そこで剥離膜は溶解される。はがれた金属片又は
顔料はストリツパー１８中にある溶媒中で捕集さ
れた後ポンプ２９で沈降槽２４，２４′に送られ
る。剥離膜が溶解されてストリツパー１８を出た
金属膜をつけた担体シートは次いでローラー１９
をとおつて溶媒２２を入れている室２１中で適当
なワイパー２０をとおる。ワイパー２０は金属膜
が薄片として完全に除去されるのを助けきれいに
なつた担体シートは巻とられる。溶媒２２中に集
められた金属片又は顔料はポンプ２３によつて沈
降槽２４，２４′に送ることができる。図３に別
の実施態様、ストリツピング槽２５を示してい
る。金属化された担体シートはワイパー２０′を
とおりローラー２６の周りをまわる。金属顔料は
槽２５の底で捕集されポンプ２７で沈降槽に送ら
れる。

担体シート１１はポリエステル フイルム、例
えばマイラーの様なポリエチレン テレフタレ
イト シート又はセロフアン又はポリプロピレン
の様な他の適当するシートでもよい。

適当する剥離膜は容易に溶解化するまたその上
に金属膜が沈着できる物質である。この剥離膜の
例にはポリ塩化ビニル、ポリスチレン、塩素化さ
れたゴム、アクリロニトリル―ブタジエン―スチ
レン共重合体、ニトロセルローズ、メチルメタク
リレイト、アクリル系共重合体、脂肪酸類、ワツ
クス類、ゴム類、ゲル類およびそれらの混合物な
どのポリマー類がある。剥離膜をつけることは被
覆用物質を適当溶媒にとかし標準連続ローラー被
覆機を使つて毎分500乃至1000フイートの商業上
適当する速度で両面上に均一なうすい膜をつける
ことによつてできる。塗布された担体シートは溶
媒が除去される迄乾燥するとよい。適当する機械
はヴアージニア州リツチモンド市のインターロト
製２点輪転グラビア被覆機と乾燥用トンネルの様
なローラーからローラーへ巻戻し―巻取り装置を
もつ一般用輪転グラビア被覆機である。剥離膜を
１連当り0.75乃至1.50ポンド、好ましくは約1.0ポ
ンド（3000平方フイート）をつけることによりよ
い結果がえられる。剥離膜を１連当り1.50ポンド
以上の量をつけないことが重要である。また１連
当り0.25ポンドより少ない膜は解放性不十分であ
る。

被覆された担体シート１５はメタライジング用
真空蒸発機１６をとおり金属膜が剥離膜の片面又
は両面上に沈着する。沈着金属膜の厚さは350乃
至450オングストロームで、これは生地の速度と
蒸発速度に要する電力によつて調節される。沈着
に適当な光沢金属にはアルミニウム、クロム、
銅、鋼、銀および金がある。金属は平方当り約
3.50オーム（抵抗読み）の割合で蒸発させられ
る。これは片面膜上350オングストローム又は両
面上7.0オーム又は700オングストロームに相当す
る。

金属蒸発は誘電、抵抗、電子ビームおよびスパ
ツタリングの様な標準法を使つて行なわれる。沈
着金属膜の厚さは光沢粒子をえるに重要である。
極めて均一なうすい膜が最大リーフイング
（leafing）性をえるに必要である。金属粒子の望
む連続した反射性をえる膜厚さは350乃至450オン
グストロームである。被覆用組成物とした場合
450オングストローム以上の厚さでは粒子のリー
フイング性は破壊されはじめる。350オングスト
ローム以下の厚さでは金属粒子は細かすぎて樹脂
溶媒ストリツピング系から分離する。

必要ならば沈着したうすい金属膜を上につけて
いる担体シートは張力のもとでその長さの約１乃
至２％丈け引のばして金属表面に割目を生じさせ
る。図１に示すとおりこの方法はエナージヤイジ
ング（energizing）といいあとの離脱操作を約２
倍に促進する。

金属被覆された担体シート１７は次いで溶媒を
含む溶媒槽１８をとおりこの中で剥離膜が溶解さ
れる。剥離膜溶解に適当する溶媒にはアセトン、
塩化メチレンの様な塩素化溶媒、メチル エチル
ケトン、メチル イソブチル ケトン、トルエ
ン、ブチル アセテイト等がある。

