金属性涂料用填料的制作方法

1.本发明涉及金属性涂料用填料及其制造方法。


背景技术：

2.使用金属性涂料形成的涂膜由于涂膜中包含的填料而成为高亮度的表面，使用于汽车、摩托车等的车身、要求设计性的室内装饰建材和外部装饰建材等。
3.作为金属性涂料中配合的填料，例如，在专利文献1中公开了一种具有使用了鳞片状al作为光亮剂的涂膜的涂装钢板。另外，在专利文献2中公开了一种银合金通过物理蒸镀法被覆于粉粒状颜料基材的表面的银色金属性颜料。
4.在此，对于金属性涂料，除了为高亮度以外，还要求具有与待应用涂料的制品相应的各种特性。例如，载置于汽车等的毫米波雷达是照射毫米波段(波长1mm～10mm的电波)的电波并计量障碍物反射而返回的时间，从而测定与障碍物的距离的装置。对于用于该毫米波雷达的金属性涂料，要求涂膜具有优异的金属光泽和毫米波透过性。但是，专利文献1所公开的鳞片状al和专利文献2所公开的在颜料基材上形成的金属覆膜不透过电波，因此不能使用于毫米波雷达那样的需要电波透过性的制品。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2008
‑
238814号公报
8.专利文献2：日本特开平10
‑
158540号公报