金属膜被覆担体シートは溶媒槽１８をとおり一
連のローラー１９の上をへて担体シートから付着
していない金属粒子をおとすための空気ナイフ２
０又は適当なワイパーをとおる。空気ナイフは溶
媒と同じ室１８内にあつてもよいが通常図２に示
すとおり溶媒２２を入れている分離室２１にあ
る。この溶媒は槽１８内の溶媒と同じ溶媒であつ
てもよいしなくてもよいが、これは金属顔料と非
反応性であることが重要である。適当する空気ナ
イフは約90PSIの圧縮空気源に接続された中空管
で製造できる。ノズル又は細孔を横方向に長さに
そつて等間隔に機械にとり付けて空気ジエツトを
移動する担体シートに垂直に当てる。空気ジエツ
トは膜上に残つているであろう残留金属片を全部
除去する。空気ナイフはまた湿担体シートの乾燥
機構としても働らくので巻とりを助ける。更に巻
とり前に担体シートから残留金属と剥離膜の両方
を完全に除去する蒸気脱脂法を使用することも好
ましい。蒸気脱脂法はまた残留金属片から残留剥
離膜を全部きれいにとる。最適効率をえるに空気
は大気温、冷却又は加熱されたものでもよい。

槽１８内の溶媒は一杯となる迄使用できる。更
に溶媒は膜物質を含む溶液から回収できまた残留
膜物質は適当に精製すればあとの被覆操作に再用
できる。

溶媒中に分散した顔料はストリツピング槽１８
又は２１に沈降させるか又はポンプ２９又は２３
により沈降槽２４，２４′に移送するか又はうす
い光沢ある金属顔料の濃懸濁液をえる様遠心分離
機にとおすかいづれでもよい。溶媒中の金属顔料
濃度は約0.045％が好ましいが、ともかく濃度は
遠心分離前0.2％を超えないことである。

金属顔料は次いでその約90％が直径25―50ミク
ロンである様な粒子に破砕される。顔料を適当す
る粒子大きさにする好ましい装置は超音波作用に
よつて操作し顔料粒子の光沢面の反射性を損なわ
ないソノレイターである。適当する超音波分散機
はコネチカツト州スタンフオードのソニツク社製
トリプレツクス ソノレイター装置、Ａ HP型
式、Ａ型、デザイン150である。

次いで直径25―50ミクロンをもつうすい光沢あ
る金属顔料は顔料固体５乃至15％に濃縮される。
濃厚顔料は次いで噴射ラツカー又は印刷用インキ
に調合できる。

しかし例えばメチル セロソーブと溶媒交換法
を先づ用いた後更に遠心分離機中で金属固体約20
％に捕集することにより更に濃縮するとよいこと
が発見されている。この濃厚液は金属濃度1.0―
5.0重量％でラツカー又は印刷用インキ調合物と
される。この調合物はそれを均質化して最終金属
粒子大きさ約10―20ミクロンとする装置に最終的
にとおされる。本発明の方法により製造された１
―５重量％のアルミニウム顔料を含む被覆用組成
物は驚いたことに優秀な被覆力をもち連続した鏡
面仕上りを与えることがわかつた。

本方法によつてえられた金属膜は商業的金属箔
の輝度、反射光および被覆力と似ている。単一層
リーフイング片の自然配列によつて極めて少量の
顔料が大表面積を被覆する。例えば本発明の固体
アルミニウムの輝いたリーフイング顔料130ｇは
１ガロンの印刷用インキに変り＃300四辺形セル
輪転グラビア印刷用円筒を用いて約3000000平方
インチの優秀な被覆面を与える。記載の効力は本
発明の製品それ自体を改造する能力によるもので
ある。