技术实现要素：

9.发明所要解决的课题
10.如前所述，使用以往的金属性涂料形成的涂膜有时不具有电波透过性，有时涂料的使用范围受限。因此，本发明的目的在于，提供能够兼顾高亮度和电波透过性的金属性涂料用填料。
11.用于解决课题的手段
12.本发明人对用于解决上述课题的手段进行了各种研究，结果发现，在金属性涂料用填料中，通过在由无机绝缘材料形成的板状基材的表面空出间隙地配置具有特定的平均粒径的多个金属粒子，能够兼顾高亮度和电波透过性，从而完成了本发明。
13.即，本发明的主旨为以下那样。
14.(1)金属性涂料用填料，是具备由无机绝缘材料形成的板状基材和在上述基材的表面配置的多个金属粒子的金属性涂料用填料，其中，在上述金属粒子间具有间隙，上述金属粒子的平均粒径为5nm～200nm。
15.(2)上述(1)中记载的金属性涂料用填料，其中，构成上述金属粒子的金属为选自ag、al、au、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、zr、nb、mo、in、co和sn中的至少一种。
16.(3)上述(2)中记载的金属性涂料用填料，其中，构成上述金属粒子的金属为al。
17.(4)上述(1)～(3)的任一项中记载的金属性涂料用填料，其中，上述板状基材为云母或玻璃。
18.(5)上述(1)～(4)的任一项中记载的金属性涂料用填料的制造方法，其包括：在由无机绝缘材料形成的板状基材的表面配置多个金属粒子。
19.发明效果
20.根据本发明，可提供能够兼顾高亮度和电波透过性的金属性涂料用填料。
附图说明
21.图1是示出本发明的填料的一实施方式的断面示意图。
22.图2示出在实施例1中作为板状基材使用的云母单独的扫描电子显微镜(sem)图像。
23.图3示出实施例1的填料的表面的透射电子显微镜(tem)图像。
24.图4示出实施例1、比较例1和仅基材时的毫米波衰减量。
25.图5示出实施例1的填料的实体显微镜图像。
26.附图标记说明
27.1 填料
28.2 板状基材
29.3 金属粒子
具体实施方式
30.以下，对本发明的优选实施方式进行详细说明。
31.本发明涉及具备板状基材和在上述基材的表面配置的多个金属粒子的金属性涂料用填料。
32.用于本发明的填料的基材为板状。通过使用具有平面部的板状的基材，填料的亮度升高。另外，板状基材由无机绝缘材料形成。通过使用无机绝缘材料作为板状基材，填料可具有电波透过性。
33.作为无机绝缘材料，没有特别限定，例如可使用层状矿物。作为无机绝缘材料，例如可举出粘土、云母、滑石、绢云母、玻璃和碳酸钙，优选云母和玻璃，更优选云母。板状基材可单独使用，也可组合使用两种以上。
34.板状基材的平均粒径通常为5μm～20μm，优选为10μm～15μm。在本发明中，所谓板状基材的平均粒径，是指通过场发射型扫描电子显微镜(fe
‑
sem)所测定的板状基材的长径(最大直径)的数均粒径。
35.板状基材的厚度通常为0.05μm～1μm。在本发明中，所谓板状基材的厚度，是指任意的10个点左右处的厚度的平均值。
36.板状基材的长宽比(平均粒径/厚度)通常为10～200。
37.作为构成金属粒子的金属，没有特别限定，例如可举出ag、al、au、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、zr、nb、mo、in、co和sn，从具有高亮度这样的观点出发，优选ag、al和cr，更优选al。
38.金属粒子的形状没有特别限定，例如可以为球形、椭圆体形、板状、薄片状、鳞片
状、树枝状、棒状、线状和不规则形状(不定形)。
39.金属粒子的平均粒径为5nm～200nm，优选为10nm～200nm，更优选为10nm～150nm。通过将金属粒子的平均粒径设为5nm～200nm，金属粒子能够反射可见光并且透过毫米波，填料具有电波透过性。在本发明中，金属粒子的平均粒径是指通过填料的表面的透射电子显微镜(tem)观察所测定的粒子的长径(最大直径)的数均粒径。予以说明，在金属粒子为球形的情况下，平均粒径是指金属粒子的直径的数均粒径。
40.金属粒子的表面可被有机保护膜被覆。作为构成有机保护膜的化合物，例如可举出在分子中具有选自羰基、羟基和氮原子中的至少一者的官能团的化合物。作为这样的化合物，例如可举出聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、淀粉和明胶等高分子等。
41.图1中示出本发明的填料的一实施方式的断面示意图。如图1所示，填料1具备板状基材2和在板状基材2的表面配置的多个金属粒子3，金属粒子3之间具有间隙。通过将多个金属粒子空出间隙地配置于板状基材的表面，填料能够确保高亮度并且具有电波透过性。在填料1中，金属粒子3可配置于板状基材2的两表面，另外，也可以仅配置于一个表面。
42.在本发明的填料中，多个金属粒子空出间隙地配置于板状基材的表面，即，不连续地配置于板状基材的表面。金属粒子间的间隙可以不恒定。
43.在本发明的填料中，优选地，金属粒子在板状基材的表面以岛状形成。即，在板状基材上，金属粒子彼此各自独立，各金属粒子以相互略微分离的状态存在。金属粒子优选不为多个金属粒子聚集的状态，也不为金属粒子重叠的状态。
44.金属粒子层的厚度通常为5nm～200nm，优选为10nm～150nm。金属粒子层的厚度可通过填料的断面的透射电子显微镜(tem)观察来测定。
45.填料中的板状基材的含量相对于填料的总重量通常为50重量％～99.95重量％，优选为80重量％～99.2重量％。