次の実施例は本発明の実施を示すものである。

実施例 １ アルミニウム顔料を次の方法によつて製造し
た。トルエン中にニトロセルロース10％を含む剥
離膜を厚さ1/2ミルのマイラー担体シート上に
市販ローラー塗布機の200ライン４角形輪転グラ
ビア ローラーを用いて塗布し乾燥し担体シート
上にニトロセルロースの光沢膜をつけた。次いで
被覆した担体シートをニユーヨーク州ロチエスタ
ーのシー・ブイ・シー・プロダクツ社製のCVC
バキユーム ロール コーターと呼ぶローラー式
真空蒸発機上で金属化（メタライジング）し厚さ
400±50オングストロームのアルミニウム膜をつ
けた。この塗布し金属化した担体シートをストリ
ツピング機にとおしアルミニウム片約0.1重量％
濃度のアルミニウム片懸濁液を捕集した。ストリ
ツピング操作に使用した溶媒はトルエン50％とメ
チル エチル ケトン（MEK）50％より成るも
のであつた。アルミニウム片含有懸濁液は沈降さ
せ更に固体約６％に濃化した。

実施例 ２ 100ライン輪転グラビア ローラーを使つて市
販ローラー塗布機中で1/2ミル厚さのマイラー担
体シートに10％ニトロセルロース溶液を塗布し
た。次いでニトロセルロースの上に塩素化ゴムの
第２膜をつけた。塗布した担体シートを400±50
オングストロームのアルミニウムで金属化した後
金属化した担体シートをアセトン25％、トルエン
25％、MEK25％およびブチル アセテイト25％
より成る浴中で処理してアルミニウムをはがし
た。次いで金属粒子を固体アルミニウム６％に濃
化した。

実施例 ３ 厚さ1/2ミルのセロフアン担体シートにアクリ
ル共重合体のトルエン溶液を１連当り重合体約10
ポンドの量で塗布した。塗布シートを次に400±
50オングストロームのアルミニウムで金属化した
後トルエン50％、MEK40％およびアセトン10％
より成る溶液で処理しアルミニウムをはがした。
アルミニウム片は容易にはがれ光沢をもつてい
た。

実施例 ４ 市販機上でMEK50％とトルエン50％の液に分
散したメチル メタクリレイト樹脂とアクリル共
重合体の混合物より成る剥離膜を厚さ1/2ミルの
ポリエステル担体シート上に片面当り１連当り
1.0ポンドの量に塗布した。塗布シートを銅で金
属化し厚さ約400オングストロームとした。剥離
膜を塩化メチレンでとかしうすい光沢ある銅粒子
を捕集した。

実施例 ５ 厚さ1/2ミルのポリエチレン テレフタレイト
担体シートの両面上にトルエンに分散したニトロ
セルロースを１連当り約1.25ポンドの量で塗布し
た。塗布担体シートの両側を厚さ400±50オング
ストロームのアルミニウムで金属化した。剥離膜
をMEK45％、トルエン45％およびアセトン10％
より成る溶媒中でとかして金属化した担体シート
をはがした。うすいアルミニウム粒子を溶媒混合
物中に捕集した。

実施例 ６ 厚さ1/2ミルマイラー担体シートに市販機上で
片面当り１連当り約1.0ポンドのニトロセルロー
スを塗布した後厚さ約400±50オングストローム
のクロムで金属化した。MEK50％とトルエン50
％の溶液でニトロセルロース剥離膜をとかしてク
ロム片を担体シートからはがした。

実施例 ７ 実施例１から６までにえた生成物を遠心分離機
に入れ13000乃至16000rpmにおいて５分間回転し
た。上澄液を取去つて顔料約10乃至20重量％を含
む顔料濃厚液をえた。

実施例 ８ 実施例７の操作からえた実施例１から６までの
金属顔料を21ギヤツプ オリフイスを用いてソノ
レイターをとおした。粒子をしらべた処その少な
くも90％が25乃至約50ミクロンの直径寸法をもつ
とわかつた。もちろん粒子の厚さは約400±50オ
ングストロームのままであつた。これらの金属顔
料を更に約10％に濃縮し超音波分散機をとおし10
乃至20ミクロンの最適顔料大きさに均一に細分し
た。

実施例 ９ 実施例８によつて処理した実施例７のアルミニ
ウム顔料を次の組成をもつ印刷用インキに調合し
た： アルミニウム リーフイング顔料（固体基準）
５ｇ ニトロセルロース １ｇ ステアリン酸 ５ｇ メチル／エチル セロソーブ 60％／40％
93.5ｇ 300ライン網ローラーを用いた後磨き鋼ローラ
ーで圧搾したこの調合の印刷用インキは積層板に
ホツト スタンピングフオイル又はアルミニウム
箔をつけたと同様の効果を与えた。

実施例 10 本発明によつて製造したアルミニウム顔料を次
の組成をもつ噴射ラツカーに調合した： アルミニウム顔料 １ｇ アクリル結合剤 0.5ｇ 湿潤剤 0.1ｇ メチル／エチル セロソーブ 60％／40％
98.4ｇ 100.0ｇ この組成によるラツカー１ガロンは普通の噴射
器を使用すれば約350000乃至400000平方インチの
噴射面が十分にできることがわかつた。

最大被覆効果と印刷用、塗布用製品、ラツカー
および塗料製品との適合性をえるために強い反射
性膜をえるには普通大きさの小さい微粒子が必要
であるが、他の目的にはより大きな金属箔を使う
ことができる。超音波分散を軽減又は省略して顔
料の低濃度においてせん光状効果をえることがで
きまたえられた物質はある用途に適している。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の金属顔料製法の工程図である。
図２は本発明の方法の概略図である。図３は本発
明の方法中のストリツピング装置の拡大図であ
る。 図中番号、１１…担体シート、１２，１９，２
６…ローラー、１３…溶液容器、１５…塗布され
た担体シート、１６…メタライジング用真空蒸発
機、１７…金属膜をつけた担体シート、１８…ス
トリツパー、２０，２０′…ワイパー、２４，２
４′…沈降槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 担体シートの少なくも片側に剥離膜をつ
   け、 (b) 剥離膜上に直接金属を薄膜上に沈着し、 (c) 沈着した金属をつけた剥離膜をもつた担体シ
   ートを剥離膜を溶解するが金属とは反応しない
   溶媒中にとおし、 (d) 担体シートから金属膜を粒子状に分離して実
   質的に剥離膜のない金属顔料を生成し非反応性
   溶媒中でこの金属顔料を捕集し、そして (e) この金属顔料を濃縮しそして直径25乃至50ミ
   クロンをもつ粒子に細分する、 工程より成ることを特徴とする金属顔料の製法。 ２ 金属を蒸発させそれを厚さ350乃至450オング
   ストロームの膜として剥離膜上に凝着させて金属
   を沈着させる特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 金属がアルミニウム、クロム、銅、鋼、銀又
   は金である特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の方法。 ４ 担体シートの片側当たり１連当たり0.75乃至
   1.50ポンドの量で剥離膜をつける特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方
   法。 ５ 剥離膜がポリ塩化ビニル、ポリスチレン、塩
   素化ゴム、アクリロニトリル―ブタジエン―スチ
   レン共重合体、ニトロセルローズ、セロフアン、
   メチルメタクリレイト、アクリル共重合体類、脂
   肪酸類、ワツクス類、ゴム類、ゲル類又はそれら
   の混合物である特許請求の範囲第１項から第４項
   までのいずれか１項に記載の方法。 ６ 金属膜を分離する前に担体シートをその長さ
   の１乃至２％丈け引伸ばす特許請求の範囲第１項
   から第５項までのいずれか１項に記載の方法。 ７ 金属膜分離工程を空気ナイフで行う特許請求
   の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記
   載の方法。 ８ 剥離膜溶解用溶媒と非反応性溶媒が互いに同
   一である特許請求の範囲第１項から第７項までの
   いずれか１項に記載の方法。 ９ 剥離膜溶解用溶媒と非反応性溶媒が溶媒槽に
   共に含まれている特許請求の範囲第８項に記載の
   方法。 １０ 上記剥離膜溶解用溶媒および非反応性溶媒
   がそれぞれ第１槽と第２槽に入れてありかつ第２
   槽が第１槽に対して都合よく予め選ばれた位置に
   配置されている特許請求の範囲第１項から第９項
   までのいずれか１項に記載の方法。 １１ 担体シートがポリエチレンテレフタレイト
   製である特許請求の範囲第１項から第１０項まで
   のいずれか１項に記載の方法。 １２ 操作が連続方式である特許請求の範囲第１
   項から第１１項までのいずれか１項に記載の方
   法。 １３ 金属顔料を固体含量５乃至15％に濃縮し直
   径10乃至20ミクロンの大きさに細分する特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 １４ 細分化工程を超音波により行う特許請求の
   範囲第１項又は第１３項に記載の方法。