46.填料中的金属粒子的含量相对于填料的总重量通常为0.05重量％～10重量％，优选为0.8重量％～1重量％。
47.填料中的金属粒子与板状基材的重量比通常为1:10～1:1000，优选为1:100～1:1000。
48.本发明也包括上述的填料的制造方法。本发明的填料的制造方法包括：在由无机绝缘材料形成的板状基材的表面配置多个金属粒子。
49.在优选的实施方式中，金属粒子向板状基材的表面的配置可采用真空蒸镀、溅射等方法进行，优选地，采用粉末溅射进行。
50.在粉末溅射中，例如将板状基材粉末导入粉末溅射装置的旋转式腔室内后，进行减压排气，导入氩气等通常使用的溅射气体，将压力调节至9
×
10
‑3pa～9.5
×
10
‑3pa的范围内，施加电力激发等离子体，溅射金属粒子靶，将金属粒子配置于板状基材。
51.粉末溅射在金属粒子间存在间隙、金属粒子的平均粒径处于上述的特定的范围的条件下进行即可，例如，使得金属粒子层的厚度成为5nm～200nm。另外，粉末溅射在例如目标膜厚2nm～10nm的条件下进行。
52.在另一实施方式中，金属粒子向板状基材的表面的配置例如可通过如下进行：使板状基材分散于包含金属盐和分散剂的溶液，加热得到的分散液，使金属粒子在板状基材
的表面析出。分散液的加热温度通常为70℃～95℃。通过在包含金属盐和分散剂的溶液中添加用于形成有机保护膜的保护剂，能够使表面被有机保护膜被覆的金属粒子在板状基材的表面析出。
53.在该实施方式中，作为金属盐，没有特别限定，例如可举出ag、al、au、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、zr、nb、mo、in、co和sn的硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐、碳酸盐。
54.在该实施方式中，作为分散剂，没有特别限定，例如可使用聚乙烯吡咯烷酮。
55.在该实施方式中，作为保护剂，没有特别限定，例如可使用构成上述的有机保护膜的化合物。
56.另外，在另一实施方式中，金属粒子向板状基材的表面的配置可使用预先制备的金属粒子来进行。
57.在该实施方式中，作为金属粒子，可使用上述的金属粒子。
58.作为构成金属粒子的金属，没有特别限定，例如可举出ag、al、au、ti、cr、mn、fe、ni、cu、zn、zr、nb、mo、in、co和sn，从具有高亮度这样的观点出发，优选ag、al和cr，更优选al。
59.金属粒子的形状没有特别限定，例如可以为球形、椭圆体形、板状、薄片状、鳞片状、树枝状、棒状、线状和不规则形状(不定形)。
60.金属粒子的平均粒径为5nm～200nm，优选为10nm～200nm，更优选为10nm～150nm。
61.在该实施方式中，作为金属粒子，可使用表面被有机保护膜被覆的金属粒子。在使用被有机保护膜被覆的金属粒子的情况下，金属粒子采用有机保护膜的被覆可通过对于本领域技术人员而言公知的方法来进行。
62.在该实施方式中，例如，可通过用金属粒子的分散液处理板状基材，将金属粒子配置于板状基材的表面。具体地，将金属粒子的分散液的ph调节为金属粒子与板状基材的zeta电位成为相反符号的ph，将板状基材添加至该分散液中，从而能够将金属粒子配置于板状基材的表面。在该实施方式中，优选使用被有机保护膜被覆的金属粒子。
63.本发明的填料能够兼顾高亮度和电波透过性，因此可用于需要电波透过性的制品用的金属性涂料，例如可用于毫米波雷达用的金属性涂料。金属性涂料可通过将本发明的填料与构成基质的树脂和添加剂等混合来制备。
64.实施例
65.以下，使用实施例进一步具体地说明本发明。不过，本发明的技术范围不受限于这些实施例。
66.<填料的制备>
67.实施例1
68.作为板状基材，使用云母(平均粒径11μm、厚度0.1μm)。图2中示出作为板状基材使用的云母单独的扫描电子显微镜(sem)图像。
69.采用粉末溅射，将al粒子配置于云母的表面，制备了填料。粉末溅射使用粉末溅射装置，以目标膜厚2nm进行。粉末溅射的条件设为9.4
×
10
‑3pa、室温。图3中示出将实施例1中得到的填料之一放大并拍摄的、填料的表面的透射电子显微镜(tem)图像。如图3所示，多个al粒子在云母表面以岛状形成，各al粒子间存在间隙。通过tem所测定的al粒子的长径的数均粒径为约10nm。
70.<评价>
71.毫米波透过性
72.将实施例1的填料与丙烯酸树脂和异氰酸酯混合，制备了金属性涂料。将得到的金属性涂料涂布于基材，干燥而在基材上形成了涂膜。测定了形成有涂膜的基材的毫米波衰减量。作为比较例，制备了将以往的金属性涂料涂布于基材而成的产品(比较例1)。作为以往的金属性涂料，使用了包含高亮度al薄片、丙烯酸树脂和异氰酸酯的金属性涂料。毫米波衰减量通过如下求出：使用具有喇叭天线的毫米波特性测定装置，进行单方向衰减量测定，使得到的测定值为2倍。具体地，从发送侧的喇叭天线将毫米波照射至测定样品，测定通过样品而入射至接收侧的喇叭天线的毫米波的强度，确定了单方向的衰减量。将发送侧和接收侧的喇叭天线间的距离设为95cm。样品将相对于发送侧的喇叭天线的仰角设为17
°
、将样品与发送侧的喇叭天线间的距离设为约40mm而设置。图4中示出实施例1、比较例1和仅基材时的毫米波衰减量。在图4中，毫米波衰减量的值越小，毫米波透过性越优异。如图4所示，在使用了本发明的填料的实施例1中，与使用了以往的金属性涂料的比较例1相比，毫米波透过性大幅地提高，即使与仅基材时相比也显示大致同等的毫米波透过性。
73.亮度
74.图5示出实施例1中得到的多个填料的实体显微镜图像。如图5所示，实施例1的填料为高亮度，呈现优异的金属光泽。